Luận Văn Nghiên cứu sản xuất carrageenan từ rong sụn Kappaphycus alvarrezii (Doty) Doty bằng phương pháp sử d

Đồ án tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất carrageenan từ rong sụn Kappaphycus alvarrezii (Doty) Doty bằng phương pháp sử dụng enzym Viscozyme L


MỤC LỤC
MỞĐẦU 5
CHƯƠNG I . 7
TỔNG QUAN VỀRONG SỤN, CARRAGEENAN VÀ ENZYME
VISCOZYME L 7
1.1 TỔNG QUAN VỀRONG SỤN 7
1.1.1. Giới thiệu vềrong sụn 7
1.1.2. Đặc điểm sinh học của rong sụn . 8
1.1.3. Thời vụtrồng rong sụn . 9
1.1.4. Thành phần hóa học của rong sụn 9
1.1.5. Ứng dụng của rong sụn 11
1.2 TỔNG QUAN VỀCARRAGEENAN 12
1.2.1. Giới thiệu vềcarrageenan 12
1.2.2. Cấu tạo và phân loại carrageenan . 13
1.2.3. Một sốtính chất của carrageenan . 15
1.2.4. Ứng dụng của carrageenan 21
1.3. TỔNG QUAN VỀENZYM VISCOZYME L . 23
1.4. MỘT SỐCÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CARRAGEENAN . 24
1.5. MỘT SỐQUY TRÌNH SẢN XUẤT CARRAGEENAN 26
1.5.1. Một sốphương pháp xửlý rong trước khi nấu chiết 26
1.5.2. Kỹthuật nấu chiết carrageenan 27
1.5.3. Giới thiệu một sốquy trình sản xuất carrageenan 29
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 VISCOZYME L 32
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 32
2.2.1. Các phương pháp phân tích . 32
2.2.2. Phương pháp bốtrí thí nghiệm . 35
2.2.2.1. Quy trình dựkiến 35
2.2.2.2. Bốtrí thí nghiệm . 38
2.3. DỤNG CỤVÀ HÓA CHẤT 43
2.4. PHƯƠNG PHÁP X ỬLÝ SỐLIỆU 43
CHƯƠNG III 44
KẾT QUẢNGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 44
3.1. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐTHÍCH HỢP CHO QUY TRÌNH SẢN
XUẤT CARRAGEENAN TỪRONG SỤN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ
DỤNG ENZYME VISCOZYME L . 44
3.1.1 Xác định nồng độenzyme trong công đoạn xửlý . 44
3.1.2. Xác định nhiệt độxửlí enzyme . 47
3.1.3. Xác định tỉlệnước nấu/rong trong công đoạn nấu chiết 49
3.1.4. Xác định thời gian nấu thích hợp . 53
3.1.5. Xác định pH thích hợp . 56
3.2. ĐỀXUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT CARRAGEENAN . 60
3.3. SẢN XUẤT THỬSẢN PHẨM VÀ TÍNH CHI PHÍ NGUYÊN VẬT LIỆU
CHO SẢN PHẨM··································································································· 62
KẾT LUẬN VÀ ĐỀXUẤT Ý KIẾN 64
1. KẾT LUẬN . 64
2. ĐỀXUẤT Ý KIẾN . 64
iii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Hình ảnh rong sụn tươi 7
Hình 1.2 Hình ảnh rong sụn khô 7
Hình 1.3. Cấu tạo của carrageenan với các liên kết luân phiên của β –D –
galactose pyranose và α –D –galactose pyranos . 13
Hình 1.4. Cấu tạo của k –carrageenan 14
Hình 1.5. Cấu tạo của I –carrageenan 14
Hình 1.6. Cấu tạo của λ –carrageenan . 15
Hình 1.7. Mô hình phản ứng giữa Carrageenan và Protein 16
Hình 1.8. Quá trình tạo gel đông của Carrageenan 18
Hình 3.1. Ảnh hưởng củanồng độxửlí bằng viscozyme Lđến hiệu suất thu
nhận carrageenan . 44
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độxửlí bằng viscozyme L đến sức đông của
carrageenan . 45
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nồng độxửlí bằng viscozyme L đến độnhớt của
carrageenan . 45
Hình 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ xửlí enzyme đến hiệu suất thu nhận
carrageenan Error! Bookmark not defined.
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độxửlí enzyme đến sức đông củacarrageenan
. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độxửlí enzyme đến độnhớt củacarrageenan
. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.7. Ảnh hưởng của tỉlệnướcnấu/rongđến hiệu suất thu carrageenan
. Error! Bookmark not defined.
iv
Hình 3.8. Ảnh hưởng của tỉlệnước nấu/rong đến sức đông củacarrageenan
. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.9. Ảnh hưởng của tỉlệnước nấu/rong đến độnhớt củacarrageenan
. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.10. Ảnh hưởng của thời gian nấuđến hiệu suất thu nhận carrageenan . 54
_Toc298331636
Hình 3.11. Ảnh hưởng của thời gian nấu đến sức đông củacarrageenan Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.12. Ảnh hưởng của thời gian nấu đến độnhớt củacarrageenan . 55
Hình 3.13. Ảnh hường của pH nấu chiết đến hiệu suất thu nhận carrageenan 57
Hình 3.14. Ảnh hường của pH nấu chiết đến sức đông của carrageenan 57
Hình 3.15. Ảnh hường của pH nấu chiết đến độnhớt carrageenan 58
Hình 3.16. Hình ảnh vềsản phẩm carrageenan dạng sợi 653
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của rong sụn . 10
Bảng 1.2. Hàm lượng amino acid của rong sụn . 11
Bảng 1.3. Tính tan của carrageenan trong các môi trường khác nhau 19
5
MỞĐẦU
Việt Nam làmột nước nhiệt đới, có bờbiển dài hơn 3200 km với
trên 1 triệu km
2
thềm lục địa là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển
nuôi trồng thủy sản trong đó phải kểđến các loại rong quý có giá trịkinh
tếcao. Hiện nay, các nhà khoa học Việt Nam đã tuyển chọn, di nhập một
sốloại rong mới đểnuôi trồng thửnghiệm và phát triển thành nghềmới
cho ngư dân nhằ m khai thác tiềm năng mặt nước biển và đa dạng hóa
nguồn nguyên liệu thuỷsản. Trong sốcác loài rong mới được du nhập và
phát triển tại Việt Nam trong những năm trởlại đây, rong sụn
(Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty) là loại rong có giá trịkinh tếcao đã
nhanh chóng thích nghi và phát triển tốt ởnhiều vùng biển tại Việt Nam.
Hiện rong sụn được nuôi nuôi trồng và phát triển thành một nghềcủa
ngư dân cáctỉnh như Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận,
Kiên Giang.
Rong sụn là nguyên liệu đểsản xuất carrageenan một loại
polysaccarid được biết và sửdụng từthếkỷXVI. Ngày nay, carrageenan
được nhiều nước sửdụng trong công nghiệp thực phẩm, mỹphẩm, công
nghiệp giấy, công nghiệp dệt, công nghệsinh học, y dược, Nhờcó phổ
ứng dụng rộng rãi nên nhu cầu carrageenan trên thếgiới rất lớn và hàng
năm nhu cầu này ngày càng tăng. Đã có nhiều công trình nghiên cứu
tách chiết carrageenan từrong s ụn. Nhưng các công trình nghiên cứu đều
sửdụng hóa chất đểxửlý rong do vậy chất thải từquá trình sản xuất gây
ô nhiễm môi trường.
Viscozyme L là enzyme có khảnăng thủy phân cellulose vì thếnếu
sửdụng enzyme này đểphá hủy lớp vách tếbào thực vật bằng cellulose
có thểgiúp cho việc thu nhận carrageenan dễdàng hơn, lượng hóa chất
6
sửdụng ít hơn thậm chí có thểkhông cần sửdụng hóa chất.Xuất phát từ
thực tếnày, em được khoa Chếbiến giao thực hiện đềtài “Nghiên cứu
sản xuất carrageenan từrong sụn Kappaphycus alvarrezii(Doty) Doty
bằng phương pháp sửdụng enzym Viscozyme L”.
Mục tiêu của đềtài:sửdụng enzyme viscozyme Lthay thếhóa
chất đểxửlý rong s ụn trong quá trình sản xuất carrageenan.
Nội dung của đềtài:
1) Tìm hiểu tình hình nghiên cứu carrageenan từrong sụn
Kappaphycus alvarezii ( Doty ) Doty tại Việt Nam;
2) Xác định một sốđiều kiên thích hợp cho việc sản xuất
carrageenan từrong sụn Kappaphycus alvarezii ( Doty ) Doty bằng
phương pháp sửdụng enzyme Viscozyme L;
3) Sơ bộđềxuất quy trình sản xuất carrageenan từrong sụn
Kappaphycus alvarezii ( Doty ) Doty bằng phương pháp sửdụng enzyme
viscozyme L;
Do thời gian, kinh phí và kiến thức có hạn nên báo cáo này không
tránh khỏi những hạn chế. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của
quý thầy cô và các bạn đểđềtài được hoàn thiện hơn.
7
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀRONG SỤN, CARRAGEENAN VÀ ENZYME
VISCOZYME L
1.1 TỔNG QUAN VỀRONG SỤN
1.1.1. Giới thiệu vềrong sụn
Rong sụn thuộc ngành: Rhodophyta, Lớp: Rhodophyceae, Phân lớp:
Florideophycide, Bộ: Gigartinales, Họ: Areschougiaceae, Giống:
Kappaphycus, Loài: alvarezii
Hình 1.1. Hình ảnh rong sụn tươi
Hình 1.2.Hình ảnh rong sụn khô
Macxxell Doty là người đầu tiên tìm thấy rong sụn ởvùng biển
Philippines vào năm 1972. Người có công thu nhận mẫu cùng với ông là
Alvarezii. Do vậy Macxxell Doty đặt tên rong này là Euchuma alvarezii
8
Doty. Khi phân tích thành phần hóa học của loại rong này ông đã đổi tên
Euchuma alvarezii Doty thành Kappaphycus alvarezii. Sau đó ông cùng
với các nhà nghiên cứu tại trường đại học Hawaii bắt đầu nghiên cứu
phát triễn phương pháp nuôi trồng rong sụn ởHawaii. Từđó, rong sụn
nuôi trồng và phát triễn rộng rãi ởnhiều nước như Indonesia, Malaysia,
Ấn Độ, Việt Nam .
1.1.2. Đặc điểm sinh học của rong sụn
Rong sụn là loài rong nhập nội có đặc tính giòn, dễgẫy khi tươi. Vì
vậy các nhà khoa học tại phân viện khoa học vật liệu Nha Trang đã
thống nhất đặt tên Việt Nam cho loại rong này là rong sụn.
Rong sụn có thân hình trụtròn, đường kính thân chính có thểđạt tới
20mm. Từtrọng lượng 100g ban đầu sau một năm rong s ụn tưng trưởng
thành b ụi rong, nặng 14 –16 kg. Rong sụn chianhánh rậ m rạp, kiểu tự
do không theo quy luật. Khi đang sinh trưởng trong nước biển có màu
xanh nâu, thân giòn, dễgẫy. Khi khô thành sợi cứng như sừng, có màu
vàng nâu.
Nhiệt độthích hợp nhất cho sựsinh trưởng và phát triễn của rong
sụn là từ25 –28
o
C. Nhiệt độcao hơn 30
o
C và thấp hơn 20
o
C sẽ ảnh
hưởng đến sinh trưởng của rong. Nếu nhiệt độthấp hơn 15 –18
o
C thì
rong sẽngừng phát triễn.
Rong sụn là loài ưa mặn, chúng chỉsinh trưởng và phát triễn tốt ở
nơi có độmặn cao (28 –32 ‰) ởđộmặn thấp (18 –20 ‰) rong chỉcó
thểtồn tại thời gian ng ắn (5 –7 ngày) và nếu kéo dài nhiều ngày rong sẽ
ngừng phát triễn có hiện tượng đứt gẫy và dẫn đến tàn lụi.
Rong sụn thuộc ngành rong đỏRhodophyta có chứa sắc tố
chlorophyll và phycobline nên rong sụn chỉthíc h nghi với ánh sang có
9
bước song ngắn với cường độánh sáng không cao từ12000 –50000 lux.
Ánh sáng quá cao hoặc quá thấp thì đều ảnh hưởng đến sinh trưởng và
phát triễn của rong sụn.
Rong sụn phát triễn tốt ởvùng nước thường xuyên trao đổi và luân
chuyển. Đây là yếu tốquan trọng ảnh hưởng đến tốc độsựsinh trưởng
và phát triễn cũng như chất lượng của rong.
Rong sụn và đa sốcác loài rong có mùi tanh đặc trưng, mùi của
rong sụn là yếu tốphức tạp được cấu thành bởi nhiều yếu tốtrong đó có
sựtham gia đáng kểcủa bihenic acid, là loại acid do vi khuẩn sống trên
thân cây rong sinh ra. Các vi khuẩn này có rất nhiều trong nước biển. Để
khửmùi cho rong sụn, người ta có thểphơi rửa rong nhiều lần bằng nước
sạch hoặc ngâm trong nước gạo, dấm ăn, nước trà .
1.1.3. Thời v ụtrồng rong sụn
Có hai mùa trồng chính là:
+ Mùa chính ởcác tỉnh Trung Bộ(từĐà Nẵng đến Bình Thuận)
thường từtháng 10 đến tháng 3 năm sau. Ởcác tỉnh Nam Bộthường từ
tháng 6 đến tháng 3 năm sau.
+ Mùa phụ: Ởcác tỉnh Trung Bộthường từtháng 4 đến tháng 9, ở
các tỉnh Nam Bộthường từtháng 4 đến tháng 6.
Thời gian trồng phụthuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường và
mùa khí hậu của từng vùng trồng. Người ta thường thu hoạch rong sau
khi trồng từ2 đến 3 tháng.
1.1.4. Thành phần hóa học của rong sụn
Thành phần chính của rong sụn là carrageenan. Hàm lượng
carrageenan có thểchiế m đến 40% trọng lượng khô của rong. Trong đó
carrageenan tan chiếm khoảng 33% và carrageenan không tan chiếm 7


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Trọng Cẩn, Phan ThịHiền, Nguyễn ThịGiang (1998),
Công nghệenzyme,Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.
2. Đống ThịAnh Đào (1999) Nghiên cứu thu nhận carrageenan từ
rong sụn Kappaphycus alvarezii ởbiển Ninh Thuận, Tạp chí phát
triễn khoa học công nghệ.
3. Trần ThịLuyến, ĐỗMinh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn, Ngô Đăng
Nghĩa (2004), Chếbiến rong biển, Nhà xuất bản Nông nghiệp
Tp.HồChí Minh.
4. Phạm ThịThu Hà (2005), Nghiên cứu chiết rút carrageenan từ
rong sụn, Đồán tốt nghiệp.
5. Dương Chí Thanh (2007), Nghiên cứu hoàn thiện công nghệthu
nhận carrageenan chất lượng cao từrong sụn,Luận văn thạc sĩ
kỹthuật, Trường đại học Nha Trang.
6. Trang web: http://www.baothanhnienonline.com .
7. Trang web: http://www.cpkelo.com/carrageenan/structure.html.
Trang web: http://www.sinhhocvietnam.com.