Đề tài Xác định điều kiện pH và nhiệt độ để hoạt hóa enzyme pectinase, invertase proteaza trên cơ chất dịch cơm nhầy của hạt ca cao

Tháng 7/2010 BÁO CÁO: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN PH VÀ NHIỆT ĐỘ ĐỂ HOẠT HÓA ENZYME PECTINASE, INVERTASE PROTEAZA TRÊN CƠ CHẤT DỊCH CƠM NHẦY CỦA HẠT CA CAO. Nội dung Chương 1: Đặt vấn đề Chương 2: Mục tiêu và nội dung nghiên cứu Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 4: Kết quả và thảo luận Chương 5: Kết luận và đề nghị Chương 1: Đặt vấn đề Để cải thiện chất lượng hạt ca cao sau lên men ta có thể bổ sung các chế phẩm enzyme vào trong quá trình lên men. Tuy nhiên, để enzyme khi bổ sung vào hoạt động tối ưu nhất đòi hỏi phải xác định được thời điểm thích hợp để bổ sung các chế phẩm enzyme vào.  Hướng đi chính của đề tài. Chương 2:Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 2.1 Mục tiêu nghiên cứu Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ và pH tới khả năng hoạt hóa của enzyme pectinase, invertase, protease (giới hạn là sử dụng chế phẩm enzyme của hãng Novozym). Xác định được thời điểm bổ sung enzyme vào để hiệu quả lên men đạt cao nhất. 2.2. Nội dung nghiên cứu Đề tài gồm 3 nội dung chính: Nội dung 1: Xác định điều kiện pH và nhiệt độ để hoạt hóa enzyme pectinase trên cơ chất dịch cơm nhầy của hạt ca ca Nội dung 2: Xác định điều kiện pH và nhiệt độ để hoạt hóa enzyme flavourzyme trên cơ chất dịch cơm nhầy của hạt ca cao Nội dung 3: Xác định điều kiện pH và nhiệt độ để hoạt hóa enzyme invertase trên cơ chất dịch cơm nhầy của hạt ca cao Chương 3 Vật liệu & phương pháp nguyên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Nguyên liệu là dịch cơm nhầy của quả ca cao giống forastero hái từ vườn kinh doanh của Viện KHKT Nông Lâm Nghiệp Tây Nguyên, Daklak 3.2. Vật liệu nghiên cứu Sử dụng 3 chế phẩm enzyme của hãng Novozyme: Enzyme Pectinex Ultra SP-L chứa của yếu là enzyme polygalacturonase Enzyme flavourzyme TM 500L: enzyme protease thủy phân protease tạo acid amin Enzyme invertase: chuyển hóa sucrose trong dịch cơm nhầy thành các đường khử. 3.3. Bố trí thí nghiệm Nội dung 1: gồm 2 thí nghiệm Thí nghiệm 1: Xác định điều kiện pH Bảng 3.1: Bố trí thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2: Xác định điều kiện nhiệt độ  Bảng 3.2: Bố trí thí nghiệm 2 Bảng 3.3: Bố trí thí nghiệm 3 Nội dung 2: Gồm 2 thí nghiệm Thí nghiệm 3: Xác định điều kiện pH Thí nghiệm 4: Xác định điều kiện nhiệt độ Bảng 3.4: Bố trí thí nghiệm 4 Nội dung 3: Gồm 2 thí nghiệm  Thí nghiệm 5: xác định điều kiện pH  Bảng 3.5: Bố trí thí nghiệm 5 Thí nghiệm 6: Xác định điều kiện nhiệt độ Bảng 3.6: Bố trí thí nghiệm 6 3.4 Chỉ tiêu và phương pháp nghiên cứu 3.4.1 Nội dung 1: Chỉ tiêu nghiên cứu: độ nhớt của dịch cơm nhầy Phương pháp nghiên cứu: đo độ nhớt của dịch cơm nhầy ca cao bằng máy Viscotester VF03 Chuẩn bị mẫu: quả ca cao  đập quả, lấy hạt  lấy cơm nhầy  xay với nước  lọc qua sàng  dịch nhớt thí nghiệm 3.4.2 Nội dung 2: Chỉ tiêu theo dõi: hàm lượng amino acid Phương pháp nghiên cứu: phương pháp quang phổ Hàm lượng amino acid sinh ra tỉ lệ thuận với giá trị OD đo được bằng máy quang phổ Thermospecial ở bước sóng λ = 540 nm. Sử dụng thuốc thử hiện màu ninhydrin. Chuẩn bị mẫu: quả ca cao  đập vỏ, lấy hạt  ngâm hạt trong nước (3 lít nước/ 20 kg hạt) lọc lấy dịch nước  lọc qua giấy lọc  dịch cơm nhầy thí nghiệm 3.4.3 Nội dung 3: Chỉ tiêu theo dõi: hàm lượng đường khử Phương pháp nghiên cứu: quang phổ Hàm lượng đường khử sinh ra tỉ lệ thuận với giá trị OD đo được bằng máy quang phổ Thermospecial ở bước sóng λ = 540 nm, sử dụng thuốc thử hiện màu DNS. Chuẩn bị mẫu: tương tự ở nội dung 2. 3.5. Phương pháp xử lý số liệu Các biểu đồ được vẽ bằng phần mềm Microsoft Excel 2007, kết quả được xử lý bằng phần mềm xử lý thống kê Minitab 2002. Chương 4 Kết quả và thảo luận Đồ thị 4.1: Sự biến đổi pH lớp cơm nhầy ca cao trong quá trình lên men Đồ thị 4.2: Sự biến đổi nhiệt độ lớp cơm nhầy ca cao trong quá trình lên men 4.1. Nội dung 1: Xác định điều kiện pH và nhiệt độ để hoạt hóa enzyme pectinase trên cơ chất dịch cơm nhầy của hạt ca cao 4.1.1. Thí nghiệm 1: Xác định điều kiện pH 4.1.2. Thí nghiệm 2: Xác định điều kiện nhiệt độ 4.1. Thí nghiệm 1: Xác định điều kiện pH Đồ thị 4.3: Sự biến đổi của độ nhớt ở pH = 3,5 FTN = 5,01 > Fbảng = 4,26 Đồ thị 3.4: Sự biến đổi của độ nhớt ở pH = 4,5 FTN = 5,46 > Fbảng= 4,26 Đồ thị 4.5: Sự biến đổi của độ nhớt ở pH = 5,5 FTN = 6,73 > Fbảng = 4,26 Đồ thị 4.6: Sự biến đổi của độ nhớt ở pH = 6,5 FTN = 0,90 Fbảng = 2,8 4.2. Thí nghiệm 2: Xác định điều kiện nhiệt độ Đồ thị 4.8: Sự biến đổi của độ nhớt ở 35 0C FTN = 1,92 Fbảng= 4,35 Đồ thị 4.10: Sự biến đổi của độ nhớt ở 45 0C FTN = 3,68 Fbảng= 2,84 Kết luận: 4.2. Nội dung 2: Xác định điều kiện pH và nhiệt độ để hoạt hóa enzyme flavourzyme trên cơ chất dịch cơm nhầy của hạt ca cao 4.2.1 Thí nghiệm 3: xác định điều kiện pH 4.2.2 Thí nghiệm 4: Xác định điều kiện nhiệt độ 4.2.1 Thí nghiệm 3: xác định điều kiện pH Đồ thị 4.13: Sự biến đổi của giá trị OD ở pH = 3,5 FTN = 0,23 Fbảng = 4,30 Đồ thị 4.16: Sự biến đổi của giá trị OD ở pH = 6,5 FTN = 11,86 > Fbảng = 4,30 Biểu đồ 4.17: Tốc độ thay đổi giá trị OD của mẫu thí nghiệm ở các pH khác nhau FTN = 35,13 > Fbảng = 2,82 4.4. Thí nghiệm 4: Xác định điều kiện nhiệt độ Đồ thị 4.18: Sự biến đổi của giá trị OD ở 350C FTN = 0,72 Fbảng = 4,30 Đồ thị 4.20: Sự biến đổi của giá trị OD ở 450C FTN = 11,91> Fbảng = 4,30 Đồ thị 4.21: Sự biến đổi của giá trị OD ở 500C FTN = 10,27 > Fbảng = 4,30 FTN = 31,49 > Fbảng = 2,82 Kết luận: Dựa vào kết quả thí nghiệm 3 và 4: Điều kiện thích hợp cho hoạt động enzyme flavourzyme là: pH = 5,5 – 6,5 . pH tối thích là 5,5 ( ngày thứ 4- 5 của qt lên men) Nhiệt độ: 40 – 50 0C nhiệt độ tối thích 50 0C ( ngày thứ 2 – 5 của qt lên men) Vậy, trong quá trình lên men, vào ngày thứ 5 hoặc 6 của quá trình lên men ta có thể bổ sung chế phẩm enzyme flavourzyme vào. 4.3. Nội dung 3: Xác định điều kiện pH và nhiệt độ để hoạt hóa enzyme flavourzyme trên cơ chất dịch cơm nhầy của hạt ca cao 4.3.1 thí nghiệm 5: xác định điều kiện pH 4.3.2 thí nghiệm 6: xác định điều kiện nhiệt độ 4.3.1 thí nghiệm 5: xác định điều kiện pH Đồ thị 4.23: Sự biến đổi của giá trị OD Ở pH = 3,5 FTN = 7,79 > Fbảng = 4,30 Đồ thị 4.24: Sự biến đổi của giá trị OD ở pH = 4,5 FTN = 15,44 > Fbảng = 4,30 Đồ thị 4.25: Sự biến đổi của giá trị OD ở pH = 5,5 FTN = 0,66 Fbảng = 2,82 4.3.2. Thí nghiệm 6 : Xác định điều kiện nhiệt độ Đồ thị 4.28: Sự biến đổi của giá trị OD ở 35 0C FTN = 2,52 Fbảng = 4,30 Đồ thị 4.30: Sự biến đổi của giá trị OD ở 45 0C FTN = 16,56 > Fbảng = 4,30 Đồ thiij 4.31: Sự biến đổi của giá trị OD ở 50 0C FTN = 3,51 Fbảng = 2,82 Dựa vào kết quả thí nghiệm 5 và 6: Điều kiện thích hợp cho hoạt động enzyme invertase là: pH = 4,5 – 5,5 . pH tối thích là 4,5 ( ngày thứ 4- 5 của qt lên men) Nhiệt độ: 40 -45 0C nhiệt độ tối thích 45 0C ( ngày thứ 2 – 5 của qt lên men) Vậy, trong quá trình lên men, vào ngày thứ 4 của quá trình lên men ta có thể bổ sung chế phẩm enzyme invertase vào, lúc này nhiệt độ đạt khoảng 45 0C, pH khoảng 4,5. Chương 5 Kết luận và đề nghị: 5.1 Kết luận pH = 3,5 – 5,5 và nhiệt độ 40 – 45 0C thích hợp cho hoạt động của enzyme pectinase. Bổ sung chế phẩm enzyme pectinase vào ngày thứ 2 của quá trình lên men pH = 5,5 – 6,5 và nhiệt độ 40 – 50 0C thích hợp cho hoạt động của enzyme flavourzyme. Bổ sung chế phẩm này vào ngày thứ 5 hoặc thứ 6 của quá trình lên men pH khoảng 4,5 – 5,5 và nhiệt độ 40 0C – 45 0C thích hợp cho hoạt động của enzyme invertase. Bổ sung chế phẩm enzyme này vào ngày thứ 4 của quá trình lên men 5.2 Đề nghị Sau quá trình thực hiện thí nghiệm tôi có một số đề nghị như sau: Bổ sung các chế phẩm enzyme invertase, protease pectinase vào khối ủ ca cao trong điều kiện đã nghiên cứu. Nên có những nghiêm cứu tiếp theo để là rõ hơn về điều kiện hoạt hóa cho các chế phẩm enzyme invertase, pectinase, protease. TÀI LIỆU THAM KHẢO Neil Holywood và ctv, 2008. Kỹ thuật sơ chế ca cao chất lượng cao. NXB Nông nghiệp.  Nguyễn Văn Uyển và Nguyễn Tài Sum, năm 1996. Cây ca cao trên thế giới và triển vọng ở Việt Nam. NXB Nông nghiệp TP. Hồ Chí Minh. Sưu tầm và biên dịch Cao Xuân Lộc, năm 2007. Từ thu hoạch đến bảo quản ca cao. NXB Dakman Nguyễn Phước Nhuận và ctv, năm 2003. Giáo trình sinh hóa học. NXB Đại Học Quốc Gia TP. HCM Phan Thanh Bình, 2009.Đề tài khoa học nghiên cứu ứng dụng Enzyme trong quá trình sơ chế hạt ca cao để nâng cao chất lượng và tăng hiệu quả kinh tế, Viện KHKT Nông Lâm Nghiệp Tây Nguyên. Nguyễn Đức Lượng và ctv, năm 2006. Thí nghiệm công nghệ sinh học. NXB Đại Học Quốc Gia TP. HCM). Đinh Ngọc Loan, năm 2008. Bài giảng công nghệ hóa sinh và enzyme. NXB ĐH Nông Lâm. Nguyễn Đức Lượng và Cao Cường, năm 2003. Thí nghiệm hóa sinh học. NXb DDH quốc gia TP. HCM Phạm Hồng Đức Phước, năm 2009. Kỹ thuật trồng Cacao ở Việt Nam. NXB Nông Nghiệp.  Nguyễn Hoài Hương và Bùi Văn Thế Vinh, năm 2009. Bài giảng thực hành sinh hóa. NXB ĐH Kỹ thuật công nghệ TP. HCM. TIẾNG NƯỚC NGOÀI Wood, G.A.R. and R.A. Lass, năm 2001. Cocoa. 4th edition. MPG Books Ltd. Bodmin, Cornwall Smilja, L., năm 2007. Cause effect relation between fermentation, cut test and sensory notes, Vietnam April 07, In Training couse in Thu duc University. Sterling S. Thompson, K. B. M., Alex S.lopez, năm 2001. Cocoa and coffee, In Food Microbiology, Michael P.Doyle, L. R. B., Thomas J.Montville Ed. ASM press. R.Bergamasco, F.J.Bassetti, F.F.de Moraes and G.M.Zanin, năm 2000. Characterization of Free And Immobilized Invertase Regarding Activity And Energy Of Activation. Brazilian Journal of Chemical Engineering. vol.17 n.4-7 São Paulo Dec. Nam Sun Wang, năm 2003. Enzyme Kinetics Of Invertase Via Initial Rate Determination. Department of Chemical Engineering University of Maryland. Rasa, S., Egidijus, D., Eva, F., Ivar S., Turid, R., 2005. Characteristics of protein fractions generated from hydrolysed cod (Gadus morhua) by-products. Process Biochemistry, 40, 2021– 2033.