BƯỚC đầu NGHIÊN cứu THỦY PHÂN CARRAGEENAN từ RONG sụn (kappaphycus alvarezii) BẰNG ENZYME AMYLASE và ỨNG DỤNG vào sản XUẤT TRÀ UỐNG hòa TAN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

BÙI HUY CHÍCH
BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU THỦY PHÂN
CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN (Kappaphycus
alvarezii) BẰNG ENZYME AMYLASE VÀ ỨNG DỤNG
VÀO SẢN XUẤT TRÀ UỐNG HÒA TAN
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành
Mã số
:
:
Công nghệ sau thu hoạch
60.54.10
Người hướng dẫn khoa học: TS. Đỗ Văn Ninh
Nha Trang - 2009
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong
bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn
ii
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành Luận văn này
Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang,
Ban Chủ nhiệm Khoa Chế biến sự kính trọng, niềm tự hào được học tập và
nghiên cứu tại trường trong những năm qua.
Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được dành cho thầy: TS. Đỗ Văn Ninh-
Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Nha Trang đã tận tình hướng dẫn và động

viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Xin cảm ơn: TS. Nguyễn Anh Tuấn-Trưởng khoa Chế biến, GS.TS.
Trần Thị Luyến, TS. Nguyễn Thị Nga, TS. Trang Sỹ Trung-Trưởng bộ môn
Hóa sinh-Vi sinh, PGS.TS. Ngô Đăng Nghĩa-Giám đốc Viện Công nghệ Sinh
học và Môi trường, TS. Vũ Ngọc Bội-Phó Giám đốc Viện Công nghệ Sinh
học và Môi trường cùng các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên
qúi báu để công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng.
Đặc biệt xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của: Ban Giám hiệu
Trường Cao đẳng Cộng đồng tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, các thành viên trong
khoa Cơ bản, Ban Giám đốc Trung tâm Quan trắc & Phân tích Môi trường
tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, Xí nghiệp Liên doanh Dầu khí Vietsovpetro, gia đình
và bạn bè luôn luôn chia sẻ cùng tôi trong quá trình nghiên cứu.
iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Dia
Ce
Fu
Te
Car
Dexcar
: chế phẩm enzyme Diatase của malt đại mạch
: enzyme Cereflo 120L
: enzyme Fungamyl 800L
: enzyme Termamyl 120L
: Carrageenan
: Dextrincarrageenan
iv
MỤC LỤC
Mục lục Trang
Trang bìa phụ

Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng biểu
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
MỞ ĐẦU 1
Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3
1.1. Giới thiệu về rong sụn [18, 35, 47] 3
1.2. Tổng quan về Car 4
1.2.1. Công nghệ sản xuất Car 4
1.2.1.1. Ở ngoài nước 4
1.2.1.2. Ở trong nước 6
1.2.2. Cấu tạo của Car 7
1.2.3. Tính chất lý hoá của Car 10
1.2.3.1. Tính chất của một polymer 10
1.2.3.2. Nhiệt độ nóng chảy 11
1.2.3.3. Sự tạo gel và keo hoá (gelation) 11
1.2.3.4. Tính bền axit 12
1.2.3.5. Tính tan 12
1.2.3.7. Tính thủy phân và sự metyl hoá xác định công thức cấu tạo của Car 13
1.2.3.8. Độ nhớt 13
1.2.4. Ứng dụng của Car 14
1.2.4.1. Ở nước ngoài 14
1.2.4.2. Ở trong nước 18
1.3. Tổng quan về enzyme amylase [2, 3, 34, 25, 24] 20
1.3.1. α-amylase 20
v
1.3.2. β-amylase (1,4-α-glucan-maltohydrolase) 23
1.3.3. Glucoamylase (α-1,4 glucan-glucohydrolase) 24
1.4. Tổng quan về vai trò của oligosaccharid đối với sức khỏe [8, 60] 25

1.5. Tổng quan về các loại trà dược thảo [6, 15] 27
1.5.1. Trà khổ qua 28
1.5.2. Trà thanh nhiệt 28
1.5.3. Trà Atiso 28
1.4.4. Trà hà thủ ô 28
1.5.5. Trà linh chi 28
1.5.6. Trà rong biển 28
1.5.7. Trà cỏ ngọt 29
1.5.8. Trà sâm 29
1.5.9. Trà trái nhàu 29
1.5.10. Trà tim sen 29
1.5.11. Trà gừng 29
2.1. Nguyên vật liệu nghiên cứu 31
2.1.1. Car 31
2.1.2. Enzyme amylase 31
2.1.3. Hóa chất 32
2.2. Phương pháp nghiên cứu 32
2.2.1. Các phương pháp hoá học 32
2.2.2. Phương pháp đánh giá cảm quan 33
2.2.3. Xác định hoạt độ amylase theo phương pháp Heinkel (phần 2.1 phụ lục 2). 33
2.2.4. Xác định khối lượng phân tử trung bình của Car bằng phương pháp đo
độ nhớt (phần 2.2 phụ lục 2). 33
2.2.5. Phương pháp xác lập cấu trúc của Dexcar [52, 53] 33
2.2.6. Phương pháp bố trí thí nghiệm 34
vi
Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 44
3.1. Kết quả xác định độ hòa tan của Car nguyên liệu 44
3.2. Kết quả xác định khối lượng phân tử trung bình của Car nguyên liệu bằng
phương pháp đo độ nhớt (nội dung của phương pháp được trình bày tại phần
2.2 phụ lục 2) 44

3.2.1. Xác định độ nhớt đặc trưng của Car nguyên liệu 44
3.2.2. Tính giá trị khối lượng phân tử trung bình của Car nguyên liệu 45
3.3. Kết quả thăm dò loại enzyme amylase thích hợp cho quá trình thủy phân Car
từ rong sụn 46
3.3.1. Kết quả xác định hoạt độ của enzyme amylase theo phương pháp
Heinkel (nội dung phương pháp được trình bày tại phần 2.1 phụ lục 2) 46
3.3.2. Kết quả xác định mức độ thủy phân Car của Fu, Dia, Ce, Te 47
3.4. Kết quả xác định thông số thích hợp cho quá trình thủy phân Car từ rong sụn 49
3.4.1. Kết quả xác định nồng độ enzyme thủy phân Car 49
3.4.2. Kết quả xác định nhiệt độ thủy phân Car 50
3.4.3. Kết quả xác định pH thủy phân Car 53
3.4.4. Kết quả xác định nồng độ Car thủy phân 55
3.4.5. Kết quả xác định thời gian thủy phân 57
3.5. Kết quả xác định khối lượng phân tử trung bình của Dexcar bằng phương
pháp đo độ nhớt 59
3.6. Xác định độ hòa tan của Dexcar 62
3.7. Kết quả xác lập cấu trúc và khảo sát về ATTP của Dexcar 63
3.7.1. Kết quả xác lập cấu trúc của Dexcar [52][53] 63
3.7.1.1 Khảo sát phổ 13C-NMR của Dexcar 63
3.7.1.2. Khảo sát phổ 1H-NMR của Dexcar 66
3.7.2 Khảo sát về an toàn thực phẩm của Dexcar 68
3.7.2.1. Kết quả đánh giá độ sạch của Dexcar 68
3.7.2.2. Hàm lượng kim loại nặng của Dexcar [7] 69
3.7.2.3. Kết quả xác định chỉ tiêu vi sinh vật của Dexcar 69
vii
3.8. Kết quả bước đầu ứng dụng bột Car thủy phân để sản xuất trà uống hòa tan 70
3.9. Đề xuất quy trình sản xuất trà uống hòa tan 78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO 82
viii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Sản lượng Car theo các phương pháp (2001) [36] 6
Bảng 1.2. Tính chất đặc trưng của các loại Car [58] 12
Bảng 1.3. Một số ứng dụng của Car [45] 15
Bảng 3.1. So sánh độ dịch chuyển hóa học trong phổ 13C-NMR của mẫu Car
chuẩn (của Hãng Sigma) 64
Bảng 3.2. Độ dịch chuyển hóa học của các proton ở vị trí α- 68
Bảng 3.3. Hàm lượng kim loại nặng có trong Dexcar 69
Bảng 3.4. Chỉ tiêu vi sinh vật của Dexcar 70
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của chất trợ sấy đến quá trình sấy và tính chất cảm quan
của bán thành phẩm 71
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ maltodextrin đến quá trình sấy và tính chất cảm
quan của bán thành phẩm 72
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sấy và tính chất cảm quan của
bán thành phẩm 72
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của tỷ lệ đường saccharose đến tính chất cảm quan về vị
của trà hoà tan 73
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột màu vàng cam đến tính chất cảm quan về màu
sắc của trà hoà tan 73
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột hương cam đến tính chất cảm quan về mùi
của trà hoà tan 74
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột vitamin C đến tính chất cảm quan về vị của
trà hoà tan 74
Bảng 3.12. Kết quả thống kê của 2 mẫu trên toàn bộ sản phẩm 75
Bảng 3.13. Kết quả thống kê của 2 mẫu trên tính chất màu sắc 75
Bảng 3.14. Kết quả thống kê của 2 mẫu trên tính chất mùi vị 75
ix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Hình ảnh Rong sụn Kappaphycus alvarerii (Doty) Doty 3
Hình 1.2. Cấu trúc của Car với luân phiên liên kết 8

Hình 3.1. Sự phụ thuộc độ nhớt riêng vào nồng độ của Car 45
Hình 3.2. Hoạt độ của enzyme amylase 47
Hình 3.3. Mức độ thủy phân Car của Fu, Dia, Ce, Te 48
Hình 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ Te đến mức độ thủy phân Car 50
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mức độ thủy phân Car 51
Hình 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mức độ thủy phân Car (40 ppmCa2+) 53
Hình 3.7. Ảnh hưởng của pH đến mức độ thủy phân Car 54
Hình 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ Car đến mức độ thủy phân Car 56
Hình 3.9. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến mức độ thủy phân Car 57
Hình 3.10. Sự phụ thuộc độ nhớt riêng vào nồng độ của Dexcar 60
Hình 3.11. Sự phụ thuộc độ nhớt riêng vào nồng độ của Dexcar 61
Hình 3.12. Độ hòa tan của Dexcar 64
Hình 3.13. Phổ 13C-NMR của mẫu chuẩn κ-carrageeanan [7] 65
Hình 3.14. Phổ 13C-NMR của Dexcar 65
Hình 3.15.
κ
-Dexcarrageenan từ rong sụn 66
Hình 3.16. Phổ 1H-NMR của mẫu chuẩn κ-carrageenan 67
Hình 3.17. Phổ 1H-NMR của Dexcar 67
Hình 3.18. Điểm trung bình thị hiếu của 2 mẫu nước trà hòa tan 77
1
MỞ ĐẦU
Rong sụn là loài rong biển được loài người biết đến từ lâu và Car thu nhận
được từ rong sụn có phổ sử dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực sản xuất và đời
sống tại nhiều nước trên thế giới. Riêng đối với nước ta, rong sụn cũng như Car còn
là đối tượng mới, chưa được nghiên cứu và sử dụng nhiều. Mấy năm gần đây, một
số nhà khoa học tại một số cơ quan nghiên cứu và đào tạo đã quan tâm nghiên cứu
chế biến rong sụn và ứng dụng Car vào sản xuất sản phẩm mới. Tuy nhiên, các
nghiên cứu ứng dụng Car còn chưa đáp ứng được yêu cầu đòi hỏi của thực tiễn,
rong nguyên liệu vẫn chủ yếu được xuất khẩu qua thương lái dưới dạng nguyên liệu

khô nên rất dễ bị ép giá, bị động trông chờ vào thị trường nước ngoài. Do vậy, cần
đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng Car trong các ngành công nghiệp như thực phẩm, y
dược, chế biến các thực phẩm chức năng từ Car. Hiện nay, trên thị trường đã có sản
phẩm trà rong biển với các thương hiệu như Hùng Phát, Vĩnh Tiến, Ngọc Duy đã
được thị trường chấp nhận. Các sản phẩm này được sản xuất dưới dạng trà túi lọc đã
góp phần gia tăng đáng kể giá trị của rong biển. Tuy nhiên, để gia tăng hơn nữa giá
trị của rong biển nói chung và Car từ rong sụn nói riêng thì hướng sản xuất trà hòa
tan từ Car là rất cần thiết. Mặt khác, hiện nay các sản phẩm trà hòa tan đang được
người tiêu dùng rất ưa chuộng, nhất là các sản phẩm trà hòa tan có thêm chức năng
phòng chống bệnh tật cho con người. Vì thế, đề tài: “Bước đầu nghiên cứu thủy
phân Car từ rong sụn Kappaphycus alvarezii bằng enzyme amylase và ứng
dụng vào sản xuất trà uống hòa tan” là một hướng nghiên cứu cần thiết để đáp
ứng yêu cầu bức xúc của thực tiễn.
Ý nghĩa khoa học
- Việc sử dụng enzyme amylase để thủy phân Car sẽ tạo ra các Dexcar, trong
điều kiện sản xuất nhẹ nhàng, phản ứng nhanh, không độc hại có thể sử dụng trong
2
thực phẩm một cách an toàn. Ngoài ra, sự phân cắt Car một cách đặc hiệu tạo ra
những sản phẩm rất đặc thù nên được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống.
- Thông qua việc thu nhận sản phẩm thủy phân Car từ rong sụn góp phần tìm
hiểu các đặc tính mới của Car thu nhận từ rong sụn đang triển khai trồng ở Việt
Nam.
- Các số liệu trong đề tài có thể là tài liệu tham khảo cho những ai muốn
nghiên cứu và tìm hiểu về rong biển nói chung và Car từ rong sụn nói riêng.
Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài góp phần giải quyết đầu ra cho nghề nuôi trồng rong sụn, nâng cao giá
trị thương phẩm, đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm từ rong sụn. Từ đó, thúc đẩy
nghề trồng rong sụn tại Việt Nam phát triển.
Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu của đề tài là tìm ra loại enzyme amylase thích hợp để thủy phân Car

từ rong sụn Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty, thu Dexcar dạng bột và ứng dụng
vào sản xuất trà hòa tan.
Nội dung nghiên cứu
1. Thăm dò loại enzyme amylase thích hợp cho quá trình thủy phân Car từ
rong sụn Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty.
2. Nghiên cứu tìm thông số thích hợp cho quá trình thủy phân Car từ rong
sụn Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty.
3. Bước đầu ứng dụng bột Car thủy phân để sản xuất trà uống hòa tan.
3
Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Giới thiệu về rong sụn [18, 35, 47]
Rong sụn thuộc ngành rong đỏ (Rhodophyta), Ngành phụ Rhodophytina,
Lớp: Florideophyceae, Lớp phụ: Rhodymeniophycidae, Bộ: Gigartinales, Họ:
Areschougiaceae, Giống: Kappaphycus, Loài: bao gồm các loài alvarezii, cottonii,
inermis, interme, procrusteanum, striatum. Trong đó loài Kappaphycus alvarezii
(Doty) Doty là loài có sản lượng cao nhất.
Hình 1.1. Hình ảnh Rong sụn Kappaphycus alvarerii (Doty) Doty
Từ tháng 3/1993, chương trình hợp tác về khu hệ và nguồn lợi rong biển kinh
tế Việt Nam giữa Phân viện Vật liệu Nha Trang (nay là Viện nghiên cứu và Ứng
dụng Công nghệ Nha Trang) và Nhật Bản, Phân viện Vật liệu Nha Trang đã tiến
hành du nhập rong sụn giống, nghiên cứu nhân giống và thử nghiệm nuôi trồng
rong sụn tại vùng biển Nam Trung bộ nước ta. Với nguồn giống ban đầu này, từ
cuối năm 1993, các nhà khoa học thuộc Phân viện Vật liệu Nha Trang do Ông
Huỳnh Quang Năng phụ trách đã trồng thử nghiệm rong sụn tại các vùng ven biển
của tỉnh Khánh Hòa và Ninh Thuận. Qua thử nghiệm cho thấy, rong sụn hoàn toàn
thích nghi với điều kiện tự nhiên ở nước ta.
Ngoài ra, một số nhà khoa học thuộc Viện Nghiên cứu Hải sản Hải Phòng do
PGS.TS. Nguyễn Xuân Lý chủ trì cũng đã tiến hành nghiên cứu trồng thử nghiệm
4
rong sụn ở vùng biển phía Bắc (chủ yếu là vùng biển Hải Phòng). Kết quả thử

nghiệm cho thấy: rong sụn có thể sinh trưởng và phát triển tốt ở vùng biển phía Bắc
vào mùa xuân-hè sang thu, không cho kết quả tốt về mùa đông, hàm lượng và chất
lượng Car trong rong sụn không cao bằng rong sụn trồng tại các tỉnh phía Nam.
Từ đó đến nay, nghề nuôi trồng rong sụn phát triển ở các tỉnh: Ninh Thuận,
Khánh Hòa, Phú Yên, Bình Định, Kiên Giang và hiện đang là đối tượng nuôi được
nhiều tỉnh ven biển miền Trung từ Nghệ An trở vào quan tâm. Đến nay, nuôi trồng
rong sụn trở thành một nghề mới bổ sung vào các nghề nuôi trồng thủy hải sản của
Việt Nam, góp phần tạo công việc làm cho hàng ngàn lao động. Rong sụn trở thành
cây “xóa đói giảm nghèo” do kỹ thuật nuôi trồng đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu
để nuôi trồng rong sụn thấp, chỉ khoảng 10 triệu đồng Việt Nam/ha mặt nước. Thời
gian sinh trưởng ngắn nên rong sụn cho thu hoạch chỉ trong vòng 2-3 tháng thả
nuôi, với thu nhập vào khoảng 30-60 triệu đồng/ha mặt nước/năm. Như vậy, hiệu
quả kinh tế của nghề trồng rong sụn không nhỏ.
Chất lượng của rong sụn Việt Nam hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu của thị
trường thế giới cho công nghiệp sản xuất kappa-carrageenan. Từ giữa năm 2003 đến
cuối năm 2004, sản lượng rong sụn xuất khẩu đã đạt khoảng 1.000 tấn khô (chủ yếu
do các công ty ở Ninh Thuận, Khánh Hòa, Phú Yên xuất khẩu), 6 tháng đầu năm
2005, sản lượng xuất khẩu tăng vọt lên khoảng 2.000 tấn khô, giá xuất khẩu cũng
tăng 50 USD, lên 700 USD/tấn FOB.
1.2. Tổng quan về Car
1.2.1. Công nghệ sản xuất Car
1.2.1.1. Ở ngoài nước
Car là một polysaccharide được chiết xuất từ các loài rong thuộc ngành rong
đỏ, bao gồm một số giống loài như: Chondrus, Gigartinastella, Hypnea và rong sụn
Alvarezii. Hiện nay, trên thế giới có một số phương pháp sản xuất Car như phương
pháp kết tủa, phương pháp đông lạnh, phương pháp PES, phương pháp ATC,…
5
Nhưng trong thực tế, do tính chất đơn giản về công nghệ và hiệu quả kinh tế nên
người ta chọn lọc để áp dụng hai phương pháp sản xuất Car dựa trên hai nguyên lý
khác nhau.

Phương pháp thứ nhất chỉ áp dụng từ cuối năm 1970 đến đầu năm 1980, Car
được tách ra từ rong đỏ bằng nước nóng, bã rong được lọc tách ra và dịch chiết
chứa Car được đem sấy khô trực tiếp trên thiết bị sấy kiểu “rulô” để thu được Car ở
dạng màng mỏng sau đó nghiền thành bột. Một số cơ sở sản xuất có tiến hành tinh
chế dịch chiết trước khi làm khô, nhưng thực tế sản phẩm không qua tinh chế thì tạp
chất nhiều, chất lượng thấp, nếu qua công đoạn tinh chế thì phức tạp và giá thành
cao. Sản phẩm Car tinh chế này có thể sử dụng làm chất tạo đông, chất kết dính,…
trong thực phẩm, làm chất nhũ hóa, giữ ẩm, giữ mùi trong công nghệ sản xuất mỹ
phẩm, nước hoa và nhiều lĩnh vực khác như công nghiệp dệt, sơn, thuốc đánh răng,
y dược…
Phương pháp thứ hai, Car không thực sự tách ra khỏi rong. Đúng hơn nguyên
lý này là rửa sạch rong bằng dung dịch kiềm, tách phần Car và phần không tan
khác. Rong được rửa sạch sau đó xử lý bằng dung dịch kiềm KOH ở nhiệt độ thích
hợp cho từng loại rong cụ thể, dung dịch KOH loại bỏ các tạp chất như sắc tố,
protein, muối khoáng, các sợi rong đã xử lý chứa một lượng lớn Car và cellulose,
sau đó sấy khô và nghiền thành bột Car bán tinh chế (SRS). Quy trình sản xuất này
đơn giản và giá thành của sản phẩm rẻ hơn nhiều so với quy trình sản xuất Car tinh
chế, vì không cần dùng alcohol để kết tủa Car, không cần thiết bị chưng cất thu hồi
alcohol, thiết bị tạo gel, tủ đông, máy ép để tách nước thu hồi Car. Sản phẩm bán
tinh chế thường được dùng làm chất kết dính, tạo gel trong công nghiệp sản xuất thức
ăn cho vật nuôi, gia cầm,…. [36, 41, 45, 46].
Sự khác nhau cơ bản giữa Car tinh chế và bán tinh chế đó là Car bán tinh chế
có chứa cellulose, trong khi Car tinh chế thì cellulose đã được tách hoàn toàn trong
quá trình sản xuất. Khi hoà tan Car bán tinh chế vào nước thì sẽ làm dung dịch có
vẩn đục. Tuy nhiên, đối với những sản phẩm mà độ trong không quan trọng hoặc có
6
pha nhiều thành phần như thịt, tinh bột, trứng, phẩm màu thì sử dụng Car bán tinh
chế là phù hợp, giá thành rẻ hơn, do đó được ứng dụng nhiều trong thực phẩm.
Công nghệ sản xuất Car không chỉ phát triển mạnh ở các nước Mỹ và Tây Âu
mà còn đang phát triển mạnh ở các quốc gia Châu Á, trong đó phát triển nhất là

Philippin, Trung Quốc, Nhật Bản,….Đã có nhiều công trình nghiên cứu đề xuất công
nghệ mới với phương pháp cho mức độ thu hồi Car cao, phù hợp với đối tượng nguyên
liệu và quy mô công nghiệp của mỗi nước, có thể thống kê sản lượng Car theo một số
phương pháp công nghệ như bảng 1.4 .
Bảng 1.1. Sản lượng Car theo các phương pháp (2001) [36]
(đvt: tấn)
ATC-phương pháp xử lý bằng kiềm, sử dụng chính trong thức ăn chăn nuôi.
PES-phương pháp sản xuất Car bán tinh chế sử dụng trong thực phẩm.
1.2.1.2. Ở trong nước
GS. TS Trần Thị Luyến và cộng sự ở Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Chế
biến Trường Đại học Nha Trang là nơi dẫn đầu về nghiên cứu tách chiết Car tinh chế và
bán tinh Car chế đạt tiêu chuẩn quốc tế NF BP Codex 1978 từ rong sụn Kappaphycus
alvarezii (Doty) Doty [16].
Phương
pháp kết
tủa
Phương
pháp đông
lạnh
Phương
pháp PES
Phương
pháp
7
Tại Viện Nghiên cứu Hải sản, các tác giả Đào Duy Hùng, Nguyễn Văn Hùng,
Trần Bích Nga (BCKH 1993, 1994, 1995) cũng đã nghiên cứu công nghệ chiết rút keo
Car từ rong Eucheuma gelatinae và rong Kappaphycus alvarezii với quy mô phòng thí
nghiệm, nhận thấy đây là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất Car ở Việt Nam [11, 12, 13,
14].
Năm 1999, TS. Đống Thị Anh Đào, đã nghiên cứu thu nhận Car từ rong sụn

(Kappaphycus alvarezii) ở biển Ninh Thuận. Kết quả nghiên cứu cho biết, tác giả đã
xác định được các hàm lượng và thành phần hoá học như: protein 2,4%; cellulose
4,0%; tro toàn phần 20%; hàm lượng nước 26,6%; Car 40%; hàm lượng SO42- là
23ppm. Qua đó cho ta biết được hàm lượng Car có trong rong sụn là rất cao.[6]
Các nhà khoa học thuộc Trường Đại học Khoa học tự nhiên-Đại học Quốc
gia Hà Nội trong đó có Trần Đình Toại, Vũ Ngọc Ban, Trần Thị Hồng cũng đã có
những báo cáo kết nghiên cứu tách chiết Car từ Rong Hồng vân Eucheuma
gelatinae [7] [10][23].
Năm 2005, Nguyễn Văn Ninh đã nghiên cứu tinh sạch Car thu nhận từ rong
sụn Kappaphycus alvarezii. Kết quả nghiên cứu đã xác định phổ carbon trong chế
phẩm Car sau khi thu qua cột trao đổi ion DEAE sephadex và tính số lượng carbon
trong mẫu Car là 12 nguyên tử carbon tương ứng độ dịch chuyển hóa học của các
nguyên tử carbon trong chế phẩm Car. Phân tích phổ proton và phân tích độ dịch
chuyển hóa học 3-6 anhydro galactose và D-galactose trong chế phẩm Car là
4,38/3,28. [20]
Nói chung, rong sụn là đối tượng mới được du nhập về Việt Nam nên công
nghệ sản xuất Car từ rong sụn cũng được các nhà nghiên cứu trong nước tiếp thu,
áp dụng quy trình đã có của nước ngoài sao cho phù hợp với các đặc điểm của loài
rong sụn được trồng ở nước ta là Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty.
1.2.2. Cấu tạo của Car
Car có cấu trúc chung là một polymer mạch thẳng với liên kết luân phiên của
β-D-galactose pyranose qua liên kết 1,3 và α-D-galactose pyranose qua liên kết 1-4.
8
Các liên kết ở vị trí số 3 xuất hiện ở các gốc có 2 và 4 sulphate hoặc không có
sulphate trong khi liên kết ở vị trí số 4 ở các gốc có 2 sulphate, gốc 2,6 disulphate,
gốc 2,6 anhydro và 3,6 anhydro-2-sulphate. Hợp phần cấu tạo của Car gồm có D-
galactose (17÷31%) còn L-galactose chiếm lượng rất nhỏ. Do đó Car tạo thành chủ
yếu bởi các mạch poly D-galactose bị sulphate hoá có phân tử lượng 500-700 đvC
[16].
Hình 1.2. Cấu trúc của Car với luân phiên liên kết

của 1,3 β-D-galactose pyranose và 1,4 α-D-galactose pyranose
Các công trình nghiên cứu bằng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân cho
thấy Car có nhiều cấu trúc hoá học khác nhau, do đó phân loại theo cấu trúc hoá học
có các loại Car sau: mu, kappa, nu, iota, lamda, theta và xi. Các loại này chỉ khác
nhau ở mức độ sulphate hoá, vị trí sulphate hoá, mức độ dehydrate hoá của chuỗi
polysaccharide. Cấu trúc của chúng đều có những thành phần về số lượng sulphate
của Car chiếm 18-40% phân tử Car. Khối lượng phân tử của đại phân tử Car từ 105
đến 106 phụ thuộc vào nguồn gốc nguyên liệu và quá trình tách chiết [51, 36, 41,
46].
Car tự nhiên từ các loài rong khác nhau có thể là hỗn hợp khác nhau của các
loại Car trên. Người ta phân chia Car ra hai nhóm chính: nhóm 1 chứa các loại mu,
nu, kappa, iota và các dẫn xuất của chúng. Các Car này tạo gel với ion K+ hoặc có
thể xử lý kiềm để có tính chất tạo gel, chúng có đặc điểm là gốc đường có liên kết
1,3 hoặc là không có nhóm sulphate hoá ở vị trí C4. Nhóm thứ 2 là lambda, xi, theta
và các dẫn xuất của chúng. Chúng không có khả năng tạo gel ngay cả trước và sau
khi xử lý kiềm. Đặc trưng của cấu trúc này là cả hai loại gốc đường liên kết 1,4 và
9
1,3 đều có nhóm sulphate ở ví trí C2. Ngoài ra thành phần của Car gồm có H2SO4,
Ca2+ và 3,6 anhydro-D-galactose. Dạng tồn tại của Car trong rong đỏ gắn với Ca2+,
K+, Na+ như: R=(OSO3)2Ca hoặc R-OSO3Na, ROSO3K (R là gốc polysaccharide).
Hàm lượng SO3–2 cũng ảnh hưởng đến sức đông của Car [16].
Về cơ bản, Car có 3 loại khác nhau là: kappa, lambda, iota. Trong đó kappa-
carrageenan chiếm thị phần lớn nhất (80%). Mu và Nu là chất ban đầu tổng hợp
nên kappa và iota, việc chuyển đổi này là do enzyme dekinkase có trong rong biển
hay trong quá trình sản xuất khi dùng xúc tác để loại nhóm 6 sulphate. [16,59]

Kappa-carrageenan: là một loại polymer mạch ngắn xen kẽ giữa D-
galactose-4-sulphate (GalS) và 3,6 anhydro-D-galactose (Gal A). Cấu trúc phân tử
của kappa-carrageenan là vòng xoắn kép bậc III.
 Iota-carrageenan: cũng giống như kappa nhưng gốc 3,6-anhydro-

galactose lại ở vị trí carbon số 2. Iota là Car có nhóm sulphate nhiều nhất trong
mạch phân tử, cấu trúc là vòng xoắn kép bậc II. Gel iota có tính đàn hồi.
 Lambda-carrageenan: trong mạch phân tử gồm các đơn vị: D-galactose-
2-sulphate (1,3) và D-galactose-2,6-disulphate nối xen kẽ với nhau.
10
Các phân đoạn này đều có tính đa phân tán, nhưng chúng chỉ khác nhau về
thành phần sulphate ester và gốc quay quang. Lambda-carrageenan có khối lượng
phân tử cao và mạch dài hơn kappa-carrageenan. Thành phần của phân đoạn này
cũng phụ thuộc vào nhiệt độ tách chiết và loại rong nguyên liệu. [16, 46, 39]
1.2.3. Tính chất lý hoá của Car
1.2.3.1. Tính chất của một polymer
* Khử trong môi trường kiềm
Trong môi trường kiềm có tác dụng khá mạnh đến cấu tạo hoá học của Car.
Dưới tác dụng của môi trường kiềm, nhóm (HOSO3-) bị khử dần tùy thuộc vào mức
độ khử (HOSO3-) sẽ tạo nên cấu trúc khác nhau và tạo nên các loại Car khác nhau.
[16, 46, 39, 59]
+ Mu-carrageenan được khử trong môi trường kiềm tạo ra kappa-
carrageenan.
Mu
Kappa
+ Nu-carrageenan được khử trong môi trường kiềm tạo ra iota-carrageenan.
Nu Iota
+ Trong môi trường kiềm lambda-carrageenan biến đổi thành theta-carrageenan.
11
lambda
theta
* Phản ứng tạo tủa
Car là một polymer mang điện âm nên tủa trong các đại phân tử mang điện
tích dương như: metylen xanh, safranine, mauvine, những phẩm mầu azo và thiazo
khác, tính chất này giống như một vài alkaloid và protein. Ngoài ra, Car còn tủa

trong cồn (cồn đóng vai trò là tác nhân dehydrate hoá).
* Sự trương nở
Car hút nước mạnh và sự hút nước kèm theo sự trương phồng đáng kể tạo
thành gel theo thời gian khi nó tiếp xúc với dung môi. Car là cao phân tử
(polysaccharide) có cực nên trương nở trong dung môi có cực (nước).
1.2.3.2. Nhiệt độ nóng chảy
Nhiệt độ nóng chảy của gel Car thấp hơn nhiều so với Agar. Gel Car 3%
nóng chảy ở 27-30oC, gel Car 5% nóng chảy ở 40-410C.
1.2.3.3. Sự tạo gel và keo hoá (gelation)
Khả năng keo hoá của Car nằm trung gian giữa Agar, gelatin và gần giống
gelatin hơn. Sự hình thành gel của dung dịch Car là một quá trình nhiệt thuận
nghịch. Khi nhiệt độ cao hơn giá trị nhiệt độ tạo gel thì gel sẽ tan chảy (cân bằng bị
phá vỡ). Tuy nhiên, khoảng cách nhiệt từ trạng thái tạo gel đến tan chảy là một giá
trị không đổi. Một thí nghiệm cho biết giá trị này khoảng 5-22oF [39]. Khả năng
hình thành gel của Car phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ dung dịch. Nồng độ dung
dịch tạo gel và nhiệt độ tạo gel phụ thuộc vào loại và số lượng muối có mặt trong
dung dịch. Ngoài ra, tính chất tạo gel còn phụ thuộc chủ yếu vào loài rong, độ nhớt
12
và phụ thuộc rất lớn vào công nghệ sản xuất, sự hình thành và phân bố các gốc
galactose trong mạch polymer [16, 39].
1.2.3.4. Tính bền axit
Hệ pH thấp cùng với sự tác dụng của nhiệt độ thì sự thủy phân xảy ra nhanh hơn.
1.2.3.5. Tính tan
Car tan trong anhydrous hydrazine, ít tan trong formamide và methyl
sulfoxide, không tan trong dầu và dung môi hữu cơ. Car tan trong nước, đặc biệt là
nước nóng, tuy nhiên tính tan của nó còn phụ thuộc vào loại Car.
Bảng 1.2. Tính chất đặc trưng của các loại Car [58]
Môi trường
Kappa-carrageenan
Iota-carrageenan

Lamda-carrageenan
Nước nóng
Tan ở nhiệt độ trên 70
o
C
Tan ở nhiệt độ trên 70
o
C
Tan
Nước lạnh
Tan trong dung dịch
+
muối Na . Không tan
trong dung dịch muối K
+ 2+
, Ca
Tan trong dung dịch
+
muối Na .
Tan
13
1.2.3.6. Tính hấp thụ hồng ngoại và màu
Dung dịch Car là một chất hữu cơ, nên có khả năng hấp thụ hồng ngoại cho
phổ có bước sóng trong phạm vi nhất định phụ thuộc vào loại và thành phần Car.
Dựa vào tính chất này người ta có thể biết được Car thuộc loại lamda-, iota-,
kappa,… Các loại polysaccharide thường cho bước sóng ở vùng hồng ngoại trong
khoảng 1000-1100cm-1. Với các loại Car tạo gel thì cho đỉnh hấp thụ cực đại (đỉnh
hấp thụ trong khoảng rộng) ở 1065cm-1, loại không tạo gel ở vùng 1020cm-1.
1.2.3.7. Tính thủy phân và sự metyl hoá xác định công thức cấu tạo của Car
Dung dịch Car ít bị thủy phân ở môi trường pH 9 và môi trường pH 7, dung

dịch muối Natri carrageenante bị thoái hoá do phân tử Car bị đứt liên kết 3,6-
anhydro galactose. Và từ phản ứng xác định tính thủy phân kiềm của nhóm ester
sulphate của Car đã nói lên cấu trúc của Car có nhóm ester sulphate gắn ở C4 trong
gốc galactose. Car mà đặc biệt là phần đoạn kappa-carrageenan sẽ bị thủy phân bởi
enzyme pseudomonate carrageenan hay kappa-carovora. Khi kappa-carrageenan,
lamda-carrageenan bị thủy phân bởi enzyme này thì độ nhớt của dung dịch giảm rất
nhiều và làm tăng khả năng khử, tạo các sản phẩm thuộc dãy đồng đẳng của
oligosaccharide sulphate, 3-6- (3,6-anhydro-α,D-galactose pyranose) -D-galactose-
4-6-sulphate (neocarrabiose-4-o-sulphate).
Car bị metyl hoá tạo ra các dẫn xuất methyl như 2,3,4,6-tetra-methyl-D(L)-
galactose hoặc 2,4,6-tri-methyl-D(L)-galactose và dựa vào đặc tính này người ta đã
xác định thành phần cấu trúc của nó.
1.2.3.8. Độ nhớt
Độ nhớt của dung dịch Car phụ thuộc rất lớn vào độ dài mạch polymer tức là
phân tử lượng, tiếp đến nồng độ Car, nhiệt độ dung dịch và các yếu tố ảnh hưởng khác.
Trong đó các yếu tố trên phải kể đến là sự có mặt của các muối trong dung dịch. Độ
nhớt dung dịch tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ.
14
Từ các dẫn liệu trên cho thấy: thành phần, cấu tạo tính chất cơ bản của Car đã
được nhiều nhà khoa học của nhiều nước nghiên cứu và trình bày có hệ thống. Các
tính chất của Car cho thấy đây là một hợp chất hữu cơ tự nhiên có nhiều tính chất
công nghệ quý giá như khả năng đồng tạo gel, khả năng thay đổi độ nhớt của dung
dịch, khả năng thay đổi độ chắc và tính chất cơ lý của thực phẩm khi có mặt Car.
Ngoài ra Car còn có giá trị như một chất xơ thực phẩm, có thể dùng để sản xuất thực
phẩm chức năng rất tốt hoặc có thể dùng trong sản xuất chế phẩm y dược.
Tuy nhiên có thể thấy, gần như toàn bộ các kết quả nghiên cứu về Car là do
các tác giả nước ngoài công bố. Từ đó cho thấy, chúng ta cũng cần đầu tư nghiên
cứu cơ bản cũng như nghiên cứu sâu hơn về tính chất công nghệ của Car sản xuất
tại Việt Nam.
1.2.4. Ứng dụng của Car

1.2.4.1. Ở nước ngoài
Do có các tính chất vật lý và hóa học đặc biệt, Car được ứng dụng nhiều
trong lĩnh vực thực phẩm và phi thực phẩm. Trong công nghệ thực phẩm, Car đã
được sử dụng với vai trò là chất phụ gia có tính ưu việt để điều chỉnh độ đặc, tạo
gel, ổn định, phân tán, …Trong việc chế biến ra các loại thực phẩm hấp dẫn, giá trị.
Ngoài ra nó còn được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp, kỹ nghệ như: kỹ
nghệ sơn, công nghiệp dệt, …
Ngày nay, với tốc độ phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, con người đã
khám phá ra những lợi ích tuyệt vời do Car mang lại trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt
là trong thực phẩm và y học thể hiện trong bảng 1.3 [6, 16, 46, 48, 39].
15
Bảng 1.3. Một số ứng dụng của Car [45]
Sử dụng
Chức năng
Loại Car
Tỷ lệ %
Bánh tráng miệng
Làm đông
Kappa- + iota-
Kappa- + iota- + gôm hạt
bồ kết
0,5-1,0
Kẹo dẻo calo thấp
Làm đông
Kappa- + Iota-
Kappa- + galactomanan
0,5-1,0
Thực phẩm đồ hộp
Ổn định chất béo, làm đặc,
tạo huyền phù gelatin

Kappa- + gôm hạt bồ kết
0,2-1,0
Tạo gel cá
Làm đông lại
Kappa- + gôm hạt bồ kết
Kappa- + iota
0,5-1,0
Sirô
Tạo huyền phù, giữ hương
vị