2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.4. Phương pháp và bố trí thí nghiệm
2.4.1. Bố trí thí nghiệm
2.4.1.2. Thí nghiệm 1: Lựa chọn dung môi phù hợp cho quá trình trích ly và chuyển đổi màu thành norbixin
Mục đích: xác định loại dung môi và nồng độ tối ưu của các thành phần dung môi để đạt được hiệu suất trích ly và chuyển đổi màu thành norbixin cao nhất.
a. Thí nghiệm 1a: Lựa chọn hỗn hợp dung môi
Mục đích: tìm hỗn hợp dung môi phù hợp để quá trình trích ly và chuyển đổi màu thành norbixin đạt hiệu suất cao.
Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên 1 yếu tố, 3 lần lặp lại.
Yếu tố cố định:
+ khối lượng hạt điều màu (5 g) (Mahendranath et al., 2011a),
+ thời gian khuấy trích (30 phút) ở tốc độ 100 v/p ở nhiệt độ phòng (Hyman et al., 1990),
+ thời gian ủ (30 phút) (Nachtigall et al., 2009), + nhiệt độ ủ (60 0C) (Preston và Rickard, 1980), và
+ tỷ lệ dung môi / nguyên liệu (6/1, v/w) (Pimentel, 1995; Nachtigall et al., 2009; Silva et al., 2009).
Yếu tố khảo sát: các hỗn hợp dung môi được kiềm hóa bằng NaOH 0,5 M (Nachtigall et al., 2009; Silva et al., 2009), gồm có:
26
+ acetone 30 % (v/v) + NaOH 0,5 M;
+ ethanol 300 + NaOH 0,5 M;
+ methanol 300 + NaOH 0,5 M;
+ ammonia 0,5 M + NaOH 0,5 M; và + NaOH 0,5 M.
Chỉ tiêu theo dõi: hiệu suất trích ly norbixin (%).
Hỗn hợp dung môi cho hiệu suất trích ly và chuyển đổi màu thành norbixin cao nhất sẽ được chọn để thiết kế và tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
Cách tiến hành: thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ trong Hình 2.2.
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình trích ly để khảo sát dung môi
27
b. Thí nghiệm 1b: Thăm dò ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất trích ly và chuyển đổi màu thành norbixin
Mục đích: thăm dò ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất trích ly và chuyển đổi màu thành norbixin.
Phương pháp: bố trí thí nghiệm ngẫu nhiên 1 yếu tố, 3 lần lặp lại.
Yếu tố cố định:
+ nồng độ ethanol (300),
+ khối lượng hạt điều màu (5 g),
+ thời gian khuấy trích (30 phút), tốc độ 100 v/p ở nhiệt độ phòng, + thời gian ủ (30 phút),
+ nhiệt độ ủ (60 0C), và
+ tỷ lệ dung môi / nguyên liệu (6/1, v/w).
Yếu tố khảo sát: nồng độ NaOH khác nhau 0,3; 0,4; 0,5; 0,6 và 0,7 M (Silva, 2007).
Chỉ tiêu theo dõi: hiệu suất trích ly norbixin (%).
Cách tiến hành: thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ trong Hình 2.2.
Nồng độ NaOH cho hiệu suất cao nhất sẽ được chọn làm yếu tố cố định để tiến hành thí nghiệm thăm dò tiếp theo. Khoảng nồng độ NaOH có hiệu suất cao nhất sẽ được chọn để thiết kế thí nghiệm tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng.
c. Thí nghiệm 1c: Thăm dò ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hiệu suất trích ly và chuyển đổi màu thành norbixin
Mục đích: thăm dò ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hiệu suất trích ly và chuyển đổi màu thành norbixin (%).
Phương pháp: bố trí thí nghiệm ngẫu nhiên 1 yếu tố, 3 lần lặp lại.
Yếu tố cố định:
+ nồng độ NaOH (0,5 M theo kết quả Thí nghiệm 1b);
+ khối lượng hạt điều màu (5 g);
+ thời gian khuấy trích (30 phút), tốc độ 100 v/p ở nhiệt độ phòng;
28
+ thời gian ủ (30 phút);
+ nhiệt độ ủ (60 0C), và
+ tỷ lệ dung môi / nguyên liệu (6/1, v/w).
Yếu tố khảo sát: nồng độ ethanol khác nhau 10, 30, 50, 70 đến 900. Chỉ tiêu theo dõi: hiệu suất trích ly norbixin (%).
Cách tiến hành: thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ trong Hình 2.2.
Khoảng nồng độ ethanol cho hiệu suất cao nhất sẽ được chọn để thiết kế thí nghiệm tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng.
d. Thí nghiệm 1d: Tối ưu hóa nồng độ dung môi
Phương pháp: bề mặt đáp ứng 2 yếu tố kiểu thiết kế có tâm (Central Composite Design – CCD).
Nội dung: thí nghiệm hai yếu tố được bố trí và xử lý theo phần mềm JMP 9.0.2, thí nghiệm được bố trí theo hướng xây dựng bề mặt đáp ứng (response surface design) trong đó mối quan hệ giữa các yếu tố khảo sát (factor) và các chỉ tiêu theo dõi (response) được thể hiện dưới dạng mặt cong (bề mặt đáp ứng – response surface). Nhằm có thể xác định được quan hệ giữa các yếu tố khảo sát với chỉ tiêu theo dõi, từ đó xác định giá trị của yếu tố khảo sát mà tại đó chỉ tiêu theo dõi đạt giá trị tốt nhất (tối thiểu hoặc tối đa).
Yếu tố cố định:
+ khối lượng hạt điều màu (5 g),
+ thời gian khuấy trích (30 phút), tốc độ 100 v/p ở nhiệt độ phòng, + thời gian ủ (30 phút), và
+ nhiệt độ ủ (60 0C).
Yếu tố khảo sát: khoảng khảo sát nồng độ hai thành phần dung môi NaOH và ethanol dựa theo kết quả Thí nghiệm 1b và 1c.
Cách tiến hành: thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ trong Hình 2.2.
Chỉ tiêu theo dõi: hiệu suất trích ly norbixin (%).
29