Nghiên cứu tách chiết và xác định một số đặc tính của dịch chiết từ tảo Spirulina

 60 
33(4): 60-65 Tạp chí Sinh học 12-2011 
NGHIÊN CứU TáCH CHIếT Và XáC ĐịNH MộT Số ĐặC TíNH 
CủA DịCH CHIếT Từ TảO SPIRULINA 
HOàNG VĂN TUấN, PHạM HƯƠNG SƠN 
Trung tâm Sinh học thực nghiệm, Viện ứng dụng công nghệ 
PHạM THU THủY 
Viện Công nghệ sinh học và Thực phẩm, Đại học Bách khoa Hà Nội 
Tảo Spirulina (Arthrospira) thuộc chi 
Spirulina, họ Oscillatoriaceae, bộ Oscillaloriales 
(Nostocales), lớp Cyanophyceae 
(Cyanobacteria: vi khuẩn lam), ngành 
Cyanophyta (Cyanochloronta), có dạng hình 
xoắn lò xo với 5-7 vòng xoắn đều nhau, sợi 
không phân nhánh. Spirulina có giá trị dinh 
d−ỡng rất cao nhờ nguồn cung cấp protein dồi 
dào và hàm l−ợng cân bằng của nhiều thành 
phần có hoạt tính sinh học cao nh− 
phycocyanin, chlorophyll, beta-caroten, axit 
gama-linolenic, axit alpha-linolenic... 
Dịch chiết tảo Spirulina chứa nhiều thành 
phần chức năng hòa tan, nó đH đ−ợc chứng minh 
là có khả năng kìm hHm sự phát triển của tế bào 
MCF-7, một dạng tế bào gây ung th− vú ở ng−ời 
[6]. Nghiên cứu của tác giả Kumari và nnk. 
(2010) [5] đH cho thấy, dịch chiết Spirulina có 
khả năng ổn định hàm l−ợng đ−ờng trong máu 
của chuột bị tiểu đ−ờng, chỉ số cholesterol HDL 
cũng giảm đáng kể. Hoạt tính chống oxy hóa và 
kháng vi sinh vật của dịch chiết Spirulina cũng 
đH đ−ợc rất nhiều nghiên cứu đề cập đến, 
đặc biệt nó có khả năng kháng đ−ợc nhiều 
chủng vi sinh vật gây bệnh nh− Salmonella, 
Escherichia coli...[7]. 
Trong thành phần dịch chiết tảo Spirulina, 
chiếm số l−ợng nhiều nhất phải kể đến 
phycocyanin, một dạng chất màu chủ yếu 
có trong tảo Spirulina. Phycocyanin đ−ợc biết 
đến với khả năng bắt giữ các gốc tự do, một 
đặc tính quan trọng trong điều trị một số bệnh 
nh− viêm nhiễm, ung th−, chống oxy hóa 
Vì vậy, phycocyanin đH trở thành đối t−ợng 
nghiên cứu và ứng dụng khá phổ biến trong các 
lĩnh vực nh− y học, d−ợc phẩm và sản xuất 
thực phẩm [10]. 
Mục đích của nghiên cứu nhằm đ−a ra một 
ph−ơng pháp tách chiết đơn giản để thu dịch 
chiết chứa các thành phần hòa tan có hoạt tính 
sinh học cao từ tảo Spirulina, kiểm tra xác định 
một số đặc tính chức năng của dịch chiết từ đó 
làm cơ sở cho quá trình ứng dụng dịch chiết 
Spirulina trong sản xuất n−ớc uống chức năng. 
I. PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU 
1. Nguyên liệu 
Bột tảo Spirulina platensis do Trung tâm 
Sinh học Thực nghiệm, Viện ứng dụng Công 
nghệ cung cấp. 
Các hóa chất tinh khiết sử dụng cho nghiên 
cứu có nguồn gốc từ Anh, Mỹ, Đức, Trung Quốc. 
2. Ph−ơng pháp 
a. Ph−ơng pháp tách chiết 
Sinh khối tảo Spirulina đ−ợc phá vỡ tế bào 
trong các dung môi khác nhau gồm: N−ớc, 
ethanol, methanol, hexane. Quá trình phá vỡ tế 
bào đ−ợc thực hiện qua 2 ph−ơng pháp: Ngâm, 
lạnh đông và nhả lạnh đông. Ph−ơng pháp ngâm 
đ−ợc thực hiện trong thời gian từ 2 - 18 giờ ở 
nhiệt độ phòng. Ph−ơng pháp lạnh đông và nhả 
lạnh đông đ−ợc tiến hành ở -20oC trong thời 
gian lạnh đông (giờ) ở 1, 2, 3, 4 và chu kỳ nhả 
lạnh đông (lần) ở 1, 2, 3, 4, 5. Hỗn hợp sau khi 
phá vỡ tế bào đ−ợc ly tâm, lọc hút chân không 
thu dịch chiết chứa các thành phần chức năng 
hòa tan trong tảo Spirulina. 
b. Ph−ơng pháp xác định hiệu quả tách chiết 
Hiệu quả tách chiết đ−ợc đánh giá dựa trên 
khả năng chống oxy hóa (%SC) qua phản ứng 
 61
bao vây gốc tự do (DPPH) và hàm l−ợng 
phycocyanin (PC) có trong dịch chiết. PC đ−ợc 
tính theo công thức sau [9]: 
[A620 - 0,474(A652)] PC = 
5,34 
Trong đó: PC là hàm l−ợng phycocyanin có 
trong dịch chiết (mg/ml); A620 là độ hấp thụ màu 
của mẫu ở b−ớc sóng 620 nm; A625 là độ hấp thụ 
màu của mẫu ở b−ớc sóng 625 nm. 
c. Ph−ơng pháp xác định hoạt tính 
Xác định hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm 
định: Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 
đ−ợc thực hiện trên các phiến vi l−ợng 96 giếng 
(96-well microtiter plate) theo ph−ơng pháp của 
Vander Bergher và Vlietlinck (1991) [12]. Các 
chủng vi sinh vật kiểm định sử dụng gồm: 
Escherichia coli (ATCC 25922), Pseudomonas 
aeruginosa (ATCC 25923), Bacillus subtillis 
(ATCC 27212), Staphylococcus aureus (ATCC 
12222), Aspergillus niger (439), Fusarium 
oxysporum (M42), Candida albicans (ATCC 
7754) và Saccharomyces cerevisiae (SH 20). 
Xác định hoạt tính chống oxy hóa: Hoạt tính 
chống oxy hóa của mẫu đ−ợc xác định thông 
qua phản ứng bao vây gốc tự do (DPPH). Phản 
ứng đ−ợc tiến hành theo ph−ơng pháp của Shela 
và cộng sự (2003) [11]. Dựa trên nguyên tắc 
1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) có khả 
năng tạo ra các gốc tự do bền trong dung dịch 
EtOH bHo hoà. Khi cho các chất thử nghiệm vào
hỗn hợp này, nếu chất có khả năng làm trung 
hoà hoặc bao vây các gốc tự do sẽ làm giảm 
c−ờng độ hấp thụ ánh sáng của các gốc tự do 
DPPH. Hoạt tính chống ôxy hoá đ−ợc đánh giá 
thông qua giá trị hấp thụ ánh sáng của dịch thí 
nghiệm so với đối chứng khi đọc trên máy Elisa 
ở b−ớc sóng 515 nm. 
Các mẫu có biểu hiện hoạt tính (SC ≥ 50%) 
sẽ đ−ợc thử nghiệm để tìm giá trị SC50. Giá trị 
SC50 đ−ợc xác định thông qua nồng độ chất thử 
và % hoạt động của chất thử mà ở đó 50% các 
gốc tự do tạo bởi DPPH đ−ợc trung hòa bởi chất 
thử. 
d. Ph−ơng pháp xử lý số liệu 
Các số liệu phân tích đ−ợc xử lý thống kê 
trên phần mềm OriginPro 8.5, các giá trị đ−ợc 
biểu diễn d−ới dạng giá trị trung bình ± độ lệch 
chuẩn (mean ± StDev). 
II. KếT QUả Và THảO LUậN 
1. ảnh h−ởng của các dung môi khác nhau 
đến tính chất của dịch chiết 
ảnh h−ởng của các dung môi khác nhau đến 
hiệu quả tách thu dịch chiết chứa các thành phần 
hòa tan trong tảo Spirulina đH đ−ợc nghiên cứu. 
Kết quả phân tích hàm l−ợng phycocyanin và 
thuộc tính chức năng của dịch chiết thông qua 
khả năng bắt gốc tự do của dịch chiết đ−ợc trình 
bày trong bảng 1 và hình 1. 
Bảng 1 
ảnh h−ởng của các loại dung môi và tỷ lệ sinh khối đến thuộc tính của dịch chiết 
Loại dung môi Tỷ lệ sinh khối (g/100 ml) PC (mg/ml) SC (%) StDev 
N−ớc 7 1,40 32 0,10 
Etanol 5 2,33 44 0,15 
Hexan 6 1,93 35 0,05 
Metanol 4 2,03 43 0,11 
Kết quả phân tích chỉ ra rằng, sử dụng dung 
môi là etanol cho hiệu quả tách chiết cao nhất, 
hàm l−ợng PC đạt 2,33 mg/ml. Tiếp theo là 
metanol (2,03 mg/ml), hexan (1,93 mg/ml), thấp 
nhất là n−ớc (1,4 mg/ml) (hình 1). Tuy nhiên, số 
liệu trong bảng 1 cho thấy, khi sử dụng dung 
môi là metanol, ở hàm l−ợng sinh khối ít hơn 
cho hiệu quả chống oxy hóa của dịch chiết 
t−ơng đ−ơng với etanol, lần l−ợt là SC 43%, 
44%. Trong nghiên cứu của tác giả Cho và nnk. 
(1999) [4] cũng cho thấy, khả năng chống oxy 
hóa của dịch chiết sử dụng dung môi là metanol 
cao hơn so với dung môi là n−ớc. Điều này cũng 
đ−ợc chỉ ra trong nghiên cứu của Mala và 
nnk.(2009) [7], trong đó acetone là dung môi 
đ−ợc tác giả lựa chọn. 
Tuy nhiên, do mục đích sử dụng dịch chiết 
Spirulina cho sản xuất đồ uống và khai thác giá 
 62 
trị của phycocyanin có trong dịch chiết, trong 
nghiên cứu này ethanol (5 g Spirulina/100 ml 
etanol) đ−ợc lựa chọn là dung môi tách chiết thu 
dịch chiết chứa các thành phần chức năng từ tảo 
Spirulina do tính an toàn trong thực phẩm. Sử 
dụng etanol là dung môi tách chiết cũng đ−ợc 
lựa chọn trong nghiên cứu của Herrero và nnk. 
(2005) [8]. 
0 2 4 6 8 10
0
1
2
3
Metanol
Etanol
N−ớc
Hexan
Tỷ lệ sinh khối/dung môi (g/100 ml)
Ph
yc
oc
ya
ni
n 
(m
g/
m
l)
Hình 1. Hàm l−ợng phycocyanin có trong dịch chiết từ tảo Spirulina 
ở các dung môi và tỷ lệ sinh khối khác nhau 
2. ảnh h−ởng của nồng độ dung môi đến 
tính chất của dịch chiết 
Sử dụng etanol ở các dải nồng độ khác nhau 
từ 30 - 75% nhằm nghiên cứu ảnh h−ởng của 
nồng độ etanol đến khả năng phá vỡ tế bào tảo
Spirulina. Kết quả cho thấy, sử dụng dung môi 
etanol 55% cho hiệu quả phá vỡ tế bào cao nhất, 
biểu thị ở hàm l−ợng PC đạt 2,42 mg/ml, khả 
năng bắt gốc tự do của dịch chiết đạt SC là 52%. 
ở nồng độ etanol 60%, hàm l−ợng PC đ−ợc giải 
phóng nhiều hơn (2,45 mg/ml) (hình 2). 
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
PC
 PC (mg/ml)
 SC (%)
Tyỷ leọ etanol/nửụực (% etanol)
20
30
40
50
SC
Hình 2. ảnh h−ởng của tỷ lệ etanol/n−ớc đến tính chất của dịch chiết từ tảo Spirulina 
3. ảnh h−ởng của ph−ơng pháp phá vỡ tế 
bào đến tính chất của dịch chiết 
Sinh khối tảo Spirulina đ−ợc phá vỡ tế bào 
trong dung môi là etanol 55% sử dụng 2 ph−ơng 
pháp khác nhau là ngâm, lạnh đông và nhả lạnh 
đông. Do đặc tr−ng của phycocyanin là bền ở 
nhiệt độ phòng [3] nên ảnh h−ởng của nhiệt độ 
quá trình ngâm không đ−ợc xem xét trong 
nghiên cứu này. Dịch sau phá vỡ tế bào đ−ợc ly 
tâm ở tốc độ 6000 vòng/10 phút, lọc hút chân 
không và cô chân không để loại dung môi thu 
dịch chiết chứa các thành phần hòa tan trong tảo 
Spirulina. 
Kết quả từ bảng 2 và hình 3 cho thấy, phá vỡ
Tỷ lệ tanol/n−ớc (% etanol) 
 63
tế bào theo ph−ơng pháp lạnh đông và nhả lạnh 
đông với thời gian lạnh đông (Ft) là 2 giờ, chu 
kỳ nhả lạnh đông (Tc) là 4 lần cho hiệu quả tách 
chiết cao hơn và rút ngắn đ−ợc thời gian so với 
ph−ơng pháp ngâm thông th−ờng ít hơn 6 giờ. 
Hàm l−ợng phycocyanin và khả năng bắt gốc tự 
do của dịch chiết Spirulina đ−ợc xác định lần 
l−ợt là 2,67 mg/ml, 65%. Chu kỳ nhả lạnh đông 
đ−ợc đ−a ra trong nghiên cứu của Li và nnk. 
(2005) [2] là 6 lần. Trong nghiên cứu của tác giả 
Rachen và nnk. (2009) [9] nhằm nghiên cứu khả 
năng ổn định của phycocyanin ở khoảng nhiệt 
độ và pH khác nhau, ph−ơng pháp lạnh đông và 
nhả lạnh đông cũng đ−ợc đề cập đến. Khả năng 
chống oxy hóa thông qua phản ứng bao vây gốc 
tự do của dịch chiết Spirulina đ−ợc đ−a ra trong 
nghiên cứu của Herrero và nnk. (2004) [8] là 
66,8%.
Bảng 2 
ảnh h−ởng của ph−ơng pháp phá vỡ tế bào đến tính chất của dịch chiết 
Ph−ơng pháp phá vỡ tế bào Thời gian (giờ) PC (mg/ml) SC (%) StDev 
Ngâm 14 2,46 51 0,12 
Lạnh đông và nhả lạnh đông 8 2,67 65 0,09 
Hình 3. ảnh h−ởng của thời gian lạnh đông và chu kỳ nhả lạnh đông 
đến hàm l−ợng PC có trong dịch chiết (Ft. Thời gian lạnh đông; Tc. Chu kỳ nhả lạnh đông) 
4. Xác định một số hoạt tính của dịch chiết từ tảo Spirulina 
Bảng 3 
Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của dịch chiết từ tảo Spirulina 
Ký hiệu mẫu Chủng vi sinh vật kiểm định Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC: àg/ml) 
E. coli 50 
P. aeruginosa 200 
B. subtillis 50 
S. aureus 100 
A. niger 200 
F. oxysporum - 
S. cerevisiae 200 
Sp-ex 
C. albicans - 
 64 
Bảng 4 
Hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết từ tảo Spirulina 
Kí hiệu mẫu Nồng độ mẫu (àg/ml) SC% SC50 (àg/ml) Kết quả 
Đối chứng (+) 50 78,5 ± 0,3 28,19 D−ơng tính 
Đối chứng (-) - 0,0 ± 0,0 - Âm tính 
Sp-ex 100 65,68 ± 0,1 20,18 D−ơng tính 
Ghi chú: Sp-ex. Dịch chiết Spirulina; Đối chứng (+). Vitamin C; Đối chứng (-). DPPH. 
ĐH tiến hành kiểm tra xác định một số hoạt 
tính sinh học của dịch chiết từ tảo Spirulina, từ 
đó làm cơ sở cho nghiên cứu ứng dụng dịch 
chiết trong sản xuất n−ớc uống chức năng. Kết 
quả kiểm tra hoạt tính kháng vi sinh vật và hoạt 
tính chống oxy hóa của dịch chiết từ tảo 
Spirulina đ−ợc trình bày trong bảng 3 và 4. Kết 
quả cho thấy, trong 8 chủng vi sinh vật kiểm 
định sử dụng chỉ có F. oxysporum và C. 
albicans là không biểu thị hoạt tính kháng, khả 
năng kháng mạnh nhất đối với E. coli và B. 
subtillis. Khả năng chống oxy hóa của dịch 
chiết đạt 65,68%, giá trị SC50 là 20,18 àg/ml. 
Nghiên cứu của tác giả Mala và nnk. (2009) [7] 
cũng chỉ ra rằng, dịch chiết từ tảo Spirulina có 
khả năng kháng vi sinh vật cao, các chủng vi 
sinh vật đ−ợc sử dụng trong nghiên cứu đều thể 
hiện kết quả kháng đó là Salmonella typhi, 
Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas 
aeruginosa, E. coli và Staphylococcus aureus. 
III. KếT LUậN 
Nghiên cứu đH xác định đ−ợc ph−ơng pháp 
tách chiết đơn giản nhằm thu dịch chiết chứa 
các thành phần hòa tan từ tảo Spirulina với các 
điều kiện nh− sau: Tách chiết theo ph−ơng pháp 
lạnh đông và nhả lạnh đông với thời gian lạnh 
đông 2 giờ, chu kỳ nhả lạnh đông 4 lần, sử dụng 
dung môi là etanol 55%, tỷ lệ sinh khối sử dụng 
là 5 g/100 ml dung môi. Dịch chiết đ−ợc tiến 
hành kiểm tra hoạt tính chống oxy hóa và kháng 
vi sinh vật kiểm định với kết quả: khả năng bắt 
giữ gốc tự do của dịch chiết đạt SC 65,68%, SC50 
20,18 àg/ml; kháng đ−ợc 6 chủng vi sinh vật 
kiểm định gồm E. coli, P. aeruginosa, B. 
subtillis, S. aureus, A. niger và S. cerevisiae. 
Dịch chiết từ tảo Spirulina có hoạt tính sinh 
học cao, thích hợp cho nghiên cứu sử dụng trong 
sản xuất n−ớc uống chức năng bảo vệ sức khỏe 
con ng−ời. Năm 2005, tác giả Trần Bích Lam và 
nnk. [1] cũng đH tiến hành nghiên cứu tách chiết 
thành phần chức năng từ tảo Spirulina. Tuy 
nhiên, nghiên cứu chỉ tập trung vào thu nhận 
phycocyanin, các thành phần khác không đ−ợc 
đề cập tới. 
TàI LIệU THAM KHảO 
1. Trần Bích Lam, Nguyễn Thị Mỹ Phúc, 
Phạm Quang Sơn, 2005: Nghiên cứu thu 
nhận phycocyanin từ tảo Spirulina. Science 
& Technology Development, 8(7): 70-74. 
2. Li B., Zhang X., Gao M., Chu X., 2005: 
Effects of CD59 on antitumoral activities of 
phycocyanin from Spirulina platensis. 
Biomedicine & Pharmacotherapy, 59: 551-
560. 
3. Francine S. Antelo, Jorge A. V. Costa, 
Kalil S. J., 2008: Thermal degradation 
kinetics of the phycocyanin from Spirulina 
platensis. Biochemical Engigeering Journal, 
41: 43-47. 
4. Cho J. Y, Jin H. J, Lim H. J, John N. C. 
Whyte, Hong Y. K., 1999: Growth 
activation of the microalga Isochrysis 
galbana by the aqueous extract of the 
seaweed Monotroma nitidum. Journal of 
Applied Phycology, 10: 561-567. 
5. Jalaja K. D., Praveen J. D., 2010: 
Ameliorative potential of aqueous cell 
extract of Spirulina platensis on diabetes 
associated metabolic alterations. The 
Bioscan, 5(3): 487-489. 
6. Ravi M., Lata De S., Azharuddin S., Paul 
S. F. D., 2010: The beneficial effects of 
Spirulina focusing on its immunomodulatory 
and antioxidant properties. Nutrition and 
Dietary Supplements, 2: 73-83. 
7. Mala R., Sarojini M., Saravanababu S.,
 65
Umadevi G., 2009: Screening for 
antimicrobial activity of crude extracts of 
Spirulina platensis. Journal of Cell and 
Tissue Research, 9(3): 1951-1955. 
8. Herrero M., Ibánez E., Senorans J., 
Cifuentes A., 2004: Pressurezed liquid 
extracts from Spirulina platensis microalga 
determination of their antioxidant acitvity 
and preliminary analysis by micelar 
electrokinetic chromatography. Journal of 
Chromatography A, 1047: 195-203. 
9. Rachen D., Natapas Ph,. Suwayd N., 
2009: Phycocyanin extraction from 
Spirulina platensis and extract stability 
under various pH and temperature. As. J. 
Food Ag-Ind., 2(04): 819-826. 
10. Romay Ch., González R., Ledón N., 
Remirez D., Rimbau V., 2003: C-
Phycocyanin: a biliprotein with antioxidant, 
anti-inflammatory and neuroprotective 
effects. Current Protein and Peptide Science, 
4: 207-216. 
11. Shela G., Olga M. B., Elena K., Antonin 
L., Nuria G. M, Ratiporn H., Yong-Seo 
P., Soon-Teck J., Simon T., 2003: 
Comparison of the contents of the main 
biochemical compounds and antioxidant 
activity of some Spanish olive oils as 
determined by four different radical 
scavenging tests. The Journal of Nutritional 
Biochemistry, 14(3): 154-159. 
12. Vanden Berghe D. A., Vlietinck A. J., 
1991: Methods in plant Biochemistry: 
Screening Methods for Antibacterial and 
Antiviral Agents from Higher Plants. 
Academic Press, London. In: Dey, P. Mp. 
Harbone, J. B. (Eds) pp 47-69. 
A STUDY ON EXTRACTION AND DETERMINATION 
OF SOME PROPERTIES OF SPIRULINA EXTRACTS 
HOANG VAN TUAN, PHAM HUONG SON, PHAM THU THUY 
SUMMARY 
The purpose of this study is establish a simple method for obtaining extracts containing soluble bioactive 
from Sprulina algae. Determination of functional properties of extracts to give the basis to apply for the 
production of functional beverage. The cyanobacterium Spirulina platensis has been considered to be an 
important subject for biotechnological research due to its nutritional importance. S. platensis is a blue-green 
microalgae which can produce large quantities of high value products such as beta carotene, phycoyanin, 
chlorophyll, gama linolenic acid In this study, various solvents for included methanol, ethanol, hexane and 
water were used to select extracted solvent obtaining aqueous extracts from Spirulina algae. The process of 
extraction was done by two methods: Soaking, freezing and thawing. The extracts were tested antioxidant 
activity by free radicals scavenging capacity and antimicrobial activity. The data indicated that using ethanol 
55%, the rate of biomass/solvent is 5 g/100 ml. The freezing and thawing extraction method with freezing 
time (Ft) in 2 hours, thawing cycle in 4 times gave the highest result. Phycocyanin level in the extract reached 
2.67 mg/ml, scavenging capacity (SC) reached 65,68%; SC50 20.18 àg/ml. The extract can against six tested 
microorganism including E. coli, P. aeruginosa, B. subtillis, S. aureus, A. niger and S. cerevisiae. 
Keywords: Spirulina, extracts, phycocyanin, Freezing, Thawing. 
Ngày nhận bài: 17-5-2011