Đề tài Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

CNCB Rau Quả
I.

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

Tổng Quan Về Rong Tảo

Tảo là sinh vật nhân thật và quang dưỡng. Chúng là đại diện điển hình cho các sinh vật
thiếu cơ quan sinh dục đa bào. Các nhóm tảo chính có thể được phân biệt một phần bởi
các sản phẩm dự trữ năng lượng của chúng, thành tế bào và màu sắc của tảo.
Màu sắc của tảo khác nhau là do loại và hàm lượng chất màu trong thể hạt của tảo quyết
định. Vì vậy, dựa vào màu sắc của tảo chúng ta có thể chia làm 3 ngành tảo chính là hồng
tảo, lục tảo và tảo nâu.
− Hồng tảo (Rhodophyta) : đặc trưng bởi chlorophyll a và sắc tố đỏ gọi là phycobilins
có trong lạp thể của chúng. Thành tế bào của chúng chứa cellulose và thường tích lũy
CaCO3. Chúng dự trữ đường dưới dạng hồng tảo bột. Hồng tảo có nhiều dạng, nhưng chủ
yếu là dạng lá phẳng hay dạng nhánh như thực vật bậc cao
Chúng có lạp thể chứa chlorophyll a và b như thực vật đất liền. Thành tế bào cũng chứa
cellulose và ở một số loài cũng dự trữ CaCO 3 tạo cấu trúc khá dai cho tảo. Lục tảo cũng
dự trữ đường dưới dạng các lục tảo bột. Chúng tồn tại ở nhiều dạng từ tế bào sđơn độc và
di chuyển được đến dạng phiến lớn và phân nhánh. Các loài tảo đơn bào và có roi thường
phân bố ở sông, ao hay bám vào rễ các thực vật sống dưới nước. Các loài tảo lớn hơn
thường được tìm thấy ở biển, nhất là các vùng gần bờ biển.
− Tảo nâu (Phaeophyta) : hầu hết sinh sống ở biển thường bắt gặp ở các vùng gần bờ.
Tảo nâu có thành tế bào cũng chứa cellulose và lạp thể chứa chrolophyll a, c và sắc tố
riêng fucoxanthin. Chúng thường dự trữ đường dưới dạng laminarin. Tảo nâu đa số phân
bố ở biển và rất đa dạng về chủng loại và cấu trúc. Phần lớn tảo nâu gắn vào chất nền nhờ
bộ phận như rễ gọi là holdfasts. Các phiến của rong được đỡ bằng bộ phận giả cuống.
Các ngành tảo cũng có thể được phân biệt nhờ cấu trúc tế bào :
− Tảo đơn bào : tồn tại đơn độc, không liên kết tế bào, có thể chuyển động hoặc không
chuyển động.

− Tảo sợi : tồn tại ở dạng chuỗi các tế bào liên kết nối tiếp nhau. Các chuỗi này có thể
gồm một vài tế bào và cũng có thể gồm rất nhiều tế bào. Chúng có thể phân nhánh hay
không phân nhánh.
− Tập đoàn tảo : tồn tại thành một nhóm tế bào. Một tập đoàn có thể gồm vài ba đến
nhiều tế bào bám chặt vào nhau thành khối cầu, tấm dẹt hay một hình 3 chiều khác.
Ngoài ra dựa vào kích thước bên ngoài của tảo, người ta cũng có thể chia tảo thành hai
nhóm lớn :

− Microalgae : gồm 2 ngành Dinoflagellata và Bascillariophyta

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

1


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

Dinoflagellata : có khả năng phát quang sinh học . Thành tế bào của Dinoflagellata chứa
cellulose và thường tạo thành rất nhiều đĩa với hai đường rãnh vuông góc nhau, mỗi
đường mang 1 roi. Ngành tảo này có khả năng sinh ra toxin và là nguyên nhân gây ra các
đợt thủy triều đỏ, không có lợi cho ngành nuôi trồng rong biển, nhất là Porphyra.
Bascillariophyta : là các tế bào đơn bào, tập họp thành chuỗi hay nhóm. Thành tế bào cấu
tạo bởi silica. Hình thái rất đa dạng : hình thon dài, hình chiếc thuyền hay dạng lông
chim.
− Macroalgae : gồm 3 ngành hồng tảo (Rhodophyta), lục tảo (Chlorophyta) và tảo nâu
(Phaeophyta

Bảng 1 : Các hợp chất hóa học sử dụng trong việc mô tả đặc tính của các sinh vật

biển tự dưỡng
Ngành

Sắc tố quang hợp

Vi khuẩn (trừ
Cyanobateria)

Chlorophyll a, b, c, d,
e
Chlorophyll a

Cyanobacteria

Archaea

Phycobilins
(phycocyanin,
phycoerythrin và một
số chất khác)

Sản phẩm dự trữ
chính
Nhiều loại, rất đa
dạng

Thành phần chính
của thành tế bào
Peptidoglycan chứa
acid muramic

Tinh bột
Cyanophycean

Chuỗi liên kết giữa
đường và acid amin

Cyanophycin
(protein)

Carotenoids
Bacteriorhodopsin

Nhiều loại

Nhiều chất, không có
acid muramic

Chlorophyll a, c

Chrysoaminarin

Silica

Carotenoids
Chlorophyll a, c

Dầu
Tinh bột

Pectin
Cellulose

Carotenoids
Chlorophyll a, b

Dầu
Tinh bột

CaCO3
Cellulose

Carotenoids
Chlorophyll a, c

Tinh bột

CaCO3
Cellulose

Dầu

Alginat

Tảo cát
Dinoflagellata
Lục tảo

Tảo nâu

Carotenoids
(fucoxanthin và một
số carotenoids khác)

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

2


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo
Chlorophyll a

Hồng tảo

Tinh bột

Phycobilins
(phycocyanin và
phycoerythrin)
Carotenoids
Chlorophyll a, b

Cellulose
Agar
Carrageenan

Tinh bột

CaCO3
Cellulose

Thực vật có hoa
Carotenoids

II.
1.

Các loại Rong dùng trong sản xuất thực phẩm
Tảo sản xuất Agar

Tảo dùng để sản xuất Agar người ta thuờng sủ dụng chủ yếu ba giống tảo là:
Gelidium, Gracilaria
o

Gelidium

Domain: Eukaryota
Kingdom: Archaeplastida
Division: Rhodophyta
Class: Rhodophyceae
Subclass: Rhodymeniophycidae
Order: Gelidiales
Family: Gelidiaceae
Genus: Gelidium
-Chiều dài: từ 1-40cm
-Thân cây: có những nhánh mọc ở hai bên thân cây chính

o

Gracilaria

Domain: Eukaryota
(unranked): Archaeplastida
Phylum: Rhodophyta
Class: Florideophyceae
Order: Gracilariales
GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

3


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

Family: Gracilariaceae
Genus: Gracilaria
-Thân: hình trụ,rắn,giòn
-đường kính thân: 2-5mm
-Chiều dài:3-18cm

Thành phần hóa học của Gelidium,Gracilaria,thành phần hóa học của Thành phần
hóa học của chúngay đổi phụ thuộc trạng thái sinh lý, thời gian sinh trưởng, điều kiện
sống (cường độ bức xạ, thành phần hóa học của môi trường).


Nước

Chiếm tỷ lệ 77 ( 91%, giảm dần theo thời gian sinh trưởng, ở giai đoạn tích lũy các chất
dinh dưỡng nước đạt 79%, ở rong khô hàm lượng nước từ 18 ( 20%.


Gluxit

a. Monoza và dioza
Trong rong Đỏ thường chứa các Monoza như: Galactoza và Mannoza. Galactoza ở trạng
thái kết hợp với axit glyxeric tạo hợp chất không bền có thể bị chiết suất bởi alcol cao độ
(> 90o).
Mannoza ở dạng kết hợp với axit glyxeric và Natri tạo hợp chất MannozidoglyxeratNatri.
Tregalatoza là Disaccirit quan trọng của rong Đỏ chiếm tỷ lệ 15% chất khô.
b. Polysaccharide
* Agar
Agar là polysaccharide có trong tế bào vây trụ của rong Đỏ. Hàm lượng agar trung bình
của rong Đỏ trên thế giới dao động từ 20 ( 40%. Trong khi đó thì rong Đỏ của Việt Nam
chứa từ 24 ( 45% khối lượng rong khô.
So với các vùng khác ở miền Trung, rong biển mọc ở Cà Ná, Thuận Hải tích lũy Agar với
hàm lượng lớn nhất khoảng 35,1 ( 41,6% trọng lượng khô. Rong ở vùng này sinh trưởng
trong các đầm lầy chứa nước làm muối, có mực nước ổn định, nồng độ muối tương đối
cao, giàu chất dinh dưỡng. Rong phát triển với kích thước lớn, mật độ cao, rong quang
hợp mạnh, tạo nhiều sản phẩm hữu cơ.
Nói chung hàm lượng Agar trong rong Đỏ mang tính địa phương rõ rệt.

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

4


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

Bảng 2: Hàm lượng Agar trong rong Đỏ theo điều kiện địa lý (%)

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

5


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

* Furcellaran: Furcellaran là loại keo rong biển chiết suất từ rong Đỏ Furcellaria.
Furcellaran có tính chất gần giống Agar nên được gọi là Agaroit.
Furcellaran hòa tan ở 70oC, hàm lượng – SO3 nhỏ hơn Carrageenan.
* Xilan: Xilan là dịch keo chiết suất từ các loại rong Rhodymenia, có giá trị thực phẩm.
Thành phần của Xilan là đường xilose 5C bị sunfat hóa.
* Itridophican: Itridophican là loại keo chiết suất từ rong Iridecan. Itridophican là loại
muối Natri của este tạo bởi đường Galactose và axit sunfuric. Tính chất của nó gần giống
với Carrageenan. Itridophican được dùng làm chất ổn định trong sản xuất đồ uống.
* Celulose: Chiếm 1 ( 8% trọng lượng khô chủ yếu của thành cây rong.
* Tinh bột rong Đỏ: Tinh bột rong Đỏ còn được gọi là florid chứa 96% glucose, còn lại là
gốc sunfat.
Florid tác dụng với Iod cho màu vàng


Protein

Khác với rong Nâu, protein trong rong Đỏ chiếm tỷ lệ cao hơn. Chẳng hạn protein của
Gracilaria Khánh Hòa chiếm 19,5% trọng lượng khô. Hàm lượng protein rong Đỏ trung
bình đạt 20% trọng lượng rong khô. Hàm lượng protein rong Đỏ giảm dần theo vĩ độ và
cao nhất vào tháng 5 đến tháng 6 trong năm.
Hàm lượng protein trong rong Đỏ Việt Nam dao động trong giới hạn 5 ( 22% (Viện
nghiên cứu biển Nha Trang), rong Đỏ miền bắc Việt Nam chứa 9 ( 29% protein (nhóm
hóa sinh nội san nghiên cứu biển 5/1973). Hàm lượng protein trong rong Đỏ Nhật Bản
khoảng 16 ( 24% trọng lượng rong khô (Kuroda, atsummura 1954), rong Đỏ của Liên Xô
cũ từ 7 ( 35% (Barsitkov, 1963). Như vậy hàm lượng protein trong rong Đỏ có hướng
giảm dần theo vĩ độ.


Lipit

Hàm lượng lipit không đáng kể và cũng chưa có nhiều dẫn liệu nghiên cứu. Nhưng một
số tác giả lại cho rằng mùi tanh của rong Đỏ là do lipit gây nên.


Sắc tố

Rong Đỏ chứa các sắc tố như: Diệp lục tố (Chlorofyl), sắc tố đỏ (Caroten), sắc tố vàng
(Xantophyl), sắc tố xanh lam (Phucoxyanyn). Nhìn chung sắc tố rong Đỏ kém bền hơn
sắc tố rong Nâu vì vậy một số loài rong Đỏ được tẩy màu bằng phương pháp tự nhiên
bằng phơi nắng.


Chất khoáng

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

6


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

Theo Baraskov (1963) hàm lượng chất khoáng trung bình của rong Đỏ trên thế giới
chiếm khoảng 20% trọng lượng khô. Rong Đỏ khô tuyệt đối của miền Bắc Việt Nam
chứa khoảng 23(34% tổng lượng chất khoáng, còn rong miền Nam chứa 13,25 ( 57,63%
(Hoàng Cường, Lâm Ngọc Trâm 1980).
Thành phần chủ yếu của chất khoáng trong rong Đỏ là Canxi, Kali, Lưu huỳnh và hàng
loạt các nguyên tố khác như:
Mg, Al, Ba, Sr, Si đạt tới n.10-1% (theo hàm lượng tro).
Mn, Cu, Zn, Ag, Ti đạt tới n.10-2% (theo hàm lượng tro).
Co, Mo, Cr, V, Sn, Pb, N đạt tới n.10-3% (theo hàm lượng tro).
Trong số chất khoáng có trong rong Đỏ thì 70 ( 80% là muối hòa tan trong nước ngọt
như:
NaCl, KCl, K2SO4, NaI, MgCl2, Na2CO3q, Na2SO4, MgCO3 … còn muối không hòa tan
thường là muối Carbonat, Sunfat hay photphat Canxi hoặc Magiê: CaSO4, Ca3(PO4)2,
CaCO3, MgCO3, Mg3(PO4)2,…Ngoài ra trong tro của rong Đỏ còn thấy: CaO, MgO,
Na2O và SiO2 … (Kzeveter, 1952), (Krishna – Pilla, 1957).
Hàm lượng chất khoáng phụ thuộc vào giống loài, điều kiện sống, giai đoạn sinh trưởng.
Rong sống trong đầm thường có hàm lượng khoáng thấp hơn trong nước biển.


Enzyme

Enzyme trong rong Đỏ được nghiên cứu khá đầy đủ và toàn diện nhất là các loại
enzyme chuyển hóa gluxit.

Nghiên cứu dịch chiết từ rong Hydrophyeus flaccidum, Bean và Hasid (1956) đã tìm ra
hai loại enzyme oxydaza. Một loại chuyên chuyển đường đơn thành axit tương ứng như
chuyển glucose thành axit gluconic... galactose thành axit galactonic … loại thứ hai
chuyển đường thành ozon.
Dịch chiết từ rong Rhody nenia palnata có chứa các loại enzyme thủy phân gluxit
(Duncan, Manners, Ross 1956).
Một số loài rong như: Polysiphonia senticuloza, Porphyra pseudolenearis, Gelidium
amansii, Ceranium boydenii, Gracilaria Verrucosa, chứa enzyme catalaza (Takagi 1953).
Catalaza của các loài rong có pH tối thích dao động trong khoảng 7.17 ( 8.04 và nhiệt độ
tối ưu từ 5 ( 15oC (Takagi 1953).
Từ dịch chiết rong Porphyra tencca, chiết tách được enzyme proteaza phân giải protein.
Dựa vào sự hoạt động của proteaza cây rong trên nhiều cơ chất khác nhau, người ta xếp
nó vào nhóm enzyme papain hay cathepxin (Tazawa, M.W 1953).

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

7


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

.
2.tảo sản xuất alginate
Các Loại Tảo Dùng Chiết Xuất Alginate.
o

Ascophyllum.

- Một loại tảo nâu ,nhánh dài 1 – 4m.
- Sống ở những vùng nước lạnh , khu vực nước yên tĩnh và không xuất hiện ở những nơi
có sóng mạnh.
- Thường tìm thấy ở Northern Hemisphere.

o

Durivillaea .

- Thuộc loài tảo nâu.
- Phát triển tốt ở những vùng chảy mạnh, mọc trên đá.
Cây vào mùa hè thường nhỏ hơn khi nhiệt độ tăng lên
19oC, phát triển tốt ở những nơi nhiệt độ không lên đến
15oC.
- Dài khoảng 2-3m.
- Tìm thấy ở Australia và một số lượng nhỏ ở Nam Chile

o

Laminaria.

- Ba loài chủ yếu : L.digitata , L. Hyperborea và L.saccharina.
- Phát triển ở những vùng nhiệt độ thấp 10-15oC.
- Thường tìm thấy ở Northern Hemisphere.
GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

8


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

- L. Hyperborea phát triển trên đá ngầm ở giữa vùng ven biển ,sâu khoảng 2-10m.Chúng
có thể sống trên 15 năm.Thấy ở các vùng biển Ireland , Outer Hebrides và Orkney
Islands,Scotland.
- L.saccharina phát triển ở những vùng ven phía trên nhưng dưới L.digitata, yêu cầu khu
vực nước phải tĩnh. Tìm thấy ở Pháp.
o

Sargassum.

- là loài được tìm thấy ở những vùng nhiệt độ ấm , nhiệt đới
- Loại này cho alginate không tốt bằng những loại khác.
- Tìm thấy ở các nước Indonesia và Philippines. z

III.

Quy trình chiết xuất Alginate

1)Sơ lược về Alginate :
Alginate là thuật ngữ dùng để chỉ muối của axit alginic,đôi khi nó cũng được dùng để
gọi cho dẫn xuất của axit alginate hoặc chính axit alginate.Alginate tồn tại trong thành tế
bào của tảo nâu dưới dạng muối canxi ,magie,natri của axit alginate.Chỉ có dạng muối
natri là tan trong nước.
The structure of the chemical units of alginate (M = mannuronic acid and G = guluronic
acid).

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

9


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

2).Sơ đồ quy trình công nghệ :

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

10


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

3).Giải Thích Quy Trình Công Nghệ :
3.1.Nghiền :



Mục đích : chuẩn bị
Biến đổi :

- cắt những sợ tảo lớn, dài thành nhưng sợi nhỏ, ngắn
- đồng thời cũng làm tăng khả năng thu alginate trong quá trình chiết xuất.


Thiết bị nghiền : dao cắt .

3.2.Chiết xuất :



Mục đích : thu nhận alginate.
Thực hiện :

- Những sợi tảo nhỏ được cho vào dung dịch kiềm nóng ,chất thường dùng là Na2CO3
.Mục đích của việc xử lý với Na2CO3 là biến các dạng muối Canxi ,Magie là những muối
không hòa tan thành muối Natri hòa tan khuếch tán vào trong dung dịch.
Alginate Canxi - Alginate Natri + CaCO3

Alginate Magie  alginate Natri

+ MgCO3

- Quá trình chiết xuất được kéo dài khoảng hơn 2 giờ .Sau quá trình này dung dịch có độ
nhớt tăng cao .
Thiết bị :

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

11


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

3.3.Lọc :



Mục đích : thu nhận alginate natri hòa tan trong dung dịch.
Thực hiện :

- Ta cần một lượng nước lớn để pha loãng dung dịch với hai mục đích :
o
o

Tăng khả năng chiết xuất alginate natri .
Pha loãng chuẩn bị cho quá trình lọc .

-Dung dịch được lọc qua một lớp vải lọc dưới áp suất. Phần bã thường cản trở quá trình
lọc .
Để hỗ trợ cho quá trình lọc người ta thường dùng hai phương pháp sau:
- Sử dụng bột trợ lọc (diatomic ).Bột trợ lọc có giá thành rất đắt vì thế sẽ ảnh hưởng đến
giá sản phẩm sau này.
- Sử dụng không khí cưỡng bức thổi vào dịch lọc,những bong bóng khí từ dưới nổi lên bề
mặt đồng thời kéo cả phần bã,làm cho phần bã không lắng gây cản trở quá trình lọc .Thiết
GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

12


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

bị lọc là kín nên không khí được giữ trong bình , tao áp suất trong binh thúc đẩy tốc độ
lọc.
Thời gian lọc khoảng vài giờ ,tùy thuộc vào năng suất thiết bị và thể tích dịch lọc.
Kết thúc quá trình lọc : không khí được lấy từ đỉnh thiết bị,dịch lọc lấy ở đáy thiết bị.

3.4.Kết tủa :


Mục đích :

- tạo từ dạng hòa tan sang dạng không hòa tan để thu nhận gián tiếp sản phẩm.
- người ta hoàn toàn có thể sử dụng phương pháp cô đặc bốc hơi để thu nhận alginate
natri một cách trược tiếp.Nhưng như thế không có hiệu quả về kinh tế ,vì dụng dịch rất
loãng ,phải cần nhiều năng lượng để bốc hơi và một thiết bị lớn để làm nồi bốc hơi.


Thực hiện : có hai phương pháp để kết tủa

Phương pháp 1: phương pháp alginic axit
- Khi thêm axit vào dịch lọc ,alginic axit sẽ được tạo thành. Aginic axit không tan trong
nước sẽ tủa thành những mảnh gel.Trong hỗn hợp chưa khoảng 1-2% là alginic axit,còn
lại khoảng 98-99% là nước,phần nước này cần phảo được giảm bớt.
Vì tính chất của gel(kết tủa) này quá mềm nên người ta không thể sử dụng quá trình lọc
hoặc nén ép để thu gel.Phương pháp ly tâm lọc được sử dung.
Trong phương pháp ly tâm ,dịch được bơm vào thùng ly tâm có lót lớp vải lọc,lực ly tâm
sẽ thúc đẩy quá trình lọc.
-Sau qua trình ly tâm lượng gel đạt tới 7-8%. Hỗn hợp này được trộn với cồn sao cho tỉ lệ
cồn : nước là 1: 1 ,đồng thời Na2CO3 được cho vào để trung hòa axit tạo alginate
natri(sản phẩm ta muốn thu ) .

Alginate natri không tan trong hỗn hợp cồn nước ,vì vậy tạo gel ,gel này đủ chắc nên
người ta có thể dùng nén ép để loại bỏ nước và cồn .Sau quá trình ta thu được dạng past
của alginate natri.
Phương pháp 2 : phương pháp canxi alginate.
Khi hòa muối canxi vào dung dich muối alginate natri ,kết tủa muối canxi alginate được
tạo thành .Nếu dung dịch muối canxi và phần dịch lọc được trộn một cách cẩm thẩn thì
canxi alginate có thể tạo thành sợi ,trộn không tốt chỉ tạo thành một khối gel rắn .Những

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

13


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

sợi này có thể được phân tách bằng lọc qua sàng kim loại và được rửa với nước để loại bỏ
phần muối canxi dư .
Sau đó nó được pha với axit loãng và chuyển đổi sang alginic axit,nhưng vẫn giữ được
tính chất sợi như canxi alginate vì vậy có thể sử dụng phương pháp ép trục vít để loại bỏ
nước. Sản phẩm sau quá trình nén ép trông gần như một khối rắn nhưng vẫn chỉ chứa
đựng khoảng 20-25% alginic axit .Tuy nhiên nó đủ khô để tạo dạng past khi trộn natri
cacbonat để chuyển đỏi sang dạng alginate natri.Natri cacbonat được cho vào alginate
axit cho tới khi đạt pH yêu cầu.
So sánh hai phương pháp :
Phương pháp 1
Ưu điểm

Phương pháp 2

Ưu điểm :

Các bước thực hiện ngắn hơn so với
phương pháp hai,không có các quá trình
phụ

Thu các sợi alginate canxi thì dễ dàng hơn
là thu từ cồn

Nhược điểm:
Nhược điểm :
Sử dụng cồn ảnh hưởng đến giá sản phẩm
Thêm các quá trình tái thu cồn

Thêm các bước phụ chuyển đổi qua ,làm
kéo dài quá trình.

3.5.Sấy



Mục đích : hoàn thiện
Biến đổi :

- Hàm ẩm giảm
- Natri alginate hòa tan sang dạng rắn .
 Thiết bị sấy : sấy phun.
3.6.Nghiền



Mục đích : hoàn thiện
Biến đổi

Những khối lớn ,vón cục giảm kích thước, hạt đi qua những lô rây theo kích thước mong
muốn


Thiết bị : nghiền trục

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

14


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

Phương pháp xử lý màu cho sản phẩm :
Những loài tảo như Ascophyllum,thường có màu rất đậm,việc chiết xuất với kiềm nóng
cũng làm tăng màu hòa tan vào dung dịch,kết quả là sản phẩm có màu rất tối giảm giá trị
của sản phẩm .Những loài tảo có màu sáng hơn như Macrocystis,cho màu alginate sáng
hơn mới phù hợp cho thực phẩm và các ứng dụng khác.
Màu được điều khiển bằng thuốc tẩy , sodium hypochlorite(NaClO).Thuốc tẩy được cho
vào trong quá trình chiết xuất alginate trong kiềm,thậm chí cho vào quá trình cuối của
quá trình kết tủa. Khi sử dụng thuốc tẩy cần chú ý vì nếu quá nhiều sẽ làm độ nhớt của
alginate giảm ,làm giảm giá trị của sản phẩm.
Đôi khi người ta cũng xử lý màu bằng cách ngâm tảo trong dung dich formalin trước khi
chiết xuất với kiềm .Formalin giúp liên kết hợp chất màu với cellulose trong thành tế

bào .
4.Ứng dụng của alginate
Alginate có ba tính chất chính :
- Đầu tiên là khả năng tạo độ nhớt khi hòa tan vào dung dịch.
- Thứ hai khả năng tao gel,gel được tạo thành khi muối canxi được thêm vào dung dịch
alginate natri.Gel được tạo thành bằng phản ứng hóa học ,canxi sẽ thế chỗ natri ,làm liên
kết các phân tử alginate với nhau,kết quả là gel được tạo thành .Quá trình tạo gel không
cần nhiệt và gel cũng ko tan chảy khi gia nhiệt .Điều này tương phản với với gel của
agar,nước phải gia nhiệt lên đến 80oC thì mới hòa tan được agar và agar chỉ tao gel khi
nhiệt độ thấp hơn 40oC.
- Thư ba là khả năng tao màng của sodium alginate ,calcium alginate và khả năng tạo sợi
của calcium alginate.
Như đã biết ở trên ,phân tử alginate là một polyme ,có các monome là 2 axit được viết tắt
là M(= mannuronic acid) và G (= guluronic acid). Tùy thuộc vào loài tảo khác nhau mà tỉ
số M/ G cũng khác nhau . Qua đó các tính chất cơ bản của alginate cũng khác nhau tùy
theo loài tảo.
Ví dụ :
- Gel alginate có hàm lương monome G cao sẽ cho gel mạnh,tương đông tỉ số M/G thấp
sẽ có loại gel mạnh và ngược lại.

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

15


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

4.1.Ứng dụng trong thực phẩm :

a)Tính tạo sệt :
- Sử dụng trong các loại nước sốt ,surup và trội nhất là dùng trong kem. Thêm alginate
có thể làm kem không nhớt và tao bề mặt để bao bao gói với vỏ plastic .
- Nhũ tương nước trong dầu như là mayonnaise ,salad gia vị thì ít có khả năng phân lớp
thành dầu và nước nếu được tạo sệt với alginate .
- Sodium alginate thì không hữu dụng khi nhũ tương là dạng axit vì axit alginic không
hòa tan khi tạo thành trong môi trường axit. Propylene glycol alginate (PGA ) được dùng
vì bền với điều kiện axit nhẹ.
- Alginate cải thiện cấu trúc ,hình dạng và sự lấp lánh trong yarout , còn PGA được dùng
tạo bền cho protein của sữa ở điều kiện axit .Một vài loại nước quả đục và trong ,người ta
thêm sodium alginate hoặc PGA ( nếu là môi trường axit ) để cản trở sự lắng của huyền
phù ( thịt quả ).

Ngoài ra ,Alginate còn có một vài ứng dụng không liên quan đến tính tạo sệt hoặc tao
gel:
Trong kem ,Alginate đóng vai trò như chất làm bền , thêm alginate sẽ giảm dự tạo thành
tinh thể đá trong suốt quá trình giữ lạnh,tạo cảm giác mềm cho sản phẩm .Đây là sự khác
biệt giữa kem thương mại và kem làm tại nhà .Không có alginate hoặc những chất làm
bền tương tự nhưng tinh thể đá sẽ phát triển rất lớn , mang lại cảm giác cứng trong
miệng. Alginate cũng làm giảm tốc độ tan chảy của kem.
Những người uống bia thường thích có ít bọt trên đỉnh ly khi mới rót ,và nghèo bọt dẫn
đến một đánh giá chủ quan rằng bia nghèo chất lượng .Thêm một lượng nhỏ PGA ,bọt sẽ
bền và giữ được lâu hơn.

b)Tính tạo gel của alginate:
- Sử để sản xuất đào nhân tạo lần đầu tiên vào 1947.
- Hương ,màu của dung dich sodium alginate được đổ thành những giọt lớn vào dung
dich muối canxi. Muối canxi sẽ trực tiếp tạo thành lớp vỏ bao bên ngoài cái giọt khi
nhúng giọt trong dung dịch muối canxi.Canxi sẽ từ từ thâm nhập vào cái giọt chuyển đổi
tất cả sang dạng gel,cái có độ cứng tiêu chuẩn .

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

16


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

- Vì gel hương đào không tan chảy ,nên nó trở thành phổ biến trong sản phẩm nướng.Gel
của hương vị những loại trái cây khác cũng được làm theo cách tương tự.
- Những loại gel thức ăn tráng miệng có thể được tạo từ hỗn hợp alginate và muối
canxi,thường dùng như là jell nhanh hoặc món tráng miệng. Chúng được tạo thành đơn
giản bằng cách :
Trộn bột với nước hoặc sữa,mà không cần gia nhiệt .Hỗn hợp của muối canxi và sodium
alginate được trộn theo một tỉ lệ để tạo gel với tốc độ khác nhau ,tốc độ tạo gel phụ thuộc
vào muối canxi hòa tan .
Sự tạo gel có thể được hãm lại khi đã trộn thành dung dịch bằng cách sử dung chất kìm
hãm.Chất kiềm hãm sẽ tác dụng với canxi vì thế không có canxi tác dụng alginate natri
để tạo gel,cho đến khi chất kìm hãm hết .Bằng cách này người ta có thời gian để trộn
hương vị nhưng nguyên liệu khác trước khi tao gel.alginate gel cũng được dùng để tái cấu
trúc hoặc hình dạng
c)Tính tạo màng
Calcium alginate phim và vỏ được dùng trong bảo quản cá đông lạnh. Dầu trong tinh tinh
dầu cá trích và cá thu có thể ôi do phản ứng oxi hóa thậm chí khi đã đông lạnh nhanh và
bảo quản ở nhiệt độ thấp . Nếu cá được đông lạnh trong jel , cá được bảo vệ khổi không
khí và sự ôi hóa bị giới hạn.

4.2.Ứng dụng xúc tác sinh học.

Ngay nay,sự tổng hợp hay chuyển đổi hóa học được thực tốt nhất bằng xúc tác sinh học
như enzyme hay tế bào sinh vật.
Dùng enzyme để chuyển đổi glucose thành fructose ,sản xuất L-amino acid ,tổng hợp
penicillin mới sau khi thủy phân penicillin G .Dùng tế bào vsv chuyển đổi tinh bột sang
ethanol.
Xúc tác cho sản xuất phải chịu được nồng độ cao và thu lại để tái sử dụng. Để đạt những
điều này,người ta dùng tế bào cố định.Enzyme hoặc tế bào được giưc trong vật liệu,chất
nền dùng chuyển đổi vẫ có thể thấm qua vật liệu và tiếp xúc với xúc tác.
Calcium alginate là một trong hững vật liệu được dùng để cố định xúc tác sinh học.
Enzyme hoặc tế bào lơ lửng trong dung dịch natri alginate ,sau đó những giọt muối canxi
được cho vào .Khi sử dụng gel được bổ trong cột và chất nền được nuôi từ đỉnh cột và
chảy xuyên qua chuối chứa định xúc tác sinh học.

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

17


CNCB Rau Quả

IV.
1.

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

Quy trình chiết xuất Agar
giới thiệu về agar:

1.1. Cấu tạo của agar:
Từ 1940 đến 1950 việc nghiên cứu sản phẩm thay thế galactose như methylated,

sulfated, pyruvated galactoses đã được chứng minh là cấu trúc phân tử của agar.
Thạch (agar – agar hay gelose) là một chất không định hình, thạch ở dạng dung dịch
nhầy khi nóng và đặc lại khi nguội. Người ta đã tìm hơn 40 loài chứa nhiều agar – agar :
Gracilaria, Gracilariopsis, euchema, gelidium, gediliella…
Agar là một polysaccharide hầu như chỉ có trong tảo đỏ. Payen 1859 là người đầu tiên
nghiên cứu loại polysaccharide này. Cấu tạo cơ bản của agar gồm các đơn vị D –
galactose và L- galactose. Chúng liên kết với nhau theo kiểu β – 1,3 D- galactose và β –
1,4 L- galactose, cứ khoảng 10 đơn vị galactose thì có một nhóm sulfate ở đơn vị
galactose cuối. Trong mạch polysaccharide của agar có dạng liên kết ester ở Cacbon thứ
6 của acid sulfuric (Jone, Peat 1942) ( hình)

Công thức cấu tạo của agar – agar
Araki (1956) cung cấp các chứng cứ chứng minh thể khác của agar. Agar tách thành hai
thành phần khác nhau là agarose và agaropectin, bằng cách sử dụng phương pháp
acetylation.
•
Agarose có cấu tạo mạch thẳng, trung tính, từ các gốc β- D
galactopyranose và 3,6 anhydro - L – galactose. Cà 2 gốc có sự sắp xếp xen kẽ, độ bền

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

18


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

các liên kết khác nhau. Liên kết α – 1,3 dễ phân hủy bằng enzym tạo thành
neoagarobiose. Liên kết β – 1,,4 dễ thủy phân với xúc tác của acid tạo thành gốc

agar – agarobiose. Agarobiose làm cho agar – agar trong môi trường nước có khả năng
tạo gel.
•
Agaropectin có khả năng tạo gel thấp trong nước. Cấu trúc của nó đến
nay vẫn chưa xác định rõ. Chỉ biết rằng nó được tạo nên bởi sự sắp xếp xen kẽ giữa Dgalactose và L – galactose và chúng chứa tất cả các nhóm phân cực trong agar.
•
Các agarose hầu như không phải là polymer, trong khi agaropectin là
một acidic polymer. Sau đó, Araki và các nhà khoa học, bằng cách thủy phân và thoái
biến enzymic của agar , cô lập agarobiose và neoagarobiose theo thứ tự tương ứng và
phát hiện rằng agarose là gồm agarobiose lặp đi lặp lại, disaccharide β-D-galactozo và
3,6-anhidro-α-L-galactozo liên kết xen kẽ nhau bằng liên kết α-1,3 và β-1,4 (hình).
•
Agaropectin dường như hoàn toàn là agarose nhưng có chứa acid
nhóm sulfate, pyruvate, và glucuronate.

Disaccharide lập lại đơn vị cấu trúc của agar.
1.2
•

Tính chất của agar:
Tính gel và sol:

Agar có tính chất gel hóa sau khi làm mát ở nhiệt độ khoảng 30 – 40 0C và ở dạng
lỏng khi đun nóng đến 90 – 95 0C.
Agar từ các loại tảo khác nhau thì tính chất gel và sol chịu ảnh hưởng bởi những
nhiệt độ khác nhau.

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

19

CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

VD: agar từ Gelidium đông đặc ở nhiệt độ 28 – 310C và nhiệt độ tan 80 – 900C.
agar từ Gracilaria đông đặc ở nhiệt độ 29 – 420C và tan ở nhiệt độ 76 – 920C.
•

Tính dẻo và trọng lượng phân tử:

Agar có tính dẻo phụ thuộc vào trọng lượng phân tử của nó. Trung bình trọng lượng phân
tử của agar từ 8000 đến hơn 100000.
•

Tính tương thích:

Agar thường có tính tương thích với hầu hết các polysaccharide và với protein

2.quy trình sản xuất Agar
Agar được trích ly chủ yếu từ 2 loại tảo: Gelidium và Gracilaria.

Gelidium, được ngâm từ nguyên liệu khô

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

20

CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

Gracilaria, được ngâm từ nguyên liệu khô.

Một mô tả ngắn và đơn giản của việc trích ly agar từ tảo biển là tảo biển được rửa sạch và
nấu với nước trong vài giờ. Thạch tan trong nước và hỗn hợp được lọc để loại bỏ rong
biển còn sót lại. Phần nước lọc còn nóng được làm nguội và đông lại thành gel, chứa
khoảng 1% agar. Gel này được cắt thành miếng, và đôi khi được rửa sạch để loại bỏ các
muối hòa tan, và nếu cần thiết, có thể dùng thuốc tẩy để làm tẩy màu sắc tự nhiên. Sau
đó, loại bỏ nước khỏi gel bằng quá trình kết đông – xả đông hay ép dưới áp lực. Tiếp
theo, nước còn sót lại được loại bỏ đi bằng cách làm khô trong lò không khí nóng. Cuối
cùng sản phẩm được xay đến kích thước hạt phù hợp.
Quy trình sản xuất cụ thể được đưa ra dưới đây, với 2 loại tảo: Gelidium và
Gracilaria

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

21


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo
Gelidium

Nước

Dung dịch

acid loãng

Rửa sạch

Đun nóng

Trích ly

Lọc
Cặn
bã
Gel hóa

Lạnh đông

Tẩy trắng

Xả đông

Ép dưới áp
lực

Tẩy trắng

Sấy khô

Nghiền

Sàng

Đóng gói

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

22
Agar


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo
Gracilaria

Nước
Dung dịch
NaOH 2-5%
Nước

Rửa sạch

Xử lý kiềm

Rửa sạch

Trích ly

Lọc
Cặn
bã
Gel hóa

Lạnh đông

Tẩy trắng

Xả đông

Ép dưới áp
lực

Tẩy trắng

Sấy khô
Nghiền

Sàng

Đóng gói
GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

23
Agar


CNCB Rau Quả

2.

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

Thuyết minh quy trình công nghệ:
3.1 xử lí hoá chất

Nhìn vào hai quy trình xuất phát từ hai loại tảo: Gelidium và Gracilaria, có vài điểm
khác nhau trong việc xử lý tảo biển trước quá trình trích ly agar:
•
Gelidium chỉ đơn giản là rửa sạch để loại bỏ cát, muối, vỏ và các tạp chất
khác, và sau đó đem trích ly bằng nước nóng.
•
Gracilaria cũng được rửa sạch, nhưng nó phải được xử lý với kiềm trước khi
trích ly
Mục đích: làm thay đổi tính chất của agar, kết quả làm tăng độ chắc của gel. Nếu không
xử lý bằng kiềm trước, chất lượng của agar thành phẩm thấp.
 Cách thực hiện: Xử lý kiềm bằng cách đun tảo biển trong dung dịch NaOH 2 -5 %, ở
85-90 ° C trong 1 giờ. Sau đó nó được rửa bằng nước, và đôi khi với axít rất yếu để
trung hòa kiềm dư.
3.2.Trích ly:
•
Gelidium: Trích ly bằng nước nóng ở 105 – 1100C, 2 – 4 giờ. (do Gelidium có
cấu trúc bền hơn)
•
Gracilaria: trích ly bằng nước nóng ở 95 – 1000C, 2 – 4 giờ.
Phần còn lại của quy trình này là như nhau cho cả hai loại nguyên liệu:
3.3.Lọc


+ Mục đích: loại bỏ các cặn tảo biển, làm dịch sau lọc trong hơn.



+ Phương pháp: sử dụng thiết bị lọc khung bản.

•
Cấu tạo:
- Đây là loại thiết bị lọc làm việc gián đoạn, nghĩa là nhập liệu vào liên tục, nước lọc
lấy ra liên tục nhưng bã được tháo theo chu kì.
- Thiết bị lọc khung bản được cấu tạo chủ yếu bởi khung và bản.

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

24


CNCB Rau Quả

Rong tảo và các sản phẩm từ rong tảo

Khung và bản

Khung giữ vai trò chứa bã lọc và là nơi nhập huyền phù vào.
Bản tạo ra bề mặt lọc với các rãnh dẫn dịch lọc.
- Khung và bản thường được chế tạo có dạng hình vuông và phải có sự bít kín tốt khi
ghép khung và bản.
- Khung và bản được xếp liên tiếp nhau trên giá đỡ. Giữa khung và bản là vách ngăn lọc.
Vách ngăn lọc thể hiện 3 tính năng cơ bản:

Giữ pha rắn cảng nhiều càng tốt, đồng thời trở lực đối với pha liên tục càng
nhỏ càng tốt.

Sự phân bố đồng đều các lỗ xốp (mao dẫn) trên bề mặt vách ngăn lọc.


Chịu được tác động của môi trường lọc như: độ thấm ướt, độ bền về áp suất,
nhiệt độ, hóa học, cháy nổ, điều kiện tái sinh bề mặt lọc.
Vách ngăn lọc có thể có dạng hạt, sợi, tấm, vật xốp.
- Ép chặt giữa khung và bản bằng cơ cấu vít đai ốc được thực hiện bởi tay quay.
- Lỗ dẫn huyền phù nhập liệu của khung và bản nối liền tạo thành ống dẫn nhô ra để
ghép với hệ thống cấp liệu.
- Khi tiến hành lọc, phải ép chặt khung và bản để áp suất lọc không làm dịch lọc rò rỉ ra
ngoài, vì thế thiết bị lọc khung bản còn gọi là thiết bị lọc ép.

GVHD: TÔN NỮ MINH NGUYỆT

25