- PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN:
4.3.1Sử dụng kết hợ p2 chế phẩm enzym: pectinase và hemicellulase
4.3 Nghiên cứu quá trình xử lí nước ép carrot khi sử dụng tổ hợ p2 chế phẩm
4.3.1Sử dụng kết hợ p2 chế phẩm enzym: pectinase và hemicellulase
- Do nhiệt độ hoạt động tối ưu của Pectinex Ultra SP_L là 400C, Viscozyme L là 450C nên để tiến hành thí nghiệm chúng tơi chọn giá trị nhiệt độ 400C để chế phẩm Pectinex Ultra SP_L hoạt động tối ưu cịn chế phẩm Viscozym L hoạt động tương đối tốt. Kết quả so sánh ở phần 4.2.4 thấy hiệu quả sử dụng chế phẩm Pectinex Ultra SP_L cao hơn hẳn so với Viscozym L. Hơn nữa, việc thực hiện phản ứng ở 400C sẽ tiết kiệm chi phí năng lượng hơn so với 450C.
- Để khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng enzym khi sử dụng kết hợp 2 chế phẩm enzym Pectinex Ultra SP_L và Viscozym L, chúng tơi cho mẫu carrot đã xay nghiền như quy trình trang 47 vào mỗi erlen, chỉnh pH = 4.5. Thực hiện phản ứng thủy phân ở nhiệt độ 400C, thời gian 60 phút, hàm lượng từng chế phẩm enzym cần bổ sung được trình bày trong bảng 3.5. Biến đổi về hiệu suất thu hồi chất chiết được thể hiện qua bảng 4.15.
Bảng 4.15: Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP_L và Viscozym L đến hiệu suất thu hồi chất chiết.
Tỉ lệ Pectinex Ultra SP_L (%w/w):Viscozym L (%w/w) Đối chứng 0.02 : 0.02 0.02 : 0.04 0.02: 0.06 0.04: 0.02 0.04:0.04 0.04: 0.06 HSTHCC (%) 51.1g 56.8f 64.2e 68.2d 74.2c 75.3b 75.6a a,b,c,d,e,f: các giá trị cĩ cùng chữ viết phía trên trong cùng một hàng thì khơng khác nhau cĩ nghĩa với p < 0.05
Nhận xét: Bảng 4.15 cho thấykhi sử dụng kết hợp 2 chế phẩm thì hiệu suất thu hồi chất chiết tăng từ 51.1% đến 75.6%, tức tăng 24.6% so với mẫu đối chứng. Hiệu suất thu hồi chất chiết cao nhất khi hàm lượng Pectinex Ultra SP_L là 0.04% và Viscozym L là 0.06%. Tuy nhiên ở tỉ lệ Pectinex Ultra SP_L 0.04%: Viscozym 1.5L 0.06% cho hiệu suất khơng cao hơn nhiều (Ì = 0.3%) so với tỉ lệ
hàm lượng enzym Pectinex Ultra SP_L 0.04%: Viscozym 1.5L 0.04%. Khi cố định hàm lượng Pectinex Ultra SP_L và thay đổi hàm lượng Viscozym L thì hiệu suất thu hồi chất chiết tăng dần. Hay ngược lại hiệu suất thu hồi chất chiết cũng tăng dần khi tăng hàm lượng Pectinex Ultra SP_L và cố định hàm lượng Viscozym L. So với kết quả xử lí bởi một chế phẩm enzym thì hiệu suất thu hồi chất chiết khi kết hợp 2 enzym Pectinex Ultra SP_L và Viscozym L tăng nhiều hơn hẳn. Hiệu suất thu hồi chất chiết tăng cao là do sự tác động đồng thời của hai hệ enzym pectinase và hemicellulase làm phá vỡ vách tế bào carrot triệt để hơn nên dịch thốt ra dễ dàng hơn.
- Do đĩ, đối với nước ép carrot, chúng tơi chọn lượng enzym Pectinex Ultra SP_L là 0.04% và Viscozym L là 0.04% khi sử dụng kết hợp 2 enzym.
4.3.1.2 Chọn thời gian thủy phân:
- Để khảo sát chọn thời gian thủy phân khi sử dụng kết hợp 2 chế phẩm enzym, chúng tơi cho mẫu carrot đã xay nghiền như quy trình trang 47 vào các erlen, chỉnh pH về 4.5. Thực hiện phản ứng thủy phân ở nhiệt độ 400C. Hàm lượng enzym sử dụng: Pectinex Ultra SP_L 0.04%w/w và Viscozym L 0.04%w/w. Thời gian thủy phân thay đổi lần lượt là: 15, 30, 45, 60, 75 phút. Mẫu đối chứng được thực hiện song song với mẫu thí nghiệm (khơng bổ sung enzym, khơng chỉnh pH, mẫu đối chứng cĩ pH = 6.6, thời gian phản ứng là 0 phút). Kết quả khảo sát thể hiện qua bảng 4.16.
Bảng 4.16:Ảnh hưởng thời gian hoạt động của Pectinex Ultra SP_L và Viscozym L đến hiệu suất thu hồi chất chiết
Thời gian (phút) Đối chứng 15 30 45 60 75 HSTHCC(%) 51.5e 79.2a 76.1c 76.2b 75.3d 75.3d
Nhận xét: Bảng 4.16 cho ta thấy yếu tố thời gian ảnh hưởng nhiều đến hoạt động kết hợp 2 enzym Pectinex Ultra SP_L và Viscozym L. Nếu như khi sử dụng 1 chế phẩm enzym thì hiệu suất thu hồi chất chiết đạt giá trị cao nhất sau 60 phút thủy phân thì ở thí nghiệm kết hợp 2 chế phẩm Pectinex Ultra SP_L và Viscozym L được kết quả thu hồi chất chiết cao nhất là sau 15 phút xử lý. Hiệu suất thu hồi chất chiết tăng cao từ 0 đến 15 phút, tăng từ 51.5% lên 79.2%, tức tăng 27.7% so với mẫu đối chứng. Sau đĩ hiệu suất thu hồi chất chiết giảm dần, giảm từ 79.2% xuống 75.3%. Nguyên nhân cĩ thể là do hiện tượng sử dụng cơ chất của hệ vi sinh vật nhiễm trong nguyên liệu. Do đĩ, chúng tơi chọn thời gian thủy phân cho 2 chế phẩm enzym Pectinex Ultra SP L và Viscozym L là 15 phút.
4.3.2Sử dụng kết hợp 2 chế phẩm enzym: pectinase và cellulase 4.3.2.1 Chọn hàm lượng 2 chế phẩm khi sử dụng kết hợp: 4.3.2.1 Chọn hàm lượng 2 chế phẩm khi sử dụng kết hợp:
- Do nhiệt độ hoạt động tối ưu của Pectinex Ultra SP_L là 400C của Cellulast 1.5L là 450C nên để tiến hành thí nghiệm, chúng tơi chọn giá trị nhiệt độ 400C. Đây là nhiệt độ mà enzym Pectinex Ultra SP_L hoạt động tối ưu và enzym Cellulast 1.5L hoạt động tương đối tốt.
- Chúng tơi cho mẫu carrot đã xay nghiền như quy trình trang 47 vào mỗi erlen, chỉnh pH về 4.5. Thực hiện phản ứng thủy phân ở nhiệt độ 400C, thời gian 60 phút, hàm lượng chế phẩm enzym thay đổi như ở bảng 3.6. Mẫu đối chứng được thực hiện song song với mẫu thí nghiệm (khơng sử dụng enzym, khơng chỉnh pH, pH mẫu là 6.5)
Bảng 4.17: Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP_L và Cellulast 1.5L đến hiệu suất thu hồi chất chiết
Tỉ lệ PectinexUltra SP_L (%w/w) : Cellulast 1.5L (%w/w) Đối chứng 0.02: 0.02 0.02: 0.04 0.02: 0.06 0.04: 0.02 0.04: 0.04 0.04: 0.06 HSTHCC (%) 51.1g 66.9f 69.4e 70.1d 73.1c 74.0b 74.1a
a,b,c,d,e,f: các giá trị cĩ cùng chữ viết phía trên trong cùng một hàng thì khơng khác nhau cĩ nghĩa với p < 0.05
Nhận xét: Qua bảng 4.17, chúng tơi thấy khi sử dụng kết hợp chế phẩm Pectinex Ultra SP_L và Cellulast 1.5L thì hiệu suất thu hồi chất chiết tăng từ 51.1% đến 74.1%. Ở 2 mẫu thí nghiệm với tỉ lệ Pectinex Ultra SP_L: Cellulast 1.5L (%w/w) là 0.04:0.04 và 0.04:0.06; hiệu suất thu hồi chất chiết chỉ lệch nhau 0.1%. Với hàm lượng enzym Pectinex Ultra SP_L là 0.04% và Cellulast 1.5L là 0.04% thì hiệu suất thu hồi chất chiết tăng 22.9% so với mẫu đối chứng. So với kết quả xử lí nguyên liệu bởi một chế phẩm enzym thì hiệu suất thu hồi chất chiết khi kết hợp 2 chế phẩm cũng tăng cao hơn hẳn, đĩ là do sự tác động đồng thời của hai hệ enzym pectinase và cellulase. Một số tác giả khác cũng thu được kết quả tương tự.
- Theo Alkorta và cộng sự (1998), khi nghiên cứu quá trình xử lí nguyên liệu táo, nếu sử dụng kết hợp chế phẩm Pectinex Ultra SP_L và Cellulast 1.5L đã nâng cao hiệu suất lên gần gấp đơi so với mẫu đối chứng khơng sử dụng enzym. [47]
- Khi nghiên cứu trên quả bưởi chùm, Mark R.Wilkin và cộng sự (2007) cho thấy khi kết hợp Pectinex Ultra SP_L và Cellulast 1.5L sẽ cho hàm lượng đường cao hơn là xử lí riêng lẻ một enzym.[61]
- Tuy nhiên cần lưu ý là tổ hợp Pectinex Ultra SP_L và Viscozym L cho hiệu suất thu hồi chất chiết cao hơn tổ hợp Pectinex Ultra SP_L, Cellulast 1.5L khi tỉ lệ 2 chế phẩm trong tổ hợp là tương tự nhau.
- Như vậy đối với carrot, chúng tơi chọn hàm lượng Pectinex Ultra SP_L là 0.04% và Cellulast 1.5L là 0.04% khi sử dụng kết hợp chúng.
4.3.2.2 Chọn thời gian thủy phân:
- Để khảo sát chọn thời gian khi sử dụng kết hợp 2 chế phẩm enzym, chúng tơi cho mẫu carrot đã xay nghiền như quy trình trang 47 vào mỗi erlen, chỉnh pH về 4.5. Thực hiện phản ứng thủy phân ở nhiệt độ 400C khi sử dụng kết hợp chế phẩm Pectinex Ultra SP_L và Cellulast 1.5L. Hàm lượng enzym sử dụng kết hợp: Pectinex Ultra SP_L 0.04%w/w và Cellulast 1.5L 0.04%w/w. Thời gian thủy phân thay đổi lần lượt là : 15, 30, 45, 60, 75 phút. Mẫu đối chứng thực hiện song song với mẫu thí nghiệm (khơng bổ sung enzym, khơng chỉnh pH, mẫu đối chứng cĩ pH = 6.6, thời gian phản ứng là 0 phút). Kết quả khảo sát thể hiện qua bảng 4.18
Bảng 4.18:Ảnh hưởng thời gian hoạt động của Pectinex Ultra SP_L và Cellulast 1.5 L đến hiệu suất thu hồi chất chiết
Thời gian (phút) Đối chứng 15 30 45 60 75 HSTHCC (%) 51.5f 77.3a 75.3e 75.4d 76.0b 76.1b
a,b,c,d,e,f: các giá trị cĩ cùng chữ viết phía trên trong cùng một hàng thì khơng khác nhau cĩ nghĩa với p < 0.05
Nhận xét: Bảng 4.18 cho ta thấy ảnh hưởng thời gian xúc tác của 2 chế phẩm enzym đến hiệu suất thu hồi chất chiết là đáng kể. Hiệu suất thu hồi chất chiết tăng cao sau 15 phút thủy phân, tăng từ 51.5% lên 77.3%, tức tăng 25.8% so với mẫu đối chứng. Sau đĩ hiệu suất thu hồi chất chiết giảm dần. Cĩ lẽ do quá trình thủy phân của Cellulast 1.5L tạo các sản phẩm như cellobiose, glucooligosaccaride và chúng ức chế Cellulast 1.5L do hiện tượng kìm hãm ngược nên hiệu suất thu hồi dịch chiết giảm nhẹ khi thời gian phản ứng kéo dài đến 30, 45, 60, 75 phút. Từ các kết quả trên chúng tơi chọn thời gian xử lý là 15 phút.
4.3.3 Sử dụng kết hợp 2 chế phẩm hemicellulase và cellulase 4.3.3.1 Chọn hàm lượng 2 chế phẩm khi sử dụng kết hợp:
- Đối với trường hợp sử dụng kết hợp Viscozym L và Cellulast 1.5L, chúng tơi tiến hành chọn nhiệt độ thủy phân là 450C, pH = 4.5, thời gian là 60 phút. Hàm lượng 2 chế phẩm được trình bày trong bảng 3.7. Mẫu đối chứng thực hiện song song với mẫu thí nghiệm (khơng bổ sung enzym, khơng chỉnh pH, mẫu cĩ pH = 6.5). Biến đổi hiệu suất thu hồi chất chiết thể hiện qua bảng 4.19:
Bảng 4.19: Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác của Viscozym L và Cellulast 1.5L đến hiệu suất thu hồi chất chiết.
Tì lệ Viscozym L (%w/w): Cellulast 1.5L (%w/w) Đối chứng 0.02:0.02 0.02:0.04 0.02:0.06 0.04:0.02 0.04:0.04 0.04:0.06 0.06:0.02 0.06:0.04 0.06:0.06 HSTHCC (%) 60.8f 69.7e 71.7d 75.8c 72.3d 77.6b 80.0a 77.1b 79.6a 80.3a
a,b,c,d,e,f: các giá trị cĩ cùng chữ viết phía trên trong cùng một hàng thì khơng khác nhau cĩ nghĩa với p < 0.05
Nhận xét: Qua bảng 4.19, chúng tơi nhận thấy hiệu suất thu hồi chất chiết tăng trong khi gia tăng hàm lượng một trong hai enzym Viscozym L và Cellulast 1.5L. Khi tăng hàm lượng Cellulast 1.5L và cố định hàm lượng Viscozym L thì hiệu suất thu hồi chất chiết tăng từ 69.7% lên 75.8% ứng với lượng Viscozym L là 0.02% hoặc tăng từ 72.3% lên 77.6% (ứng với Viscozym L là 0.04%w/w) hoặc từ 77.1% lên 80.3% (lượng Viscozym L là 0.06%w/w)
- Ngược lại chúng tơi nhận thấy khi tăng hàm lượng Viscozym L và cố định hàm lượng Cellulast 1.5L thì hiệu suất thu hồi chất chiết cũng tăng theo nồng độ Viscozym L.
- Như vậy, hàm lượng kết hợp chế phẩm enzym ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi chất chiết và chúng tơi chọn hàm lượng Viscozym L là 0.06% và Cellulast 1.5L là 0.06%, hiệu suất thu hồi chất chiết tăng 19.5% so với mẫu đối chứng.
4.3.3.2 Chọn thời gian thủy phân:
- Để khảo sát chọn thời gian khi sử dụng kết hợp 2 chế phẩm enzym, chúng tơi cho mẫu carrot đã xay nghiền như quy trình trang 47 vào mỗi erlen, chỉnh pH về 4.5. Thực hiện phản ứng thủy phân ở nhiệt độ 450C khi sử dụng kết hợp chế phẩm Viscozym L và Cellulast 1.5L. Hàm lượng enzym sử dụng kết hợp: Viscozym L 0.06%w/w và Cellulast 1.5L 0.06%w/w. Thời gian thủy phân thay đổi lần lượt là : 15, 30, 45, 60, 75 phút. Mẫu đối chứng thực hiện song song với mẫu thí nghiệm (khơng bổ sung enzym, khơng chỉnh pH, mẫu đối chứng cĩ pH = 6.6, thời gian phản ứng là 0 phút). Kết quả khảo sát thể hiện qua bảng 4.20
Bảng 4.20:Ảnh hưởng thời gian hoạt động của Viscozym L và Cellulast 1.5L đến hiệu suất thu hồi chất chiết
Thời gian (phút) Đối chứng 15 30 45 60 75 HSTHCC (%) 51.5e 72.8a 71.3b 69.9c 69.9c 69.1d
a,b,c,d,e,f: các giá trị cĩ cùng chữ viết phía trên trong cùng một hàng thì khơng khác nhau cĩ nghĩa với p < 0.05
Nhận xét: Bảng 4.20 cho thấy hiệu suất thu hồi chất chiết tăng cao nhất khi thời gian phản ứng là 15 phút. Khi đĩ hiệu suất thu hồi chất chiết tăng từ 51.5% lên 72.8%, tức tăng 21.3% so với mẫu đối chứng. Hiệu suất tăng cao trong 15 phút đầu sau đĩ hiệu suất khơng tăng thêm dù cĩ kéo dài thời gian thủy phân. Ngồi ra chúng tơi nhận thấy là khi kết hợp sử dụng hai enzym cho hiệu suất cao gấp đơi và thời gian thủy phân giảm đi 45 phút.
- Theo nghiên cứu của Sreenath và cộng sự (1995), khi sử dụng kết hợp chế phẩm Pectinex Ultra SP_L và Cellulast 1.5L trên nguyên liệu xồi thì sau 10 phút xử lí hiệu suất tăng hơn 30%.[63]
4.3.4 Kết luận chung:
- Chúng tơi sử dụng tổ hợp 2 chế phẩm enzym thủy phân cho mỗi nghiệm thức trên nguyên liệu carrot. Các thơng số cơng nghệ và kết quả của quá trình xử lý được trình bày tĩm tắt trên bảng 4.21
Bảng 4.21. Tĩm tắt kết quả xử lý nguyên liệu carrot khi sử dụng tổ hợp 2 chế phẩm enzym
Tổ hợp enzym Pectinex Ultra SP_L và Viscozym L Pectinex ultra SP_L và Cellulast 1.5L Viscozym L và Cellulast 1.5L pH 4.5 4.5 4.5 Nhiệt độ (0C) 40 40 40 Thời gian (phút) 15 15 15 Hàm lượng chế phẩm enzym (%w/w) Pectinex Ultra SP_L: 0.04 Viscozym L: 0.04 Pectinex Ultra SP_L: 0.04 Cellulast 1.5L: 0.04 Viscozym L: 0.06 Cellulast 1.5L: 0.06 Độ tăng hiệu suất thu hồi chất chiết so với mẫu đối chứng (%)
27.7 25.8 21.3
- Như vậy, việc kết hợp 2 chế phẩm Pectinex Ultra SP_L và Viscozym L sẽ cho kết quả tốt hơn cả. Nếu so sánh với trường hợp chỉ sử dụng 1 chế phẩm enzym thủy phân, ví dụ như khi dùng chế phẩm Pectinex Ultra SP_L dạng đơn, thì hiệu suất thu hồi chất chiết là 18.7%. Khi kết hợp Pectinex Ultra SP_L và Viscozym L thì hiệu suất thu hồi chất chiết tăng 27.7%.
4.4 Nghiên cứu quá trình xử lí carrot khi sử dụng tổ hợp 3 chế phẩm enzym.4.4.1 Chọn hàm lượng 3 chế phẩm enzym thủy phân khi sử dụng kết hợp: 4.4.1 Chọn hàm lượng 3 chế phẩm enzym thủy phân khi sử dụng kết hợp:
- Để chọn hàm lượng cần dùng khi sử dụng kết hợp 3 chế phẩm enzym, chúng tơi cho mẫu carrot đã xay nghiền như quy trình trang 47 vào mỗi erlen, chỉnh pH về 4.5. Thực hiện phản ứng thủy phân ở nhiệt độ 400C, thời gian 30 phút. Hàm lượng các chế phẩm được thay đổi như bảng 4.22. Mẫu đối chứng
được thực hiện song song với mẫu thí nghiệm (khơng bổ sung enzym, khơng chỉnh pH, mẫu đối chứng cĩ pH = 6.5)
Bảng 4.22: Ảnh hưởng hàm lượng 3 chế phẩm enzym khi sử dụng kết hợp đến hiệu suất thu hồi chất chiết.
Pectinex Ultra SP_L 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.04 0.04 0.04 0.04 Viscozym L 0.02 0.02 0.02 0.04 0.06 0.02 0.02 0.02 0.04 Hàm lượng chế phẩm (%w/w) Celulast 1.5L 0.02 0.04 0.06 0.02 0.02 0.02 0.04 0.06 0.02 Tổng hàm lượng (%w/w) Đối chứng (0.00) 0.06 0.08 0.1 0.08 0.1 0.08 0.1 0.12 0.1 HSTHCC (%) 51.4j 67.2i 68.7h 69.5g 69.6f 74.8e 76.5d 77.9c 79.7b 81.0a
a,b,c,d,e,f: các giá trị cĩ cùng chữ viết phía trên trong cùng một hàng thì khơng khác nhau cĩ nghĩa với p < 0.05
Nhận xét: Bảng 4.22 cho thấy hiệu suất thu hồi chất chiết tăng theo tỉ lệ hàm lượng chế phẩm sử dụng. Trong 9 nghiệm thức đã khảo sát thì tổ hợp Pectinex Ultra SP_L: Viscozym L: Cellulast 1.5L với tỉ lệ 0.04% : 0.04% : 0.02% cho hiệu suất thu hồi chất chiết cao nhất là 81.0% tức tăng 29.6%. So với kết quả sử dụng tổ hợp 2 chế phẩm Pectinex Ultra SP_L và Viscozym L thì tổ hợp 3 chế phẩm cho hiệu suất thu hồi chất chiết cao hơn.
4.4.2 Chọn thời gian thủy phân khi sử dụng kết hợp 3 chế phẩm enzym:
- Để chọn thời gian thủy phân khi sử dụng kết hợp 3 chế phẩm enzym, chúng tơi cho mẫu carrot đã xay nghiền như quy trình trang 47 vào mỗi erlen, chỉnh pH về 4.5. Thực hiện phản ứng thủy phân ở nhiệt độ 400C, hàm lượng các chế phẩm sử dụng là: Pectinex Ultra SP_L 0.04%, Viscozym L 0.04%, Cellulast 1.5L 0.02%. Thời gian thủy phân được thay đổi lần lượt là 15, 30, 45, 60, 75 phút. Mẫu đối chứng được thực hiện song song với mẫu thí nghiệm (khơng bổ