Luận văn Khảo sát – nghiên cứu phương pháp tách phycocyanin trong tảo spirulina

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ ----------- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC KHẢO SÁT – NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÁCH PHYCOCYANIN TRONG TẢO SPIRULINA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN ThS. Phan Thế Duy Châu Phượng Quyên MSSV: 2064002 Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 32 Cần Thơ, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ ----------- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC KHẢO SÁT – NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÁCH PHYCOCYANIN TRONG TẢO SPIRULINA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN ThS. Phan Thế Duy Châu Phượng Quyên MSSV: 2064002 Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 32 Cần Thơ, 2010 Ket-noi.com kho tai lieu mien phiet-noi.co kho tai lieu ien phi Trường Đại học Cần Thơ Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Khoa Công Nghệ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Công nghệ hóa học ------------------------ Cần Thơ, ngày tháng năm 2010 PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CHO SINH VIÊN NĂM HỌC: 2009 – 2010 1. Họ và tên của cán bộ hướng dẫn: Phan Thế Duy. 2. Tên đề tài: “Khảo sát – nghiên cứu phương pháp tách phycocyanin trong tảo Spirulina”. 3. Địa điểm thực hiện: Phòng thí nghiệm Bộ Môn Hóa Học Hữu Cơ – Khoa Công nghệ - Trường Đại học Cần Thơ. 4. Số lượng sinh viên thực hiện: 01 sinh viên. 5. Họ và tên sinh viên: Châu Phượng Quyên MSSV: 2064002 Lớp: Công Nghệ Hóa Học Khóa: 32 6. Mục đích của đề tài Tìm phương pháp tách chiết phycocyanin (chất màu xanh đặc trưng của tảo). Đánh giá sản phẩm thu được và đề xuất hướng sử dụng chất này. Đánh giá chất lượng phần còn lại của tảo (sau khi đã tách chiết chất màu). 7. Các nội dung chính và giới hạn của đề tài Nội dung chính - Tiến hành khảo sát trên tảo khô và tảo tươi. - Tìm phương pháp làm tăng độ tinh sạch phycocyanin. Giới hạn của đề tài Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu phương pháp chiết tách và làm tinh sạch phycocyanin từ tảo Spirulina cũng như những công dụng của nó đối với con người. Tùy theo mục đích sử dụng mà độ tinh sạch của phycocyanin được được giới hạn như: độ tinh sạch là 0,7 được dùng trong thực phẩm, 3,9 dùng trong phản ứng và 4,0 được dùng trong phân tích. Do hạn chế về thời gian, nên đề tài “Khảo sát – nghiên cứu phương pháp tách phycocyanin trong tảo Spirulina” chỉ dừng lại mức độ ứng dụng trong thực phẩm. 8. Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài Các hóa chất để thực hiện 9. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 250.000 đồng. DUYỆT CỦA BỘ MÔN DUYỆT CỦA CBHD Phan Thế Duy DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG THI & XÉT TỐT NGHIỆP Ket-noi.com kho tai lieu mien phiet-noi.co kho tai lieu ien phi Nhận xét của cán bộ hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN   ..................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... Nhận xét của cán bộ hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN   ..................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... .......................................................................................................... Ket-noi.com kho tai lieu mien phiet-noi.co kho tai lieu ien phi Lời cảm ơn Châu Phượng Quyên ii LỜI CẢM ƠN    Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Bộ môn Công Nghệ Hoá Học, Khoa Công Nghệ, trường Đại học Cần Thơ đã tạo cơ hội và điều kiện thuận lợi cho em cũng như tập thể lớp Công Nghệ Hoá Học trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp. Lời biết ơn sâu sắc xin được gửi đến thầy Phan Thế Duy, cán bộ hướng dẫn khoa học đã tận tình chỉ bảo và hỗ trợ cho em và tập thể nhóm trong quá trình thực hiện đề tài. Những kinh nghiệm và kiến thức quý báu của thầy mà em được tiếp thu, đó là hành trang cho em suốt quá trình làm luận văn và từ đó em có những kinh nghiệm cho bản thân. Bên cạnh đó, trong thời gian qua nhóm cũng đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ của của quý thầy cô khác trong Bộ môn Công Nghệ Hoá Học. Em xin chân thành cảm ơn những lời khuyên và nhận xét của quý thầy cô đã góp phần quan trọng vào nội dung bài làm được hoàn chỉnh. Cảm ơn tất cả các bạn trong tập thể lớp Công Nghệ Hóa Học K32, Đại học Cần Thơ đã cùng nhau trao đổi, hỗ trợ lẫn nhau trong quá trình học tập và trau dồi kiến thức. Quá trình trao đổi học hỏi lẫn nhau là nguồn động lực giúp em vượt qua mọi khó khăn và hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp. Mở đầu Châu Phượng Quyên iii MỞ ĐẦU    Từ ngày xưa, con người đã biết sử dụng nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng, những vị thuốc từ thiên nhiên để loại trừ bệnh tật và có được cơ thể khỏe mạnh. Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nhiều công trình nghiên cứu đã lần lượt ra đời nhằm tìm ra những hoạt chất quý hiếm từ thiên nhiên có nhiều ứng dụng trong y học. Không những thế, những hoạt chất này còn mang lại nhiều ứng dụng quan trọng trong ngành thực phẩm và mỹ phẩm. Thực tế nghiên cứu đã tìm ra nhiều hoạt chất sinh học tự nhiên cần thiết cho sức khoẻ và sắc đẹp được trích ly từ động vật, cây cỏ, vi sinh vật, tảo... và đưa vào thành phần thực phẩm chức năng, dược phẩm và mỹ phẩm để có thể điều khiển được chức năng của các bộ phận trong cơ thể, phòng chống và điều trị một số bệnh, kể cả bệnh hiểm nghèo (tăng tạo máu, tăng trí nhớ, tăng hoạt động cơ bắp, tăng miễn dịch, chống lão hoá, phòng ngừa và điều trị ung thư, viêm nhiễm...). Spirulina là một trong những loài tảo được nghiên cứu nhiều nhất và cũng đem lại rất nhiều lợi ích cho con người. Ngoài khả năng chống oxy hóa, tăng cường khả năng miễn dịch, phòng và điều trị bệnh ung thư, viêm nhiễm, Spirulina còn được chứng minh có chứa hoạt chất kháng virus herps, virus HIV- một căn bệnh thế kỉ, làm đau đầu các nhà khoa học. Do có nhiều lợi ích mà Spirulina nhanh chóng được đưa vào các nghiên cứu cơ bản để xây dựng những mô hình nuôi trồng, chế biến và chiết xuất nhằm phục vụ cho con người. Mặc dù Spirulina mang rất nhiều dưỡng chất và hoạt chất sinh học quý hiếm, là một loài tảo có nhiều lợi ích cho con người. Vì vậy, đề tài “Khảo sát – nghiên cứu phương pháp tách phycocyanin trong tảo Spirulina” xin góp một phần vào công trình nghiên cứu trên tảo Spirulina để loài tảo này được khai thác và ứng dụng rộng rải hơn nữa. Trong đề tài này, đối tượng nghiên cứu là tảo Spirulina (Arthrospira) được cung cấp từ công ty Vĩnh Hảo. Hướng nghiên cứu tập trung vào những nội dung chính như sau:  Tìm phương pháp tách chiết phycocyanin (chất màu xanh đặc trưng của tảo).  Đánh giá sản phẩm thu được và đề xuất hướng sử dụng chất này.  Đánh giá chất lượng phần còn lại của tảo (sau khi đã tách chiết chất màu). Ket-noi.com kho tai lieu mien phiet-noi.co kho tai lieu ien phi Mở đầu Châu Phượng Quyên iv Mặc dù rất cố gắng thực hiện đề tài một cách hoàn thiện nhất, song với những kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận được sự quan tâm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để đạt được kết quả tốt nhất. Mục lục Châu Phượng Quyên v MỤC LỤC Phụ bìa Phiếu đề nghị đề tài Nhận xét của cán bộ hướng dẫn Nhận xét của cán bộ phản biện Lời cảm ơnii Lời mở đầuiii Mục lụcv Danh mục hình.ix Danh mục bảng.x Danh mục đồ thị...xii Danh mục các từ viết tắt.xv CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1 Sơ lược về tảo Spirulina......................................................................................................1 1.1 Tên gọi, chủng loại và hình thái ..................................................................... 1 1.2 Nguồn gốc phát triển ........................................................................................ 3 1.3 Thành phần hóa học của tảo Spirulina ......................................................... 3 1.4 Giá trị dinh dưỡng của tảo Spirulina ............................................................ 7 1.4.1 Giàu b - caroten và các chất dinh dưỡng tự nhiên .................................... 7 1.4.2 Spirulina chứa khoảng 60% protein thực vật dễ tiêu hoá, không có chất béo và cholesterol ................................................................................................. 7 1.4.3 Spirulina chứa một acid béo đặc biệt cần thiết cho sức khoẻ ................... 7 1.4.4 Sắt (Fe2+) đối với sức khoẻ phụ nữ và trẻ em ............................................ 7 1.4.5 Hàm lượng vitamin B12 và vitamin nhóm B cao ........................................ 7 1.5 Công dụng của Spirulina ................................................................................. 8 1.5.1 Đối với sức khỏe .......................................................................................... 8 1.5.2 Trong ngành mỹ phẩm ................................................................................. 8 Ket-noi.com kho tai lieu mien phiet-noi.co kho tai lieu ien phi Mục lục Châu Phượng Quyên vi 1.5.3 Một số nghiên cứu cho kết quả khả quan ................................................... 9 1.5.3.1 Tác dụng chống ung thư ....................................................................... 9 1.5.3.2 Tác dụng tăng cường hệ thống miễn dịch ........................................... 9 1.5.3.3 Phycocyanin có trong Spirulina có tác dụng tạo máu ........................ 9 2 Phycocyanin..........................................................................................................................10 2.1 Giới thiệu .......................................................................................................... 10 2.2 Đặc điểm ........................................................................................................... 10 2.3 Công dụng của PC .......................................................................................... 12 2.3.1 Chất độn thực phẩm và thực phẩm chức năng ........................................ 11 2.3.2 Dinh dưỡng và dược phẩm ........................................................................ 12 2.4 Một số nghiên cứu về công dụng của PC .................................................... 12 2.4.1 Tăng cường miễn dịch ............................................................................... 12 2.4.2 Chống oxy hóa và chống viêm .................................................................. 13 2.4.3 Bảo vệ tim mạch và đường huyết .............................................................. 13 2.4.4 Chống ung thư và chống virus .................................................................. 13 2.4.5 Chống lại kim loại nặng, chất phóng xạ và độc tố có trong thuốc ......... 14 3 Tham khảo các phương pháp chiết C – PC trên thế giới.....................................15 3.1 Phương pháp chiết C – PC đi từ sinh khối tảo khô ................................... 15 3.2 Phương pháp chiết C – PC đi từ sinh khối tảo tươi .................................. 15 4 Một số công trình làm tinh sạch C – PC.....................................................................15 4.1 Phương pháp sắc ký ....................................................................................... 15 4.2 Kỹ thuật chiết tách hệ hai pha lỏng (ATPE) ............................................. 16 4.3 Phương pháp kết hợp kỹ thuật chiết tách hệ hai pha nước với sắc ký trao đổi ion ............................................................................................................. 16 5 Máy quang phổ UV – Vis..................................................................................................17 CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 1 Thiết bị -hóa chất18 1.1 Thiết bị ............................................................ Error! Bookmark not defined. 1.2 Hóa chất.......................................................... Error! Bookmark not defined. Mục lục Châu Phượng Quyên vii 2 Nguyên liệu............................................................................................................................19 2.1 Nguồn gốc ....................................................... Error! Bookmark not defined. 2.2 Bảo quản ............................................................. Error! Bookmark not defined. 2.3 Xác định độ ẩm của mẫu nguyên liệu ........ Error! Bookmark not defined. 3 Địa điểm và thời gian thực hiện.19 4 Phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm.20 4.1 Phương pháp chiết phycocyanin trong tảo Spirulina ............................... 20 4.1.1 Xác định nồng độ phycocyanin, độ tinh khiết của dịch chiết và hiệu suất đạt được ............................................................................................................... 20 4.1.1.1 Nồng độ phycocyanin (PC) ................................................................ 20 4.1.1.2 Độ tinh khiết (EP) ............................................................................... 21 4.1.1.3 Hiệu suất (%Y).................................................................................... 21 4.1.2 Tiến hành các thí nghiệm khảo sát chọn điều kiện tối ưu ....................... 21 4.1.2.1 Chọn dung môi tối ưu ......................................................................... 22 4.1.2.2 Chọn thời gian tối ưu .......................................................................... 23 4.1.2.3 Chọn nhiệt độ tối ưu ........................................................................... 23 4.1.2.4 Chọn pH tối ưu .................................................................................... 23 4.1.2.5 Chọn tỷ lệ khối lượng sinh khối – thể tích dung môi tối ưu ............ 23 4.1.3 Phương pháp chiết nhiều lần .................................................................... 24 4.2 Phương pháp làm tinh sạch phycocyanin trong tảo Spirulina...25 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 1 Độ ẩm của mẫu nguyên liệu..............................................................................27 2 Khảo sát đối với sinh khối tảo khô...................................................................27 2.1 Chọn điều kiện tối ưu cho quá trình chiết .................................................. 27 2.1.1 Chọn dung môi tối ưu ................................................................................ 27 2.1.2 Chọn thời gian tối ưu ................................................................................. 31 2.1.3 Chọn nhiệt độ tối ưu .................................................................................. 33 2.1.4 Chọn pH tối ưu ........................................................................................... 36 Ket-noi.com kho tai lieu mien phiet-noi.co kho tai lieu ien phi Mục lục Châu Phượng Quyên viii 2.1.5 Chọn tỷ lệ khối lượng sinh khối – thể tích dung môi tối ưu .................... 40 2.2 Kết quả khảo sát chọn tỷ lệ khối lượng PEG – muối – dung dịch cho độ tinh khiết cao.......................................................................................................... 43 2.3 Kết quả khảo chiết nhiều lần ........................................................................ 45 2.4 Kết quả làm tinh sạch phycocyanin ............................................................. 47 3 Khảo sát đối với sinh khối tảo tươi..................................................................49 3.1 Chọn điều kiện tối ưu cho quá trình chiết .................................................. 49 3.1.1 Chọn dung môi tối ưu ................................................................................ 49 3.1.2 Chọn thời gian tối ưu ................................................................................. 53 3.1.3 Chọn nhiệt độ tối ưu .................................................................................. 56 3.1.4 Chọn pH tối ưu ........................................................................................... 58 3.1.5 Chọn tỷ lệ khối lượng sinh khối – thể tích dung môi tối ưu .................... 61 3.2 Kết quả khảo sát chọn tỷ lệ khối lượng PEG – muối – dung dịch cho độ tinh khiết cao...........................