Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ trộn đến sinh tổng hợp pectinase Ly trích enzyme từ 7 mẫu chế phẩm, sau đó tiến hành xác định hoạt tính pectinase, chọn mẫu tối ưu.. Khảo sát ảnh hưởng của
Trang 1Sau khi đo được mật độ quang (OD) ở bước sóng 540 nm, dựa vào đường chuẩn glucose để suy ra lượng đường khử trong mẫu
e Xác định hàm lƣợng tinh bột [16]
(Sử dụng phương pháp thủy phân bằng acid)
Nguyên tắc
Dưới tác dụng của acid, tinh bột bị thủy phân tạo thành glucose Xác định lượng glucose tạo thành rồi nhân với hệ số 0,9 ta được hàm lượng tinh bột
(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6 162,1 18,02 180,12
Hệ số 0,9
12 , 180
1 , 162 F
Cách tiến hành
Cân 200 – 250 mg mẫu (đã nghiền nhỏ và biết rõ độ ẩm) cho vào bình cầu 100 ml
Thêm 50 ml nước cất, lắc đều, giữ yên 30 – 45 phút
Lọc bỏ nước lọc để loại bỏ đường tan
Rửa tinh bột bằng nước cất 2 – 3 lần, chọc thủng giấy lọc và dùng 25 ml
dung dịch HCl 5% chuyển tinh bột vào bình cầu
Lắp ống làm lạnh hồi lưu, đun cách thủy hỗn hợp 3 – 5 giờ
Kiểm tra sự thủy phân hoàn toàn của tinh bột bằng dung dịch Iod
Làm nguội, trung hòa hỗn hợp bằng dung dịch NaOH 5% đến pH = 5,6 – 6,0
Chuyển hỗn hợp vào bình định mức 100 ml, kết tủa protein bằng dung dịch
chì acetate 10%, dùng Na2HPO4 bão hòa loại bỏ chì acetate
Thêm nước cất tới vạch mức, lắc đều và lọc
Định lượng đường glucose theo phương pháp DNS
Trang 2f Định lượng Nitơ tổng và protein thô [24]
(Sử dụng phương pháp Kjeldahl)
Nguyên tắc
Dưới tác dụng của H2SO4 đậm đặc ở nhiệt độ cao, các hợp chất có chứa nitơ bị phân hủy và bị oxi hóa đến CO2 và H2O, còn nitơ chuyển thành NH3 và tiếp tục kết hợp với H2SO4 tạo thành muối (NH4)2SO4 tan trong dung dịch Đuổi NH3 ra khỏi dung dịch bằng NaOH, đồng thời cất và thu NH3 bằng một lượng dư H2SO4 0,1N Định phân lượng H2SO4 còn lại bằng dung dịch NaOH 0,1N chuẩn, sau đó định lượng nitơ
có trong mẫu thí nghiệm
Cách tiến hành
Bước 1: Vô cơ hóa mẫu (tiến hành trong tủ hút để tránh khí độc SO 2 , CO 2 )
Lấy 0,5 g mẫu đã xay nhỏ
Thêm chất xúc tác acid perchloric HClO4
Đun nhẹ hỗn hợp tránh sôi trào (chỉ đun mạnh khi hỗn hợp đã chuyển hoàn toàn sang lỏng)
Thỉnh thoảng lắc nhẹ và tráng khéo
để không còn mẫu sót lại trên thành bình
Đun đến khi dung dịch trong bình hoàn toàn trắng
Bước 2: Cất đạm (tiến hành trong máy cất đạm bán tự động GERHARDT)
Chuyển toàn bộ dung dịch sau khi đã vô cơ hóa xong ở bình Kjeldahl vào bình
định mức 100 ml
Thêm nước cất đến vạch (chú ý phải làm lạnh và lắc thật đều)
Cho vào erlen 10 ml dung dịch H2SO4 0,1N và lắp vào máy
Lấy 10 ml dung dịch thí nghiệm từ bình định mức cho vào ống phản ứng và lắp vào hệ thống
Trang 3Bước 3: Định phân
Lấy erlen ra khỏi máy sau khi đã tráng nước cất để lấy hết mẫu bám trên ống Cho 10 giọt phenolphtalein vào bình và định phân bằng NaOH 0,1N
Bước 4: Định hệ số điều chỉnh nồng độ NaOH 0,1N
Lấy 10 ml H2SO4 0,1N vào erlen, định phân bằng NaOH 0,1N
Tính nồng độ thực tế và nồng độ tính toán của NaOH
Tính kết quả
Lượng đạm có trong mẫu cà phê được tính theo công thức:
0,5 10
100 100 0,0014 bT)
(a x
Trong đó:
x: Phần trăm nitơ có trong mẫu nghiên cứu
a: Số ml H2SO4 0,1N đem hấp thụ NH3
b: Số ml NaOH 0,1N tiêu tốn cho chuẩn độ
0,5: Lượng mẫu cà phê đem thí nghiệm
0,0014: Lượng nitơ ứng với 1 ml H2SO4 0,1N
T: Hệ số điều chỉnh nồng độ NaOH 0,1N
Tính hàm lượng protein thô
Nitơ trong vật liệu chủ yếu là nitơ protein, ngoài ra còn có một lượng nhỏ nitơ trong các thành phần khác gọi là nitơ phi protein
Nitơ tổng = nitơ protein + nitơ phi protein
Hàm lượng nitơ trong các vật liệu sinh học được tính bằng cách nhân hàm lượng nitơ protein với một hệ số chuyển đổi xác định (do hàm lượng nitơ có tỉ lệ ổn định từ 15 – 18% protein), đại đa số là 16%
Trong các nguyên liệu sinh học, do hàm lượng nitơ phi protein nhỏ và việc tách riêng rất phức tạp nên theo qui ước, người ta tính hàm lượng protein theo nitơ tổng và gọi là protein tổng (hay protein thô)
Công thức tính hàm lượng phần trăm protein thô có trong đại đa số các nguyên liệu là:
Protein (%) = Nitơ (%) x 6,25
Riêng ngũ cốc và đậu có hệ số chuyển đổi là 5,7
Sữa có hệ số chuyển đổi là 6,38
Trang 4g Xác định hàm lƣợng tro và tổng hữu cơ [1], [9]
Tro hóa và xác định tổng lƣợng tro
Cân chính xác 4 g mẫu cà phê
Cho vào chén sứ đã biết trọng lượng khô tuyệt đối
Thêm vào 5 giọt HNO3 đậm đặc và vài giọt H2O2 30%
Cho vào lò nung ở 550oC đến khi nguyên liệu biến thành tro trắng như tàn thuốc lá
Cho ngay chén sứ vào bình hút ẩm, để nguội và cân chính xác
Lặp lại đến khi trọng lượng không đổi
Tổng lượng tro được tính như sau:
Tổng lƣợng tro =
b
100 a
(%) Trong đó:
a: Trọng lượng tro (g) b: Trọng lượng mẫu khô (g) 100: Hệ số chuyển đổi thành %
Xác định tổng hữu cơ
Cấu trúc hữu cơ của sinh vật dễ bị phá hủy bởi các tác nhân kiềm hay acid mạnh có tính oxi hóa và ở nhiệt độ cao
Các chất hữu cơ bị oxi hóa hoàn toàn chuyển thành CO2 và H2O bay ra khỏi chén sứ, chỉ còn lại một ít khoáng chất trong chén sứ
Vì vậy, cách tính tổng hữu cơ như sau:
Tổng hữu cơ (%) = 100% – tổng lƣợng tro (%)
Trang 53.3.4 Phương pháp ly trích enzyme
Cân 1 g chế phẩm
Nghiền nát với thủy tinh vỡ
Ly trích bằng 6 ml dung dịch NaCl 0,3%
Ly tâm (5000 – 6000 vòng trong 10 phút)
Thu được dịch trích enzyme thô
Pha loãng với dung dịch NaCl 0,3%
Định mức 100 ml
Thu dịch enzyme 1%
3.3.5 Phương pháp thiết kế thí nghiệm
3.3.5.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ cơ chất (bột mì và bột sắn) đến quá trình sinh tổng hợp hai loại enzyme pectinase và cellulase
Cố định thời gian nuôi cấy là 48 giờ
Sau khi chuyển môi trường cám gạo vào môi trường chế phẩm, nuôi cấy trong
48 giờ, sau đó xác định hoạt tính hai enzyme pectinase và cellulase để chọn ra tỷ lệ tối
ưu nhất
Chúng tôi khảo sát với 7 tỷ lệ (bột mì : bột sắn)
Trang 6Bảng 3.3: Nghiệm thức tỉ lệ cơ chất trong chế phẩm
Mẫu 1 0 : 1 0 : 100
Mẫu 2 1 : 3 25 : 75
Mẫu 3 1 : 2 33 : 67 (xấp xỉ)
Mẫu 4 1 : 1 50 : 50
Mẫu 5 2 : 1 67 : 33 (xấp xỉ)
Mẫu 6 3 : 1 75 : 25
Mẫu 7 1 : 0 100 : 0
a Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ trộn đến sinh tổng hợp pectinase
Ly trích enzyme từ 7 mẫu chế phẩm, sau đó tiến hành xác định hoạt tính pectinase, chọn mẫu tối ưu
b Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ trộn đến sinh tổng hợp cellulase
Ly trích enzyme từ 7 mẫu chế phẩm, sau đó tiến hành xác định hoạt tính cellulase, chọn mẫu tối ưu
3.3.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nuôi nấm sợi trong môi trường chế phẩm đến quá trình sinh tổng hợp hai loại enzyme pectinase và cellulase
Sau khi chọn được tỷ lệ cơ chất bột mì : bột sắn (cho môi trường chế phẩm) tối
ưu cho sinh tổng hợp 2 loại enzyme pectinase và cellulase, chúng tôi cố định tỷ lệ này Bước tiếp theo là khảo sát thời gian nuôi nấm sợi thích hợp nhất để thu được pectinase
và cellulase có hoạt tính cao nhất
Chúng tôi khảo sát 11 mẫu với 11 khoảng thời gian nuôi khác nhau (cách đều nhau 6 giờ)
Trang 7Bảng 3.4: Nghiệm thức thời gian nuôi nấm mốc tạo chế phẩm
Thời gian nuôi cấy
a Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nuôi đến sinh tổng hợp pectinase
Ly trích enzyme từ 11 mẫu và xác định hoạt tính pectinase, chọn mẫu tối ưu
b Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nuôi đến sinh tổng hợp cellulase
Ly trích enzyme từ 11 mẫu và xác định hoạt tính cellulase, chọn mẫu tối ưu
3.3.5.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men
Sau khi chọn được tỷ lệ cơ chất (bột mì : bột sắn) và thời gian nuôi cấy tối ưu, chúng tôi tạo 1 mẫu chế phẩm tối ưu và sử dụng để lên men cà phê
Chúng tôi cố định hàm lượng chế phẩm là 0,1%, tiến hành lên men cà phê với 6 mẫu thí nghiệm (lên men ở 6 khoảng thời gian khác nhau, cách đều 4 giờ)
Bảng 3.5: Nghiệm thức thời gian lên men cà phê
Thời gian lên men
Trang 8Sau khi ngưng quá trình lên men cà phê lần lượt được rửa sạch, rang và xay mịn Sau đó, tiến hành trích chất hoà tan và khảo sát các chỉ tiêu
Trong khóa luận này, khối lượng chất tan được hiểu là khối lượng các chất hòa tan có trong 10 g cà phê bột sau khi đã trích ly, cô cạn và sấy khô Độ hòa tan được
hiểu là lượng chất tan trong 50 ml nước và được trích từ 10 g cà phê bột
a Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ đến khả năng trích ly cà phê
Chọn mẫu lên men với thời gian lên men thích hợp nhất, bằng cách chọn mẫu
có khả năng trích ly chất hòa tan cao nhất (thông qua khối lượng chất tan cao nhất)
b Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ đến độ hòa tan của cà phê lên men
Chúng tôi khảo sát độ hòa tan bằng dụng cụ đo độ Brix
c Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ đến độ pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men
Đo pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men (bằng máy đo pH) trước khi đem sấy khô
3.3.5.4 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm
Sau khi chọn được thời gian lên men tối ưu, chúng tôi cố định thời gian đó và tiến hành khảo sát hàm lượng chế phẩm cho vào khối cà phê lên men, với 6 nghiệm thức (cách đều nhau 0,04%)
Bảng 3.6: Nghiệm thức hàm lượng chế phẩm sử dụng lên men cà phê
Hàm lượng chế phẩm (%)
a Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến khả năng trích ly cà phê
Chọn mẫu lên men với hàm lượng chế phẩm thích hợp nhất, bằng cách chọn mẫu có khả năng trích ly chất hòa tan cao nhất (thông qua khối lượng chất tan cao nhất)
Trang 9b Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến khả năng tăng độ hòa tan chất trích cà phê
Đo độ hòa tan bằng dụng cụ đo độ Brix
c Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm đến độ pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men
Đo pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men (trước khi sấy)
3.3.5.5 Khảo sát ảnh hưởng độ ẩm hạt cà phê trước khi lên men lên khả năng trích ly chất hòa tan
Trước khi lên men, chúng tôi ngâm hạt cà phê trong nước với những khoảng thời gian khác nhau (cách nhau 0,5 giờ) Sau đó, tiến hành lên men và trích chất hòa tan
Những khoảng thời gian ngâm nước khảo sát:
0,5 giờ – 1 giờ – 1,5 giờ – 2 giờ – 2,5 giờ – 3 giờ – 3,5 giờ – 4 giờ
3.3.5.6 Khảo sát sự thay đổi trọng lượng khối cà phê trước và sau khi lên men
Với mỗi chỉ tiêu khảo sát, chúng tôi đều cân trọng lượng khối cà phê trước và sau khi lên men
Mỗi mẻ lên men, chúng tôi đều sử dụng 100 g cà phê để lên men (trọng lượng khối cà phê trước khi lên men là 100 g)
3.3.5.7 Khảo sát nhiệt độ khối ủ theo thời gian lên men
Cố định thời gian lên men và hàm lượng chế phẩm tối ưu, tiến hành lên men 1
mẻ cà phê và khảo sát nhiệt độ khối ủ theo thời gian (cách nhau 2 giờ)
3.3.6 Phương pháp xử lý số liệu
Chúng tôi tiến hành xử lý số liệu theo phương pháp trung bình, nghĩa là tiến hành lặp lại thí nghiệm nhiều lần (ít nhất là 3 lần lặp lại) đến khi thu được các kết quả khá giống nhau
Sau đó tiến hành cộng tất cả các số liệu của các lần thí nghiệm chia cho số lần tiến hành thí nghiệm để có được kết quả trung bình trình bày trong khóa luận
Trang 10PHẦN 4 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Hình 4.1 và 4.2: Cà phê đang đƣợc lên men
Hình 4.3: Cà phê lên men Hình 4.4: Thành phẩm cà phê lên men
đã đƣợc rang đã đƣợc rang và xay thành bột
Trang 114.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA BA LOẠI CÀ PHÊ 4.1.1 Hình dạng hạt
Bi: hạt nhỏ nhất trong 3 loại cà phê, hơi tròn, bề mặt nhẵn, màu xanh lục Sẻ: hạt to hơn cà phê Bi nhưng nhỏ hơn cà phê Mokka, hạt dài và dẹp hơn
cà phê Bi, bề mặt hạt nhẵn, màu xanh lục
Mokka: hạt to và dẻo nhất trong 3 loại, màu hơi đen, hơi sần sùi
4.1.2 Số hạt cà phê trong 100 g
Các số liệu đã được lấy trung bình của 3 lần đếm
Bi: 675 hạt
Sẻ: 591 hạt
Mokka: 610 hạt
4.1.3 Số hạt đen, hỏng trong 100 g
Các số liệu đã được lấy trung bình của 3 lần đếm
Bi: 41 hạt
Sẻ: 50 hạt
Mokka: 128 hạt
4.1.4 Kích thước trung bình hạt
Chọn ngẫu nhiên 30 hạt có kích thước tương đồng và phổ biến, đo các kích thước bằng thước đo kỹ thuật, sau đó lấy kết quả trung bình
4.1.4.1 Chiều ngang trung bình
Bi: 6,60 mm
Sẻ: 7,31 mm
Mokka: 8,32 mm
4.1.4.2 Chiều dài trung bình
Bi: 8,45 mm
Sẻ: 9,45 mm
Mokka: 10,92 mm
4.1.4.3 Bề dày trung bình
Bi: 5,34 mm
Sẻ: 4,47 mm
Mokka: 4,80 mm
Trang 12Hình 4.5: Đo chiều dài hạt cà phê Bi
Hình 4.6: Đo chiều ngang hạt cà phê Sẻ
Hình 4.7: Đo bề dày hạt cà phê Mokka
Trang 134.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN CHỦ YẾU TRONG CÀ PHÊ NHÂN
Bảng 4.1: Các thành phần chủ yếu có trong cà phê nhân
Thành phần Tỷ lệ phần trăm (%) so với khối lƣợng
Cà phê Bi Cà phê Sẻ Cà phê Mokka
(Nguồn từ thực nghiệm)
Nhận xét:
Từ các số liệu thu được, chúng tôi nhận thấy chất hữu cơ là thành phần chủ yếu trong cà phê nhân Trong đó hai thành phần pectin và cellulose chiếm một tỉ lệ khá lớn
và chúng là những thành phần rất cứng, bền và khó phân giải Chính hai thành phần khó phân giải này làm hạn chế khả năng trích ly các thành phần hòa tan của cà phê Vì
lí do này mà chúng tôi đặt vấn đề phải tìm ra giải pháp bằng cách ứng dụng công nghệ lên men và công nghệ enzyme để gia tăng tối đa hiệu suất trích ly của cà phê nhân, từ
đó thu được chất hòa tan cao nhất Giải pháp này mở ra một tương lai đầy hứa hẹn cho ngành công nghiệp chế biến cà phê hòa tan và các sản phẩm khác từ cà phê, góp phần làm phát triển ngành công nghệ sinh học nói chung và công nghệ sinh học trong thực phẩm nói riêng của Việt Nam chúng ta
