Вплив різних чинників на тривалість екстракції грибних глюканів

Вивчили вплив режимів роботи реактора (температура екстракції, тривалість екстракції) та матеріального балансу компонентів (подрібнена грибна біомаса, концентрація лугу). У дослідах використовували подрібнену грибну біомасу із гриба трутовика справжнього, які зібрані із рослин берези та тополі. Лужну екстракцію подрібнених грибів проводили в лабораторних колбах (рис. 3.2.).

Рис. 3.2. Дослідження чинників екстракції грибної біомаси

на одержання діючої речовини (еліситорів).

Параметрами оцінки біотехнологічного процесу екстракції слугували якісні і кількісні ознаки лужного екстракту полісахаридів із гриба трутовика справжнього. До якісних ознак відноситься зовнішній вигляд, колір та запах. Кількісними ознаками було визначення показника концентрації іонів водню (рН), густини (г/см3), частки залишку на ситі із сіткою 071Н (%), розчинність у воді, вміст сухої речовини (%) і вміст еліситорів (глюканів) (г/л). Дослідні проби одержаних полісахаридів у вигляді лужного екстракту відбирали після ретельного перемішування розчину в колбі об’ємом 250-500 мл.

Зовнiшнiй вигляд лужного екстракту визначали вiзуально. Установлено, що колір лужного розчину за усіма варіантами і повторностями був темно-коричневим. Відмінностей на визначених рівнях варіювання не виявлено.

Визначення запаху лужного розчину проводили зразу після його наливання в стакан. Органолептичним методом показано, що лужний розчин гриба трутовика справжнього після екстракції за усіма варіантами та повторностями має специфічний грибний запах.

Важливим кількісним показником, що визначали в лабораторних умовах є концентрація водневих іонів (рН) лужного екстракту компенсаційним вимірюванням електрорушійної сили ЕРС (рис. 3.2.2.).

Рис. 3.3. Визначення показника концентрації

іонів водню (рН) в грибному екстракті

Дані експериментальних досліджень впливу чинників екстракції на концентрацію іонів водню (рН) в грибному екстракті записували в журнал. Після обробки досліджень отримали узагальнюючі результати впливу чинників екстракції на концентрацію іонів водню (рН) в грибному екстракті, які залежать від маси грибів і лугу та тривалості екстракції. Водночас проводили дисперсійний аналіз, якого дозволило виявити роздільний і сукупний вплив різних чинників, та залишкову варіацію, яка виявляє вплив інших чинників на показник концентрації іонів водню (рН) в грибному екстракті, що не можна виміряти кількісно.

Дисперсійний аналіз отриманих дослідних даних роздільного і сукупного впливу маси грибів і лугу КОН й тривалості екстракції на концентрацію іонів водню (рН) лужного екстракту свідчать, що різниця виділених джерел варіації є вірогідною на 1 %-вому рівні значущою, оскільки р < 0,01. Статистичним методом аналізу результатів встановлено, що НІР₀₅ = 0,0003, а t₀₅ = 1,99.

Для вивчення впливу чинників маси грибів, маси лугу і тривалості екстракції на концентрацію іонів водню (рН) лужного екстракту нами визначено коефіцієнти прямолінійної кореляції та побудовані графіки лінії регресії та її довірчий інтервал на 5 %-вому рівні значущості (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Залежність концентрації іонів водню (рН) лужного екстракту від маси грибів, маси лугу та тривалості екстракції.

Рис. 3.5. Графік лінії регресії і її довірчого інтервалу на 5-% рівні значущості: концентрації іонів водню (рН) від маси грибів

Рис. 3.6. Графік лінії регресії і її довірчого інтервалу на 5-% рівні значущості концентрації іонів водню (рН) від маси лугу.

Аналіз графічного зображення залежності концентрації іонів водню (рН) лужного екстракту від маси грибів, маси лугу і тривалості екстракції показує, що із збільшенням маси грибів та тривалості екстракції концентрація іонів водню (рН) в грибному розчині зменшується.

В процесі статистичного аналізу виник інтерес до визначення частки впливу кожного із наявних в процесі екстракції чинників на концентрацію іонів водню (рН) лужного екстракту (рис. 3.33).

Рис. 3.7. Частка впливу чинників маси грибів, маси лугу та тривалості екстракції на концентрацію іонів водню (рН) лужного екстракту

Як видно із представленої гістограми, що найістотніший вплив на концентрацію іонів водню (рН) відповідно до рівнів варіювання матеріального балансу екстракції і її тривалості має показник маса лугу, частка якого становить в повному обсязі 86,34 %, менш значущим але з достовірною різницею є маса грибів (10,03 %) найменш значущим – тривалість екстракції – 3,33 %.

За допомогою дисперсійного аналізу встановлено, що чинники тривалості екстракції та маси лугу із заданими рівнями варіювання, достовірно впливають на концентрацію іонів водню в грибному екстракті.

Густину лужного екстракту визначали методом занурення ареометра у колбу К-2-500-29/32 ТС, ГОСТ 25336 з екстрактом (рис. 3.2.7).

Рис. 3.8. Визначення густини лужного екстракту.

Після первинної обробки дослідних даних отримували результати досліджень впливу чинників на густину лужного екстракту. Для встановлення прихованих залежностей та обґрунтування отриманих дослідних даних проводили дисперсійний аналіз із застосуванням прикладних програм.

Дисперсійний аналіз експериментальних даних роздільного і сукупного впливу маси грибів, маси лугу КОН та тривалості екстракції на густину лужного екстракту свідчить, що всі джерела варіації істотно впливають на формування густини лужного екстракту. Різниця виділених джерел варіації вірогідна на 5 і 1 %-вих рівнях значущості, оскільки р < 0,01. Статистичним методом аналізу результатів доведено, що НІР₀₅ = 0,0003, а t₀₅ = 1,99. Для встановлення впливу та аналізу чинників маси грибів, маси лугу і тривалості екстракції на густину лужного екстракту. Нами визначено коефіцієнти прямолінійної кореляції й побудовано графіки лінії регресії та її довірчий інтервал на 5 %-вому рівні значущості.

У наших експерементах найвпливовішим чинником формування густини лужного розчину під час екстракції грибної біомаси є маса подрібнених грибів (79,49 %), меншим маса лугу (16,42 %) і найменшим тривалість екстракції (2,38 %).

Аналіз графічного зображення залежності вмісту еліситорів лужного екстракту від маси грибів і лугу та тривалості екстракції показує, що зі збільшенням маси грибів та тривалості екстракції вміст еліситорів у грибному екстракті зростає. Статистичним методом встановлено, що за тривалості екстракції 180 хв, збільшенні маси подрібнених грибів від 55 г до 115 г на 1 л води й маси лугу від 7 до 13 г на 1 л води еліситори із клітинної стінки грибів виділяються інтенсивніше, ніж за умов збільшення маси грибів від 55 до 115 г на 1 л води і маси лугу від 7 до 13 г на 1 л води, але за тривалості екстракції 240 хв та 300 хв.