Nghiên cứu sản xuất oligocarrageenan từ rong sụn kappaphycus alvarezii (doty) doty bằng phương pháp enzyme và ứng dụng trong chế biến và bảo quản surimi

MỤC LỤC
MỤC LỤC........................................................................................................................i
DANH MỤC KÝ HIỆU.................................................................................................iv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT....................................................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH..............................................................................................ix
TÓM TẮT NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN..........................................xiv
MỞ ĐẦU......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 3
1.1. GIỚI THIỆU VỀ RONG SỤN VÀ CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN............... 3
1.1.1. Giới thiệu về rong sụn........................................................................................... 3
1.1.2. Giới thiệu về carrageenan ..................................................................................... 4
1.1.3. Tính chất lý hoá của carrageenan.......................................................................... 7
1.1.4. Giới thiệu một số kỹ thuật sản xuất carrageenan ................................................ 10
1.2.

TÌNH

HÌNH

NGHIÊN

CỨU

TRONG

VÀ

NGOÀI

NƯỚC

VỀ

OLIGOCARRAGEENAN ............................................................................................ 13
1.2.1. Tình hình nghiên cứu oligocarrageenan ở Việt Nam.......................................... 13
1.2.2. Tình hình nghiên cứu oligocarrageenan ở nước ngoài........................................ 14
1.3. GIỚI THIỆU VỀ ENZYME POLYSACCHARASE ............................................ 14
1.3.1. Enzyme viscozyme L và khả năng sử dụng trong sản xuất carrageenan từ rong sụn.... 14
1.3.2. Enzyme Termamyl 120L và khả năng sử dụng trong thủy phân carrageenan.... 16
1.4. MỘT SỐ KỸ THUẬT TINH SẠCH CARRAGEENAN VÀ OLIGOCARRAGEENAN...17
1.5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA
CARRAGEENAN......................................................................................................... 19
1.5.1. Phương pháp phân tích thành phần và cấu trúc của carrageenan ...................................... 19
1.5.2. Nghiên cứu cấu trúc của carrageenan ................................................................. 22
1.6. GIỚI THIỆU VỀ NGHIÊN CỨU ĐỘC CHẤT..................................................... 24
i


1.7. SURIMI VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CARRAGEENAN, OLIGOCARRAGEENAN
TRONG SẢN XUẤT SURIMI................................................................................................26
1.7.1. Giới thiệu về surimi............................................................................................. 26
1.7.2. Nghiên cứu ứng dụng carrageenan và oligocarrageenan trong đồng tạo gel thực phẩm.. 30
CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 32
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU............................................................................................ 32
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................................... 33
2.2.1. Phương pháp lấy mẫu và phân tích ..................................................................... 33
2.2.2. Phương pháp tinh sạch, xác định cấu trúc và độc chất ....................................... 35
2.2.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm............................................................................ 41
2.4. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ CHỦ YẾU SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN ........... 56
2.4.1. Hóa chất .............................................................................................................. 56

2.4.2. Thiết bị chủ yếu sử dụng trong luận án............................................................... 56
2.5. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ...................................................................... 57
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 58
3.1. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ENZYME VISCOZYME L TRONG SẢN XUẤT
CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN KAPPAPHYCUS ALVAREZII (DOTY) DOTY ...58
3.1.1. Tối ưu hóa quá trình xử lý rong sụn bằng enzyme viscozyme L........................ 58
3.1.2. Xác định chế độ chiết carrageenan ..................................................................... 66
3.2. NGHIÊN CỨU TINH SẠCH CARRAGEENAN THU NHẬN TỪ RONG SỤN....77
3.2.1. Xác định nhiệt độ tinh sạch................................................................................. 77
3.2.2. Xác định nồng độ ethanol kết tủa protein trong tinh sạch carrageenan .............. 78
3.2.3. Xác định chế độ kết tủa carrageenan trong dung dịch car sau kết tủa protein.... 80
3.2.4. Đề xuất quy trình tinh sạch carrageenan bằng ethanol ....................................... 82
3.3. NGHIÊN CỨU THỦY PHÂN CARRAGEENAN THÀNH OLIGOCARRAGEENAN
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ENZYME POLYSACCHARASE ......................... 86
3.3.1. Nghiên cứu lựa chọn loại enzyme polysaccharase thích hợp cho thủy phân carrageenan
thành oligocarrageenan ................................................................................................. 86
ii


3.3.2. Nghiên cứu xác định điều kiện thích hợp cho quá trình thủy phân carrageenan
thành oligocar bằng enzyme Termamyl 120L .............................................................. 88
3.4. NGHIÊN CỨU TINH SẠCH VÀ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CẤU TRÚC
CỦA OLIGOCARRAGEENAN................................................................................... 97
3.4.1. Xác định nhiệt độ tinh sạch................................................................................. 97
3.4.2. Xác định nồng độ ethanol kết tủa phân đoạn protein.......................................... 98
3.4.3. Xác định chế độ kết tủa oligocarrageenan trong dung dịch oligocarrageenan sau
kết tủa protein.............................................................................................................. 100
3.4.4. Đề xuất quy trình tinh sạch oligocarrageenan bằng ethanol ............................. 103
3.4.5. Đánh giá độ sạch của oligocarrageenan tinh sạch............................................. 104
3.4.6. Xác định một số đặc tính cấu trúc của oligocarrageenan.................................. 107

3.5. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐỘC CHẤT HỌC CỦA CARRAGEENAN VÀ
OLIGOCARRAGEENAN .......................................................................................... 121
3.5.1. Đánh giá độc tính liều đơn ................................................................................ 121
3.5.2. Đánh giá độc tính liều lặp lại ............................................................................ 125
3.6. THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG CARRAGEENAN VÀ OLIGOCARRAGEENAN
TRONG SẢN XUẤT SURIMI TỪ CÁ ĐỔNG ......................................................... 134
3.6.1. Thử nghiệm sử dụng carrageenan trong sản xuất surimi từ cá đổng ................ 134
3.6.2. Thử nghiệm sử dụng oligocarrageenan trong sản xuất surimi từ cá đổng ........ 145
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ......................................................................... 157
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ............................................................ 159
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 160
PHỤ LỤC

iii


DANH MỤC KÝ HIỆU


: Kappa



: Iota



: Lambda

v/w : Thể tích/khối lượng

v/v : Thể tích/thể tích
kDA : kilodalton

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BLO:

hồng cầu hoặc máu ẩn

BIL:

bilirubin

Car:

Carrageenan

ĐVTN:

động vật thí nghiệm

EU:

Liên minh châu Âu

GLEU:

bạch cầu

GLU:

đường niệu

JECFA:

Ủy ban Chuyên gia về Phụ gia Thực phẩm

KPH:

không phát hiện

KET:

Ketin

Liều TB: liều trung bình
MPV:

thể tích tiểu cầu

NIT:

Nitrit;

Oligocar: Oligocarrageenan
Pro: Protein
QCVN:

quy chuẩn Việt Nam

SG:

tỷ trọng

TCVN:

tiêu chuẩn Việt Nam

Thận T:

thận trái

Thận P:

thận phải

URO:

Urobilin

w/v:

khối lượng/thể tích

WFT:

nước cất pha tiêm vô khuẩn

v


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của rong sụn....................................................... 4
Bảng 1.2. Một số tính chất đặc trưng của các loại carrageenan..................................... 8
Bảng 1.3. Độ dịch chuyển hoá học sigma từ cơ sở dữ liệu SUGABASE của dạng glucose
và galactose ................................................................................................................... 21
Bảng 2.1. Thành phần hóa học chính của cá Đổng cờ.................................................. 33
Bảng 2.2. Tóm tắt thiết kế nghiên cứu đối chứng......................................................... 39
Bảng 2.3. Đánh giá các biểu hiện lâm sàng trên chuột thí nghiệm an toàn .................. 39
Bảng 2.4. Tóm tắt thiết kế nghiên cứu đối chứng không làm mù................................. 40
Bảng 2.5. Các tiêu chí đánh giá kết quả trong nghiên cứu độc tính ............................. 41
Bảng 2.6. Nhiệt độ và pH tối thích của các enzyme ..................................................... 48
Bảng 3.1. Điều kiện thí nghiệm được chọn................................................................... 58
Bảng 3.2. Kết quả ma trận thực nghiệm trực giao cấp I, k = 3 ..................................... 58
Bảng 3.3. Tối ưu hóa quá trình xử lý rong sụn bằng enzyme Viscozyme L theo hàm
mục tiêu sức đông của carrageenan .............................................................................. 61
Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm leo dốc theo hàm mục tiêu hiệu suất thu car từ rong sụn ........ 63
Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm theo hướng leo dốc của hàm chập YL ........................... 64
Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm leo dốc cho hàm mục tiêu YL ........................................ 65
Bảng 3.7. So sánh các thí nghiệm leo dốc theo từng hàm mục tiêu ............................. 65
Bảng 3.8. Kết quả đánh giá chất lượng carrageenan theo phương pháp xử lý bằng
enzyme với phương pháp xử lý bằng hóa chất ............................................................. 74
Bảng 3.9. Thành phần hóa học chính của mẫu carrageenan trước tinh sạch ................ 77
Bảng 3.10. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đông đặc của carrageenan thô ................. 77
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của nồng độ ethanol tới hàm lượng protein, lipid, carbohydrate trong
kết tủa và trong dung dịch car sau tinh chế ........................................................................ 78
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của nồng độ ethanol tới khối lượng kết tủa car và hàm lượng
protein, lipid, car còn lại trong dung dịch ..................................................................... 80

vi


Bảng 3.13. Ảnh hưởng của thời gian đến khối lượng kết tủa carrageenan................... 82
Bảng 3.14. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa lý của carrageenan trước và sau tinh sạch .. 84
Bảng 3.15. Kết quả xác định một số chỉ tiêu vi sinh vật của carrageenan trước và sau
tinh sạch......................................................................................................................... 84
Bảng 3.16. Thành phần hóa học chính của mẫu oligocarrageenan trước tinh sạch...... 97
Bảng 3.17. Nhiệt độ đông đặc và tan chảy của oligocarrageenan thô .......................... 98
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của nồng độ ethanol tới hàm lượng protein, lipid, carbohydrate
trong kết tủa và trong dung dịch oligocar sau tinh chế ................................................. 99
Bảng 3.19. Ảnh hưởng của nồng độ ethanol tới khối lượng kết tủa oligocarrageenan và
hàm lượng protein, lipid, oligocar còn lại trong dung dịch ......................................... 101
Bảng 3.20. Ảnh hưởng của thời gian đến khối lượng kết tủa oligocarrageenan......... 102
Bảng 3.21. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa lý của oligocarrageenan trước và sau
tinh sạch....................................................................................................................... 104
Bảng 3.22. Kết quả xác định một số chỉ tiêu vi sinh vật của oligocarrageenan trước và
sau tinh sạch ................................................................................................................ 105
Bảng 3.23. Kết quả phân tích thành phần hoá học của oligocarrageenan .................. 110
Bảng 3.24. Một số dải hấp thụ chính trên phổ hồng ngoại ......................................... 111
Bảng 3.25. Độ dịch chuyển hoá học 13C-NMR........................................................... 112
Bảng 3.26. So sánh độ dịch chuyển hóa học trong phổ 13C-NMR của mẫu carrageenan
chuẩn (của Hãng Sigma) ............................................................................................ 114
Bảng 3.27. Độ dịch chuyển hóa học của các proton ở vị trí α ................................... 115
Bảng 3.28. Liên kết từ phổ 1H-1H COSY ................................................................... 118
Bảng 3.29. Tương tác của các proton trên phổ ROESY ............................................. 120
Bảng 3.30. Độ dịch chuyển hoá học 13C NMR và 1H NMR của oligocarrageenan.... 121
Bảng 3.31. Biểu hiện lâm sàng của chuột nhắt uống carrageenan và oligocarrageenan ...... 122
Bảng 3.32. Kết quả xét nghiệm nước tiểu chuột lang ................................................. 127
Bảng 3.33. Kết quả xét nghiệm huyết học - sinh hóa máu, carrageenan, 21 ngày ..... 128

vii


Bảng 3.34. Kết quả xét nghiệm huyết học - sinh hóa máu, carrageenan, 42 ngày ..... 129
Bảng 3.35. Kết quả xét nghiệm huyết học - sinh hóa máu, oligocarrageenan, 21 ngày ... 130
Bảng 3.36. Kết quả xét nghiệm huyết học - sinh hóa máu, oligocarrageenan, 42 ngày ... 130
Bảng 3.37. Trọng lượng tươi trung bình của các cơ quan gan, lách, thận (2 bên) của lần
giải phẫu thứ nhất (ngày 21) ....................................................................................... 131
Bảng 3.38. Trọng lượng tươi trung bình của các cơ quan gan, lách, thận (2 bên) của lần
giải phẫu thứ hai (ngày 42) ......................................................................................... 132
Bảng 3.39. Kết quả đánh giá surimi sản xuất thử nghiệm .......................................... 145
Bảng 3.40. Kết quả đánh giá surimi sản xuất thử nghiệm .......................................... 156

viii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Hình ảnh về rong sụn Kappaphycus alvarerii (Doty) Doty............................ 3
Hình 1.2. Cấu trúc của carrageenan với luân phiên liên kết của 1,3 βD Galactose
pyranose và 1,4 αD Galactose pyranose ......................................................................... 5
Hình 1.3. Cấu trúc của κ-carrageenan............................................................................. 6
Hình 1.4. Cấu trúc của -carrageenan.............................................................................. 6
Hình 1.5. Cấu trúc của -carrageenan............................................................................. 6
Hình 1.6. Sự chuyển hóa mu-carrageenan thành κ-carrageenan trong môi trường kiềm........... 7
Hình 1.7. Sự chuyển hóa nu-carrageenan thành - carrageenan trong môi trường kiềm ........ 7
Hình 1.8. Sự chuyển hóa -carrageenan thành theta-carrageenan trong môi trường kiềm .... 7
Hình 1.9. Vị trí tồn tại của carrageenan trong rong sụn................................................ 15
Hình 1.10. Quá trình thủy phân carrageenan thành oligocarrageenan.......................... 16
Hình 1.11. Quá trình thủy phân tinh bột của enzyme amylase ..................................... 17
Hình 2.1. Hình ảnh về nguyên liệu rong sụn (K. alvarrezii (Doty) Doty).................... 32

Hình 2.2. Hình ảnh về cá đổng cờ (Nemipterus virgatus (Tanaka, 1916))................... 32
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát của luận án .............................................. 42
Hình 2.4. Sơ đồ nghiên cứu sản xuất carrageenan từ rong sụn..................................... 43
Hình 2.5. Sản xuất carrageenan theo phương pháp xử lý rong bằng NaOH................. 46
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn được loại enzyme amylase thích hợp cho thủy
phân car thành oligocar ....................................................................................................... 48
Hình 2.7. Mô hình liên kết giữa carrageenan và protein............................................... 50
Hình 2.8. Quy trình công nghệ sản xuất surimi ............................................................ 50
Hình 2.9. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của việc phối trộn carrageenan, oligocarrageenan
đến chất lượng của surimi trong quá trình chế biến ..................................................................53
Hình 2.10. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của việc phối trộn carrageenan, oligocarrageenan
đến chất lượng của surimi trong quá trình bảo quản đông .................................................54
ix


Hình 2.11. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình hấp đến hiệu suất thu hồi surimi
theo thời gian bảo quản đông ........................................................................................ 55
Hình 2.12. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của việc phối trộn carrageenan, oligocarrageenan
đến độ đồng nhất của surimi trong quá trình bảo quản đông........................................ 56
Hình 3.1. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hiệu suất thu hồi carrageenan ............... 66
Hình 3.2. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến sức đông và độ nhớt của carrageenan.......... 66
Hình 3.3. Ảnh hưởng nhiệt độ chiết đến hiệu suất thu nhận carrageenan .................... 68
Hình 3.4. Ảnh hưởng nhiệt độ chiết đến sức đông và độ nhớt của carrageenan .......... 68
Hình 3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/rong đến hiệu suất thu carrageenan.................... 70
Hình 3.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/rong đến sức đông và độ nhớt của carrageenan ...... 70
Hình 3.7. Sơ đồ quy trình sản xuất carrageenan từ rong sụn K. alvarezii (Doty) Doty
bằng phương pháp sử dụng enzyme Viscozyme L......................................................... 72
Hình 3.8. Hình ảnh vi ảnh hiển vi thành tế bào rong sụn sau khi xử lý NaOH và Viscozyme L.. 74
Hình 3.9. Hình ảnh về sản phẩm carrageenan sản xuất theo quy trình sử dụng NaOH
và quy trình sử dụng enzyme Viscozyme L xử lý rong sụn.......................................... 75

Hình 3.10. Quy trình tinh sạch carrageenan tinh sạch car bằng cách sử dụng ethanol
960 để kết tủa phân đoạn protein và car ........................................................................ 83
Hình 3.11. Phổ 1H-NMR của mẫu carrageenan ban đầu .............................................. 85
Hình 3.12. Phổ 13C-NMR của mẫu carrageenan ban đầu ............................................ 85
Hình 3.13. Phổ 1H-NMR của mẫu carrageenan sau tinh sạch...................................... 85
Hình 3.14. Phổ 13C-NMR của mẫu carrageenan sau tinh sạch.................................... 85
Hình 3.15. Ảnh hưởng của loại enzyme đến mức độ thủy phân carrageenan .............. 87
Hình 3.16. Ảnh hưởng của loại enzyme đến hàm lượng đường khử tạo thành ............ 87
Hình 3.17. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme Termamyl 120L đến hàm lượng đường
khử tạo thành bằng enzyme Termamyl 120L ............................................................... 89
Hình 3.18. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme Termamyl 120L đến mức độ thủy phân
carrageenan.................................................................................................................... 90
x


Hình 3.19. Ảnh hưởng của pH đến đến hàm lượng đường khử tạo thành bằng enzyme
Temamyl 120L .............................................................................................................. 90
Hình 3.20. Ảnh hưởng của pH đến mức độ thủy phân carrageenan bằng enzyme
Temamyl 120L................................................................................................................ 91
Hình 3.21. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng đường khử tạo thành bằng enzyme
Temamyl 120L................................................................................................................ 92
Hình 3.22. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mức độ thủy phân carrageenan bằng enzyme
Termamyl 120L .............................................................................................................. 92
Hình 3.23. Ảnh hưởng của nồng độ carrageenan đến hàm lượng đường khử tạo thành bằng
enzyme Termamyl 120L.................................................................................................. 93
Hình 3.24. Ảnh hưởng của nồng độ carrageenan đến mức độ thủy phân car bằng
enzyme Termamyl 120L ............................................................................................... 94
Hình 3.25. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng đường khử tạo thành
bằng enzyme Termamyl 120L ...................................................................................... 95
Hình 3.26. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến mức độ thủy phân bằng enzyme

Termamyl 120L............................................................................................................. 96
Hình 3.27. Quy trình sản xuất oligocarrageenan từ rong sụn K. alvarezii (Doty) Doty.... 96
Hình 3.28. Quy trình tinh sạch oligocarrageenan bằng cách sử dụng ethanol 960 để kết
tủa phân đoạn protein và oligocarrageenan................................................................. 103
Hình 3.29. Phổ 1H, 13C-NMR của mẫu oligocarrageenan sau tinh sạch..................... 106
Hình 3.30. Sự phụ thuộc độ nhớt riêng vào nồng độ dung dịch oligocarrageenan..... 107
Hình 3.31. Phổ khối lượng của oligocarrageenan....................................................... 109
Hình 3.32. Phổ sắc ký khí của mẫu oligocarrageenan nghiên cứu ............................. 110
Hình 3.33. Phổ hồng ngoại của mẫu carrageenan....................................................... 112
Hình 3.34. Phổ 13C-NMR của mẫu oligocarrageenan................................................. 112
Hình 3.35. Cấu trúc disaccharide của carrageenan lý tưởng....................................... 113
Hình 3.36. Phổ 13C-NMR của mẫu chuẩn κ-carrageeanan ......................................... 115
Hình 3.37. Phổ 1H-NMR của mẫu chuẩn κ-carrageenan ........................................... 115
xi


Hình 3.38. Phổ HSQC ................................................................................................. 116
Hình 3.39. Phổ 1H-1H COSY ...................................................................................... 118
Hình 3.40. Phổ HMBC của oligocarrageenan............................................................. 119
Hình 3.41. Phổ ROESY của oligocarrageenan ........................................................... 119
Hình 3.42. Tương tác của các proton trên phân tử oligocarrageenan ......................... 120
Hình 3.43. Phổ 1H-NMR của oligocarrageenan.......................................................... 120
Hình 3.44. Tăng trọng trung bình của chuột nhắt đực uống carrageenan................... 123
Hình 3.45. Tăng trọng trung bình của chuột nhắt cái uống carrageenan .................... 123
Hình 3.46. Tăng trọng trung bình của chuột nhắt đực uống oligocarrageenan .......... 123
Hình 3.47. Tăng trọng trung bình của chuột nhắt cái uống oligocarrageenan............ 124
Hình 3.48. Hình ảnh giải phẫu của chuột nhắt trong nghiên cứu tính an toàn ........... 125
Hình 3.49. Trọng lượng trung bình của chuột uống carrageenan so với nhóm chứng ...... 126
Hình 3.50. Trọng lượng trung bình của chuột uống oligocarrageenan so với nhóm chứng.... 126
Hình 3.51. Hình ảnh vi thể của gan, lách trong nghiên cứu độc chất ......................... 132

Hình 3.52. Hình ảnh vi thể của thận trong nghiên cứu độc tính ................................. 133
Hình 3.53. Ảnh hưởng của nồng độ carrageenan đến cường độ gel của surimi ......... 135
Hình 3.54. Ảnh hưởng của nồng độ carrageenan đến tổng điểm cảm quan của surimi .. 136
Hình 3.55. Biến đổi chất lượng cảm quan của surimi khi phối trộn carrageenan trong
quá trình bảo quản đông.............................................................................................. 137
Hình 3.56. Sự biến đổi cường độ gel của surimi khi phối trộn carrageenan trong quá
trình bảo quản đông..................................................................................................... 138
Hình 3.57. Sự biến đổi lượng dịch thoát ra sau rã đông surimi bảo quản lạnh đông....... 139
Hình 3.58. Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đông và phụ gia sử dụng đến hiệu suất
thu hồi surimi cá đổng sau hấp.................................................................................... 141
Hình 3.59. Sự biến đổi hàm lượng protein tại các vị trí khác nhau của các mẫu surimi
bảo quản lạnh đông ..................................................................................................... 142

xii


Hình 3.60. Quy trình sản xuất thử nghiệm surimi cá đổng ......................................... 144
Hình 3.61. Ảnh hưởng của nồng độ oligocarrageenan phối trộn đến cường độ gel của
surimi cá đổng ............................................................................................................. 146
Hình 3.62. Ảnh hưởng của nồng độ oligocarrageenan phối trộn đến chất lượng cảm
quan của surimi cá đổng.............................................................................................. 146
Hình 3.63. Biến đổi chất lượng cảm quan của surimi khi phối trộn oligocarrageenan
trong quá trình bảo quản đông .................................................................................... 148
Hình 3.64. Sự biến đổi cường độ gel của surimi khi phối trộn oligocarrageenan trong
quá trình bảo quản đông.............................................................................................. 150
Hình 3.65. Sự biến đổi lượng dịch thoát ra sau rã đông của surimi trong quá trình bảo
quản lạnh đông ............................................................................................................ 151
Hình 3.66. Ảnh hưởng của quá trình hấp đến hiệu suất thu hồi surimi cá đổng trong
quá trình bảo quản đông.............................................................................................. 152
Hình 3.67. Hàm lượng protein giữa các vị trí khác nhau của mẫu surimi sau quá trình

bảo quản lạnh đông ..................................................................................................... 153
Hình 3.68. Quy trình sản xuất thử nghiệm surimi cá đổng ......................................... 155

xiii


TÓM TẮT NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Đề tài luận án: Nghiên cứu sản xuất oligocarrageenan từ rong sụn Kappaphycus
alvarezii Doty (Doty) bằng phương pháp enzyme và ứng dụng trong chế biến và bảo
quản surimi
Ngành/Chuyên ngành: Công nghệ chế biến thủy sản
Mã số: 62540105
Nghiên cứu sinh: ThS. Bùi Huy Chích
Khóa: 2010
Người hướng dẫn:
TS. Đỗ Văn Ninh
PGS.TS. Vũ Ngọc Bội
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Nha Trang
Nội dung:
1) Luận án đã xác định được các thông số thích hợp cho quy trình sử dụng enzyme
Viscozyme L trong sản xuất carrageenan (car) từ rong sụn K. alvarezii (Doty) Doty nuôi
trồng tại đầm Thủy Triều, xã Cam Đức, huyện Cam Lâm, tỉnh Khánh Hòa: tỷ lệ
nước/rong khô 20/1, nồng độ enzyme thích hợp 1,45%, pH môi trường 5,1, nhiệt độ thích
hợp 420C, thời gian xử lý enzyme 60 phút; Sau khi xử lý enzyme, chiết car với tỷ lệ nước
nấu/rong đã xử lý enzyme là 50/1, nhiệt độ chiết 900C, thời gian nấu 80 phút.
2) Luận án đã xác định được các thông số thích hợp cho qui trình tinh sạch car
theo phương pháp kết tủa phân đoạn các thành phần có trong dung dịch car 5% ở nhiệt
độ 700C bằng ethanol 960: kết tủa phân đoạn protein hòa tan và các tạp chất trong dung
dịch car bằng ethanol 960 ở nồng độ gây kết tủa 25%, ly tâm loại bỏ kết tủa protein và
tạp chất ở tốc độ 10.000 v/phút trong 15phút, thu dung dịch car và kết tủa car trong

dung dịch bằng ethanol 960 ở nồng độ gây kết tủa 60% trong thời gian 40 phút, lọc thu
kết tủa car và sơ bộ tách nước khỏi car bằng cách rửa kết tủa hai lần bằng ethanol 960,
sấy khô kết tủa car bằng kỹ thuật sấy lạnh ở nhiệt độ 45±20C với tốc độ gió 2m/s. Chế
phẩm car sau tinh sạch đạt các chỉ tiêu hóa lý, tiêu chuẩn kim loại nặng cũng như đạt
tiêu chuẩn về vi sinh vật gây bệnh của sản phẩm car dùng trong thực phẩm theo quy
định hiện hành của Bộ Y tế.
xiv


3) Luận án đã xác định được các thông số tối ưu cho quy trình sử dụng enzyme
polysaccharase thủy phân car thành oligocarrageenan (oligocar): nồng độ car thích hợp
1%, nồng độ enzyme Termamyl 120 L thích hợp 0,5%, nhiệt độ thích hợp 850C, pH
thích hợp 6,5, thủy phân trong 16 giờ. Sản phẩm oligocar thu được có từ 2 đến 10
monose và có khối lượng phân tử trung bình nhỏ hơn car khoảng 132 lần.
4) Luận án đã xác định được các thông số thích hợp cho qui trình tinh sạch
oligocar theo phương pháp kết tủa phân đoạn các thành phần có trong dung dịch
oligocar 5% ở nhiệt độ 600C bằng ethanol 960: kết tủa phân đoạn protein hòa tan và
các tạp chất trong dung dịch oligocar bằng ethanol 960 ở nồng độ gây kết tủa 30%, ly
tâm loại bỏ kết tủa protein và tạp chất ở tốc độ 10.000 v/phút trong 15phút, thu dung
dịch oligocar và kết tủa oligocar trong dung dịch bằng ethanol 960 ở nồng độ gây kết
tủa 80% trong thời gian 60 phút, lọc thu kết tủa oligocar, trước khi sấy khô dùng
ethanol 960 để rửa kết tủa oligocar hai lần nhằm tách bớt nước khỏi kết tủa oligocar,
sấy khô kết tủa oligocar bằng kỹ thuật sấy lạnh ở nhiệt độ 45±20C với tốc độ gió 2m/s.
Chế phẩm oligocar sau tinh sạch đạt các chỉ tiêu hóa lý, tiêu chuẩn kim loại nặng cũng
như đạt tiêu chuẩn về vi sinh vật gây bệnh của sản phẩm oligocar dùng trong thực
phẩm theo quy định hiện hành của Bộ Y tế.
5) Đã xác định được một số đặc tính và cấu trúc của oligocar.
6) Luận án đã nghiên cứu thử nghiệm độc tính của car và oligocar trên chuột thí
nghiệm cho thấy chế phẩm car và oligocar hoàn toàn không độc với chuột thí nghiệm.
7) Luận án đã nghiên cứu thử nghiệm sử dụng car và oligocar trong sản xuất

surimi từ cá đổng cho thấy bổ sung car 1% hoặc oligocar 0,2% vào surimi cá đổng có
thể làm tăng chất lượng, tăng tính ổn định, hạn chế biến đổi chất lượng của surimi
trong quá trình bảo quản đông.

Người hướng dẫn

Nghiên cứu sinh

xv


MỞ ĐẦU
Rong sụn Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty được di nhập vào Việt Nam từ
những năm 90 của thế kỷ trước và hiện đang được phát triển nuôi trồng tại một số địa
phương như Nha Trang - Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận. Hiện rong sụn chủ
yếu được người dân thương mại hóa dưới dạng rong khô nguyên liệu bán cho thương
lái nước ngoài, đặc biệt là thương lái Trung Quốc [21], [26], [39]. Rong sụn K.
alvarezii (Doty) Doty là loại rong giàu car - một loại polysacharid có hoạt tính sinh
học và được sử dụng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống. Hàm lượng car của
rong sụn lên tới 40% trọng lượng chất khô [2], [6], [34], [37]. Hiện có nhiều nghiên
cứu sản xuất car từ rong sụn và đa số các nghiên cứu sản xuất car từ rong sụn tại Việt
Nam và trên thế giới đều sử dụng phương pháp hóa học để xử lý rong trong quá trình
chiết car. Từ car người ta có thể thủy phân tạo thành oligocar - một loại
oligosaccharide có hoạt tính sinh học và có nhiều ứng dụng trong dược học, y học và
thực phẩm như làm tăng khả năng nhũ hóa thuốc, tăng khả năng tạo độ dẻo dai cho
thực phẩm, kích thích sinh trưởng thực vật, hoạt tính chống oxy, hỗ trợ phòng chống
và điều trị viêm loét dạ dày, … [34], [35], [36], [38]. Hiện có nhiều kỹ thuật thủy phân
car thành oligocar như: phương pháp hóa học, phương pháp sử dụng tia bức xạ hay
phương pháp sử dụng enzyme polysaccharase. Phương pháp hóa học là phương pháp
sử dụng các chất hóa học để phân cắt car thành oligocar. Phương pháp này có nhược

điểm là sau khi sản xuất, hóa chất lẫn với oligocar nên quá trình tinh sạch oligocar tốn
kém. Trong khi đó, phương pháp sử dụng tia bức xạ đòi hỏi phải có thiết bị bức xạ mà
các phòng thí nghiệm thông thường không có. Phương pháp sử dụng enzyme
polysaccharase xử lý rong sụn để sản xuất car và sử dụng enzyme polysaccharase
trong thủy phân car tạo ra các oligocar có ưu điểm là ít gây ô nhiễm môi trường và
người ta dễ dàng tinh sạch car cũng như oligocar khỏi enzyme polysaccharase. Chính
vì thế, sản phẩm car và oligocar sản xuất theo phương pháp sử dụng enzyme
polysaccharase được gọi là sản phẩm sản xuất theo công nghệ “sạch”. Vì thế, hướng
nghiên cứu sử dụng enzyme polysaccharase để xử lý rong sụn trong sản xuất car và sử
dụng enzyme polysaccharase phân cắt car thành oligocar đang được nhiều nhà nghiên
cứu quan tâm. Do vậy, luận án tiến hành “Nghiên cứu sản xuất oligocarrageenan từ
rong sụn Kappaphycus alvarezii Doty (Doty) bằng phương pháp enzyme và ứng dụng
trong chế biến và bảo quản surimi”.
1


Mục tiêu chung của luận án
Sản xuất car và oligocar từ rong sụn K. alvarezii Doty (Doty) bằng phương pháp
sử dụng enzyme và thử nghiệm sử dụng car, oligocar trong sản xuất surimi cá đổng.
Mục tiêu cụ thể của luận án
- Sản xuất được car từ rong sụn K. alvarezii Doty (Doty) bằng phương pháp sử
dụng enzyme polysaccharase.
- Sản xuất được oligocar từ rong sụn K. alvarezii Doty (Doty) bằng phương pháp
sửu dụng enzyme polysaccharase.
- Đánh giá được khả năng ứng dụng car và oligocar trong sản xuất surimi từ cá đổng.
Nội dung nghiên cứu
1) Nghiên cứu sử dụng enzyme Viscozyme L trong sản xuất car từ rong sụn K.
alvarezii (Doty) Doty.
2) Nghiên cứu tinh sạch car thu nhận từ rong sụn
3) Nghiên cứu thủy phân car thành oligocar bằng phương pháp sử dụng enzyme

polysaccharase
4) Nghiên cứu tinh sạch và xác định một số đặc tính cấu trúc của oligocar.
5) Nghiên cứu đánh giá độc chất học của car và oligocar.
6) Thử nghiệm sử dụng car và oligocar trong sản xuất surimi từ cá đổng.
Ý nghĩa khoa học
Lần đầu tiên ở Việt Nam, luận án tiến hành nghiên cứu sử dụng enzyme
polysaccharase trong thủy phân car từ rong sụn K. alvarezii Doty (Doty) để sản xuất
oligocar cũng như lần đầu nghiên cứu tinh sạch và xác định cấu trúc của oligocar thu
nhận bằng phương pháp enzyme. Kết quả nghiên cứu của luận án là các dữ liệu mới và
là nguồn tài liệu phục vụ cho giảng dạy thuộc lĩnh vực chế biến, cho cao học viên,
nghiên cứu sinh, các nhà nghiên cứu quan tâm đến lĩnh vực này.
Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của luận án đã tạo ra sản phẩm car và oligocar từ rong sụn
theo phương pháp sử dụng enzyme nên sản phẩm car, oligocar là sản phẩm “sạch”,
thân thiện với môi trường. Mặt khác, kết quả nghiên cứu của luận án có thể được các
doanh nghiệp ứng dụng để sản xuất và thương mại hóa sản phẩm oligocar. Do vậy,
luận án sẽ góp phần mở rộng đầu ra cho nghề nuôi trồng rong sụn, hạn chế tình trạng
xuất khẩu rong nguyên liệu, tăng thu nhập cho nghề nuôi trồng rong sụn và tạo điều kiện cho
nghề nuôi trồng rong sụn tại Việt Nam phát triển một cách bền vững.
2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU VỀ RONG SỤN VÀ CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN
1.1.1. Giới thiệu về rong sụn
Rong sụn thuộc ngành tảo hồng (Rhodophyta),
Ngành phụ: Rhodophytina
Lớp: Florideophyceae
Lớp phụ: Rhodymeniophycidae
Bộ: Gigartinales

Họ: Areschougiaceae
Giống: Kappaphycus
Loài: bao gồm các loài alvarezii, cottonii,
inermis, interme, procrusteanum, striatum. Trong đó loài Kappaphycus alvarezii
(Doty) Doty là loài có sản lượng cao nhất.

Hình 1.1. Hình ảnh về rong sụn Kappaphycus alvarerii (Doty) Doty
Tháng 3/1993, trên cơ sở của chương trình hợp tác về Khu hệ và nguồn lợi rong
biển kinh tế Việt Nam giữa Phân viện Vật liệu Nha Trang (nay là Viện nghiên cứu và
Ứng dụng Công nghệ Nha Trang) và Nhật Bản, Phân viện Vật liệu Nha Trang đã tiến
hành di nhập rong sụn giống từ Nhật Bản để nghiên cứu nhân giống và thử nghiệm
nuôi trồng rong sụn tại các vùng ven biển của tỉnh Khánh Hòa và Ninh Thuận. Kết quả
thử nghiệm cho thấy rong sụn hoàn toàn thích nghi với điều kiện tự nhiên ở nước ta.
Từ đó đến nay, nghề nuôi trồng rong sụn phát triển mạnh ở các tỉnh: Ninh Thuận,
Khánh Hòa, Phú Yên, Bình Định, Kiên Giang và hiện đang là đối tượng nuôi được
nhiều tỉnh ven biển miền Trung từ Nghệ An trở vào phía Nam quan tâm. Đến nay,
3


nuôi trồng rong sụn trở thành một nghề mới của Việt Nam, góp phần tạo công việc làm
cho hàng ngàn lao động [21], [50], [98].
Rong sụn tươi thường có màu xanh hoặc màu xanh đỏ nâu do trong rong có hai
loại sắc tố là phycobline (bao gồm phycocyanine có màu xanh tím, phycocythine có
màu đỏ) và chlorophyll. Rong sụn thuộc loài đơn trụ chia thành 2 phần:
Phần lõi: gồm một tế bào trung trụ chạy dọc thân từ gốc đến ngọn. Xung quanh
có từ 3 ÷ 4 hàng tế bào vây trụ có kích thước lớn, hình tròn hay hình đa giác, trong
suốt, vách mỏng chứa các chất dinh dưỡng (car).
Phần da: gồm nhiều tế bào nhỏ sắp xếp khít nhau, hình tròn hay hình bầu dục,
không trong suốt, chứa đầy sắc tố. Ngoài cùng là lớp vỏ keo chứa cellulose, chiếm
khoảng 4% trọng lượng rong khô, đóng vai trò bảo vệ các lớp bên trong [39].

Thành phần chính của rong sụn là car. Hàm lượng car có thể chiếm đến 40%
trọng lượng khô của rong sụn. Trong đó, car tan chiếm khoảng 33%, car không tan
chiếm 7%. Thành phần hóa học cơ bản của rong sụn nguyên liệu trình bày ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của rong sụn [10]
Thành
phần

Hàm
lượng

Đơn vị
tính

Thành
phần

Hàm
lượng

Đơn vị
tính

Protein

2,40

%

Cu2+

2,30

%

Cellulose

4,00

%

S

2,60

%

Ẩm

19,40

%

SO42-

8,08

ppm

Tro tổng

20,00

%

I-

2,30

%

Car

40,00

%

Cl-

6,87

%

K+

2,20

%

Hg

0,01

%

Na+

2,40

%

As

0,02

%

Ca2+

0,36

%

Pb

0,75

%

Fe3+

0,04

Ppm

Cd

0,31

%

1.1.2. Giới thiệu về carrageenan
Carrageenan có cấu trúc chung là một polymer mạch thẳng với liên kết luân
phiên của βD Galactose pyranose qua liên kết 1-3 và αD Galactose pyranose qua liên
4


kết 1-4 (hình 1.2). Các liên kết ở vị trí số 3 xuất hiện ở các gốc có 2 và 4 sunphat hoặc
không có sunphat trong khi liên kết ở vị trí số 4 ở các gốc có 2 sunphat, gốc 2,6
anhydrit và 3,6 anhydrit-2-sunphat, gốc 2,6 disunphat, gốc 2,6 anhydrit và 3,6
anhydrit-2-sunphat. Hợp phần cấu tạo của car gồm có D-Galactose (17 ÷ 31%) còn LGalactose chiếm lượng rất nhỏ. Do đó, car tạo thành chủ yếu bởi các mạch poly DGalactose bị sunphat hoá có phân tử lượng 500 ÷ 700Dalton [16].
Các phân tích bằng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân cho thấy car có nhiều
dạng cấu trúc hoá học khác nhau. Dựa vào cấu trúc hoá học, người ta có thể phân car
thành các loại như sau: mu, kappa, nu, iota, lamda, theta và xi. Các loại này chỉ khác
nhau ở mức độ sunphat hoá, vị trí sunphat hoá, mức độ dehydrat hoá của chuỗi
polysacharid. Khối lượng phân tử của đại phân tử car khoảng từ 105 đến 106 phụ thuộc
vào nguồn gốc nguyên liệu và quá trình chiết [50], [51], [65], [87].

Hình 1.2. Cấu trúc của carrageenan với luân phiên liên kết của 1,3 βD Galactose
pyranose và 1,4 αD Galactose pyranose
Car tự nhiên từ các loài rong khác nhau có thể là hỗn hợp khác nhau của các loại

car đã nêu ở trên. Người ta phân chia car ra hai nhóm chính: nhóm 1 chứa các loại mu,
nu, kappa, iota và các dẫn xuất của chúng. Các car này tạo gel với ion K+ hoặc có thể
xử lý kiềm để có tính chất tạo gel, chúng có đặc điểm là gốc đường có liên kết 1,3
hoặc không có nhóm sunphat hoá ở vị trí C4. Nhóm thứ 2 là lambda, xi, theta và các
dẫn xuất của chúng. Chúng không có khả năng tạo gel ngay cả trước và sau khi xử lý
kiềm. Đặc trưng của cấu trúc này là cả hai loại gốc đường liên kết 1,4 và 1,3 đều có
nhóm sunphat ở ví trí C2. Ngoài ra, thành phần của car gồm có H2SO4, Ca2+ và 3,6
anhydro D-Galactose. Dạng tồn tại của car trong rong đỏ gắn với Ca2+, K+, Na+ như:
R=(OSO3)2Ca hoặc R-OSO3Na, ROSO3K (R là gốc polysacharid). Hàm lượng SO3–2
cũng ảnh hưởng đến sức đông của car [16].
Về cơ bản car có 3 loại khác nhau là: κ-car, -car, -car. Trong đó, κ-car chiếm
thị phần lớn nhất (80%). Mu và Nu là chất ban đầu tổng hợp nên kappa và iota, việc
5


chuyển đổi này là do enzyme dekinkase có trong rong biển hay trong quá trình sản
xuất khi dùng xúc tác để loại nhóm 6 sunphat [16].
* κ-carrageenan: là một loại polymer mạch ngắn, có cấu tạo xen kẽ giữa Dgalactose-4-sunphat (GalS) và 3,6 anhydro D-galactose (GalA) (Hình 1.3). Cấu trúc
phân tử của κ-car là vòng xoắn kép bậc III.

Hình 1.3. Cấu trúc của κ-carrageenan
* -carrageenan: là một loại car có số lượng gốc sunphat nằm trung gian giữa số
lượng gốc sunphat của κ-car và -car (Hình 1.4). Khi tạo gel, khối gel của -car có tính
đàn hồi tốt hơn khối gel của các loại car khác.

Hình 1.4. Cấu trúc của -carrageenan
* -carrageenan: trong mạch phân tử của -car, các đơn vị monomer gồm: Dgalactose-2-sunphat (1,3) và D-Galactose-2-6-disunphat nối xen kẽ với nhau (Hình 1.5).

Hình 1.5. Cấu trúc của -carrageenan
6

Các phân đoạn này đều có tính đa phân tán, nhưng chúng chỉ khác nhau về thành
phần sunphat ester và gốc quay quang. -car có khối lượng phân tử cao và mạch dài
hơn κ-car. Thành phần của phân đoạn này cũng phụ thuộc vào nhiệt độ chiết và loại
rong nguyên liệu [16], [57], [87].
Sự khác nhau của các loại car trên ở vị trí và số lượng nhóm ester sunphat đính
vào chuỗi polysacharid, do đó mỗi loại có tính chất vật lý và hoá học đặc trưng khác nhau.
1.1.3. Tính chất lý hoá của carrageenan
* Tính chất của carrageenan
Môi trường kiềm có ảnh hưởng lớn đến trạng thái cấu tạo hoá học của car, cụ thể
trong môi trường kiềm, nhóm (HOSO3-) bị khử tách dần khỏi cấu trúc của car. Tùy
thuộc vào mức độ tách nhóm (HOSO3-) từ car ban đầu sẽ hình thành nên cấu trúc của
một loại car khác với ban đầu [16], [57], [87]. Chẳng hạn:
Từ Mu-car khi bị khử nhóm (HOSO3-) trong môi trường kiềm sẽ tạo thành κ-car
(hình 1.6).

Mu

Kappa

Hình 1.6. Sự chuyển hóa mu-carrageenan thành κ-carrageenan trong môi trường kiềm
Từ Nu-car khi bị khử nhóm (HOSO3-) trong môi trường kiềm sẽ tạo thành -car
(hình 1.7).

Nu

Iota

Hình 1.7. Sự chuyển hóa nu-carrageenan thành - carrageenan trong môi trường kiềm

Trong môi trường kiềm - car bị khử nhóm (HOSO3-) sẽ tạo thành theta-car (hình 1.8).

lambda

theta

Hình 1.8. Sự chuyển hóa -carrageenan thành theta-carrageenan trong môi
trường kiềm
7


Car là một polymer mang điện âm nên bị ngưng kết khi có mặt của các đại phân
tử mang điện tích dương như: metylen xanh, safranine, phẩm màu azo thiazo khác,
tính chất này giống như một vài alkaloid và protein. Mặt khác, car còn có khả năng kết
tủa khi có mặt của ethanol nồng độ cao (ethanol đóng vai trò là tác nhân dehydrate
hoá). Do vậy, người ta có thể sử dụng ethanol nồng độ cao để kết tủa thu car.
Car là hợp chất cao phân tử (polysaccharide) có cực nên hydrat hóa và hòa tan tốt
trong môi trường có cực, chẳng hạn như nước. Khi car hút nước sẽ xảy ra hiện tượng
hydrat hóa và dẫn tới sự hòa tan. Khi hòa tan trong nước, car tạo thành dung dịch lỏng,
sánh. Do vậy, người ta sử dụng đặc tính này để làm tăng khả năng ổn định của các hỗn
hợp thực phẩm lỏng hay dung dịch thực phẩm hoặc làm tăng khả năng hydrate hóa của
các loại thuốc.
* Tính tan
Car tan trong anhydrous hydrazine (N2H4), ít tan trong formamide (CH3NO) và
methyl sulfoxide ((CH3)2SO), không tan trong dầu và dung môi hữu cơ. Car tan trong
nước, đặc biệt là nước nóng, tuy nhiên tính tan còn phụ thuộc vào loại car.
Bảng 1.2. Một số tính chất đặc trưng của các loại carrageenan [28]
Môi trường

-car

Nước nóng

Tan ở nhiệt độ trên 70oC
Tan trong dung dịch muối

Nước lạnh

Na+. Không tan trong
dung dịch muối K+, Ca2+

Sữa nóng

Tan

-car
Tan ở nhiệt độ trên
70oC
Tan trong dung dịch
muối Na+.

-car
Tan

Tan

Tan

Tan

Không tan

Tan

Tan khi nóng

Tan

Tan khi nóng

Không tan

Không tan

Tan khi nóng

Không tan

Không tan

Không tan

Không tan trong dung
Sữa lạnh

dịch muối Na+, K+, Ca2+
nhưng trương nở rõ ràng

Dung dịch đường
có nồng độ cao

Dung dịch muối
có nồng độ cao
Dung môi hữu cơ

8


* Nhiệt độ nóng chảy
Nhiệt độ nóng chảy của gel car thấp hơn nhiều so với agar. Gel car 3% nóng
chảy ở nhiệt độ 27oC đến 30oC, gel car 5% nóng chảy ở nhiệt độ 40oC đến 410C.
* Sự tạo gel (gelation)
Khả năng keo hoá của car nằm trung gian giữa agar và gelatin, gần giống gelatin
hơn. Sự hình thành gel của dung dịch car là một quá trình nhiệt thuận nghịch. Khi
nhiệt độ cao hơn giá trị nhiệt độ tạo gel thì gel sẽ tan chảy (cân bằng bị phá vỡ). Tuy
nhiên, khoảng cách nhiệt từ trạng thái tạo gel đến tan chảy là một giá trị không đổi.
Khả năng hình thành gel của car phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ dung dịch, loại và
số lượng muối có mặt trong dung dịch. Ngoài ra, tính chất tạo gel còn phụ thuộc vào
loài rong, độ nhớt, công nghệ sản xuất, sự hình thành và phân bố các gốc galactose trong
mạch polymer. Sử dụng đặc tính tạo gel của car, người ta đã ứng dụng car trong rất
nhiều lĩnh vực của đời sống như làm chất nhũ hóa, tạo độ đặc, sánh, tạo cấu trúc và
giúp phân bố và cố định đều trong thực phẩm [16], [57], [94].
* Tính bền acid: trong môi trường có pH thấp cùng với sự tác dụng của nhiệt độ
cao thì sự thuỷ phân car xảy ra nhanh hơn. Vì vậy, nên tránh chế biến dung dịch car ở
pH thấp và nhiệt độ cao trong thời gian dài.
* Tính hấp thu hồng ngoại và màu
Dung dịch car là một chất hữu cơ, nên có khả năng hấp thu phổ hồng ngoại có
bước sóng trong phạm vi nhất định, phụ thuộc vào loại và thành phần car. Dựa vào
tính chất này, người ta có thể biết được car thuộc loại -, -, - … Các loại
polysaccharide thường cho bước sóng ở vùng hồng ngoại trong khoảng 1000-1100cm1

, các loại car tạo gel cho mũi hấp thu cực đại (mũi hấp thụ trong khoảng rộng) ở

1065cm-1, loại không tạo gel ở vùng 1020cm-1.
* Tính thuỷ phân và sự metyl hoá xác định công thức cấu tạo của carrageenan
Dung dịch car ít bị thủy phân ở môi trường pH 9 và pH 7; dung dịch muối natri
car bị thoái hoá do phân tử car bị đứt liên kết 3,6-anhydrogalactose. Từ phản ứng xác
định tính thuỷ phân kiềm nhóm ester sunphat của car đã nói lên cấu trúc của car có
nhóm ester sunphat gắn ở C4 trong gốc galactose. Car, đặc biệt là phân đoạn -car sẽ
bị thuỷ phân bởi enzyme Pseudomonate carrageenan hay appa-carovora. Khi car (-,
-) bị thuỷ phân bởi enzyme này thì độ nhớt của dung dịch giảm rất nhiều và làm tăng
khả năng khử, tạo các sản phẩm thuộc dãy đồng đẳng của oligosaccharide sunphat, 3-6
9


-(3, 6- anhydrose-D-galactose pyranose)-D-galactose-4-6-sunphat (neocarrabiose-4O- sunphat).
Car bị metyl hoá tạo ra các dẫn xuất methyl như 2, 3, 4, 6-tetra-methyl-D(L)galactose hoặc 2,4,6-tri-methyl-D(L)-galactose và dựa vào đặc tính này người ta đã
xác định thành phần cấu trúc của nó.
* Độ nhớt
Độ nhớt của dung dịch car phụ thuộc rất lớn vào khối lượng phân tử, nồng độ
car, nhiệt độ dung dịch và các yếu tố ảnh hưởng khác như sự có mặt của các muối
trong dung dịch. Độ nhớt dung dịch tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch và tỷ lệ nghịch
với nhiệt độ. Sử dụng khả năng tạo độ nhớt của car, trong thực phẩm, dược phẩm car
được sử dụng như chất ổn định để làm tăng độ nhớt của pha liên tục, từ đó chúng đảm
bảo chất béo không bị phân riêng trong dung dịch [94].
Từ các phân tích ở trên cho thấy car là một polymer tự nhiên có nhiều tính chất
công nghệ đáng quý như khả năng tạo gel và đồng tạo gel, tạo độ nhớt cho dung dịch,
làm tăng độ chắc và tính chất cơ lý của thực phẩm. Ngoài ra, car còn có thể dùng để
sản xuất thực phẩm chức năng hoặc ứng dụng trong y dược. Tuy nhiên, đa số các công
trình công bố nghiên cứu về car và cấu trúc của car là do các tác giả nước ngoài. Do
vậy, việc đầu tư nghiên cứu để làm chủ công nghệ sản xuất car tại Việt Nam và mở

rộng ứng dụng car vào sản xuất và đời sống là cần thiết.
1.1.4. Giới thiệu một số kỹ thuật sản xuất carrageenan
Hiện nay, trên thế giới có các phương pháp sản xuất car như: phương pháp kết
tủa, phương pháp đông lạnh, phương pháp PES, phương pháp ATC,… nhưng trong
thực tế do tính chất đơn giản về công nghệ và hiệu quả kinh tế nên người ta chọn để áp
dụng hai phương pháp sản xuất car chính sau:
Phương pháp thứ nhất chỉ áp dụng từ cuối năm 1970 đến đầu năm 1980, car được
tách ra từ rong đỏ bằng nước nóng, bã rong được lọc tách ra và dịch chiết chứa car
được đem sấy khô trực tiếp trên thiết bị sấy kiểu “rulô” thu được car ở dạng màng
mỏng, sau đó nghiền thành bột. Một số cơ sở sản xuất tiến hành tinh chế dịch chiết
trước khi làm khô, nhưng thực tế cho thấy sản phẩm vần còn nhiêu tạp chất.
Phương pháp thứ hai, rong được rửa sạch, sau đó xử lý bằng dung dịch kiềm KOH ở
nhiệt độ thích hợp cho từng loại rong cụ thể. Việc sử dụng dung dịch KOH sẽ giúp loại bỏ
10