Tài liệu Nghiên cứu sản xuất kẹo thạch đông carrageenan nha đam

y o c u -tr a c k .c TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRAN G KHOA CHẾ BIẾN ---------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT KẸO THẠCH ĐÔNG CARRAGEENAN – NHA ĐAM Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS. VŨ NGỌC BỘI LÂM NHỊ HÀ NHA TRANG, 2009 .d o m o w w w .d o C lic k to bu y bu to k lic C w w w N O W ! h a n g e Vi e N PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y to k lic .c LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban giám hiệu trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm khoa Chế biến và quý thầy cô đã tận tình giảng dạy cho em trong suốt quá trình học tập tại trường. Em xin cảm ơn các thầy giáo, cô giáo đang công tác tại phòng thí nghiệm chế biến, phòng thí nghiệm thực phẩm, phòng thí nghiệm công nghệ sinh học đã tạo điều kiện thuận lợi cho em thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn bố mẹ, gia đình và bạn bè luôn luôn bên cạnh em chăm sóc, động viên và tạo điều kiện trong suốt thời gian em học tập. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy TS.Vũ Ngọc Bội đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành tốt đề tài này. Nha Trang, tháng 6 năm 2009 Sinh viên thực hiện Lâm Nhị Hà .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to i w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y .c to k lic MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .........................................................................................................I MỤC LỤC ............................................................................................................ II DANH MỤC CÁC BẢNG ....................................................................................IV DANH MỤC CÁC HÌNH ...................................................................................... V LỜI MỞ ĐẦU .........................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ...................................................................................2 1.1.Tổng quan về rong sụn ...................................................................................2 1.1.1.Giới thiệu về rong sụn. ............................................................................2 1.1.2.Thành phần hóa học của rong sụn. ...........................................................5 1.1.3.Một số ứng dụng của rong sụn .................................................................9 1.2.Giới thiệu về carrageenan............................................................................. 13 1.2.1.Cấu tạo và phân loại Carrageenan.......................................................... 14 1.2.2. Một số tính chất của carrageenan .......................................................... 16 1.2.3. Một số ứng dụng của carrageenan......................................................... 22 1.3. Một số quy trình công nghệ sản xuất Kẹo thạch đông.................................. 24 1.3.1. Qui trình sản xuất kẹo thạch đông carrageenan – nhân thạch dừa.......... 24 1.3.2 Qui trình sản xuất kẹo thạch carrageenan – nhân nho.......................... 25 1.3.3 Quy trình sản xuất kẹo thạch đông carrageenan – nhân nhãn .............. 26 1.4.Giới thiệu chung về bột Konjac.................................................................... 27 1.5 Giới thiệu chung về Nha Đam ...................................................................... 30 CHƯƠNG 2.NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 34 2.1.Nguyên vật liệu ............................................................................................ 34 2.1.1.Carrageenan........................................................................................... 34 2.1.2.Bột Konjac ............................................................................................ 35 2.1.3.Nha đam ................................................................................................ 35 2.1.4.Các nguyên liệu khác............................................................................. 35 2.2.Phương pháp nghiên cứu.............................................................................. 35 2.2.1.Phương pháp phân tích hóa học ............................................................. 35 .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to ii w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y .c to k lic 2.2.2.Phương pháp phân tích vi sinh vật ......................................................... 35 2.2.3.Phương pháp đánh giá cảm quan ........................................................... 35 2.2.4.Phương pháp bố trí thí nghiệm............................................................... 36 2.2.4.1 Qui trình dự kiến ............................................................................. 36 2.2.4.2 Bố trí các thí nghiệm để xác định các thông số của quá trình........... 37 2.3.Hóa chất và dụng cụ thiết bị chủ yếu sử dụng trong đồ án. ........................... 44 2.4.Phương pháp sử lý số liệu ............................................................................ 44 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................ 45 3.1.Xác định tỷ lệ phối trộn bột Konjac và carrageenan ..................................... 45 3.2.Xác định nồng độ thạch................................................................................ 46 3.3.Xác định tỷ lệ đường.................................................................................... 47 3.4.Xác định tỷ lệ acid ....................................................................................... 48 3.5.Xác định tỷ lệ phối trộn hương trái cây và màu thực phẩm........................... 49 3.5.1.Xác định loại hương sử dụng ................................................................. 49 3.5.2 Xác định tỷ lệ hương trái cây (chanh, dâu, táo, vải) ............................... 49 3.5.3.Xác định tỷ lệ chất màu ......................................................................... 50 3.6.Xác định tỷ lệ Kalisorbate sử dụng để bảo quản ........................................... 51 3.7.Xác định tỷ lệ Nha đam................................................................................ 52 3.8.Đề xuất quy trình sản xuất kẹo thạch Carrageenan – nha đam ...................... 53 3.9.Sản xuất thử và đánh giá chất lượng sản phẩm kẹo thạch đông carrageenan – nha đam ........................................................................................................... 56 3.10.Sơ bộ hạch toán chi phí nguyên liệu cho sản phẩm..................................... 57 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN .................................................................... 59 1. KẾT LUẬN ................................................................................................... 59 2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN........................................................................................ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 60 PHỤ LỤC .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to iii w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y .c to k lic DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Sản lượng rong sụn ở một số nước năm 2004 ..........................................2 Bảng 1.2: Thành phần hoá học của rong sụn............................................................7 Bảng 1.3: Hàm lượng acid amin trong rong sụn.......................................................8 Bảng 1.4. Tính tan của Carrageenan trong các môi trường khác nhau.................... 19 Bảng 1.5. Tính chất gel của các loại Carrageenan khác nhau ................................. 20 Bảng 2.1: Thành phần của carrageenan:................................................................. 34 Bảng 3.1: Kết quả đánh giá độ đàn hồi và trạng thái thạch khi phối trộn bột Konjac và carrageenan với các tỷ lệ khác nhau...................................................... 45 Bảng 3.2: Kết quả xác định trạng thái của thạch khi nấu ở các nồng độ khác nhau. ..................................................................................................................... 46 Bảng 3.3: Kết quả theo dõi biến đổi cảm quan các sản phẩm kẹo thạch đông bổ sung Kalisorbate với các tỷ lệ khác nhau. .............................................................. 51 Bảng 3.4: Kết quả kiểm tra vi sinh các mẫu thí nghiệm bổ sung kalisorbate với tỷ lệ khác nhau ...................................................................................................... 51 Bảng 3.5: Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm kẹo thạch đông carrageenan – nha đam................................................................................................................. 56 Bảng 3.6: Tính Chi phí nguyên vật liệu cho sản phẩm kẹo thạch đông carrageenan – nha đam .......................................................................................... 57 .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to iv w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y .c to k lic DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Cấu tạo của Carrageenan với các liên kết luân phiên .............................. 14 Hình 1.2.  -Carrageenan được tạo ra từ  -Carrageenan ...................................... 15 Hình 1.3.  -Carrageenan được tạo ra từ  -Carrageenan ........................................ 16 Hình 1.4.  -Carrageenan chuyển thành  -Carrageenan........................................ 16 Hình 1.5. Hình ảnh về quá trình tạo gel đông của Carrageenan.............................. 21 Hình 3.1: Biểu diễn kết quả đo sức đông của thạch khi phối trộn bột Konjac và carrageenan theo các tỷ lệ khác nhau. .................................................................... 45 Hình 3.2: Điểm trung bình cảm vị ngọt của kẹo thạch đông bổ sung đường với các tỷ lệ khác nhau ................................................................................................ 47 Hình 3.3: Điểm trung bình cảm vị chua của kẹo thạch đông bổ sung acid với các tỷ lệ khác nhau ................................................................................................ 48 Hình 3.4: Điểm trung bình cảm vị mùi của các loại kẹo thạch đông khi phối trộn tỷ lệ hương khác nhau............................................................................................ 49 Hình 3.5: Điểm trung bình về màu của các loại sản phẩm kẹo thạch đông bổ sung chất màu với các tỷ lệ khác nhau ................................................................... 50 Hình 3.6: Điểm trung bình cảm quan trạng thái của sản phẩm kẹo thạch đông bổ sung nha đamvới tỷ lệ khác nhau. ..................................................................... 52 Hình 3.7: Hình ảnh sản phẩm ................................................................................ 58 .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to v w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y to k lic .c LỜI MỞ ĐẦU Rong sụn (Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty) là loại rong mới được du nhập từ Philippin về trồng tại Việt Nam trong vài năm trở lại đây. Rong sụn đang được Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn xem là đối tượng xóa đói giảm nghèo. Trong rong sụn có chứa khoáng chất, Iod và đặc biệt là có chứa carrageenan – một loại polysaccharid có rất nhiều ứng dụng như tạo sự ổn định trong sản xuất sữa, tạo gel trong sản xuất giò chả, tạo độ đặc và sức đông trong sản xuất mứt, kẹo thạch đông… Tuy vậy tại Việt Nam các sản phẩm chế biến từ rong sụn hãy còn rất hạn chế. Vì thế khi năng suất rong sụn cao, diện tích nuôi trồng rong sụn lớn thì dẫn tới tình trạng sụt giá, ứ đọng nguyên liệu rong. Vì thế mà Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn có chương trình quốc gia “Nghiên cứu chế biến các sản phẩm từ rong sụn”. Một trong hướng nghiên cứu chế biến rong sụn là sử dụng carrageenan thu nhận từ rong sụn trong chế biến các sản phẩm thực phẩm: làm mứt rong sụn, làm đồ uống, sản xuất kẹo thạch đông… Từ thực tế này, em được khoa chế biến giao cho thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sản xuất kẹo thạch đông carrageenan – nha đam” với mục đích nghiên cứu chế biến carrageenan từ rong sụn thành sản phẩm kẹo thạch đông. Nội dung của đề tài: 1) Xác định các thông số thích hợp cho qui trình sản xuất kẹo thạch đông carrageenan – nha đam. 2) Đề xuất qui trình sản xuất kẹo thạch đông carrgeenan – nha đam. 3) Sản xuất thử và đánh giá chất lượng sản phẩm. Do bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu, khả năng và nguồn kinh phí có hạn nên đồ án không tránh khỏi những hạn chế. Rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô cùng các bạn sinh viên để đồ án của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, tháng 6 năm 2009 Sinh viên Lâm Nhị Hà .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to 1 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y to k lic .c CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan về rong sụn 1.1.1.Giới thiệu về rong sụn. Rong sụn có tên thương mại là: Cottonii thuộc ngành Hồng tảo Rhodophyta, lớp Florideophyceae, bộ Gigartinales, họ Solieraceae, giống Kappaphycus, loài Kappaphycus alvarezii. Rong sụn là một loại rong biển nhiệt đới có nguồn gốc từ Philippin. Năm 1972, Maxwell Doty là người đầu tiên tìm thấy rong sụn ở vùng biển Philipine và người có công cùng thu mẫu với ông là Alvarezii. Lúc đầu ông đặt tên là Euchuma alvarezii Doty nhưng sau khi nghiên cứu thành phần hoá học của rong sụn thì Doty đổi tên thành Kappaphycus alvarezii (Doty). Năm 1973 – 1974, Maxwel Doty cùng một nhóm nghiên cứu ở trường đại học ở Hawaii đã nghiên cứu nuôi trồng rong sụn ở Hawaii. Sau đó rong sụn được trồng và phát triển rộng rãi ở các nước Indonesia, Malaysia, Tazania, Ấn Độ. Hiện nay, sản lượng rong sụn hàng năm đạt khoảng 105.000 tấn rong khô/năm. Rong sụn được trồng chủ yếu ở Philipine, Indonesia, Malaysia. Bảng 1.1. Sản lượng rong sụn ở một số nước năm 2004 Tên nước Km bờ biển (km) Tổng sản lượng (Tấn khô/năm). Fiji 1.129 100 Indonesia 54.716 20000 Kiribati 1.143 100 Malaysia 4000 Philipine 80000 Tazania 1000 Trung Quốc 14500 800 Madagascar 4828 300 Ấn Độ 7000 200 Việt Nam 3260 500 Tháng 12/1993, loài Kappaphycus alvarezii được di nhập về Việt Nam thông qua chương trình hợp tác khoa học Việt Nam – Nhật Bản, Ông Huỳnh Quang Năng, .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to 2 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y .c to k lic phân viện phó phân viện Khoa học vật liệu Nha Trang là người đầu tiên nghiên cứu và di trồng loài Kappaphycus alvarezii ở vùng ven biển đảo phía Nam nước ta. Dựa vào đặc điểm thân mềm và giòn giống như xương sụn ông đã đặt tên cho loại rong này là rong sụn. Từ cuối năm 1999 đến nay phân viện Khoa học vật liệu Nha Trang đã phối hợp với trung tâm khuyến ngư tỉnh Kiên Giang triển khai thành công mô hình thử nghiệm trồng rong sụn trong vùng bãi ngang biển ven bờ Phú Quốc. Mô hình thứ hai là phối hợp của Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia nghiên cứu trồng rong sụn trong bể chứa thay thế rau xanh trong bữa ăn hàng ngày của các chiến sĩ trên đảo Trường Sa. Cả hai mô hình này đã được tổng kết và đưa ra trồng đại trà. Hiện nay rong sụn được trồng nhiều ở Nha Trang (Vạn Ninh, Cam Ranh), Ninh Thuận, Bình Định, Phú Yên, Kiên Giang… Rong sụn (Kappaphycus alvarezii ) trong điều kiện tự nhiên ở biển thường sống bám vào các vật đáy cứng, tồn tại ở 3 dạng: cây giao tử đực, cây giao tử cái, cây bào tử đồng nhất về hình dạng và hình thái (nghĩa là không phân biệt về hình dạng khi chưa hình thành cơ quan sinh sản). Từ một bụi gieo trồng ban đầu có trọng lượng khoảng 100g, sau một năm có thể tăng trưởng thành bụi rong nặng 14-16kg. Thân rong dạng trụ tròn, đường kính thân rong chính có thể đạt tới 20mm, thân chứa nhánh phân bố không theo quy luật. Khi đang sinh trưởng trong nước biển thì thân rong hơi nhớt, có màu nâu xanh, thân rong giòn, dễ gãy. Sau khi thu hoạch, phơi khô thì rong có màu vàng nâu hoặc vàng rơm, thể tích có thể giảm ¾ so với khi ở trong nước biển và có trạng thái rắn chắc. Rong sụn là sinh sản vô tính. Từ mầm, chồi hình thành cây mới, rong sụn chỉ sinh trưởng và phát triển tốt ở điều kiện độ mặn từ 2,8-3,2%, ở độ mặn thấp (1,8-2%) rong sụn chỉ có thể tồn tại trong thời gian ngắn từ 5-7 ngày, và nếu kéo dài nhiều ngày rong sẽ ngừng phát triển và tàn lụi. Nhiệt độ thích hợp nhất để rong phát triển là 25-28oC, nếu nhiệt độ cao hơn 30oC hoặc thấp hơn 20oC thì rong chậm phát triển. .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to 3 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y .c to k lic Rong sụn phát triển tốt ở vùng nước thường xuyên trao đổi và luân chuyển. Đây là yếu tố cực kỳ quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng và phát triển cũng như chất lượng của rong. Nếu dòng chảy quá lớn thì có thể cuốn trôi rong và phá đổ cọc, tuy nhiên sự trao đổi nước thường xuyên sẽ cung cấp cho rong dinh dưỡng để rong phát triển tốt, vì vậy cần bố trí các cọc, dây căng sao cho phù hợp với dòng nước và chọn vùng có tốc độ dòng chảy thích hợp. Cường độ ánh sáng cũng có tác động lớn đến sự sinh trưởng, phát triển cũng như chất lượng của rong. Rong hấp thụ ánh sáng mặt trời để sinh tổng hợp Carrageenan….Đây là thành phần chủ yếu trong rong và rất có ích trong thương mại. Điều đó giải thích vì sao phải trồng rong sụn cách mặt nước biển từ 30-50cm. Rong có thể sinh trưởng và phát triển ở cường độ ánh sáng từ 30.000 50.000 lux. Nếu cường độ ánh sáng yếu hơn 12.000 lux hoặc cao hơn 50.000 lux sẽ ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng và phát triển của rong Yêu cầu độ sâu tối thiểu đối với rong sụn là 0,5m. Nếu độ sâu thấp hơn thì rong sẽ bị tác động trực tiếp bởi ánh sáng mặt trời và sóng gió, khi đó những đầu búp non của cây rong sẽ bị phá huỷ Người ta thấy rằng bề mặt đáy là lớp cát thì rong sụn sinh trưởng và phát triển tốt, nếu bề mặt đáy có nhiều san hô, thực vật khác thì sự sinh trưởng của rong sẽ kém, mặt khác với lượng rong tạp nhiều sẽ là nguồn nguyên liệu tốt cho các cá sinh sống, và chúng cũng gây không ít tổn thất cho việc nuôi trong rong sụn. Rong sụn phát triển tốt trong môi trường nước trong, sạch. Nếu nước bị bẩn, phù sa nhiều thì sẽ làm hạn chế khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời, do đó rong sẽ không phát triển tốt. Nhìn chung nhu cầu về muối dinh dưỡng (chủ yếu là N,P) của rong sụn không cao, tuy nhiên đây cũng là thành phần không thể thiếu đối với sự phát triển của rong. Ở điều kiện nhiệt độ thích hợp (25-28oC), cường độ ánh sáng 30.000-50.000 lux, hàm lượng nitơ ≤ 2,8g/l, thì sự phát triển của rong sụn tăng tỉ lệ với hàm lượng Nitơ, tuy nhiên nếu hàm lượng Nitơ cao hơn 2,8g/l thì tốc độ tăng trưởng của rong .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to 4 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y .c to k lic sụn cũng không còn theo quy luật nữa. Ngược lại, trong điều kiện nhiệt độ, nước và cường độ ánh sáng thấp thì tác dụng của Nitơ không rõ rệt. Đối với phốt pho, tốc độ phát triển của rong sụn tăng khi nồng độ của phốt pho tăng ngay cả trong trường hợp cường độ ánh sáng cao hoặc thấp. Người ta thấy rằng tỷ lệ N/P thích hợp nhất cho rong phát triển là 10/1. Trong nuôi trồng, tốc độ tăng trọng của rong sụn đạt bình quân từ 3-6% ngày, và tốc độ tăng trọng này đạt mức độ cao nhất từ 8,4 - 6,67%/ngày vào tuần thứ hai đến tuần thứ tư. Khi kích thước rong ở mức từ 200-700g, tốc độ tăng trọng của rong giảm dần khoảng 5,28-3,71% , tuần thứ 5 đến tuần thứ 6 khi kích thước rong đạt trên 1000g là thấp nhất (theo báo cáo của Trung tâm Khuyến ngư tỉnh Ninh Thuận). Rong sụn có tốc độ sinh trưởng nhanh trong điều kiện thích hợp, từ bụi rong ban đầu có trọng lượng 150g, sau 2 đến 3 tháng có thể tăng trưởng thành bụi rong có trọng lượng từ 14-16kg. Hiện nay rong sụn là đối tượng được nhiều người quan tâm và trồng với quy mô lớn, đặc biệt là ở ven biển miền Trung. Rong sụn dễ trồng, ít mắc bệnh, thời gian thu hoạch ngắn, thu nhập tương đối cao, dân có thể kết hợp nuôi rong xen kẽ với nuôi trồng thuỷ sản khác mà không ảnh hưởng đến cây rong. 1.1.2.Thành phần hóa học của rong sụn. Thành phần chính của rong sụn là carrageenan, hàm lượng carrageenan chiếm tới 40% chất khô, trong đó carageenan tan chiếm tới 3% và loại không tan chiếm tới 7%. Carrageenan là một loại Colloid thuộc nhóm Phycolloid cùng với Agar và Alginat, đó chính là một loại polysaccharide được cấu thành bởi sự liên kết các phân đoạn Kappa, Lamda, Iota, Mu và Nu. Mỗi phân đoạn là một polimer ngắn được hình thành với sự liên kết lặp lại của các đơn vị dimer có thành phần là sulfat ester của galactose và 3-6 anhydrogalactose. Galactose có thể ở dạng D- hoặc dạng L-, nhưng dạng D- galactose thường chiếm đa phần trong dimer, chúng liên kết với nhau trong mạch polimer. Carrageenan chiết từ rong sụn là loại Kappa-carrageenan vì đa phần các phân đoạn của mạch polysaccharide thuộc loại Kappa. .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to 5 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y .c to k lic Phân đoạn Kappa là một polymer mạch ngắn được cấu tạo xen kẽ giữa Dglactose -4-sulfat (GSLS) và 3,6-anhydro (GalA), trong mỗi dimer chỉ chứa một nhóm sulfat. Kappa-carageenan có cấu trúc xoắn kép bậc II Kappa-carrageenan tạo gel với các ion K+ hoặc khi được làm lạnh ở 4-10oC. Gel của Kappa-carrageenan là loại gel giòn, dễ vỡ, không đàn hồi. Gel carrageenan được hình thành do làm lạnh và vẫn giữ nguyên được cấu trúc gel khi được nâng lên nhiệt độ thường và cấu trúc này bị phá vỡ khi được đun nóng (khoảng 70oC). Ngoài ra carrageenan có tính háo nước mạnh tan trong nước tạo độ nhớt cao. Carrageenan không tạo ra năng lượng đáng kể cho cơ thể vì không bị thuỷ phân hoàn toàn thành đường đơn sinh năng lượng, nhưng cần thiết cho cơ thể vì giúp cơ thể bài tiết được chất ô nhiễm, độc hại. Và mức độ hấp thụ carrageenan của cơ thể còn phụ thuộc vào loại carrageenan. Hàm lượng carrageenan trong rong sụn ở Việt Nam khá cao khoảng 43÷53%, với sức đông khoảng 1566÷1712 g/cm2 cao hơn so với sức đông của carrageenan thu được từ rong sụn nguyên liệu thô ở Indonesia và Philippine. Kết quả nghiên cứu của tác giả Đống Thị Anh Đào còn cho thấy: Từ loại rong sụn thu hoạch ở biển, được phơi nắng đạt độ ẩm khoảng 20%, được rửa bằng nước sinh hoạt cho thật sạch cát và sấy khô ở nhiệt độ 40÷45oC, cho tới khi đạt độ ẩm 15÷20% thì khi phân tích các thành phần, kết quả cho ở bảng 1.2 và bảng 1.3. .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to 6 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y to k lic .c Bảng 1.2: Thành phần hoá học của rong sụn. Đơn vị tính Hàm lượng Protein % 2.4 Đường tổng % 0.0 Cellulose % 4.0 Ẩm % 19.6 Tro tổng % 20.0 Carageenan % 40.0 K % 2.2 Na % 2.4 Ca % 0.36 Fe ppm 0.04 Cu % 2.3 S tổng % 2.6 SO42- ppm 8.08 I % 2.3 Cl % 6.87 Sb % 5.08 Hg % 0.01 As % 0.02 Pb % 0.75 Mg % Cxđ Cd % 1.13 Thành phần .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to 7 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y to k lic .c Bảng 1.3: Hàm lượng acid amin trong rong sụn. STT Acid amin không thay thế Hàm lượng(%) Acid amin thay thế Hàm lượng (%) 1 Leucin 0.08 Alanin 0.14 2 Methionin 0.07 Glutamine 0.28 3 Phenylalanine 0.23 Glycin 0.13 4 Valin 0.07 Proline 0.23 5 Tryptophan 0.082 Serin 0.11 Tyrosin 0.08 6 Qua 2 bảng trên ta thấy ngoài thành phần carageenan thì rong sụn còn có nhiều thành phần quan trọng khác. Hàm lượng protein tổng số đạt khoảng 3% (chất khô), có thể nói là thấp nếu so với các thành phần khác có trong rong cũng như so với các loại đậu nhưng vẫn cao hơn so với các loại rau quả khác. Trong thành phần protein có chứa 11 acid amin với hàm lượng khá cao, trong đó có 5 acid amin không thay thế, do đó có thể nói rong sụn có giá trị dinh dưỡng cao. Rong sụn có chứa hàm lượng tro đáng kể nhưng khi được xử lý chế biến thành thực phẩm thì hàm lượng tro còn lại trong rong so với lúc chưa xử lý là 6/10 hay đạt khoảng 16% chất khô, như vậy chính lượng khoáng bám vào lớp tế bào ngoài cũng giảm đi rất nhiều. Nhưng rong vẫn còn chứa lượng khoáng rất cao bên trong tế bào, bao gồm các khoáng vi lượng như: Mo, Fe, Cu, Zn, Mg, Ca, Na, K, cũng bao gồm các phi kim loại như: I, S, P cần thiết cho cơ thể, ngoài ra cũng tồn tại những kim loại nặng như: Hg, Al, Pb, Cd, Sb ở hàm lượng khá cao trong rong nguyên liệu có hàm lượng ẩm thấp (khoảng 20%) nhưng đều ở trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm do Bộ Y tế ban hành ngày 4/4/1998. Khi đã được chế biến thành thực phẩm thì hàm lượng ẩm càng cao (có thể đến 80÷90%) thì hàm lượng các kim loại nặng càng giảm thấp hơn. Do đó có thể nói là nguyên liệu rong là nguyên liệu thực phẩm giàu khoáng, không ngộ độc. Những kim loại nặng gây độc hại thì thường không giữ chức năng sinh lý nào trong tế bào, chúng không có mặt trong tế bào mà chỉ nhiễm vào tế bào từ môi trường ngoài, đó .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to 8 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y .c to k lic là môi trường nước biển qua quá trình trao đổi chất và tồn tại phần lớn ở lớp tế bào biểu bì, do đó việc xử lý khoáng ở giai doạn đầu là rất quan trọng vì giai đoạn này có thể loại phần lớn kim loại nặng đã nhiễm vào rong. Những kim loại kết hợp với mạch carageenan như Na, K, Ca, Mg, … thì không giảm hàm lượng trong thành phẩm vì mạch polymer ít bị phá vỡ, chúng chỉ bị giảm hàm lượng do mạch polymer bị cắt nhỏ trong quá trình trích ly Carageenan ở nhiệt độ cao, không thể thu lại được ở giai đoạn kết tủa bằng cồn. Trong trường hợp thực phẩm từ rong khô thì các khoáng chỉ giảm biểu kiến theo sự trương nở, hút ẩm quá cao của rong sụn, khiến hàm lượng chất khô trong rong còn rất thấp gây ra sự giảm thấp của hàm lượng khoáng. Như vậy việc sử dụng thức ăn từ rong sụn sẽ đưa vào cơ thể nhiều acid amin cần thiết, nhiều loại khoáng hữu ích và polysaccharide có lợi cho sự bài tiết của cơ thể. Do đó đã từ lâu nhiều quốc gia sử dụng rong sụn như một loại thực phẩm trong bữa ăn hàng ngày, điển hình là các quốc gia như: Nhật, Trung Quốc, Đại Hàn… Nguồn rong sụn hiện có ở nước ta có thể trở thành nguồn nguyên liệu thực phẩm, chế biến thức ăn bổ dưỡng, đồng thời cũng có thể trở thành nguyên liệu cho các ngành công nghiệp như ngành công nghiệp chế biến kẹo, dược phẩm, mỹ phẩm, dệt, nhuộm, polymer, phim ảnh… 1.1.3.Một số ứng dụng của rong sụn * Trong thực phẩm: - Rong sụn được dùng để chế biến thành các món ăn như: làm gỏi, làm nước uống, làm salat, làm mứt, làm thạch giải khát, nấu chè, muối dưa…Nhờ các tính chất vật lý của mình, rong sụn chế biến cùng với đậu, nhiều loại rau quả, ngũ cốc khác thành các món ăn đặc sắc, ở dạng tự nhiên hay qua sơ chế. - Rong sụn được sử dụng làm các chất phụ gia trong các món ăn chế biến từ cá, giáp xác, nhuyễn thể, giò chả, bánh kẹo, đồ uống. - Rong được dùng trang trí món súp, các loại salat dressinge, món salat aspic (thịt đông có trứng). .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to 9 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y .c to k lic - Rong biển đựơc sử dụng rộng rãi ở phương Đông, Nam Mỹ dưới 3 dạng: ăn tươi, ngâm giấm, và nấu chín, làm kẹo, nấu chè, nấu canh, trộn dấm chua ngọt…Các nước Tây Âu dùng bột rong để sản xuất “laver-bread” bánh mỳ rong với nhiều hình dạng. * Trong dược và dược phẩm: - Rong biển nói chung và rong sụn nói riêng có nhiều ứng dụng trong y dược, nhiều rong có thể dùng để chống lại bệnh ung thư, chống viêm nhiễm, chống oxi hoá, ngăn ngừa và chữa bệnh mỏi mệt kinh niên, cảm lạnh, viêm khớp, dị ứng kinh niên… Theo nghiên cứu của ông Wendy Priesnitz năm 1997, một khám phá mới về protein được chiết rút từ rong biển có khả năng bất hoạt HIV. Những nghiên cứu cho thấy rằng đa số các rong đều chứa protein, các acid amin, A, C, B phức tạp, B12, Ca, I, K, Fe. - Các nhà khoa học thuộc Phân viện Khoa học Vật liệu Nha Trang đã nghiên cứu và xác định rằng từ rong sụn có thể sản xuất các loại sản phẩm dùng để phòng và chống một số bệnh bứu cổ, suy dinh dưỡng. Đây là đặc tính quan trọng của rong sụn. Sau đây là một số ứng dụng cụ thể - Rong sụn có thể hỗ trợ cho chúng ta trong những tình trạng căng thẳng, bởi vì rong không chỉ cung cấp magie, mà còn cung cấp pantotheic acid và briboflavin, hai loại vitamin B rất cần thiết cho sản xuất năng lượng. Acid pantotheic thì đặc biệt quan trọng đối với sức khoẻ của tuyến giáp thận, trong khi đó thượng thận điều khiển nhiều chức năng của cơ thể và giữ một vai trò cấp thiết trong việc chống lại sự căng thẳng. Khi cung cấp năng lượng cần thiết không đầy đủ, thời gian căng thẳng kéo dài có thể làm kiệt quệ tuyến giáp thận dẫn đến sự mệt mỏi lâu dài, làm giảm sức đề kháng đối với dị ứng, sự truyền nhiễm và có cảm giác không thoải mái. - Chống lại sự viêm nhiễm, giảm đau đầu, chống hen suyễn. Một vài rong biển cho thấy có chứa nguồn cacbonhydrate duy nhất như những chất gọi là fucans. Nó có thể làm giảm sự viêm nhiễm đối với cơ thể, thêm vào đó rong có nguồn rất tốt về khoáng chất magie, nó có khả năng làm giảm chứng bệnh đau đầu và làm giảm triệu chứng hen suyễn. .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to 10 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y .c to k lic - Bệnh thiếu máu là căn bệnh thường xảy ra đối với trẻ em, phụ nữ, người cao tuổi và những người ăn kiêng. Sắt là thành phần rất quan trọng giúp cho hệ miễn dịch được tốt, rong có tác dụng làm tăng thể tích tế bào máu đỏ trong cơ thể bằng sự chuyển đổi hạt nhân magie bằng hạt nhân sắt, và chúng có khả năng vận chuyển oxi. Các nhà khoa học cho rằng, rong biển có hàm lượng cao về sắt, chất diệp lục, vitamin, protein… với những đặc tính này rong sụn có tác dụng chữa bệnh thiếu máu, đặc biệt đối với bệnh thiếu máu lâu dài như trường hợp suy dinh dưỡng hay bệnh thiếu máu hay mất máu. - Chống lại tình trạng lão suy. Nhiều bác sĩ cho rằng tình trạng lão suy là do thiếu dinh dưỡng trong thời gian dài. Nhiều báo cáo cho thấy khi con người được cung cấp thêm rong sụn sẽ cải thiện sự lưu thông máu, sức sống và năng lượng. Các nhà hoá sinh ở Nhật tuyên bố rằng điều kỳ lạ trong rong biển (bao gồm rong sụn) là dễ dàng giải độc cho cơ thể, làm ổn định sự trao đổi chất trong tế bào và thúc đẩy tuyến yên làm cho tế bào trở thành công cụ mạnh trong vấn đề kéo dài tuổi thọ cho con người. - Cải thiện về bệnh tim mạch. Trong rong biển có chứa hàm lượng acid béo thấp thì có thể làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu và làm giảm nguy cơ mắc các bệnh như: bệnh tim mạch, viêm khớp, và những bệnh thuộc trí não. * Trong nông nghiệp. - Sản xuất các loại phân bón hữu cơ: Ở nhiều nước rong biển được dùng làm phân bón dưới hai dạng: người ta trộn rong biển theo một tỷ lệ thích hợp với các loại phân hữu cơ khác rồi bón vào gốc cây, hoặc dùng chất chiết rút từ rong biển phun lên lá cây (phân bón lá). Kết quả cho thấy: Phân bón từ rong biển làm tăng khả năng nảy mầm (số lượng nhiều và nhanh) của các loại hạt (lúa, rau, hoa…), tăng năng suất và chất lượng rau, hoa, cây có củ (khoai tây, củ cải…), cây có quả (cam, chanh, cà chua, dứa, tiêu, dưa chuột…), ngũ cốc, tăng khả năng hấp thụ các muối dinh dưỡng (N,P,K) từ đất của cây, tăng hàm lượng Nitơ trong nông sản, kéo dài thời gian bảo quản và hạn chế sự thối rữa của các loại rau quả… rong biển còn chứa các chất hữu cơ dạng keo nên có tác dụng tăng độ xốp, giữ độ ẩm và màu cho đất. .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to 11 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y .c to k lic Ở một số vùng duyên hải nước ta, nông dân dùng rong biển như phân xanh, bón khoai lang, hành, tỏi, ớt… cho năng suất cao và hạn chế nước bốc hơi từ đất. Ở Tây Nguyên, thí nghiệm cho thấy dùng phân hữu cơ chế biến từ rong biển bón gốc và phun lên lá cà phê có tác dụng hạn chế sự rụng lá. Việc dùng phân hữu cơ từ rong biển bón cho Cà phê, cao su, chè…chắc chắn sẽ đem lại hiệu quả tốt. Không những góp phần cải tạo thổ nhưỡng, tăng năng suất và chất lượng nông sản mà còn không ảnh hưởng xấu tới môi trường. Ngoài ra, có thể dùng rong biển làm chất chỉ thị sinh học để theo dõi độ nhiễm bẩn của môi trường bởi các kim loại nặng, hoặc dùng chúng như một chất hấp phụ sinh học để làm sạch nước thải ở hồ nuôi tôm, vùng nước ven biển… Nghĩa là rong biển có thể góp phần làm cho ngành nông nghiệp sạch và bền vững. - Kết hợp với việc nuôi trồng các loại thuỷ sản khác nhau để nâng cao hiệu quả kinh tế cho ngành nuôi trồng thuỷ sản và ngành môi trường. - Dùng rong biển để sản xuất thức ăn gia súc. - Kết quả nghiên cứu sử dụng rong sụn để sử lý ô nhiễm trong ao nuôi tôm. - Qua nghiên cứu cho thấy rong sụn có khả năng hấp thụ muối amôn, phôtphat, nitrit làm cho nguồn nước trở lên sạch hơn. Đối với muối amôn: rong sụn có khả năng hấp thụ muối amôn với tốc độ rất cao, chỉ sau 24 giờ hàm lượng amôn trong nước từ 1070,49mg/l giảm xuống còn 830,10mg/l đối với mật độ rong 400g/m2 (tương ứng 20%), đến ngày thứ 5 thì hàm lượng amôn giảm hơn 80% và giữ ở mức đó cho đến ngày thứ 10 . Đối với phốt phát: sau 24 giờ rong sụn hấp thụ từ 30-60%, và mức độ hấp thụ này tăng theo mật độ của rong, tuy nhiên do có sự phân huỷ chất hữu cơ trong nước nên hàm lượng phốt phát giảm không đáng kể. Đối với thành phần nitrit thì rong sụn hầu như không hấp thụ, còn với nitrat thì có xu thế gia tăng một phần so với lượng rong thả. Nhưng nhìn chung thì nitơ tổng số giảm từ 50-70% sau 2 ngày thả rong (với mật độ thả rong từ 500-700g/m2) Xét về hàm lượng oxi trong nước: Nhờ có rong sụn mà hàm lượng oxi trong nước tăng đáng kể, ở mật độ rong 700g/m2 thì hàm lượng oxi trong nước tăng từ .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to 12 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y .c to k lic 5,28mgO2/l ở ngày đầu tiên và tăng 7,53g/m2 sau 3 ngày, từ ngày thứ 5 đến ngày thứ 7 hàm lượng oxi hoà tan giảm với lượng rất lớn, việc giữ cho hàm lượng oxi trong nước cao là điều quan trọng vì oxi là nguồn thúc đẩy sự phân huỷ chất hữu cơ ở đáy ao, giải phóng nhanh các sản phẩm của quá trình phân huỷ góp phần rút ngắn quá trình làm sạch ao nuôi. *Trong các ngành khác. -Rong biển có tác dụng tạo chất nhũ hoá tốt cho việc dệt nhuộm, tổng hợp sợi tơ, sợi tơ nhân tạo, sản xuất phim nước, sợi nhân tạo, giấy viết… -Riêng đối với nước ta rong biển chưa được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành. Do vậy, cần phải đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng của rong trong các ngành công nghiệp bên cạnh đó cũng cần dẩy mạnh phát triển ngành chế biến thực phẩm ăn liền từ rong sụn. Vì khi được chế biến thực phẩm rong sụn sẽ đưa vào cơ thể nhiều acid amin cần thiết, nhiều loại khoáng hữu ích và polysaccharide có lợi cho sự bài tiết của cơ thể. Đây là thực phẩm bổ dưỡng và có giá trị sinh học cao. Vì vậy, cần phải đẩy mạnh công nghệ chế biến rong biển thành thực phẩm ăn liền hợp khẩu vị ở quy mô vừa và lớn từ đó góp phần đưa thức ăn chế biến từ rong biển trở lên quen thuộc trong khẩu phần ăn hàng ngày của người dân. 1.2.Giới thiệu về carrageenan Carrageenan là một lọai polysaccaride tìm thấy trong các lòai rong đỏ như là: Chondrus, Gigartina, Eucheuma, Furcellaria, Phyllophora,… từ những năm 1837. Stanford (1862) đã đặt tên lọai polysaccaride được chiết bằng nước từ loài Chondrus crispus là “Carrageenin”. Việc tinh sạch chúng bằng phương pháp kết tủa cồn đã được thực hiện vào năm 1871. Tên gọi “Carrageenan” được đề nghị và được Ủy Ban Danh pháp thuật ngữ carbohydrate của Hội Hóa học Mỹ thông qua. Nhưng việc sản xuất Carrageenan chỉ thực sự được quan tâm trong những thập niên 1930 khi một số công ty ở bờ biển phía Tây nước Mỹ phát hiện ra carrageenan có độ nhớt cao và có khả năng tạo gel. Hiện nay, các nước sản xuất carrageenan chủ yếu là: Mỹ, Đan Mạch, Pháp, Nhật, Tây Ban Nha, Trung Quốc, Hàn Quốc, Brazil, Philippines,… .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to 13 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c h a n g e Vi e N y .c to k lic Ở Trung Quốc bắt đầu việc sản xuất carrageenan trong thập niên 1970. Ban đầu họ dùng loại rong Eucheuma gelatinae có ở đảo Hải Nam làm nguyên liệu tách chiết và sau đó loại rong Hypnea sp được dùng nhiều hơn. Carrageenan có tính chất giống như Agar, ngày nay được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm. Do khả năng ứng dụng của carrageenan trong lĩnh vực chế biến sữa và công nghệ sinh học tốt hơn agar nên việc sản xuất carrageenan tăng lên khá nhanh và gần đây đã vượt qua agar. Sản lượng carrageenan sản xuất hàng năm trên thế giới khoảng 15.000 tấn, trong đó Trung Quốc chiếm khoảng 600 tấn. 1.2.1.Cấu tạo và phân loại Carrageenan Carrageenan là một polyme mạch thẳng, chứa khoảng 25.000 phân tử galactose, với liên kết luân phiên của  -D-galactose pyranose qua liên kết 1,3 và  -D-galactose pyranose qua liên kết 1,4 (Hình 1.1). Cấu tạo của carrageenan phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu và các điều kiện tách chiết. Các liên kết ở vị trí số 3 xuất hiện ở các gốc có sulphate ở vị trí 2 và 4 hoặc không có sulphate trong khi liên kết ở vị trí số 4 ở các gốc có sulphate ở vị trí số 2: gốc 2,6 disulphate, gốc 2,6 anhydro và 3,6 anhydro -2-sulphate. Người ta không gặp các loại carrageenan có gốc Sulphate ở vị trí số 3. Người ta cũng gặp gốc Pyruvat ở carrageenan tách chiết từ rong Gigartina. Các lọai carrageenan có gốc pyruvat được gọi là Pi-Carrageenan. Nhóm methoxyl cũng có trong các polysaccharide sulphate hóa từ các loài rong thuộc giống Grateloupiaceae. Hình 1.1. Cấu tạo của Carrageenan với các liên kết luân phiên  -D-galactose pyranose và  -D-galactose pyranose .d o m o o c u -tr a c k C w w w .d o m C lic k to 14 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c