chế phẩm Bacillus subtilis
Trên cơ sở kết quả tác động riêng lẻ của từng yếu tố, để tối ưu tương tác các yếu tố giúp điều kiện thủy phân đạt mục tiêu về hiệu suất thu hồi protein (Y4), hàm lượng đạm amin (Y5) và hàm lượng đạm amoniac (Y6), việc tối ưu hóa đa đáp ứng sử dụng mô hình Box-Behnken đã được tiến hành. Kết quả khảo sát cho thấy, cả 3 hàm mục tiêu về hiệu suất thu hồi protein, hàm lượng đạm amin và hàm lượng đạm amoniac đều chịu sự tương tác có ý nghĩa của 4 yếu tố khảo sát. Phương trình hồi quy biểu diễn sự tương quan giữa pH, tỷ lệ muối bổ sung, tỷ lệ vi khuẩn bổ sung và thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi protein, hàm lượng đạm amin, hàm lượng đạm amoniac được thể hiện như sau:
Y4 = -269,13 + 0,17X3 + 11,72X4 - 33,54X5 + 20,15X6 - 1,28X3 2 - 2,22X3X4 + 2,88X3X5+ 1,00X3X6 + 0,53X4 2 - 3,47X4X5 + 0,09X4X6 + 2,97X5 2 + 1,11X5X6 - 0,50X6 2 R2 = 98,04%; R2điều chỉnh = 97,55%; Y5 = 9,44 - 10,22X3 + 3,29X4 + 28,65X5 + 0,48X6 + 0,46X3 2 + 0,62X3X4 - 1,55X3X5 + 0,07X3X6 - 0,47X4 2 + 1,37X4X5 - 0,10X4X6 - 3,33X5 2 - 0,37X5X6 + 0,004X6 2 R2 = 97,51%; R2điều chỉnh = 96,88%; Y6 = 21,50 - 6,09X3 - 1,60X4 - 0,88X5 + 0,66X6 + 1,09X3 2 - 0,18X3X4 - 0,80X3X5 - 0,01X3X6 + 0,26X42 + 0,12X4X5 - 0,04X4X6 + 3,33X52 - 0,35X5X6 + 0,03X6 2 R2 = 95,09%; R2điều chỉnh = 93,86%;
Các hệ số tương quan khá cao đã chứng tỏ các phương trình xây dựng đã phản ánh số liệu thực nghiệm với độ tương thích cao ở độ tin cậy 95%. Cụ thể, phương trình có thể giải thích được sự biến động của hiệu suất thu hồi protein, hàm lượng đạm amin và hàm lượng đạm amoniac tương ứng đến 98,04%, 97,51% và 95,09%. Thêm vào đó, việc kiểm định sự thiếu phù hợp của các phương trình đều có giá trị P>0,05 đã chứng tỏ mô hình lựa chọn là phù hợp với dữ liệu thực nghiệm. Kết quả tối ưu hóa đa đáp ứng thể hiện ở Bảng 4.5 với giá trị mong muốn đạt 83,54%.
Bảng 4.5: Kết quả tối ưu hóa đa đáp ứng trong thủy phân thu hồi protein từ phụ phẩm cá lóc nuôi Nhân tố Chế độ Chế độ tối ưu Y4max, % Y5max, % Y6min, % Thấp Cao pH 6 8 6,72 57,68 22,53 3,71 Tỷ lệ muối, % 5 9 7,74 Tỷ lệ vi sinh, % 1,5 2,5 2,5 Thời gian, ngày 25 35 28,89
Để kiểm chứng tính phù hợp của các giá trị nhận được từ kết quả tối ưu hóa, 3 mẫu thí nghiệm được tiến hành lặp lại độc lập dựa trên giá trị các điều kiện tối ưu như Bảng 4.5 (thời gian thủy phân được điều chỉnh lên 29 ngày), sản phẩm dịch thủy phân thu được có hàm lượng protein là 13,54±0,51%, các chỉ tiêu về hiệu suất thu hồi protein, hàm lượng nitơ amin, hàm lượng nitơ amoniac tương ứng đạt 58,73±0,45%, 22,08±0,43% và 3,96±0,28%. Kết quả thu được khác biệt không đáng kể so với kết quả thu được ở Bảng 4.5. đã góp phần khẳng định, nghiên cứu đánh giá sự tác động đồng thời của các yếu tố đến hiệu quả thủy phân protein nhằm tìm ra phương án tối ưu nhất là rất quan trọng và có tính khả thi cao.
Kết quả phân tích thành phần acid amin cho thấy sản phẩm thủy phân có sự hiện diện đầy đủ các thành phần acid amin thiết yếu (Bảng 4.6). Sản phẩm thủy phân có tỷ lệ acid amin thiết yếu trên tổng số acid amin (TEAA/TAA) đạt 37,71%, giá trị này có ý nghĩa rất quan trọng thể hiện đặc tính chất lượng của sản phẩm thủy phân. Kết quả phân tích điện di cũng cho thấy, sản phẩm thủy phân có khối lượng phân tử rất thấp, tập trung chủ yếu ở mức nhỏ hơn 14,4 kDa.
Bảng 4.6: Hàm lượng các acid amin của dịch thủy phân phụ phẩm cá lóc
Tên acid amin Hàm lượng (mg/mL) Tên acid amin Hàm lượng (mg/mL) Valine 0,23 Glycine 0,22 Tyrosine 0,03 Glutamic acid 0,57 Threonine 0,1 Cystine 0,0022 Serine 0,13 Aspartic acid 0,31 Proline 0,15 Arginine 0,01 Phenylalanine 0,14 Alanine 0,27 Methionine 0,15 Lysine 0,45 Leucine 0,17 Isoleucine 0,1 Histidine 0,09
Nhƣ vậy, từ kết quả nghiên cứu có thể kết luận, việc thu nhận protein từ phụ phẩm cá lóc bằng ứng dụng chế phẩm vi sinh Bacillus subtilis đã được thực hiện để tận dụng một cách hiệu quả thành phần protein từ cá lóc nuôi. Chế độ ủ tối ưu với lượng chế phẩm vi sinh, tỷ lệ muối bổ sung, pH và thời gian thủy phân tối ưu tương ứng là 2,5%, 7,74%, 6,72 và 28,89 ngày. Tại điều kiện này, hiệu suất thu hồi protein là 57,68%, chất lượng sản phẩm được kiểm soát với hàm lượng nitơ amin đạt 22,53% và hàm lượng nitơ amoniac sinh ra là 3,71%. Sản phẩm protein thu hồi từ phụ phẩm là các peptide có khối lượng phân tử rất thấp (<14,4 kDa) và chất lượng protein cao nhờ có đầy đủ các acid amin thiết yếu.