TN Nhiệt độ (oC) X1 Thời gian (phút) X2 Tỷ lệ DM/NL (v/w) X3
Hiệu suất chiết (%) Y1 1 60 30 35 18,6 2 100 30 35 18,94 3 60 180 35 38,67 4 100 180 35 26,95 5 60 105 20 10,93 6 100 105 20 25,86 7 60 105 50 37,8 8 100 105 50 32,78 9 80 30 20 54,42 10 80 180 20 72,69 11 80 30 50 69,03 12 80 180 50 79,94 13 80 105 35 80,13 14 80 105 35 80,35 15 80 105 35 80,20
Hình 3.1.Tần suất phân bố hiệu suất chiết.
Tần suất phân bố hiệu suất chiết (Hình 3.1) cho thấy có 04 nhóm phân bố tần suất chính theo sự thay đổi nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ nguyên liệu dung mơi. Kết quả này có thể giải thích là do q trình chiết là q trình hịa tan của carrageenan trong dung môi là nước và phụ thuộc vào bản chất hóa học của chất chiết. Theo [95] thì carrageenan từ rong Betaphycus gelatinus là hỗn hợp của một số loại carrageenan khác nhau và chúng khác nhau bởi sự có mặt nhóm sulfate ưa nước tại vị trí khác nhau trên vịng galactopyranose và sự có mặt hoặc khơng có mặt nhóm 3,6 - anhydrogalactose kỵ nước có khả năng tạo gel. Chính vì vậy từng loại carrageenan có độ tan khác nhau. Từ đó dẫn đến hỗn hợp carrageenan sẽ có độ tan khác nhau và có thể có 04 loại carrageenan khác nhau.
Kết quả phân tích phương sai (Bảng 3.3) cho thấy giá trị p của lack của mơ hình ứng với hàm mục tiêu là hiệu suất chiết carrageenan là 81,58 % (p< 0,05) cho thấy sự phù hợp của mơ hình, giá trị R2= 0,9923 chỉ ra sự phù hợp 99% của giá trị dự đoán so với thực tế. Các giá trị PRESS =1193,65; giá trị F= 71,39 và giá trị p của model tương ứng 0,0001 cũng cho thấy mức độ tin cậy cao của mơ hình sử dụng. Từ kết quả trên cho thấy mơ hình tốn học dự đốn hiệu suất chiết polysaccharide có độ tin cậy cao và hồn tồn phù hợp cho nghiên cứu này.
Bảng 3.3. Kết quả phân tích phương sai xác định mức độ phù hợp của mơ
hình
Hiệu suất chiết
P lack of fit 0,0005 R2 0,9923 Adjust R2 0,9784 PRESS 1193,6549 F ratio of model 71,3925 p of model 0,0001
Tiến hành xử lý số liệu trên phần mềm JMP tìm được phương trình bậc 2 thể hiện mối tương quan giữa các yếu tố trong quá trình chiết đối với hàm mục tiêu là hiệu suất chiết polysaccharide, chúng tơi đưa ra phương trình hồi quy bậc 2 của bề mặt đáp ứng hiệu suất chiết carrageenan được thể hiện như sau:
Hiệu suất chiết (%) = 80.23 - 0.1838 * X1+ 7.16 * X2 + 6.96 * X3 - 3.01* X1 * X2 - 4.99 * X1 * X3 -1.84 * X2* X3 - 48.31 * X21 - 6.13 * X22 - 5.08
* X23
Dựa vào biểu đồ 3D ở hình 3.2 và bảng 3.4 có thể đánh giá mức độ ảnh hưởng các biến của mơ hình. Kết quả cho thấy thời gian chiết (X2) và tỷ lệ nguyên liệu dung môi: nguyên liệu (X3) ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất chiết polysaccharide (p<0,05). Từ số liệu bảng 3.4 cho thấy sự tương tác giữa các biến số nhiệt độ và tỷ lệ ngun liệu dung mơi có ảnh hưởng đến hiệu suất chiết (p<0,05) trong khi các tương tác còn lại ảnh hưởng không đáng kể (p>0,05). Đối với các biến số bậc hai thì các biến số nhiệt độ và thời gian là ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất chiết của polysaccharide (p<0,05).
A B
C D
Hình 3.2. Bề mặt đáp ứng 3D đối với hiệu suất chiết (A, B, C), bề mặt đáp
Bảng 3.4. Hệ số của mơ hình hồi quy và phân tích ANOVA của mơ hình hồi quy Mơ hình Tổng bình phương Trung bình bình phương Giá trị F Giá trị p 9589,82 1065,54 71,39 < 0,0001 A-Nhiệt độ 0,2701 0,2701 0,0181 0,8982 B-Thời gian 409,84 409,84 27,46 0,0034 C-Tỷ lệ DM/NL 387,12 387,12 25,94 0,0038 AB 36,36 36,36 2,44 0,1793 AC 99,50 99,50 6,67 0,0493 BC 13,54 13,54 0,9074 0,3846 A² 8616,27 8616,27 577,30 < 0,0001 B² 138,73 138,73 9,29 0,0285 C² 95,18 95,18 6,38 0,0528
Phân tích mơ hình tối ưu cho thấy, điểm cực đại tiên đoán đạt được khi nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ DM/NL tương ứng 70,0oC, 150,0 (phút) và 39,0/1 (v/w). Phân tích mơ hình tiên đốn cho thấy hiệu suất chiết có thể đạt 81,58% với độ lệch chuẩn là 3,86. Điểm tối ưu tiên đốn là 81,58% và cao nhất có thể đạt là 90,45%.
Để đánh giá mức độ tương thích của phương trình hồi quy thu được, chúng tơi tiến hành phân tích mối tương quan giữa hiệu suất chiết thu được bằng thực nghiệm và bằng phương trình hồi quy. Kết quả thể hiện trên hình
3.3 cho thấy có sự tương quan cao giữa mơ hình tiên đốn so với mơ hình thực nghiệm với hệ số tương quan R2= 0,9659. Như vậy mơ hình đưa ra là phù hợp và đáng tin cậy.
Hình 3.3. Mối tương quan giữa mơ hình lý thuyết và thực nghiệm mơ tả ảnh
hưởng của các yếu tố.
Điều kiện tối ưu để chiết carrageenan là 150 phút tại 70°C với tỷ lệ DM:NL là 39:1. Tại điều kiện tối ưu hiệu suất chiết đạt 81,68 % và cao nhất có thể đạt tới 90,45%. Với giá trị R2= 0,992 chỉ ra sự phù hợp 99 % của giá trị dự đốn so với thực tế, mơ hình có thể được sử dụng để tối ưu hóa q trình chiết xuất polysaccharide từ rong biển.
3.2. PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HĨA HỌC
Polysaccharide chiết từ rong Betaphycus gelatinus là hỗn hợp của các loại sulfate polysaccharide khác nhau, để xác định cấu trúc của chúng gặp nhiều khó khăn, vì vậy chúng tơi tiến hành chiết phân đoạn tại các điều kiện chiết xử lý kiềm, chiết nước tại điều kiện chiết nóng và chiết lạnh nhằm thu được các phân đoạn có đặc điểm cấu trúc gần như nhau để phân tích cấu trúc của chúng.
Để xác định cấu trúc chúng tơi tiến hành phân tích thành phần hóa học, xây dựng các đường chuẩn.
3.2.1. Lập đường chuẩn của sulfate và 3,6- anhydrogalactose
Trong luận văn này, chúng tơi phân tích các chỉ tiêu 3,6 – anhydrogalactose, carbohydrate tổng số, hàm lượng sulfate bằng phương pháp truyền thống trắc quang. Kết quả dẫn ra trên các bảng 3.5, bảng 3.6, bảng 3.7 và hình 3.4, hình 3.5, hình 3.6.
Kết quả phân tích cho thấy tất cả các giá trị R2 của các phương trình đường chuẩn đều có giá trị ~ 1,0 chứng tỏ các phương trình tuyến tính có độ tin cậy cao. Chúng tôi xác định hàm lượng các chất thơng qua phương trình