4. Nội dung nghiên cứu
2.3.3.5. Sơ đồ thí nghiệm xác định chế độ bảo quản chế phẩm
Mục đích: nghiên cứu thời gian bảo quản chế phẩm lactic
Tiến hành: cân 100 g chế phẩm/mẫu thí nghiệm, bố trí thí nghiệm bảo quản ở nhiệt độ 4 oC, bƣớc nhảy thời gian bảo quản: Δ ح = 1 tuần. Sau đó tiến hành xác định mật độ vi khuẩn lactic, so sánh, chọn thời gian bảo quản thích hợp để chế phẩm có mật độ vi khuẩn lactic cao và ổn định.
ح thí nghiệm 2.3.3.3 To= 30 ± 2 oC
pH tự nhiên của nguyên liệu
Kiểm tra mật độ vi khuẩn lactic LB2 Hàm lƣợng ẩm thí nghiệm 2.3.3.2 Chủng lactic Nhân giống cấp1 (MRS, 48 h, 30 ± 2 oC) Đậu nành/bã sắn thí nghiệm 2.3.3.1 Trộn với chất mang (bột đậu nành) Nhân giống cấp 2 Bao gói Hút chân không (80%) Bảo quản Chế phẩm lactic LB2 Hàm lƣợng vi khuẩn lactic 10% (v/w) Sấy lạnh
Sơ đồ bảo quản chế phẩm thể hiện trong hình 2.10
Hình 2.10: Sơ đồ thí nghiệm xác định thời gian bảo quản chế phẩm lactic LB2
2.3.4. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp xây dựng quy trình ủ chua bã sắn tươi với chế phẩm lactic LB2
Mục đích: xác định một số điều kiện ủ chua bã sắn thích hợp để khích thích vi khuẩn lactic hoạt động nhằm tăng cƣờng khả năng khử cyanua tổng trong bã sắn tƣơi xuống mức thấp hơn 100 mg/kg khối lƣợng chất khô.
2.3.4.1. Bố trí thí nghiệm xác định chất bổ sung trong quy trình ủ chua bã sắn tƣơi Tiến hành: Cân 100 g (hỗn hợp bã sắn tƣơi, NaCl 0,5% (w/w), mật độ vi khuẩn lactic trong chế phẩm là 106 CFU/g)/mẫu thí nghiệm. Tiến hành ủ kín các mẫu lần lƣợt với rỉ đƣờng 5% (w/w), đậu nành 5% (w/w), cám gạo 5% (w/w) và mẫu chứng trong 72 h ở 30 ± 2 oC. Xác định các chỉ tiêu: cyanu tổng số và cyanua tự do. Từ đó chọn ra chất bổ sung phù hợp.
1 tuần 2 tuần 3 tuần 4 tuần 5 tuần 6 tuần 7 tuần 8 tuần
Thời gian bảo quản thích hợp Xác định mật độ vi khuẩn lactic
Sơ đồ thí nghiệm xác định chất bổ sung thể hiện trong Hình 2.11.
Hình 2.11: Sơ đồ thí nghiệm xác định chất bổ sung thích hợp trong quy trình ủ chua bã sắn tƣơi
2.3.4.2. Bố trí thí nghiệm xác định hàm lƣợng chất bổ sung trong quy trình ủ chua bã sắn tƣơi
Tiến hành: Cân 100 g (hỗn hợp bã sắn tƣơi, NaCl 0,5% (w/w), mật độ vi khuẩn lactic trong chế phẩm là 106 CFU/g)/mẫu thí nghiệm. Bố trí thí nghiệm, bƣớc nhảy tỉ lệ chất bổ sung (đã chọn ở thí nghiệm 2.3.4.1.): Δ m = 5% (w/w). Tiến hành ủ kín ở pH tự nhiên của nguyên liệu, nhiệt độ 30 ± 2 o
C, thời gian 72 h. Xác định các chỉ tiêu: cyanua tổng số và cyanua tự do, so sánh, chọn hàm lƣợng chất bổ sung thích hợp nhất có khả năng khử cyanua ≤ 100 mg/kg khối lƣợng chất khô.
NaCl 0,5% (w/w)
Mật độ vi khuẩn lactic:106 CFU/g
pH tự nhiên của nguyên liệu To = 30 ± 2 oC
ح= 72 h Bã sắn tƣơi
Chất bổ sung thích hợp Chất bổ sung (5%)
Không bổ sung Rỉ đƣờng Đậu nành Cám gạo
Lên men
Cyanua tự do Cyanua tổng số
Sơ đồ thí nghiệm xác định hàm lƣợng chất bổ sung thể hiện trong Hình 2.12.
Hình 2.12: Sơ đồ thí nghiệm xác định hàm lƣợng chất bổ sung thích hợp trong quy trình ủ chua bã sắn tƣơi
2.3.4.3. Bố trí thí nghiệm xác định mật độ vi khuẩn lactic trong chế phẩm bổ sung trong quy trình ủ chua bã sắn tƣơi
Tiến hành: Cân 100 g (hỗn hợp bã sắn tƣơi, NaCl 0,5% (w/w), hàm lƣợng chất bổ sung đã chọn ở thí nghiệm 2.3.4.2.)/mẫu thí nghiệm. Bố trí thí nghiệm, mật độ vi khuẩn lactic bổ sung 105 CFU/g, 106 CFU/g, 107 CFU/g, 108 CFU/g. Tiến hành ủ kín ở pH tự nhiên của nguyên liệu, nhiệt độ 30 ± 2 oC, thời gian 72 h. Xác định các chỉ tiêu: cyanua tổng số và cyanua tự do, so sánh, chọn mật độ vi khuẩn lactic bổ sung thích hợp nhất có khả năng khử cyanua ≤ 100 mg/kg khối lƣợng chất khô.
Cyanua tự do Cyanua tổng số Bã sắn tƣơi Hàm lƣợng chất bổ sung thích hợp Lên men Chất bổ sung (thí nghiệm 2.3.4.1.) 0% 5% 10% 15% 20% NaCl 0,5% (w/w)
Mật độ vi khuẩn lactic: 106 CFU/g
pH tự nhiên của nguyên liệu To = 30 ± 2 o
C ح= 72 h
Sơ đồ thí nghiệm xác định mật độ vi khuẩn lactic bổ sung thể hiện trong Hình 2.13.
Hình 2.13: Sơ đồ thí nghiệm xác định mật độ vi khuẩn lactic bổ sung thích hợp trong quy trình ủ chua bã sắn tƣơi
2.3.4.4. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian và nhiệt độ trong quy trình ủ chua bã sắn tƣơi
Tiến hành: Cân 100 g (hỗn hợp bã sắn tƣơi, NaCl 0,5% (w/w), hàm lƣợng chất bổ sung đã chọn ở thí nghiệm 2.3.4.2., mật độ vi khuẩn lactic bổ sung đã chọn ở thí nghiệm 2.3.4.3.)/mẫu thí nghiệm. Bố trí thí nghiệm, bƣớc nhảy thời gian là: Δ ح= 24 h. Tiến hành ủ kín ở pH tự nhiên của nguyên liệu ở các nhiệt độ 24 ± 2 o
C, 30 ± 2 oC, 36 ± 2 oC. Xác định các chỉ tiêu: cyanua tổng số và cyanua tự do, so sánh, chọn thời gian và nhiệt độ thích hợp nhất có khả năng khử cyanua ≤ 100 mg/kg khối lƣợng chất khô.
pH tự nhiên của nguyên liệu To = 30 ± 2 oC ح= 72 h Bã sắn tƣơi NaCl 0,5% (w/w) Tỉ lệ chất bổ sung (thí nghiệm 2.3.3.2.) Lên men 108 CFU/g 107 CFU/g 106 CFU/g 105 CFU/g 104 CFU/g Cyanua tự do Cyanua tổng số
Sơ đồ thí nghiệm xác định thời gian và nhiệt độ thể hiện trong Hình 2.14.
Hình 2.14: Sơ đồ thí nghiệm xác định thời gian và nhiệt độ thích hợp trong quy trình ủ chua bã sắn tƣơi
2.3.4.5. Bố thí nghiệm tối ƣu hóa các thông số trong quá trình ủ chua bã sắn tƣơi bằng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm
Dựa vào các thí nghiệm ở mục 2.3.4.1., 2.3.4.2., 2.3.4.3., 2.3.4.4., ta xác định đƣợc các thông số thích hợp của quy trình ủ chua bã sắn tƣơi. Từ các thông số này, ta xác định đƣợc miền thí nghiệm (khoảng tối ƣu) của các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình ủ chua bã sắn tƣơi, từ đó tiến hành tối ƣu hóa quá trình ủ chua bã sắn tƣơi. Các yếu tố cần tối ƣu hóa bao gồm:
pH tự nhiên của nguyên liệu Mật độ vi khuẩn lactic bổ sung (thí nghiệm 2.3.4.3) Cyanua tự do Cyanua tổng số 24 oC ±1 o C 30 oC ±1 o C 36 oC ±1 o C 120 h 96 h 72 h 48 h 24 h Bã sắn tƣơi NaCl 0,5% (w/w) Hàm lƣợng chất bổ sung (thí nghiệm 2.3.4.2.) Lên men
Bảng 2.1: Bảng các yếu tố cần tối ƣu hóa trong quá trình ủ chua bã sắn tƣơi đã chọn
Hình 2.15: Sơ đồ thí nghiệm tối ƣu hóa trong quá trình ủ chua bã sắn tƣơi
Có ba yếu tố (ba biến) ảnh hƣởng đến công đoạn này là thời gian ủ chua bã sắn tƣơi, mật độ vi khuẩn lactic, hàm lƣợng chất bổ sung. Hàm mục tiêu đƣợc thiết lập là hàm lƣợng cyanua tổng < 100 mg/kg khối lƣợng chất khô. Điều kiện chọn thông số tối ƣu của các biến là giá trị của các biến phải nằm trong khoảng hai biên. Giá trị của hàm mục tiêu chỉ có nghĩa và đƣợc sử dụng khi lƣợng cyanua tổng khử đƣợc lớn nhất để lƣợng cyanua tổng còn lại trong bã sắn thấp hơn 100 mg/kg khối lƣợng chất khô. 2.3.4.6. Tiến hành ủ chua bã sắn tƣơi với chế phẩm lactic dùng làm thức ăn gia súc
Mục đích: tạo ra đƣợc sản phẩm có tính chất tốt, có hàm lƣợng cyanua đạt mức cho phép và tăng hiệu quả kinh tế trong chăn nuôi.
Tiến hành: ủ chua bã sắn tƣơi theo các thông số đã tối ƣu ở 2.3.4.5.
Yếu tố ảnh
hƣởng Tên Đơn vị Miền thí nghiệm
X1 Thời gian ủ chua bã sắn Giờ [a ; b]
X2 Hàm lƣợng chất bổ sung % (w/w) [c ; d]
X3 Mật độ vi khuẩn lactic CFU/g [e ; f]
Hàm mục tiêu (Y) : hàm lƣợng cyanua tổng < 100 mg/kg khối lƣợng chất khô
Y (Hàm lƣợng Cyanua tổng < 100 mg/kg Hàm mục tiêu Các yếu tố ảnh hƣởng X1 [a ; b] X2 [c ; d] X3 [e ; f] Ủ CHUA BÃ SẮN
Sơ đồ quy trình ủ chua bã sắn tƣơi đƣợc thể hiện ở Hình 2.16.
Hình 2.16: Sơ đồ quy trình ủ chua bã sắn tƣơi sử dụng chế phẩm lactic
2.3.4.7. Bố trí thí nghiệm xác định hàm lƣợng cyanua bay hơi trong quá trình lên men Mục đích: kiểm tra hàm lƣợng cyanua tổng số thoát ra trong quá trình lên men, từ đó đánh giá sự tác động của quá trình lên men làm giảm hàm lƣợng cyanua tổng có ảnh hƣởng đến môi trƣờng hay không.
Tiến hành lên men bã sắn tƣơi theo các thông số tối ƣu trong thiết bị chƣng cất kín có một đầu đƣợc nối thông với bình ngƣng tụ có chứa 20 ml NaOH 2,5% để hấp thu lƣợng cyanua bay hơi. Sau khi lên men thay bình chứa mẫu bằng bình nƣớc cất chƣng cất đuổi hết cyanua trong đƣờng ống vào bình ngƣng tụ, đem bình ngƣng đi xác định hàm lƣợng cyanua tổng số và rút ra kết luận.
2.3.5. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp xây dựng quy trình ủ chua bã sắn khô với chế phẩm lactic LB2
Mục đích: xác định một số điều kiện ủ chua bã sắn thích hợp để khích thích vi khuẩn hoạt động tăng cƣờng khả năng khử cyanua tổng đến mức thấp nhất.
2.3.5.1. Bố trí thí nghiệm thăm dò hàm lƣợng ẩm trong quy trình ủ chua bã sắn khô Tiến hành: Cân 100 g (hỗn hợp bã sắn khô, NaCl 0,5% (w/w), bột đậu nành 5% (w/w), mật độ vi khuẩn lactic 106 CFU/g)/mẫu thí nghiệm. Bố trí thí nghiệm, tỉ lệ hỗn hợp bã sắn : nƣớc là 1:1, 1:1,5; 1:2; 1:2,5; 1:3, 1:3,5. Tiến hành ủ kín ở pH tự nhiên của nguyên liệu, nhiệt độ 30 ± 2 o
C, thời gian 48 h. Xác định các chỉ tiêu: NaCl 0,5% (w/w)
Hàm lƣợng chất bổ sung tối ƣu Mật độ vi khuẩn lactic tối ƣu
Thời gian tối ƣu Nhiệt độ ?
pH của nguyên liệu
Sản phẩm bã sắn dùng trong chăn nuôi gia súc thích hợp
Ủ chua Bã sắn tƣơi Chế phẩm lactic
cyanua tổng số và hàm lƣợng ẩm, so sánh, chọn tỉ lệ bã sắn : nƣớc bổ sung để đạt hàm lƣợng ẩm thích hợp có khả năng khử cyanua tổng tốt nhất.
Sơ đồ thí nghiệm xác định hàm lƣợng ẩm thể hiện trong Hình 2.17.
Hình 2.17: Sơ đồ thí nghiệm xác định hàm lƣợng ẩm thích hợp trong quy trình ủ chua bã sắn khô
2.3.5.2. Bố trí thí nghiệm xác định chất bổ sung trong quy trỉnh ủ chua bã sắn khô Tiến hành: Cân 100 g (hỗn hợp bã sắn khô, NaCl 0,5% (w/w), bột đậu nành 5% (w/w), mật độ vi khuẩn lactic 106 CFU/g, hàm lƣợng ẩm đã chọn ở 2.3.5.1.)/mẫu thí nghiệm. Tiến hành ủ kín các mẫu lần lƣợt với rỉ đƣờng 5% (w/w), cám gạo 5% (w/w) và mẫu chứng trong 48 h ở 30 ± 2 oC. Xác định các chỉ tiêu: cyanu tổng số và cyanua tự do. Từ đó chọn ra chất bổ sung phù hợp.
pH tự nhiên của nguyên liệu To = 30 ± 2 oC ح= 48 h Tỉ lệ bã sắn : nƣớc thích hợp Bã sắn : nƣớc Hàm lƣợng ẩm Cyanua tổng số Lên men Bã sắn khô NaCl 0,5% Mật độ LB2: 106 CFU/g Bột đậu nành 5% 1:1 1:1,5 1:2 1:2,5 1:3 1:3,5
Sơ đồ thí nghiệm xác định chất bổ sung thể hiện trong Hình 2.18.
Hình 2.18: Sơ đồ thí nghiệm xác định chất bổ sung thích hợp trong quy trình ủ chua bã sắn khô
2.3.5.3. Bố trí thí nghiệm xác định hàm lƣợng chất bổ sung trong quy trình ủ chua bã sắn khô
Tiến hành: : Cân 100 g (hỗn hợp bã sắn khô, NaCl 0,5% (w/w), bột đậu nành 5% (w/w), mật độ vi khuẩn lactic 106 CFU/g, hàm lƣợng ẩm đã chọn ở 2.3.5.1.)/mẫu thí nghiệm. Bố trí thí nghiệm, bƣớc nhảy tỉ lệ chất bổ sung (đã chọn ở thí nghiệm 2.3.5.2.): Δ m = 2%. Tiến hành ủ kín ở pH tự nhiên của nguyên liệu, nhiệt độ 30 ± 2 oC, thời gian 48 h. Xác định các chỉ tiêu: cyanua tổng số và cyanua tự do, so sánh, chọn hàm lƣợng chất bổ sung thích hợp nhất có khả năng khử cyanua tốt nhất.
Cyanua tự do Cyanua tổng số
pH tự nhiên của nguyên liệu To = 30 ± 2 oC ح= 48 h Bã sắn khô Chất bổ sung thích hợp Chất bổ sung (5%) Lên men
Không bổ sung Đậu nành Cám gạo Hàm lƣợng ẩm
thí nghiệm 2.3.5.1
NaCl 0,5% (w/w)
Mật độ vi khuẩn lactic: 106 CFU/g Bột đậu nành 5% (w/w)
Sơ đồ thí nghiệm xác định hàm lƣợng chất bổ sung thể hiện trong Hình 2.19.
Hình 2.19: Sơ đồ thí nghiệm xác định hàm lƣợng chất bổ sung thích hợp trong quy trình ủ chua bã sắn khô
2.3.5.4. Bố trí thí nghiệm xác định mật độ vi khuẩn lactic trong chế phẩm bổ sung trong quy trình ủ chua bã sắn khô
Tiến hành: Cân 100 g (hỗn hợp bã sắn khô, NaCl 0,5% (w/w), bột đậu nành 5% (w/w), hàm lƣợng ẩm đã chọn ở 2.3.5.1., hàm lƣợng chất bổ sung đã chọn ở thí nghiệm 2.3.5.3.)/mẫu thí nghiệm. Bố trí thí nghiệm, mật độ vi khuẩn lactic bổ sung 105 CFU/g, 106 CFU/g, 107 CFU/g, 108 CFU/g. Tiến hành ủ kín ở pH tự nhiên của nguyên liệu, nhiệt độ 30 ± 2 o
C, thời gian 48 h. Xác định các chỉ tiêu: cyanua tổng số và cyanua tự do, so sánh, chọn tỉ lệ chất bổ sung thích hợp nhất có khả năng khử cyanua tốt nhất. Hàm lƣợng chất bổ sung thích hợp Lên men Chất bổ sung (thí nghiệm 2.3.5.2.) 1% Cyanua tổng số Cyanua tự do 3% 5% 7% 9%
pH tự nhiên của nguyên liệu To = 30 ± 2 oC
ح= 72 h Bã sắn khô
NaCl 0,5% (w/w)
Mật độ vi khuẩn lacitc: 106 CFU/g Bột đậu nành 5%
Hàm lƣợng ẩm thí nghiệm 2.3.5.1
Sơ đồ thí nghiệm xác định mật độ vi khuẩn lactic bổ sung thể hiện trong Hình 2.20.
Hình 2.20: Sơ đồ thí nghiệm xác định mật độ vi khuẩn lactic bổ sung thích hợp trong quy trỉnh ủ chua bã sắn khô
2.3.5.5. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian và nhiệt độ trong quy trình ủ chua bã sắn khô
Tiến hành: Cân 100 g (hỗn hợp bã sắn khô, NaCl 0,5% (w/w), bột đậu nành 0,5% (w/w), hàm lƣợng ẩm đã chọn ở 2.3.5.1., hàm lƣợng chất bổ sung đã chọn ở thí nghiệm 2.3.4.3., mật độ vi khuẩn đã chọn ở 2.3.5.4.)/mẫu thí nghiệm. Bố trí thí nghiệm, bƣớc nhảy thời gian là : Δ ح = 24 h. Tiến hành ủ kín ở pH tự nhiên của nguyên liệu ở các nhiệt độ 24 ± 2 oC, 30 ± 2 oC, 36 ± 2 oC. Xác định các chỉ tiêu: cyanua tổng số và cyanua tự do, so sánh, chọn thời gian và nhiệt độ thích hợp nhất có khả năng khử cyanua tốt nhất.
pH tự nhiên của nguyên liệu To = 30 ± 2 oC ح= 48 h Lên men 108 CFU/g 107 CFU/g 106 CFU/g 105 CFU/g 104 CFU/g Bã sắn khô NaCl 0,5% (w/w) Bột đậu nành 5% Hàm lƣợng chất bổ sung (thí nghiệm 2.3.5.3 Hàm lƣợng ẩm thí nghiệm 2.3.5.1
Mật độ vi khuẩn lactic bổ sung thích hợp
Cyanua tự do Cyanua tổng số
Sơ đồ thí nghiệm xác định thời gian và nhiệt độ thể hiện trong Hình 2.21.
Hình 2.21: Sơ đồ thí nghiệm xác định thời gian và nhiệt độ thích hợp trong quy trình ủ chua bã sắn khô
2.3.5.6. Bố thí nghiệm tối ƣu hóa các thông số trong quá trình ủ chua bã sắn khô bằng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm
Dựa vào các thí nghiệm ở mục 2.3.5.1., 2.3.5.2., 2.3.5.3., 2.3.5.4., 2.3.4.5., ta xác định đƣợc các thông số thích hợp của quy trình ủ chua bã sắn khô. Từ các thông số này, ta xác định đƣợc miền thí nghiệm (khoảng tối ƣu) của các yếu tố ảnh hƣởng đến pH tự nhiên của nguyên liệu Hàm lƣợng ẩm thí nghiệm 2.3.5.1 Hàm lƣợng chất bổ sung (thí nghiệm 2.3.5.3 Mật độ vi khuẩn lactic thí nghiệm 2.3.5.4 Bã sắn khô NaCl 0,5% (w/w) Bột đậu nành 5% (w/w) 24 oC ±1 o C 30 oC ±1 o C 36 oC ±1 o C 120 h 96 h 72 h 48 h 24 h Lên men
Thời gian và nhiệt độ thích hợp
Cyanua tự do Cyanua tổng số
quá trình ủ chua bã sắn khô, từ đó tiến hành tối ƣu hóa quá trình ủ chua bã sắn tƣơi. Các yếu tố cần tối ƣu hóa bao gồm:
Bảng 2.2: Bảng các yếu tố cần tối ƣu hóa trong quá trình ủ chua bã sắn khô đã chọn
Hình 2.22: Sơ đồ thí nghiệm tối ƣu hóa quá trình ủ chua bã sắn khô
Có ba yếu tố (ba biến) ảnh hƣởng đến công đoạn này là thời gian ủ chua bã sắn tƣơi, mật độ vi khuẩn lactic, hàm lƣợng chất bổ sung. Hàm mục tiêu đƣợc thiết lập là hàm lƣợng cyanua tổng số thấp nhất. Điều kiện chọn thông số tối ƣu của các biến là giá trị của các biến phải nằm trong khoảng hai biên. Giá trị của hàm mục tiêu chỉ có nghĩa và đƣợc sử dụng khi lƣợng cyanua tổng số khử đƣợc lớn nhất để lƣợng cyanua tổng còn lại trong bã sắn đạt đến mức thấp nhất.
2.3.5.7. Tiến hành ủ chua bã sắn khô với chế phẩm lactic dùng làm thức ăn gia súc