Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng lên quá trình thủy phân tinh bột hạt mít tạo thành dịch đường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2015-2016 TÊN ĐỀ TÀI KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN QUÁ TRÌNH THUỶ PHÂN TINH BỘT HẠT MÍT TẠO THÀNH DỊCH ĐƯỜNG Bình Dương, tháng năm 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2015-2016 TÊN ĐỀ TÀI KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN QUÁ TRÌNH THUỶ PHÂN TINH BỘT HẠT MÍT TẠO THÀNH DỊCH ĐƯỜNG Sinh viên chịu trách nhiệm chính: Nguyễn Thị Phương Hảo Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: D13QM01, khoa Tài nguyên Môi Trường Ngành học: Quản lý tài nguyên môi trường Người hướng dẫn: ThS Phạm Thị Mỹ Trâm Bình Dương, tháng năm 2016 Nam, Nữ: Nữ Năm thứ: 3/4 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học “Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng lên trình thủy phân tinh bột hạt mít tạo thành dịch đường” chúng em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến giảng viên: Thạc sĩ Phạm Thị Mỹ Trâm – Khoa Tài Nguyên Môi Trường - Đại học Thủ Dầu Mô ̣t tâ ̣n tình hướng dẫn tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt trình thực hoàn thành nghiên cứu khoa học Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới nhà trường thầy cô giáo Khoa Tài Nguyên Môi Trường tạo điều kiê ̣n giúp đỡ cho chúng em suốt quá trình thực hiê ̣n nghiên cứu Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè người thân động viên tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt trình học làm nghiên cứu khoa học Vì lần đầu làm quen với nghiên cứu khoa học, thời gian trình độ có hạn nên báo cáo chúng em khơng tránh khỏi thiếu sót, mong thầy cô giáo bạn góp ý để báo cáo chúng em hồn thiện Sau cùng, chúng em xin kính chúc quý Thầy Cô khoa Tài Nguyên Môi Trường thật dồi sức khỏe, thành công công việc sống Chúng em xin chân thành cảm ơn Bình Dương, tháng 03 năm 2016 UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng lên trình thủy phân tinh bột hạt mít tạo thành dịch đường - Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương Hảo Cao Đăng Khiêm Trần Duy Linh Võ Gia Linh Nguyễn Thị Diễm Thúy - Lớp: D13QM01 Khoa: Tài Nguyên Môi Trường Năm thứ: Số năm đào tạo: - Người hướng dẫn: ThS Phạm Thị Mỹ Trâm Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu yếu tố (nồng độ enzyme, nhiệt độ, thời gian, pH) ảnh hưởng đến trình thủy phân tinh bột hạt mít tạo dịch đường enzyme α-amylase Từ tìm điều kiện tối ưu để tiến hành thủy phân thu nhận dịch đường Tính sáng tạo: Đề tài thử nghiệm khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân tinh bột hạt mít tạo dịch đường làm tiền đề cho lên men ethanol Sử dụng nguyên liệu phụ phẩm thay cho nguyên liệu khác để tiết kiệm chi phi sản xuất giảm thiểu ô nhiễm môi trường Kết nghiên cứu: Sau thời gian tiến hành nghiên cứu thí nghiệm chúng em tìm điều kiện tối ưu sau: Bảng 1: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme q trình dịch hóa Nồng độ (%) 0,025 0,05 0,075 0,1 0,2 0,3 0,4 Hàm lượng đường khử tăng sau 8,12 thủy phân (mg/ml) 8,791 8,092 8,004 7,764 7,491 7,033 Bảng 2: Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ q trình dịch hóa Nhiệt độ (oC) 75 80 85 90 95 Hàm lượng 8,101 7,753 8,18 8,853 8,101 đường khử tăng sau thủy phân (mg/ml) Bảng Khảo sát ảnh hưởng thời gian trình dịch hóa Thời gian (phút) Hàm lượng đường khử tăng sau thủy phân (mg/ml) 20 7,97 30 40 50 9,04 8,87 8,45 60 8,209 70 80 8,02 7,818 Bảng Khảo sát ảnh hưởng pH q trình dịch hóa pH Hàm lượng đường khử tăng sau thủy phân (mg/ml) 5,5 6,5 7,5 8,319 8,798 8,92 8,873 8,797 Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: o Ứng dụng rộng rãi cho nhà sản xuất ethanol, thay loại nguyên liệu đắt tiền ngun liệu gây nhiễm mơi trường, nhằm tăng lợi nhuận kinh tế o Tạo hướng cho nhà sản xuất tương lai Công bố khoa học sinh viên từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ họ tên tác giả, nhan đề yếu tố xuất có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Nguyễn Thị Phương Hảo, Cao Đăng Khiêm, Trần Duy Linh, Võ Gia Linh, Nguyễn Thị Diễm Thúy, Phạm Thị Mỹ Trâm, 2016 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng lên q trình thủy phân tinh bột hạt mít tạo thành dịch đường Ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài (ký, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Đề tài nghiên cứu thực nghiêm túc, trung thực tiến độ Nhóm nghiên cứu có tinh thần đồn kết, có kế hoạch làm việc xử lí tốt khó khăn q trình làm thí nghiệm Sau thực đề tài, nhóm ghi nhận số điều kiện tối ưu cho trình thủy phân tinh bột hạt mít Và sản phẩm sau q trình thủy phân sử dụng cho mục đích lên men tạo ethanol Ngày Xác nhận lãnh đạo khoa (ký, họ tên) tháng năm Người hướng dẫn (ký, họ tên) UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN: Ảnh 4x6 Họ tên: Nguyễn Thị Phương Hảo Sinh ngày: 26 tháng 12 năm 1995 Nơi sinh: Sông Bé Lớp: D13QM01 Khoa: Tài Nguyên Môi Trường Địa liên hệ: 34/35, khu 3, tổ 45, phường Hiệp Thành, TP Thủ Dầu Một, Bình Dương Điện thoại: 01882000422 Email: Phent.jj@gmail.com II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích sinh viên từ năm thứ đến năm học): * Năm thứ 1: Ngành học: Quản lý tài nguyên môi trường Khoa: Tài Nguyên Môi Trường Kết xếp loại học tập: Khá Sơ lược thành tích: * Năm thứ 2: Ngành học: Quản lý tài nguyên môi trường Khoa: Tài Nguyên Môi Trường Kết xếp loại học tập: Khá Sơ lược thành tích: Xác nhận lãnh đạo khoa (ký, họ tên) Ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài (ký, họ tên) MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề .1 Mục tiêu đề tài Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu .2 Cấu trúc báo cáo CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Hạt mít 1.1.1 Giới thiệu .3 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Thành phần 1.1.4 Cơng dụng hạt mít 1.2 Enzyme amylase [3] 1.2.1 Tổng quan enzyme amylase 1.2.2 Ứng dụng enzyme amylase số lĩnh vực 14 1.3 Tổng quan lên men 19 1.3.1 Lên men 19 1.3.2 Các phƣơng pháp lên men 20 1.4 Các nghiên cứu ứng dụng enzyme thủy phân tinh bột .21 1.4.1 Nƣớc 21 1.4.2 Trong nƣớc 22 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP .24 NGHIÊN CỨU .24 2.1 Vật liệu 24 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 24 2.2.1 Phƣơng pháp xác định đƣờng khử theo phƣơng pháp Miller [17] .24 2.2.2 Xác định pH 25 2.2.3 Xác định nhiệt độ 25 2.3 Nội dung nghiên cứu tiến độ thực .26 2.3.1 Nội dung nghiên cứu 26 2.3.2 Thuyết minh qui trình 26 i CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Phân tích số tiêu nguyên liệu 30 3.2 Đƣờng chuẩn glucose 30 3.3 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ enzyme q trình dịch hóa (thí nghiệm 1) 31 3.4 Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ q trình dịch hóa (thí nghiệm 2) 33 3.5 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian trình dịch hóa (thí nghiệm 3) 35 3.6 Khảo sát ảnh hƣởng pH q trình dịch hóa (thí nghiệm 4) 36 3.7 Ứng dụng lên men dịch đƣờng tạo thành ethanol (thí nghiệm 5) .38 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39 4.1 Kết luận .39 4.2 Kiến nghị .39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 PHỤ LỤC .43 ii DANH MỤC H NH Hình 1.1: Cây mít Hình 1.2: Hạt mít Hình 1.3: Enzym α - amylase hay α – 1-4 – glucanohydrolase Hình 1.4: Enzyme Pullulanase hay α - dextrin – glucosidase Hình 1.5: Enzyme Isoamylase hay glycogen – glucanohydrolase Hình 1.6: Enzyme β – amylase Hình 1.7: Enzyme γ - amylase hay glucose amylase Hình 1.8: Quá trình thủy phân tinh bột α-amylase trình đa giai đoạn 13 Hình 2.1: Hạt mít 24 Hình 2.2 Qui trình thủy phân tinh bột từ hạt mít 26 Hình 2.3: Quy trình xử lý thu nhận bột hạt mít 27 Hình 3.1: Đường chuẩn gluocose 31 Hình 3.2: Biểu đồ hàm lượng đường khử tăng lên sau thủy phân nồng độ enzyme khảo sát 32 Hình 3.3 Biểu đồ hàm lượng đường khử tăng lên sau thủy phân nhiệt độ khảo sát 34 Hình 3.4: Biểu đồ hàm lượng đường khử tăng lên sau thủy phân thời gian khảo sát 36 Hình 3.5 Biểu đồ hàm lượng đường khử tăng lên sau thủy phân độ pH khảo sát 37 iii TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu nƣớc: [1] Hồng Kim Anh, Ngơ Kế Xư ng Nguyễn Xích Liên, 2003, Tính chất khả thủy phân tinh bột sắn số amylaza vi sinh vật, Tạp chí sinh học, 25(2): tr 39-43 [2] Nguyễn Trọng Cẩn, Nguyễn Thị Hiền Đỗ Thị Hư ng Giang Trần Thị Luyến, 1998 Công nghệ enzyme Nhà xuất Nơng nghiệp TP.Hồ Chí Minh [3] Cơng nghệ TP K33B B C E eA lase & C c Ứ g Dụ g 2010 Đồ án môn học Trường đại học Cần Th [4] Dư ng Thị Ngọc Hạnh Nguyễn Minh Thủy, 2014, Sử dụng enzyme-amylase thủy phân tinh bột từ gạo huyết rồng, Tạp chí khoa học, (1): tr 61-67 [5] Hồ Thị Hảo 2011 Ng iê cứu qu trì lê e axit lactic từ ti bột ạt t Luận văn thạc s kỹ thuật, Khoa Công nghệ thực phẩm đồ uống, Đại học Đà Nẵng [6] Nguyễn Minh Hiền Nguyễn Thuý Hư ng 2008 Nghiên cứu q trình thuỷ phân tinh bột hạt mít enzyme Termamyl 120L AMG 300L để lên men rượu chưng cất Tạp chí nơng nghiệp phát triển nông thôn, số (11), 43-47 [7] Đỗ Trọng Hưng V Thị Thuận, Nguyễn Hoàng Phi Lư ng Thị Như Hoa Nguyễn Thùy Linh 2012 Xác định điều kiện thích hợp cho trình thủy phân tinh bột thành nguyên liệu sản xuất Isomalto Oligosaccharides (IMO), Tạp chí khoa học & công nghệ, (9): tr 39-48 [8] Nguyễn Thị Vân Linh, 2011, Ả ưởng loại enzyme, nồ g độ enzyme, nhiệt độ, H đến trình thủy phân nếp than ứng dụng cho trình lên men Luận văn tốt nghiệp, khoa k thuật hóa học trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh 41 [9] Trần Trường Luân, Thao tác kỹ thuật saccharomyces cerevisiae ả trì lê ưở g đến e rượu Luận văn tốt nghiệp, khoa công nghệ thực phẩm trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh [10] Lê Thị Bích Phư ng Nguyễn Minh Thủy, 2014, Tối ưu h a q trình đường hóa tinh bột bắp nếp enzyme glucoamylase Tạp chí Khoa học Trườ g Đại học Cần T Số (1): 84-91 Tài liệu nƣớc ngoài: [11] Daria Szymanowska Włodzimierz Grajek 2011, Energy-saving and by-productsfree production of ethanol from granular corn starch, Journal of Biotechnology, Computational Biology and Bionanotechnology, vol 92(1) pp 85-91 [12] Nguyen Minh Hien, Nguyen Thuy Huong, 2008, Effect of Saccharomyces cerevisiae strains on jackfruit seed fermentation, In The 1st conference on food science and technology Mekong delta, Viet Nam, p.159 – 163 [13] Shah A Ul Qader, 2014, Saccharification and liquefaction of cassava starch: an alternative source for the production of bioethanol using amylolytic enzymes by double fermentation process, BMC Biotechnology, Vol 14 Issue 1, p1 [14] Sininart Chongkhong, 2013, Bio-ethanol from prebiotic extracted jackfruit seeds Faculty of Engineering, Prince of Songskla University, Thailand, paper No T.5-1.3, pp 1-5 [15]Yuyun Puji Astutik, 2013, Combination use of banana clevis (musaparadisiacal), tofu dreg, and jackrfruit seeds (arthocarphilus), being bioethanol as fuel alternatives with fermentation and hydrolysis H2SO4 Faculty of Agriculture, University of Brawijaya Malang Indonesia, CISAK 2013-C2/P/17 42 Tài liệu internet: [16]http://giadinh.net.vn/song-khoe/khon-don-vi-cong-dung-cua-hat-mit20150821182111613.htm [17]http://doan.edu.vn/do-an/vat-lieu-va-phuong-phap-nghien-cuu-ca-rot-24494/ [18]http://www.dostbinhphuoc.gov.vn/chu-%C4%91e-thong-tin-chuyen-nganh/ungdung,-chuyen-giao-tien-bo-kh-cn/hieu-qua-tu-mo-hinh-mit-thai-la-bang.aspx 43 PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: SỐ LIỆU KHẢ SÁT Q TRÌNH THỦY PHÂN TINH BỘT HẠT MÍT Thí nghiệm 1: Kết khảo sát nồng độ enzyme ảnh hƣởng đến hàm lƣợng đƣờng khử trình thủy phân tinh bột hột mít Nồng độ Lặp % lại Hàm L1 0,063 L2 0,2198 L3 0,1934 L1 3,6266 L2 L3 0,025 0,05 0,075 0,1 0,2 0,3 0,2093 0,2093 0,2093 0,2093 0,206 0,1681 0,1681 0,1681 0,1681 0,2344 0,1704 0,1704 0,1704 0,1704 3,99 3,7577 3,5775 3,4674 3,3968 3,1943 3,7059 3,9472 3,7925 3,6328 3,5433 3,3659 3,192 3,7098 4,0291 3,519 3,6103 3,5015 3,3988 3,1881 0,2431 0,2431 0,4 lƣợng đƣờng khử trƣớc 0,206 thủy phân Hàm 0,2344 lƣợng đƣờng khử sau thủy phân 44 Thí nghiệm 2: Kết khảo sát nhiệt độ enzyme ảnh hƣởng đến hàm lƣợng đƣờng khử trình thủy phân tinh bột hột mít Nhiệt độ 0C Lặp lại 75 80 85 90 95 0,2063 0,2063 0,2063 0,2063 L1 0,2063 L2 0,2198 0,2198 0,2198 0,2198 0,2198 L3 0,1934 0,1934 0,1934 0,1934 0,1934 L1 3,6752 3,5024 3,7091 3,9072 3,6692 L2 3,68 3,5465 3,7048 3,9515 3,6747 L3 36608 3,5202 3,7036 4,1221 3,6726 Hàm lƣợng đƣờng khử trƣớc thủy phân Hàm lƣợng đƣờng khử sau thủy phân 45 Thí nghiệm 3: Kết khảo sát thời gian enzyme ảnh hƣởng đến hàm lƣợng đƣờng khử trình thủy phân tinh bột hột mít Thời gian (phút) Lặp lại 20 40 50 60 70 80 L1 0,1612 0,136 0,136 0,136 0,1662 0,136 0,136 L2 0,1571 0,1385 0,1385 0,1385 0,1652 0,1385 0,1385 L3 0,1514 0,1345 0,1345 0,1345 0,1676 0,1345 0,1345 L1 3,5139 3,9836 3,7893 3,7343 3,6883 3,6074 3,5059 L2 3,5146 4,0077 3,9773 3,8152 3,6478 3,5697 3,4384 L3 3,673 4,0193 4,0266 3,708 3,6987 3,5286 3,4985 30 Hàm lƣợng đƣờng khử trƣớc thủy phân Hàm lƣợng đƣờng khử sau thủy phân 46 Thí nghiệm 4: Kết khảo sát nồng độ pH ảnh hƣởng đến hàm lƣợng đƣờng khử trình thủy phân tinh bột hột mít pH Lặp lại 5,5 6,5 7,5 L1 0,1662 0,1662 0,1662 0,1662 0,1662 L2 0,1652 0,1652 0,1652 0,1652 0,1652 L3 0,1676 0,1676 0,1676 0,1676 0,1676 L1 3,7019 3,6716 4,0027 3,979 3,9913 L2 3,7563 3,6907 3,9893 3,965 3,8052 L3 3,7173 3,66 3,9547 3,9426 3,992 Hàm lƣợng đƣờng khử trƣớc thủy phân Hàm lƣợng đƣờng khử sau thủy phân 47 PHỤ LỤC 2: MỘT SỐ HÌNH ẢNH Hình 1: Bột hạt mít Hình 2: Enzyme amylase 48 Hình 3: Máy đo pH Hình 4: Máy lắc 49 Hình 5: Nhiệt kế dầu Hình 6: Cân phân tích 50 Hình 7: Bếp đun Hình 8: Đun cách thủy dung dịch 51 Hình 9: Máy đo quang phổ Hình 10: Hồ hóa dung dịch 52 Hình 11: Dung dịch sau hồ hóa Hình 12: Dung dịch sau thêm thuốc thử DNS 53 Hình 13: Dung dịch sau hi đun cách thủy Hình 14: Quá trình chƣng cất rƣợu 54 Hình 15: Rƣợu sau hi đ đƣợc chƣng cất 55 ... Quy trình thủy phân tinh bột từ hạt mít Hạt mít Tiền xử lý Thủy phân Dịch thủy phân Hình 2.2 Qui trình thủy phân tinh bột từ hạt mít 2.3.2 Thuyết minh qui trình  Tiền xử lí hạt mít Hạt mít thu... dịch đường enzyme α-amylase Từ tìm điều kiện tối ưu để tiến hành thủy phân thu nhận dịch đường Tính sáng tạo: Đề tài thử nghiệm khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình thủy phân tinh bột hạt mít tạo. .. tài ? ?Khảo sát số yếu tố ảnh hƣởng lên trình thủy phân tinh bột hạt mít tạo thành dịch đƣờng” việc làm cấp thiết Mục tiêu đề tài Nghiên cứu yếu tố (nồng độ enzyme nhiệt độ thời gian pH) ảnh hưởng