KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRÍCH LY PROTEIN TỪ BÈO TẤM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA ENZYME CELLULASE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TRÍCH LY PROTEIN TỪ BÈO TẤM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA ENZYME CELLULASE GVHD: TRẦN CHÍ HẢI SVTH: LÊ THỊ THU THẢO MSSV: 2005150027 TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019 LỚP: 06DHTP2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TRÍCH LY PROTEIN TỪ BÈO TẤM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA ENZYME CELLULASE GVHD: TRẦN CHÍ HẢI SVTH: LÊ THỊ THU THẢO MSSV: 2005150027 LỚP: 06DHTP2 TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BẢN NHẬN XÉT Khóa luận tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp Những thông tin chung: Họ tên sinh viên giao đề tài (Số lượng sinh viên: 01) (1) Lê Thị Thu Thảo MSSV: 2005150027 Lớp: 06DHTP2 Tên đề tài: (1) Nghiên cứu q trình trích ly protein từ bèo với hỗ trợ enzyme cellulase Nhận xét giảng viên hướng dẫn: - Về tinh thần, thái độ làm việc sinh viên: - Về nội dung kết nghiên cứu: - Ý kiến khác: Ý kiến giảng viên hướng dẫn việc SV bảo vệ trước Hội đồng: Đồng ý Không đồng ý TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019 GVHD (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan báo cáo khóa luận tốt nghiệp tơi thực hướng dẫn thầy Trần Chí Hải Các số liệu kết phân tích trình bày đề tài hồn tồn trung thực Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan TP HCM, tháng năm 2019 SINH VIÊN THỰC HIỆN Lê Thị Thu Thảo i ii TÓM TẮT KHÓA LUẬN Trong nghiên cứu này, enzyme cellulase được sử dụng để hỗ trợ quá trình trích ly protein từ bèo (Lemana minor) Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của yếu tố (tỉ lệ nguyên liệu:dung môi, tỉ lệ enzyme:cơ chất, pH, nhiệt độ và thời gian) đến quá trình trích ly Kết cho thấy điều kiện hoạt động phù hợp của enzyme cellulase có vùng hoạt động pH=5 nhiệt độ 45oC tỉ lệ nguyên liệu/dung môi 1/20, tỉ lệ enzyme/cơ chất 30µL/g nguyên liệu thời gian 90 phút Tối ưu hóa điều kiện trích ly theo phương pháp bề mặt đáp ứng (RMS) ta điều kiện tối ưu nhất tỉ lệ nguyên liệu/dung môi 1/22.64, tỉ lệ enzyme/cơ chất 33.35L/g 102 phút phút trích ly sẽ thu hiệu suất trích ly cực đại 68.86% (tăng thêm khoảng 1.03% so với điều kiện trích ly tốt ở thí nghiệm khảo sát trước đó) Quá trình trích ly protein từ bèo tấm với sự hỗ trợ của enzyme cellulsae cho kết quả khai thác protein tốt Đây là tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo về khai thác, thu nhận và tinh sạch protein từ bèo tấm, nguồn nguyên liệu đầy tiềm chưa được quan tâm đúng mức iii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận này, trước hết chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy, cô giáo khoa Công nghệ thực phẩm trường Đại học Cơng nghiệp thực phẩm Tp Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho chúng em suốt trình học tập rèn luyện trường Trong trình thực đề tài chúng em gặp khơng khó khăn Nhưng với động viên giúp đỡ quý thầy cô, người thân bạn bè, chúng em hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu có kinh nghiệm, kiến thức hữu ích cho thân Cảm ơn thầy Trung tâm thí nghiệm thực hành tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hồn thành thí nghiệm Đặc biệt chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Trần Chí Hải người trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ chúng em suốt thời gian thực đề tài Dù cố gắng khơng thể tránh khỏi sai sót Rất mong thơng cảm đóng góp ý kiến q thầy bạn để khóa luận hồn thiện Cuối cùng, xin kính chúc q thầy bạn sức khỏe, thành công công việc sống Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng 06, năm 2019 Lê Thị Thu Thảo iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮT KHÓA LUẬN ii LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv MỤC LỤC HÌNH ẢNH vi MỤC LỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU ix CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan bèo 1.1.1 Mô tả thực vật 1.1.2 Nguồn gốc phân bố .2 1.1.3 Các hướng nghiên cứu ứng dụng bèo 1.1.4 Thành phần dinh dưỡng bèo 1.2 Tổng quan protein 1.2.1 Giới thiệu phân loại .6 1.2.2 Tính chất protein 1.3 Tổng quan enzyme cellulase .8 1.3.1 Giới thiệu chung enzyme cellulase 1.3.2 Phân loại chế hoạt động 1.3.3 Cấu trúc cellulase .11 1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme cellulase .12 1.3.5 Cơ chất enzyme cellulase 15 1.3.6 Ứng dụng cellulase công nghiệp thực phẩm .16 1.4 Các phương pháp tối ưu q tình trích ly protein 17 1.4.1 Sàng lọc yếu tố ảnh hưởng theo mơ hình Plackett-Burman .17 1.4.2 Tối ưu hóa q trình phương pháp bề mặt RSM-CCD 17 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Thời gian địa điểm 19 v 2.2 Nguyên vật liệu nghiên cứu 19 2.2.1 Nguyên liệu 19 2.2.2 Hóa chất 20 2.2.3 Thiết bị 21 2.3 Phương pháp nghiên cứu 22 2.3.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu 22 2.3.2 Quy trình trích ly protein bèo với hỗ trợ enzyme cellulase 23 2.3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 25 2.4 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 29 2.4.1 Phương pháp phân tích .29 2.4.2 Phương pháp xử lý số liệu 29 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 31 3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng số thông số cơng nghệ đến q trình trích ly bèo với hỗ trợ enzyme cellulase .31 3.1.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi 31 3.1.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme/cơ chất đến quá trình trích ly 32 3.1.3 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến quá trình trích ly protein 34 3.1.4 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly 35 3.1.5 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến quá trình trích ly 38 3.2 Kết tối ưu hóa thơng số cơng nghệ 39 3.2.1 Kết sàng lọc yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly 39 3.2.2 Kết tối ưu hóa yếu tố ảnh hưởng đến q trình trình trích ly .41 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .46 4.1 Kết luận 46 4.2 Kiến nghị 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤC LỤC PHỤ LỤC A PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH .1 PHỤC LỤC B KẾT QUẢ PHỤ LỤC C HÌNH ẢNH 40 vi MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bèo Lemna minor Hình 1.2 Biểu đồ phân bố bèo năm 1986 .3 Hình 1.3 Bèo đầm rau nhút (Tân Trụ, Long An) .3 Hình 1.4 Cơ chế hoạt động exoglucanase 10 Hình 1.5 Cơ chế hoạt động endoglucanase 10 Hình 1.6 Cơ chế hoạt động β-glucosidase 11 Hình 1.7 Cơ chế thủy phân cellulase theo Erikson 11 Hình 1.8 Cấu trúc phân tử số cellulase 12 Hình 1.9 Mơ hình xếp chuỗi cellulose thành tế bào thực vật 16 Hình 2.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu 22 Hình 2.2 Sơ đồ q trình trích ly protein bèo với hỗ trợ enzyme cellulase 24 Hình 3.1 Biểu đồ thể tác động tỉ lệ nguyên liệu/dung mơi đến hàm lượng trích ly 31 Hình 3.2 Biểu đồ thể tác động enzyme/cơ chất đến hàm lượng trích ly 33 Hình 3.3 Biểu đồ thể tác động pH đến hàm lượng trích ly 34 Hình 3.4 Biểu đồ thể tác động nhiệt độ đến q trình trích ly 36 Hình 3.5 Biểu đồ thể tác động thời gian đến hàm lượng trích ly 38 Hình 3.6 Đồ thị đáp ứng bề mặt hiệu suất trích ly protein tác động tỷ lên enzyme tỷ lệ dung môi 44 Hình 3.7 Đồ thị đáp ứng bề mặt hiệu suất trích ly protein tác động tỷ lệ enzyme/cơ chất thời gian trích ly 44 Hình 3.8 Đồ thị đáp ứng bề mặt hiệu suất trích ly protein tác động thời gian tỉ lệ enzyme/cơ chất 45 vii Summary Statistics for Ham luong protein trich ly mau doi chung pH Count Average Standard deviation Coeff of variation Minimum Maximum Range 4.5 69.1433 1.3653 1.97459% 68.07 70.68 2.61 4.7 74.7233 3.15983 4.22871% 72.35 78.31 5.96 4.9 81.3867 1.34664 1.65462% 80.08 82.77 2.69 5.1 93.3 4.09346% 90.27 97.59 7.32 5.3 99.5367 2.24609 2.25655% 97.97 102.11 4.14 5.5 102.983 2.39435 2.32499% 100.25 104.71 4.46 86.8456 13.1459 15.1371% 68.07 104.71 36.64 Total 18 3.8192 Multiple Range Tests for Ham luong protein trich ly by pH Method: 95.0 percent LSD pH Count Mean Homogeneous Groups 4.5 69.1433 X 4.7 74.7233 4.9 81.3867 5.1 93.3 5.3 99.5367 X 5.5 102.983 X X X X 29 Summary Statistics for Ham luong carbohydrat mau doi chung pH Standard deviation Count Average Coeff of variation Minimum Maximum Range 4.5 23.4633 2.0493 8.73406% 21.62 25.67 4.05 4.7 26.91 1.8175 6.75399% 25.7 29.0 3.3 4.9 28.82 0.840773 2.91733% 28.3 29.79 1.49 5.1 30.0733 0.970017 3.22551% 29.1 31.04 1.94 5.3 31.7767 0.6787 2.13584% 31.28 32.55 1.27 5.5 33.9 0.788606 2.32627% 33.0 34.47 1.47 29.1572 3.62834 12.4441% 21.62 34.47 12.85 Total 18 Multiple Range Tests for Ham luong carbohydrat mau doi chung by pH Method: 95.0 percent LSD pH Count Mean Homogeneous Groups 4.5 23.4633 X 4.7 26.91 X 4.9 28.82 XX 5.1 30.0733 5.3 31.7767 5.5 33.9 XX XX X 30 4.4 Nhiệt độ Summary Statistics for Hieu suat trich ly protein Nhiet Count Average Standard deviation Coeff of variation 35 35.2633 0.279344 0.792167% 34.96 35.51 0.55 40 57.2167 0.0802081 0.140183% 57.14 57.3 0.16 45 67.2367 0.1823 0.271132% 67.04 67.4 0.36 50 59.4367 0.364737 0.613657% 59.16 59.85 0.69 55 47.35 1.12089 2.36725% 46.33 48.55 2.22 60 38.19 0.542863 1.42148% 37.58 38.62 1.04 Total 18 50.7822 11.8775 23.3892% 34.96 67.4 32.4 Minimum Maximum Multiple Range Tests for Hieu suat trich ly protein by Nhiet Method: 95.0 percent LSD Nhiet Count Mean Homogeneous Groups 35 35.2633 X 60 38.19 55 47.35 40 57.2167 50 59.4367 45 67.2367 X X X X X 31 Range Summary Statistics for Hieu suat trich ly carbohydrat Nhiet Count Standard deviation Average Coeff of variation Minimum Maximum Range 35 6.40333 0.151767 2.37013% 6.24 6.54 0.3 40 9.98667 0.125033 1.252% 9.86 10.11 0.25 45 11.4367 0.0585947 0.51234% 11.37 11.48 0.11 50 10.2533 0.193993 1.892% 10.03 10.38 0.35 55 8.89667 0.251462 2.82648% 8.61 9.08 0.47 60 8.06667 0.165025 2.04577% 7.93 8.25 0.32 Total 18 9.17389 1.68234 18.3384% 6.24 11.48 5.24 Multiple Range Tests for Hieu suat trich ly carbohydrat by Nhiet Method: 95.0 percent LSD Nhiet Count Mean Homogeneous Groups 35 6.40333 X 60 8.06667 55 8.89667 40 9.98667 X 50 10.2533 X 45 11.4367 X X X Summary Statistics for Hieu suat tinh sach Nhiet Count Average Standard deviation Coeff of variation Minimum Maximum Range 35 32.4967 0.463609 1.42664% 32.07 32.99 0.92 40 52.8867 0.388887 0.735322% 52.44 53.15 0.71 45 62.7433 0.254231 0.405192% 62.45 62.9 0.45 50 58.8267 0.560922 0.953516% 58.44 59.47 1.03 55 47.2333 0.144338 0.305584% 47.15 47.4 0.25 60 39.9867 0.188768 0.472077% 39.78 40.15 0.37 Total 18 49.0289 10.7741 21.9751% 32.07 62.9 30.83 Multiple Range Tests for Hieu suat tinh sach by Nhiet 32 Method: 95.0 percent LSD Nhiet Count Mean Homogeneous Groups 35 32.4967 X 60 39.9867 55 47.2333 40 52.8867 50 58.8267 45 62.7433 X X X X X Summary Statistics for Ham luong protein trich ly mau doi chung Nhiet Standard Count Average deviation Coeff of variation Minimum Maximum Range 35 64.2933 1.03568 1.61087% 63.28 65.35 2.07 40 86.26 1.4596% 85.28 87.68 2.4 45 99.5467 1.46828 1.47496% 98.53 101.23 2.7 50 96.9067 1.45895 1.50552% 95.8 98.56 2.76 55 94.2067 1.46097 1.55081% 92.93 95.8 2.87 60 88.86 1.33608 1.50357% 88.01 90.4 2.39 88.3456 12.0548 13.6451% 63.28 101.23 37.95 Total 18 1.25905 Multiple Range Tests for C.Ham luong protein trich ly by Nhiet Method: 95.0 percent LSD Nhiet Count Mean Homogeneous Groups 35 64.2933 X 40 86.26 60 88.86 55 94.2067 50 96.9067 45 99.5467 X X X X X 33 Summary Statistics for Ham luong carbohydrat mau doi chung Nhiet Count Average Standard deviation Coeff of variation Minimum Maximum Range 35 25.6883 0.603715 2.35015% 25.0 26.128 1.128 40 31.416 31.008 31.93 0.922 45 34.3277 1.78183 32.33 35.753 3.423 50 37.9157 0.623648 1.64483% 37.3 38.547 1.247 55 36.9677 1.09783 2.96971% 35.7 37.603 1.903 60 34.7123 1.19691 3.44807% 33.335 35.5 2.165 33.5046 4.27511 12.7598% 25.0 38.547 13.547 Total 18 0.470051 1.49622% 5.19064% Multiple Range Tests for Ham luong carbonhydrat nhiet by Nhiet Method: 95.0 percent LSD Nhiet Count Mean Homogeneous Groups 35 25.6883 X 40 31.416 45 34.3277 X 60 34.7123 X 55 36.9677 X 50 37.9157 X X 34 4.5 Thời gian Summary Statistics for Hieu suat trich ly protein Thoi gian Count Standard deviation Average Coeff of variation Minimum Maximum Range 28.7733 0.555368 1.93015% 28.23 29.34 1.11 30 41.3267 0.361432 0.874574% 41.07 41.74 0.67 60 54.1867 0.197569 0.364607% 54.01 54.4 0.39 90 67.45 0.209523 0.310635% 67.27 67.68 0.41 120 67.87 0.245764 0.36211% 67.69 68.15 0.46 150 67.4233 0.141892 0.210449% 67.27 67.55 0.28 Total 18 54.505 15.4313 28.3117% 28.23 68.15 39.92 Multiple Range Tests for Hieu suat trich ly protein by Thoi gian Method: 95.0 percent LSD Thoi gian Count Mean Homogeneous Groups 28.7733 X 30 41.3267 60 54.1867 150 67.4233 X 90 67.45 X 120 67.87 X X X 35 Summary Statistics for Hieu suat carbohydrat Thoi gian Count Standard deviation Average Coeff of variation Minimum Maximum Range 4.13667 0.23029 5.56703% 3.94 4.39 0.45 30 7.27 0.108167 1.48785% 7.15 7.36 0.21 60 9.22 0.0984886 1.06821% 9.14 9.33 0.19 90 11.54 0.052915 0.458536% 11.48 11.58 0.1 120 11.6833 0.123423 1.05641% 11.58 11.82 0.24 150 12.0167 0.170392 1.41796% 11.84 12.18 0.34 Total 18 9.31111 2.93896 31.564% 3.94 12.18 8.24 Multiple Range Tests for Hieu suat carbohydrat by Thoi gian Method: 95.0 percent LSD Thoi gian Count Mean Homogeneous Groups 4.13667 X 30 7.27 60 9.22 90 11.54 X 120 11.6833 X 150 12.0167 X X X Summary Statistics for Hieu suat tinh sach protein Thoi gian Count Average Standard deviation Coeff of variation Minimum Maximum Range 28.9867 0.728583 2.51351% 28.22 29.67 1.45 30 39.9667 0.55003 1.37622% 39.42 40.52 1.1 60 50.7567 0.47606 0.937926% 50.21 51.08 0.87 90 62.8233 0.706706 1.12491% 62.09 63.5 1.41 120 60.8633 0.207926 0.341628% 60.71 61.1 0.39 36 150 58.18 0.305123 0.524446% 57.97 58.53 0.56 Total 18 50.2628 12.5526 24.9739% 28.22 63.5 35.28 Multiple Range Tests for Hieu suat tinh sach protein by Nhiet Method: 95.0 percent LSD Nhiet Count Mean Homogeneous Groups 28.9867 X 30 39.9667 60 50.7567 150 58.18 120 60.8633 90 62.8233 X X X X X Summary Statistics for Ham luong protein trich ly mau doi chung Thoi gian Count Average Standard deviation Coeff of variation 69.17 0.900167 1.30138% 30 74.7733 1.90022 60 90 Minimum Maximum Range 68.19 69.96 1.77 2.54131% 73.39 76.94 3.55 81.3867 2.33072 2.86376% 79.09 83.75 4.66 93.2667 2.28264 2.44743% 91.05 95.61 4.56 120 99.5367 1.7945 1.80285% 98.34 101.6 3.26 150 103.007 0.916588 0.889834% 102.16 103.98 1.82 Total 18 86.8567 13.0442 103.98 35.79 15.0181% 68.19 Multiple Range Tests for E.Ham luong protein trich ly by Thoi gian Method: 95.0 percent LSD 37 Thoi gian Count Mean Homogeneous Groups 69.17 X 30 74.7733 60 81.3867 90 93.2667 120 99.5367 150 103.007 X X X X X Summary Statistics for Ham luong carbohydrat mau doi chung Thoi Count gian Standard deviation Average Coeff of variation Minimum Maximum Range 16.9567 0.620027 3.65654% 16.43 17.64 1.21 30 19.105 0.841549 4.40486% 18.453 20.055 1.602 60 22.1957 0.689468 3.10632% 21.4 22.617 1.217 90 26.9077 1.9265 7.15968% 25.6 29.12 3.52 120 32.4307 3.01516 9.29726% 30.582 35.91 5.328 150 37.6047 1.96876 5.23542% 36.307 39.87 3.563 Total 18 25.8667 7.66235 29.6224% 16.43 39.87 23.44 Multiple Range Tests for F.Ham luong carbonhydrat by Thoi gian Method: 95.0 percent LSD Thoi gian Count Mean Homogeneous Groups 16.9567 X 30 19.105 XX 60 22.1957 X 90 26.9077 120 32.4307 150 37.6047 X X X 38 39 PHỤ LỤC C HÌNH ẢNH Máy ly tâm Bể ổn nhiệt Tủ sấy Máy đo quang Máy đo pH Cân sấy ẩm 40 Bèo tươi nguyên liệu Phơi bèo Chuẩn bị dịch trích ly Đong mẫu dịch trích Mẫu trích ly Pha loãng mẫu Đo quang cacbohyrate Đo quang protein 41 42 ... khả cắt mối liên kết β-1,4-Oglycoside phân tử cellulose, oligosaccharide, disaccharide số chất tương tự khác thành phân tử monosaccharides β-glucose, polysaccharides ngắn Cellulase số enzyme sản... VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Thời gian địa điểm 19 v 2.2 Nguyên vật liệu nghiên cứu 19 2.2.1 Nguyên liệu 19 2.2.2 Hóa chất 20 2.2.3... fructooligosaccharide – oligosaccharide chức (prebiotic) sản xuất để bổ sung vào phần ăn [21] Các phế phụ phẩm nông nghiệp lõi ngơ, bã mía, bã sắn, vỏ trấu chất lý tưởng cho việc sản xuất oligosaccharide Các