استخراج سلولز از ضایعات جلبک اسپیرولینا (Spirulina platensis) و جداسازی نانو الیاف سلولزی از آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 مدیرعامل شرکت تخته فشرده آریانا، تهران، ایران

3 دانشیار گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران

4 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

5 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

هدف از این مطالعه استخراج سلولزخالص از ضایعات جلبک اسپیرولینا(Spirulina platensis) به روش تیمارشیمیایی و جداسازی نانو الیاف سلولزی از آن با استفاده از تیمار مکانیکی بود. بدین منظور خالص سازی جلبک اسپیرولینا (جدا سازی چربی و پروتئین موجود در آن) طی سه مرحله تیمار شیمیایی با استفاده از محلول 2% سود و پس از آن محلول 3% کلریت سدیم که توسط اسیداستیک بافر شده بود انجام شد. سپس الیاف سلولزی استخراج شده به صورت سوسپانسیون 1% وزن خشک تهیه شده و جهت تبدیل به نانو الیاف سلولزی به تعداد 10 بار از هموژنایزر با فشار بالا عبور داده شدند. آزمون طیف سنجی مادون قرمز( FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی( SEM) و پراش پرتو ایکس( XRD) جهت مطالعه ویژگیهای شیمیایی و ساختاری نمونه ها استفاده شد. همچنین سایز نانو الیاف سلولزی تهیه شده، توسط میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM ) اندازه گیری شد.طیف سنجی FTIR نشان داد که نتایج به دست آمده از نمونه تولید شده به روش رنگبری شیمیایی و هموژن سازی در فشار بالا مطابقت فراوانی با نمونه های بدست امده در سایر تحقیقات مربوط به ازمون FTIR داشت. تصاویرSEM نشان داد که الیاف سلولزی خالص از جلبک اسپیرولینا استخراج گردیده است. مشاهدات XRD مشخص کرد که به طور کلی ، نمونه های جلبک ضایعاتی شامل نواحی آمورف بوده که بعد از استفاده از تیمار شیمیایی جهت استخراج سلولز و حذف ناخالصی ها، نمونه های الیاف و نانوالیاف سلولوزی استخراج شده دارای نواحی کریستالینی منطبق بر الگوی سلولوز I بود. نتایج حاصل از AFM، تهیه نانو الیاف سلولزی را تایید می کند، به گونه ای که نانو الیاف سلولزی تولید شده دارای قطر متوسط 37 نانومتر و چندین میکرون طول بوده اند. در نهایت می توان نتیجه گیری کردکه تولید نانو الیاف سلولزی با استفاده از هموژنایزر با فشار بالا از سلولز استخراج شده به روش تیمار شیمیایی امکانپذیر می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Zaini, L.H., Jonoobi, M., Tahir, P. A. and  Karimi, S., 2013. Isolation and Characterization of Cellulose Whiskers from Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) Bast Fibers. Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology, 4:37-44.

[2] Roohani, M., Habibi, Y., M. Belgacem, N., Ebrahimi, Gh., Karimi, A. N. and Dufresne, A., 2008. Cellulose whiskers reinforced polyvinyl alcohol copolymers nanocomposites. European Polymer Journal, 44:2489-2498.

[3] Fattahi, T., Dadashian, F., Sadeghi, G.M.M. and Ebrahimi Zanjani, H., 2014. Spherical cellulose nanoparticles preparation from waste cotton using a green method. Powder Technology, 261: 232-240.

[4] Jonoobi, M., Mathew, AP. and Oksman, K., 2012. Producing low-cost cellulose nanofiber from sludge as new source of raw materials. Industrial Crops and Products, 40:232-238.

[5] Kim, C.K., Jung, Y.H. and Oh, H.M., 2007. Factors indicating culture status during cultivation of Spirulina platensis. The Journal of Microbiology, 45: 122-127.

[6] Henrikson, R., 1989. Earth food spirulina. Laguna Beach, CA: Ronore Enterprises, Inc, p.187.

[7] Singh, Y., 2005. Spiruling-A wonder vegetarian protein source. (Accessed 12th August 2003)

[8] Landrun, J.T., 2009. Carotenoids: Physical, Chemical, and Biological Functions and Properties, CRC Press. 544P.

[9] Chisty, Y., 2008. Biodiesel from microalgae beats bioethanol. Trends in Biotechnology, 26:126-131.

[11] Volkmann, H., Imianovsky, U., Oliveira, J. L.B. and Sant Anna, E.S., 2008. Cultivation of Arthrospira platensis in desalinator wastewater and salinated synthetic medium: protein content and amino acid profile. Brazilian Journal of Microbiology, 39:1-4.

[12] Choonawala, B.B., 2007. Spirulina production in brine effluent from cooling towers (Doctoral dissertation at the Durban University of Technology).

[13] Andrade, M.R. and Costa, J.A.V., 2007. Mixotrophic cultivation of Spirulina platensis using molasses as organic substrate. Aquaculture, 264(1-4), pp.130-134.

[14] Choonawala, B.B. and  Swalaha, F.M., 2004. Spirulina sp. Production in brine effluent from cooling tower water, Durban Institute of Technology.

[16] Goksan, T., Zekeriyaoglu, A. and Ak, I., 2007. The growth of Spirulina platensis in different culture systems under greenhouse condition. Turkey Journal Biology, 31:74-52.

[17] Jaime-Ceballos, B., Hernandez-Llamas, A., Garcia, T., Perez-Jar, L. and Villareal, H., 2006. Substitution of Chaetoceros mulleri by Spirulina platensis meal in diets for Litopenaeus schmitti larvae. Aquaculture, 266:215-220.

[18] Vonshak, A., Abeliovich, A., Boussiba, S., Arad, S. and Richmond, A., 1982. Production of Spirulina biomass: effects of environmental factors and population density. Biomass, 2(3), pp.175-185.

[19] Imai, T., Sugiyama, J., Itoh, T. and Horii, F., 1999. Almost Pure Ia Cellulose in the Cell Wall of Glaucocystis. Journal of Structural Biology, 127: 248–257.

[20] Wada, M., Okano, T. and Sugiyama, J., 2001. Allomorphs of native crystalline cellulose I evaluated by two equatorial d-spacings. Journal of Wood Science, 47:124-128.

[21] Segal, L., Creely, J.J., Martin, A.E. and Conrad, C.M., 1959. An empirical method for estimating the degree of crystallinity of native cellulose using the X-Ray diffractometer. Textile Research Journal, 29(10):786–794.

[22] Asadi, F., Nazarnezhad, N. and AsadpourAttoeii, G.H., 2016, Preparation of nano-cellulose from cladophora, fibrous algae, and utilizing at the product to improve the strength properties of CMP pulp. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 31 (4): 695-702. (In Persian).