3. Ý nghĩa của đề tài
2.4.5.Bố trí thí nghiệm tối ưu hoá công đoạn chiết collagen bằng phương pháp
ưu sẽ là cặp giá trị X1, X2thoả mãn nhiều nhất đồng thời ba hàm mục tiêu Y1, Y2, Y3.
Kết quả tối ưu hóa công đoạn khử tạp chất phi collagen sẽ được dùng để xử lý da cá cho quá trình tối ưu hóa các công đoạn tiếp theo.
2.4.5. Bố trí thí nghiệm tối ưu hoá công đoạn chiết collagen bằng phương pháp bề mặt đáp ứng bề mặt đáp ứng
Mục đích của công đoạn chiết là dùng acid acetic để hoà tan collagen và một số thành phần khác trong da cá, những thành phần phi collagen này sẽ được loại bỏ ra
khỏi collagen trong công đoạn kết tủa. Việc tối ưu hoá công đoạn chiết nhằm tìm ra chế độ hoà tan collagen tốt nhất mà vẫn đảm bảo được chất lượng của nó.
Trong công đoạn chiết collagen, các yếu tố tỷ lệ da cá/dung dịch là 1/10 (w/v) và nhiệt độ chiết ở 5 ± 20C được kế thừa của Trần Thị Huyền [3]. Các yếu tố nồng độ acid acetic CH3COOH (M) và thời gian chiết (ngày) sẽ được nghiên cứu tối ưu hoá. Các hàm mục tiêu trong công đoạn này bao gồm: hiệu suất thu hồi collagen (%) và độ nhớt collagen (mPa.s).
Các yếu tố ảnh hưởng và hàm mục tiêu của công đoạn chiết được mô tả như sau:
Sau khi chiết, cần tiến hành kết tủa dịch chiết collagen để phân tích các hàm mục tiêu. Thông số quá trình kết tủa được tham khảo bao gồm: nồng độ NaCl 1 M [21] và thời gian kết tủa 10 phút [3]. Sơ đồ quá trình nghiên cứu công đoạn chiết được mô tả trong sơ đồ 2.5.
Giá trị biên của các yếu tố ảnh hưởng được thiết lập như sau: + Nồng độ CH3COOH (Z1): Z1 min =0,20 M Z1 max =0,80 M + Thời gian chiết (Z2): Z2
min
=1 ngày Z2
max
=4 ngày
Quá trình nghiên cứu tối ưu hoá công đoạn chiết collagen được thực hiện theo mô hình cấu trúc có tâm (CCD) để khảo sát ảnh hưởng của hai yếu tố đầu vào là nồng độ CH3COOH (Z1) và thời gian chiết (Z2) tới các hàm mục tiêu là hiệu suất thu hồi collagen Y1 và độ nhớt collagen Y2. Các yếu tố ảnh hưởng (biến độc lập) sẽ được đưa về dạng mã hoá khi thiết kế thí nghiệm theo mô hình CCD. Phương trình biến đổi các biến độc lập thành các biến mã hoá theo phương trình (*) trình bày trong mục 2.4.4.
Công đoạn chiết collagen
Nồng độ CH3COOH
Thời gian chiết Độ nhớt collagen
Hiệu suất thu hồi collagen
Sơ đồ 2.5: Quá trình nghiên cứu công đoạn chiết collagen
Như vậy hai biến độc lập: nồng độ CH3COOH (Z1) và thời gian chiết (Z2) lần lượt được mã hoá thành hai biến X1 và X2. Sử dụng mô hình CCD, các mức nghiên cứu của hai biến độc lập theo biến mã hoá được trình bày trong bảng 2.3.
Bảng 2.3. Các mức nghiên cứu của biến độc lập theo biến mã hoá ở công đoạn chiết collagen
Mức nghiên cứu theo biến mã hoá Biến độc lập
- 1,414 -1 0 +1 +1,414
Nồng độ CH3COOH Z1 (M) 0,08 0,2 0,5 0,8 0,92
Thời gian chiết Z2 (ngày) 0,38 1 2,5 4 4,62
Chiết collagen
Kết tủa collagen
Xác định độ nhớt của collagen
Xác định hiệu suất thu hồi collagen
-Nồng độ CH3COOH -Thời gian ngâm chiết (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
-Nồng độ NaCl: 1M -Thời gian tủa: 10 phút
Khử tạp chất phi collagen
Lựa chọn thông số tối ưu cho công đoạn chiết Da cá đã xử lý cơ học
Tương tự như thiết kế thí nghiệm trong mục 2.4.4, số thí nghiệm cho công đoạn chiết collagen bao gồm 13 thí nghiệm. Khi đó ma trận thực nghiệm của biến mã hoá và biến thực được trình bày trong bảng 2.4.
Bảng 2.4: Ma trận thực nghiệm công đoạn chiết theo biến mã hoá và biến thực
Biến mã hoá Biến độc lập Hàm mục tiêu Thí nghiệm X1 X2 Nồng độ acid acetic (M) Thời gian chiết (ngày) Hiệu suất thu hồi (%) Độ nhớt (mPa.s) 1 -1 -1 0,20 1,00 2 1 -1 0,80 1,00 3 -1 1 0,20 4,00 4 1 1 0,80 4,00 5 -1,414 0 0,08 2,50 6 1,414 0 0,92 2,50 7 0 -1,414 0,50 0,38 8 0 1,414 0,50 4,62 9 0 0 0,50 2,50 10 0 0 0,50 2,50 11 0 0 0,50 2,50 12 0 0 0,50 2,50 13 0 0 0,50 2,50
Phương trình hồi quy đầy đủ biểu diễn sự ảnh hưởng của các biến mã hoá tới hàm mục tiêu là đa thực bậc hai có dạng:
2 2 22 2 1 11 2 1 12 2 2 1 1 0 bX b X b X X b X b X b Y Trong đó: Y : là hàm mục tiêu X1,X2: là các biến mã hoá b0: là hệ số tự do b1, b2: là hệ số bậc 1 b11, b22: là hệ số bậc 2
b12: là hệ số tương tác của cặp yếu tố X1, X2.
Gọi các hàm mục tiêu: hiệu suất thu hồi collgen và độ nhớt collagen lần lượt là Y1 và Y2. Vậy độ nhớt collagen tốt nhất khi Y2 có giá trị cao nhất.
Gọi khối lượng da cá ban đầu đưa vào tách chiết collagen là m1, khối lượng collagen thu được sau tách chiết là m2 thì hiệu suất thu hồi collagen được tính như sau:
Y1 (%) = *100
1 2
m m
Vậy hiệu suất thu hồi collagen là cao nhất khi Y1 có giá trị lớn nhất.
Sau khi xây dựng được phương trình hồi quy miêu tả sự ảnh hưởng của các biến độc lập tới hàm mục tiêu, sử dụng phần mềm DX 8 để tìm thông số tối ưu cho công đoạn chiết collagen.
Kết quả tối ưu hóa công đoạn chiết collagen sẽ được dùng làm thông số đưa vào quá trình tối ưu hóa công đoạn kết tủa.