CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.4 Khảo sát các yếu tố tác động chính đến quá trình đường hóa
3.4.1 Xác định nồng độ chế phẩm enzyme AMG 300L thích hợp để đường hoá dịch đậu đen.
Chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các yếu tố cố định: tỷ lệ đậu: nước = 1:5; pH dịch hoá 6,0; nhiệt độ dịch hoá: 95oC; thời gian dịch hoá 120 phút, bổ sung chế phẩm enzyme Termamyl 120L 0,15%(v/w), pH đường hoá 4,5; nhiệt độ đường hoá: 60oC;
thời gian đường hoá 150 phút, bổ sung chế phẩm enzyme AMG 300L thay đổi từ 0,09%v/w đến 0,13% v/w. Mẫu đối chứng: không bổ sung chế phẩm enzyme AMG 300L.
Trang 51 Ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm enzyme AMG 300L đến hàm lượng đường khử có dịch đậu đen được thể hiện qua bảng 3.7 và hình 3.6.
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme AMG 300L đến quá trình đường hoá
Nồng độ enzyme AMG 300L (%v/w)
Hàm lượng đường khử (%) Hiệu suất thủy phân tinh bột (%)
0 16,20 ± 0,26 38,16 ± 0,61
0,09 25,15a ± 0,60 59,26a ± 1,41
0,10 32,11b± 0,94 75,67b± 2,2
0,11 32,14b ± 0,98 75,72b ± 2,31
0,12 32,14b ± 0,90 75,72b ± 2,12
0,13 32,13b ± 0,97 75,70b ± 2,29
Ghi chú: Số liệu 3 lần lặp lại; a, b: các giá trị có cùng chữ viết phía trên trong cùng một cột thì không có sự khác biệt ở mức ý nghĩa 5%.
16.2
25.15
32.11 32.14 32.14 32.13
38.16
59.26
75.67 75.72 75.72 75.7
15 25 35 45 55 65 75 85
0.00 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13
Nồng độ AMG (%) Hàm lượng đường khử (%) Hiệu suất thuỷ phân (%)
Hình 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme AMG 300L đến quá trình đường hoá
Trang 52 Glucoamylase có thể cắt tất cả các liên kết glucoside trong tinh bột hoặc glycogen.
Tuy nhiên AMG 300L đã tăng hiệu suất thủy phân tinh bột và rút ngắn thời gian thủy phân tinh bột sau khi Termamyl 120L đã hoạt động dịch hoá. Qua đồ thị ta thấy hiệu suất thủy phân tỷ lệ thuận với lượng đường khử có trong dịch thủy phân. Sau khi đạt nồng độ đường khử cực đại thì lượng đường không tăng mặc dù tăng nồng độ enzyme lên cao. Điều này có nghĩa là quá trình đã đạt tới mức độ tới hạn, càng thủy phân thì cơ chất càng ít đi do đó mật độ tiếp xúc cơ chất sẽ giảm, thời gian để enzyme tiếp xúc cơ chất sẽ lâu hơn ban đầu. Theo thời gian hoạt động xúc tác, hoạt tính enzyme sẽ bị suy giảm mặc dù vẫn còn cơ chất.
Trong thí nghiệm này, khi tăng nồng độ chế phẩm enzyme AMG 300L sử dụng từ 0,09% v/w đến 0,1%v/w thì hàm lượng đường khử trong dịch đậu đen tăng 25,15%
đến 32,11%, hiệu suất thủy phân tinh bột tăng 16,41% và tăng 1,98 lần so với mẫu đối chứng. Ở 4 nồng độ 0,10%; 0,11%; 0,12%; 0,13% thì hàm lượng đường khử là cao nhất, và sự khác biệt ở 4 nồng độ này không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với α=5%. Chúng tôi chọn nồng độ chế phẩm enzyme AMG 300L là 0,10%v/w để tiết kiệm một lượng chế phẩm enzyme, đem lại hiệu quả kinh tế.
3.4.2 Xác định nhiệt độ thích hợp để đường hoá dịch đậu đen.
Chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các yếu tố cố định: tỷ lệ đậu: nước = 1:5; pH dịch hoá 6,0; nhiệt độ dịch hoá: 95oC; thời gian dịch hoá 120 phút, bổ sung chế phẩm enzyme Termamyl 120L 0,15%(v/w), pH quá trình đường hoá 4,5; thời gian đường hoá 150 phút, bổ sung chế phẩm enzyme AMG 300L 0,1%(v/w), nhiệt độ quá trình đường hóa thay đổi từ 45oC đến 65oC.
Kết quả hàm lượng đường khử có trong các mẫu thí nghiệm thể hiện qua bảng 3.8 và hình 3.7.
Trang 53 Bảng 3.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình đường hoá
Nhiệt độ đường hoá (oC)
Hàm lượng đường khử (%)
Hiệu suất thủy phân tinh bột (%)
45 22,41a ± 0,49 52,81a ± 1,16
50 26,26b ± 0,67 61,86b ± 1,58
55 29,10c± 0,80 68,57c ± 1,89
60 32,08d ± 0,97 75,59d ± 2,28
65 26,58b ± 0,67 62,62b ± 1,58
Ghi chú: Số liệu 3 lần lặp lại; a, b, c, d: các giá trị có cùng chữ viết phía trên trong cùng một cột thì không có sự khác biệt ở mức ý nghĩa 5%.
22.41
26.26
29.1
32.08
26.58 52.81
61.86
68.57
75.59
62.62
20 30 40 50 60 70 80
45 50 55 60 65
Nhiệt độ (độ C) Hàm lượng đường khử (%) Hiệu suất thuỷ phân (%)
Hình 3.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình đường hoá
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt tính enzyme. Điều này có thể thấy khá rõ trong loạt thí nghiệm này. Ở nhiệt độ 45oC, 50oC, 55oC khả năng phân cắt liên kết glucoside ở tinh bột để tạo ra đường khử không cao (22,41; 26,26; 29,10%) so với ở nhiệt độ 60oC (32,08%), khi tăng nhiệt độ từ 45oC đến 60 oC thì hiệu suất thủy phân tinh bột tăng 22,78%. Các kết quả này có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với mức ý
Trang 54 nghĩa α = 5%, ở nhiệt độ 60 oC thì hàm lượng đường khử giảm xuống (26,58%), hiệu suất thủy phân tinh bột giảm 12,97% có thể do enzyme bị ức chế ở nhiệt độ cao nên khả năng thủy phân giảm.
Chúng tôi chọn nhiệt độ thủy phân là 60oC là nhiệt độ ở đó có hiệu suất tinh bột cao nhất.
3.4.3 Xác định thời gian thích hợp để đường hoá dịch đậu đen.
Chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các yếu tố cố định: tỷ lệ đậu: nước = 1:5; pH dịch hoá 6,0; nhiệt độ dịch hoá: 95oC; thời gian dịch hoá 120 phút, bổ sung chế phẩm enzyme Termamyl 120L 0,15%(v/w), pH đường hoá 4,5; bổ sung chế phẩm enzyme AMG 300L 0,1%(v/w), nhiệt độ quá trình đường hóa 60oC; thời gian đường hoá thay đổi từ 90 đến 150 phút.
Mẫu đối chứng: các yếu tố thí nghiệm như trên nhưng không bổ sung enzyme AMG 300L
Kết quả hàm lượng đường khử có trong các mẫu thí nghiệm thể hiện qua bảng 3.9, hình 3.8.
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình đường hoá Thời gian đường hoá
(phút)
Hàm lượng đường khử (%)
Hiệu suất thủy phân tinh bột (%)
0 16,16 ± 0,23 38,08 ± 0,54
90 24,19a ± 0,57 57,00a ± 1,35
120 27,37b± 0,73 64,49b ± 1,73
150 32,06c ± 0,91 75,54c ± 2,15
180 31,52c ± 0,91 74,26c ± 2,15
210 32,10c ± 0,95 75,64c ± 2,24
Trang 55 Ghi chú: Số liệu 3 lần lặp lại; a, b, c: các giá trị có cùng chữ viết phía trên trong cùng một cột thì không có sự khác biệt ở mức ý nghĩa 5%.
16.16
24.19 27.37 32.06 31.52 32.1
38.08
57
64.49
75.54 74.26 75.64
15 25 35 45 55 65 75 85
0 90 120 150 180 210
Thời gian (phút) Hàm lượng đường khử (%) Hieọu suaỏt thuyỷ phaõn (%)
Hình 3.8: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình đường hoá
Dựa vào kết quả trên ta thấy, hàm lượng đường khử tăng nhanh trong 180 phút thủy phân đầu tiên nhưng sau đó hàm lượng đường khử không tăng nữa và giảm. Ở mỗi nồng độ enzyme và cơ chất nhất định thì có một giới hạn thời gian thủy phân cho quá trình, khi vượt thời gian đó thì khả năng tạo ra lượng đường khử không tăng hoặc có thể giảm vì lúc này nồng độ enzyme giảm, lượng sản phẩm cao nên khả năng kết hợp với cơ chất trở nên khó khăn.
Khi tăng thời gian thủy phân từ 90 phút đến 150 phút, hàm lượng đường khử tăng từ 24,19% đến 32,06%, hiệu suất thủy phân tinh bột tăng 18,54%, tăng 37,46% so với mẫu đối chứng (lượng đường khử 38,08%). Sự khác biệt giữa các kết quả này có ý nghĩa thống kê với mức ý nghĩa α=5%. Sau đó nếu kéo dài thời gian thủy phân thì hàm lượng đường khử trong thời gian thủy phân 150 phút, 180 phút và 210 phút không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với mức ý nghĩa α=5%. Ngoài ra, nếu thời gian thủy phân quá dài sẽ gây tổn hao nhiệt, không có lợi về mặt kinh tế.
Do đó, chúng tôi chọn thời gian thủy phân là 150 phút.
3.4.4 Xác định pH thích hợp để đường hoá dịch đậu đen.
Chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các yếu tố cố định: tỷ lệ đậu: nước = 1:5;
Trang 56 pH dịch hoá 6,0; nhiệt độ dịch hoá: 95oC; thời gian dịch hoá 120 phút, bổ sung chế phẩm enzyme Termamyl 120L 0,15%(v/w), bổ sung chế phẩm enzyme AMG 300L 0,1%(v/w), nhiệt độ đường hóa 60oC; thời gian đường hoá: 150 phút, pH đường hoá thay đổi từ 4,0 đến 5,5.
Kết quả hàm lượng đường khử có trong các mẫu thí nghiệm thể hiện qua bảng 3.10, hình 3.9.
Bảng 3.10: Ảnh hưởng của pH đến quá trình đường hoá
pH đường hoá Hàm lượng
đường khử (%)
Hiệu suất thủy phân tinh bột (%)
4,0 30,01b ± 0,83 70,72b ± 1,94
4,5 32,05d ± 0,91 75,52d ± 2,15
5,0 30,47c± 0,85 71,80c ± 2,01
5,5 29,08a ± 0,78 68,53a ± 1,84
Ghi chú: Số liệu 3 lần lặp lại; a, b, c, d: các giá trị có cùng chữ viết phía trên trong cùng một cột thì không có sự khác biệt ở mức ý nghĩa 5%.
30.01 32.05 30.47 29.08
70.72
75.52
71.8
68.53
25 35 45 55 65 75
4 4.5 5 5.5
pH Hàm lượng đường khử (%)
Hieọu suaỏt thuyỷ phaõn (%)
Hình 3.9: Ảnh hưởng của pH đến quá trình đường hoá
Trang 57 Sự tăng giảm hàm lượng đường khử theo pH là do hoạt tính enzyme phụ thuộc vào pH, nếu nằm ngoài khoảng tối thích enzyme sẽ bị ức chế.
Kết quả thu được về sự thay đổi hàm lượng đường khử khi pH thay đổi từ bảng 3.10 và hình 3.9 ta thấy hàm lượng đường khử tăng từ pH 4,0÷4,5, hiệu suất thủy phân tăng 4,8%và khi pH tăng từ 4,5÷5,5 thì đường khử giảm, hiệu suất thủy phân giảm 6,99%. Theo thống kê, sự khác biệt về hàm lượng đường khử ở pH từ 4,0 đến 5,5 có ý nghĩa ở mức α=5%.
Do đó chúng tôi chọn pH 4,5 là pH thích hợp cho quá trình đường hoá, tại pH này hiệu suất thủy phân tinh bột là cao nhất.