a. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát
Đánh giá chất lượng oligo cellulose
Thử nghiệm ứng dụng oligo cellulosse làm chất kích thích sinh trưởng thực vật
Đề xuất quy trình
Sản xuất thử oligo-cellulose theo quy trình đề xuất
Bã rong
Khảo sát thành phần cơ bản của bã rong
NC chế độ thủy phân
Tối ưu hoá điều kiện thuỷ phân
- v/w (ml/g) - toC
- τ (h) - pH
b. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số quy trình thủy phân bã rong * Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định pH thích hợp
- Giải thích:
+ Pha dung dịch đệm axetat với các độ pH là 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5.
+ Dùng cân kỹ thuật cân chính xác vào mỗi bình thuỷ tinh 100g bã rong, cho vào mỗi bình lượng enzyme là 1ml. Mỗi bình thuỷ tinh được cho 100ml dung dịch đệm với độ pH khác nhau, ký hiệu mẫu như sau:
H-1: Mẫu thuỷ phân ở pH 4,5 H-2: Mẫu thuỷ phân ở pH 5,0 H-3: Mẫu thuỷ phân ở pH 5,5 H-4: Mẫu thuỷ phân ở pH 6,0 H-5: Mẫu thuỷ phân ở pH 6,5
Đánh giá cảm quan Đánh giá hiệu quả thu hồi
Chọn pH thích hợp Dịch oligo cellulose Bã rong Thủy phân ở các pH (τ= 48h; t=500C; v/w=1/100) 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5
- Sau khi đạt điều kiện thuỷ phân tiến hành:
+ Đánh giá chất lượng sản phẩm bằng phương pháp cảm quan thông qua độ mủn, độ loãng, màu sắc, mùi của sản phẩm sau khi thuỷ phân.
+ Xác định hàm lượng đường khử để đánh giá hiệu suất quy trình, hàm lượng đường khử càng cao thì hiệu suất càng cao.
* Sơ đồ bố trí thí nghiệm thăm dò điểm biên nhiệt độ
- Giải thích:
+ Pha dung dịch đệm axetat với độ pH đã chọn ở thí nghiệm trước.
+ Dùng cân kỹ thuật cân chính xác vào mỗi bình thuỷ tinh 100g bã rong, cho vào mỗi bình lượng enzyme là 1ml và 100ml dung dịch đệm với pH xác định, ký hiệu mẫu như sau:
Đánh giá cảm quan Đánh giá hiệu quả thu hồi
Chọn nhiệt độ thích hợp Dịch oligo cellulose
Bã rong
Thủy phân ở các nhiệt độ (0C) (τ= 48h; v/w=1/100, pH đã chọn)
N-1: Mẫu thuỷ phân ở t = 30oC N-2: Mẫu thuỷ phân ở t = 40oC N-3: Mẫu thuỷ phân ở t = 50oC N-4: Mẫu thuỷ phân ở t = 60oC N-5: Mẫu thuỷ phân ở t = 70oC
Cho các mẫu thí nghiệm vào tủ ấm ở các nhiệt độ khác nhau như trên. Sau khi đạt điều kiện thuỷ phân tiến hành:
+ Đánh giá chất lượng sản phẩm bằng phương pháp cảm quan thông qua độ mủn, độ loãng, màu sắc, mùi của mẫu sau khi thuỷ phân.
+ Xác định hàm lượng đường khử để đánh giá hiệu suất quy trình, hàm lượng đường càng cao thì hiệu suất càng cao.
* Sơ đồ bố trí thí nghiệm thăm dò điểm biên thời gian
Đánh giá cảm quan Đánh giá hiệu quả thu hồi
Chọn nhiệt độ thích hợp Dịch oligo cellulose
Bã rong
Thủy phân với các thời gian (h) (v/w=1/100, t0C, pH đã chọn)
- Giải thích:
+ Pha dung dịch đệm axetat với độ pH đã chọn ở thí nghiệm trước.
+ Dùng cân kỹ thuật cân chính xác vào mỗi bình thuỷ tinh 100g bã rong, cho vào mỗi bình lượng enzyme là 1ml và 100ml dung dịch đệm với pH xác định, ký hiệu mẫu như sau:
T-1: Mẫu thuỷ phân 12h T-2: Mẫu thuỷ phân 24h T-3: Mẫu thuỷ phân 36h T-4: Mẫu thuỷ phân 48h T-5: Mẫu thuỷ phân 60h
+ Cho các mẫu thí nghiệm vào tủ ấm ở các nhiệt độ đã xác định. Sau khi đạt điều kiện thuỷ phân tiến hành:
+ Đánh giá chất lượng sản phẩm bằng phương pháp cảm quan thông qua độ mủn, độ loãng, màu sắc, mùi của mẫu sau khi thuỷ phân.
+ Xác định hàm lượng đường khử để đánh giá hiệu suất quy trình, hàm lượng đường khử càng cao thì hiệu suất càng cao.
* Sơ đồ bố trí thí nghiệm thăm dò điểm biên lượng enzyme cellulase/bã rong
+ Pha dung dịch đệm axetat với độ pH đã chọn ở thí nghiệm trước.
+ Dùng cân kỹ thuật cân chính xác vào mỗi bình thuỷ tinh 100g bã rong, cho vào mỗi bình 100ml dung dịch đệm với pH xác định, lượng enzyme cellulase cho vào mỗi bình theo mẫu như sau:
E-1: Mẫu thuỷ phân với lượng enzyme 1ml E-2: Mẫu thuỷ phân với lượng enzyme 2ml E-3: Mẫu thuỷ phân với lượng enzyme 3ml E-4: Mẫu thuỷ phân với lượng enzyme 4ml E-5: Mẫu thuỷ phân với lượng enzyme 5ml
+ Cho các mẫu thí nghiệm vào tủ ấm ở các nhiệt độ đã xác định. Sau khi đạt điều kiện thuỷ phân tiến hành:
+ Đánh giá chất lượng sản phẩm bằng phương pháp cảm quan thông qua độ mủn, độ loãng, màu sắc, mùi của mẫu sau khi thuỷ phân.
+ Xác định hàm lượng đường khử để đánh giá hiệu suất quy trình, hàm lượng đường khử càng cao thì hiệu suất càng cao.
* Sơ đồ bố trí thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm để xác định các thông số cho quá trình thủy phân bã rong:
Tiến hành quy hoạch thực nghiệm xác định ba thông số: Thời gian, nhiệt độ và nồng độ enzyme [1].
Đánh giá cảm quan Đánh giá hiệu quả thu hồi
Chọn nhiệt độ thích hợp Dịch oligo cellulose
Bã rong
Thủy phân với các tỷ lệ (τ, t0C, pH đã chọn)
Trong đó: U1: Thời gian (h)
U2: Tỷ lệ enzyme/cơ chất (ml/g) U3: Nhiệt độ (0C)
Y: Hiệu suất (g)
Giả sử sau khi thăm dò được điểm biên U1: T1 - T2 (h) U2: E1 - E2 (ml) U3: t1 - t2 (0C) Như vậy số thí nghiệm là: 23 = 8.
Ma trận thực nghiệm được bố trí như sau:
N U1(h) U2(%) U3(0C) Y(mg/ml) 1 T1 E1 t1 2 T2 E1 t1 3 T1 E2 t1 4 T2 E2 t1 5 T1 E1 t2 6 T2 E1 t2 7 T1 E2 t2 8 T2 E2 t2
Để kiểm định phương trình hồi quy cần làm ba thí nghiêm ở tâm:
N U1(h) U2(%) U3(0C) Y(g) 1 2 2 1 T T 2 2 1 E E 2 2 1 t t 2 2 2 1 T T 2 2 1 E E 2 2 1 t t 3 2 2 1 T T 2 2 1 E E 2 2 1 t t THỦY PHÂN U1 U3 Y U2
Sau khi hoàn thành bài toán tối ưu ta tìm được thời gian, nhiệt độ và nồng độ enzyme tối ưu cho quá trình thủy phân.
* Bố trí thí nghiệm để bước đầu đánh giá khả năng ứng dụng oligo cellulose làm chất kích thích sinh trưởng:
- Thực vật được thử nghiệm là cây đậu xanh, điều kiện thí nghiệm như nhau, thành phần các chất dinh dưỡng trong môi trường như nhau, chỉ thay đổi nồng độ dịch oligo cellulose cho vào môi trường để đánh giá hiệu quả.
- Tiến hành ghi nhận kết quả đối với cả 3 chỉ tiêu quan trọng đó là chiều dài rễ, chiều cao cây và sinh khối tươi của mẫu [34].
Ký hiệu các thí nghiệm như sau:
I-1: Bổ sung dịch oligo cellulose vào môi trường nuôi cấy với nồng độ 5% I-2: Bổ sung dịch oligo cellulose vào môi trường nuôi cấy với nồng độ 10% I-3: Bổ sung dịch oligo cellulose vào môi trường nuôi cấy với nồng độ 15% I-4: Bổ sung dịch oligo cellulose vào môi trường nuôi cấy với nồng độ 20% I-5: Bổ sung dịch oligo cellulose vào môi trường nuôi cấy với nồng độ 25%
Đánh giá tốc độ sinh trưởng và chọn nồng độ oligo cellulose thích hợp
5% 10% 15% 20% 25%
Hạt đậu xanh