Tiến hành bố trí thí nghiệm theo sơ đồ hình 2.9 mục 2.5.4. Thu được kết quả thể hiện ở hình 3.5 như sau:
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến sự tạo thành đường khử.
Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trên các cột phản ánh mức độ khác nhau có ý nghĩa (p< 0,05)
Nhận xét:
Kết quả thể hiện ở hình 3.4 cho thấy:
- Thời gian thủy phân cũng là một trong những yếu tố quyết định đến hiệu quả thủy phân.
- Thời gian càng dài thì hiệu quả thủy phân tăng và đạt cực đại ở 45h, nhưng nếu tiếp tục tăng đến 50h, 55h sẽ không thu lại hiệu quả thủy phân, ngược lại hàm lượng đường còn giảm đi như 45h tạo 71.07 mg đường khử nhưng kéo dài 50h lượng đường khử giảm còn 67.53mg. Lượng đường khử tạo thành ở 45h (71.07mg) tăng gấp gần 1,3 lần so với lượng đường khử tạo thành ở 40h (50,30 mg).
- Qua xử lí kết quả bằng SPSS cho thấy, ở 3 mốc thời gian 45h, 50h, 55h hàm lượng đường khử tạo thành không có sự khác nhau về mặt thống kê ở mức ý nghĩa 0.05%. Để tiết kiệm chi phí và thời gian ta thấy thời gian thủy phân rong Nâu 45h cho hiệu quả thủy phân cao nhất tức lượng đường khử tạo thành là lớn nhất.
Thảo luận:
Thời gian thủy phân kéo dài hay rút ngắn đều ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình do enzyme tác động và chất lượng sản phẩm thủy phân thu được. Thời gian kéo dài thì enzyme có điều kiện để cắt mạch triệt để, tăng khả năng tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất, dẫn đến sự biến đổi sâu sắc của cơ chất. Nhưng nếu kéo dài thời gian thủy phân quá mức thì các vi sinh vật lạ phát triển, hoạt động sinh ra nhiều sản phẩm thứ cấp, đồng thời khi thời gian kéo dài hiệu quả kinh tế giảm, chỉ áp dụng thí nghiệm, trong sản xuất không áp dụng.
Thời gian thủy phân rút ngắn, sự phân cắt cellulose trong rong Nâu chưa triệt để. Hiệu suất thủy phân kém và gây lãng phí nguyên liệu và khó khăn cho công đoạn sau.
Từ các số liệu và phân tích trên cho thấy thủy phân cacbonhydrat trong rong Nâu bằng enzyme viscozyme đạt hiệu cao khi thủy phân trong 45h.
3.2.5. Kết quả xác định nồng độ viscozyme thủy phân cacbonhydrat trong rong Nâu khi kết hợp thủy phân acid và enzyme
Qua khảo sát thí nghiệm cho thấy, acid H2SO4 có khả năng thủy phân cacbonhydrat trong rong Nâu ở điều kiện thích hợp là:
Nồng độ acid H2SO4: 2%
Nhiệt độ thủy phân: 120 0C
Thời gian thủy phân: 120 (phút)
Vì vậy, tôi tiến hành cố định các thông số trên để thủy phân cacbonhydrat trong rong Nâu bằng acid H2SO4 trước. Sau đó trung hòa lượng
acid còn lại trong mẫu thủy phân, bổ sung viscozyme với nồng độ lần lượt là 0.1%, 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%. Tiếp tục đem đi thủy phân cacbonhydrat còn lại trong rong Nâu ở những điều kiện thích hợp cho quá trình thủy phân cacbonhydrat bằng viscozyme đã nghiên cứu ở trên là:
Nhiệt độ thủy phân: 55 0C
Thời gian thủy phân: 45h
pH môi trường thủy phân: 4.5
Tiến hành bố trí thí nghiệm theo sơ đồ hình 2.10 mục 2.5.5. Thu được kết quả thể hiện ở hình 3.6 như sau:
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng nồng độ enzyme viscozyme kết hợp aicd đến sự tạo thành đường khử.
Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trên các cột phản ánh mức độ khác nhau có ý nghĩa (p< 0,05)
Nhận xét:
- Ta thấy khi thủy phân có kết hợp với acid và enzyme, hiệu quả thủy phân cacbonhydrat trong rong Nâu tăng gần 1,5 lần so với chỉ thủy phân bằng enzyme viscozyme.
- Nồng độ enzyme viscozyme càng tăng, hiệu quả thủy phân càng cao, nhưng tăng đến nồng độ bằng 7% thì hiệu quả thủy phân không tăng nữa, thậm chí giảm.
- Ở các nồng độ 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4% hiệu quả lên men tăng lên không đáng kể. Qua xử lí số liệu ta thấy ở các nồng độ này hiệu quả thủy phân không có sự khác nhau về mặt thông kê ở mức ý nghĩa 0.05%.
- Từ nồng độ 5% - 7% hiệu quả lên men tăng lên nhanh và đạt cực đại ở nồng độ 6% hàm lượng đường khử tạo thành tăng gấp gần 1,5 lần so với nồng độ 4%.
- Ở nồng độ 6% và 7% hiệu quả thủy phân không có sự khác nhau về mặt thống kê ở mức ý nghĩa 0.05%. Để tiết kiệm chi phí sản xuất, nồng độ enzyme viscozyme bổ sung vào thủy phân kết hợp 6% cho hiệu quả thủy phân là tối ưu nhất.
Thảo luận:
- Ban đầu khi ta thủy phân cacbonhydrat bằng acid trước, dưới tác dụng của chất xúc tác là acid và nhiệt độ cao các liên kết nhị dương trong cơ chất bị phân cắt, sản phẩm thủy phân được tách ra khỏi cơ chất và khuếch tán vào trong dung dịch. Đồng thời, rong Nâu sau khi làm khô được xay nhỏ đã phá vỡ một phần cấu trúc tế bào nên acid dễ dàng ngấm sâu và tăng cường tiếp xúc với cơ chất. Ngoài ra dưới tác dụng của nhiệt độ cao và xúc tác acid, manitol trong tế bào khuếch tán ra ngoài. Dịch sau thủy phân triệt để bằng aicd có hàm lượng đường gần 44(mg) đường khử. Tiếp tục đem đi thủy phân bằng enzyme, enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân phá hủy tế bào cắt các liên kết cellulose, Laminaran, fuccodin,… còn còn lại lại trong mẫu thủy phân
cacbonhydrat trong rong Nâu tạo ra các sản phẩm đường có phân tử thấp như cellobiose và cuối cùng là glucose.
- Khi nồng độ enzyme thấp từ 0,1-5%, lượng cơ chất lớn, vận tốc thủy phân phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzyme. Khi nồng độ enzyme tăng lên 6%, tốc độ phản ứng thủy phân tăng đến một giá trị giới hạn v = vmax thì nếu tiếp tục tăng nồng độ enzyme từ 7% trở lên, tốc độ phản ứng thủy phân bởi enzyme tăng không đáng kể, thậm chí không tăng.
Từ các số liệu và phân tích trên cho thấy thủy phân cacbonhydrat trong rong Nâu bằng phương pháp kết hợp acid và enzyme viscozyme đạt hiệu cao ở nồng độ enzyme viscozyme 6%.