Nghiên cứu ứng dụng enzym lipase từ mủ đu đủ để thủy phân dầu cá hồi cho sản xuất thực phẩm chức năng

Lipase thu nhận từ thực vật có rất nhiều tính năng nổi bật và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Trong đó chúng được ứng dụng nhiều trong nghiên cứu đặc biệt đóng vai trò là chất xúc tác sinh học xúc tác cho các phản ứng thủy phân và tổng hợp chất béo Tiến hành khảo sát quá trình thủy phân dầu cá hồi bằng enzyme lipase từ mủ đu đủ Kết quả cho thấy enzyme lipase có hoạt lực cao nhất trên cơ chất dầu cá hồi ở điều kiện nhiệt độ là 40oC pH 8 trong thời gian 15 phút và hiệu suất phản ứng thủy phân đạt cao nhất ở nhiệt độ 30oC tỷ lệ nước cơ chất w w là 5 1 và pH 7 Sau khi tiến hành tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình thủy phân bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp I kết quả cho thấy chỉ có yếu tố nhiệt độ và pH là có ảnh hưởng còn tỷ lệ nước cơ chất ảnh hưởng không đáng kể đến hiệu suất của quá trình thủy phân Nghiên cứu này sẽ là tiền đề cho nghiên cứu ứng dụng quá trình thủy phân dầu cá hồi bằng lipase từ mủ đu đủ để làm giàu DHA EPA trong dầu cá hồi phục vụ cho ngành sản xuất thực phẩm chức năng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA * NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYM LIPASE TỪ MỦ ĐU ĐỦ ĐỂ THỦY PHÂN DẦU CÁ HỒI CHO SẢN XUẤT THỰC PHẨM CHỨC NĂNG SVTH: NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT Đà Nẵng – Năm 2017 TÓM TẮT Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng enzym lipase từ mủ đu đủ để thủy phân dầu cá hồi cho sản xuất thực phẩm chức Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Minh Nguyệt Số thẻ sinh viên: 107120144 Lớp: 12H2 Lipase thu nhận từ thực vật có nhiều tính bật ứng dụng nhiều lĩnh vực khác Trong đó, chúng ứng dụng nhiều nghiên cứu, đặc biệt đóng vai trị chất xúc tác sinh học, xúc tác cho phản ứng thủy phân tổng hợp chất béo Trong nghiên cứu chúng tơi tiến hành khảo sát q trình thủy phân dầu cá hồi enzyme lipase từ mủ đu đủ Kết cho thấy enzyme lipase có hoạt lực cao (541,7 UI/g) chất dầu cá hồi điều kiện nhiệt độ 40oC, pH = thời gian 15 phút Khảo sát trình thủy phân dầu cá hồi lipase từ mủ đu đủ cho thấy hiệu suất phản ứng thủy phân đạt cao nhiệt độ 30oC, tỷ lệ nước/cơ chất (w/w) 5:1 pH= Sau tiến hành tối ưu hóa yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trình thủy phân phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp I, kết cho thấy có yếu tố nhiệt độ pH có ảnh hưởng, cịn tỷ lệ nước/cơ chất ảnh hưởng khơng đáng kể đến hiệu suất trình thủy phân Đồng thời sử dụng phương trình hồi quy Y = 52 + 2.44x2 – 6.08x3 – 3.26x2x3 để tìm kiếm điều kiện tối ưu Nghiên cứu tiền đề cho nghiên cứu ứng dụng trình thủy phân dầu cá hồi lipase từ mủ đu đủ để làm giàu DHA, EPA dầu cá hồi phục vụ cho ngành sản xuất thực phẩm chức ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT Số thẻ sinh viên: 107120144 Lớp: 12H2 Khoa: Hóa Ngành: Cơng nghệ thực phẩm Tên đề tài “Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase từ mủ đu đủ để thủy phân dầu cá hồi cho sản xuất thực phẩm chức năng” Nội dung phần thuyết minh tính tốn - Lời mở đầu - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Đối tượng phương pháp nghiên cứu - Chương 3: Kết nghiên cứu thảo luận - Chương 4: Kết luận kiến nghị - Tài liệu tham khảo - Phụ lục Các vẽ: Không Cán hướng dẫn PGS.TS Đặng Minh Nhật ThS Phan Thị Việt Hà Ngày giao nhiệm vụ Ngày hồn thành nhiệm vụ Thơng qua môn Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017 TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký, ghi rõ họ tên) PGS.TS Đặng Minh Nhật : 02/02/2017 : 30/05/2017 Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) PGS.TS Đặng Minh Nhật LỜI CẢM ƠN  Sau tháng nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase từ mủ đu đủ để thủy phân dầu cá hồi cho sản xuất thực phẩm chức năng”, hướng dẫn tận tình thầy Đặng Minh Nhật, với giúp đỡ cô Phan Thị Việt Hà, thầy cô môn bạn sinh viên phịng thí nghiệm, em hồn thành đồ án tốt nghiệp Trước hết cho phép em bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc đến thầy Đặng Minh Nhật, thầy giúp đỡ em từ việc chọn đề tài hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong suốt thời gian em thực đồ án, thầy định hướng, góp ý sửa chữa chỗ sai, để từ giúp em nắm bắt kĩ lưỡng, chi tiết nội dung, vấn đề liên quan đến đồ án, hoàn thành đồ án cách tốt Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn đến cô Phan Thị Việt Hà, cô hướng dẫn, hỗ trợ động viên em, tạo điều kiện tốt để em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Nhờ cô mà em tiếp xúc với môi trường thực hành trang thiết bị đại trường Đại học Duy Tân Cơ ln nhắc nhở góp ý lúc giúp em tích lũy thêm nhiều kinh nghiệm cho thân Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn Công nghệ Thực phẩm – Sinh học, thầy phịng thí nghiệm tất bạn bè, người thân giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi, khích lệ động viên em suốt thời gian thực đề tài tốt nghiệp Cuối cho em xin cảm ơn thầy cô hội đồng bảo vệ tốt nghiệp dành thời gian quý báu để đọc nhận xét cho đồ án em i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp thành từ nghiên cứu hoàn toàn thực tế sở số liệu thực tế thực theo hướng dẫn PGS.TS Đặng Minh Nhật NCS.ThS Phan Thị Việt Hà Đồ án thực hoàn toàn thành riêng tôi, không chép theo đồ án tương tự Mọi tham khảo sử dụng đồ án trích dẫn nguồn tài liệu báo cáo danh mục tài liệu tham khảo Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế nhà trường, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Sinh viên thực Nguyễn Thị Minh Nguyệt ii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Lời cảm ơn I Lời cam đoan II Mục lục III Danh mục bảng hình vẽ V Danh sách chữ viết tắt………………………………………………………… vii Trang MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN .3 1.1 Tổng quan cá hồi 1.1.1 Phân loại 1.1.2 Hình thái 1.1.3 Phân bố 1.1.4 Tình hình khai thác, chế biến xuất cá hồi giới 1.1.5 Thành phần dinh dưỡng cá hồi .6 1.2 Tổng quan enzyme lipase 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước lipase 1.2.2 Định nghĩa .8 1.2.3 Nguồn gốc 1.2.4 Cấu tạo lipase 1.2.5 Cơ chế xúc tác enzyme lipase .10 1.2.6 Một số phản ứng đặc trưng 12 1.2.7 Ứng dụng lipase .13 1.3 Tổng quan đu đủ 15 1.3.1 Hình thái sinh lý đu đủ .15 1.3.2 Cơng dụng, đặc tính dược lý đu đủ .15 1.3.3 Mủ đu đủ 16 1.4 Làm giàu DHA EPA dầu cá theo phương pháp thủy phân enzyme lipase đu đủ .16 1.4.1 Nguyên tắc 16 iii 1.4.2 Quy trình làm giàu DHA EPA phương pháp thủy phân xúc tác enzyme lipase 17 Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Đối tượng, hóa chất thiết bị nghiên cứu 19 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 19 2.1.2 Dụng cụ, hóa chất thiết bị sử dụng 20 2.1.3 Thiết bị phục vụ nghiên cứu 21 2.2 Phương pháp nghiên cứu .22 2.2.1 Phương pháp thu nhận enzyme thô từ mủ đu đủ 22 2.2.2 Phương pháp thu nhận dầu cá hồi thô 22 2.2.3 Phương pháp chuẩn độ xác định hoạt độ lipase chất dầu cá hồi 23 2.2.4 Tối ưu hóa q trình thủy phân dầu cá hồi enzyme lipase thô từ mủ đu đủ 25 2.2.5 Phương pháp phân tích 27 2.2.6 Phương pháp xử lý số liệu 27 Chương 3: kết nghiên cứu thảo luận .28 3.1 Thu nhận mủ từ trái đu đủ xanh 28 3.2 Thu nhận chế phẩm enzyme thô 28 3.3 Thu nhận xác định số tiêu chất lượng dầu cá hồi 29 3.4 Hoạt độ lipase chất dầu cá hồi theo thời gian 29 3.5 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân dầu cá hồi lipase đu đủ 30 3.5.1 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân .31 3.5.2 Ảnh hưởng tỷ lệ nước/cơ chất đến hiệu suất trình thủy phân 33 3.5.3 Ảnh hưởng ph đến hiệu suất trình thủy phân 34 3.6 Kết tối ưu hóa q trình thủy phân dầu cá hồi enzym lipase từ mủ đu đủ .36 3.6.1 Lập ma trận thí nghiệm 36 3.6.2 Xây dựng mơ tả tốn học cho q trình thực nghiệm 37 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41 4.1 Kết luận 41 4.2 Kiến nghị .41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 PHỤ LỤC iv DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ Trang BẢNG 1.1 Các loại cá hồi BẢNG 1.2.Thành phần dinh dưỡng cá hồi Na Uy BẢNG 2.1 Dụng cụ, hóa chất thiết bị sử dụng 20 BẢNG 2.2 Tóm tắt bước tiến hành để xác định hoạt độ enzyme lipase 24 BẢNG 2.3 Khoảng biến thiên yếu tố thực nghiệm 26 BẢNG 2.4 Ma trận quy hoạch thực nghiệm 26 BẢNG 3.1.Các tiêu chất lượng dầu cá 29 BẢNG 3.2 Sự biến thiên số acid theo thời gian 30 BẢNG 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng thủy phân 31 BẢNG 3.4 Ảnh hưởng tỷ lệ nước/cơ chất đến hiệu suất phản ứng thủy phân 33 BẢNG 3.5 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất phản ứng thủy phân 35 BẢNG 3.6 Hiệu suất phản ứng thủy phân qua thí nghiệm 36 BẢNG 3.7 Ma trận thí nghiệm với biến ảo 37 BẢNG 3.8 Ma trận quy hoạch thực nghiệm mở rộng 37 BẢNG 3.9 Kết tổng bình phương độ lệch giá trị thực nghiệm phương trình hồi quy 39 HÌNH 1.1 Cá hồi (Salmon/Oncorhynchus spp) ……………………………………… HÌNH 1.2 Sản lượng cá hồi Đại Tây Dương năm 2005 – 2020 (dự báo) HÌNH 1.3 Cấu trúc khơng gian lipase từ Candida rugosa 10 HÌNH 1.4 Mơ hình chế xúc tác lipase bề mặt tiếp xúc hai pha dầu – nước 11 HÌNH 1.5 Sự hoạt hóa enzyme 11 HÌNH 1.6 Hình thành phức hợp enzyme - chất 11 HÌNH 1.7 Phản ứng thủy phân 12 HÌNH 1.8 Phản ứng este hóa 12 HÌNH 1.9 Phản ứng trao đổi ester 12 HÌNH 1.10 Phản ứng chuyển ester 13 HÌNH 1.11 Phản ứng thủy phân triglyceride dầu cá 17 v HÌNH 1.12 Sơ đồ quy trình làm giàu DHA EPA theo phương pháp thủy phân enzym lipase từ mủ đu đủ 18 HÌNH 2.1 Vườn thu nhận mủ đu đủ 19 HÌNH 2.2 Máy lắc ………………………………………………………………… 21 HÌNH 2.3 Cân bốn số (phân tích) 21 HÌNH 2.4 Máy đo pH 21 HÌNH 2.5 Máy đồng hóa 21 HÌNH 2.6 Máy ép thủy lực ………………………………………………………… 22 HÌNH 2.7 Máy sấy thăng hoa 22 HÌNH 2.8 Máy ly tâm……………………………………………………………… 22 HÌNH 2.9 Cân kỹ thuật điện tử …………………………………………………… 22 HÌNH 3.1 Mủ đu đủ 28 HÌNH 3.2 Chế phẩm lipase thô thu sau sấy thăng hoa 28 HÌNH 3.3 Đồ thị biểu diễn biến thiên số acid theo thời gian 30 HÌNH 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân 32 HÌNH 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỷ lệ nước/cơ chất đến trình thủy phân 33 HÌNH 3.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến trình thủy phân 35 vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT DHA: Docosahexaenoic acid EPA: Eicosapentaenoic acid PUFA: Polyunsaturated fatty acid (axit béo khơng bão hịa nhiều nối đơi) TAG: Triacylglycerol FFA: Free Fatty acid (axit béo tự do) vii Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase từ mủ đu đủ để thủy phân dầu cá hồi cho sản xuất thực phẩm chức 60 a a Hiệu suất (%) 55 b 50 b 45 c 40 c 35 25 30 35 40 45 50 Nhiệt độ(oC) Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân ➢ Nhận xét: Đồ thị hình 3.4 cho thấy hiệu suất phản ứng thủy phân tăng nhiệt độ tăng từ 250C đến 300C, sau giảm dần tiếp tục tăng nhiệt độ từ 350C đến 500C Hiệu suất thủy phân đạt cao 56,30% thủy phân nhiệt độ 30oC Nhiệt độ tối ưu thấp công bố nghiên cứu Pierre Villeneuve cộng nghiên cứu lipase từ Babaco (một loại thuộc họ đu đủ trồng phổ biến New Zealand Anh), với nhiệt độ tối ưu 50oC [25] Sự khác biệt khác giống giống đu đủ trồng nước khác ➢ Giải thích kết thí nghiệm: Từ 25÷ 300C hiệu suất phản ứng thủy phân tăng dần, điều giải thích dựa vào động học phản ứng enzyme Khi nhiệt độ tăng làm cho động enzyme chất tăng, chúng chuyển động nhanh hơn, va chạm nhiều Các phức chất enzyme–cơ chất hình thành nhiều hơn, vận tốc phản ứng thủy phân tăng theo đạt cực đại tương ứng nhiệt độ tối ưu điểm khảo sát 300C Từ 30÷500C hiệu suất phản ứng thủy phân giảm dần enzyme có chất protein nên tăng nhiệt độ cao nhiệt độ tối ưu xảy q trình biến tính enzyme Nghĩa nhiệt độ cao 30oC số liên kết hydro làm nhiệm vụ giữ vững cấu trúc lipase mạng lưới liên kết bị đứt gãy dẫn đến cấu trúc enzyme bị biến đổi, làm cho chất không liên kết với enzyme không bị chuyển hóa tác dụng enzyme Do mà vận tốc phản ứng xúc tác enzyme bị giảm Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Minh Nguyệt Hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật NCS.ThS Phan Thị Việt Hà 32 Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase từ mủ đu đủ để thủy phân dầu cá hồi cho sản xuất thực phẩm chức 3.5.2 Ảnh hưởng tỷ lệ nước/cơ chất đến hiệu suất trình thủy phân Do enzyme lipase có khả thủy phân dầu bề mặt liên pha mà chúng tơi tiến hành khảo sát tỷ lệ nước/dầu Trong phản ứng mà enzyme khơng hịa tan chất dầu có mặt nước phản ứng quan trọng Nước vừa môi trường để phân tán enzyme chất, lại vừa trực tiếp tham gia phản ứng nên tỷ lệ nước/cơ chất có ảnh hưởng lớn đến tốc độ chiều hướng phản ứng thủy phân enzyme Để xác định tỷ lệ nước/cơ chất tối ưu cho phản ứng trình thủy phân tiến hành nhiệt độ tối ưu khảo sát 30oC, tỷ lệ enzyme/cơ chất dự kiến 4% (w/w), thời gian dự kiến 24 giờ, pH = tốc độ lắc 200 vòng/phút Yếu tố tỷ lệ nước/cơ chất (w/w) thay đổi từ 3/1; 4/1; 5/1; 6/1 7/1 Kết khảo sát thể qua bảng 3.4 đồ thị 3.5 bên dưới: Bảng 3.4 Ảnh hưởng tỷ lệ nước/cơ chất đến hiệu suất phản ứng thủy phân Tỷ lệ nước/cơ chất (w/w) Hiệu suất (%) 3/1 36,853c 4/1 45,248b 5/1 56,302a 6/1 48,225b 7/1 50,447b *Ghi chú: Các giá trị đánh dấu chữ giống khác khơng có ý nghĩa theo phân tích thống kê ANOVA (α = 0,05) a 60 Hiệu suất (%) 55 b b 50 b 45 40 c 35 3/1 4/1 5/1 6/1 7/1 Tỷ lệ nước/cơ chất (w/w) Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỷ lệ nước/cơ chất đến trình thủy phân Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Minh Nguyệt Hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật NCS.ThS Phan Thị Việt Hà 33 Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase từ mủ đu đủ để thủy phân dầu cá hồi cho sản xuất thực phẩm chức ➢ Nhận xét: Đồ thị cho thấy hiệu suất phản ứng thủy phân tăng dần tỷ lệ nước/cơ chất tăng từ 3/1 đến 5/1, sau giảm dần tiếp tục tăng tỷ lệ nước/cơ chất lên 7/1 Hiệu suất thủy phân đạt cao 56,30% thủy phân tỷ lệ nước/cơ chất 5/1 ➢ Giải thích kết thí nghiệm: Khi tăng hàm lượng nước từ 3/1 đến 5/1 hiệu suất phản ứng xúc tác enzyme tăng nước giúp hịa tan enzyme phân tán enzyme vào bề mặt phân pha dầu nước, tăng hàm lượng nước giúp enzyme phân tán tốt vào bề mặt phân pha làm cho tương tác enzyme chất diễn tốt hơn, làm tăng hoạt lực enzyme Tuy nhiên, hàm lượng nước q nhiều làm cho enzyme bị lỗng, bị phân tán rộng, khơng nằm hồn tồn bề mặt phân pha làm giảm hoạt lực enzyme Hơn nữa, nước chất trực tiếp tham gia vào phản ứng thủy phân, phản ứng thuận nghịch, lượng nước q cân chuyển dịch theo hướng tạo phản ứng ester Vì vậy, 5/1 tỷ lệ nước/cơ chất tối ưu để cân phản ứng chuyển dịch theo hướng tạo acid béo glycerol với lượng chất định enzyme hoạt động tốt bề mặt phân pha dầu nước tạo hiệu suất cao cho phản ứng thủy phân 3.5.3 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất q trình thủy phân pH có ảnh hưởng mạnh mẽ đến hiệu suất trình thủy phân ảnh hưởng đến mức độ ion hóa chất, độ bền cấu trúc protein mà enzyme có nguồn gốc protein nên pH thay đổi ảnh hưởng tới độ phân ly nhóm chức cấu tạo nên trung tâm hoạt động enzyme - OH, - SH Hơn nữa, enzyme hoạt động mạnh dải pH định giá trị pH mà enzyme hoạt động mạnh gọi pH tối ưu Để xác định pH tối ưu phản ứng trình thủy phân tiến hành nhiệt độ tỷ lệ nước/cơ chất (w/w) tối ưu khảo sát 30oC 5/1 thời gian 24 giờ, tỷ lệ enzyme/cơ chất 4% (w/w) tốc độ lắc 200 vòng/phút Yếu tố pH thay đổi từ 6; 7; 8; 10 Kết khảo sát thể qua bảng 3.5 đồ thị 3.4 bên dưới: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Minh Nguyệt Hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật NCS.ThS Phan Thị Việt Hà 34 Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase từ mủ đu đủ để thủy phân dầu cá hồi cho sản xuất thực phẩm chức Bảng 3.5 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất phản ứng thủy phân pH Hiệu suất (%) 55,369a 57,731a 56,302a 32,705b 10 27,486c *Ghi chú: Các giá trị đánh dấu chữ giống khác khơng có ý nghĩa theo phân tích thống kê ANOVA (α = 0,05) 60 a a a Hiệu suất (%) 55 50 45 40 b 35 c 30 25 10 pH Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến trình thủy phân ➢ Nhận xét: Kết hình 3.6 cho thấy hiệu suất phản ứng thủy phân tăng pH tăng từ đến 7, sau hiệu suất thủy phân giảm dần ta tiếp tục tăng pH từ đến 10 Hiệu suất thủy phân đạt cao 57,73% thực phản ứng thủy phân mơi trường có giá trị pH=7 Giá trị pH với kết Pierre Villeneuve cộng nghiên cứu lipase từ Babaco (một loại thuộc họ đu đủ trồng phổ biến New Zealand Anh), với pH tối ưu giá trị [25] ➢ Giải thích kết thí nghiệm: Hiệu suất phản ứng thủy phân tăng pH tăng từ đến Điều giải thích dựa vào trạng thái ion hóa enzyme chất, pH tăng đồng thời trạng thái ion hóa enzyme chất thay đổi theo hướng hình thành phức hợp enzyme–cơ chất bền dẫn đến làm tăng hiệu suất phản ứng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Minh Nguyệt Hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật NCS.ThS Phan Thị Việt Hà 35 Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase từ mủ đu đủ để thủy phân dầu cá hồi cho sản xuất thực phẩm chức Sau khoảng pH=7-8, hoạt lực enzyme giảm nhanh ion hóa nhóm chức trung tâm hoạt động enzyme, làm thay đổi điện tích cần thiết cho tạo thành phức hợp enzyme – chất trì cấu hình khơng gian enzyme nên tương tác với chất 3.6 Kết tối ưu hóa q trình thủy phân dầu cá hồi enzym lipase từ mủ đu đủ 3.6.1 Lập ma trận thí nghiệm Chuẩn bị mẫu enzyme lipase chất dầu cá hồi với tỷ lệ enzyme/cơ chất 4% (w/w), bổ sung nước cất tiến hành thủy phân theo điều kiện nêu bảng 2.2 thời gian 24 tốc độ lắc 200 vòng/phút Khi kết thúc trình thủy phân, bất hoạt enzyme 90oC 15 phút Tiến hành chiết lấy phần dầu từ sản phẩm sau phản ứng, lượng dầu thu đem xác định số acid, từ xác định hiệu suất phản ứng thủy phân Kết phân tích thể bảng 3.7 Bảng 3.6 Hiệu suất phản ứng thủy phân qua thí nghiệm Số thí nghiệm Yếu tố thí nghiệm hệ Yếu tố thí nghiệm X1 X2 (w/w) (0C) 6/1 40 4/1 tọa độ không thứ nguyên X3 Hiệu suất X1 X2 X3 (%) +1 +1 +1 43,164 40 -1 +1 +1 41,229 6/1 20 +1 -1 +1 42,717 4/1 20 -1 -1 +1 44,95 6/1 40 +1 +1 -1 62,364 4/1 40 -1 +1 -1 59,388 6/1 20 +1 -1 -1 50,457 4/1 20 -1 -1 -1 48,522 T1 5/1 30 0 60,221 T2 5/1 30 0 60,727 T3 5/1 30 0 58,328 Đưa thêm vào ma trận cột biến ảo X0 = +1 ta có ma trận với biến ảo Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Minh Nguyệt Hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật NCS.ThS Phan Thị Việt Hà 36 Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase từ mủ đu đủ để thủy phân dầu cá hồi cho sản xuất thực phẩm chức Bảng 3.7 Ma trận thí nghiệm với biến ảo Số TN X0 X1 X2 X3 Y +1 +1 +1 +1 43,164 +1 -1 +1 +1 41,229 +1 +1 -1 +1 42,717 +1 -1 -1 +1 44,95 +1 +1 +1 -1 62,364 +1 -1 +1 -1 59,388 +1 +1 -1 -1 50,457 +1 -1 -1 -1 48,522 T1 +1 0 60,221 T2 +1 0 60,727 T3 +1 0 58,328 3.6.2 Xây dựng mơ tả tốn học cho q trình thực nghiệm ➢ Chọn dạng phương trình hồi quy Y = b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + b12x1x2 + b23x2x3 + b13x1x3 + b123x1x2x3 (3.1) Bảng 3.8 Ma trận quy hoạch thực nghiệm mở rộng Số TN (N) X0 X1 X2 X3 X12 X13 X23 X123 Y +1 1 1 1 43,164 +1 -1 1 -1 -1 -1 41,229 +1 -1 -1 -1 -1 42,717 +1 -1 -1 1 -1 -1 44,95 +1 1 -1 -1 -1 -1 62,364 +1 -1 -1 -1 -1 59,388 +1 -1 -1 -1 -1 1 50,457 +1 -1 -1 -1 1 -1 48,522 T1 +1 0 0 0 60,221 T2 +1 0 0 0 60,727 T3 +1 0 0 0 58,328 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Minh Nguyệt Hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật NCS.ThS Phan Thị Việt Hà 37 Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase từ mủ đu đủ để thủy phân dầu cá hồi cho sản xuất thực phẩm chức ➢ Tính hệ số phương trình hồi quy Cơng thức tính hệ số b sau: b= bj = (3.2) bij = bijt = Trong đó: i, j, t= 0,1,2,3,…k với k số yếu tố độc lập; N số thí nghiệm ma trận quy hoạch thực nghiệm (khơng tính thí nghiệm tâm phương án), N=8 Vì ma trận bảng 3.8 trực giao nên hệ số b phương trình (3.1) tính theo cơng thức (3.2) ta được: b0 = 52 ; b1 = 0,58; b2 = 2,44; b3 = -6,08; b12 = 0,65; b13 = -0,65; b23 = -3,26; b123 = 0,39 Phương trình hồi quy có dạng: Y = 52 + 0,58x1 + 2,44x2 – 6,08x3 + 0,65x1x2 – 0,65x1x3 – 3,26x2x3 + 0,39x1x2x3 (3.3) ➢ Kiểm tra ý nghĩa hệ số b phương trình (3.3) - Bố trí thí nghiệm tâm phương án thủy phân dầu cá hồi enzyme lipase từ mủ đu đủ Kết kiểm tra hiệu suất trình thủy phân dầu cá (%) mẫu thí nghiệm sau: y10 = 60,221; y20 = 60,727; y30 = 58,328 - Kết trung bình tâm thực nghiệm ytb0 = = 59,759 - Phương sai tái S2th S2th = = 1,5993 - Phương sai tái hệ số bj (S2bj) S2bj = = = 0,1999 - Sai số chuẩn hệ số bj (Sbj) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Minh Nguyệt Hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật NCS.ThS Phan Thị Việt Hà 38 Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase từ mủ đu đủ để thủy phân dầu cá hồi cho sản xuất thực phẩm chức Sbj = = 0,4471 - Tính chuẩn Student thực nghiệm Áp dụng cơng thức: tj = , ta có: t0 = 116,3; t1 = 1,2972; t2 = 5,4571; t3 = 13,598; t12 = 1,4537; t23 = 7,2911; t13 = 1,4537; t123 = 0,8722 - Tra bảng phân bố phân vị chuẩn Student (tb) tb (p,f); với p = 0,05 f = ta có : t0.05,2 = 4,3 - So sánh chuẩn Student thực nghiệm (ttn) chuẩn Student tra bảng (tb) So sánh ta thấy t1 < tb, t12 < tb, t13