PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.2.2. Đường hóa bã sắn
Bã thải tinh bột sắn là bã thải xơ để lại sau khi chiết xuất tinh bột từ củ sắn trong quá trình chế biến tinh bột sắn của các nhà máy. Trong bã sắn còn chứa hàm lượng cao của tinh bột và xơ. Nguồn tinh bột và xơ này không thể sử dụng trực tiếp cho quá trình lên men, cần phải qua giai đoạn đường hóa.
Quá trình đường hóa là quá trình chuyển hóa hoàn toàn dextrin thành đường khử. Trong cấu trúc của tinh bột, ngoài các liên kết α-1,4 glucoside để tạo nên cấu trúc của amylose, còn có các liên kết α-1,6 glucoside tạo nên phân nhánh amylopectin. Do đó, việc thủy phân hoàn toàn tinh bột cần có enzyme α-amylase và glucoamylase với những tác động đặc trưng riêng biệt. α-amylase được coi là
các amylase dextrin hóa hay amylase dịch hóa, chúng cắt các liên kết α-1,4 glucoside trong mạch amylose và amylosepectin thành đường maltose hoặc các dextrin. Tiếp theo đó, enzyme glucoamylase sẽ thủy phân hoàn toàn tinh bột, dextrin, maltose thành glucose, nó được coi là enzyme đường hóa quan trọng nhất. Enzyme cellulase sẽ cắt các liên kết 1,4- β-glycoside trong cellulose thành các oligosaccharides và đường glucose. Việc đường hóa bã sẵn sẽ tạo cơ chất thuận lợi cho sự phát triển của các vi sinh vật, đặc biệt là các vi sinh vật có lợi để lên men chuyển hóa bã sắn thành thức ăn giàudinh dưỡng cho động vật.
Đề tài tiến hành đường hóa và lên men đồng thời bã sắn bằng việc bổ sung chế phẩm đa enzyme (α-amylase, glucoamylase, cellulase), nấm men và vi khuẩn probiotic (Lactobacillus, Bacillus) để đường hóa tinh bột, xơ thành các đường đơn tạo cơ chất thích hợp cho sự sinh trưởng, phát triển của các vi sinh vật nhằm tạo ra sản phẩm lên men giàu protein, nhiều vi khuẩn có lợi có thể sử dụng làm thức ăn chất lượng cao cho các động vật dạdày đơn. Mức độđường hóa bã sắn phụ thuộc vào nhiều yếu tốkhác nhau như: nồng độ enzyme, thời gian ủ và nồng độcơ chất. Trong điều kiện thí nghiệm cơ chất không đổi, khi tăng nồng độ enzyme thì tốc độ phản ứng sẽtăng, khi nồng độ enzyme và nồng độcơ chất ở mức bão hòa, nếu tăng nồng độ enzyme thì tốc độ phản ứng không thay đổi. Để xác định nồng độ enzyme thích hợp cho đường hóa bã sắn, các nồng độ khác nhau của enzyme (từ 0 đến 10%) được thêm vào bã sắn và ủở nhiệt độ phòng trong 24 giờ.
Sau 24 giờủ, tiến hành lấy mẫu và xác định hàm lượng đường khử, tinh bột và xơ thô. Kết quả cho thấy, khi tăng nồng độ enzyme từ0 đến 8% thì hàm lượng đường khửtăng dần, tương ứng tăng từ1,29 (g/l) đến 15,05 (g/l). Tuy nhiên, khi nồng độenzyme tăng lên tới 10%, thì hàm lượng đường khử không có sự khác biệt so với ở nồng độ enzyme 8%. Khi hàm lượng đường khử tăng thì hàm lượng tinh bột và xơ (cơ chất cho sự xúc tác của enzyme) giảm. Hàm lượng tinh bột còn lại trong bã sắn cao nhất trong các mẫu không có sự bổ sung enzyme với 61,31% (VCK) và giảm dần khi tăng lượng enzyme bổ sung, giảm thấp nhất là khi bổ sung tương ứng 8 và 10% enzyme vào bã sắn, mức độ giảm so với không bổsung tương ứng 59,11% và 60%. Hàm lượng xơ thô cũng giảm rõ rệt ở các mức bổ sung enzyme khác nhau (P<0,05), giảm thấp nhất khi bổ sung 8 và 10% enzyme, tương ứng với 14,79 và 14,69 % (VCK), tuy nhiên mức độ giảm cao nhất chỉ khoảng 24% so với không bổ sung enzyme (Bảng 4.12 và Hình 4.12). Như vậy, có thể nói enzyme bị bão hòa ở nồng độ8% hay nói cách khác đây là nồng độ tối ưu cho hoạt động đường hóa bã sắn của enzyme.
Bảng 4.12. Hàm lượng đường khử, tinh bột và xơ của bã sắn ở các nồng độ enzyme khác nhau (n=3) Nồng độ enzyme (%) Chỉ tiêu Hàm lượng đường khử (g/l) (Mean ± SE) Tinh bột (%, VCK) (Mean ± SE) Xơ thô (%, VCK) (Mean ± SE) 0 1,29e ± 0,21 61,31a ± 0,53 19,57a ± 0,25 2 3,53d ± 0,08 53,3b ± 1,35 18,89b ± 0,08 4 5,96c ± 0,27 46,73c ± 1,63 16,92c ± 0,09 6 10,05b ± 0,14 32,85d ± 1,39 16,82c ± 0,13 8 15,05a ± 0,34 25,07e ± 0,33 14,79d ± 0,15 10 15,23a ± 0,37 24,53e ± 0,46 14,69d ± 0.37
Ghi chú: Các chữ cái trong cùng một cột khác nhau thể hiện sựsai khác có ý nghĩa (p<0,05)
Hình 4.12. Hàm lượng đường khử, tinh bột và xơ của bã sắn ở các nồng độ
enzyme khác nhau
Việc bổ sung các enzyme bên ngoài khi lên men các bã thải nông nghiệp là cần thiết để nâng cao chất lượng và hiệu quả của quá trình lên men. Trong các sản phẩm đó, hàm lượng tinh bột và xơ còn lại tương đối cao, hầu như các chủng vi sinh vật sử dụng trong lên men không có hoạt tính phân giải tinh bột và cellulose
0 10 20 30 40 50 60 70 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 2 4 6 8 10 12 Nồng độ enzyme, % % VCK Đư ờn g kh ử, g /l Hàm lượng đường khử Tinh bột, % VCK Xơ, % VCK
hoặc có hoạt tính thấp. Đường hóa bằng các enzyme của vi sinh vật cũng đã được tiến hành trên nhiều loại phụ phẩm và rác thải nông nghiệp. Vlasenko & cs. (1993) đã tiến hành đường hóa 30 nguyên liệu cellulose bởi cellulase của Penicillium sp. Latif & cs. (1994) đã nghiên cứu đường hóa rơm cỏ Kallar bằng cellulase của một số loài nấm, bao gồm Chaetomiumthermophile, Trichoderma resei, Sporotrichum thermophile, Aspergillus fumigatus, Torula thermophila và Humicola grisea.