BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT

CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN KAPPAPHYCUS ALVAREZII

Ngành:

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn: Th.S. NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Sinh viên thực hiện :

NGUYỄN THỊ THU

MSSV: 107111174

Lớp: 07DSH4

TP. Hồ Chí Minh, 2011

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Chương Trang

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH viii

MỞ ĐẦU 1

3

Chương 1: TỔNG QUAN 3

1.1.GIỚI THIỆU VỀ RONG SỤN

1.1.2.Nguồn gốc 3

1.1.3.Đặc điểm sinh học của rong sụn 4

1.1.3.1.Hệ thống phân loại của rong sụn 4

1.1.3.2.Đặc điểm hình thái, cấu tạo 4

6

2.1.5.Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của rong sụn. 6

2.1.5.1.Thành phần hóa học 1.1.5.2.Giá trị dinh dưỡng của rong sụn

9 10

14

1.1.6.Tình hình phát triển rong sụn trên thế giới và trong nước.

1.2.GIỚI THIỆU CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN

1.2.1.Lịch sử phát hiện 14

1.2.2.Giới thiệu về carrageenan 14

18

21

1.2.2.1.Kết cấu đơn vị 14 18 1.2.3.Tính chất của carrageenan

22 31

32

33

35

35

1.2.3.1.Tính chất hóa lý 1.2.3.2.Tính chất tạo gel 1.2.3.3.Tính chất hóa học 1.2.4.Ứng dụng của carrageenan

36 38

38

1.2.4.1.Ứng dụng trong công nghiệp bơ sữa 1.2.4.2.Ứng dụng trong các ngành thực phẩm khác 1.2.4.3.Các ứng dụng trong kĩ thuật 1.2.4.4.Ứng dụng trong mỹ phẩm và kem đánh răng 1.2.4.5.Ứng dụng trong y, dược học Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

38

2.1.THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM KHẢO SÁT THÍ NGHIỆM

2.2.1.Đối tượng nghiên cứu

SVTH: NGUYỄN THỊ THU iii

2.2.2.Thiết bị-dụng cụ 38

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

39

2.2.3.Hóa chất 38

2.3.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1.Sơ đồ tách chiết carrageenan từ rong sụn 39

2.3.2.Phương pháp xác định độ ẩm . 41

2.3.4.Phân tích các chỉ tiêu 45

47

49

51

2.3.1.1.Xác định hàm lượng protein của carrageenan bằng phương pháp Bradford.46

2.3.1.2.Xác định hàm lượng carrageenan 2.3.1.3.Xác định hàm lượng sulfate 2.3.1.4.Xác định hàm lượng carbohydrate 2.3.1.5.Xác định hiệu suất thu hồi sản phẩm

52 53

53

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

53

3.1.Xác định độ ẩm nguyên liệu

54

3.2.Xác định hàm lượng protein tổng tổng

56

3.3.Xác định hàm lượng protein

58

3.4.Xác định hàm lượng carrageenan

60

3.5.Xác định hàm lượng sulfate

62

3.6.Xác định hàm lượng carbohydrate

63

3.7.Xác định hiệu suất thu hồi sản phẩm

3.8.Đánh giá chất lượng sản phẩm

64

Chương 4:KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64

65

4.1.KẾT LUẬN

4.2.KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

SVTH: NGUYỄN THỊ THU iv

PHỤ LỤC 71

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

i-carrageenan: iota-carrageenan

k-carrageenan: kapa-carrageenan

λ-carrageenan: lamda-carrageenan

TN : thí nghiệm

Đơn vị G: 3-β-D-galactose

Đơn vị D: 4-α-D-galactose

đơn vị DA: 4-3,6-anhydro-α-D-galactose

SVTH: NGUYỄN THỊ THU v

D6s: α-glactose-6 sulfate

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của rong sụn ..................................................... 4

Bảng 1.2. Sự thay đổi hàm lượng protein theo các tháng trong năm ................ 8

Bảng 1.3. Sản lượng rong sụn trên thế giới năm 2001 .................................... 10

Bảng 1.4. Sản lượng rong sụn của các nước ............................................. 13

Bảng 1.5. Một số loài rong đỏ chứa carrageenan ............................................ 25

Bảng 1.6. Cơ cấu thị trường tiêu thụ carrageenan năm 2001 .................... 31

Bảng 1.7. Các ứng dụng điển hình của carrageenan trong thực phẩm bánh kẹo .

.......................................................................................................................... 34

Bảng 2.1. Chế độ nấu chiết .............................................................................. 40

Bảng 2.2. Bảng số liệu dựng đường chuẩn albumin ....................................... .47

Bảng 2.3. Các bước chuẩn bị mẫu phân tích hàm lượng protein .................... 47

Bảng 2.4. Số liệu dựng đường chuẩn carrageenan .......................................... 49

Bảng 2.5. . Các bước chuẩn bị mẫu phân tích hàm lượng carrageenan ........... 49

Bảng 2.6. Số liệu dựng đường chuẩn sulfate ................................................... 51

Bảng 2.7. Các bước chuẩn bị mẫu phân tích hàm lượng sulfate .................... 51

Bảng 2.8. Số liệu dựng đường chuẩn carbohydrate ......................................... 52

Bảng 2.9. Các bước chuẩn bị mẫu phân tích hàm lượng carbohydrate .......... 53

Bảng 3.1. Độ ẩm nguyên liệu ........................................................................... 54

Bảng 3.2. Hàm lượng protein ........................................................................... 54

Bảng 3.3. Hàm lượng protein của carrageenan ................................................ 55

Bảng 3.4. Hàm lượng carrageenan của rong sụn ............................................. 57

Bảng 3.5. Hàm lượng sulfate của carrageenan ................................................ 59

Bảng 3.6. Hàm lượng carbohydrate ................................................................. 61

SVTH: NGUYỄN THỊ THU vi

Bảng 3.7. Hiệu suất thu hồi carrageenan ......................................................... 63

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1. Biểu đồ biểu diễn hàm lượng protein của carrageenan .............. 56

Biểu đồ 3.2. Biểu đồ biễu diễn hàm lượng carrageenan .................................. 58

Biểu đồ 3.3. Biểu đồ biễu diễn hàm lượng sulfate của carrageenan ................ 60

Biểu đồ 3.4. Biểu đồ biểu diễn hàm lượng carbohydrate của carrageenan ..... 62

SVTH: NGUYỄN THỊ THU vii

Biểu đồ 3.5. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất thu hồi của carrageenan .................. 63

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Rong sụn Kappaphycus alvarezii ..................................................... .6

Hình 1.2. Cấu tạo của carrageenan .................................................................... 8

Hình 1.3. Doanh thu từ các hydrocolloid năm 1978 và năm 1993 ................. .12

Hình 1.4. Kết cấu của Carrageenan ................................................................. 15

Hình 1.5. κ-carrageenan .................................................................................. 16

Hình 1.6. i-carrageenan ................................................................................... 17

Hình 1.7. λ-carrageenan .................................................................................. 17

Hình1.8.Tương tác tĩnh điện các nhóm sulfate của carrageenan và casein ..... 20

Hình 1.9. Các hình thức liên kết của carrageenan với protein ....................... .20

Hình 1.10. Tác dụng của nhiệt độ đối với cơ chế chuyển đổi dung dịch sang

gel ..................................................................................................................... 22

Hình 1.11.Quá trình chuyển hóa của carrageenan trong môi trường kiềm

mạnh. ................................................................................................................ 23

Hình 1.12. Các ứng dụng của carrageenan ...................................................... 25

Hình 1.13. Đa dạng hóa các sản phẩm từ rong sụn và sản phẩm cuả nó ........ .37

Hình 2.1. Tủ sấy ................................................................................... 42

Hình 2.2. Nồi hút ẩm ................................................................................... 42

Hình 2.3. Màu trước chuẩn độ ......................................................................... 44

Hình2.4. Màu sau chuẩn độ ............................................................................. 44

Hình 2.5. Phân tích các chỉ tiêu methylen blue ............................................... 46

Hình 2.6. Cấu trúc của methylen blue .............................................................. 48

Hình 3.1. Sự hiện màu phản ứng xác định hàm lượng protein ........................ 55

Hình 3.2. Sự hiện màu phản ứng xác định hàm lượng carrageenan ................ 57

Hình 3.3. Sự hiện màu phản ứng xác định hàm lượng sulfate ........................ 59

Hình 3.4. Sự hiện màu phản ứng xác định hàm lượng carbohydrate .............. 61

SVTH: NGUYỄN THỊ THU viii

Hình 3.5. Sản phẩm carrageenan dạng khô ..................................................... 64

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

SVTH: NGUYỄN THỊ THU ix

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới, với chiều dài bờ biển

hơn 3260 km và có nhiều nhánh sông, vùng triều, các vùng vịnh, đầm phá... đây là

điều kiện rất thuận lợi cho sự phát triển đa dạng của các sinh vật biển. Một trong

những loài góp phần vào sự đa dạng này là loài rong biển. Ở Việt Nam đã có gần

800 loài rong biển thuộc tất cả bộ phận của các ngành rong đã được công bố trên thế

giới [16].

Rong biển thuộc vào loại tài nguyên quý hiếm, có giá trị về mặt kinh tế và đã

được khai thác nhiều năm nay để phục vụ cho những mục đích khác nhau. Trong

rong biển có chứa các polysaccharide (agar, alginate...) là những thành phần quan

trọng rất có giá trị....Tuy nhiên polysaccharide quan trọng nhất chính là

carrageenan. Nhờ vào các tính chất đặc trưng của carrageenan như có độ bền cơ học

cao, có khả năng tạo gel ở nồng độ thấp, có độ nhớt cao dễ tạo màng và có tính nhũ

hóa cao, các hoạt tính kháng viêm và chống lão hóa, có thể giải độc chữa các bệnh

mãn tính,... nên carrgeenan được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế như

công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm, y dược...và ứng dụng trong cả các ngành kĩ

thuật.

Carrageenan là polysacchride được chiết xuất từ rong đỏ, đặc biệt là rong sụn.

Ngoài ra, rong sụn còn có các tính ưu việt về hàm lượng các nguyên tố hữu ích

(Mg, Cu, Fe...) và một số thành phần khác như protein, vitamin, glucid...Chính vì

vậy, nhiều nước trong khu vực và trên thế giới như Philippin, Indonesia,

Tazania...đã dầu tư và nghiên cứu cho sản xuất loài rong này [11, 13,15]. Từ đó việc

sản xuất carrageenan đã nhanh chóng phát triển trên thế giới, sản lượng hàm năm

tăng lên rõ rệt [16].

Hiện nay sản lượng rong thu được của chúng ta chủ yếu mới được dùng cho

xuất khẩu thô, dưới dạng rong khô. Trong khi đó một số ngành sản xuất tiêu dùng,

các ngành công nghiệp trong nước phải nhập từ nước ngoài các sản phẩm như

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 1

carrageenan để phục vụ cho sản xuất.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Với những lý do trên, đối với nước ta việc nghiên cứu thu nhận các nguồn lợi

từ rong biển có ý nghĩa to lớn về khoa học cũng như thực tiễn, đặc biệt là

polysaccharide từ rong biển. Do đó cần nghiên cứu để tiến tới sản xuất các

polysaccharide này ở quy mô công nghiệp phù hợp với nền kinh tế quốc dân.

2. Mục đích nghiên cứu

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình tách chiết rong sụn, nhằm tìm ra

quy trình công nghệ thích hợp để có thể sản xuất ra carrageenan có hiệu suất và chất

lượng tốt nhất.

Chính vì vậy mà tôi chọn tên đề tài: "Bước đầu nghiên cứu sản xuất

carrageenan từ rong sụn Kappaphycus alvarezii".

3. Nội dung nghiên cứu

 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ kiềm lên hàm lượng và chất lượng của

carrageenan.

 Khảo sát nhiệt độ và thời gian nấu chiết lên hàm lượng và chất lượng của

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 2

carrageenan.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1. GIỚI THIỆU VỀ RONG SỤN

1.1.1. Phân bố

Kappaphycus là chi thuộc nhóm carragenophyte quan trọng phân bố Philippin,

vùng nhiệt đới châu Á và khu vực Tây Thái Bình Dương.

Kể từ khi du nhập vào nước ta năm 1993 cây rong sụn tỏ ra thích hợp với khí

hậu Việt Nam, đặc biệt là các tỉnh miền Trung.

Trước đây loài rong sụn Kappaphycus alvarezii đang được di giống trồng thử

nghiệm ở một số vùng biển như Cát Bà (Hải Phòng), Vân Đồn (Quảng Ninh) [5].

Hiện nay rong sụn được trồng rộng rãi ở một số vùng trong tỉnh Ninh Thuận

và các tỉnh khác như Khánh Hòa, Phú Yên, Phú Quốc, Bình Thuận.

1.1.2. Nguồn gốc

Rong sụn có nguồn gốc từ Philippin. Tháng 2 năm 1993 trong chương trình

hợp tác khoa học Việt Nam và Nhật Bản phân viện khoa học vật liệu Nha Trang đã

nhập về Việt Nam một bụi rong sụn 240g. Tháng 10 năm 1993 với sự giúp đỡ của

viện nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Nha Trang, trung tâm khuyến ngư Ninh

Thuận đã nhận 5 kg rong sụn về trồng thử nghiệm tại đầm Sơn Hải..

Ban đầu chỉ có khoảng 15 hộ trồng rong sụn đến nay con số đó đã lên đến 500

hộ với tổng diện tích là 6000 ha diện tích mặt nước. Khi tỉnh Ninh Thuận thành

công trong việc trồng rong sụn một số địa phương khác cũng học hỏi làm theo. Vì

vậy có thể khẳng định rằng rong sụn là đối tượng phù hợp nhiều loại hình mặt nước

được đánh giá là có nhiều ưu điểm so với một số loài rong biển hiện có ở địa

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 3

phương.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

1.1.3. Đặc điểm sinh học của rong sụn

1.1.3.1. Hệ thống phân loại của rong sụn

Rong sụn kappaphycus alvarezii (Doty), có tên thương mại là Cottonii, kí hiệu

là KA thuộc [4, 5, 9]

Ngành: Rhodophyta

Lớp: Rhodophyceae

Phân lớp: Florideophycidae

Bộ: Gigartinales

Họ: Areschougiaceae

Chi: Kappaphycus

Loài: Alvarezii

Hình 1.1. Rong sụn Kappaphycus alvarezii

1.1.3.2. Đặc điểm hình thái, cấu tạo

Hình thái

 Thân dạng trụ tròn, đường kính thân chính có thể đạt tới 20 mm, phân

nhánh rậm rạp kiểu tự do không theo quy luật, đỉnh nhánh nhọn.

 Màu lục vàng hay lục thẫm

 Tản rong giòn dễ gãy khi tươi, có tập tính bò lan hoặc mọc thẳng, có ba

dạng tản [4] :

- Dạng vô tính mang 2n nhiễm sắc thể.

- Dạng đơn bội mang 1n nhiễm sắc thể.

- Dạng lưỡng bội (hợp tử 2n) rất nhỏ, ký sinh trên tản giao tử cái.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 4

 Thể chất trơn nhớt keo sụn, khi khô thành sợi cứng như sừng.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Từ trọng lượng 100g ban đầu sau một năm rong sụn có thể tăng trưởng thành

bụi rong, nặng 14-16 kg. Rong sụn có tốc độ tăng trưởng tới 10%/ngày.

Cấu tạo

Cấu tạo trong của rong sụn gồm nhiều hàng tế bào có kích thước khác nhau: tế

bào trụ, tế bào vây trụ, tế bào bì [5].

1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của

rong sụn.

 Độ mặn

Rong sụn là loài ưa mặn, chỉ sinh trưởng và phát triển tốt ở vùng nước có độ

mặn cao (28-32 ‰, ở độ mặn thấp(18-20 ‰). Rong sụn chỉ có thể tồn tại trong thời

gian ngắn (5-7 ngày) và nếu kéo dài thêm thì rong sẽ ngừng phát triển và dẫn đến

tàn lụi.

 Dòng chảy và lưu thông nước

Rong phát triển tốt ở vùng nước thường xuyên trao đổi và luân chuyển (tạo ra

dòng chảy, dòng triều hay sóng gió bề mặt). Nước bị tù hay sự di chuyển kém làm

cho tốc độ của rong sụn phát triển chậm lại, đặc biệt nếu kết hợp với nhiệt độ cao,

chất huyền phù trong nước lớn, hàm lượng các muối dinh dưỡng trong nước thấp sẽ

dẫn đến sự tàn lụi của rong một cách nhanh chóng.

 Nhiệt độ

Rong sụn sinh trưởng tốt ở nhiệt độ 200C trở lên. Nhiệt độ thích hợp cho rong

sụn phát triển và sinh trưởng nằm trong khoảng 25-280C [27], nhiệt độ cao hơn 30

hay thấp hơn 20 sẽ ảnh hưởng không tốt đến sự phát triển của rong, nhiệt độ của

nước cao (32-340C) tốc độ phát triển của rong thấp, bình quân đạt từ 2-3% / ngày,

nếu nhiệt độ thấp hơn 15-180C rong ngừng phát triển.

 Cường độ ánh sáng

Yêu cầu ánh sáng của rong sụn không cao, thích hợp nhất là khoảng 30.000-

50.000 Lux, ánh sáng cao quá hay thấp quá đều ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 5

triển của rong.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

 Yêu cầu dinh dưỡng

Trong điều kiện nhiệt độ không quá cao (< 30) cường độ chiếu sáng vừa

phải(12.000Lux), nhu cầu của rong sụn với N không cao (chỉ hấp thụ 21% lượng

N). Song trong điều kiện nhiệt độ cao (33-34), cường độ ánh sáng cao (>12.000

Lux), nhu cầu của rong sụn cao lên rõ rệt (hấp thụ tới 57.8 % lượng N).

Đối với nguồn P nhu cầu của rong sụn đều cao (hấp thụ 85,3%- 89.2% lượng

phospho) ở cả nhiệt độ và cường độ ánh sáng cao và thấp.

1.1.5. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của rong sụn.

1.1.5.1. Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của rong sụn luôn thay đổi phụ thuộc vào trạng thái sinh

lý, thời gian sinh trưởng điều kiện sống (cường độ bức xạ, thành phần hóa học của

môi trường).

Trong rong sụn, hàm lượng nước chiếm 77-91% còn lại vài phần trăm chất là

khô. Trong chất khô chứa chủ yếu là: Glucide, protein, chất khoáng, lipit, sắc tố,

enzyme...[12, 14].

Trong thành phần protein của rong có chứa 11 acid amin với hàm lượng khá

cao, trong đó có 5 acid amin không thay thế. Vì vậy protein của rong sụn có giá trị

dinh dưỡng khá cao. Hàm lượng tro của rong sụn cũng đáng kể.

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của rong sụn.

Thành phần hóa học trong chất khô % khối lượng

Glucide 44-45%

Chất khoáng 20%

Protein 5-22%

Thành phần hóa học khác 13-35%

a. Nước

Nước chiếm tỉ lệ khá cao trong các thành phần của cơ thể sinh vật, trong rong

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 6

biển tỉ lệ đó càng lớn hơn. Trong các kết quả đã phân tích ở các loài rong đã được

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

nghiên cứu, hàm lượng nước rong sụn chiếm khoảng 77-91 %. Tỉ lệ nước giảm dần

theo thời gian sinh trưởng, ở giai đoạn tích lũy các chất dinh dưỡng nước đạt

khoảng 79%, ở rong khô hàm lượng nước 18-20%.

b. Glucide

Glucide bao gồm: Monosacharide và disaccharide và polysaccharide.

Mannoza

Ở trạng thái kết hợp với acid glyceric và natri tạo hợp chất là disaccarit tỉ lệ là

15%.

Polysaccharide:

- Agar

Agar là polysaccharide có trong tế bào vây trụ của rong. Hàm lượng agar trung

bình của rong trên thế giới dao động từ 20 -40%. Trong khi đó thì rong của Việt

Nam chứa từ 24 -45% khối lượng rong khô.

- Carrageenan

Carrageenan là polysaccharide có trong rong sụn [16,40]. Carrageenan có tính

chất tương tự agar. Dịch keo carrageenan có thể đông thành thạch như agar nhưng ở

nồng độ cao hơn agar. Thạch carrageenan có nhiệt độ nóng chảy cao hơn thạch agar

[3]. Carrageenan cấu tạo từ các gốc D-galactose và 3,6-anhydro D-galactose. Các

gốc này liên kết với nhau bằng liên kết 1,4 và 1,3 luân phiên nhau. Các gốc D-

galactose được sulfate hóa với tỉ lệ cao. Các loại carrageenan khác nhau về mức độ

sulfate hóa.

Galactose ở trạng thái kết hợp với acid glyceride tạo hợp chất không bền có

thể bị chiết xuất bởi ancol cao độ (>90 độ).

Mạch polysaccharide của các carrageenan có cấu trúc xoắn kép. Mỗi vòng

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 7

xoắn do 3 đơn gốc disacchride tạo nên.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Hình 1.2. Cấu tạo của carrageenan[1]

c. Protein

Hàm lượng protein trong rong sụn dao động trong khoảng 5-22% [3]. Hàm

lượng protein dao động với biên độ khá lớn phụ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng, vị

trí địa lý, môi trường sống.

Theo nghiên cứu hàm lượng protein tăng dần theo thời gian sinh trưởng và đạt

giá trị cực đại ở giai đoạn sinh sản

Bảng 1.2. Sự thay đổi hàm lượng protein theo các tháng trong năm [12].

Tháng trong năm 1-2 3-4 5-6 7-8 9-10 11-12

Hàm lượng protein(%) 7.52 9.55 19.15 16.30 16.18 13.19

d. Lipid

Hàm lượng lipid trong rong sụn không đáng kể nhưng một số nhà nghiên cứu

cho rằng mùi tanh của rong là do lipit gây ra. Đặc điểm của lipide trong rong sụn

phần lớn là nhưng lipid chưa no, vô hại, có steron mà các thực vật khác không thấy

[18].

e. Sắc tố

Trong rong sụn có chứa một số sắc tố như sắc tố vàng (xanthophyll), sắc tố

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 8

xanh lam (phycocyanin), sắc tố diệp lục tố (chlcorophyl). Sắc tố của rong sụn kém

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

bền hơn sắc tố của các loại rong khác, vì vậy loại rong này có thể được tẩy màu

bằng phương pháp tự nhiên là phơi nắng.

f. Chất khoáng

Hàm lượng chất khoáng trung bình trong rong sụn khoảng 20% trọng lượng

khô. Thành phần chủ yếu của chất khoáng trong rong sụn là Ca, K, S và các nguyên

tố khác như: Mg, Al, Ba, Sn, Fe, Si... Nồng độ iod trong rong sụn nhỏ hơn nhiều so

với rong nâu.

Hàm lượng khoáng phụ thuộc vào điều kiện sống giai đoạn sinh trưởng, rong

sống trong đầm thường có hàm lượng khoáng thấp hơn rong trồng trên biển vì trong

nước biển hàm lượng chất khoáng nhiều hơn nước trong đầm.

g. Enzyme

Trong rong sụn có thể chiết tách được enzyme protease phân giải protein. Dựa

vào sự hoạt động của protease trong rong sụn trên nhiều cơ chất khác nhau người ta

xếp nó vào enzyme papain hay cathepsin [16]. Ngoài ra trong rong sụn còn chứa

enzyme thủy phân glucide gồm hai loại enzyme oxydase:

- Một loại chuyển hóa đường đơn thành acid tương ứng như glucose thành

gluconic.

- Loại thứ 2 chuyển hóa đường thành ozon.

1.1.5.2. Giá trị dinh dưỡng của rong sụn

Trong rong sụn chứa hàm lượng chất khoáng chất vi lượng (Ca, K, S, Fe...)

cùng một số acid amin cần thiết và nhiều vitamin quan trọng như

vitaminA,vitaminC, vitaminB12... Thực tế khoa học đã chứng minh rằng rong biển

đã hấp thụ từ biển hơn 90 loại chất khoáng với hàm lượng muối thấp và hàm lượng

Ca cao chính vì lẽ đó mà rong sụn được ưu tiên hành đầu đối với những người bị

cao huyết áp.

Rong sụn có thành phần chủ yếu là carrageenan chiếm 40%-55%. Carrageenan

có trong thành phần của các loại rong đỏ, lượng chất khô có trong rong sụn chất này

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 9

có đặc tính liên kết rất tốt các phân tử protein của động thực vật có thể dùng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

carrageenan với một hàm lượng thích hợp làm phụ gia giò chả để tăng mức độ liên

kết protein của thịt thay thế hàn the.

1.1.6. Tình hình phát triển rong sụn trên thế giới và trong nước.

1.1.6.1. Trên thế giới

Trên thế giới, rong sụn đã được biết đến từ rất lâu để tách chiết carrageenan.

Vào những năm 30 quá trình tách chiết carrageenan nguyên chất đã được tiến hành

ở Mỹ. Sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, do sự phát triển của các ngành công

nghiệp thực phẩm, nhu cầu carrageenan trên thế giới đã và đang ngày càng tăng lên.

Theo những thống kê gần đây (FAO, 1997) sản lượng thu hoạch rong biển

Hình 1.3. Doanh thu từ các hydrocolloid năm 1978 và năm 1993 [22].

kinh tế trên thế giới đạt 7 triệu tấn tươi/năm, còn theo CEVA (AlgoRythme, 2000)

là 8 triệu tấn. Trong số đó khoảng 20% được dùng để sản xuất ra các loại keo rong

biển alginate, agar và carrageenan, chế biến thức ăn cho vật nuôi và làm phân bón,

số còn lại chủ yếu được dùng làm thức ăn cho người (Ohno và Critchley, 1997).

Doanh thu hàng năm từ kinh tế rong biển trên thế giới ước khoảng trên 5 tỷ USD.

Carrageenan được ứng dụng trong công nghiệp đầu tiên vào năm 1940 như là

chất làm bền nhũ tương cho chế biến kẹo sữa sôcôla. Nhưng vì nhanh chóng được

ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành, nên sản lượng hàng năm của carrageenan trên

thế giới tăng lên rõ rệt. Năm 1992 là 10.000 tấn, năm 1996 là 20.000 tấn, năm 1997

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 10

là 26.000 tấn. Trong năm 2000, riêng châu Á sản xuất 33.000 tấn. So với các

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

polysaccharide khác, carrageenan có giá trị thương phẩm lớn nhất (triệu USD)

carrageenan-263, agar-200, pectin-147, alginat-130, guar-77 [16].

Hiện nay công nghiệp sản suất carrageenan không chỉ phát triển ở các nước

Mỹ, Tây Âu mà còn phát triển mạnh ở các quốc gia Châu Á, trong đó phải kể đến

Trung Quốc, Nhật Bản, Philippine... Đặc biệt là các vùng biển nước như Philipine,

Indonesia, Brazil, New Zealand có điều kiện thuận lợi cho các loài rong đỏ phát

triển... Cũng chính vì vậy, Philipine là đất nước có thị phần carrageenan cao nhất,

chiếm 80 % trên thế giới. Trên thị trường có khoảng 4.000 sản phẩm hàng hoá có

sử dụng carrageenan, trong đó công nghệ thực phẩm sử dụng nhiều nhất.

Ngày nay, người ta biết thêm nhiều loại rong có khả năng sản xuất

carrageenan. Những nghiên cứu chi tiết về loài rong này đã cho phép người ta có

thể trồng ở trên quy mô lớn và do đó đáp ứng được nhu cầu nguyên liệu cho ngành

công nghiệp sản xuất carrageenan.

Theo thống kê trong vòng 25 năm qua, nhu cầu carrageenan trên thế giới tăng

bình quân 5-7%/năm và dự báo sẽ tiếp tục tăng như vậy trong nhiều năm tới. Nhu

cầu carrageenan cao gấp 3 lần so với alginate và gấp hơn 20 lần so với agar.

 Thị trường hiện nay và các công ty sản xuất carrageenan

Nghiên cứu thị trường buôn bán carrageenan trên thế giới cho thấy tốc độ phát

triển sản xuất carrageenan trong thời gian gần đây là 3%/ năm .

Hiện nay trên thế giới có 6 công ty sản xuất cung cấp trên 80% carrageenan.

 Có hai loại công ty có thể phân biệt như sau:

Công ty sản xuất polyme sinh học truyền thống, bao gồm: 

Tổng công ty FMC của MỸ, www.fmcbiopholyme.com. -

Cp kelco của Mỹ, hình thành năm 2000 qua sự hợp nhất copenhagen -

pectin/ food gum đã sát nhập của hercules và nhóm polyme sinh học Kelco của

công ty Mónanto/ pharmacia, www.cpkelco.com.

 Các công ty sản xuất các thành phần hoàn thiện

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 11

Ngoài carrageenan, các công ty còn tạo các chất như tạo nhũ tương, tạo hương vị.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

- Công ty Degussa của Đức, hình thành từ hệ sinh học SKW,

www.degussa.com hoặc www.texturantsystems.com

- Công ty Danisco của Đan Mạch, www.danisco.com

- Công ty Quest international của Thụy Sĩ, một phần của ICI,

www.questntl.com. [16].

Bảng 1.3. Sản lượng rong sụn trên thế giới năm 2001

STT

Nước

Sản lượng (tấn khô)

1

Indonesia

25.000

2

Philipines

115.000

3

Tazania (Zanzibar)

8.000

4

Khác

1.000

5

Tổng cộng

149.000

Nguồn: H. Porse, CP Kelco ApS, 2002, pers.comm.

Sự phát triển nhanh chóng của ngành rong đã giúp tăng sản lượng rong

nguyên liệu đáp ứng nhu cầu thi trường trong các năm.

Bảng 1.4. Sản lượng rong sụn của các nước (tấn khô/ năm) [34].

1

Philipines

TT năm 2004 Tên nước năm 2005

2

Indonesia

110.000

3

Tazania

55.000 80.000

10.000 10.000

Campuchia 16.000 20.000 4

Việt Nam 1.000 2.000 5

Malaysia 6.000 6.000 6

Ấn Độ 200 7

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 12

1.1.6.2. Trong nước

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Những năm trước nghề trồng rong sụn vẫn còn hạn chế do người dân chưa

nắm bắt được kĩ thuật trồng rong sụn dẫn đến năng suất thấp. Trong những năm gần

đây rong sụn đang từng bước phát triển mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể cho

người trồng, và đã thu hút rất nhiều hộ dân đầu tư vào trồng rong. Hàng năm người

dân đã cung cấp cho thị trường trong nước và trên thế giới hơn 300 tấn rong.

Hiện nay, nhu cầu rong sụn ở trong nước và trên thế giới đang ngày một tăng.

Các công ty rong biển Việt Nam đã tậ trung thu mua rong biển 1500 tấn/tháng

nhưng thị trường chưa đủ để đáp ứng. Vì vậy trung tâm khuyến ngư của các tỉnh

ven biển,.. có điều kiện thuận lợi cho phát triển ngành rong đã và đang khuyến

khích đầu tư mở rộng diện tích trồng rong sụn, tạo hướng phát triển mới cho ngành

sản xuất và chế biến rong sụn. Sản lượng rong sụn của nước ta năm 2005 khoảng

2.000 tấn rong khô và vẫn còn tiếp tục tăng vào các năm tới.

Gần đây ở nước ta cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu về sản xuất

carrageenan ứng dụng thực phẩm:

- TS Trần Thị Hồng, Nguyễn Bích Thủy, Phạm Hồng Hải, Nguyễn Xuân

Nguyên (2003). Nghiên cứu tách chiết carrageenan thô và tinh chế phục vụ cho

ngành công nghệ thực phẩm và phi thực phẩm.

- PGS. TS Trần Thị Luyến giảng viên trường ĐH Thủy Sản Nha Trang

cùng sinh viên Nguyễn Thành Thoại (2007) đã nghiên cứu thành công sử dụng

carrageenan thay thế hàn the trong sản xuất giò chả.

- TS. Đồng Thị Anh Đào, trường ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh (2007),

nghiên cứu thành công sản xuất bánh, mứt, gia vị... từ rong sụn.

Hiện nay các nhà khoa học cũng đang tập trung nghiên cứu các đặc điểm, tính

chất, thành phần hoá học của rong biển chứa carrageenan để đưa ra quy trình tách

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 13

chiết vừa đảm bảo chất lượng vừa có hiệu suất thu hồi cao.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

1.2. GIỚI THIỆU CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN

1.2.1. Lịch sử phát hiện

Carrageenan bắt đầu được sử dụng hơn 600 năm trước đây, được chiết xuất từ

rêu Irish moss (loài rong đỏ chondrus crispus) tại một ngôi làng trên bờ biển phía

nam Ireland trong một ngôi làng mang tên Carraghen.

Vào những năm 30 của thế kỉ XX, carrageenan được sử dụng trong công

nghiệp bia và hồ sợi. Cũng trong thời kỳ này những khám phá về cấu trúc hóa học

của carrageenan được tiến hành mạnh mẽ.

Sau này, carrageenan được chiết xuất từ một số loài rong khác như Gigartina

Stelata thuộc chi rong Gigartina. Nhiều loài rong khác cũng được nghiên cứu trong

việc chiết tách carrageenan để ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Ngày nay, sản xuất công nghiệp carrageenan không còn giới hạn chỉ tách

chiết từ Irish moss, mà còn rất nhiều loài rong đỏ thuộc ngành rhodophyta đã được

sử dụng, những loài này gọi chung là carrageenophyte. Qua nhiều nghiên cứu đã có

hành chục loài rong biển được khai thác tự nhiên hay nuôi trồng để sản xuất

carrageenan [16].

1.2.2. Giới thiệu về carrageenan

1.2.2.1. Kết cấu đơn vị

Carrageenan là một polysaccharide của galactose-galactan. Ngoài mạch

polysaccharide chính còn có thể có các nhóm sulfate được gắn vào carrageenan ở vị

trí và số lượng khác nhau. Carrageenan không phải là một polysaccharide đơn lẻ, có

cấu trúc nhất định mà carrageenan nói chung là một galactan sulfate. Mỗi galactan

sulfate là một dạng riêng của carrageenan và có kí hiệu riêng. Thí dụ: i-

carrageenan, λ-carrageenan, κ-carrageenan.

Về cấu trúc carrageenan cung như agarose, carrageenan là polysaccharide có

cấu tạo từ galactose và 3,6-anhydrogalactose, nhưng khác agarose ở chỗ là

carrageenan chỉ chứa D- galactose và mức độ sulfate hóa cao hơn, còn agarose chứa

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 14

3,6-anhydrose-L-galactose.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Carrageenan có đơn vị cấu trúc được cấu tạo bởi hai đơn vị hợp phần. Đơn vị

hợp phần có thể là vòng 3-β-D-galactose (đơn vị G), vòng 4-α-D-galactose (đơn vị

D) hoặc vòng 4-3,6-anhydro-α-D-galactose (đơn vị DA) xen kẽ luân phiên nhau

bằng các liên kết α(1 3) và β(1 4). Như vậy cấu trúc của carrageenan

(disaccharide) có thể là (G+D) hoặc (G+DA) [16, 21].

Hình 1.4. Kết cấu của Carrageenan.

1.2.2.2. Phân loại carrageenan

Carrageenan được phân loại theo hàm lượng 3,6-anhydrogalactose và vị trí

nhóm ester sulfate, tạo nhiều sản phẩm có độ đông khác nhau. Việc thay đổi thành

phần 3,6 - anhydrogalactose sẽ ảnh hưởng đến quá trình hydrat hóa, cấu trúc và độ

bền của chất đông, nhiệt độ đông và nóng chảy. Nhìn chung, carrageenan có ba loại

chính sau:

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 15

 Kappa carrageenan (κ-carrageenan )

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

κ-carrageenan là một polyme của -(1 3)-β-D-galactopyranose-4-sulfate-

(1 4)-3,6-anhydro-α-D-galactopyranose-(1 3)-. κ- carrageenan được sản

xuất bằng loại bỏ kiềm từ μ-carrageenan [21, 41].

Hoà tan ở nhiệt độ cao. -

Tạo khối đông (gel) cứng. -

Độ bền của khối đông tăng lên khi có mặt của muối kali. -

Hình 1.5. κ-carrageenan [21].

 Iota-carrageenan (i-carrageenan)

i-carrageenan -1 3)-β-D-galactopyranose-4-sulfate(1 4)-3,6-anhydro-

α-D-galactopyranose-2-sulfate-(1 3)-.

i-carrageenan được sản xuất bằng loại bỏ kiềm từ ν-carrageenan[41].

Có thể tan một phần ở nhiệt độ thấp. -

Chỉ hòa tan hoàn toàn khi đun nóng dung dịch. -

Độ bền của gel tăng lên khi có mặt của muối kali. -

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 16

Hình thành khối đông dẻo và đàn hồi -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Hình 1.6. i-carrageenan [21].

 Lambda carrageenan (λ-carrageenan )

λ-carrageenan có monome hầu hết là -(1 3)-β-D-galactopyranose-2-

sulfate-(1 4)-α-D-galactopyranose-2 ,6-disulfate-(1 3).

λ-carrageenan (tách chiết chủ yếu là từ Gigartina pistillata hoặc Chondrus

crispus) được chuyển thành θ-carrageenan (theta-carrageenan) bằng cách loại bỏ

tính kiềm, nhưng ở một tốc độ chậm hơn nhiều so với việc sản xuất i-carrageenan

và κ-carrageenan.

- Có thể tan hoàn toàn ở nhiệt độ thấp.

- Tạo dung dịch có độ nhớt cao mặc dù khong tạo đông.

- Tương tác với protein tạo sự ổn định cho nhiều sản phẩm.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 17

Hình 1.7. λ-carrageenan [21].

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

1.2.3. Tính chất của carrageenan

1.2.3.1. Tính chất hóa lý

- Màu hơi vàng, màu nâu vàng nhạt hay màu trắng.

- Carrageenan là chất kết tinh không định hình, hút nước trương nở, không

tan trong nước lạnh, không tan trong ethanol và nước ấm, tan trong nước ở nhiệt độ

trên 800C tạo thành một dung dịch sệt hay dung dịch màu trắng đục có tính chảy;

phân tán dễ dàng trong nước hơn nếu ban đầu được làm ẩm với cồn, glycerol, hay

dung dịch bão hòa glucose và sucrose trong nước. Khi làm nguội thì đông lại tạo thể

gel khối có tính đàn hồi.

Ở thể gel carrageenan có thể chịu lực (sức đông). Và carrageenan lại có -

thể bị thủy phân cắt mạch khi tiếp xúc một trong các điều kiện: H+, OH-, t0 [6].

Dạng bột thô, bột mịn và gần như không mùi. -

Độ nhớt của dung dịch tùy thuộc vào loại carrageenan, khối lượng phân -

tử, nhiệt độ, các ion có mặt và hàm lượng carrageenan.

Cũng như những polymer mạch thẳng có mang điện tích khác, độ -

nhớt tỉ lệ thuận với hàm lượng.

Carrageenan có khả năng tương tác với nhiều loại gum, đặc biệt là locust -

bean gum, trong đó tùy thuộc vào hàm lượng nó sẽ có tác dụng làm tăng độ nhớt,

độ bền gel và độ đàn hồi của gel.

Ở hàm lượng cao carrageenan làm tăng độ bền gel của guar gum nhưng ở -

hàm lượng thấp, nó chỉ có thể làm tăng độ nhớt.

Khi carrageenan được cho vào những dung dịch của gum ghatti, alginate -

và pectin nó sẽ làm giảm độ nhớt của các dung dịch này.

Carrageenan ổn định ở pH >7, phân hủy ở pH = 5-7, phân hủy nhanh ở -

pH< 5.

a. Độ tan

Carrageenan tan trong nước nhưng độ tan của nó phụ thuộc vào dạng, nhiệt

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 18

độ, pH, nồng độ ion và các chất tan khác.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Nhóm carrageenan có cầu nối 3,6-anhydro không ưa nước, do đó các

carrageenan này không tan trong nước. Nhóm carrageenan không có cầu nối thì dễ

tan hơn. Thí dụ: λ-carrageenan không có cầu nối 3,6 anhydro và có thêm 3 nhóm

sulfat ưa nước nên nó tan trong nước ở điều kiện bất kỳ. Đối với κ-carrageenan thì

có độ tan trung bình [16]. Muối natri của κ-carrageenan tan trong nước lạnh nhưng

muối kali của κ-carrageenan chỉ tan trong nước nóng.

b. Độ nhớt

Độ nhớt của dung dịch carrageenan phụ thuộc vào nhiệt độ, dạng, trọng lượng

phân tử và sự hiện diện của các ion khác trong dung dịch. Khi nhiệt độ và lực ion

của dung dịch tăng thì độ nhớt của dung dịch giảm. Các carrageenan tạo thành dung

dịch có độ nhớt từ 25-500 Mpa, riêng κ-carrageenan có thể tạo dung dịch có độ

nhớt tới 2000 Mpa.

Sự liên quan tỉ lệ thuận giữa độ nhớt và trọng lượng phân tử của carrageenan

có thể mô tả bằng công thức cân bằng của Mark-Houwink như sau [,16, 28, 35]:

[η] = K ( Mw )α

Trong đó:

η: độ nhớt

Mw:trọng lượng phân tử trung bình

K và α hằng số phụ thuộc vào dạng carrageenan và dung môi hòa tan.

c. Tương tác giữa carrageenan với protein

Đây là một trong những tính chất quan trọng của carrageenan và cũng là đặc

trưng cho tất cả các chất tạo gel cũng như các chất không tạo gel và xuất hiện phản

ứng với protein. Phản ứng này xảy ra nhờ các cation có mặt trong các nhóm protein

tích điện tác dụng với nhóm sulfat mang điện âm của carrageenan và có tính quyết

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 19

định đến độ bền cơ học của gel [16].

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Hình 1.8.Tương tác tĩnh điện giữa các nhóm sulfate của carrageenan và

casein [16].

Trong công nghiệp sữa, nhờ vào tính chất liên kết của đặc biệt với các protein

trong sữa mà carrageenan được sử dụng với nồng độ rất thấp 0.015-0.025% cũng

đủ làm tác nhân để ngăn chặn sự tách lỏng và làm ổn định các hạt coca trong sữa

socola [11,16].

Tương tác hiệp lực giữa carrageenan và protein trong sữa là tương tác tĩnh

điện. Nhóm sulfate tự do trong carrageenan gây ra điện tích âm.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 20

Hình 1.9. Các hình thức liên kết của carrageenan với protein[16].

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

1.2.3.2. Tính chất tạo gel

Carrageenan có một tính chất vô cùng quan trọng là tạo gel ở nồng độ thấp

(nhỏ hơn 0.5%). Dung dịch nóng của κ-carrageenan và i-carrageenan sẽ tạo gel khi

được làm nguội xuống từ 400C–60oC dựa vào sự có mặt của các cation. Gel

carrageenan có tính thuận nghịch về nhiệt và có tính trễ nhiệt, có nghĩa là nhiệt độ

tạo gel và nhiệt độ nóng chảy của gel khác nhau. Gel này ổn định ở nhiệt độ phòng

nhưng khi gia nhiệt cao hơn nhiệt độ tạo gel từ 5 – 12oC thì gel có thể chảy ra. Khi

làm lạnh sẽ tạo gel lại.

Ở dạng gel, các mạch polysaccharide xoắn vòng như lò xo và cũng có thể

xoắn với nhau tạo thành khung xương không gian ba chiều vững chắc, bên trong có

thể chứa nhiều phân tử nước (hay dung môi). Từ dạng dung dịch chuyển sang dạng

gel là do tương tác giữa các phân tử polyme hòa tan với các phân tử dung môi ở bên

trong, nhờ tương tác này mà gel tạo thành có độ bền cơ học cao. Phần xoắn vòng lò

xo chính là những mầm tạo gel, chúng lôi kéo các phân tử dung môi vào vùng liên

kết. Sự hình thành gel có thể gây ra bởi nhiệt độ thấp hoặc thêm các cation ở nồng

độ nhất định. Quá trình hình thành gel diễn ra phức tạp, được thực hiện theo hai

bước:

Bước 1: Khi hạ nhiệt độ đến một giới hạn nào đó trong phân tử carrageenan

có sự chuyển cấu hình từ dạng cuộn ngẫu nhiên không có trật tự sang dạng xoắn có

trật tự. Nhiệt độ của quá trình chuyển đổi này phụ thuộc vào dạng và cấu trúc các

carrageenan, cũng như phụ thuộc vào dạng và nồng độ của muối thêm vào dung

dịch carrageenan. Do đó mỗi một dạng carrageenan có một điểm nhiệt độ tạo gel

riêng.

Bước 2: Gel của các polyme xoắn có thể thực hiện ở các mức độ xoắn.

 Trong trường hợp đầu, sự phân nhánh và kết hợp lại sẽ xuất hiện cấp độ

xoắn thông qua sự hình thành không đầu đủ của xoắn kép, theo hướng đó mỗi chuỗi

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 21

tham gia vào xoắn kép với hơn một chuỗi khác.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

 Trong trường hợp thứ hai, các phần đã phát triển đầy đủ của đa xoắn tụ

hợp lại tạo thành gel. Còn dưới các điều kiện khônng tạo gel, ở các nồng độ polyme

thấp sự hình thành và hợp lại của các xoắn sẽ dẫn đến tăng độ nhớt.

Qua đó có thể mô tả cơ chế tạo gel như sau: -

Trước hết là sự xuất hiện chuyển đổi cấu hình từ dạng cuộn sang xoắn lò 

xo.

 Tiếp sau là sự kết hợp của các xoắn và tập trung lại một cách có trật tự

tạo thành xoắn kép–gel. Như vậy gel sẽ tập hợp các xoắn có trật tự hay cong gọi là

xoắn kép [16].

Hình 1.10. Tác dụng của nhiệt độ đối với cơ chế chuyển đổi từ dung

dịch sang gel.

Khả năng hình thành gel của carrageenan phụ thuộc vào nhiều yếu tố như

nhiệt độ, nồng độ dung dịch và hàm lượng muối có trong dung dịch,các ion kim

loại. Ngoài ra còn phụ thuộc vào loại rong tách chiết, độ nhớt, sự hình thành và

phân bố các gốc galactose trong mạch polymer và phụ thuộc nhiều vào công nghệ

tách chiết [15].

1.2.3.3. Tính chất hóa học

Quá trình hình thành liên kết 3,6- anhydro:

Đối với carrageenan, có một quá trình đáng lưu ý là chuyển đổi carrageenan

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 22

từ nhóm cấu trúc không có cầu nối 3,6 anhydro D-galactose (G,D) (như ν, μ, λ,

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

carrageenan) thành các carrageenan thuộc nhóm cấu trúc có cầu nối 3,6 anhydro –

D- galactose ( G,DA ) như κ, i, θ). ν và μ được xem như là tiền thân sinh học tự

nhiên của κ, i-carrageenan tương ứng. Còn λ- không phải là tiền thân sinh học tự

nhiên của θ-carrageenan vì trong λ-carrageenan có 3 nhóm este sulfate cụm lại xung

quanh nhóm hydroxyl trên C3 của đơn vị 4-α-D-galactopyranose bảo vệ, ngăn chặn

khỏi bị ion hóa và phân cực hóa làm giảm tốc độ phản ứng đóng vòng. Hơn thế nữa

λ-carrageenan mang nhóm este sulfate ở vị trí C2 của đơn vị 3-β-D-galactopyranose

sẽ có một ảnh hưởng khác nữa sinh do tương tác giữa các nhóm sulfate này với

nhóm hydroxyl trên vị trí C3 của đơn vị 4-α-D-galactopyranose. Điều này có thể

giải thích tại sao trong tự nhiên không có các dẫn xuất đóng vòng của λ-

carrageenan, muốn có được phải thực hiện bằng con đường tổng hợp hóa học với

các xúc tác đặc biệt.

Hình.1.11. Tương tác giữa các nhóm este sulfate trên C2 của đơn vị 3-β-D-

galactopyranose và hydroxyl trên đơn vị 4-α-D-galactopyranose.

Quá trình chuyển nhóm cấu trúc này được thực hiện trong môi trường kiềm

mạnh, cầu nối 3,6 anhydro được hình thành do mất nhóm sulfate tại C6 của tiền

thân và đồng thời hình thành cầu nối 3,6-anhydro.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 23

Cơ chế của sự hình thành này gồm hai bước:

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

- Đầu tiên α-glactose-6 sulfate (D6s) chuyển từ sự cấu hình 4C1 thành cấu

hình 1C4 bởi việc tăng nhiệt độ (800C-900C), điều này đặt cả hai nhóm 6-O-SO3-Gal

và C3 OH vào vị trí quanh trục. Sự có mặt của kiềm mạnh, xúc tác (NaBH4) sẽ ion

hóa đồng thời các nhóm hydroxyl tự do (tại C2, C3 trong κ-carrageenan; tại C3

trong i-carrageenan) của liên kết (1-4) α-D-galactose, sản xuất ra anion O-.

- Bước thứ hai, phản ứng đổi chuỗi nucleophil của C6-sulfate bởi sự tấn

công của anion O- dẫn đến sự hình thành cầu nối 3,6 anhydro trong gốc galactose

tương tự (DA) và sự biến mất nhóm sulfate tại C6.

Sự hình thành liên kết cầu nối 3,6-anhydro trong tự nhiên được xúc tác bởi các

enzyme sulphohydrolase. Các enzyme này ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp

thành tế bào. Các tiền thân sinh học hình thành gel κ-carrageenan, i-carrageenan là

µ và ν- carrageenan tương ứng... Đối i-carrageenan quan hệ sinh tổng hợp giữa tiền

thân và sản phẩm rõ ràng, nhưng với κ-carrageenan điều này còn mơ hồ bởi vì một

số mẫu lai hóa κ-/i- carrageenan có chứa chỉ ν-carrageenan như một tiền thân sinh

học. Sự có mặt của ν-carrageenan trong mẫu của κ-carrageenan từ kappaphycus

alvarezii cho thấy các sản phẩm của nó chủ yếu là κ-carrageenan nguyên chất. Điều

này khẳng định ν-carrageenan là tiền thân sinh học chung cho cả κ-, i-carrageenan

và mỗi carrageenan khác nhau có qua trình sinh tổng hợp trong các giai đoạn khác

nhau. Hai enzyme sulphohydrolase I và sulphohydrilase II xúc tác quá trình hình

thành cầu nối 3,6 anhydro. Sulphohydrolase I nhường sulfate mà không biến đổi độ

nhớt của polyme, các enzyme này tấn công một cách ngẫu nhiên. Còn

sulphohydrolase II tách sulfate từ việc xử lý ν-carrageenan dẫn đến việc hình thành

các chuỗi dài liên tục của dimer i-carrageenan và làm tăng đáng kể tính tạo gel của

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 24

polysachride, chứng tỏ có sự hình thành cấu trúc xoắn lò xo [16].

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Hình 1.12. Quá trình chuyển hóa của carrageenan trong môi trường

kiềm mạnh [41].

Bảng 1.5. Một số loài rong đỏ chứa carrageenan [3]

Loại carrageenan chủ yếu Rong đỏ

Hỗn hợp của κ và λ Chondrus crispus

Chủ yếu là κ. Kappaphycus alvarezii

Chủ yếu là i. Eucheuma denticulatum

Chủ yếu là κ, một số λ Gigartina skottsbergii

Hỗn hợp của κ và λ. Sarcothalia crispata

Hỗn hợp của κ và i Iradaea spp

1.2.3.4. Quy trình tách chiết carrageenan

Nhìn chung quy trình tách chiết carrageenan từ rong biển trên thế giới cũng

như Việt Nam đều có các công đoạn chủ yếu sau:

Xử lý rong trước khi nấu chiết. -

[Typ e a quot e from the docu ment or the sum mary of an inter estin g point . You can posit ion the text box anyw here in the docu SVTH: NGUYỄN THỊ THU 25 ment . Use the Text Box

Nấu chiết carrageenan. -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

- Xử lý dịch chiết carrageenan.

- Tách nước và làm khô carrageenan.

 Xử lí kiềm

- Rong sau khi ngâm, rửa các bụi bẩn sau đó xử lí bằng dung dịch kiềm có

chế độ nhiệt độ và thời gian hợp lý.

- Có nhiều phương pháp để xử lí rong trước khi nấu chiết như môi trường

nước ấm, môi trường acid, môi trường kiềm. Tuy nhiên qua nghiên cứu cho thấy xử

lý rong trong môi trường kiềm cho hiệu suất thu hồi cao nhất.

- Mục đích của công đoạn này là dùng các yếu tố có khả năng khử các tạp

chất (chất khoáng, chất màu, protein,cellulose, lipid...) không có lợi cho sản phẩm

carrageenan. Đồng thời dung dịch kiềm còn có tác dụng bào mòn phần da của cây

rong, làm suy giảm màng liên kết tế bào chứa carrageenan, dung dịch kiềm cũng

giúp chuyển hóa D-galactose sulfate thành 3,6 anhydrogalactose trong carrageenan

và làm tăng sức đông của carrageenan, từ đó tạo điều kiện cho việc rút ngắn thời

gian nấu chiết, nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

 Nấu chiết

Nấu chiết là khâu quan trọng trong quá trình sản xuất carrageenan. Mục đích

của công đoạn này là phải đạt hiệu suất thu hồi cao đồng thời vẫn đảm bảo chất

lượng của carrageenan.

Trong quá trình nấu chiết có nhiều yếu tố ảnh hưởng như môi trường nấu,

nhiệt độ, thời gian, lượng nước, thiết bị.

 Môi trường nấu chiết

Môi trường nấu chiết là môi trường trung tính hay sử dụng môi trường có

kiềm loãng, là môi trường cho sức đông của carrageenan cao. Do cấu trúc thân rong

mềm yếu nên không nên nấu chiết trong môi trường có tính acid và môi trường

kiềm và ở nhiệt độ cao sẽ phá vỡ mạch polyme của carrageenan, từ đó sẽ làm cho

sức đông, độ nhớt và hiệu suất của carrageenan giảm xuống.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 26

 Nhiệt độ nấu chiết

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Carrageenan không tan trong nước lạnh và nước ấm, do đó muốn nâng cao

hiệu suất thì nấu chiết ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hòa tan của nó.

Nếu nhiệt độ quá cao thời gian nấu chiết giảm nhưng carrageenan bị thủy phân

cắt mạch, làm sức đông giảm, nhiều tạp chất do cellulose của rong thủy phân cũng

làm giảm chất lượng của carrageenan.

Nếu nhiệt độ thấp, thời gian nấu kéo dài carrageenan cũng thủy phân cắt mạch

làm sức đông của carrageenan giảm. Bên cạnh đó mức độ hòa tan và hiệu suất thu

hồi của carrageenan cũng bị giảm.

Khi nấu chiết ở nhiệt độ phù hợp sẽ làm cho tốc độ chiết rút nhanh, độ nhớt

của dung dịch thấp nên dễ lọc.

 Thời gian nấu chiết

Phụ thuộc vào phương pháp xử lí rong trong khi nấu chiết, môi trường nấu

chiết và nhiệt độ nấu chiết.

Nếu thời gian quá dài làm một số phân tử carrageenan bị thủy phân phân cắt

mạch làm độ chắc của thạch giảm.

Nhiệt độ quá thấp không hòa tan hoàn toàn rong sẽ dẫn đến hiệu suất thu hồi

thấp.

 Tỉ lệ nước nấu

Lượng nước nấu ảnh hưởng lớn đến tỉ lệ thu hồi và độ chắc của carrageenan.

Nếu lượng nước quá lớn thì tạo dung dịch keo có nồng độ thấp, độ chắc kém không

thao tác được các công đoạn sau nhất là khâu ép, thể tích thạch lớn, cồng kềnh, gây

tốn kém cho thao tác tách nước nhưng có ưu điểm là dễ lọc và có hiệu suất cao. Nếu

lượng nước ít thạch chắc khắc phục được các nhược điểm trên nhưng có nhược

điểm như do nồng độ dịch keo cao, độ nhớt lớn rất khó lọc tốc độ hòa tan của

carrageenan từ nguyên liệu kém do độ nhớt cao hệ số khuếch tán giảm, chênh lệch

nồng độ giữa nguyên liệu và dung dịch giảm. Do vậy trong thực tế cần xác định

lượng nước nấu phù hợp để thõa mãn được những nhu cầu sau: dịch keo dễ lọc, thạc

đông chắc với cường độ vừa phải có thể thao tác với các công đoạn sau dễ dàng.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 27

 Thiết bị chiết

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Trong phòng thí nghiệm có thể dùng cốc thủy tinh. Ngoài ra ở quy mô công

nghiệp người ta thường dùng nồi hai vỏ hay thùng inox có nắp đặt hệ thống dẫn hơi

nước hay các nồi inox, nồi gang đun lửa trực tiếp.

 Xử lý hỗn hợp sau nấu chiết

Thành phần hỗn hợp dịch keo rong sau khi nấu chiết bao gồm:

Carrageenan hòa tan và là thành phần chính là sản phẩm sau này. 

Bã rong( tạp chất cơ học). 

Tạp chất hòa tan gồm có khoáng, sắc tố, các chất hữu cơ tan như: 

glucose, acid amin...

Do độ nhớt cao làm kìm hãm quá trình lắng của các hạt. Do đó lắng phải tiến

hành ở nhiệt độ dưới 900C, thời gian lắng kéo dài ảnh hưởng chất lượng của

carrageenan. Biện pháp hiệu quả là lọc. Nếu chọn vật liệu thích hợp thì tạp chất cơ

học sẽ loại bỏ được hoàn toàn, dịch lọc sẽ trong.

Tách tạp chất hòa tan người ta dùng phương pháp lọc hấp phụ. Chất hấp phụ

thường là than hoạt tính có độ xốp cao, tẩy màu trong điều kiện liên tục khuấy đảo ở

nhiệt độ 95-980C. Tốt nhất đun sôi hỗn hợp 15- 20 phút, rồi lọc tách tạp chất bằng

máy lọc ép có lớp màng ngăn lọc bằng cellulose. Lượng than phụ thuộc vào tính

hấp thụ của than và màu sắc của dịch.

Lọc thô carrageenan được lọc ở nhiệt độ khoảng 700C-750C. Tuy nhiên cách

lọc này có nhược điểm như không lọc được được các chất lơ lửng, không tẩy được

màu.

Sau khi quá trình lọc xong ta được dịch lọc và bổ sung thêm KCl, cồn...vào

cho phép ta thu được sản phẩm với hiệu suất thu hồi cao.

 Lạnh đông, tan đá

Dung dịch carrageenan là dịch keo nhớt chứa 95-99% là nước. Do đó trước

khi làm khô phải có công đoạn tách nước cho carrageenan. Để tách nước cho

carrageenan có thể thực hiện phương pháp lạnh đông tan đá.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 28

Nguyên lí của phương pháp:

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Khi hạ nhiệt độ xuống dưới -150C nước liên kết trong carrageenan bị đóng

băng còn carrageenan ở dạng keo tụ. Khi tan nước đóng băng chảy ra còn

carrageenan không tan, kết quả nước tách khỏi carrgeenan.

 Phương pháp lạnh đông

Có thể sử dụng phương pháp lạnh đông nhanh hoặc lạnh đông chậm để lạnh

đông dịch keo.

 Khi lạnh đông nhanh: Tinh thể nước đá nhỏ và các trung tâm kết tinh

trong lòng khối keo.

 Khi lạnh đông chậm: Kích thước tinh thể đá lớn phân bố dày ở lớp ngoài

các miếng carrageenan kết hợp với nhau thành kích thước lớn, khi tan giá làm khả

năng hút nước trở lại.

 Tan đá tách nước

Trong quá trình rã đông, một phần hơi nước tách khỏi khối thạch nhờ sự thăng

hoa hơi nước ở điều kiện nhiệt độ thấp, lượng nước còn lại tách khỏi khối keo theo

chiều hướng tan đá và bay hơi, tan đá tách nước có thể tiến hành theo 2 cách:

 Tan giá tự nhiên (bằng không khí)

Nước đá tan ra tự lách qua khe hở của colagen chảy nhỏ giọt xuống. Bản thân

carrageenan có phin lọc cao phân tử, nên nó thúc đẩy quá trình tan nước đá. Như

vậy nước sẽ tách khỏi colagen theo đường hướng một phần thăng hoa, một phần

bay hơi và phần lớn sẽ tan nhỏ giọt.

 Tan giá bằng hơi nước

Thông thường người ta sử dụng tan giá trong nước rồi sau đó ly tâm để tách

lấy carrageenan.

Sau khi tan giá trọng lượng của carrageenan giảm đi khoảng 75%. Điều kiện

chạy đông và tan đá, tan giá thạch đông ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả tách nước.

Sau khi sản phẩm đã đóng đá rồi ta đưa ra ngoài xả đá tách lấy sản phẩm (nếu

sợi sản phẩm xốp có chứa nhiều nước thì dùng cồn để tách phần nước còn lại và

cũng loại bỏ một phần màu làm cho sản phẩm sáng hơn).

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 29

 Phương pháp sấy khô carrageenan

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Sấy khô đến độ ẩm 20-22 % là công đoạn cuối cùng của công nghệ sản xuất

tạo đông. Quá trình làm khô carrageenan có thể tiến hành trong điều kiện nhiệt độ

thấp hay nhiệt độ cao dưới áp suất thường hay trong chân không hoặc bằng các tia

bức xạ...

Chế độ sấy, phương pháp chuẩn bị gel trước khi sấy khô sản phẩm quyết định

nhiều đến màu sắc hình dạng và chất lượng của chất tạo đông khô... Vì vậy việc

chọn phương pháp sấy, chế độ sấy, thiết bị sấy đóng vai trò quan trọng trong sản

xuất các loại keo rong.

Trong quá trình sấy các yếu tố: Thời gian, nhiệt độ sấy, pH của carrageenan

ướt là các yếu tố chính quyết định đến tính chất lý, hóa học và chất lượng của sản

phẩm.

Thường sử dụng phương pháp sấy carrgeenan ở nhiệt độ thấp.

- Làm khô tự nhiên: Trải carrageenan trên các giàn phơi với độ dày 3mm

đem phơi nắng sau 2-3 ngày nắng tốt carrageenan khô hoàn toàn. Kiểu làm khô này

đơn giản nhưng carrageenan dễ nhiễm tạp do tiếp xúc với môi trường xung quanh.

- Làm khô bằng quạt thổi thông khí: Tốc độ gió 15-20m/s, sấy trong 5-6h.

Cách này it bị nhiễm tạp và chất lượng cao nhưng tốn nhiều thời gian. Và cuối

cùng cũng phải sấy lại hay phơi nắng để đạt độ ẩm 20-22%.

- Ngoài ra để giảm thời gian sấy người ta có thể sử dụng thiết bị sấy phun.

Cô đặc carrageenan trong nồi chân không với nồng độ 7% không nên cô đặc hơn vì

lúc ấy dịch keo có độ nhớt cao, tính lưu động kém dễ đóng vón làm giảm năng suất

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 30

của máy.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

1.2.4. Ứng dụng của carrageenan

Bảng 1.6. Cơ cấu thị trường tiêu thụ carrageenan năm 2001.

STT

Lĩnh vực ứng dụng

Tấn

%

1

Bơ sữa

11.000

33

2

Thịt và gia cầm

5.000

15

3

Nước giải khát

5.000

15

4

Thực phẩm sử dụng

8.000

25

carrageenan tinh khiết

5

kem đánh răng

2.000

6

6

Khác

2.000

6

7

Tổng cộng

33.000

100

Nguồn: H. Porse, CP Kelco ApS, 2002, pers.comm.

Carrageenan được ứng dụng ở nhiều dạng khác nhau trong nhiều sản phẩm mà

chúng ta sử dụng hàng ngày, nhất là trong lĩnh vực thực phẩm bánh kẹo, tính phổ

biến của carrageenan như vậy, chính vì carrageenan là sản phẩm có độ an toàn cao

bảo đảm sử dụng không độc hại trong thực phẩm cũng như trong nhiều ngành khác.

Các sản phẩm của carrageenan được sử dụng như một thành phần thực phẩm

trong nhiều thế kỷ. Thực phẩm carrageenan với một trong lượng phân tử trung bình

điển hình trên 100kDa, đã được chứng minh là hoàn toàn là không độc, không có

dấu hiệu gây viêm loét trên cơ thể, có thể sử dụng trong thực phẩm với những lượng

không giới hạn. Ban quản lý thuốc và thực phẩm của Mỹ cũng đã cho rằng thực

phẩm có chứa carrageenan đã được công nhận chung là thực phẩm an toàn không

có chất độc hoặc chất gây ung thư. Carrageenan đã được đưa vào danh mục các

chất an toàn đối với việc sử dụng trong thành phần các sản phẩm thực phẩm.

Tính phổ biến của carrageenan trong các sản phẩm được thể hiện trong bốn

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 31

đặc điểm sau:

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

- Carrageenan tham gia như một chất làm đông đặc đối với một số sản

phẩm như kem, sữa, bơ, pho mat.

- Carrageenan là một chất làm bền nhũ tương để giúp cho các dung dịch ở

trạng thái nhũ tương cân bằng với nhau mà không bị tách lớp riêng rẽ.

- Carrageenan làm thay đổi kết cấu của sản phẩm với tính chất hóa lý cơ

học mong muốn, tạo ra các sản phẩm đông đặc có độ bền dai.

- Carrageenan cũng giúp làm ổn định các tinh thể trong các sản phẩm như

bánh kẹo để ngăn chặn đường hoặc nước đá kết tinh lại.Chính vì thế carrageenan

Ứng dụng trong công nghiệp bơ sữa

được ứng dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân.

Ứng dụng trong các ngành thực phẩm khác

Ứng dụng của carrageenan

Ứng dụng trong y, dược học.

Các ứng dụng trong kĩ thuật.

Ứng dụng trong mỹ phẩm và kem đánh răng.

Các ứng dụng của carrageenan.

1.2.4.1. Ứng dụng trong công nghiệp bơ sữa

Carrageenan có tác động đáng kể với protein của sữa, làm cho các hạt nhũ

tương sữa nước bền vững. Chính vì yếu tố này mà carrageenan không thể thiếu

trong công nghiệp chế biến sữa . Sữa nóng có chứa carrageenan được làm lạnh sẽ

tạo gel. Gel giữ cho nhũ tương sữa với nước được bền vững, không bị phân lớp.

Tạo gel chính là sự tương tác giữa các ion sulphat với các đuôi mang điện của các

phân tử protein và các cation Ca 2+, K + có mặt trong sữa .

Mức độ tạo gel với sữa của các carrageenan cũng khác nhau κ -carrageenan và

i-carrageenan không tan trong sữa lạnh, do đó gel chỉ được tạo thành trong quá trình

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 32

chuyển biến từ nóng (đun) sang lạnh, λ-carrageenan hòa tan trong sữa lạnh, do đó

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

không cần đun nóng vẫn tạo nhũ tương bền vững với sữa. Chính vì vậy λ-

carrageenan được ứng dụng nhiều trong công nghệ chế biến bơ, sữa, với tính năng

[15]:

- Tạo cảm giác mềm, dịu của sản phẩm, Tạo cho sản phẩm có cấu trúc

mịn.

- Là chất ổn định, lâu chảy, khả năng chịu nhiệt tốt.

- Carageenan có tác dụng ổn định, nhũ hóa sữa và coca.

- Với pho mát, giúp cho sản phẩm dễ cắt lát và lâu chảy.

- Trong công nghệ sản xuất chocolate, yogurt, jelly: Bổ sung carrageenan

vào để làm tăng độ đồng nhất, độ đặc nhất định[39].

1.2.4.2. Ứng dụng trong các ngành thực phẩm khác

Vì có gía trị nên carrageenan có thể thấy trong các loại thực phẩm khác nhau

mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Carrageenan đóng vai trò là chất phụ gia trong

thực phẩm để tạo đông tụ, tạo tính mềm dẻo, đồng nhất cho sản phẩm và cho điểm

nóng chảy thấp. Carrgeenan được dùng trong các món ăn trong thực phẩm: các món

thạch, hạnh nhân, nước uống…

Trong sản xuất bánh mì, bánh bicquy, bánh bông lan…carrageenan tạo cho

sản phẩm có cấu trúc mềm xốp.

Trong sản xuất kẹo: Làm tăng độ chắc, độ đặc cho sản phẩm,sản xuất các loại

như mứt đông, mứt dẻo[39]

Đặc biệt ứng dụng nhiều trong lĩnh vực chế biến thủy sản: Carrageenan được

ứng dụng tạo lớp màng cho sản phẩm đông lạnh, làm giảm hao hụt về trọng lượng

và bay hơi nước, tránh sự mất nước của thịt gia cầm khi bảo quản đông…. Trong

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 33

bảo quản đóng hộp các sản phẩm thịt, bổ sung vào surimi và giò chả..

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Bảng 1.7. Các ứng dụng điển hình của carrageenan trong thực phẩm bánh kẹo

[16]

Chức năng của Nồng độ thực thêm Dạng carrageenan carrageenan (% trọng lượng) Dạng có phẩm carrageenan

Tạo gel. 0.6 - 0.9

Đông tụ, tạo gel. 0.2 – 0.3 κ-, i- κ-, i- λ – Huyền phù tạo miếng. 0.01 – 0.03 Nước gel ngọt Sữa trứng lạnh Sữa socola

Tạo nhũ tương. 0.05

Tăng độ bền nhũ tương. 0.01 –0.05 i-, λ- κ-, i-

κ- Ôn định nhũ,chống tách 0.01-0.02

lỏng. Sữa Kem sữa Kem Huyền phù, tạo miếng. 0.02-0.04

Sữa đậu nành Chế biến phomat κ-, i-, κ- Nâng khả năng cắt lát 0.5 – 3.0

mỏng.

Giữ độ ẩm, nâng khả κ- 0.6 Đóng hộp và chế biến thịt năng cắt lát mỏng.

Tạo hương vị Nước chấm Bia hoặc rượu κ- κ-

Một số trong nhiều thực phẩm có chứa carrageenan bao gồm: Kem, sữa, pho

mát làm từ sữa đã gạn kem, bánh pudding (một loại bánh ăn tráng miệng), sirô, đồ

uống lạnh, mứt ít đường và sữa chua.

Các công ty chế biến thịt cũng đã sử dụng carrageenan trong quá trình chế

biến các loại thịt thông thường và ít béo, bởi vì carrageenan có khả năng tăng hiệu

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 34

suất các sản phẩm bằng cách giữ nước ở bên trong sản phẩm. Điều này cũng cho

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

phép cắt thành các lát thịt cứng và khô. Ngoài ra carrageenan đã được phát triển

thành các sản phẩm thay thế các sản phẩm béo dựa trên cơ sở carrageenan có khả

năng hình thành một gel khỏe và có vị béo rất tự nhiên. Theo xu hướng này,

carrageenan có khả năng bắt chước kết cấu và tính cố hữu của chất béo để tiếp cận

mới vào các thực phẩm ít béo và không béo. κ-carrageenan còn được sử nhiều

trong các đồ uống. Carrageenan này được thêm vào rượu hoặc bia để tạo phức với

protein có mặt trong đó và kết lắng...cải thiện quá trình lọc đáng kể, giảm lượng vẩn

gây đục bia, tăng hương vị của bia thành phẩm, tăng khả năng ổn định của bia lạnh.

Như vậy carrageenan sẽ làm cho sản phẩm được trong hơn.

1.2.4.3. Các ứng dụng trong kĩ thuật

Ngoài việc ứng dụng trong thực phẩm, carrageenan còn được ứng dụng nhiều

trong kĩ thuật. Thí dụ: κ-carrageenan, i-carrageenan (0.15-0.25%) được sử dụng để

ổn định và ngăn chặn sự lắng các hạt màu của sơn nước và mực. Việc thêm

carrageenan cũng làm cải tiến khả năng tan chảy của sơn . Người ta còn thêm i-

carrageenan (0.25-0.8%) để làm ổn định các chất không tan trong huyền phù mài

mòn dịch và men gốm sứ. Trong công nghệ khoan giếng dầu, carrageenan và các

polysachride khác đã được sử dụng để làm tăng độ nhớt của dung dịch khoan [16].

Carrageenan cũng được ứng dụng trong công nghiệp nhân tạo, phim ảnh, sản xuất

giấy. Ngoài ra carrageenan là môi trường cố định enzyme là chất xúc tác trong công

nghiệp tổng hợp và chuyển hóa các chất khác.

1.2.4.4. Ứng dụng trong mỹ phẩm và kem đánh răng

Không giống như các loại tinh bột và cellulose, carrageenan không bị phá hủy

bởi enzyme cellulase, bởi vậy carrageenan cũng có thể sử dụng trong các hướng

khác mà không liên quan đến thực phẩm. Do các đặc tính tạo gel và khả năng tạo

màng mà carrageenan còn có các ứng dụng khác như để chế tạo các sản phẩm kem

đánh răng ở các vùng nhiệt đới, chất dưỡng tóc, dầu gội đầu, phim ảnh.

Mô hình kem đánh răng là hỗn hợp phức của các thành phần vô cơ và hữu cơ

tạo nên thể huyền phù trong một pha liên tục, được làm ổn định bởi một chất keo

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 35

tụ. Để ngăn chặn sự phân tách pha lỏng và pha rắn trong sản phẩm người ta thêm i-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

carrageenan (0.8-1.2% trong lượng) làm chất keo tụ và hỗn hợp. λ-carrageenan

(0.1-1% trong lượng) được sử dụng trong các dung dịch mỹ phẩm ở dạng lỏng và

kem. Các dạng carrageenan tự nhiên có trọng lượng phân tử thấp đều được sử

dụng để làm chất ổn định và đông tụ trong các loại nước gội đầu.

Có trong thành phần của kem dưỡng da, sữa rửa mặt giúp và kem đánh răng

giúp:

 Hoạt động như một chất tạo đông, kết dính, đồng nhất và làm chất nền

cho mỹ phẩm.

Chống kết tủa, tạo dạng nhũ tương hay hạt rắn nhỏ đồng nhất. 

Bổ sung vào kem đánh răng để chống lại sự tách lỏng, sự bào mòn trạng 

thái tạo các đặc tính tốt cho sản phẩm, tạo cấu trúc đồng nhất cho kem đánh răng.

 Dễ ứng dụng, dễ rửa sạch bằng nước.

1.2.4.5. Ứng dụng trong y, dược học

Ngoài những ứng dụng nêu trên, hiện nay người ta đang chú ý đến hoạt tính

sinh học của polysaccharide này để sử dụng trong y dược nhằm sản xuất các loại

dược phẩm quan trọng. Carrageenan là chất nhũ hóa trong ngành dược phẩm để sản

xuất ra các loại dược phẩm như các loại thuốc nhờn, nhũ tương để thoa lên các vết

thương mau lành, làm màng bao cho thuốc. Cũng dựa vào tính chất carrageenan

mang điện tích âm nên được ứng dụng trong việc điều chế thuốc loét dạ dày và

đường ruột [9, 12]. Tóm lại carrageenan giúp:

Ổn định dịch nhũ hóa dùng cho chế phẩm dung dịch thuốc hòa tan. 

Tăng độ đồng nhất cho chất keo. 

Có chức năng như một tác nhân tạo màng bao trong thuốc con nhộng. 

Đã có công trình nghiên cứu phát hiện thấy λ-carrageenan, κ-carrageenan từ

rong đỏ gigartina, ...Carrageenan từ hypnea muskiformis wulfen và một số loài rong

đỏ khác có tính chất chống khoáng bổ trợ, hạn chế phát triển huyết khối, chống

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 36

huyết khối chống đông tụ [16].

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 37

Hình 2.13. Đa dạng hóa các sản phẩm từ rong sụn và sản phẩm cuả nó.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM KHẢO SÁT THÍ NGHIỆM

Thí nghiệm được tiến hành từ tháng 4 đến tháng 6 năm 2011 tại phòng thí

nghiệm Khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học.Trường Đại học Kỹ Thuật Công

Nghệ TP.Hồ Chí Minh.

2.2. VẬT LIỆU

2.2.1. Đối tượng nghiên cứu

Rong sụn-Kappaphycus alvarezii dạng khô được mua ở vùng biển Tháp

Chàm, Ninh Thuận tháng 3 năm 2011.

2.2.2. Thiết bị-dụng cụ

 Máy đo quang UV-vis.

 Bộ chưng cất Kjeldahl.

 Tủ lạnh, tủ sấy, tủ ủ

 Pipet, đũa khuấy, nhiệt kế, giấy đo độ pH, cốc thủy tinh, bình định mức,

ống nghiệm, ống đong

 Bếp đun, nồi hút ẩm

2.2.3. Hóa chất

 HCl 2.5mM  KOH (4, 6, 8)%

 Phenol  HCl 6M

 Thanol tuyệt đối  Sorbitol 70%

 Ethylen blue 0.41mM  H2SO4 đđ

 NaOH 45%  H2SO4 0.1N

 NaOH 0,1 N  BaCl2

 Thuốc thử Bradford  K2SO4

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 38

 Thuốc thử Tashiro  HCl 0.001N

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1. Sơ đồ tách chiết carrageenan từ rong sụn

Quy trình:

Rong sụn khô

Rửa sạch

Ngâm qua đêm Rong/nước (w/v): 1/50

Xử lý kiềm

KOH(%): 4%, 6%, 8%. Rong/dd KOH(w/v): 1/20. Thời gian 120 phút. Nhiệt độ 500C. Rửa trung tính HCl 0.001N

Nấu chiết

Rong/nước (w/v): 1/40. Thời gian: 60phút, 70phút, 80phút. Nhiệt độ: 800C, 900C. Lọc Bã rong

Dịch lọc

Lạnh đông, tan giá

Phân tích các chỉ tiêu (protein, carrageenan, carbohydrate, sulfate)

Phơi sấy

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 39

Carrageenan

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Thuyết minh quy trình

 Rửa sạch, ngâm nước

Cân các mấu rong, mỗi mẫu 5g rong khô rửa sạch, loại bỏ tạp chất. -

Ngâm qua đêm bằng nước máy, ở nhiệt độ thường, với tỉ lệ rong/nước -

(w/v) là 1/50 cho trương nở.

 Xử lí kiềm

- Rong sau khi ngâm và rửa các bụi bẩn được xử lí bằng KOH với tỉ lệ

rong/ dung dịch KOH (w/v) là 1/20. Hỗn hợp rong/KOH được ủ ở nhiệt độ 500C,

trong thời gian 120 phút, thỉnh thoảng có khuấy đảo và giúp lưu chuyển dung dịch

kiềm đều cho mẫu rong.

 Rửa trung tính

Tiến hành rửa trung tính bằng nước sạch đến khi nước trong, tiếp theo dùng

acid HCl (0.001M) để trung hòa hết lượng kiềm còn dư đến khi dung dịch có độ

kiềm loãng khoảng 7,5-8.0.

 Nấu chiết

Các mẫu rong sau khi được xử lý, tiến hành chế độ nấu chiết ở bảng 2.1

Bảng 2.1. Chế độ nấu tách chiết carrageenan từ rong sụn

KOH xử lý (%) Nước/ rong Nhiệt độ nấu (0C) Thời gian nấu (phút) (v/w)

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 40

4 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 6 8 8 8 8 8 8 40/1 40/1 40/1 40/1 40/1 40/1 40/1 40/1 40/1 40/1 40/1 40/1 40/1 40/1 40/1 40/1 40/1 40/1 80 80 80 90 90 90 80 80 80 90 90 90 80 80 80 90 90 90 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Các mẫu được nấu chiết bằng cách đun lửa trực tiếp trên bếp đun.

 Lọc

Sau khi nấu với thời gian và nhiệt độ tương ứng, thu được hỗn hợp dịch keo

rong gồm các thành phần:

Carrageenan hòa tan. 

Bã rong (tạp chất cơ học). 

 Tạp chất hòa tan gồm có khoáng, sắc tố, các chất hữu cơ tan như glucose,

acid amin...

Hỗn hợp này sau đó được lọc thủ công với 20 lớp vải màn. Nhiệt độ của dung

khi dịch lọc khoảng 700C-750C.

 Lạnh đông, tan đá

- Lạnh đông: Dịch carrageenan sau khi lọc được thu nhận sau đó để nguội

và cho vào ngăn mát của tủ lạnh để keo ổn định. Tiếp tục cho vào tủ đá khoảng 48

giờ để keo đông cứng, rồi đưa ra tan đá tách nước.

- Tan đá tự nhiên (bằng không khí): Lấy carrageenan được lạnh đông để

trên cái giá được để trong chậu nước ấm khoảng 600 C. Sau 2-3h nước chảy xuống

chậu và một phần nước cũng bị bốc hơi, còn lại là carrageenan.

 Phương pháp sấy khô carrageenan

Làm khô tự nhiên: Carrageenan sau khi tan đá cắt thành những mẫu dày 3mm,

trải carrageenan trên các giàn phơi có các lỗ nhỏ, đem phơi nắng. Sau 3 ngày nắng

tốt, carrageenan khô hoàn toàn.

2.3.2. Phương pháp xác định độ ẩm [10].

Để xác định hàm lượng ẩm trong rong sụn ta có thể sử dụng phương pháp sấy

đến trọng lượng không đổi. Ngoài ra ta có thể xác định hàm lượng ẩm của rong sụn

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 41

bằng máy đo độ ẩm.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Hình 2.1. Tủ sấy

Hình 2.2. Nồi hút ẩm

Nguyên tắc

Sấy mẫu ở nhiệt độ thích hợp để đuổi nước ra khỏi mẫu cho đến khi phần còn

lại của mẫu có khối lượng không đổi.

Tiến hành

Xác định độ ẩm nguyên liệu:

Sấy cốc ở 1050C đến khối lượng không đổi, cân cốc, sau đó cân 3g rong -

sụn khô cho vào cốc và đem đi sấy ở 850C.

Sau 3h lấy ra cho vào rồi hút ẩm khoảng 15 phút và cân lại cốc chứa -

mẫu. Sau đó tiếp tục sấy ở nhiệt độ 1050C đến khối lượng không đổi.

𝑀1 −𝑀2

Công thức tính độ ẩm:

𝑀1−𝑀

× 100 Độ ẩm (%) =

Trong đó:

M : Khối lượng của dụng cụ sấy (cốc) (g).

M1 :Khối lượng cốc và mẫu trước khi sấy (g).

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 42

M2 :Khối lượng cốc và mẫu sau khi sấy (g).

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

2.3.3. Định lượng nitơ tổng số bằng phương pháp Kjeldahl [8, 10]

Nguyên lý: Vô cơ hóa mẫu phân tích bằng acid H2SO4 đậm đặc ở nhiệt độ cao

và có chất xúc tác. Dùng kiềm mạnh đẩy NH3 từ muối (NH4)2SO4 hình thành ra thể

tự do. Định lượng NH3 bằng một acid.

 Các phản ứng của quá trình vô cơ hóa như sau:

2H2SO4 = 2H2O + 2SO2↑+ O2

Oxi tạo thành trong phản ứng lại oxi hóa các nguyên tố khác. Các phân tử

chứa nitơ dưới tác dụng của H2SO4 tạo thành NH3. Ví dụ các protein phân hủy thành

các acid amin, carbon và hydro của acid amin tạo thành CO2 và H2O, còn nitơ được

giải phóng dưới dạng NH3 kết hợp với H2SO4 dư tạo thành (NH4)2SO4 tan trong

dung dịch.

2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

Các nguyên tố P, K, Ca...chuyển thành dạng oxid: P2O5, K2O, CaO...

 Đuổi NH3 ra khỏi dung dịch bằng NaOH:

(NH4)2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O + 2NH3

 NH3 bay ra cùng với nước sang bình hứng chứa H2SO4.

NH4OH + H2SO4 = (NH4)2SO4 + H2O

Tiến hành

a. Vô cơ hóa mẫu

Cân 0.2g rong cho vào bình Kjeldahl, cho tiếp 5ml dung dịch H2SO4 đậm đặc

sẽ xuất hiện màu nâu đen (do nguyên liệu đã bị oxi hóa). Cho 0.2 g chất xúc tác, lắc

nhẹ, đậy kín để khoảng 3 phút. Đặt bình Kjeldahl lên bếp đun, đậy miệng bình bằng

một phễu thủy tinh. (Giai đoạn này được thực hiện trong tủ hút , đặt bình hơi

nghiêng trên bếp đun, tránh trường hợp khi sôi hóa chất bắn ra ngoài. Khi đã sôi giữ

nhiệt độ bếp đun vừa phải để tránh hóa chất trào ra ngoài và amoniac không bị bay

mất).

Khi đun theo dõi sự mất màu đen của dung dịch trong bình đun, khi thấy dung

dịch gần như trong suốt thì có thể lắc nhẹ bình để kéo hết các phân tử ở trên thành

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 43

bình còn chưa bị oxi hóa vào trong dung dịch, tiếp tục đun cho đến khi dịch trong

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

hoàn toàn. Để nguội bình rồi chuyển toàn bộ dung dịch sang bình định mức 100ml,

dùng nước cất vô đạm tráng lại bình Kjeldahl và định mức đến vạch.

b. Cất đạm

Chuyển 25 ml dung dịch bình định mức ở trên vào bình cất đạm có sẵn 50ml

nước cất và 3 giọt thuốc thử Tashiro lúc này trong bình có màu tím hồng. Tiếp tục

cho vào bình cất 20ml NaOH 45% cho đến khi toàn bộ dung dịch chuyển sang màu

lá mạ (thêm 5ml NaOH 45% nếu dung dịch chưa chuyển qua màu lá mạ).

Tiến hành lắp hệ thống cất đạm, cho vào bình hứng 20ml H2SO4 0.1N và 3

giọt thuốc thử Tashiro (dung dịch có màu tím hồng). Đặt bình hứng sao cho ngập

đầu ống sinh hàn, bật công tắc cất đạm. Kiểm tra hơi sinh ra từ đầu ống sinh hàn có

làm xanh giấy quỳ không nếu không thêm NaOH 45%. Sau khi cất đạm 20-25 phút

để kiểm tra NH4OH còn được tạo ra không, dùng giấy quỳ thử đầu ống sinh hàn.

Nếu giấy quỳ không đổi màu xanh là được, ngưng cất đạm, đợi hệ thống nguội đem

hệ thống đi rửa.

c. Chuẩn độ

Chuẩn độ H2SO4 dư trong bình hứng bằng NaOH 0.1N cho đến khi mất màu

tím hồng và chuyển sang màu xanh lá mạ. Ghi nhận thể tích NaOH 0.1N sử dụng .

Hình 2.3. Màu trước chuẩn độ.

Hình 2.4. Màu sau chuẩn độ.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 44

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

d. Tính kết quả

1.42 ×( 𝑉1−𝑉2)×100

Hàm lượng % nitơ tổng số

𝑎

N (mg%) = × k

Với:

V1: Số ml H2SO4 cho vào bình hứng.

V2: Số ml NaOH 0.1N cho vào chuẩn độ.

a: Số g nguyên liệu.

1,42: Hệ số, cứ 1ml H2SO4 dùng để trung hòa NH4OH thì tương đương 1,42g

nitơ.

k: Hệ số pha loãng.

Hàm lượng % protein tổng số:

P (mg%) = N × b

N: Hàm lượng % nitơ tổng số.

b: Hệ số chuyển đổi trung bình là 6.25.

Dịch lọc carrageenan

Pha loãng

Xác định hiệu suất thu hồi carrageenan

Phân tích các chỉ tiêu của dịch carrageenan

Hàm lượng protein

Hàm lượng carrageenan

Hàm lượng sulfate

Hàm lượng carbohydrate

2.3.4. Phân tích các chỉ tiêu

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 45

Hình .2.5. Phân tích các chỉ tiêu của dịch lọc carrageenan

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

2.3.1.1. Xác định hàm lượng protein của carrageenan bằng phương

pháp Bradford.

Nguyên tắc:

Phương pháp này dựa trên sự thay đổi bước sóng hấp thu cực đại của thuốc

nhuộm Coomassie Brilliant Blue khi tạo phức với protein. Trong dung dịch mang

tính acid, khi chưa kết nối với protein thì bước sóng hấp thu cực đại 465 nm; khi kết

hợp với protein thì thuốc nhuộm hấp thu cực đại ở bước sóng 595 nm. Độ hấp thu ở

bước sóng 595nm có liên hệ một cách trực tiếp tới nồng độ protein.

Để xác định protein trong mẫu, đầu tiên ta xây dựng một đường chuẩn với

dung dịch protein chuẩn đã biết trước nồng độ. Dung dịch protein chuẩn thường là

Bovine Serum Albumin. Sau khi cho dung dịch protein vào thuốc nhuộm, màu sẽ

xuất hiện sau 2 phút và bền tới 1 giờ. Tiến hành đo dung dịch bằng máy quang phổ

kế.

Tiến hành

Dựng đường chuẩn albumin: Chuẩn bị 6 ống nghiệm, sau đó hút lần lượt các

hóa chất vào các ống nghiệm theo bảng 3.2.

Chuẩn bị dung dich albumin gốc có nồng độ 0.1mg/ml. Sau đó pha loãng dung

dịch gốc bằng nước cất với các nồng độ 10, 20, 30, 40, 50 µg/ml để tiến hành xây

dựng đồ thị chuẩn.

Bảng 2.2. Bảng số liệu dựng đường chuẩn albumin.

Ống nghiệm Đối 1 2 3 4 5

chứng

Nồng độ albumin (µg/ml) 10 20 30 40 50 0

Dung dịch albumin chuẩn 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0

(0.1mg/ml)

Nước cất (ml) 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 1

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 46

Thuốc thử Bradford (ml) 2 2 2 2 2 2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Sau khi cho đầy đủ các chất như bảng 3.2. Lắc đều các ống nghiệm, để yên

trong 10 phút, tiến hành đo độ hấp thu ở bước sóng 595nm.

Đo mẫu thu được tính hàm lượng protein chuẩn bị mẫu: pha loãng mẫu đến

nồng độ 10-1. Mỗi lần tiến hành thực hiện ba mẫu và được thực hiện theo bảng 2.3

Bảng .2.3. Các bước chuẩn bị mẫu phân tích hàm lượngprotein

STT Đối chứng Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3

0 1 1 1 Vmẫu (ml)

1 0 0 0 VH2O (ml)

2 2 2 2 VThuốc thử Bradford (ml)

Các mẫu sau khi chuẩn bị được lắc đều để yên khoảng 20 phút, và đo độ hấp

thu của mẫu ở bước sóng 595nm.

Dựa vào đồ thị chuẩn, có thể xác định được hàm lượng protein trong mẫu

nghiên cứu.

Tính kết quả:

Hàm lượng protein được tính theo công thức:

Hàm lượng protein(mg/ml) = X×10-3 × n

Với: X: Nồng độ protein trong mẫu suy ra từ đường chuẩn (mg /ml).

n: Hệ số pha loãng.

2.3.1.2. Xác định hàm lượng carrageenan[24]

Chuẩn bị: Dung dịch Methylen Blue 0.41mM.

Dung dịch HCl 2.5 mM.

Nguyên tắc

Phương pháp này dựa trên bước sóng hấp thu của thuốc nhuộm Methylen

Blue khi tạo phức với carrageenan. Khi Methylen Blue tương tác với carrageenan ở

nồng độ thấp sẽ tạo ra một phức màu. Tương tác này làm cho phức màu từ màu

xanh (có bước sóng hấp thụ cực đại 610nm và 664nm) thành phức màu tím có bước

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 47

sóng hấp thụ là 559nm [24]

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Hình 2.6. Cấu trúc của Methylen Blue [ 24]

Tiến hành

Dựng đường chuẩn carrageenan

Chuẩn bị dung dịch carrageenan gốc: Đun nóng 200 ml dung dịch HCl 2.5

mM, sau đó cho từ từ 1g bột carrageenan vào cốc và khuấy liên tục. Tiếp tục đun

dung dịch cho đến khi dung dịch tan hoàn toàn. Sau đó dung dịch sẽ được làm

nguội, cho thêm dung dịch HCl 2.5 mM cho tổng thể tích của dung dịch là 250ml

(dung dịch gốc), đậy cốc để ngăn sự thoát hơi nước.

Pha loãng dung dịch gốc thành nồng độ 0.02% (dung dịch chuẩn).

Chuẩn bị 11 bình định mức và thực hiện như bảng 2.4

Bảng 2.4. Số liệu dựng đường chuẩn carrageenan.

STT VH2O (ml) Nồng độ carrageenan(μg/ml) VMethylen Blue (ml) Dung dịch carrageenan chuẩn (0.02%) (ml)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 48

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Sau khi hút xong các chất và định mức các bình đến vạch bằng nước cất và

tiếp sau lắc đều để yên 15 phút cho màu ổn định và đi so màu ở bước sóng 559 nm.

Chuẩn bị mẫu: mẫu được pha loãng 200 lần. Chuẩn bị 4 bình định mức 100ml

và tiến hành theo bảng 2.5.

Bảng 2.5. Bảng chuẩn bị mẫu phân tích carrageenan

STT Đối chứng Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3

0 10 10 10 Vmẫu (ml)

10 10 10 10 VH2O (ml)

10 10 10 10 VMethylen Blue (ml)

Thực hiện xong các bước ở bảng 2.5 tiến hành định mức các mẫu bằng nước

cất, lắc đều và để yên trong 15 phút. Sau đó đi đo độ hấp thu ở bước sóng 559nm.

Dựa vào phương trình hồi quy tính hàm lượng của mẫu.

Công thức tính hàm lượng carrageenan

Hàm lượng carrageenan (mg/ml) = X×10-3×n

Trong đó:

X: Nồng độ protein trong mẫu suy ra từ đường chuẩn (g/ml).

n: Hệ số pha loãng của dịch carrageenan.

2.3.1.3. Xác định hàm lượng sulfate [37]

Nguyên tắc: Hàm lượng ion sulfate được xác định bằng phương pháp đo độ

đục. Trong môi trường acid ion sulfate sẽ được phản ứng với Barium Chloride

(BaCl2) hình thành các tinh thể BaSO4. Hỗn hợp BaSO4 kết tủa trắng sau đó được đo

độ hấp thu ở bước sóng 470nm.

Phương trình phản ứng:

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 49

Tiến hành:

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Dựng đường chuẩn K2SO4: Cân 0.01g K2SO4 thêm vào 10ml nước làm dung

dịch chuẩn 1mg/ml. Khi tiến hành phân tích ta pha loãng dung dịch thành các nồng

độ 10, 20...50µg/ml bằng nước cất. Chuẩn bị 6 ống nghiệm theo bảng 2.6

Bảng 2.6. Số liệu dựng đường chuẩn sulfate

Đối chứng 0 1 10 2 20 3 30 4 40 5 50

0 0.5 0.1 1.5 2.0 2.5

5 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 Stt Nồng độ K2SO4(µg/ml) Nồng độ K2SO4 chuẩn (0.1mg/ml) VH2O (ml)

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 V HCL6M (ml)

2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 Vsorbitol (ml)

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 BaCl2 (mg)

Lắc đều các ống nghiệm rồi để yên khoảng 15 phút và so màu ở bước sóng

470nm .

Chuẩn bị mẫu: mẫu phân tích được pha loãng với nồng độ 10-1. Sau đó chuẩn

bị 4 ống nghiệm và thực hiện theo bảng 2.7.

Bảng 2.7. Bảng chuẩn bị mẫu phân tích hàm lượng sulfate

Đối chứng Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 STT

0 2.5 2.5 2.5 Vmẫu (ml)

H2O (ml)

5 2.5 2.5 2.5

0.5 0.5 0.5 0.5 VHCL6M (ml)

2.5 2.5 2.5 2.5 Vsorbitol (ml)

0.5 0.5 0.5 0.5 BaCl2 (mg)

Sau khi hút các chất ở bảng 2.7, lắc đều các ống nghiệm. Sau 20 phút đi đo độ

hấp thu ở bước sóng 470nm.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 50

Công thức tính hàm lượng sulfate của carrageenan:

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

X (mg/ml) = A × n × 10-3

Trong đó:

X: Hàm lượng sulfate của carrageenan (mg/ ml)

A: Nồng độ sulfate suy ra từ đường chuẩn (g/ml)

n: Hệ số pha loãng của dịch chiết carrageenan.

2.3.1.4. Xác định hàm lượng carbohydrate [39]

Nguyên tắc: trong môi trường acid mạnh carbohydrate (các loại đường đơn,

oligosaccharide, polysaccharide và các dẫn xuất của chúng) tạo ra các dẫn xuất của

furan. Những dẫn xuất này ngưng kết với phenol hình thành hỗn hợp có màu vàng

tương đối bền. Hỗn hợp này sau đó sẽ được đo độ hấp thu ở bước sóng 490nm [39].

Tiến hành:

Dựng đường chuẩn D-galactose

Cân 0.01g D-galactose pha trong 10ml nước cất, khi phân tích pha loãng dung

dịch chuẩn thành các nồng độ 20, 40...100µg/ml.

Sau đó chuẩn bị 6 ống nghiệm, thực hiện theo bảng 2.8.

Bảng 2.8. Số liệu dựng đường chuẩn carbohydrate

Stt Đối chứng 1 2 3 4 5

D-galactose 0 20 40 60 80 100

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 V H2O(ml)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

V-D-galactose chuẩn 0,2mg/ml(ml)

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 V phenol 10%

2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 V H2SO4 đđ(ml)

Trộn đều, giữ ở nhiệt độ phòng. Sau đó đo độ hấp thu ở bước sóng 490nm

Chuẩn bị mẫu: mẫu phân tích được pha loãng 50 lần. Chuẩn bị 4 ống nghiệm

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 51

và thực hiện theo bảng 2.9.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Bảng.2.9. Bảng chuẩn bị mẫu phân tích hàm lượng carbohydrate

STT Đối chứng Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3

0.5 0 0 0 V H2O (ml)

0 0.5 0.5 0.5 V mẫu (ml)

0.5 0.5 0.5 0.5 V phenol 10%

2.5 2.5 2.5 2.5 V H2SO4 đđ(ml)

Sau khi hút xong các chất ở bảng 2.9, lắc đều các ống nghiệm, để yên trong

30 phút đo độ hấp thu ở bước sóng 490nm.

Dựa vào phương trình đường chuẩn xác định nồng độ của carbohydrate của

mẫu.

Công thức tính hàm lượng của carbohydrate :

Hàm lượng carbohydrate (mg/ml) = A × n × 10-3

Trong đó: A: Nồng độ carbohydrate suy ra từ đường chuẩn (g/ml)

n: Hệ số pha loãng của dịch chiết carrageenan.

2.3.1.5. Xác định hiệu suất thu hồi sản phẩm

Dịch chiết chứa carrageenan sau khi thu hồi, sẽ được để đông và cho vào lạnh

đông và đưa ra tan giá, sau đó cắt carrageenan thành những miếng dày khoảng 3mm

tiếp theo là rải đều trên khay và phơi 2-3 ngày dưới ánh sáng mặt trời, rồi đem đi

cân và tính hiệu suất suất thu hồi của carrageenan [9, 31].

𝐴

Công thức xác định hiệu suất thu hồi carrageenan:

𝐵

× 100 X (%) =

Trong đó:

X: Hàm lượng carrageenan so với rong (%).

A: Khối lượng carrageenan thu được sau khi phơi (sấy) khô (g).

B: Khối lượng rong sụn khô đem đi chiết carrageenan (g).

2.3.2. Phương pháp xử lý số liệu

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 52

Các số liệu được xử lý thống kê bằng phần mềm statgraphic và Excel.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Xác định độ ẩm nguyên liệu

Bảng 3.1. Độ ẩm của rong nguyên liệu

STT Thí nghiệm Độ ẩm (%)

1 TN1 19.5

2 TN2 20.66

3 GTTB 20.08

TN: Thí nghiệm. 

GTTB: Giá trị trung bình. 

Nhận xét: Qua bảng 3.1 cho thấy không có sự khác biệt giữa các lần lặp lại thí

nghiệm. Độ ẩm trung bình của nguyên liệu khảo sát có cao hơn độ ẩm của các

nghiên cứu khác [12,14] (18-20%) nhưng không đáng kể.

3.2. Xác định hàm lượng protein tổng tổng

STT

Thí nghiệm

Hàm lượng mg % protein tổng số

11.66

1

TN1

11.58

2

TN2

12.74

3

TN3

11,99

4

GTTB

Bảng 3.2. Hàm lượng protein tổng số

TN: Thí nghiệm. 

GTTB: Giá trị trung bình. 

Nhận xét: Qua kết quả bảng 3.2 cho thấy không có sự khác biệt đáng kể khi

tiến hành lặp lại các thí nghiệm. Hàm lượng protein trung bình (11,99%) của mẫu

khảo sát nằm trong khoảng dao động cuả hàm lượng protein và cho thấy rong

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 53

nguyên liệu có thể là thu hoạch vào khoảng tháng 11-12.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

3.3. Xác định hàm lượng protein

đ/c: mẫu đối chứng.

A: mẫu được xử lý kiềm %.

B: mẫu được xử lý kiềm 6%.

C: mẫu được xử lý kiềm 8%.

Hàm lượng protein của carrageenan được đo bằng phương pháp đo độ hấp thu

Hình 3.1. Sự hiện màu phản ứng xác định hàm lượng protein.

ở bước sóng 595nm, được thể hiện qua bảng 3.3 và biểu đồ 3.1.

Bảng 3.3. Hàm lượng protein của carrageenan.

KOH (%) Nhiệt độ Thời gian Hàm lượng protein

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 54

nấu (0C) 80 80 80 90 90 90 80 80 80 90 90 90 80 80 80 90 90 90 nấu (phút) 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80 (mg/ml) 0.4 0.62 0.54 0.44 0.64 0.53 0.38 0.59 0.56 0.49 0.61 0.5 0.35 0.54 .52 0.48 0.45 0.37 4 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 6 8 8 8 8 8 8

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Biểu đồ 3.1.Biểu đồ biểu diễn hàm lượng protein của carrageenan.

Nhận xét: Qua đồ biểu đồ 3.1.đã cho thấy hàm lượng protein của carrageenan

sự thay đổi khi được xử lý bằng các chế độ khác nhau:

Trong cùng một nhiệt độ và thời gian nhưng khác nhau về nồng KOH cho thấy

phần lớn hàm lượng protein tỉ lệ nghịch với nồng độ kiềm (ngoại trừ thời gian

60’900 và 80’800 thì hàm lượng protein tăng khi nồng độ KOH tăng(4-6%) và giảm

khi nồng độ KOH tăng (6-8%). Điều này cho thấy hàm lượng protein cũng chịu ảnh

hưởng của các yếu tố (thời gian, nhiệt độ, nồng độ kiềm) nhưng ở các mức độ khác

nhau.

Trong cùng nồng độ và thời gian nhưng khác nhiệt độ thì hàm lượng protein

tăng dần nhưng ở 70’900 và 80’900 thì hàm lượng protein có phần giảm xuống.

Trong cùng nồng độ và nhiệt độ nhưng khác nhau về thời gian cho thấy hàm

lượng protein chủ yếu là giảm xuống. Trừ mẫu ở 60’900 và 80’800 có sự thay đổi.

Hàm lượng protein cao nhất (0,64mg/ml) ở nồng độ kiềm xử lý 4%, nhiệt độ

nấu 900 phút và thời gian nấu 70 phút. Hàm lượng protein thấp nhất là 0,35 mg/ml ở

nồng độ kiềm xử lý là 8%, thời gian nấu 60 phút và nhiệt độ nấu 800.

Về mặt thống kê thì chỉ có thời gian có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 55

protein ở mức ý nghĩa 0.05.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

3.4. Xác định hàm lượng carrageenan

đ/c: mấu đối chứng.

A: mẫu được xử lý kiềm 4%.

B: mẫu được xử lý kiềm 6%

C: mẫu được xử lý kiềm 8%.

Hình 3.2. Sự hiện màu phản ứng

Hàm lượng carrageenan cũng được xác định bằng cách đo độ hấp thu ở bước

xác định hàm lượng carrageenan.

sóng 559nm, được biểu diễn ở bảng 3.4 và biểu đồ 3.2.

Bảng 3.4. . Hàm lượng carrageenan của rong sụn.

KOH Nhiệt độ nấu Thời gian Hàm lượng (%) (0C) nấu (phhút) carrageenan (mg/ml)

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 56

80 80 80 90 90 90 80 80 80 90 90 90 80 80 80 90 90 90 17.55 1.55 21.3 20.95 23.95 23.18 19.25 22.35 22.05 23.05 24.65 24 19.65 19.68 20.5 22.2 23.75 23.15 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80 4 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 6 8 8 8 8 8 8

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Biểu đồ 3.2. Biểu đồ biễu diễn hàm lượng carrageenan

Nhận xét: Qua biểu đồ 3.2 cho thấy hàm lượng carrageenan của mẫu rong:

Trong cùng một nhiệt độ và thời gian nhưng khác nhau về nồng KOH cho thấy

phần lớn hàm lượng carrageenan cao nhất là khi được xử lý với kiềm 6%. Chỉ có ở

điều kiện thời gian nấu 60 phút và nhiệt độ nấu 800 thì nồng độ kiềm xử lý 8% là

hàm lượng carrageenan cao nhất.

Trong cùng nồng độ và thời gian nhưng khác nhiệt độ thì hàm lượng

carrageenan tăng dần.

Trong cùng nồng độ và nhiệt độ nhưng khác nhau về thời gian cho thấy hàm

lượng carrageenan tăng. Ngoại trừ mẫu 70phút 800và 80phút 800 có sự thay đổi

giảm xuống.

Hàm lượng carrageenan cao nhất là 24,65mg/ml ở nồng độ kiềm xử lý 6%,

nhiệt độ nấu 90 phút và thời gian nấu 70 phút. Hàm lượng carrageenan thấp nhất là

60 phút, 800, nồng độ kiềm xử lý 4%.

Về mặt thống kê các yếu tố đều ảnh hưởng lên hàm lượng carrageenan ở mức

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 57

ý nghĩa 0.05.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

3.5. Xác định hàm lượng sulfate

đ/c: mẫu đối chứng.

1: mẫu được xử lý kiềm 4%.

2: mẫu được xử lý kiềm 6%.

3: mẫu được xử lý kiềm 8%.

Hình .3.3. Sự hiện màu phản ứng xác định hàm lượng sulfate.

Bảng 3.5. Hàm lượng sulfate của carrageenan.

KOH (%) Nhiệt độ nấu Thời gian nấu (phút) Hàm lượng sulfate

(0C) (mg/ml)

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 58

80 0 80 0 90 90 80 80 80 90 90 90 80 80 80 90 90 90 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 0 80 60 70 80 0.1171 0.13 0.11 0.1284 0.1286 0.1357 0.1163 0.1285 0.105 0.1156 0.1204 0.1237 0.1214 0.1165 0.095 0.1035 0.1172 0.1203 4 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 6 8 8 8 8 8 8

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

.

Biểu đồ 3.3. Biểu đồ biễu diễn hàm lượng sulfate của carrageenan

Nhận xét: Qua biểu đồ ta nhận thấy rằng:

Hàm lượng sulfate của carrageenan được xác định bằng cách đo độ hấp thu ở

bước sóng 470nm, được ghi nhận ở bảng 3.5 và biểu đồ 3.3.

Trong cùng một nhiệt độ và thời gian nhưng khác nhau về nồng KOH cho thấy

phần lớn hàm lượng sulfate giảm dần (ngoại trừ các mẫu được xử lý ở thời gian

60’800 thì có sự thay đổi).

Trong cùng nồng độ và thời gian nhưng khác nhiệt độ thì mẫu được xử lý

kiềm 4% thì tỉ lệ thuận với nhiệt độ và thời gian.còn ở các chế độ xử lý khác có sự

dao động (0.095mg/ml ở 80’800, nồng độ kiềm 6% đến 0,1285mg/ml ở 70’800, nồng

độ kiềm xử lý là 6%.

Trong cùng nồng độ và nhiệt độ nhưng khác nhau về thời gian cho thấy hàm

lượng sulfate giảm xuống. Trừ mẫu 60’800 có sự thay đổi.

Hàm lượng sulfate cao nhất 0.1357mg/ml ở nồng độ kiềm xử lý 4%, nhiệt độ

nấu 900 phút và thời gian nấu 80 phút. Hàm lượng sulfate thấp nhất 0.095mg/ml là

80phút, 800, nồng độ kiềm xử lý 8%.

Về mặt thống kê các yếu tố không có ảnh hưởng đáng kể lên hàm lượng

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 59

sulfate ở mức ý nghĩa 0.05.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

3.6. Xác định hàm lượng carbohydrate

đ/c: mẫu đối chứng. 1: mẫu được xử lý kiềm 4%. 2: mẫu được xử lý kiềm 6%. 3: mẫu được xử lý kiềm 8%

Hình 3.4. Sự hiện màu phản ứng xác định hàm lượng carbohydrate.

Hàm lượng carbohydrate của carrageenan được xác định bằng cách đo độ hấp

thu ở bước sóng 490nm và được thể hiện qua bảng 3.6. và biểu đồ 3.4.

Bảng 3.6. Hàm lượng carbohydrate của carrageenan.

KOH Nhiệt độ Hàm lượng (%) carbohydrate (mg/ml)

3.79 4.17 4.125 5.455 8.04 7.375 4.26 4.845 4.605 5.935 8.705 8.315 4.41 5.365 4.685 6.07 8.89 8.1 nấu (0C) 80 80 80 90 90 90 80 80 80 90 90 90 80 80 80 90 90 90 4 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 6 8 8 8 8 8 8

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 60

Thời gian nấu (phút) 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Biểu đồ 3.4. Biểu đồ biểu diễn hàm lượng carbohydrate của carrageenan.

Nhận xét: Qua biểu đồ 3.4. thì hàm lượng carbohydrate của carrageenan khi

được xử lý ở các điều kiện khác nhau về nhiệt độ nấu, thời gian nấu và nồng độ

kiềm xử lý có sự khác biệt.

Trong cùng một nhiệt độ và thời gian nhưng khác nhau về nồng KOH cho thấy

hàm lượng carbohydrate tăng dần (ngoại trừ các mẫu được xử lý ở thời gian 80’900

thì có sự thay đổi).

Trong cùng nồng độ và thời gian nhưng khác nhiệt độ thì hàm lượng

carbohydrate tỉ lệ thuận với nhiệt độ và thời gian (ngoại trừ các mẫu được xử lý ở

thời gian 80’900 thì có sự thay đổi).

Trong cùng nồng độ và nhiệt độ nhưng khác nhau về thời gian cho thấy hàm

lượng carbohydrate tăng lênkhi thời gian là 70 phút và giảm xuống khi thời gian lên

80 phút.

Hàm lượng carbohydrate cao nhất 8.89mg/ml ở nồng độ kiềm xử lý 8%, nhiệt

độ nấu 900 phút và thời gian nấu 70 phút. Hàm lượng carbohydrate thấp nhất là

3.79mg/ml ở nồng độ kiềm là 4%, nhiệt độ 800, thời gian 60 phút.

Về mặt thống kê chỉ có yếu tố nhiệt độ nấu và thời gian nấu có ảnh hưởng

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 61

đáng kể lên hàm lượng carbohydrate ở mức ý nghĩa 0.05.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

3.7. Xác định hiệu suất thu hồi sản phẩm

Kết quả hiệu suất thu hồi carrageenan với nồng độ xử lý kiềm và nhiệt độ khác

nhau được thể hiện qua bảng 3.7. và biểu đồ 3.5.

Bảng 3.7. Hiệu suất thu hồi carrageenan.

KOH (%) Hiệu suất (%) Nhiệt độ nấu (0C)

4 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 6 8 8 8 8 8 8 Thời gian nấu (phút) 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80 60 70 80 80 80 80 90 90 90 80 80 80 90 90 90 80 80 80 90 90 90 25.02 29 32.2 30.04 43.08 35.02 27 31.14 36.46 33.08 51.06 42.1 28.74 33.16 34.92 32 49 39

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 62

Biểu đồ 3.5. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất thu hồi của carrageenan.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Nhận xét: Qua biểu đồ 3.5. cho thấy :

Trong cùng một nhiệt độ và thời gian nhưng khác nhau về nồng KOH cho thấy

hiệu suất thu hồi tăng khi nồng độ kiềm tăng từ 4-6% và giảm dần khi nồng độ kiềm

tăng từ 6-8%, ( ngoại trừ các mẫu được xử lý ở thời gian 80’900 thì có sự thay đổi).

Trong cùng nồng độ và thời gian nấu nhưng khác nhiệt độ nấu thì hiệu suất hu

hồi tăng dần.

Trong cùng nồng độ và nhiệt độ nhưng khác nhau về thời gian cho thấy hiệu

suất tăng lên.

Hiệu suất cao nhất 51.06% ở nồng độ kiềm xử lý 6%, nhiệt độ nấu 900 phút và

thời gian nấu 70 phút. Hiệu suất thu hồi thấp nhất 25.06% ở thời gian nấu 60 phút,

nhiệt độ nấu 800C và nồng độ kiềm xử lý 4%.

Về mặt thống kê các yếu tố nhiệt độ nấu và thời gian nấu có ảnh hưởng đáng

kể lên hiệu suất thu hồi ở mức ý nghĩa 0.05.

Điều này cho thấy nồng độ kiềm cao quá đã ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi

carrageenan, dưới tác động của dung dịch kiềm đã làm chuyển đổi cấu trúc và hòa

tan một số chất có trong rong làm giảm hiệu suất thu hồi.

Qua bảng 3.7 cũng cho thấy rằng hiệu suất thu hồi đã có sự khác biệt khi xử lý

ở các chế độ khác nhau. So với kết quả nghiên cứu ở Nam Kenya (59.1%) thì hiệu

suất thu hồi 50.06% là thấp hơn.

3.8. Đánh giá chất lượng sản phẩm

Sản phẩm carrageenan có màu hơi vàng. Nó ở

dạng thô và gần như không mùi. Sản phẩm

chỉ đạt chất lượng loại khá, do quá trình xử lý

kiềm ở nhiệt độ thấp nên khả năng khử màu

chưa đạt. Bên cạnh đó còn do giai đoạn phơi

nắng bị nhiễm tạp, bụi bẩn, do đó cần có quá

trình khử màu và tinh sạch. Tuy nhiên cũng

tùy vào mục đích sử dụng mà áp dụng

phương pháp khử màu và tinh sạch hợp lý.

Hình 3.5. Sản phẩm carrageenan dạng khô.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 63

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1. KẾT LUẬN

Từ kết quả thí nghiệm của các yếu tố (nồng độ kiềm xử lý, nhiệt độ nấu và

thời gian nấu chiết) ảnh hưởng đến chất lượng và hàm lượng của carrageenan được

chiết từ rong sụn Kappaphycus alvarezii mua ở Ninh Thuận, ta có kết luận sau:

- sẽ cho cấu trúc khác nhau và

Quá trình xử lý kiềm có ảnh hưởng đến carrageenan làm thay đổi cấu tạo hóa

học của carrageenan tùy thuộc vào mức độ khử -OSO3

sẽ tạo thành các loại carrageenan khác nhau.

Nhiệt độ nấu chiết cũng có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của carrageenan, do

đó cần tuân thủ theo một quy trình nấu chiết nghiêm ngặt để mang lại hàm lượng và

chất lượng cao nhất .

Thời gian nấu chiết cũng ảnh hưởng không nhỏ đến hàm lượng và chất lượng

của carrageenan. Thời gian cũng làm thay đổi cấu trúc hóa học và ảnh hưởng đến

tính chất của carrageenan.

 Kết quả: đây chỉ là bước đầu nghiên cứu nên chưa đánh giá đúng được

chất lượng của carrageenan. Màu sắc sản phẩm hơi vàng.

Chất lượng dịch carrageenan tách chiết theo quy trình này được thể hiện qua

các chỉ tiêu chất lượng sau:

Chỉ tiêu Nồng độ KOH Thời gian Nhiệt độ Hàm lượng cao

xử lý(%) nấu(phút) nấu(0C) nhất (mg/ml)

Protein 4 70 90 0.64

Carrageenan 6 70 90 24.65

Carbohydrate 8 70 90 8.89

Sulfate 4 80 90 0.1357

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 64

Hiệu suất 6 70 90 51.06

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Có thể tùy vào mục đích sử dụng carrageenan trong các sản phẩm khác nhau

mà người ta sẽ xử lí với nồng độ kiềm phù hợp.

4.2. KIẾN NGHỊ

Đây mới là kết quả nghiên cứu ban đầu. Đề tài được thực hiện trong thời gian

ngắn nên vẫn con nhiều hạn chế.

Rong là ngành đang phát triển ở trên thế giới, rong khi đó nước ta có lợi thế về

bờ biển nên nguồn nguyên liệu tương đối dồi dào vì vậy:

Phân tích các chỉ tiêu của carrageenan thành phẩm.

Mở rộng nghiên cứu, khảo sát thêm một số yếu tố khác nhằm đưa ra quy trình

tốt nhất trong công nghệ tách chiết cũng như chế biến.

Đẩy mạnh công tác nghiên cứu sử dụng rong sụn, sản phẩm của rong sụn và

tiếp tục đưa sản phẩm carrageenan vào các ngành thực phẩm, công nghiệp, dược

phẩm...

Tinh sạch carrageenan để sử dụng trong các ngành đòi hỏi carrageenan tinh

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 65

khiết.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu trong nước

[1]. Ths Lê Vân Anh, bài giảng hóa sinh thực phẩm, trường ĐH Kĩ Thuật

Công Nghệ.

[2]. Vũ Ngọc Bội, Nguyễn Văn Ninh, 2008. Bước đầu tinh sạch carrageenan

thu nhận từ rong sụn( Kappaphycus alvarezii) nuôi trồng tại Cam Ranh Khánh Hòa.

Tạp chí khoa học công nghệ thủy sản, pp 30-35.

[3]. Nguyễn Anh Dũng, 2009. Polysaccharide hoạt tính sinh học và ứng dụng.

Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam.

[4].Nguyễn Hữu Đại,1999. Thực vật thủy sinh. Nhà xuất bản Nông Nghiệp

Thành Phố Hồ Chí Minh.

[5]. Trần Thị Hà, 2000. Giáo trình kĩ thuật nuôi trồng rong biển. NXB nông

nghiệp.

[6]. Lê Như Hậu, Nguyễn Hữu Đại. Rong câu Việt Nam nguồn lợi và sử dụng.

NXB khoa học tự nhiên và công nghệ.

[7].Th. Sĩ Đào Trọng Hiếu. Tối ưu hóa quy trình công nghệ tách chiết

carrageenan từ rong sụn (Kappaphycus alvarezii). Phòng CBBQ thủy sản, cục chế

biến, thương mại nông lâm thủy sản và nghề muối.

[ 8]. Nguyễn Thị Hiền, Vũ Thị Thư, 2000. Hóa sinh học nông nghiệp. Nhà

xuất bản giáo dục,tr.168-172.

[9]. Nguyễn Thanh Hùng, 2009. Nghiên cứu xây dựng mô hình và kĩ thuật

trồng rong sụn Kappaphycus alvarezii năng suất và chất lượng cao ở hai thủy vực

bãi ngang Sơn Hải và Mỹ Hiệp. Luận văn thạc sĩ sinh học.

[10]. TS. Nguyễn Hoài Hương, Th.S Nguyễn Thị Thu Hương. Bài giảng thực

hành công nghệ sản xuất nguyên liệu thực phẩm. Trường ĐH Kĩ Thuật Công Nghệ,

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 66

2010.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

[11]. Phạm Quang Long, Châu Văn Minh, 2005. Lipide và các acid béo hoạt

tính sinh học có nguồn gốc thiên nhiên. Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật.

[12]. Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn, Ngô Đăng Nghĩa,

2004. Chế biến rong biển. Nhà xuất bản Nông Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh.

[13]. Đỗ Văn Ninh, Bùi Huy Chích, 2010. Bước đầu nghiên cứu thủy phân

carrageenan từ rong sụn Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty bằng enzyme amylase.

Tạp chí khoa học- công nghệ thủy sản.

[14]. Hoàng Thị Hồng Phúc, 2008. Nghiên cứu thành phần sinh hóa của đối

tượng rong sụn Kappaphycus alvarezii. Luận văn thạc sĩ hóa học.

[15]. Trần Đình Toại, Châu Văn Minh, 2005. Rong biển dược liệu Việt Nam.

Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật.

[16]. Trần Đình Toại, Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải, Nguyễn Bích

Thủy, Trần Thị Hồng, 2006. Carrageenan từ rong biển sản xuất và ứng dụng. NXB

khoa học kĩ thuật Hà Nội.

[17]. Nguyễn Thanh Tùng, 1999. Tài nguyên và sinh thái rong . Tủ sách đại

học Khoa Học Tự Nhiên TP. Hồ Chí Minh.

[18]. Lê Nhã Uyên,2008. Nghiên cứu tách chiết alginate từ rong nâu đạt tiêu

chuẩn ứng dụng trong y học. Luận văn thạc sĩ sinh học.

Tài liệu nước ngoài:

[19]. Dubois, Michel; Gilles, K. A.; Hamilton, J. K.; Rebers, P. A.; Smith,

Fred, 1956. Colorimetric method for determination of sugars and related substances.

Anal. Chem. (1956), 28, pp 350-356.

[20]. Fred van de Velde, Nidia D. Lourenco, Helena M Pinheiro, Martin

Bakker, 2002. Carrageenan: A Food-Grade and Biocompatible Support for

Immobilisation Techniques.Adv. Synth.Catal. 2002, 344, pp 815-835.

[21]. Gerhard A. De Ruiter and Brian Rudolph, 1997. Carrageenan

biotechnology. Trends in Food Science & Technology. Pp 389-395.

[22]. Harris J. Bixler, 1996. Recent development in manufacturing and

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 67

marketing carrageenan. Kluver Academic Publisher, pp 35-37.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

[23]. Harris J. Bixler, Kevin Johndro, Ruth Falshaw(2001). Kappa-2

carrageenan: structure and performance of commercial extracts. Food Hydrocolloid

15, pp 619-630.

[24]. Helena S. Soedjak( 1994), Colorimetric Determination of Carrageenans

and Other Anionic Hydrocolloids with Methylene Blue. Anal.Chem, 66 (24), pp

4514–4518.

[25]. Isabella A. Abbott and Faylla A. Chapman, 1981. Evaluation of Kappa

Carrageenan as a Substitite for Agar in Microbiological Media. Arch Microbiol 128,

pp 355-359.

[26].Joseph G. Wakibia, John J. Bolton, Derek W. Keats and Lincoln M. Raitt,

2006. Seasonal changes in carrageenan yield and gel properties in three commercial

eucheumoids grown in southern Kenya. Botanica Maria 49, pp 208-215.

[27]. Julieta Munoz, Yolanda Freile-Pelegrín, Daniel Robledo, 2004.

Mariculture of Kappaphycus alvarezii ( Rhodophyta, Solieriaceae) color strains in

tropical waters of Yucatán, México. Aquaculture 239,pp 161-177.

[28]. Kawana F. Wong, Jame S. Craigie, 1978. Sulfohydrolase activity and

carrageenan Biosynthesis in chondrus crispus (rhodophyceae). Plant Physiol, 61,

663-666.

[29]. L. Hilliou, F. D. S Larotonda, A. M Sereno, and M. P. Goncalves, 2006.

Thermal and Viscoelastic Properties of k/i- Hybrid Carrageenan Gels Obtained

from the Portuguese Seaweed Mastocarpus Stellatus. J. Agric Food Chem 54, pp

7870-7878.

[30]. Lella Hayashi, Edison José de Paula & Fungyl Chow, 2007. Growth rate

and carrageenan analyes in four strains of Kappaphycus alvarezii( Rhodophyta,

Gigartinales) farmed in the subtropical waters of Sao Paolo State, Brazil. J Appl

Phycol 19, pp 393-399.

[31]. Lê Đình Hùng, Kanji Hori, Huỳnh Quang Nang, Trần Kha, Lê Thi Hoa,

2009. Seasonal changes in growth rate, carrageenan yield and letin content in the

red alga kappaphycus alvarezii cultivated in Cam Ranh, Việt Nam. Journal of

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 68

Applied Phycology, 21, 265-272.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

[32]. Loic Hilliou & Maria P. Goncalves, 2007. Gelling properties of a k/i

hybrid carrageenan: effect of concentration and steady shear. International Journal

of Food Science and Technology 42, pp 678-685.

[33]. M. T. Nickerson, A. T Paulson, 2005. Time-temperature studies of k-

carrageenan gelation in the presence of high levels of co-solutes. Carbohydrate

Polymers 61, pp 231-273.

[34]. Mc Hugh, DJ, 2006. The seaweed industry in the pacific islands. ACIAR

working paper No. 61.

[35]. Masao Ohno, Huỳnh Quang Nang & Shushumu Hirase,1996. Cultivation

and carrageenan yield and quality of Kappaphycus alvarezii in waters of Viet Nam.

Journal of Applied Phycology 8, pp 431-437.

[36]. Matthew A. Roberts and Bernard Quemener, 1999. Measurement of

carrageenans in food: challenges, progress, and trends in analysis. Trends in Food

Science & Technology 10, pp 169-181.

[37]. NEERI Nagpur & NICD. Guidance manual for drinking water quality

monitoring and assessment: second edition, pp 47-54.

[38]. Pathik chandramishra, Reeta Jayasankar and C. Seema, 2006. Yield and

quality of carrageenan from kappaphycus alvarezii subjected to different physical

and chemical treatment. Seaweed Rex. Utiln, 28, pp 113-117.

[39]. S. Suzanne. Nielsen, 2010. Food analys laboratory manual. Food science

texts series, 47-54.

[40]. Thuy T. T. Thành, Yoshiaki Yuguchi, Míturu Mimura, Hidekazu

Yasunaga, Ryo Takano, Hiroshi Urakawa, Kanji Kajiwara, 2002. Molecular

characteristics and Gelling Properties of the carrageenan Family. Macromol. Chem,

Phys, 203, pp 15-23.

[41]. Vanessa Leiria Campo, Daniel Fábio Kawano, Dílson Braz da Silva Jr,

Ivone Carvalho, 2009. Carbohydrate Polymers, pp 167-180.

[42]. http://www.vienhoahoc.ac.vn/PrintPreview.aspx?ID=278

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 69

Các website:

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

[43]. http://www.btinternet.com/~martin.chaplin/hycar.html

[44].http://khcn.ntu.edu.vn/vn/tai_nguyen/danh_muc_tap_chi/20084/2009041

31622281.pdf.

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 70

[45].http://www.wileyvch.de/books/biopoly/pdf_v06/bpol6009_245_250.pdf.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Phụ lục A: Các đường chuẩn

y = 0.0011x + 0.0213 R² = 0.9975

PHỤ LỤC

m n 5 9 5 A

0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0

0

10

20

30

40

50

60

Nồng độ albumin(µg/ml)

0.6

0.5

y = 0.004x + 0.094 R² = 0.9912

0.4

0.3

0.2

Hình 1.Đường chuẩn albumin

m n 9 5 5 A

0.1

0

0

20

40

60

80

100

120

Nồng độ carrageenan (µg/ml)

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 71

Hình 2. Đường chuẩn carrageenan.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

1.2

1

y = 0.0109x - 0.072 R² = 0.9923

0.8

0.6

0.4

m n 7 9 4 A

0.2

0

0

20

40

60

80

100

120

Nồng độ D-galactose(µg/ml)

0.35

0.3

y = 0.0075x - 0.0456 R² = 0.9938

0.25

0.2

0.15

Hình 3. Đường chuẩn carbohydrate.

m n 0 7 4 A

0.1

0.05

0

0

20

40

60

Nồng độ K2SO4(μg/ml)

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 72

Hình 4. Đường chuẩn sulfate.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Phụ lục B: Các bảng phân tích

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 73

Bảng 1. Bảng phân tích phương sai của hàm lượng protein

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Bảng 2. Bảng phân tích phương sai của hàm lượng carrageenan

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 74

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Bảng 3. Bảng phân tích phương sai của hàm lượng carbohydrate

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 75

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Bảng 4. Bảng phân tích phương sai của hàm lượng sulfate

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 76

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

Bảng 5. Bảng phân tích phương sai của hiệu suất thu hồi

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 77

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 78

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

SVTH: NGUYỄN THỊ THU 79