核奈米粒子的制备与性质-东海大学化学工程与材料工程学系.DOC

自營環境下培養柵藻生成葉黃素與超臨界流體萃取葉黃素之探討 研究生：孫證雄 指導老師：顏宏偉 摘要--近年來，微藻因為具備有減碳能力、高油脂含量與豐富的營養成分而逐漸受到矚目。本實驗利用Scenedesmus obliquus的光自營培養，探討三個研究方向：(1)改變培養環境或培養基成分，探討藻細胞濃度與葉黃素含量之影響。結果顯示2%二氧化碳和1600 μmol m-2 s-1光強度可以明顯的改善藻細胞濃度至2.45 g/L和2.46 g/L。對於葉黃素含量，2%二氧化碳和1600 μmol m-2 s-1光強度可以增加葉黃素含量至0.40% d.w.與0.47% d.w.，(2)建構一組Scenedesmus obliquus生長與光強度之關係式，並且利用6.0 L光反應器進行驗證，所得之實驗值與模擬值誤差為8.5%與2.0%，足以證明此方程式具有相當之可信度，(3)探討超臨界二氧化碳萃取能力，是否有取代甲醇萃取方法之可能性。實驗結果顯示，回收率隨著壓力與溫度的上升而持續的增加，但是增加壓力與溫度之葉黃素回收率還是不及甲醇萃取方法，除此之外，隨著溫度的增加，HPLC圖譜會有其他成分的產生，顯示高溫有可能造成葉黃素分子裂解，進而增加後續純化之困難度。文獻指出，適當的添加共溶劑可以修飾二氧化碳之極性，提高溶解能力，本實驗探討甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮共溶劑之效果。結果顯示，添加乙醇可以得到最高回收率62.20%，而乙醇添加30 mol%可以得到最高回收率76.65%。 關鍵字：Scenedesmus obliquus、葉黃素、超臨界流體 一、緒論 1-1 前言 由於石化能源匱乏危機以及日益惡化的溫室效應，造成近年來利用可再生能源的研究議題受到更多的矚目，其中微藻培養是當前熱門的話題。文獻報導，某些特定微藻最高富含有70%的油脂含量，是生產生質柴油相當好的原料來源，相關文獻也報導生成1公斤的微藻可以固定1.5~2.0公斤的二氧化碳，超越一般植樹的固碳能力。藉由微藻高油脂含量以及良好的固碳能力，微藻產業可以同時面對當前兩大重要的議題，但是微藻生產生質柴油成本過高，目前尚無法取代石油的應用，不過此問題可以藉由微藻富含的高附加價值葉黃素來解決成本上的難題。 1-2 研究動機 隨著人類對健康的日益重視、環保意識的高漲，使用傳統有機溶劑萃取方法，有被取代的必要性，因此被喻為二十一世紀綠色化學的超臨界流體萃取技術被拿出來探討。本實驗之超臨界流體萃取葉黃素分為四個部分進行探討：(1)壓力，(2)溫度，(3)共溶劑種類，(4)共溶劑添加量，探討超臨界流體萃取微藻(Scenedesmus obliquus)葉黃素的能力，是否有取代傳統有機溶劑萃取方法之可能性。 二、文獻回顧 2-1 微藻簡介 2-1-1 微藻介紹 微藻是存活在地球上最久的生物之一，根據化石遺跡推斷，在距今三十五億年前即出現在地球上。微藻除了藍綠藻外，大多屬於真核微生物，擁有細胞壁與葉綠素，可行光合作用，大部分的微藻是以單細胞形式存在，它的細胞大小介於數微米到數百微米之間，一般要在光學顯微鏡下才能被觀察(鄭, 2007)。 2-1-2 影響微藻生長之環境因子 外在環境對於藻類的生長有很大的影響，如細胞增生、油脂含量、油脂種類、脂肪酸分布等。以下介紹幾種培養因子，如光、二氧化碳、鹽度對於藻類生長的影響。 光 藻體內的色素種類與含量不同，其光合作用反應所吸收的光波長有所差異，所以藻類並不能完全吸收全波長380-750 nm的光來進行光合作用，只能吸收相當接近可見光的波長400-750 nm的光進行光合作用，此波長範圍的光就稱為光合作用有效輻射(photosynthetically active radiation, PAR)。所以光是最主要的生長限制因子，因此了解光的基本性質在培養藻類上是有其必要性的。 二氧化碳 微藻體內含有40~50％的碳，所以生成1公斤的微藻細胞，需要1.5～2.0公斤的二氧化碳，因此碳對於微藻的重要性可見一斑。對自營微藻而言，本身能利用溶於水中的無機碳源，如CO2、H2CO3、HCO3－進行生長。 鹽度 培養環境中的鹽度高低會改變培養液的滲透壓，並抑制光合作用中光系統II(PSII)進行，進而影響到微藻的生長與代謝。Renaud 實驗發現當鹽度增加時，Isochrysis sp.和N. oculata的油脂含量會上升；Nitzschia 則相反，而且Nitzschia中EPA的含量也隨鹽度上升而下降。 2-2 類胡蘿蔔素簡介 類胡蘿蔔素為生物學上極重要的化合物，是一種以黃色、橘色和紅色為主的脂溶性維生素，到目前為止，已知大約有七百多種類胡蘿蔔素被分離鑑定出來，它廣泛存在於動物、植物和微生物中，在自然界中是分布最廣的多功能天然色素，也是判斷水果和蔬