Mô hình hóa quá trình thủy phân vỏ khoai lang tím nhật bằng enzyme sử dụng mô hình bề mặt đáp ứng

Abstract

In this study, two-step enzymatic hydrolysis of purple sweet potato peel (as a waste product) was optimized. The effects of time, enzyme dose and temperature (starch liquefaction and saccharification) on soluble solid content (Brix degree) and glucose concentration were investigated. The Box-Behnken design was applied and a total of 18 treatments were generated for each step. For the liquefaction step, an ANOVA test showed the quadratic model obtained to be significant (p<0.05). The statistical model predicted the maximum Brix degree to be 4.9 at a temperature of 80ºC, α-amylase dose 0.22% (v/v) and time of 50 min. A quadratic model was also obtained for the saccharification step and the model was also significant (p<0.05). The statistical model for the second step predicted the maximum reduced sugar concentration to be 30 g/L, established at the temperature of 60ºC, glucoamylase dose 0.074% (v/v) and time 134 min. The optimized liquefaction and saccharification conditions were validated.

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, hai bước thủy phân bằng enzyme đối với vỏ khoai lang tím (là phế phẩm của quá trình sản xuất) được tối ưu hóa. Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian và liều lượng enzyme cho mỗi tiến trình thủy phân (dịch hóa và đường hóa) đến hàm lượng chất khô hòa tan và hàm lượng đường khử đã được nghiên cứu. Thiết kế thí nghiệm theo mô hình Box-Behnken đã được áp dụng và có tổng cộng 18 nghiệm thức đã được tạo ra cho mỗi bước. Đối với giai đoạn dịch hóa, phân tích ANOVA cho thấy mô hình bậc hai thu được có ý nghĩa (p <0,01). Các mô hình thống kê dự báo dịch thủy phân có độ Brix tối đa khoảng 4,9 ở nhiệt độ 80^oC trong 50 phút với liều lượng enzyme α-amylase 0,22% (v/v). Mô hình bậc hai cũng thu nhận từ giai đoạn đường hóa với mức độ ý nghĩa cao (p <0,01). Mô hình thống kê được thiết lập cho bước thứ hai dự đoán hàm lượng đường khử (glucose) tối đa là khoảng 30 g/L ở nhiệt độ thủy phân là 60ºC, liều lượng enzyme glucoamylase 0,074% (v/v) và thời gian 134 phút. Các điều kiện tối ưu của quá trình dịch hóa và đường hóa đã được kiểm định.