DANH SÁCH CÁC HÌNH
CHUONG 4. KET QUA VÀ THẢO LUẬN
4.1. Hàm lượng dinh dưỡng trong xác ruồi lính đen
Các chỉ tiêu thành phần nguyên liệu được xác định trong xác rudi lính den bao gồm độ âm, độ tro, hàm lượng protein, hàm lượng axit humic, axit fulvic, hàm lượng photpho, hàm lượng kali, hàm lượng natri, hàm lượng canxi - magie, hàm lượng chất hữu cơ và kết quả được thé hiện ở Bảng 4.1
Kết quá cho thấy chất hữu cơ là thành phần chiếm tỉ trọng lớn trong xác ruồi lính đen, chiếm hon 52,37 %. Hàm lượng protein chiếm 60,51 %, phải nói là có hàm lượng đạm khá cao trong xác ruồi lính den. Độ tro đại diện cho tổng hàm lượng các chất khoáng có trong nguyên liệu, chiếm khoảng 5,18 %. Hàm lượng tro và protein có trong xác ruồi lính den cao nên đang được quan tâm dé xử lý làm phân bón hữu cơ và các nghiên cứu ứng dụng từ nguồn ruồi lính đen khác. Chính do hàm lượng nito tổng cao nên khi sử dụng nguyên liệu dé sản xuất phân hữu cơ sẽ cung cấp nhiều dinh dưỡng có giá trị cao cho cây trồng. Đặc biệt hàm lượng humic cao với 50,98 % có trong xác ruồi lính đen phân tích được rất thích hợp cho việc làm phân bón sinh học.
Bảng 4.1. Thành phần dinh dưỡng trong xác RLĐ
STT Chỉ tiêu Hàm lượng (%)
| Độ âm 1,13 + 0,007
2 Tro 5,18+0,091
3 Kali 0,68 + 0,006 4 Natri 0,33 + 0,027 5 Photpho 1,03 + 0,004 6 Canxi 0,44 + 0,03 7 Magie 0,32 +0,01 8 Humic 50,98 +0,14 9 Fulvic 12,24 +0,71 10 CHC (OC) 52,37 + 1,09
11 Nito tổng số 9,76 +0,03
12 Protein 60,51
26
4.2. Kết quả phân tích của các hàm mục tiêu
4.2.1. Tối ưu các thông số thủy phân cho hiệu suất thủy phân
Sự anh hưởng của 5 yếu tố đến hiệu suất thủy phân là A (nhiệt độ), B (thời gian thủy phân), C (giá trị pH), D (tỷ lệ enzyme/protein cơ chất), E (tỷ lệ rắn/lỏng) hiệu suất thủy phân được thể hiện trong Bảng 4.2.
Bảng 4.2 gồm 46 thí nghiệm tương ứng là 46 giá trị khác nhau của 5 yếu tố nhiệt độ, thời gian, pH, nồng độ enzyme, tỉ lệ rắn/lỏng và hiệu suất thủy phân thu được tương ứng với các giá trị của 5 yếu tô trên.
Trong thí nghiệm tối ưu hóa, những ảnh hưởng của từng yếu tố cũng như sự tương tác với nhau của chúng đếm hàm mục tiêu đã được kiểm tra với mức ý nghĩa p < 0,05.
Trong 46 nghiệm thức khác nhau thì hiệu suất thủy phân cao nhất là 52,23 % tương ứng với NT 9 (nhiệt độ - 50°C; thời gian - 4,5 giờ; pH - 7,5; nồng độ enzyme/protein - 130 Ul/g và tỉ lệ cơ chat/dung dịch — 1:5). Hiệu suất thủy phân thấp nhất là 18,78 % tương ứng với NT 4 (nhiệt độ - 70°C; thời gian — 4,5 giờ; pH - 7,5; nồng độ enzyme/
protein - 10 UI/g và tỉ lệ cơ chất/dung dịch — 1:12,5) (Bang 4.2).
Bảng 4.2. Kết quả quy hoạch thực nghiệm theo mô hình Box-Behnken
A:Nhiệđộ B: Thời C: D: Enzyme/Protein E: Co
NE @G pana) 8H (UL/g) ghẩuDung định, PO
| 60 45 65 10 1:12,5 25,70 2 60 45.85 250 1:12,5 30,94 3 70 8 1,5 130 1:12,5 21,6 4 70 45.75 10 1:12,5 18,78 5 60 45 15 130 1:12,5 30,55 6 60 1 75 130 1:5 34,05 7 60 45. 75 250 1:5 33,88 8 60 45. 75 130 1:12,5 30,31 9 50 45 75 130 1:5 52,23 10 60 45 T5 10 1:5 34,56 1 50 45 75 10 1:12,5 33,22 12 50 45. 75 250 1:12,5 46,95 13 60 1 15 10 1:12,5 21,46
Bảng 4.2. (tt) Kết quả quy hoạch thực nghiệm theo mô hình Box-Behnken
ta, ga at fe D: Ặ
NT AA rl dộ Bi — C: pH Enzyme/Protein Be ưng DH (%)
(UUg) ¡
14 60 4.5 6,5 130 1:20 27,69 15 70 4,5 LD 130 1S 27,96 16 60 4,5 6,5 250 1:12,5 30,91 17 60 1 1S 130 1:20 27,34 18 60 8 7,5 130 1:20 26,84 19 50 1 7,5 130 1:12,5 33,13 20 60 4.5 7S 130 1:12,5 29,18 21 60 4,5 8,5 130 1:20 36,44 22 60 4,5 19 10 1:20 19,98 23 60 8 7,5 10 1:12,5 25,11 24 60 8 6,5 130 1:12,5 34,00 25 60 4,5 8,5 10 13125 22,08 26 70 4.5 8,5 130 1:12,5 22,90 27 60 4,5 8,5 130 1:5 28,82 28 60 4,5 7,5 130 1:12,5 31,73 29 60 1 8,5 130 1:12,5 30,04 30 60 8 1,5 250 1:12,5 34,12 31 50 4,5 T9 130 1:20 32,34 32 70 4.5 6,5 130 1:12,5 20,00 33 50 4,5 6,5 130 1:12,5 38,11 34 50 8 13 130 1:12,5 38,51 35 70 4.5 7,5 130 1:20 24,05 36 60 4,5 71,5 250 1:20 43,20 37 60 4.5 13) 130 1:12,5 30,76 38 60 1 1; 250 1:12,5 27,79 39 60 1 6,5 130 1:12,5 31,20 40 60 4,5 TÔ 130 1:12,5 32,96 41 50 4.5 8,5 130 1:12,5 38,82 42 60 8 8,5 130 1:12,5 33,06 43 70 4.5 T5 250 1:12,5 27,65 44 60 8 7,5 130 15 42.24 45 70 1 7,5 130 1:12,5 19,07 46 60 4,5 6,5 130 15 41,67
28
Bảng 4.3. Kết quả phân tích ANOVA ảnh hưởng của các yêu tố đến HSTP Tổng bình Dotu Trung bình
Yếu tô waren 40 MhHhplươnm Giá trị F Giá trị p Model 2222,68 20 111,13 14,74 < 0.0001
A-Nhiét độ 1076,00 1 1076,00 142,76 < 0.0001 B-Thời gian 62,05 | 62,05 8,23 0,0082 C-pH 2,39 | 2,39 0,3165 0,5788
D-
Enzyme/Co 347,41 | 347,41 46,09 < 0.0001 chat
E-Co
chat/Dung 207,04 1 207,04 27,47 < 0.0001
dich
AB 1,91 | 1,91 0,2533 0,6192 AC 1,20 | 1,20 0,1587 0,6938 AD 5,89 1 5,89 0,7813 0,3852 AE 63,83 1 63,83 8,47 0,0075 BC 0,0132 | 0,0132 0,0018 0,9669 BD 1,78 | 178 0,2356 0,6316 BE 18,84 1 18,84 2,50 0,1264 CD 3,31 | 3,31 0,4391 0,5136 CE 116,80 | 116,80 15,50 0,0006 DE 142,79 | 142,79 18,95 0,0002 A? 0,0049 | 0,0049 0,0007 0,9798 B? 14,49 1 14,49 1,92 0,1778 C2 0.4627 1 0,4627 0,0614 0,8063 D? 21,43 | 21,43 2,84 0,1042 E? 88,30 | 88,30 11,72 0,0021
Residual 188,43 25 7,54
Lack of Fit 180,08 20 9,00 5,39 0,0352
R? 92,19 % R? (pred) 69,63 % R? (adj) 85,93 %
Két qua cho thay nhiét d6, thoi gian, enzyme/co chat , co chat/dung dich thi anh hưởng nhiều đến hiệu suất thủy phan.
Từ bảng kết quả trên, xây dựng được phương trình hồi quy tuyến tinh tổng quát dự đoán
độ thủy phân protein là:
HSTP (%) = 208,09613 — 1,70413A + 3,39773B — 10,27857C — 0,019183D — 10,98371E — 0,019740AB + 0,054678AC — 0,001011AD + 0,053263AE + 0,016444BC + 0,001587BD — 0,082684BE + 0,007580CD + 0,720483CE + 0,006639DE +
0,000237A7 - 0,105189B? — 0,230246C? — 0,000109DZ + 0,056549EZ Trong đó:
HSTP (%): Hiệu suất thủy phân
A - Nhiệt độ B — Thời gian C—pH
D- Enzyme/protein
E - Cơ chat/dung dịch
Bằng việc sử dụng các giá trị R? và p-value, ta có thể phân tích được ảnh hưởng của các yếu tố điều kiện thủy phân đến kết quả thực nghiệm. Hệ số tương quan R giữa giá trị dự đoán với số liệu thực nghiệm là 92,19 % cho thấy sự tương thích cao giữa mô hình lý thuyết với thực nghiệm, từ đó cho phép có thé dùng mô hình hồi quy để giải thích 92,19 % mối quan hệ giữa các biến khảo sát với hàm mục tiêu. Ngoài ra giá trị R?
(adj) = 85,93 %, nhỏ hơn R7 thé hién su phù hop giữa mô hình dự đoán với thực nghiệm va giá trị R? (pred) tương đối ở mức khá cao cho thấy độ tin cậy của các giá trị dự đoán
(Bảng 4.3).
Bằng các thuật toán phân tích tối ưu trên phần mềm Design Expert 13 thu được điều kiện tối ưu của hàm mục tiêu (hiệu suất thủy phân) như sau: nhiệt độ là 50,2904°C;
thời gian là 5,33626 giờ; pH là 7,01476; enzyme/protein là 106,303 U1/g; cơ chat/dung dịch là 1: 5,13995 với hiệu suất thủy phân dự đoán là 53,33 %. Điều kiện tối ưu được kiểm tra trên thực nghiệm ở nhiệt độ là 50°C; thời gian là 5,3 giờ; pH là 7,0;
enzyme/protein là 106 UI/g; cơ chat/dung dịch là 1: 5.
30
4.2.2. Kết quả kiểm tra thực nghiệm
Từ các kết quả điều kiện tối ưu của thí nghiệm trên, xác ruồi lính đen được tiễn hành thủy phân với số lượng lớn hơn với 500 ml, lặp lại 3 lần. Sau đó, phân tích các chỉ tiêu nito tổng, nito axit amin và hiệu suất thủy phân để so sánh với kết quả dự đoán.
Kết quả hiệu suất thủy phân và nito axit amin cao được trình bày trong Bảng 4.4.
Bảng 4.4 Kết quả hiệu suất thủy phân và hàm lượng nito axit amin
Lân thủy phân Nito axit amin Nito tong Hiéu suat (%)
1 0,64 1,17 54,1 2 0,63 1,18 53,0 3 0,61 1,16 5257 Trung binh 0,62 + 0,01 1,17 + 0,01 53,3 + 0,77
Két qua cua ba 1an thủy phân độc lập cho thấy, hiệu suất thủy phân trung bình đạt
được là 53,3 % với lượng nito axit amin thu được là 0,62 g/l, Nito tong dat la 1,17 %.
Bang 4.5. Hiệu suất thủy phan ly thuyết và thực nghiệm ở điều kiện tối ưu
Điều A:Nhiệt B:Thời D:Enzyme/ E:Co
_ độ gian C:pH protein chat/Dung DH (%)
CC) (gid) (ULg) dịch
Lý 1:
thuyét 50,2904 5,336326 7,01476 106,303 5.13995 53,33 Thuc
nghiệm 3Ú 5,3 7,0 106 1:5 53,3+0,77
Hiệu suất thủy phân thực nghiệm dat 53,3 % tương đương với giá trị dự đoán với hiệu suất thủy phân là 53,33 %. Kết quả thực nghiệm không cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa với giá trị dự đoán. Do đó, điều kiện tối ưu trong thí nghiệm này thích hợp cho việc thủy phân protein xác ruồi lính đen.
Với hiệu suất thủy phân đạt 53,3 % cao hơn hiệu suất thủy phân của Lê Thị Thúy Hằng (2017) khoảng 34,61 % khi dùng enzyme Alcalase thủy phân với nồng độ 0,2 %,
ở nhiệt độ 55°C, pH = 8 và thủy phân trong 8 giờ.
4.3. Thành phần dinh dưỡng và các axit amin của dịch thủy phân xác ruồi lính đen Kết quả đánh giá thành phần dinh dưỡng của dịch thủy phân xác ruồi lính đen ở Bảng 4.6 cho thấy dịch thủy phân là nguồn cung cấp hàm lượng axit humic và chất hữu
cơ cao, thích hợp dùng trong việc làm phân bón sinh học (tăng hàm lượng đạm axit amin
và các khoáng chất khác).
Bảng 4.6 Kết quả đánh giá thành phần dinh dưỡng của dịch thủy phân xác ruồi lính đen
STT Chỉ tiêu Dịch thủy phân I Ti trong 1,06 + 0,001 2 Kali (mg/L) 380 +10 3 Natri (mg/L) 520 +30 4 Photpho (mg/L) 960 + 30 5 Canxi (mg/L) 200 +10 6 Magie (mg/L) 300 +0 7 Humic (%) 4,57 + 0,53 8 Fulvic (%) 14,02 + 0,27 9 CHC (OC) (%) 11,03 + 0,19 10 CHC (OM) (%) 24,27 + 0,42
Li Nito tông (%) 1,17+0,01
12 Protein (%) T3217 13 Nito axit amin (%) 0,62 + 0,01
Từ kết quả phân tích thành phan dinh dưỡng có trong dịch thủy phân thi chat hữu cơ, axit humic, fulvic và các khoáng chất khác có hàm lượng cao trong dịch. Cụ thé là:
axit humic: 4,57%; axit fulvic: 14,02 %; chất hữu cơ 24,27 %. Theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng phân bón (QCVN 01-189:2019/BNNPTNT) về chỉ tiêu chất lượng chính được chấp nhận đối với phân bón lá của hàm lượng axit humic, hàm lượng axit fulvic hoặc tổng hàm lượng axit humic và axit fulvic tính theo % khối lượng axit
humic, axit fulvic với giá trị là > 3,5 % thì với hàm lượng axit humic: 4,57%; axit fulvic:
14,02 % có trong dịch thủy phân thì đáp ứng được và cao hơn mức giá trị chỉ tiêu đề ra của quy chuẩn. Kèm theo các thành phần axit amin được thể hiện qua bảng 4.8 với hàm
32
lượng cao rất thích hợp cho việc tạo được phân bón sinh học giàu axit amin và chất hữu
cơ.
D:\DL HPLC\2023\20230210 amino\sample03 50 10 1.lcd mV
250-4 Sẽ Det.A Ch1
2001 3 3 3Ề “3
ậ 2 i of 32 o
1504 Be 3 š 3 5
FS 5
100-4 £
o
£
50+ kẢš
=
& |
0 + tt ft T Lầu
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
min 1 Det.ACh1/350nm - 450nm
Hình 4.1. Sac ký đô các thành phân axit amin trong dich thủy phân xác RLD
Từ sắc ký đồ trên, ta thay được dịch thủy phân xác rudi lính đen có chứa tới 17 thành phan axit amin. Với bước sóng 350 nm — 450 nm, đầu tiên là Aspartic acid được
định tính ở thời gian lưu là 10,204 phút và ở phút 43,795 thì định tính được Arginine.
Các hàm lượng cụ thé của từng axit amin được thé hiện ở bảng 4.7.
Bảng 4.7 Kết quả của các thành phần axit amin trong dịch thủy phân xác RLĐ
STT Axit amin Hàm lượng (mg/L) 1 Aspartic acid 7303
2 Threonine 3480 3 Serine 3384 4 Glutamic acid 9364 5 Proline 3102 6 Glycine 3427
7 Alanine 5083 8 Cystine 702 9 Valine 3969 10 Methionine 1630 11 Isoleucine 2880 2, Leucine 5155
Bảng 4.7(tt) Kết quả của các thành phần axit amin trong dịch thủy phân xác ruồi lính đen
STT Axit amin Ham lượng (mg/L) 13 Tyrosine 2830
14 Phenylalanine 2718 15 Histidine 1618 16 Lysine 4750 17 Arginine 1793
Các thành phan axit amin định lượng được trong dịch thủy phân xác RLD cao hon
hàm lượng các axit amin trong Phân bón lá Amino TV của công ty Trí Việt được công
bó. Cụ thé là: Glutamic acid là nguồn đạm dự trữ sản sinh các protein và axit amin cần thiết trong quá trình trao đổi chất chiếm hàm lượng cao nhất tới 9364 mg/L cao hon nhiều so với hàm lượng Glutamic acid có trong Phân bón lá Amino TV của công ty Trí Việt 135 mg/L. Glycine tổng hợp các axit amin khác dé cân bằng khả năng sinh trưởng của cây có hàm lượng 3427 mg/L cao hơn 30 lần (88 mg/L). Tạo trạng thái cân bằng nước, đóng vai trò quan trọng dé tổng hợp chlorophyll và tái tạo năng lượng tế bào, tăng cường khả năng miễn dich là Serine chiếm hàm lượng 3384 mg/L. Alanine: 5083 mg/L có chức năng tạo hoocmon kháng virus và trao đồi chất, kích thích cây trồng lấy năng lượng từ axit amin quan trọng. Aspartic: Chuyên hóa tinh bột thành năng lượng, tăng cường đề kháng và giảm các độc tố của cây trồng với hàm lượng 7303 mg/L cũng chiếm
hàm lượng cao hơn so với hàm lượng 105 mg/L của phân bón lá tham khảo. Và các
thành phần axit amin với các chức năng khác không kém phần quan trọng đối với vai trò phát triển của cây thì dịch thủy phân xác ruôi lính đen thích hợp dé làm phân bón
sinh học.
34