Nghiên cứu phương pháp chiết xuất dịc từ sinh khối vi khuẩn

Nghiên cứu phương pháp chiết xuất dịc từ sinh khối vi khuẩn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT DỊCH TỪ SINH KHỐI VI KHUẨN LAM Spirulina platensis BỔ SUNG VÀO NƢỚC GIẢI KHÁT Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Niên khóa: 2003 – 2007 Sinh viên thực hiện: THANH GIA NGỌC HÂN Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2007 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ************************* NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT DỊCH TỪ SINH KHỐI VI KHUẨN LAM Spirulina platensis BỔ SUNG VÀO NƢỚC GIẢI KHÁT Giáo viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: Th.S. Nguyễn Tiến Dũng Thanh Gia Ngọc Hân K.S. Lƣơng Đình Quát Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2007 i LỜI CẢM ƠN Hoàn thành khóa luận tốt nghiệp niên khóa 2003-2007, em chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc: Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh. Ban chủ nhiệm Bộ môn Công Nghệ Sinh Học. Thầy Nguyễn Tiến Dũng. Anh Lƣơng Đình Quát – Chi cục Đo lƣờng Tiêu chuẩn Chất lƣợng tỉnh Bình Thuận. Anh Nguyễn Văn Tân – Chi cục Đo lƣờng Tiêu chuẩn Chất lƣợng tỉnh Bình Thuận. Chị Nguyễn Thị Thu Hƣơng – Chi cục Đo lƣờng Tiêu chuẩn Chất lƣợng tỉnh Bình Thuận. Đã tận tâm dạy dỗ, truyền đạt những tri thức khoa học, hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, rèn luyện tại trƣờng và thực tập tốt nghiệp. Đặc biệt xin gởi lời cảm ơn gia đình, những ngƣời thân và những bạn bè thân yêu của lớp Công nghệ sinh học 29 đã quan tâm, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành khóa luận này. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2007 Sinh viên Thanh Gia Ngọc Hân ii TÓM TẮT THANH GIA NGỌC HÂN, Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh. Đề tài “NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG SINH KHỐI VI KHUẨN LAM Spirulina platensis BỔ SUNG VÀO NƢỚC GIẢI KHÁT” đƣợc tiến hành tại Chi cục Đo lƣờng Tiêu chuẩn Chất lƣợng tỉnh Bình Thuận, thời gian thực hiện từ tháng 4 đến tháng 8 năm 2007. GVHD: Th.S. Nguyễn Tiến Dũng. Ngày nay thực phẩm không chỉ đáp ứng cho việc ăn và uống mà còn đƣợc dùng để chữa bệnh. Vì vậy con ngƣời đã không ngừng nghiên cứu để tìm ra các loại thực phẩm có đủ các yêu cầu trên. Một trong những đối tƣợng đang đƣợc chú ý hiện nay là loài vi khuẩn lam Spirulina, với đặc điểm ƣu việt là chứa nguồn protein dồi dào, hấp thu dễ, có 18/22 loại axit amin không thay thế và các chất dinh dƣỡng có giá trị khác. Trên cơ sở đó, những đề tài tốt nghiệp này nhằm mục đích bƣớc đầu nghiên cứu bổ sung vi khuẩn lam Spirulina platensis vào một số thực phẩm nhƣ: nƣớc khoáng, nƣớc tinh khiết và rƣợu trái cây. Kết quả khảo sát ban đầu cho thấy thành phần dinh dƣỡng trong các mẫu tảo là: hàm lƣợng protein khoảng 60 %, hàm lƣợng tro khoảng 10 - 12 %. Trong các mẫu tảo thí nghiệm không phát hiện có vi sinh vật có hại. Cùng với việc khảo sát thành phần dinh dƣỡng của tảo, chúng tôi tiến hành nghiên cứu các phƣơng pháp phá vỡ tế bào để thu đƣợc lƣợng protein hoà tan lớn nhất. Khảo sát đƣợc thực hiện với hai phƣơng pháp: phƣơng pháp khuếch tán (PPKT) và phuơng pháp vật lý (PPVL). Kết quả khảo sát cho thấy PPKT có hiệu suất cao hơn so với PPVL, trong đó hiệu suất phá vỡ cao nhất là ở nồng độ đƣờng 0,4 %. Đề tài cũng đã tiến hành thử nghiệm các tỉ lệ bổ sung dịch tảo vào một số loại nƣớc uống. Kết quả khảo sát cho thấy tỉ lệ bổ sung thích hợp là 1:17. Do thời gian có hạn, nên nghiên cứu vẫn chƣa đi đến kết quả cuối cùng. Tuy vậy kết quả bƣớc đầu này cũng tạo đƣợc cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo. iii SUMMARY Full name: THANH GIA NGOC HAN, Nong Lam University Ho Chi Minh City. Thesis “STUDYING FOR USING EXTRACTION OF Spirulina platensis TO COMPLETE IN DRINKING WATER”. This subject was conducted at Standard and Quality measurement Department of Binh Thuan province from April to August, 2007. Supervisor: Nguyen Tien Dung, M.D. Today, food not only uses to eat or drink but also use such as drug. Therefore, scientist is continuous research to find out object which have all above attribute. Spirilina have caught food researcher’s attention, because this alga contains more than 70% easily absorption protein, and 18/22 human essential amino acid and other nutrients. The goal of this thesis is initially studying for using extraction of Spirulina platensis to complete into some kind of drinking water such as fresh water, mineral water or wine. First result showed that protein content in Vinh Hảo’s Spirulina is 60% and ash content is about 10-12%. There is no harmful bacteria were detected in the algae samples. For algae extraction, we studied two methods: by endosmosis and physical. The result showed that the endosmosis method with 0,4% sucrose gave the highest protein content in extraction. We also research to find out the algae extraction rate to complete into any drinking water. The result showed that the rate 1:17 is the best. Because of the short time to research, the results are not going to the end, but these are base to later experiment. iv MỤC LỤC CHƢƠNG TRANG Trang tựa Lời cảm ơn . iii Tóm tắt iv Summary v Mục lục vi Danh sách các chữ viết tắt x Danh sách các hình xi Danh mục các bảng . xii Chƣơng 1. MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 2.TỔNG QUAN TÀI LIỆU . 3 2.1. Lịch sử phát hiện và sử dụng Spirulina platensis 3 2.1.1. Lịch sử phát hiện 3 2.1.2. Tình hình nghiên cứu Spirulina platensis trong – ngoài nƣớc 4 2.1.2.1. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam . 4 2.1.2.2. Tình hình nghiên cứu trên Thế Giới . 5 2.2. Spirulina và những vấn đề liên quan . 7 2.2.1. Giới thiệu về Spirulina . 7 2.2.2. Đặc điểm sinh lí của Spirulina platensis 8 2.2.2 1 Phân loại . 8 2.2.2.2. Đặc điểm sinh lý 9 2.3. Kỹ thuật sản xuất Spirulina platensis 11 2.3.1. Sơ đồ qui trình sản xuất Spirulina platensis 11 2.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến Spirulina 11 2.4. Thành phần dinh dƣỡng và công dụng của Spirulina platensis 17 2.4.1. Thành phần dinh dƣỡng . 17 v 2.4.2. Công dụng của vi khuẩn lam Spirulina platensis 18 2.5. Ứng dụng Spirulina platensis trong thực phẩm, xử lý môi trƣờng y học và mỹ phẩm 20 2.5.1. Ứng dụng trong thực phẩm 20 2.5.2. Ứng dụng trong xử lí môi trƣờng 21 2.5.3. Ứng dụng trong y học 23 2.5.4. Ứng dụng trong mỹ phẩm 24 2.6. Kỹ thuật sản xuất nƣớc giải khát 24 2.6.1 Khái niệm về nƣớc giải khát . 24 2.6.2 Quy trình sản xuất nƣớc giải khát . 25 2.6.2.1 Nguyên liệu . 25 2.6.2.2 Diễn giải quy trình công nghệ . 26 2.6.3. Kỹ thuật sản xuất nƣớc khoáng Vĩnh Hảo . 27 2.6.4. Kỹ thuật sản xuất nƣớc tinh khiết 27 2.6.5. Kỹ thuật sản xuất rƣợu trái cây 27 Chƣơng 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP . 28 3.1. Thời gian và địa điểm tiến hành đề tài 28 3.1.1. Thời gian 28 3.1.2. Địa điểm . 28 3.2. Nguồn cung cấp nguyên liệu . 28 3.3. Đối tƣợng nghiên cứu 28 3.4. Vật liệu 28 3.4.1. Thiết bị . 28 3.4.2. Hoá chất . 29 3.5. Các phƣơng pháp phân tích . 29 3.5.1. Phƣơng pháp xác định nitơ tổng số bằng phƣơng pháp Kjeldahl 3.5.1.1. Nguyên tắc . 29 3.5.1.2. Quá trình thực hiện 30 3.5.2. Phƣơng pháp xác định protein bằng phƣơng pháp Lowry 33 vi 3.5.2.1. Nguyên tắc . 33 3.5.2.2. Thực hành . 34 3.5.3. Phƣơng pháp xác định tro tổng số . 35 3.5.3.1. Nguyên tắc . 35 3.5.3.2. Thực hành . 35 3.5.4. Phƣơng pháp phân tích vi sinh . 36 3.5.4.1. TPC 36 3.5.4.2. Coliforms 37 3.5.4.3. E.coli 37 3.5.4.4. Staphylococcus aureus . 37 3.5.4.5. Salmonella 37 3.6. Phƣơng pháp phá vỡ tế bào . 38 3.6.1. Phƣơng pháp vật lí . 38 3.6.2. Phƣơng pháp khuếch tán 38 3.7. Phƣơng pháp bổ sung 39 3.8. Phƣơng pháp cảm quan . 39 3.9. Bố trí thí nghiệm 39 3.10. Phƣơng pháp xử lý số liệu . 39 Chƣơng 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 40 4.1. Thành phần dinh dƣỡng vi khuẩn lam Spirulina platensis . 40 4.1.1. Xác định hàm lƣợng protein theo phƣơng pháp Kjeldahl 40 4.1.1.1. Xác định hàm lƣợng protein trong bột tảo khô 40 4.1.1.2. Xác định hàm lƣợng protein trong bã tảo 41 4.1.2. Xác định hàm lƣợng protein theo phƣơng pháp Lowry . 41 4.1.2.1. Protein Chuẩn . 41 4.1.2.2. Hàm lƣợng protein trong dịch tảo 43 4.1.3. Xác định hàm lƣợng tro tổng số trong bột tảo khô 44 4.2. Nghiên cứu các phƣơng pháp phá vỡ tế bào . 45 vii 4.2.1. Đánh giá hiệu quả phá vỡ tế bảo bằng cách xác định hàm lƣợng protein theo phƣơng pháp Kieldahl 45 4.2.1.1. Phá vỡ tế bào theo phƣơng pháp khuếch tán (PPKT) 45 4.2.1.2. Theo phƣơng pháp vật lý (PPVL) 45 4.2.2. Đánh giá hiệu quả phá vỡ tế bào bằng cách xác định hàm lƣợng protein theo kết quả thu nhận protein theo phƣơng pháp Lowry 46 4.2.2.1. Phá vỡ tế bào theo phƣơng pháp khuếch tán . 46 4.2.2.2. Phá vỡ tế bào theo phƣơng pháp vật lý . 48 4.3. So Sánh Kết Quả Protein . 51 4.3.1. Phá vỡ và không phá vỡ tế bào 51 4.3.2. Phá vỡ theo nồng độ đƣờng và thời gian 53 4.3.3. Phá vỡ theo nồng độ đƣờng (phƣơng pháp khuếch tán) 54 4.3.4. Phá vỡ theo thời gian (phƣơng pháp vật lí) . 55 4.4. Kết quả phân tích vi sinh . 55 4.5. Hiệu suất phá vỡ tế bào tảo Spirulina platensis 56 4.6. Nghiên cứu chọn tỉ lệ bổ sung vi khuẩn lam Spirulina platensis 58 4.7. Đánh giá chất lƣợng sản phẩm 59 Chƣơng 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 60 Chƣơng 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 Phụ Lục 64 viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BGBL Brilliant Green Bile Lactose BPA Baird Parker Agar CTV Cộng tác viên Ecoli Escherichia coli EMB Eosin Methylene Blue lactose F.A.O Food Agriculture Organization NU Nƣớc uống PCA Plate Count Agar PPKT Phƣơng pháp khuếch tán PPVL Phƣơng pháp vật lí PV Phá vỡ RV Rappaport – Vassiliadis soya pepton S. aureus Staphylococcus aureus SPW Saline Pepton Water TPC Tổng vi sinh vật hiếu khí VRB Violet Red Bile agar WTO World Trade Organization [...]... chuẩn Chất lƣợng tỉnh Bình thuận và Bộ môn Công nghệ sinh học, chúng tôi thực hiện đề tài: Nghiên cứu sinh khối vi khuẩn lam Spirulina platensis bổ sung vào nƣớc giải khát” - Xác định thành phần dinh dƣỡng của tảo Spirulina platensis - Nghiên cứu các phƣơng pháp phá vỡ tế bào để thu dịch chiết - Nghiên cứu và theo dõi sản phẩm sau khi bổ sung dịch chiết tảo 1.3 Mục đích Tạo các sản phẩm chứa các thành... Tình hình nghiên cứu tại Vi t Nam [26,27,28,29] Tảo Spirulina đƣợc giáo sƣ Ripley D.Fox - nhà nghiên cứu về tảo và các chế phẩm của tảo tại "Hiệp hội chống suy dinh dƣỡng bằng các sản phẩm từ tảo" tại Pháp đƣa vào Vi t Nam từ 1985 Trong những năm 1985 – 1995 đã có những nghiên cứu thuộc lĩnh vực công nghệ sinh học cấp nhà nƣớc nhƣ nghiên cứu của GS.TS Nguyễn Hữu Thƣớc và cộng sự - Vi n Công nghệ Sinh học... dụng vi tảo nhƣ sau: Nƣớc thải sinh hoạt Xử lý sinh học Tách bùn Môi trƣờng nuôi cấy vi tảo Cố định trong chất mang Tách sinh khối Hấp phụ sinh học Xử lý nhiệt Nƣớc thải công nghiệp nặng (Kim loại và chất độc cao) Nƣớc thải xử lý Phối trộn Xử lý hoá lý Nuôi cấy tảo Hấp phụ sinh học Thu hồi sinh khối tảo Xử lý bùn Nƣớc thải xử lý Thải vào nguồn tiếp nhận nƣớc Nƣớc thải sinh hoạt sau khi xử lý sinh học... tiếp xúc với chất hấp thụ sinh học làm từ sinh khối vi tảo trong bể hay cột hấp phụ Sinh khối tảo sau khi thu hồi đƣợc xử lý theo chế độ xử lý bùn: phân giải yếm khí để tạo biogas hoặc làm khô rồi thiêu hủy nhiệt hoặc chôn lấp; còn nƣớc thải sau xử lý sẽ thải vào nguồn tiếp nhận nƣớc 23 Qua sơ đồ này chúng ta thấy vi c sử dụng sinh khối vi tảo đã kết hợp xử lý cả nƣớc thải sinh hoạt và nƣớc thải công... chỉ tiêu nhƣ: - Protein - Tro - Vi sinh Từ các thành phần dinh dƣỡng phân tích đƣợc tiến hành phá vỡ tế bào theo hai phƣơng pháp: Phƣơng pháp khuếch tán và phƣơng pháp vật lí Đánh giá hiệu suất phá vỡ tế bào Tiến hành kiểm nghiệm vi sinh các sản phẩm làm nền nhƣ: nƣớc khoáng Vĩnh Hảo, nƣớc uống tinh khiết – Aquafina, rƣợu trái cây Nghiên cứu chọn tỉ lệ bổ sung giữa dịch tảo và các sản phẩm Theo dõi... pH từ 8,5 - 11 Hình 2.1 Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis.[18,38] Do hình thái “lò so xoắn” dễ nhận biết qua kính hiển vi, ngƣời ta cũng thƣờng gọi tảo này là “tảo xoắn” Tảo Spirulina vẫn tiếp tục đƣợc nghiên cứu sử 8 dụng nhƣ thức ăn - vị thuốc nhân loại trong tƣơng lai do khả năng phát triển cực kì nhanh của một sinh vật đơn bào Môi trƣờng nuôi trồng tảo từ không khí cho đến dung dịch... maxima S platensis 9 2.2.2.2 Đặc điểm sinh lý [11,15.23] Hình 2.2 Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis được nhìn dưới kính hiển vi [38] Tảo xoắn Spirulina là một loại vi tảo dạng sợi xoắn màu xanh lục, chỉ có thể quan sát thấy hình xoắn sợi do nhiều tế bào đơn cấu tạo thành dƣới kính hiển vi Hình 2.3 Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis dưới kính hiển vi. [38] Giống nhƣ các thực vật khác,... cấp cho con ngƣời, đó chính là vi c sử dụng sinh khối của vi khuẩn lam Spirulina platensis hay còn gọi là tảo xoắn Spirulina platensis Nhƣ chúng ta đã nói, chu trình vật chất là chu trình thiết yếu cho sự tồn tại của loài ngƣời, trong khi đó Spirulina platensis lại tồn tại giữa hai ranh giới thực vật và vi sinh vật Bởi lẽ, Spirulina platensis vừa mang bản chất của vi khuẩn, vừa mang bản chất quang... chất có hoạt tính sinh học ở Spirulina đã góp phần không nhỏ thúc đẩy quá trình nghiên cứu, sản xuất cũng nhƣ ứng dụng có hiệu quả sinh khối tảo này 7 2.2 Spirulina và những vấn đề liên quan 2.2.1 Giới thiệu về Spirulina [31,32] Tảo lam hay còn đƣợc gọi là vi khuẩn lam theo tiếng Hy lạp thì cyanos blue là một ngành vi khuẩn mà có khả năng hấp thu năng lƣợng qua quá trình quang hợp Trong số các cơ...DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis 7 Hình 2.2 Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis đƣợc nhìn dƣới kính hiển vi .9 Hình 2.3 Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis dƣới kính hiển vi .9 Hình 2.4 Các mô hình nuôi tảo Spirulina công nghiệp 14 Hình 2.5 Nuôi Spirulina . LÂM TP.HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT DỊCH TỪ SINH KHỐI VI KHUẨN LAM Spirulina platensis. LÂM TP.HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ************************* NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT DỊCH TỪ SINH KHỐI VI KHUẨN LAM Spirulina platensis