استخراج سلولز از ضايعات جلبك اسپيرولينا (Spirulina platensis) و جداسازي نانو الياف سلولزي از آن

Cellllullose exttracttiion ffrom spiirulliina wasttes ((Spiirulliina pllattensiis )) and iisollattiion off cellllullose nanoffiiber ffrom iitt

هدف از اين مطالعه استخراج سلولزخالص از ضايعات جلبك اسپيرولينا (Spirulina platensis) به روش تيمارشيميايي و جداسازي نانو الياف سلولزي از آن با استفاده از تيمار مكانيكي بود. بدين منظور خالص سازي جلبك اسپيرولينا (جدا سازي چربي و پروتئين موجود در آن) طي سه مرحله تيمار شيميايي با استفاده از محلول 2% سود و پس از آن محلول 3% كلريت سديم كه توسط اسيداستيك بافر شده بود انجام شد. سپس الياف سلولزي استخراج شده به صورت سوسپانسيون 1% وزن خشك تهيه شده و جهت تبديل به نانو الياف سلولزي به تعداد 10 بار از هموژنايزر با فشار بالا عبور داده شدند. آزمون طيف سنجي مادون قرمز (FTIR) ، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و پراش پرتو ايكس (XRD) جهت مطالعه ويژگيهاي شيميايي و ساختاري نمونه ها استفاده شد. همچنين سايز نانو الياف سلولزي تهيه شده، توسط ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) اندازه گيري شد. طيف سنجي FTIR نشان داد كه نتايج به دست آمده از نمونه توليد شده به روش رنگبري شيميايي و هموژن سازي در فشار بالا مطابقت فراواني با نمونه هاي بدست امده در ساير تحقيقات مربوط به ازمون FTIR داشت. تصاويرSEM نشان داد كه الياف سلولزي خالص از جلبك اسپيرولينا استخراج گرديده است. مشاهدات XRD مشخص كرد كه به طور كلي ، نمونه هاي جلبك ضايعاتي شامل نواحي آمورف بوده كه بعد از استفاده از تيمار شيميايي جهت استخراج سلولز و حذف ناخالصي ها، نمونه هاي الياف و نانوالياف سلولوزي استخراج شده داراي نواحي كريستاليني منطبق بر الگوي سلولوز I بود. نتايج حاصل از AFM، تهيه نانو الياف سلولزي را تاييد مي كند، به گونه اي كه نانو الياف سلولزي توليد شده داراي قطر متوسط 37 نانومتر و چندين ميكرون طول بوده اند. در نهايت مي توان نتيجه گيري كردكه توليد نانو الياف سلولزي با استفاده از هموژنايزر با فشار بالا از سلولز استخراج شده به روش تيمار شيميايي امكانپذير مي باشد.

The purpose of this study was to extract pure cellulose from the waste spirulina alga (Spirulina platensis) using a method of chemical treatment and then isolation of cellulose nanofibers by applying a mechanical process. For this purpose, purification of spirulina algae (separation of fat and protein) was carried out during three stages of chemical treatment using a 2% Sodium hydroxide solution, followed by 3% sodium chlorite solution, which was buffered by acetic acid. The extracted cellulose fibers were then subjected to 1% dry weight suspension and passed through a high pressure homogenizer in order to isolate the cellulose nanofibers. Before and after chemical treatment, the infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) were used to study the chemical and structural properties of the samples. Also, the diameter and length of the prepared cellulose nanofibers were measured by atomic force microscopy (AFM). The FTIR results showed that the chemical and mechanical treatment could successfully isolated cellulose and nanocellulose fibers which are totally compatible with previously studies. The analysis of SEM images showed that pure cellulose fibers were extracted from spirulina algae. In addition, the XRD analysis illustrated that the cellulose and nanocellulose fibers had similar diffractogram to the cellulose I. AFM images demonstrated that the nanofibers had average diameter of 37 nm while their length was several microns. It can be concluded that the isolation of cellulose nanofibers by using the high pressure homogenizer could be possible from the chemically treated cellulose fibers.