L ỜI CẢM ƠN
4.2Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ và thời gian thích hợp cho hoạt
d. Phân tích thống kê
4.2Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ và thời gian thích hợp cho hoạt
cho hoạt động thủy phân của enzyme pectinase đến hiệu suất thu hồi dịch quả.
4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến hoạt tính của enzyme pectinase đến hiệu suất thu hồi dịch quả trên nguyên liệu xoài. pectinase đến hiệu suất thu hồi dịch quả trên nguyên liệu xoài.
Pectin hiện diện trong nguyên liệu xoài là một trong những nguyên nhân làm cho dịch purê xoài có độ nhớt khá cao, gây khó khăn cho quá trình lọc và hiệu suất thu hồi dịch quả. Theo Byarugaba-Bazirake (2009), việc sử dụng enzyme
pectinase thương mại sẽ thu được nhiều dịch quả hơn so với không sử dụng enzyme này trong quá trình trích dịch quả, thuận lợi cho quá trình lên men rượu và làm trong rượu thành phẩm. Do đó, việc bổ sung enzyme pectinase để thủy phân pectin trong nguyên liệu để tăng hiệu suất thu hồi dịch quả có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình lên men của rượu vang xoài nói riêng và các loại rượu lên men từ trái cây có hàm lượng pectin cao nói chung.
Hoạt tính của enzyme phụ thuộc vào nhiều yếu tố và mỗi loại enzyme lại có những yếu tố tác động khác nhau đến hoạt tính của nó. Nhiệt độ và pH là những yếu tố có tác động trực tiếp đến hoạt động của enzyme trong phản ứng thủy phân. Trong thí nghiệm này, enzyme pectinase thương mại được sử dụng để thủy phân pectin trong dịch purê xoài được, thí nghiệm được bố trí với 2 nhân tố nhiệt độ (30; 40; 50 và 60oC) và pH (4; 4,5; 5 và 5,5). Trong đó, nồng độ enzyme được cốđịnh ở 0,1%, thời gian thủy phân là 120 phút.
Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến khả năng thủy phân purê xoài thông qua lượng dịch quả thu hồi trung bình bằng enzyme pectinase được trình bày ở bảng 4.2 như sau:
Bảng 4.2 Lượng dịch quả trung bình thu được sau quá trình thủy phân ở nhiệt độ và pH khác nhau Lượng dịch quả trung bình (ml/100g) pH Nhiệt độ (oC) 4 4,5 5 5,5 Trung bình (nhiệt độ) 30 71,67ef 73,33cd 72,67de 74,00bcd 72,92B 40 73,00de 77,67a 74,67bc 73,67cd 74,75A 50 74,67bc 74,67bc 74,67bc 74,67bc 74,67A 60 72,67de 75,33b 73,00de 70,67f 72,92B Trung bình (pH) 73,00 B 75,25A 73,75B 73,25B
Các chữ cái a, b, c,.. thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5%. Các chữ cái A, B, C,... thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các giá trị trung bình (ở cùng hàng hoặc cột) ở mức ý nghĩa 5%.
Số liệu trong bảng là giá trị trung bình của 3 lần lặp lại.
Qua kết quả thống kê (bảng 4.2) cho thấy hoạt động thủy phân của enzyme ở nhiệt độ 40 và 50oC cho lượng dịch quả cao nhất, không có khác biệt ý nghĩa thống kê giữa nhiệt độ 40 và 50oC với mức ý nghĩa 5%. Khi tăng hoặc giảm nhiệt độ thủy phân thì lượng dịch quả thu hồi giảm thể hiện qua lượng dịch quả thu hồi ở nhiệt độ 30 và 60oC tương đối thấp và không có khác biệt ý nghĩa thống kê giữa hai nhiệt độ này. Tuy nhiên, lượng dịch quả thu được ở nhiệt độ 30 và 60oC đều có khác biệt ý nghĩa thống kê với lượng dịch quả thu được ở nhiệt độ 40 và 50oC ở mức ý nghĩa 5%. Như vậy, ở nhiệt độ 40 và 50oC enzyme
Nhiệt độ thích hợp cho enzyme để thực hiện tốt chức năng xúc tác phản ứng thủy phân là điều cần thiết được thể hiện qua vận tốc phản ứng, vận tốc phản ứng chỉ tăng khi nhiệt độ tăng trong một giới hạn nhất định mà chưa ảnh hưởng tới cấu trúc của enzyme. Theo quy luật các phản ứng hóa học thông thường, vận tốc phản ứng càng tăng khi tăng nhiệt độ, nhưng vì enzyme có bản chất là protein, do đó khi tăng nhiệt độ tới một giá trị giới hạn nào đó thì vận tốc phản ứng của enzyme sẽ bị giảm do sự biến tính của protein (Nguyễn Minh Chơn, 2004). Điều này giải thích cho việc thu hồi lượng dịch quả thấp khi tiến hành thủy phân ở nhiệt độ cao 60oC và nhiệt độ thấp 30oC thì hiệu quả quá trình thủy phân cũng thấp do nhiệt độ thấp không thích hợp cho hoạt động của enzyme pectinase.
Kết quả này tương tự với nghiên cứu của Trần Thái Đắc Vương (2009) khi thủy phân purê xoài cho hiệu suất thu hồi cao nhất ở nhiệt độ 40oC. Theo Hoàng Kim Anh (2007), nguồn enzyme pectinase thu nhận từ nấm mốc Aspergillus niger có
nhiệt độ tối thích 40 ÷ 45oC và từ nguồn thực vật là 55 ÷ 60oC. Do chếphẩm enzyme pectinase thương mại được sử dụng trong thí nghiệm này có nguồn gốc từ nấm mốc Aspergillus aculeatus nên ta chọn nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của pectinase là 40và 50oC.
Bên cạnh nhiệt độ, ảnh hưởng của pH cũng khá rõ đến lượng dịch quả thu hồi sau quá trình thủy phân, lượng dịch quả thu hồi cao nhất khi khảo sát ở giá trị pH 4,5 và lượng dịch quả giảm đáng kểở các pH còn lại (4,0; 5,0 và 5,5). Qua kết quả thống kê (bảng 4.2) cho thấy hoạt động thủy phân của enzyme pectinase trên purê xoài ở pH 4,5 khác biệt ý nghĩa thống kê với các pH còn lại (4,0; 5,0; 5,5) ở mức ý nghĩa 5%. Như vậy, pH 4,5 là tối ưu cho quá trình thủy phân với lượng dịch quả thu hồi cao nhất là 75,25 mg/100g. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của L Veeranjaneya Reddy (2009) với pH 4,5 là thích hợp cho hoạt động của enzyme pectinase trên nguyên liệu xoài. Theo Lý Nguyễn Bình (2004), nguồn enzyme pectinase thu nhận từ nấm mốc cũng có pH tối thích là 4,5. Do vậy pH tối ưu cho hoạt động của enzyme pectinase là 4,5.
Yếu tố pH môi trường ảnh hưởng lớn đến hoạt tính của enzyme thông qua vận tốc phản ứng của enzyme, pH làm thay đổi trạng thái ion hóa của các nhóm định chức ở trung tâm hoạt động của enzyme, do dó làm thay đổi khả năng phản ứng của các nhóm này trong phản ứng xúc tác và có thể làm thay đổi cấu trúc trung tâm hoạt động của enzyme. Do đó, hoạt tính của enzyme cũng phụ thuộc vào trạng thái bền của protein nên pH quá cao hoặc quá thấp cũng làm protein bị biến tính và làm giảm hoặc làm mất hoạt tính của enzyme (Nguyễn Minh Chơn, 2004). Điều này lý giải nguyên nhân cho sự giảm lượng dịch quả thu được khi tiến hành thí nghiệm để thu hồi dịch quả ở pH quá thấp hoặc quá cao
điều không có lợi cho hoạt động của enzyme nên lượng dịch quả giảm theo tương ứng là một tất yếu.
Thống kê ở bảng 4.2 cũng cho thấy nhiệt độ 40oC và pH 4,5 thu được lượng dịch quả sau thủy phân cao nhất (bảng 4.2). Kết quả này tương tự với nghiên cứu của Cefn Coed (2010), hoạt động tối thích của enzyme pectinase thương mại ở pH 4 ÷ 5 và nhiệt độ dưới 50oC. Do đó, ta chọn ra vùng nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của enzyme pectinase là từ 40 đến 50oC và vùng pH tối ưu là 4,5. Xét về mặt kinh tế để tiết kiệm năng lượng cung cấp cho quá trình thủy phân, nhiệt độ 40oC được chọn là nhiệt độ tối ưu cho hoạt động thủy phân của enzyme pectinase và pH tối ưu cho hoạt động của enzyme pectinase là 4,5.