Xử lý số liệu nghiín cứu theo phương phâp thống kí sinh học, mỗi thí nghiệm tiến hănh ba lần, mỗi lần 3 mẫu. Kết quả lă trung bình cộng của câc lần thí nghiệm.
CHƯƠNG III
KẾT QUẢ NGHIÍN CỨU VĂ THẢO LUẬN 3.1. XÂC ĐỊNH CÂC THÔNG SỐ THỦY PHĐN CHITIN-CHITOSAN 3.1.1. Xâc định nhiệt độ thích hợp cho quâ trình thủy phđn chitin-chitosan
Chitin-chitosan thủy phđn bằng enzyme hemicellulase ở cùng điều kiện: nồng độ enzyme 2% so với cơ chất; pH = 5; thời gian (τ): 6 ngăy vă câc điều kiện nhiệt độ khâc nhau (350C, 370C, 390C). Trong quâ trình thủy phđn thường xuyín khuấy đảo vă kiểm tra pH, nhiệt độ để đảm bảo nhiệt độ vă pH ổn định trong quâ trình thuỷ phđn. Dung dịch sau thủy phđn mang đi đun câch thủy đình chỉ hoạt động của enzyme vă tăng nồng độ chất khô, sau đó đem lọc, dịch lọc thu được sấy phun ở nhiệt độ 1600C ta thu được COS. Tiến hănh đânh giâ cảm quan vă hiệu suất thu hồi COS. Kết quả nghiín cứu thể hiện ở hình 3.1 vă 3.2
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 35 37 39 Nhiệt độ oC
Hiệu suất thu COS (%)
Chitin Chitosan
15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 35 37 39 Nhiệt độ (oC) ĐCQ - chung Chitin Chitosan
Từ kết quả nghiín cứu thể hiện ở hình 3.1; 3.2 cho thấy: Đới với cơ chất
chitosan: Tại nhiệt độ t = 350C, hiệu suất thu chito-COS lă 67.3% vă ĐCQ-chung lă 16.5. Tại nhiệt độ t = 370C, hiệu suất thu chito-COS lă 77.8% vă ĐCQ-chung lă
17.4. Tại nhiệt độ t = 390C, hiệu suất thu chito-COS lă 75.7% vă ĐCQ-chung lă 17.0. Đối với cơ chất chitin: Tại nhiệt độ t = 350C, hiệu suất thu chiti-COS lă
55.7% vă ĐCQ-chung lă 15.8. Tại nhiệt độ t = 370C, hiệu suất thu chiti-COS lă
66.4% vă ĐCQ-chung lă 16.5. Tại nhiệt độ t = 390C, hiệu suất thu thu chiti-COS lă 63.7% vă ĐCQ-chung lă 16.0. Như vậy, tại t = 370C hiệu suất thu COS vă ĐCQ- chung lă cao nhất vă t = 350C hiệu suất thu COS vă ĐCQ-chung lă thấp nhất. Kết quả năy cũng phù hợp với công trình nghiín cứu của Aiba vă Muraki (1996,1997)[52] cho rằng hemicellulase thủy phđn chitin-chitosan ở t = 370C lă tốt nhất. Có thể 370C lă nhiệt độ thích hợp cho enzyme hemicellulase có nguồn gốc từ
Aspergillus niger hoạt động nín hoạt tính enzyme hemicellulase tại đđy mạnh nhất vă cho sản phẩm cao nhất. Tóm lại, t = 370C lă nhiệt độ thích hợp cho enzyme hemicellulase thủy phđn chitin-chitosan.
3.1.2. Xâc định nồng độ enzyme thích hợp cho quâ trình thủy phđn chitin- chitosan.
Chitin-chitosan thủy phđn bằng enzyme hemicellulase ở cùng điều kiện: nhiệt độ = 370C; pH = 5; thời gian: 6 ngăy vă câc nồng độ enzyme khâc nhau (1%, 2%, 3%). Trong quâ trình thủy phđn thường xuyín khuấy đảo vă kiểm tra pH, nhiệt độ để đảm bảo nhiệt độ vă pH ổn định trong quâ trình thuỷ phđn. Dung dịch sau thủy phđn mang đi đun câch thủy đình chỉ hoạt động của enzyme vă tăng nồng độ chất khô, sau đó đem lọc, dịch lọc thu được sấy phun ở nhiệt độ 1600C ta thu được COS. Tiến hănh đânh giâ cảm quan vă hiệu suất thu hồi COS. Kết quả nghiín cứu thể hiện ở hình 3.3 vă 3.4. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1% 2% 3% Nồng độ enzyem (%)
Hiệu suất thu COS (%)
Chitin Chitosan
Từ kết quả nghiín cứu thể hiện ở hình 3.3 vă 3.4 cho thấy: Đối với chitosan:
Tại nồng độ enzyme 1%, hiệu suất thu chito-COS lă 70.4% vă ĐCQ-chung lă 17.9.
Tại nồng độ enzyme 2%, hiệu suất thu chito-COS lă 81.1% vă ĐCQ-chung lă 18.7.
Tại nồng độ enzyme 3%, hiệu suất thu chito-COS lă 81.2% vă ĐCQ-chung lă 18.0.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1% 2% 3% Nồng độ enzyme (%) ĐCQ - chung Chitin Chitosan
Hình 3.4: ĐCQ - chung của COS theo nồng độ enzyme
Đối với chitin: Tại nồng độ enzyme 1%, hiệu suất thu chiti-COS lă 58.4% vă
ĐCQ-chung lă 15.4. Tại nồng độ enzyme 2%, hiệu suất thu chiti-COS lă 69.7% vă ĐCQ-chung lă 16.0. Tại nồng độ enzyme 3%, hiệu suất thu chiti-COS lă 70.2% vă ĐCQ-chung lă 16.0. Kết quả cho thấy, nồng độ enzyme từ 2% ÷ 3% cho hiệu suất thu COS vă ĐCQ-chung gần bằng nhau vă cao hơn ở nồng độ enzyme 1%. Điều năy có thể do nồng độ enzyme căng cao thì hiệu suất thu nhận sản phẩm căng cao nhưng khi nồng độ enzyme bêo hòa với nồng độ cơ chất thì vận tốc phản ứng không thay đổi[3]. Như vậy, nồng độ enzyme 2% so với cơ chất lă thích hợp để thủy phđn
chitin-chitosan.
3.1.3. Xâc định pH thích hợp cho quâ trình thủy phđn chitin-chitosan
Chitin-chitosan thủy phđn bằng enzyme hemicellulase ở cùng điều kiện: nhiệt độ = 370C; thời gian: 6 ngăy; nồng độ enzyme: 2% so với cơ chất vă câc điều kiện pH khâc nhau (4,5; 5; 5.5). Trong quâ trình thủy phđn thường xuyín khuấy đảo vă kiểm tra pH, nhiệt độ để đảm bảo nhiệt độ vă pH ổn định trong quâ trình thuỷ phđn. Dung dịch sau thủy phđn mang đi đun câch thủy đình chỉ hoạt động của enzyme vă tăng nồng độ chất khô, sau đó đem lọc, dịch lọc thu được sấy phun ở
nhiệt độ 1600C ta thu được COS. Tiến hănh đânh giâ cảm quan vă hiệu suất thu hồi COS. Kết quả nghiín cứu thể hiện ở hình 3.5 vă 3.6.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 4.5 5 5.5 pH
Hiệu suất thu COS (%)
Chitin Chitosan 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 4.5 5 5.5 pH ĐCQ - chung Chitin Chitosan
Từ kết quả nghiín cứu thể hiện ở hình 3.5, 3.6 cho thấy: Đối với chitosan:
Tại pH = 4.5, hiệu suất thu chito-COS lă 71.3% vă ĐCQ-chung lă 17.0. Tại pH = 5,
hiệu suất thu chito-COS lă 73.8% vă ĐCQ-chung lă 17.6. Tại pH = 5.5, hiệu suất thu chito-COS lă 70.5% vă ĐCQ-chung lă 17.0. Đối với chitin: Tại pH = 4,5, hiệu suất thu chiti-COS lă 60.5% vă ĐCQ-chung lă 15.8. Tại pH = 5, hiệu suất thu chiti-
Hình 3.5: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất thu COS.
COS lă 63.2% vă ĐCQ-chung lă 16.2. Tại pH = 5.5, hiệu suất thu chiti-COS lă 61.7% vă ĐCQ-chung lă 16.2. Nhìn chung, tại pH = 5 cho hiệu suất thu COS vă ĐCQ-chung lă cao nhất vă tại pH = 5,5 cho hiệu suất thu COS vă ĐCQ-chung lă thấp nhất. Điều năy có thể do: tại pH = 5 thích hợp cho enzyme hemicellulase có nguồn gốc từ Aspergillus niger hoạt động nín hoạt tính enzyme hemicellulase tại đđy mạnh nhất vă cho sản phẩm cao nhất. Tóm lại pH=5 lă thích hợp cho enzyme
hemicellulase thủy phđn chitin-chitosan.
3.1.4. Xâc định thời gian thích hợp cho quâ trình thủy phđn chitin-chitosan.
Chitin-chitosan thủy phđn bằng enzyme hemicellulase ở cùng điều kiện: nhiệt độ = 370C; nồng độ enzyme: 2%; pH = 5 vă thời gian thủy phđn khâc nhau (3ngăy; 4ngăy; 5ngăy; 6ngăy). Trong quâ trình thủy phđn thường xuyín khuấy đảo vă kiểm tra pH, nhiệt độ để đảm bảo nhiệt độ, pH ổn định trong quâ trình thuỷ phđn. Dịch sau khi thủy phđn mang đi đun câch thủy đình chỉ hoạt động của enzyme vă tăng nồng độ chất khô, sau đó đem lọc, dịch lọc thu được sấy phun ở nhiệt độ 1600C ta thu được COS. Tiến hănh đânh giâ cảm quan vă hiệu suất thu COS. Kết quả thể hiện ở hình 3.7; 3.8 0 10 20 30 40 50 60 70 80 3 4 5 6
Thời gian (ngăy)
Hiệu suất thu COS (%)
Chitin Chitosan
0 5 10 15 20 3 4 5 6
Thời gian (ngăy)
ĐCQ - chung
Chitin Chitosan
Từ kết quả nghiín cứu thể hiện ở hình 3.7 vă 3.8 cho thấy: Đối với cơ chất
chitosan: Sau 3 ngăy thủy phđn, hiệu suất thu chito-COS lă 66.5%. Sau 4 ngăy thủy phđn, hiệu suất thu chito-COS lă 74.3%. Sau 5 ngăy thủy phđn, hiệu suất thu chito- COS lă 79.3%. Sau ngăy thứ 6, hiệu suất thu chito-COS lă 78.3%. Đối với cơ chất
chitin. Sau 3 ngăy thủy phđn, hiệu suất thu chiti-COS lă 54.8%. Sau 4 ngăy thủy phđn, hiệu suất thu chiti-COS lă 61.6%. Sau 5 ngăy thủy phđn, hiệu suất thu chiti- COS lă 68.3%. Sau ngăy thứ 6, hiệu suất thu chiti-COS lă 66.3%. Qua số liệu cho thấy, từ ngăy thứ 3 đến ngăy thứ 5 hiệu suất thu COS tăng theo thời gian thủy phđn nhưng đến ngăy thứ 6 thì hiệu suất thu COS lại giảm. Vă hiệu suất thu COS cao nhất tại thời điểm sau 5 ngăy thủy phđn, vă sau 6 ngăy thủy phđn bằng nhau. Điều năy có thể do thời gian thủy phđn căng còn hiệu suất thu COS thấp nhất sau 3 ngăy thủy phđn. ĐCQ-chung của COS sau 5 ngăy dăi sự hình thănh phức hợp giữa enzyme vă cơ chất căng nhiều, cơ chất cắt mạch căng triệt để. Nhưng nếu thời gian thủy phđn quâ dăi thì hiệu suất thu hồi sản phẩm cũng không tăng bao nhiíu thậm chí còn giảm vă có thể xảy ra phản ứng phụ lăm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm do enzyme bị giảm hoạt tính theo thời gian. Tóm lại, sau 5 ngăy lă thích hợp
cho enzyme hemicellulase thủy phđn chitin-chitosan.
Qua kết quả nghiín cứu cũng cho thấy, khi tiến hănh thủy phđn chitin-chitosan ở cùng điều kiện như nhau nhưng hiệu suất vă ĐCQ - chung của chito-COS cao hơn
chiti-COS. Điều năy có thể do trong enzyme hemicellulase thương mại có chứa một ít enzyme cellulase, do cấu trúc của chitin gần giống cấu trúc của cellulose nín chịu thủy phđn mạnh bởi enzyme cellulase tạo nín những phđn tử nhỏ mă công nghệ sấy phun không thu nhận được nín hiệu suất thu chiti-COS không cao bằng chito-COS. Mặc khâc, có thể trong mạch chitin có chứa nhóm acetyl (- CO – CH3 -), nhóm năy ngăn cản enzyme hemicellulase tiếp xúc với câc liín kết β – 1,4 glucozit của mạch chitin vì vậy hạn chế khả năng thủy phđn của enzyme.
3.2. QUY TRÌNH HOĂN THIỆN QUÂ TRÌNH THỦY PHĐN CHITIN- CHITOSAN BẰNG ENZYME HEMICELLULASE
3.2.1. Sơ đồ quy trình:
Hình 3.9: Quy trình hoăn thiện thủy phđn chitin-chitosan bằng enzyme hemicellulase
Nồng độ enzyme: 2% so với cơ chất. pH = 5 τ = 5 ngăy t0C = 370C Chitin bột Thủy phđn Sản phẩm thủy phđn
Đun câch thủy Lọc Sấy phun COS Lăm mềm Hemicellulase Hòa tan Chitosan bột
3.2.2.Giải thích quy trình:
- Nguyín liệu: Chitin, chitosan dạng bột được sản xuất theo quy trình của Trần Thị Luyến[2].
- Thủy phđn: Công đoạn thủy phđn có tâc dụng lăm yếu vă cắt câc liín kết glucozit trong mạch của chitin, chitosan. Nó quyết định đến hiệu suất cũng như chất lượng của sản phẩm. Trong quâ trình thủy phđn thường xuyín khuấy đảo để tăng cường khả năng tiếp xúc giữa enzyme với cơ chất. Đồng thời thường xuyín theo dõi nhiệt độ vă pH để đảm bảo môi trường hoạt động của enzyme ổn định.
- Đun câch thủy: Sau khi thủy phđn dịch thủy phđn được mang đi đun câch thủy nhằm đình chỉ hoạt động của enzyme vă tăng nồng độ chất khô của dung dịch tạo thuận lợi cho quâ trình sấy phun để thu được sản phẩm có chất lượng vă hiệu suất cao.
- Sấy phun: dịch thủy phđn được sấy ở nhiệt độ 1600C cho sản phẩm dạng bột, mịn, độ ẩm thấp vă trắng hơn.
COS thu được từ quy trình năy cho hiệu suất như sau: + Cơ chất lă chitin: hiệu suất thu chiti-COS lă 67,0% + Cơ chất lă chitosan: hiệu suất thu chito-COS lă 77,8%
Đặc điểm của COS thu được:
- Dạng bột
- Mău trắng tới hơi văng - Không mùi
- Vị chât
- Độ hòa tan: 96%
Tâc giả luận văn sử dụng enzyme hemicellulase thương mại thủy phđn chitin-chitosan cho hiệu suất thu COS từ 67,0% ÷ 77,8%. Từ kết quả cho thấy hiệu suất thu COS ở đđy chưa phải lă cao nhưng cũng không quâ thấp. Theo Trần Thị
Luyến sử dụng papain thủy phđn chitin-chitosan cho hiệu suất thu COS rất cao từ 95-97%. Nhưng sử dụng cellulase chiết từ xạ khuẩn thủy phđn chitin-chitosan cho hiệu suất thu COS lại rất thấp 52%. Theo Shigemase vă al (1994) cho rằng enzyme lysozyme thủy phđn chitin-chitosan thu COS 72%. Theo Aiba and Muraki (1996) lipase có thể thủy phđn chitin-chitosan thu COS 76% vă hemicellulase thủy phđn chitin-chitosan thu COS 85%.[20, 40]
Hình 3.10: Chiti - COS
3.3. SỬ DỤNG COS BẢO QUẢN SỮA BÒ TƯƠI NGUYÍN LIỆU 3.3.1. Chất lượng cảm quan của sữa bò tươi nguyín liệu
Sữa bò tươi nguyín liệu được thu nhận từ trại nuôi bò sữa ở Phù Sa, Vĩnh Ngọc, Nha Trang. Sữa bò được vắt trước đó 2giờ, mỗi lần mua 10 lít, sau đó mang về phòng thí nghiệm đânh giâ cảm quan, kiểm tra vi sinh vă một số chỉ tiíu lý - hoâ . Kết quả thể hiện ở bảng 3.1; 3.2; 3.3.
Bảng 3.1: Mô tả chất lượng cảm quan của sữa bò tươi nguyín liệu
Chỉ tiíu Mô tả tính chất cảm quan
Mău sắc Mău đặc trưng của sữa bò
Mùi,vị Mùi, vị đặc trưng của sữa bò, không có mùi, vị lạ
Trạng thâi Dịch thể đồng nhất
Bảng 3.2: Một số chỉ tiíu lý – hóa của sữa bò tươi nguyín liệu
Chỉ tiíu Hăm lượng
Hăm lượng chất khô 13,7%
Hăm lượng chất bĩo 3,9%
Tỷ trọng của sữa 1,036
Bảng 3.3: Một số vi sinh vật trong sữa bò tươi nguyín liệu
Loại vi sinh vật Sữa bò tươi
Tổng số vi sinh vật hiếu khí trong 1ml 7,0.105
E.coli Đm tính
Staphylococcus aureus trong 1ml 8,7.102
Coliforms 7,2.101
Kết quả nghiín cứu từ bảng 3.1; 3.2; 3.3 cho thấy: Sữa bò tươi nguyín liệu dùng nghiín cứu trong luận văn có chất lượng cảm quan, một số chỉ tiíu lý – hóa vă chỉ tiíu vi sinh nằm trong vùng cho phĩp theo TCVN – 7405:2004 [36],[37].
3.3.2. Chọn nồng độ COS thích hợp bảo quản sữa bò tươi nguyín liệu
3.3.2.1 Xâc định lượng vi sinh vật ban đầu vă lượng vi sinh vật sau 24giờ, 48giờ bảo quản sữa bò tươi nguyín liệu ở nhiệt độ 6-80C.
Sữa bò tươi nguyín liệu được thu nhận từ trại nuôi bò sữa ở Phù Sa, Vĩnh Ngọc, Nha Trang. Sữa bò được vắt trước đó 2giờ, mỗi lần mua 10 lít, sau đó mang về phòng thí nghiệm xâc định lượng vi sinh vật ban đầu vă lượng vi sinh vật sau 24giờ, 48giờ bảo quản ở nhiệt độ 6-80C. Kết quả nghiín cứu được thể hiện ở hình 3.12
0 1 2 3 4 5 6 7 0 24 48
Thời gian (Giờ)
LogX/ml
TPC Coliform S.aureus
Từ kết quả nghiín cứu thể hiện ở hình 3.12 cho thấy: Tại 0 giờ số lượng TPC lă 7,0.105, sau 24 giờ bảo quản TPC tăng lín 8,4.105, sau 48 giờ bảo quản TPC tăng lín 1,1.106. Tại 0 giờ Coliform 7,2.101, sau 24 giờ bảo quản Coliform tăng lín 7,6.101, sau 48 giờ bảo quản Coliform tăng lín 8,7.101. Tại 0 giờ S.aureus 8,7.102, sau 24 giờ bảo quản S.aureus tăng lín 9,4.102, sau 48 giờ bảo quản S.aureus tăng lín 1,5.103. Nhìn chung, TPC, Coliform vă S.aureus tăng theo thời gian bảo quản nhưng số lượng tăng không đâng kể do sữa được bảo quản ở nhiệt độ thấp từ 6-80C lăm ức chế sự phât triển của vi sinh vật.
3.3.2.2. Ảnh hưởng nồng độ COS đến sự biến đổi TPC trong bảo quản sữa bò tươi nguyín liệu ở nhiệt độ 6-80C.
Sau khi thu nhận COS từ quâ trình thủy phđn chitin, chitosan bằng enzyme hemicellulase. Tâc giả luận văn tiến hănh dùng COS ở những nồng độ khâc nhau (0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%) để bảo quản sữa bò tươi nguyín liệu.
Sữa bò tươi nguyín liệu được thu nhận từ trại nuôi bò sữa ở Phù Sa, Vĩnh Ngọc, Nha Trang. Sữa bò được vắt trước đó 2giờ, mỗi lần mua 10 lít, sau đó mang về phòng thí nghiệm kiểm tra chất lượng. Tiến hănh dùng COS bảo quản sữa ở những nồng độ khâc nhau (0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%) tại mỗi thời điểm bảo quản
khâc nhau (24giờ, 48giờ), ở một nhiệt độ bảo quản nhất định (6÷80C) tôi lấy mẫu kiểm tra vi sinh, chỉ số peroxyt vă đânh giâ cảm quan sản phẩm. Từ đó, chọn nồng độ COS phù hợp nhất dùng bảo quản sữa bò tươi nguyín liệu. Kết quả được thể