Nghiên cứu các thông số thích hợp cho công đoạn nấu của quy trình sản xuất carrageenan từ rong sụn

1

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Đồ án này

Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban

Chủ nhiệm Khoa Chế biến, Phòng Đào tạo Đại học và Sau đại học niềm kính

trọng, sự tự hào được học tập tại Trường trong những năm qua.

Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được giành cho thầy: TS. Vũ Ngọc Bội - Phó

Giám đốc Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường - Trường Đại học Nha Trang

đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt

nghiệp này.

Xin cám ơn: TS. Nguyễn Anh Tuấn - Chủ nhiệm Khoa Chế biến, TS. Vũ

Duy Đô - Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm và các thầy cô phản biện đã

cho tôi những lời khuyên quí báu để đồ án tốt nghiệp được hoàn thành có chất

lượng.

Đặc biệt xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của: các thầy cô giáo trong

Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, ThS. Nguyễn Thị Thục, các thầy cô giáo quản

lý phòng thí nghiệm Công nghệ Chế biến và phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh

học - Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường đã giúp đỡ nhiệt tình

và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đồ án này.

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, người thân và các bạn bè đã tạo điều

kiện, động viên khích lệ tôi vượt qua mọi khó khăn trong quá trình học tập vừa

qua.

i

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1

CHƯƠNG I ................................................................................................................3

TỔNG QUAN VỀ RONG SỤN, CARRAGEENAN VÀ ENZYME

CELLULASE .............................................................................................................3

1.1 TỔNG QUAN VỀ RONG SỤN.....................................................................3

1.1.1. Giới thiệu về rong sụn .................................................................................3

1.1.2. Đặc điểm sinh học của rong sụn .................................................................4

1.1.3. Thời vụ trồng rong sụn ................................................................................5

1.1.4. Thành phần hóa học của rong sụn ..............................................................6

1.1.5. Ứng dụng của rong sụn................................................................................8

1.2 TỔNG QUAN VỀ CARRAGEENAN ..........................................................8

1.2.1. Giới thiệu về carrageenan............................................................................8

1.2.2. Cấu tạo và phân loại carrageenan ...............................................................9

1.2.3. Một số tính chất của carrageenan .................................................................12

1.2.4. Ứng dụng của carrageenan............................................................................18

1.3. TỔNG QUAN VỀ ENZYM CELLULASE ................................................20

1.4. MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CARRAGEENAN ..................22

1.5. MỘT SỐ QUY TRÌNH SẢN XUẤT CARRAGEENAN ..........................24

1.5.1. Một số phương pháp xử lý rong trước khi nấu chiết...................................24

1.5.2. Kỹ thuật nấu chiết carrageenan.....................................................................25

1.5.3. Giới thiệu một số quy trình sản xuất carrageenan .......................................27

CHƯƠNG II.............................................................................................................32

NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................32

2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU......................................................................................32

ii

2.1.1. Rong nguyên liệu...........................................................................................32

2.1.2. Enzyme cellulase ...........................................................................................32

2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................................32

2.2.1. Các phương pháp phân tích...........................................................................32

2.2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm .....................................................................34

2.2.2.1. Quy trình dự kiến........................................................................................35

2.2.2.2. Bố trí thí nghiệm.........................................................................................38

2.3. DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT................................................................................42

2.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU.....................................................................42

CHƯƠNG III............................................................................................................43

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .....................................................43

3.1. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THÍCH HỢP CHO QUY TRÌNH SẢN

XUẤT CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ

DỤNG ENZYME CELLULASE............................................................................43

3.1.1. Xác định tỷ lệ nước nấu/rong trong công đoạn nấu chiết ...........................43

3.1.2. Xác định nhiệt độ nấu thích hợp...................................................................46

3.1.3. Xác định thời gian nấu thích hợp..................................................................49

3.1.4. Xác định pH thích hợp cho công đoạn nấu chiết.........................................52

3.2. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT CARRAGEENAN ...........................56

3.3. SẢN XUẤT THỬ SẢN PHẨM VÀ TÍNH CHI PHÍ NGUYÊN VẬT LIỆU

CHO SẢN PHẨM....................................................................................................58

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN.....................................................................61

1. KẾT LUẬN ..........................................................................................................61

2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN..............................................................................................61

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................62

iii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Hình ảnh rong sụn tươi..............................................................................3

Hình 1.2 Hình ảnh rong sụn khô ...............................................................................3

Hình 1.3. Cấu tạo của carrageenan với các liên kết luân phiên của β – D –

galactose pyranose và α – D –galactose pyranos.....................................................9

Hình 1.4. Cấu tạo của k – carrageenan ...................................................................10

Hình 1.5. Cấu tạo của I –carrageenan.....................................................................11

Hình 1.6. Cấu tạo của λ – carrageenan ...................................................................11

Hình 1.7. Mô hình phản ứng giữa Carrageenan và Protein...................................13

Hình 1.8. Quá trình tạo gel đông của Carrageenan................................................15

Hình 3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước nấu/rong đến hiệu suất thu nhận

carrageenan...............................................................................................................43

Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước nấu/rong đến sức đông của carrageenan....44

Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước nấu đến độ nhớt của carrageenan...............44

Hình 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu đến hiệu suất của carrageenan................47

Hình 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu đến sức đông của carrageenan................47

Hình 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu đến độ nhớt của carrageenan ..................48

Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian nấu đến hiệu suất thu carrageenan ...............50

Hình 3.8. Ảnh hưởng của thời gian nấu đến sức đông của carrageenan ..............50

Hình 3.9. Ảnh hưởng của thời gian nấu độ nhớt của carrageen2an......................51

Hình 3.10. Ảnh hưởng của pH nấu chiêt đến hiệu suất thu nhận sản phẩm.........53

Hình 3.11. Ảnh hưởng của pH nấu chiêt đến sức đông sản phẩm........................53

Hình 3.12. Ảnh hưởng của pH nấu chiêt đến độ nhớt của sản phẩm....................54

Hình 3.13. Hình ảnh về sản phẩm carrageenan dạng sợi.......................................60

Hình 3.14. Hình ảnh về nhãn mác cho sản phẩm carrageenan..............................60

iv

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của rong sụn............................................................6

Bảng 1.2. Hàm lượng amino acid của rong sụn .......................................................7

Bảng 1.3. Tính tan của carrageenan trong các môi trường khác nhau..................16

1

MỞ ĐẦU

Việt Nam là một nước nhiệt đới, có bờ biển dài hơn 3200 km với trên 1

triệu km2

thềm lục địa là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển nuôi trồng thủy

sản trong đó phải kể đến các loại rong quý có giá trị kinh tế cao. Hiện nay, các

nhà khoa học Việt Nam đã tuyển chọn, di nhập một số loại rong mới để nuôi

trồng thử nghiệm và phát triển thành nghề mới cho ngư dân nhằm khai thác tiềm

năng mặt nước biển và đa dạng hóa nguồn nguyên liệu thuỷ sản. Trong số các

loài rong mới được du nhập và phát triển tại Việt Nam trong những năm trở lại

đây, rong sụn (Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty) là loại rong có giá trị kinh tế

cao đã nhanh chóng thích nghi và phát triển tốt ở nhiều vùng biển tại Việt Nam.

Hiện rong sụn được nuôi nuôi trồng và phát triển thành một nghề của ngư dân

các tỉnh như Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Kiên Giang.

Rong sụn là nguyên liệu để sản xuất carrageenan một loại polysaccarid

được biết và sử dụng từ thế kỷ XVI. Ngày nay, carrageenan được nhiều nước sử

dụng trong công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm, công nghiệp giấy, công nghiệp

dệt, công nghệ sinh học, y dược,… Nhờ có phổ ứng dụng rộng rãi nên nhu cầu

carrageenan trên thế giới rất lớn và hàng năm nhu cầu này ngày càng tăng. Đã có

nhiều công trình nghiên cứu tách chiết carrageenan từ rong sụn. Nhưng các công

trình nghiên cứu đều sử dụng hóa chất để xử lý rong do vậy chất thải từ quá trình

sản xuất gây ô nhiễm môi trường.

Cellulase là enzyme có khả năng thủy phân cellulose vì thế nếu sử dụng

enzyme này để phá hủy lớp vách tế bào thực vật bằng cellulose có thể giúp cho

việc thu nhận carrageenan dễ dàng hơn, lượng hóa chất sử dụng ít hơn thậm chí