Nghiên cứu chế biến nước ép cam thạch dừa bổ sung carrageenan

i
LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian nghiên cứu và học tập tại trường Đại học Nha Trang đến nay
em đã hoàn thành chương trình đào tạo đại học và hoàn thành đồ án tốt nghiệp
đại học. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
- Ban Giám Hiệu nhà trường, Khoa Chế Biến, cùng toàn thể các thầy cô
giáo.
- Đặc biệt gửi lời cảm ơn tới thầy T.S Đỗ Văn Ninh đã trực tiếp hướng
dẫn tận tình để em hoàn thành đồ án này
- Cảm ơn các thầy cô giáo phòng thí nghiệm đã giúp đỡ em trong thời gian
vừa qua
- Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn cha mẹ cùng toàn thể bạn bè đã
giúp đỡ động viên em trong suốt thời gian học tập và thực hiện công tác
tốt nghiệp.


Nha Trang, tháng 11 năm 2008
Sinh viên
Nguyễn Thị Hảo



ii
MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC BẢNG iv
DANH MỤC HÌNH v
LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2
I- TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. 2
1.1. Tổng quan về cam 2
1.1.1. Giới thiệu về cam 2
1.1.2. Thành phần của cam. 3
1.1.3. Ứng dụng của cam 5
1.2 RONG SỤN (Kappaphycus alvarezii) 6
1.2.1 Thành phần hóa học của rong sụn 6
1.2.2 CARRAGEENAN 8
1.2.2.1 Cấu tạo và phân loại carrageenan. 8
1.2.2.2 Tính chất của carragenan 10
1.2.2.3 Ứng dụng của Carrageenan 12
1.2.2.4. MỘT SỐ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
CARRAGEENAN 14
1.3 GIỚI THIỆU VỀ ĐỒ HỘP NƯỚC UỐNG 21
1.4 GIỚI THIỆU VỀ BAO BÌ THỦY TINH: 23
1.4.1 Ưu nhược điểm của bao bì thủy tinh: 23
1.4.2. Các kiểu bao bì thủy tinh: 24
CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 26
2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27
2.2.1 Các phương pháp phân tích hóa học và vật lý 27
2.2.2 Phương pháp cảm quan 28
2.2.3 Phương pháp phân tích khối lượng 28
2.3 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 28
iii
2.4 QUY TRÌNH DỰ KIẾN SẢN XUẤT NƯỚC ÉP CAM- THẠCH DỪA
BỔ SUNG CARRAGEENAN 29
2.5 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 30
2.5.1 Xác định tỷ lệ nước cam pha loãng 30

2.5.2 Xác định tỷ lệ đường tối ưu của sản phẩm 30
2.5.3 Xác định lượng thạch dừa bổ sung (g/ml) 31
2.5.4 Xác định lượng chất màu bổ sung 31
2.5.5 Xác định lượng tinh dầu cam bổ sung 32
2.5.6 Chọn chế độ thanh trùng 32
2.5.7. Xác định hàm lượng carrageenan bổ sung 33
CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34
3.1 Kết quả nghiên cứu xác định thành phần khối lượng và thành phần hóa
học của nguyên liệu 34
3.2 Kết quả nghiên cứu xác định các chỉ tiêu của carrageenan thành phẩm 35
3.3 Kết quả nghiên cứu xác định tỷ lệ nước cam pha loãng 35
3.4 Kết quả xác định nồng độ đường 36
3.5 Kết quả xác định hàm lượng thạch dừa bổ sung 37
3.6 Kết quả xác định lượng chất màu bổ sung 38
3.7 Kết quả xác đinh lượng tinh dầu cam bổ sung 39
3.8 Chọn chế độ thanh trùng 40
3.9 Kết quả xác định hàm lượng carrageenan bổ sung 41
3.10 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH HOÀN THIỆN SẢN XUẤT NƯỚC ÉP
CAM-THẠCH DỪA BỔ SUNG CARRAGEENAN 42
3.11 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM NƯỚC ÉP CAM-THẠCH
DỪA BỔ SUNG CARRAGEENAN 46
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 50
1. Kết luận 50
2. Đề xuất ý kiến 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO 52
PHỤ LỤC


iv
DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần của một số loại cam 4
Bảng 1.2. Hàm lượng acid amin xác định được trong rong sụn 7
Bảng 1.3: Thành phần hóa học của rong sụn 7
Bảng 1.4: Tính tan của carrageenan trong các môi trường khác nhau 11
Bảng 1.5: chỉ tiêu sản lượng rượu- bia- nước giải khát năm 2005 23
Bảng 3.1 Thành phần khối lượng và thành phần hoá học của cam nguyên liệu 34
Bảng 3.2 Các chỉ tiêu của carrageenan thành phẩm 35
Bảng 3.3 Kết quả đánh giá cảm quan tỷ lệ nước cam pha loãng 35
Bảng 3.4 Đánh giá cảm quan sản phẩm nước ép cam- thạch dừa bổ sung
carrageenan 46
Bảng 3.5 Sơ bộ tính chi phí nguyên liệu và hóa chất cho sản phẩm
carrageenan: 47
Bảng 3.6 Bảng tính chi phí nguyên liệu cho sản phẩm nước ép cam – thạch
dừa bổ sung carrageenan 47







v
DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn điểm cảm quan về vị phụ thuộc hàm lượng đường
bổ sung 36
Hình 3.2 Biểu đồ biểu diễn điểm cảm quan về trạng thái phụ thuộc lượng
thạch dừa bổ sung 37
Hình 3.3 Biểu đồ biểu diễn điểm cảm quan về màu phụ thuộc lượng chất màu

bổ sung 38
Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn điểm cảm quan về mùi phụ thuộc lượng tinh dầu
bổ sung (ml/200ml) 39
Hình 3.5 Biểu đồ biểu diễn điểm cảm quan của sản phẩm phụ thuộc hàm
lượng carrageenan bổ sung 41







1

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta với khí hậu nhiệt đới nên trái cây rau quả quanh năm tươi tốt,
mùa nào thức nấy. Đó là nguồn dinh dưỡng quan trọng trong cuộc sống, nguồn
nguyên liệu dồi dào cho chế biến và xuất khẩu.
Việc chế biến thành đồ hộp nói chung và đồ hộp nước quả nói riêng đang
ngày càng phát triển về chủng loại phù hợp với túi tiền người sử dụng. Nước ép cam
là loại sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, nhiều vitamin C rất tốt cho cơ thể.
Nhưng cùng với sự phát triển của xã hội, đòi hỏi các nhà sản xuất phải tạo ra các
dạng sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người.
Từ đó với ý tưởng muốn tạo ra một loại nước uống vừa có tác dụng giải
khát vừa có tác dụng chữa bệnh, và cũng nhằm mục đích đẩy mạnh việc nghiên cứu
ứng dụng carrageenan trong nghành thực phẩm nên em thực hiện đề tài tốt nghiệp:
“Nghiên cứu chế biến nước ép cam – thạch dừa bổ sung carrageenan”.
Đề tài gồm các nội dung:
- Tìm hiểu kỹ thuật sản xuất carrageenan và sản xuất được carrageenan dạng

bột để ứng dụng sản xuất nước giải khát.
- Xác định các thông số thích hợp cho quá trình sản xuất nước ép cam –
thạch dừa có bổ sung carrageenan.
- Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm.
- Sản xuất thử sản phẩm và đánh giá chất lượng sản phẩm tại phòng thí nghiệm.
- Sơ bộ tính giá thành sản phẩm
Bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu nhằm vận dụng kiến thức đã học
vào thực hành. Do kiến thức và thời gian có hạn nên báo cáo này không tránh khỏi
những hạn chế. Rất mong nhận được sự quan tâm góp ý của thầy cô và các bạn để
báo cáo được hoàn thiện hơn.
Nha Trang ngày 25 tháng 10 năm 2008
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn thị Hảo
2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

I- TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.
1.1. Tổng quan về cam.
1.1.1. Giới thiệu về cam.
 Cam thuộc loại quả tươi cao cấp, có giá trị dinh dưỡng và giá trị sử dụng cao.
Trong thành phần của thịt quả có chứa 6-6,5% đường (chủ yếu là đường saccaroza-
đường mía). Hàm lượng vitamin C có từ 40-90mg/100g tươi, các axit hữu cơ từ 0,4-
1,2% trong đó có nhiều chất hoạt tính sinh học cao cùng với các chất khoáng dầu
thơm.
 Quả cam dùng để ăn tươi, làm mứt, chế biến nước giải khát và chữa bệnh.
Ngoài ra, tinh dầu từ cam còn được sử dụng nhiều trong thực phẩm và mỹ phẩm.
Hiện nay trên thế giới có 75 nước trồng cam với diện tích và sản lượng đáng kể.
Theo thông báo của FAO, những năm của thập kỷ 2000, mức tiêu thụ quả có múi
trên thế giới tăng khoảng 26 triệu tấn.

 Nhiều kết quả cho rằng cam trồng hiện nay có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới
và cận nhiệt đới Đông Nam Á. Cam có rất nhiều loài và được trồng rộng rãi trong
cả nước với qui mô lớn. Theo thống kê năm 1994 và ước tính, diện tích trồng cam
quýt chanh cả nước là 60.000 ha, sản lượng gần 200.000 tấn.
 Đồng Bằng Sông Cửu Long có khoảng 35.000 ha, chiếm 37,86% diện tích
trồng cây có múi của cả nước, sản lượng 124.548 chiếm 76,04%. Nguồn nguyên
liệu cam chủ yếu do các vùng lân cận trong và ngoài tỉnh cung cấp giống như Long
An, Bến Tre, Đồng Tháp…Đây là nguồn nguyên liệu khổng lồ của các tỉnh Miền
Tây,năng suất hàng triệu tấn/ năm. Do tính chất mùa vụ nên sản lượng cam biến đổi
theo mùa nhưng với kĩ thuật canh tác và chăm bón của nông dân hiện nay, ta có
được nguồn nguyên liệu trong suốt năm và không ngừng tăng nhanh trong những
năm tới.
 Các giống cam đang được ưa trồng ở nước ta:
3

 Cam Xã Đoài (Nghệ An): thuộc loại cam chanh, có vỏ mỏng và bóng, vị
ngọt đậm, hương thơm, ít xơ, trọng lượng quả trung bình 180-200g. Trong
công nghệ đồ hộp, cam chanh nói chung, cam Xã Đoài nói riêng dùng để chế
biến nước cam, mứt cam.
 Cam Bố Hạ ( Hà Bắc): là điển hình của loại cam sành (citrus sp) thực chất là
loại lai từ quýt và cam chua (citrus cusrantium) nên có tên là
Citrusnolelic.Vỏ quả sần sùi, cùi trắng dày, ruột nhỏ vàng đậm, hương vị
ngon ngang quýt Ôn Châu (Nhật Bản) là giống quýt nổi tiếng nhất thế giới.
Rất thích hợp để làm đồ hộp quả nước đường
 Quýt, cam đường, cam giấy: Đều thuộc loại quýt có vỏ mỏng dễ bóc, múi dễ
bóc, vị ngọt, hương thơm. Ở nhiều nước trên thế giới có giống quýt không
hạt (như quýt Gra-zia của Liên Xô, quýt Ôn Châu của Nhật Bản). Quýt Bố
Hạ (Hà Bắc) và Lí Nhân (Nam Hà) là những giống quýt ngon, rất thích hợp
để chế biến quả nước đường.
 Cam giấy, cam mật: Là giống cam thường được trồng ở các tỉnh Đồng Bằng

Sông Cửu Long và Đông Nam Bộ. Ở Tiền Giang, cam giấy chiếm 80% diện
tích trồng cam quýt. Cây cam ra hoa 3 vụ/năm và năng suất cam đạt 1000-
1200 quả/cây/năm.
Cam mật được các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long ưa thích nhât và chiếm
phần lớn diện tích ở các miệt vườn. Cây ra 2-3 vụ quả/năm. Số quả trung bình
1000-1300 quả. Khối lượng trung bình:240-250g/quả. Vỏ dày 3-4mm, quả mọng
nước khi chín có màu vàng, năng suất cao.
1.1.2. Thành phần của cam.
Cam là một trong những loại cây chứa nhiều chất dinh dưỡng rất mát và
bổ dưỡng cho cơ thể, đặc biệt là các vitamin trong đó hàm lượng vitamin rất cao.
Trong vỏ cam có một lượng tinh dầu cao.
Thành phần dinh dưỡng của các loại cam khác nhau cũng khác nhau. Sau
đây là các thông số về thành phần dinh dưỡng của một số loại cam:

4

Bảng 1.1 Thành phần của một số loại cam
Chỉ tiêu
Quýt
(Lý Nhân)
Cam sành
(Bố Hạ)
Cam chanh
(Xã Đoài)
Chanh
(Hòa Bình)
Khối lượng quả (g)
Đường kính quả (mm)

Độ khô (%)

Độ axit (%)
pH
40

45


10

0.75

-

260

88


11.5

-

3.2

240

80


11.5

-

3.2-3.8

64

5.1


7.0

-

2.5-2.6


Các chất Cam chanh Quýt Chanh
Múi Vỏ Múi Vỏ Múi Vỏ
Nước 88.06

75.95

87.20

74.74

88.30

79.32

Fructoza (%) 1.45

3.24

1.45

3.54

0.56

0.72

Glucoza (%) 1.25

3.49

1.04

3.06

0.62

3.67

Saccaroza (%) 3.59

1.22

4.85

1.25

0.83

1.69

Acid (%) 1.41

0.22

0.95

0.19

5.60

0.28

Tinh dầu (%) Vết

0.24

Vết

1.20

Vết

2.00

Caroten (mg%) 0.09

0.22

0.24

0.43

Vết

0.03

Vitamin C (mg%) 65

170

38

131

55

149

Vitamin B1 (mg%) 0.01

0.02

0.06

0.03

0.07

0.05

Vitsamin B2 (mg%) 0.06

0.00

0.06

0.00

0.05

0.02

Vitamin PP (mg%) 0.75

1.27

0.13

0.28

0.34

1.27

Pectin (%) 1.41

0.22

0.65

3.87

1.12

7.05

Xenlulose (%) 0.47

3.49

0.34

3.53

0.52

4.44

Chất khoáng (%) 0.49

0.67

0.45

0.87

0.46

0.95


Nhìn vào bảng thành phần hoá học, ta thấy trong cam ngoài hàm lượng các
chất tạo năng lượng như các đường Fructoza, Glucoza, Sacaroza thì còn có khá đầy
đủ các loại vitamin với hàm lượng khá cao đặc biệt là vitamin C. Muối khoáng là
thành phần vi lượng rất cần thiết cho các phản ứng hoá sinh trong cơ thể cũng thấy
5

có ở cam (Ca: 40mg/100g; P: 25mg/100g; Fe: 0,3mg/100g). Tinh dầu là thành phần
đặc biệt để tạo lên mùi vị đặc trưng của cam với hàm lượng khá cao, đây có thể là
nguồn nguyên liệu để chiết rút lấy tinh dầu để bổ xung ngược trở lại các sản phẩm
từ cam.
1.1.3. Ứng dụng của cam.
Cam là loại quả chứa khá đầy đủ các chất vi lượng nên được sử dụng rất
nhiều trong thực phẩm với mục đính bổ sung các chất cho cơ thể và được sử dụng
như một loại thuốc với các tính năng chữa bệnh khác nhau.
 Theo các nhà khoa học Australia thì việc thường xuyên sử dụng cam quýt có
thể giảm 50% nguy cơ ung thư miệng, dạ dày, thanh quản. Việc ăn cam nhiều lần
trong một ngày và thường xuyên sẽ làm giảm 19% nguy cơ đột quỵ. Đồng thời làm
giảm nguy cơ tim mạch, béo phì và tiểu đường. Có được tác dụng trên là do trong
cam có khả năng chống ôxy hoá, củng cố hệ miễn dịch, ức chế sự tăng trưởng của
khối u và bình thường hoá các tế bào ung thư. Trong tất cả các loại hoa quả, cam
xếp đầu về hàm lượng các chất chống ôxy hoá. Nó chứa hơn 170 hoá chất thực vật
khác nhau trong đó có hơn 60 flavonoid mang đặc tính chống viêm, chống khối u và

hình thành huyết khối.
 Các nhà nghiên cứu Canada đã chứng minh rằng việc dùng 750 ml nước cam
mỗi ngày sẽ làm tăng tỷ lệ cholesterol tốt (HDL) trong máu người bệnh bị
cholesterol máu cao. Khi cholesterol tốt gia tăng thì nguy cơ mắc bệnh tim mạch
giảm đi. Các nhà khoa học quy hiệu quả này cho một loại flavonoid có trong cam,
đó là chất hesperidine.
 Các chất terpene trong cam quýt còn hỗ trợ có tác dụng của những enzim tẩy
độc, chống tác nhân ung thư. Trong cam, quýt có vitaminB9(acid folic), một chất
giúp ngăn ngừa bệnh tim mạch.
 Các acid hữu cơ trong cam, quýt (được cảm nhận qua vị chua) có hiệu quả
làm kiềm hoá vì chúng tập hợp những muối khoáng như natri, tạo thành những
bicacbonate bù trừ lại tính acid của cơ thể. Do đặc tính lý thú này mà cam, quýt
6

giúp chống bệnh loãng xương vì khi tính acid tăng cao thì cơ thể lấy canxi từ trong
xương ra để cân bằng acid- kiềm.
 Theo các nhà khoa học Anh: Bình quân trong một trái cam có chứa 170mg
phytochemicals bao gồm các chất dưỡng da và chống lão hoá.
 Ngoài vitamin C có tác dụng gia tăng sức đề kháng và tăng tính hấp thu chất
sắt, thực vật… Nước cam còn chứa nhiều canxi hơn các sản phẩm từ sữa.
 Đặc biệt chất canxi còn tập trung nhiều hơn trong vỏ cam , không những thế
vỏ cam còn có tác dụng chữa bệnh ho có đờm và rã rượu rất hiệu quả.
- Nên dùng nước cam hàng ngày, nhất là một ly cam vắt tươi vào mỗi buổi sáng
sớm, hay dùng làm tráng miệng cũng rất tốt. Đây không chỉ là cách tốt giúp giải
khát và giúp làm việc hiệu quả mà còn là một giải pháp tối ưu cho những người béo
đặc biệt là những người không có thói quen uống sữa
1.2 RONG SỤN (Kappaphycus alvarezii)
Rong sụn là loại rong mới được du nhập vào nước ta từ tháng 2/1993 đây là
loại rong có nguồn gốc từ Philipines các công trình nghiên cứu về đặc tính sinh lý
của rong sụn khẳng định: Rong sụn là loài rong hoàn toàn có khả năng sinh trưởng

và phát triển tốt ở mặt nước ven biển Việt Nam,trong các đầm vịnh san hô, bãi
ngang, ao, hồ lặng gió, nhất là ở các tỉnh nam trung bộ như: Khánh Hòa, Ninh
Thuận….
1.2.1 Thành phần hóa học của rong sụn
Trong rong sụn hàm lượng protein tổng số khoảng 3% trọng lượng chất khô.
Trong thành phần protein có chứa 11 acid amin với hàm lượng khá cao, trong đó có
5 loại acid amin không thay thế (bảng 1.1) do đó protein trong rong sụn có giá trị
kinh tế khá cao.
7

Bảng 1.2. Hàm lượng acid amin xác định được trong rong sụn

STT
Acid amin không
thay thế
Hàm lượng
(%)
STT
Acid amin
thay thế
Hàm lượng
(%)
1 Leucine 0,08 6 Alanine 0,14
2 Methionine 0,07 7 Glutanine 0,28
3 Phenylalanin 0,23 8 Glycine 0,13
4 Valine 0,07 9 Proline 0,23
5 Trytophan 0,082 10 Serine 0,11

11 Tyrosine 0,08

Rong sụn có chứa hàm lượng tro rất đáng kể nhưng khi xử lý, chế biến thành thực
phẩm thì hàm lượng tro còn lại so với lúc chưa xử lý là 6/10 hay đạt khoảng 16% trọng
lượng khô. Như vậy hàm lượng khoáng bám trên lớp tế bào bên ngoài đã giảm đi rất
nhiều, mặc dù vậy rong sụn vẫn chứa một hàm lượng khoáng rất cao ở bên trong tế
bào bao gồm các khoáng vi lượng như: Mo, Fe, Cu, Ca, Na, I…trong đó I, Fe, Cu
có hàm lượng cao nhất, bên cạnh đó nguyên liệu vẫn còn tồn tại một số kim loại
nặng như: Hg, As, Cd, Sb với tỷ lệ vừa phải vẫn nằm trong giới hạn cho phép thể
hiện ở (Bảng 1.3).
Bảng 1.3: Thành phần hóa học của rong sụn
Thành phần Hàm lượng

Đơn vị tính

Thành phần

Hàm lượng

Đơn vị tính

Protein 2,4 % Fe 2,4 ppm
Đường tổng số 0,0 % Cu 2,6 %
Cellulose 4,0 % S
tổng
8,08 %
Nước 19,6 % SO
4
2-
23,0 ppm
Tro tổng số 20,0 % I 6,87 %
Carrageenan 40,0 % Cl 0,01 %

N 2,2 % Hg 0,02 %
K 2,4 % As 0,75 %
Na 0,36 % Pb 0,31 %
Ca 0,04 % Cd 5,08 %

8

Đặc biệt thành phần chính trong rong sụn là carrageenan với hàm lượng
chiếm khoảng 40% khối lượng rong, trong đó loại carrageenan hòa tan chiếm 33%
và không tan chiếm 7%.
Carrageenan chiết rút từ rong sụn Việt Nam thuộc loại Kappa-carrageenan vì
đa phần phân đoạn của mạch pollysaccarit có tính nhũ hóa, có tính kết nối, tính ổn
định, đông kết tạo sức bề mặt tốt.Carrageenan được ứng dụng rộng rãi trong nhiều
lĩnh vực trong thực phẩm, carrageenan không tạo ra được năng lượng đáng kể cho cơ
thể vì không thủy phân hoàn toàn thành đường đơn, sinh năng lương nhưng lại cần
thiết cho cơ thể vì nó cung cấp một lượng vi khoáng đáng kể đồng thời giúp cơ thể
bài tiết được các chất độc, chữa bệnh mãn tính. Tuy nhiên mức độ hấp thụ
carrageenan còn tùy thuộc vào loại carrageenan (k, i, λ, μ, ν).
1.2.2 CARRAGEENAN
1.2.2.1 Cấu tạo và phân loại carrageenan.
Carrageenan là một loại colloid thuộc nhóm phycolloid có cấu trúc chung là
một polyme mạch thẳng với liên kết luân phiên của β – D- galactopyranose qua liên
kết 1,3 và α – D galactopyranose qua liên kết 1,4. Các liên kết ở vị trí số 3 xuất hiện
các gốc có 2 và 4 sunphate hoặc không có sunphate trong liên kết. Ở vị trí số 4.
Sunphate hóa ở vị trí thứ 3 không bao giờ có.
Carrageenan tạo thành chủ yếu nhờ các mạch poly D- galactose bị sunphate
hóa có phân tử lượng từ 500-700 đvc kết hợp với nhau bằng liên kết ß-1,4 và C- 1,3
luân phiên nhau. Hợp phần cấu tạo của carrageenan còn có H
2
SO

4
, Ca
2+
, và 3,6
anhyddro-D-galactose. Dạng tồn tại trong tế bào rong đỏ của carrageenan luôn được
gắn với Ca
2+
, K
+
, Na
+
, như: R-(OSO
3
)
2
Ca, hoặc R-(OSO)
3
K.
Trong công trình ban đầu thủy phân carrageenan cho thấy có 2 phân đoạn là:
Kappa- carrageenan và lamda- carrageenan. Kappa được định nghĩa là phân đoạn
kết tủa trong dung dịch KCl trong khi lamda là phân đoạn tan trong dung dịch này.
Về cấu trúc hóa học gần một nửa gốc đường trong Kappa là 3,6 anhydro-D-
Glactose trong khi Lamda chứa ít hoặc không chứa gốc này.
9

Người ta phân carrageenan ra làm các loại là: mu, kappa, nu, iota, lamda, theta và
xi. Các loại này chỉ khác nhau ở mức độ sunphat hóa, mức độ dehydrate hóa.
a). Kappa- carrageenan
Kappa- carrageenan là một loại polymer mạch ngắn xen kẽ giữa D-
galactose-4- sunphate (Gal S) và 3,6 anhydro-D-galactose (Gal A). Cấu trúc phân tử

của Kappa- carrageenan là một vòng xoắn kép bậc 3


O
OSO
2
CH
2
OH O
O O O
OH
OH
Gal S Gal A
n
k- Carrageenan

b). Iota-carrageenan
Cũng như Kappa- carrageenan nhưng gốc 3,6-anhydro-galactose lại ở vị trí
C số 2. Iota-carrageenan là carrageenan có nhóm SO
4
2-
nhiều nhất trong mạch phân
tử, cấu trúc vòng xoắn kép bậc 2, gel iota-carrageenan có tính chất đàn hồi và mềm
hơn so với Kappa- carrageenan


O
OSO
2
CH

2
OH O
O O O
OSO
3

OH

n
I - Carrageenan

c). Lamda- carrageenan
Trong mạch phân tử, các đơn vị monomer được xen kẽ với nhau, các đơn vị
gồm: D-galactose-2-sunphate (1,3) và D-galactose-2,6-disunphate (2,6)
10



OSO
3
O O
CH
2
O
OSO
2
CH
2
OH O
O

OH OH

n
λ – Carrageenan

Các phân đoạn có tính đa phân tán nhưng chúng khác nhau ở thành phần este
sunphate và góc quay quang. Lamda- carrageenan có khối lượng phân tử cao và
mạch dài hơn Kappa- carrageenan. Thành phần của phân đoạn này phụ thuộc vào
chế độ xử lý, nấu chiết và loại rong nguyên liệu.
1.2.2.2 Tính chất của carragenan
 Các carragenan khác nhau về mức độ sunphate hóa, Kappa- carrageenan
thường được sunphate một phần ở nhóm -OH của C
6
của gốc D- galactose và ở
nhóm –OH của C
2
ở cả 2 gốc. Trong iota-carrageenan thì nhóm –OH ở C2 của gốc
anhydro-galactose luôn luôn được sunphate hóa, còn gốc galactose chỉ được
sunphate hóa 10% ở C
2
và C
6
. Còn trong Lamda- carrageenan thì ở một gốc
galactose luôn được sunphate hóa ở C
2
và C
6
và gốc kia chỉ một phần ở vị trí C
2

.
galactose của mạch này và gốc tương tự ở một mạch khác.
 Tỷ lệ các nhóm SO
4
2-
ở carrageenan khá cao làm cho các polyme ở dạng
anion này phản ứng với các phân tử protein tích điện dương do đó làm cho độ nhớt
của dung dịch tăng lên. Khi có mặt ion K
+
thì carrageenan sẽ tạo gel giống như gel
của Agar.
Carrageenan được chia làm hai nhóm chính
 Nhóm 1: Chứa các loại mu, nu, kappa, iota và các dẫn xuất của chúng.
Các carrageenan này tạo gel với ion K
+
hoặc có thể xử lý kiềm để có
tính chất tạo gel.
11

 Nhóm 2: Chứa các loại lamda, xi, theta, và các dẫn xuất lai giữa
chúng, nhóm này không có khả năng tạo gel ngay cả trước và sau khi
xử lý kiềm. Carrageenan có tính chất tạo gel đông giống như Agar
nhưng sức đông kém hơn bởi lực đẩy tĩnh điện của các nhóm –SO
3
-
.
Tuy nhiên trong môi trường có Ca
2+
thì sức đông tăng lên rất lớn
(1000 g/cm

2
) do có sự tạo thành cầu nối liên kết canxisunphate giữa
các phân tử carrageenan trong dung dịch.
Trong môi trường axit yếu carrageenan chuyển thành carrageenic acid
ROSO
3
H, còn trong môi trường kiềm carrageenan bị khử bớt gốc –SO
3
-
và hình
thành liên kết anhydro.
Carrageenan là một polyme mang điện tích âm được hình thành do quá trình
trùng hợp. Khi thêm vào dung dịch carrageenan những chất điện phân thì dung dịch
kém bền (giảm độ nhớt), thậm chí với những vết chất điện phân.
Khả năng hòa tan của carrageenan trong các môi trường khác nhau thể hiện ở
(bảng1.4).
Bảng 1.4: Tính tan của carrageenan trong các môi trường khác nhau

Môi trường k-carrageenan i-carrageenan λ-carrageenan
Nước nóng Tan ở >70
0
C Tan ở > 70
0
C Tan
Nước lạnh - - Tan trong các lo
ại
muối
Sữa nóng Tan Tan Tan
Sữa lạnh Không tan Không tan Phân tán dày đặc
Sữa lạnh

(tetrasodium
pyrophosphate)
Đặc hoặc tạo gel Đặc hoặc tạo gel Tăng đ
ộ đặc hoặc
tạo độ gel
Dung dịch đường Tan trong dung d
ịch
lạnh và nóng
Khó tan Tan trong dung d
ịch
nóng
Dung dịch muối
Không tan trong
dung dịch nóng
Tan trong dung d
ịch
nước nóng
Tan trong dug dung
dịch nóng
Dung dịch hữu cơ Không tan Không tan Không tan

12

Carrageenan tan trong nước đặc biệt là nước nóng (có thể tan tới 10%) tuy
nhiên tính tan còn phụ thuộc vào loại carrageenan. Muối sodium của k-carrageenan
và i-carrageenan hòa tan trong nước lạnh, trong khi đó muối Ca
2+
, K
+
của

carrageenan không tan được trong nước lạnh.
Độ nhớt của dung dịch carrageenan phụ thuộc rất lớn vào độ dài của mạch
polyme và các yếu tố ảnh hưởng đến nó, hay nói cách khác độ nhớt của carrageenan
phụ thuộc vào trọng lượng phân tử, nhiệt độ, sự có mặt của các chất tan khác, nồng
độ và loại carrageenan. Độ nhớt dung dịch tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch và tỷ
lệ nghịch với nhiệt độ.
Carrageenan là một polyme mang điện tích âm nên sẽ kết tủa trong các đại
phân tử mang điện tích dương như: methylen xanh, safraninw, mauvine, những
phẩm màu azo thiazo khác, tính chất này giống một vài ankanoid và protein.
1.2.2.3 Ứng dụng của Carrageenan
+ Trong thực phẩm:
 Carrageenan đóng vai trò là chất nhũ hóa tạo sự đồng nhất trong công nghệ
sản xuất đồ uống
 Carrageenan được dùng làm món ăn trong thực phẩm như là: làm các món
thạch, các món đông hạnh nhân, nước uống …
 Trong công nghệ sản xuất bánh mì, bánh quy, bánh cuốn, trong thực phẩm có
cấu trúc mềm, xốp.
 Trong công nghệ sản xuất sữa chocolatem cần phải tạo cho dung dịch sữa có
sự đồng nhất, ổn định và độ đặc nhất định. Do đó carrageenan đã được sử
dụng đáp ứng các yêu cầu trên.
 Trong sản xuất kẹo carrageenan làm tăng độ chắc và độ đặc cho cây kẹo
ngoài ra nó còn dùng để tạo độ bóng cho bề mặt một số sản phẩm bánh
kẹo.
 Carrageenan còn được ứng dụng trong sản xuất các loại mứt đông, mứt
dẻo …
13

 Trong bảo quản và đóng hộp các sản phẩm thịt: thịt gà, thịt vịt, xúc xích và
các sản phẩm từ thịt khác.
 Carrageenan còn được ứng dụng trong các lĩnh vực khác như: Trang trí các

món ăn, các loại dầu dấm để trộn salad, món thịt đông có trứng.
 Carrageenan còn ứng dụng để mạ băng cho sản phẩm đông lạnh nhằm làm
giảm sự hao hụt trọng lượng do nước bay hơi và giảm biến đổi chất lượng
thực phẩm do oxy hóa bởi không khí.
+ Trong y dược
Carrageenan được dùng để sản xuất các loại dược phẩm quan trọng như: sản
xuất các loại thuốc tạo nhờn, nhũ tương để xoa lên các vết thương rất hữu hiệu.
Carrageenan có cấu trúc sulphate có khả năng ngăn cản trực tiếp sự đóng cục
máu đặc. Nhờ có carrageenan mà con người đã nghiên cứu thử nghiệm để điều trị
bệnh cho con người.
+ Trong mỹ phẩm
Carrageenan được dùng để sản xuất ra các loại kem dưỡng da, các loại nước
hoa
Có khả năng tạo nhũ hóa tốt cho việc dệt nhuộm.
+Trong việc nghiên cứu
Carrageenan là môi trường để nuôi cấy các loại vi sinh vật, môi trường cố định
enzym, là chất xúc tác trong công nghiệp tổng hợp và chuyển hóa các chất khác.
Carrageenan được cấy trên các mẫu thực vật, động vật để nghiên cứu các loại
chất mới.
Ngoài ra carrageenan còn được dùng như một chất mềm, dịu hay chất ổn
định cho hệ polyme.
+ Trong nông nghiệp
Carrageenan được dùng làm phân bón hữu cơ.
+ Trong các ngành khác
Dùng carrageenan để sản xuất các loại sợi nhân tạo, sơn nước, phim ảnh,
giấy viết
14

1.2.2.4. MỘT SỐ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CARRAGEENAN
Một số quy trình sản xuất carrageenan đã đang được áp dụng hiện nay:

Phương pháp của Pliste


























Làm trong
Ly tâm
Sấy

Sản
phẩm
Lọc áp suất
Chất trợ lọc
Bã lọc
Nước nóng
T = 180-200
0
F
τ = 40-60 phút
Rong chrondrus
Rửa
Cắt nhỏ
Ngâm chiết
Làm lạnh ở nhiệt độ phòng
Khuấy và kết tủa
15

Quy trình chiết rút carrageenan của tác giả Đống Thị Anh Đào –
Trường Đại Học Kỹ Thuật

Rong sụn
Xử lý ngâm rửa tẩy màu, mùi
Rửa loại tạp chất
Lọc bã
Kết tủa
Nghiền
Carrageenan
Chất phụ liệu cho:
- Nghành thực phẩm
- Nghành dược phẩm
- Nghành mỹ nghệ
- Công nghiệp sữa
- Nhiều ngành khác

Trích
Xử lý
Tạo màng
Bánh tráng
Xay nghiền
Sấy khô
Rong khô
(dạng rau
quả sấy)
Ngâm dung dịch
Thẩm thấu

muối
Thẩm thấu
đư
ờng

Xử lý
Sấy
Hòa tan
Sấy
Trích
Mứt
Rong muối
(dưa dạng rau
hoặc muối)
16

Quy trình công nghệ sản xuất Kappa-carrageenan từ rong sụn nguyên

liệu (Eucheuma.sp và Hypnea.sp)



























Rong
Tẩy màu

Ngâm nước qua đêm ở t
0
phòng, lượng
nước gấp 20 lần/khối lượng rong khô
Xử lý NaOH 5-10%,t
0
=95-100
0
C
Rửa
Nấu chiết (90-95
0
C) lượng nước gấp
20 lần/trọng lượng rong khô
Lọc nóng

Kết tủa bằng KCl 1-1,5 %
Rửa sạch KCl
Phơi khô + xay nghiền
Ép tách nước
Carrageenan
(dạng bột)
17

Quy trình chiết xuất carrageenan từ rong sụn Kappaphycus alvarezii
tham khảo từ đề tài: “ Nghiên cứu sản xuất carrageenan dùng làm nguyên liệu
sản xuất kẹo carrageenan – thạch dừa’’ của tác gỉả Ngô Thị Hương sinh viên
lớp 45CB.

Rong sụn
Xử lý ngâm rửa
t
ẩy m
àu
mùi

Rửa
Xử lý NaOH
Rửa
Trung hòa HCl 0,5%
Nấu chiết lần 1
Lọc nóng
Tạo gel đông
Cắt thỏi, sợi
Làm đông chậm
Phơi khô
Xay nghiền
Carrageenan dạng sợi
- τ ngâm = 9 giờ
- Nước ngâm/rong =
40/1

Bã lọc Nấu chiết lần 2
- τ1 = 60 phút
- τ2 = 60 phút
- T
0
nấu = 90 – 95
0
C
- Tỷ lệ nước nấu/ rong
lần 1 = 20/1; lần 2 =
5/1
- Môi trường trung
tính

18









 Giải thích một số công đoạn trong công nghệ sản xuất carrageenan
* Xử lý rong trước khi nấu chiết
+ Xử lý rong trong môi trường kiềm.
Mục đích của xử lý trước khi nấu chiết:
Việc xử lý rong trước khi nấu chiết carrageenan đóng vai trò quan trọng
trong quá trình sản xuất carrageenan. Công đoạn xử lý kiềm có ảnh hưởng rất lớn
đến hiệu suất và chất lượng của sản phẩm.
Xử lý rong trước khi nấu chiết nhằm loại bỏ tối đa lượng tạp chất: Chất màu,
chất mùi, chất khoáng, protein, cellulose, lipid không có lợi cho sản phẩm, đồng
thời còn bào mòn lớp màng bao bên ngoài cây rong, làm suy yếu liên kết của màng
tế bào chứa carrageenan từ đó rút ngắn thời gian nấu chiết, nâng cao hiệu quả và
chất lượng carrageenan.
Dùng dung dịch NaOH để xử lý rong trước khi nấu chiết carrageenan có tác
dụng:
 Thủy phân bào mòn màng cellulose và phá vỡ nhiều lớp tế bào sắc tố, khử
sắc tố trong rong.
 Môi trường kiềm thủy phân được một số protein và lipid tan trong môi
trường kiềm.
 Dùng dung dịch NaOH còn có tác dụng khử ion SO
4

2-
của carrageenan, từ đó
làm tăng sức đông của carrageenan, muối hòa tan trong nước nên chúng được loại
ra ngoài trong công đoạn rửa sau:
Bột carrageenan
Bao gói
Bột carrageenan
thành phẩm
19

ROSO
3
-
+2NaOH ROH +Na
2
SO
2
+OH
-

ROSO
3
H +NaOH ROH + Na
2
SO
2
+H
2
O
Việc sử dụng NaOH để xử lý cho rong mang lại nhiều ưu điểm, tuy nhiên

một số khoáng Na, Mg,… lại không tách ra được trong môi trường. NaOH cũng
ảnh hưởng lớn đến liên kết mạch carrageenan. Cho nên cần nghiên cứu chế độ xử lý
thật thích hợp về nồng độ, nhiệt độ, thời gian để tạo carrageenan có sức đông.
+ Xử lý môi trường nước nóng
Môi trường nước nóng có tác dụng:
 Làm trương nở tế bào.
 Tách bớt một lượng nhỏ chất màu, chất khoáng hòa tan.
 Làm yếu liên kết glucozit của màng cellulose và màng tế bào cây rong.
+ Xử lý trong môi trường axit.
Khi xử lý rong trong môi trường axit cũng xảy ra một số hiện tượng:
 Thủy phân bào mòn màng cellulose của cây rong đồng thời nó cũng làm yếu
liên kết màng tế bào chứa carrageenan, làm vỡ lớp ngoại bì chứa đầy sắc tố, loại sắc
tố ra khỏi cây rong.
 Axit có tác dụng khử khoáng:
(ROSO
2
O)Ca +2HCl CaCl
2
+ 2ROSO
3
H
(ROSO
2
O)Ca + H
2
SO
4
CaSO
4
+ 2RSO

3
H
Tuy nhiên việc sử dụng acid cũng có một số điểm cần lưu ý là cần phải xác
định thời gian, nhiệt độ, nồng độ acid cho phù hợp với từng loại rong để đảm bảo
nâng cao hiệu suất suất thu hồi và đảm bảo chất lượng carrageenan.
Môi trường acid có những ưu điểm riêng nhưng nó cũng có những mặt hạn
chế như: trong môi trường acid thì không thể tẩy được triệt để SO
4
2-
…
Do vậy mà người ta thường kết hợp xử lý kiềm và xử lý axit để đạt được yêu
cầu cao hơn, đồng thời khắc phục được những hạn chế của từng môi trường.
 Qúa trình nấu chiết carrageenan
Nấu chiết carrageenan là khâu quan trọng và chủ yếu của toàn bộ quy trình
sản xuất carrageenan.
20

Quá trình nấu có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi và chất lượng
carrageenan như: môi trường nấu chiết, thời gian, nhiệt độ, lượng nước, thiết bị …
+ Môi trường nấu chiết
Môi trường nấu có thể là môi trường axit, kiềm, môi trường trung tính.
+ Nhiệt độ nấu
Carrageenan không hòa tan trong nước lạnh và nước thường do đó muốn
nâng cao hiệu suất thu hồi carrageenan phải nấu chiết ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ
hòa tan của nó. Nấu chiết carrageenan trong môi trường trung tính với tỷ lệ nước
nấu bằng 20 lần khối lượng rong khô, nấu ở nhiệt độ 90-95
0
C.
Khi nấu ở nhiệt độ cao hơn thì thời gian nấu giảm đi nhưng mạch polyme
của carrageenan bị thủy phân cắt mạch làm giảm sức đông của carrageenan. Mặt

khác mức độ hòa tan của carrageenan giảm, từ đó giảm hiệu suất thu hồi
carrageenan.
Vì thế quá trình nấu chiết tốt nhất nên thực hiện ở nhiệt độ 90-95
0
C kết hợp
khuấy đảo gián đoạn tránh hiện tượng bị khê ở đáy nồi, tránh hiện tượng sôi cục bộ
ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
+ Thời gian nấu chiết
Thời gian nấu chiết phụ thuộc vào từng loại rong, phương pháp xử lý rong
trước khi nấu chiết, môi trường nấu chiết…
Thời gian nấu chiết sẽ giảm được đáng kể khi tăng nhiệt độ nấu chiết hay xử
lý đặc biệt trước khi nấu chiết hoặc nấu trong môi trường acid.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy, trong mọi trường hợp hàm lượng và độ
chắc của keo rong tăng dần theo thời gian nấu chiết. Tuy vậy vẫn có một giới hạn
nào đó mà sau đó số lượng và chất lượng thành phẩm sẽ giảm xuống hẳn. Người ta
gọi đó là giai đoạn giới chuyển hay tới hạn và điểm giữa là điểm tới hạn. Như vậy
khi kéo dài thời gian nấu đến điểm tới hạn cho phép nâng cao dần sức đông và hàm
lượng carrageenan thành phẩm.