استخراج كاروتنوئيد ها به روش فوق بحراني از بايومس قرمز ريزجلبك كروموكلريس زوفينجسيس

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

كارشناسي ارشد

ريزجلبك‌ها، گروه متنوعي از ارگانيسم‌هاي فتوسنتزكننده، در سال‌هاي اخير به دليل پتانسيل خود به عنوان منابع مولكول‌هاي فعال مختلف يا تركيبات زيست‌فعال، توجه زيادي را به خود جلب كرده‌اند. رنگدانه‌هاي ريزجلبكي، مانند كلروفيل‌ها وكاروتنوئيدها، مواد زيست‌فعال كليدي با كاربردهاي متنوع بهداشتي و صنعتي هستند. دسته زانتوفيل عمدتاً شامل لوتئين، بتاكريپتوزانتين، فوكوزانتين، آستازانتين و زآزانتين است. آستازانتين خاصيت آنتي‌اكسيداني فوق‌العاده‌اي از خود نشان مي‌دهد كه 1000 برابر بيشتر از ويتامينE ، 200 برابر بيشتر از پلي‌فنول‌هاي چاي، 17 برابر بيشتر از دانه انگور و 10 برابر بيشتر از ساير كاروتنوئيدها مانند لوتئين، كانتازانتين، بتاكاروتن، زآزانتين و ساير كاروتنوئيدهايي است كه در برخي از ريزجلبك‌ها يافت شده‌اند. در حال حاضر، اكثر رنگدانه‌هاي موجود در بازار به صورت شيميايي سنتز مي‌شوند و معمولاً به دليل ساختار مولكولي يا واكنش‌هاي آلي كه در طول پردازش رخ مي‌دهند، كاملاً بي‌خطر تلقي نمي‌شوند. به طور مرسوم، كاروتنوئيدها با استفاده از حلال‌هاي آلي مانند استون، كلروفرم، هگزان، ايزوپروپانول، متانول، متيلن كلريد و دي اتيل اتر استخراج مي‌شوند، استخراج با حلال آلي سنتي داراي معايب متعددي از جمله زمان استخراج طولاني، راندمان پايين و نگراني‌هاي زيست‌محيطي و همچنين عدم استفاده در صنايع دارويي و درماني است. در اين پژوهش براي نخستين بار استخراج كاروتنوئيد ها از ريزجلبك كروموكلريس زوفينجنسيس توسط روش سبز و ايمن استخراج فوق بحراني با سيال كربن دي اكسيد انجام گرفت. ابتدا كشت جامد تهيه سپس در ارلن هاي 5 ليتري كشت داده شد سپس با اعمال نور شديد و فقر نيتروژن منجر به توليد متابوليت هاي ثانويه يا همان كاروتنوئيد ها گرديد. بعد از آن براي بدست آوردن پودر يا بايومس قرمز در خشك كن انجمادي قرار گرفت. براي بهينه كردن شرايط عملياتي از نرم افزار طراحي آزمايش Design Expert استفاده شد و بازه عملياتي در بازه ي دمايي 45 - 65 درجه سيلسيوس ، فشار 150- 300 مگاپاسكال و مدت زمان استاتيك 55 -180 دقيقه در 20 آزمايش انتخاب و انجام شد. بيشترين مقدار كاروتنوئيد استخراج شده در شرايط دماي 5/52 درجه سيلسيوس، فشار 350 مگاپاسكال و زمان ماند 120 دقيقه به ميزان 5/1 ميلي‌گرم به ازاي هر 100 گرم بايومس خشك با پيش فرآوري خشك كن انجمادي گزارش شد. با بررسي نتايج بدست آمده حاصل از استخراج و بدست آمدن نقاط بهينه عملياتي توسط نرم فزار طراحي آزمايشDesign Expert در مقايسه با مطالعات گذشته براي افزايش و بهبود راندمان استخراج علاوه بر پيش فرآوري خشك‌كن انجمادي از روش پيش فرآوري فيزيكي خرد و له كردن نيز توسط هاون اسفاده و راندمان درشرايط عملياتي بهينه و بيشينه به مقدار 210 ميلي‌گرم به ازاي هر 100 گرم بايومس خشك رسيدكه معادل راندمان 31 % در مقايسه با استخراج به روش حلال متانول مي‌باشد. همچنين مقدار آستازانتين بدست آمده حاصل از آناليز HPLC مقدار 57/147 ميكروگرم به ازاي هر ميلي ليتر سوسپانسيون محلولي بود. در اين پژوهش مهم‌ترين پارامتر تاثير گذار در بازده استخراج فوق بحراني با سيال كربن دي اكسيد فشار بالاتر 300 مگاپاسكال بدست آمد. همچنين در دماي بالاتر از 55 درجه سيلسيوس به دليل حساسيت بالاي كاروتنئيد ها به دما، تخريب كاروتنوئيد ها به طرز چشم‌گيري افزايش يافت.

235778

مهندسي بيوتكنولوژي

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان