Trần Kim Phú - Phương pháp tách chiết, phân lập và tinh chế C-phycocyanin từ tảo spirulina

1 BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TIỂU LUẬN: PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH, PHÂN LẬP VÀ TINH CHẾ C – PHYCOCYANIN TỪ TẢO SPIRULINA Mơn: CÁC HỢP CHẤT CĨ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ SINH VẬT BIỂN Giảng viên: Ts ĐÀO VIỆT HÀ Học viên: TRẦN KIM PHÚ TP HỒ CHÍ MINH - 2020 PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH, PHÂN LẬP VÀ TINH CHẾ C – PHYCOCYANIN TỪ TẢO SPIRULINA Tóm tắt: Tảo xoắn spirulina (hay có tên gọi khác Arthrospira) loại thực phẩm có nhiều dược tính có chứa lượng lớn phycobiliprotein mà chủ yếu Cphycocyanin Những năm qua, nghiên cứu phương pháp tách, phân lập tinh chế C-phycocyanin cho nhiều sản phẩm đa dạng chủng loại với mức độ tinh khiết khác nhau.Bài tiểu luận nhằm hệ thống lại lịch sử, kết nghiên cứu phương pháp chiết tách, phân lập tinh chế C-phycocyanin từ tảo xoắn spitulina Từ năm 1980 đến nhiều tác giả giới nhiều nhiều phương pháp khác Phương pháp chiết tách hệ đồng pha lỏng kết hợp vi lọc để tinh chế xem tối ưu cho sản phẩm với độ tinh khiết cao hiệu suất tốt I TỔNG QUAN Tảo xoắn spirulina loại khuẩn đa bào dạng sợi ( hay cịn gọi tảo lam) có nhiều lợi ích người thơng qua đường thức ăn Giá trị dinh dưỡng tác dụng Spirulina: Spirulina thương phẩm chứa lượng lớn protein (khoảng 70% tỉ lệ chất khơ) có giá trị dinh dững cao (chứa acid amin thiết yếu phenylalanine methionine) Ngồi ra, spirulina cịn chứa vitamin (B12 cyanocobalamin, B6 – pyridoxine, B1 – thiamine B2 – ryboflavin), tiền tố vitamin A (β- carotene), khoáng chất vi lượng ( sắt, kẽm, selen, canxi, magie…), axit béo thiết yếu ( γ- linoleic acid), dưỡng chất có lợi cho sức khỏe (phenolic acid, tecopherol) Với nhiều hoạt tính sinh học thử nghiệm cấp độ ống nghiệm ( in vivo) thể (in vivo) Spirulina xem loại thực phẩm chức có tác dụng chống oxy hóa, kháng viêm, kháng khuẩn, chống ung thư, hạ đường huyết, hạ huyết áp Những hoạt tính bắt nguồn từ nhóm chất phycobiliprotein (C-phycocyanin, allophyconcyanin, phycoerythrin phycoerythrocyanin) có spirulina tạo nên Từ việc phân lập thử nghiệm hoạt tính loại phycobiliprotein, kết cho thấy chúng thể đầy đủ hoạt tính giống sản phẩm từ spirulina Do đó, phycobiliprotein xem hoạt chất có hoạt tính sinh học tảo xoắn spirulina sản phẩm chúng Tóm lượt lịch sử quy trình sản xuất C-Phycocyanin: Có nhiều phương pháp để tách, phân lập tinh chế khác để thu C-Phycocyanin từ tảo xoắn spirulina 1964, nghiên cứu giới thiệu P O Cara việc kết tinh với (NH4)2SO4 Hạn chế phương pháp phân lập nhóm phycobiliprotein chưa thể phân lập riêng biệt chất 1984, Bekasova cộng giới thiệu phương pháp sốc nhiệt kết hợp ly tâm đánh dấu phương pháp Tuy nhiên, hiệu suất mức độ tinh khiết hạn chế 1990, Swanson & Glazer, sử dụng sắc ký lỏng hiệu cao – pha đảo phân lập đến 85% C-phycocyanin allophycocyanin Tuy nhiên, hạn chế phương pháp cần loại bỏ thành phần khác phycobiliprotein trước đưa hệ RP-HPLC 1997, Moreno cộng tối ưu hóa phương pháp sắc ký, cải biên cách thay đổi loại nhựa pha rắn, đồng thời sử dụng MgCl2 trình kết tinh khếch tán polyethylen glycol gel Kết thu Cphycocyanin allophycocyanin tinh khiết, nhiên hiệu suất trình thấp 2002, Viskari & Colyer dựa vào kỹ thuật điện di kết hợp với đầu dò cảm ứng huỳnh quang laser (laser induced fluorescence - LIF), kỹ thuật cho hiệu suất phân lập tốt (90-100%) Tuy nhiên, sản phẩm từ nghiên cứu hỗn hợp C-phycocyanin allophycocyanin 4 2003, Minkova cộng giới thiệu phương pháp điện di khác sử dụng polyacrylamide/dodecyl sulphate gel, kết hợp với kết tinh tách cột sắc ký Nghiên cứu phân lập C-phycocyanin với độ tinh khiết khoảng 45% Những năm sau đó, tách chiết việc kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu cho sản phẩm với độ tinh khiết hiệu suất cao Năm 2001, Zolla & Bianchetti sử dụng HPLC với đầu dị ion hóa phân lập Cphycocyanin khỏi allophycocyanin, nhiên phá hủy mẫu ban đầu Năm 2005 Bhaskar, Gopalaswamy, & Raghu, đưa quy trình kết hợp Sử dụng dung dịch đệm trung tính Na3PO4, sau tiếp tục tinh chế thẩm tách sắc ký lọc gel C-phycocyanin phân lập từ phương pháp đạt độ tinh khiết 4.48 % 2007, Niu, Wang, Lin, & Zhou giới thiệu phương pháp sắc ký trao đổi anion sử dụng cột hydroxyapatite cho hiệu suất phân lập đạt 4.45 mg Cphycocyanin/1g spirulina khô, độ tinh khiết đạt 3.2% Đến năm 2008, Silveira, de Menezes Quines, Burkert, & Kalil, việc thay đổi nhựa trao đổi pha tĩnh phân lập C-phycocyanin với hiệu suất gần 75% với độ tinh khiết 3.4% Trọng tâm kỹ thuật phụ thuộc lớn vào độ pH nhiệt độ giải hấp pha động Năm 2006 Patil, Chethana, Sridevi, & Raghavarao công bố nghiên cứu phân lập C-phycocyanin phương pháp sắc ký trao đổi ion kết hợp với tiền xử lý xuất pha lỏng dẫn đầu độ tinh khiết 6.69 Mục tiêu tiểu luận mô tả khác phương pháp tách, phân lập tinh chế C-Phycocyanin từ tảo xoắn spirulina, so sánh hiệu phương pháp công bố 5 II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tài liệu, tham khảo tài liệu từ tạp chí Science direct III KẾT QUẢ Bảng Mô tả tổng quan nghiên cứu tách chiết, phân lập tinh chế C-phycocyanin từ tảo xoắn spirulina Phương pháp Phương pháp tinh Mô tả chiết tách chế Xử lý nhiệt Tham khảo Ly tâm C-phycocyanin Bekasova et allophycocyanin al.[2] phân lập từ phycobiliprotein, nhiên dấu vết phycoerythrocyanin hiệu suất thấp Sắc ký pha đảo, sử dụng dicarboxylic acid methanolbutanol rửa giải C-phycocyanin phycobiliprotein phân lập định danh sắc ký khối phổ Fu, Friedman, and Siegelman[3] Chiếc đồng pha Thu C- Patil et al.[4] Đồng áp lỏng – lỏng, kết hợp phycocyanin tinh suất - Pressure sắc ký trao đổi ion khiết 6.69 từ dung homogenization dịch chiết spirulina Chiếc đồng pha Thu C- Patil et al.[4] lỏng – lỏng, sử phycocyanin tinh dụng Polyethylene khiết 3.23 – 4.02 glycol K3PO4 bão hào Chiếc đồng pha Thu lỏng – lỏng, kết hợp phycocyanin vi lọc kết tinh khiết 3.8% muối C- Ritotinh alomares, Nuñez, and Amador[5] Chiết hexane, Thu C- Seo et al.[6] điện di SDS-PAGE phycocyanin tinh khiết 1.0 hiệu suất đạt 10% Ly tâm, kết hợp sắc Thu ký trao đổi anion phycocyanin với 80% (NH4)2SO4 khiết 4.8 C- Moraes, tinh Mazutti, Maugeri, and Kalil [7] Ly tâm, kết hợp sắc Thu ký trao đổi anion phycocyanin với cột khiết 3.94 hydroxyapatite C- Ou, Lin, tinh Yang, Pan, and Cheng[8] Freeze-unfreeze Chiếc đồng pha Thu C- Cruz lỏng – lỏng, kết hợp phycocyanin tinh Jesús[9] agitation sắc ký lọc gel khiết 3.4 hiệu suất đạt 46.5% de Chiếc đồng pha Thu C- Cruz lỏng – lỏng, kết hợp phycocyanin tinh Jesús[9] sắc ký trao đổi ion khiết 3.5 hiệu suất đạt 37.5% de Chiếc đồng pha Thu C- Cruz lỏng – lỏng, kết hợp phycocyanin tinh Jesús[9] Vi lọc khiết 3.9 hiệu suất đạt 57% de Chiếc đồng pha Thu C- Benavides, lỏng – lỏng, kết hợp phycocyanin tinh cộng Ly tâm khiết