Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến quá trình trích

TỔNG QUAN 3 1.1 Tổng quan về bèo tấm

Mô tả thực vật

Các loài thực vật này rất đơn giản, không có thân hoặc lá, mà chỉ có cấu trúc nhỏ giống như lưỡi lam nổi trên hoặc ngay dưới mặt nước, có thể có hoặc không có rễ con Chúng chủ yếu sinh sản vô tính thông qua nảy chồi, nhưng đôi khi cũng sản sinh hoa với 2 nhị hoa và một nhụy hoa, thường được gọi là cụm hoa gồm 3 hoa đơn tính Quả của chúng là những túi nhỏ chứa hạt.

Khóa luận tốt nghiệp HUIT khí và hạt nhằm mục đích nghiên cứu khả năng nổi của các loài hoa Hoa của chi Wolffia, được biết đến là loài hoa nhỏ nhất thế giới, chỉ dài 0.3 mm.

Phân loại

Bèo tấm là một loài thực vật thủy sinh nhỏ, nổi trên mặt nước và có mặt trên toàn cầu, thường phát triển trong các ao hồ nước ngọt hoặc nước lợ Đây là loại thực vật một lá mầm thuộc phân họ Lemnoideae, hiện có 37 loài được phân loại trong 5 chi, bao gồm Spirodela.

Landoltia, Lemna, Wolffiella và Wolffia Các chi trong phân họ bèo tấm bao gồm:

Spirodela bao gồm các loài như S intermedia, S oligorrhiza, S polyrrhiza, S punctate, và S sichuanensi Các loài này có tản hình xoan hoặc tròn, rộng từ 6-8mm và dài hơn 1-1.5 lần chiều ngang, với gân từ 7-16, khó nhận biết Mặt dưới của tản có màu đỏ, mỗi tản mang từ 7-21 rễ Mô của chúng có hai môi, buồng chứa hai nhị và 1-2 noãn, đứng trong lá noãn Chúng thường mọc trà trộn với các loại bèo khác trong ao hồ và ruộng khắp nơi.

Landoltia : loài đặc trưng là bèo đốm (L.punctata), có hình thái trung gian giữa Lemna và các loài Spirodela khác

Lemna : gồm các loài L.minor, L.trisulca, L.disperma, L.tenera, L.perpusllta, L.gibba,

Các loài này có từ một đến bốn lá hình bầu dục, màu xanh lục nhạt, nổi trên mặt nước Chúng chủ yếu sinh sản bằng phương pháp vô tính.

Wolffiella là một chi thực vật bao gồm các loài như W.caudata, W.denticulate, W.gladiate, W.hyaline, W.lingulata, W.neotropica, W.oblonga, W.repanda, W.rotunda và W.welwitschii Các loài này không có rễ và có hình thái lật ngược, giúp chúng duy trì định hướng trong nước Chúng chủ yếu sinh sản bằng phương pháp vô tính, mặc dù một số loài cũng có khả năng sinh sản hữu tính.

Wolffia, which includes species such as W angusta, W arrhiza, W australiana, W borealis, W brasiliensis, W columbiana, W cylindracea, W elongate, W globosa, W microscopica, and W neglecta, is recognized as the smallest flowering plant These unique plants are rootless and float freely on water surfaces.

Khóa luận tốt nghiệp HUIT

Hình 1.2 Các loài đại diện của 5 chi bèo tấm với kích thước hệ gen tương ứng

(Nguồn: sửa đổi từ nguồn Cao và cộng sự, 2015)

Tại Việt Nam, có 3 chi bèo chính là Spirodela, Lemna và Wolffia, với hơn 7 loài khác nhau Những loài bèo này phân bố rộng rãi trên các vùng mặt nước, ao hồ và đồng ruộng, chủ yếu tập trung ở các đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ.

Nguồn gốc và phân bố

Bèo tấm có hình thái đơn giản, không có cành và lá nhỏ hình bầu dục Các loài bèo tấm như Wolffia có đường kính dưới 2mm, trong khi loài Lemna có kích thước khoảng 6-8mm, và loài Spirodela có đường kính khoảng 20mm.

Bèo tấm phát triển tốt nhất ở nhiệt độ nước từ 6 đến 33℃ và pH từ 6.5 đến 7.5, trong khi vẫn có thể sống ở pH từ 5 đến 9 Loại thực vật này có hàm lượng chất xơ rất thấp, chỉ khoảng 5%, do không cần cấu trúc thân đứng thẳng, khác với nhiều loại cây như đậu nành, gạo hay ngô, có tới 50% sinh khối ở dạng xơ.

Bèo tấm là loài thực vật có khả năng thích nghi với nhiều vùng địa lý và khí hậu khác nhau, từ sa mạc khô cằn đến các khu vực băng giá Chúng phát triển mạnh mẽ nhất trong điều kiện khí hậu nhiệt đới và ôn đới.

Bèo tấm phát triển tốt nhất trong môi trường nước giàu chất hữu cơ, cung cấp đủ dinh dưỡng và ánh sáng mặt trời Để đạt tốc độ tăng trưởng nhanh, bèo tấm cần các khoáng chất hòa tan có sẵn trong ao, cho phép chúng tăng gấp đôi khối lượng chỉ trong 16 đến 48 giờ khi được cung cấp đầy đủ dinh dưỡng, ánh sáng và nhiệt độ nước tối ưu Mô hình tăng trưởng của bèo tấm tương tự như sự tăng trưởng theo hàm mũ của tảo đơn bào, giúp nâng cao khả năng sản xuất và cung cấp nguồn thức ăn phong phú cho chăn nuôi.

Tốc độ tăng trưởng của bèo tấm có thể bị giảm nếu gặp phải áp lực từ sự khan hiếm hoặc mất cân bằng dinh dưỡng, độc tố, pH và nhiệt độ không phù hợp, cùng với sự cạnh tranh từ các loài thực vật khác Tuy nhiên, trong điều kiện sống thuận lợi, bèo tấm có thể cung cấp một nguồn dinh dưỡng phong phú, bao gồm protein, chất béo, tinh bột và khoáng chất.

Thành phần hóa học của bèo tấm

Bèo tấm là nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng với thành phần đa dạng, chứa vitamin A, B1, B2 và các amino acid không thay thế được (trừ methionine) Hàm lượng protein trong bèo tấm dao động từ 6.8% đến 45%, tùy thuộc vào điều kiện sinh trưởng Trong điều kiện nuôi trồng tối ưu, protein trong bèo tấm có thể đạt mức tương đương với đậu nành Nghiên cứu của Rusoff và cộng sự cho thấy thành phần amino acid trong protein bèo tấm đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của con người Gần đây, các nghiên cứu về thành phần acid béo của 30 loài bèo tấm đã chỉ ra sự hiện diện của acid béo bão hòa, không bão hòa đơn và không bão hòa đa, cho thấy giá trị dinh dưỡng cao và tiềm năng sử dụng trong thực phẩm.

Bảng 1.1 Thành phần và hàm lượng các hợp chất hữu cơ có trong bèo tấm

Thành phần Hàm lượng (% trọng lượng chất khô)

Bèo tấm có thể đạt hàm lượng protein lên đến 45% trọng lượng chất khô nếu được nuôi dưỡng trong điều kiện tối ưu Hàm lượng protein này không chỉ cao hơn nhiều loài thực vật khác mà còn tương đương với đậu nành Với giá trị dinh dưỡng vượt trội, bèo tấm đang trở thành một trong những hướng nghiên cứu tiềm năng trong cuộc chiến lương thực sạch hiện nay.

Trong những năm qua, công ty Parabel đã nghiên cứu dinh dưỡng của bèo và sản phẩm từ cây thủy sinh Một báo cáo gần đây đã phân tích thành phần hóa học của sáu loài thuộc năm chi, bao gồm Spirodela polyrhiza, Landoltia punctata, Lemna gibba, Lemna minor, Wolffiella hyalina và Wolffia microscopica Kết quả cho thấy hàm lượng chất khô của các loài này dao động từ 4 đến 8%, trong khi protein chiếm từ 20 đến 35% (dw), với L punctata có hàm lượng thấp nhất và W hyalina cao nhất Hàm lượng chất béo từ 4 đến 7% (dw) và acid béo bão hòa khoảng 25 đến 46%.

Khóa luận tốt nghiệp HUIT chỉ ra rằng hàm lượng chất béo và tinh bột trong bèo tấm đạt từ 4 đến 10% (dw) Bên cạnh đó, bèo còn chứa nhiều vi chất dinh dưỡng như khoáng chất và chất dinh dưỡng thực vật Nồng độ và tính chất của các nguyên tố vi lượng trong họ Lemnaceae chủ yếu phụ thuộc vào nguồn nước nơi bèo phát triển.

Hình 1.3 Thành phần hóa học của 6 loài

Trọng lượng khô, hàm lượng protein tổng số, hàm lượng acid béo và hàm lượng tinh bột là những yếu tố quan trọng trong phân tích dinh dưỡng Dữ liệu về hàm lượng protein, acid béo và tinh bột đều liên quan đến trọng lượng khô, với độ lệch chuẩn được ghi nhận Nồng độ và tính chất của các nguyên tố vi lượng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng dinh dưỡng.

Lemnaceae cũng phụ thuộc phần lớn vào nguồn nước nơi bèo tấm phát triển.

Bảng 1.2 Kết quả khảo sát hàm lượng các vi lượng có trong một số loài bèo và được 5 thu ở những vùng khác nhau

Source Ca P Na K Fe Mg Zn Cu Mn

Lemna minor 1.10 0.48 1.99 2.38 NR NR NR NR NR

Lemna gibba 1.9 0.9 1.8 NR NR NR NR NR NR

Lemna minor 1.9 0.5 NR NR NR NR NR NR NR

Lemna perpusill a 2.39 0.71 NR NR NR NR NR NR NR

Water lentils 2.58 0.17 NR NR NR NR NR NR NR

Lemna minor NR NR NR NR NR NR 0.01 0.0003

Thành phần dinh dưỡng

Bèo tấm là nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng, chứa 20-35% protein, 4-7% chất béo và 4-10% tinh bột trong chất khô Ngoài ra, bèo tấm còn cung cấp nhiều amino acid và acid béo thiết yếu cho cơ thể, bao gồm 4.8% Lysine, 2.7% Methionine và Cysteine, cùng 7.7% Phenylalanine và Tyrosin, theo khuyến nghị của WHO.

Vai trò của bèo tấm

Nước là tài nguyên thiên nhiên có hạn, nhưng nhu cầu sử dụng cho con người và sản xuất nông nghiệp đang gia tăng Việc lạm dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật trong nông nghiệp đã gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, dẫn đến tình trạng thiếu hụt nước sạch cho sinh hoạt.

Khóa luận tốt nghiệp HUIT đã tác động đến hơn 1 tỷ người toàn cầu, nhấn mạnh vai trò quan trọng của các loài thực vật thủy sinh trong việc hấp thụ và chuyển hóa chất ô nhiễm trong nước thải Phương pháp sinh học này hứa hẹn sẽ giải quyết hiệu quả vấn đề ô nhiễm nước và tái sử dụng nguồn nước, góp phần bảo vệ môi trường.

Bèo tấm có khả năng sinh trưởng trong môi trường nước thiếu oxy và hấp thụ các chất dinh dưỡng thiết yếu như PO4 3- và NO3 -, do đó, nó được ứng dụng rộng rãi trong việc xử lý nước thải.

Loài thực vật này được ứng dụng trong các phương pháp phân tích sinh học nhằm đánh giá chất lượng nước và xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng.

Tích tụ kim loại nặng trong xử lý nước thải là một vấn đề nghiêm trọng Các loài bèo tấm có khả năng hấp thụ lượng lớn kim loại nặng, giúp giảm thiểu ô nhiễm trong môi trường nước.

Cd, Cr, Pb, Theo nhiều công bố thì bèo tấm có khả năng hấp thụ được Cd, N, Cr, Zn,

L minor có khả năng hấp thụ nhiều kim loại như Fe, Mn, Cu, Pb, Al và Au, mở ra cơ hội sử dụng bèo tấm để xử lý nước nhiễm Fe tại các khu vực mỏ than bỏ hoang Ngoài ra, loài này còn có khả năng hấp thụ Bo, góp phần vào việc cải thiện chất lượng nước.

As, Cd, Cu và Si và đồng thời chúng còn có hàm lượng protein và carbonhydrate cao, phù hợp cho sản xuất nhiên liệu sinh học.

- Nguồn thực phẩm cho con người, thức ăn cho gia súc

Nguồn cung cấp protein truyền thống cho con người bao gồm thịt, cá, trứng, sữa và các nguồn protein thực vật như đậu nành, lúa mì, khoai tây, rau xanh Tuy nhiên, hiện nay, các nguồn protein mới đang được chú ý, bao gồm côn trùng như dế và một số loài ấu trùng, tảo và vi tảo như Spirulina, Arthrospira, cùng với rong biển như Ulva.

Monostroma, Laminaria, cải dầu và bèo tấm là những thực vật thủy sinh quan trọng Trên toàn cầu, đặc biệt ở Châu Á, người dân thường thu hoạch các loại rau diếp biển (Pistia), bèo tây (Eichhornia), bèo dâu (Azolla) và bèo tấm (Lemna) để sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, phân chuồng và thực phẩm cho con người Đặc biệt, bèo tấm chứa một lượng protein đáng kể, từ 6.8-45% trọng lượng khô tùy thuộc vào loài, gần tương đương với đậu tương.

Bèo tấm, với hàm lượng N, P, K và các chất khoáng, protein cao, là nguồn dinh dưỡng quan trọng cho lợn, cá và gia cầm Nghiên cứu cho thấy bèo tấm có thể thay thế đậu nành và cá trong khẩu phần ăn của gà trống, gà mái và gà con Gà mái tiêu thụ 40% bèo tấm trong khẩu phần hàng ngày sẽ sản xuất trứng nhiều hơn và chất lượng tốt hơn Đảm bảo chất lượng nguồn nước trong nuôi trồng bèo tấm là yếu tố quan trọng, cần kiểm soát các yếu tố gây độc như Cd, Se, Ni, Pb để bảo vệ sức khỏe vật nuôi và tránh ô nhiễm chuỗi thức ăn.

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.1.7.1 Tình hình nghiên cứu khoa học cơ bản bèo tấm trên thế giới

Cách đây 40 năm, William Hillman đã chỉ ra rằng bèo tấm, thuộc họ Lemnaceae, là một cây mô hình lý tưởng cho nghiên cứu sinh học thực vật nhờ vào chu kỳ sinh trưởng nhanh, kích thước nhỏ, cấu trúc đơn giản và khả năng đánh dấu phóng xạ dễ dàng Những ưu điểm này đã khiến bèo tấm trở thành đối tượng phổ biến trong nghiên cứu sinh học thực vật, giúp các nhà khoa học khám phá quy trình sinh tổng hợp auxin và con đường đồng hóa sulfur từ thập niên 60 đến 80 của thế kỷ XX.

Mặc dù bèo tấm là đối tượng đầu tiên được thực hiện nhân dòng gen, nhưng những khó khăn trong việc thiết lập nghiên cứu di truyền và mối tương quan không rõ ràng với các cây nông nghiệp truyền thống đã khiến sự quan tâm từ các nhà nghiên cứu và quỹ tài trợ giảm sút Trong 30 năm qua, các cây mô hình như Arabidopsis, ngô và lúa đã trở thành lựa chọn phổ biến trong nghiên cứu thực vật, trong khi bèo tấm chỉ được sử dụng hạn chế trong một số nghiên cứu về môi trường.

Trong thập kỷ qua, phát triển nông nghiệp bền vững đã trở thành một yêu cầu cấp thiết nhằm giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu và cung cấp nguồn thức ăn chăn nuôi mới Bèo tấm đang được chú ý như một đối tượng thực vật mô hình nhờ vào những đặc điểm nổi bật của nó Loại thực vật này có khả năng xử lý nước thải và cung cấp nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu và khí đốt sinh học với ít yêu cầu về đất trồng Hiện tại, các nhà khoa học đang nghiên cứu các đặc tính sinh lý quan trọng của bèo tấm nhằm phục hồi vị trí cây mô hình mà nó đã mất trong thời kỳ phát triển mạnh của Arabidopsis.

Từ năm 2006 đến nay, bèo tấm đã trải qua một thời kỳ hoàng kim với sự gia tăng nhanh chóng của các công trình khoa học liên quan Nghiên cứu về bèo tấm hiện nay bao gồm nhiều lĩnh vực như nghiên cứu cơ bản, độc tố sinh thái học, sinh lý học và sinh hóa học Trong giai đoạn 1950-2014, Mỹ, Đức và Nhật Bản là ba quốc gia dẫn đầu về số lượng xuất bản trong lĩnh vực này.

Hình 1.4 Biểu đồ thể hiện số lượng công trình khoa học liên quan đến bèo tấm

(Nguồn: thống kê bởi ISI Web of Science ISCDRA vol 3, part 1, 2015)

Nghiên cứu của Elias Landolt tại Zurich, Thụy Sĩ, về bèo tấm trong suốt 50 năm qua đã tạo ra nền tảng vững chắc cho các vấn đề liên quan đến loài thực vật này Hai cuốn sách chuyên khảo của ông về họ bèo tấm (Lemnaceae) cung cấp nhiều hiểu biết về đa dạng sinh học, di truyền học, đặc điểm thích nghi, cũng như sinh lý và phát triển Hơn 3500 công trình nghiên cứu đã trích dẫn hai cuốn sách này, chứng minh tầm quan trọng của chúng trong lĩnh vực nghiên cứu bèo tấm.

Năm 2000, M Farooq và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ UV-B đến hàm lượng chlorophyll, pheophytin, carotenoid, protein, tinh bột, đường và hoạt động enzyme peroxidase trong bèo tấm Lemna major Các mẫu bèo tấm được phơi nhiễm với tia UV-B ở cường độ 0.4 mW/cm² trong các khoảng thời gian khác nhau, cho thấy tổn thương nhẹ và nặng với năng lượng lần lượt là 6.48 và 8.64 J Kết quả cho thấy hoạt tính peroxidase tăng lên ở tất cả các mức phơi nhiễm, trong khi hàm lượng chlorophyll, tinh bột, protein và đường tự do giảm Mặc dù hàm lượng pheophytin và carotenoid không tăng ở mức độ thấp, nhưng lại giảm ở mức phơi nhiễm cao hơn Nghiên cứu này chỉ ra rằng bức xạ tia cực tím đã gây ra những ảnh hưởng sinh lý đáng kể đối với Lemna major.

Zhenhua Ma đã thực hiện các thí nghiệm nhằm tối ưu hóa phương pháp chiết xuất chlorophyll từ cây thủy sinh Kết quả cho thấy, việc kết hợp nghiền-xay nhỏ tế bào với dung môi acetone là phương pháp hiệu quả nhất để chiết xuất chlorophyll.

Khóa luận tốt nghiệp HUIT đã nghiên cứu phương pháp nhanh chóng và đáng tin cậy để chiết xuất chlorophyll từ cây thủy sinh Năm 2012, F.P.Marcelo cùng các cộng sự đã xác định quang phổ của chlorophyll trong các dung môi acetone, ethanol và dimethylsulphoxide Nghiên cứu so sánh hiệu quả của ba dung môi này trong việc chiết xuất chlorophyll và carotenoid từ năm loài thực vật và một loài cỏ dại, cho thấy dimethylsulphoxide là dung môi hiệu quả nhất Trong khi đó, ethanol và acetone nhanh chóng mất ổn định phân tử, và acetone có thể gây ra phaeophytin, làm giảm hàm lượng chlorophyll Cùng năm, Matgorzata Garnczarska và Lech Ratajczak đã nghiên cứu ảnh hưởng của ion chì đến sự tăng trưởng, hàm lượng diệp lục và hoạt tính enzyme của Lemna minor.

Bèo tấm, nổi bật với tốc độ sinh trưởng nhanh nhất trong nhóm thực vật có hoa, cho thấy sự khác biệt về tốc độ phát triển giữa các dòng địa lý Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tìm kiếm và sàng lọc các dòng địa lý phù hợp cho từng ứng dụng công nghiệp Nhiều nghiên cứu khoa học cơ bản đã được thực hiện trên bèo tấm, bao gồm giải trình tự gen, định danh loài và ứng dụng sinh học phân tử Các điểm mốc quan trọng trong nghiên cứu này được tóm tắt trong bảng 1.3.

Bảng 1.3 Tóm tắt nghiên cứu cơ bản trên bèo tấm

STT Năm Tác giả Nội dung Kết quả

Chuyên khảo về họ bèo tấm

Tổng hợp các nghiên cứu liên quan đến đa dạng sinh học, di truyền học và đặc điểm thích nghi của bèo tấm

Thiết lập hệ thống chuyển gen trên bèo tấm

Cung cấp những hiểu biết cơ bản về thực hiện các thao tác di truyền đối với bèo tấm

Mối quan hệ phân loại giữa bèo tấm và các thành viên họ Ráy

Khẳng định vị trí phân loại của bèo tấm trong họ Ráy dựa trên các trình tự ADN lục lạp.

Khảo sát kích thước hệ gen của bèo tấm

Xác định kích thước hệ gen của nhiều dòng địa lý ở các chi thuộc bèo tấm

Giải mã bộ gen của S. polyrhiza

Cung cấp các thông tin về hệ gen S. polyrhiza như là loài chuẩn cho các nghiên cứu bèo tấm

Mô tả các chỉ thị epigenetics trên nhiễm sắc thể của bèo tấm

Bèo tấm có hình thức tổ chức các vùng hoạt động và không hoạt động trên nhiễm sắc thể đặc biệt không phụ thuộc kích thước hệ gen

Canto- Pastor và cộng sự

Hoàn thiện phương pháp chuyển gen vào bèo tấm

Phương pháp chuyển gen nhanh và hiệu quả thông qua Agrobacterium tumefaciens

1.1.7.2 Tình hình nghiên cứu bèo tấm ở Việt Nam

Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới, là nơi lý tưởng cho nghiên cứu và nuôi trồng bèo tấm Tại đây, đã phát hiện ba loài bèo tấm thuộc ba chi khác nhau: Lemna aequinoctialis, S polyrhiza, và Wolffia globosa, chủ yếu phân bố ở hai đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ Trong bộ lưu trữ bèo tấm quốc tế RDSC tại Đại học Rutgers, Hoa Kỳ, hiện có 18 dòng bèo tấm từ Việt Nam thuộc các loài S polyrhiza, L punctata, L aequinoctialis, và Lemna tenera.

Việt Nam đã được khảo sát trong các công trình của các nhóm nghiên cứu đến từ Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ, CHLB Đức.

Việc nuôi trồng bèo tấm tại Việt Nam chủ yếu diễn ra ở quy mô gia đình Người dân thu gom phân từ vật nuôi trong một bể nhỏ, sau đó dẫn nước từ bể này vào một bể lớn hơn, nơi họ nuôi một lớp bèo tấm mỏng trên bề mặt Bèo tấm được thu hoạch hàng ngày và được trộn với các phế phụ phẩm nông nghiệp để chế biến thức ăn cho vịt.

Việc nghiên cứu về bèo tấm tại Việt Nam vẫn chưa được chú trọng nhiều, chủ yếu tập trung vào ứng dụng trong nông nghiệp Một ví dụ điển hình là việc sử dụng bèo tấm trong khẩu phần ăn cho vịt thịt, cho thấy tiềm năng của loại thực vật này trong ngành chăn nuôi.

Khóa luận tốt nghiệp HUIT cho thấy rằng mức tăng trọng của vịt thịt, tỷ lệ đẻ và tỷ lệ trứng có phôi của vịt sinh sản đều tương đương khi so sánh với vịt được bổ sung bột đậu nành và bột cá.

Nghiên cứu sinh học phân tử trên bèo tấm ở Việt Nam đã ghi nhận những đóng góp quan trọng từ PGS.TS Lê Huy Hàm với đề tài "Nghiên cứu tạo giống bèo tấm mang gen kháng nguyên H5N1 phòng chống bệnh cúm ở gia cầm" Các yếu tố điều khiển biểu hiện gen ubiquitin từ hai loài bèo tấm L aequinoctialis DB1 và S polyrhiza DB2 đã được phân lập Vũ Văn Tiến và cộng sự đã phát triển thành công quy trình nuôi cấy callus của L aequinoctialis, đồng thời khảo sát khả năng sử dụng Agrobacterium để chuyển gen vào loài này Một số kết quả có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất vaccine phòng cúm từ bèo tấm cũng đã được công bố Tuy nhiên, các nghiên cứu về phân loại và đặc điểm sinh hóa, sinh lý của bèo tấm tại Việt Nam còn hạn chế, mặc dù loài này phổ biến ở hầu hết mọi nơi Qua tìm hiểu, chúng tôi nhận thấy Việt Nam có nhiều loài thuộc 5 chi của họ Lemnaceae, nhiều trong số đó được sử dụng rộng rãi trong chăn nuôi và xử lý môi trường nước, và một số loài trước đây còn được dùng làm thức ăn cho người ở một số vùng nông thôn.

Bèo tấm (chi Wolffia) đã được nghiên cứu chủ yếu tại Việt Nam với ứng dụng trong việc làm thức ăn bổ sung cho gia súc, gia cầm và xử lý môi trường nước Tuy nhiên, các nghiên cứu này còn hạn chế và cần mở rộng hơn nữa để khai thác tiềm năng của bèo tấm trong các lĩnh vực khác.

Protein

Protein là hợp chất đại phân tử sinh học quan trọng, chiếm hơn 50% trọng lượng khô của tế bào và tham gia vào mọi hoạt động sống của cơ thể Là polymer được tạo thành từ các amino acid, protein không chỉ là thành phần cấu trúc chính của tế bào và mô mà còn thực hiện nhiều chức năng thiết yếu như truyền đạt thông tin di truyền, chuyển hoá chất và sản xuất enzyme, kháng thể, hormone Sự hiểu biết về vai trò quan trọng của protein trong sự sống ngày càng được khẳng định, đồng thời nhấn mạnh tính chất vật chất của định nghĩa của P Engels: “Sự sống là phương thức tồn tại của những thể protein”.

Protein chủ yếu được cấu tạo từ các amino acid qua liên kết peptide, với bốn nguyên tố chính chiếm tỷ lệ C 50%, H 7%, O 23% và N 16% Tỷ lệ nitơ (N) trong protein khá ổn định, cho phép định lượng protein bằng phương pháp Kjeldahl, trong đó lượng N được tính và nhân với hệ số 6.25 Ngoài ra, protein còn chứa một số nguyên tố khác như S, P, Fe, Zn, Cu.

Protein được cấu tạo từ hàng trăm đến hàng ngàn amino acid liên kết với nhau qua các liên kết peptide, tạo thành một hoặc nhiều chuỗi polypeptide với cấu trúc phức tạp Dựa vào sự hiện diện hoặc vắng mặt của một số thành phần không phải protein, người ta phân chia protein thành hai nhóm lớn.

Protein đơn giản là các phân tử cấu tạo hoàn toàn từ amino acid Chúng có thể được phân loại thành nhiều nhóm nhỏ dựa trên khả năng hòa tan trong nước hoặc trong dung dịch đệm muối, kiềm, hoặc dung môi hữu cơ, bao gồm albumin, globulin, prolamin, glutein và histon.

Albumin là một loại protein hòa tan trong nước, nhưng sẽ bị kết tủa khi nồng độ muối đạt mức cao Loại protein này phổ biến trong cơ thể cả động vật lẫn thực vật Tinh thể albumin từ lòng trắng trứng và albumin huyết thanh có nhiều ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực khác nhau.

Globulin là một loại protein không tan hoặc tan rất ít trong nước, nhưng có thể hòa tan trong dung dịch loãng của các muối trung tính Các protein này thường bị kết tủa trong dung dịch (NH4)2SO4 bán bão hòa Globulin xuất hiện trong huyết thanh máu và lòng trắng trứng, đồng thời cũng có mặt trong lá và hạt của các cây họ đậu.

- Prolamin: không tan trong nước và dung dịch muối loãng nhưng tan trong ethanol và isopropanol 70-80%

Glutelin là một loại protein đặc biệt chỉ tan trong dung dịch kiềm hoặc acid loãng Loại protein này thường được tìm thấy trong nội nhũ của hạt hòa thảo và một số loại cây khác Đặc biệt, glutelin của hạt lúa mì là một ví dụ điển hình về loại protein này, đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc và chức năng của hạt.

- Histon: protein có tính base do chứa nhiều các amino acid có tính base như lysine và arginine, dễ tan trong nước, không tan trong dung dịch amoniac loãng.

Protein phức tạp là loại protein có cấu trúc phân tử bao gồm không chỉ các amino acid mà còn có thêm các thành phần không phải protein, được gọi là nhóm ngoại Tùy thuộc vào tính chất của nhóm ngoại, protein phức tạp được phân loại thành nhiều nhóm nhỏ khác nhau, và tên gọi của các protein này thường dựa trên bản chất của nhóm ngoại.

Lipoprotein là một nhóm lipid quan trọng trong việc vận chuyển lipid trong cơ thể Do lipid không tan trong nước, khi kết hợp với protein, phần lipid kỵ nước sẽ cuộn lại bên trong, trong khi phần apoprotein ưa nước tạo thành lớp vỏ bọc bên ngoài, giúp lipid có thể được vận chuyển trong môi trường nước.

Nucleoprotein là sự kết hợp chặt chẽ giữa acid nucleic và apoprotein, với apoprotein là các protein có tính base Để tách rời chúng, cần sử dụng dung dịch muối hoặc acid loãng Nucleoprotein chủ yếu tập trung trong nhân tế bào và ribosome.

- Glycoprotein: nhóm ngoại là carbohydrate và dẫn xuất của nó Glycoprotein có trong tất cả các mô động vật, thực vật và vi sinh vật.

Phosphoprotein là một loại protein kết hợp với acid phosphoric thông qua các nhóm –OH của serine và threonine Loại protein này rất phổ biến trong cơ thể sinh vật và đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa nhiều quá trình sinh học thiết yếu.

- Cromoprotein: nhóm ngoại là hợp chất có màu Tuỳ theo tính chất của từng nhóm ngoại mà có những màu sắc khác nhau như đỏ (ở hemoglobin), vàng (ở flavoprotein),

- Metaloprotein: theo định nghĩa chung của protein phức tạp, trong phân tử metaloprotein có chứa kim loại, thông thường là Fe, Mg, Cu, Zn, Mo,

Metaloprotein đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển và dự trữ kim loại, đồng thời liên kết không bền giữa kim loại và apoprotein Ngoài ra, chúng còn tham gia trực tiếp vào hoạt động xúc tác của enzyme.

Bèo tấm, mặc dù có mùi vị không hấp dẫn, lại chứa lượng protein cao hơn cả đậu nành, với tỉ lệ 45% so với 36% Tại một hội nghị về công nghệ thực phẩm ở Chicago, các nhà khoa học từ Pháp và Tây Ban Nha đã giới thiệu phương pháp làm khô bèo tấm và nghiền thành bột protein, mở ra tiềm năng mới cho nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng này.

Kết quả chế biến tạo ra thực phẩm màu xanh lá cây mang tên Lentein, chứa 68% protein và chất xơ Lentein có tiềm năng thay thế các sản phẩm như sữa bột từ sữa và đậu nành, đồng thời là lựa chọn an toàn vì không chứa thực phẩm biến đổi gen.

Ngoài ra, bèo tấm còn chứa một lượng amino acid khác nhau :

Bảng 1.4 Các amino acid trong bèo tấm

1.2.4 Ứng dụng của protein bèo tấm trong đời sống

Mỗi ngày, chúng ta nỗ lực bổ sung protein từ nhiều nguồn thực phẩm như thịt bò, thịt gia cầm, hải sản, trứng, rau và ngũ cốc Đặc biệt, protein từ động vật đang được chú trọng hơn cả trong chế độ ăn uống hàng ngày.

Phương pháp trích ly truyền thống

Hiện nay, có nhiều phương pháp hiện đại để trích ly protein như sóng siêu âm và enzyme, nhưng phương pháp truyền thống sử dụng dung môi hóa học vẫn là lựa chọn đơn giản, không cần thiết bị phức tạp Phương pháp này cho phép xử lý lượng lớn nguyên liệu liên tục, dựa vào sự thẩm thấu dung môi vào tế bào Chất cần trích ly sẽ hòa tan vào dung môi và khuếch tán ra khỏi tế bào, và quá trình trích ly kết thúc khi đạt nồng độ cân bằng giữa trong và ngoài tế bào.

Khi lựa chọn dung môi trích ly, cần chú ý rằng dung môi này phải có khả năng hòa tan hợp chất cần trích ly Các protein thường là những hợp chất phân cực, vì vậy dung môi phân cực như nước và ethanol thường được sử dụng Mặc dù đã có nhiều kỹ thuật trích ly mới, nhưng kỹ thuật sử dụng dung môi vẫn được ưa chuộng nhờ vào hiệu quả kinh tế cao mà nó mang lại.

Kích thước vật liệu ảnh hưởng lớn đến hiệu quả quá trình trích ly, vì quá trình này chủ yếu dựa vào thẩm thấu và khuếch tán Khi kích thước vật liệu nhỏ hơn, diện tích tiếp xúc tăng lên, dẫn đến hiệu quả trích ly cao hơn.

Nồng độ trong quá trình trích ly ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và độ tinh sạch của protein Sử dụng nồng độ cao giúp phá vỡ màng tế bào hiệu quả hơn, từ đó giải phóng nhiều protein hơn Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến việc độ tinh sạch của protein thu được sẽ giảm.

Nhiệt độ cao có thể tăng cường vận tốc và hiệu quả của quá trình trích ly, nhưng cần chọn mức nhiệt độ phù hợp để tránh biến tính protein Trong suốt quá trình này, nhiệt độ không nên vượt quá 60℃ để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi ảnh hưởng lớn đến hiệu quả trích ly; tỷ lệ càng nhỏ thì hiệu quả càng cao Tuy nhiên, việc sử dụng quá nhiều dung môi có thể gây khó khăn cho các giai đoạn tiếp theo trong quy trình.

Thời gian: quá trình trích ly protein được thực hiện trong thời gian rất khác nhau Mặc

Khóa luận tốt nghiệp HUIT cho thấy rằng hiệu quả trích ly thường gia tăng theo thời gian; tuy nhiên, việc kéo dài thời gian trích ly lại gây bất lợi về mặt tiêu thụ năng lượng.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Thời gian và địa điểm làm đề tài

Vật liệu nghiên cứu

Bèo tấm được thu hoạch từ đầm rau nhút huyện Tân Trụ, tỉnh Long An, sau đó được xử lý tại Trung tâm Thí nghiệm thực hành Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM để loại bỏ tạp chất Quá trình này bao gồm rửa sạch, phơi khô, xay và rây theo kích thước đồng nhất Sản phẩm bèo khô được đóng gói 500g/gói và hàn kín miệng, cần được bảo quản ở nơi khô ráo.

Bảng 2.1 Các loại hóa chất

T Tên hóa chất Độ tinh khiết

3 Potassium sodium tartrate 98% Trung Quốc

Bảng 2.2 Danh mục các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu

Các dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu được trình bày trong bảng 2.3

Bảng 2.3 Danh mục các dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu.

STT Dụng cụ Quy cách

Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm

Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm Đánh giá tác động các yếu tố bằng mô hình Plackett

Tối ưu hóa quá trình trích ly protein

Xây dựng động học quá trình trích ly protein

Nguyên liệu Phân đoạn protein

Tỉ lệ nguyên liệu/ dung môi

Xác định nhiệt độ thích hợp

Xác định thời gian thích hợp

Xác định thành phần nguyên liệu

Xác định loại dung môi thích hợp

Xác định kích thước nguyên liệu thích hợp

Xác định nồng độ dung môi thích hợp

Xác định tỉ lệ nguyên liệu/ dung môi thích hợp

Chọn ra yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly protein

Xác định các thông số động học quá trình trích ly protein

Tối ưu hóa nồng độ và nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình trích ly protein.

Trích ly bằng dung môi

2.3.2 Quy trình thu nhận dịch trích ly protein từ bèo tấm

Hình 2.2 Quy trình thu nhận dịch trích ly protein từ bèo tấm

Bèo tấm được thu hoạch từ ao rau nhút tại tỉnh Long An Sau khi vớt lên, bèo được rửa sạch bằng nước ngọt để loại bỏ bùn, cát, ốc, sạn cùng các sinh vật và thực vật lạ Cuối cùng, bèo được phơi khô để bảo quản.

Mục đích của quá trình làm sạch là loại bỏ các tạp chất còn sót lại, nhằm bảo vệ chất lượng dịch trích Do nguyên liệu sử dụng là bèo tươi, việc phơi khô là cần thiết để loại bỏ nước, từ đó ngăn chặn sự phát triển của các tác nhân vi sinh có thể gây thối rửa bèo.

Để xay bèo, cho vào máy xay một lượng nguyên liệu cố định và xay trong khoảng 30 giây, sau đó cho máy nghỉ để tránh tăng nhiệt độ, điều này giúp bảo toàn tính chất của protein Cuối cùng, rây nguyên liệu qua các rây có kích thước từ 1mm đến 0.125mm để đạt được độ mịn mong muốn.

Mục đích: Phá vỡ cấu trúc tế bào, tăng diện tích tiếp xúc giữa dung môi và nguyên liệu.

Cân chính xác mẫu vào ống ly tâm, bổ sung dung môi với nồng độ và tỉ lệ phù hợp Tiến hành vortex và ủ trong bể ổn nhiệt trong khoảng thời gian đã được khảo sát.

Mục đích: Để dung môi phá hủy cấu trúc thành cellulose, thu nhận các protein nội bào hòa tan vào dung môi.

Sau khi thực hiện trích ly, mẫu được ly tâm ở tốc độ 5500 vòng/phút trong 15 phút để thu phần dịch nổi, đồng thời loại bỏ bã Hàm lượng protein trong dịch trích sẽ được xác định bằng phương pháp đo quang phổ, và các chỉ tiêu về độ tinh sạch cũng sẽ được thực hiện.

Ly tâm là quá trình sử dụng lực ly tâm để phân tách các thành phần khác nhau trong hỗn hợp Sau khi thực hiện ly tâm, kết quả thu được là dung dịch không chứa các phân tử, được gọi là huyền phù, và các hạt phần tử sẽ lắng xuống đáy ống ly tâm.

Lọc bằng vải lọc phần dịch sau khi ly tâm.

Mục đích: loại bỏ cặn còn sót lại trong dịch trích ly.

Quá trình trích ly cần được thực hiện trong điều kiện tránh ánh sáng, nhiệt độ cao và oxy hóa Để bảo quản dịch trích hiệu quả, nên sử dụng chai thủy tinh tối màu và lưu trữ trong môi trường lạnh.

Xác định tro khoáng toàn phần

Xác định hàm lượng carbohydrate

Xác định hàm lượng lipid

Thí nghiệm khảo sát

2.4.1 Khảo sát thành phần nguyên liệu

Hình 2.3 Sơ đồ khảo sát thành phần nguyên liệu

Xử lý mẫu: Nghiền nguyên liệu 0.125 – 0.3 mm, đồng nhất mẫu.

Xác định ẩm bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi theo phụ lục A.1.

Xác định tro toàn phần tro theo phụ lục A.2.

Xác định hàm lượng carbonhydrate tổng theo phụ lục A.3.

Xác định hàm lượng lipid theo phụ lục A.4.

Xác định hàm lượng protein tổng theo phụ lục A.5.

2.4.2 Xác định phân đoạn protein từ bèo tấm

Phương pháp của Branda Hu và Esen (1981) được áp dụng để xác định tỷ lệ bốn phân đoạn protein trong bèo tấm dựa vào khả năng hòa tan của chúng trong các dung môi khác nhau Quá trình xử lý bèo tấm bao gồm việc sử dụng nước cất với tỉ lệ nguyên liệu/dung môi (w/v) 1/30, 0,5M NaCl với tỉ lệ 1/30, và 70% ethanol theo tỉ lệ 1/20.

Khóa luận tốt nghiệp HUIT sử dụng dung dịch 0,1M NaOH theo tỉ lệ 1/25 Sau mỗi lần trích ly, mẫu sẽ được ly tâm ở tốc độ 5500 vòng/phút Phần dịch nổi được giữ lại để xác định lượng protein, trong khi phần rắn được sử dụng cho quá trình trích ly tiếp theo Lượng protein hòa tan trong mỗi lần trích ly được xác định bằng phương pháp Lowry.

Thời gian trích ly: 180 phút.

Kích thước nguyên liệu: 0,125 – 0,3mm.

Nước cất với tỉ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/30

NaCl 0,5M với tỉ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/30

C2H5OH 70% với tỉ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/20

NaOH 1% với tỉ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/25

Hiệu suất trích ly protein (%).

Cân chính xác 1g bèo tấm khô đã xay với kích thước 0.125 – 0.3mm vào ống ly tâm, sau đó thêm 30mL nước cất và vortex Để mẫu trong bể ổn nhiệt ở 50℃ trong 180 phút, tiếp theo ly tâm ở tốc độ 5500v/p trong 15 phút Lọc dịch nổi bằng vải lọc và cho vào chai tối màu (V1-H2O), giữ lại bã để trích ly tiếp Lặp lại quy trình với nguyên liệu mới để thu được dịch (V2-H2O) và (V3-H2O).

Thêm 30mL NaCl 0.5M vào ống ly tâm chứa bã trong H2O, sau đó vortex và ủ ở 50℃ trong 180 phút Tiến hành ly tâm ở 5500v/p trong 15 phút, lọc dịch nổi qua vải lọc và cho vào chai mẫu tối màu (V1-NaCl), giữ lại bã để trích ly tiếp Lặp lại quy trình này với hai ống chứa bã trong H2O (2) và ống H2O (3) để thu được dịch (V2-NaCl) và (V3-NaCl).

Thêm 30mL C2H5OH 70% vào ống ly tâm chứa bã NaCl (1), sau đó vortex và để trong bể ổn nhiệt ở 50℃ trong 180 phút Tiến hành ly tâm ở 5500v/p trong 15 phút, lọc dịch nổi bằng vải lọc và chứa vào chai tối màu (V1-C2H5OH), giữ lại bã để trích ly tiếp Lặp lại quy trình với 2 ống bã NaCl (2) và (3) để thu được dịch (V2-C2H5OH) và (V3-C2H5OH).

Thêm 30mL NaOH 1% vào ống ly tâm chứa bã ở C2H5OH (1), vortex và ủ ở 50℃ trong 180 phút Sau đó, ly tâm ở 5500v/p trong 15 phút, lọc dịch nổi qua vải lọc và cho vào chai tối màu (V1-NaOH), bỏ bã Lặp lại quy trình với hai ống chứa bã ở C2H5OH (2) và ống C2H5OH (3) để thu được dịch (V2-NaOH) và (V3-NaOH).

Tiến hành đo quang để xác định hàm lượng protein trong mẫu theo phương pháp Lowry theo phụ lục A.7

2.4.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly protein từ bèo tấm

2.4.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu

Dung môi: (Theo thí nghiệm 2.4.2.).

Tỉ lệ nguyên liệu/dung môi : 1/20.

Kích thước nguyên liệu: ≤ 0.125mm, 0.125 – 0.3mm, 0.3 – 0.5mm, 0.5 – 1mm

Hiệu suất trích ly protein (%). Độ tinh sạch của protein trong dịch trích ly (%).

Cân chính xác 1g bèo tấm khô đã xay với kích thước ≤ 0.125mm, 0.125 – 0.3mm, 0.3 – 0.5mm, và 0.5 – 1mm vào ống ly tâm, sau đó thêm 20mL dung môi với nồng độ 1% Tiến hành vortex và đặt vào bể ổn nhiệt ở 50℃ trong 30 phút Ly tâm ở tốc độ 5500v/p trong 15 phút, lọc dịch nổi bằng vải lọc và cho vào chai mẫu tối màu (V1), bỏ bã Lặp lại quy trình để thu được dịch (V2) và (V3) cho từng kích thước khảo sát.

Sấy dịch trích ly để xác định độ tinh sạch.

2.4.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung môi

Kích thước nguyên liệu: (Theo thí nghiệm 2.4.3.1.).

Tỉ lệ nguyên liệu/dung môi: 1/20.

Cân 1g bèo tấm khô đã xay vào ống ly tâm, thêm 20mL dung môi với nồng độ 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2%, 2.5% Khuấy vortex và giữ ở 50℃ trong 30 phút Ly tâm ở 5500v/p trong 15 phút, lọc dịch nổi qua vải lọc vào chai mẫu tối màu (V1) và bỏ bã Lặp lại quy trình để thu được dịch (V2) và (V3) cho từng nồng độ khảo sát.

2.4.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi

Nồng độ dung môi: (Theo thí nghiệm 2.4.3.2.).

Tỉ lệ nguyên liệu/dung môi: 1/10, 1/15, 1/20, 1/25, 1/30.

Cân chính xác 1g bèo tấm khô đã xay vào ống ly tâm, sau đó thêm dung môi với tỉ lệ nguyên liệu/dung môi lần lượt là 1/10, 1/15, 1/20, 1/25 và 1/30 Tiến hành vortex và giữ ở nhiệt độ ổn định 50℃ trong 30 phút Sau đó, ly tâm ở tốc độ 5500 vòng/phút trong 15 phút, lọc dịch nổi bằng vải lọc và đựng vào chai mẫu tối màu (V1), loại bỏ bã Quy trình này được lặp lại để thu được dịch (V2) và (V3) cho từng tỉ lệ nguyên liệu/dung môi đã khảo sát.

2.4.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly

Tỉ lệ nguyên liệu/dung môi: (Theo thí nghiệm 2.4.3.3.).

Cân 1g bèo tấm khô đã xay vào ống ly tâm, sau đó thêm dung môi và điều chỉnh nồng độ theo tỷ lệ nguyên liệu/dung môi Tiến hành vortex và đặt vào bể ổn nhiệt để đảm bảo điều kiện thí nghiệm.

Khóa luận tốt nghiệp HUIT được thực hiện với các nhiệt độ cài đặt là 35℃, 40℃, 45℃, 50℃, 55℃ và 60℃ trong thời gian 30 phút Sau đó, mẫu được ly tâm ở tốc độ 5500 vòng/phút trong 15 phút, lọc dịch nổi bằng vải lọc và chứa vào chai mẫu tối màu (V1), đồng thời loại bỏ bã Quy trình này được lặp lại để thu được dịch (V2) và (V3) cho từng nhiệt độ khảo sát.

2.4.3.5 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly

Tỉ lệ nguyên liệu/dung môi: (Theo thí nghiệm 2.4.3.3.).

Nhiệt độ trích ly: (Theo thí nghiệm 2.4.3.4.).

Thời gian trích ly: 15phút, 30phút, 45phút, 60phút, 75phút, 90phút, 105phút.

Cân 1g bèo tấm khô đã xay vào ống ly tâm, thêm dung môi và nồng độ theo tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, sau đó vortex và giữ trong bể ổn nhiệt ở nhiệt độ quy định trong 15, 30, 45, 60, 75, và 90 phút Tiến hành ly tâm ở 5500v/p trong 15 phút, lọc dịch nổi qua vải lọc và cho vào chai tối màu (V1), bỏ bã Lặp lại quy trình để thu được dịch (V2) và (V3) cho từng khoảng thời gian khảo sát.

2.4.4 Đánh giá sự tác động của các yếu tố bằng mô hình Plackett Burman Để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly thu nhận protein từ bèo tấm, 4 yếu tố được chọn từ khảo sát trên bao gồm: nồng độ dung môi, tỉ lệ nguyên liệu/dung môi (w/v), nhiệt độ trích ly, thời gian trích ly Thí nghiệm được thiết kế theo mô hình Plackett Burman với 4 yếu tố và 16 thí nghiệm để sàng lọc các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình trích ly protein từ bèo tấm Phần mềm Modde 5.0 được sử dụng để thiết kế và xử lý số liệu thực nghiệm.

Các thí nghiệm với các thông số khảo sát của mô hình Plackett Burman được bố trí ở bảng 2.4.

Bảng 2.4 Bảng bố trí thí nghiệm theo mô hình Plackett Burman

Tỉ lệ nguyên liệu/dung môi (w/v)

Thời gian trích ly (phút)

Với (-1): giá trị dưới, (1): giá trị trên của các thông số khảo sát.

Các giá trị (-1), (1) sẽ được lựa chọn dựa trên kết quả của thí nghiệm 2.4.2 và 2.4.3.

2.4.5 Tối ưu hóa quá trình trích ly protein từ bèo tấm

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly protein từ bèo tấm sẽ được tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt RSM dạng nội tiếp đường tròn toàn phương (CCF) Phần mềm Modde 5.0 sẽ được sử dụng để thiết kế và xử lý dữ liệu thực nghiệm, với mô hình hóa được thể hiện qua phương trình bậc 2.

Các thí nghiệm với các thông số khảo sát đã được sàng lọc của mô hình tối ưu hóa được bố trí ở bảng 2.5.

Bảng 2.5 Bảng bố trí thí nghiệm theo mô hình tối ưu hóa

Xa, Xb: Các yếu tố được sàng lọc có ảnh hưởng đến quá trình trích ly protein từ bèo tấm.

Với (0): giá trị tại tâm; (-1): giá trị dưới; (1): giá trị trên của các thông số khảo sát.

Các giá trị (0), (-1), (1) sẽ được lựa chọn dựa trên kết quả của thí nghiệm 2.4.2 và 2.4.3.

Hiệu suất trích ly protein (%).

2.4.6 Xây dựng động học quá trình trích ly protein

Xây dựng động học quá trình trích ly protein nhằm xác định các thông số động học quan trọng, bao gồm khả năng trích ly Ce (mg.g-1), tốc độ trích ly ban đầu vo (mg.g-1.phút-1) và hằng số tốc độ trích ly k (g.mg-1 phút-1) Các thông số này được xác định dựa trên điều kiện trích ly tối ưu tìm được từ phương pháp quy hoạch thực nghiệm, giúp tối ưu hóa quá trình trích ly protein.

Quá trình trích ly protein có thể được biểu diễn dưới dạng phương trình bậc hai tổng quát như sau :

 Ce: khả năng trích ly (đây là nồng độ chất chiết ở trạng thái cân bằng trong dịch trích), mg.g -1

 Ct: nồng độ chất chiết trong dịch trích tại thời điểm t, mg.g -1

 k: hằng số tốc độ trích ly bậc 2, g.mg -1 phút -1

Quy luật trích ly theo mô hình bậc hai nằm trong điều kiện biên t = 0 đến t và Ct = 0 đến Ct, có thể viết theo phương trình đường thẳng như sau:

Tốc độ trích ly ban đầu vo (mg.g -1 phút -1 ) là Ct/t khi t tiến đến 0 và được xác định bởi phương trình sau: vo = k.Ce 2 (2.4)

Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

2.5.1.1 Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi theo TCVN 1867:2001

Sấy mẫu ở 100-105℃ đến khối lượng không đổi, từ sự chênh lệch khối lượng mẫu trước và sau khi sấy, tính được độ ẩm của mẫu.

2.5.1.2 Xác định tro toàn phần bằng phương pháp nung

Dùng sức nóng (550-600℃) nung cháy hoàn toàn các chất hữu cơ Phần còn lại đem cân và tính ra phần trăm tro có trong thực phẩm.

2.5.1.3 Xác định carbohydrate tổng bằng phương pháp phenol-sulfuric acid

Carbohydrates khi phản ứng với acid mạnh ở nhiệt độ cao sẽ tạo ra các dẫn xuất vòng furan, và những dẫn xuất này sẽ ngưng tụ với phenol để hình thành hợp chất màu vàng đồng.

2.5.1.4 Xác định hàm lượng lipid bằng phương pháp chưng cất trong dung môi hữu cơ (TCVN 6555:2011)

Sử dụng dung môi hữu cơ để chiết tách chất béo bằng thiết bị chiết hai giai đoạn , xác định hàm lượng béo bằng cách ngưng tụ và cân.

2.5.1.5 Xác định hàm lượng protein tổng bằng phương pháp Kjeldahl (TCVN 10034:2013)

Phân hủy mẫu thử bằng acid sulfuric đậm đặc cùng với chất xúc tác giúp chuyển hóa nitơ hữu cơ thành amoni sulfate Sau khi dịch phân hủy nguội, natri hydroxide dư được thêm vào để giải phóng amoniac Amoniac này sau đó được chưng cất vào dung dịch acid boric dư và chuẩn độ bằng acid sulfuric hoặc acid chlohydric chuẩn Hàm lượng nitơ được xác định từ lượng amoniac tạo thành.

2.5.2 Phương pháp xử lý số liệu

Trong nghiên cứu này, mỗi thí nghiệm được lặp lại ba lần và kết quả được trình bày dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn Để đánh giá sự khác biệt có ý nghĩa giữa các mẫu thí nghiệm, chúng tôi sử dụng phương pháp thống kê ANOVA (α = 5%) thông qua phần mềm Statgraphic Centurion XV Thiết kế thí nghiệm và xử lý kết quả được thực hiện bằng phần mềm Modde 5.0.

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 35 3.1 Kết quả thí nghiệm: Khảo sát nguyên liệu

Xác định phân đoạn protein trích ly từ bèo tấm

Trong quá trình phân tích tỷ lệ các nhóm protein trong mẫu bèo tấm khô thu được từ tỉnh Long An, chúng tôi đã ghi nhận kết quả như thể hiện trong hình 3.2.

Hình 3.2 Phân loại protein trong bèo dựa vào khả năng hòa tan trong các dung môi khác nhau

Protein trong bèo chủ yếu gồm protein tan trong kiềm và protein tan trong nước, với hiệu suất trích ly tối đa lần lượt là 44.59% và 38.44% Hiệu suất trích ly bằng kiềm cao hơn 6.15% so với trích ly bằng nước Ngược lại, hàm lượng protein tan trong muối và cồn rất thấp, chỉ đạt 8.46% và 6.34%, thấp hơn đáng kể so với hiệu suất trích ly bằng kiềm, lần lượt là 5.27 lần và 7.03 lần.

Trong các nhóm protein đơn giản thì:

- Globulin: không tan hoặc tan ít trong nước, tan trong dung dịch muối loãng của một số muối trung tính như NaCl, KCl, Na2SO4,

- Prolamin: không tan trong nước hoặc dung dịch muối loãng, tan trong ethanol, isopanol 70-80%.

- Glutenin: chỉ tan trong dung dịch kiềm hoặc acid loãng.

- Histon: là protein có tính kiềm dễ tan trong nước, không tan trong dung dịch amoniac loãng.

Protein trong bèo chủ yếu bao gồm các loại protein đơn giản như Albumin, Glutenin và Histon Việc phân tích các nhóm protein này là cơ sở quan trọng để lựa chọn dung môi phù hợp cho quá trình trích ly protein từ bèo tấm Kết quả từ thí nghiệm sẽ giúp chúng tôi đưa ra quyết định chính xác trong việc tối ưu hóa quy trình trích ly.

Khóa luận tốt nghiệp HUIT đã chọn dung môi NaOH là lựa chọn tối ưu cho quá trình trích ly protein từ bèo tấm Việc sử dụng NaOH giúp tối đa hóa lượng protein thu được, bao gồm cả protein tan trong nước và protein tan trong kiềm.

Nghiên cứu về protein trong bèo tấm còn mới mẻ và thiếu tài liệu liên quan Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu về việc trích ly protein từ rong tảo, thực vật tương tự bèo tấm, đã chỉ ra rằng việc sử dụng NaOH làm dung môi trích ly là phù hợp Điều này được xác nhận trong nghiên cứu của tác giả Barbarino và Lourenco về trích ly và thu nhận protein từ rong biển nhiệt đới.

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly protein từ bèo tấm

3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu Ảnh hưởng của sự thay đổi kích thước nguyên liệu trong quá trình trích ly đến hiệu suất trích ly protein được trình bày trên hình 3.3 và bảng 3.1.

Hình 3.3 Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu đến hiệu suất trích ly protein từ bèo tấm

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến độ tinh sạch của protein trong dịch trích

STT Kích thước nguyên liệu (mm) Độ tinh sạch (%)

* Trong cùng một cột, các chữ cái giống nhau thể hiện sự khác biệt không có ý

Khóa luận tốt nghiệp HUIT nghĩa về mặt thống kê theo phân tích ANOVA (α = 0.05).

Khi trích ly protein từ bèo tấm, kích thước nguyên liệu nhỏ hơn dẫn đến hiệu suất trích ly cao hơn Cụ thể, hiệu suất đạt 36.96% ở kích thước ≤ 0.125mm, nhưng bắt đầu giảm khi kích thước lớn hơn Khi sử dụng kích thước 0.5 – 1mm, hiệu suất giảm lần lượt 1.55 lần và 1.30 lần so với kích thước tối ưu Đối với kích thước 0.125 – 0.3mm, sự giảm hiệu suất và tăng độ tinh sạch không có ý nghĩa thống kê so với kích thước ≤ 0.125mm.

Kết quả thí nghiệm cho thấy nguyên tắc rằng kích thước nguyên liệu càng nhỏ, càng mịn thì hiệu suất trích ly càng cao Việc xay nhỏ nguyên liệu giúp tăng bề mặt tiếp xúc, cho phép dung môi dễ dàng tấn công và hòa tan các thành phần protein Trong thí nghiệm, hai kích thước nguyên liệu ≤ 0.125mm và 0.125 – 0.3mm đều cho hiệu suất trích ly tốt mà không có sự khác biệt thống kê Tuy nhiên, kích thước 0.125 – 0.3mm được ưu tiên hơn do tiết kiệm năng lượng và nguyên liệu trong quá trình xay và rây.

Nên vì tính thuận tiện trên, kích thước nguyên liệu 0.3mm được chúng tôi chọn để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.

3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung môi Ảnh hưởng của nồng độ NaOH trong quá trình trích ly đến hiệu suất trích ly protein được trình bày trên hình 3.4 và bảng 3.2.

Hình 3.4 Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất trích ly protein từ bèo tấm

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến độ tinh sạch của protein trong dịch trích

STT Nồng độ NaOH (%) Độ tinh sạch (%)

* Trong cùng một cột, các chữ cái giống nhau thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê theo phân tích ANOVA (α = 0.05).

Hiệu suất trích ly tại nồng độ 0.5% đạt 32.78% và tăng 1.16 lần khi nồng độ dung môi được nâng lên 1%, với hiệu suất tối ưu đạt 37.88% tại nồng độ này Khi nồng độ NaOH tăng từ 1.5% đến 2% và từ 2% đến 2.5%, hiệu suất thu hồi giảm không đáng kể, lần lượt là 35.60%, 35.29% và 34.22% Độ tinh sạch tối đa đạt 30.72% tại nồng độ 0.5% và giảm dần khi nồng độ NaOH tăng Để lựa chọn nồng độ dung môi thích hợp, chúng tôi ưu tiên hiệu suất trích ly cao hơn làm tiêu chí khảo sát.

Khi tăng nồng độ NaOH, hiệu suất trích ly protein sẽ tăng do sự chênh lệch gradient nồng độ giữa nguyên liệu và dung môi lớn hơn Tuy nhiên, nồng độ NaOH quá cao có thể làm tăng độ nhớt của dịch, giảm quá trình truyền khối và làm giảm độ tinh sạch của protein Nghiên cứu của Fleurence cho thấy nồng độ 1% NaOH là thích hợp nhất để trích ly protein từ rong lục Ulvarigida và Ulvarotundata.

Chúng tôi đã chọn nồng độ 1% để thực hiện các thí nghiệm tiếp theo, nhằm tối ưu hóa hiệu suất trích ly protein và giảm thiểu chi phí cho dung môi.

3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi Ảnh hưởng của sự thay đổi tỉ lệ nguyên liệu/dung môi trong quá trình trích ly đến hiệu suất trích ly protein được trình bày trên hình 3.5 và bảng 3.3.

Hình 3.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu suất trích ly protein

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi đến độ tinh sạch của protein trong dịch trích

STT Tỉ lệ nguyên liệu/dung môi (w/v) Độ tinh sạch (%)

Phân tích ANOVA cho thấy sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê giữa các chữ cái giống nhau (α = 0.05) Ở tỉ lệ nguyên liệu/dung môi 1/10, protein trích ly đạt mức thấp nhất là 24.39%, nhưng có xu hướng tăng mạnh khi tỉ lệ này tăng đến 1/20, đạt hiệu suất trích ly tối ưu là 37.78% Tuy nhiên, từ tỉ lệ 1/20 trở đi, khi tỉ lệ nguyên liệu/dung môi tăng lên, hiệu suất trích ly và độ tinh sạch giảm mạnh Cụ thể, hiệu suất giảm 1.14 lần và độ tinh sạch giảm 1.52 lần khi so sánh tỉ lệ 1/30 với tỉ lệ tối ưu 1/20, như thể hiện trong hình 3.5 và bảng 3.3.

Khi tăng dung môi trong quá trình trích ly với cùng một khối lượng nguyên liệu, hiệu suất trích ly sẽ tăng do sự chênh lệch nồng độ giữa nguyên liệu và dung môi Tuy nhiên, nếu dung môi sử dụng quá nhiều, dịch trích sẽ bị loãng, dẫn đến việc cần phải cô đặc hoặc tách bớt dung môi để thu nhận sản phẩm Do đó, việc lựa chọn tỉ lệ dung môi là rất quan trọng.

Khóa luận tốt nghiệp HUIT nguyên liệu/dung môi hợp lý để thu được hiệu suất cao và vừa có thể tiết kiệm chi phí hóa chất

Ngoài ra, độ tinh sạch đạt cao nhất ở tỉ lệ nguyên liệu/dung môi 1/10 (31.58%) nhưng hiệu suất trích ly cao nhất sẽ được chúng tôi ưu tiên hơn.

Từ đó, tỉ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/20 được chúng tôi chọn để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.

3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly Ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ trích ly trong quá trình trích ly đến hiệu suất trích ly protein được trình bày trên hình 3.6 và bảng 3.4.

Nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất trích ly protein từ bèo tấm, như thể hiện trong Hình 3.6 Bảng 3.4 cũng cho thấy rằng nhiệt độ ảnh hưởng đến độ tinh sạch của protein trong dịch trích Việc điều chỉnh nhiệt độ là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa quá trình trích ly và nâng cao chất lượng protein thu được.

STT Nhiệt độ (℃) Độ tinh sạch (%)

Khi tăng nhiệt độ trích ly từ 35℃ đến 45℃, hiệu suất trích ly protein chỉ tăng nhẹ, nhưng tăng mạnh ở 55℃, đây là nhiệt độ tối ưu với hiệu suất và độ tinh sạch đạt 38.99% và 30.24% Ở 60℃, protein bắt đầu bị tủa và biến tính, dẫn đến giảm hiệu suất và độ tinh sạch Nhiệt độ cao làm tăng tốc độ chuyển động của các cấu tử, cải thiện khả năng hòa tan và khuếch tán vào dung môi, đồng thời phá vỡ các liên kết tế bào, giúp quá trình trích ly diễn ra dễ dàng hơn Tuy nhiên, nhiệt độ cao cũng có thể làm protein biến tính và giảm hàm lượng protein tan trong dung môi, đồng thời tăng chi phí năng lượng Do đó, cần lựa chọn nhiệt độ trích ly phù hợp để tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm chi phí.

Từ đó, nhiệt độ 55℃ được chúng tôi chọn là nhiệt độ tối ưu để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.

3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly Ảnh hưởng của sự thay đổi thời gian trích ly trong quá trình trích ly đến hiệu suất trích ly protein được trình bày trên hình 3.7 và bảng 3.5.

Thời gian trích ly có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất trích ly protein từ bèo tấm, như thể hiện trong Hình 3.7 Đồng thời, Bảng 3.5 cho thấy rằng thời gian trích ly cũng ảnh hưởng đến độ tinh sạch của protein Việc tối ưu hóa thời gian trích ly là cần thiết để nâng cao hiệu suất và chất lượng protein thu được từ bèo tấm.

Khóa luận tốt nghiệp HUIT dịch trích

STT Thời gian (phút) Độ tinh sạch (%)

Đánh giá sự tác động của các yếu tố bằng mô hình Plackett Burman

Sau khi khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình trích ly protein từ bèo tấm, các thí nghiệm đã được thiết kế theo mô hình Plackett Burman Kết quả thí nghiệm được trình bày trong bảng 3.6 và bảng 3.7, với mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần (n = 3).

Bảng 3.6 Các biến trong mô hình Plackett Burman

Ký hiệu Yếu tố Thấp (-1) Cao (+1)

X2 Tỉ lệ nguyên liệu/dung môi

X4 Thời gian trích ly (phút) 60 90

Bảng 3.7 Bảng bố trí thí nghiệm theo mô hình Plackett Burman

STT X 1 X 2 X 3 X 4 Hiệu suất trích ly (%)

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất trích ly protein

Hieu suat Coeff SC Std Err P Conf int(±)

Theo thiết kế sàng lọc thí nghiệm của Plackett Burman, nồng độ NaOH và nhiệt độ trích ly là hai yếu tố có ảnh hưởng mạnh đến hiệu suất trích ly protein từ bèo tấm, với giá trị p lần lượt là 2.757×10^-20 và 1.077×10^-10, trong khi tỉ lệ nguyên liệu/dung môi và thời gian trích ly không có ý nghĩa thống kê (p > 0.05) Do đó, nồng độ NaOH và nhiệt độ trích ly sẽ được chọn để tối ưu hóa hiệu suất trích ly protein.

Tối ưu hóa quá trình trích ly protein từ bèo tấm

Các yếu tố được sàng lọc ảnh hưởng đến quá trình trích ly sẽ được tối ưu hóa thông qua phương pháp bề mặt RSM với thiết kế thí nghiệm dạng nội tiếp đường tròn toàn phương (CCF), sử dụng phần mềm MODDE 5.0.

Mục đích của thí nghiệm là xác định phương trình hồi quy thể hiện ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến hàm mục tiêu Y, đồng thời tìm ra điều kiện tối ưu để hàm mục tiêu đạt giá trị tối đa.

- Các thông số như sau:

Số thí nghiệm: 2 2 + 2×2 = 8 thí nghiệm (theo cách bố trí thí nghiệm của mô hình trực giao cấp hai).

Tỉ lệ nguyên liệu và dung môi được duy trì ở mức 1/20, trong khi thời gian trích ly được cố định là 75 phút Phân tích kế hoạch thực hiện thí nghiệm được thực hiện bằng phần mềm Modde 5.0.

Các thí nghiệm với các thông số khảo sát của mô hình tối ưu hóa được bố trí ở bảng 3.9 và bảng 3.10.

Bảng 3.9 Các biến trong mô hình tối ưu hóa hiệu suất trích ly của protein trong dịch trích

Ký hiệu Yếu tố Thấp (-1) Tâm (0) Cao (+1)

Bảng 3.10 Bảng bố trí thí nghiệm theo mô hình tối ưu hóa độ hiệu suất trích ly của protein trong dịch trích và kết quả

STT Nồng độ Nhiệt độ Hiệu suất trích ly (%)

Mô hình dạng toàn phương bậc hai được xác định bằng hồi quy đa biến, có dạng:

Y = b0 + b1.X1 + b3.X3 + b11.X1 2 + b33.X3 2 + b13.X1.X3 (3.1) Với b0, b1, b3, b13, b33, b13 là hằng số, hệ số X1, X3, X1 2, X3 2, X1.X3 tương ứng.

Bảng 3.11 Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hiệu suất trích ly protein

Hieu suat Coeff SC Std Err P Conf int(±)

Nong do*Nong do -1.76539 0.396785 0.0001337 0.814143 Nhiet do*Nhiet do -6.79149 0.396785 5.06E-16 0.814143 Nong do*Nhiet do -0.490379 0.31577 0.132077 0.647913

Hệ số hồi quy R² = 0.938 và hệ số biến thiên ảo Q² = 0.901 cho thấy mô hình hồi quy có độ tin cậy cao, với ảnh hưởng của các biến số đạt mức ý nghĩa 95% Tuy nhiên, ảnh hưởng của X1.X3 không có ý nghĩa trong các khoảng giá trị khảo sát (p > 0,05) Ảnh hưởng của X1 đến hàm mục tiêu là tích cực, vì hệ số của X1 mang dấu (+), dẫn đến việc giá trị của hàm mục tiêu sẽ tăng khi thay thế vào phương trình (3.1).

X3, X1 2, X3 2 đến hàm mục tiêu là tiêu cực (do hệ số của mang dấu (-), khi thế vào phương trình (3.1) thì giá trị của hàm mục tiêu sẽ giảm).

Thay các hệ số của bảng 3.11 vào (3.1) ta được phương trình hồi quy:

Phương trình hồi quy được biểu diễn trên trục tọa độ không gian ba chiều và hai chiều ở hình 3.8.

Hình 3.8 Đồ thị đáp ứng bề mặt hiệu suất trích ly protein theo phương trình hồi quy trên không gian hai chiều (a) và ba chiều (b)

Nồng độ NaOH tối ưu cho quá trình trích ly là 1.13% và nhiệt độ lý tưởng là 54.65℃ Dựa trên phương trình hồi quy, hiệu suất trích ly protein dự đoán đạt 47.22%.

Chúng tôi tiến hành kiểm tra thực nghiệm Kết quả thu được là:

Bảng 3.12 Kết quả kiểm tra thực nghiệm với các thông số tối ưu từ phương trình hồi quy của hiệu suất trích ly

Hiệu suất trích ly protein (%)

Giá trị tối ưu theo phương trình hồi quy 47.22

Kết quả kiểm tra từ giá trị tối ưu

Từ bảng 3.12 kết quả thu được cho thấy hiệu suất trích ly của protein trong dịch trích gần bằng với kết quả dự đoán từ phương trình hồi quy.

Các thông số tối ưu cho quá trình khảo sát động học trích ly protein bao gồm nồng độ NaOH 1.13% và nhiệt độ trích ly 54.7℃, được lựa chọn cho thí nghiệm tiếp theo.

Xây dựng động học quá trình trích ly protein từ bèo tấm

Tỉ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/20.

Nồng độ NaOH: 1.13 % (theo kết quả của 3.5.1.).

Nhiệt độ trích ly: 54.7℃ (theo kết quả của 3.5.1.).

Thời gian trích ly: Thay đổi giá trị lần lượt là 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100,

Hàm mục tiêu: hàm lượng protein (mg/g)

Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn hàm lượng protein trích ly theo thời gian

Sau đó, lấy giá trị nghịch đảo của tốc độ trích ly đối với protein (t/Ct) Kết quả thu được được trình bày trong hình 3.10.

Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa thời gian và giá trị nghịch đảo của tốc độ trích ly protein từ bèo tấm

Hình 3.10 mô tả phương trình đường thẳng trong mô hình động học bậc 2 của quá trình trích ly protein từ bèo tấm Từ đồ thị này, chúng ta có thể xác định các thông số quan trọng như khả năng trích ly Ce, tốc độ trích ly ban đầu vo và hằng số tốc độ trích ly k.

Bảng 3.13 Các thông số động học của quá trình trích ly protein từ bèo tấm

Tốc độ trích ly ban đầu v o

Hằng số tốc độ trích ly k (g.mg -1 phút -1 )

Hệ số R² cao (0.9934) cho thấy mô hình bậc hai phù hợp với kết quả thí nghiệm Điều này chứng tỏ rằng mô hình động học bậc hai được sử dụng trong nghiên cứu này mô tả hiệu quả các kết quả thực nghiệm khi trích ly protein từ bèo tấm.

Tiêu đề	Khảo Sát Quá Trình Trích Ly Protein Từ Bèo Tấm Bằng Phương Pháp Truyền Thống
Tác giả	Nguyễn Thị Hồng Tiên, Nguyễn Thị Mỹ Chi
Người hướng dẫn	Trần Chí Hải
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp. Hcm
Chuyên ngành	Công Nghệ Thực Phẩm
Thể loại	Khóa Luận Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Tp Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	128
Dung lượng	2,19 MB