Giới thiệu

Sấy phun đã được chứng minh là một quá trình nhanh chóng, liên tục, tiết kiệm chi phí, có thể tái sản xuất và có thể mở rộng để sản xuất bột khô từ chất lỏng. Hơn nữa, trong những năm gần đây, sấy phun được ngành dược phẩm xác định là phương pháp phù hợp để sản xuất các hạt protein được sử dụng trong đường hô hấp, mũi và miệng.

Do đặc tính của nó, albumin huyết thanh bò (BSA) có nhiều ứng dụng trong các ngành khoa học đời sống, như nuôi cấy tế bào, chẩn đoán trong ống nghiệm, dược phẩm cho người và thú y, sinh học phân tử, huyết thanh học và nghiên cứu tổng quát. Nó cũng có đặc tính rất tốt và thường được sử dụng làm protein mẫu trong nhiều ứng dụng sinh hóa

Bài viết này sẽ trình bày về Máy sấy phun Nano B-90 trong sản xuất các hạt protein cỡ micromet, ảnh hưởng của nồng độ BSA và pH đến sự hình thành hạt, sử dụng BSA làm protein mẫu.

Thiết bị sấy phun

• Máy sấy phun nano B-90 HP
• Kính hiển vi điện tử quét loại JEOL 6380LVa

Hóa chất, vật liệu và thí nghiệm

Dung dịch BSA 10%, 1% và 0,1% được điều chế bằng cách thêm bột BSA đông khô vào nước khử ion trước khi lọc qua màng lọc sợi thủy tinh (Whatman GF/F) trong điều kiện chân không để loại bỏ các hạt có thể làm tắc nghẽn hệ thống. Sau đó, Tween 80 được thêm vào dung dịch đến nồng độ 0,05% và độ pH của dung dịch được điều chỉnh từng giọt bằng cách sử dụng axit axetic 5% [V/V] và NaOH 5% [V/V] (Bảng 1). Các dung dịch BSA sau đó được làm lạnh trước khi sử dụng. Tất cả các dung dịch được chuẩn bị dưới dạng dung dịch % [w/V] nếu không được đề cập khác.

Các vi hạt được điều chế bằng cách sấy phun dung dịch BSA bằng cách sử dụng bộ máy sấy phun nano B-90 HP của BUCHI. Trong quá trình này, dung dịch BSA được giữ trong lạnh để giảm sự phân hủy protein bởi hệ thống gia nhiệt. Tốc độ bơm được thiết lập để giảm thời gian tồn tại xung quanh hệ thống sưởi ấm và do đó làm giảm sự phân hủy protein. Cũng nên rút ngắn đường ống đưa dung dịch vào máy phun càng nhiều càng tốt để giảm thời gian lưu trú xung quanh hệ thống sưởi.

Máy sấy phun Nano B-90 HP được vận hành ở chế độ vòng hở và điều áp không khí với tốc độ bơm 90%, cài đặt phun ở mức 80% và tần số ở 125 kHz nếu không được đề cập khác. Hơn nữa, các thí nghiệm đã được thực hiện với nhiệt độ đầu vào 100°C bằng cách sử dụng máy phun sương hẹp, máy phun sương vừa và máy phun sương lớn. Các thông số như nhiệt độ đầu vào, nhiệt độ đầu ra và tốc độ dòng khí khác nhau giữa các thí nghiệm và được ghi lại (Bảng 1).

Thể tích dung dịch phun và thời gian chạy thí nghiệm được xác định cho từng dung dịch sao cho thu hồi đủ sản phẩm để phân tích. Khi có thể, hiệu suất được tính từ lượng bột thu hồi thực tế liên quan đến hàm lượng chất rắn của dung dịch phun đã sử dụng. Hiệu suất tương đối (%) được tính bằng cách chia trọng lượng của bột thu được cho lượng mẫu lý thuyết được phun, sau đó x100.

Hình ảnh của các hạt thu được bằng kính hiển vi điện tử quét (kính hiển vi điện tử quét loại JEOL 6380LVa), tất cả các mẫu đều được phủ vàng trước khi kiểm tra

Các hạt BSA được điều chế bằng Máy sấy phun nano B-90 HP sử dụng một số thông số thí nghiệm. Các thông số này được tóm tắt trong Bảng 1.

Bảng 1. Thông số thử nghiệm

Kết quả và thí nghiệm

Các hạt BSA từ 0,133 um đến 6,34 um được tạo ra bằng Máy sấy phun nano B-90 HP với hiệu suất trên 60 % (Bảng 2). Các hạt được tạo ra chủ yếu có dạng hình cầu, tuy nhiên cũng có thể quan sát thấy một số hạt có hình donut (Hình 1). Nhìn chung, kích thước hạt và sự phân bố kích thước dường như tăng lên theo kích thước máy sấy phun và nồng độ BSA trong dung dịch mẫu

Bảng 2: Các giá trị đo được bằng thực nghiệm cho các kết quả chính.

Nhiệt độ sấy được đặt ở 100°C cho tất cả các mẫu ngoại trừ mẫu J được đặt ở 120°C. Ngoại trừ nhiệt độ, tất cả các cài đặt đều bằng nhau trong thí nghiệm I và J. Nhiệt độ sấy cao hơn được đặt trong thí nghiệm J đã thu hẹp một chút sự phân bố kích thước. Mặc dù nhiệt độ cài đặt tương đối cao nhưng sự phân hủy protein do nhiệt khó có thể xảy ra. Nhiệt độ đầu ra (Bảng 2), bằng nhiệt độ tối đa mà mẫu tiếp xúc,
được ghi nhận ở nhiệt độ từ 38°C đến 61°C và do đó thuận lợi cho việc sấy phun các sinh vật nhạy với nhiệt.

Hình 1: Ảnh SEM của các hạt được tạo ra bằng máy phun sương nhỏ và dung dịch BSA 0,1% (trái), máy phun sương cỡ trung bình và dung dịch BSA 1% (giữa) và máy phun sương lớn và dung dịch BSA 10% (phải).Tuy nhiên, điều quan trọng là phải bảo vệ dung dịch tuần hoàn khỏi sự suy giảm nhiệt bằng cách giảm thiểu thời gian lưu trú của dung dịch trong máy sấy phun và hệ thống gia nhiệt bằng cách giảm chiều dài ống càng nhiều càng tốt và bằng cách đặt tốc độ bơm nhanh (90-100%), hơn nữa, dung dịch phải được giữ lạnh. Ảnh hưởng của độ pH đến kích thước sản phẩm đã được nghiên cứu bằng cách so sánh thí nghiệm B và K. Bằng cách tăng độ pH, sự phân bổ kích thước sẽ nhỏ hơn một chút (Bảng 2) và cần nhiều thí nghiệm hơn để xác nhận tác động này.

Kết luận

Các hạt BSA từ 0,133 um đến 6,34 um được tạo ra bằng Máy sấy phun nano B-90 HP sử dụng thông số được tóm tắt trong Bảng 3.

Bảng 3: Các thông số và tóm tắt kết quả sấy phun BSA (0,1-10%).

Kích thước hạt và sự phân bố kích thước tăng lên theo đường kính máy phun sương và nồng độ dung dịch. Độ pH và nhiệt độ sấy có ảnh hưởng nhỏ đến kích thước hạt, sự phân bố kích thước và hình dạng cần được nghiên cứu thêm. Các hạt hình cầu thu được bằng cách sử dụng Tween 80 làm chất hoạt động bề mặt. Vì các hạt hình donut cũng được quan sát thấy nên có thể thấy trước sự tối ưu hóa về nồng độ hoặc loại chất hoạt động bề mặt. Ở đây, các thông số quy trình được áp dụng có thể đóng vai trò là giá trị ban đầu để tối ưu hóa quy trình và đưa ra dấu hiệu rõ ràng rằng vật liệu có thể được sấy phun thành công.

Nguồn:

Minh Khang là nhà phân phối và nhập khẩu trực tiếp các sản phẩm thiết bị sấy phun hãng Buchi.