Bao gồm các giai đoạn :
2.2.5.1. Thiết kế các mơ hình thực nghiệm
Sau quá trình thăm dị sơ bộ xác định các biến độc lập (các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình chiết xuất gelatin), các biến phụ thuộc và các mức của các biến độc lập theo các quy trình trên. Khi chọn được các biến phụ thuộc và các mức cho các biến độc lập chúng tơi tiến hành thiết kế mơ hình thực nghiệm bằng phần mềm thiết kế Design – Expert 6.0 với các yếu tố sau :
+ Nồng độ enzym. + pH.
+ Thời gian thủy phân. + Nhiệt độ thủy phân. + Nhiệt độ chiết xuất.
Mỗi yếu tố gồm những mức khác nhau được chọn sau quá trình thăm dị sơ bộ
2.2.5.2. Khảo sát các mơ hình thực nghiệm
Tiến hành thực hiện các mơ hình thực nghiệm được xây dựng bởi phần mềm Design – Expert theo như quy trình đã mơ tả ở sơ đồ 2.1..
2.2.6. Tối ưu hĩa thơng số qui trình
Kết quả khảo sát thực nghiệm các mơ hình đã thiết kế được dùng làm dữ liệu đầu vào để thiết lập các thơng số tối ưu của quy trình chiết xuất gelatin bằng enzym alkalase.
2.2.7. Đánh giá quy trình tối ưu
Từ các thơng số tối ưu (các biến độc lập), tiến hành thực nghiệm quy trình tối ưu 2 – 3 lần để kiểm chứng tính chất dự đốn (các biến phụ thuộc).
So sánh hiệu suất và độ Bloom giữa các mơ hình thực nghiệm và giữa giá trị trung bình các mơ hình thực nghiệm với dự đốn của quy trình tối ưu bằng cách phân tích phương sai hai yếu tố khơng lặp (Anova : Two Factor Without Replication)
2.2.7.1. Đánh giá quy trình tối ưu về hiệu suất, lực gel. - Tính hiệu suất chiết gelatin trên lượng da sử dụng :
+ Gelatin sản phẩm được thực hiện theo các thơng số của quy trình tối ưu được làm khơ ở nhiệt độ thấp.
+ Cho vào bình hút ẩm cĩ Silicagel.
+ Cân Gelatin đã được hút ẩm đến trọng lượng khơng đổi. + Tính hiệu suất:
Hiệu suất gelatin thu được được tính theo cơng thức : y1 = (b x 100) / a
Trong đĩ :
y1 là hiệu suất % (khối lượng / khối lượng)
b là khối lượng gelatin sản phẩm thu được ở dạng khơ. a là khối lượng da cá tươi đã xử lý thơ.
- Đo lực gel (độ Bloom) [6]
Lực gel (độ Bloom) là khối lượng tính ra gam cần thiết để tạo ra một lực tác dụng lên piston cĩ đường kính 12,7 ± 0,1mm với bề mặt áp lực phẳng cĩ cạnh trịn (bán kính 0,5 mm),gây nên một sự lún sâu 4 mm trong gel cĩ nồng độ 6,67% (kl/kl) và đã làm đơng ở 10 0C.
Tiến hành :
Cho 7,5 g chế phẩm vào chai. Thêm 105 ml nước, đậy chai bằng mặt kính đồng hồ và để yên trong 3 giờ. Đun nĩng trong cách thủy ở 65 0C trong 15 phút. Để ở nhiệt độ phịng trong 15 phút và chuyển chai vào bình điều nhiệt ở 10 0C ± 0,1 0C và được lắp một thiết bị thích hợp đảm bảo bề mặt trên đĩ đặt chai nằm ngang hồn tồn. Đậy chai bằng nút cao su và để yên trong 16 – 18 giờ. Chuyển ngay chai vào máy đo độ bền gel và điều chỉnh sao cho piston tiếp xúc với bề mặt gel mà khơng sử dụng áp lực. Tăng tải trọng trên piston ở tốc độ 40 g /s đến khi piston đã lún sâu 4 ± 0,1mm.
Trọng tải mà piston sử dụng tại thời điểm đĩ, tính ra gam, biểu thị độ bền của gel (độ Bloom)
2..2.7.2. So sánh phương sai hai yếu tố khơng lặp
Phương sai phản ánh độ phân tán của chuỗi dữ liệu được quan sát. Dữ liệu càng phân tán thì phương sai càng lớn, tức là phương pháp phân tích càng kém chính xác.
So sánh phương sai của các kết quả thực nghiệm và kết quả thực nghiệm và dự đốn là so sánh gián tiếp sự khác nhau hay khác nhau khơng cĩ ý nghĩa của các kết quả thực nghiệm và giữa thực nghiệm và dự đốn.
2.2.8. Kiểm nghiệm sản phẩm [6]
Ngồi tiêu chuẩn về lực gel, các tiêu chuẩn khác của gelatin được kiểm nghiệm theo Dược điển Việt Nam III (DĐVN III) gồm : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2.8.1. Định tính
- Thêm 0,05 ml dung dịch đồng sulfat 12,5 % vào 2 ml dung dịch S. Trộn đều và thêm 0,5 ml dung dịch natri hydroxyd lỗng (TT). Màu tím phải được tạo thành. - Thêm vào 0,5 g chế phẩm trong một ống nghiệm chứa 10 ml nước. Để yên 10 phút, đun nĩng ở 60 0C trong 15 phút và giữ ống thẳng đứng ở 0 0C trong 6 giờ. Xoay ngược ống, dung dịch trong ống khơng được chảy ra ngồi ngay lập tức.
2.2.8.2. Độ trong và màu sắc của dung dịch
Dung dịch S (dung dịch gelatin để kiểm nghiệm): Hịa tan 1 g chế phẩm trong nước khơng cĩ carbon dioxyd (TT) ở khoảng 55 0C, pha lỗng thành 100 ml với cùng dung mơi và giữ dung dịch ở nhiệt độ này để tiến hành các phép thử.
Dung dịch S khơng được cĩ màu đậm hơn màu mẫu V4 (phụ lục 5.17, tr 2 DĐVN III) và khơng được đục hơn độ đục mẫu S4 (phụ lục 5.1 tr 20 DĐVN III).
2.2.8.3. Xác định độ ẩm [6]
Khơng được quá 15 %, (phụ lục 5.16 DĐVN III) (1,000g; 100 – 105 0C)
Là phương pháp loại nước ra khỏi sản phẩm bằng cách làm cho nước bay hơi ở những điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định. Thơng thường, nước được tách ra khỏi sản phẩm bằng cách sấy ở 105 0C dưới áp suất thường. Thực nghiệm cĩ thể tiến hành trong tủ sấy hay trong một thiết bị đặc biệt là cân xác định độ ẩm.
Xác định độ ẩm bằng cân xác định độ ẩm :
Trải mỏng 1g sản phẩm đã được cắt nhỏ trên đĩa cân và tiến hành xác định độ ẩm. Đọc kết quả.
Hình 2.6 . Máy xác định độ ẩm bằng quang phổ
2..2.8.4. Độ tro tồn phần [6]
Khơng được quá 2,0 % (phụ lục 7.6 DĐVN III) [6]
Trước khi xác định độ tro phải tiến hành xác định độ ẩm trước.
Tro tồn phần là cắn vơ cơ cịn lại sau khi ta đốt cháy hồn tồn một dược liệu. Các ion trong tro tồn phần dưới dạng carbonat hay oxyd.
Tiến hành:
Nung một chén nung bằng sứ cho tới khi trọng lượng khơng đổi, để nguội trong bình hút ẩm và cân khối lượng của chén.
Cân chính xác 1 g sản phẩm cho vào chén nung. Trải đều gelatin ở đáy chén và đốt cẩn thận trên bếp điện cho đến khi gelatin cháy hồn tồn và chén khơng cịn bốc khĩi.
Đặt chén vào lị nung ở 575 – 625 0C cho đến khi vơ cơ hĩa hồn tồn (tro khơng cịn màu đen). Dùng kẹp sắt lấy chén nung ra, để nguội khoảng 30 phút trong bình hút ẩm. Cân và ghi lại lượng cân.
Đặt chén đựng tro vào lị nung và lại tiếp tục nung ở nhiệt độ trên trong 1 giờ nữa. Lấy chén ra, để nguội khoảng 30 phút trong bình hút ẩm. Cân.
Tiếp tục làm như vậy đến khi kết quả hai lần cân liên tiếp giống nhau hoặc chênh lệch nhau khơng quá 0,5 mg. Tính kết quả :
Tro tồn phần tính trên gelatin khơ kiệt theo cơng thức : A% = [(a – b) x 100]% / [c – (c x h)]
A% : phần trăm tro tồn phần của gelatin. a : khối lượng chén cĩ tro.
b : khối lượng chén khơng. c : khối lượng gelatin dùng. h : phần trăm độ ẩm của gelatin.
Hình 2.7 . Xác định độ tro Hình 2.8 . Lị nung để xác định độ tro
Hình 2.9 . Cân để xác định độ tro
2.2.8.5. pH
2.2.8.6. Peroxyd
Khơng được quá 0,01 %
Hịa tan 1 g chế phẩm trong ml nước bằng cách đun nĩng và thêm 2 ml Divanadi pentoxyd trong acid sulfuric (TT). Bất kỳ màu vàng cam nào của dd cũng khơng được đậm hơn màu mẫu đối chiếu được chuẩn bị trong cùng điều kiện với một hỗn hợp của 1ml dung dịch hydrogen peroxyd 0,01 % và 9 ml nước. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2.8.8. Arsen
Khơng được quá 1 ppm (phụ lục 7.4.2 DĐVN III)
Thêm vào 1 g chế phẩm một hỗn hợp của 10 ml nước; 2,5 ml acid sulfuric (TT), 2,5 ml acid nitric (TT) và một lượng dư nước brom (TT). Để yên 30 phút và đun sơi dưới ống sinh hàn ngược trong 1 giờ. Lấy dung dịch này tiến hành thử theo phương pháp A (DĐVN III).
2.2.8.9. Kim loại nặng
Khơng được quá 50 ppm (phụ lục 7.4.7 DĐVN III)
Lấy 2 g chế phẩm tiến hành thử theo phương pháp 3 (DĐVN III), dùng 10 ml chì mẫu 10 phần triệu để chuẩn bị mẫu đối chiếu.
2.2.8.10. Độ nhiễm khuẩn
Tổng số vi khuẩn hiếu khí cĩ khả năng sống lại được khơng được quá 1.000 trong 1 g chế phẩm. Xác định bằng pp đĩa thạch (phụ lục 10.7 DĐVN III).
Chế phẩm phải khơng cĩ Escherichia coli và Salmonela (phụ lục 10.7 DĐVN III) Bảo quản : trong chai lọ kín.
DA CÁ BASA (100 g)
Chương 3 – KẾT QUẢ VAØ BAØN LUẬN
3.1. KẾT QUẢ THĂM DỊ SƠ BỘ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁTRÌNH CHIẾT XUẤT GELATIN TỪ DA CÁ BASA TRÌNH CHIẾT XUẤT GELATIN TỪ DA CÁ BASA
3.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzym
Khảo sát sự thay đổi nồng độ enzym trên hiệu suất chiết gelatin với sự cố định các yếu tố pH, nhiệt độ thủy phân, thời gian thủy phân và nhiệt độ chiết gelatin (theo bảng 2.2).
Kết quả thu nhận được trình bày trong bảng 3.1 sau :
Bảng 3.1. Kết quả thăm dị sơ bộ ảnh hưởng của [Enz] trên hiệu suất chiết và lực gel
[Enz]% 0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,1 a 25 25 25 25 25 25 25 25 b 2,76 3,23 3,43 4,13 3,09 3,95 3,85 3,35 c 11,04 12,92 13,72 16,52 14,36 15,8 15,4 12,4 d ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ +++ Với: a : khối lượng da cá tính bằng g
b : khối lượng gelatin khơ thu được tính bằng g c : hiệu suất % gelatin thu được
d : khả năng tạo gel ở nhiệt độ lạnh (20C- 80C) biểu thị từ thấp (+) đến cao (++++) Kết quả trên được biểu diễn bởi đồ thị sau :
Hình 3.1 . Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nồng độ enzym alkalase đếnhiệu suất sản phẩm.
Nhận xét:
Dựa vào kết quả trên chúng tơi nhận thấy :
Ở nồng độ Alkalase từ 0,03 - 0,06% thì hiệu suất tăng, lực gel tốt. Ngồi khoảng này hiệu suất thấp và lực gel yếu đi.
Do đĩ chúng tơi chọn khoảng nồng độ từ 0,03 – 0,06% là các mức dao động của [Enz], khi đưa vào mơ hình thiết kế.
3.1.2. Ảnh hưởng thời gian thủy phân
Khảo sát sự thay đổi thời gian thủy phân trên hiệu suất chiết gelatin với sự cố định các yếu tố : nồng độ enzym, pH, nhiệt độ thủy phân và nhiệt độ chiết gelatin (theo bảng 2.3).
Kết quả thu nhận được trình bày trong bảng 3.2 sau :
Bảng 3.2 . Kết quả thăm dị sơ bộ ảnh hưởng của thời gian thủy phân trên hiệu suất và lực gel
t (phút) 5 10 15 20 25 30 a 25 25 25 25 25 25 b 1,95 2,25 3,06 3,76 2,22 2,15 c 7,8 9 12,24 15.04 8,88 8,6 d + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Với:
t (phút) : là thời gian thủy phân a : khối lượng da cá tính bằng g (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b : khối lượng gelatin khơ thu được tính bằng g c : hiệu suất % gelatin thu được
d : khả năng tạo gel ở nhiệt độ lạnh (20C- 80C) biểu thị từ thấp (+) đến cao (++++) Kết quả trên được biểu diễn bởi đồ thị sau :
Hình 3.2 . Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của thời gian thủy phân trên hiệu suất sản phẩm
Nhận xét:
Dựa vào kết quả trên chúng tơi nhận thấy : khoảng thời gian thủy phân 15-20 phút cho hiệu suất chiết cao, sau đĩ giảm xuống. Điều này cĩ thể do một phần gelatin bị cắt thành những mạch gelatin ngắn hơn và một phần bị thủy phân đến acid amin làm giảm hiệu suất và giảm độ gel của sản phẩm.
Do đĩ chúng tơi chọn khoảng thời gian thủy phân từ 10 – 25 phút làm các mức dao động để đưa vào mơ hình thiết kế.
3.1.3. Ảnh hưởng pH
Khảo sát sự thay đổi pH mơi trường thủy phân trên hiệu suất chiết gelatin với sự cố định các yếu tố : nồng độ enzym, nhiệt độ thủy phân, thời gian thủy phân và nhiệt độ chiết gelatin (theo bảng 2.4).
Kết quả thu nhận được trình bày trong bảng 3.3 sau :
Bảng 3.3 . Kết quả các thăm dị sơ bộ ảnh hưởng của pH mơi trường thủy phân trên hiệu suất và lực gel.
pH 6 6,5 7 7,5 8.0 8.5 9 a 25 25 25 25 25 25 25 b 3,02 3,50 3,72 3.82 4,15 3,7 3,15 c 12,8 14 14,88 15,28 16,6 14,8 12,60 d + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Với: a : khối lượng da cá tính bằng g
b : khối lượng gelatin khơ thu được tính bằng g c : hiệu suất % gelatin thu được
Kết quả trên được biểu diễn bởi đồ thị 3.3 sau :
Hình 3.3 .Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của pH thủy phân của enzym alkalase đến hiệu suất sản phẩm
Nhận xét:
Dựa vào kết quả trên chúng tơi nhận thấy khoảng pH từ 7–8,5 cho hiệu suất cao. Do đĩ chúng tơi chọn khoảng pH này làm các mức dao động để đưa vào mơ hình thiết kế.
3.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân
Khảo sát sự thay đổi nhiệt độ thủy phân trên hiệu suất chiết gelatin với sự cố định các yếu tố : nồng độ enzym, pH, thời gian thủy phân và nhiệt độ chiết gelatin (theo bảng 2.5).
Bảng 3.4 . Kết quả các thăm dị sơ bộ ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hiệu suất sản phẩm T10C 37 40 45 50 55 60 a 25 25 25 25 25 25 b 3,66 4,05 3,56 4,48 3,28 3,37 c 15,24 16,2 15,64 17,92 14,28 13,48 d + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Với :
T1 0C là nhiệt độ thủy phân của enzym a : khối lượng da cá tính bằng g
b : khối lượng gelatin khơ thu được tính bằng g c : hiệu suất % gelatin thu được
Kết quả trên được biểu diễn bởi đồ thị 3.4 sau :
Hình 3.4 . Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân của enzym alkalase đến hiệu suất sản phẩm
Nhận xét:
Dựa vào kết quả trên chúng tơi nhận thấy :
Ở nhiệt độ ≤ 50 0C cho hiệu suất cao, nếu nhiệt độ ≥ 50 0C hiệu suất thấp hơn do một phần gelatin bị cắt thành những mạch ngắn hơn và cĩ thể một phần bị thủy phân thành acid amin làm giảm hiệu suất gelatin.
Tuy nhiên chúng tơi nhận thấy ở nhiệt độ khoảng 37 0C hiệu suất chiết cũng khá cao (15,24%) và lực gel tốt.
Do đĩ chúng tơi chọn nhiệt độ thay đổi từ 32 – 50 0C làm các mức dao động khi đưa vào mơ hình thiết kế.
Khảo sát sự thay đổi nhiệt độ chiết gelatin trên hiệu suất chiết gelatin với sự cố định các yếu tố : nồng độ enzym, pH, nhiệt độ thủy phân và thời gian thủy phân (theo bảng 2.6).
Kết quả thu nhận được trình bày trong bảng 3.5 sau : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 3.5 . Kết quả các thăm dị sơ bộ ảnh hưởng của nhiệt độ chiết gelatin trên hiệu suất sản phẩm. T20C 40 45 50 55 60 a 25 25 25 25 25 b 3,41 3.6 3,98 3,52 3,65 c 13,64 14,40 15,92 14,78 14.97 d + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Với :
T2 0C : nhiệt độ chiết gelatin ra khỏi da cá a : khối lượng da cá tính bằng g
b : khối lượng gelatin khơ thu được tính bằng g c : hiệu suất % gelatin thu được
Kết quả trên được biểu diễn bởi đồ thị 3.5 sau :
Hình 3.5 . Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt độ chiết gelatin ra khỏi da cá đến hiệu suất sản phẩm
Nhận xét:
Dựa vào kết quả trên chúng tơi nhận thấy :
Ở nhiệt độ 45 - 60 0C cho hiệu suất cao. Do đĩ, chúng tơi chọn khoảng nhiệt độ thay đổi từ 45 - 60 0C làm các mức dao động khi đưa vào mơ hình thiết kế.
3.2. THIẾT KẾ MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM
Từ các số liệu thăm dị sơ bộ trên chúng tơi đã chọn các yếu tố ảnh hưởng F (những yếu tố ảnh hưởng này lại bị ảnh hưởng bởi những mức L khác nhau) đưa vào phần mềm Design – Expert để thiết kế các mơ hình thực nghiệm.
Chúng tơi khảo sát ảnh hưởng của 5 yếu tố gồm nồng độ enzym, thời gian thủy phân, nhiệt độ thủy phân, pH mơi trường thủy phân và nhiệt độ chiết gelatin ra khỏi da cá trên hiệu suất chiết của quy trình và độ Bloom (chất lượng gelatin), với mơ hình thực nghiệm Taguchi OA gồm 16 thí nghiệm cho 5 yếu tố (mỗi yếu tố 4 mức).
3.2.1. Các thơng số được đưa vào phần mềm Design – Expert để thiết kế các mơ hình thực nghiệm
3.2.1.1. Biến độc lập x (nhân)