Ảnh hưởng tương tác của nhiệt độ và thời gian trích ly đến hoạt tính

tính enzyme lipase thu nhận từ nội tạng cá lóc

Dựa vào kết quả thí nghiệm cho thấy, hai yếu tố nhiệt độ và thời gian trích ly được chọn để thực hiện quy hoạch thực nghiệm có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả trích ly enzyme lipase với tỷ lệ mẫu và dung môi là 1:4 (w/w). Dung dịch đệm được sử dụng trong trích ly là đệm phosphate pH 6.

Hai yếu tố cần khảo sát là:

+ X1: Là nhiệt độ trích ly với 5 mức khảo sát, mức thấp nhất (-1,4) tương ứng 26°C, mức -1 tương ứng nhiệt độ 30°C, tâm (mức 0) 40°C và hai mức nhiệt độ cao 50°C (+1) và 54°C (+1,4).

+ X2: Là thời gian trích ly với 5 mức khảo sát, mức thấp nhất (-1,4) tương ứng 10 phút , mức -1 tương ứng nhiệt độ 60 phút, tâm (mức 0) 180 phút và hai mức thời gian cao hơn 300 phút (+1) và 350 phút (+1,4).

Hàm mục tiêu Y: Tổng hoạt tính lipase thu được trong dịch trích ly (U/g, CKNL).

Ma trận quy hoạch thực nghiệm xác định quá trình trích ly lipase từ nội tạng cá lóc được trình bày ở Bảng 4.4.

Bảng 4.4. Ảnh hưởng của các nhân tố mã hóa đối với phương trình hồi quy

Nhân tố Tổng bình

phương

Bậc tự do Phương sai Tỷ số F Giá trị P

X1: Nhiệt độ 9,5604 1 9,5604 45,20 0,0000 X2: Thời gian 34,3824 1 34,3824 162,56 0,0000 X12 120,643 1 120,643 570,39 0,0000 X1X2 38,5208 1 38,5208 182,12 0,0000 X22 80,1811 1 80,1811 379,09 0,0000 Block 0,986988 2 0,493494 2,33 0,1177 Sai số 5,28779 25 0,211511

Từ Bảng 4.4 cho thấy, giá trị P của các lần lặp lại của thí nghiệm (block) có giá trị P = 0,1177 >0,05, chứng tỏ độ tin cậy của kết quả đo đạc giá trị lipase tương ứng với các mẫu trích ly ở các lần khảo sát khác nhau. Đồng thời, tất cả giá trị P của các thừa số khảo sát đều nhỏ hơn 0,05 và giá trị F lớn hơn 10 đã chứng tỏ các nhân tố khảo sát đều ảnh hưởng đến quá trình trích ly lipase từ nội tạng cá lóc. Hệ số hồi quy bậc một của X1, X2 cũng như hệ số tương tác của X1X2 đều khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê ở độ tin cậy 95%, đồng thời hệ số hồi quy bậc hai của X12 và X22 cũng khác biệt ý nghĩa về mặt thống kê.

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ

Sự tương tác của thời gian và nhiệt độ được thấy rõ qua biểu đồ minh họa ở Hình 4.1.

Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn sự tương tác của nhiệt độ và thời gian đến hoạt tính của enzyme lipase trích ly từ nội tạng cá lóc

Từ đồ thị tổng quát biểu diễn sự tương tác của cặp nhân tố nhiệt độ và thời gian đến hoạt tính lipase thu nhận ở Hình 4.1 cho thấy, hai nhân tố này thật sự có sự ảnh hưởng đồng thời đến quá trình trích ly enzyme lipase. Với nhiệt độ trích ly thấp và thời gian ly trích ngắn cho hiệu quả trích ly kém, trong khi đó, nếu nâng nhiệt độ trích ly lên mức cao nhất và thời gian trích ly kéo dài, lipase sẽ bị mất hoạt tính.

Đồ thị bề mặt đáp ứng và đồ thị đường đồng điểm được thể hiện đồng thời ở Hình 4.2 một lần nữa khẳng định cả hai yếu tố nhiệt độ và thời gian đều ảnh hưởng đến quá trình trích ly lipase từ nội tạng cá lóc. Giá trị cao nhất của hàm mục tiêu Y khi X1 có giá trị trong khoảng từ 0 đến +1 (40C đến 50C) và X2 có giá trị trong khoảng từ 0 đến +1 (180 đến 300 phút).

Hình 4.2: Đồ thị đường đồng điểm và bề mặt đáp ứng thể hiện sự tương tác của nhiệt độ và thời gian trích ly đến hoạt tính của enzyme lipase trích ly từ nội tạng cá lóc

(p

hú

t)

Interaction Plot for Lipase

8,7 10,7 12,7 14,7 16,7 Li pa se Nhiet do 30,0 50,0 Thoi gian=60,0 Thoi gian=60,0 Thoi gian=300,0 Thoi gian=300,0 Thời gian = 60 phút Thời gian = 300 phút Thời gian = 300 phút Thời gian 60 phút Nhiệt độ (C) Hoạt tính lipase (U/g)

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ

Hoạt tính lipase từ nội tạng cá lóc tăng đều từ 10 đến 211 phút đối với điều kiện nhiệt độ 30 và 40C, và giảm dần theo thời gian 300 và 350 phút ở các nhiệt độ cao hơn.

Phương trình thực nghiệm tối ưu hóa hai nhân tố thời gian và nhiệt độ đối với quá trình trích ly thông qua kết quả thí nghiệm có được là:

Y= -41,6914 + 2,69779*X1 + 0,124363*X2 - 2,07049*X12 - 0,0242146*X1*X2 - 0,0001518*X22 (1).

Giá trị thời gian và nhiệt độ tối ưu cho quá trình trích ly enzyme từ nội tạng cá lóc khi giải phương trình hồi quy (1). Dựa theo kết quả thu được trên

Hình 4.2, điều kiện nhiệt độ tối ưu để chiết tách lipase từ nội tạng cá là 40,3oC tương ứng với 211,2 phút.

Hoạt tính lipase thu được từ thực nghiệm và tính toán theo phương trình có độ tương thích cao ở giá trị R2 = 0,9732 (Hình 4.3).

Như vậy có thể kết luận rằng phương trình hồi quy đã mô tả đúng các kết quả thực nghiệm. Hệ số tương quan cho biết 97,32% sự biến đổi hoạt tính lipase là do ảnh hưởng của các biến độc lập X1, X2 và chỉ có 2,68% sự thay đổi là do các yếu tố không xác định được gây ra.

Hình 4.3: Đồ thị tương quan giữa hoạt tính lipase xác định bằng thực nghiệm và tính toán theo phương trình hồi quy

Nhiệt độ và thời gian là hai nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình trích ly enzyme lipase. Theo Negi et al. (2011), thời gian trích ly quá ngắn hay quá dài đều làm giảm hoạt tính enzyme lipase. Nếu thời gian trích ly ngắn sẽ không đủ cho quá trình ngấm dung môi vào nguyên liệu. Ngược lại, thời gian trích ly dài sẽ làm giảm hoạt tính enzyme (Ghildyal et al., 1991). Đối với nhiệt độ, hoạt tính enzyme lipase tăng khi tăng nhiệt độ. Tuy nhiên, khi nhiệt độ quá

y = 0,9556x + 0,4335 R2 = 0,9732 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 0 5 10 15 20

Hoạt tính lipase thực tế (U/g)

Ho ạt tí n h l ip as e l ý th u y ết (U /g)

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ

cao hoạt tính enzyme bắt đầu giảm nguyên nhân là do khi các enzyme được gia nhiệt, các phân tử đóng vai trò trung tâm hoạt động của enzyme bị phá vỡ bởi nhiệt và trở nên bất hoạt. Vì vậy, enzyme bị biến đổi và mất đi vai trò xúc tác (Alyward et al., 1969). Ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối ưu, động năng của enzyme và cơ chất giảm làm chúng chuyển động chậm và ít va chạm hơn. Vì thế, các phức chất emzyme - cơ chất cũng hình thành ít hơn làm phản ứng xảy ra chậm hơn so với ở nhiệt độ tối ưu. Tóm lại, nhiệt độ và thời gian trích ly có ảnh hưởng tương tác đến hoạt tính enzyme. Nghiên cứu của Knospe và Plendi (1997, trích dẫn bởi Pahojar và Sethar, 2002) đã tìm thấy điều kiện trích ly

thích hợp lipase từ nội tạng của dê là ở pH 5,6÷6,5 và khoảng nhiệt độ ly trích thích hợp là 43÷60C. Tương tự, nghiên cứu của Aryee et al. (2007) cho kết

quả nhiệt độ tối ưu cho trích ly enzyme lipase từ nội tạng cá đối xám (Mugil

cephalus) là 50oC tương ứng với khoảng thời gian 30 phút ở pH tối ưu là 8.

Điều này cho thấy, điều kiện trích ly lipase - bao gồm nhiệt độ, thời gian và cả pH dung môi sử dụng phụ thuộc rất lớn vào nguồn nguyên liệu thu nhận enzyme. Trong nghiên cứu này, enzyme lipase trích ly từ nội tạng cá lóc có nhiệt độ trích ly tối ưu là 40,3oC tương ứng với 211,2 phút với dung môi trích ly là đệm phosphate pH 6.

Trong khảo sát thực tế, chọn lựa mức nhiệt độ 40°C và thời gian ủ là 210 phút, hoạt tính lipase đạt được ở điều kiện ly trích tối ưu là 17,16 (U/g, CKNL).

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37 Trường Đại học Cần Thơ

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ