CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT
2.4.1. Thu gom và xử lí nguyên liệu
Hạt chùm ngây dùng làm nguyên liệu được lấy từ Đăk Lăk, Việt Nam. Hạt Chùm ngây sau khi thu mua loại bỏ vỏ và các hạt hư hỏng không đạt chất lượng, sấy nhẹ ở 40oC, sau đó nghiền nhỏ và bảo quản trong hộp kín.
Hình 2.1. Chùm ngây
2.4.2. Dụng cụ
- Dụng cụ thủy tinh
- Máy đo pH, cân phân tích - Máy khuấy từ
- Bình hút ẩm, chén sứ - Bộ chiết soxhlet
- Bếp cách thủy (Trung Quốc) - Máy li tâm, máy đo độ đục - Rây đường kính 0,5mm
Hình ảnh một số thiết bị:
Hình 2.2. Lị nung Hình 2.3. Tủ sấy
Hình 2.4. Máy đo độ đục 2100 AN IS, 230Vas Hình 2.5. Máy đo pH
2.4.3. Hóa chất
- Dung dịch n - hexan - Dung dịch HCl, NaOH - NaCl
SƠ ĐỒ CHIẾT TÁCH PROTEIN TỪ HẠT CHÙM NGÂY VÀ XỬ LÝ NƯỚC ĐỤC Bóc bỏ hạt Hạt chùm ngây Nhân Sàng, lọc qua rây Bột mịn
yếu tố tối ưu Sấy nhẹ 40oC Nghiền Chiết tách Soxhlet bằng dung môi Tỉ lệ rắn - lỏng Thời gian Nhiệt độ Nồng độ NaCl Xác định Bã Dầu Dịch chiết Protein Mẫu nước đục tự nhiên Hàm lượng tro Độ ẩm Xác định
Đưa vào trong xử lý nước đục Độ đục (NTU) Độ pH Xác định Xác định thông số, kết quả và kết luận. các thông số Protein dạng bột Li tâm
2.2. XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM
- Mục tiêu
Dược liệu thường được qui định một giới hạn độ ẩm nhất định gọi là độ ẩm an tồn, q độ ẩm đó thì ngun liệu dễ bị mốc, hư hỏng.[9]
Việc xây dựng chỉ tiêu độ ẩm cho nguyên liệu là xác định giới hạn tối đa cho phép của một dược liệu để nó có thể giữ được chất lượng trong quá trình bảo quản. Khơng có một dược liệu nào đạt độ khô tuyệt đối (độ ẩm 0%), nhưng đối với mỗi dược liệu đều được quy định một độ ẩm an tồn. Ðể bảo quản tốt, dược liệu cần có độ ẩm bằng hoặc dưới độ ẩm an toàn
- Nguyên tắc
Dùng sức nóng làm bay hơi hết hơi nước trong mẫu. Cân trọng lượng mẫu trước và sau khi sấy khơ từ đó tính ra phần trăm nước có trong mẫu.
- Cách tiến hành
Chuẩn bị 3 chén sứ có kí hiệu sẵn, rửa sạch và sấy trong tủ sấy đến nhiệt độ >1000C. Sau khi sấy xong, lấy chén ra, bỏ vào bình hút ẩm, để nguội đến nhiệt độ phòng rồi cân khối lượng các chén sứ cho đến khi khối lượng không đổi ta được khối lượng m0 (gam).
Cân m1 (gam) khối lượng bột chùm ngây. Cho vào tủ sấy, điều chỉnh nhiệt độ 1050C trong thời gian 5h. Sấy xong lấy mẫu ra khỏi tủ, đậy nắp chén, làm nguội trong bình hút ẩm sau đó đem cân, cứ như vậy đến khi khối lượng mẫu và cốc không đổi (tức khối lượng giữa 2 lần cân liên tiếp không quá 0.005 gam) ta được khối lượng m2 (gam).
Độ ẩm của mỗi mẫu được xác định theo công thức:
(%) = ( m + mm )− m × 100%
Độ ẩm trung bình của nguyên liệu
(%) =∑ (%) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong đó: m0 : khối lượng của chén sứ (g). m1 : khối lượng của mẫu (g).
m2 : khối lượng chén sứ và mẫu sau khi sấy (g). W(%) : Độ ẩm của mỗi mẫu.
WTB(%) : Độ ẩm trung bình.
2.3. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TRO
- Mục tiêu
Xác định hàm lượng tro là xác định hàm lượng các chất vơ cơ khơng bay hơi có trong dược liệu. Đây là thành phần các chất vô cơ của dược liệu, nhưng cũng có thêm những tạp chất vơ cơ (như đất, cát) lẫn vào dược liệu. Các loại cây khác nhau, sinh trưởng ở những vùng khác nhau sẽ có thành phần các chất vơ cơ khác nhau.
- Nguyên tắc
Phá hủy hợp chất hữu cơ bằng cách nung ở nhiệt độ 5250C ± 250C đến khối lượng không đổi.
- Cách tiến hành
Từ 3 mẫu đã được xác định độ ẩm ở thí nghiệm ở trên, tiếp tục đem đi than hóa trên bếp điện đến khi cháy thành than thì ngừng, tiếp theo cho mẫu vào lị nung và tiến hành tro hóa mẫu ở nhiệt độ 5000C trong thời gian 6h - 10h cho đến khi thu được tro màu xám trắng.
Lấy mẫu ra làm nguội đến nhiêt độ phịng trong bình hút ẩm, sau đó đem cân, cứ như vậy đến khi khối lượng mẫu và cốc không đổi (tức khối lượng giữa 2 lần cân liên tiếp không quá 0.001 gam) ta được khối lượng m3 (gam).
Hàm lượng tro của mỗi mẫu được tính theo cơng thức M=100 -
Hàm lượng trung bình của 5 mẫu Mtb= ∑
Trong đó: m0 : khối lượng của chén sứ (g). m1 : khối lượng của mẫu (g).
m3 : khối lượng chén sứ và mẫu sau khi tro hóa mẫu (g).
M(%) : Hàm lượng tro của mỗi mẫu. MTB(%) : Hàm lượng tro trung bình.
2.4. QUÁ TRÌNH CHIẾT SOXHLET HẠT CHÙM NGÂY[19], [20], [22] 2.4.1. Tách dầu từ hạt chùm ngây 2.4.1. Tách dầu từ hạt chùm ngây
Cân khoảng 10g hạt chùm ngây xay thành bột đã được xử lý cho vào túi vải (lưu ý túi vải màu trắng có độ co dãn, khơng làm thất thoát mẫu, phải được giặt sạch và nấu trong nước cất khoảng 1h-2h), sau đó cho vào bộ chiết soxhlet 250ml. Cho vào bộ chiết soxhlet 100ml thể tích dung mơi n-hexan. Sau khi chiết trong 8h lấy bã ra và để khô trong 24 giờ và chuẩn bị cho tách lấy protein.
2.4.2. Tách protein từ bã đã tách dầu
Tiến hành lần lượt các nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình tách như sau
a. Ảnh hưởng của tỉ lệ bã trên thể tích nước
Điều kiện tiến hành: thể tích nước = 100 ml, thời gian tách: 60 phút,
khuấy mạnh ở nhiệt độ phòng, khối lượng bã thay đổi: 1g; 2g; 3g; 4g; 5g. Lọc để tách chất rắn. Sau khi tách thì cơ cạn để tính lượng rắn thu được.
Chọn điều kiện tỷ lệ khối lượng bã/100 ml H2O tốt nhất để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
b. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian chiết tách
mạnh ở nhiệt độ phòng.
Thay đổi thời gian chiết tách: 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút, 180 phút.
Sau khi tách thì cơ cạn, cân khối lượng rắn trên cân phân tích từ đó tìm ra nhiệt độ tối ưu.
c. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến khả năng chiết tách protein từ bã chùm ngây
Điều kiện tiến hành: Sau khi khảo sát tỉ lệ bã trên thể tích NaCl và thời (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
gian chiết tách ta tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ của NaCl đến khả năng chiết tách. Thể tích NaCl = 100 ml, khối lượng: tối ưu, khuấy mạnh, thời gian chiết tách: tối ưu, nồng độ NaCl thay đổi: 0,0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1 mol/L. Sau khi khuấy xong ta tách và cô cạn, cân khối lượng rắn trên cân phân tích sau đó tìm ra nồng độ tối ưu.
d. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng chiết tách
protein từ bã chùm ngây
Điều kiện tiến hành: thể tích NaCl = 100 ml, khối lượng: tối ưu, thời gian chiết tách: tối ưu, nồng độ NaCl: tối ưu, nhiệt độ thay đổi: 40, 50, 60, 70, 80 (oC). Tiến hành khuấy trong các điều kiện chiết tách tối ưu đã khảo sát ở trên. Sau khi lọc thu được lượng rắn, cô cạn và cân khối lượng rắn từ đó tìm ra nhiệt độ tối ưu.
Sau khi có các điều kiện tối ưu ta tiến hành khuấy bã chùm ngây đã qua chiết soxhlet trong điều kiện đó. Tiếp theo tiến hành lọc huyền phù sau khi khuấy trộn qua giấy lọc, dịch lọc được đựng trong các bình tam giác có kí hiệu sẵn.
2.5. QUI TRÌNH ĐIỀU CHẾ PROTEIN DẠNG BỘT
2.5.1. Kết tủa protein
tinh protein có thể tiến hành cho dịch chiết vào trong mơi trường có nhiệt độ hạ thấp. Để q trình kết tinh dễ dàng thì người ta hạ nhiệt độ khoảng 0 - 5oC đồng thời cho thêm 5ml axeton vào tạo điều kiện tốt cho quá trình kết tinh.
2.5.2. Tách kết tủa protein khỏi dung dịch
Một trong những kỹ thuật không thể thiếu được trong việc tách chiết và tinh chế protein là ly tâm.
Máy ly tâm được sử dụng để tách các phần khác nhau khỏi dung dịch. Người ta gọi pha lỏng là chất lỏng bên trên kết tủa, pha rắn mà thường lắng kết xuống đáy ống ly tâm được gọi là kết tủa. Thực chất, sự ly tâm tăng tốc độ kết tủa của những tiểu phần rắn nhờ lực ly tâm. Do tính chất khơng bền với nhiệt của phần lớn các protein, khi tách chiết tinh chế chúng, cần sử dụng máy ly tâm lạnh. Trong trường hợp điều kiện thí nghiệm có hạn chế, có thể sử dụng một số phương cách nhằm đảm bảo duy trì mẫu ở nhiệt độ thấp. Cần làm lạnh tốt mẫu và ống ly tâm trước khi ly tâm. Cần phải tiến hành ly tâm với thời gian tối thiểu để tránh nóng máy.
Lấy dịch chiết kết tủa ở nhiệt độ thấp cho vào các ống nghiệm đã được làm lạnh trước đó. Tiến hành ly tâm trong vòng 15 phút với tốc độ trung bình… ta thu được kết tủa bám chặt dưới đáy ống nghiệm và phần dung dịch nằm ở trên. Đổ phần dung dịch đi ta được protein ở dạng kết tủa.
2.5.3. Tạo protein dạng bột
Tính cố định cấu trúc của protein được bảo đảm nhờ khả năng liên kết nước của chúng. Nếu dung dịch protein bị khơ ở độ nhiệt trong phịng thì đa số protein bị biến tính. Protein chỉ có thể được giữ ở dạng khô trong trường hợp nếu việc sấy khô được tiến hành vô cùng nhanh hoặc ở nhiệt độ thấp. Kết tủa thu được bằng cách đó đem xử lý bằng acetone và sau đó làm khơ thật nhanh thì protein sẽ khơng bị biến tính. Ở dạng khơ, bột protein có thể giữ
một thời gian lâu, khi hịa tan nó trong nước nó thể hiện những tính chất ban đầu của mình.
Sau khi li tâm kết tủa thu được cho vào một ít axeton và sấy thật nhanh ta sẽ thu được protein dạng bột không bị biến tính.
2.6. XỬ LÝ NƯỚC NGHIÊN CỨU 2.6.1. Mẫu nước nghiên cứu 2.6.1. Mẫu nước nghiên cứu
Các thông số mẫu nước đục ban đầu được lấy từ kênh gần trường Đại học sư phạm, quận Liên Chiểu, Đà Nẵng (gần với nhà máy sản xuất nước giải khát Cocacola).
Một vài thông tin cơ bản về mẫu nước này
Độ đục (NTU) Độ pH Màu sắc
16 9,0 Vàng nâu
2.6.2. Dịch chiết protein từ hạt chùm ngây trong NaCl [23], [24]
a. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch chiết với nước đục với khả năng lọc
nước
Thí nghiệm này được sử dụng để đánh giá hiệu quả của q trình keo tụ và tạo bơng ứng với các nồng độ khác nhau của chất keo tụ lên từng mẫu nước. Ta tiến hành thử nghiệm trên 5 cốc thủy tinh 250ml. Cho khoảng 200ml mẫu nước đục và cốc, sau đó bổ sung dịch chiết hạt chùm ngây theo nồng độ đã định trước sau cho tỉ lệ dịch chiết so với mẫu nước lần lượt là 1:60, 1:80, 1:100, 1:120, 1:140. Tiếp theo mẫu nước đục được để lắng trong vịng 24h trước khi đem phân tích chất lượng nước đã lắng. Thí nghiệm được tiến hành song song với một mẫu nước đối chứng là mẫu không bổ sung chất keo tụ. Tất cả thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ phòng.
b. Ảnh hưởng của pH lên q trình xử lí nước đục
cốc, dùng máy đo pH để điều chỉnh pH của mỗi cốc từ mẫu nước ban đầu có pH = 9 thành các mẫu nước có pH lầm lượt là: 6, 7, 8, 9, 10. Lấy tỉ lệ dịch chiết so với mẫu nước tối ưu cho vào từng cốc. Tiếp theo mẫu nước đục được để lắng trong vòng 24h trước khi đem phân tích chất lượng nước đã lắng. Tất cả thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ phòng.
2.6.3. Ứng dụng bột protein sau khi li tâm vào xử lý nước đục
Sau khi xác định các yếu tố tối ưu nhằm tạo ra được hiệu suất tách protein ra khỏi hạt chùm ngây bằng dung dịch NaCl. Dịch chiết sẽ được giữ lạnh trong vòng 24 giờ rồi sau đó tiến hành li tâm thu được bột protein. Sấy khơ nhanh (để protein khơng bị biến tính). Từ đó thu được bột rắn protein và chuẩn bị cho quá trình xử lý nước đục.
a. Ảnh hưởng của khối lượng protein ở dạng bột lên quá trình xử lí nước đục (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chuẩn bị 5 cốc đựng 200ml nước đục. Khối lượng protein bột lần lượt: 0,01g - 0,02g - 0,03g - 0,04g - 0,05g. Cho bột protein chùm ngây vào rồi khuấy nhẹ trong 20 phút, để yên trong vòng 24 giờ rồi lấy các mẫu đo độ đục từ máy đo. Kết quả và số liệu được ghi lại.
b. Ảnh hưởng của môi trường pH đến khả năng xử lí nước đục của protein dạng bột
Chuẩn bị 5 cốc đựng 200ml nước đục với pH lần lượt: 6 - 7 - 8 - 9 - 10. Cho bột protein chùm ngây vào rồi khuấy nhẹ trong 20 phút, để yên trong vòng 24 giờ rồi lấy các mẫu đo độ đục từ máy đo. Kết quả và số liệu được ghi lại.
2.7. SO SÁNH MỐI LIÊN HỆ XỬ LÝ NƯỚC ĐỤC CỦA PROTEIN TRONG DỊCH CHIẾT NaCl VỚI BỘT PROTEIN SAU KHI LI TÂM VỚI ẢNH HƯỞNG THEO TỈ LỆ TRONG NƯỚC
protein dạng bột đến khả năng xử lí nước đục, ta lập bảng so sánh hiệu suất lọc nước của dịch chiết và protein dạng bột, rồi từ đó rút ra kết luận.
2.8. SO SÁNH ẢNH HƯỞNG CỦA PH ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ
NƯỚC ĐỤC CỦA DỊCH CHIẾT PROTEIN TRONG NaCl VÀ
PROTEIN DẠNG BỘT
Từ kết quả thu được sau khi khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lí nước đục của dịch chiết và protein dạng bột, ta lập bảng so sánh hiệu suất lọc nước của dịch chiết và protein dạng bột, rồi từ đó rút ra kết luận.
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ HĨA LÝ
3.1.1. Độ ẩm
Bằng phương pháp trọng lượng, độ ẩm của hạt chùm ngây được xác định và tổng hợp ở bảng 3.1. Bảng 3.1. Kết quả khảo sát độ ẩm STT m0 (g) m1 (g) m2 (g) W (%) WTB(%) 1 29,8630 5,0210 34,5220 7,21 7,47 2 30,2100 5,0185 34,8556 7,43 3 32,2302 5,0086 36,8491 7,78 Ø Kết luận:
Độ ẩm trung bình là 7,47%. Đây là hạt khơ nên giá trị độ ẩm vừa xác định ở trên là hợp lý.
3.1.2. Hàm lượng tro
Bằng phương pháp trọng lượng, hàm lượng tro của nguyên liệu được xác định và tổng hợp ở bảng 3.2.
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát hàm lượng tro
STT m0 (g) m1 (g) m3 (g) A(%) ATB(%) 1 29,8630 5,0210 30,0663 4,05 4,23 2 30,2100 5,0185 30,4167 4,12 3 32,2302 5,0086 32,4571 4,53 Ø Kết luận:
Hàm lượng tro trung bình là 4.23%. Đây chính là hàm lượng các chất vô cơ tồn tại trong hạt chùm ngây.
3.2. TÁCH PROTEIN TỪ BÃ TÁCH DẦU
Protein sau khi được thu lại từ việc chiết soxhlet sẽ được sử dụng để chuẩn bị quá trình xác định các yếu tố tối ưu.
Tiến hành: Bã protein sau khi chiết soxhlet sẽ được bảo quản khơ, sau đó thực hiện q trình xử lí tạo kích thước hạt nhỏ bằng cách nghiền bã qua rây, tiếp đến cân khối lượng xác định rồi cho vào bình tam giác 250ml, sau đó tùy theo nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng mà tiến hành. Sau khi khuấy từ trong thời gian xác định, dịch sẽ được lọc qua phễu rồi để phần bã cịn lại sau khi lọc sấy khơ trong 24h . Tiếp đến tiến hành cân lại khối lượng bã cịn sau khi chiết rồi từ đó xác định được hiệu suất tách protein từ hạt chùm ngây.
Từ các số liệu thu được, tiến hành q trình tính tốn, xử lí số liệu và lập đồ thị để dễ dàng quan sát. Dựa vào đó, có thể xác định được các điều kiện hay giá trị tối ưu để chiết tách được hàm lượng protein tốt nhất nhằm