BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

*

*

*

*

HUỲNH THỊ BIẾT NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT
CARRAGEENAN TỪ BỘT RONG SỤN
KAPPAPHYCUS ALVAREZII (DOTY) DOTY
ĐƯC XỬ LÝ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ÉP
TÁCH NƯỚC RONG SỤN TƯƠI


nhiều trong quá trình thực hiện đồ án này.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, người thân và các bạn bè đã tạo
điều kiện, động viên khích lệ tôi vượt qua mọi khó khăn trong quá trình học
tập vừa qua.

Khánh Hòa, ngày 30 tháng 06 năm 2013
Sinh viên Huỳnh Thị Biết
ii MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC BẢNG v
DANH MỤC HÌNH vi
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ RONG SỤN VÀ CARRAGEENAN 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ RONG SỤN 3

1.2.3.7. Tính hấp thụ tia hồng ngoại và màu 19
1.2.4. Ứng dụng của carrageenan 19
1.2.4.1. Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm 21
1.2.4.2. Ứng dụng trong mỹ phẩm và thuốc đánh răng 22
1.2.4.3. Ứng dụng trong y dược 22
1.2.4.4. Ứng dụng trong nông nghiệp 23
1.2.4.5. Các ứng dụng khác trong công nghiệp 23
1.2.5. Một số phương pháp xử lý rong trước khi nấu chiết 24
1.2.5.1. Xử lý trong môi trường nước nóng 24
1.2.5.2. Xử lý trong môi trường kiềm 24
1.2.5.3. Xử lý trong môi trường axit 24
1.2.5.4. Xử lý bằng enzyme cellulase 24
1.2.5.5. Xử lý bằng phương pháp cơ học (ép tách nước) 25
1.2.6. Giới thiệu một số quy trình sản xuất carrageenan xử lý bằng hóa chất 26
CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU 29
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
2.2.1. Các phương pháp phân tích 29
2.2.2. Phương pháp xử lý rong 30
2.2.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm 32
2.2.3.1. Quy trình dự kiến 32
2.2.3.2. Bố trí thí nghiệm 33
2.2.3.3. Xử lý số liệu thực nghiệm 37
2.2.3.4. Thiết bị sử dụng trong luận văn 38
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 39
3.1. Kết quả xử lý rong tươi Kappaphycus alvarezii 39
iv

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Sản lượng rong sụn trên thế giới năm 2001 4
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của rong sụn 5
Bảng 1.3. Tính tan của carrageenan trong các môi trường khác nhau 15
Bảng 1.4. Một số ứng dụng của carrageenan 21
Bảng 2.1. Bố trí thí nghiệm quy hoạch tối ưu hóa công đoạn nấu chiết
carrageenan theo mô hình 2 level - factorial 37
Bảng 3.1. Kết quả phân tích ANOVA theo mô hình 2 Level Factorial design
về ảnh hưởng của modun thủy áp, thời gian và nhiệt độ nấu chiết đến hiệu
suất thu hồi carrageenan 48
Bảng 3.2. Các hệ số sau khi phân tích hồi quy ANOVA về hiệu suất 48
Bảng 3.3. Kết quả phân tích mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất
thu hồi carrageenan trên phần mềm DX 8.0 49
Bảng 3.4. Kết quả phân tích ANOVA theo mô hình 2 Level Factorial design
về ảnh hưởng của modun, thời gian và nhiệt độ nấu chiết đến sức đông của
carrageenan 50
Bảng 3.5. Các hệ số sau khi phân tích hồi quy ANOVA về sức đông 50
Bảng 3.6. Kết quả phân tích mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến sức đông
carrageenan trên phần mềm DX 8.0 51
Bảng 3.7. Các giải pháp tối ưu theo mô hình 2 Level Factorial Design 52
Bảng 3.8. Bảng giá của một số sản phẩm carrageenan trên thế giới 58

vi
Hình 3.8. Ảnh hưởng của thời gian nấu chiết đến hiệu suất thu hồi
carrageenan 45
Hình 3.9. Ảnh hưởng của thời gian nấu chiết đến độ nhớt thu hồi
carrageenan 45
Hình 3.10. Ảnh hưởng của thời gian nấu chiết đến sức đông carrageenan 46
Hình 3.11. Mức độ đáp ứng sự mong đợi – nấu chiết carrageenan 53
Hình 3.12. Sơ đồ quy trình sản xuất carrageenan từ bột rong bằng phương
pháp xử lý cơ học ép tách nước rong sụn tươi Kappaphycus alvarezii 54
Hình 3.13. Hình ảnh bột carrageenan sản xuất từ bột rong sụn
Kappaphycus alvarezii 57
Hình 3.14. Sản phẩm carrageenan với các phương pháp xử lý khác nhau 59

1
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây rong biển dần trở thành thực phẩm phổ biến
trên thị trường và được người tiêu dùng ưa chuộng do có ý kiến cho rằng rong
biển là loại thực phẩm quý giá có nhiều chất dinh dưỡng tốt cho cơ thể và phòng
chống nhiều bệnh tật.
Nước ta là nước nhiệt đới có bờ biển dài, khí hậu thuận lợi cho việc nuôi
trồng và phát triển nhiều loại rong quý có giá trị kinh tế cao, kể từ khi du nhập

Mục tiêu đề tài
Thử nghiệm sản xuất carrageenan bằng phương pháp mới nhằm tăng hiệu
quả kinh tế.
Nội dung nghiên cứu:
1) Xác định các thông số thích hợp cho công đoạn nấu của quy trình sản
xuất carrageenan từ rong sụn bằng phương pháp xử lý ép tách nước rong sụn
tươi: modun thủy áp, nhiệt độ và thời gian nấu chiết.
2) Đề xuất quy trình sản xuất carrageenan bằng phương pháp xử lý ép
tách nước rong sụn tươi Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty.
3) Sản xuất thử carrageenan theo quy trình đề xuất và tính sơ bộ chi phí
nguyên vật liệu cho sản phẩm carrageenan sản xuất.
4) Đánh giá ưu, nhược điểm của quy trình sản xuất bằng phương pháp xử
lý cơ học so với phương pháp sử dụng hóa chất.
Ý nghĩa khoa học:
 Đưa ra quy trình sản xuất carrageenan mới góp phần làm đa dạng công
nghệ sản xuất carrageenan.
Ý nghĩa thực tiễn:
 Tạo ra hướng phát triển mới cho nghành công nghệ sản xuất chất phụ
gia áp dụng cho các cơ sở sản xuất.
 Thêm cơ hội cho người nông dân trồng rong sụn được tăng thu nhập 3

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ RONG SỤN VÀ CARRAGEENAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ RONG SỤN

đầu tiên rong sụn được trồng thử nghiệm tại đầm Sơn Hải, kết quả thật bất ngờ,
từ 5 kg rong giống ban đầu sau 8 tháng trồng đã phát triển 20 tấn, phơi ra 2,5 tấn
rong khô bán với giá 10.000 đồng/kg, sau khi trừ chi phí còn lãi gần 15 triệu
đồng.
Năm 2002, người dân thử nghiệm đưa rong sụn ra trồng trực tiếp trên
biển thành công, kể từ đó đến nay diện tích trồng rong sụn không ngừng tăng,
đến năm 2005, sản lượng rong sụn của Ninh Thuận đã đạt 1.320 tấn khô, chiếm
40% sản lượng rong khô cả nước. Năm 2007, rong sụn tại Ninh Thuận bước đầu
xuất khẩu sang một số nước châu Âu như Pháp, Canada … [3]
1.1.2. Đặc điểm sinh học của rong sụn
Rong sụn là loài rong nhập nội, có đặc tính giòn dễ gẫy khi tươi, vì vậy
các nhà khoa học tại phân viện khoa học Nha Trang đã thống nhất đặt tên Việt
Nam cho loại rong này là rong sụn, đặc điểm này cũng được sử dụng để phân
biệt với các loại rong hiện có ở Việt Nam.
Đây là loài cây sinh sản vô tính tự nảy mầm, chồi hình thành cây mới, ưa
mặn chỉ sinh trưởng và phát triển tốt ở những vùng nước có độ mặn cao (28 –
30%), nhiệt độ từ 25 – 28
0
C, nước giàu các muối dinh dưỡng (Amon, Nitrat,
Photphat …), sự lưu chuyển và trao đổi nước thường xuyên đóng vai trò vô cùng
quan trọng cho sự phát triển của cây rong, tránh các bệnh thường gặp khi điều
5
kiện môi trường bất lợi. Loài rong này có tốc độ tăng trưởng rất nhanh trong
những điều kiện thích hợp, thời gian thu hoạch ngắn từ 2 – 2,5 tháng.
Hiện nay rong sụn đang là đối tượng được nhiều người dân quan tâm vì
điều kiện nuôi trồng dễ, ít mắc bệnh, thu nhập tương đối cao, thời gian thu hoạch
ngắn, ngư dân có thể kết hợp trồng rong với một số loài thủy sản mà không ảnh

giá trị cực đại ở giai đoạn sinh sản.
1.1.3.4. Lipid
Hàm lượng lipid trong rong sụn không đáng kể nhưng một số nhà nghiên
cứu cho rằng mùi tanh của rong là do lipid gây ra.
1.1.3.5. Sắc tố
Trong rong sụn có chứa một số sắc tố như sắc tố vàng (xanfoful), sắc tố
xanh lam (phycoxfanyn), sắc tố diệp lục tố (chlorofil), sắc tố của rong sụn kém
bền hơn sắc tố của các loại rong khác, vì vậy loại rong này có thể được tẩy màu
bằng phương pháp tự nhiên là phơi nắng.
1.1.3.6. 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.
Hàm lượng khoáng trong rong phụ thuộc vào điều kiện sống và giai đoạn
sinh trưởng. Rong sống trong đầm thường có hàm lượng khoáng thấp hơn rong
trồng trên biển, vì trong nước biển chứa hàm lượng các chất khoáng nhiều hơn
trong nước đầm.
1.1.3.7. Enzyme
Trong rong sụn có thể tách chiết được enzyme protease, dựa vào sự hoạt
động cả protease trong cây rong sụn trên nhiều cơ chất khác nhau người ta xếp nó
vào nhóm enzyme papain hay cathepsin (tazawa, Mw 1953)
Ngoài ra trong rong sụn còn chứa enzyme thủy phân glucid gồm hai loại
men oxydaza: một loại chuyển hóa đường đơn thành acid tương ứng: glucoza
thành gluconic, loại 2 chuyển hóa thành ozon.
7


Hình 1.2. Sơ đồ sản xuất carrageenan tinh khiết [14]

Rong ngâm trương, rửa sạch
Xử lý
Rửa trung tính
Nấu chiết


Hình 1.3. Sơ đồ sản xuất carrageenan bán tinh khiết [14]
Một số công nghệ chiết rút carrageenan từ rong Đỏ đơn giản hơn cũng
được các nhà khoa học Nga đưa ra (Podkorytova A.V. và cộng sự, 1995). Quy
trình chiết tách carrageenan bán tinh chế (semi – refined) không dùng sút, bao
gồm những công đoạn chủ yếu sau: 1- xử lý rong nguyên liệu bằng dung dịch
axit HCl loãng ở 30 – 40
0
C trong thời gian 1- 2 giờ; loại bỏ màu bằng nước sạch;
Ngâm trương, rửa sạch rong
Chiết bằng KOH Chiết bằng KOH
Rửa nước tuần hoàn Rửa bằng nước ngọt và
cắt miếng
Phơi nắng
Phơi trên bạc
Tẩy màu
Xay nhỏ
Rửa bằng nước ngọt
Phơi cẩn thận sạch sẽ
Tiệc trùng
Xay nhỏ
Rong chế biến carrageenan
loại tự nhiên
Bột rong

cytokinin- 6.600 µg/g rong khô (Montano N. E. và cộng sự, 1990). Khi dịch chiết
này đem bón cho cây, nó làm tăng năng xuất cây trồng lên từ 18 – 25%. [14]
1.1.4.2. chế biến rong sụn trong nước
Việc sơ chế rong Sụn sau thu hoạch cũng dừng ở mức rất đơn giản, chỉ
rửa sạch bằng nước biển, gỡ bỏ các tạp chất, phơi nắng, tránh mưa và nước ngọt,
phơi cho đến khi rong khô, giũ sạch cát, muối, rác cho vào bao, cất giữ nơi khô
ráo. Bằng cách này rong khô bảo quản trong điều kiện bình thường không được
11
lâu và chất lượng carrageenan giảm đi rất nhiều, chỉ có một lượng nhỏ rong được
tẩy màu, giặt muối rồi phơi khô dùng làm thực phẩm trong nước.
Năm 2007 tỉnh Ninh Thuận đã nghiệm thu đề tài chế biến thực phẩm từ
rong sụn do PGS. TS. Đống Thị Anh Đào làm chủ nhiệm (Đống Thị Anh Đào,
2007). Đề tài đã nghiên cứu sản xuất các sản phẩm từ rong Sụn: kẹo dẻo trái cây,
mứt nhuyễn, mứt rong khô, bánh tráng, sirô trái cây, rong muối tẩm gia vị. Năm
2010 cũng đề tài cấp tỉnh PGS. TS. Đống thị Anh Đào tiếp tục nghiên cứu hoàn
thiện công nghệ chế biến thực phẩm từ rong Sụn và sản phẩm nước uống từ rong
Porphyra đã cho ra đời một loạt các sản phẩm (9 sản phẩm) từ rong biển (Đống
Thị Anh Đào, 2010).
Những nghiên cứu các phương pháp chế biến carrageenan bán tinh chế
(Semirefined Carrageenan - SRC), carrageenan tinh chế (refined carrageenan)
cũng đã được các nhà nghiên cứu của Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ
Nha Trang, Trường Đại học Nha Trang quan tâm nghiên cứu và đưa ra những tiêu
chuẩn chất lượng sản phẩm carrageenan (Bách khoa thủy sản, 2007).
Ngoài ra Trường đại học Nha Trang cũng đã sản xuất thành công chế
phẩm carramin dùng thay thế cho hàn the trong chế biến giò chả (Trẩn Thị
Luyến, 2007). Song để có sản phẩm carrageenan cho xuất khẩu thì cho đến nay
chưa có một quy trình công nghệ sản xuất quy mô lớn nào ở nước ta được nghiên

Các công trình nghiên cứu bằng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân cho
thấy carrageenan có nhiều cấu trúc hóa học khác nhau, do đó phân loại theo cấu
trúc hóa học có các loại carrageenan sau: mu, kappa, nu, iota, lamda, theta và xi,
các loại này chỉ khác nhau ở mức độ sulphat hóa, vị trí sulphat hóa, mức độ
dehydrat hóa của chuỗi polysaccharide. Cấu trúc của chúng đều có những thành
phần về số lượng sulphat của carrageenan chiếm 18 – 40% phân tử carrageenan.
[4] [11]
Người ta phân chia carrageenan thành 2 nhóm chính:
Nhóm 1: chứa các loại mu, nu, kappa, iota, và các dẫn xuất của chúng.
Các carrageenan 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 là không có nhóm
sulphat hóa ở vị trí C
4
.
Nhóm 2: chứa các loại 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 sulphat
ở vị trí C
2
.
13
Ngày nay, người ta đã phát hiện hơn 18 loại và cấu trúc khác nhau của
carrageenan, tuy nhiên kappa – carrageenan, lambda – carrageenan, iota –
carrageenan là được nghiên cứu và ứng dụng nhiều nhất. [10]
1.2.2.1. Cấu tạo

galactose 2,6 - disulphate. Lambda – carrageenan có khối lượng phân tử cao và
mạch dài hơn kappa – carrageenan, lambda – carrageenan không tạo gel. [8]

Hình 1.7. Cấu tạo lambda – carrageenan
Carrageenan được chia thành 2 nhóm chính:
Nhóm 1: chứa các mu, nu, kappa, iota, và các dẫn xuất của chúng, các
carrageenan này tạo gel với ion K
+
.
Nhóm 2: chứa các loại lamda, xi, theta và các dẫn xuất của chúng, nhóm
này không có khả năng tạo gel ngay cả trước và sau khi xử lý kiềm. [17]
1.2.3. Tính chất hóa lý của carrageenan
1.2.3.1. Tính tan
Carrageenan tan trong nước nhưng độ tan của nó phụ thuộc vào dạng,
nhiệt độ pH, nồng độ của ion và các chất tan khác. Nhóm carrageenan có cầu
nối 3,6 – Anhydro không ưa nước, do đó các carrageenan này không tan trong
15
nước. Nhóm carrageenan không có cầu nối thì dễ tan hơn. Ví dụ như: λ –
carrageenan không có cầu nối 3,6 – anhydro và có thêm 3 nhóm sulphate ưa
nước nên nó tan nhanh 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. [7]
Bảng 1.3. Tính tan của carrageenan trong các môi trường khác nhau [18]
Môi trường K – carrageenan I – carrageenan Λ – carrageenan
Nước nóng Tan trên 70
0
C Tan trên 70

(tetrasodium
pyrophosphate)
Đông đặc hoặc tạo
gel
Đông đặc hoặc tạo
gel
Tăng khả năng tạo
gel
Dung dịch đường
có nồng độ cao
Tan trong dung
dịch nóng
Khó tan
Tan trong dung
dịch nóng
Dung dịch Không tan Tan Không tan 1.2.3.2. Độ nhớt
Độ nhớt của các dung dịch carrageenan phụ thuộc vào nhiệt độ, dạng,
trọng lượng phân tử và sự hiện diện của các ion khác trong dung dịch. Khi nhiệt
độ và ion của dung dịch tăng thì độ nhớt của dung dịch giảm, các carrageenan tạo
thành dung dịch có độ nhớt từ 25 – Mpa. Riêng κ – carrageenan có thể tạo dung
dịch có độ nhớt tới 2000 Mpa. [13]
Sự liên quan tỷ lệ thuận giữa độ nhớt và trọng lượng phân tử của
carrageenan có thể mô tả bằng công thức cân bằng của Mark – Houwink như sau:
[η] = K.(M
w
)
αHình 1.8. Các hình thức liên kết giữa carrageenan với protein [18]

Hình 1.8. Các hình thức liên kết giữa carrageenan với protein
1.2.3.4. Khả năng và cơ chế tạo gel
17
• Khả năng tạo gel
Khả năng keo hóa của carrageenan nằm trung tâm giữa agar, gelatin và
gần giống gelatin hơn, sự hình thành gel của dung dịch carrageenan là một quá
trình nhiệt thuận nghịch, khi giá trị 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
trạng thái tan chảy là một giá trị không đổi. Một thí nghiệm cho biết giá trị này
khoảng 5 – 22
0
F, khả năng hình thành gel của carrageenan phụ thuộc vào nhiệt
độ và nồng độ của dung dịch. Nồng độ dung dịch tạo gel và nhiệt độ tạo gel phụ
thuộc vào loại và số lượng muối có mặt trong dung dịch. Ngoài ra, tính chất tạo
gel còn phụ thuộc chủ yếu vào loại rong, độ nhớt và phụ thuộc rất lớn vào công
nghệ sản xuất, sự hình thành và phân bố các gốc galactose trong mạch polymer.
[8]
• Cơ chế tạo gel
Carrageenan có một tính chất vô cùng quan trọng là tạo gel ở nồng độ thấp
(nhỏ hơn 0,5%). Ở dạng gel, các mạch polysaccharide xoắn vòng như lò xo và
cũng có thể xoắn với nhau tạo thành khung xương không gian ba chiều vững