Tiểu luận Hóa sinh Tìm hiểu về Agar, Gum Arabic, Carrageenan cách tinh chế và ứng dụng của chúng trong thực phẩm

Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM
BÁO CÁO TIỂU LUẬN
ĐỀ TÀI:
TÌM HIỂU VỀ AGAR, GUM ARABIC, CARRAGEENAN
CÁCH TINH CHẾ VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHÚNG
TRONG THỰC PHẨM
GVHD : Ths. NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
SVTH : TÔ HIẾU THIỆN 10304261
PHẠM THỊ HIỀN 10327271
HÀ THỊ DIỆU MINH 10324031
LÊ THỊ THANH THÚY 10314791
NGUYỄN THỊ DIỆU HẬU 10308091
Lớp : ĐHTPLT6A
TP.Hồ Chí Minh năm 2015
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -1 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
I. Agar
I.1. Nguồn gốc
Trong thành phần hóa học của rong Đỏ có chứa các hợp chất polymer rất quan
trọng là Agar, Carrageenan và Furcellarian. Các chất keo này được ứng dụng rộng rãi
trong các ngành công nghiệp, y học, thực phẩm, công nghệ sinh học v.v
Các loài rong Đỏ chứa nhiều Agar đó là nhóm rong geledium, Gracilaria,
Gelidiella và Acanthopeltis.
Carrageenan có trong các loại rong Đỏ không chứa Agar. Điển hình là các loại
Chondrocryus, Gigartinastella, Hypnea và rong Sụn Alvazezii.
Furcellarian là keo rong có trong các loài rong Đỏ không chứa Agar và

Carrageenan. Điển hình là loài Furcellaria.
Trong các loại keo rong Đỏ thì rong dùng sản xuất Agar có sản lượng cao ở các
nước còn sản xuất Carrageenan và Furcellarian đang ở công suất nhỏ. Ngày nay do công
dụng của các loại keo rong đang trên đà phát triển nên công nghiệp sản xuất keo rong
được chú trọng ở nhiều nước. Ở Việt Nam công nghệ sản xuất keo rong còn rất nhỏ, chưa
tương xứng với tiềm năng của nó. Đặc biệt hiện nay nhiều địa phương đang phát triển
nuôi trồng rong Đỏ, chú trọng nuôi trồng rong sụn để phát triển nguyên liệu cho sản xuất
keo rong và xuất khẩu rong khô.
Agar có sức đông nhỏ nên xu thế hiện nay người ta muốn tinh chế Agar để thu
Agarose có sức đông cao hơn, được sử dụng có hiệu quả hơn trong các ngành công nghệ
sinh học, công nghệ tế bào, các phương pháp sinh hóa hiện đại.v.v
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -2 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
I.2. Đặc điểm chung và dạng tồn tại của Agar
Agar: Được sản xuất đầu tiên ở Nhật Bản vào năm 1986. Đến 1910 công nghệ lan
sang Neuzeland, Nam Phi, Liên Xô cũ, Đan Mạch, Chi Lê, Tây Ban Nha, Pháp, Mỹ, Hàn
Quốc. Ở Việt Nam Agar được sản xuất từ năm 1960.
Sản lượng trung bình hàng năm của toàn thế giới về Agar là: 7.000 7.500
tấn/năm. Riêng Nhật và Nam Triều Tiên chiếm 40% tổng sản lượng toàn thế giới.
Agar có nhiều tính chất làm cho nó trở thành một chất keo đặc biệt, trong đó đặc
tính cơ bản nhất là có thể tạo ra trạng thái đông tự nhiên rất bền vững từ một nồng độ
thấp. Nhờ vậy nó đã trở thành một nhân tố không thể thiếu được trong ngành chế biến
thực phẩm và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ khác nhau.
Tổng giá trị sản lượng Agar trên thế giới ở vào khoảng 200 triệu USD. Trong tổng
sản lượng 10.000 tấn Agar mỗi năm gần 60% được dùng để sản xuất các mặt hàng công
nghệ thực phẩm như bánh kẹo, kem, sữa, phần còn lại được sử dụng cho công nghệ sinh
học và dược phẩm.
Nguyên liệu cho chế biến Agar là các loài rong thuộc chi Gracilaria (Rong Câu,
53%), chi Gelidium (44%) và 3% còn lại thuộc các chi Gelidiella, Heteroclada, Porphyra

(McHugh, 1991).
Sản lượng Agar sản xuất tại các nước:
- Châu Á: 50% (chủ yếu là Nhật Bản và Hàn Quốc)
- Châu Âu: 30% (Pháp, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha)
- Châu Mỹ: 15% (Mỹ, Achentina, Brazil, Chilê)
- Châu Phi: 5% (Marốc)
Trên thị trường Agar có ba cấp độ tinh khiết: Cấp độ vi sinh, cấp độ phản ứng
đường và cấp độ thực phẩm. Agar cấp độ vi sinh có giá đắt hơn cả và chiếm khoảng
4(5% tổng khối lượng Agar bán ra thị trường; chỉ có Mỹ và Anh Quốc sản xuất loại cấp
độ này. Agarose là sản phẩm keo rong biển đắt giá nhất và chiếm khoảng 0,2% tổng sản
lượng keo rong biển: nếu sản phẩm đạt nhiệt độ tạo gel 26(300C và sức đông
( 1.300g/cm2 nó có thể được bán với giá tới 400USD/kg.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -3 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
- Dạng tồn tại của Agar trong tế bào rong: Agar là chất dinh dưỡng được rong Đỏ
tích lũy theo thời gian sinh trưởng, Agar được chứa trong các lớp tế bào vây trụ có vách
mỏng, trong suốt.
- Trong cây rong Agar ở dạng Polymer phức tạp hơn nhiều so với Agar ở dạng chế
phẩm tinh khiết.
I.3. Tính chất cơ bản của Agar
Agar là chất kết tinh không định hình, không màu, hút nước trương nở không tan
trong nước lạnh và nước ấm. Hòa tan trong nước nóng, khi làm nguội thì đông lại tạo thể
gel khối có tính đàn hồi .
Ở thể gel đông Agar có thể chịu lực (sức đông).
+ Agarose và Agaropectin có tính chất hòa tan và keo hóa ở nồng độ 0,1%, tan tốt
trong dung môi Glyxerin, tan lượng nhỏ trong Etylen Glycol và dung dịch nước Urê 4M.
+ Agar khi hòa tan tạo dung dịch có độ nhớt cao, có tính keo.
+ Agar bị kết tủa bởi Acol, Axêton, rượu Amylic.
Khi tác dụng với Axit Borat Natri, giữa các phân tử Agar sẽ tạo phức Boric (phức

Bisdiol) Khi cho Agar tiếp xúc với kiềm hoặc enzyme Dekinkaza thì nhóm –SO3 bị tách
ra khỏi 6 sufat .L.galactose và làm tăng sức đông cho Agar
I.4. Công dụng của Agar
Do khả năng thạch hóa đặc biệt mà Agar được dùng nhiều trong lĩnh vực thực
phẩm và một số ngành công nghiệp khác: Theo thống kê cho biết 60% tổng sản lượng
Agar được dùng cho mục đích thực phẩm, còn lại 40% được dùng cho các lĩnh vực khác.
Agar được dùng với mục đích keo hóa, tạo nhũ, ổn định nhũ tương.v.v Bộ luật
vệ sinh thực phẩm (Codex alimen tarius) của FAO/WHO cho phép dùng Agar trong thực
phẩm. Trong thực phẩm người ta coi Agar như một phụ gia, chỉ cần hàm lượng 1% là tối
đa vì tại nồng độ đó đã tạo cho thực phẩm có sức đông khá cao. Để dùng làm chất khống
chế độ nhớt hoặc làm ổn định thực phẩm thì chỉ cần tỷ lệ 1/100. Theo các chuyên gia
FAO sự đồng hóa Agar trong cơ thể người không phải dễ dàng, Agar được tiêu hóa trong
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -4 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
cơ thể người không hoàn toàn, lượng calori cung cấp có thể rất nhỏ vì vậy Agar được
dùng làm các món ăn kiêng đặc biệt. Các công trình nghiên cứu cho thấy dưới 10%
Polysaccarid trong Agar được đồng hóa, vì vậy giá trị dinh dưỡng của Agar trong thực
phẩm là không đáng kể. Sau đây có thể điểm qua các công dụng của Agar trong thực
phẩm:
Agar dùng để sản xuất mứt, kẹo: Trong sản xuất kẹo Agar được sử dụng làm nền
đông, làm keo viên. Trong sản xuất mứt ướt Agar được dùng làm chất thạch hóa và định
hình. Agar được dùng làm ổn định Socola. Agar còn được dùng trong Salat quả, nước sốt,
kem ăn với mục đích tạo nhũ và ngăn ngừa mất nước của bánh kẹo.
Trong công nghiệp thịt đặc biệt là khi sản xuất xúc xích, dùng Agar cho phép giảm
chất béo, giảm Cholesterol và đảm bảo cho độ đông kết của xúc xích.
Agar còn được dùng để làm đông sương, thạch giải khát.v.v
I.5. Quy trình chiết rút Agar
Trước 1930 Agar được chết rút và sản xuất trên quy mô công nghiệp.
Giống Agar được chiết rút từ loại Rong kì lân (Eucheuma, Kappaphycus) và Rau

câu (Gracilaria).
Hàm lượng Agar biến đổi theo tuổi, vào tháng 4 khi rong trưởng thành thì cường
độ quang hợp cực đại dẫn đến hàm lượng Agar trong rong tăng cao, ngược lại vào tháng
5 khi rong già quang hợp giảm dẫn đến hàm lượng Agar trong rong thấp.[4]
Ở những nước khác nhau có thể khai thác Agar từ những nguồn rong đỏ khác
nhau. ở Nhật và Mỹ lấy từ những loài của giống Galdium có hàm lượng Agar khoảng 25-
30%. ở Nga giống Phyllophora và Ahnfeltia hàm lượng Agar khoản 25%. ở Nam Phi là
giống Suhria (Baraskov 1963).[4]
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -5 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
+Sản xuất agar từ rau câu (Gracilaria)[6]
Sơ đồ sản xuất Agar từ rau câu.
Gracilaria spp. Sun bleaching Alkalitreatment  Washing Hot extraction
Filtration Gelling Freezing chamber  Thawing  Sun drying
Hydraulicpress Drying chamber  Milling Agar powder
Qua kết quả nghiên cứu của Nhật cho thấy việc sản xuất Gracilaria của các mẫu
thu thập được từ các quốc gia khác nhau và các khu vực. Sản xuất Gracilaria với phương
pháp kiềm hóa phụ thuộc váo chất lượng tảo thu thập được. Tùy theo loại tảo thu thập ở
đâu mà có lượng NAOH, nhiệt độ và thời gian điều chế khác nhau.
Sau đây là số liệu cụ thể ở một số quốc gia.
Bảng điều chế tảo Gracilaria
Địa điểm thu mẩu tảo.
NaOH tập trung được sử
dụng (%)
Nhiệt độ điều chế
(°C)
Thời gian điều
chế (hr)
Argentina 6.0 50–60 1.0

Chile 6.0–7.0 88–90 2.0
Mehico 6.0 90 0.5–1.0
Africa (Châu Phi) 6.0 70 1.0–1.5
India (Ấn Độ) 20.0 70 1.0
Taiwan (Đài Loan) 10.0 85–90 1.0
Portugal (Bồ Đào Nha) 4.0–5.0 60 1.0
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -6 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
Giặt : Được rửa kỹ bằng nước sạch để loại bỏ kiềm tính. Một số lượng phù hợp với
axit có thể được thêm vào để thúc đẩy quá trình trung hòa.
Tẩy trắng: Những tảo được đưa vào giỏ có chứa kim loại và treo lơ lững trong một
bồn chứa nước, trong đó Sodium hypochlorite, giải pháp đã được bổ sung với sự có mặt
của Chlorine ca. 0,05% trong 15 phút. ở pH 5-6. Sau đó, khoảng 2% (trọng lượng của tảo
khô) của Thiosulfate natri sẽ được thêm vào làm giảm giảm bớt tính hóa học của
Hypochlorite. Các tảo được đem lên và sau đó rửa sạch bằng nước.
Đung nóng: Các tảo được đun sôi trong nước (15-20 lần trọng lượng của tảo khô)
nước nóng cho 1-1,5 giờ.Trích cô đặt khoảng từ 0,8 đến 1,5% là tối đa
Lọc: Các nóng rượu được gửi đến bộ lọc có 20 lưới nylon và vải lọc để sử dụng tốt
với các bộ lọc chân không bấm hoặc bộ lọc.
Làm đông: Các phần nước lọc ra làm nguội trong hộp ở nhiệt độ phòng và cắt
thạch thành dạng que với cùng một cách thức như là thạch Agar.
Đông cứng: các thạch dạng que được đặt trong phòng đông ở -15°C đến -18°C
trong 24 giờ.
Đánh tan và làm khô: Các thạch đông lạnh được đánh tan rữa với nước sạch và
khử nước với li tâm và sấy khô cho tới cạn.
Ép thủy lực: việc cắt nhỏ dạng gậy hay dạng phim được đóng gói vào túi nilon và
đem ép thủy lực khoản 10-12 giờ sự khử nước là cần thiết tại một áp lực khác nhau từ
0.1 đến 6-10 kg/cm
2

Sấy và xay: được đưa đến các phòng làm khô ở 70°C và sau đó tạo thành bột agar
(80-100 lưới).
+Rong biển dùng để chế Rau câu( Agar agar). Sau khi rửa nước nhiều lần và ngâm
vôi, người ta cắt miếng nhỏ rồi đun trong nước nóng. Một lát sau chất nhày tan vào nước,
nước này ngày càng đặc quánh. Vớt bỏ bã, lọc rồi tạo màng hay sợi: đó là rau câu hay
Agar agar.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -7 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
II. Gôm arabic
II.1. Tên gọi khác
Gôm Arabic (Acacia senegal); Gôm Arabic (Acacia seyal); Acacia gôm, Arabic
gôm, INS No.414.
II.2. Nguồn gốc

Gôm arabic là một trong những loại gôm
được biết tới lâu đời nhất trên thị trường. Nó là các giọt gôm được làm khô, thường thu
được từ các loại cây thuộc chủng Acacia, phân họ Mimosoideae và họ Leguminosae với
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -8 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
khoảng 500 loài. Cây Acacia thường cao 4,57-6,096m. Gôm được tạo ra từ sự nứt gãy vỏ
cây. Từ các vết thương tự nhiên này, các giọt gôm lớn rỉ ra, khi khô, chúng được lấy đi.
Cây thường được trồng ở vùng khô hạn hay bán khô hạn phân bố ở các vùng nhiệt đới và
cận nhiệt đới châu Mỹ, Ấn Độ, Úc, Trung Mỹ và Tây Nam Bắc Mỹ. Các vùng thu hoạch
gôm quan trọng nhất là cộng hòa Xu Đăng, sau đó tới Tây Phi. Một lượng lớn nhận được
từ Nigeria, Tanzania, Marốc và Ấn Độ.
II.3. Cấu tạo và tính chất
Gum arabic là một loại bột màu trắng nó sẽ trở thành một chất keo dính hoặc ở
dạng kẹo cao su khi pha với nước.

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -9 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
Gôm arabic là một hỗn hợp phức tạp của chuỗi dài và ngắn của các loại đường
(oligosaccharides arabinogalactan và polysaccharides) và glycoprotein (các protein với
đường đính kèm)
Mạch chính của polysaccharide được tạo thành từ các đơn vị D-galactopyranozơ
liên kết bởi các liên kết β-D-(1,4) và β-D-(1,6). Các mạch bên được tạo thành từ các đơn
vị D-galactopyranozơ thường được gắn bằng liên kết β-D-(1,3). Các gốc L-
rhamnopyranozơ hay L-arabinofuranozơ được gắn với mạch bên này như các đơn vị cuối
mạch. Các đơn vị D-glucuronic axit thường được gắn bằng liên kết β-D-(1,6) với các đơn
vị D-galactozơ và các đơn vị L-arabinofuranozơ thường được gắn với các đơn vị D-
glucuronic axit bằng liên kết 1,4.
Các polysaccharides Glycoprotein
Khối lượng phân tử các gôm arabic trong khoảng từ 200.000 tới 270.000. Gôm
arabic tan mạnh trong nước nhưng do khối lượng phân tử thấp và cấu trúc mạch nhánh
nên nó phải được sử dụng ở nồng độ cao so với hầu hết các loại gôm khác để có thể ảnh
hưởng đáng kể tới các giá trị độ nhớt. Gôm phản ứng với các polyme cationic như gelatin
để tạo thành các giọt tụ được sử dụng với mục đích vi bọc.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -10 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
Gôm arabic từ cây Acacia senegal chứa khoảng: 3,8% tro, 0,34% N, 0,24%
metoxyl, 17% axit uronic và sau đó là các thành phần đường sau khi thủy phân: 45%
galactozơ, 24% arabinozơ, 13% rhamnozơ, 16% glucuronic axit và 15% 4-0-metyl
glucuronic axit. Gôm là một phức polysaccharide có tính axit yếu được tạo dưới dạng
hỗn hợp các muối canxi, magie và kali. Nó có khối lượng phân tử khoảng 580.000Da.
Gôm từ các nguồn khác nhau cho sự khác biệt lớn về thành phần amino axit, hàm lượng
axit uronic và khối lượng phân tử. Như một sản phẩm chính cho những ứng dụng thực

phẩm, gôm arabic từ A.senegal đồng nhất về chất lượng. Ba phần chính đã được phân lập
bằng sắc ký ái lực kỵ nước: một arabinogalactan (AG) khối lượng phân tử thấp, một phức
AG-protein (AGP) khối lượng phân tử rất cao và một glycoprotein (GI) khối lượng phân
tử thấp. Các thành phần này tương ứng chiếm 88%, 10% và 1% khối lượng phân tử và
chúng chứa tương ứng 20, 50 và 30% polypeptit. Protein được sắp xếp bên ngoài các đơn
vị AGP. Cấu hình chung của phân tử gôm arabic được mô tả bởi mô hình hoa của cây
keo trong đó khoảng 5 khối AG cồng kềnh, mỗi khối có khối lượng phân tử khoảng
200.000Da, được sắp xếp dọc theo mạch polypeptit GI có thể chứa tới 1600 amino axit
còn dư.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -11 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
II.4. Cách tách chiết và tinh chế gum Arabic
1. Nghiền: Bằng cách nghiền những mẫu nhỏ gum sau khi đã thu hoạch thành
những kích thước khác nhau, người ta đã làm tăng diện tích tiếp xúc bề mặt hay nói cách
khác là làm tăng khả năng hòa của các hạt gum sau khi được nghiền nhỏ.
2. Hòa tan: Trước hết người ta hòa tan gum vào nước đi kềm với quá trình gia
nhiệt và khuấy trộn, nhưng nhiệt độ phải đươc duy trì trong khoảng 120
0
F ( khoảng 49
0
C)
để đảm bảo gum không bị biến tính vì điều này có thể gây ảnh hưởng đến tính chất chức
năng cuả gum.
3. Gạn, lọc: Quá trình này nhằm mục đích loại bỏ các chất không hòa tan.
4. Sấy: Sử dụng phổ biên là sấy phun và sấy thùng quay.
Trong thiết bị sấy phun: người ta phun dung dịch trên vào một dòng không khí
nóng, lúc đó nước sẽ nhanh chóng bốc hơi và hình thành những hạt bột khô có kích thước
từ 50±100 µm nhờ vào việc sử dụng không khí nóng trong một cyclon.
Mô tả:

Dung dịch nguyên liệu được phun qua vòi phun đa điểm nhờ áp lực cao của bơm tiếp
liệu, nguyên liệu được tạo thành dạng hạt và được sấy khô trong vòng từ 10 - 90 giây,
cuối cùng thu được dạng sản phẩm hạt khô.
Đặc tính:
Tốc độ sấy rất nhanh, phù hợp cho các nguyên liệu nhạy nhiệt như gum Arabic.
Sản phẩm sau khi sấy có dạng hạt tròn, kích thước đồng đều, độ trơn chảy tốt. Sản phẩm
có độ tinh khiết và chất lượng cao.
Do tính chất của nguyên liệu người ta dùng khí mát để tạo hạt.
Trong thiết bị sấy thùng quay:
Sau khi nguyên liệu được đưa vào trong máy từ phía đầu thùng quay, máy bắt đầu
quay tròn và các cánh bên trong làm nhiệm vụ đảo đều nguyên liệu, nguyên liệu được
đảo đều như vậy sẽ tiếp xúc với khí nóng đầy đủ và được tách hơi ẩm bay ra. Trong suốt
quá trình đảo và sấy như vậy, nguyên liệu được dịch chuyển từ phía đầu thùng quay tới
phía cuối thùng và đạt độ khô cần thiết. và cuối cùng nguyên liệu được thoát ra ngoài qua
bộ van cánh sao, kết quả là hàng trăm nghìn hạt gum có kích thước µm ta thu được.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -12 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
Qua tiến trình sản xuất người ta đưa ra kết luận rằng: mẫu gum sấy phun và sấy
thùng quay hầu như không có vi khuẩn tồn tại, và có tính tan vượt trội so với mẫu nghiền
thô và nguyên liệu.
Một quy trình mới đã được phát triển để đưa ra một thế hệ mới gum Arabic với
tính chất nhũ tương hóa được cải thiện rất nhiều. Một họ Arabic mới được gọi là
SUPERGUM có tất cả tính chất tự nhiên của gum Arabic truyền thống và được cải thiện
chức năng. Quá trình này được tiến hành trong cyclone không rỉ, trong một môi trường
không bị oxy hóa bởi oxy không khí để kiểm soát một cách chặt chẽ nhiệt độ và độ ẩm.
II.5. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
Gum Arabic là tác nhân chính để làm tăng độ dầy, tạo gel, tạo bọt ổn định.
Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bánh kẹo, thức uống, có tác dụng như một chất cố
hữu hương vị, hay có vai trò như là một chất xơ thay thế trong thực phẩm

II.5.1. Sản xuất bánh kẹo
Ứng dụng chính của gum là trong ngành công nghiệp bánh kẹo, gum được sử
dụng trong hàng loạt các sản phẩm bánh kẹo như: kẹo cao su, kẹo cây, kẹo dẻo và kẹo bơ
cứng. Trong quá trình chuẩn bị gum, người ta hòa tan gum trong nước ở nhiệt độ thấp
khoảng 49
0
C - 60
0
C để tránh kết tủa các thành phần có chứa protein mà các thành phần
này sẽ gây đục sản phẩm, kế đến người ta thêm vào dung dịch đường (chưa đun sôi) 70%
và tiếp theo là hương liệu và màu sắc.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -13 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
Ngày nay, gum được sử dụng trong kẹo với nồng độ thấp hơn nhiều và kết hợp
với các hydrocolloids khác đặc biệt là tinh bột, maltidextrin, gelatin, pectin và agar.
Trong kẹo dẻo, gum được sử dụng như một chất ổn định bọt, trong khi đó ở
kẹo bơ cứng nó được sử dụng để nhũ hóa các chất béo.
Gum Arabic cũng được sử dụng để làm bóng bề mặt một số loại hạt và các sản
phẩm tương tự.
Công thức tiêu biểu cho kẹo dẻo:
Nước 39,0
Đường 37,0%
Dextrose 19,0%
Anbumin 1,8%
Gum arabic 2,4%
Gelatin 0,5%
Muối 0,3%
Công thức tiêu biểu làm caramel
Xi-rô ngô 38,4%

Sữa đặc có đường 34,4%
Đường kính 9,6%
Đường nghịch chuyển 9,6%
Dầu thực vật 3,8%
Muối 0,2%
Gum arabic 4,0%
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -14 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
II.5.2. Nước giải khát
Gum arabic thì bền trong điều kiện acid và được sử dụng rộng rãi như là chất nhũ
hóa (một chất thứ ba có tác dụng như màng mỏng nối chặt giữa giọt nhỏ li ti của hai chất
ban đầu) một trong công nghiệp sản xuất nước trái cây có múi (nước cam, quýt…) và ổn
định hương vị cola để ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất thức uống có gas.
Gum Arabic có khả năng ức chế keo tụ và hợp nhất của các giọt dầu trong vài
tháng, hơn nữa còn có thể làm các hợp chất nhũ tương ổn định cho đến một năm khi pha
loãng lên đến gần 500 lần với nước ngọt có ga trước khi đóng chai. Trong việc chuẩn bị
nhũ tương, một chất thường được thêm vào trong dầu làm tăng mật độ để phù hợp với
các sản phẩm đồ uống và do đó ức chế creaming, chất điển hình nhất là saccharose
acetate isobutyrate (SAIB).
Công thức điển hình có thể chứa:
Gum arabic 20%
Hương vị 10%
SAIB 5%
Nhũ tương 0,1 ± 0,2%
Đường 10%
Acid citric / màu 0,2%
II.5.3. Giữ hương vị
Việc đóng gói thường được sử dụng để làm biến đổi hương vị thực phẩm từ dạng
lỏng, dễ dàng bay hơi sang dạng khác như bột có tính dễ chảy và có thể dễ dàng kết hợp

với thực phẩm như súp và hỗn hợp tráng miệng. Quá trình này cũng làm cho hương vị ổn
định nhờ vào sự oxi hóa. Sự đóng gói bao gồm việc phun sấy một hệ nhũ tương của
hương vị dầu được sản xuất bằng cách sử dụng gum như một chất nhũ hóa. Ngày nay,
người ta sử dụng mantose dextrin trộn chung với gum để cắt giảm chi phí.
Hạt sau khi sấy phun có kích thước khoảng 10±200µm và việc cố hữu các vật liệu
bay hơi 80% phụ thuộc vào nhiệt độ đầu vào của quá trình sấy phun, nồng độ nhũ
tương, độ nhớt, và tỉ lệ của gum với mantose.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -15 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
II.5.4. Gum Arabic được sử dụng như là một chất xơ rau quả
Chất xơ rau quả là các thành phần hợp chất cao phân tử cacbonhydrat được trùng
hợp ở mức độ không thấp hơn 3; là chất mà cơ thể người không hấp thu được và cũng
chẳng được hấp thụ trong ruột non mà chỉ có tác dụng giúp nhuận trường. Sự xuất hiện
của gum trong cơ thể làm chậm khả năng hấp thu glucose và làm tăng khối lượng phân
do tăng lượng nước trong phân. Khi gum Arabic không tiêu hóa trong ruột non nó được
chuyển tới ruột già và nó có thể được phân loại là chất không tiêu hóa (chất xơ), ở đó nó
được lên men bởi các vi khuẩn đường ruột cùng với các acid béo mạch ngắn đặt biệt là
acid propionic trong ruột già.
Người ta tiến hành trùng hợp ở mức độ lớn hơn 3 để loại trừ các monosaccharit và
disaccharit. Một số nghiên cứu chỉ rằng tỷ lệ propionat và butyrat được sản sinh bằng
cách lên men trong ống nghiệm thì nhiều hơn từ các hydrocolloid khác như là pectin và
alginat. Và một số nghiên cứu khác cho thấy gum kết hợp với một số chất như bột táo có
khả năng làm giảm 10% nồng độ cholesterol trong máu, đặc biệt là cholesterol ở dạng
LDL; ngoài ra còn có tác dụng hạ đường huyết trong máu vì gum chi chứa ít hơn.
Chất xơ rau quả bao gồm một hoặc nhiều hơn:
• Hợp chất cao phân tử tự nhiên cacbonhydrat có thể ăn được.
• Hợp chất cao phân tử được lấy từ thực phẩm tươi sống băng phương
pháp vật lý, hay sử dụng enzym hoặc hóa chất.
• Hợp chất cao phân tử tổng hợp.

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -16 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
III. Carrageenan
III.1. Lịch sử phát triển Carrageenan
Carrageenan bắt đầu được sử dụng hơn 600 năm trước đây, được chiết xuất từ rêu
Irish moss (Loài rong đỏ Chondrus crispus) tại một ngôi làng trên bờ biển phía Nam
Ireland trong một ngôi làng mang tên Carraghen.
Vào những năm 30 của thế kỷ XX, carrageenan được sử dụng trong công nghiệp
bia và hồ sợi. Cũng trong thời kỳ này những khám phá về cấu trúc hóa học của
carrageenan được tiến hành mạnh mẽ.
Sau này, carrageenan được chiết xuất từ một số loài rong khác như Gigartina
stelata thuộc chi rong Gigartina. Nhiều loài rong khác cũng được nghiên cứu trong việc
chiết tách carrageenan để ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Ngày nay, sản xuất công nghiệp carrageenan không còn giới hạn vào chiết tách từ
Irish moss, mà rất nhiều loài rong đỏ thuộc ngành Rhodophyta đã được sử dụng. Những
loài này gọi chung là Carrageenophyte.
Qua nhiều nghiên cứu, đã có hàng chục loài rong biển được khai thác tự nhiên hay
nuôi trồng để sản xuất carrageenan.
III.2. Cấu trúc của Carrageenan
Carrageenan là một polysaccharide của galactose–galactan. Ngoài mạch
polysaccharide chính còn có thể có các nhóm sulfat được gắn vào carrageenan ở những vị
trí và số lượng khác nhau. Vì vậy, carrageenan không phải chỉ là một polysaccharide đơn
lẻ, có cấu trúc nhất định mà là các galactan sulfat.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -17 -
Cấu tạo của carrageenan
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
Mỗi galactan sulfat là một dạng riêng của carrageenan và có ký hiệu riêng.
Ví dụ: λ – , κ –, ι –, ν – carrageenan.

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -18 -
Dạng riêng của carrageenan
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
III.3. Phân loại
Carrageenan được phân loại theo hàm lượng 3,6 - anhydrogalactose và vị trí nhóm
ester sulfate, tạo nhiều sản phẩm có độ đông khác nhau. Việc thay đổi thành phần 3,6 -
anhydrogalactose sẽ ảnh hưởng đến quá trình hydrat hóa, cấu trúc và độ bền của chất
đông, nhiệt độ đông và nóng chảy. Nhìn chung, carrageenan có ba loại chính sau:
III.3.1. Kapp-carrageenan
Là một loại polymer của D-galactose-4-sulfate và 3,6-anhydro D-galactose.
Hoà tan ở nhiệt độ cao.
Tạo khối đông (gel) cứng.
Độ bền của khối đông tăng lên khi có mặt của muối kali.
III.3.2. Iota-carrageenan
Có cấu tạo tương tự Kappa-carrageenan, ngoại trừ 3,6-anhydro-galactose bị sulfate
hóa ở C số 2.
Có thể tan một phần ở nhiệt độ thấp.
Chỉ hòa tan hoàn toàn khi đun nóng dung dịch.
Độ bền của gel tăng lên khi có mặt của muối kali.
Hình thành khối đông dẻo và đàn hồi.
III.3.3. Lambda-carrageenan
Có monomer hầu hết là các D-galactose-2-sulfate (liên kết 1,3) và D-galactose-
2,6-disulfate (liên kết 1,4).
Có thể tan hoàn toàn ở nhiệt độ thấp.
Tạo dung dịch có độ nhớt cao mặc dù không tạo đông.
Tương tác với protein tạo sự ổn định cho rất nhiều sản phẩm có nguồn gốc từ bơ
và pho mát, chủ yếu được dùng làm tăng độ đặc và cải tiến cấu trúc thực phẩm.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -19 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
III.3.4. Cấu trúc lai hoá của Carrageenan
Mu và nu carrageenan khi được xử lí bằng kiềm sẽ chuyển thành kappa và iota-
carrageenan
Trong quá trình chiết tách, do tác động của môi trường kiềm các μ-,ν-,λ-
carrageenan dễ chuyển hóa thành κ-, ι-, θ- carrageenan tương ứng. Các carrageenan có
mức độ sulfat hóa khác nhau, thí dụ κ–carrageenan (25 % sulfat), ι–carrageenan (32 %
sulfat), λ–carrageenan (35 % sulfat). Các sản phẩm này đã được thương mại hóa, chiếm
vị trí quan trọng trong thị trường polysaccharide.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -20 -
Sự chuyển hóa cấu trúc carrageenan
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
III.4. Tính chất
III.4.1. Độ tan
Carrageenan không tan trong ethanol, tan trong nước (nhưng độ tan của nó phụ
thuộc vào dạng, nhiệt độ, pH, nồng độ của ion và các chất tan khác)
Ở nhiệt độ khoảng 80
0
C tạo thành một dung dịch sệt hay dung dịch màu trắng đục
có tính chảy, phân tán dễ dàng trong nước hơn nếu ban đầu được làm ấm với cồn
glycerol, hay dung dịch bão hòa glucose và sucrose trong nước.
Nhóm carrageenan có cầu nối 3,6-anhydro không ưa nước, do đó các carrageenan
này không tan trong nước.
Nhóm carrageenan không có cầu nối thì dễ tan hơn.
III.4.2. Độ nhớt
Độ nhớt của các dung dịch carrageenan phụ thuộc vào nhiệt độ, dạng, trọng lượng
phân tử và sự hiện diện của các ion khác trong dung dịch. Khi nhiệt độ và lực ion của
dung dịch tăng thì độ nhớt của dung dịch giảm.
Các carrageenan tạo thành dung dịch có độ nhớt từ 25 – 500 Mpa,

Riêng κ –carrageenan có thể tạo dung dịch có độ nhớt tới 2000 Mpa.
Sự liên quan tỷ lệ thuận giữa độ nhớt và trọng lượng phân tử của carrageenan có
thể mô tả bằng công thức cân bằng của Mark-Houwink như sau:
[η] = K(M
w
)
α
Trong đó: η: độ nhớt
M
w
: trọng lượng phân tử trung bình
K và α: hằng số phụ thuộc vào dạng của carrageenan
và dung môi hòa tan
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -21 -
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
III.4.3. Tương tác giữa carrageenan với protein
Đây là một trong những tính chất quan trọng của carrageenan và cũng là đặc trưng
cho tất cả các chất tạo gel cũng như các chất không tạo gel là xuất hiện phản ứng với
protein.
Phản ứng này xảy ra nhờ các cation có mặt trong các nhóm protein tích điện tác
dụng với nhóm sulfat mang điện âm của carrageenan và có tính quyết định đến độ bền cơ
học của gel. Trong công nghiệp sữa, nhờ vào tính chất liên kết với các protein trong sữa
mà carrageenan được sử dụng (với nồng độ 0,015 – 0,025%) làm tác nhân để ngăn chặn
sự tách lỏng và làm ổn định các hạt coca trong sữa sôcôla.
‘
III.4.4. Tính chất tạo gel
Carrageenan có một tính chất vô cùng quan trọng là tạo gel ở nồng độ thấp (nhỏ
hơn 0,5 %). Ở dạng gel các mạch polysaccharide xoắn vòng như lò xo và cũng có thể
xoắn với nhau tạo thành khung xương không gian ba chiều vững chất, bên trong có thể

chứa nhiều phân tử nước (hay dung môi). Từ dạng dung dịch chuyển sang dạng gel là do
tương tác giữa các phân tử polyme hòa tan với các phân tử dung môi ở bên trong, nhờ
tương tác này mà gel tạo thành có độ bền cơ học cao. Phần xoắn vòng lò xo chính là
những mầm tạo gel, chúng lôi kéo các phân tử dung môi vào vùng liên kết.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -22 -
Hình thức liên kết giữa carrageenan với protein
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
Sự hình thành gel có thể gây ra bởi nhiệt độ thấp hoặc thêm các cation với một
nồng độ nhất định. Quá trình hình thành gel diễn ra phức tạp, được thực hiện theo hai
bước:
- Bước 1: khi hạ nhiệt độ đến một giới hạn nào đó trong phân tử carrageenan có sự
chuyển cấu hình từ dạng cuộn ngẫu nhiên không có trật tự sang dạng xoắn có trật tự.
Nhiệt độ của quá trình chuyển đổi này phụ thuộc vào dạng và cấu trúc các carrageenan,
cũng như phụ thuộc vào dạng và nồng độ của muối thêm vào dung dịch carrageenan. Do
đó, mỗi một dạng carrageenan có một điểm nhiệt độ tạo gel riêng.
- Bước 2: gel của các polyme xoắn có thể thực hiện ở các cấp độ xoắn. Trong
trường hợp đầu, sự phân nhánh và kết hợp lại sẽ xuất hiện cấp độ xoắn thông qua sự hình
thành không đầy đủ của xoắn kép, theo hướng đó mỗi chuỗi tham gia vào xoắn kép với
hơn một chuỗi khác. Trong trường hợp thứ hai, các phần đã phát triển đầy đủ của đa xoắn
tụ hợp lại tạo thành gel. Còn dưới các điều kiện không tạo gel, ở các nồng độ polyme
thấp sự hình thành và hợp lại của các xoắn sẽ dẫn đến tăng độ nhớt.
Qua đó, có thể mô tả cơ chế tạo gel như sau: trước hết là xuất hiện sự chuyển đổi
cấu hình từ dạng cuộn sang xoắn lò xo, tiếp sau là sự kết hợp các xoắn và tụ hợp lại có
trật tự tạo thành xoắn kép – gel. Như vậy, gel là tập hợp các xoắn có trật tự hay còn gọi là
xoắn kép.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -23 -
Tác dụng của nhiệt độ đối với cơ chế chuyển đổi từ dung dịch sang gel
Trng i Hc Cụng Nghip Tp.HCM Bỏo cỏo tiu lun
VIN CễNG NGH SINH HC V THC PHM HểA SINH THC PHM

III.4.5. Quy trỡnh tỏch chit
Rong sn trng ti vựng bin Phỳ Yờn, c ngi dõn thu hoch v phi khụ n
khi rong cú mu vng sm, m 20%. Sau ú, rong c chuyn v phũng thớ nghim
tin hnh tỏch chit carrageenan.
Quy trỡnh tỏch chit da trờn cỏc ti liu ca cỏc tỏc gi nc ngoi, sau ú cỏc
thụng s k thut ca tng cụng on c nghiờn cu v hiu chnh tỡm ra cỏc giỏ tr
ti u nht cho phự hp vi rong sn trng ti Vit Nam.
GVHD: Ths. Nguyn Th Mai Hng -24 -
Bã
HCl
[NaOH] = 2 - 6% (X
1
)
t
0
= 30 - 50
0
C (X
2
)
= 20 - 40 phút (X
3
)
[KCl] = ?
Rong sụn khô
Ngâm phơi
Xử lý kiềm
Rửa trung tính
Nấu chiết
Lọc

Dịch lọc
Lạnh đông tan giá
Phơi/sấy
Xay nghiền
Carrageenan
N ớc/rong =40/1 -
60/1(X

1
)
t
0
= 80 - 100
0
C (X

2
)
= 40 - 60 phút (X

3
)
Kiểm tra chất l ợng
S quy trỡnh tỏch chit carrageenan
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Báo cáo tiểu luận
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM HÓA SINH THỰC PHẨM
Bố trí thí nghiệm và tối ưu các thông số theo phương pháp thống kê toán học. Kết
quả cho thấy, chế độ tối ưu cho công đoạn xử lý kiềm là: [NaOH] = 6%, t
0
= 30

o
C, τ = 40
phút, công đoạn nấu chiết: tỷ lệ nước/rong = 52/1, t
0
= 102
o
C, ( = 65 phút, hàm lượng
KCl cần bổ sung vào dịch lọc là 0,06%. Với các thông số kỹ thuật trên ta thu được
carrageenan có độ tinh khiết cao, màu trắng sáng, sức đông 1020g/cm
2
.
III.4.6 Ứng dụng trong thực phẩm:
Carrageenan đóng vai trò là chất phụ gia trong thực phẩm để tạo đông tụ, tạo tính
mềm dẻo, đồng nhất cho sản phẩm và cho điểm nóng chảy thấp. Carrgeenan được dùng
trong các món ăn trong thực phẩm: các món thạch, hạnh nhân, nước uống…
-Carrageenan được bổ sung vào bia, rượu, dấm làm tăng độ trong.
-Trong sản xuất bánh mì, bánh bicquy, bánh bông lan…carrageenan tạo cho sản phẩm có
cấu trúc mềm xốp.
-Trong công nghệ sản xuất chocolate:bổ sung Carrageenan vào để làm tăng độ
đồng nhất, độ đặc nhất định.
-Trong sản xuất kẹo:Làm tăng độ chắc, độ đặc cho sản phẩm
-Trong sản xuất phomat, sản xuất các loại mứt đông, mứt dẻo
Đặc biệt ứng dụng nhiều trong lĩnh vực chế biến thủy sản:Carrageenan được
ứng dụng tạo lớp màng cho sản phẩm đông lạnh, làm giảm hao hụt về trọng lượng và bay
hơi nước, tránh sự mất nước của thịt gia cầm khi bảo quản đông…
Trong bảo quản đóng hộp các sản phẩm thịt, bổ sung vào surimi và giò chả
Do Carrageenan tích điện âm của gốc SO42+ nên có khả năng liên kết với protein
qua gốc amin mang điện tích dương khi pH nằm dưới điểm đẳng điện.Chính nhờ điểm
này mà trên 50%tổng lượng Carrageenan được sử dụng trong công nghiệp sữa. Vai trò
của Carrageenan là làm cho các sản phẩm sữa có độ ổn định khá cao, không cần dùng

đến tinh bột hoặc lòng trắng trứng
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Mai Hương -25 -