Mục tiêu: Lựa chọn được phương pháp kết tinh cho tinh thể tốt và hiệu suất thu
tinh thể cao
Tiến hành: Chuẩn bị 4 bình nón mỗi bình 100ml môi trường lên men MT (bảng
2.3). Tiến hành lên men theo phương pháp đã nêu ở mục 2.3.1.2. Sau 96 giờ lên men, xử lí dịch lên men theo phương pháp nêu ở mục 2.3.2., trong đó mỗi thí nghiệm phương pháp kết tinh được thay đổi:
- Thí nghiệm 1: Tự kết tinh
Dịch kết tinh cô còn 1/10 thể tích (1).
Dịch kết tinh cô còn 1/3 thể tích (2). - Thí nghiệm 2: tạo mầm kết tinh
Dịch lên men sau khi cô còn 1/3 thể tích thả vài tinh thể hoặc gãi kết tinh tạo một chút mầm tinh thể (3).
Gãi kết tinh 2 – 5 phút tạo ngay nhiều tinh thể cho tới khi tạo thành hỗn dịch có thể chất khá đặc (4).
Để kết tinh 24 giờ ở nhiệt độ 4 – 100
C trong tủ lạnh.
Thực hiện kết tinh hai lần: sau khi kết tinh lần thứ nhất, lọc thu lấy tinh thể, dịch lọc tiếp tục đem cô còn 1/3 thể tích rồi lặp lại quá trình kết tinh như trên. Thu tinh thể, sấy, cân khối lượng sản phẩm, tính toán hiệu suất theo công thức ở mục
2.3.7. Định lượng sản phẩm thu được theo phương pháp ở mục 2.3.6. Kết quả được thể hiện trong bảng 3.1. và hình 3.1.
(1) (2) (3) (4) Hình 3.1. Hình dạng tinh thể ở các thí nghiệm
Bảng 3.1. Bảng kết quả so sánh các điều kiện nuôi mầm tinh thể khác nhau
Thí nghiệm Các tiêu chí TN1 Tự kết tinh TN2 Tạo mầm kết tinh (1) (2) (3) (4) Thể tích dịch kết tinh (ml) 10 ~30 ~30 ~30 lượng sản phẩm Magie lactat (g) Kết tinh lần 1 3,73 0,80 6,50 6,30 Kết tinh lần 2 0,70 1,69 0,40 0,50 Hiệu suất (%) Kết tinh lần 1 40,30 8,64 70,23 68,07 Kết tinh lần 2 7,56 18,26 4,32 5,40 Tổng hiệu suất (%) 47,86 26,90 74,55 73,47 Hàm lượng Magie lactat (%) Kết tinh lần 1 88,63 95,04 95,80 98,46 Kết tinh lần 2 74,14 92,13 91,00 96,60 Màu sắc sản phẩm Trắng Trắng Trắng Trắng Hình dạng tinh thể Không đều Đồng đều Đồng đều Đồng đều
Nhận xét: Từ bảng 3.1 và hình 3.1 nhận thấy, ở thí nghiệm tự kết tinh, khi thực hiện theo đúng quy trình (cô dịch kết tinh còn khoảng 30ml), sản phẩm kết tinh lần 1 và lần 2 thu được trắng nhưng khối lượng thấp 0,8g (lần 1) và 1,69g (lần 2) (hiệu suất tương ứng 8,64 và 18,26%), tổng hiệu suất chỉ đạt 26,90%, thực hiện cô cạn hơn nữa dịch kết tinh còn 10ml, lượng kết tinh thu được lớn hơn (lần 1: 3,73g, lần 2: 0,7g tương ứng 40,30% và 7,56%), tổng hiệu suất 47,86%, cao gần gấp đôi so
với thí nghiệm trước song hình dạng tinh thể không đồng nhất (ảnh (1) hình 3.1), độ tinh khiết của sản phẩm cũng không cao (hàm lượng Magnesi lactat dưới 90%). Khi thực hiện tạo mầm kết tinh, ở cả hai điều kiện (tạo ít mầm tinh thể và tạo nhiều mầm tinh thể cùng một lúc), khối lượng sản phẩm thu được không chênh lệch nhiều (kết tinh lần 1: 6,50 và 6,30g, lần 2: 0,40 và 0,50 g), tổng hiệu suất đạt 74,55 và 73,47%, cao hơn nhiều so với kết quả thu được khi tự kết tinh, tinh thể Magnesi lactat thu được khá tinh khiết (hàm lượng đạt trên 90%), hình dạng tinh thể đồng nhất hơn, khi tạo ít mầm tinh thể thì tinh thể thu được to hơn (ảnh (3), (4) hình 3.1).
Bàn luận: Muối Magnesi lactat tan trung bình ở trong nước (độ tan 4g/100ml
nước lạnh), độ tan kém hơn Calci lactat (độ tan 7,9g/100ml nước ở 300C) [6], [35], tuy nhiên, cùng 100 ml dung dịch lên men chủng giống L.acidophilus nồng độ đường 7% (kl/tt), muối Calci chỉ cần cô còn ½ thể tích, để lạnh tĩnh qua đêm trong tủ lạnh là muối đã có thể kết tinh được [6], trong khi đối với muối Magnesi, thực hiện theo đúng quy trình sản xuất muối Calci thì không thu được một chút sản phẩm nào [10], phải thực hiện cô cạn hơn hoặc tạo mầm tinh thể. Điều này có thể giải thích là do quá trình kết tinh bị chi phối bởi cả hai yếu tố nhiệt động lực và động lực phân tử, trạng thái quá bão hòa trong dung dịch là chưa đủ điều kiện để mầm tinh thể hình thành, phải vượt qua năng lượng tự do phụ thuộc bản thân phân tử muối và dung môi [55], [65], như vậy trong cùng điều kiện và dung môi, năng lượng tự do của muối Magnesi lactat lớn hơn nhiều so với muối Calci, hơn nữa, quá trình tạo mầm bắt đầu từ những cụm ổn định tạo thành hạt nhân, hạt nhân tạo ra đạt kích thước tới hạn, mầm sẽ lớn lên để giảm năng lượng tự do, khi các cụm không ổn định, nó sẽ bị tái hòa tan trở lại vào dung dịch, với năng lượng tự do lớn, các cụm muối Magnesi kém ổn định và dễ bị hòa tan trở lại trước khi đạt được kích thước tới hạn của mầm, do đó tinh thể muối Magnesi khá nhỏ và mảnh, khác với muối Calci to và thô, vậy nên quá trình tạo mầm tinh thể của Magnesi không thể xảy ra ở cùng nồng độ với muối Calci, mà phải cung cấp thêm năng lượng cho quá trình này bằng cách gãi kết tinh hoặc thả mầm tinh thể được tạo sẵn vào hoặc nồng độ phải thật đậm đặc. Thực nghiệm và các nghiên cứu cho thấy, đối với tinh thể muối Magnesi
lactat, quá trình kết tinh đã là một bước lọc hiệu quả [18], [39], [52], dù kết tinh ồ ạt bằng cách gãi kết tinh từ 2 – 5 phút (4) thì độ tinh khiết vẫn đạt trên 90%, thậm chí độ tinh khiết còn cao hơn khi để kết tinh từ từ (3) (98,46% so với 95,80% kết tinh lần 1 – Bảng 3.1), hơn nữa hình dạng tinh thể nhỏ sẽ thuận lợi hơn trong quá trình bào chế muối Magnesi (không tốn công nghiền, cải thiện độ hòa tan…), do đó chọn phương pháp gãi kết tinh 2 – 5 phút để thu tinh thể Magnesi lactat.
Kết luận: Lựa chọn phương pháp gãi kết tinh Magnesi lactat từ 2 – 5 phút áp
dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.
