CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân bã men bia
3.2.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tự phân không bổ sung enzyme
Ban đầu lượng nitơ amin trong bã men thấp 2,28g/L nhưng nitơ tổng trong dịch bã men cao 12,9g/L, chứng tỏ trong dịch bã men lượng nitơ hòa tan còn thấp, nitơ chủ yếu là protein cấu tạo nên tế bào nấm men và chưa được thủy phân. Quá trình thủy phân sẽ được nghiên cứu ở phần 3.2 nhằm tăng lượng nitơ amin (nitơ hòa tan).
3.2 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN CỦA DỊCH BÃ MEN:
3.2.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tự phân không bổ sung enzyme
Thí nghiệm này nhằm xác định điều kiện nhiệt độ thích hợp để hệ enzyme có sẵn trong nguyên liệu thủy phân protein đạt hiệu suất cao.
Các thông số hoạt động của enzyme ở thí nghiệm 1:
o pH=5,85 (pH ban đầu của dịch bã men )
o Nồng độ chất khô 15,08% (nồng độ chất khô ban đầu của dịch bã men) o Thời gian thủy phân 24h
o Nhiệt độ cần khảo sát: 30oC, 50oC, 60oC
Kết quả thí nghiệm được trình bày trên bảng 3.3
Bảng 3.3 Hàm lượng nitơ amin dưới ảnh hưởng của nhiệt độ tự phân
Nhiệt độ (oC) Nitơ amin (g/L) Hiệu suất thủy phân (%)
30 5,66 43,88
50 7,06 54,73
60 5,02 38,91
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00
30 50 60
Nhiệt độ (To)
Na.a (g/L)
Hình 3.1 Hàm lượng nitơ amin dưới ảnh hưởng của nhiệt độ tự phân
Nhận xét: Kết quả thí nghiệm ở bảng 3.3 cho thấy hàm lượng nitơ amin ở nhiệt độ 50oC là 7,06g/L, hiệu suất thủy phân là 54,73% cao hơn rõ rệt ở nhiệt độ 30oC (hàm lượng nitơ amin 5,66g/L; hiệu suất thủy phân 43,88%) và 60oC (hàm lượng nitơ amin 5,02g/L; hiệu suất thủy phân 43,88%) điều này cho thấy ở nhiệt độ 50oC enzyme protease nội bào hoạt động mạnh hơn 30oC, 60oC. Ở 30oC nhiệt độ còn thấp enzyme hoạt động chưa mạnh nên lượng acid amin thủy phân ít hơn 50oC. Ở 60oC một phần enzyme protease bị biến tính nên tốc độ thủy phân lại bị suy giảm.Theo thí nghiệm khảo sát nhiệt độ tự phân 45, 48, 51, 54oC của Rolf Sommer, 1996 cho thấy ở các nhiệt độ 45, 48, 51oC hiệu suất tự phân không có sự khác biệt, nhưng ở 54oC hiệu suất giảm một cách rõ rệt.
Vì vậy em chọn nhiệt độ tự phân là 50oC.
Kết luận: Nhiệt độ tự phân dịch bã men bia 50oC đạt hiệu suất thủy phân 54,73%.
3.2.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất tự phân không bổ sung enzyme
Thí nghiệm này nhằm xác định thời gian thích hợp để enzyme có sẵn trong nguyên liệu có thể tự phân được lượng protein cao nhất.
Thời gian có ảnh hưởng lớn đến quá trình tự phân, ở một thời gian nhất định thì hiệu quả của quá trình tự phân sẽ đạt mức cao nhất, nếu vượt quá thời gian đó sẽ xảy ra các phản ứng deamin hóa làm mất đi một lượng acid amin. Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi sản xuất ở quy mô công nghiệp, biết được thời gian để tính toán năng lượng dùng cho sản xuất. Thời gian tự phân có thể kéo dài từ 15 giờ đến 60giờ [15].
Các thông số hoạt động của enzyme ở thí nghiệm 2 o pH=5,85 (pH ban đầu của dịch bã men)
o Nồng độ chất khô 15,08% (nồng độ chất khô ban đầu của dịch bã men) o Nhiệt độ 50oC
o Thời gian cần khảo sát: 4,8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36, 40, 44, 48 giờ Bảng 3.4 Hàm lượng nitơ amin theo thời gian tự phân
Thời gian (giờ) Nitơ amin (g/L) Hiệu suất thủy phân (%)
4 3,04 23,57
8 4,49 34,81
12 5,84 45,27
16 5,84 45,27
20 6,01 46,59
24 6,94 53,80
28 7,12 55,19
32 7,59 58,84
36 8,58 66,51
40 7,53 58,37
44 7,64 59,22
48 7,59 58,84
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00
4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48
Thời gian (h)
Na.a (g/L)
Hinh 3.2 Hàm lượng nitơ amin theo thời gian tự phân
Nhận xét: Kết quả thí nghiệm ở bảng 3.4 và hình 3.2 cho thấy hàm lượng nitơ amin thu được trong quá trình tự phân khoảng thời gian từ 24 đến 32 giờ không có sự khác biệt, nhưng từ 32 đến 36 giờ lượng nitơ amin có sự thay đổi đáng kể, từ 7,59g/L (hiệu suất thủy phân 53,8%) tăng lên đến 8,58 g/L (hiệu suất thủy phân 66,51%).
Trong khoảng thời gian đầu từ 4 đến 12 giờ thì hiệu suất thủy phân thấp, có lẻ trong giai đoạn này các enzyme đang được hoạt hóa, một số enzyme khác phải tiến hành thủy phân vỏ tế bào gọi là giai đoạn chuẩn bị để protease có điều kiện thủy phân dễ dàng.
Từ 12 giờ trở đi đến 32 giờ hiệu suất thủy phân tăng dần theo thời gian. Có thể giai đoạn này các tế bào nấm men bị phá vỡ nhiều nhất, giải phóng một lượng lớn các hợp chất chứa nitơ trong tế bào ra môi trường bên ngoài.
Quá trình tự phân đạt cực đại ở khoảng 36giờ. Lượng nitơ amin thu được sau 36 giờ tự phân khác biệt so với các thời điểm còn lại (8,58g/L , hiệu suất thủy phân 66,51%).
Sau 36 giờ, lượng nitơ amin có xu hướng không tăng nữa và có dấu hiệu giảm xuống, do enzyme của dịch bã men đã phân cắt hầu hết các phân tử protein và các chuỗi polypeptid để tạo thành pepton, polypeptid mạch ngắn và một số acid amin tự do. Thời gian kéo dài tự phân có thể xảy ra hiện tượng deamin hóa hiếu khí. Mặt khác, lượng sản phẩm tự phân khi tăng đến một nồng độ quá cao sẽ có tác dụng ngược lại, khi đó nó ức chế hoạt động của enzyme nội bào[10].
Như vậy tại thời điểm 36 giờ các enzyme trong dịch bã men phân cắt liên kết peptid triệt để nhất. Do đó em chọn thời gian cho quá trình tự phân là 36 giờ.
Kết luận: Thời gian tự phân dịch bã men bia ở 50oC là 36giờ đạt hiệu suất thủy phân 66,51%.