Mục tiêu:
Xác định nồng độ alginat thích hợp tạo được gel sử dụng trong cố định tế bào H iệ u s u ất ( % ) Đ ộ nh ớt ( m P a. s)
Tiến hành:
Pha các dung dịch alginat có nồng độ lần lượt là 1%, 2%, 3%, 4%, 5% và 6% Mỗi nồng độ khoảng 20ml Chuẩn bị 300 ml dung dịch calci clorid 2% chia đều vào 6 cốc có mỏ Dùng pipet Pasteur nhỏ dung dịch alginat ở trên vào calci clorid 2% Giữ hạt trong dung dịch CaCl2 khoảng 1,5h
Đánh giá các chỉ tiêu cảm quan về hạt, thể chất hạt, hình dạng, độ cứng của hạt được tạo ra
Kết quả thu được như sau:
31
Bảng 3 4: Thể chất hạt gel tạo bởi alginat chiết được ở các nồng độ khác
nhau
Cơ chế tạo gel: Khi nhỏ alginat vào dung dịch CaCl2 các ion Ca2+ sẽ tạo phức với các gốc α – L – Guluronic (G) tạo thành gel ở bề mặt ngoài giọt dung dịch natri alginat, sau đó Ca2+ tiếp tục khuếch tán vào bên trong giọt để phản ứng Nói cách khác, quá trình tạo gel sẽ xảy ra trên bề mặt giọt dung dịch và phát triển vào bên trong Alginat sẽ tập trung nhiều ở bề mặt và giảm dần vào trung tâm, vì thế mạng lưới gel ở trung tâm thưa hơn [9]
Với nồng độ alginat thấp, chỉ có một lớp mỏng bên ngoài tạo gel, hạt gel mềm, rỗng giữa, khả năng cố định tế bào thấp Còn với nồng độ quá cao, dung dịch alginat quá đặc, sự tạo gel rất khó khăn Mặt khác, hạt gel khi đó quá rắn, có thể gây khó khăn cho sự khuếch tán của cơ chất vào hạt gel và sự khuếch tán của sản phẩm ra ngoài cũng sẽ khó khăn
có độ chắc phù hợp với việc giữ cố định tế bào trong hệ gel Do đó các thí nghiệm tiếp theo sử dụng alginat 4% để tạo hệ gel cố định tế bào
32
Hình 3 7: Hạt gel calci alginat thu được ở nồng độ alginat 4%
3 2 2 Số lượng tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae có trong hạt gel calci alginat khi cố định
Mục tiêu:
Xác định số lượng tế bào nấm men mà alginat chiết xuất cố định được, so sánh với alginat trên thị trường (nguồn gốc Trung Quốc)
Tiến hành:
Nuôi cấy thu hỗn dịch tế bào nấm men, cố định tế bào nấm men với alginat chiết được ở nồng độ 4% theo phương pháp ở mục 2 3 2 2, xác định số lượng tế bào nấm men cố định được trong 1g hạt calci alginat theo phương pháp ở mục 2 3 2 3
Kết quả thu được như sau:
33
Nồng độ
alginat (%) Thể chất hạt sau tạo gel
1,0 Không tạo gel
2,0 Tạo gel, hạt méo, có đuôi, hạt gel mềm. 3,0 Tạo gel, hạt hơi méo, mềm.
4,0 Tạo gel, hạt cầu, hơi cứng, đặc.
5,0 Tạo gel, cứng, chắc, hình cầu 6,0 Tạo gel, cầu, rắn.
Đối với alginat chiết xuất được:
Bảng 3 5: Số lượng tế bào nấm men cố định được của alginat chiết xuất
Nhận xét:
Bảng 3 5 cho thấy số lượng tế bào nấm men cố định được trong 1g hạt gel calci alginat 4% vào khoảng 1,63 Χ 107 – 2,17 Χ 107 tế bào
Đối với alginat trên thị trường (nguồn gốc Trung Quốc):
Bảng 3 6: Số lượng tế bào nấm men cố định được của alginat trên thị
trường (nguồn gốc Trung Quốc)
Nhận xét:
Kết quả cho thấy số lượng tế bào nấm men cố định được trong 1g hạt gel calci alginat 4% vào khoảng 1,45 Χ 107 – 2,29 Χ 108 tế bào [3]
34
Bảng 3 7: So sánh số lượng tế bào gói được trong 1g hạt của alginat chiết
xuất được và alginat trên thị trường Lần thí nghiệm Số lượng tế bào 7 Χ 10 Χ 106 Χ 105 1 8,33 48,67 183,33 2 6,33 15,67 106,33 3 39,67 48,67 + 4 37,33 90,00 147,33 Trung bình 22,92 50,75 145,66 Lần thí nghiệm Số lượng tế bào 7 Χ 10 Χ 106 Χ 105 1 1,33 10,33 156,00 2 2,67 28,67 128,00 3 2,33 17,00 223,00 4 2,33 20,67 143,00 Trung bình 2,17 19,17 162,50
Khả năng cố định tế bào của alginat thu được là thấp hơn alginat trên thị trường, có thể giải thích là do alginat chiết xuất có độ nhớt thấp hơn, khả năng tạo gel kém hơn, hạt gel hình thành có cấu trúc lưới khó giữ tế bào cố định hơn
Thực tế, trong quá trình chiết, độ nhớt của dung dịch alginat bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: quá trình xử lý rong bằng acid (ảnh hưởng tới liên kết glucosid của acid alginic), sự oxy hóa của hợp chất phenol, ảnh hưởng của kiềm trong chiết xuất, quá trình tủa với cồn cao độ, nhiệt độ khi sấy khô Sự cắt mạch polysaccarid của alginat bởi các yếu tố trên đều gây ra giảm độ nhớt, giảm khả năng tạo gel [9]
Tùy theo loài rong, độ trưởng thành và vùng sinh trưởng, cấu trúc mạch alginat cũng có sự khác nhau Ngay cả các yếu tố kiềm, acid, enzym trong bản thân cây rong cũng gây tác động không nhỏ Chính trong quá trình thu hái, bảo quản và tách chiết, chuỗi polysaccarid của alginat bị cắt mạch nhiều làm ảnh hưởng đáng kể tới cấu trúc alginat thu được Điều này có thể làm alginat chiết xuất được có tỷ lệ block G ít hơn alginat trên thị trường nên khả năng tạo gel kém hơn, gel kém bền vững
35
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
Kết luận:
Trên cơ sở nghiên cứu của đề tài, chúng tôi rút ra một số kết luận: 1 Đã chiết xuất được alginat từ rong mơ, bằng phương pháp chiết nóng với kiềm natri carbonat Khảo sát được ảnh hưởng của nồng độ natri carbonat, thời gian, nhiệt độ chiết, đến hiệu suất và độ nhớt alginat thu được Theo chiều tăng của nồng độ natri carbonat (1% – 3%), thời gian (1h – 3h) và nhiệt độ (500C – 1000C), hiệu suất và độ nhớt đều tăng Tuy nhiên đến một giới hạn nhất định việc tăng các thông số trong điều kiện chiết lại làm ảnh hưởng tới độ nhớt
2 Xác định được điều kiện chiết xuất: nồng độ natri carbonat là 2%, nhiệt độ 800C trong thời gian 2h cho độ nhớt cao nhất tương ứng là 4,92mPa s
Alginat chiết xuất Alginat thị trường Số lượng tế bào trung
bình
7 7
và hiệu suất đạt 25,34%
3 Alginat chiết xuất được có thể tạo gel ở nồng độ 4% với số lượng tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae cố định được là 1,63 107 – 2,17 Χ 107 tế bào trong 1g hạt
Đề xuất:
Do hạn chế về thời gian và hóa chất nghiên cứu, để đề tài hoàn thiện hơn, chúng tôi đề xuất như sau:
1 Tiếp tục nghiên cứu điều kiện chiết xuất và tinh chế để thu được alginat có hiệu suất và độ nhớt như mong muốn
2 Tiếp tục nghiên cứu khả năng cố định tế bào của alginat thu được, ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm phục vụ nhu cầu ngành Dược
36
MỤC LỤC
Trang
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
Chương I TỔNG QUAN 2
1 1 Rong mơ Việt Nam 2
1 1 1 Phân bố và sản lượng 2
1 1 2 Thành phần hóa học của một số loài rong mơ thường gặp 2
1 1 3 Sử dụng nguồn lợi rong mơ ở nước ta 3
1 2 Alginat 4
1 2 1 Cấu trúc của alginat 4
1 2 2 Tính chất của alginat 6
1 2 3 Ứng dụng của alginat 9
1 3 Phương pháp chiết xuất 10
1 3 1 Nguyên tắc chung 10
1 3 2 Quy trình tách chiết 13
1 3 3 Tình hình nghiên cứu chiết xuất alginat hiện nay 14
2 1 Nguyên vật liệu, thiết bị 17
2 1 1 Rong mơ 17
2 1 2 Các hóa chất sử dụng 17
2 1 3 Chủng vi sinh vật và môi trường sử dụng 17
2 1 4 Các máy móc, thiết bị sử dụng 18
2 2 Nội dung nghiên cứu 19
37 2 2 1 Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện chiết xuất rong mơ lên hiệu suất và độ nhớt alginat thu được 19
2 2 2 Đánh giá khả năng cố định tế bào vi sinh vật của alginat thu được19 2 3 Phương pháp nghiên cứu 19
2 3 1 Phương pháp chiết xuất alginat từ rong mơ 19
2 3 2 Phương pháp đánh giá khả năng cố định tế bào của alginat thu được 21
2 3 2 1 Phương pháp xác định nồng độ alginat tạo gel 21
2 3 2 2 Phương pháp cố định tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae trong hạt calci alginat 22
2 3 2 3 Phương pháp xác định số lượng tế bào có trong 1g hạt calci alginat 23
Chương III KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 24
3 1 Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện chiết xuất rong mơ lên hiệu suất và độ nhớt của alginat thu được 24
3 1 1 Ảnh hưởng của nồng độ natri carbonat 24
3 1 2 Ảnh hưởng của thời gian 26
3 1 3 Ảnh hưởng của nhiệt độ 28
3 2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ alginat lên quá trình cố định tế bào vi sinh vật 30
3 2 1 Xác định nồng độ alginat thích hợp tạo được gel 30 3 2 2 Số lượng tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae có trong hạt
gel calci alginat khi cố định 32
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 35
38 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2 1: Bố trí thí nghiệm thay đổi các điều kiện chiết alginat từ rong mơ 20 Bảng 3 1: Ảnh hưởng của nồng độ natri carbonat tới hiệu suất và độ nhớt alginat 24
Bảng 3 2: Ảnh hưởng của thời gian chiết tới hiệu suất và độ nhớt alginat 26
Bảng 3 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ chiết tới hiệu suất và độ nhớt của alginat 28
Bảng 3 4: Thể chất hạt gel tạo bởi alginat chiết được ở các nồng độ khác nhau 31
Bảng 3 5: Số lượng tế bào nấm men cố định được của alginat chiết xuất 33
Bảng 3 6: Số lượng tế bào nấm men cố định được của alginat trên thị trường (nguồn gốc Trung Quốc) 33
Bảng 3 7: So sánh số lượng tế bào gói được trong 1g hạt của alginat chiết xuất được và alginat trên thị trường 34
39 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1 1: Cấu hình của hai gốc monome trong phân tử acid alginic 5
Hình 1 2: Mô hình một số phân tử acid alginic 5
Hình 1 3: Mô hình hạt gel calci alginat 8
Hình 1 4: Liên kết của block G với ion calci 9
Hình 1 5: Sơ đồ hai quy trình tinh chế natri alginat 13
Hình 2 2: Sơ đồ quá trình cố định tế bào 22 Hình 3 1: Sự thay đổi hiệu suất chiết theo nồng độ natri carbonat 25 Hình 3 2: Sự thay đổi độ nhớt alginat thu được theo nồng độ natri carbonat 25 Hình 3 3: Sự thay đổi của hiệu suất chiết theo thời gian chiết 27 Hình 3 4: Sự thay đổi của độ nhớt dung dịch alginat theo thời gian 27 Hình 3 5: Sự thay đổi của hiệu suất chiết theo nhiệt độ chiết 29 Hình 3 6: Sự thay đổi của độ nhớt dung dịch alginat theo nhiệt độ chiết 29 Hình 3 7: Hạt gel calci alginat thu được ở nồng độ alginat 4% 32