Tài liệu Nghiên cứu chế biến nước ép cam thạch dừa bổ sung carrageenan

i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu và học tập tại trường Đại học Nha Trang đến nay em đã hoàn thành chương trình đào tạo đại học và hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: - Ban Giám Hiệu nhà trường, Khoa Chế Biến, cùng toàn thể các thầy cô giáo. - Đặc biệt gửi lời cảm ơn tới thầy T.S Đỗ Văn Ninh đã trực tiếp hướng dẫn tận tình để em hoàn thành đồ án này - Cảm ơn các thầy cô giáo phòng thí nghiệm đã giúp đỡ em trong thời gian vừa qua - Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn cha mẹ cùng toàn thể bạn bè đã giúp đỡ động viên em trong suốt thời gian học tập và thực hiện công tác tốt nghiệp. Nha Trang, tháng 11 năm 2008 Sinh viên Nguyễn Thị Hảo ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................... i MỤC LỤC.......................................................................................................... ii DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... iv DANH MỤC HÌNH ............................................................................................v LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................... 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ............................................................................... 2 I- TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. ............................................. 2 1.1. Tổng quan về cam. ................................................................................... 2 1.1.1. Giới thiệu về cam............................................................................... 2 1.1.2. Thành phần của cam. ......................................................................... 3 1.1.3. Ứng dụng của cam. ............................................................................ 5 1.2 RONG SỤN (Kappaphycus alvarezii) ...................................................... 6 1.2.1 Thành phần hóa học của rong sụn ....................................................... 6 1.2.2 CARRAGEENAN .............................................................................. 8 1.2.2.1 Cấu tạo và phân loại carrageenan. ................................................ 8 1.2.2.2 Tính chất của carragenan.............................................................10 1.2.2.3 Ứng dụng của Carrageenan .........................................................12 1.2.2.4. MỘT SỐ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CARRAGEENAN ..................................................................................14 1.3 GIỚI THIỆU VỀ ĐỒ HỘP NƯỚC UỐNG ..............................................21 1.4 GIỚI THIỆU VỀ BAO BÌ THỦY TINH:................................................23 1.4.1 Ưu nhược điểm của bao bì thủy tinh: .................................................23 1.4.2. Các kiểu bao bì thủy tinh: .................................................................24 CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................26 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.................................................................26 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................27 2.2.1 Các phương pháp phân tích hóa học và vật lý ....................................27 2.2.2 Phương pháp cảm quan......................................................................28 2.2.3 Phương pháp phân tích khối lượng ....................................................28 2.3 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ .....................................................................28 iii 2.4 QUY TRÌNH DỰ KIẾN SẢN XUẤT NƯỚC ÉP CAM- THẠCH DỪA BỔ SUNG CARRAGEENAN .......................................................................29 2.5 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM...............................................................30 2.5.1 Xác định tỷ lệ nước cam pha loãng ...................................................30 2.5.2 Xác định tỷ lệ đường tối ưu của sản phẩm .........................................30 2.5.3 Xác định lượng thạch dừa bổ sung (g/ml) ..........................................31 2.5.4 Xác định lượng chất màu bổ sung......................................................31 2.5.5 Xác định lượng tinh dầu cam bổ sung ................................................32 2.5.6 Chọn chế độ thanh trùng....................................................................32 2.5.7. Xác định hàm lượng carrageenan bổ sung.........................................33 CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN...........................34 3.1 Kết quả nghiên cứu xác định thành phần khối lượng và thành phần hóa học của nguyên liệu .......................................................................................34 3.2 Kết quả nghiên cứu xác định các chỉ tiêu của carrageenan thành phẩm ....35 3.3 Kết quả nghiên cứu xác định tỷ lệ nước cam pha loãng ............................35 3.4 Kết quả xác định nồng độ đường..............................................................36 3.5 Kết quả xác định hàm lượng thạch dừa bổ sung........................................37 3.6 Kết quả xác định lượng chất màu bổ sung ................................................38 3.7 Kết quả xác đinh lượng tinh dầu cam bổ sung ..........................................39 3.8 Chọn chế độ thanh trùng ..........................................................................40 3.9 Kết quả xác định hàm lượng carrageenan bổ sung....................................41 3.10 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH HOÀN THIỆN SẢN XUẤT NƯỚC ÉP CAM-THẠCH DỪA BỔ SUNG CARRAGEENAN .....................................42 3.11 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM NƯỚC ÉP CAM-THẠCH DỪA BỔ SUNG CARRAGEENAN..............................................................46 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ................................................................50 1. Kết luận .....................................................................................................50 2. Đề xuất ý kiến ............................................................................................51 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................52 PHỤ LỤC iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần của một số loại cam.......................................................... 4 Bảng 1.2. Hàm lượng acid amin xác định được trong rong sụn ........................... 7 Bảng 1.3: Thành phần hóa học của rong sụn....................................................... 7 Bảng 1.4: Tính tan của carrageenan trong các môi trường khác nhau.................11 Bảng 1.5: chỉ tiêu sản lượng rượu- bia- nước giải khát năm 2005 ......................23 Bảng 3.1 Thành phần khối lượng và thành phần hoá học của cam nguyên liệu ..34 Bảng 3.2 Các chỉ tiêu của carrageenan thành phẩm............................................35 Bảng 3.3 Kết quả đánh giá cảm quan tỷ lệ nước cam pha loãng.........................35 Bảng 3.4 Đánh giá cảm quan sản phẩm nước ép cam- thạch dừa bổ sung carrageenan .......................................................................................................46 Bảng 3.5 Sơ bộ tính chi phí nguyên liệu và hóa chất cho sản phẩm carrageenan: ......................................................................................................47 Bảng 3.6 Bảng tính chi phí nguyên liệu cho sản phẩm nước ép cam – thạch dừa bổ sung carrageenan....................................................................................47 v DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn điểm cảm quan về vị phụ thuộc hàm lượng đường bổ sung..............................................................................................................36 Hình 3.2 Biểu đồ biểu diễn điểm cảm quan về trạng thái phụ thuộc lượng thạch dừa bổ sung..............................................................................................37 Hình 3.3 Biểu đồ biểu diễn điểm cảm quan về màu phụ thuộc lượng chất màu bổ sung..............................................................................................................38 Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn điểm cảm quan về mùi phụ thuộc lượng tinh dầu bổ sung (ml/200ml) ...........................................................................................39 Hình 3.5 Biểu đồ biểu diễn điểm cảm quan của sản phẩm phụ thuộc hàm lượng carrageenan bổ sung ................................................................................41 1 LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta với khí hậu nhiệt đới nên trái cây rau quả quanh năm tươi tốt, mùa nào thức nấy. Đó là nguồn dinh dưỡng quan trọng trong cuộc sống, nguồn nguyên liệu dồi dào cho chế biến và xuất khẩu. Việc chế biến thành đồ hộp nói chung và đồ hộp nước quả nói riêng đang ngày càng phát triển về chủng loại phù hợp với túi tiền người sử dụng. Nước ép cam là loại sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, nhiều vitamin C rất tốt cho cơ thể. Nhưng cùng với sự phát triển của xã hội, đòi hỏi các nhà sản xuất phải tạo ra các dạng sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người. Từ đó với ý tưởng muốn tạo ra một loại nước uống vừa có tác dụng giải khát vừa có tác dụng chữa bệnh, và cũng nhằm mục đích đẩy mạnh việc nghiên cứu ứng dụng carrageenan trong nghành thực phẩm nên em thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu chế biến nước ép cam – thạch dừa bổ sung carrageenan”. Đề tài gồm các nội dung: - Tìm hiểu kỹ thuật sản xuất carrageenan và sản xuất được carrageenan dạng bột để ứng dụng sản xuất nước giải khát. - Xác định các thông số thích hợp cho quá trình sản xuất nước ép cam – thạch dừa có bổ sung carrageenan. - Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm. - Sản xuất thử sản phẩm và đánh giá chất lượng sản phẩm tại phòng thí nghiệm. - Sơ bộ tính giá thành sản phẩm Bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu nhằm vận dụng kiến thức đã học vào thực hành. Do kiến thức và thời gian có hạn nên báo cáo này không tránh khỏi những hạn chế. Rất mong nhận được sự quan tâm góp ý của thầy cô và các bạn để báo cáo được hoàn thiện hơn. Nha Trang ngày 25 tháng 10 năm 2008 Sinh viên thực hiện: Nguyễn thị Hảo 2 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I- TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. 1.1. Tổng quan về cam. 1.1.1. Giới thiệu về cam.  Cam thuộc loại quả tươi cao cấp, có giá trị dinh dưỡng và giá trị sử dụng cao. Trong thành phần của thịt quả có chứa 6-6,5% đường (chủ yếu là đường saccarozađường mía). Hàm lượng vitamin C có từ 40-90mg/100g tươi, các axit hữu cơ từ 0,41,2% trong đó có nhiều chất hoạt tính sinh học cao cùng với các chất khoáng dầu thơm.  Quả cam dùng để ăn tươi, làm mứt, chế biến nước giải khát và chữa bệnh. Ngoài ra, tinh dầu từ cam còn được sử dụng nhiều trong thực phẩm và mỹ phẩm. Hiện nay trên thế giới có 75 nước trồng cam với diện tích và sản lượng đáng kể. Theo thông báo của FAO, những năm của thập kỷ 2000, mức tiêu thụ quả có múi trên thế giới tăng khoảng 26 triệu tấn.  Nhiều kết quả cho rằng cam trồng hiện nay có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Đông Nam Á. Cam có rất nhiều loài và được trồng rộng rãi trong cả nước với qui mô lớn. Theo thống kê năm 1994 và ước tính, diện tích trồng cam quýt chanh cả nước là 60.000 ha, sản lượng gần 200.000 tấn.  Đồng Bằng Sông Cửu Long có khoảng 35.000 ha, chiếm 37,86% diện tích trồng cây có múi của cả nước, sản lượng 124.548 chiếm 76,04%. Nguồn nguyên liệu cam chủ yếu do các vùng lân cận trong và ngoài tỉnh cung cấp giống như Long An, Bến Tre, Đồng Tháp…Đây là nguồn nguyên liệu khổng lồ của các tỉnh Miền Tây,năng suất hàng triệu tấn/ năm. Do tính chất mùa vụ nên sản lượng cam biến đổi theo mùa nhưng với kĩ thuật canh tác và chăm bón của nông dân hiện nay, ta có được nguồn nguyên liệu trong suốt năm và không ngừng tăng nhanh trong những năm tới.  Các giống cam đang được ưa trồng ở nước ta: 3  Cam Xã Đoài (Nghệ An): thuộc loại cam chanh, có vỏ mỏng và bóng, vị ngọt đậm, hương thơm, ít xơ, trọng lượng quả trung bình 180-200g. Trong công nghệ đồ hộp, cam chanh nói chung, cam Xã Đoài nói riêng dùng để chế biến nước cam, mứt cam.  Cam Bố Hạ ( Hà Bắc): là điển hình của loại cam sành (citrus sp) thực chất là loại lai từ quýt và cam chua (citrus cusrantium) nên có tên là Citrusnolelic.Vỏ quả sần sùi, cùi trắng dày, ruột nhỏ vàng đậm, hương vị ngon ngang quýt Ôn Châu (Nhật Bản) là giống quýt nổi tiếng nhất thế giới. Rất thích hợp để làm đồ hộp quả nước đường  Quýt, cam đường, cam giấy: Đều thuộc loại quýt có vỏ mỏng dễ bóc, múi dễ bóc, vị ngọt, hương thơm. Ở nhiều nước trên thế giới có giống quýt không hạt (như quýt Gra-zia của Liên Xô, quýt Ôn Châu của Nhật Bản). Quýt Bố Hạ (Hà Bắc) và Lí Nhân (Nam Hà) là những giống quýt ngon, rất thích hợp để chế biến quả nước đường.  Cam giấy, cam mật: Là giống cam thường được trồng ở các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long và Đông Nam Bộ. Ở Tiền Giang, cam giấy chiếm 80% diện tích trồng cam quýt. Cây cam ra hoa 3 vụ/năm và năng suất cam đạt 10001200 quả/cây/năm. Cam mật được các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long ưa thích nhât và chiếm phần lớn diện tích ở các miệt vườn. Cây ra 2-3 vụ quả/năm. Số quả trung bình 1000-1300 quả. Khối lượng trung bình:240-250g/quả. Vỏ dày 3-4mm, quả mọng nước khi chín có màu vàng, năng suất cao. 1.1.2. Thành phần của cam. Cam là một trong những loại cây chứa nhiều chất dinh dưỡng rất mát và bổ dưỡng cho cơ thể, đặc biệt là các vitamin trong đó hàm lượng vitamin rất cao. Trong vỏ cam có một lượng tinh dầu cao. Thành phần dinh dưỡng của các loại cam khác nhau cũng khác nhau. Sau đây là các thông số về thành phần dinh dưỡng của một số loại cam: 4 Bảng 1.1 Thành phần của một số loại cam Chỉ tiêu Khối lượng quả (g) Đường kính quả (mm) Độ khô (%) Độ axit (%) pH Các chất Quýt (Lý Nhân) Cam sành (Bố Hạ) Cam chanh (Xã Đoài) Chanh (Hòa Bình) 40 45 260 88 240 80 64 5.1 10 0.75 - 11.5 3.2 11.5 3.2-3.8 7.0 2.5-2.6 Cam chanh Quýt Chanh Múi Vỏ Múi Vỏ Múi Vỏ 88.06 75.95 87.20 74.74 88.30 79.32 Fructoza (%) 1.45 3.24 1.45 3.54 0.56 0.72 Glucoza (%) 1.25 3.49 1.04 3.06 0.62 3.67 Saccaroza (%) 3.59 1.22 4.85 1.25 0.83 1.69 Acid (%) 1.41 0.22 0.95 0.19 5.60 0.28 Vết 0.24 Vết 1.20 Vết 2.00 0.09 0.22 0.24 0.43 Vết 0.03 65 170 38 131 55 149 Vitamin B1 (mg%) 0.01 0.02 0.06 0.03 0.07 0.05 Vitsamin B2 (mg%) 0.06 0.00 0.06 0.00 0.05 0.02 Vitamin PP (mg%) 0.75 1.27 0.13 0.28 0.34 1.27 Pectin (%) 1.41 0.22 0.65 3.87 1.12 7.05 Xenlulose (%) 0.47 3.49 0.34 3.53 0.52 4.44 Chất khoáng (%) 0.49 0.67 0.45 0.87 0.46 0.95 Nước Tinh dầu (%) Caroten (mg%) Vitamin C (mg%) Nhìn vào bảng thành phần hoá học, ta thấy trong cam ngoài hàm lượng các chất tạo năng lượng như các đường Fructoza, Glucoza, Sacaroza thì còn có khá đầy đủ các loại vitamin với hàm lượng khá cao đặc biệt là vitamin C. Muối khoáng là thành phần vi lượng rất cần thiết cho các phản ứng hoá sinh trong cơ thể cũng thấy 5 có ở cam (Ca: 40mg/100g; P: 25mg/100g; Fe: 0,3mg/100g). Tinh dầu là thành phần đặc biệt để tạo lên mùi vị đặc trưng của cam với hàm lượng khá cao, đây có thể là nguồn nguyên liệu để chiết rút lấy tinh dầu để bổ xung ngược trở lại các sản phẩm từ cam. 1.1.3. Ứng dụng của cam. Cam là loại quả chứa khá đầy đủ các chất vi lượng nên được sử dụng rất nhiều trong thực phẩm với mục đính bổ sung các chất cho cơ thể và được sử dụng như một loại thuốc với các tính năng chữa bệnh khác nhau.  Theo các nhà khoa học Australia thì việc thường xuyên sử dụng cam quýt có thể giảm 50% nguy cơ ung thư miệng, dạ dày, thanh quản. Việc ăn cam nhiều lần trong một ngày và thường xuyên sẽ làm giảm 19% nguy cơ đột quỵ. Đồng thời làm giảm nguy cơ tim mạch, béo phì và tiểu đường. Có được tác dụng trên là do trong cam có khả năng chống ôxy hoá, củng cố hệ miễn dịch, ức chế sự tăng trưởng của khối u và bình thường hoá các tế bào ung thư. Trong tất cả các loại hoa quả, cam xếp đầu về hàm lượng các chất chống ôxy hoá. Nó chứa hơn 170 hoá chất thực vật khác nhau trong đó có hơn 60 flavonoid mang đặc tính chống viêm, chống khối u và hình thành huyết khối.  Các nhà nghiên cứu Canada đã chứng minh rằng việc dùng 750 ml nước cam mỗi ngày sẽ làm tăng tỷ lệ cholesterol tốt (HDL) trong máu người bệnh bị cholesterol máu cao. Khi cholesterol tốt gia tăng thì nguy cơ mắc bệnh tim mạch giảm đi. Các nhà khoa học quy hiệu quả này cho một loại flavonoid có trong cam, đó là chất hesperidine.  Các chất terpene trong cam quýt còn hỗ trợ có tác dụng của những enzim tẩy độc, chống tác nhân ung thư. Trong cam, quýt có vitaminB9(acid folic), một chất giúp ngăn ngừa bệnh tim mạch.  Các acid hữu cơ trong cam, quýt (được cảm nhận qua vị chua) có hiệu quả làm kiềm hoá vì chúng tập hợp những muối khoáng như natri, tạo thành những bicacbonate bù trừ lại tính acid của cơ thể. Do đặc tính lý thú này mà cam, quýt 6 giúp chống bệnh loãng xương vì khi tính acid tăng cao thì cơ thể lấy canxi từ trong xương ra để cân bằng acid- kiềm.  Theo các nhà khoa học Anh: Bình quân trong một trái cam có chứa 170mg phytochemicals bao gồm các chất dưỡng da và chống lão hoá.  Ngoài vitamin C có tác dụng gia tăng sức đề kháng và tăng tính hấp thu chất sắt, thực vật… Nước cam còn chứa nhiều canxi hơn các sản phẩm từ sữa.  Đặc biệt chất canxi còn tập trung nhiều hơn trong vỏ cam , không những thế vỏ cam còn có tác dụng chữa bệnh ho có đờm và rã rượu rất hiệu quả. - Nên dùng nước cam hàng ngày, nhất là một ly cam vắt tươi vào mỗi buổi sáng sớm, hay dùng làm tráng miệng cũng rất tốt. Đây không chỉ là cách tốt giúp giải khát và giúp làm việc hiệu quả mà còn là một giải pháp tối ưu cho những người béo đặc biệt là những người không có thói quen uống sữa 1.2 RONG SỤN (Kappaphycus alvarezii) Rong sụn là loại rong mới được du nhập vào nước ta từ tháng 2/1993 đây là loại rong có nguồn gốc từ Philipines các công trình nghiên cứu về đặc tính sinh lý của rong sụn khẳng định: Rong sụn là loài rong hoàn toàn có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt ở mặt nước ven biển Việt Nam,trong các đầm vịnh san hô, bãi ngang, ao, hồ lặng gió, nhất là ở các tỉnh nam trung bộ như: Khánh Hòa, Ninh Thuận…. 1.2.1 Thành phần hóa học của rong sụn Trong rong sụn hàm lượng protein tổng số khoảng 3% trọng lượng chất khô. Trong thành phần protein có chứa 11 acid amin với hàm lượng khá cao, trong đó có 5 loại acid amin không thay thế (bảng 1.1) do đó protein trong rong sụn có giá trị kinh tế khá cao. 7 Bảng 1.2. Hàm lượng acid amin xác định được trong rong sụn Acid amin không thay thế STT Hàm lượng (%) STT Acid amin thay thế Hàm lượng (%) 1 Leucine 0,08 6 Alanine 0,14 2 Methionine 0,07 7 Glutanine 0,28 3 Phenylalanin 0,23 8 Glycine 0,13 4 Valine 0,07 9 Proline 0,23 5 Trytophan 0,082 10 Serine 0,11 11 Tyrosine 0,08 Rong sụn có chứa hàm lượng tro rất đáng kể nhưng khi xử lý, chế biến thành thực phẩm thì hàm lượng tro còn lại so với lúc chưa xử lý là 6/10 hay đạt khoảng 16% trọng lượng khô. Như vậy hàm lượng khoáng bám trên lớp tế bào bên ngoài đã giảm đi rất nhiều, mặc dù vậy rong sụn vẫn chứa một hàm lượng khoáng rất cao ở bên trong tế bào bao gồm các khoáng vi lượng như: Mo, Fe, Cu, Ca, Na, I…trong đó I, Fe, Cu có hàm lượng cao nhất, bên cạnh đó nguyên liệu vẫn còn tồn tại một số kim loại nặng như: Hg, As, Cd, Sb với tỷ lệ vừa phải vẫn nằm trong giới hạn cho phép thể hiện ở (Bảng 1.3). Bảng 1.3: Thành phần hóa học của rong sụn Thành phần Hàm lượng Đơn vị tính Thành phần Hàm lượng Đơn vị tính Protein 2,4 % Fe 2,4 ppm Đường tổng số 0,0 % Cu 2,6 % Cellulose 4,0 % Stổng 8,08 % Nước 19,6 % SO42- 23,0 ppm Tro tổng số 20,0 % I 6,87 % Carrageenan 40,0 % Cl 0,01 % N 2,2 % Hg 0,02 % K 2,4 % As 0,75 % Na 0,36 % Pb 0,31 % Ca 0,04 % Cd 5,08 % 8 Đặc biệt thành phần chính trong rong sụn là carrageenan với hàm lượng chiếm khoảng 40% khối lượng rong, trong đó loại carrageenan hòa tan chiếm 33% và không tan chiếm 7%. Carrageenan chiết rút từ rong sụn Việt Nam thuộc loại Kappa-carrageenan vì đa phần phân đoạn của mạch pollysaccarit có tính nhũ hóa, có tính kết nối, tính ổn định, đông kết tạo sức bề mặt tốt.Carrageenan được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực trong thực phẩm, carrageenan không tạo ra được năng lượng đáng kể cho cơ thể vì không thủy phân hoàn toàn thành đường đơn, sinh năng lương nhưng lại cần thiết cho cơ thể vì nó cung cấp một lượng vi khoáng đáng kể đồng thời giúp cơ thể bài tiết được các chất độc, chữa bệnh mãn tính. Tuy nhiên mức độ hấp thụ carrageenan còn tùy thuộc vào loại carrageenan (k, i, λ, μ, ν). 1.2.2 CARRAGEENAN 1.2.2.1 Cấu tạo và phân loại carrageenan. Carrageenan là một loại colloid thuộc nhóm phycolloid có cấu trúc chung là một polyme mạch thẳng với liên kết luân phiên của β – D- galactopyranose qua liên kết 1,3 và α – D galactopyranose qua liên kết 1,4. Các liên kết ở vị trí số 3 xuất hiện các gốc có 2 và 4 sunphate hoặc không có sunphate trong liên kết. Ở vị trí số 4. Sunphate hóa ở vị trí thứ 3 không bao giờ có. Carrageenan tạo thành chủ yếu nhờ các mạch poly D- galactose bị sunphate hóa có phân tử lượng từ 500-700 đvc kết hợp với nhau bằng liên kết ß-1,4 và C- 1,3 luân phiên nhau. Hợp phần cấu tạo của carrageenan còn có H2SO4, Ca2+, và 3,6 anhyddro-D-galactose. Dạng tồn tại trong tế bào rong đỏ của carrageenan luôn được gắn với Ca2+, K+, Na+, như: R-(OSO3)2Ca, hoặc R-(OSO)3K. Trong công trình ban đầu thủy phân carrageenan cho thấy có 2 phân đoạn là: Kappa- carrageenan và lamda- carrageenan. Kappa được định nghĩa là phân đoạn kết tủa trong dung dịch KCl trong khi lamda là phân đoạn tan trong dung dịch này. Về cấu trúc hóa học gần một nửa gốc đường trong Kappa là 3,6 anhydro-DGlactose trong khi Lamda chứa ít hoặc không chứa gốc này. 9 Người ta phân carrageenan ra làm các loại là: mu, kappa, nu, iota, lamda, theta và xi. Các loại này chỉ khác nhau ở mức độ sunphat hóa, mức độ dehydrate hóa. a). Kappa- carrageenan Kappa- carrageenan là một loại polymer mạch ngắn xen kẽ giữa Dgalactose-4- sunphate (Gal S) và 3,6 anhydro-D-galactose (Gal A). Cấu trúc phân tử của Kappa- carrageenan là một vòng xoắn kép bậc 3 O OSO2 CH2OH O O O O OH OH Gal S Gal A n k- Carrageenan b). Iota-carrageenan Cũng như Kappa- carrageenan nhưng gốc 3,6-anhydro-galactose lại ở vị trí C số 2. Iota-carrageenan là carrageenan có nhóm SO42- nhiều nhất trong mạch phân tử, cấu trúc vòng xoắn kép bậc 2, gel iota-carrageenan có tính chất đàn hồi và mềm hơn so với Kappa- carrageenan O OSO2 CH2OH O O O O OSO3 OH n I - Carrageenan c). Lamda- carrageenan Trong mạch phân tử, các đơn vị monomer được xen kẽ với nhau, các đơn vị gồm: D-galactose-2-sunphate (1,3) và D-galactose-2,6-disunphate (2,6) 10 OSO3 O O CH2O OSO2 CH2OH O O OH OH n λ – Carrageenan Các phân đoạn có tính đa phân tán nhưng chúng khác nhau ở thành phần este sunphate và góc quay quang. Lamda- carrageenan có khối lượng phân tử cao và mạch dài hơn Kappa- carrageenan. Thành phần của phân đoạn này phụ thuộc vào chế độ xử lý, nấu chiết và loại rong nguyên liệu. 1.2.2.2 Tính chất của carragenan  Các carragenan khác nhau về mức độ sunphate hóa, Kappa- carrageenan thường được sunphate một phần ở nhóm -OH của C6 của gốc D- galactose và ở nhóm –OH của C2 ở cả 2 gốc. Trong iota-carrageenan thì nhóm –OH ở C2 của gốc anhydro-galactose luôn luôn được sunphate hóa, còn gốc galactose chỉ được sunphate hóa 10% ở C2 và C6. Còn trong Lamda- carrageenan thì ở một gốc galactose luôn được sunphate hóa ở C2 và C6 và gốc kia chỉ một phần ở vị trí C2. galactose của mạch này và gốc tương tự ở một mạch khác.  Tỷ lệ các nhóm SO42- ở carrageenan khá cao làm cho các polyme ở dạng anion này phản ứng với các phân tử protein tích điện dương do đó làm cho độ nhớt của dung dịch tăng lên. Khi có mặt ion K+ thì carrageenan sẽ tạo gel giống như gel của Agar. Carrageenan được chia làm hai 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. 11  Nhóm 2: Chứa các loại lamda, xi, theta, và các dẫn xuất lai giữa chúng, nhóm này không có khả năng tạo gel ngay cả trước và sau khi xử lý kiềm. Carrageenan có tính chất tạo gel đông giống như Agar nhưng sức đông kém hơn bởi lực đẩy tĩnh điện của các nhóm –SO3-. Tuy nhiên trong môi trường có Ca2+ thì sức đông tăng lên rất lớn (1000 g/cm2) do có sự tạo thành cầu nối liên kết canxisunphate giữa các phân tử carrageenan trong dung dịch. Trong môi trường axit yếu carrageenan chuyển thành carrageenic acid ROSO3H, còn trong môi trường kiềm carrageenan bị khử bớt gốc –SO3- và hình thành liên kết anhydro. Carrageenan là một polyme mang điện tích âm được hình thành do quá trình trùng hợp. Khi thêm vào dung dịch carrageenan những chất điện phân thì dung dịch kém bền (giảm độ nhớt), thậm chí với những vết chất điện phân. Khả năng hòa tan của carrageenan trong các môi trường khác nhau thể hiện ở (bảng1.4). Bảng 1.4: Tính tan của carrageenan trong các môi trường khác nhau Môi trường k-carrageenan i-carrageenan 0 Nước nóng λ-carrageenan 0 Tan ở >70 C Tan ở > 70 C Tan Nước lạnh - - Tan trong các loại muối Sữa nóng Tan Tan Tan Sữa lạnh Không tan Không tan Phân tán dày đặc Sữa lạnh (tetrasodium pyrophosphate) Đặc hoặc tạo gel Đặc hoặc tạo gel Tăng độ đặc hoặc tạo độ gel Dung dịch đường Tan trong dung dịch Khó tan lạnh và nóng Dung dịch muối Không tan trong Tan trong dung dịch Tan trong dug dung dung dịch nóng nước nóng dịch nóng Dung dịch hữu cơ Không tan Không tan Tan trong dung dịch nóng Không tan 12 Carrageenan tan trong nước đặc biệt là nước nóng (có thể tan tới 10%) tuy nhiên tính tan còn phụ thuộc vào loại carrageenan. Muối sodium của k-carrageenan và i-carrageenan hòa tan trong nước lạnh, trong khi đó muối Ca2+, K+ của carrageenan không tan được trong nước lạnh. Độ nhớt của dung dịch carrageenan phụ thuộc rất lớn vào độ dài của mạch polyme và các yếu tố ảnh hưởng đến nó, hay nói cách khác độ nhớt của carrageenan phụ thuộc vào trọng lượng phân tử, nhiệt độ, sự có mặt của các chất tan khác, nồng độ và loại carrageenan. Độ nhớt dung dịch tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ. Carrageenan là một polyme mang điện tích âm nên sẽ kết tủa trong các đại phân tử mang điện tích dương như: methylen xanh, safraninw, mauvine, những phẩm màu azo thiazo khác, tính chất này giống một vài ankanoid và protein. 1.2.2.3 Ứng dụng của Carrageenan + Trong thực phẩm:  Carrageenan đóng vai trò là chất nhũ hóa tạo sự đồng nhất trong công nghệ sản xuất đồ uống  Carrageenan được dùng làm món ăn trong thực phẩm như là: làm các món thạch, các món đông hạnh nhân, nước uống …  Trong công nghệ sản xuất bánh mì, bánh quy, bánh cuốn, trong thực phẩm có cấu trúc mềm, xốp.  Trong công nghệ sản xuất sữa chocolatem cần phải tạo cho dung dịch sữa có sự đồng nhất, ổn định và độ đặc nhất định. Do đó carrageenan đã được sử dụng đáp ứng các yêu cầu trên.  Trong sản xuất kẹo carrageenan làm tăng độ chắc và độ đặc cho cây kẹo ngoài ra nó còn dùng để tạo độ bóng cho bề mặt một số sản phẩm bánh kẹo.  Carrageenan còn được ứng dụng trong sản xuất các loại mứt đông, mứt dẻo … 13  Trong bảo quản và đóng hộp các sản phẩm thịt: thịt gà, thịt vịt, xúc xích và các sản phẩm từ thịt khác.  Carrageenan còn được ứng dụng trong các lĩnh vực khác như: Trang trí các món ăn, các loại dầu dấm để trộn salad, món thịt đông có trứng.  Carrageenan còn ứng dụng để mạ băng cho sản phẩm đông lạnh nhằm làm giảm sự hao hụt trọng lượng do nước bay hơi và giảm biến đổi chất lượng thực phẩm do oxy hóa bởi không khí. + Trong y dược Carrageenan được dùng để sản xuất các loại dược phẩm quan trọng như: sản xuất các loại thuốc tạo nhờn, nhũ tương để xoa lên các vết thương rất hữu hiệu. Carrageenan có cấu trúc sulphate có khả năng ngăn cản trực tiếp sự đóng cục máu đặc. Nhờ có carrageenan mà con người đã nghiên cứu thử nghiệm để điều trị bệnh cho con người. + Trong mỹ phẩm Carrageenan được dùng để sản xuất ra các loại kem dưỡng da, các loại nước hoa Có khả năng tạo nhũ hóa tốt cho việc dệt nhuộm. +Trong việc nghiên cứu Carrageenan là môi trường để nuôi cấy các loại vi sinh vật, môi trường cố định enzym, là chất xúc tác trong công nghiệp tổng hợp và chuyển hóa các chất khác. Carrageenan được cấy trên các mẫu thực vật, động vật để nghiên cứu các loại chất mới. Ngoài ra carrageenan còn được dùng như một chất mềm, dịu hay chất ổn định cho hệ polyme. + Trong nông nghiệp Carrageenan được dùng làm phân bón hữu cơ. + Trong các ngành khác Dùng carrageenan để sản xuất các loại sợi nhân tạo, sơn nước, phim ảnh, giấy viết 14 1.2.2.4. MỘT SỐ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CARRAGEENAN Một số quy trình sản xuất carrageenan đã đang được áp dụng hiện nay: Phương pháp của Pliste Rong chrondrus Rửa Cắt nhỏ Nước nóng T = 180-2000F τ = 40-60 phút Ngâm chiết Làm lạnh ở nhiệt độ phòng Chất trợ lọc Lọc áp suất Làm trong Khuấy và kết tủa Ly tâm Sấy Sản phẩm Bã lọc 15 Quy trình chiết rút carrageenan của tác giả Đống Thị Anh Đào – Trường Đại Học Kỹ Thuật Rong sụn Xử lý ngâm rửa tẩy màu, mùi Rửa loại tạp chất Trích Xay nghiền Trích Lọc bã Xử lý Sấy khô Kết tủa Hòa tan Nghiền Carrageenan Chất phụ liệu cho: - Nghành thực phẩm - Nghành dược phẩm - Nghành mỹ nghệ - Công nghiệp sữa - Nhiều ngành khác Tạo màng Rong khô (dạng rau quả sấy) Ngâm dung dịch Thẩm thấu muối Thẩm thấu đường Xử lý Sấy Sấy Bánh tráng Rong muối (dưa dạng rau hoặc muối) Mứt