- BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM TIỂU LUẬN MÔN HỌC: PHỤ GIA THỰC PHẨM Đề tài: CARRAGEENAN GVHD: Lê Văn Nhất Hồi Lớp: DHTP7B Nhóm: TP.HCM, tháng 11 năm 2013 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM TIỂU LUẬN MÔN HỌC: PHỤ GIA THỰC PHẨM Đề tài: CARRAGEENAN GVHD: Lê Văn Nhất Hoài Lớp : DHTP7B Nhóm: DANH SÁCH NHĨM THỰC HIỆN Họ tên Phạm Ngọc Trà My Trần Thị Hồng Nhung Trần Thị Thắm Nguyễn Thị Thủy Triều Mai Thị Thảo Uyên Huỳnh Trung Sơn MSSV 11076221 11081151 11222851 11074271 11082661 11242001 TP.HCM, tháng 11 năm 2013 LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn:  Trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM  Viện sinh học thực phẩm trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM  Thầy Lê Văn Nhất Hoài– giảng viên hướng dẫn mơn Phân tích thực phẩm trường Đại học Cơng Nghiệp TP.HCM  Thư viện trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM  Cùng anh, chị khóa Đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng em tiếp cận với đề tài, truyền đạt kinh nghiệm cần thiết làm tiểu luận, đồng thời cung cấp liệu liên quan để chúng em hồn thành tiểu luận cách thuận lợi Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hồi LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam có hệ động, thực vật vơ phong phú, có nhiều nguồn gen q đặc trưng cho khí hậu nhiệt đới nóng ẩm Một điều kiện tạo nên phong phú giàu có vùng biển nhiệt đới rộng với bờ dài 3000 km bao bọc hết phía đơng nam đất nước Một nguồn tài nguyên phong phú có giá trị mà vùng biển tặng cho rong biển Tại vùng biển Việt Nam có gần 800 lồi rong biển thuộc tất ngành rong cơng bố giới Từ rong biển tách polysaccharide carrageenan, axit alginic, agar… carrageenan có ý nghĩa quan trọng hàng đầu Carrageenan sản xuất nhiều nước có vùng biển nhiệt đới, thuận tiện cho loài rong Đỏ phát triển mạnh Carrageenan ứng dụng nhiều đời sống kinh tế quốc dân, việc sản xuất carrageenan nhanh chóng phát triển giới Sản lượng hàng năm carrageenan giới tăng rõ rệt So với polysaccharide khác, carrageenan có giá trị thương phẩm lớn Với lý nêu trên, nhóm chúng em xin tìm hiểu đề tài “Carrageenan” để biết thêm đặc điểm, cấu tạo lợi ích vơ q giá carrageenan đời sống Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ CARRAGEENAN 1.1.LỊCH SỬ PHÁT HIỆN CARRAGEENAN Carrageenan bắt đầu sử dụng từ 600 năm trước Trên bờ biển phía nam Ireland, làng mang tên Carragheen., người ta thấy dịch chiết từ rêuIrish moss (loài rong Đỏ Chondrus crispus) nấu bánh phết mứt Tới năm 1837, người ta lấy tên làng đặt tên cho dịch chiết Và từ đó, polysaccharide, chiết từ rong Đỏ gọi tên carrageenin (theo tên làng), gọi carrageenan Theo phân loại khoa học, carrageenan polysaccharide galactose, gắn thêm nhiều nhóm sulphat, gọi galactan sulphat Vào năm ba mươi kỷ XX, Irish moss sử dụng công nghiệp bia hồ sợi Chiết phân đoạn carrageenan thô thực vào năm năm mươi kỷ XX dẫn đến phát đặc trưng dạng carrageenan khác Cũng thời kỳ này, người ta xác lập cấu trúc carrageenan, đặc biệt cấu trúc 3,6 – anhydro – D – galactose κ – carrageenan, dạng liên kết giữ vòng galactose anhydrogalacrose Sau này, carrageenan chiết xuất từ số loài rong khác Gigartina stelata thuộc chi rong cạo Gigartina Các loài Eucheuma sp., Hypnea sp., Gymnogongrus sp nghiên cứu, nuôi trồng trở thành nguồn nguyên liệu sản xuất carrageenan Ngày nay, sản xuất cơng nghiệp carrageenan khơng cịn giới hạn vào chiết tách từ Irish moss, mà nhiều loài rong Đỏ thuộc ngành Rhodophyta sử dụng Những lồi rong gọi chung Carrageenophyte Hình 1.1 Một số hình ảnh liên quan đến carrageenan Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài Theo truyền thống, rong thu hoạch từ tự nhiên Riêng Nhật Bản, việc canh tác rong biển để tăng suất sản phẩm 200 năm trước Các kết nghiên cứu khoa học rong biển cho phép nhân giống nâng cao suất carrageenan Tới nay, có hàng chục lồi rong biển ni trồng với việckhai thác rong tự nhiên làm tăng nhiêu nguồn nguyên liệu cho sản xuất carrageenan 1.2.CẤU TRÚC CỦA CARRAGEENAN 1.2.1.Đơn vị cấu trúc carrageenan Carrageenan polysaccharide galactose – galactan Ngoài mạch polysaccharide chính, cịn có nhóm sulphat gắn vào carrageenan vị trí số lượng khác Vì vậy, carrageenan khơng phải polysaccharide đơn lẻ, có cấu trúc định, mà carrageenan nói chung, galactan sulphat Mỗi galactan sulphat dạng riêng carrageenan có ký hiệu riêng Thí dụ: λ-, κ-, ιcarrageenan Về cấu trúc, agarose, carrageenan polysaccharride có cấu tạo từ galactose 3,6 – anhydrogalactose, khác agarose chỗ carrageenan chứa D – galactose mức độ sulphat hóa lớn hơn, agarose chứa 3,6 – anhydro – L – galactose.(hình 1.1) Trong tự nhiên, dạng carrageenan thường gặp μ-, ν-, λ- carrageeenan, carrageenan không tạo gel λ-carrageenan hay gặp nhiều loài Solieria chordalis (Solieriaceae), Callibepharis jubata, C ciliata, Cystoclonium purpureum (Rhodophyllidaceae), Gigartina clavifera Gigartina decipiehns thuộc họ Gigartinaceae (Rhodophyta) Trong trình chiết tách, tác động mơi trường kiềm, μ-, ν-, λcarrageenan dễ chuyển hóa thành κ-, ι-, θ- carrageenan tương ứng Các carrageenan có mức độ sulphat hóa khác nhau, thí đụ như: κ- carrageenan (25% sulphat), ι- carrageenan (32% sulphat), λ- carrageenan (35% sulphat) Các sản phẩm thương mại hóa, chiếm vị trí quan trọng thị trường polysaccharide Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài Đơn vị cấu trúc carrageenan Đơn vị cấu trúc carrageenan disaccharide Đơn vị cấu trúc cấu tạo hai đơn vị hợp phần Đơn vị hợp phần vịng 3-β-D-galactose (đơn vị - G), vịng 4-α-D-galactose (đơn vị - D) vòng 4-3,6-anhydro-α-D-galactose (đơn vị DA)xen kẽ luân phiên liên kết α (13) β (14) Như vậy, đơn vị cấu trúc carrageenan (disaccharidee) (G+D) (G+DA) Đơn vị cấu trúc số dạng carrageenan trình bày hình 1.2 Hình 1.2 So sánh đơn vị cấu trúc agarose họ carrageenan Ký hiệu :* - vị trí có nhóm sulphat –OSO3- Do có khác chủ yếu vị trí nhóm sulphat có mặt liên kết 3,6anhydro-D-galactose đơn vị cấu trúc, chia carrageenan thành hai nhóm (bảng 1.1): − − Nhóm khơng có liên kết 3,6-anhydro-D-galactose, có đơn vị cấu trúc (G,D) Nhóm có liên kết 3,6-anhydro-D-galactose, có đơn vị cấu trúc (G,DA) Do có khác mặt cấu trúc mà carrageenan có tính chất hóa, lý khác Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hồi Dạng κ- có nhóm sulphat C4 đơn vị G, dạng ι- có thêm nhóm sulphat rại C2 đơn vị DA λ- carrageenan khác sống với κ-, ιcarrageenan vài điểm sau: thứ nhất, mức độ sulphat hóa cao cấu trúc; thứ hai, vòng β (14)-α-D galactose (đơn vị D) khơng có liên kết 3,6-anhydro, mang nhóm este sulphat C2 C6; cuối cùng, đơn vị G có chứa nhóm sulphat C2 Điều cho thấy số luong vị trí nhóm sulphat có ảnh hưởng lớn đên cấu trúc lị xo tương tác lẫn tiếp sau dạng carrageenan khác Bảng 1.1 Phân nhóm carrageenan theo cấu trúc G, D: carrageenan khơng có liên kết 3,6-anhydro-D-galactose Vị trí nhóm sulphat Vị trí nhóm sulphat đơn vị G đơn vị D μ G 4s D 6s ν G 4s D 2s, 6s λ G 2s D 2s, 6s G, DA: carrageenan có liên kết 3,6-anhydro-D-galactose Vị trí nhóm sulphat Vị trí nhóm sulphat Dạng carrageenan đơn vị G đơn vị DA β G DA κ G 4s DA α G DA 2s ι G 4s DA 2s G 2s DA 2s θ τ G 4s 6s DA 2s ρ G 2s 4s 6s DA 2s Dạng carrageenan Ghi chú: S-ký hiệu có mặt nhóm sulphat vị trí cacbon β-carrageenan khơng có nhóm sulphat đơn vị cấu trúc θ-carrageenan khác ιcarrageenan chỗ có nhóm sulphat đơn vị G vị trí C2 τ-carrageenan có ba nhóm sulphat đơn vị cấu trúc disaccharide, ρ-carraageenan có bốn nhóm sulphat đơn vị cấu trúc, hai carrageenan có nhóm sunphat vị trí C6 đơn vị G, riêng ρ- có thêm nhóm sulphat vị trí C2 đơn vị G Ngồi dạng carrageenan gặp tự nhiên β, θ, ζ, χ, π, γ, α, người ta cịn tìm thấy carrageenan pyruvat, dạng carrageenan tìm thấy lồi Solieria robusa τ,ρ polysaccharide khơng có tự nhiên, nghiên cứu tổng hợp đường hóa học Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hồi Một số dạng carrageenan lý tưởng trình bày hình 1.3: Hình 1.3 Cấu trúc hóa học lý tưởng dạng carrageenan 1.2.2.Phương pháp nghiên cứu cấu trúc carrageenan Để biết cấu trúc chi tiết carrageenan chiết tách từ loài rong Đỏ, ngừi ta sử dụng nhiều phương pháp khác để khảo sát nghiên cứu như: phương Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B 10 Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài Một số lồi rong Đỏ cịn có tên gọi truyền thống như: Porphyra lacinata Rhodymenia palmata có tên rong Đun (Dulse) Laver Nori (tên Nhật Bản) Loài rong Đỏ sống rạn san hô gọi rong San hô (Coralline Algae) Ở vùng biển nhiệt đới, loài rong Đỏ sinh trưởng phát triển mạnh chứa carrageenan với hàm lượng cao như: Chondrus (crispus), Kappaphycus (alvarezii), Eucheuma ( spinosum), Gigartina (clavifere, alveata, corimbifera), Mazaella (laminariodes), Sarcotalia (crispata), Iridaea (undolosa, cordata), Gymnogongrus (torulosus), Rhodoglossum, Agardhiella Trữ lượng lớn C.crispus tìm thấy bờ biển Canada, với G.stellata chúng tạo nên dải rộng lớn ven biển nước Pháp Tây Ban Nha Dọc bờ biển phía nam nước Pháp, phía bắc Bồ Đào Nha Marơc phổ biến lồi G.acicularis G.pistillata Trữ lượng lớn rong Đỏ Chilê loài G.radula G.skottsbergii Ở Indonexia Philipin người ta khai thác E.cottonii E spinosum Ở Australia New Zealand chủ yếu có chi Gigartina Eucheuma Đặc biệt Eucheuma gelatinae (hình 4.1) cho hàm lượng carrageenan cao, 60% trọng lượng khô E.gelatinae nuôi trồng nhiều số nước như: Nhật Bản, Philipin, Trung Quốc, Việt Nam Cách thích hợp nuôi trồng bán tự nhiên phương pháp sinh sản dinh dưỡng tốn kém, suất đạt 30 tươi/ha/năm(Philipin) Ngoài ra, Nhật Bản người tta cịn gia tăng diện tích phaan bố cách gia tăng vật bám cành san hô gãy (acropora) chỗ tứ bào tử (tetrapora) 4.1.2 Nguồn nguyên liệu sản xuất carrageenan Việt Nam Ở Việt Nam, số loài rong Đỏ cố hàm lượng carrageenan lớn Kappaphyycus alvarezii Eucheuma gelatinae Hình 4.1 Rong Đỏ Eucheuma gelatinae Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B 41 Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hồi Các lồi rong có sản lượng tự nhiên lớn (mỗi loài từ 5-10 tươi/năm), chúng mọc phổ biến số nói huyện Ninh Hải (Ninh Thuận), đèo Hải Vân (Quảng Nam – Đà Nẵng), đảo Phú Quốc Sau di thực từ Ninh Thuận, loài Euchuma gelatinae phát triển nhiều vùng Nha Trang Ngoài ra, ven biển đảo Việt Nam với diện tích rộng lớn, có điều kiện tự nhiên thích hợp hồn tồn phát triển nguồn lợi rong quy mô lớn Về xu phân bố theo vĩ độ địa lý, nhóm rong Thun thút Catenella có ven biển Quảng Ninh, Hải Phịng, cịn ven biển miền Trung (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế) chưa phát Các lồi thuộc nhóm rong Đơng Hypnea phân bố rộng hơn, chúng có mặt từ đảo Long Châu, Cát Bà, Hòn Dấu, Đồ Sơn (Hải Phòng) tỉnh miền Trung Các loài thuộc chi rong Mào gà Laurencia chủ yếu phân bố tỉnh miền Trung Việt Nam 4.1.3 Hàm lượng carrageenan số loài rong ĐỏViệt Nam Kết khảo sát rong Đỏ ven biển từ Nghệ An đến Thừa Thiên Huế cho thấy, trữ lượng số lồi rong Đơng Hypnea đạt gần 80 tươi/năm; rong Mào gà Laurencia 15 tấn; số nơi ven biển từ Hải Phòng đến Thừa Thiên Huế, rong Cạo dẹp Gigartina intermedia ước tính 10 tấn; rong Chạc Gymnogongrus khoảng gần Ngoài ra, trữ lượng số Carrageenophyte khác đạt khoảng 100 tấn, lồi rong Gai Acanthophora spiciifera sống dầm nước lợ Cát Hải (Hải Phịng) có trữ lượng khoảng 80 tươi,rong Câu cong quanh khu vực đảo Biện Sơn phát triển tốt, hàng năm thu hoạch 20 tươi Bảng 4.1 Thành phần loài phân bố loài rong Đỏ Trung Bộ Việt Nam Họ rong Thạch Gelidiaceae ST T Rong Câu rễ tre Phú Lộc (Thừa Thiên -Huế) Rong Lông gà mịn Dảo Cô Tô (Quảng Ninh), Vĩnh Quang (Quảng Trị) Tên loài Địa điểm phân bố Rong Chủn dẹp Rong Chủn đá Họ rong Chủn Cryptonemiaceae Quảng Trạch (Quảng Bình), Phú Lộc (Thừa Thiên Huế) Vĩnh Linh (Quảng Trị) Rong Câu cong Họ rong Câu Gracilariaceae Quảng Hà (Quảng Ninh), Vĩnh Linh (Quảng Trị) Rong Câu đốt Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B Tiên Yên (Quảng Ninh), Cát Hải (Hải Phòng) 42 Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hồi Họ rong Bìm Solieriaceae Hải Ninh (Quảng Ninh) Rong Bìm thơ Rong Bìm thon Hải Ninh (Quảng Ninh) Rong Hồng vân Phú Lộc (Thừa Thiên Huế) Họ rong Đơng Hypneaceae Cát Hải (Hải Phịng), Quảng Trạch (Quảng Bình) 10 Rong Đơng nhỏ 11 Rong Đơng móc câu 12 Rong Đơng roi 13 Rong Đơng sừng Kỳ Anh (Hà Tĩnh), Quảng Trạch (Quảng Bình), Phú Lộc (Thừa Thiên Huế) Cát Hải (Hải Phòng), Quỳnh Lưu (Nghệ An), Kỳ Anh (Hà Tĩnh), Phú Lộc (Thừa Thiên Huế) Vĩnh Quang (Quảng Trị) 14 Rong Đông tổ Đảo Long Châu, Bạch Long Vĩ (Hải Phịng) 15 Rong đơng gai dày 16 Rong Đông gai dài Đồ Sơn (Hải Phịng), Quỳnh Lưu (Nghệ An), Quảng Trạch (Quảng Bình), Phú Lộc (Thừa Thiên Huế) Quỳnh Lưu (Nghệ An), Phú Lộc (Thừa Thiên Huế) Họ rong Chạc Phyllophoraceae Đồ Sơn (Hải Phòng), Quỳnh Lưu (Nghệ An), Vĩnh Linh (Quảng Trị) Quảng Trạch (Quảng Bình) 17 Rong Chạc quạt 18 Rong Chạc mịn 19 Rong Chạc lược Đồ Sơn (Hải Phòng) 20 Rong Chạc nhật Vĩnh Linh (Quảng Trị) 21 Rong Chạc trịn Quỳnh Lưu (Nghệ An), Quảng Trạch (Quảng Bình) Họ rong Cạo Gigartinaceae Hải Ninh (Quảng Ninh), Đồ Sơn (Hải Phòng), Phú Lộc (Thừa Thiên Huế) Cát Hải (Hải Phòng) 22 Rong Cạo dẹp 23 Rong Cạo kim 24 Rong Cạo tròn Kỳ Anh (Hà Tĩnh) 25 Rong Thun thút đốt 26 Hải Nình, Tiên Yên (Quảng Ninh), Đồ Sơn (HẢi Phòng) Hải Ninh (Hải Phòng) 27 Rong Thun thút gióng thánh Họ rong Mào gà Rhodomelaceae Rong Gai rêu Vĩnh Linh (Quảng Trị) 28 Rong Gai Cát Hải (Hải Phịng), Quảng Trạch (Quảng Bình) 29 Rong Mào gà Kỳ Anh (HÀ Tĩnh), Vĩnh Linh (Quảng Trị) Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B 43 Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài 30 Rong Mào gà tù Quỳnh Lưu (Nghệ An), Quảng Trạch (Quảng Bình) 31 Rong Mào gà ngắn Quỳnh Lưu (Nghệ An) 32 Rong Mào gà nhỏ Vân Đồn (Quảng Ninh), Quảng Trạch (Quảng bình) 33 Rong Mào gà sụn Vĩnh Linh (Quảng Trị) 34 Rong Mào gà nhăn Kỳ Anh (Hà Tĩnh), Vĩnh Linh (Quảng Trị) 35 Rong Mào gà bị Quảng Trạch (Quảng Bình), Vĩnh Lĩnh (Quảng Trị) 36 Rong Mào gà dẹp Quảng Hà (Quảng Hà), Quỳnh Lưu (Nghệ An), Quảng Trạch (Quảng Bình) Trong số loài rong Đỏ phát triển dọc theo bờ biển nước ta, nhiều lồi có hàm lượng carrageenan cao Thí dụ, Phú Lộc (Thừa Thiên Huế) có rong Cạo dẹp – 53,75%, rong Đơng móc H japonica – 63,39%, rong Chủn đẹp Grateloupia livida – 52,09%, Vĩnh Linh có rong Chạc nhật – 56,90%, Quỳnh Lưu (Nghệ An) có rong Cạo dẹp – 4,81%, rong Chạc – 42,55% Lồi rong Gai Acanthophora spicifera có sản lượng tự nhiên lớn, dễ thu hoạch lại cho hàm lượng carrageenan thấp (20,3%) HIện nay, vùng biển Nam Trung Bộ, từ Phú Yên, Khánh Hòa tới Ninh Thuận, Bình Thuận nhân dân trồng nhiều rong Sụn Kappaphycus Rong có hàm lượng carrageenan cao tới 60% Hàm lượng carrageenan số loài rong bờ biển miền Bắc trình bày bảng4.2: Bảng 4.2 Hàm lượng carrageenan (%) số loài rong Đỏ ven biển Việt Nam STT Tên loài Nơi thu mẫu Rong Câu rễ tre Rong Lông gà mịn Rong Câu cong Rong Câu đốt Vĩnh Linh (Quảng Trị) Đồ Sơn (Hải Phòng) Vĩnh Linh (Quảng Trị) Rong Chủn dẹp Phú Lộc (Thừa Thiên Huế) 38,21 Rong Đơng nhỏ Quảng Trạch (Quảng Bình) 63,39 Rong Đơng móc câu Phú Lộc (Thừa Thiên Huế) Rong Đông roi Phú Lộc (Thừa Thiên Huế) Đồ Sơn (Hải Phịng) 35,35 39,35 39,50 Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B Phú Lộc (Thừa Thiên Huế) Hòn La (Quảng Trị) Vĩnh Linh (Quảng Trị) Carageenan (%) 27,50 20,22 44,47 36,23 18,05 52,09 44 Phụ Gia Thực Phẩm Rong Đông tổ 10 GVHD: Lê Văn Nhất Hồi Rong Đơng gai dài Vĩnh Linh (Quảng TRị) Long Châu Đồ Sơn (Hải Phòng) 28,00 20,00 37,39 11 Rong Chạc quạt Kỳ Anh (Hà Tĩnh) 41,18 12 Rong Chạc mịn Hòn Nồm 34,20 13 Rong Chạc nhật Vĩnh Quang 56,90 14 Rong Chạc tròn Quỳnh Lưu (Nghệ An) 42,55 15 Rong Chạc dẹp Phú Lộc (Thừa Thiên Huế) 53,57 16 Rong Thun thút đốt Đồ Sơn (Hải Phịng) 39,19 17 Rong Thun thút gióng thánh Hải Ninh (Quảng Ninh) 33,12 18 Rong Gai Cát Hải (Hải Phòng) 20,30 19 Rong Mào gà Vĩnh Linh (Quảng Trị) 47,41 20 Rong Mào gà tù Quỳnh Lưu (Nghệ An) 41,38 21 Rong Mào gà nhỏ Quảng TRạch (Quảng Bình) 34,17 Như vậy, qua kết nghiên cứu khảo sát trữ lượng hàm lượng carrageenan số lồi rong Đỏ (Rhodophyta) ven biển Việt Nam lựa chọn lồi có triển vọng đưa vào nuôi trồng nhằm tạo nguồn nguyên liệu lớn cho công nghệ sản xuất carrageenan phục vụ nhu cầu nước xuất Đáng ý loài thuộc chi rong Đông Hypnea, rong Cạo Gigartina, rong Chạc Gymnogongrus, rong Thun thút Catenella đặc biệt rong Hồng vân Eucheuma gelatinae, rong Sụn Kappaphycus alvarezii (cịn có tên khác Eucheuma cottonii) Phân tích nguồn nguyên liệu cho thấy có hai lồi rong biển cho trữ lượng, hàm lượng carrageenan cao nhất, rong Hồng vân rong Sụn Bờ biển nước ta hoàn toàn đáp ứng nơi cung cấp nguyên liệu cho sản xuất carrageenan Hiện nay, rong Sụn nuôi trồng canh tác diện rộng vùng biển Ninh Thuận, Bình Thuận, Nha Trang nhằm mục đích xuất nguyên liệu thô cho thị trường giới Nếu triển khai sản xuất carrageenan làm thương phẩm, vừa để đáp ứng nhu cầu nước, vừa để xuất hiệu sử dụng rong biển cao Trên cở chúng toi triển khai nghiên cứu sản xuất carrageenan từ nguồn rong biển nước ta Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B 45 Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hồi 4.2 Sản xuất carrageenan (Quy trình sản xuất carrageenan nghiên cứu tìm hiểu tác giả: Phạm Hồng Hải, Trần Đình Toại, Nguyễn Xuân Nguyên, Nguyễn Bích Thủy, Trần Thị Hồng) 4.2.1 Quy trình chiết, tách carrageenan 4.2.1.1 Nguyên liệu Nguyên liệu để chiết tách carrageenan sử sử dụng rong Hồng vân Eucheuma gelatinae Rong Hồng vân (Eucheuma gelatinae): thuộc họ Solieriaceae, Gigartinales ngành Rhodophyta Rong mọc tự nhiên vùng Ninh Hải (Ninh Thuận) sau di giống nuôi trồng Khánh Hịa (Nha Trang) Rong có dạng bụi dẹp, bị bám đá san hơ chết, nơi có sóng nước trong, độ muối 28-331%, độ sâu 1-3m Rong dài 10-20cm, chất sụn màu đỏ nhạt nâu hồng Chia nhánh khơng có quy luật, hai bên mép nhánh có gai ngắn hình chùy, mặt có nhiều mụn, mặt nhẵn Rong phát triển tốt khoảng tháng 3-6, thu hoạch vào tháng 6-7 Như trình bày, lồi rong Đỏ khác cho thành phần carrageenan khác Do cách chiết tách carrageenan từ loài rong Đỏ khác nhau, nhiên carrageenan polysaccharide tan nước, nên phương pháp cổ truyền chiết nước nóng (hoặc bổ sung thêm kiềm) Vấn đề tách lấy sản phẩm sau q trình chiết việc khơng đơn giản, với dạng carrageenan tách tinh chế khác 4.2.1.2 Phương pháp chiết carrageenan Chiết carrageenan thực điều kiện kiềm mạnh nhiệt độ cao Tuy nhiên, để nhạn phân đoạn carrageenan đặc biệt carrageen có thành phần đơn vị tiền thân cho mục đích phân tích nghiên cứu, số phương pháp chiết đề cập đến Chiết carrageenan từ rong biển nước nước nóng có lẽ phương pháp cổ truyền đucợ ưng sụng rộng rãi Trong công nghiệp, carrageenan nhận phương pháp kết tủa với etanol, isopropanol Cũng chiết rong biển dung môi hữu aceton, rượu, diethyl ete để tách thành phần mong muốn việc lựa chọn thời điểm, nhiệt độ chiết thích hợp để nhận phân đoạn carrageenan khác Trong trình chiết thêm tác nhân khác để hiệu chiết cao Thí dụ như: thêm muối natri clorua natri bicacbonate vào mơi trường chiết Có thể cho thêm amyloglucosidase vào hỗn hợp chiết lạnh để phá hủy tinh bột có mặt dịch chiết Thẩm tích sử dụng để tách Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B 46 Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hồi chất khơng có trọng lượng phân tử thấp muối đường Phương pháp ly tâm lọc sử dụng để tách vật liệu thành tế bào không tan để nhận dung dịch Thẩm tích trao đổi ion resin sử dụng để nhận carrageenan có ion đối lập đặc biệt 4.2.1.2.1 Phương pháp chiết tách phân đoạn Phương pháp chiết phân đoạn KCl sử dụng để tách κ-carrageenan khỏi dạng carrageenan khác Phương pháp ducawj sở tính chất κ-carrageenan xoắn tụ hợp lại với có mặt ion K+ hình thành cấu trúc gel Cả ι- λ- khơng có chế hình thành gel Dựa vào khác biệt mà chiết phân đoạn KCl để tách κ-carrageenan λ-carrageenan Khi thêm ion K+ vào dung dịch carrageenan đủ loãng cho phép tách κ-carrageenan pha gel, phần lại dung dịch chứa λ-carrageenan Kỹ thuật sử dụng để phân biệt hỗn hợp κ/ι-carrageenan dạng lại hóa Phương pháp chiết rút phương pháp chiết phân đoạn việc thay đổi nồng độ KCl để tách λ-carrageenan Để tiến hành chiết rút, cho phần chiết carrageenan thô dạng bột khô vào dung dịch KCl khuấy mạnh Như vậy, κ-carrageenan giữ lại hạt gel, phân đoạn λ-carrageenan chiết rút vào dung dịch Sử dụng hai phương pháp với nồng độ muối KCl khác thu đucợ kết tưa dãy phân đoạn carrageenan Thí nghiệm chiết , tách làm carrageeenan Thí nghiệm 1: cân 10g rong hồng vân khô, rửa khỏi cát bụi , ngậm nước ấm 40-50 oC để qua đem với tỉ lệ 1/50( theo trọng lượng rong khô nước) Đun hỗn hợp 90oC 2h vừa đun vauwf khuấy Lọc thu dịch chiết, đem cô đặc , để nguội Dịch chiết thu chia làm hai phần: Phần 1: dùng etanol thực phẩm 96oC để thu kết tủa polysaccharide với tier lệ dịch chiết /etanol=1/1 Sản phẩm thu dạng hạt gel phân bố toàn dung dịch , khơng tách nước cách triệt để Khó thu sản phẩm − Phần 2: dùng isopropanol đẻ thu kết tủa polysaccharide với tỉ lệ : dịch chiết/ dung môi = 1/1 Sản phẩm thu dạng sợi , tách hồn tồn nước khỏi sản phẩm Sản phẩm khô thu có trọng lượng 2,65g bảo quản túi nilon kín − Kết tủa thí nghiệm cho thấy số isopropanol cho kết thủa polysaccharide cách hoàn toàn hoàn toàn tách nước khỏi sản phẩm, cịn etanol cho dạng gel Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B 47 Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hồi khơng tách nước hồn tồn khó thu sản phẩm Do khơng thể dung etanol để tách kết tủa mà dùng isopropanol, dung mơi q đắt khơng an tồn cho sản phẩm Thí nghiệm 2: cân 5g rong khô, rửa sạch, ngâm môi trường ấm thí nghiệm Chỉnh pH đến , sau đun nhẹ (80=90o C) rong tan hoàn toàn Từ dịch chiết thu đucợ lấy bâ phần (50ml/phần): Phần 1: pH hạ xuống , kết tủa cồn , thu sản phẩm dạng gel Phần 2: cho thêm cồn để kết tủa polysaccharide Sản phảm thu ỏ tình trạng gel, tách nước khơng hồn tồn , tốt sống với trường hợp đầu Sản phẩm khô thu 0,665g − Phần : hạ pH xuống dung dịch HCL 0,1N Thêm cồn để kết tủa polysaccharide Kết tủa thu dạng mạng lưới sợi, hịa tan lại rât khó khăn( khơng tan hoàn toàn) − − Qua kết thu cho thấy rằng: việc diều chỉnh pH dùng cồn để tách lấy sản phẩm khơng có hiệu Thí nghiệm 3: cân mẫu , mẫu 10g để so sánh , rửa nguyên liệu khỏi cát, bụi, ngâm môi trường nước ấm 40-50 oC , tong ngày đêm, sau đun nhẹ rong tan hoàn toàn Lọc lấy dịch chiết đỗ đĩa để nguội cho vào đông lạnh (4 -> 8oC) Sau trình tạo gel ổn định chuyển sang ngăn đá (-4 oC đến -2oC) Sau 24h cho xả đá, tách lấy sản phẩm Sản phẩm sau xả đá cho cồn vào để rửa đuổi nucows lại, sản phẩm thu sấy 50-70oC Kết thí nghiệm cho mẫu sản phẩm sau: Mẫu 1: tỉ lệ nước /nguyên liệu = 500.10, dịch thu đucợ 400ml, sản phẩm khô 6,3g Hiệu suất thu hồi sản phẩm 63% − Mẫu 2: tỉ lệ nước /nguyên liệu = 500.10, dịch thu 500ml, sản phẩm khô 6,55g Hiệu suất thu hồi sản phẩm 65,5% − Qua kết thu cho thấy , việc thu sản phẩm có hiệu suất khác chất lượng nguyên liệu khác Thí nghiệm 4: cân 5g khơ khơng sử lí pH, chiết thu 200ml dịch chiết Chia làm phần : − 100ml dịch chiết phần đàu kết tủa cồn có KCL 0,1N Sẩn phẩm thu dạng sợi , tách nước hoàn toàn , sản phẩm khô 1,505g Hiệu suất thu hồi sản phẩm 60% Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B 48 Phụ Gia Thực Phẩm − GVHD: Lê Văn Nhất Hồi 100ml dịch chiết phần cịn lại để đông lạnh cà tách sản phẩm phương pháp sản xuất argar-argar Sản phẩm khô thu 1,422g Hiệu suất thu hồi sản phẩm 57% Kết luận : từ thí nghiệm rút kết luận sau: phương pháp tách carragenan cồn có KCL thâm gia cho phép thu hồi sản phẩm với hiệu suất cao sống với phương pháp đông lạnh có khả thất sản phẩm khâu xả đá 4.2.1.2.2 Làm carrgeenan phương pháp chiết phân đoạn với KCl Thí nghiệm 1: Cân 9g polysacccharide hòa tan lại 3,5l nước để dung dịch 0,25% Thêm từ từ vào dung dịch lượng nhỏ KCL dạng rắn tính tốn nồng độ KCL đạt 0,2M Dung dịch khuấy học liên tục với tốc độ mạnh, không đổi 5-6h để đạt cân Sau để lắng tách sản phẩm Phần đung dịch lại sau tách sản phẩm lại thêm KCl nồng độ KCL đạt 0,5M Quá trình khuấy , lắng , tách sản phẩm lặp lặp lại trên, sau lại tiếp tục tăng nồng độ KCL tới 1,2M Giới hạn nồng độ KCL 2M Hiệu suất chiết tách theo sản phẩm khô sau: − − − − Tại nồng độ 0,2M KCl tách phân đoạn có có hiệu suất 58,58% Tại nồng độ 0,5 KCl tách phân đoạn có có hiệu suất 31,5% Tại nồng độ 1,2M KCl tách phân đoạn có có hiệu suất 14,6% Tại nồng độ 2M KCl không thu sản phẩm Ba mẫu carrgeenan thu có khả có trọng lương phân tử khác (M1,M2,M3) đem sấy nhiệt độ 60oC, bảo quản tú nilon kín cho nghiên cứu Thí nghiệm 2: cân 10g polysaccharide tách chiết cho từ từ cào dung dịch KCL nồng độ 2M, khuấy học tốc độ mạnh với mục đích tách riêng biệt dạng carrageenan có Sau khuấy hạt gel xuất hiện, cần tiếp tục bước sau: − − Tách lấy phần gel cách lọc ly tâm , sau tách muối thu lấy sản phẩm Kiểm tra xuất carrgeenan dung dịch cách đo độ nhớt phần dung dịch lại Kết đo độ nhớt nhớt kế Ostval cho thời gian chảy qua bầu nhớt kế sau: • Dung mơi ( dung dịch KCL 2M): 28s • Dung dịch cịn lại : 29s Tốc độ chảy hai dung dihcj qua nhớt kế xấp xỉ Như bậy độ nhớt riêng dung dịch cịn lại xâp xỉ khơng Qua cho thấy , ngun liệu khơng có chứa dạng carrgeenan khơng đáng kể Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B 49 Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài 4.2.2 Quy trình sản xuất carrgeenan Trên sở kết thu chiết tách carrgeenan phòng thí nghiệm tác giả đưa quy trình sản xuất carrgeenan sau: Quy tình 1: rong khơ rửa khỏi cát bụi , ngâm nước nóng tỉ lệ 1/30 cho trương nở , sau bừa gia nhiệt vừa khuấy nhẹ nhiệt độ 90 oC 2h, lọc nóng lấy dịch chiết, cho thêm nước vào bã cịn lại nấu tiếp Q tình nấu chiết lặp lại lần , gom dịch lại cô đặc đến nồng độ 2,5 ->3% Để nguội , cho dung môi isopropanol tỉ lệ 1:1 vào tủa tách lấy sản phẩm thơ Sản phẩm thơ hịa tan lại đến nồng độ cần thiết , sau tách chiết phân đoạn đoạn dung dịch KCL với nồng độ 0,2M,0,5M,1,2M Từ , tách mẫu carrgeenan có trọng lượng phân tử khác Phần bã cịn lại sử dụng lên men làm phân bón hữu (hình 4.2) Quy trình 2: Rong khơ rửa khỏi cát bụi, ngâm nước nóng với tỉ lệ 1/30 cho trương nở, sau vừa gia nhiệt vừa khuấy nhẹ nhiệt độ 90 oC 2h, lọc nóng lấy dịch chiết, bã lại cho thêm nước vào nấu tiếp Quá trình nấu chiết lặp lại ba lần, gom dịch lại cô đặc đến nồng độ 2,5 – 3,0% Đổ dịch chiết gom khay, để nguội, cho vào phòng lạnh để tạo gel Gel tạo thành cứng ổn định Sau khía thành sợi, để đóng đá – 5h, đưa ngồi xả đá tách lấy sản phẩm (nếu sợi sản phẩm xốp có chứa nhiều nước, dùng đèn cồn để tách phần nước lại loại bỏ phần màu làm cho sản phẩm sáng hơn) Sấy nhiệt độ 50 – 60 oC, thu sản phẩm có độ ẩm 10 -12%(hình 4.3) Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B 50 Phụ Gia Thực Phẩm Rong khơ GVHD: Lê Văn Nhất Hồi Rửa Ngâm Đun nóng Xử lí KCL Lọc C1 0,2M C2 Car1 0,5M C3 Car2 Car3 1,2M Bã Sấy Xay, đóng gói Lên men Thương phẩm Phân bón Hình 4.2.Quy trình chiết tách số Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B 51 Phụ Gia Thực Phẩm Rong khơ GVHD: Lê Văn Nhất Hồi Rửa Ngâm nóng Đun có khuấy Lọc Dịch chiết Xử lý lạnh rải lạnh Dịch chiết Sản phẩm Dịch chiết Bã không tan Sấy Lên men lactic Xay, đóng gói Thương phẩm Hình 4.3.Quy trình chiết tách số Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B 52 Phân bón Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài 4.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu kinh chiết, tách carrageeenan Theo quy định chiết tách số 2, tiến hành chiết carrageenan nhiệt độ khác Cân ba mẫu rong Hồng Vân (khô), mẫu 20g , rửa cát bụi , sau cho mẫu vào cốc đốt thủy tinh dung tích 1000ml thêm 600ml nước Đánh số từ đến Các cốc số 1: gia nhiệt đến 60oC giữ nhiệt độ suốt trình chiết Hiệu suất thu sản phẩm khô 45-52%(sản phẩm M4) − Các cốc số 2: gia nhiệt đến 90oC giữ nhiệt độ suốt trình chiết Hiệu suất thu sản phẩm khô 55-60%(sản phẩm M5) − Các cốc số 3: ngâm qua đêm nhiệt độ phịng Sau bóp thật kĩ , tách lấy phần dung dịch Dung dihcj xử lí tách lấy sản phẩm quy trình tách sản phẩm số Thu sản phẩm M6 với hiệu suất 10% , Bã lại nấu quy trình số thêm sản phảm khơ có chất lượng tốt ( sản phẩm M70 với hiệu suất 40-448% − Qua kết quẩ thu cho thấy nhiệt độ ảnh hưởng lớn tới hiệu suất chết sản phẩm sau: Ở nhiệt độ phịng , lượng khơng đủ khả phá hủy toàn thành tế bào tâm tế bào rong biển , sản phẩm có hiệu suất thấp − Ở nhiệt độ 60oc, toàn rong biển bị chuyển hoàn toàn Song hiệu suất sản phẩm chưa cao, thu sản phẩm nguyên thủy có chứa sẵntrong rong biển − Ở nhiệt độ 900C , sản phẩm có hiệu suất cao Điếu chứng tỏ có chuyển hóa phần dạng carrageenan tiền thân sinh học sang dạng carrageeenan ( tạo gel) nhiệt độ − Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B 53 Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Lê Văn Nhất Hoài TÀI LIỆU THAM KHẢO Carrageenan từ rong biển_Sản xuất ứng dụng, Trần Đình Toại, Nguyễn Xuan Nguyên, Phạm Hồng Hải, Nguyễn Bích Thủy, Trần Thị Hồng, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Giáo trình Phụ gia bao gói thực phẩm, trường Đại học Cơng Nghiệp TP.HCM (năm 2007) Phụ gia thực phẩm, Đàm Sao Mai chủ biên, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM http://www.luanvan.com http://vi.wikipedia.org/wiki/Carrageenan http://www.foodnk.com/phu-gia-tao-gel-tao-dac-carrageenan.html http://www.thuvienspkt.edu.vn/index.php?nv=giao-trinh-spkt&op=Cong-ngheHoa-Thuc-pham/Carrageenan-tu-rong-bien-San-xuat-va-ung-dung Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B 54 ...VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM TIỂU LUẬN MÔN HỌC: PHỤ GIA THỰC PHẨM Đề tài: CARRAGEENAN GVHD: Lê Văn Nhất Hồi Lớp : DHTP7B Nhóm: DANH SÁCH NHÓM THỰC HIỆN Họ tên Phạm Ngọc Trà... phẩm mà sử dụng ngày, lĩnh vực thực phẩm, bánh kẹo Tính phổ biến carrageenan vậy, carrageenan sản phẩm có độ an tồn cao đảm bảo sử dụng không độc hại thực phẩm nhiều ngành khác Các sản phẩm carrageenan. .. Các ứng dụng điển hình carrageenan thực phẩm bánh kẹo Nhóm: 7.Lớp: DHTP7B 33 Phụ Gia Thực Phẩm Dạng thực phẩm có thêm carrageenan GVHD: Lê Văn Nhất Hoài Dạng carrageenan Nước gel Sữa trứng lạnh