Hình 6. Đường kính vòng halo phân giải BM của vi khuẩn trong chế phẩm tương ứng với từng loại đường
NT1: ĐC (không trộn đường), NT2: Galactose, NT3: Glucose, NT4: Lactose, NT5: Mannose, NT6: Mannitol, NT7: Fructose
Các giá trịthu được đều được xử lý thống kê để xem sự khác biệt có ý nghĩa với mức độ tin cậy 95%. Số liệu trong biểu đồ là giá trị của 3 lần lặp lại. % CV = 3,72%
Kết quả khảo sát định tính khả năng phân giải bã mía bằng phương pháp đo đường kính vòng halo trên đĩa thạch, có cơ chất là bã mía của chế phẩm vi khuẩn với những loại đường khác nhau, đối chứng không có vi khuẩn (Hình 6). Biểu đồ cho thấy khả năng phân giải bã mía của vi khuẩn khi được phối trộn với Mannitol, Lactose, Galactose (NT6, NT4, NT2) là tương đương nhau 19,7-19,2-18,4 (mm) và cao hơn so
với các nghiệm thức còn lại, trong đó kết quả sử dụng Galactose tương đồng với sử
dụng Glucose (NT3) 17,8 (mm). Sử dụng đường Mannose (NT5) cho kết quả tương đồng như khi sử dụng Glucose và Fructose (NT7). Trong khi đó, sử dụng Fructose kết quả đạt thấp nhất trong các nghiệm thức có sử dụng đường và gần bằng với nghiệm thức đối chứng (NT1) 16mm. Theo Lj-Jung et al. (2010) ủ dịch enzyme cellulase với
cơ chất cellulose là cách để xác định hoạt tính enzyme exoglucanases trong phức hệ
không cao, điều này có thể giải thích là các loại đường trên khi sử dụng làm chất mang không ảnh hưởng nhiều đến hoạt tính enzyme exoglucanases của vi khuẩn.
4.1.3. Kết quả DM của bã mía được phân giải sau khi sử dụng chế phẩm
Hình 7. DM của bã mía được phân giải sau khi sử dụng chế phẩm tương ứng với từng loại đường
NT1: ĐC (không trộn đường), NT2: Galactose, NT3: Glucose, NT4: Lactose, NT5: Mannose, NT6: Mannitol, NT7: Fructose
Các giá trịthu được đều được xử lý thống kê để xem sự khác biệt có ý nghĩa với mức độ tin cậy 95%. Số liệu trong biểu đồ là giá trị của 3 lần lặp lại. % CV = 1,45%
Ở NT1 (ĐC) sử dụng vi khuẩn nhưng không phối trộn đường kết quả thấp hơn
các nghiệm thức có phối trộn đường vì vi khuẩn khi sấy khô làm sản phẩm gặp môi
trường thay đổi bất lợi mật số giảm đi dẫn đến khảnăng phân giải bã mía giảm. Khi sử
dụng Fructose (NT7) có kết quả tỉ lệ %DM giảm đi là 7,89%, thấp nhất trong các nghiệm thức sử dụng đường khác, Fructose ở dạng tinh thể hạt to, dễ bị chảy làm thay
đổi hình dạng ban đầu vì vậy khi gặp vi khuẩn và bã mía sau khi ly tâm bỏ dịch vẫn còn độ ẩm tương đối cao làm cho đường chảy ra, khi sấy khô đường lại bị vón cục
không đồng nhất với hỗn hợp bã mía, vi khuẩn vì thế khả năng bảo quản sản phẩm kém. Các nghiệm thức sử dụng Glucose (NT3), Mannose (NT5) cũng cho kết quả
không cao (NT3) 9,27%, (NT5) 9,35%, tuy cả hai ở dạng tinh thể dạng hạt nhỏnhưng
với tính chất dễ bị chảy khi gặp ẩm khi sấy khô không giữ được trạng thái ban đầu, không tạo được hỗn hợp đồng nhất nên tính bảo quản kém làm mật số vi khuẩn thấp, khảnăng phân giải bã mía và lượng xơ thô thấp. Kết quả khi sử dụng Lactose (NT4) và Mannitol (NT6) đạt kết quả cao nhất, tỉ lệ DM giảm đi khá cao (NT4) 13,41%, (NT6) 13,56%, chứng tỏ hai loại đường này có khả năng bảo quản chế phẩm tốt. Cả
hai loại đường này đều có dạng bột mịn, có khảnăng giữẩm, dễ hấp thu nước, khi sấy cùng nhiệt độ với các nghiệm thức sử dụng các loại đường khác không dễ bị làm khô, mặt khác đường Galactose (NT2) cũng có những tính chất như dạng bột mịn, dễ hấp
thu nước và giữ ẩm, nhưng khi sấy lại dễ bị làm khô bởi nhiệt, làm sản phẩm bị khô cứng lại.
Tỉ lệ phân giải DM là chỉ tiêu quan trọng để dánh giá khảnăng phân giải bã mía của vi khuẩn. Kết quả DM trong thí nghiệm cao phù hợp với yêu cầu về mặt chất
lượng của sản phẩm. Tuy nhiên, loại bã mía cũng ảnh hưởng đến kết quả DM, trong thí nghiệm này, bã mía được sử dụng là bã mía mịn (đường kính < 0,1mm) có thể làm chỉ số DM giảm đi cao, vì thế cần kết hợp những yếu tố khác để chọn ra loại đường phù hợp nhất để phối trộn.
Như vậy cả hai loại đường Lactose và Mannitose đều có thể sử dụng để phối trộn phù hợp cho chế phẩm bột vi khuẩn trong điều kiện thí nghiệm trên.
4.1.4. Kết quả CF của bã mía sau khi sử dụng chế phẩm
Sau khi kiểm tra DM 0,5g bã mía được sử dụng tiếp để kiểm tra tỉ lệ tiêu hóa CF bằng dung dịch acid và hydroxit loãng.
Hình 8. CF của bã mía được phân giải sau khi sử dụng chế phẩm tương ứng với từng loại đường
NT1: ĐC (không trộn đường), NT2: Galactose, NT3: Glucose, NT4: Lactose, NT5: Mannose, NT6: Mannitol, NT7: Fructose
Các giá trịthu được đều được xử lý thống kê để xem sự khác biệt có ý nghĩa với mức độ tin cậy 95%. Số liệu trong biểu đồ là giá trị của 3 lần lặp lại. % CV = 2,14%
Các nghiệm thức (NT) NT4 (17,16%) và NT6 (17,70%) cho kết quả phân giải
xơ thô cao nhất, không khác về mặt ý nghĩa thống kê và tốt hơn các NT còn lại. Xơ thô
là thành phần khó phân giải trong bã mía, nhưng kết quả cho thấy các NT4 và NT6 đạt kết quả khá cao, chứng tỏ vi khuẩn có trong thành phẩm vẫn giữ được hoạt tính cellulase khi sử dụng loại đường phù hợp để phối trộn. Để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo cần xác định được loại đường nào phù hợp để làm chế phẩm, kết quả cho thấy cả hai loại đường Lactose và Mannitol đều đáp ứng được yêu cầu, chúng tôi chọn
đường Lactose để tiếp tục tiến hành các khảo sát khác vì xét về mặt thương mại,
đường Lactose có dạng sản xuất công nghiệp có giá thành thấp hơn nhiều so với
đường Mannitol. Giá đường Lactose và Mannitol trên thị trường lần lượt là 0,6393$/lb; 18,9$/lb (* Nguồn: USDA Agricultural Marketing Service, 25/11/2013)
4.1.5. Độ ẩm của chế phẩm
Bảng 5. Kết quả tỉ lệ phầm trăm độ ẩm của chế phẩm tương ứng với từng
loại đường
Đường Galactose Glucose Lactose Mannose Mannitol Fructose
Độ ẩm (%) 9,40 b 8,58 b 13,24 a 6,26 c 12,88 a 6,04 c
Các trị trung bình trong cùng một hàng có các chữ theo sau giống nhau thì khác biệt không có ý nghĩa
thống kê ở mức 5%. Số liệu trong bảng là giá trị của 3 lần lặp lại. % CV = 7,5%
Kết quả thống kê có thể chia khảnăng giữ ẩm của các loại đường thành ba mức
độ khác nhau: tốt, trung bình và kém. Nhóm cho kết quả tốt là sản phẩm sử dụng Lactose và Mannitol, cảhai đều có kết quả không khác biệt về mặt ý nghĩa thống kê và
cao hơn sản phẩm chứa các loại đường còn lại. Nhóm có kết quả trung bình bao gồm sản phẩm sử dụng Galactose và Glucose. Nhóm giữ ẩm kém gồm sản phẩm chứa Mannose và Fructose. Nhìn chung, những loại đường có khảnăng giữ ẩm tốt khi phối trộn và đem sấy khô sẽ cho kết quả cao, giúp bảo quản và giữ ổn định sản phẩm tốt
hơn.
Kết hợp những chỉ tiêu khảo sát, đường Lactose cho kết quả tốt nhất được sử
dụng để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
4.2. Khảo sát nồng độđường
4.2.1. Mật số của vi khuẩn có trong chế phẩm
Hình 9. Mật số vi khuẩn trong chế phẩm tương ứng với từng nồng độ đường
NT1: 100% (m/m) bã mía và vi khuẩn, NT2: 75% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 25% (m/m)
Lactose, NT3: 67,7% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 33,3% (m/m) Lactose, NT4: 50% (m/m) bã mía và
vi khuẩn + 50% (m/m) Lactose, NT5: 33,3% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 67,7% (m/m) Lactose, NT6:
25% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 75% (m/m) Lactose
Các giá trịthu được đều được xử lý thống kê để xem sự khác biệt có ý nghĩa với mức độ tin cậy 95%. Số liệu trong biểu đồ là giá trị của 3 lần lặp lại. % CV = 2,91%
Khảo sát mật số của vi khuẩn BM21 có trong chế phẩm ứng với từng nồng độ đường Lactose khác nhau. Phối trộn Lactose với nồng độ thấp NT2 (25% m/m) 6,30 log (CFU/g) và NT3 (33,3% m/m) 6,89 log (CFU/g) cho kết quả mật số thấp vì khi đó lượng Lactose không đủđể hút hết lượng nước còn sót của hỗn hợp sau ly tâm. Ở NT5 và NT6 cho kết quả cao nhất và tương đương nhau và cao hơn NT4 với tỉ lệ phối trộn Lactose là NT5 (67,7% m/m) 9,09 log (CFU/g) , NT6 (75% m/m) 9,30 log (CFU/g), NT4 (50% m/m) 8,57 log (CFU/g). Nồng độ đường càng chiếm tỉ lệ cao sẽ giúp bảo quản chế phẩm tốt hơn, mật sốđược bảo đảm vì đường tạo được lớp màng bao quanh vi khuẩn, không những giúp vi khuẩn tránh được những bất lợi từ môi trường bên ngoài mà còn giúp chúng gắn kết với nhau khi đó sự chống chịu của vi khuẩn với môi
đạm thô phối trộn mật số vi khuẩn đạt tối đa 108 CFU/g. Trong khi đó mật số vi khuẩn trong thí nghiệm đạt đến 109 CFU/g chứng tỏ phối trộn nồng độ đường hợp lí sẽ làm
tăng độ sống sót của vi khuẩn.
4.2.2. Đường kính vòng halo của vi khuẩn trong chế phẩm
Hình 10. Đường kính vòng halo phân giải BM của vi khuẩn trong chế
phẩm tương ứng với từng nồng độđường
NT1: 100% (m/m) bã mía và vi khuẩn, NT2: 75% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 25% (m/m)
Lactose, NT3: 67,7% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 33,3% (m/m) Lactose, NT4: 50% (m/m) bã mía và
vi khuẩn + 50% (m/m) Lactose, NT5: 33,3% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 67,7% (m/m) Lactose, NT6:
25% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 75% (m/m) Lactose
Các giá trị thu được đều được xử lý thống kê để xem sự khác biệt có ý nghĩa với mức độ tin cậy 95%. Số liệu trong biểu đồ là giá trị của 3 lần lặp lại. % CV = 2,91%
Khảo sát khả năng tạo vòng halo của vi khuẩn có trong chế phẩm với những nồng độ Lactose khác nhau. Các NT4 (19,3 mm), NT5 (19,7 mm), NT6 (20 mm) cho kết quảđường tròn vòng halo cao (khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê), và tốt
hơn các nghiệm thức còn lại. Trong đó, NT4 có kết quả tương đồng với NT3 (18 mm)
và cao hơn với kết quả khác biệt có ý nghĩa thống kê với NT2, NT1, mặc khác, NT2 và NT3 có kết quảtương đồng nhau. Hiệu quả tạo vòng halo trên cơ chất bã mía mang tính chất định tính về khả năng sinh enzyme cellulase để phân giải bã mía của vi khuẩn, vì vậy kết hợp thêm những chỉ tiêu khác để khẳng định nồng độ đường thích hợp.
4.2.3. Kết quả DM của bã mía sau khi sử dụng chế phẩm
Hình 11. DM của bã mía được phân giải sau khi sử dụng chế phẩm tương ứng với từng nồng độ đường
NT1: 100% (m/m) bã mía và vi khuẩn, NT2: 75% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 25% (m/m)
Lactose, NT3: 67,7% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 33,3% (m/m) Lactose, NT4: 50% (m/m) bã mía và
vi khuẩn + 50% (m/m) Lactose, NT5: 33,3% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 67,7% (m/m) Lactose, NT6:
25% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 75% (m/m) Lactose
Các giá trịthu được đều được xử lý thống kê để xem sự khác biệt có ý nghĩa với mức độ tin cậy 95%. Số liệu trong biểu đồ là giá trị của 3 lần lặp lại. % CV = 3,77%
Phần trăm tỉ lệ tiêu hóa DM ở các nghiệm thức (NT) NT4, NT3, NT2, có kết quả tỉ lệ % DM giảm đi lần lượt giảm dần theo tỉ lệ thuận với nồng độ Lactose giảm,
Các NT khác điều có khảnăng phân giải bã mía cao hơn các NT thức đối chứng. Nên tập trung vào những NT có khác biệt có ý nghĩa lớn nhất với các NT đối chứng, ở
nghiệm thức 5 (NT5) và nghiệm thức 6 (NT6) có kết quả cao nhất với các giá trị là (NT5) 15,24%; (NT6) 15,79%, cảhai đều cho kết quả khác không có ý nghĩa thống kê.
Xác định tỉ lệ tiêu hóa DM phần nào phản ánh hiệu quả phân giải bã mía của vi khuẩn. Kết quả khảo sát cho thấy có mối tương quan cao giữa nồng độđường và tỉ lệ % DM giảm đi, với nồng độđường cao đạt ngưỡng nhất định sẽ giúp bảo quản chế phẩm tốt nhất, làm tăng khảnăng sống sót của vi khuẩn cũng như tăng hiệu quả tiêu hóa bã mía, bảo đảm cho sản phẩm đạt yêu cầu về chất lượng.
4.2.4. Kết quả CF của bã mía sau khi sử dụng chế phẩm
Hình 12. CF của bã mía được phân giải sau khi sử dụng chế phẩm tương ứng với từng nồng độ đường
NT1: 100% (m/m) bã mía và vi khuẩn, NT2: 75% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 25% (m/m)
Lactose, NT3: 67,7% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 33,3% (m/m) Lactose, NT4: 50% (m/m) bã mía và
vi khuẩn + 50% (m/m) Lactose, NT5: 33,3% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 67,7% (m/m) Lactose, NT6:
25% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 75% (m/m) Lactose
Các giá trịthu được đều được xử lý thống kê để xem sự khác biệt có ý nghĩa với mức độ tin cậy 95%. Số liệu trong biểu đồ là giá trị của 3 lần lặp lại. % CV = 4,42%
Kết quả khảo sát cho thấy NT5 (20,20%) và NT6 (20,98%) có kết quả cao nhất và không khác biệt về mặt ý nghĩa thống kê, cả hai đều cao hơn các nghiệm thức (NT) còn lại lần lượt là NT4, NT3, NT2, NT1. Trong đó, NT2 (11,59%) và NT1(10,46%) có
kết quả % CF giảm đi là thấp nhất và cả hai không khác biệt về mặt ý nghĩa thống kê. Nồng độ đường càng cao khả năng bảo vệ sản phẩm vi khuẩn càng tốt, làm giảm sự
hao hụt mật số cũng như giúp vi khuẩn giữ được hoạt tính enzyme cellulase, làm tăng
khảnăng tiêu hóa xơ thô, đảm bảo chất lượng của sản phẩm.
Như vậy, phối trộn đường theo tỉ lệ 33,3% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 67,7%
(m/m) Lactose (NT5) và 25% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 75% (m/m) Lactose (NT6)
mang lại hiệu quả tiêu hóa DM và CF cao nhất. Mặt khác, xét về giá trị kinh tế khi tạo thành phẩm thì NT5 là tốt nhất về mặt nguyên liệu và kết quả.
4.2.5. Độ ẩm của sản phẩm
Bảng 6. Kết quả tỉ lệ phầm trăm độ ẩm của chế phẩm tương ứng từng nồng độ Lactose
Tỉ lệ % Lactose
(m/m) 0 25% 33,3% 50% 67,7% 75%
Độ ẩm (%) 4,28d 10,71c 11,29c 13,56b 14,33ab 14,75a
Các trị trung bình trong cùng một hàng có các chữ theo sau giống nhau thì khác biệt không ý nghĩa
thống kê ở mức 5%. Số liệu trong bảng là giá trị của 3 lần lặp lại. % CV = 4,2%
Khảo sát độẩm của sản phẩm theo từng nồng độ Lactose cho thấy tỉ lệ Lactose 75% và 67,7% (m/m) trong tổng lượng sản phẩm cho kết quả cao nhất, không khác biệt về ý nghĩa thống kê. Trong đó, tỉ lệđộ ẩm trong chế phẩm khi phối trộn Lactose 67,7% và 50% (m/m) có kết quả tương đồng. Kết quả thấp nhất khi không sử dụng
đường phối trộn.
Kết hợp với với các khảo sát khác, tỉ lệ phối trộn 33,3% (m/m) bã mía và vi khuẩn + 67,7% (m/m) Lactose trong tổng lượng sản phẩm được chọn để tiến hành các thí nghiệm kế tiếp.
4.3. Khảo sát điều kiện nhiệt độ sấy khô sản phẩm 4.3.1. Mật số của vi khuẩn có trong chế phẩm
Hình 13. Mật số vi khuẩn trong chế phẩm tương ứng với từng điều kiện sấy
NT1: 30oC, NT2: 40oC, NT3: 45oC, NT4: 50oC, NT5:60oC, NT6: sấy đông khô
Các giá trịthu được đều được xử lý thống kê để xem sự khác biệt có ý nghĩa với mức độ tin cậy 95%. Số liệu trong biểu đồ là giá trị của 3 lần lặp lại. % CV = 3,16%
Khảo sát mật số của vi khuẩn có trong chế phẩm với điều kiện sấy khác nhau lần lượt là sấy ở nhiệt độ 30, 40, 45, 50, 60oC và sấy đông khô. Kết quả cho thấy nghiệm thức 5 (NT5) sấy ở 60oC cho kết quả thấp nhất 6,64 log(CFU/g), kế tiếp là NT1 sấy ở 30oC 7,72 log (CFU/g). Trong khi đó, NT3 sấy ở 45oC và NT5 sấy đông khô đạt kết quả cao nhất, không khác biệt về mặt ý nghĩa thống kê 9,24-9,31 log (CFU/g) và cao hơn hai nghiệm thức 2 (NT2), nghiệm thức 4 (NT4). NT2 sấy ở 40oC 8,54 log (CFU/g); NT4 sấy ở 50oC 8,38 log (CFU/g). Vi khuẩn cần độẩm nhất định để
tiếp tục duy trì sự phát triển, khi sấy ở nhiệt độ quá cao sẽ làm mất đi lượng nước đáng
kể đồng thời tiêu diệt vi khuẩn, đường không thể giúp bảo vệ vi khuẩn nếu nhiệt độ vượt quá cao. Ngược lại, khi trong sản phẩm lượng nước còn nhiều sẽ làm vi khuẩn tiếp tục sinh sản và trao đổi chất, khi đó sẽ dẫn đến giai đoạn chết làm giảm mật số,
ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Theo Nguyễn Lân Dũng (2007) có nhiều nhân tố ảnh hưởng đến sựsinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Khi vi sinh vật có đủđiều kiện dinh dưỡng để sinh trưởng mạnh mẽ thì cũng đồng thời sinh ra các chất thải có
hại và làm hạn chế sựsinh trưởng của chúng. Vì vậy, ở nhiệt độ sấy thích hợp sẽ giúp
đảm bảo mật số của vi khuẩn cũng như tạo điều kiện để đường giúp bảo quản chế
phẩm tốt hơn. Sấy đông khô và sấy ở 45oC đều mang lại kết quả tốt nhất khi kiểm tra mật số của vi khuẩn có trong chế phẩm, cần kết hợp với những khảo sát khác để chọn
phương pháp phù hợp nhất.
4.3.2. Đường kính vòng halo của vi khuẩn trong chế phẩm
Hình 14. Đường kính vòng halo phân giải BM của vi khuẩn trong chế