Nghiên cứu các phương pháp chiết tách dầu sinh học từ vi tảo Chlorella vulgaris

Abstract

Hiện nay, vi tảo được quảng bá như một nguồn nhiên liệu vận chuyển trong tương lai chủ yếu vì tiềm năng dầu sinh học của chúng. Một trong những vi tảo được trồng chủ yếu để sản xuất dầu diesel sinh học là Chlorella vulgaris, là chủng có triển vọng nhất trong số 3.000 loài được sàng lọc. Nghiên cứu đã khảo sát điều kiện nuôi cấy, cho thấy sự phát triển của chủng Chlorella vulgaris tuân theo đường cong sinh trưởng, trong đó tốc độ gia tăng sinh khối phụ thuộc vào lượng giống ban đầu và điều kiện nuôi cấy. Khi đạt đến pha cân bằng, sinh trưởng chậm lại và dần suy yếu. Các mẫu tảo được nuôi trong hệ thống nuôi cấy đã phát triển bình thường, cho sinh khối x tảo khô đáp ứng tiêu chuẩn về thành phần hóa học đa lượng, chlorophyll và polyphenol. Trong số 7 hệ dung môi được khảo sát—gồm các dung môi đơn (chloroform, ethyl acetate, diethyl ether, hexane) và dung môi hỗn hợp (hexane/ethanol, hexane/methanol, diethyl ether/methanol)—hệ dung môi hexane/ethanol với tỷ lệ 3:1 (v/v) cho hiệu suất chiết xuất lipid cao nhất, đạt 198,6 ± 5,5 mg/g, đồng thời thân thiện với môi trường. Bốn phương pháp trích ly được nghiên cứu gồm ngâm, lắc, Soxhlet và siêu âm. Kết quả cho thấy phương pháp siêu âm đạt hiệu quả chiết xuất cao nhất, tiếp theo là phương pháp Soxhlet (124,3 ± 7,4 mg/g), trong khi phương pháp ngâm cho hiệu suất thấp nhất (58,6 ± 5,1 mg/g). Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly siêu âm đã được khảo sát bằng phương pháp đơn biến, bao gồm nhiệt độ chiết (30–60°C), thời gian siêu âm (10-70 phút) và mức năng lượng siêu âm (50–90%). Quá trình tối ưu hóa điều kiện chiết được thực hiện bằng phương pháp bề mặt đáp ứng theo mô hình Box-Behnken. Kết quả cho thấy tất cả các yếu tố này có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất chiết xuất lipid và phù hợp với mô hình dự đoán. Thông qua mô phỏng tối ưu trên phần mềm Minitab, điều kiện chiết xuất lipid tối ưu được xác định là nhiệt độ siêu âm 45,35°C, thời gian siêu âm 33,33 phút. Khi tiến hành thí nghiệm theo các điều kiện tối ưu này, hiệu suất chiết xuất dầu sinh học từ từ sinh khối Chlorella vulgaris đạt 274,05 ± 10,47 mg/g, không có sự khác biệt có ý nghĩa so với giá trị dự đoán của mô hình