Aspergillus oryzae N2 xử lý vỏ tiêu sọ
Chủng vi nấm được nuôi cấy trong môi trường Czapeck với các điều kiện tối ưu đã xác định ở trên để tiến hành thu sinh khối. Qua tham khảo nghiên cứu của một số tác giả về việc sử dụng chế phẩm vi sinh trong xử lý vỏ tiêu sọ trong và ngoài nước (Nguyễn Đức Lượng và cộng sự, 2003; Thankamani và Girihar, 2004; Tôn Nữ Tuấn Nam, 2008). Trong thí nghiệm này lượng sinh khối bổ sung vào tiêu ở sinh khối khác nhau là 2, 4 và 6 % so với khối lượng hạt tiêu.
Tiêu nguyên liệu được thu mua từ huyện Cam Lộ, tỉnh Quảng Trị. Tiêu được làm sạch sơ bộ và lựa chọn những hạt đạt tiêu chuẩn về trọng lượng, kích thước, độ chín và bề mặt trơn nhẵn trước khi tiến hành thí nghiệm. Cân chính xác 100 g tiêu cho một mẫu thí nghiệm rồi cho vào tấm vải màn mỏng có phun nước làm ẩm, sau đó phối trộn sinh khối chủng vi nấm đặt vào trong rổ để ở nhiệt độ (28-300C). Chế phẩm biovina tiến hành quá trình hoạt hóa sinh khối nấm, sau đó bổ sung khối lượng sinh khối 6% tại pH= 7,2 và nhiệt độ 420C. Hằng ngày chúng tôi tiến hành bóc vỏ tiêu để xác định lượng cellulose đã phân giải so với ban đầu suy ra được tỉ lệ xử lý vỏ tiêu. Mục đích là xác định sinh khối và chủng vi nấm thích hợp nhất để xử lý vỏ tiêu trong thời gian ngắn.
Xác định tỉ lệ bóc vỏ tiêu của chủng vi nấmtheo công thức sau: Tỉ lệ bóc vỏ (%) = 100% 2 1 1 × +m m m m1: Khối lượng hạt đạt bóc vỏ m2: Khối lượng hạt chưa bóc vỏ
Hình 2.10. Quy trình xử lý vỏ tiêu sọ
Làm sạch
Phối trộn
Ủ tiêu vào các rổ ở sinh khối khác nhau 2 % Chủng vi nấm Trichoderma longibrachiatum Y5 Aspergillus niger T2 Aspergillus oryzae N2
Cấy chủng nấm trong môi trường Czapek ở các điều kiện tối ưu
Hạt tiêu
Cân chính xác 100 g
Thu sinh khối
4 % 6 %
Xác định hiệu suất xử lý vỏ tiêu sọ sau 1, 2, 3, 4 và 5 ngày.
Kết quả được ghi nhận ở đồ thị hình 2.11 và 2.12.
Hình 2.11. Đồ thị ảnh hưởng của thời gian và sinh khối khác nhau đến hiệu suất xử lý vỏ tiêu sọ của chủng Trichoderma longibrachiatum Y5
Hình 2.12. Đồ thị ảnh hưởng của thời gian và sinh khối khác nhau đến hiệu suất xử lý vỏ tiêu sọ của chủng Aspergillus niger T2
Hình 2.13. Đồ thị ảnh hưởng của thời gian và sinh khối khác nhau đến hiệu suất xử lý vỏ tiêu sọ của chủng Aspergillus oryzae N2
Qua đồ thị ở hình 2.11-2.13 cho thấy, thời gian càng dài thì hiệu suất xử lý vỏ tiêu đạt được càng cao. Với tất cả sinh khối khác nhau thì hiệu suất xử lý vỏ tiêu đều tăng theo thời gian. Tuy nhiên càng kéo dài thời gian xử lý thì hiệu quả kinh tế và chất lượng sản phẩm không cao.
Đối với chủng Trichoderma longibrachiatum Y5 cho hiệu suất xử lý vỏ tiêu là cao nhất 98,67% vào ngày thứ 4 với sinh khối nấm bổ sung vào là 2%. Tương tự Aspergillus niger T2 thì hiệu suất xử lý tiêu đạt 99,98% vào ngày thứ 4 nhưng sinh khối nấm bổ sung vào nhiều hơn là 4%. Trong khi đó chủng Aspergillus oryzae N2 cho hiệu suất xử lý vỏ tiêu đạt 99,98% vào ngày thứ 5 với sinh khối là 4%. So với kết quả xử lý vỏ tiêu bằng phương pháp truyền thống, sử dụng chủng vi nấm đã giảm thời gian 7 ngày xuống còn 4 ngày. Tuy nhiên khi so sánh với quy trình nghiên cứu của Nguyễn Đức Lượng và cs (2003), hiệu suất xử lý vỏ tiêu tối ưu tại sinh khối bổ sung 6% và thời gian 4 ngày kết quả này phù hợp với nghiên cứu của chúng tôi.
Quá trình phân giải cellulose của nấm mốc cao hay thấp phụ thuộc vào quá trình sinh tổng hợp cellulase nhiều hay ít và hoạt lực enzyme mạnh hay yếu. Trong điều kiện cơ chất nhiều thì hàm lượng enzyme tạo ra càng nhiều và trong phản ứng có enzyme xúc tác, nếu cơ chất đầy đủ thì tốc độ phản ứng tăng theo nồng độ enzyme (Thạch Thành Trung và cs, 2009). Tuy nhiên, nếu cơ chất không đủ mà enzyme tạo ra càng nhiều (khối lượng sinh khối nấm càng cao) thì không tuân theo quy luật này. Mặt khác, khối lượng sinh khối quá nhiều sẽ dẫn đến sự tự ức chế lẫn nhau nấm phát triển trên bề mặt hạt tiêu lấy chất dinh dưỡng cho sự phát triển của nấm, sẽ không cung cấp đủ cho nấm phát triển. Mặt khác độ ẩm thích hợp cho quá trình
lên men đã bị giảm mạnh do nấm sử dụng. Như vậy nấm không đủ độ ẩm tốt nhất cho nó phát triển dẫn đến nấm bị ức chế sinh trưởng. khả năng tiết cellulase thấp không đủ phân giải cellulose của vỏ hạt tiêu.
Thời gian xử lý vỏ tiêu sọ đóng một vai trò quan trọng trong quá trình lên men, nếu thời gian lên men quá ngắn thì hoạt tính cellulase chưa tiếp xúc tối đa với cơ chất tương thích, còn thời gian lên men quá dài thì sau khi phân giải hết cellulose cấu thành nên vách tế bào hạt tiêu chúng sẽ tiếp tục sử dụng các chất hòa tan làm chất dinh dưỡng để phát triển làm giảm chất lượng hạt tiêu. Mỗi chủng có một thời gian phát triển mạnh nhất tại đó hoạt tính cellulase là cao nhất, hơn nữa khi nấm phát triển một thời gian dài trên hạt tiêu có thể sinh ra độc tố gây hại sức khỏe người sử dụng. Điều này cũng góp phần tiết kiệm được chi phí và thời gian cho quá trình sản xuất.
Mỗi loại vi sinh vật chỉ có khả năng sinh tổng hợp ưu việt một loại enzyme. Chính vì thế phải khai thác cellulase từ nhiều nguồn vi sinh vật khác nhau mới đem lại hiệu quả xử lý vỏ tiêu cao nhất (Lương Đức Phẩm, 1998; Lê Hồng Phú, 2003).
Bảng 2.63. So sánh hiệu suất xử lý vỏ tiêu sọ giữa các chủng vi nấm và phương pháp truyền thống (%)
Ngày
Hiệu suất xử lý vỏ tiêu sọ
T. longibrachiatum Y5 2% Asp. niger T2 4% Asp. oryzae N2 4% Biovina 6% Phương pháp truyền thống 1 63,74h 68,64f 50,30ih 61,41b 22,90a 2 72,66f 77,56d 60,66fg 64,97c 30,55e 3 87,60c 91,50b 72,66de 72,66d 55,87e 4 98,67a 99,98a 86,69bc 99,39a 89,16b 5 - - 99,98a - 91,50b 6 - - - - 93,93a 7 - - - - 99,40a
Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng cột thể hiện sai khác có ý nghĩa với p< 0,05 (-) Không có mẫu.
Từ kết quả nghiên cứu ở bảng 2.63. ta thấy, phương pháp truyền thống kéo dài thời gian xử lý là 7 ngày với hiệu suất là 99,4%. Khi sử dụng chủng vi nấm thì hiệu suất xử lý vỏ tiêu của chủng Trichoderma longibrachiatum Y5 là 98,67%, chủng Aspergillus niger T2 là 99,98% và Biovina là 99,39% và không có sự sai khác có ý nghĩa. Tuy nhiên khi so sánh giữa chế phẩm Biovina và các chủng vi nấm, xét về hiệu quả kinh tế thì sử dụng chủng vi nấm cho hiệu quả cao hơn do hàm lượng sinh khối bổ sung vào ít là Trichoderma longibrachiatum Y5 với 2% sinh khối nấm, Aspergillus niger T2 và Aspergillus oryzae N2 bổ sung 4% sinh khối nấm.