Tài liệu Nghien-cứu-trich-ly-phlorotannin-từ-rong-nau-sargassum-serratum-v-22

LỜI CẢM ƠN Trải qua thời gian học tập tại trường và 3 tháng làm đồ án tốt nghiệp tại Viện nghiên cứu và ứng dụng Nha Trang, tôi đã hoàn thành bài đồ án: “Nghiên cứu trích ly phlorotannin từ rong Nâu Sargassum Serratum và ứng dụng tạo sản phẩm đồ uống giàu phlorotannin”. Để đạt được kết quả đó, trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Bùi Minh Lý – người đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi tiến hành thực hiện đề tài. Tôi chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Khoa Công nghệ Thực Phẩm – trường Đại học Nha Trang đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo tôi trong suốt thời gian học tại trường. Xin gửi lời cảm ơn đến TS. Trần Thị Thanh Vân, Th.S Võ Mai Như Hiếu, Ks. Trần Nguyễn Hà Vy cùng các anh chị công tác tại phòng thí nghiệm hóa phân tích và triển khai công nghệ của Viện đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè là chỗ dựa vững chắc, hết lòng động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện đề tài. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, tháng 6 năm 2012 Sinh viên thực hiện Hoàng Thị Thúy An i MỤC LỤC MỤC LỤC ...............................................................................................................I LỜI MỞ ĐẦU .........................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................3 1.1. TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN [1]. ............................................................3 1.1.1 Đặc điểm, sự phân bố rong biển. ...............................................................3 1.1.2 Nguồn lợi rong biển – Bảo vệ và phát triển nguồn lợi rong biển Việt Nam.........4 1.1.3 Phân loại rong biển.....................................................................................7 1.1.4 Thành phần sinh hóa của rong biển ............................................................8 1.1.5 Giá trị dinh dưỡng và ứng dụng của rong biển............................................8 1.1.6 Đặc điểm sinh trưởng, phát triển và thời kỳ thu hoạch rong biển hợp lý cho công nghệ chế biến. ........................................................................................... 10 1.1.7 Tình hình sử dụng, chế biến rong biển ở Việt Nam.................................. 12 1.2 Quá trình vận chuyển và các biện pháp bảo quản rong khô. ........................ 12 1.3 Giới thiệu về rong Nâu và rong Mơ (Sargassum)........................................ 13 1.3.1 Đặc điểm................................................................................................. 13 1.3.2 Sự phân bố [1]......................................................................................... 16 1.3.3 Thành phần hóa học của rong Nâu. ......................................................... 18 1.4 Một số quy trình công nghệ sản xuất các chất từ rong Nâu......................... 24 1.4.1 Công nghệ chế biến Mannitol từ rong Nâu [1]......................................... 24 1.4.2 1.5 Chiết rút Iod từ rong Nâu [1] ....................................................................... 25 Tổng quan về hợp chất Phlorotannin (polyphenol)...................................... 26 1.5.1 Đặc điểm................................................................................................. 26 1.5.2 Cơ chế oxi hóa của polyphenol................................................................ 27 1.5.3 Hoạt tính sinh học của phlorotannin. ....................................................... 28 1.5.4 Ứng dụng. ............................................................................................... 29 1.6 Giới thiệu về quá trình trích ly. ................................................................... 30 1.6.1 Bản chất. ................................................................................................. 30 1.6.2 Phạm vi sử dụng của quá trình. ............................................................... 30 1.6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết................................................ 31 ii 1.6.4 Tổng quan về dung môi chiết. ................................................................. 32 1.6.5 Tìm hiểu dung môi chiết trong đề tài. ...................................................... 34 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................. 37 2.1 Đối tượng nghiên cứu. ................................................................................ 37 2.2 Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm. ................................................................. 37 2.3 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 37 2.4 Quy trình trích ly và thu nhận phlorotannin................................................. 41 2.4.1 Sơ đồ quy trình....................................................................................... 41 2.4.2 Thuyết minh quy trình............................................................................. 42 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly Phlorotannin. .......................... 43 2.5.1 Tiến hành khảo sát điều kiện môi trường (pH) trích ly............................. 43 2.5.2 Tiến hành khảo sát tỷ lệ dung môi trích ly. .............................................. 44 2.5.3 Tiến hành khảo sát nhiệt độ trích ly......................................................... 45 2.5.4 Tiến hành khảo sát thời gian trích ly........................................................ 46 2.5.5 Tiến hành xác định hiệu suất trích ly ....................................................... 47 2.5.6 Thí nghiệm xác định nhiệt độ cô đặc. ...................................................... 48 2.5.7 Thí nghiệm xác định thời gian ly tâm ...................................................... 49 2.6 Ứng dụng cao chiết phlorotannin vào quá trình tạo sản phẩm: nước uống rong biển đóng chai. .............................................................................................. 50 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 52 3.1 Kết quả xác định một số thành phần của rong nguyên liệu. ......................... 52 3.2 Kết quả khử mùi của rong biển. .................................................................. 53 3.3 Kết quả xác định thông số thích hợp của quá trình chiết phlorotannin......... 53 3.3.1 Kết quả xác định ảnh hưởng của môi trường (pH) đến khả năng chiết. .... 54 3.3.2 Kết quả xác định ảnh hưởng của tỷ lệ NL/DM (khối lượng/thể tích) đến khả năng chiết. ................................................................................................... 55 3.3.3 Kết quả xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng chiết. ................. 58 3.3.4 Kết quả xác định ảnh hưởng của thời gian đến khả năng chiết................. 59 3.3.5 Xác định hiệu suất trích ly....................................................................... 61 3.3.6 Kết quả xác định thông số thích hợp của quá trình cô đặc........................ 63 iii 3.3.7 Kết quả xác định thông số thích hợp của quá trình ly tâm........................ 66 3.3.8 Đề xuất quy trình chiết phlorotannin từ rong Sargassum Serratum.......... 67 3.3.9 Ứng dụng cao Phlorotannin vào quá trình tạo sản phẩm. ......................... 69 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN .................................................................... 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 77 PHỤ LỤC.................................................................................................................. iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Nguồn lợi, sản lượng thu hoạch và tiềm năng sản xuất rong biển [1]. ......5 Bảng 1.2: Diện tích các vùng có thể qui hoạch nuôi trồng rong biển ở một số tỉnh duyên hải Việt Nam [1]. ..........................................................................................6 Bảng 1.3: Các giống loài rong Nâu tìm thấy và phân bố. ....................................... 16 Bảng 1.4: Trữ lượng rong Mơ theo vùng biển các tỉnh........................................... 17 Bảng 1.5: Hàm lượng Mannitol 2 loài rong S.mcclurei và S.kjellmanianum tại Hòn Chồng Nha Trang 1979 (% so với trọng lượng khô tuyệt đối)................................ 18 Bảng 1.6: Hàm lượng axit Alginic trong các loài rong Nâu ................................... 20 Bảng 1.7: Hàm lượng axit amin ở một số loại rong Nâu vung biển Jeddah, Saudi Arabia (mg %)....................................................................................................... 22 Bảng 1.8: Hàm lượng Iod trong các loại rong Nâu (% trọng lượng khô) Nha Trang – Khánh Hòa. ........................................................................................................... 23 Bảng 2.1: Các mức chất lượng .............................................................................. 39 Bảng 2.2: Hệ số trọng lượng của sản phẩm............................................................ 40 Bảng 3.1 Thành phần hóa học chính của rong nguyên liệu .................................... 52 Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch H2O2 đến khả năng khử mùi............ 53 Bảng 3.13: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng Phlorotannin và Carbohydrate trong quá trình cô đặc. ........................................................................................... 64 Bảng 3.14: Hàm lượng các thành phần (%) sau khi cô đặc..................................... 65 Bảng 3.15 Kết quả đánh giá cảm quan dịch chiết.................................................. 66 Bảng 3.16: Chỉ tiêu hóa lý và độ nhớt của một số sản phẩm nước ngọt.................. 69 Bảng 3.17: Kết quả đánh giá cảm quan dịch chiết theo tỷ lệ dịch cao bổ sung. ...... 69 Bảng 3.18: Bảng đánh giá cảm quan dịch chiết theo tỷ lệ đường phối chế ............. 70 Bảng 3.19: Kết quả chỉ tiêu vi sinh theo thời gian thanh trùng............................... 71 Bảng 3.20: Bảng mô tả sản phẩm nước rong biển đóng chai có bổ sung cao phlorotannin. ......................................................................................................... 71 Bảng 3.21: Bảng phân tích các thành phần của sản phẩm sau khi bổ sung cao phlorotannin. ......................................................................................................... 72 Bảng 3.22: Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh vật trong sản phẩm............................ 72 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ hình chiết Mannitol bằng phương pháp hòa tan trong Alcol ..........25 Hình 1.2: Sơ đồ quy trình tổng quát chiết rút Iod từ rong Nâu................................... 26 Hình 1.3: Phloroglucinol (i) và phlorotannin [tetrafucol A (ii), fucodiphloroethol B (iii), fucodiphlorethol A (iv), tetrafuhalol A (v), tetraisofuhalol (vi), phlorofucofuroeckol (vii)] và hoạt tính của chúng. ................................................27 Hình 2.1: Rong Mơ (Sargassum serratum) .............................................................37 Hình 2.2: Sơ đồ quy trình thu nhận phlorotannin từ rong Sargassum Serratum. ......41 Hình 2.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH................................44 Hình 2.4: sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi đến khả năng trích ly. ..........................................................................................................45 Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nhiệt độ........................46 Hình 2.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng............................................47 Hình 2.8: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ cô đặc.....................................48 Hình 2.9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ly tâm....................................49 Hình 2.10: Sơ đồ quy trình tạo sản phẩm nước uống rong biển đóng chai...............50 Hình 3.1a: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của pH trích ly đến hàm lượng phlorotannin trong quá trình chiết ..........................................................................44 Hình 3.1b: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của pH trích ly đến hàm lượng carbohydrate trong quá trình chiết. .........................................................................55 Hình 3.2a: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ NL/DM đến hàm lượng phlorotannin trong quá trình chiết...........................................................................56 Hình 3.2b: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ NL/DM đến hàm lượng carbohydrate trong quá trình chiết. .........................................................................56 Hình 3.3a: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng phlorotannin trong quá trình chiết...........................................................................58 Hình 3.3b: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng carbohydrate trong quá trình chiết. .........................................................................58 vi Hình 3.4a: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng phlorotannin trong quá trình chiết...........................................................................60 Hình 3.4b: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng carbohydrate trong quá trình chiết. .........................................................................60 Hình 3.5a: Đồ thị biểu diễn hàm lượng phlorotannin trong các lần trích ly............61 Hình 3.5b: Đồ thị biểu diễn hàm lượng carbohydrate trong các lần trích ly...........62 Hình 3.6a: Đồ thị biểu diễn hiệu suất trích ly phlorotannin trong các lần trích ly....62 Hình 3.6b: Đồ thị biểu diễn hiệu suất trích ly carbohydrate trong các lần trích ly...63 Hình 3.7: Sơ đồ quy trình chiết rút phlorotannin từ rong Sargassum Serratum – Khánh Hòa. ............................................................................................................67 1 LỜI MỞ ĐẦU  Xã hội ngày càng phát triển, đời sống con người ngày càng được nâng cao. Con người không chỉ quan tâm đến những vấn đề ăn, mặc, ở đơn giản như trước đây mà còn có những yêu cầu cao hơn. Khi đời sống được nâng cao, con người ngày càng quan tâm hơn đến sức khỏe của mình. Do đó, những thực phẩm, vật dụng có thể gây hại cho sức khỏe dần bị loại bỏ và được thay thế bằng các sản phẩm được sản xuất từ các thành phần chiết xuất từ thiên nhiên. Nhu cầu của con người là một trong những yếu tố quan trọng thúc đẩy xã hội phát triển và cũng là động lực thúc đẩy các nhà khoa học, nhà sản xuất tìm tòi, sáng tạo ra nhiều sản phẩm mới. Với sự phát triển của khoa học, con người đã biết cách chiết xuất ra nhiều hợp chất có nguồn gốc tự nhiên có lợi cho sức khỏe con người và ứng dụng chúng vào trong đời sống thông qua nhiều ngành công nghiệp như: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp xây dựng, dệt may…Trong đó, việc ứng dụng các thành tựu khoa học vào ngành công nghiệp thực phẩm đóng vai trò quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người. Hiện nay, có rất nhiều hợp chất được chiết xuất từ thiên nhiên đã được ứng dụng rộng rãi vào đời sống. Thật vậy, sản phẩm đồ uống không còn đơn thuần là giải khát mà còn phải tốt cho sức khỏe. Vì thế việc nghiên cứu sản xuất các chiết xuất từ thiên nhiên để bổ sung vào đồ uống luôn được quan tâm, và những chất được trích ly đó chính là hợp chất polyphenol (phlorotannin). Thành phần này được sử dụng trong thực phẩm như một loại thực phẩm chức năng nhằm mục đích phòng ngừa bệnh do có tính chất kháng oxi hóa mạnh. Việt Nam có hệ động vật, thực vật vô cùng phong phú, có nhiều gen quý hiếm đặc trưng cho khí hậu nhiệt đới nóng ẩm. Một trong những điều kiện tạo nên sự phong phú và giàu có ấy chính là vùng biển nhiệt đới rộng với bờ dài hơn 3200 km bao bọc hết phía đông và nam đất nước. Một trong những nguồn tài nguyên phong phú và có giá trị mà vùng biển ban tặng cho chúng ta là rong biển. Rong biển là loại thực vật biển quý giá được dùng làm nguyên liệu chế biến thành các sản phẩm có giá trị trong công nghiệp và thực phẩm. Từ lâu, rong biển đã được coi là đối tượng nghiên cứu của nhiều nước trên thế giới. Ở nước ta trữ lượng rong biển 2 rất lớn, là nguồn tài nguyên biển vô cùng phong phú, rong biển chiếm vị trí quan trọng trong lĩnh vực kinh tế biển Việt Nam. Ngành rong biển có nhiều loài, một trong những loài có nhiều tính năng ưu việt được nhiều nhà nghiên cứu ở nước ta quan tâm tới là ngành rong Nâu mà điển hình là rong Mơ. Gần đây, ngành nuôi trồng và chế biến rong biển nổi lên như một ngành công nghiệp mới mang lại một số thành tựu nhất định. Nhiều công trình nghiên cứu về giá trị dinh dưỡng cũng như dược học từ rong biển đã được công bố và ứng dụng rộng rãi trên toàn cầu. Người ta đã phát hiện ra nhiều thành phần quý có trong rong biển như: Iod, Alginate, Fuccoidin, hợp chất chống oxi hóa (phlorotannin), các axit béo,... rất có giá trị trong y học, thực phẩm, dược phẩm…giúp cho mỗi quốc gia giải quyết được vấn đề nhập khẩu dược liệu. Ngày nay, nhiều công dụng khác của rong biển còn đang được các nhà nghiên cứu tiếp tục khám phá. Xuất phát từ nhu cầu của xã hội hiện đại, đồng thời tận dụng được nguồn nguyên liệu dồi dào, các nhà khoa học của nước ta đã và đang tăng cường nghiên cứu, chuyển nguồn rong biển và phế thải từ rong biển thành các sản phẩm có giá trị, bằng cách sản xuất ra các loại thực phẩm khác nhau, tách chiết ra các thành phần khác nhau có hoạt tính sinh học hoặc hỗn hợp các thành phần có hoạt tính sinh học để gia tăng giá trị rong biển Việt Nam. Để góp phần vào xu thế đó, tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu trích ly phlorotannin từ rong Nâu Sargassum Seratum và ứng dụng tạo sản phẩm đồ uống giàu phlorotannin”. Đề tài gồm các nội dung: 1. Tìm hiểu một số thành phần hóa học chủ yếu của nguyên liệu rong Nâu. 2. Khảo sát quá trình trích ly phlorotannin. 3. Thử nghiệm tạo sản phẩm đồ uống giàu phlorotannin. Bước đầu tiếp cận với nghiên cứu khoa học, trong điều kiện kiến thức còn hạn chế, điều kiện cơ sở vật chất, kinh phí nghiên cứu còn thiếu thốn, ngoài việc nỗ lực của bản thân, sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn cùng các anh chị phụ trách phòng thí nghiệm của Viện Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Nha Trang, tôi đã hoàn thành đề tài được giao. Tuy nhiên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong được sự góp ý chân thành của các thầy cô, các bạn độc giả để đề tài được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN [1]. 1.1.1 Đặc điểm, sự phân bố rong biển. Rong biển hay tảo biển có tên khoa học là marine – algae, marine plant hay seaweed. Rong biển là thực vật thủy sinh có đời sống gắn liền với nước. Chúng có thể là đơn bào, đa bào sống thành quần thể. Chúng có kích thước hiển vi hoặc có khi dài hàng chục mét. Hình dạng của chúng có thể là hình cầu, hình sợi, hình phiến lá hay hình thù rất đặc biệt. Sản lượng hàng năm các Đaị dương cung cấp cho trái đất hàng 200 tỷ tấn rong. Nhiều nhà khoa học cho rằng trên 90% carbon tổng hợp hàng năm nhờ quang hợp trong môi trường lỏng, trong đó có 20% do rong biển tổng hợp nên. Rong biển thường phân bố ở các vùng nước mặn, nước lợ, cửa sông, vùng triền sâu,… Rong Đỏ và rong Nâu là hai đối tượng được nghiên cứu với sản lượng lớn và được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp và đời sống. Đối với rong Lục thì loại tảo Chlorella được xếp vào loại tảo kì diệu, có tốc độ sinh khối cực nhanh, đang được nghiên cứu phục vụ cho con người. Rong biển sống ở biển, hấp thụ một lượng thức ăn phong phú chảy trôi dạt từ lục địa ra, rong có nhiều tính chất không giống thực vật trên cạn. Một số yếu tố sinh thái đối với động vật sống trên cạn là rất quan trọng, song đối với rong biển lại không quan trọng như độ ẩm của không khí, lượng mưa. Nhưng các yếu tố sinh thái biển có ảnh hưởng đến đời sống rong biển như: địa bàn sinh trưởng, nhiệt độ, ánh sang, độ muối, độ PH, muối dinh dưỡng, khí hòa tan, mức triều, song, gió, hải lưu. Nhiều hợp chất hữu cơ trong rong biển có tác dụng điều hòa, kích thích sinh trưởng đối với cây trồng như auxin, giberelin, cytokinin, mannitol và các oligosacaride khác. Ngày nay rong biển còn được sản xuất thành phân bón hữu cơ (phân bón lá và phân bón gốc). 4 1.1.2 Nguồn lợi rong biển – Bảo vệ và phát triển nguồn lợi rong biển Việt Nam. a. Nguồn lợi rong biển thế giới. Nguồn lợi rong biển trên thế giới rất lớn, song sản lượng rong được khai thác và sử dụng hàng năm không đều (theo tài liệu của FAO về sản lượng rong biển hàng năm trên thế giới). Châu Á là khu vực cung cấp rong Đỏ. Trong đó, Philippines kể từ năm 1970 sau khi áp dụng thành công phương pháp phát triển rong Eucheuma bằng bao tử đã chuyển lên hàng đầu thế giới vế rong biển nguyên liệu, 85% lượng nguyên liệu sản xuất Carrageenan và Furcellaran hằng năm do Philippins cung cấp. Nam Triều Tiên là nước cung cấp nguyên liệu sản xuất Agar với khối lượng lớn nhất trên thế giới, chiếm 52%. Nguồn lợi rong Nâu chủ yếu tập trung ở các nước Châu Âu và Bắc Mỹ. Canada tập trung hơn 75% khối lượng rong nguyên liệu sản xuất Alginate , trong khi đó khối lượng rong Nâu Châu Á chỉ khoảng 5%. Theo FAO ước tính mỗi năm trên thế giới rong Nâu được khai thác dọc bờ Đại Tây Dương kể cả biển Đen và Địa Trung Hải [1]. Trên thế giới Alginate được sản xuất từ rong Nâu có sản lượng lớn hơn Agar, Carrageenan, Furcellanan được sản xuất từ rong Đỏ. Về sản lượng rong Nâu thì khu vực Bắc Mỹ có sản lượng lớn nhất, tiếp đến là Châu Âu, Mỹ La Tinh và Châu Á. Đối với rong Đỏ thì sản lượng chủ yếu tập trung lớn tại Châu Á, đến Châu Mỹ La Tinh, rồi đến Châu Âu. Việc chọn loại rong nào làm nguyên liệu chính để sản xuất các loại keo rong phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Một trong các yếu tố quan trọng nhất là tính chất ổn định và nguồn nguyên liệu, hay nói một cách khác là phụ thuộc vào khả năng phát triển của loài rong đó trong điều kiện tự nhiên của mỗi nước cũng như chất lượng keo rong được chiết rút từ loài rong đó. 5 Sản lượng và nguồn lợi rong biển trên thế giới được thể hiện trên bảng sau. Bảng 1.1: Nguồn lợi, sản lượng thu hoạch và tiềm năng sản xuất rong biển [1]. (Đơn vị: 1.000 tấn) Rong Đỏ Rong Nâu Khu vực Sản lượng Sản lượng Nguồn lợi Nguồn lợi thu hoạch thu hoạch Bắc cực - - - - Tây bắc Đại Tây dương 35 100 6 500 Đông bắc Đại Tây dương 72 150 223 2.000 - 10 1 1.000 Trung tâm đông Đại Tây dương 10 50 1 150 Địa Trung Hải và biển đen 50 1.000 1 50 Tây nam Đại Tây dương 23 100 75 2.000 Đông nam Đại Tây dương 7 100 13 100 Tây Ấn Độ dương 4 120 5 150 Đông Ấn Độ dương 3 100 10 500 545 650 822 1.500 - 10 - 1.500 Trung tâm tây Thái Bình dương 20 100 1 50 Trung tâm đông Thái Bình dương 7 50 153 3.500 Tây nam Thái Bình dương 1 20 1 100 Đông nam Thái Bình dương 30 100 1 1.500 - - - - 807 2.660 1.315 14.600 Trung tâm tây Đại Tây dương Tây bắc Thái Bình dương Đông bắc Thái Bình dương Nam cực Tổng cộng b. Nguồn lợi rong biển Việt Nam Ở nước ta có khoảng 794 loài rong biển, phân bố ở vùng biển miền Bắc 310 loài, miền Nam 484 loài, 156 loài tìm thấy ở cả 2 miền (Nguyễn Hữu Dinh, 1998). Trong đó có các đối tượng quan trọng là: rong Câu (Gracilaria), rong Mơ 6 (Sargassum), rong Đông (Hypnea), rong Mứt (Porohyza) và rong Bún (Enteromorpha). Nguồn rong trồng bao gồm chủ yếu các loại rong Đỏ như: rong Câu chỉ vàng (G.verrucosa), rong Câu cước (G.acerosa), rong Câu (G.asiatica và G.heteroclada), rong Sụn (Alvarezii). Trong đó G.verrucosa và G.asiatica được trồng ở vùng nước lợ (Blackish water) từ năm 1970 ở phía Bắc, phía Nam từ 1980 với tổng diện tích 1.000 ha đạt sản lượng khoảng 1.500 đến 2.000 tấn khô/năm. Rong Câu cước (G.acerosa) cũng được trồng ở vùng thủy triều, vịnh, ao, đìa với diện tích khoảng 100 ha, sản lượng khoảng 150 đến 200 tấn khô/năm. Rong Sụn kapaphycus alvarezii được di trồng vào vùng biển nước ta năm 1993, loại rong này có chất lượng tốt để sản xuất Carrageenan. Ngày nay trong nuôi trồng Thủy sản, các nhà nghiên cứu đang kết hợp việc nuôi trồng rong biển với các loài thủy sản tôm, cá, nhuyễn thể để nâng cao hiệu quả kinh tế trên một đơn vị diện tích mặt nước. Đây là phương pháp hữu hiệu để vừa phát triển nuôi thủy sản vừa phát triển nguồn lợi rong biển ở các nước trên thế giới nói chung và ở nước ta nói riêng. Bảng 1.2: Diện tích các vùng có thể qui hoạch nuôi trồng rong biển ở một số tỉnh duyên hải Việt Nam [1]. (Đơn vị: ha) Diện tích các vùng có thể qui hoạch nuôi trồng Vùng qui hoạch Rong Câu cước Rong Sụn Bình Định 1.140 610 Phú Yên 1.750 2.580 Khánh Hòa 5.050 8.160 Ninh Thuận 390 2.030 Bình Thuận Chưa qui hoạch Chưa qui hoạch 4.500 6.140 12.824 ha 19.520 ha Bà Rịa – Vũng Tàu Tổng cộng 7 1.1.3 Phân loại rong biển Tùy thuộc vào thành phần cấu tạo, thành phần sắc tố, đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh sản mà rong biển được chia thành 9 ngành sau đây: 1. Ngành rong Lục (Chlorophyta) 2. Ngành rong Trần (Englenophyta) 3. Ngành rong Giáp (Pyrophyta) 4. Ngành rong Khuê (Bacillareonphyta) 5. Ngành rong Kim (Chrysophyta) 6. Ngành rong Vàng (Xantophyta) 7. Ngành rong Nâu (Phacophyta) 8. Ngành rong Đỏ (Rhodophyta) 9. Ngành rong Lam (Cyanophyta) Trong đó, ba ngành có giá trị kinh tế cao là rong Lục, rong Nâu, rong Đỏ. * Ngành rong Lục: có trên dưới 360 chi và hơn 5.700 loài, phần lớn sống trong nước ngọt, nét đặc trưng của loài rong này là có màu lục, sản phẩm quang hợp là tinh bột. Rong có dạng tế bào đơn giản hoặc phức tạp, nhiều tế bào dạng hình phiến hay dạng sợi, chia nhánh hoặc không chia nhánh. Trừ một số trường hợp rong chỉ là một tế bào trần không có vỏ còn đại đa số có vỏ riêng là chất pectin hay Cellulose. * Ngành rong Nâu: có trên 190 chi, hơn 900 loài, phần lớn sống ở biển, số chi, loài tìm thấy trong nước ngọt không nhiều lắm. Rong có cấu tạo nhiều tế bào dạng màng giả, dạng phiến, dạng sợi đơn giản, một hàng tế bào chia nhánh, dạng nhánh hoặc phân nhánh phức tạp hơn thành dạng cây có gốc, rễ, thân, lá. Rong sinh trưởng ở đỉnh (apical), ở giữa, ở gốc, các lóng. Ngoài ra, do các tế bào rong dạng phiến chia cắt sinh trưởng khuếch tán gọi là sinh trưởng bề mặt. * Ngành rong Đỏ: Rong Đỏ hay tảo đỏ là những loại rong biển khi tươi có màu hồng lục, hồng tím, hồng nâu. Khi khô tùy theo phương pháp sơ chế chuyển sang màu nâu hay nâu vàng đến vàng. Trên thế giới rong Đỏ được sử dụng với khối lượng lớn để phục vụ con người, một số loài có hàm lượng cao về Agar, Carrageenan, Fucellaran được sử dụng để chế biến keo rong. 8  Phần lớn rong Đỏ có cấu trúc đa bào, rong Gracilaria Verrucosa có độ dài nhất. Tuy vậy chiều dài của rong Đỏ đều ngắn hơn nhiều so với rong Nâu. Rong Đỏ có 2.500 loài, gồm 400 chi, thuộc nhiều họ, phần lớn sống ở biển, có cấu tạo từ nhiều tế bào, trừ một số ít thuộc dạng một tế bào hay quần thể. Rong có dạng hình trụ dẹp dài, phiến chia hoặc không chia nhánh. Phần lớn chia nhánh kiểu một trục (monopodial), một số ít theo kiểu hợp trục (symodial). Sinh trưởng chủ yếu ở đỉnh, ở giữa đốt hay phân tán. Đặc trưng của loài này là chứa nhiều sắc tố đỏ, giữa các tế bào có chứa nhiều chất keo (Agar). Loài này sinh trưởng ở vùng biển sâu, nơi thủy triều thấp, độ sâu từ 6m đến 7m. 1.1.4 Thành phần sinh hóa của rong biển Theo Noris, Symeon, Williams trong 100 gam rong khô có [1]: Đạm : 24.5 g Provitamin A : 1.23 g Mỡ : 0.95 g Vitamin B1 : 0.41 g Đường : 31.0 g Vitamin B2 : 2.07 g Acid nicotinic : 5.1 mg Nhiệt lượng : 30.3 Kcal Fe : 32 mg Muối khoáng : 30.3 g Vitamin C P : 1.0 mg : 440 mg 1.1.5 Giá trị dinh dưỡng và ứng dụng của rong biển. Giá trị dinh dưỡng của rong biển là cung cấp đầy đủ các khoáng chất đặc biệt là các nguyên tố vi lượng, các acid amin cần thiết cho cơ thể, các loại vitamin, các carbohydrate đặc trưng và các hoạt chất sinh học có lợi cho cơ thể, đồng thời có khả năng phòng và trị bệnh. Theo số liệu nghiên cứu của Nhật Bản trong rong Laminaria có chứa các vitamin sau đây (miligam %): tiền vitamin A (caroten)-1.1; A – 622; B1 – 0.53; B2 – 0.41; acid nicotin- 1.6; acid folic – 0.14; B12 – 0.0033 và ascorbic – 28. Rong biển có hàm lượng lipid rất thấp (ít hơn 2%). Nhưng acid licozopentae khá cao tới 20 ÷ 25% tổng số lượng các acid béo, trong rong biển còn tìm thấy nhiều fucosterol và nhiều nguyên tố vi lượng khác. Trong rong biển có chứa nhiều Iod. Iod hữu cơ rất có giá trị trong y học. Do vậy rong Nâu còn được dùng làm thuốc phòng chống và chữa bệnh bướu cổ (Basedow) [1]. Thí dụ 1 Kg rong Laminaria chứa một lượng Iod bằng lượng Iod có trong 100.000 lít nước biển. 9 Trong 10 gam rong khô loài Alginatearia esculenta chứa một lượng vitamin E bằng trong 100 gam củ cải đường, trong 10 gam rong khô Gracilaria sản phẩm chứa một lượng Canxi có trong một cốc sữa [1]. Các sản phẩm hữu cơ từ rong biển ngày nay được sử dụng hết sức rộng rãi trong các ngành như: thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, công nghiệp dệt, nông nghiệp, công nghệ sinh học và nghiên cứu khoa học. Các polysaccharide từ rong biển được coi là những hợp chất hữu cơ không thể thay thế trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khi được sử dụng như chất tạo đông, làm đặc, chất ổn nhũ và chất ổn định. Giá trị công nghiệp của rong biển là cung cấp các chất keo rong quan trọng như: Agar, Alginate, Carrageenan, Fucryllanzan… dùng cho thực phẩm và nhiều ngành công nghiệp khác. Khoảng 20% sản lượng rong biển thế giới được dùng để sản xuất các loại keo rong, chế biến thức ăn cho vật nuôi và làm phân bón, số còn lại chủ yếu được dùng làm thức ăn cho người (Ohno và Critchley, 1997). Năm 1870 người ta điều chế xà phòng từ các chất K2O, Na2O lấy từ rong biển (rong Nâu), phát hiện trong rong Nâu có chứa Iod, từ đó người ta dùng nguyên liệu rong Nâu để điều chế Iod [1]. Rong biển ngày càng được sử dụng rộng rãi làm thực phẩm. Nhu cầu về rong làm thực phẩm ở Châu Á chiếm tới 90% toàn thế giới còn ở Châu Âu chỉ chiếm 1%. Tiêu thụ rong nhiều nhất là ở Nhật, Nam Triều Tiên, Trung Quốc chiếm 70÷ 90 nghìn tấn/năm, ở Bắc Mỹ tiêu thụ 240 tấn/năm. Nhờ các tính chất vật lý, rong được chế biến cùng với đậu, nhiều loài ngũ cốc và rau quả khác thành các món ăn đặc sắc, ở dạng tự nhiên hay qua sơ chế. Rong được sử dụng làm phụ gia trong các món ăn chế biến từ cá, giáp xác, nhuyễn thể, giò chả, kẹo bánh, đồ uống. Porpyra còn gọi là rong mứt có giá trị thực phẩm cao nhất và được các nước phương Đông rất ưa chuộng. Rong mứt tươi được đưa vào chế biến các món ăn khác nhau với thịt, cá như xào, nấu canh…hay nấu chè giải khát. Rong có đặc tính y học: Bồi bổ cơ thể về khoáng chất, tăng sức đề kháng tự nhiên, điều hòa sự biến dưỡng và các nội tuyến, làm giảm lượng mỡ, làm tươi trẻ, chống lão hóa, chống viêm đường ruột, chống bướu, chống khớp, kích thích sự tuần hoàn. Rong biển dùng để chữa các bệnh thiếu khoáng, biếng ăn, viêm thấp khớp, 10 béo phì, tim mạch, thần kinh, bướu cổ…Các oligosaccharide có tác dụng kháng nấm bệnh, ức chế các quá trình phát triển của tế bào ung thư, tế bào HIV, các bệnh thuộc hệ tuần hoàn cũng như hệ tiêu háo ngày càng được phát triển trong nhiều loại rong biển. Vì vậy ngày nay rong biển được xếp vào loại thực phẩm chức năng và ngày càng được sử dụng rộng rãi khắp thế giới. Theo nghiên cứu rong Lục Nhật Bản Laminaria có chứa nhiều cellulose, các glucid, acid Alginic, Fucoidin, các muối của acid Alginic. Tính chống nhiễm xạ cao của acid Alginic và các muối của nó được sử dụng rộng rãi. Ngoài ra Fucoidin và Alginate hòa tan trong nước còn làm giảm các tính chất đông tụ trong máu và chống tạo ra các khối u. Rong Laminaria còn là nguồn cung cấp các acid amin asparagin và glutamine được cơ thể con người hấp thụ dễ dàng. Trong các tế bào của rong Laminaria còn tìm thấy các acid amin đồng đẳng đặc thù Laminin có tác dụng giảm huyết áp của động vật. 1.1.6 Đặc điểm sinh trưởng, phát triển và thời kỳ thu hoạch rong biển hợp lý cho công nghệ chế biến. Quá trình lớn lên của cây rong gồm có năm thời kỳ: Sinh trưởng – phát triển – tích lũy – sinh sản – tàn lụi. Ở cuối thời kỳ tích lũy, hàm lượng các chất keo đạt cao nhất và hoàn thiện nhất về cấu trúc của nó. Do đó cần thu hoạch ở cuối thời kỳ này là tốt nhất. Nếu thu hoạch rong non (chưa tích lũy tối đa) hiệu suất qui trình giảm, chất lượng keo rong giảm. Nếu thu hoạch rong đã tàn lụi cũng phạm phải các nhược điểm trên. Có thể xác định được thời kỳ này theo các chỉ tiêu cảm quan sau:  Rong đang ở thời kỳ phân nhánh cấp II mạnh, chiều dài nhánh trên 20 cm đối với rong hái tự nhiên và hơn 30 cm đối với rong nuôi trồng. Khối lượng cá thể đạt từ 2 đến 3.5 gam.  Tỷ lệ rong khô/ rong tươi đạt 1/8 đến 1/10.  Với rong Nâu, thường quan sát phao sinh sản của nó.  Khả năng khai thác Mannitol tập trung cao vào tháng 3 và 4. 11  Thời điểm khai thác tốt nhất đối với rong Nâu để sản xuất Alginic là vào cuối tháng 4 khi rong đã thành thục sinh dục và đã phóng thích giao tử vào nước biển để lưu truyền nòi giống cho thế hệ sau.  Nếu khai thác sớm hơn (tháng 3 chẳng hạn) thì nên bằng cách cắt chừa lại gốc 20 cm để rong có thể tái phát triển và hình thành cơ quan sinh sản. Qua kết quả phân tích hàm lượng các chất axit Alginic, Mannitol và Iod trong các loài rong Nâu tìm thấy ở vùng biển Quảng Nam – Đà Nẵng đến Ninh Thuận (Trần Thị Luyến, Nguyễn Anh Tuấn và cộng tác viên, 1998) cho thấy:  Hàm lượng axit Alginic tích lũy trong các loài rong khác nhau có sự sai khác nhau rõ rệt. Hàm lượng axit Alginic cao nhất thường vào tháng 4 là lúc các loài rong đã trưởng thành, phóng thích giao tử và kích thước của cây rong là lớn nhất sau đó từ tháng 5 trở đi thì có hiện tượng hàm lượng axit Alginic giảm dần theo sự tàn lụi của rong.  Hàm lượng axit Alginic trong 5 loài rong Nâu dao động trung bình từ 23.5 ÷ 37.05% trọng lượng khô tuyệt đối. Hàm lượng này cao nhất vào tháng 4, đúng vào thời kỳ rong trưởng thành.  Hàm lượng Mannitol cũng biến đổi tương tự như axit Alginic,cao dần theo sự sinh trưởng của rong và cũng đạt giá trị cao nhất lúc rong đã trưởng thành, phóng thích giao tử vào tháng 4.  Hàm lượng Mannitol trong 5 loài rong Nâu ở vùng biển Khánh Hòa được phân tích, có hàm lượng trung bình vào khoảng 6.3 ÷ 11.35% trọng lượng rong khô tuyệt đối. Trong đó loài S.mcclurei có hàm lượng lớn hơn cả. Hàm lượng này thường cao vào khoảng tháng 3, 4.  Hàm lượng Iod trong các loài rong Nâu được phân tích có dao động trung bình từ 0.07 ÷ 0.09% trọng lượng khô tuyệt đối. Trong đó loài Turbinaria ornate và loài S.kjellmanianum có hàm lượng cao. Thường hàm lượng Iod tập trung cao vào các tháng mùa đông còn các tháng mùa hè thì hàm lượng lượng này thấp.  Các loài rong có hàm lượng axit Alginic và Mannitol cao là Sargassum mcclurei, Sargassum kjellmanianum, Sargassum quinhoneness Dai, Sargassum 12 polycystum. Cao nhất là loài Turbinaria ornate. Trong đó loài Sargassum mcclurei có trữ lượng lớn nhất, và Turbinaria ornate có trữ lượng không đáng kể. Từ đó cho thấy nên khai thác rong vào tháng 4 và đầu tháng 5 là lúc rong Nâu đã trưởng thành, có kích thước lớn nhất, hàm lượng axit Alginic và Mannitol cao nhất. Mặt khác lúc này rong đã phóng thích các giao tử vào nước biển do vậy ta vừa thu vừa bảo vệ được lợi ích lâu dài, tránh được nạn hủy diệt nguồn lợi. 1.1.7 Tình hình sử dụng, chế biến rong biển ở Việt Nam. Mặc dù được thiên nhiên ưu đãi về biển nhưng sự đầu tư phát triển nuôi trồng, chế biến khai thác rong biển còn hạn chế và chưa có hiệu quả. Ngành công nghiệp chế biến rong biển chưa phát triển, hiện nay chỉ mới có nhà máy cá hộp Hạ Long – Hải Phòng sản xuất với công suất nhỏ. Năm 1985 Bộ Thủy sản xuất khẩu được 150 tấn và năm 1986 được 100 tấn rong khô cho Nhật Bản. Nhu cầu Alginate và Agar ngày càng tăng, có nhiều cơ sở công nghiệp phải mua Alginate của Nhật Bản với giá khá cao. Trong thời gian tới nền công nghiệp càng phát triển thì nhu cầu về Alginate, Agar và các keo rong khác sẽ còn tăng gấp bội. Nếu được đầu tư và phát triển đúng mức, công nghệ rong biển sẽ mang lại hiệu quả lớn cho nền kinh tế nước nhà. Rong biển là nguồn nguyên liệu quý, có khả năng giúp cho cơ thể phòng chống được một số loại bệnh. Do vậy nhiều nước trên thế giới giành khoản ngân sách khá lớn cho việc nghiên cứu ứng dụng sản xuất thực phẩm từ rong biển. Ở nước ta, thực phẩm từ rong biển chưa thực sự được chú ý, là một vấn đề còn đang bỏ ngỏ. Một số cơ sở chế biến nhỏ tại gia đình như: làm gỏi, nấu thạch, đông sương, mứt, kẹo, chè rong biển,…Tuy nhiên các sản phẩm này chưa nhiều, chưa phổ biến, rất ít người dân biết đến các loại thực phẩm đặc biệt này. Do đó cần phải có kế hoạch phát triển mạnh hơn tiến tới các sản phẩm rong biển phải phong phú hơn, được sản xuất theo quy mô công nghiệp trong điều kiện vệ sinh am toàn thực phẩm cao để phục vụ tiêu dùng nội địa và xuất khẩu. 1.2 Quá trình vận chuyển và các biện pháp bảo quản rong khô. Trong quá trình thu hái, chế biến và thương mại rong biển thường phải vận chuyển rong biển với khối lượng khá lớn. Trong quá trình vận chuyển rong khô 13 thường đóng rong thành kiện để tăng cường kho chứa và phương tiện vận chuyển. Kiện rong phải được đóng gói bằng dây đai dọc, ngang có gắn nhãn hiệu ghi tên sản phẩm, cơ sở sản xuất, khối lượng tịnh. Trong khi chờ đợi, rong phải được để trên các sàn gỗ cách mặt đất, cách tường 20 cm. Hoặc có thể cắt rong thành các mảnh có chiều dài 3 đến 5 cm rồi đóng gói vào bao tải hoặc bao nylon. Vận chuyển rong bằng các phương tiện có mái che. Phương tiện phải khô sạch, không vận chuyển rong khô cùng với các loại hàng hóa tươi sống, ướt như tôm, cá,…  Một số hiện tượng hư hỏng của rong:  Trạng thái cây rong bị thay đổi: rong giòn, mủn. Giòn là do sấy nhiệt độ khá cao, rong mủn là do sơ chế nước ngọt không đúng kỹ thuật, hàm lượng muối còn nhiều. Các loại vi sinh vật như cellulomonas, Aspegillus, Streptococcus, Pseudomonas và Penicilium hoạt động mạnh phân hủy cellulose và các chất keo rong.  Rong hao hụt trọng lượng do độ ẩm cao.  Rong hư cục bộ: do trải rong xuống nền nhà mà không tản nhiệt, xuất hiện sự tự phát nhiệt nấm mốc phát triển.  Các biện pháp bảo quản rong khô.  Rong chứa phải thông thoáng, lưu thông không khí. Không khí trong kho có độ ẩm ≤ 80%. Ngày khô ráo phải mở cửa kho để giảm độ ẩm của kho.  Các kiện rong được để trên các giàn cách mặt đất 15 ÷20 cm. Giữa các giàn có lối đi lại để thường xuyên kiểm tra, bốc xếp, tạo độ thoáng để tản nhiệt.  Phát hiện rong ẩm phải đưa đi chế biến ngay. Khi rong mốc phải loại bỏ phần mốc, rửa, sấy lại.  Các kiện rong phải được sắp xếp theo chất lượng và thời gian sản xuất, rong nhập kho trước phải đưa sản xuất trước. Rong khô đúng tiêu chuẩn, bảo quản đúng chế độ thời gian tối đa là 1 năm. 1.3 Giới thiệu về rong Nâu và rong Mơ (Sargassum). 1.3.1 Đặc điểm. Ngành rong Nâu (phaeophyta) có khoảng 190 loài, trên 900 loài phần lớn là sống ở biển, số giống loài tìm thấy trong nước lợ và nước ngọt không nhiều lắm.