CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
4.2.2.3. Kết quả tối ưu hĩa thực nghiệm bằng phương pháp lên dốc
Từ phương trình hồi quy cho thấy, cả ba yếu tố: cao nấm men, Triamonium hydrogen citrate, K2HPO4 ở mức cao, khi ta tăng hàm lượng của ba yếu tố lên thì sẽ làm sinh khối giảm. Do đĩ trong bước leo dốc ta chọn bước chuyển động đi xuống, giảm dần hàm lượng của ba yếu tố trên.
Chọn bước chuyển động tại Z1 với bước chuyển động δ 1 = - 0.2, và bước chuyển động cho các yếu tố cịn lại được tính tốn ghi trong bảng 4.2
Bảng 4.2: Kết quả tính bước chuyển động của các yếu tố:
Các chỉ tiêu Z1 (%) Z2(%) Z(%)
Mức cơ sở 2.2 1 0.2
Khoảng biến thiên (∆j) 1 0.3 0.1
Hệ số bj -0.0099 -0.044 -0.01
bj∆j -0.0099 -0.0132 -0.001
Bước chuyển động (δj) -0.2 -0.26 -0.02
Làm trịn bước chuyển động (δj) -0.2 -0.3 -0.02 Từ kết quả bảng 3.4, tơi tiến hành thí nghiệm leo dốc, chọn mức xuất phát từ tâm, cấy giống với tỷ lệ 3%, ủ 370C, sau 18 giờ đo OD, kết quả trình bày trong bảng 4.3. Bảng 4.3 kết quả OD được pha lỗng 10 lần và chưa nhân hệ số pha lỗng:
Bảng 4.3: Kết quả thí nghiệm theo hướng leo dốc
Thí nghiệm Z1(%) Z2(%) Z3(%) Y(OD)
1(TN tại tâm) 2.2 1 0.2 0.65
2 2 0.7 0.18 0.77
4 1.6 0.1 0.14 0.65
5 1.4 0 0.12 0.65
6 1.2 0 0.10 0.63
Trên bảng 4.3 cho thấy ở mơi trường ở mơi trường thứ hai cĩ OD đạt mức cao nhất 0.77, tế bào đạt 6.3*108 cfu/ml.
Kết quả chọn thành phần mơi trường tối ưu: cao nấm men ( 2%), Triamonium hydrogen citrate( 0.7%), K2HPO4 ( 0.18%). Trong mơi trường dịch chiết dứa cĩ hàm lượng đường khá cao ( 50 mg/ml) đủ cung cấp nguồn carbon cho vi khuẩn và chứa một hàm lượng protein thấp, do đĩ với hàm lượng cao nấm men, triamonium hydrogen citrate, K2HPO4 bổ sung như trên là thích hợp. Mỗi vi sinh vật đều cĩ một ngưỡng chịu đựng nhất định đối với thành phần mơi trường, do đĩ các chất khi ở nồng độ cao sẽ ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu của tế bào, ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng của vi khuẩn. Theo kết quả nghiên cứu của Sejong oh, Sunggue Rheem, Jaehun sim, Sangkyo Kim và Youngjin Baek thuộc đại học Hàn Quốc tối ưu hĩa mơi trường cho sự phát triển của vi khuẩn L. Casei
YIT 9018 với hàm lượng cao nấm men 0.892% kết hợp với lượng tryptone 3.04% để cung cấp nguồn nitơ và một số vitamin nhĩm B. Trong nghiên cứu này tác giả tối ưu lượng cao nấm men rất thấp nhưng lượng nitơ được bổ sung bởi tryptone gớp phần giảm chi phí cho mơi trường [37]. Trong mơi trường MRS thì nguồn nitơ được cung cấp từ cao nấm men, cao thịt, peptone. Lượng cao nấm men bổ sung rất ít chỉ 0.2% cịn lượng peptone và cao thịt lại cao. Trong khi đĩ mơi trường dịch chiết dứa tối ưu chỉ cao nấm men là nguồn cung cấp nitơ hữu cơ và vitamin B. Mặc dù hàm lượng cao nấm men bổ sung tương đối thấp hơn so với các nghiên cứu đã báo cao nhưng lượng nitơ vẫn được đảm bảo bằng nguồn nitơ vơ cơ (triamonium hydrogen citrate). Qua kết quả thí nghiệm cho thấy cĩ thể vi khuẩn
mơi trường MRS. Dường như L. acidophilus sử dụng được nguồn nitơ vơ cơ lẫn nitơ hữu cơ.
Theo nghiên cứu Lim, C.H., Rahim, R.A.,Ho, Y.W. và Arbakariya, B.A. của Đại Học Putra của Malaysia tối ưu hĩa thành phần mơi trường nuơi cấy vi khuẩn Lactobacillus salivarius i24 với hàm lượng cao nấm men cao 4.31 %, glucose 3.32%. Trong thí nghiệm này tác giả chỉ sử dụng cao nấm men là nguồn duy nhất để cung cấp nitơ và vitamin cho vi khuẩn [12].
Kết quả nghiên cứu của A. Laitila và cộng sự, tác giả sử dụng MSE_ extra và mật độ tế bào đạt 109 cfu/ml. Trong thí nghiệm này tác giả khơng bổ sung lượng cao nấm men nhưng bổ sung thêm khống và vitamin (niacin và pantothenic acid) [22].
Mơi trường tối ưu đảm bảo các thành phần dinh dưỡng cho vi khuẩn sinh trưởng và phát triển tốt nhất. Nhưng vấn đề kỹ thuật cũng là yếu tố quan trọng gĩp phần giúp tăng năng suất và duy trì năng suất tốt. Hiện nay cĩ các phương pháp sau:
Lên men liên tục và lên men cĩ màng là hai phương pháp lên men tiến bộ và phổ biến hiện nay trong cơng nghiệp. Trong phương pháp lên men liên tục, vi khuẩn được cung cấp dinh dưỡng liên tục và luơn ở trạng thái pha log, hịan tồn tự động nhưng khả năng nhiễm cao. Lên men cĩ màng, vi khuẩn được giữ cố định trên màng và dinh dưỡng được cung cấp liên tục, vi khuẩn luơn tồn tại pha log, khơng bị ức chế bởi các chất mà do chính bàn thân chúng sinh ra, dễ thu hồi sản phẩm. Trong thí nghiệm này tơi tiến hành lên men theo mẻ, dinh dưỡng được cấp chỉ một lần, do đĩ vi khuẩn sẽ trãi qua các pha sinh trưởng bị ức chế bới acid do chính nĩ sinh ra.
Nghiên cứu của Liew Siew Ling và cộng sự, trong nghiên cứu này tác giả sử dụng phương pháp lên men liên tục sử dụng thành phần mơi trường (g/l) gồm
Glucose, 50.1; yeast extract, 60; KH2PO4, 2.7; MgSO4.7H2O, 0.2; MnSO4.H2O, 0.05; Tween-80, 1ml/L; dung dịch vitamin 12.8 ml/L. Vitamin gồm (g/l): yridoxine.HCl, 2.0; pantothenic acid, 1.0; niacin, 1.0; riboflavin, 1.0 and folic acid, 1.0. Ở thí nghiệm này tác giả cung cấp đầy đủ lượng carbon và nitơ cho L. rhamnosus, đặc biệt là cung cấp đầy đủ các vitamin cần thiết cho sự sinh trưởng của L. rhamnosus sinh khối đạt mức cao nhất là 1.3 x10 10 cfu/ml [23].