Kết quả ở phần trên cho thấy rằng chủng Lc.3 có khả năng phát triển ở nhiệt độ từ 20- 400C. Trong quá trình muối chua cần phải tạo những điều kiện
cho vi khuẩn phát triển tốt nhất, vì vậy chúng tối tiến hành khảo sát sự phát triển của chủng vi khuẩn tại ba điểm nhiệt độ là 25, 30 và 350C. Kết quả đ−ợc trình bày ở các đồ thị 5 và 6. 3 4 5 6 7 0 6 12 18 24 30 36 42 48 Thời gian (h) p H 25 30 35
Đồ thị 5: ảảảảnh h−ởng nhiệt độ tới sự thay đổi pH môi tr−ờng của chủng Lc.3
0 10 20 30 40 50 60 0 6 12 18 24 30 36 42 48
Thời gian, giờ
m l N a O H 0 ,1 N 25 30 35
Đồ thị 6: ảảảảnh h−ởng nhiệt độ đến khả năng tạo axit lactic của chủng Lc.3 Kết quả nghiên cứu cho thấy khi nhiệt độ tăng trong khoảng 25-350C thì khả năng phát triển cũng nh− khả năng tạo axit lactic của chủng Lc.3 tăng. Tuy nhiên nhiệt độ ảnh h−ởng không nhiều đến sự tạo thành axit lactic cũng nh− khả năng phát triển của chủng vi khuẩn. ở nhiệt độ 30 và 350C thì khả năng tạo axit lactic lớn hơn so với ở 250C, còn khả năng phát triển của chủng ở
ba nhiệt độ này gần t−ơng đ−ơng nhau. Nh− vậy nhiệt độ 30-350C là nhiệt độ thích hợp nhất cho sự phát triển và tạo axit lactic của chủng Lc.3.
3.3.5.Quy hoạch thực nghiệm tìm hàm hồi quy
Trong công nghệ muối chua cà pháo thì vấn đề về nâng cao hiệu suất lên men và chất l−ợng sản phẩm là một vấn đề cần thiết. Vì vậy, để thuận tiện cho việc nghiên cứu chúng tôi tiến hành nghiên cứu sự ảnh h−ởng của chế phẩm vi khuẩn lactic (chủng Lc.3) đến quá trình lên men nhằm mục đích làm tăng hiệu suất lên men và chất l−ợng của sản phẩm. Các yếu tố ảnh h−ởng tới hoạt lực của chế phẩm vi khuẩn nh− pH, nhiệt độ, nồng độ chế phẩm, thời gian lên men, nồng độ cơ chất, nồng độ muối, độ già của nguyên liệu, các nguyên tố vi l−ợng…Nh−ng qua các kết quả nghiên cứu thăm dò chúng tôi nhận thấy rằng có 3 yếu tố có ảnh h−ởng rất rõ rệt đó là :
Nồng độ chế phẩm vi khuẩn lactic (X1) Nồng độ muối (X2)
Thời gian lên men (X3)
Bảng 3.12: Các yếu tố ảnh h−ởng và khoảng biến đổi
STT Các yếu tố Mức d−ới Mức giữa Mức trên
1 Nồng độ chế phẩm vi khuẩn (%) 2 3 4
2 Nồng độ muối (%) 4 6 8
3 Thời gian lên men (giờ) 24 48 72
Tuy độ pH, nồng độ đ−ờng, nhiệt độ…cũng là các yếu tố quan trọng ảnh h−ởng tới hoạt tính của chế phẩm vi khuẩn lactic, nh−ng chúng tôi không tiến hành nghiên cứu sự ảnh h−ởng của các yếu tố này đến quá trình muối chua.
Các chỉ tiêu chúng tôi cần xác định trong quá trình muối chua là: - Hiệu suất lên men (Y1)
- Độ axit lactic (Y2)
Ngoài ra chúng tôi còn tiến hành xác định các chỉ tiêu khác nh− chỉ tiêu cảm quan, hàm l−ợng muối, hàm l−ợng chất khô hòa tan, hàm l−ợng đ−ờng, độ cứng, độ màu....
Kết quả nghiên cứu theo 13 điểm đ/ chọn đ−ợc biểu diễn trong bảng 3.13 d−ới đây:
Bảng 3.13: Ma trận thí nghiệm và kết quả thí nghiệm
Ma trận thí nghiệm
Biến m/ hóa Biến số thực Kết quả thí nghiệm
TT X1 X2 X3 Nồng đô chế phẩm VK (%) Nồng độ muối (%) Thời gian lên men (giờ) Hiệu suất lên men (%) Hàm l−ợng axit (g/l) 1 0 0 0 3.00 6.00 48 80.0 1.25 2 1 0 0 4.00 6.00 48 78.3 1.40 3 -1 0 0 2.00 6.00 48 82.5 1.20 4 0.5 0.866 0 3.50 7.50 48 77.1 1.30 5 -0.5 -0.866 0 2.50 4.00 48 78.2 1.27 6 0.5 -0.866 0 3.50 4.00 48 82.7 1.29 7 -0.5 0.866 0 2.50 7.50 48 86.8 1.27 8 0.5 0.288 0.816 3.50 6.50 68 81.1 1.36 9 -0.5 -0.288 -0.816 2.50 5.50 29 73.0 1.26 10 0.5 -0.288 -0.816 3.50 5.50 29 78.0 1.25 11 0 0.577 -0.816 3.00 7.00 29 78.2 1.30 12 -0.5 0.288 0.816 2.50 6.50 68 77.3 1.30 13 0 -0.577 0.816 3.00 4.50 68 79.1 1.29
Mỗi thí nghiệm đ−ợc tiến hành 3 lần với sai số của Y1 là 4%, Y2 là 5%. Qua kết quả thu đ−ợc cho thấy, khi thay đổi giá trị các biến số X1, X2, X3 thì hiệu suất lên men thay đổi từ 73% đến 86.8% và hàm l−ợng axit lại thay đổi từ 1.2 đến 1.4 (g/l). Điều này chứng tỏ rằng các yếu tố X1, X2, X3 là các yếu tố ảnh h−ởng rất lớn đến quá trình muối chua cà pháo (tăng hiệu suất lên men và chất l−ợng của sản phẩm).
Sau đó chúng tôi tiến hành xử lý các kết quả thí nghiệm trên máy tính bằng ch−ơng trình NEMROD từ đó chúng tôi xác định đ−ợc các hệ số hồi quy trong bảng 3.14 nh− sau:
Bảng 3.14: Giá trị các hệ số hồi quy Đại l−ợng Hệ số Y1 Y2 F b0 79.100 1.290 b1 0.600 -0.069 1.00 b2 3.031 -0.028 1.00 b3 2.082 0.000 1.00 b11 0.050 0.035 1.90 b22 1.350 -0.045 1.90 b33 -0.400 0.003 2.03 b12 -0.751 -0.035 1.11 b13 10.492 0.055 1.11 b23 3.465 0.004 1.11 r2 0.99 0.98
Các hệ số hồi quy biểu thị mức độ ảnh h−ởng của các yếu tố trên đến quá trình muối chua cà pháo bởi chế phẩm vi khuẩn lactic. Từ kết quả ở bảng trên cho thấy:
Trong khoảng đ/ chọn 3 yếu tố là: Nồng độ chế phẩm vi khuẩn lactic (X1). nồng độ muối (X2) và thời gian lên men (X3) đều có ảnh h−ởng đến hiệu suất lên men, hàm lựong axit.
+ Đối với đại l−ợng Y1 (hiệu suất lên men): Yếu tố nồng độ chế phẩm vi khuẩn lactic và thời gian lên men ảnh h−ởng rất lớn đến hiệu suất lên men (hệ số b13 = 10.492 và b23 = 3.465). Nh− vậy khi một trong 2 yếu tố này tăng thì hiệu suất lên men tăng, nh−ng chỉ tăng đến mức độ nào đó thì nó lại có tác dụng ng−ợc lại. Nh− vậy khi X1 tăng thì X3 giảm và hiệu suất lên men chỉ tăng khi X3 ở một thời điểm nào đó. Nh−ng đến một mức độ nào đó thì hiệu suất lên men sẽ không tăng nữa hoặc có thể giảm xuống khi X1 vẫn tiếp tục tăng.
+ Đối với đại l−ợng Y2 (hàm l−ợng axit): Các yếu tố X1, X2 , X3 ảnh h−ởng nhiều đến hàm l−ợng axit của cà pháo muối chua, trong đó yếu tố X1 (nồng độ chế phẩm vi khuẩn lactic) và X2 (nồng độ muối) và X3 (thời gian lên men) đều có ảnh h−ởng tỷ lệ thuận với hàm l−ợng axit, tức là khi yếu tố nồng độ chế phẩm vi khuẩn lactic, nồng độ muối và thời gian lên men thấp thì độ axit cũng thấp (b1=-0.069, b2=-0.028, b3=0.000). Khi các yếu tố nồng độ chế phẩm vi khuẩn lactic, nồng độ muối, thời gian lên mentăng thì độ axit cũng tăng theo (b11= 0.035, b22=-0.045, b33= 0.003). Tuy nhiên khi nồng độ chế phẩm vi khuẩn lactic, nồng độ muối quá cao, thời gian quá dài đều gây ảnh h−ởng xấu đến chất l−ợng của sản phẩm.
+ Đối với đại l−ợng f ( hệ số gia tăng) đây là số đo tuyệt đối thể hiện tính thích ứng của mô hình trên toàn miền đ/ chọn. Nếu hệ số f nằm trong khoảng 1.00-2.50 thì chứng tỏ ma trận thực nghiệm đ/ chọn là hoàn toàn thích ứng và ng−ợc lại nếu hệ số này > 2.5 thì cần phải chọn lại ma trận hoặc phải chọn lại các điểm giới hạn. Kết quả chạy tr−ơng trình của chúng tôi, f có giá trị từ 1.0- 2.03, điều này chứng tỏ ma trận đ/ chọn là hoàn toàn thích ứng.
Chúng tôi đ/ xác định đ−ợc các ph−ơng trình hồi quy thực nghiệm đối với các đại l−ợng Y1, Y2 nh− sau:
Y1= 79.1+ 0.6X1+ 3.031X2 + 2.082X3 + 0.05X12+ 1.35X22- 0.4X32- 0.751X1X2+ 10.492X1X3 + 3.465X2X3.
Y2=1.29– 0.069X1- 0.028X2+ 0.0X3+ 0.035X12– 0.045X22+ 0.003X32- 0.035X1X2+ 0.055X1X3+ 0.004X2X3.
Để tìm vùng tối −u cho quá trình muối chua cà pháo, chúng tôi vẽ bề mặt đáp ứng của hiệu suất lên men (Y1), hàm l−ợng axit (Y2) bằng ch−ơng trình MATLAB nh− sau:
Đồ thị 7: Sự biến thiên hiệu suất lên men theo nông độ muối và thời gian lên men
Đồ thị 8: Sự biến thiên hiệu suất lên men theo nồng độ chế phẩm vi khuẩn lactic và thời gian lên men
Đồ thị 7 và 8 cho thấy màu nâu đỏ càng đậm thì hiệu suất lên men càng cao, hiệu suất lên men đạt cao nhất là 86.8%.
Đồ thị 9: Sự biến thiên độ axit theo nồng độ muối và thời gian lên men
Đồ thị 10: Sự biến thiên độ axit theo nồng độ chế phẩm vi khuẩn lactic và thời gian lên men
Đồ thị 9 và 10 màu vàng da cam càng đậm thì độ axit càng cao, độ axit đạt cao nhất là 1,4g/l. T−ơng ứng với khoảng nồng độ chế phẩm vi khuẩn lactic là 2.5 - 4%, nồng độ muối là 6 - 7% và thời gian lên men là 48 giờ. Vậy khi sử dụng chế phẩm vi khuẩn lactic để muối chua cà pháo trong khoảng điều kiện nh− sau: Nồng độ chế phẩm vi khuẩn lactic là 2.5- 4%, nồng độ muối là 6- 8%, thời gian lên men là 24- 48 giờ và nhiệt độ lên men là 30- 350C. Tuy nhiên ở trong điều kiện nhiệt độ thấp hơn 300C hoặc cao hơn 350C thì quá trình lên men vẫn diễn ra nh−ng hiệu suất lên men sẽ thấp hơn, khả năng hoạt động của chủng vi khuẩn Lc.3 kém hơn.