KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẤT MÀU TỪ BÈO CÁM TƯƠI LEMNOIDEAE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẤT MÀU TỪ BÈO CÁM TƯƠI LEMNOIDEAE GVHD: Trần Chí Hải SVTH: Huỳnh Như Ý MSSV: 2005130025 SVTH: Nguyễn Thị Thảo MSSV: 2005130013 Lớp: 04DHTP1 TP.Hồ Chí Minh, năm 2017 BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG 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: ) (1) Nguyễn Thị Thảo MSSV: 2005130013 .Lớp: 4DHTP1 (1) Huỳnh Như Ý MSSV: 2005130025 .Lớp: 4DHTP1 Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình cơng nghệ sản xuất chất màu từ bèo cám tươi Lemnoideae 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 20 GVHD (Ký ghi rõ họ tên) BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ Khóa luận tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp (Phiếu phải đóng vào trang báo cáo) Họ tên sinh viên giao đề tài (Số lượng sinh viên:01) (1) Nguyễn Thị Thảo MSSV: 2005130013……………Lớp: 04DHTP Tên đề tài: Ứng dụng sóng siêu âm vào q trình trích ly chất màu từ bèo cám Lemnoideae Mục tiêu đề tài: - Đánh giá hiệu việc hỗ trợ sóng siêu âm vào q trình trích ly bột màu Nội dung nghiên cứu chính: - Khảo sát ảnh hưởng cơng suất siêu âm - Khảo sát ảnh hưởng thời gian siêu âm - Khảo sát ảnh hưởng thời gian siêu âm Ngày giao đề tài: 20/03/2017 Ngày nộp báo cáo: 25/06/2017 TP.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20 P, Trưởng khoa Trưởng môn PGS TS Đống Thị AS Nguyễn Hữu Phúc Giảng viên hướng dẫn BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ Khóa luận tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp (Phiếu phải đóng vào trang báo cáo) Họ tên sinh viên giao đề tài (Số lượng sinh viên: 01 ) (1) Huỳnh Như Ý .MSSV: 2005130025……… Lớp: 04DHTP1 Tên đề tài: Ảnh hưởng số thông số công nghệ trình trích ly chất màu từ bèo cám Lemnoideae Mục tiêu đề tài: - Đánh giá ảnh hưởng loại nguyên liệu, loại dung môi tỉ lệ ngun liệu: dung mơi đến q trình trích ly chất màu Nội dung nghiên cứu chính: - Khảo sát ảnh hưởng loại nguyên liệu (tươi hay khô) - Khảo sát ảnh hưởng loại dung mơi trích ly - Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ nguyên liệu:dung môi Ngày giao đề tài: 20/03/2017 Ngày nộp báo cáo: 25/06/2017 TP.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20 Trưởng khoa Trưởng môn Giảng viên hướng dẫn LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập riêng Các số liệu sử dụng phân tích luận án có nguồn gốc rõ ràng, công bố theo quy định Các kết nghiên cứu luận án tơi tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn Việt Nam Tác giả luận án (Ký tên, ghi rõ họ tên) i TÓM TẮT LUẬN VĂN Tiến hành trích ly chlorophyll từ bèo cám Lemnoideae loại dung môi khác nhằm xác định loại dung môi ưu để mang hiệu kinh tế cao việc sản xuất chlorophyll từ loại thực vật thủy sinh Trong đó, ba loại dung mơi acetone, ethanol, nước tiến hành khảo đánh giá nhiều yếu tố khác như: loại dung môi, nồng độ dung môi, thời gian trích ly Những yếu tố có ảnh hưởng đáng hàm lượng chlorophyll dịch trích Kết thí nghiệm nghiệm khảo sát cho thấy acetone 80% dung mơi lựa chọn trích ly mang lại hiệu cao nhất, với hàm lượng chlorophyll đạt 11,37mg/g tương với thời gian trích ly giờ, tỷ lệ nguyên liệu dung môi 1:20 Tuy nhiên, việc sử dụng acetone mang lại số nhược điểm khơng mong muốn chi phí cho dung mơi cao làm giảm hiệu mặt kinh tế, đồng thời dung môi dễ bay gây thiệt hại dễ dẫn đến cháy nổ Xuất phát từ ngun nhân đó, chúng tơi đề xuất việc sử dụng kỹ thuật siêu âm enzyme để hỗ trợ cho q trình trích ly chlorophyll dung mơi nước cất Qua q trình nghiên cứu khảo sát, kết hàm lượng chlorophyll thu 6,371mg/g cao công suất siêu âm 225w/g thời gian 15 phút Bên cạnh đó, sử dụng đồng thời enzyme cellulase để hỗ trợ trích ly sau siêu âm đạt hiệu khơng cao, hàm lượng chlorophyll đạt 1.802mg/g điều kiện 1% enzyme thời gian ngâm 40 phút ii LỜI CẢM ƠN Với tất chân thành, xin trân trọng cảm ơn đến tập thể giáo viên khoa công nghệ thực phẩm – Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.Hồ Chí Minh hết lịng tận tình dạy, truyền đạt kiến thức cho tơi suốt qúa trình học tập trường thời gian qua Đặc biệt xin bày tỏ long biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn Trần Chí Hải – người trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ động viên cá nhân tơi suốt q trình thực khóa luận tốt nghiệp Tôi xin gửi lời cảm ơn đến trung tâm thí nghiệm thực hành trường Đại học Công Nghiệp Thực Phẩm tạo điều kiện thuận lợi cho tơi thực cơng tác thí nghiệm,thực hành phục vụ cho việc nghiên cứu đề tài khóa luận tốt nghiệp Xin chân thành cám ơn cán trung tâm giúp đỡ nhiệt tình thời gian thực tập Thật lịng vơ cảm ơn hỗ trợ, giúp đỡ, động viên tồn thể gia đình, bạn bè suốt q trình học tập vừa qua Mặc dù cố gắng song khóa luận tốt nghiệp khơng thể tránh khỏi thiếu sót Kính mong q thầy giáo, giáo tồn thể bạn bè góp ý để đề tài hồn thiện Xin kính chúc q Thầy, Cô sức khỏe thành công nghiệp đào tạo hệ tri thức tương lai Một lần xin chân thành cảm ơn! iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮT LUẬN VĂN ii LỜI CẢM ƠN iii DANH MỤC HÌNH ẢNH .vi DANH MỤC BẢNG BIỂU vii CHƯƠNG TỔNG QUAN .2 1.1 Tổng quan bèo cám 1.1.1 Giới thiệu phân họ bèo Lemnoideae 1.1.2 Đặc điểm sinh học 1.1.3 Sinh sản 1.1.4 Điều kiện môi trường sống 1.1.5 Các vấn đề liên quan đến bèo 1.2 Chlorophyll 1.2.1 Định nghĩa .9 1.2.2 Chlorophyll máy thu nhận ánh sáng 10 1.2.3 Cấu trúc đặc tính chlorophyll 11 1.2.3.1 Cấu trúc chlorophyll 11 1.2.3.2 Tính chất chung .13 1.2.3.3 Tính chất vật lý chlorophyll 16 1.2.3.4 Tính quang hóa chlorophyll 16 1.3 Phương pháp sấy 17 1.3.1 Sấy thăng hoa 18 1.3.1.1 Quá trình sấy thăng hoa 18 1.3.1.2 Ưu nhược điểm sấy thăng hoa 19 1.3.1.3 Ứng dụng 20 1.3.2 Phương pháp sấy phun 20 1.3.2.1 Nguyên lý làm việc 20 1.3.2.2 Ưu nhược điểm trình sấy phun 21 1.3.2.3 Ứng dụng kĩ thuật sấy phun 22 1.4 Enzyme cellulase 22 1.4.1 Giới thiệu chung 22 1.4.2 Cấu trúc enzyme cellulase .22 1.4.3 Tính chất enzyme cellulase .23 1.4.4 Nguồn gốc enzyme cellulase 23 1.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt lực enzyme cellulase .24 1.4.6 Ứng dụng .25 iv CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Vật liệu nghiên cứu 26 2.1.1 Địa điểm nghiên cứu 26 2.1.2 Nguyên liệu 26 2.1.3 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị .26 2.1.3.1 Hóa chất 26 2.1.3.2 Dụng cụ, thiết bị 26 2.2 Sơ đồ nghiên cứu 29 2.2.1 Mục tiêu đề tài .29 2.2.2 Sơ đồ quy trình nghiên cứu trích ly chlorophyll 29 2.2.3 Thuyết minh sơ đồ quy trình nghiên cứu .31 2.3 Phương pháp phân tích 40 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Thành phần hóa học nguyên liệu 41 3.2 Ảnh hưởng dung môi đến q trình trích ly chlorophyll 41 3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ dung môi đến trình trích ly chlorophyll 41 3.2.2 Ảnh hưởng tỷ lệ ngun lệu với dung mơi đến q trình trích ly 43 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian trích ly 45 3.2.4 Tối ưu hóa ảnh hưởng nồng độ, thời gian trích ly, tye lệ nguyên liệu với dung mơi acetone đến q trình trích ly 47 3.3 Ánh hưởng sóng siêu âm đến q trình trích ly 50 3.3.1 Ảnh hưởng công suất siêu âm đến q trình trích ly chlorophyll 50 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian siêu âm đến trình trích ly chlorophyll .51 3.4 Ảnh hưởng enzyme cellulase 53 3.4.1 Ảnh hưởng nồng độ enzyme đến q trình trích ly chlorophyll 53 3.4.2 Ảnh hưởng thời gian ngâm ủ sau enzyme đến trình trích ly chlorophyll 55 3.4.3 Tối ưu hóa q trình trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm 57 3.5 Sấy tạo sản phẩm bột màu 60 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 4.1 Kết luận 61 4.2 Đề nghị 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bèo cám .2 Hình 1.2 Azolla caroliniana Hình 1.3 Các chi bèo cám Hình 1.4.Cấu trúc hemoglobin chlorophyll 10 Hình 1.5 Khi chất diệp lục bị phân hủy vào mùa thu, màu xanh biến mất11 Hình 1.6 Cấu trúc chlorophyll 12 Hình 1.7Chlorophyll a Hình 1.8Chlorophyll b .13 Hình 1.9 phổ hấp thu chlorophyll a b 17 Hình 2.1 Máy quang phổ photolab 6100 27 Hình 2.2 Thiết bị sấy phun .27 Hình 2.3 Máy ép hút chân không 28 Hình 2.4 Máy phát siêu âm 28 Hình 2.5 Thiết bị quay chân khơng 29 Hình Sơ đồ quy trình nghiên cứu 31 Hình Sơ đồ quy trình trích ly chlorophyll dung mơi .31 Hình Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng công suất siêu âm đến q trình trích ly chlorophyll 35 Hình Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng thời gian siêu âm đến q trình trích ly chlorophyll 36 Hình 10 Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme đến q trình trích ly chlorophyll 38 Hình 11 Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm ủ sau enzyme đến q trình trích ly chlorophyll 39 Hình Biểu đồ thể hàm lượng chlorophyll theo tỷ lệ dung mơi với ngun liệu.44 Hình Biểu đồ thể hàm lượng chlorophyll theo thời gian 46 Hình 3 Đồ thị đáp ứng bề mặt hàm lượng chlorophyll theo phương trình hồi quy không gian hai chiều (a) ba chiều (b) 49 Hình Ảnh hưởng cơng suất siêu âm đến q trình trích ly chlorophyll .51 Hình Sơ đồ ảnh hưởng thời gian siêu âm đến q trình trích ly chlorophyll 52 Hình Biểu đồ thể hàm lượng chlorophyll theo nồng độ anzyme .54 Hình Biểu đồ thể hàm lượng chlorophyll theo thời gian 55 Hình Đồ thị đáp ứng bề mặt hàm lượng chlorophyll theo phương trình hồi quy không gian hai chiều (a) ba chiều (b) 59 vi 0,788 2,041 8,537 0,766 2,003 8,339 0,777 2,022 8,438 0,805 2,078 8,706 0,786 2,029 8,501 0,796 2,054 8,607 0,826 2,121 8,910 0,829 2,136 8,958 0,823 2,106 8,862 0,10 0,10 0,10 0,12 0,12 0,13 0,12 0,13 0,13 69 1,16 0,253 7,253 0,998 0,249 7,099 1,000 0,250 7,115 0,999 0,299 9,763 0,965 0,302 9,931 1,125 0,317 10,410 1,045 0,305 10,019 1,111 0,317 10,330 1,060 0,328 10,505 1,009 1,18 1,17 1,17 1,13 1,31 1,22 1,30 1,24 3,902 3,918 3,910 3,786 4,405 4,095 4,348 4,151 3,955 10 0,872 2,270 9,471 0,864 2,288 9,467 0,855 2,305 9,455 0,795 2,029 8,549 0,791 1,956 8,373 0,798 2,102 8,720 0,776 1,838 8,043 0,786 1,854 8,130 0,13 0,14 0,13 0,15 0,14 0,13 0,12 0,12 70 1,08 0,343 11,024 0,924 0,326 10,794 0,814 0,333 10,704 1,033 0,359 11,799 1,006 0,346 11,192 1,038 0,343 11,024 1,069 0,292 9,532 1,119 0,294 9,564 1,138 1,25 0,96 1,20 1,16 1,20 1,24 1,11 3,623 3,200 4,042 3,927 4,050 4,171 4,170 4,375 12 14 0,781 1,846 8,087 0,617 1,542 6,566 0,630 1,536 6,622 0,624 1,539 6,597 0,584 1,427 6,146 0,580 1,416 6,101 0,588 1,438 6,190 0,11 0,11 0,12 0,11 0,11 0,11 0,11 71 0,285 9,140 1,100 0,287 9,332 1,021 0,305 9,778 1,064 0,277 9,013 1,043 0,287 9,252 0,846 0,276 8,957 0,918 0,291 9,355 0,882 0,96 1,09 1,12 1,10 0,94 1,02 0,98 3,966 3,886 4,033 3,961 3,265 3,541 3,403 16 0,607 1,497 6,417 0,590 1,397 6,114 0,573 1,261 5,735 0,11 0,11 0,12 0,300 9,539 0,883 0,289 9,123 0,888 0,296 9,675 0,877 Bảng ẢNH HƯỞNG CÔNG SUẤT SIÊU ÂM Độ ẩm: 92,68% Công suất (%) 20 Nước Lần lặp 645 663 Chl tổng 0,050 0,072 3,265 0,047 0,061 2,959 0,053 0,065 3,275 0,065 0,099 4,334 72 0,99 1,00 0,97 3,409 3,437 3,377 25 30 35 0,064 0,101 4,325 0,069 0,098 4,483 0,070 0,099 4,542 0,070 0,102 4,591 0,069 0,098 4,483 0,073 0,108 4,815 0,072 0,110 4,806 0,072 0,112 4,839 0,069 0,101 4,533 0,072 0,105 4,724 0,068 0,103 4,524 73 Bảng 5 ẢNH HƯỞNG THỜI GIAN SIÊU ÂM Độ ẩm: 92,68% Thời gian(phút) 10 15 Nước Lần lặp 645 663 Chl tổng 0,073 0,108 4,815 0,072 0,110 4,806 0,072 0,112 4,839 0,085 0,145 5,923 0,089 0,150 6,172 0,082 0,146 5,815 0,100 0,141 6,481 0,099 0,139 6,406 74 20 25 0,095 0,140 6,256 0,085 0,140 5,841 0,083 0,141 5,774 0,082 0,144 5,782 0,085 0,142 5,874 0,084 0,143 5,849 0,082 0,144 5,782 Bảng ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ ENZYME Độ ẩm: 93,24% Nồng độ (%) Lần lặp Nước 645 663 75 Chl tổng 0,5 1,5 0,006 0,009 0,431 0,007 0,009 0,476 0,007 0,008 0,458 0,007 0,008 0,458 0,007 0,009 0,476 0,007 0,009 0,476 0,007 0,008 0,458 0,009 0,009 0,566 0,007 0,009 0,476 0,009 0,010 0,584 0,008 0,009 0,521 0,008 0,008 0,503 76 0,009 0,009 0,566 0,008 0,009 0,521 0,008 0,009 0,521 0,009 0,010 0,584 0,009 0,009 0,566 0,008 0,009 0,521 2,5 Bảng ẢNH HƯỞNG THOI GIAN NGÂM ENZYME Độ ẩm: 92,41% Thời Lần gian lặp Có enzyme Khơng enzyme 645 663 Chl tổng 645 663 Chl tổng 0,154 0,169 0,591 0,135 0,139 0,508 77 10 20 30 40 0,182 0,174 0,671 0,142 0,145 0,533 0,168 0,172 0,631 0,139 0,142 0,522 0,607 0,632 2,292 0,598 0,636 2,272 0,620 0,646 2,342 0,608 0,641 2,304 0,614 0,639 2,318 0,603 0,639 2,289 0,381 0,373 1,414 0,270 0,254 0,991 0,343 0,330 1,266 0,274 0,256 1,004 0,418 0,415 1,557 0,272 0,255 0,997 0,481 0,484 1,799 0,406 0,381 1,489 0,472 0,482 1,772 0,402 0,374 1,471 0,477 0,483 1,787 0,404 0,378 1,480 0,579 0,598 2,181 0,477 0,493 1,797 78 50 60 0,597 0,602 2,234 0,480 0,494 1,806 0,588 0,600 2,207 0,479 0,494 1,804 0,523 0,504 1,932 0,456 0,445 1,690 0,477 0,458 1,760 0,431 0,419 1,596 0,500 0,481 1,846 0,444 0,432 1,645 0,365 0,356 1,353 0,290 0,283 1,075 0,387 0,389 1,447 0,266 0,258 0,984 0,376 0,373 1,400 0,241 0,233 0,891 Bảng TỐI ƯU HÓA NỒNG ĐỘ, THỜI GIAN, TỈ LỆ DUNG MÔI Độ ẩm: 92,41% Acetone Tỉ lệ Nồng độ (%) Thời gian (giờ) Lần lặp 645 663 Chl tổng 1:10 70 0,200 0,375 9,319 79 1:20 70 1:15 1:10 1:20 1:15 1:10 70 70 70 80 80 10 10 80 0,203 0,369 9,335 0,202 0,372 9,341 0,108 0,199 9,990 0,105 0,207 9,999 0,107 0,203 10,021 0,165 0,251 10,605 0,168 0,244 10,614 0,167 0,247 10,621 0,224 0,418 10,416 0,222 0,423 10,415 0,223 0,421 10,421 0,116 0,173 9,867 0,114 0,173 9,760 0,115 0,173 9,814 0,172 0,235 10,631 0,169 0,242 10,622 0,171 0,239 10,654 0,278 0,326 10,885 0,279 0,324 10,890 1:15 1:15 1:15 80 80 80 8 8 1:20 1:15 1:10 80 80 90 10 81 0,279 0,325 10,901 0,171 0,287 11,417 0,172 0,283 11,394 0,172 0,285 11,425 0,169 0,295 11,464 0,169 0,294 11,448 0,168 0,292 11,376 0,169 0,292 11,416 0,167 0,295 11,384 0,170 0,288 11,393 0,120 0,221 11,098 0,120 0,222 11,119 0,120 0,222 11,119 0,147 0,306 10,757 0,147 0,306 10,757 0,147 0,306 10,757 0,185 0,444 9,649 0,186 0,448 9,718 0,186 0,446 9,697 1:20 1:15 1:10 1:20 90 90 90 90 10 10 0,102 0,230 10,326 0,102 0,231 10,347 0,102 0,231 10,347 0,134 0,334 10,680 0,137 0,329 10,721 0,136 0,332 10,729 0,186 0,421 9,432 0,189 0,425 9,554 0,188 0,423 9,507 0,095 0,220 9,740 0,096 0,220 9,794 0,097 0,220 9,847 Bảng 5.9 Sản phẩm sấy Chl 645 Chưa sấy 663 tổng 1,182 1,769 9,551 1,18 1,768 9,539 1,183 1,771 9,56 82 TB 1,182 1,769 9,55 0,312 0,312 7,901 0,313 0,311 7,912 0,311 0,311 7,876 0,312 0,311 7,894 Pha loãng 100 Sau sấy TB 83 ... 1.3.2.3 Ứng dụng kĩ thuật sấy phun 22 1.4 Enzyme cellulase 22 1.4.1 Giới thiệu chung 22 1.4.2 Cấu trúc enzyme cellulase .22 1.4.3 Tính chất enzyme cellulase ... Lemnoideae Lemnoideae tên gọi tượng trưng cho năm chi loài thực vật thủy sinh nhỏ mặt nước thuộc họ Araceae (mặc dù loài bèo coi thành viên họ Lemnaceae) Các chi có tên Landoltia, Lemna, Spirodela,... có đường kính lên đến 2,5cm thuộc chi Spirodela Thực vật chi có cấu trúc phức tạp nhất, có hoa nhiều rễ Bèo cám chi Landoltia tương tự với chi Spirodela, có kích thước nhỏ (khoảng phần ba), có