BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN (Kappaphycus alvarezii )

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA THỦY SẢN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT CARRAGEENAN
TỪ RONG SỤN (Kappaphycus alvarezii )

Sinh viên thực hiện: ĐỖ THANH TÂM
Ngành: CHẾ BIẾN THỦY SẢN
Niên khóa: 2006-2010

Tháng 8/2010
1


BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT CARRAGEENAN TỪ RONG
SỤN (Kappaphycus alvarezii)

Tác giả

ĐỖ THANH TÂM

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kỹ sư ngành
Chế Biến Thủy Sản

Giáo viên hướng dẫn:
Th.S TRƯƠNG QUANG BÌNH

Tháng 8 năm 2010
2


CẢM TẠ
Để có được thành quả như ngày hôm nay, trước hết tôi xin gởi lòng biết ơn sâu
sắc đến cha, mẹ đã nuôi dưỡng và chăm lo cho tôi ăn học trong suốt thời gian qua.
Tôi xin gởi lời cảm ơn đến:
Ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Ban chủ nhiệm khoa thủy sản cùng toàn thế quí thầy cô đã truyền đạt kiến thức
cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường
Xin cảm ơn thầy Trương Quang Bình đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt thời
gian thực hiện đề tài.
Thầy cô quản lý phòng thí nghiệm khoa Thủy sản.
Các bạn sinh viên lớp chế biến thủy sản 32 đã giúp đỡ tôi trong suốt 4 năm học
cũng như trong thời gian thực hiện đề tài.
Do hạn chế thời gian cũng như về mặt kiến thức nên cuốn luận văn không tránh
khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến quý báu của thầy cô
và các bạn.

3


TÓM TẮT
Rong sụn được Công Ty TNHH Hàng Xanh thu mua từ các tỉnh ven biển miền
Trung. Sau đó rong sụn được chuyển về phòng thí nghiệm 305 khoa Thủy Sản trường
đại học Nông Lâm TP.HCM để tiến hành thí nghiệm chiết tách carrageenan. Quy trình
tách chiết dựa trên các tài liệu của các tác giả trong nước và nước ngoài, sau đó các
thông số kỹ thuật của từng công đoạn được nghiên cứu và hiệu chỉnh để tìm ra các giá
trị tối ưu nhất cho phù hợp với rong sụn trồng tại Việt Nam. Tiến hành bố trí thí

nghiệm xác định nồng độ NaOH, lượng NaOH và thời gian xử lý NaOH. Nhiệt độ nấu
và thời gian nấu, lượng KCl bổ sung vào dung dịch lọc, nhiệt độ sấy.

4


MỤC LỤC
ĐỀ MỤC ................................................................................................................................Trang
TRANG TỰA ....................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................... ii
TÓM TẮT...........................................................................................................................iii
MỤC LỤC .......................................................................................................................... iv
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................. vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG .............................................................................................viii
DANH SÁCH CÁC HÌNH................................................................................................. ix
DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ............................................................................................ x
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ..................................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề.......................................................................................................................1
1.2 Mục tiêu đề tài ................................................................................................................1
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..............................................................................3
2.1 Giới thiệu về rong sụn ....................................................................................................3
2.1.1 Phân loại ......................................................................................................................3
2.1.2 Đặc điểm sinh học .......................................................................................................4
2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng của cây rong sụn ...................................... 5
2.1.4 Khả năng phát triển trong sụn tại Việt Nam................................................................6
2.1.5 Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng..................................................................7
2.1.5.1 Thành phần hoá học..................................................................................................7
2.1.5.2 Giá trị dinh dưỡng của rong sụn.............................................................................10
2.2 Tổng quan về carrageenan............................................................................................11
2.2.1 Lịch sử phát hiện ra Carrageenan..............................................................................11

2.2.2 Cấu tạo của carrageenan............................................................................................11
2.2.3 Tính chất của carrageenan .........................................................................................13
2.2.4 Ứng dụng ...................................................................................................................16
CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....................................19
3.1 Thời gian và địa điểm...................................................................................................19
3.2 Vật liệu khảo sát ...........................................................................................................19
3.3 Hóa chất sử dụng ..........................................................................................................19
5


3.4 Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................................19
3.4.1 Công đoạn chuẩn bị. ..................................................................................................21
3.4.2 Bố trí thí nghiệm........................................................................................................21
3.4.2.1 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH sử dụng để chiết rút
carrageenan ...................................................................................................... 21
3.4.2.2 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của lượng NaOH sử dụng để chiết rút
carrageenan

....................................................................................................................... 21
3.4.2.3 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý NaOH lên chất lượng
carrageenan ...................................................................................................... 22
3.4.2.4 Thí nghiệm khảo sát thời gian nấu chiết lên chất lượng của carrageenan............. 22
3.4.2.5 Thí nghiệm khảo sát tỉ lệ nước nấu chiết lên chất lượng của carrageenan ........... 22
3.4.2.6 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ KCl lên chất lượng carrageenan.... 22
3.4.3 Ghi nhận thời gian sấy và kết quả thành phẩm sấy ở 50OC ......................................23
3.4.4 Cách xác định một số chỉ tiêu....................................................................................23
3.4.4.1 Xác định hiệu suất chiết rút ................................................................................... 23
3.4.4.2 Xác định độ ẩm sản phẩm ..................................................................................... 23
3.4.4.3 Xác định sức đông của carrageenan thu được....................................................... 24
3.4.4.4 Xác định độ nhớt carrageenan thu được................................................................ 24

3.4.5 Phương pháp xử lý số liệu .........................................................................................25
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .....................................................................26
4.1 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH sử dụng để chiết rút
carrageenan .......................................................................................................................26
4.2 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của lượng NaOH sử dụng để chiết rút carrageenan
............................................................................................................................................27
4.3 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý NaOH lên chất lượng
carrageenan.........................................................................................................................28
4.4 Thí nghiệm khảo sát thời gian nấu chiết lên chất lượng của carrageenan................... 30
4.5 Thí nghiệm khảo sát tỉ lệ nấu chiết lên chất lượng của carrageenan........................... 31
4.6 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ KCl lên chất lượng carrageenan.......... 32
4.7 Ghi nhận thời gian sấy và kết quả thành phẩm khi sấy ở 50OC ...................................33
6


4.8 Giá thành sản phẩm ..................................................................................................... 34
4.9 Quy trình sản xuất ...............................................................................................................35
4.9.1 Rửa sạch ngâm trong nước ........................................................................................36
4.9.2 Xử lý kiềm, rửa trung hòa và nấu chiết .....................................................................36
4.9.3 Lọc và bổ sung KCl...................................................................................................36
4.9.4 Cô đặc, sấy, xay nghiền.............................................................................................36
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ..........................................................................37
5.1 Kết luận.........................................................................................................................37
5.2 Đề nghị ....................................................................................................................... 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

7

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Lux

luxơ

đvC

đơn vị cacbon

Cp

centi posie

8


DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH
Trang
Hình 2.1 Cấu tạo carrageenan ------------------------------------------------------------7
Hình 2.2 Tác động của môi trường kiềm lên cấu tạo của carrageenan ----------- 14
Hình 2.3 Các hình thức liên kết giữa carrageenan và protein---------------------- 15
Hình 2.4 Quá trình tạo gel đông thuận nghịch của carrageenan ------------------- 16
Hình 3.1 Máy đo cấu trúc TA_XT2i (Anh) ------------------------------------------ 24
Hình 4.1 Khả năng tạo gel của Kappa-carrageenan khi có mặt ion K+ ---------- 33
Hình 4.2 Sản phẩm carrageenan ------------------------------------------------------- 33

9


DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của rong sụn--------------------------------------------7
Bảng 2.2 Thành phần các hợp chất hữu cơ trong rong sụn (g/100g khô) ----------7
Bảng 2.3 Sự thay đổi hàm lượng protein theo tháng trong năm ---------------------8
Bảng 2.4 Hàm lượng acid amin trong rong sụn----------------------------------------9
Bảng 2.5 Hàm lượng nguyên tố khoáng đa lượng và vi lượng trong rong sụn -- 10
Bảng 4.1 Kết quả sức đông carrageenan ở các nồng độ NaOH khác nhau ........ 26
Bảng 4.2 Kết quả ảnh hưởng của lượng NaOH 6% sử dụng lên sức đông
carrageenan ------------------------------------------------------------------------------- 27
Bảng 4.3 Kết quả sức đông carrageenan ở các thời gian xử lý kiềm
khác nhau--------------------------------------------------------------------------------- 29
Bảng 4.4 Kết quả sức đông carrageenan ở các thời gian nấu chiết
khác nhau --------------------------------------------------------------------------------- 30
Bảng 4.5 Kết quả sức đông carrageenan ở các tỉ lệ nấu chiết khác nhau -------- 31
Bảng 4.7 Giá nguyên vật liệu sử dụng ------------------------------------------------ 34

10


DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ
Trang
Biểu đồ 2.1 Tỉ lệ sử dụng carrageenan trong các sản phẩm khác nhau----------- 18
Biểu đồ 4.1 Kết quả độ nhớt carrageenan ở các nồng độ NaOH khác nhau ----- 27
Biểu đồ 4.2 Kết quả độ nhớt carrageenan thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng
của lượng NaOH 6% ------------------------------------------------------------------- 28
Biểu đồ 4.3 Kết quả độ nhớt carrageenan ở các thời gian xử lý kiềm
khác nhau---------------------------------------------------------------------------------- 29
Biểu đồ 4.4 Kết quả độ nhớt carrageenan ở các thời gian nấu chiết
khác nhau--------------------------------------------------------------------------------- 30
Biểu đồ 4.5 Kết quả độ nhớt carrageenan ở các tỉ lệ nước nấu chiết

khác nhau---------------------------------------------------------------------------------- 32
Biểu đồ 4.6 Kết quả sức đông carrageenan ở thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng
nồng độ KCl------------------------------------------------------------------------------ 32

Chương 1
GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Rong sụn là loài rong nhiệt đới có giá trị kinh tế cao, thành phần hóa học chủ yếu
của rong sụn là carrageenan, chiếm 40-55% trọng lượng rong khô. Việc sản xuất
carrageenan được bắt đầu từ đầu năm 1862, hiện nay các nước sản xuất carrageenan
nhiều nhất là Philipine, Mỹ, Đan Mạch, Pháp,…Việc sản xuất carrageenan là nhằm
phục vụ các nghành công nghiệp, thực phẩm, y dược…Ở nước ta, rong sụn du nhập
vào năm 1993. Đến nay, rong sụn đã không ngừng phát triển về diện tích trồng và sản
lượng thu hoạch đặc biệt là các tỉnh Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận,
Kiên Giang…Song phần lớn lượng rong sụn nước ta được xuất khẩu sang Trung Quốc
ở dạng khô để chế biến carrageenan, một phần rất nhỏ được sử dụng trong nước để chế
11


biến như những món ăn thông thường nên hiệu quả kinh tế chưa cao. Vì vậy việc tìm
ra quy trình công nghệ thích hợp để chế biến carrageenan từ rong sụn trồng tại vùng
biển Việt Nam là một yêu cầu cấp bách nhằm đa dạng hóa sản phẩm, đáp ứng nhu cầu
carrageenan trong nước và xuất khẩu, tăng thu nhập cho người dân trồng rong sụn,
đảm bảo ổn định nghề trồng rong sụn nước ta.
Được sự cho phép của khoa Thủy Sản trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM, sự
giúp đỡ của Công Ty TNHH Hàng Xanh và sự hướng dẫn của thầy Trương Quang
Bình, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Bước đầu thử nghiệm sản xuất carrageenan
từ rong sụn (Kappaphycus alvarezii)”
1.2 Mục tiêu đề tài
Tiến hành thí nghiệm để xác định các thông số tối ưu nhất ở từng công đoạn

chiết xuất carrageenan từ rong sụn nhằm nâng cao hiệu quả chiết xuất.
Cụ thể là:
ƒ Bố trí thí nghiệm xác định nồng độ NaOH.
ƒ Bố trí thí nghiệm xác định lượng NaOH dùng để ngâm rong.
ƒ Bố trí thí nghiệm xác định thời gian xử lý NaOH.
ƒ Bố trí thí nghiệm xác định lượng nước nấu chiết.
ƒ Bố trí thí nghiệm xác định thời gian nấu chiết.
ƒ Bố trí thí nghiệm xác định nồng độ KCl bổ sung vào dung dịch lọc.

12


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu về rong sụn
2.1.1 Phân loại
Rong sụn có tên thương mại là Cottonii , kí hiệu là KA thuộc:
Ngành: hồng tảo Rhodophyta
Lớp: Flrideophyceae
Bộ: Gigartinates
Họ: solieriaceae
Giống: Kappaphycus alvarezii
Loài rong đỏ Kappaphycus alvarezii (Doty), được đặt tên Việt Nam là rong sụn,
là một loài rong biển nhiệt đới phân bố tự nhiên ở một số nước Châu Á, đặc biệt là
Philippines và Indonesia. Đây là nguồn rong biển có giá trị kinh tế quan trọng trong
chiết suất kappa-carrageenan, chiếm 80% lượng rong biển xuất khẩu và là một trong 3
mặt hàng hải sản xuất khẩu hàng đầu của Philippines.
Rong sụn có giá trị kinh tế cao, được sử dụng rộng rãi và đa dạng trong đời
sống con người, nhu cầu rong sụn trên thế giới đạt mức tăng trưởng bình quân
5%/năm. Ngoài khả năng chiết xuất carrageenan với độ ổn định cao và sức đông lớn

phục vụ cho các ngành công nghiệp, rong sụn còn có thể dùng làm thực phẩm giàu
dinh dưỡng với nhiều khoáng vi lượng, là thức ăn tốt cho gia súc, phân bón cho cây
trồng.
Cho đến nay, mặc dù rong sụn vẫn chưa được xác định có phân bố tự nhiên ở
vùng biển Việt Nam, nhưng điều kiện tự nhiên môi trường biển nước ta, đặc biệt là
vùng biển phía nam, hoàn toàn thích hợp cho rong sụn sinh trưởng cũng như phát triển
trồng trên qui mô công nghiệp. Rong sụn trồng ở Việt Nam cho sản phẩm đạt yêu cầu
với hàm lượng carrageenan cao và sức đông lớn như ở Philippines và Indonesia: sản
phẩm tiềm năng với nhiều hứa hẹn do kích thước lớn, sinh trưởng nhanh, điều kiện

13


môi trường phù hợp: sản xuất dễ bằng nguồn giống dinh dưỡng, vốn đầu tư thấp và
tiêu thụ thuận lợi với giá cao ổn định nhờ xuất khẩu.
2.1.2 Đặc điểm sinh học
Rong sụn có thân dạng trụ tròn. Đường kính thân chính có thể đạt tới 20 mm.
Từ trọng lượng 100g ban đầu sau một năm rong sụn có thể tăng trưởng thành bụi rong,
nặng 14 - 16 kg. Rong sụn chia nhánh rậm rạp, kiểu tự do không theo quy luật, thể
chất trơn nhớt keo sụn, có màu nâu xanh, thân giòn dễ gãy, khi khô thành sợi cứng như
sừng.
Theo Luxton (1999), rong sụn Kappaphyeus alvarezii trong điều kiện tự nhiên
ở biển thường sống bám vào các vật bám cứng, tồn tại ở ba dạng cây: cây giao tử đực
(tetrasporophyte) đồng nhất về mặt hình dạng và hình thái (nghĩa là không phân biệt
hình dạng khi chưa hình thành cơ quan sinh sản). Theo Azanza và Aliaza (1999), trong
tự nhiên rong sụn sinh sản theo các kiểu sau:
ƒ Sinh sản vô tính bằng đoạn thân, nhánh (từ một thân, nhánh dù là ở dạng cây
giao tử đực, giao tử cái hay cây bào tử bị đứt gãy hay tách ra có thể sinh
trưởng và phát triển thành cây mới).
ƒ Sinh sản sinh dưỡng.

ƒ Sinh sản vô tính bằng bào tử (ở cây bào tử bốn).
ƒ Sinh sản hữu tính bằng sự kết hợp giữa tinh tử của cây giao tử đực với trứng
của cây giao tử cái qua quá trình kết hợp, phát triển phóng thích, bám, sinh
trưởng để trở thành các cây bào tử mới, từ cây bào tử qua quá trình sinh sản
bằng bào tử sẽ cho ra các cây giao tử đực và giao tử cái.
Cho đến nay việc trồng rong sụn vẫn dựa vào hình thức sinh sản dinh dưỡng ở
điều kiện không bám của rong sụn (Mairh và ctv, 1955: Munoz và ctv,2004). Giống
rong sụn để trồng là các đoạn thân trong nhánh của cây rong sụn, được cố định bằng
cách buộc, treo vào các hệ thống trồng bằng dây hay giàn. Vì vậy trong nuôi trồng cây
rong sụn, về bản chất có thể là cây giao tử đực, giao tử cái hay cây bào tử bốn.
(Theo Nguyễn Nguyên Chiến, 2006).

14


2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng của cây rong sụn
™ Độ mặn
Rong sụn là loài rong ưa mặn chỉ sinh trưởng và phát triển tốt ở vùng nước có
độ mặn cao (28 -320/00), ở độ mặn thấp (18-200/00) rong sụn chì có thể tồn tại trong
thời gian ngắn (5-7 ngày) và nếu kéo dài nhiều ngày rong sẽ ngừng phát triển và dẫn
đến tàn lụi.
™ Dòng chảy và lưu thông
Rong sụn phát triển ở dòng nước thường xuyên trao đổi và luân chuyển (tạo ra
do dòng chảy, dòng triều hay sóng bề mặt). Đây là yếu tố cực kì quan trọng ảnh hưởng
đến tốc độ tăng trưởng, phát triển cũng như chất lượng rong sụn.
™ Nhiệt độ
Nhiệt độ thích hợp nhất để rong sụn sinh trưởng và phát triển là 25-28ºC. Nhiệt
độ lớn hơn 30ºC và thấp hơn 20ºC sẽ ảnh hưởng đến sinh trưởng của rong, nếu nhiệt
độ thấp hơn 15ºC thì rong sụn sẽ ngừng phát triển.
™ Cường độ ánh sáng

Thích hợp nhất là 30.000-50.000 lux, ánh sáng cao quá hay thấp quá sẽ ảnh
hưởng sự sinh trưởng và phát triển của rong sụn.
™ Nhu cầu dinh dưỡng
Trong điều kiện nhiệt độ không quá cao, nước được trao đổi thường xuyên thì
rong sụn không đòi hỏi nhiều về các chất dinh dưỡng vì các chất dinh dưỡng có sẵn
trong nước biển đủ cung cấp cho rong sụn phát triển. Chỉ trong điều kiện nước tĩnh, ít
được trao đổi hay nhiệt độ nước cao (mùa nắng nóng, trong các thủy vực nước yên
tĩnh như: ao, đìa nhân tạo...) rong sụn đòi hỏi dinh dưỡng (các muối amon, photphat)
cao hơn cho sinh trưởng. Nhìn chung ở các vùng có hàm lượng các muối dinh dưỡng
(amon, nitrat, photphat) cao, tốc độ sinh trưởng của rong sụn cao và có thể giúp cây
rong sụn phát triển bình thường trong các điều kiện không thuận lợi (nhiệt độ cao,
nồng độ muối thấp, nước ít lưu chuyển...).

15


2.1.4 Khả năng phát triển rong sụn tại Việt Nam
Theo Huỳnh Quang Năng (2003), rong sụn có nguồn gốc từ Philippine được
nhập vào Việt Nam từ tháng 1 năm 1993 với số lượng ban đầu là 1kg. Việc nhân giống
rong sụn được tiến hành đầu tiên tại vùng biển Nha Trang. Sau 4 tháng đã có được
một lượng giống trên 200 kg để triển khai các nghiên cứu tiếp theo.
Từ tháng 10 năm 1993 bắt đầu thử nghiệm và phổ biến kỹ thuật để phát triển
trồng rong sụn (kết hợp với trung tâm khuyến ngư Ninh thuận để chuyển giao đến từng
hộ dân) ở Lagoon Sơn Hải, xã Phước Dinh, huyện Ninh Phước. Và kể từ năm 1995,
rong sụn đã được khoảng 200 hộ dân ở Ninh Thuận trồng cung cấp giống cho các vùng
trồng ở các địa phương khác cũng như tiêu thụ trên thị trường trong nước, mang lại hiệu
quả kinh tế cũng như tăng thu nhập đáng kể cho người trồng. Năm 1995 đã triển khai
thử nghiệm mô hình trồng rong sụn ven biển Khánh Hòa (vịnh Cam Ranh, vịnh Nha
Trang), Phú Yên (Sông Cầu), Quy Nhơn (bán đảo Phương Mai), Bà Rịa Vũng Tàu
(Phước Cơ). Năm 2000 bắt đầu thử nghiệm trồng rong sụn ở đảo Phú Quốc (Kiên

Giang) và đảo Phú Quý (Bình Thuận)…Tất cả các thử nghiệm trên đều khẳng định vùng
biển các tỉnh Nam Trung Bộ và Nam Bộ có thể phát triển trồng rong sụn trên quy mô và
mô hình sản xuất khác nhau. Hiện nay khi nhu cầu về rong sụn ở thị trường trong nước
và trên thế giới cao. Nhu cầu thu mua rong sụn của công ty rong biển Việt Nam là 1.500
tấn/tháng nhưng thực tế 3 tỉnh Ninh Thuận, Khánh Hoà và Phú Yên) chỉ mới đáp ứng
1.500tấn/năm vì vậy trung tâm khuyến ngư các tỉnh trên đang khuyến khích đầu tư để
mở rộng diện tích trồng rong sụn tạo công ăn việc làm và hướng phát triển mới cho
nghành sản xuất và chế biến rong sụn.
Nghề trồng rong sụn đã và đang từng bước phát triển mang lại hiệu quả kinh tế
đáng kể cho người trồng. Rong sụn đã được xác định là đối tượng tạo công ăn việc làm,
tăng thu nhập là một trong những biện pháp hữu hiệu xoá đói giảm nghèo cho các dân
cư ở vùng ven biển. Đến nay nghề trồng Rong Sụn đã thu hút và tạo công ăn việc làm
cho trên 4000 hộ dân với diện tích trồng là 400 ha diện tích mặt nước ở trong các vùng
đầm bãi, vùng bãi ngang ven biển, ao, đìa nuôi tôm. Sản lượng rong sụn hàng năm là
khoảng trên 300 tấn rong khô cung cấp cho thị trường trong nước và xuất khẩu.

16


2.1.5 Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng rong sụn
2.1.5.1 Thành phần hoá học
Thành phần hoá học của rong sụn thay đổi phụ thuộc trạng thái sinh lý, thời gian
sinh trưởng điều kiện sống (cường độ bức xạ, thành phần hoá học của môi trường).
Trong rong sụn hàm lượng nước chiếm 77-91% còn lại là chất khô. Trong chất
khô chứa chủ yếu là gluxit, protein, chất khoáng, lipit, sắc tố, enzim …
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của rong sụn
Tên thành phần hoá học

Hàm lượng (%)

Glucid

40-45 %

Chất khoáng

20%

Protein

5-22%

Thành phần khác

35-13%

Bảng 2.2 Thành phần các hợp chất hữu cơ trong rong sụn (g/100g khô)
Thành

P

N

Protein

Lipit

Cacbohydrat

0,085

0,49

3,1

0,7

56,5

Xơ

Tro

phần
Hàm

6,8

32,3

lượng
(Huỳnh Quang Năng, 2003)
™ Glucid
Gồm chủ yếu là monosaccarit và disaccarit
+ Monosaccarit
Galactoza ở trạng thái kết hợp với acid glucerit tạo hợp chất không bền có thể bị
chiết suất bởi ancol cao độ (>90o)

17

Mannoza ở trạng thái kết hợp với acid glucerit và natri tạo hợp chất
mannozidoglyxeratnatri là disaccarit chiếm tỷ lệ là 15%.
+ Polysaccarit
Carrageenan là polysaccarit quan trọng nhất có trong rong sụn. Nó là một hỗn
hợp phức tạp của ít nhất 5 loại polyme: Carrageenan cấu tạo từ các gốc D-galactoza và
3,6 – anhydro D-galactoza. Các gốc này liên kết với nhau bằng liên kết 1,4 và 1,3 luân
phiên nhau. Các gốc D-galactoza được sunfate hoá với tỷ lệ cao. Các loại carrageenan
khác nhau được phân biệt dựa trên mức độ sulfate hoá.

Hình 2.1 Cấu tạo carrageenan
™ Protein
Hàm lượng protein trong rong sụn tươi dao động trong khoảng 5-22% (theo viện
hải dương học Nha Trang). Hàm lượng protein của rong sụn dao động với biên độ khá
lớn phụ thuộc giai đoạn sinh trưởng, vị trí địa lý và môi trường sống.
Theo nghiên cứu hàm lượng protein tăng dần theo thời gian sinh trưởng và đạt giá trị
cực đại ở giai đoạn sinh sản.
Bảng 2.3 Sự thay đổi hàm lượng protein theo tháng trong năm
Tháng trong

1-2

3-4

5-6

7-8

9-10

11-12

7,52 %

9,55 %

19,5 %

16,3 %

16,8 %

13,9 %

năm
Hàm lương
protein
Rong sụn khô hàm lượng protein đạt khoảng 3,1% chất khô, có thể nói là thấp so
với các thành phần khác có trong rong sụn. Trong thành phần protein có chứa 11 acid
amin với hàm lượng khá cao, trong đó có nhiều loại acid amin không thay thế, do đó có
thể nói protein trong rong sụn có giá trị dinh dưỡng cao.
18


Bảng 2.4 Hàm lượng acid amin trong rong sụn
Acid amin không

Hàm lượng

Acid amin

Hàm

thay thế

(%)

thay thế

lượng (%)

Leucin

0,08

Alanin

0,14

Methionin

0,07

Glutamine

0,28

Phenylalanin

0,23

Glycin

0,13

Valin

0,07

Prolin

0,23

tryptophan

0,082

Serin

0,11

Tyrosin

0,08

(Đống Thị Anh Đào, 1999)
™ Lipit
Hàm lượng lipit trong rong sụn không đáng kể nhưng một số nhà nghiên cứu cho
rằng mùi tanh của rong là do lipit gây ra.
™ Sắc tố

Trong rong sụn có chứa một số sắc tố như sắc tố vàng, sắc tố xanh lam, diệp lục
tố (chlorofil). Sắc tố của rong sụn kém bền hơn sắc tố của các loại rong khác, vì vậy loài
rong này có thể được tẩy màu bằng phương pháp tự nhiên là phơi nắng.
™ Chất khoáng
Hàm lượng chất khoáng trung bình trong rong sụn khoảng 20% trọng lượng khô
thành phần chủ yếu của chất khoáng trong rong sụn là: Ca, K, S và các nguyên tố khác
như: Mg, Al, Ba, Sn, Fe, Si …nồng độ iod trong rong sụn nhỏ hơn nhiều so với rong
nâu.

19


Bảng 2.5 Hàm lượng các nguyên tố khoáng đa lượng và vi lượng trong rong sụn
Nguyên tố

Hàm

Nguyên tố

lượng
đa lượng

Hàm
lượng

mg/g rong

Vi lượng

khô

µg/g rong
khô

K

22,8

Fe

116,3

Na

26,4

Mn

30,8

Mg

13,1

Co

4,9

Ca

6,9

Zn

6,5

Cu

9,9
(Huỳnh Quang Năng, 2003)

Hàm lượng khoáng phụ thuộc vào điều kiện sống, giai đoạn sinh trưởng rong
sống trong đầm thường có hàm lượng khoáng thấp hơn rong trồng trên biển vì trong
nước biển hàm lượng các chất khoáng nhiều hơn nước trong đầm.
™ Enzyme.
Trong rong sụn có thể chiết tách được enzim protease phân giải protein. Dựa vào
sự hoạt động cuả protease trong cây rong sụn trên nhiều cơ chất khác nhau người ta xếp
nó vào nhóm enzime papain hay cathepsin.
Ngoài ra trong rong sụn còn chứa enzyme thuỷ phân glucit gồm hai loại men oxidase:
ƒ Một loại chuyển hoá đường đơn thành acid tương ứng như: glucoza thành
gluconic.
ƒ Loại 2 chuyển hoá đường thành ôzôn.
2.1.5.2 Giá trị dinh dưỡng của rong sụn
Trong rong sụn chứa hàm lượng chất khoáng rất phong phú, thực tế khoa học đã
chứng minh rằng rong biển đã hấp thụ từ nước biển hơn 90 loại chất khoáng với hàm

20


lượng muối thấp và canxi cao chính vì lẽ đó mà rong biển là thực phẩm được ưu tiên

hàng đầu đối với những người bị cao huyết áp.
2.2 Tổng quan về carrageenan
2.2.1 Lịch sử phát hiện ra carrageenan
Carrageenan là một chất được chiết xuất từ rong biển. Tên gọi đầu tiên của
carrageenan là carrageenin, được chiết xuất từ rong Irish moss (Loài rong đỏ Chondrus
crispus).
Vào những năm 30 của thế kỷ XX, quá trình tách chiết carrageenan nguyên chất
đã được tiến hành ở Mĩ. Nó được sử dụng trong công nghiệp bia và hồ sợi. Cũng trong
thời kỳ này những khám phá về cấu trúc hóa học của carrageenan được tiến hành mạnh
mẽ.
Sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, do sự phát triển của ngành công nghiệp thực phẩm
nên nhu cầu về carrageenan trên thế giới đã bắt đầu tăng lên.
Sau này, carrageenan được chiết xuất từ một số loài rong khác như Gigartina
stelata thuộc chi rong Gigartina. Nhiều loài rong khác cũng được nghiên cứu trong
việc chiết tách carrageenan để ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau
Ngày nay, sản xuất công nghiệp carrageenan không còn giới hạn vào chiết tách
từ Irish moss, mà rất nhiều loài rong đỏ thuộc ngành Rhodophyta đã được sử dụng.
Những loài này gọi chung là Carrageenophyte. Qua nhiều nghiên cứu, đã có hàng chục
loài rong biển được khai thác tự nhiên hay nuôi trồng để sản xuất carrageenan. Đồng
thời, công nghiệp sản suất carrageenan không chỉ phát triển mạnh ở các nước Mĩ và
Tây Âu mà cũng đã phát triển mạnh ở các quốc gia Châu Á. Trong đó phải kể đến
Trung Quốc, Nhật Bản, Philippine... Ở Việt Nam cũng đã có nhiều công trình nghiên
cứu về sản xuất carrageenan với hiệu suất thu hồi cao, khí hậu cũng thích hợp cho việc
phát triển cây rong làm nguồn nguyên liệu để sản xuất carageenan.
2.2.2 Cấu tạo của carrageenan
Carrageenan là một polysaccarit mạch thẳng của galactose–galactan, với liên kết
luân phiên của β-D-galactose và 3-6 anhydro-galactose qua liên kết 1,4. Ngoài mạch
polysaccharide chính còn có thể có các nhóm sulfat được gắn vào carrageenan ở
những vị trí và số lượng khác nhau và có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng tạo gel của
carrageenan. Vì vậy, carrageenan không phải chỉ là một polysaccarit đơn lẻ, có cấu

21


trúc nhất định mà là các galactan sulfat. Tuỳ thuộc vào mức độ sunfat hóa, vị trí sunfat
mà carrageenan được chia thành các loại khác nhau và có ký hiệu riêng như: mu- (μ-),
nu- (ν−), lamda- (λ–) , kappa (κ –), iota-(ι –), theta- (θ-), và xi_carrageenan.
Carrageenan tự nhiên trong các loại rong khác nhau có thể xem là hỗn hợp của
nhiều loại carrageenan nói trên. Các chuyên gia đã chia carrageenan thành hai nhóm
chính. Nhóm 1 chứa các loại mu, nu, kappa, iota và các dẫn xuất của chúng. Các
carrageenan này có khả năng tạo gel với kali hoặc có thể được xử lí kiềm có tính chất
tạo gel, chúng có đặc điểm là gốc đường có liên kết 3-6 anhydro hoặc là không có
nhóm sunfat hoặc là chỉ sulfat hóa ở vị trí C4. Nhóm 2 gồm các loại lamda, xi, theta và
các dẫn xuất của chúng. Chúng không có khả năng tạo gel ngay cả trước và sau khi xử
lí kiềm. Đặc trưng cấu trúc của chúng là cả hai gốc đường liên kết 1,3 và liên kết 1,4
thông thường đều có nhóm sunfat ở vị trí C2.
Hợp phần cấu tạo của carrageenan gồm các D-galactose (17 – 31%) và
L-galactose chiếm một lượng nhỏ. Ngoài ra thành phần của carrageenan còn có chứa
SO42-, Ca++, và 3,6 anhydro D-galactose. Dạng tồn tại trong tế bào rong đỏ của
carrageenan luôn được gắn với Ca++, K+, Na+ như:
R = (OSO3)2Ca, hoặc R-OSO3Na, R-OSO3K (R là gốc carbohydrate
polysaccharide)
Nhìn chung, carrageenan tạo thành chủ yếu nhờ các mạch poly D-galactose và
3,6 anhydro galalactose bị sunfat hóa có phân tử lượng từ 500 đến 700 đvC.
Carrageenan có cấu trúc gần giống với agar, nhưng khác ở chỗ các gốc Dgalactose được sunfat hóa với tỉ lệ cao, hai monomer của phân tử carrageenan đều là
α-D- galactose và β-D-galactose (nghĩa là khác với agar ở điểm không có cầu 3,6
anhydro). Chính vì vậy mà λ-carrageenan gần như không có tính kị nước do dó khả
năng tạo nhũ rất tốt, được sử dụng rộng trong ngành mỹ phẩm. Kappa-carrageenan có
có cầu anhydro tại α-D-galactose nhưng lại có một gốc sunfat tại vị trí C4 của β-Dgalactose. Bởi vậy kappa-carrageenan thường chứa nhiều sunfat hơn agar và quá trình
tạo gel không diễn ra tự nhiên mà phải nhờ đến sự giúp đỡ của các ion K hoặc Ca,
nhưng khi đó sức đông của carrageenan có thể đạt trên 100g/cm2. Iota-carrageenan gần

giống kappa-carrageenan nhưng có thêm gốc este sunfat tại C2 của α-D-galactose, vì
vậy tính kị nước giảm đi và gel mềm hơn so với kappa-carrageenan. Dưới tác động của
22


môi trường kiềm, carrageenan có thể bị thay đổi cấu trúc hóa học. Nhóm -OSO3 bị khử
dần hình thành các liên kết anhydro, tuỳ thuộc vào mức độ khử -OSO3 sẽ tạo nên cấu
trúc khác nhau và cho ra các loại carrageenan khác nhau.
2.2.3 Tính chất của carrageenan
™ Độ tan
Carrageenan tan trong nước nhưng độ tan của nó phụ thuộc vào dạng cấu trúc,
nhiệt độ, pH, nồng độ ion của môi trường và các chất tan khác.
Nhóm carrageenan có cầu nối 3,6-anhydro không ưa nước, do đó các
carrageenan này không tan trong nước. Nhóm carrageenan không có cầu nối thì dễ tan
hơn. Thí dụ như λ-carrageenan không có cầu nối 3,6-anhydro và có thêm 3 nhóm
sulfat ưa nước nên nó tan trong nước ở điều kiện bất kỳ. Đối với κ –carrageenan thì có
độ tan trung bình, muối natri của κ –carrageenan tan trong nước lạnh nhưng muối kali
của κ –carrageenan chỉ tan trong nước nóng.

Hình 2.2 Tác động của môi trường kiềm lên cấu tạo của carrageenan
™ Độ nhớt
Độ nhớt của các dung dịch carrageenan phụ thuộc vào nhiệt độ, dạng, trọng
lượng phân tử và sự hiện diện của các ion khác trong dung dịch. Khi nhiệt độ và lực
ion của dung dịch tăng thì độ nhớt của dung dịch giảm. Các carrageenan tạo thành
dung dịch có độ nhớt từ 25 – 500 Mpa, riêng κ –carrageenan có thể tạo dung dịch có
độ nhớt tới 2000 Mpa.
Sự liên quan tỷ lệ thuận giữa độ nhớt và trọng lượng phân tử của carrageenan có
thể mô tả bằng công thức cân bằng của Mark-Houwink như sau:
23

[η] = K(Mw)α
Trong đó:
η: độ nhớt.
Mw: trọng lượng phân tử trung bình.
K và α: hằng số phụ thuộc vào dạng của carrageenan và dung môi
hòa tan.
™ Tương tác giữa carrageenan với protein
Đây là một trong những tính chất quan trọng của carrageenan và cũng là đặc
trưng cho tất cả các chất tạo gel cũng như các chất không tạo gel là tạo liên kết với
protein. Do carrageenan mang điện tích âm của các nhóm sulfat nên có khả năng liên
kết với các gốc amin mang điện tích dương của protein khi pH nằm dưới điểm đẳng
điện, và có tính quyết định đến độ bền cơ học của gel. Trong công nghiệp sữa, nhờ vào
tính chất liên kết với các protein trong sữa mà carrageenan được sử dụng (với nồng độ
0,015 – 0,025 %) làm tác nhân để ngăn chặn sự tách lỏng và làm ổn định các hạt cacao
trong sữa chocolate. Carrageenan tương tác với pepsin và ức chế tác dụng của nó. Có
hai hình thức liên kết giữa carrageenan và protein (hình 2.4). Khả năng tương tác với
protein, so với Agar và alginate thì carrageenan có tương tác cao hơn hẳn.
pH> pI

Hình 2.3 Các hình thức liên kết giữa carrageenan và protein
™ Tạo gel
Carrageenan có một tính chất vô cùng quan trọng là tạo gel ở nồng độ thấp (nhỏ
hơn 0,5%) và có tính thuận nghịch. Ở dạng gel các mạch poly-saccharide xoắn vòng
như lò xo và cũng có thể xoắn với nhau tạo thành mạng không gian ba chiều vững
24


chắc, bên trong có thể chứa nhiều phân tử nước (hay dung môi). Từ dạng dung dịch
chuyển sang dạng gel là do tương tác giữa các phân tử polymer hòa tan với nhau đồng

thời tạo thành mạng chứa các phân tử dung môi ở bên trong, nhờ tương tác này mà gel
tạo thành có độ bền cơ học cao.
Sự hình thành gel có thể gây ra bởi nhiệt độ thấp, các cation với một nồng độ
nhất định. Quá trình hình thành gel diễn ra phức tạp, được thực hiện theo hai bước:
Bước 1: Khi hạ nhiệt độ đến một giới hạn nào đó, mức độ phân tán trong dung
dịch giảm, nội lực ma sát tăng, độ nhớt tăng, giữa các phân tử carrageenan có sự hình
thành liên kết ngang (liên kết hydro giữa nhóm OH- của carrageenan và nước). Các
phân tử carrageenan có sự chuyển cấu hình từ dạng cuộn ngẫu nhiên không có trật tự
sang dạng xoắn có trật tự. Nhiệt độ của quá trình chuyển đổi này phụ thuộc vào dạng
và cấu trúc các carrageenan, cũng như phụ thuộc vào dạng và nồng độ của muối thêm
vào dung dịch carrageenan. Do đó, mỗi một dạng carrageenan có một điểm nhiệt độ
tạo gel riêng.
Bước 2: Gel của các polymer xoắn có thể thực hiện ở các cấp độ xoắn. Trong
trường hợp đầu, sự phân tách và kết hợp lại sẽ xuất hiện cấp độ xoắn thông qua sự
hình thành không đầy đủ của xoắn kép, theo hướng đó mỗi chuỗi tham gia vào xoắn
kép với hơn một chuỗi khác. Trong trường hợp thứ hai, các phần đã phát triển đầy đủ
của đa xoắn tụ hợp lại tạo thành gel. Còn dưới các điều kiện không tạo gel, ở các nồng
độ polymer thấp sự hình thành và hợp lại của các xoắn sẽ dẫn đến tăng độ nhớt.
Qua đó, có thể mô tả cơ chế tạo gel như sau: trước hết là xuất hiện sự chuyển
đổi cấu hình từ dạng cuộn sang xoắn lò xo, tiếp sau là sự kết hợp các xoắn và tụ hợp
lại có trật tự tạo thành xoắn kép – gel. Như vậy, gel là tập hợp các xoắn có trật tự hay
còn gọi là xoắn kép.

25