Nghiên cứu quá trình lên men axit lactic từ tinh bột hạt mít

B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG H TH H O NGHIÊN C U QUÁ TRÌNH LÊN MEN AXIT LACTIC T" TINH B T H T MÍT LU$N VĂN TH C SĨ K) THU$T Đà N+ng – Năm 2011 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG H TH H O NGHIÊN C U QUÁ TRÌNH LÊN MEN AXIT LACTIC T" TINH B T H T MÍT Chun ngành: CƠNG NGH: TH;C PH=M VÀ Đ Mã sA: U>NG 60 54 02 LU$N VĂN TH C SĨ K) THU$T NgưFi hưHng dJn khoa hNc: PGS.TS.TRƯƠNG TH MINH H NH Đà N+ng S Năm 2011 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG H TH H O NGHIÊN C U QUÁ TRÌNH LÊN MEN AXIT LACTIC T TINH B T H T MÍT Chun ngành: Cơng ngh* th,c ph/m ñ3 u4ng Mã s4: 60 54 02 TÓM T=T LU>N VĂN TH C SĨ KD THU>T Đà NEng F Năm 2011 Cơng trình đư c hồn thành t i Đ I H C ĐÀ N"NG Ngư#i hư$ng d&n khoa h)c: PGS.TS TRƯƠNG TH1 MINH H NH Ph3n bi5n 1: PSG.TS TR7N TH1 XÔ Ph3n bi5n 2: PGS.TS PH M NG C ANH Lu>n văn ñư c b3o v5 trư$c hAi ñBng chCm Lu>n văn tEt nghi5p th c sĩ KJ thu>t h)p t i Đ i H)c Đà NKng vào ngày 23 tháng năm 2011 * Có th tìm hi u lu n văn t i: Q Trung tâm Thông tin Q H)c li5u, Đ i h)c Đà NKng Q Trung tâm H)c li5u, Đ i h)c Đà NKng DANH M C CÁC B NG S hi u b ng Tên b ng Trang 1.1 Hình thái ki u lên men lactic c a m t s vi khu n lactic 11 1.2 Thành ph n hóa h c c a h!t mít 21 2.1 Thành ph n môi trư&ng lên men axit lactic 28 2.2 Thành ph n môi trư&ng MRS Agar 29 3.1 0nh hư1ng c a n2ng đ xút đ5n q trình tách l7p v8 nâu h!t mít 31 3.2 Hàm lư:ng tinh b t c a h!t mít 33 3.3 K5t qu= ño OD c a dBch ki m chCng mDu thí nghiEm 34 3.4 Hàm lư:ng đư&ng khG t!o thành sau trình th y phân 38 3.5 HiEu suJt lên men theo n2ng ñ dBch ñư&ng 48 3.6 Các ñiMu kiEn thí nghiEm TYT 22 51 3.7 K5t qu= thí nghiEm theo thPc nghiEm TYT 22 52 3.8 B=ng giá trB tính phương sai dư 55 3.9 K5t qu= tính bư7c chuy n đ ng δ c a y5u t 56 3.10 K5t qu= thPc nghiEm t i ưu hóa theo đư&ng lên d c 57 DANH M C CÁC HÌNH S hi u Tên hình hình Trang 1.1 Hai d!ng ñ2ng phân c a axit lactic 1.2 Lên men axit lactic đ2ng hình nh& ph=n Cng theo ñư&ng EMP 1.3 Lên men axit lactic dB hình theo ph=n Cng c a ñư&ng PP 1.4 12 1.5 13 1.6 13 1.7 13 1.8 Thu c Biolactyl 15 1.9 Cây mít 20 1.10 H!t mít 20 1.11 Hình chWp phân tG tinh b t h!t mít 22 2.1 Máy so màu hiEu JENWAY 6305 23 2.2 T sJy nguyên liEu 23 3.1 B t h!t mít thu nh[n 33 3.2 Khu n l!c 36 3.3 Đư&ng chu n glucoza 37 3.4 DBch ñư&ng sau th y phân 39 3.5 DBch ñư&ng ñã kh=o sát n2ng ñ trư7c lúc lên men 40 3.6 Các khu n l!c Lactobacillus casei mCc pha loãng 10_3 42 3.7 Đư&ng cong bi u di`n m[t ñ t5 bào mCc pha loãng 42 khác sau ho!t hóa 3.8 DBch đư&ng chu n bB trư7c lúc lên men 43 3.9 Quá trình lên men lactic 44 3.10 0nh hư1ng c a nhiEt ñ ñ5n hàm lư:ng axit lactic t!o thành 45 3.11 0nh hư1ng c a tb lE gi ng ñ5n lư:ng axit lactic t!o thành 46 3.12 0nh hư1ng c a n2ng ñ dBch ñư&ng ñ5n hàm lư:ng axit lactic t!o 47 thành 3.13 0nh hư1ng c a th&i gian lên men ñ5n hàm lư:ng axit lactic t!o 49 thành 3.14 Các mDu dBch sau k5t thúc trình lên men 50 DANH M C CÁC CH VI T T T L I CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên c u c a riêng tơi S li u, k t qu! báo cáo lu$n văn trung th'c chưa t)ng đư*c cơng b + b,t c cơng trình khác Tác gi H Th H o 10 2.2.1.6 Xác ñInh ho.t lTc c+a γ amilaza theo phương pháp vi lư;ng c+a V.Y.Rodzevich, O.P.Korenbiakina 2.2.2 Phương pháp cơng ngh6 2.2.2.1 XL lí h.t mít s[n xut 2.2.3.1 Phương pháp ho.t hóa vi khu]n 2.2.3.2 Phương pháp xác đInh gián ti\p sE lư;ng t\ bào b0ng cách ñ\m khu]n l.c phát tri9n môi trưJng th.ch 2.2.3.3 Phương pháp chuy9n giEng sang mơi trưJng lên men 2.2.4 Phương pháp tốn h:c 11 CHƯƠNG K T QU_ VÀ TH_O LU3N 3.1 KhSo sát ñ`c ñiam cFa nguyên libu nghiên cJu 3.1.1 B t h t mít 3.1.1.1 XL lí thu nh^n b-t h.t mít ĐD tìm nJng đ, xút thích h p cho vi0c tách vH nâu, chúng tơi ti;n hành ngâm h3t mít dung d ch NaOH có nJng đ,: 1%, 2%, 3% 4% kho'ng thIi gian t- C phút K;t qu' ñư c thD hi0n V b'ng 3.1 BSng 3.1 _nh hưTng cFa ndng ñe xút ñLn trình tách lMp vg nâu T h[t mít STT NaOH, % KLt quS 1 L*p vH nâu tách không h;t, màu c4a h3t ñNm t.i 2 L*p vH nâu chưa tách h;t tri0t đD, màu c4a h3t khơng ñ p, vàng nâu 3 Đã tách s3ch l*p vH nâu c4a h3t, màu c4a h3t ñ p, tryng 4 Đã tách s3ch l*p vH nâu c4a h3t, màu c4a h3t ñ p, tryng Như vNy, byt ñ7u V nJng ñ, NaOH 3% ñã tách h;t l*p vH nâu, ngâm l3i bFng nư*c l3nh rSa s3ch đD khơng cịn lưu l3i mùi c4a xút 3.1.1.2 Xác đInh hàm lư;ng tinh b-t c+a h.t mít V*i lo3i h3t mít thu mua đư c k;t qu' tinh b,t đư c trình bày theo b'ng sau: 12 BSng 3.2 Hàm lưVng tinh bet cFa h[t mít S l7n đo L7n L7n L7n L7n Trung KQ đo (ml) (ml) (ml) (ml) bình (ml) Glucoza 0,5% 2,7 2,8 2,8 2,9 2,8 D ch ñưIng 2,5 2,4 2,3 2,4 2,4 a (gam) 0,014 Mb,t, % 65,62 D%a vào k;t qu' thu ñư c t- th%c nghi0m th1y rFng, hàm lư ng tinh b,t c4a h3t mít trung bình đ3t 65,62% Trong đó, theo tài li0u hàm lư ng tinh b,t h3t mít 77.76 ± 0.96% 3.1.2 ChP ph/m enzyme Trong q trình th4y phân tinh b,t h3t mít, chúng tơi sS dGng lo3i ch; ph)m enzyme trình bày V mGc 2.2.2.2 3.1.2.1 Xác đInh ho.t lTc c+a ch\ ph]m enzyme α amylaza D ch enzyme ñưa vE đư c pha lỗng 10 l7n đD xác đ nh ho3t l%c, đó: HdA = 588,235 x 10 = 5882,35 ñơn vp/ml KLt luZn: T- k;t qu' trên, su.t q trình nghiên c=u, c= theo đ nh kỳ kiDm tra l3i ho3t l%c c4a ch; ph)m enzyme ñD thuNn l i cho vi0c kh'o sát hàm lư ng enzyme b> sung th4y phân 3.1.2.3 Xác ñInh ho.t lTc c+a ch\ ph]m enzyme γ amylaza HñG = 146,52 *10 = 1465 ñơn vp/ml KLt luZn: Cũng tương t% ch; ph)m enzyme α amylaza, chúng tơi xác đ nh đư c ho3t l%c c4a ch; ph)m γ amylaza v*i mGc đích thuNn l i cho su.t trình nghiên c=u Vì thIi gian nghiên c=u, ho3t l%c c4a ch; ph)m enzyme có thD b gi'm, n;u vNy 13 thay ch; ph)m m*i s'n xu1t khác ho6c tăng hàm lư ng ch; ph)m enzyme b> sung th4y phân 3.1.3 Vi khu/n lên men lactic Trong nghiên c=u sS dGng vi khu)n lactobacillus casei Sau ho3t hóa, chúng tơi ch:n nh ng đ.m khu)n có màu tryng s a, trịn đEu nhân gi.ng c1p theo thIi gian, b'o qu'n V nhi0t ñ, th1p ñD phGc vG cho nghiên c=u 3.2 Nghiên cJu trình thFy phân tinh bet Sau d ch hóa bVi ch; ph)m α amylaza v*i tŒ l0 0,1% so v*i lư ng b,t có d ch b,t , chúng tơi đưa nhi0t ñ, xu.ng 60oC ñiEu chKnh pH = 4,25, b> sung ch; ph)m γ amylaza v*i tŒ l0 khác nhau: 0,12%; 0,14%; 0,16%; 0,18% 0,20% Gi V bD >n nhi0t thIi gian 175 C180 phút ĐD ñ nh lư ng hàm lư ng ñưIng khS t3o thành chúng tơi sS dGng phương pháp DNS trình bày V mGc 2.2.1.4 phG lGc 3.6 Trong phương pháp này, chúng tơi ti;n hành xây d%ng đưIng chu)n ñưIng glucose 3.2.1 Xây d7ng ñưUng chu/n ñưUng glucose T- đJ th đưIng chu)n, chúng tơi xác đ nh hàm lư ng ñưIng khS t3o thành V m=c b> sung ch; ph)m enzyme γ amylaza khác trình bày V MGc đích đD tìm hàm lư ng ch; ph)m γ amylaza thích h p cho q trình đưIng hố cho sau k;t thúc q trình th4y phân lư ng đưIng khS t3o thành cao nh1t 14 Hình 3.3 Đưtng chuun glucoza 3.2.2 KhWo sát hàm lưXng chP ph/m γ Z amylaza cKn dùng D ch ñưIng sau th4y phân, chúng tơi ti;n hành pha lỗng 100 l7n đo OD D%a vào ñJ th ñưIng chu)n 3.3, k;t qu' ñư c thD hi0n V b'ng 3.4 BSng 3.4 Hàm lưVng đưtng khx t[o thành sau q trình thFy phân STT LưVng enzyme γ Z amylaza b7 sung, % LưVng ñưtng khx t[o thành, gam/100ml Hibu suzt thFy phân,% 0,12 10,769 49,233 0,14 11,667 53,339 0, 16 14,000 64,005 0,18 20,000 91,436 0,20 15,556 71,119 Qua b'ng k;t qu' ta th1y, t3i thIi ñiDm kh'o sát, lư ng ch; ph)m enzyme γ amylaza b> sung tăng lư ng d ch đưIng t3o thành cao Khi hàm lư ng enzyme 0,18% d ch b,t lư ng đưIng t3o thành cao nh1t, ñJng thIi hi0u su1t th4y phân ñ3t ñư c cao nh1t 3.3 Nghiên cJu yLu tR Snh hưTng đLn qúa trình lên men lactic Chúng tơi ti;n hành th%c hi0n trình lên men v*i ñiEu ki0n y;u t kh'o sát khác 15 D ch ñưIng sau ñã ñiEu chKnh vE nJng đ, kh'o sát, chúng tơi tí;n hành b> sung thành ph7n dinh dưzng trình bày V mGc 2.2.2.3 Ti;p đ;n h1p trùng mơi trưIng lên men 3.3.1 KhWo sát ñ ng thái sinh trư)ng phát tri3n c&a vi khu/n lactobacillus casei Các khu)n l3c Lactobacillus casei V m=c pha lỗng 10C3 đư c thD hi0n V hình 3.6 Pha lỗng 10C3 Hình 3.6 Các khuun l[c Lactobacillus casei T mJc pha loãng 10 ĐJng thIi v*i vi0c hút c1y canh trưIng vào môi trưIng MRS Chúng ti;n hành ño OD V bư*c sóng 620nm c4a t-ng mNt ñ, pha lỗng khác K;t qu' c4a vi0c đo OD tương =ng v*i s lư ng khu)n l3c ñ;m ñư c V m{i mNt đ, pha lỗng khác nhau, chúng tơi xác đ nh đư c s lư ng khu)n l3c V m{i OD ñD thuNn l i cho l7n lên men sau T- ñưIng cong biDu di[n V hình 3.7, chúng tơi suy luNn đư c lư ng khu)n l3c có d ch khu)n chu)n b ñD cân ñ.i lư ng vi khu)n cho t-ng mŽ lên men nghiên c=u ` chúng tơi th1y V bư*c sóng 620nm OD = 0,173, tương =ng v*i m=c đ, pha lỗng 10C3 l7n, s lư ng vi khu)n ñ;m ñư c 51.103 t; bào/ml 16 Hình 3.7 Đưtng cong biau di}n mZt đe tL bào T mJc pha loãng khác 3.3.2 Quá trình lên men x! lí sau lên men ` nghiên c=u này, chúng tơi sS dGng bình tam giác nhH đD lên men ` m{i bình tam giác, chúng tơi l1y xác m,t lư ng d ch ñưIng ñã ñiEu chKnh nJng ñ,, b> sung thành ph7n dinh dưzng c7n thi;t cho môi trưIng mGc 2.2.2.3 trình bày Sau h1p trùng V 121oC 20 phút ti;n hành lên men theo quy trình sau: D ch đưIng B> sung thành ph7n dinh dưzng CaCO3 D ch ñưIng B> sung thành ph7n dinh dưzng c1y vi khu)n Lên men D ch sau lên men XS lý Axit lactic V d3ng thô Đ nh lư ng Nuôi 24 giI 17 3.3.2.1 Nghiên c'u [nh hưAng c+a nhiFt ñ- lên men KiDm sốt mNt đ, t; bào trư*c th%c hi0n c1y gi.ng cho q trình lên men D ch ni c1y t- bình nhân gi.ng c1p sang bình lên men ph'i ñ3t giá tr OD620nm ≈ 0,173 (sau pha loãng 10C3 l7n) K;t qu' đư c thD hi0n V hình 3.10 Hình 3.10 _nh hưTng cFa nhibt đe đLn hàm lưVng axit lactic t[o thành T- ñJ th cho ta th1y lư ng axit lactic t3o thành V nhi0t o ñ, 37 C cao nh1t 3.3.2.2 Nghiên c'u [nh hưAng c+a t_ lF giEng vi khu]n lên men KiDm sốt mNt đ, t; bào trư*c th%c hi0n c1y gi.ng cho q trình lên men D ch ni c1y t- bình nhân gi.ng c1p sang bình lên men ph'i ñ3t giá tr OD620nm ≈ 0,173 (sau pha lỗng 10C3 l7n) K;t qu' đư c thD hi0n V hình 3.11 Lư ng axit lactic, g/l 18 T l vi khu n, % Hình 3.11 _nh hưTng cFa t~ lb giRng ñLn lưVng axit lactic t[o thành NhNn xét: K;t q4a thD hi0n V ñJ th cho th1y lư ng gi.ng ban đ7u thích h p nh1t cho vi0c lên men t3o axit lactic 5% v/v 3.3.2.3 Nghiên c'u [nh hưAng c+a n?ng ñ- dIch ñưJng KiDm sốt mNt đ, t; bào trư*c th%c hi0n c1y gi.ng cho q trình lên men D ch ni c1y t- bình nhân gi.ng c1p sang bình lên men ph'i ñ3t giá tr OD620nm ≈ 0,173 (sau pha loãng 10C3 l7n) K;t qu' đư c thD hi0n V hình 3.12 Hình 3.12 _nh hưTng cFa ndng đe dpch đưtng ñLn hàm lưVng axit lactic t[o thành 19 Thông qua ñJ th cho th1y hàm lư ng ñưIng d ch đưIng thích h p cho vi0c t3o axit lactic cao nh1t V nJng ñ, ñưIng 5% (g/100ml) 3.3.2.4 Nghiên c'u [nh hưAng c+a thJi gian lên men KiDm sốt mNt đ, t; bào trư*c th%c hi0n c1y gi.ng cho q trình lên men D ch ni c1y t- bình nhân gi.ng c1p sang bình lên men ph'i ñ3t giá tr OD620nm ≈ 0,173 (sau pha loãng 10C3 l7n) K;t qu' đư c thD hi0n V hình 3.13 Hình 3.13 _nh hưTng cFa thti gian lên men ñLn hàm lưVng axit lactic t[o thành Chúng ñã xác đ nh v*i kho'ng thIi gian 72 giI lư ng axit lactic sinh cao nh1t 3.4 Nghiên cJu Snh hưTng ñdng thti cFa hai yLu tR ñLn trình lên men lactic 3.4.1 L>p ma tr>n quy ho ch th7c nghi6m xác ñ nh h6 s1 c&a phương trình Căn c= vào giá tr thích h p kh'o sát V mGc 3.3.2.3 3.3.2.4, ch:n m=c trên, m=c dư*i cho y;u t sau: 20 C Các y;u t 'nh hưVng: z1 nJng ñ, d ch ñưIng ban ñ7u (%), z2 thIi gian lên men (giI) C Hàm mGc tiêu y: hàm lư ng axit lactic t3o thành sau lên men ( y → max) Phương trình biDu di[n có d3ng: y = f (Z1, Z2) T- nh ng y;u t trên, dây d%ng ñiEu ki0n thí nghi0m theo b'ng sau: BSng 3.6 Các ñi>u kibn thí nghibm TYT 22 Ch€ sR z1 z2 y (Zjo) 72 C Kho'ng bi;n thiên C M=c (Zjmax) 80 C M=c dư*i (Zjmin) 64 C M=c b'n * ChNn phương án quy ho.ch trTc giao c

sung 0,18% Sau q trình th4y phân, d ch đưIng t3o thành đ3t 20gam/100ml, hi0u su1t th4y phân ñ3t 91,43% Sau kiDm đ nh s% có nghĩa c4a h0 s theo tiêu chu)n Student kiDm tra s% tương thích c4a phương trình hJi quy, chúng tơi xây d%ng đư c phương trình phù h p v*i s li0u th%c nghi0m sau: y = 18,1574 + 0,3313x1 + 0,2398x2 Trong đó: x1 bi;n s mã hóa c4a bi;n th%c z1 (nJng ñ, d ch ñưIng) x2 bi;n s mã hóa c4a bi;n th%c z2 (thIi gian lên men) y hàm lư ng axit lactic t3o thành (g/l) Xác ñ nh ñư c ñiEu ki0n t.i ưu lên men + NJng ñ, d ch ñưIng lên men 8% + Nhi0t ñ, lên men 37oC 24 + pH =6 + ThIi gian lên men 90 giI + Hàm lư ng axit lactic t3o thành ñ3t ñ;n 19,9415 g/l KI N NGH‡ N;u ti;p tGc nghiên c=u lên men axit lactic t- tinh b,t h3t mít, chúng tơi đE ngh ñư c lên men ñiEu ki0n t.i ưu hơn, t=c có thi;t b lên men v*i su1t nhH T- có thD t- k;t q4a th%c nghi0m, chúng tơi m3nh d3n đưa quy mơ s'n xu1t axit lactic theo pilot T- axit lactic t3o thành, tinh ch; có thD =ng dGng vào nhiEu ngành công nghi0p khác ... nhiBt ñ- lên men, thVi gian lên men, pH lên men cho trình lên men axit lactic bXng cách s5 d6ng phương pháp quy hoCch th&c nghiBm t/i ưu hóa nhXm thu đư c hàm lư ng axit lactic sau lên men cao... q trình lên men lactic T kJt qu( thu đư c, chúng tơi đi8u ch9nh n3ng ñ- d ch ñưVng theo mLc khác ñ7 lên men 3.3 Nghiên cUu yqu ta Tnh hưsng đqn qúa trình lên men lactic Trong q trình lên men lactic, ... lactic d hình [8], [11] Lên men lactic đ3ng hình, th&c tJ ch9 xu2t hiBn axit lactic, cịn lên men d hình s(n ph*m cu/i ña dCng: axit lactic, etanol, axit axetic CO2 Ch9 có lên men lactic đ3ng hình có