ALGINATE và ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
----

BÀI TIỂU LUẬN MƠN HOẠT CHẤT BỀ MẶT
ĐỀ TÀI

ALGINATE VÀ ỨNG DỤNG
TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC
PHẨM
GVHD: TS. Phan Nguyễn Quỳnh Anh
SVTH: Phạm Huỳnh Giao

18139039 DH18HD

TP. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2022


Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Phan Nguyễn Quỳnh Anh – giảng viên
bộ môn “Hoạt chất bề mặt” đã trang bị cho em những kiến thức, kĩ năng cơ bản cần có
để hồn thành bài tiểu luận này.
Tuy nhiên trong quá trình nghiên cứu và làm tiểu luận, do kiến thức chuyên ngành
còn hạn chế nên em vẫn cịn nhiều thiếu sót khi tìm hiểu, đánh giá và trình bày về đề tài.
Rất mong nhận được sự thơng cảm và góp ý của cơ để bài tiểu luận của em được đầy đủ
và hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.

Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ALGINATE ............................................................2
I.

Nguồn gốc .........................................................................................................2

II.

Cấu tạo ..............................................................................................................2

III. Phân loại............................................................................................................7
1.

Theo nguồn khai thác .....................................................................................7

2.

Theo tính năng của mỗi loại alginate .............................................................7

IV.

Các vai trò của alginate ...................................................................................9

1.

Chất tạo gel ....................................................................................................9

2.

Chất làm dày, ổn định, nhũ tương hóa .........................................................10

3.

Chất cố định và bao gói................................................................................11

4.

Màng bao thực phẩm ....................................................................................12

V.

Sản xuất keo alginate .....................................................................................13
1.

Q trình xử lí hóa học.................................................................................13

2.

Q trình nấu tách acid alginic....................................................................14

3.

Tách và tinh chế alginic acid ........................................................................16

4.

Tách tạp chất cơ học.....................................................................................16

5.

Tách tạp chất hòa tan ...................................................................................16

VI.

Tiêu chuẩn chất lượng của canxi alginate ...................................................18

1.

Chỉ tiêu lý – hóa............................................................................................ 18

2.

Chỉ tiêu vi sinh .............................................................................................. 18

VII. Tiêu chuẩn chất lượng của sodium alginate ................................................19
1.

Các chỉ tiêu lý – hóa .....................................................................................19

2.

Các chỉ tiêu vi sinh .......................................................................................19

CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA ALGINATE .........................................................20


Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

I.

Một số tính chất .............................................................................................. 20

II.

Tính chất của của muối alginate với kim loại hóa trị II ............................. 21

III. Tính chất của muối alginate với kim loại hóa trị I .....................................21
IV.

Độ nhớt ............................................................................................................22

V.

Sự hóa dẻo .......................................................................................................23

VI.

Hợp phần từ alginate .....................................................................................23

VII. Tính chất tạo màng của alginate ..................................................................23
VIII. Kĩ thuật tạo gel ............................................................................................... 24
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM ..................26
I.

Trong công nghiệp thực phẩm ......................................................................26

II.

Trong một số lĩnh vực khác...........................................................................28

1.

Trong công nghiệp dệt ..................................................................................28

2.

Công nghiệp giấy ..........................................................................................29

3.

Trong tơ nhân tạo .........................................................................................29

4.

Trong y dược và dược học ............................................................................29

5.

Trong công nghệ mỹ phẩm ...........................................................................29

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ...........................................................................................31
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................32


Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Cơng thức Harworth của 2 gốc monomer trong phân tử acid alginic ...............3

Hình 2: Cấu trúc chuỗi của hai gốc monomer trong phân tử acid alginic ......................3
Hình 3: Chuỗi homopolymannuronic .............................................................................4
Hình 4: Chuỗi homopolyguluronic .................................................................................4
Hình 5: Chuỗi ln phiên................................................................................................ 4
Hình 6: Cơng thức cấu tạo của acid alginic ....................................................................5
Hình 7: Cơng thức phối cảnh của alginic acid................................................................ 5
Hình 8: Cấu trúc đặc biệt của acid alginic theo các đơn vị monomer ............................6
Hình 9: Cơng thức phối cảnh của acid alginic theo các đơn vị monomer ......................6
Hình 10: Chiều dài các Block .........................................................................................7
Hình 11: Cơng thức Sodium alginate .............................................................................8
Hình 12: Cơng thức của Calcium alginate......................................................................8
Hình 13: Cơng thức của Ammonium alginate ................................................................ 9
Hình 14: Cơng thức của Propylene glycol alginate ........................................................9
Hình 15: Sự kết hợp Ca2+ với alginate..........................................................................10
Hình 16: Vị trí Ca2+ trong alginate ...............................................................................10
Hình 17: Ion Ca2+ thêm vào dung dịch Sodium alginate ..............................................10
Hình 18: Phương pháp đơn giản về việc cố định vi khuẩn H. volcanii trong Calcium
alginate...........................................................................................................................11
Hình 19: Quá trình tạo vi nang .....................................................................................12
Hình 20: Phản ứng của acid vơ cơ với sodium alginate ...............................................17
Hình 21: Sơ đồ của phương pháp canxi hóa .................................................................17


Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Chỉ tiêu lý – hóa của caxi alginat ....................................................................18
Bảng 2: Chỉ tiêu vi sinh của canxi alginat ....................................................................18
Bảng 3: Chỉ tiêu lý – hóa của sodium alginate ............................................................. 19
Bảng 4: Chỉ tiêu vi sinh của sodium alginate ............................................................... 19

Bảng 5: Khả năng hòa tan của muối alginate trong các điều kiện khác nhau ..............21
Bảng 6: Độ nhớt của alginate, mPa.S (Broorkried, 20 rpm, 200C) .............................. 22


Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
LỜI MỞ ĐẦU
Trong xã hội cổ xưa, thực phẩm đơn giản là cung cấp năng lượng cho con người
hoạt động. Ngày nay xã hội phát triển ngày càng tiến bộ, nhu cầu của con người ngày
càng tăng. Vì vậy thực phẩm ngon hơn, mùi vị hấp dẫn hơn, dinh dưỡng hơn, đẹp mắt
hơn, giữ được lâu hơn mà vẫn đảm bảo an tồn cho người sử dụng thì trong sản xuất
người ta thường thêm một số chất vào sản phẩm để đáp ứng nhu cầu của người tiêu
dùng.
Chất hoạt động bề mặt là một trong những chất có trong thực phẩm để đáp ứng yêu
cầu chất lượng trong sản phẩm. Hiện nay chất hoạt động bề mặt được sử dụng rộng rãi
và chiếm khoảng 16.6% phụ gia trong thực phẩm.
Năm 1881, Stanford là nười đầu tiên phát hiện ra alginic acid – một acid hữu cơ có
trong tảo nâu, có trọng lượng phân tử từ 32.000 – 200.000. Năm 1975, Booth đã viết về
lịch sử công nghiệp alginate dựa theo các kết quả nghiên cứu của Stanford. Ternley đã
tiến hành tách chiết alginate thơ ở Orkey vào năm 1923 và từ đó công nghệ sản xuất
alginate dùng cho đồ rau quả ra đời. Sau đó cơng ty đã đặt tên là Kelp Products Corp và
đến năm 1929 được tái thành lập có tên là công ty Kelco (Kelco Company).
Tại Anh, alginate được sản xuất mạnh mẽ và sớm nhất vào những năm 1934 – 1939.
Còn ở Na Uy, alginate được sản xuất sau chiến tranh thế giới thứ II. Đến năm 1981 sản
xuất alginate lan sang nhiều nước trên thế giới, đã có 17 nhà máy ở 9 nước khác nhau
sản xuất alginate (Na Uy, Pháp, Nhật, Mỹ, Canada, Tây Ban Nha, Chilê, Liên Xô cũ và
Ấn Độ). Hai công ty sản xuất alginate lớn nhất thế giới là Kelco Company ở Mỹ và công
ty công nghiệp sản xuất alginate ở UK, với sản lượng 70% mức sản lượng của thế giới.
Alginate là một loại phụ gia thực phẩm trong nhóm phụ gia hỗ trợ cấu trúc cho sản
phẩm, biểu thị qua độ nhớt của nó. Ngày nay, nó được ứng dụng khá nhiều trong các
sản phẩm thực phẩm nhờ những đặc tính hay. Nó được sử dụng nhiều trong sản xuất

kem, chocolate, mayonnaise, bánh, món tráng miệng với cơng dụng làm đặc tạo cấu trúc
ổn định cho sản phẩm.

Page | 1


Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ALGINATE
I. Nguồn gốc
Alginate là loại polymer sinh học biển phong phú nhất thế giới và là loại polymer
sinh học nhiều thứ hai trên thế giới sau cellulose. [1]
Nguồn alginate chủ yếu được tìm thấy ở trong thành tế bào và ở gian bào của tảo
nâu ở biển (thuộc họ Rhaeophyceae), tảo bẹ Macrocystis pyrifera, Nodosum
Ascophyllum và các loại Lamminaria nhưng nhiều nhất là ở tảo nâu dưới dạng muối
alginate. [1]
Trong tảo nâu (Sargassum) có chứa một hợp chất quan trọng là alginic. Alginic là
polysacharide có tính acid, loại acid này rất khó hịa tan. Từ alginic sẽ thông qua các
phản ứng với kiềm tạo nên một số hợp chất từ alginic. Sau khi tạo muối sẽ làm thay đổi
tính hịa tan cả hợp chất tự nhiên này và do đó nó có nhiều cơng dụng hơn. [1]
Alginate tồn tại dưới 2 dạng không tan là acid alginic và alginate canxi và magie
(AlgCa và AlgMg) rất bền ở thành tế bào cây rong, tạo nên cấu trúc lưới gel bền trên
thành tế bào tảo nâu. [1]
Alginate là chất không thể thiếu trong thực phẩm, được ứng dụng làm phụ gia thực
phẩm. Nó có rất nhiều ứng dụng liên quan đến khả năng tạo gel. Không chỉ trong ngành
thực phẩm mà nó cịn có nhiều ứng dụng trong những ngành khác nữa. Đặc điểm nổi
bật của alginate là khả năng tạo gel, tính nhớt. Ngồi ra nó cịn có chức năng trong giải
độc cơ thể. [1]
II. Cấu tạo
Alginate là tên gọi chung họ các muối của acid alginic được tách chiết từ tảo nâu.
Alginate không độc, không gây miễn dịch, có khả năng thích ứng và phân hủy sinh học

cao và được gọi là một “hóa chất xanh”, do vậy alginate được sử dụng với nhiều mục
đích khác nhau. [2]
Alginate là một anionic, co-polymer mạch thẳng được tạo thành từ β-D-Mannuroic
acid (M) và α-L-Guluronic acid (G) liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-glucozit, tạo
thành các vùng của khối M và khối G (khối MG). Cấu trúc và trình tự khối G và M có

Page | 2


Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
thể khác nhau tùy thuộc vào nguồn tảo được sử dụng, mùa thu hoạch và vị trí địa lí của
nguồn tảo. [2]
Cấu tạo của 2 monomer theo công thức cổ điển Haworth được chỉ ra theo hình 1,
theo cơng thức này 2 monomer chỉ khác nhau ở nhóm carboxyl nằm ở trên và dưới mặt
phẳng của vịng pyranose. [3]

Hình 1: Cơng thức Harworth của 2 gốc monomer trong phân tử acid alginic [3]
Theo quan điểm hiện đại, hai gốc uronic đó có cấu tạo dạng ghế nhưng cấu hình
khác nhau, acid Manuronic có cấu hình 4C1, cịn acid guluronic có cấu hình 1C4 như
vậy trong cả 2 cấu hình, nhóm carboxyl đều gắn vào vịng pyranoza ở vị trí equatorial.
[3]

Hình 2: Cấu trúc chuỗi của hai gốc monomer trong phân tử acid alginic [3]
Hai monomer này gắn với nhau không phải ngẫu nhiên mà thành 3 loại chuỗi với
cấu trúc như sau: [3]
Chuỗi homopolymannuronic: gồm các gốc acid mannuronic MMMMMM

Page | 3

Alginate và ứng dụng trong cơng nghiệp thực phẩm

Hình 3: Chuỗi homopolymannuronic [3]
Chuỗi homopolyguluronic: gồm các acid guluronic GGGGGG

Hình 4: Chuỗi homopolyguluronic [3]
Chuỗi luân phiên (2 gốc luân phiên nhau MGMGMGM).

Hình 5: Chuỗi ln phiên [3]
Trong chuỗi polyG có dạng gấp nếp, cịn chuỗi polyM có dạng phẳng, chính đặc
thù này sẽ quy định tính chất khác nhau của chúng khi kết hợp với các ion đa hóa trị.
[3]
Cơng thức cấu tạo của acid alginic (C6H6O6)n [1]

Page | 4


Alginate và ứng dụng trong cơng nghiệp thực phẩm

Hình 6: Công thức cấu tạo của acid alginic [1]
Công thức phân tử của alginic [1]

Alginic là polymer gồm nhiều acid Manuronic + Guluronic tạo mạch thẳng khơng
phân nhánh có thể liên kết theo hình phẳng như sau: [1]

Hình 7: Cơng thức phối cảnh của alginic acid [1]
Hai gốc phân tử β-D-Mannuronic acid (M) và α-L-Guluronic acid (G) liên kết với
nhau bằng liên kết 1,4 – gluczit phân bố trong mạch alginate theo 3 loại khối (Block):

Page | 5

Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
poly-G (G-G-G), poly-M (M-M-M-M) và poly-GM (G-M-G-M) liên kết ngẫu nhiên
trong chuỗi mạch. [1]

Hình 8: Cấu trúc đặc biệt của acid alginic theo các đơn vị monomer [1]

Hình 9: Cơng thức phối cảnh của acid alginic theo các đơn vị monomer [1]
Page | 6


Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
Chiều dài của các Block [1]

Hình 10: Chiều dài các Block [1]
III. Phân loại
1. Theo nguồn khai thác
• Alginate được sản xuất từ rong biển: Phaeophyceae và Laminaria.
• Alginate được tổng hợp từ Pseudomonas aeruginosa và Azotobacter vinelandi.
2. Theo tính năng của mỗi loại alginate
• Sodium alginate
Là muối của acid alginic với Natri có liên kết 1,4-guluronic acid khi cho alginic
tương tác với kiềm hóa trị I như NaOH, Na2CO3 hoặc Na2HPO4, Na2SO3… [1]
Công thức phân tử: (C5H7O4COONa)n [1]

Page | 7


Alginate và ứng dụng trong cơng nghiệp thực phẩm

Hình 11: Cơng thức Sodium alginate [1]
• Potassium alginate (tương tự như Sodium alginate) [1]
• Calcium alginate
Là muối của alginic với Ca2+ khi cho alginic tương tác với CaCl2, CaCO3,
Ca(OH)2… [1]
Công thức phân tử: [(C5H7O4COO)2Ca]n [1]

Hình 12: Cơng thức của Calcium alginate [1]
• Magnesi alginate
Cơng thức phân tử: [(C6H7O6)2Mg]n [1]
• Ammonium alginate (E403)
Là muối của alginic với NH4+ khi cho alginic tương tác với NH4OH hoặc kiềm
ammonium khác. [1]
Công thức phân tử: (C6H11NO6)n [1]
Page | 8


Alginate và ứng dụng trong cơng nghiệp thực phẩm

Hình 13: Cơng thức của Ammonium alginate [1]
• Propylene glycol alginate: PGA (E405) [1]

Hình 14: Cơng thức của Propylene glycol alginate [1]
IV. Các vai trò của alginate
1. Chất tạo gel
Tái cấu trúc thực phẩm là một công đoạn phổ biến trong công nghiệp thực phẩm,
nhằm tận dụng hoặc khắc phục những thành phần có tính thẩm mĩ khơng tốt. Cải thiện
được ngoại quan sản phẩm, các dạng tái cấu trúc cũng được sản xuất ở mọi hình dạng
và kích thước, tăng độ đồng nhất hoặc thẩm mỹ trong sản xuất thực phẩm. [4]

Do độ nhớt của alginate rất đa dạng, chúng có thể tăng tính ổn định cho thực phẩm
ở cả nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp và được ứng dụng như chất tạo gel trong nhiều sản
phẩm. Độ rắn chắc và tỷ lệ tạo gel của alginate có thể kiểm soát bằng nồng độ Ca2+ và
H+ trong dung dịch và số lượng G – Block trong chuỗi polyuronate. Vì khả năng tạo
gel ở nhiệt độ thấp, alginate hữu dụng trong việc tái cấu trúc những thành phần đã bị
tổn hại hoặc oxi hóa dưới nhiệt độ cao. [4]

Page | 9


Alginate và ứng dụng trong cơng nghiệp thực phẩm

Hình 15: Sự kết hợp Ca2+ với alginate [1]

Hình 16: Vị trí Ca2+ trong alginate [1]
2. Chất làm dày, ổn định, nhũ tương hóa
Alginate được dùng làm chất làm dày trong sản phẩm mứt, marmalades (mứt được
làm từ nước trái cây và vỏ cây đun sôi với đường và nước) và nước sốt từ quả, do phản
ứng giữa alginate và pectin là phản ứng thuận nghịch phụ thuộc và nhiệt độ, cho độ
nhớt cao hơn so với việc sử dụng từng thành phần đơn lẻ. Sử dụng riêng alginate hoặc
kết hợp với những chất làm dày khác cũng cải thiện được mức độ chấp nhận của khách
hàng đối với những sản phẩm ít béo. [4]
Khi ion Ca2+ được thêm vào dung dịch Sodium alginate, ion Ca2+ lập tức phản ứng
với alginate để tạo gel. Q trình hình thành gel có thể được điều khiển bởi ion Ca2+.
Do những tính chất đặc biệt này nên Sodium alginate được sử dụng như chất làm dày,
tạo gel và chất ổn định rộng rãi trong nền cơng nghiệp nói chung. [4]

Hình 17: Ion Ca2+ thêm vào dung dịch Sodium alginate [4]
Page | 10

Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
PGA (propylene glycol alginate) được dùng để duy trì ổn định cho lớp bọt (foam),
ứng dụng trong mousse và các món tráng miệng. PGA sử dụng nhiều nhất trong ngành
bia, để bổ sung vào các loại bia và lager khác nhau nhằm ổn định lớp bọt khi rót và
bảo vệ chúng khỏi những tác nhân phá vỡ cấu trúc bọt. [4]
PGA được kết luận là một chất nhũ tương hóa vượt trội hơn methylcellulose,
locust bean và guar gum, tương đương với nhiều polysacharide thực vật phổ biến khác,
so sánh trên cùng một khối lượng. Ưu điểm này khiến chúng đặc biệt hữu dụng trong
nhiều hệ nhũ tương đơn giản (mayonnaise). [4]
3. Chất cố định và bao gói
Trong cơng nghiệp thực phẩm, cơng nghệ cố định hoặc bao gói bằng alginate được
ứng dụng với nhiều mục đích bao gồm chế biến, tăng cường chức năng hoặc tăng độ
chấp nhận cho sản phẩm. Với vai trị cố định, alginate có thể tăng hiệu suất của quá
trình bằng cách gia tăng thời gian sử dụng hoặc cho phép tái sử dụng các tế bào hay
enzyme bị bao bọc. Cơng nghệ cố định và bao gói ho phép thu được nhiều sản phẩm từ
quá trình trao đổi chất của vi sinh vật gồm enzyme, amino acid, acid hữu cơ và cồn.
[4]

Hình 18: Phương pháp đơn giản về việc cố định vi khuẩn H. volcanii trong Calcium
alginate [4]

Page | 11


Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
Alginate được dùng làm môi trường cố định tế bào hoặc phân lập enzyme trong
các công đoạn chế biến sử dụng enzyme, điều này sẽ cải thiện khả năng chịu nhiệt và
tổn thất enzyme hoặc tế bào. Tuy nhiên, độ nhớt của alginate cũng có thể cản trở sự
tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất hoặc khả năng giải phóng sản phẩm cuối, ảnh hưởng

đến hiệu suất sản xuất. Vì vậy, cần phải xét tới khả năng này khi sử dụng môi trường
cố định trong công nghiệp ở quy mô lớn. [4]
Trong các nghiên cứu sau này, alginate được dùng làm chất bao gói các tế bào
sống (probiotic) trong thực phẩm. Tuy được chứng minh có nhiều lợi ích cho sức
khỏe, probiotic phải đạt một mật độ nhất định khi tới được ruột già để có thể có hiệu
quả tốt nhất. Vì vậy, bao gói vi nang bằng gel alginate được xem là một giải pháp kinh
tế và đơn giản để khắc phục nhược điểm này. Alginate có tỉ lệ G – Block cao phù hợp
nhất cho chức năng này, nhờ khả năng chịu nuối, chất tạo phức, có tính ổn định và độ
xốp cao. [4]

Hình 19: Quá trình tạo vi nang [4]
4. Màng bao thực phẩm
Lớp phủ và màng bao ăn được là cơng nghệ đang phát triển và có nhiều tiềm năng,
nhờ những cố gắng để thay thế và hạn chế sử dụng bao bì khơng thân thiện với mơi
trường. Đối với vật liệu bao bì truyền thống, cơng nghệ mới này cũng cải thiện độ ổn
định, an toàn và thời hạn bảo quản cho sản phẩm. [4]
Alginate là một trong nhiều polysacharide và protein được sử dụng tạo lớp phủ ăn
được cho nhiều loại thực phẩm. Màng bao từ Sosium alginate được chứng minh là có
khả năng kéo dãn, tính linh động, chống co kéo và khơng thấm dầu. Bổ sung những tác
Page | 12


Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
nhân chống vi sinh vật vào màng alginate thể hiện khả năng ngăn chặn xâm nhập vi
sinh hiệu quả, khi được phun lên bề mặt rau, thịt và sản phẩm từ cá.Khả năng tạo lớp
phủ ở nhiệt độ thấp của gel alginate cũng giảm thiểu hư hại đến chất chống vi sinh vật
cũng như thực phẩm. Alginate được ứng dụng để tạo lớp phủ lên nhiều loại rau và trái
cây như rau diếp, phần đã bị cắt của táo hay dưa, có khả năng tăng thời gian bảo quản,
hạn chế biến màu, duy trì độ giịn, cấu trúc và hạn chế thất thốt vitamin C. [4]
V. Sản xuất keo alginate

1. Q trình xử lí hóa học
• Xử lí formol
Mục đích: cố định protein và chất màu trên phần cellulose, làm sạch chiết sau nấu,
bảo vệ alginate trong suốt q trình cơng nghệ. [1]
Các yếu tố ảnh hưởng: thời gian, nhiệt độ, nồng độ, tỉ lệ formol. [1]
• Xử lí acid
Mục đích: loại khoáng Ca, Mg ra khỏi muối alginate trong cây rong, từ đó giải phóng
alginic acid để alginic dễ dàng tương tác kiềm trong quá trình nấu. Rút ngắn quá trình
nấu chiết, làm mềm cellulose của cây rong, acid có tác dụng hòa tan các thành phần phi
alginate chủ yếu chất màu và các chất khác, tăng hiệu suất tách chiết, giảm thời gian
nấu. [1]
Giải thích: acid đẩy Ca, Mg ra khỏi cấu trúc gel bền, khi đó alginic ở trạng thái mạch
đơn tự do nhưng vẫn chưa hòa tan mà vẫn ở trên thành tế bào cây rong. Khi kiềm hóa
trị I vào nấu, phản ứng tạo muối kiềm I diễn ra nhanh hơn, triệt để hơn, hiệu suất cao
hơn. [1]
Phản ứng diễn ra khi cho rong ngâm trong acid: [1]
Ca(Alg)2 + 2H+ → 2Halg + Ca2+
Alginic được giải phóng sẽ dễ dàng tương tác với kiềm hóa trị I để tạo muối kiềm I
hịa tan trong cơng đoạn nấu và tách ra. [1]
Halg + Na+ → NaAlg + H+
Page | 13


Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
Thường dung dịch HCl, H2SO4 xử lí thì phản ứng tách Ca xảy ra như sau: [1]
[(C5H7O4COO)2Ca]n + 2nHCl → 2C5H7O4COOH + nCaCl2
[(C5H7O4COO)2Ca]n + nH2SO4 → 2C5H7O4COOH + nCaSO4
Ưu điểm: tách được triệt để để các khoáng ra khỏi polymer của alginate tạo điều
kiện cho quá trình nấu chiết rất nhanh. Nếu những thơng số của q trình xử lý phù hợp
thì phương pháp này có đóng góp rất tốt vào hiệu suất cũng như chất lượng của alginate

rất tốt. [1]
Nhược điểm: thử nghiệm với từng loại rong để tìm ra biện pháp thích hợp. [1]
• Xử lí bằng CaCl2 0.1%
Mục đích: làm mềm cellulose và khử khoáng Ca2+, Mg2+ nhẹ nhàng. Bảo vệ keo
rong. Tác dụng cố định chất màu trên màng cellulose của cây rong làm dịch nấu trong
và sáng. [1]
Phản ứng diễn ra khi xử lí rong qua CaCl2: [1]
CaCl2 + H2O → Ca(OH)2 + HCl
→ Ca2+ + H+ + ClMg(Alg)2 + CaCl2 → Ca(Alg)2 + MgCl2
Ca(Alg)2 + 2HCl → 2Halg + CaCl2
Ưu điểm: đơn giản, không gây ô nhiễm mơi trường, dễ thực hiện. [1]
Nhược điểm: q trình khử khống khơng mạnh mẽ, tác dụng của nó gần như
formol. Sử dụng phương pháp này để thay thế formol đồng thời nên kết hợp với phương
pháp xử lý acid là rất tốt. Vì vừa cố định chất màu và vừa tách khống. [1]
2. Q trình nấu tách acid alginic
• Nguyên lí
Cho Alginic phản ứng với kiềm Na hoặc K để chuyển về dạng tan.
Sau đó cho Alginate Natri hoặc Kali ra khỏi môi trường nước. Môi trường nấu chiết là
kiềm hóa trị I và phản ứng tổng quát: [1]
Page | 14


Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
Alg-COOH + MA → Alg-COOM + HA
Ca-Alg + MA → Alg-COOM + CaA
Trong đó: MA: Dung dịch Hydroxit hoặc Cacbonat của kiềm hóa trị I; cịn HA là
acid tạo thành sau phản ứng; Alg-COOH: alginic; M: kiềm hóa trị I; A: OH hay CO3,
SO3, HPO4. [1]
• Bản chất
Có 2 q trình cơ bản: chuyển alginate khơng tan về dạng hịa tan và khuếch tán

alginate hịa tan từ trong mơi trường chiết. [1]
• Các yếu tố cần lưu ý để quá trình alginate đạt hiệu suất và chất lượng cao
Chất kiềm (có thể sử dụng mọi kim loại kiềm): kiềm mạnh (KOH, NaOH…): tốc
độ phản ứng xảy ra nhanh, kiềm yếu (Na2CO3, Na2HPO4…): phản ứng diễn ra chậm.
Trong thực tế người ta sử dụng dung dịch Na2CO3, Na2HPO4 để nấu. [1]
Trường hợp nấu bằng dung dịch Na2CO3
2nC5H7O4COOH + nNa2CO3 → 2nC5H7O4COONa + nH2O + nCO2
Alginic (khơng hịa tan)

Alginat Natri (hịa tan)

Trường hợp nấu bằng hỗn hợp Na2CO3 và Na2HPO4
2nC5H7O4COOH + nNa2CO3 → 2nC5H7O4COONa + nCO2 + nH2O
Alginic (khơng tan)

Alginat Natri (hịa tan)

2nC5H7O4COOH + nNa2HPO4 = 2nC5H7O4COONa + nH3PO4
Hàm lượng và nồng độ kiềm: vừa đủ để phá vỡ cấu trúc tế bào và chuyển toàn bộ
Alginic về dạng Alginate Natri, nồng độ kiềm thích hợp: 20% với rong khơ và 1% so
với dung dịch nấu. [1]
Nhiệt độ nấu: phá vỡ nhanh tế bào cây rong trong thời gian hợp lý, thực hiện nhanh
và triệt để phả ứng giữa Alginic với kiềm tạo Alginate Natri hịa tan, giảm độ nhớt mơi
trường tạo điều kiện cho q trình hịa tan Alginate Natri trong dung dịch nấu. Nhiệt độ
Page | 15


Alginate và ứng dụng trong cơng nghiệp thực phẩm
nấu thích hợp: 600C – 700C trong điều kiện dung dịch kiềm 1%, tỷ lệ kiềm so với rong
khô 20%. [1]

Môđun thủy áp: Môđun thủy áp hay là tỷ lệ H2O/rong và kí hiệu (N): nước cần đủ
hịa tan Alginate tạo dung dịch có nồng độ thích hợp tạo điều kiện cho các q trình
cơng nghệ về sau. Theo kinh nghiệm thực tế lượng nước nấu của Sagasum là khoảng
12-16 lần so với trong lượng rong khô và dễ lọc ở nhiệt độ 700C và nồng độ keo rong
hợp lí cho các cơng đoạn về sau. [1]
Chế độ khuấy đảo: có 2 tác dụng chính: làm nhiệt độ và nồng độ hóa chất phân bố
đều, kích thích cho phản ứng. Cần khuấy đảo liên tục nhưng với tốc độ vừa phải, vận
tốc khuấy thích hợp 10-25 vịng/phút.
3. Tách và tinh chế alginic acid
• Mục đích: làm tăng độ tinh khiết cho sản phẩm. [1]
• Thành phần hỗn hợp sau khi nấu: tạp chất cơ học (bã rong, một số chất khoáng
khác), tạp chất hịa tan (chất màu, khống khơng tan, một số những thành phần khác
bị thủy phân trong quá trình nấu: glucose, sodium alginate). [1]
4. Tách tạp chất cơ học
Phương pháp lọc: lắng lọc, lọc ly tâm, lọc ép. Sau khi lọc thu được dịch lọc là dung
dịch alginate thô. [1]
5. Tách tạp chất hịa tan
Có 3 phương pháp: alcol, acid hóa, canxi hóa. [1]
• Phương pháp alcol
Khi cho alcol nồng độ cao với tỷ lệ cao so với dung dịch Alginate bị kết tủa do alcol
cạnh tranh dung môi nước của Alginate Natri. Sau đó, tách kết tủa ra khỏi dung dịch,
phần nước thải chứa đựng các tạp chất cần tạo ra.
Ưu điểm: thời gian nhanh, tách trực tiếp được sản phẩm sodium alginate. [1]
Nhược điểm: giá thành alginate cao do sử dụng lượng lớn alcol, khó khăn trong sản
xuất. [1]
Page | 16


Alginate và ứng dụng trong cơng nghiệp thực phẩm
• Phương pháp acid hóa

Dùng acid vơ cơ bổ xung vào dung dịch lọc để lấy alginic acid ra khỏi muối sodium
alginate, phản ứng của acid vô cơ với sodium alginate như sau: [1]

Hình 20: Phản ứng của acid vơ cơ với sodium alginate [1]
Kết quả tạo ra Aginic không tan và nhẹ nên Alginic nổi lên trên bề mặt dung dịch
có thể lấy ra. [1]
Ưu điểm: thời gian nhanh, tạo ra các acid alginic tự do, đây là một bán chế phẩm có
thể sử dụng để sản xuất các loại sodium alginate khác trong công nghiệp. [1]
Nhược điểm: nồng độ và nhiệt độ , thời gian, tỷ lệ phải rất lưu ý vì nếu quá dư sẽ
cắt mạch làm độ nhớt giảm đi. [1]
• Phương pháp canxi hóa
Ngun tắc: dung CaCl2 vào dịch lọc, tạo Alginate-Ca kết tủa theo sơ đồ sau đây:
[1]

Hình 21: Sơ đồ của phương pháp canxi hóa [1]
Page | 17


Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
Phản ứng xảy ra: [1]
2nC5H7O4COONa + nCaCl2 → 2nC5H7O4COOCa + 2nNaCl
2nC5H7O4COOCa + nH2SO4 → 2nC5H7O4COOH + CaSO4
VI. Tiêu chuẩn chất lượng của canxi alginate
1. Chỉ tiêu lý – hóa
Tên chỉ tiêu
1. Hàm lượng acid alginic (C6H7Ca1/2O6)n, % khối lượng tính
theo chất khơ
2. Hao hụt khối lượng sau khi sấy, % khối lượng, không lớn
hơn

Mức
từ 89.6 đến 104.5 a)

15

3. Hàm lượng asen, mg/kg, khơng lớn hơn

3

4. Hàm lượng chì, mg/kg, khơng lớn hơn

5

a)

Tương ứng với lượng cacbon dioxit sinh ra từ 18.0 đến 21.0% khối lượng tính theo

chất khơ.
Bảng 1: Chỉ tiêu lý – hóa của caxi alginat [5]
2. Chỉ tiêu vi sinh
Tên chỉ tiêu

Mức

1. Tổng số vi sinh vật hiếu khí, CFU/g, không lớn hơn

5.103

2. Tổng số nấm men và nấm mốc, CFU/g, khơng lớn hơn

5.103

3. Coliform, MPN/g

Khơng được có

4. Salmonella, CFU/25g

Khơng được có

Bảng 2: Chỉ tiêu vi sinh của canxi alginat [5]
Page | 18


Alginate và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
VII. Tiêu chuẩn chất lượng của sodium alginate
1. Các chỉ tiêu lý – hóa
Tên chỉ tiêu
1. Hàm lượng sodium alginate (C6H7NaO6)n, % khối lượng tính
theo chất khơ

Mức

từ 90.8 đến 106.0 a)

2. Hao hụt khối lượng sau khi sấy, % khối lượng, không lớn

15

hơn

3. Hàm lượng các chất không tan trong nước, % khối lượng tính

2

theo chất khơ, khơng lớn hơn
4. Hàm lượng asen, mg/kg, khơng lớn hơn

3

5. Hàm lượng chì, mg/kg, khơng lớn hơn

5

a)

Tương ứng với lượng carbon dioxide sinh ra từ 18.0 đến 21.0% khối lượng tính

theo chất khơ.
Bảng 3: Chỉ tiêu lý – hóa của sodium alginate [5]
2. Các chỉ tiêu vi sinh
Tên chỉ tiêu

Mức

1. Tổng số vi sinh vật hiếu khí, CFU/g, khơng lớn hơn

5.103

2. Tổng số nấm men và nấm mốc, CFU/g, không lớn hơn

5.102

3. Coliform, MPN/g

Không được có

4. Salmonella, CFU/25g

Khơng được có

Bảng 4: Chỉ tiêu vi sinh của sodium alginate [5]

Page | 19