Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

ĐINH THỊ VÂN ANH

“ NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT ALGINATE
TỪ BÃ RONG MƠ”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên ngành

: Công nghệ sau thu hoạch

Khoa

: CNSH - CNTP

Khóa học

: 2011 - 2015

Thái Nguyên, năm 2015


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

ĐINH THỊ VÂN ANH

“ NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT ALGINATE
TỪ BÃ RONG MƠ”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo
Chuyên ngành
Khoa
Lớp
Khóa học
Giáo viên hƣớng dẫn

: Chính quy
: Công nghệ sau thu hoạch
: CNSH - CNTP
: K43 - CNSTH
: 2011 - 2015
: 1. Th.S Trần Thị Lý
2. Th.S Nguyễn Đức Tiến

Thái Nguyên, năm 2015


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là

trung thực.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã
đƣợc cám ơn và các thông tin đƣợc trích dẫn trong khóa luận này đã đƣợc ghi rõ
nguồn gốc.
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2015
Sinh viên

ĐINH THỊ VÂN ANH


ii

LỜI CẢM ƠN
Khóa luận tốt nghiệp này đƣợc thực hiện tại Viện Cơ điện nông nghiệp và
Công nghệ sau thu hoạch dƣới sự hƣớng dẫn của Th.S. Nguyễn Đức Tiến - Viện
Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch và Th.S Trần Thị Lý- Khoa
Công sinh học và Công nghệ thực phẩm - Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
Để hoàn thành đƣợc luận văn này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi đã nhận
đƣợc sự ủng hộ, giúp đỡ và hƣớng dẫn của các thầy giáo, cô giáo, gia đình và bè
bạn xung quanh.
Tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS. Nguyễn Đức Tiến - Trƣởng
Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm và Môi trƣờng nông nghiệp - Viện Cơ điện nông
nghiệp và Công nghê sau thu hoạch đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong
quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn ThS. Trần Thị Lý - Khoa Công nghệ thực phẩm Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã hƣớng dẫn, động viên, hỗ trợ phƣơng
tiện nghiên cứu, kiến thức và đã có những góp ý sâu sắc trong suốt quá trình tôi
thực hiện đề tài.
Đồng thời, tôi xin đƣợc cảm ơn các anh, chị ở Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm
và Môi trƣờng nông nghiệp - Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu
hoạch đã hƣớng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này.

Cuối cùng tôi xin gửi tới gia đình và bạn bè đã là nguồn động viên, giúp đỡ
tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu những lời cảm ơn chân thành nhất.
Thái Nguyên, ngày 30 tháng 5 năm 2015
Sinh viên

ĐINH THỊ VÂN ANH


iii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của một số loài rong Mơ tại Việt Nam [6] ................5
Bảng 2.2. Hàm lƣợng các nguyên tố khoáng trong một số loài rong Mơ ở Hòn
Chồng - Nha Trang [6] ..............................................................................6
Bảng 2.3: Diện tích, năng suất và mùa vụ rong Mơ theo vùng biển một số tỉnh của
Việt Nam [6] ..............................................................................................8
Bảng 4.1: Thành phần hóa học của rong Mơ và bã rong Mơ ..................................32
Bảng 4.2. Ảnh hƣởng của nồng độ dung môi đến hiệu quả nấu chiết Alginate ................32
Bảng 4.3. Ảnh hƣởng của nồng độ dung môi đến hiệu quả nấu chiết Alginate ......33
Bảng 4.4. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu quả nấu chiết Alginate ........................35
Bảng 4.5. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả nấu chiết Alginate ......................36
Bảng 4.6. Ảnh hƣởng của tỷ lệ CaCl2/Alginate đến thu nhận tủa và lọc Alginate ...37
Bảng 4.7. Ảnh hƣởng của NaOCl 1% lên độ nhớt và độ màu Alginate ...................38
Bảng 4.8. Theo dõi độ ẩm của chế phẩm ..................................................................39


iv

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Hình ảnh về rong Mơ ..................................................................................4

Hình 2.2: Công thức cấu tạo cổ điển của hai đơn vị monomer ...................................9
Hính 2.3: Công thức phân tử của axit alginic .............................................................9
Hình 2.4: Quá trình tạo gel Alginate với canxi .........................................................11
Hình 2.5. Sơ đồ quy trình tách chiết Alginate bằng phƣơng pháp canxi hóa ...........16
Hình 4.1. Sơ đồ quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ ..................................40


v

MỤC LỤC
PHẦN 1. ĐẶT VẤN ĐỀ .............................................................................................1
1.1. Mục đích và yêu cầu ........................................................................................2
1.1.1. Mục đích .....................................................................................................2
1.1.2. Yêu cầu .......................................................................................................2
PHẦN 2. TỔNG QUAN .............................................................................................3
2.1. Giới thiệu chung về rong Mơ ...........................................................................3
2.1.1. Nguồn gốc, sự phân bố rong Mơ ................................................................3
2.1.2. Đặc điểm thực vật học của rong Mơ ..........................................................4
2.1.3. Thành phần chính của rong Mơ ..................................................................5
2.1.4. Giá trị của rong Mơ ....................................................................................6
2.1.5. Tình hình khai thác và tiêu thụ rong Mơ ở nƣớc ta ....................................7
2.2. Giới thiệu về Alginate ......................................................................................9
2.2.1. Đặc điểm, cấu tạo, tính chất của Alginate ..................................................9
2.2.2. Tính chất của Alginate ................................................................................9
2.3. Ứng dụng của Alginate ..................................................................................12
2.3.1. Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm .....................................................12
2.3.2. Ứng dụng trong công nghệ dệt .................................................................13
2.3.3. Ứng dụng trong công nghệ in ...................................................................13
2.3.4. Ứng dụng trong y học ...............................................................................13
2.4. Giới thiệu quá trình tách chiết ........................................................................13

2.4.1. Cơ sở khoa học của quá trình tách chiết ...................................................13
2.4.2. Phƣơng pháp tách chiết ............................................................................14
2.4.3. Quy trình tách chiết Alginate bằng phƣơng pháp Canxi hóa ...................16
2.5. Tình hình nghiên cứu và sản xuất Alginate trong nƣớc và trên thế giới........20
PHẦN 3. ĐỐI TƢỢNG – NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......23
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu.....................................................................................23
3.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu ...............................................................................23


vi

3.1.2. Vật liệu nghiên cứu...................................................................................23
3.1.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................23
3.2. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................24
3.3. Phƣơng pháp phân tích và đo đạc ..................................................................24
3.3.1. Xác định các chỉ tiêu hóa lý .....................................................................24
3.3. Bố trí thí nghiệm ............................................................................................26
3.3.1. Xác định các thông số ảnh hƣởng đến quá trình nấu chiết Alginate ........26
3.3.2. Xác định yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình thu nhận Alginate ...................30
3.3.3. Xác định bao bì bao gói chế phẩm ...........................................................31
PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................32
4.1. Xác định thành phân hóa học chính của rong Mơ và bã rong Mơ .................32
4.2. Xác định thông số ảnh hƣởng đến nấu chiết Alginate từ bã rong Mơ ...........32
4.2.1. Ảnh hƣởng của nồng độ dung môi đến hiệu quả nấu chiết Alginate .......32
4.2.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi liệu đến hiệu quả nấu
chiết Alginate ..................................................................................................33
4.2.3. Ảnh hƣởng của nhiệt độ nấu chiết đến hiệu quả nấu chiết Alginate ........35
4.2.4. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả nấu chiết Alginate ......................36
4.3. Xác định yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình thu nhận Alginate ........................37
4.3.1. Ảnh hƣởng của tỷ lệ CaCl 2 /Alginate đến khả năng thu nhận và lọc

tủa Alginate .....................................................................................................37
4.3.2. Ảnh hƣởng của NaOCl 1% lên độ nhớt và độ màu Alginate ...................38
4.4. Xác định vật liệu bao gói chế phẩm ...............................................................39
4.5. Đƣa ra quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ ......................................40
Phần 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................42
5.1. Kết luận ..........................................................................................................42
5.2. Kiến nghị ........................................................................................................42
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................43


1

PHẦN 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Việt Nam có hệ thực vật, động vật vô cùng phong phú. Hệ sinh vật biển góp
phần tạo nên sự phong phú và giàu có ấy. Với lợi thế bờ biển dài 3260km, điều kiện
khí hậu thuận lợi nên rất thích hợp cho khai thác thủy hải sản. Ngoài những sản
phẩm động vật nhƣ: cá, tôm, cua, mực…còn các sản phẩm có nguồn gốc thực vật từ
biển cũng rất có giá trị, trong đó rong Mơ là loại sản phẩm biển có giá trị dinh
dƣỡng và giá trị kinh tế cao.
Rong Mơ (Sargassum) là một trong những loài rong biển chiếm ƣu thế ở vùng ven
biển miền Trung nói chung và khu vực Bắc đèo Hải Vân nói riêng bởi sự đa dạng về
thành phần loài và sản lƣợng tự nhiên cao nhất. Với hàm lƣợng axit alginic cao, rong Mơ
là một nguồn nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp sản xuất Alginate.
Sự đa dạng về cấu trúc đã tạo nên cho Alginate những tính chất đặc thù, làm
cho nó đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và đƣợc xem là một trong
những polysaccaride có nhiều ứng dụng nhất. Các ứng dụng truyền thống của
Alginate đều liên quan đến khả năng giữ nƣớc, tạo gel, tạo độ nhớt và tính chất ổn
định của nó. Các ứng dụng nghiên cứu gần đây cho thấy Alginate có nhiều ứng
dụng trong công nghệ sinh: làm chất nền cố định cho tế bào sản xuất các hóa chất

trong trong thực phẩm, sản xuất kháng thể dòng, sản xuất giống nhân tạo hàng loạt
bằng phƣơng pháp cấy mô…
Trên thế giới, nhiều công trình nghiên cứu sản xuất Alginate và các chế phẩm
đã đƣợc công bố cho thấy Alginate ngày càng đóng vai trò quan trọng trong công
nghiệp và đời sống.
Hiện nay ở Việt nam đã có rất nhiều công trình nghiên cứu tách chiết Alginate và
ứng dụng của nó vào trong công nghiệp. Tuy nhiên việc nghiên cứu thu nhận Alginate
từ phụ phẩm rong Mơ cụ thể là từ bã rong Mơ sau khi trích ly fucoxanthin còn rất ít. Vì
vậy sản xuất Alginate từ bã rong Mơ là rất cần thiết, nhằm gia tăng giá trị sử dụng của rong
Mơ, tăng khả năng tận dụng nguồn phụ phẩm. Chính vì những ý do này mà tôi tiến hành
nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ”.


2

1.1. Mục đích và yêu cầu
1.1.1. Mục đích
Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ.
1.1.2. Yêu cầu
- Xác định đƣợc thành phần hóa học chính của rong Mơ và bã rong Mơ.
- Xác định các thông số ảnh hƣởng đến quá trình nấu chiết Alginate.
- Xác định yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình thu nhận Alginate.
- Xác định bao bì bao gói chế phẩm Alginate.
- Xây dựng đƣợc quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ.


3

PHẦN 2
TỔNG QUAN

2.1. Giới thiệu chung về rong Mơ
2.1.1. Nguồn gốc, sự phân bố rong Mơ
Các loài rong Mơ Việt Nam chủ yếu thuộc chi rong Mơ (Sargassum), họ rong Mơ
(Sgarssaceae), bộ rong đuôi ngựa (Fucales) ngành rong nâu (Phaeophyta). Đây là nhóm
rong biển có thành phần loài phong phú, phân bố phổ biến, sản lƣợng cao và là nguồn lợi
tự nhiên lớn nhất trong nguồn lợi rong biển Việt Nam.
Rong Mơ có tên khoa học là Sargassum, đƣợc đặt tên bởi các thủy thủ Bồ Đào Nha
đã tìm thấy nó trong biển Sargasso. Rong Mơ phân bố chủ yếu ở Trung Quốc, Nhật
Bản, Philippin, Úc,… Ở Việt Nam loại thực vật này phân bố rộng, kéo dài từ vùng
biển Quảng Ninh đến Kiên Giang và các hải đảo, tập trung nhiều nhất ở vùng bờ
biển của thành phố Đà Nẵng và các tỉnh Quảng Nam, Bình Định, Khánh Hòa, Ninh
Thuận, Quảng Ninh rất thuận lợi cho việc khai thác và vận chuyển. Tuy nhiên do
mùa vụ ngắn nên cần có biện pháp xử lý và bảo quản nguyên liệu để có thể sử dụng
cho cả năm [3].
Sản lƣợng rong Mơ vùng ven biển nƣớc ta khoảng 30000-35000 tấn tƣơi trên năm.
Năng suất ở các vùng tập trung đó có khi lên đến 7kg/m2 mặt nƣớc, bình quân trên
dƣới 5,5 kg/m2, đặc biệt có những nơi sinh khối lên tới hơn 12kg/m2 tạo nên nguồn
nguyên liệu bền vững cho việc khai thác chế biến [3].
Ở nƣớc ta, số loài rong Mơ ở vùng biển phía Bắc nhiều hơn, bao gồm các loài
quen thuộc nhƣ rong Mơ sừng dài S. sliquarum, rong Mơ mảnh S. grucillium, rong
Mơ tro S. glaucescens, rong Mơ thỏi gai S. cinereum, rong Mơ chổi S. virgatum và
rong Mơ lá dài S. augustifolium. Nhƣng trữ lƣợng rong Mơ lại lớn hơn nhiều lần ở
khu vực các vùng bờ miền Trung, miền Nam và vùng hải đảo. Đặc biệt chúng phát
triển rất mạnh với mật độ cá thể cao ở Hòn Chồng và Bãi Tiên thuộc tỉnh Khánh
Hòa, và ở Sơn Hải, Cà Ná, Mỹ Tân thuộc tỉnh Ninh Thuận. Các loài thƣờng gặp và
có sản lƣợng cao nhƣ S. mcclurei, S. polycystum, S. henslowianum, S. carpophyllum,
S. aemulum, S. crassifolium, S. binderi,…[6].


4

2.1.2. Đặc điểm thực vật học của rong Mơ
Rong Mơ dài hay ngắn tùy loài và tùy điều kiện môi trƣờng, rong Mơ dài từ
vài chục cm cho đến vài ba mét hay hơn. Chúng bám vào vật bám nhờ đĩa bám hay
hệ thống rễ bò phân nhánh. Đĩa bám thƣờng chắc hơn rễ và sóng biển thƣờng đánh
đứt rong hơn là nhổ đƣợc đĩa bám. Thân rong gồm một trục chính rất ngắn, đa số
thƣờng dài trên dƣới 1 cm, hình trụ, sần sùi. Đỉnh của trục chính sẽ phân ra từ 2 cho
đến 4 – 5 nhánh chính. Hai bên nhánh chính mọc ra nhiều nhánh bên. Các nhánh
chính và nhánh bên sẽ tạo ra chiều dài của rong. Chiều dài này khác nhau tùy các
chi, loài và trong cùng một loài kích thƣớc này cũng thay đổi tùy điều kiện sống,
tùy nơi phân bố. Trên các nhánh có các cơ quan dinh dƣỡng gần giống nhƣ lá và các
túi chứa đầy không khí gọi là phao. Khi rong trƣởng thành, trên các nhánh bên sẽ
mọc ra các nhánh thụ, ngắn (thƣờng từ tháng 3 đến tháng 6), có mang nhiều cơ quan
sinh sản đực và cái gọi là đế [6].
Cơ quan sinh sản của rong Mơ có hình trụ tròn hoặc hình lăng trụ, nhẵn có gai,
nguyên hoặc chia nhánh, thƣờng mọc thành chùm. Trên cơ quan sinh sản có thể có
lá hoặc túi khí [6].

Hình 2.1: Hình ảnh về rong Mơ


5

2.1.3. Thành phần chính của rong Mơ
Thành phần chính có trong rong Mơ là glucoside, gồm nhóm monosaccaride
và polysaccaride. Nhóm monosaccride gồm các đƣờng đơn với các tỷ lệ khác nhau
nhƣ mannitol, glactose, mantose... nhóm polysaccride gồm Alginate, fucoxanthin,
fucoidan, cellulose... Hàm lƣợng axit alginic trong các loại rong Mơ chiếm khoảng
20-30% so với trọng lƣợng khô, mannitol với hàm lƣợng 7-10% trọng lƣợng khô.
Hàm lƣợng protein có từ 5 – 15%. Tổng lƣợng khoáng có từ 20 – 40% trong đó có đầy

đủ các nguyên tố khoáng cần thiết cho cơ thể sinh vật, đặc biệt là iod với hàm lƣợng từ
0,08 – 0,34% làm cho rong Mơ là nguồn dƣợc liệu để chữa bệnh bƣớu cổ. Ngoài ra rong
Mơ còn chứa các phospho lipid dùng trong y dƣợc và các hợp chất có hoạt tính sinh học
khác… Hàm lƣợng axit alginic phụ thuộc vào loại rong, vị trí môi trƣờng mà rong
phân bố. [6].
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của một số loài rong Mơ tại Việt Nam [6]
Thành phần

Hàm lƣợng (% trọng lƣợng khô)
S. mcclurei

S. kjellmanianum

S. polycystum

Protein

11,35

9,68

6,47

Khoáng

21,87 – 40,30

23,47 – 42,43

25 – 32,72

35,5

35,2

24,2

Mannitol

7,66 – 17,68

6,49 – 12,87

6,70 – 11,16

Iod

0,05 – 0,08

0,05 – 0,11

0,06 – 0,11

Axit Alginic

Theo kết quả nghiên cứu về thành phần dinh dƣỡng và hóa học của loài
Sargassum naozhouense (tính theo trọng lƣợng khô) có hàm lƣợng protein 11,20%,
chất khoáng 35,18%, lipid 1,06%, carbohydrate tổng số 47,73%, và chất xơ tổng số
4,83% [14].
Rong Mơ có khả năng tích lũy hàng loạt các nguyên tố hóa học, nồng độ các

nguyên tố này trong tro của chúng có thể gấp hàng, hàng triệu lần so với trong nƣớc
biển. Đã tìm thấy khá nhiều nguyên tố hóa học trong rong Mơ: Al, Si, Mg, Ca, Sr,
Ba, Fe, Mn, Ti, Co, Ni, Cr, Sn, Ag, Bi, Cu, Pb, Zn, Na, K… [4].


6

Bảng 2.2. Hàm lƣợng các nguyên tố khoáng trong một số loài rong Mơ
ở Hòn Chồng - Nha Trang [6]
Hàm lƣợng (g/g rong Mơ khô)
Tên loài

Mg

Sr

Cr

Mn

Fe

Co

Cu

Ag

Zn

10-3

10-3

10-6

10-6

10-4

10-6

10-5

10-6

10-6

1,29

5,5

1,59

S. mcclurei

9,45 1,30 4,59 15,3 0,21

S. kjellmanianum

6,10 1,56

5,60 2,92 6,01 0,55

7,06

S. feldmannii

2,92 1,96

8,02 1,85 5,80 1,10

6,73

S. congkinhii

8,77 1,51

6,96 3,37 7,70 1,30

4,70

Kết quả bảng trên cho thấy nguyên tố Mg có hàm lƣợng khá cao và biến động
khá lớn theo loài từ 2,92 đến 9,45 × 10-3 g/g. Fe có hàm lƣợng cỡ 10-4 g/g, cn lại Cr,
Mn, Co, Ag có hàm lƣợng cỡ 10-6 g/g. Ngoài các nguyên tố có hàm lƣợng cao trong
rong Mơ nhƣ Na, K, Ca, rong Mơ có nét đặc sắc ở chỗ nó tập trung khá lớn nguyên
tố Sr, cỡ 10-3 g/g [6].
2.1.4. Giá trị của rong Mơ
2.1.4.1. Vai trò của rong Mơ với tự nhiên
Rong Mơ chiếm tỉ lệ thành phần loài và trữ lƣợng lớn nhất so với các loài

khác của ngành rong Nâu. Chúng góp phần quan trọng vào việc bảo tồn nguồn lợi
đa dạng sinh học vùng biển ven bờ, mắt xích trong chuỗi thức ăn, nơi cƣ trú, bãi đẻ
của nhiề u loài sinh vật nhƣ các loài thân mềm (ốc cối, ốc nhảy…), các loài giáp xác
(cua, tôm) hay các loài cá (cá ngựa, cá sơn…).
Rong Mơ có khả năng làm sạch các chất thải phóng xạ trong môi trƣờg nƣớc.
Hàm lƣợng Strongti (Sr) trong rong Mơ khoảng 10-3g/g nhƣ vậy rong Mơ tích tụ Sr
trong cơ thể chúng lớn hơn 100 lần so với nƣớc biển. Khả năng tích tụ Sr có ý nghĩa
đặc biệt quan trọng đối với môi trƣờng vì Sr là thành phần của chất thải phóng xạ.
Ngƣời ta cũng đã phát hiện chất Alginate natri chiết từ rong Mơ có thể chữa đƣợc
bệnh nhiễm phóng xạ vì chất này uống vào sẽ hấp thu Sr phóng xạ rồi thải ra ngoài
trƣớc khi chất phóng xạ này xâm nhập vào máu, tủy xƣơng [6].


7

2.1.4.2. Vai trò của rong Mơ với con người
Rong Mơ đƣợc sử dụng đầu tiên ở Nhật Bản và Trung Quốc trong vai trò là nguồn
thực phẩm quan trọng. Ở Việt Nam, rong Mơ ít đƣợc sử dụng làm thực phẩm, đa phần
trong số chúng đƣợc dùng làm thức ăn cho gia súc và đƣợc coi là nguồn cung cấp
khoáng và các nguyên tố vi lƣợng quan trọng (P, S, K, Cu, Fe, Mn, Co, Mo,…), hay sƣ̉
dụng làm phân bón cho các lo
ại thuốc lá, khoai lang, hành tỏi, rau xanh, các loại hoa …
Hàm lƣợng iod trong rong Mơ (0,25 – 0,35% khối lƣợng khô) cao hơn hàm
lƣợng iod của các cây trên lục địa vài trăm lần. Rong Mơ đƣợc sử dụng nhƣ một loại
dƣợc thảo chữa bệnh bƣớu cổ, nó không chỉ cung cấp iod và các nguyên tố vi lƣợng
cho con ngƣời mà còn cung cấp một số vitamin nhƣ A, B, C, D, E, K và hầu hết các
axit amin không tay thế.
Axit alginic có trong vách t ế bào của rong Mơ có ý nghĩa rất lớn . Đây là loại
nguyên liệu quan trọng dùng để chiết keo Alginate, dùng trong nhiều ngành công nghiệp
nhƣ công nghiệp giấy, sơn, cao su, phim ảnh, mỹ phẩm, công nghiệp thực phẩm, hoặc

thay thế cacbon metyl cellulose làm phụ gia cho xi măng dùng cho giếng khoan dầu ở
biển, có tác dụng làm tăng thời gian quánh của xi măng, giải quyết sự cố xi măng đông
kết sớm gây khó khăn cho quá trình xây dựng các công trình, có độ bền uốn cao hơn đảm
bảo độ bền cho công trình. Keo Alginate còn đƣợc ƣ́ng du ̣ng sản xuấ t mô ̣t số du ̣ng cu ̣
trong ngành y(băng ga ̣c, chân tay gia,…).
̉
Mannitol là một loại đƣờng có giá trị trong rong Mơ. Loại đƣờng rƣợu này đƣợc sử
dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và dƣợc phẩm. Nó có tác dụng ngăn ngừa
hoặc điều trị nƣớc trong cơ thể dƣ thừa. Mannitol là giải pháp hiệu quả làm giảm áp suất
trong mắt, giảm sƣng não sau chấn thƣơng đầu, điều trị bệnh giãn mạch vành, trị ung thƣ
rất có lợi cho ngƣời bị bệnh tiểu đƣờng, …
2.1.5. Tình hình khai thác và tiêu thụ rong Mơ ở nước ta
Ở Việt Nam đã thấy hơn 50 loài rong Mơ, rong Mơ phát triển trên vùng bãi triều
nền cứng. Các nguồn dự trữ lớn nhất của rong Mơ tập trung ở phía Bắc ở vịnh Bắc Bộ, ở
miền Trung và ven bờ biển phía nam Việt Nam ở vịnh Thái Lan. Mùa sinh trƣởng đối
với hầu hết các loài rong Mơ kéo dài từ tháng 11 đến tháng 6 [9].


8

Thời gian thu tốt nhất là khoảng thời gian từ tháng 5 đến tháng 6. Những loài rong
Mơ sống sâu phát triển quanh năm. Sản lƣợng của rong Mơ Việt Nam trên 15000 tấn
khô/năm, ngƣời ta chỉ sử dụng một phần từ 300 – 500 tấn tƣơi/năm. Hiện nay, do tăng
mạnh nhu cầu đối với rong Mơ (xuất khẩu sang Trung Quốc) và sự tăng giá bán lên hơn
25 lần trong việc thu mua toàn bộ sinh khối của rong Mơ, dẫn đến sự khai thác tùy tiện
của ngƣời dân, rong Mơ bị cắt sát đáy hoặc bị cắt tất cả trong suốt thời kỳ sinh trƣởng.
Sự sử dụng bất hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên này đã dẫn đến sự giảm mạnh sản
lƣợng rong Mơ xuống nhiều lần, và sau 2 – 3 năm rong Mơ Việt Nam có thể chỉ còn lại
rất ít hoặc nghiêm trọng hơn là bị hủy hoại hoàn toàn (trừ khi các biện pháp khẩn cấp
cấm khai thác rong Mơ bừa bãi đƣợc ban hành). Sự triệt tiêu các bãi rong Mơ sẽ dẫn đến

thảm họa cho toàn bộ vùng ven bờ biển của Việt Nam: việc phá hủy các rạn san hô, phá
hủy các hệ sinh thái, làm giảm hoặc biến mất các loài cá ven bờ ăn sinh vật đáy, cũng
nhƣ những động vật hữu ích nhƣ nhím biển, một số chân bụng và động vật giáp xác [9].
Bảng 2.3: Diện tích, năng suất và mùa vụ rong Mơ theo vùng biển một số tỉnh
của Việt Nam [6]
Diện tích (m2)

Năng suất (kg/m2)

Mùa vụ (tháng)

Quảng Nam – Đà Nẵng

190000

2–7

3, 4, 5

Bình Định

42750

2,5

3, 4, 5

Khánh Hòa

2000000

5,5

3, 4, 5

Ninh Thuận

1500000

7

3, 4, 5

Tỉnh

Vùng biển Khánh Hòa có diện tích rong Mơ cao nhất, tổng diện tích lên đến
2000000 m2, sinh lƣợng khá cao, có thể lên tới 5,5 kg/m2, trữ lƣợng có thể khai thác hàng
năm ƣớc tính hơn 11000 tấn rong tƣơi [8].
Theo kết quả khảo sát của Bùi Minh Lý, Viện nghiên cứu và ứng dụng công nghệ
Nha Trang cho thấy: “rong Mơ là loài chiếm ƣu thế nhất ở các khu vực với trữ lƣợng
chiếm 98% tổng trữ lƣợng của các bãi rong, mật độ cây trung bình 43,8 ± 20,2 cây/m2 và
sinh lƣợng trung bình đạt 456 ± 64,2 g khô/m2” [2].


9

2.2. Giới thiệu về Alginate
2.2.1. Đặc điểm, cấu tạo, tính chất của Alginate
2.2.1.1. Đặc điểm, cấu tạo của Alginate
Alginate là tên gọi chung của các muối axit alginic, đó là một polymer mạch

thẳng đƣợc tạo thành từ hai gốc monomer là axit β- D- mannuronic(M) và axit α- Lgulunoric (G) liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucoside một cách ngẫu nhiên
trên mạch Alginate. Cấu tạo của hai monomer theo công thức cổ điển đƣợc chỉ ra
theo hình, theo công thức này, hai monome chỉ khác nhau ở chỗ nhóm carboxyl
nằm trên và dƣới mặt phẳng của vòng pyranose [12].
Axit alginic có công thức cấu tạo nhƣ sau:

Hình 2.2: Công thức cấu tạo cổ điển của hai đơn vị monomer

Hình 2.3: Công thức phân tử của axit alginic
2.2.2. Tính chất của Alginate
 Độ tan
- Axit alginic có tính axit yếu, không màu, không mùi, không vị, không tan
trong dung môi hữu cơ và nƣớc.


10

- Là chất có tính hút nƣớc trƣơng nở khi ngâm trong nƣớc.
- Axit alginic hòa tan trong dung dịch kiềm hóa trị I và tạo dung dịch muối
kiềm có hóa trị I hòa tan có độ nhớt cao.
Khi cho axit mạnh tác dụng với muối kiềm Alginate thì axit alginic
đƣợc tách ra kết tủa nổi lên bề mặt dung dịch. Tính chất này rất quan trọng
đƣợc ứng dụng vào quy trình chiết tách Aginate. Các muối Alginate tan đƣợc
trong các dung môi nhƣ alcol, ceton… và hòa tan dễ dàng hơn khi đun nóng .
 Độ nhớt
Axit alginic không tan trong nƣớc nhƣng có khả năng hấp thụ một lƣợng nƣớc
rất lớn, trƣơng nở và tạo thành dạng bột nhão. Ngƣợc lại, Alginate natri và các muối
K+, NH4+, (CH2OH)3NH+ của Alginate tan trong nƣớc và tạo thành dung dịch có độ
nhớt cao. Độ nhớt của Alginate phụ thuộc vào chiều dài của phân tử. Alginate có
khối lƣợng phân tử trung bình càng lớn thì độ nhớt dung dịch càng cao. Trong sản

xuất ngƣời ta có thể khống chế điều kiện rút chiết để sản xuất ra Alginate có độ
nhớt theo yêu cầu và nó có thể biến thiên trong một dải rộng từ 10- 1000mPas [1].
Độ nhớt dung dịch Alginate còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, độ
nhớt giảm khoảng 2,5% cho 10C. Khi làm nguội, độ nhớt quay về giá trị thấp hơn
ban đầu. Tuy nhiên nếu duy trì nhiệt độ 500C trong nhiều giờ thì sẽ làm Alginate cắt
mạch và độ nhớt giảm. Trái lại khi hạ độ nhớt đến điểm đông đặc và sau đó rã băng
sẽ không làm độ nhớt giảm [8,9,11].
Độ nhớt của dung dịch Alginate không bị giảm trong khoảng pH từ 5-11, ở pH
dƣới 5, các ion -COO- bắt đầu bị proton hóa thành –COOH, do đó lực đẩy tĩnh điện
giữa các chuỗi bị giảm, chúng trở nên gần nhau hơn và tạo liên kết hydro, làm tăng
độ nhớt. Khi pH bị xuống khoảng từ 3-4 sẽ tạo thành gel. Nếu Alginate có chứa một
ít ion Ca2+, sự tạo gel còn sớm hơn nữa, khoảng pH = 5. Nếu pH giảm nhanh từ 6
xuống 2, sẽ tạo thành kết tủa của axit alginic. Khi pH trên 11, Alginate sẽ bị
depolyme hóa từ từ và giảm độ nhớt. Liên kết glucoside rất nhạy cảm với cả axit và
kiềm, do đó dƣới các điều kiện thuận tiện cho việc thủy phân, Alginate sẽ bị cắt


11

mạch rất nhanh chóng. Ngoài ra, tác dụng oxy hóa bởi các gốc tự do cũng làm cho
dung dịch Alginate giảm độ nhớt.
Một vấn đề cần lƣu ý là bột Alginate natri khô, ở nhiệt độ thƣờng sẽ bị cắt
mạch và giảm khối lƣợng phân tử chỉ trong vài tháng. Nếu hạ nhiệt độ và bảo quản
nơi tối, sẽ duy trì đƣợc lâu hơn. Nếu đông sâu có thể bảo quản đƣợc vài năm mà
không giảm đáng kể khối lƣợng phân tử. Nếu hạ nhiệt độ và bảo quản nơi tối sẽ duy
trì đƣợc lâu hơn. Ngƣợc lại, axit alginic khô rất kém ổn định ở nhiệt độ thƣờng do
nó bị thủy phân dƣới tác động của sự thủy phân nội phân tử do axit xúc tác [13].
 Khả năng tạo gel
Đây là một tính chất quan trọng của Alginate.
Dung dịch Alginate natri có khả năng tạo gel với sự tham gia của những ion

hóa trị 2 và 3, môi trƣờng axit ( pH<4) dung dịch Alginate sẽ tạo gel. Các gel này
đƣợc tạo ở nhiệt độ phòng hay bất cứ nhiệt độ nào cho đến 100oC và chúng không
tan chảy khi nung nóng.
Khả năng tạo gel đƣợc giải thích bằng mô hình cấu trúc phân tử Alginate-mô
hình “ vi trứng”.

Hình 2.4: Quá trình tạo gel Alginate với canxi
 Tạo màng
Các Alginate có khả năng tạo màng tốt. Các màng rất đàn hồi, chịu dầu và
không dính bệt, các màng có khả năng ngăn cản oxy và lipid thấm qua tế bào ức chế


12

đƣợc hiện tƣợng oxy hóa chất béo và các thành phần khác trong thực phẩm, bên
cạnh đó màng có khả năng làm giảm sự thất thoát ẩm.
Màng Alginate đƣợc ứng dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm nhằm tăng
thời gian sử dụng và bảo quản chất lƣợng sản phẩm đƣợc lâu hơn…
2.3. Ứng dụng của Alginate
2.3.1. Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm
Sử dụng trong các loại nƣớc sốt, súp và trội nhất là trong kem. Thêm
Alginate có thể làm kem không nhớt và tạo bề mặt để bao gói với vỏ plastic.
Trong kem, Alginate đóng vai trò nhƣ một chất kiềm, thêm Alginate sẽ
giảm sự 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 thƣơng mại và kem làm tại nhà. Khi
không có Alginate hoặc những chất làm bền tƣơng tự, tinh thể đá sẽ phát triển
lớn, mang lại cảm giác cứng miệng. Alginate cũng làm giảm tốc độ tan chảy của
kem. Khi có Alginate sẽ làm cho kem mịn hơn.
Nhũ tƣơng nƣớc trong dầu nhƣ mayonnasies, salad gia vị thì có ít khả năng
phân lớp thành dầu và nƣớc nếu đƣợc tạo sệt với Alginate. Alginate đƣợc sử

dụng trong các loại nƣớc uống cô đặc, bơ bánh kẹo, phomat vì nó có khả năng
làm quánh, cô định cấu trúc sản phẩm. Trong sản xuất chocolate và các chất ngọt
cao, khi Alginate thích hợp đƣợc thêm vào, nó có thể làm tăng nhiệt độ nóng chảy
của sản phẩm, nâng cao độ bền của nó và làm cho nó không dính.
Các Alginate có ứng dụng rất nhiều trong công nghệ thực phẩm. Alginate
natri là hợp phần tạo kết cấu cho nhiều sản phẩm thực phẩm.
Một hợp chất của axit alginic có tên là Lamizell là một Alginate kép của
Alginate natri và canxi với một tỷ lệ nhất định. Lamizell tạo ra độ nhớt đặc biệt và
cho khả năng ăn ngon miệng do đó rất đƣợc quan tâm trong công nghệ thực phẩm.
Alginate đƣợc dùng trong một số sản phẩm chống năng lƣợng và 1g
Alginate chỉ cung cấp khoảng 1,4 kcal.
Ngoài ra màng Alginate canxi giúp bảo quản cá thịt đông lạnh tốt hơn, tránh đƣợc
mùi khó chịu cũng nhƣ hạn chế sự oxy hóa, tiếp xúc trực tiếp với không khí.


13

2.3.2. Ứng dụng trong công nghệ dệt
Alginate có độ nhớt cao, tính mao dẫn kém, khi khô trong suốt, có tính đàn
hồi tốt. Vì thế ngƣời ta dùng hồ vải cho sợi bền và chịu đƣợc co sát, giảm bớt tỷ
lệ sợi đứt và nâng cao hiệu suất dệt.
Trong công nghệ in hoa Alginate là chất tạo thuốc nhuộm có độ dính cao
đáng kể, in hoa không nhòe và rõ ràng, ngoài ra còn dùng làm cho vải không
thấm nƣớc.
2.3.3. Ứng dụng trong công nghệ in
Alginate làm cho giấy bóng, dai, không gẫy, mức độ khô nhanh, do đó làm
nguyên liệu để giấy chống cháy. Ngoài ra Alginate natri còn làm chất kết dính
trong mực in.
2.3.4. Ứng dụng trong y học
Trong y học Alginate đƣợc dùng làm chất trị bệnh phóng xạ vì khi ngƣời

bệnh ăn Alginate natri thì nó kết hợp với strongti rồi thải ra ngoài. Hiệu suất
chữa bệnh khá cao.
Tác động làm giảm tốc độ hấp thu qua thành ruột (giảm tốc độ tiêu hóa
thức ăn, từ đó giảm béo phì cho ngƣời sử dụng).
Tác động làm giảm cholesterol trong máu, thay đổi hệ vi sinh vật đƣờng ruột.
Nó còn làm tăng hiệu quả chữa bệnh của penicillin vì có mặt của Alginate
natri sẽ làm cho penicillin tồn tại lâu hơn trong máu.
Trong công nghệ bào chế thuốc Alignate đƣợc sử dụng làm chất ổn định,
nhũ tƣơng hóa hay chất tạo đặc cho dung dịch, làm vỏ bọc cho thuốc, làm chất
phụ gia chế các loại thức ăn kiêng.
Trong nha khoa dùng axit alginic thay cho thạch cao để làm khuôn răng, nó
giữu cho hình của răng chính xác.
2.4. Giới thiệu quá trình tách chiết
2.4.1. Cơ sở khoa học của quá trình tách chiết
Tách chiết là phƣơng pháp sử dụng dung môi để lấy các chất tan ra khỏi các
mô thực vật. Sản phẩm thu đƣợc của quá trình tách chiết là một dung dịch của các


14

chất hòa tan trong dung môi. Dung dịch này đƣợc gọi là dịch chiết. Bản chất của
quá trình chiết nguyên liệu bằng dung môi là quá trình di chuyển vật chất của hai
pha rắn lỏng, trong đó dung môi là pha lỏng, còn nguyên liệu là pha rắn. Có ba quá
trình quan trọng xảy ra trong quá trình tách chiết:
- Sự thâm nhậm của dug môi vào nguyên liệu.
- Hòa tan các chất trong nguyên liệu.
- Khuếch tán các chất tan.
2.4.2. Phương pháp tách chiết
Nguyên tắc chung
Alginate trong rong Mơ phần lớn tồn tại dƣới dạng muối của ion hóa trị hai

không hòa tan nhƣ: Ca2+ và Mg2+, một phần là muối của Na+. Nguyên tắc chung sản
xuất Alginate là chuyển đổi dạng muối không tan Alginate canxi và magie trong bã
rong sang dạng axit alginic, sau đó lọc sạch, nấu chiết trong dung dịch kiềm, axit
alginic sẽ trao ion và trở thành dạng Alginate natri hòa tan vào trong dung dịch. Có
hai phƣơng pháp tách nƣớc khác nhau: một phƣơng pháp tách Alginate ở dạng muối
Alginate canxi không tan và tách ra khỏi nƣớc, một phƣơng pháp tách Alginate từ
dạng gel axit alginic kết tủa [4].
 Phƣơng pháp axit hóa
Thêm axit H2SO4 hoặc HCl loãng vào trong dịch chứa Alginate natri, thu đƣợc
axit alginic dạng gel nổi lên trên bề mặt và có thể tách ra. Tuy nhiên axit alginic bị
trƣơng nƣớc (chế phẩm alginic chứa tối 95-98% là nƣớc) khó tách và làm khô.
Vì tính chất của gel (kết tủa) này quá mềm nên ngƣời ta không thể sử dụng
quá trình lọc hoặc nén ép để thu gel. Phƣơng pháp ly tâm lọc đƣợc sử dụng. Trong
phƣơng pháp ly tâm, dịch đƣợc bơm vào thùng ly tâm có lót lớp vải lọc, lực ly tâm
sẽ thúc đẩy quá trình lọc.
Sau quá trình ly tâm lƣợng gel đạt tới 7-8%. Hỗn hợp này đƣợc trộn với cồn
sao cho tỉ lệ cồn/ nƣớc là 1/1, đồng thời Na3CO3 đƣợc cho vào để trung hòa axit tạo
Alginate natri (sản phẩm ta muốn thu) .


15

Alginate natri không tan trong hỗn hợp cồn nƣớc, vì vậy gel này đủ chắc nên
ngƣời ta có thể dùng nén ép để loại bỏ nƣớc và cồn. Sau quá trình ta thu đƣợc dạng
past của Alginate natri [16].
Ƣu điểm:
- Thời gian nhanh.
- Tạo các alginic tự do đây là một bán chế phẩm có thể sử dụng để sản xuất
các loại Alginate khác trong công nghiệp.
- Các bƣớc thực hiện ngắn gọn hơn phƣơng pháp canxi hóa: không có các

bƣớc phụ.
Nhƣợc điểm:
- Sử dụng cồn ảnh hƣởng đến sản phẩm, khó tách đƣợc gel alginic ra khỏi nƣớc.
- Thêm quá trình tái thu cồn.
 Phƣơng pháp Canxi hóa
Khi hòa muối canxi vào dung dịch muối Alginate natri, kết tủa muối Alginate
canxi đƣợc tạo thành. Nếu CaCl2 và phần dịch lọc đƣợc trộn một cách cẩn thẩn thì
Alginate canxi có thể tạo thành sợi, trộn không tốt chỉ tạo thành một khối gel rắn.
Những sợi này có thể đƣợc phân tách bằng lọc qua sàng kim loại và đƣợc rửa với
nƣớc để loại bỏ phần muối canxi dƣ .
Sau đó nó đƣợc pha với axit loãng và chuyển đổi sang gel axit alginic, nhƣng
vẫn giữ đƣợc tính chất sợi nhƣ Alginate canxi vì vậy có thể sử dụng phƣơng pháp ép
trục vít để loại bỏ nƣớc. Sản phẩm sau quá trình nén ép trông gần nhƣ một khối rắn
nhƣng vẫn chỉ chứa đựng khoảng 20-25% axit alginic. Tuy nhiên nó đủ khô để tạo
dạng past khi trộn natri cacbonat để chuyển đỏi sang dạng Alginate natri. Na2CO3 đƣợc
cho vào Alginate cho tới khi đạt pH yêu cầu [16].
Ƣu điểm:
- Thu đƣợc các sợi Alginate một cách dễ dàng hơn thu từ quá trình axit hóa.
- Phản ứng diễn ra nhanh.
Nhƣợc điểm:


16

- Thêm các bƣớc chuyển đổi phụ làm cho quá trình kéo dài: muốn có gel
alginic cần phải axi hóa.
Từ ƣu điểm của phƣơng pháp Canxi hóa tôi sử dụng phƣơng pháp này để thực
hiện quá trình thu nhận Alginate.
2.4.3. Quy trình tách chiết Alginate bằng phương pháp Canxi hóa
Bã rong mơ

Formol
1%
Xử lý sơ bộ

H2SO4

Nấu chiết bằng
Na2CO3
CaCl2
Kết tủa
NaOCl
Tẩy trắng
H2SO4
Gel Alginic
Na2CO3
Trung hòa

Sấy chân không 450C

Alginate natri
Hình 2.5. Sơ đồ quy trình tách chiết Alginate bằng phƣơng pháp canxi hóa


17

2.4.3.1. Quá trình xử lý hóa học.
 Xử lý formol
Mục đích:
- Tăng khả năng loại màu.
- Bảo vệ Alginate trong suốt quá trình công nghệ.

- Hạn chế protein trong dịch chiết.
Ƣu điểm: làm tặng hiệu suất và chất lƣợng đáng kể.
Nhƣợc điểm: nếu dùng với liều lƣợng lớn sẽ gây độc.
 Xử lý bằng axit
Để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi ion đƣợc tốt hơn, bã rong
đƣợc xử lý loãng trƣớc khi kiềm hóa.
Trong rong Mơ axit alginic tồn tại chủ yếu dƣới dạng muối Alginate canxi
không tan và một lƣợng nhỏ các muối Alginate của kim loại khác nhƣ Mg, Na, K.
Xử lý axit nhằm mục đích:
- Loại khoáng Ca, Mg ra khỏi muối Alginate trong cây rong Mơ từ đó giải
phóng axit alginic.
- Làm mềm cellulose của cây rong tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nấu chiết.
- Axit có tác dụng hòa tan các thành phần phi Alginate chủ yếu: chất màu và
một số chất khác.
Phản ứng diễn ra khi ngâm trong axit:
Ca(Alg)2 +H+

2HAlg + Ca2+

Axit alginic đƣợc giải phóng sẽ dễ dàng tƣơng tác vói kiềm hóa trị I để tạo
muối kiềm hòa tan trong công đoạn nấu chiết.
Thƣờng sử dụng HCl, H2SO4 xử lý thì phẩn ứng tách sẽ xảy ra nhƣ sau:
[(C5H7O4COO)2Ca]n + 2nHCl

2C5H7O4COOH + nCaCl2

[(C5H7O4COO)2Ca]n + nH2SO4

2C5H7O4COOH + nCaSO4

Xử lý axit làm cho quá trình tách thuận lợi hơn, ít chất màu, giảm thiểu sự
giảm độ nhớt do sự có mặt của các hợp chất phenol.