CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2. Phương pháp nghiên cứu
- 24 -
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Khảo sát quá trình xử lý sơ ri nguyên liệu đồng thời bằng
sóng siêu âm và enzyme
Ảnh hưởng của
nồng độ chế phẩm enzyme
Ảnh hưởng của
thời gian thủy phân enzyme
Tối ưu hóa bằng quy hoạch thực
nghiệm
Nội dung nghiên cứu
So sánh hiệu quả các phương pháp xử lý nguyên liệu sơ ri Hiệu suất thu hồi chất chiết Hàm lượng đường khử Hàm lượng acid tổng Hàm lượng vitamin C Hàm lượng các hợp chất phenolic Hoạt tính chống oxy hóa HÀM MỤC TIÊU
Ảnh hưởng của quá trình xử lý siêu âm đến hoạt tính của chế phẩm hemicellulase
Ảnh hưởng của
nồng độ protein hòa tan của chế
phẩm Ảnh hưởng
của công suất siêu âm
Ảnh hưởng của
thời gian siêu âm
HÀM MỤC TIÊU
Hoạt tính chế phẩm hemicellulase
Thuyết minh nghiên cứu
2.2.1. Ảnh hưởng của q trình xử lý siêu âm đến hoạt tính của chế phẩm hemicellulase
- Mục đích: đánh giá tác động của sóng siêu âm đối với hoạt tính chế phẩm
hemicellulase (Viscozyme L) từ đó xác định qui luật biến đổi hoạt tính của
hemicellulase do sóng siêu âm gây ra.
Chế phẩm enzyme pha loãng được chuẩn bị trong đệm natri acetate 0.1 M (pH=4.5).
2.2.1.1. Ảnh hưởng của công suất siêu âm
1. Thông số khảo sát Giá trị
Công suất siêu âm 3.75; 5.625; 7.5; 9.375; 11.25; 13.125 W/mL
2. Thông số cố định
Thời gian siêu âm 60 s
V mẫu đem xử lý siêu âm 40 mL
pH 4.5
Nồng độ protein hòa tan 0.33 mg/mL
Hàm mục tiêu: hoạt tính enzyme hemicellulase.
Mẫu đối chứng là mẫu chế phẩm enzyme mà không qua xử lý siêu âm.
2.2.1.2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý siêu âm đến hoạt tính enzyme hemicellulase
1. Thông số khảo sát Giá trị
Thời gian siêu âm 30; 60; 90; 120; 150; 180 s
2. Thông số cố định
Công suất siêu âm Chọn kết quả thí nghiệm 2.2.1.1
V mẫu đem xử lý siêu âm 40 mL
pH 4.5
Nồng độ enzyme 0.33 mg/mL
Hàm mục tiêu: hoạt tính enzyme hemicellulase.
2.2.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ protein hịa tan của chế phẩm
1. Thơng số khảo sát Giá trị
Nồng độ protein hòa tan trong chế
phẩm trước khi siêu âm 0.11, 0.22, 0.33, 0.44, 0.54 mg/mL
2. Thông số cố định
Thời gian siêu âm Kết quả thí nghiệm 2.2.1.2
V mẫu xử lý siêu âm 40 mL
pH 4.5
Công suất siêu âm Kết quả thí nghiệm 2.2.1.1
Hàm mục tiêu: hoạt tính riêng của chế phẩm hemicellulase.
Mẫu đối chứng là mẫu chế phẩm enzyme không qua xử lý siêu âm ở nồng độ tương ứng.
2.2.2. Khảo sát quá trình xử lý sơ ri nguyên liệu đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme
- Mục đích: xác định hiệu quả của việc xử lý nguyên liệu sơ ri đồng thời bằng sóng siêu âm và chế phẩm hemicellulase (Viscozyme L).
- Chuẩn bị mẫu nguyên liệu sơ ri: Sơ ri sau q trình chà, được pha lỗng với nước ở tỷ lệ nước: nguyên liệu (2:1) (Dang et al., 2010), tiến hành hiệu chỉnh pH của hỗn hợp này về giá trị 4.5. Cho mẫu vào mỗi cốc và khối lượng mẫu trong mỗi cốc là 40g. Sau
đó bổ sung chế phẩm Viscozyme L với hàm lượng thay đổi tùy theo từng nghiệm thức.
- Tiến hành xử lý mẫu đồng thời bằng sóng siêu âm và chế phẩm hemicellulase (điều kiện xử lý siêu âm là kết quả của thí nghiệm 2.2.1.1 và 2.2.1.2). Hỗn hợp sau quá trình xử lý, được ủ ở bể điều nhiệt (nhiệt độ 55oC) với thời gian thay đổi theo từng nghiệm thức. Kết thúc quá trình ủ, các mẫu được làm lạnh nhanh, tiến hành lọc thô và ly tâm dịch lọc để tách cặn mịn. Dung dịch sau khi ly tâm được sử dụng cho các bước phân tích tiếp theo.
Tất cả các thí nghiệm được lặp lại 3 lần, kết quả được biểu thị bằng giá trị trung bình và xử lý thống kê ANOVA bằng phần mềm Stagraphic XV.I
2.2.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme
1. Thông số khảo sát Giá trị
Nồng độ chế phẩm enzyme 0; 0.2; 0.4; 0.6; 0.8 và 1.0% v/w
2. Thông số cố định
Thời gian thủy phân enzyme 60 phút
Nhiệt độ thủy phân enzyme 55oC
Hàm mục tiêu: hiệu suất thu hồi chất chiết, hàm lượng đường khử, hàm lượng acid
tổng, hàm lượng vitamin C, hàm lượng các hợp chất phenolics, hoạt tính chống oxy
hóa.
- Mẫu đối chứng là mẫu hỗn hợp nước: sơ ri (2:1), pH (4.5), không xử lý siêu âm và không xử lý enzyme ở cùng điều kiện nhiệt độ và thời gian với các mẫu thí nghiệm.
2.2.2.2. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân enzyme
1. Thông số khảo sát Giá trị
Thời gian thủy phân enzyme 0; 20; 40; 60; 80; 100 phút
2. Thông số cố định
Nồng độ chế phẩm enzyme Kết quả thí nghiệm 2.2.2.1
Nhiệt độ thủy phân enzyme 55oC
Hàm mục tiêu: hiệu suất thu hồi chất chiết, hàm lượng đường khử, hàm lượng acid
tổng, hàm lượng vitamin C, hàm lượng các hợp chất phenolics, hoạt tính chống oxy hóa.
- Mẫu đối chứng là mẫu hỗn hợp nước: sơ ri (2:1), pH (4.5), không xử lý siêu âm và không xử lý enzyme ở cùng điều kiện nhiệt độ và thời gian với các mẫu thí nghiệm.
2.2.2.3. Tối ưu hóa bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm
Để quá trình xử lý đạt hiệu quả cao hơn nữa, trong phần này, thí nghiệm được tiến hành theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm trực giao hai yếu tố, cấu trúc có tâm với hàm mục tiêu là hiệu suất thu hồi chất chiết, sử dụng phần mềm Mode 5.0.
Nồng độ chế phẩm enzyme và thời gian thủy phân enzyme là hai yếu tố được chọn để
2.2.3. So sánh hiệu quả các phương pháp xử lý nguyên liệu sơ ri
Mục đích: đánh giá hiệu quả các phương phán xử lý nguyên liệu sơ ri đến hiệu suất thu hồi chất chiết và chất lượng của dịch chiết sơ ri thu được.
Chúng tôi tiến hành 6 phương án xử lý sơ ri nguyên liệu:
+ Phương án 1: mẫu sơ ri đối chứng không xử lý siêu âm và enzyme (mẫu C).
+ Phương án 2: mẫu sơ ri được qua xử lý siêu âm (công suất siêu âm 5.625 W/mL,
thời gian siêu âm là 90s - kết quả thí nghiệm 2.2.1.1 và 2.2.1.2 (chế độ siêu âm làm
tăng hoạt tính enzyme) (Mẫu U1).
+ Phương án 3: mẫu sơ ri được qua xử lý siêu âm (công suất 3.75 W/g, thời gian siêu
âm là 100s, 40oC) - kết quả tối ưu của Dang et al., 2010 (Mẫu U2).
+ Phương án 4: mẫu sơ ri được xử lý bằng chế phẩm hemicellulase (nồng độ chế phẩm
enzyme 0.8% v/w, thời gian phản ứng thủy phân enzyme 70.79 phút) - kết quả tối ưu của Vuong et al. (2011) (Mẫu Eopt).
+ Phương án 5: mẫu sơ ri được xử lý đồng thời bằng sóng siêu âm và chế phẩm
hemicellulase (chế độ siêu âm- phương án 2, nồng độ chế phẩm enzyme 0.6% v/w,
thời gian phản ứng thủy phân 52 phút) (Mẫu UECopt).
+ Phương án 6: mẫu sơ ri được xử lý lần lượt bằng sóng siêu âm và chế phẩm
hemicellulase (chế độ siêu âm- phương án 3, nồng độ chế phẩm enzyme 0.6% v/w,
thời gian phản ứng thủy phân 69.48 phút) kết quả tối ưu trong khảo sát của Vuong et al.
(2011) (Mẫu UEopt).
Hàm mục tiêu: hiệu suất thu hồi chất chiết, hàm lượng đường khử, hàm lượng acid
tổng, hàm lượng vitamin C, hàm lượng các hợp chất phenolics, hoạt tính chống oxy hóa.