Đánh giá tác động của NaCl và NaNO3 đến sản xuất phycocyanin từ Arthrospira platensis

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp công nghệ sinh học evaluation the effects of nano3 and nacl on phycocyanin production by, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải

• Tác giả: Tran Thi Hong
• Người hướng dẫn: Ph. Huynh Vinh Khang
• Trường học: Nong Lam University Ho Chi Minh City
• Chuyên ngành: Biotechnology
• Đề tài: Tác Động Của NaCl Và NaNO3 Đến Sản Xuất Phycocyanin Từ Arthrospira Platensis
• Loại tài liệu: Undergraduate Thesis
• Năm xuất bản: 2019-2023
• Địa điểm: Thu Duc City

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• AFFIRMATION AND COMMITMENT
• ABSTRACT
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: OVERVIEW OF Arthrospira platensis
• 1.1. Overview of Arthrospira platensis
• 1.2. Classification
• 1.3. Nutritional compositions of Arthrospira platensis
• 1.3.1. Carbohydrates
• 1.3.2. Protein
• 1.3.3. Vitamins, minerals, and fatty acids
• 1.3.4. Pigments
• 1.3.4.1. Chlorophyll
• 2. CHƯƠNG 2: MATERIALS AND METHODS
• 2.1. Chemicals, tools, and laboratory equipment
• 2.2. Investigation of the suitable solvents for the extraction of phycocyanin from A.
• 2.3. Effects of different sodium nitrate (NaNO3) and sodium chloride (NaCl) concentrations on the production of phycocyanin by A.
• 2.4. Investigation of the antioxidant activity of the phycocyanin extracts
• 3. CHƯƠNG 3: RESULTS AND DISCUSSION
• 3.1. Solvents for extraction of phycocyanin in A.
• 3.2. Optimal culture conditions
• 3.3. Antioxidant activity of the phycocyanin extracts
• 4. CHƯƠNG 4: CONCLUSION AND SUGGESTION
• LIST OF TABLE
• LIST OF FIGURES

Tóm tắt

I. Tổng quan về tác động của NaCl và NaNO3 đến phycocyanin

Nghiên cứu về tác động của muối NaCl và NaNO3 đến sản xuất phycocyanin từ Arthrospira platensis đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Phycocyanin là một loại sắc tố quan trọng, có giá trị cao trong ngành thực phẩm và dược phẩm. Việc hiểu rõ ảnh hưởng của các yếu tố dinh dưỡng như NaCl và NaNO3 đến quá trình sản xuất phycocyanin sẽ giúp tối ưu hóa quy trình nuôi trồng và khai thác vi tảo này.

1.1. Đặc điểm sinh học của Arthrospira platensis

Arthrospira platensis, hay còn gọi là Spirulina, là một loại vi tảo xanh lam có hình dạng xoắn ốc. Loại vi tảo này nổi bật với hàm lượng dinh dưỡng cao, bao gồm protein, vitamin và các sắc tố như phycocyanin. Nghiên cứu cho thấy, Arthrospira platensis có khả năng thích ứng tốt với nhiều điều kiện môi trường khác nhau.

1.2. Vai trò của phycocyanin trong công nghiệp

Phycocyanin không chỉ là một sắc tố tự nhiên mà còn có nhiều ứng dụng trong thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm. Nó được biết đến với khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do. Sự gia tăng sản xuất phycocyanin từ Arthrospira platensis có thể mang lại giá trị kinh tế cao.

II. Thách thức trong sản xuất phycocyanin từ Arthrospira platensis

Mặc dù Arthrospira platensis có tiềm năng lớn, nhưng việc sản xuất phycocyanin vẫn gặp nhiều thách thức. Các yếu tố như nồng độ muối, dinh dưỡng và điều kiện nuôi trồng có thể ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng của phycocyanin. Việc tối ưu hóa các điều kiện này là rất cần thiết để nâng cao hiệu quả sản xuất.

2.1. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến sản xuất phycocyanin

Nồng độ NaCl cao có thể ức chế quá trình quang hợp của Arthrospira platensis, dẫn đến giảm năng suất phycocyanin. Nghiên cứu cho thấy, nồng độ NaCl tối ưu có thể giúp tăng cường sự tích lũy phycocyanin trong tế bào vi tảo.

2.2. Tác động của NaNO3 đến sự phát triển của vi tảo

NaNO3 là nguồn cung cấp nitơ quan trọng cho Arthrospira platensis. Nồng độ NaNO3 không phù hợp có thể dẫn đến sự giảm sút trong sản xuất phycocyanin. Việc xác định nồng độ NaNO3 tối ưu là cần thiết để đảm bảo sự phát triển và sản xuất phycocyanin hiệu quả.

III. Phương pháp nghiên cứu tác động của NaCl và NaNO3

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp bề mặt phản ứng (RSM) để xác định nồng độ tối ưu của NaCl và NaNO3 trong môi trường nuôi cấy. Phương pháp này cho phép đánh giá tác động của các yếu tố khác nhau đến sản xuất phycocyanin từ Arthrospira platensis một cách hiệu quả.

3.1. Thiết kế thí nghiệm và điều kiện nuôi trồng

Thí nghiệm được thiết kế với nhiều mức nồng độ khác nhau của NaCl và NaNO3. Mỗi điều kiện nuôi trồng sẽ được theo dõi để đánh giá sự ảnh hưởng đến năng suất phycocyanin. Các mẫu sẽ được thu thập và phân tích định kỳ.

3.2. Phân tích hàm lượng phycocyanin

Hàm lượng phycocyanin trong mẫu sẽ được xác định bằng phương pháp quang phổ. Kết quả sẽ cho thấy mối quan hệ giữa nồng độ NaCl, NaNO3 và sản xuất phycocyanin từ Arthrospira platensis.

IV. Kết quả nghiên cứu về sản xuất phycocyanin

Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ NaCl và NaNO3 có ảnh hưởng đáng kể đến sản xuất phycocyanin từ Arthrospira platensis. Dưới điều kiện tối ưu, năng suất phycocyanin đạt được là 19,65 mg/g, cho thấy tiềm năng lớn trong việc khai thác vi tảo này.

4.1. Năng suất phycocyanin theo nồng độ NaCl

Nghiên cứu cho thấy, khi nồng độ NaCl đạt 7,56 g, năng suất phycocyanin tăng lên đáng kể. Điều này cho thấy rằng việc điều chỉnh nồng độ muối có thể tối ưu hóa sản xuất phycocyanin.

4.2. Tác động của NaNO3 đến hàm lượng phycocyanin

Nồng độ NaNO3 0,6 g trong môi trường nuôi cấy cũng cho thấy sự gia tăng đáng kể trong sản xuất phycocyanin. Kết quả này khẳng định vai trò quan trọng của nitơ trong quá trình sinh tổng hợp phycocyanin.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nồng độ NaCl và NaNO3 có ảnh hưởng lớn đến sản xuất phycocyanin từ Arthrospira platensis. Việc tối ưu hóa các điều kiện nuôi trồng không chỉ giúp tăng năng suất mà còn mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng vi tảo trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

5.1. Triển vọng ứng dụng phycocyanin trong thực tiễn

Phycocyanin có thể được sử dụng như một chất tạo màu tự nhiên trong thực phẩm và mỹ phẩm. Sự gia tăng sản xuất phycocyanin từ Arthrospira platensis sẽ đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc khám phá các yếu tố khác ảnh hưởng đến sản xuất phycocyanin, cũng như phát triển các phương pháp nuôi trồng hiệu quả hơn để tối ưu hóa năng suất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY-HO CHI MINH CITY FACULTY OF BIOLOGICAL SCIENCES EVALUATION THE EFFECTS OF NaNO; AND NaCl ON PHYCOCYANIN PRODUCTION BY Arthrospira platensis Major : BIOTECHNOLOGY Student : TRAN THI HONG Student ID : 19126055 Academic year : 2019-2023 Thu Duc City, 03/2024 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY-HO CHI MINH CITY FACULTY OF BIOLOGICAL SCIENCES UNDERGRADUATE THESIS EVALUATION THE EFFECTS OF NaNO; AND NaCl ON PHYCOCYANIN PRODUCTION BY Arthrospira platensis ADVISOR STUDENT HUYNH VINH KHANG, PH. TRAN THI HONG NGUYEN THI VAN ANH, MSC. Thu Duc City, 03/2024 ACKNOWLEDGEMENT To complete this thesis, I would like to sincerely thank the Board of Directors, Faculty of Biological Sciences of Nong Lam University Ho Chi Minh for enthusiastically supporting and creating favorable conditions for me to carry out my thesis ecently completed my graduation thesis. I would like to especially express my sincere thanks to Ph.

Huynh Vinh Khang and Msc. Nguyen Thi Van Anh dedicatedly guided and imparted knowledge and experience as well as supported and created conditions for me in terms of facilities, equipment and chemicals throughout the project implementation process. I would like to sincerely thank the teachers of the Department of Biological Sciences, Biological Sciences of Nong Lam University Ho Chi Minh taught and imparted valuable knowledge and experience to me throughout the process of studying and implementing the project. Thank you to the student body of BIO315 Environmental Biology - Faculty of Biological Sciences as well as the DH19SHD class for always encouraging, supporting and helping me during the time of completing my graduation thesis.

I would like to thank my parents for not being afraid to work hard and always creating the best conditions for me to study and practice. Finally, I wish all teachers good health and confidence to complete their mission of leading and imparting knowledge to future generations. Thank you sincerely. Thu Duc City, March, 2024 AFFIRMATION AND COMMITMENT My name is Tran Thi Hong, student ID: 19126055, class: DHI9SHD (Phone: [phone], email: [e-mail]), Faculty of Biological Sciences, Nong Lam university Ho Chi Minh City.

I declared that all results presented in this graduate thesis were conducted by myself. All the data and information are entirely accurate and unbiased. I fully accept responsibility for these commitments in front of the committee. Thu Duc City, March, 2024 Student’s signature Tran Thi Hong ABSTRACT This study was conducted to determine the concentrations of NaCl and NaNOs, which may increase the accumulation of phycocyanin in Arthrospira platensis.

In order to understand the accumulation of phycocyanin in Arthrospira platensis, researchers conducted solvent investigations on phycocyanin extracts.5% CaCh, distilled water, and phosphate buffer 0.1M, pH=7 were investigated at the ratio of 1 g : 10 ml solvent and 1 g : 100 ml solvent. The algae sample was washed twice with distilled water before the experiment. After mixing with solvent, the algae sample was frozen for 24 hours at a temperature of 20 °C then defrosted, sonicated, and centrifuged to collect the supernatant. To determine the concentration of nutrients in the culture medium that accumulate the most phycocyanin, the study used a response surface method (RSM) with two factors: NaCl and NaNO; concentrations.

Under optimal conditions, phycocyanin solution was determined for the antioxidant activity using DPPH reagent. Research results showed that the highest yield of phycocyanin obtained after 3 extractions at the ratio of 1 g : 100 mL was in the solvent 1. And when the concentration of mnaci was 7.56 g and mnano3 was 0.6 g in the culture medium, the optimal yield of phycocyanin was 19. The free radical scavenging ability of phycocyanin solution was 49.

Research results showed that NaCl and NaNO; concentrations affect phycocyanin accumulation in A. platensis, and can be applied experimentally in areas where nutrient concentrations are investigated in research. Keywords : Arthrospira platensis, phycocyanin, NaCl, NaNO3 TÓM TẮT Nghiên cứu này được tiến hành dé xác định nồng độ NaCl va NaNO; có khả năng làm tăng sự tích lũy phycocyanin trong vi tao Arthrospira platensis. Dé tìm hiểu được sự tích liy phycocyanin trong vi tảo A.

platensis, nghiên cứu đã tiến hành khảo sát dung môi chiết xuất phyccoyanin. Các loại dung môi CaCl 1,5%, nước cất, đệm phosphate được khảo sát với tỷ lệ 1 g : 10 ml dung môi và 1 g : 100 ml dung môi. Mẫu tảo được rửa sạch hai lần bằng nước cất trước khi thí nghiệm, sau khi trộn với dung môi, mẫu tảo được đông lạnh trong 24 giờ ở nhiệt độ 20 °C sau đó được rã đông và đánh sóng siêu âm, ly tâm dé thu chất nổi phía trên. Dé xác định nồng độ các chất dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy tích lũy nhiều phycocyanin nhất, nghiên cứu đã sử dụng phương pháp bề mặt phản ứng với hai yêu tố: nồng độ NaCl và NaNO:.

Trong điều kiện tối ưu, dung dich phycocyanin được xác định hoạt tính chống oxy hóa bằng thuốc thử DPPH. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất phycocyanin cao nhất thu được sau 3 lần chiết với tỷ lệ 1 g: 100 mL là ở dung môi CaCh 1,5% 19,71 mg/g. Và khi nồng độ mnaci là 7,56 g và mwaNo là 0,6 g trong môi trường nuôi cấy thì năng suất tối ưu của phycocyanin là 19,65 mg/g. Khả năng nhặt gốc tự do của dung dịch phycocyanin là 49,77%, tương ứng với 6,15 ppm vitamin C.

Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ NaCl va NaNO; ảnh hưởng đến sự tích lũy phycocyanin trong A. platensis, và có thé được ứng dụng ngoài thực nghiệm ở những nơi có nồng độ chất dinh dưỡng được thực hiện khảo sát trong nghiên cứu. Từ khóa: Arthrospira platensis, phycocyanin, NaCl, NaNO3 CONTENTS Pa AFFIRMATION AND COMMITMENT.- - - S- 31s nh HH nh nh re ii I «<eeomeeneeeeeesmioroetekeetordkyebdsocboiptdioreipoiinhdiGgandoogdgotiogtrgitdeidi[dooggctyairdibsSsoraieinsiegiongerei 1V (O00 ii cceoccccciaccccccccoioesoeiroeEooioiirellioiEioiEodidiEooriograkssisrdri VI (Oe l- 1 lại bong thun g0 0x 61nồn: dã N6ciXGTEhGRg ii ghgiduitiiiibdGiSituitgilvdiGrkblgspildigihhogaiqeifggaojsssse Vill DANSE COE FICE I cts. ec ci lt AGS ih kt 1X eter 8 Wji ws.

1 Vall, Pol lei State i ties, caste cence decades dad hatoasa cee Soa Sosa ha hee Pca er ale he 1 Lua So TY HE GueagraeareeoirirrirttatiyotiNotttNhSEDONGEERGGSOISEEOHNDBSNIGSIHHSESIKNGTNGĐHEE0130010008/400/000013010800098000/N8R 2 1B) CnGTẨBisxsosseesueaseesoniiidiirgEBuisi6iitsisgt/00 001101 cöghiU-GIDDSUSTp G0t9E0đ6rongiiudiii3llbugiig5ii G5 i2DIDE48401050-10010030000.83 2 Chagter 5, LITERATURE REVIEW ga ga gÿõndoigiggtGGt616Gil003gi0686ã860028s:6811824L006Gxã0638agÓ 4 2. Overview of Arthrospira platensis 0n e. Nutritional compositions Of AP OSPI7A PIOLENBTS. 5 Sun ái DHẾ RE TÍ sạn sung su ine2t6Ex6105G650001EH5S6001G148000:G44G91444GE5/.

Vitamins, minerals, and fatty aC1dS. -- - cee - 3< E3 3+3 ** vn ng nrưệt 6 2. 6 eeeÌÌxsseennsBessebibs SoE t9 EEE001461030190g)2G0SSS0HS8300140789E0GGGE4G14E40SIJĐSNGIĐISS0088204803000064 7 2. PUY COCVAIIT (CRY T7.

Factors affecting the growth of microalga Arthrospira platensis. 10 I SN ct nei Ct SR tn St SR A a 11 a’ |: es 11 Chapter 3. MATERIALS AND METHOIDS.-- 5-5 2-2+S22*+ +2 +zvsserrrrrrsrrrseree 14 CR LŨNTE BiRl LG: sennssurennnnnstotobtntinhggit009000S0001010300002N0TĐ008G1108002MHIGĐ. EEnpuqttch: nnÏGTÖN-sesesseasesgaptoestaptsigtieigldlsgioialoetadgeJosidieGl-s6:gcgug401404509g004010001I04G104G080108g01 14 vi 3.

Chemicals, tools, and laboratory equIpInennf.1 C|HGTHTS TP vera ccenssea amen mae eenrcn au ener RR ER Ie REESE 15 Bett LORY [SIM SE) SHHÌDHBHĂsuanankenindiiiidtgidtiiDtootggt4. Investigation of the suitable solvents for the extraction of phycocyanin from A. (DI DNIGI NHÍ scart or eettea att eae a e eneteeto 16 3. Investigation of phycocyanin extraction SOÏV€TE.

Effects of different sodium nitrate (NaNO3) and sodium chloride (NaCl) concentrations on the production of phycocyanin by A. Investigation of the antioxidant activity of the phycocyanin extraets. 20 5) sa 9 ner en ee ee 21 Chapter 4. RESULTS AND DISCUSSION.

- --- - Sàn HH re, 22 4.1, Solvents for extraction of phycocyanin in A, ĐỀAGHNÍA coesaesasagisiraolEE6160103162 056 22 4. Ue neeresston Oe Se cease. aaciseeecaianeteacitiszisne case even Chat die shaw anise eae teh ynuntieiueedanausonte 27 4. Optiinall Culture CONGMIGIS«, ccsesscsss nhà na g0 Ha kiên ghi E1 G12B888/448.

Antioxidant activity of the phycocyann €XÍTACẨS. ---- c5 S1 + se ree 33 Chapter 5: CONCLUSION AND SUGGESTIƠN.- 2 SSĂSsSssseirerrrerree 36 See HN Í NTsnnnanstoBtotortittitNTG000010010131000000DNGEIGGIGUIUENGISIEESĐIHENGEGDGNMSGIGHIESNHIIBNTGIHHHNNĐSH.RGGMSSN03050100H 36 lộ 2:515UDIDCSOITbssssessensesicsnlrdisadtefcrsierrlgtSi3/ ttrghreg8SIT.80201!Pi 19N0cibugtiotrdntiginusicgigithbrcoldilfkqlgsigdtDgzggine 36 TT HE ng giác go Bồ ins isi ieee dls a RUS RSA RSA EAR RSA RARIRIRBIE a7 vii LIST OF TABLE Page Table 3. Chemical compositions of Zarrouke Gd o. MictoOnisttrerit 11 OfEdIGHE AS irccsanscasunaaaasarcaranndinanihed ẽ 17 Table 3.

Levels of optimization experimental facfOFS. Optimized treatment matrIX. Phycocyanin yields (mg/g) across 13 treatments for optimization of the culture ORL LCI ONLS hoạn hang ott rst eS merccerititceaFet elreromosetecrsene sors uated oben ersten 28 Table 4. Results of the ANOVA test of the effects of two factors on the objective TROON: 1: ceseerereseenenccnenemnamneoaaw RTE Ee 30 viii LIST OF FIGURES Figure 2.1: Crystal Structure of C-Phycocyanin from Arthrospira pÏafensis.

The phycocyanin yields in three extraction cycles of A. platensis fresh biomass with CaCl, phosphate buffer, and wafer. Phycocyanin yield of three investigation solvents (ratio 1 g algae: 100 mL solvent) alter threeiextractiOns':. « gà m go 86 8ã 686 GuUBgBSGBEBQE SE ĐÃ Suilà ea ER CR kh 23 Figure 4.

Total phycocyanin yield of three investigation solvents (ratio 1 g algae: 100 HE SOLV END) wasn eunganecwnieemence seeerureesesineanenueds tà GỆ a Hà go QHIGlruitsi9giÐEEEĐSEERSGIE nặng 24 Figure 4. The phycocyanin extracts with three different solvents. Microscopic images of A. platensis biomass extracted with three different 50) 06) 0 ks ce 27 Figure 4.

Optical density chart of 13 experiments in 10 days of culture. Optimal culture conditions as proposed by Minitab 21 software. Ascorbic acid's free radical scavenging ability in DPPH test. Problem statement Among microalgae, Arthrospira platensis (also known as Spirulina platensis) stands out as one of the most promising.

This is due to its valuable biological content and its contribution to green production chains, such as wastewater farming, which can help reduce carbon dioxide emissions and create biofuels, etc., 2021), and higher sustainability, strong adaptability to different environments, high yield, synthesis of high-value biological compounds (Subudhi, S. platensis is a single- celled cyanobacterial microalgae that grows in a spiral-shaped filamentous structure and thrives at a pH range of 9 to 12. The Arthrospira family is rich in bioactive compounds, such as proteins, lipids, carbohydrates, microelements (zinc, magnesium, manganese, selenium), pigments, and amino acids. Therefore, the microalgae Arthrospira is a good candidate for food, pharmaceuticals, biofertilizers, and pigment applications.

The main components of lipids are omega-6 family y-linolenic acid (18:3, n-6) and palmitic acid (16:0), both of which are known for their medicinal potential to prevent cardiovascular diseases, hypercholesterolemia blood and other disorders (Ragusa e/ ai, 2021). Among various proteins found in the A. platensis cells, the most abundant proteins, which account for approximately about 60% of dry weight, are phycobiliproteins, specifically phycocyanin, allophycocyanin, and phycoerythrin. platensis also contains high amounts of natural pigments, including 14% phycocyanin (blue), 1% chlorophyll (green), and 0.5% carotenoids (yellow, orange, or red pigments) (Jung Friedrich ef al.

C-phycocyanin (Phycocyanin from Cyanobacteria, C-PC) is a blue and water- soluble photosynthetic pigment used as a natural dye in foods, cosmetics, and medicine. In addition, there is an increasing interest in C-PC due to its potential for drug development. Phycocyanin eliminates free radicals and has outstanding antioxidant and anti-inflammatory effects. Moreover, it can effectively inhibit diseases caused by inflammation.

Microalgae can accumulate various amounts of metabolites under the nutritional stress conditions (i. rich or lack of nutrients) (Manirafasha et al. Zeng and Vonshak (1998) demonstrated that changing environmental factors such as nitrate, phosphate, salt concentration, temperature, etc., strongly affected the biomass production of A. High salt contents slowed down the photosynthetic systems I and II of Arthrospira, leading to a decrease in starch accumulation (Shipton and Barber, 1994).

Nitrates are essential for the biosynthesis of organic molecules, such as proteins and carbohydrates, which play an important role in cell growth and biomass yields. Previous studies have reported that C-phycocyanin production in A. platensis is affected by the nutrient compositions and concentrations in the media, especially nitrate, which can lead to a reduction or inhibition of C-phycocyanin biosynthesis (Manirafasha e/ al.