Một số ứng dụng thiết bị đồng hóa trong phòng thí nghiệm 

Thiết bị đồng hóa là một công cụ quan trọng trong phòng thí nghiệm, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất. Nhờ khả năng phá vỡ cấu trúc tế bào, tạo nhũ tương đồng nhất và cải thiện hiệu suất chiết tách, thiết bị này đóng vai trò thiết yếu trong công nghệ sinh học, thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Dưới đây là một số ví dụ điển hình cho vai trò của máy đồng hóa trong phòng thí nghiệm. 

Sử dụng thiết bị đồng hóa thí nghiệm chiết enzyme polyphenol oxidase có trong nấm 

1. Quy trình hoạt động của máy đồng hóa trong nghiên cứu 

Theo một số nhà khoa học cho rằng nấm ăn không giữ được lâu là do các phản ứng sinh hóa xảy ra trong nguyên liệu sau thu hoạch, đặc biệt là phản ứng này liên quan mật thiết đến các enzyme có trong nấm ăn.  Phản ứng này khiến cho nấm bị đen bị biến đổi chất làm cho nấm ăn không thể bảo quản được lâu. Điều này kéo theo hệ lụy rất lớn đến kinh tế của người nông dân.  Để hiểu được đâu là loại nấm có chứa nhiều chất enzyme polyphenol oxidase nhất, từ đó đưa ra các biện pháp giải quyết bảo quản cho từng loại nấm.Theo tạp chí khoa học và công nghệ, đại học đà nẵng số 10(71).2013. Bài viết “ Hoạt tính enzyme polyphenoloxydase từ một số loại nấm ăn ở Việt Nam ” của tác giả Nguyễn Xuân Huy sẽ cho chúng ta những góc nhìn về hoạt tính này trong nấm. Điều đặc biệt ở đây khi cần chiết enzyme polyphenol oxidase ra khỏi nấm nhà nghiên cứu đã sử dụng máy đồng hóa IKA. Đây là thiết bị phổ biến trong các phòng thí nghiệm công dụng chính của máy chủ yếu giúp  phá vỡ, phân tán và trộn đều các thành phần trong hỗn hợp. Nguyên lý hoạt động của máy trong công cuộc chiết hoạt tính enzyme polyphenol oxidase như sau: 

“Nấm ăn được xay nhỏ bằng máy nghiền (Super Blender, MX-T2GN, Matsushita Electric Industrial Co., Ltd, Japan) trước khi thực hiện quá trình chiết enzyme polyphenol oxidase (PPO).Dung dịch chiết PPO được sử dụng là đệm phosphate pH 6,8, với tỷ lệ nguyên liệu so với dung dịch chiết là 1:5 (g/ml). Quá trình chiết được thực hiện trên thiết bị đồng hóa (IKA, T18B, Ultra-Turrax, Germany) với tốc độ 10.000 rpm trong thời gian 5 phút. Hỗn hợp thu được tiến hành ly tâm ở tốc độ 8.000 rpm trong 15 phút ở 4°C (Centrifuge, Labentech, Mega 17R, Germany). Phần dịch trong thu được sau ly tâm chứa PPO, được đem đi xác định hoạt tính ngay”.[1]

Máy đồng hóa IKA T18B, Ultra-turrax 

2. Lợi ích của việc sử dụng thiết bị đồng hóa trong thí nghiệm  

Đây là bước vô cùng quan trọng giúp việc xác định nồng độ hoạt tính enzyme polyphenol oxidase có trong nấm. Việc chiết ra hoạt tính này nhằm mục đích các nhà nghiên cứu thực hiện dễ dàng trong việc nghiên cứu. 

• Tăng hiệu suất chiết tách enzyme polyphenol oxidase: Máy đồng hóa giúp phá vỡ cấu trúc tế bào nấm một cách hiệu quả, giải phóng PPO ra môi trường dung dịch chiết, từ đó tăng hiệu suất thu nhận enzyme so với phương pháp nghiền cơ học thông thường.
• Duy trì hoạt tính sinh học của enzyme polyphenol oxidase: Quá trình đồng hóa được thực hiện trong điều kiện kiểm soát (tốc độ, thời gian, nhiệt độ), giúp hạn chế sự biến tính của enzyme do nhiệt hoặc lực cơ học quá mạnh, đảm bảo PPO giữ được hoạt tính sinh học cao nhất.
• Cải thiện độ đồng nhất của dịch chiết: Thiết bị đồng hóa tạo ra hỗn hợp dịch chiết có độ đồng nhất cao, giúp enzyme được phân bố đều trong dung dịch, thuận lợi cho quá trình tinh sạch và xác định hoạt tính PPO.

Sử dụng thiết bị đồng hóa để nghiên cứu sản xuất tinh dầu sả dạng bột 

1. Quy trình hoạt động của máy đồng hóa trong nghiên cứu 

Tinh dầu sả chanh (Cymbopogon citratus) là một thành phần quan trọng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm nhờ hương thơm đặc trưng. Đặc biệt, khả năng kháng khuẩn và kháng nấm vượt trội của tinh dầu này mở ra tiềm năng ứng dụng trong phát triển các chế phẩm dược. Tuy nhiên, nhược điểm lớn của tinh dầu này là dễ bay hơi và nhạy cảm với quá trình phân hủy, gây khó khăn cho việc ứng dụng trong thực phẩm và dược phẩm.  Theo Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 7 bài nghiên cứu”Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến hiệu quả quá trình vi bọc tinh dầu sả dạng bột bằng phương pháp sấy phun”. Đã tìm ra rằng phương pháp sấy phun giúp cải thiện được những nhược điểm trên. Để phương pháp này thành công cần thông qua quá trình vi bọc. Trong quá trình vi bọc này thiết bị đồng hóa có vai trò vô cùng quan trọng. Dưới đây là nguyên lý làm việc của máy trong quá trình vi bọc: 

“ Trước một ngày vậy liệu tường được hòa tan trong nước cất sẽ được chuẩn bị.  Giữ dung dịch ở nhiệt độ phòng qua đêm để đảm bảo khả năng bao bọc của phân tử polymer. Sau đó , tinh dầu sả được thêm vào dung dịch này và hỗn hợp được đồng hóa bằng thiết bị Ultra-Turrax (IKA T18 basic, Wilmington, USA) với tốc độ 6.000 rpm trong 20 phút để tạo thành nhũ tương. Sau khi nhũ tương được hình thành, dung dịch sẽ được đưa vào quá trình sấy bằng thiết bị sấy phun. Mỗi nghiệm thức sử dụng khoảng 800 ml dung dịch mẫu để tiến hành sấy phun bột vi bao. Nồng độ vật liệu tường sử dụng là 30% (w/w), trong khi nồng độ tinh dầu sả là 1,5% (w/v) so với tổng khối lượng dung dịch. Quá trình sấy được thực hiện trên thiết bị sấy phun (model YC-015; Shanghai Pilotech Instrument & Equipment Co., Ltd), được trang bị vòi phun áp lực cao. Thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ đầu vào 140°C, với tốc độ hút mẫu 120ml/h. Bột sau khi sấy sẽ được thu nhận và bảo quản trong bình thủy tinh kín ở nhiệt độ 25°C cho đến khi tiến hành phân tích.” [2]

2. Lợi ích của việc sử dụng thiết bị đồng hóa trong quy trình

• Tạo nhũ tương ổn định: Đảm bảo tinh dầu được phân tán đều trong dung dịch bao, giúp quá trình sấy phun hiệu quả hơn.

• Cải thiện chất lượng sản phẩm: Đồng hóa giúp kiểm soát kích thước hạt bột, tăng khả năng hòa tan và bảo quản hương thơm của tinh dầu.

3. Phần kết luận

Nhìn chung, việc ứng dụng máy đồng hóa trong nghiên cứu khoa học không chỉ nâng cao chất lượng thí nghiệm mà còn hỗ trợ phát triển các sản phẩm có giá trị kinh tế cao, góp phần giải quyết những vấn đề thực tiễn liên quan đến bảo quản và ứng dụng nguyên liệu tự nhiên. Ngoài ra thiết bị đồng hóa còn được ứng dụng rất nhiều trong thực tế. ILAB mong rằng bài viết mang lại cho bạn nhiều kiến thức bổ ích 

Xem thêm một số bài viết khác tại đây 

Tài liệu tham khảo 

[1] Hoạt tính enzyme polyphenoloxydase từ một số loại nấm ăn ở Việt Nam, tác giả Nguyễn Xuân Huy (2013). Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng 

[2] Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến hiệu quả quá trình vi bọc tinh dầu sả dạng bột bằng phương pháp sấy phun (2019). Tạp chí Khoa học  Công nghệ