Thạc Sĩ Nghiên cứu ứng dụng Carrageenan trong sản xuất đồ hộp thịt xay

Luận văn thạc sĩ
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng Carrageenan trong sản xuất đồ hộp thịt xay

MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU 1
I –TÍNH CẤP THIẾT . 1
1
II -NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2
III –Ý NGHĨA KHOA HỌC -Ý NGHĨA THỰC TIỄN Error! Bookmark not
defined.
CHƯƠNG 1 3
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. Tổng quan về Carrageenan 3
1.1.1. Lịch sử phát triển của carragenan 3
1.1.2. Cấu tạo của carrageenan . 3
1.1.3. Các loại carrageenan trên thị trường . 6
1.1.4. Tính chất lý hoá của carrageenan 8
1.1.5. Ứng dụng của Carrageenan . 10
1.1.6. Giải thích các phản ứng cơ bản của carrageenan với các thành phần chủ
yếu có trong đồ hộp 12
A. Khả năng tạo gel với protein trong đồ hộp 12
B. Khả năng nhũ hóa của carrageenan 13
C. Khả năng tạo gel thuận nghịch . 15
1.1.7. Tình hình sản xuât carrageenan . 16
1.2. Tổng quan về đồ hộp . 21
1.2.1. Nguyên lý đóng hộp 21
1.2.2. Quy trình s ản xuất đồ hộp 22
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm của sản phẩm đồ hộp 30
1.2.4. Các hiện tượng hư hỏng của đồ hộp 33
CHƯƠNG 2 36
83
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 36
2. 1. Nguyên liệu 36
2.1.1. Carrageenan 36
2.1.2. Thịt lợn . 37
2.1.3. Hộp sắt tây 37
2.1.4. Các chất phụ gia . 37
2.2. Phương pháp nghiên cứu . 39
2.2.1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel của carrageenan.
. 39
2.2.2. Nghiên khả năng tạo đồng tạo gel của carrageenan với một số chất phụ
gia dùng trong sản phẩm đồ hộp thịt xay 41
2.2.3. Nghiên cứu ứng dụng vào công nghệ sản xuất đồ hộp thịt xay 42
2.3. Phương pháp đánh giá chỉ tiêu chất lượng. 43
2.3.1. Phương pháp phân tích hóa học . 43
2.3.2. Phương pháp cảm quan . 43
2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu . 44
CHƯƠNG 3 45
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 45
3.1. Kêt quả nghiên cứu các chỉ tiêu vật lý và hóa học của carrageenan . 45
3.2. Kết quả nghiên cưú một số yếutố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel của
carrageenan 46
3.2.1. Nghiên cứu biến đổi cường độ gel theo nồng độ carrageenan . 46
3.2.2.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số muối kim loại đến cường độ gel của
carrageenan 48
3.2.3. Nghiên cứu khả năng đồng tạo gel của carrageenan với gelatin . 53
3.2.4. Nghiên cứu khả năng đồng tạo gel của carrageenan với tinh bột 54
3.2.5. Nghiên cứu khả năng đồng tạo gel của carrageenan với protein đậu nành
. 56
3.4. Nghiên cứu công thức phối chế carrageenan trong đồ hộp thịt xay 57
3.4.1. Quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa quá trình phối trộn carrageenan tinh
chế trong quy trình sản xuất đồ hộp thịt xay. 59
84
3.4.2. Quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa quá trình phối trộn carrageenan bán
tinh chế trong quy trình sản xuất đồ hộp thịt xay 61
3.4.3. Đề xuất quy trình sản xuất đồ hộp thịt xay 65
3.4.4. So sánh với một số quy trình sản xuất carrageenan. 69
3.5. Dự thảo xây dựng tiêu chuẩn chất lượng của carrageenan dùng trong thực phẩm
74
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75
KẾT LUẬN . 75
KIẾN NGHỊ . 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 77

MỞ ĐẦU
I –TÍNH CẤP THIẾT.
Việt Nam có hệ động thực vật vô cùng phong phú, có nhiều nguồn gene 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 biển dài hơn
3000 km bao bọc hết phía đông và nam đất nước. Một trong những nguồn tài
nguyên phong phú và giá trị mà vùng biển tặng cho chúng ta chính là rong biển. Tại
vùng biển Việt Nam có gần 800 loài rong biển thuộc tất cả các bộ của các ngành
rong đã được công bố trên thế giới. Từ rong biển có thể tách các polysaccharide
như: carrageenan, acide alginic, agar, Carrageenan được ứng dụng nhiều trong đời
sống kinh tế quốc dân do đó việc sản xuất carrageenan đã được nhanh chóng phát
triển trên thế giới. Sản lượng hàng năm của carrageenan trên thế giới tăng rõ rệt. So
với các polysaccharide khác, carrageenan có giá trị thương phẩm lớn nhất.
Ở nước ta cũng có một số loại rong có thế chế biến được carrageenan như
hypnea, acanthophara, nhưng chỉ có loại kappaphycus alvarezii là có giá trị nhất.
Rong sụn có tốc độ sinh trưởng cao, có thế trồng quanh năm, trồng bằng nhiều hình
thức khác nhau. Nó tạo công ăn việc làm cho người chưa có việc làm ổn định, nhất
là các vùng quê ven biển, thường ngư nhàn, nông nhàn vào mùa biển động. Thực tế
ở nước ta trồng rong đã đạt kết quả giải quyết công ăn việc làm cho ngư dân ven
biển miền Trung và cung cấp một sản lượng rong sun khô ước tính 150 tấn năm.
Rong được sử dụng làm thức ăn và bước đầu chế biến ra caragenan. Tuy
nhiên đầu ra của rong khô nguyên liệu và sản phẩm carrageenan chưa được giải
quyết và người sản xuất bán ra với giá rẻ và bấp bênh, sản xuất ra carrageenan
không tiêu thụ được, chưa được ứng dụng rộng rãi.
Quá trình chế biến thực phẩm ở nước ta có vấn đề tồn tại chính là còn sử
dụng nhiều chất phụ gia độc hại như hàn the và nhiều hóa chất khác. Việc sử dụng
caragenan trong chế biến thực phẩm đem lại lợi ích rất lớn trong việc nâng cao giá
trị thực phẩm, làm tăng sự hấp dẫn, ngon miệng, tăng thời gian bảo quản.
2
Mụcđích của đề tài
Nghiên cứu ứng dụng caragenan trong sản xuất đồ hộp thịt xay để thay thế
các chất phụ gia độc hại trong việc chế biến thực phẩm đảm bảo an toàn vệ sinh
thực phẩm, nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm phù hợp với yêu cầu thực tế
sản xuất, góp phần tạo đầu ra cho công nghệ sản xuất carrageenan và nghề nuôi
trồng rong sụn ổn định.
Nội dung nghiên cứu
1. Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel của
carrageenan tinh chế và carrageenan bán tinh chế.
2. Nghiên cứu khả năngđồng tạo gel của carrageenan với một chất phụ gia
dùng trong sản xuất đồ hộp thịt xay.
3. Nghiên cứu và giải thích sự tương tác của phân tử carrageenan với các
thành phần thực phẩm trong công nghệ sản xuất đồ hộp thịt xay có carrageenan.
4. Đánh giá chất lượng của sản phẩm và biến đổi chất lượng sản phẩm trong
thời gian bảo quản.
Ýnghĩakhoa học -thựctiễn
Carrageenan là một polysaccharid có tính chất tạo gel, kết dính và chất làm
đặc, tạo màng, tạo độ bóng, nó sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như chế biến thực
phẩm, hoá mỹ phẩm, y dược Riêng nghành chế biến thực phẩm carrageenan có
đặc tính liên kết tốt các phân tử protein của động,thực vật tạo ra trạng thái đồng
đều bền vững nên được ứng dụng nhiều trong loại sản phẩm như đồ hộp thịt cá, xúc
xích, bánh kẹo, bánh ngọt, dăm bông, socola sữa, kem và nhiều loại đồ uống
khác Carrageenan trong chế biến thực phẩm đem lại lợi ích thiết thực, trên thế
giới nó đã được đưa vào danh mục các chất phụ gia phổ biến trong thực phẩm.
Kết quả nghiên cứu của đề tài ứng dụng carrageenan trong sản phẩm đồ hộp
có thể dùngcarrageenan thay thế các chất phụ gia độc hại trong việc chế biến
thực phẩm, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, với hiệu quả của ứng dụng
carrageenan trong thực phẩm sẽ góp phần tạo đầu ra cho công nghệ sản xuất
carrageenan và nghề nuôi trồng rong sụn ổn định, đồng thời góp phần thúc đẩy nghề
nuôi rong sụn ở vùng ven biển, tạo công ăn việc làm, “xóa đói giảm nghèo” cho
các hộ ngư dân nghèo không có đủ vốn để đóng tàu đánh bắt xa bờ hoặc nuôi tôm
sú, tôm lồng.

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về Carrageenan
1.1.1. Lịch sử phát triển của carragenan
Carrageenan là một polysacharide được chiết xuất từ các loài rong thuộc
ngành rong đỏ, bao gồm một số giống loài như: Chondrus, Gigartinastella, Hypnea
và rong sụn Alvarezii.
Carrageenan đã được biết đến từ lâu đời ở phương tây. Vào những năm
1842 –1862 các nhà khoa học như Schimidt, Simmonds, Stanford, đã phát hiện
ra carrageenan có trong một loại tảo có tên là Chondrus Crippus nhưng những khám
phá của họ rất thô sơ, chưa xác định được tính chất cũng như thành phần của nó.
Mãi cho đến khi chiến tranh thế giới lần thứ nhất bùng nổ thì việc thiếu gelatin để
phục vụ cho quân đội trở lên trầm trọng, do đó cần phải có chất thay thế. Rất nhiều
cuộc nghiên cứu tìm giải pháp cho vấn đề này được tiến hành và cuối cùng họ đã
tìm thấy carrageenan có tính chất gần giống với gelatin. Công nghệ sản xuất cũng
như sự đa dạng hoá ứng dụng của carrageenan được quan tâm phát triển từ sau
chiến tranh thế giớilần thứ hai. Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã đưa công nghệ
sản xuất carrageenan ngày càng hoàn thiện và ổn định và carrageenan được coi như
là chất phụ gia tạo độ đông kết, ổn định, tính kết nối, tạo nhũ tương, tạo sức căng bề
mặt tốt dùng trong thựcphẩm và ứng dụng rộng rãi trong trong nhiều ngành khác
như y dược, mỹ phẩm, dệt vải, cao su, sơn màu, . Sự phát triển mạnh mẽ của
ngành công nghệ sản xuất carrageenan đã kéo theo ngành nuôi trồng rong phát triển
với tốc độ nhanh về cả sản lượng và giống loài [6, 12, 18, 21,46].
1.1.2. Cấu tạo của carrageenan
Carrageenan có cấu trúc chung là một polyme mạch thẳng với liên kết luân
phiên của β -DGalactopyranora qua liên kết 1,3 và α –DGalactopyranora qua liên
kết 1–4. Các liên kết ở vị trí số 3 xuất hiện ở các gốc có 2 và 4 sunphat hoặc không
có sunphat trong khi liên kết ở vị trí số 4 ở các gốc có 2 sunphat, gốc 2,6 anhydrit
và 3,6 anhydrit –2 –sunphat, gốc 2,6 disunphat, gốc 2,6 anhydrit và 3,6 anhydrit –
4
2 –sunphat. Hợp phần cấu tạo của carrageenan gồm có D-Galactoze (17 –31%)
còn L-Galactoza chiếm lượng rất nhỏ. Do đó carrageenan tạo thành chủ yếu bởi các
mạch poly D-Galactoza bị sulphat hoá có phân tử lượng 500 –700 đvC [12].
Hình 1.1: Cấu trúc của carrageenan với luân phiên liên kết của 1,3 β-D
Galactopyranoza và 1,4 α–D Galactopyranoza.
Các công trình nghiên cứu bằng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân cho
thấy carrageenan nhiều cấu trúc hoá học khác nhau do đó được phân loại theo cấu
trúc hoá học có các loại carrageenan sau: mu, kappa, nu, iota, lamda, theta và xi.
Các loại này chỉ khác nhau ở mức độ sunphat hoá, vị trí sunphat hoá, mức độ
dehydrat hoá của chuỗi polysacharide. Cấu trúc của chúng đều có những thành phần
về số lượng sunphat của carrageenan chiếm 18 –40% phấn tử carrageenan. Khối
lượng phân tử của đại phân tử carrageenan từ 10
5
đến 10
6
phụ thuộc vào nguồn gốc
nguyên liệu và quá trình tách chiết [15, 24, 28, 35].
Carrageenan tự nhiên từ các loài rong khác nhau có thể là hỗn hợp khác nhau
của các loại carrageenan trên. Người ta phân chia carrageenan ra hai nhóm chính:
nhóm 1 chứa các loại mu, nu, kappa, iota và các dẫn xuất của chúng. Các
carrageenan này tạo gel với ion K
+
hoặc có thể xử lý kiềm để có tính chất tạo gel,
chúng có đặc điểm là gốc đường có liên kết 1,3 hoặc là không có nhóm sulphat
hoá ở vị trí C
4
. Nhóm thứ 2 là lambda, xi, theta và các dẫn xuất của chúng. Chúng
không có khả năng tạo gel ngay cả trước và sau khi xử lý kiềm. Đặc trưng của cấu
trúc này là cả hai loại gốc đường liên kết 1,4 và 1,3 đều có nhóm sulphát ở ví trí C2. Ngoài ra thành phần của carrageenan gồm có H2SO4, Ca++ và 3,6 anhydro DGalactoza. Dạng tồn tại của carrageenan trong rong đỏ gắn với Ca++, K+, Na+như:


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Lệ Hà, 2006 - Công nghệ chế biến
đồ hộp thủy sản và gia súc gia cầm –Nhà xuất bản Nông Nghiệp
2. GVHD-TS.Nguyeãn Höõu Dinh. Tieåu luaän kyõ thuaät troàng rong suïn Kappaphycus
Alvarezii.
3. Nguyeãn Höõu Dinh, Huyønh Quang Naêng, Traàn Ngoïc Buùt, Nguyeãn Vaên Tieán
(1993), Rong bieån Vieät Nam phaàn phía Baéc, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät.
4. Löu Duaån, Leâ Baïch Tuyeát, Haø Vaên Thuyeát, Nguyeãn Ñình Thöôûng, Ngoâ Höõu
Hôïp, Nguyeãn Duy Thònh, Nguyeãn Thò Yeán, Leâ Troïng Hoaøng, Phaïm Söông Thu,
Nguyeãn Ngoä, Nguyeãn Thò Thanh, Mai Vaên Leâ, Hoaøng Ñình Hoaø, Phaïm Thò Anh,
Laâm Xuaân Thanh, Phaïm Coâng Thaønh, Nguyeãn Xuaân Thaâm (1996), Caùc quaù
trình coâng ngheä trong saûn xuaát thöïc phaåm, Nhaø xuaát baûn giaùo duïc.
5. Ñoáng Thò Anh Ñaøo (1999), Nghieân cöùu thu nhaän caraghenan töø rong suïn
Kappaphycus alvarezii ôû bieån Ninh Thuaän -Taïp chí phaùt trieån khoa hoïc CN.
6. Phạm Văn Đạt, 2004 – Nghiên cứu thành phần hoá học và thử nghiệm sản xuất
nước giải khát đóng hộptừ rong sụn -Luận văn thạc sĩ, ĐH Nha Trang.
7. Lê Mỹ Hồng, 2005 - Giáo trình công nghệ chế biến thực phẩm đóng hộp -Trường Đại học Cần Thơ.
8. Đào Duy Hùng, Nguyễn Văn Hùng, Trần Bích Nga, 1993 – Kết quả bước đầu
nghiên cứu công nghệ chiết suất keo caragenan từ một số loài rong đỏ ở Việt Nam
–Báo cáo khoa học, Viện Nghiên cứu Hải sản.
9. Đào Duy Hùng, Nguyễn Văn Hùng, Trần Bích Nga, 1994 – Kết quả bước đầu
nghiên cứu một số chỉ tiêu kỹ thuật để xây dựng quy trình chiết suất keo caragenan
từ rong Kappaphycus alvarezii –Báo cáo khoa học, Viện Nghiên cứu Hải sản.
78
10. Đào Duy Hùng, Nguyễn Văn Hùng, Trần Bích Nga, 1994 – Quy trình tạm thời
công nghệ chiết suất keo Kappa -caragenan từ rong Kappaphycus alvarezii ở Việt
Nam –Báo cao khoa học, Viện Nghiên cứuHải sản.
11. Đào Duy Hùng, Nguyễn Văn Hùng, Trần Bích Nga, 1994 – Kết quả bước đầu
nghiên cứu một số chỉ tiêu kỹ thuật để xây dựng quy trình chiết suất keo caragenan
từ rong đỏ –Báo cao khoa học, Viện Nghiên cứu Hải sản.
12. Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn, Ngô Đăng Nghĩa, 2004 –
Chế biến Rong biển –NXB Nông Nghiệp.
13. Trần Thị Luyến, 2007, Các phản ứng cơ bản và biến đổi thực phẩm trong quá
trình công nghệ,NXB Nông Nghiệp.
14. Thái Sơn Ngọc (2004), “Trồng rong sụn xoá đói giảm nghèo”, ViệtNamNet.
15. Diệp Minh Tâm, 1978 – Thesis analysis of seaweed gels and characteristics of
gel extraction wastewater –AIT. Bangkok, Thailand.
16. Lê Ngọc Tú, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Ngô Hữu Hợp, Đặng Thị Thu, Nguyễn
Trọng Cẩn (2001), Hoá học thực phẩm,Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà
Nội.
17. Bộ Y tế (1999), Phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm
18. Alan T.Critchley, JICA 1993 - Seaweed Resources - Seaweed cultivation and
marine raching -Japan Internation Cooperation Agency.
19. Anthony D. Lines, 1977- Value of the K+ salt of Carageeenan as an Agar
substitute in Routina Bacteriological Madia.
20. Ask, E. I., Batibasaga, A., Zertuche –Gonzales, J. A. and de San, M., (in press).
Introducing cultivated varieties of Kappaphycuc alvarezii (Doty) to nonendemic
locations : suggested quarantine and introdution procedures plus a study of the
impact of introdution to a Fiji islands’ lagoon. Journal of Applied Phycology, . 63.
21. Ask, E., Ledua, E., Mario, S., Batibasaga, A., 2001. Developing the cottonii
(Kappaphycus alvarezii) cultivation industry in the Fiji islands. (abstract only)
79
XVIIth International Seaweed Symposium : Programme and Abtracts. Cape Town,
South Africa.
22. Conklin, E.J. , J.E. Smith, C.L. Hunter, and C.M. Smith, 2003. Developing a
Research-Based Management Protocol for the Invasive Alien Alga, Kappaphycus
alvarezii, in Hawaii.
23. Danida and SUMA (2001), Seaweed farming and production in Vietnam,
present situation and possibilities,Preliminary report.
24. Dennis J. McHugh , A guide to the seaweed industry, Fao fisheries technical
paper 441.
25. Glenn, E.P., Doty, M.S., 1990. Growth of the seaweeds Kappaphycus alvarezii,
K atriatu m and Eucheuma denticulatum as affected by environment in Hawaii.
Aquaculture 84, pp. 245-255.
26. Guangli Yu, Huashi Guan, Alexandra S. Ioanoviciu, Sulthan A.Sikkander,
Charuwan Thanawiroon, Joanne K.Tobacman, Toshihiko Toida, Robert J.Linhardt,
2002 - Structural studies on k–carrageenan derived oligosaccharides,Carbonhydrat
Research 337, p 433 –p 440.
27. Haluck Ozbek, Onder Percan, 2004 - Critical exponent of thermal phase
tratisions in k-carrageenan water system, Journal of Molecular structure
(theochem) 676 p19 -p27.
28. Harris J.Bixler, Sc.D, 11/1993 - PND Carrageenan: Less procesing but not
quality -Sicen Newsletter, No 2.
29. Khanjana Lewmanomont, Hiasao Ogawa, 1995 - Common Seaweads and
Seagrasses of Thailand -Faculty of Fisheries Kesetsart University.
30. Marco Nemesio E.Montano, Ph.D, 3/1991 - Basic information on the Philippine
Natural Grade Caragenan (PND) - Sicen Newsletter, No 1.
31. Massaru Matsuo, Toshie Tanaka, Lin Ma, 2002 - Gelation mechanism of
agarose and k-carrageenan solution estimated in terms of concentration
fluctuation,Polymer 43, p 5299 -p5309.
80
32. M.T. Nickerson, A.T. Paulson, 2003 - Rheological properties of gellan, kcarrageenan and alginat polysaccharide: effect of potassium and calcium ions on
macrostructure assemblages,Carbonhydrat Polymer 58, p15 –p 24.
33. M.T. Nickerson, A.T. Paulson, 2003 - Time – temperature studies of k –
carrageenan gelation in the presence of high levels of co –solutes. Carbonhydrat
Polymer 61, p231 –p 237.
34. M.R Mangione, D.Giacomazza, D. Bulone, V. Martorana, G. Cavallaro, P.L San
Biagio, 2005 - K+ and Na+ effects on the gelation properties of k-carrageenan,
Biophysical Chemistry 113, p 129 -p135.
35. Norman Stanley, 1987 - Production, propertes and uses of Carrageenan -Production and utilization of products from commercial seaweeds -Fao fisheries
technical paper 288, p 116 –p 140.
36. O.Pekcan, Otari, 2003 - A fluorescence study on the gel –to –sol tratision of k –
carrageenan, Internation Journal of Biological Macromoclecules 34, p 223 –p 231.
37. P. MacArtain, J.C. Jacquier, K.A. Dawson, 2003 - Physical characteristics of
calcium induced induced k-carrageenan networks,Carbonhydrat Polymer 53, p395
–p 400.
38. R.J.Footitl and A.S.Lewis, 1995 - The Canning of fish and meat, Blackie
academic & professionnal.
39. R.Y. Yada, Protein in food processing, p 469 –481
40. Ruth Falshaw, Harri J Bixler, Kevin Johndro, 2003 - Structure and performance
of commerical k-2 carrageenan extracs,Part III. Structure analysis and performance
in two dairy applications of extracts from the New Zealand red seaweed, Gigartina
atropurpurea, Food Hydrocolloids 17 p 129 –p 139.
41. Selim Kara, Candan Tamerler, Ertan Arda, Onder Pekcan, 2003 - Photon
transmission study on swelling of k-carrageenan gels prepared in various
concentrations, Internation Journal of Biological Macromoclecules 33, p235 –
p243.