การประยุกต์ใช้สนามไฟฟ้าแบบพัลส์เพื่อสกัดสารจาก Chlorella vulgaris TISTR8580

Abstract

          ศึกษาการประยุกต์ใช้สนามไฟฟ้าแบบพัลส์เพื่อสกัดสารจากจุลสาหร่าย Chlorella vulgaris TISTR8580 โดยนำสาหร่ายความเข้มข้น 25 กรัมเซลล์สดต่อลิตร อุณหภูมิ 7 องศาเซลเซียสมาสกัดด้วยสนามไฟฟ้าแบบพัลส์ที่ความเข้มของสนามไฟฟ้าเท่ากับ 5 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร และแปรผันจำนวนพัลส์ดังนี้ 1,500 2,500 3,500 และ 4,500 พัลส์ตรวจวัดอุณหภูมิ พีเอช และค่าการนำไฟฟ้าทั้งก่อนและหลังการทดลอง ตรวจหาปริมาณคาร์โบไฮเดรตและโปรตีนทั้งหมดในสารสกัดหยาบโดยวิธี Phenol-sulfuric และ Bradford และตรวจสอบชนิดของคาร์โบไฮเดรตโดยเทคนิคโครมาโทกราฟีแบบผิวบาง พร้อมทั้งตรวจสอบสัณฐานวิทยาของเซลล์ที่ผ่านการสกัดด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง และตรวจสอบความสามารถในการอยู่รอดของเซลล์สาหร่ายด้วยการนำไปทดลองเลี้ยงซ้ำ พบว่าเมื่อใช้จำนวนพัลส์ในการสกัดเพิ่มขึ้น อุณหภูมิและค่าการนำไฟฟ้าของตัวอย่างมีค่าเพิ่มขึ้น โดยที่จำนวนพัลส์เท่ากับ 2,500 พัลส์สามารถสกัดคาร์โบไฮเดรตและโปรตีนทั้งหมดได้มากที่สุด เท่ากับ 23.19 ± 1.47 มิลลิกรัมต่อลิตรและ 144.48 ± 1.41 ไมโครกรัมต่อลิตร ตามลำดับ คาร์โบไฮเดรตที่สกัดได้ส่วนใหญ่เป็นกลุ่มไดแซ็กคาไรด์และโอลิโกแซ็กคาไรด์ นอกจากนี้ยังพบว่าเซลล์สาหร่ายที่ผ่านการสกัดด้วยสนามไฟฟ้าแบบพัลส์มีสีจางลงและไม่ปรากฎเซลล์แตก โดยเมื่อนำสาหร่ายไปสกัดด้วยสนามไฟฟ้าแบบพัลส์จำนวน 2,500 พัลส์ขึ้นไป ทำให้เซลล์สาหร่ายเสื่อมสภาพและไม่สามารถเจริญเติบโตต่อไปได้ จากการทดลองแสดงให้เห็นว่าสนามไฟฟ้าแบบพัลส์สามารถประยุกต์ใช้สกัดคาร์โบไฮเดรตและโปรตีนจากสาหร่ายได้อย่างไรก็ตาม สารที่สกัดได้ยังมีปริมาณน้อย ฉะนั้นจึงควรมีการศึกษาถึงปัจจัยอื่นๆ ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการสกัดด้วยสนามไฟฟ้าแบบพัลส์ในสาหร่ายเพิ่มเติมต่อไป           This study aimed to apply Pulsed Electric Field (PEF) for Chlorella vulgaris TISTR8580 intracellular extraction. Twenty-five g/L of algal cell samples were treated with PEF at 5 kV/cm under different pulses (1,500 2,500 3,500 and 4,500 pulses) with the initial temperature of 7 degree Celsius. Temperature, pH and conductivity were measured before and after treatments. Total carbohydrate and protein contents in the crude extracts were determined by the Phenol sulfuric acid method and the Bradford assay, respectively. Subsequently, carbohydrate composition was analyzed by Thin Layer Chromatography (TLC). In addition, the morphology of PEF-treated cells was observed under light microscope and cell survival was examined by re-culture in BG-11. The results showed an increased number of PEF pulses raised the temperature and conductivity of the algal extract. The highest total carbohydrate (23.19 ± 1.47 mg/L) and protein (144.48 ± 1.41 mg/L) contents were obtained from the crude extract treated with 2,500 pulses. TLC revealed that disaccharides and oligosaccharides were the major carbohydrate composition in the extract. PEF-treated algal cells exhibited color fading without any cell lysis. However, PEF treatment at 2,500 pulses led to cell death. This study clearly suggested that PEF is a potential technology for C. vulgaris TISTR8580 carbohydrate and protein extraction. Further optimization to enhance PEF extraction efficiency are still needed to achieve high yield of algal intracellular extract.