Luận văn:Nghiên cứu quá trình thủy phân - lên men axit xitric từ bã đậu nành bằng Aspergillus oryzae và Aspergillus niger

Chia sẻ: Nguyen Vang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

252
lượt xem 59
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo luận văn - đề án 'luận văn:nghiên cứu quá trình thủy phân - lên men axit xitric từ bã đậu nành bằng aspergillus oryzae và aspergillus niger', luận văn - báo cáo, thạc sĩ - tiến sĩ - cao học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Nghiên cứu quá trình thủy phân - lên men axit xitric từ bã đậu nành bằng Aspergillus oryzae và Aspergillus niger

1 2 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG NGUY N TH THANH T NH Ngư i hư ng d n khoa h c: PGS.TS.Trương Th Minh H nh Ph n bi n 1: ……………………………………………… NGHIÊN C U QUÁ TRÌNH TH Y PHÂN – LÊN MEN AXIT XITRIC T BÃ Đ U NÀNH B NG Ph n bi n 2: ……………………………………………… ASPERGILLUS ORYZAE VÀ ASPERGILLUS NIGER Chuyên ngành: Công ngh th c ph m và Đ u ng Lu n văn s ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t Mã s : 60.54.02 nghi p th c sĩ K thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 17 tháng 11 năm 2012. TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin – H c li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm H c li u – Đ i h c Đà N ng Đà N ng – Năm 2012
3 4 M Đ U cao…thu n l i cho quá trình lên men axit xitric. Do ñó, chúng tôi 1. TÍNH C P THI T C A Đ TÀI ch n ngu n ph ph m này ñ lên men axit xitric. Axit xitric là axit h u cơ có ñ chua nh , hoà tan nhi u trong Tuy nhiên, bã ñ u nành giàu xenluloza, protêin…nh ng h p nư c. Vì v y, cùng v i nh ng axit h u cơ quan tr ng khác, nó là m t ch t h u cơ ph c t p. Vì v y, giai ño n th y phân cơ ch t s quy t trong nh ng axit có nhi u ng d ng trong công nghi p th c ph m ñ nh ch t lư ng môi trư ng dinh dư ng thích h p cho n m m c như: s n xu t bánh k o, nư c gi i khát (E330)... Ngoài ra, axit xitric A.niger lên men axit xitric. Có nhi u phương pháp thu phân như còn ñư c s d ng trong nhi u ngành công nghi p khác như: m thu phân b ng axit, enzym… Bã ñ u nành ch a ña d ng các ch t ph m, phim nh, y h c và dư c ph m, trong s n xu t các ch t t y r a dinh dư ng nên tác nhân thu phân t h enzym c a vi sinh v t là và ñ c bi t trong ngành công nghi p v t li u m i như nh a sinh gi i pháp t t nh t. Chúng tôi ti n hành th c hi n ñ tài “Nghiên c u h c… V i nh ng ng d ng r ng rãi như trên nhưng hi n nay nư c ta quá trình thu phân - lên men axit xitric t bã ñ u nành b ng ch y u ph i nh p kh u axit xitric. Bên c nh nhu c u th c t thi t Aspergillus oryzae và Aspergillus niger ”. th c nhưng nh ng nghiên c u v axit xitric trong nư c v n còn h n 2. M C TIÊU NGHIÊN C U ch . - Xác ñ nh m t s thành ph n hóa h c (ñư ng, protêin, xenluloza…) S n xu t axit xitric b ng phương pháp lên men ñ t hi u qu trong bã ñ u nành. kinh t hơn so v i tách chi t t t nhiên. Do v y hi n nay nó chi m - Xác ñ nh phương pháp thu phân bã ñ u nành nh h enzym c a 90% t ng lư ng axit xitric ñư c s n xu t. Th c tr ng s n xu t axit A.oryzae t o môi trư ng lên men axit xitric t t nh t. xitric trong nư c v n chưa cân x ng v i ti m năng ng d ng trên. - Bư c ñ u ñ xu t qui trình công ngh lên men axit xitric t bã ñ u Trong khi ñó ngu n nguyên li u s n xu t axit xitric r t phong phú, nành b ng A.niger. ñ c bi t ngu n nguyên li u r ti n t ph ph ph m nông nghi p, 3. Đ I TƯ NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U công nghi p. Ph ph m t ngành công nghi p th c ph m trong ñó có - S d ng bã ñ u nành t i Công ty Vinasoy - Qu ng Ngãi. ngành công nghi p ch bi n ñ u nành như s a ñ u nành, b t ñ u - Các ch ng n m m c A.niger và A.oryzae t phòng thí nghi m Đ i nành, ñ u khuôn…r t phong phú. S a ñ u nành Vinasoy, Vinamilk, h c Bách Khoa - Đà N ng và Đ i h c Khoa h c t nhiên – TP. H Tribeco… hàng năm th i ra m t lư ng bã ñ u nành r t l n. Riêng Chí Minh. nhà máy Vinasoy m i ngày th i ra g n 30 t n bã ñ u nành. Hi n t i, - Th nghi m thu phân bã ñ u nành t h enzym c a n m m c hư ng gi i quy t ch y u là bán cho ngư i dân làm th c ăn gia súc. A.orzyae và lên men axit xitric qui mô phòng thí nghi m. Lư ng bã này v n còn giá tr dinh dư ng hàm lư ng xơ, protêin
5 6 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U - Gi i quy t ngu n ph ph m trong nông nghi p và trong công - Phương pháp v t lý và hóa lý: nghi p th c ph m. Xác ñ nh pH: S d ng pH k - S d ng bã ñ u nành lên men axit xitric ñã làm ña d ng hóa ngu n Xác ñ nh ñ m: S y ñ n kh i lư ng không ñ i nguyên li u s n xu t axit xitric, nâng cao hi u qu kinh t trong s n Xác ñ nh hàm lư ng axit xitric: Phương pháp HPLC xu t, h giá thành s n ph m và gi m lư ng axit xitric ngo i nh p. - Phương pháp hoá sinh: - T nh ng nghiên c u s n xu t các ch ph m sinh h c t bã ñ u Xác ñ nh hàm lư ng ñư ng t ng và ñư ng kh nành ñã ñ t ñư c như riboflavin, lipit, fructouranosidaze, protêin ñơn Xác ñ nh hàm lư ng xenluloza bào. Đ tài này ñư c h a h n s thêm qui trình s n xu t axit xitric t Xác ñ nh hàm lư ng protêin bã ñ u nành l n ñ u tiên Vi t Nam. Xác ñ nh hàm lư ng photpho - Giúp gi i quy t v n ñ ô nhi m môi trư ng ch t th i r n trong công - Các phương pháp thu phân bã ñ u nành: Đ su t ba qui trình thu nghi p th c ph m. phân bã ñ u nành. 6. C U TRÚC C A LU N VĂN - Phương pháp x lý d ch sau lên men ñ ñ nh lư ng axit xitric Ngoài ph n m ñ u, k t lu n, tài li u tham kh o và ph l c, - Phương pháp vi sinh: trong lu n văn g m có các chương như sau: Phương pháp nuôi c y, nhân gi ng n m m c A.niger và + Chương 1: T ng quan tài li u A.oryzae. + Chương 2: Đ i tư ng và phương pháp nghiên c u Phương pháp xác ñ nh s t bào vi sinh v t: Phương pháp + Chương 3: K t qu nghiên c u và th o lu n ñ m khu n l c. Xác ñ nh ho t l c c a enzym xenlulaza: Đo vòng th y phân - Phương pháp toán h c: S d ng phương pháp qui ho ch th c nghi m 5. Ý NGHĨA KHOA H C VÀ TH C TI N C A Đ TÀI - K t qu nghiên c u c a ñ tài s cung c p thông s k thu t s n xu t axit xitric t bã ñ u nành. Đ c bi t ch n ñư c phương th c thu phân t t nh t nh h enzym c a n m m c A.oryzae. - Là bư c m i trong vi c nghiên c u thu phân và lên men axit xitric b ng hai ch ng n m A.oryzae và A.niger.
7 8 1.4.4.5. S thoáng khí CHƯƠNG 1. T NG QUAN TÀI LI U 1.4.5. ng d ng c a axit xitric 1.1. T ng quan v axit xitric 1.5. T ng quan v các công trình nghiên c u Vi t Nam và trên 1.1.1. Gi i thi u v axit xitric th gi i 1.1.2. C u t o và tính ch t c a axit xitric 1.5.1. Nh ng nghiên c u trên th gi i 1.2. Gi i thi u v bã ñ u nành Đ i v i bã ñ u nành ñã có các công trình nghiên c u c a 1.2.1. Ngu n cung c p ph ph m Naoya Kasal và c ng s (2004), ñã nghiên c u ho t ñ ng enzym 1.2.2. Thành ph n dinh dư ng phân c t bã ñ u nành. Ngoài ra vào năm 2011, C.R Rekha và 1.3. Quá trình thu phân bã ñ u nành G.Vijayalakshmi ñã nghiên c u b sung bã ñ u nành ñã thu phân 1.4. Quá trình lên men axit xitric làm tăng t c lên men b t bánh idli, m t lo i bánh ñ c trưng nĐ . 1.4.1. Cơ ch quá trình lên men axit xitric Trên th gi i, tác nhân lên men axit xitric ñư c nghiên c u Cơ ch ph n ng tân t o axit xitric như ph n ng dư i ñây: và ng d ng nhi u nh t là n m m c A.niger. Ch ng h n như các C6H12O6 + 3O2 = C6H8O7 + 2H2O nghiên c u c a Akihiko Sakurai và c ng s thu c ĐH Hokkaido và Gluxit b phân gi i theo ki u lên men rư u, nghĩa là t o axit ĐH Waseda - Nh t B n, ñã nghiên c u s n xu t axit xitric b ng nuôi pyruvic và CH3CHO r i t axit pyruvic và CH3CHO l i ñư c t ng c y b m t ch ng A.niger. Cũng cùng v i m c ñích như trên t i New h p thành axit xitric. Zealand, nhóm tác gi M.Y.Lu, I.S.Maddox và J.D. Brooks ñã nghiên 1.4.2. Phương pháp lên men axit xitric c u s n xu t axit xitric b ng A.niger trong quá trình lên men r n. Hay 1.4.2.1. Lên men b m t trên lĩnh v c r ng hơn n a là nghiên c u t ng h p s n xu t axit h u 1.4.2.2. Lên men chìm cơ b ng n m A.niger c a tác gi W.A. de Jongh thu c ĐH K thu t - 1.4.3. Vi sinh v t trong lên men axit xitric Đan M ch vào năm 2006. 1.4.3.1. N m m c Aspergillus niger Nghiên c u c a T.Roukas và P.Kotzekidou thu c ĐH 1.4.3.2. N m men Aristotelia - Hy L p v nh hư ng c a m t s kim lo i vi lư ng và 1.4.4. Các y u t nh hư ng ñ n quá trình lên men xitric ch t kích thích ñ n s n xu t axit xitric t ch t th i c a nhà máy bia 1.4.4.1. Ch ng n m m c b ng n m m c A.niger. 1.4.4.2. Môi trư ng lên men Tác gi Y.D.Hang và E.E.Woodams thu c ĐH Cornell, USA 1.4.4.3. pH môi trư ng lên men nghiên c u s n xu t axit xitric t lõi ngô. Đ i v i ph ph m t rau 1.4.4.4. Nhi t ñ lên men qu như chu i, vào năm 1991 tác gi G.Sassi và c ng s thu c Vi n
9 10 nghiên c u Torino và Trư ng ĐH Torino - Italy, ñã nghiên c u s n 1.5.2. Nh ng nghiên c u Vi t Nam xu t axit xitric b ng n m m c A.niger v i cơ ch t là d ch chi t t Ti m năng nghiên c u s n xu t axit xitric Vi t Nam v n chu i m t ngu n cơ ch t giàu ñư ng. chưa ñư c khai thác nhi u. Đ c bi t ñ i v i ngu n nguyên li u là bã Năm 2006, G.Xie và T.P.West thu c ĐH Dakota - USA, ñã ñ u nành thì chưa có ñ tài nghiên c u nào. nghiên c u s n xu t axit xitric trên môi trư ng bã hèm c a quá trình V i nguyên li u bã ñ u nành, có r t ít nghiên c u trong nư c s n xu t c n t ngô. Ba năm sau vào năm 2009, cũng theo hai tác gi ñư c công b . Trong ñó có nghiên c u c a TS. L i Mai Hương, này và trên cùng ngu n nguyên li u cũng như ch ng n m m c 2008 (ĐH Bách khoa TP. HCM) ñã nghiên c u th y phân bã ñ u A.niger ATCC 9142 h ñã nghiên c u kh năng s d ng etanol ñ nành t o ch ph m dinh dư ng giàu ch t xơ b sung vào bánh mì. s n xu t axit xitric. Vào năm 1997, Võ Th H nh và Lê Bích Phư ng ñã nghiên Năm 1998, T.Watanabe và c ng s thu c ĐH Nông nghi p c u lên men axit xitric trên ph ph m c a nhà máy ch bi n tinh b t Punjab - n Đ và ĐH Waseda - Nh t B n, ñã nghiên c u s n xu t s n. Tác gi Ngô K Sương cùng v i hai tác gi trên, vào năm 2003 axit xitric t cơ ch t giàu xenluloza. T p chí Sinh h c Châu Âu, 2010 nhóm ba tác gi này ñã nghiên c u “Nh ng khó khăn và thu n l i ñã gi i thi u nghiên c u c a nhóm tác gi Laboni Majumderr và khi s d ng ph ph li u c a ngành mía ñư ng ñ s n xu t axit xitric c ng s v s n xu t axit xitric b ng A.niger s d ng cơ ch t là r b ng phương pháp lên men bán r n t n m m c A.niger qui mô ñư ng và bí ngô. pilot”. Nh ng nghiên c u v ch ng n m m c A.niger ñ t bi n b i T th c ti n nghiên c u trong - ngoài nư c và nhu c u c a tia gamma ñã ñư c nhi u nhà khoa h c quan tâm như Anjuman Ara xã h i. Do ñó, chúng tôi m nh d n ti n hành th c hi n ñ tài “Nghiên Begum và c ng s thu c Vi n th c ph m và chi u x sinh h c – c u quá trình thu phân – lên men axit xitric t bã ñ u nành b ng Bangladesh - n Đ ñã nghiên c u lên men axit xitric trong môi Aspergillus oryzae và Aspergillus niger”. trư ng cacbonhydrat. Vào năm 1995, S.K.Khare, Krishna Jha và A.P.Gandhi - Trung tâm ng d ng và Ch bi n ñ u nành - Vi n k thu t Nông nghi p Bhopal - n Đ , ñã nghiên c u s n xu t axit xitric t bã ñ u nành lên men r n b ng A.niger.
11 12 CHƯƠNG 2. Đ I TƯ NG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U CHƯƠNG 3. K T QU VÀ TH O LU N 2.1. Đ i tư ng nghiên c u 3.1. Kh o sát m t s thành ph n hóa h c cơ b n c a bã ñ u nành Bã ñ u nành ñư c thu nh n t i Nhà máy Vinasoy – CTCP B ng phương pháp s y ñ n kh i lư ng không ñ i, bã ñ u Đư ng Qu ng Ngãi. nành khô phân tích có ñ m 10.12%. Giá tr pH c a bã ñ u nành N m m c A.niger và A.oryzae: Trư ng ĐH Bách Khoa - Đà chúng tôi ño ñư c b ng 5.97. K t qu phân tích m t s thành ph n N ng và ĐH Khoa h c t nhiên – TP. H Chí Minh. nguyên li u ñư c th hi n b ng 3.1. 2.3. Phương pháp nghiên c u B ng 3.1. K t qu m t s thành ph n hóa h c c a bã ñ u nành 2.3.1. Phương pháp v t lý và hóa lý Thành ph n hoá h c c a bã ñ u nành (g/100g) 2.3.1.1. Xác ñ nh pH: Máy ño pH Protêin Xenluloza Đư ng t ng Đư ng kh Photpho 2.3.1.2. Xác ñ nh ñ m: S y ñ n kh i lư ng không ñ i 6.46 79.37 3.82 0.12 0.092 2.3.1.3. Xác ñ nh hàm lư ng axit xitric: Phương pháp HPLC 2.3.2. Phương pháp hoá sinh Trong bã ñ u nành hàm lư ng protêin thô chúng tôi phân tích 2.3.2.1. Xác ñ nh hàm lư ng ñư ng kh ñư c 6.46 g/100g bã. Ngu n dinh dư ng th hai không kém ph n c n 2.3.2.2. Xác ñ nh hàm lư ng ñư ng t ng thi t là cacbohydrat. Hàm lư ng xenluloza thô trong m u bã ñ u 2.3.2.3. Xác ñ nh hàm lư ng xenluloza nành phân tích ñư c là 79.37g/100g. Ngoài ra, ñư ng chi m kho ng 2.3.2.4. Xác ñ nh hàm lư ng protêin t ng s : Kjeldahl c i ti n 3.82g/100g. Trong ñó ñư ng kh chi m 0.12g/100g. Hàm lư ng 2.3.2.5. Phân tích photpho b ng phương pháp Vanadomolydat photpho trung bình 0.092g/100g. 2.3.3. Các phương pháp thu phân bã ñ u nành T k t qu phân tích trên cho th y r ng bã ñ u nành là ngu n 2.3.4. Phương pháp x lý d ch lên men ñ ñ nh lư ng axit xitric ph ph m ti m năng ñ ng d ng trong lên men axit xitric. 2.3.5. Phương pháp vi sinh 3.2. Nuôi c y và nhân gi ng Aspergillus niger, Aspergillus oryzae - Phương pháp nuôi c y, nhân gi ng n m m c A.niger, A.oryzae 3.2.1. Kh o sát ch n môi trư ng nuôi c y - Phương pháp xác ñ nh s t bào vi sinh v t: Đ m khu n l c Đ tìm môi trư ng nuôi c y gi gi ng và tăng sinh, chúng tôi - Đánh giá kh năng sinh enzym xenlulaza: Đo vòng th y phân ti n hành ch n t ba môi trư ng thích h p cho c 2 ch ng n m m c 2.3.6. Phương pháp toán h c A.niger và A.oryzae như sau: + Môi trư ng Sabouraud (Sabouraud + 0.5% CMC) + Môi trư ng Czapek – Dox c i ti n
13 14 + Môi trư ng th ch, khoai tây, glucose (PDA) 3.2.3. Đánh giá kh năng sinh enzym xenlulaza c a n m m c Ch tiêu ñánh giá thông qua quan sát kh năng hình thành Aspergillus oryzae bào t và th i gian sinh trư ng. Môi trư ng Sabouraud th hi n nhi u Sau khi nuôi tăng sinh n m m c A.oryzae, d ch thu ñư c ñem tính ch t ưu vi t như th i gian hình thành bào t nhanh hơn, bào t l c và ty tâm 6000 vòng, 5 phút 40C. D ch enzym ngo i bào thu m c dày hơn. Đ c ñi m c a môi trư ng này ñơn gi n, ch ñ thanh ñư c nh vào các gi ng th ch có ñư ng kính 5mm và qua ñêm 0 0 trùng m m hơn 110 C 15 phút nên ít b bi n ñ i ñư ng. 30 C. K t qu thí nghi m th hi n hình 3.1: Vì v y, tôi ñã ch n môi trư ng Sabouraud cho quá trình nhân gi ng. Bên c nh ñó nh m m c ñích kích thích s n sinh enzym th y phân xenluloza, chúng tôi ñã gi m hàm lư ng protêin (0.5%) và b sung ch t d n xu t c a xenluloza là cacboxylmethyl xenluloza (0.5%). 3.2.2. Kh o sát quá trình nhân gi ng Quá trình nhân gi ng ti n hành 320C, trên máy l c v i t c ñ vòng 120 vòng/phút. K t qu m t ñ t bào thu ñư c b ng 3.2: B ng 3.2. M t ñ t bào n m m c A.niger và A.oryzae Hình 3.1. Vòng th y phân enzym xenlulaza c a n m m c N mm c CFU/ml Aspergillus oryzae Aspergillus niger 3 x 106 Aspergillus oryzae 2.1 x 107 Qua hình 3.1, chúng ta có th th y các vòng tr ng chính là vùng ñã ñư c enzym xenlulaza th y phân nên không b t màu v i T k t qu b ng 3.2, s t bào n m m c A.oryzae là 2.1 x dung d ch lugol. Đo ñư ng kính trung bình c a vòng th y phân xenluloza như sau: ∆d = D – d = 21.7 – 5 = 16.7 (mm) 107cfu/ml. Chúng tôi duy trì ñi u ki n tăng sinh này ñ ñ t ñư c m t 3.3. Nghiên c u l a ch n phương pháp th y phân và lên men axit ñ t bào n ñ nh cho quá trình th y phân. M t ñ A.niger là 3 x 106cfu/ml. Theo Y.D.Hang và c ng s (1998) cũng ñã xác ñ nh m t xitric t bã ñ u nành Thu phân bã ñ u nành b ng n m m c A.oryzae v i h ñ t bào A.niger phù h p lên men axit xitric t lõi ngô là 2 x 106 enzym phong phú, là tác nhân thích h p chuy n ñ i các h p ch t cfu/ml. ph c t p thành ch t ñơn gi n cho quá trình lên men. Trong thí nghi m này chúng tôi nghiên c u trên ba qui trình sau:
15 16 Qui trình 1: B sung n m m c A.oryzae sau ñó ti n hành Kh o sát thí nghi m nh hư ng c a n m m c A.oryzae v i thanh trùng canh trư ng trư c khi lên men axit xitric. các t l b sung 2%, 4%, 6%, 8% và 10% ñ n quá trình th y phân – Qui trình 2: Ti n hành tương t qui trình 1 nhưng không có lên men axit xitric t bã ñ u nành. giai ño n thanh trùng. 3.3.1. nh hư ng c a t l gi ng A.oryzae b sung vào quá trình Qui trình 3: B sung ñ ng th i ngay t ban ñ u hai ch ng thu phân theo qui trình 1 ñ n quá trình lên men axit xitric. n m m c A.oryzae và A.niger. K t qu thí nghi m ñư c th hi n hình 3.3 như sau: Trong ñó giai ño n lên men chúng tôi c ñ nh nh ng ñi u ki n như sau: B trí thí nghi m nhi t ñ 30 ± 10C và pH = 3.4 - 4. Bã ñ u nành khô ñư c b sung nư c ñ n ñ m kho ng 80%. T l n m m c A.niger b sung vào quá trình lên men xitric là 5% (v/w) và th i gian lên men là 5 ngày. Quá trình thu phân và lên men ti n hành trong máy l c v i t c ñ 120 vòng/phút. Ngoài ra, môi trư ng lên men c n b sung thêm 3% metanol, 3ml (NH4)2SO4 0.1% t o ñi u ki n t ng h p axit xitric. D ch thu ñư c sau lên men ti n hành phân tích lư ng axit xitric t o thành b ng máy HPLC v i ñư ng chu n axit xitric như Hình 3.3. nh hư ng c a t l Asp.oryzae ñ n lư ng axit sau: xitric t o thành theo qui trình 1 K t qu x lý th ng kê theo anova 1 y u t cho th y r ng các giá tr có ch cái mũ gi ng nhau là không có s sai khác m cý nghĩa α = 0.05. Khi t l A.oryzae b sung vào quá trình th y phân càng tăng thì lư ng axit xitric t o ra càng nhi u. Tuy nhiên, t l A.oryzae b sung l n hơn 8%, c th t l 10% thì hàm lư ng axit xitric không tăng mà l i gi m. t l A.oryzae th p nh t là 2% thì lư ng axit Hình 3.2. Đ th ñư ng chu n axit xitric xitric là 0.984 ± 0.027 g/100g. Còn nghi m th c b sung t l A.oryzae 8% thì lư ng axit xitric thu ñư c là cao nh t 4.299 g/100g.
17 18 Khi tăng t l A.oryzae lên 10% thì lư ng axit không ti p t c tăng mà thì thu ñư c axit xitric là 8.112 g/100g. Qua k t qu nghiên c u, l i gi m và ñ t 3.174 ± 0.001 g/100g. Giai ño n thanh trùng ñã vô chúng tôi nh n th y hàm lư ng axit xitric tăng d n t 2.54 ÷ 8.112 g ho t h enzym ngo i bào mà n m m c A.oryzae ti t ra, nên hi u qu khi tăng t l b sung A.oryzae t 2 ÷ 8%. Trái l i, khi tăng t l lên men xitric không cao. A.oryzae lên 10% thì hàm lư ng axit xitric l i gi m và ñ t 7.380 ± 3.3.2. nh hư ng c a t l gi ng A.oryzae b sung vào quá trình 0.043 g/100g. thu phân theo qui trình 2 ñ n quá trình lên men axit xitric. Sau khi th y phân, môi trư ng ñư c tăng giá tr dinh dư ng Trong qui trình 2, m t giai ño n nh t ñ nh có s x y ra và t o ñi u ki n thu n l i cho quá trình lên men axit xitric. N m m c ñ ng th i quá trình th y phân và lên men. K t qu th hi n hình 3.4 A.oryzae v n có kh năng lên men sinh axit xitric v i hi u qu lên như sau: men không cao b ng n m m c A.niger. Vì v y, qui trình 2 là quá trình tích lũy axit xitric t 2 ch ng n m m c và là quá trình th y phân – lên men ñ ng th i nên s n lư ng axit xitric tăng cao rõ r t. 3.3.3. nh hư ng c a t l gi ng A.oryzae b sung vào quá trình thu phân theo qui trình 3 ñ n quá trình lên men axit xitric. K t qu thí nghi m th hi n hình 3.5 như sau: Hình 3.4. nh hư ng c a t l A.oryzae ñ n lư ng axit xitric t o thành theo qui trình 2 K t qu x lý th ng kê anova 1 y u t cho th y các giá tr có ch cái mũ gi ng nhau là không có s sai khác m c ý nghĩa α = Hình 3.5. nh hư ng c a t l Asp.oryzae ñ n lư ng 0.05. axit xitric t o thành theo qui trình 3 thí nghi m b sung A.oryzae th p nh t là 2% chúng tôi xác ñ nh ñư c lư ng axit xitric t o thành là 2.54 g/100g. Nghi m th c Ti n hành x lý th ng kê anova 1 y u t , các giá tr có ch cho hàm lư ng axit xitric cao nh t khi b sung A.oryzae v i t l 8% cái mũ gi ng nhau là không có s sai khác m c ý nghĩa α = 0.05.
19 20 K t qu thu ñư c nghi m th c b sung A.oryzae 2% lư ng sinh ra cũng ñ ng nghĩa v i vi c s có m t lư ng t bào già hóa và axit xitric t o thành là 1.237 ± 0.002 g/100g. t l b sung ch t, khi n cho môi trư ng s c n ki t dinh dư ng d n. Quá trình lên A.oryzae 8% thì lư ng axit xitric t o thành cao nh t là 5.290 ± 0.369 men k t thúc nhanh, hi u qu lên men không cao. g/100g. Cùng v i xu hư ng như qui trình 1 và 2, qui trình 3 khi 3.5. Nghiên c u nh hư ng ñ ng th i c a 2 y u t t l gi ng và tăng t l A.oryzae thì hi u qu c a quá trình lên men cũng tăng. th i gian b ng phương pháp qui ho ch th c nghi m Nhưng khi t l này tăng hơn 8%, c th nghi m th c b sung 10% Qui ho ch th c nghiêm tr c giao c p I TYT 22 v i hai y u t A.oryzae hàm lư ng axit xitric gi m và ñ t 3.627 ± 0.178 g/100g. nh hư ng: z1 là t l A.oryzae (%), z2 là th i gian th y phân (ngày). 3.4. Nghiên c u nh hư ng c a th i gian th y phân ñ n quá Phương trình h i qui có d ng: trình lên men axit xitric ˆ Y = b0+ b1X1 + b2X2 + b12X1X2 Kh o sát th i gian th y phân b i n m m c A.oryzae v i các Trong ñó: m c 2, 4, 6 và 8 ngày theo qui trình 2. X1: Bi n s mã hóa c a bi n th c z1 X2: Bi n s mã hóa c a bi n th c z2 Y: Hàm m c tiêu b0, b1, b2, b12: Các h s c a phương trình h i qui T k t qu b trí thí nghi m chúng tôi thu ñư c d li u th hi n b ng 3.3: Hình 3.6. nh hư ng c a th i gian th y phân ñ n quá trình lên men Khi kéo dài th i gian th y phân t 2 ÷ 6 ngày thì hàm lư ng axit xitric tăng t 5.22 ÷ 8.24 g. Nhưng nghi m th c cu i cùng khi tăng th i gian th y phân lên 8 ngày thì hàm lư ng axit xitric gi m còn 5.81g. Do giá tr dinh dư ng quá trình này t o ra ñã ñư c s d ng quá nhi u cho vi c tăng sinh kh i A.oryzae, m t lư ng t bào
21 22 2 B ng 3.3. Mã hóa các ñi u ki n thí nghi m S th 0 , 0003 S bj = 2 = = 7 . 5 × 10 − 5 N 4 Các y u t theo t l xích Các y u t trong h mã hóa t nhiên S bj = S bj = 2 7 . 5 × 10 − 5 = 0 . 009 S th t z1 z2 x1 x2 x1 x2 y Các giá tr c a tj: thí nghi m t0 = 694.84 t2 = 37.24 1 6 4 + + + 6.38 t1 = 8.95 t12 = 4.33 2 10 4 - + - 6.30 Tra b ng phân b Student ta có: tα%,df = 4.3 (Trong ñó α = 0.05, 3 6 8 + - - 5.81 df = m – 1 = 2) 4 10 4 - - + 5.58 Do các giá tr t0; t1; t2; t12 > t5%,1. Vì v y, các h s b0; b1; b2; b12 có ý nghĩa th ng kê m c α = 5% TT1 8 6 0 0 0 8.22 V y phương trình h i qui là: TT2 8 6 0 0 0 8.25 Y = 6.02 + 0.08X1 + 0.32X2 – 0.04X1X2 (1) TT3 8 6 0 0 0 8.22 3.5.3. Ki m ñ nh s tương thích c a phương trình h i qui v i th c 3.5.1. Xác ñ nh các h s h i qui nghi m H s b trong phương trình h i qui ñư c tính như sau: S d ng phân ph i Fisher (F) ñ ki m ch ng như sau: b0 = 6.02 b2 = 0.32 ∑ (y i − y ) N S2 ˆ 2 b1 = 0.08 b12 = -0.04 Ftn = du 2 S2 = i =1 N−k du V y phương trình h i qui có d ng: S th ˆ Y = 6.02 + 0.08X1 + 0.32X2 – 0.04X1X2 2 S du = 2.5 x 10-5. Và Ftn = 0.0833 3.5.2. Ki m tra m c ý nghĩa c a các h s h i qui bj Tra b ng phân b Fisher ta có: Fb(α,f1, f2) = F (5%;2;2) = 19,2 Tính t (th c nghi m): tj = Do Ftn < F(5%;2;2) Sbj V y phương trình h i qui (1) phù h p v i th c nghi m. V i Sbj = S th m ∑ Y −Y ( i 0 0 2 ) 3.5.4. T i ưu hóa các y u t ñ thu ñư c hàm lư ng axit xitric cao N S = 2 i =1 nh t m −1 th Kh o sát các hàm m c tiêu b ng phương pháp leo d c Đ tính phương sai tái hi n ta làm thêm 3 thí nghi m t i tâm (TT1, (phương pháp Box-Wilson). TT2, TT3). Sth = 0.017
23 24 B ng 3.4. K t qu tính bư c chuy n ñ ng δ j c a các y u t 3.6.2.3. Thanh trùng Các ch tiêu Z1 (%) Z2 ( ngày) 3.6.2.4. Th y phân M c cơ s 8 6 3.6.2.5. Lên men 3.6.2.6. Tách bã Kho ng bi n thiên ( ∆ j ) 2 2 3.6.2.7. L c d ch sau lên men H s bj 0.08 0.32 3.6.2.8. Đ nh lư ng axit xitric bj ∆ j 0.16 0.64 bj∆ j 0.16 0.64 Bư c chuy n ñ ng ( δ j ) 0.08 0.32 Làm tròn bư c chuy n ñ ng ( δ j ) 0.1 0.3 Th c hi n thí nghi m leo d c và thu ñư c k t qu b ng 3.5 B ng 3.5: K t qu thí nghi m theo hư ng leo d c Các y u t nh hư ng Hàm m c tiêu Thí nghi m Z1 (%) Z2 (ngày) Y2 1 (TN t i tâm) 8 6 8.22 2 8.1 6.3 8.33 3 8.2 6.6 8.20 4 8.3 6.9 8.11 3.6. Đ xu t qui trình công ngh th y phân - lên men axit xitric qui mô phòng thí nghi m 3.6.1. Qui trình công ngh lên men axit xitric 3.6.2. Thuy t minh qui trình 3.6.2.1. Bã ñ u nành 3.6.2.2. Phơi – S y khô
25 26 K T LU N VÀ KI N NGH 6. Khi th c hi n t i ưu hóa b ng phương pháp leo d c, k t qu thu 1. K T LU N ñư c hàm lư ng axit xitric cao nh t là 8.33g/100g v i ñi u ki n t l D a vào k t qu nghiên c u chúng tôi rút ra m t s k t lu n gi ng A.oryzae là 8.1% và th i gian th y phân là 6.3 ngày. như sau: 7. Đã ñ su t qui trình công ngh th y phân - lên men axit xitric t bã 1. Đã xác ñ nh ñư c m t s tính ch t và thành ph n hóa h c c a bã ñ u nành s d ng n m m c A.oryzae th y phân cơ ch t và A.niger ñ ñ u nành (g/100g) ñã s y khô công ty Vinasoy – Qu ng Ngãi như lên men axit xitric. sau: Qua k t qu nghiên c u cho th y vi c lên men xitric t bã Đ m : 10.12% ñ u nành càng tăng hi u qu khi th c hi n giai ño n th y phân ban pH : 5.97 Xenluloza : 79.37 ñ u b ng A.oryzae. Bên c nh ñó vi c t n thu ngu n nguyên li u này Protêin : 6.46 Đư ng t ng s : 3.82 s làm gi m thi u các v n ñ x lý ch t th i trong công nghi p th c Đư ng kh : 0.12 Photpho : 0.092 ph m và ñ ng th i s n xu t axit h u cơ có t m quan tr ng, có giá tr 2. Quá trình nhân gi ng ñã ch n ñư c môi trương nuôi c y thích h p. cho ngành công nghi p th c ph m cũng như các ngành công nghi p Đã kh o sát ñư c kh năng sinh enzym xenlulaza c a n m m c khác. A.oryzae. 2. KI N NGH 3. K t qu nghiên c u y u t ñơn bi n t l A.oryzae nh hư ng ñ n Sau khi th c hi n ñ tài này, chúng tôi có m t s ki n ngh quá trình th y phân và lên men ñ ng th i theo qui trình 2 ñã cho th y như sau ñ ñ tài ñư c hoàn thi n ch t ch hơn và có hư ng phát khi b sung t l Asp.oryzae 8% thu ñư c lư ng axit xitric cao nh t tri n ti p theo: là 8.112g/100g bã. - C n ti p t c nghiên c u quá trình th y phân – lên men axit 4. Ngoài y u t t l gi ng nh hư ng ñ n quá trình th y phân thì xitric t bã ñ u nành ñ c bi t các y u t nh hư ng như n ng ñ oxy, th i gian cũng quy t ñ nh hi u qu c a quá trình này. Sau khi kh o kim lo i (Fe, Mn, Zn…). sát th i gian th y phân, chúng tôi nh n th y v i th i gian 6 ngày, - Đánh giá hi u qu quá trình th y phân thông qua các s n hi u qu quá trình lên men axit xitric cao nh t là 8.24g/100g bã. ph m t o thành. 5. Nghiên c u nh hư ng ñ ng th i 2 y u t ñ n quá trình th y phân - S d ng HPLC ñ phân tích m t s axit h u cơ quan tr ng ñó là t l A.oryzae và th i gian th y phân b ng phương pháp qui khác có trong d ch sau lên men. 2 ho ch th c nghi m, TYT2 thu ñư c phương trình h i qui như sau: - T d ch axit xitric thô t o thành ti p t c cô ñ c và tinh th Y = 6.02 + 0.08X1 + 0.32X2 – 0.04X1X2 hóa d ch l ng.