Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ. (Khóa luận tốt nghiệp)

Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ. (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ. (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ. (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ. (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ. (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ. (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ. (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ. (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ. (Khóa luận tốt nghiệp)

Tôi xin chân thành c n Th Lý Khoa Công ngh th c ph m

tôi trong quá trình h c t p và nghiên c u nh ng l i c t

Thái Nguyên, ngày 30 tháng 5

Sinh viên

VÂN ANH

DANH M C CÁC B NG

B ng 2.1 Thành ph n hóa h c c a m t s i Vi t Nam [6] 5

B ng các nguyên t khoáng trong m t s Hòn Ch ng - Nha Trang [6] 6

B ng 2.3: Di t và mùa v n m t s t nh c a Vi t Nam [6] 8

B ng 4.1: Thành ph n hóa h c c 32

B ng 4.2 ng c a n n hi u qu n u chi t Alginate 32

B ng 4.3 ng c a n n hi u qu n u chi t Alginate 33

B ng 4.4 ng c a nhi n hi u qu n u chi t Alginate 35

B ng 4.5 ng c a th n hi u qu n u chi t Alginate 36

B ng 4.6 ng c a t l CaCl2 n thu nh n t a và l c Alginate 37

B ng 4.7 ng c nh màu Alginate 38

B m c a ch ph m 39

DANH M C CÁC HÌNH

Hình 2.1: Hình nh v 4

Hình 2.2: Công th c c u t o c n c monomer 9

Hính 2.3: Công th c phân t c a axit alginic 9

Hình 2.4: Quá trình t o gel Alginate v i canxi 11

quy trình tách chi t Alginate b hóa 16

quy trình tách chi t Alginate t 40

M C L C

PH N 1 T V 1

1.1 M u 2

1.1.1 M 2

1.1.2 Yêu c u 2

PH N 2 T NG QUAN 3

2.1 Gi i thi u chung v 3

2.1.1 Ngu n g c, s phân b ro 3

m th c v t h c c 4

2.1.3 Thành ph n chính c 5

2.1.4 Giá tr c 6

2.1.5 Tình hình khai thác và tiêu th c ta 7

2.2 Gi i thi u v Alginate 9

m, c u t o, tính ch t c a Alginate 9

2.2.2 Tính ch t c a Alginate 9

2.3 ng d ng c a Alginate 12

2.3.1 ng d ng trong công ngh th c ph m 12

2.3.2 ng d ng trong công ngh d t 13

2.3.3 ng d ng trong công ngh in 13

2.3.4 ng d ng trong y h c 13

2.4 Gi i thi u quá trình tách chi t 13

khoa h c c a quá trình tách chi t 13

pháp tách chi t 14

2.4.3 Quy trình tách chi t Alginate b 16

2.5 Tình hình nghiên c u và s n xu t Alg c và trên th gi i 20

PH N 3 NG N U 23

ng nghiên c u 23

ng nghiên c u 23

3.1.2 V t li u nghiên c u 23

3.1.3 m và th i gian nghiên c u 23

3.2 N i dung nghiên c u 24

c 24

nh các ch tiêu hóa lý 24

3.3 B trí thí nghi m 26

nh các thông s ng n quá trình n u chi t Alginate 26

nh y u t n quá trình thu nh n Alginate 30

3.3.3 nh bao bì bao gói ch ph m 31

PH N 4 K T QU VÀ TH O LU N 32

nh thành phân hóa h c chính c a rong và bã rong 32

nh thông s n n u chi t Alginate t 32

4.2.1 ng c a n n hi u qu n u chi t Alginate 32

4.2.2 ng c a t l nguyên li u/dung môi li n hi u qu n u chi t Alginate 33

4.2.3 ng c a nhi n u chi n hi u qu n u chi t Alginate 35

4.2.4 ng c a th n hi u qu n u chi t Alginate 36

4 nh y u t n quá trình thu nh n Alginate 37

4.3.1 ng c a t l CaCl2 n kh n và l c t a Alginate 37

4.3.2 n ng c nh màu Alginate 38

nh v t li u bao gói ch ph m 39

t Alginate t 40

Ph n 5 K T LU N VÀ KI N NGH 42

5.1 K t lu n 42

5.2 Ki n ngh 42

TÀI LI U THAM KH O 43

PH N 1

T V

Vi t Nam có h th c v ng v t vô cùng phong phú H sinh v t bi n góp

ph n t o nên s phong phú và giàu có y V i l i th b bi u ki n khí h u thu n l i nên r t thích h p cho khai thác th y h i s n Ngoài nh ng s n

bi t có giá tr i s n ph m bi n có giá tr dinh

ng và giá tr kinh t cao

Sargassum) là m t trong nh ng loài rong bi n chi vùng ven

bi n mi n Trung nói chung và khu v c B i Vân nói riêng b i s ng vthành ph n loài và s ng t nhiên cao nh t V

là m t ngu n nguyên li u quan tr ng cho công nghi p s n xu t Alginate

S ng v c o nên cho Alginate nh ng tính ch c thù, làm

c ng d ng trong nhi c xem là m t trong

nh ng polysaccaride có nhi u ng d ng nh t Các ng d ng truy n th ng c a

n kh c, t o gel, t nh t và tính ch t n

nh c a nó Các ng d ng nghiên c u g y Alginate có nhi u ng

d ng trong công ngh sinh: làm ch t n n c nh cho t bào s n xu t các hóa ch t trong trong th c ph m, s n xu t kháng th dòng, s n xu t gi ng nhân t o hàng lo t b

Trên th gi i, nhi u công trình nghiên c u s n xu t Alginate và các ch ph m

nghi i s ng

Hi n nay Vi t nhi u công trình nghiên c u tách chi t Alginate và

ng d ng c a nó vào trong công nghi p Tuy nhiên vi c nghiên c u thu nh n Alginate

t ph ph th là t trích ly fucoxanthin còn r t ít Vì

v y s n xu t Alginate t bã t c n thi t, nh s d ng c a rong

n d ng ngu n ph ph m Chính vì nh ng ý do này mà tôi ti n hành nghiên c Nghiên c u quy trình tách chi t Alginate t

- nh các thông s n quá trình n u chi t Alginate.

- nh y u t n quá trình thu nh n Alginate

- nh bao bì bao gói ch ph m Alginate

- Xây d c quy trình tách chi t Alginate t bã rong

PH N 2

T NG QUAN 2.1 Gi i thi u chung v

2.1.1 Ngu n g c, s phân b

t Nam ch y u thu Sargassum), h

(Sgarssaceae), b a (Fucales) ngành rong nâu (Phaeophyta).

rong bi n có thành ph n loài phong phú, phân b ph bi n, s ng cao và là ngu n l i

t nhiên l n nh t trong ngu n l i rong bi n Vi t Nam

Rong có tên khoa h c là Sargassum t tên b i các th y th B

y nó trong bi n Sargasso Rong phân b ch y u Trung Qu c, Nh t

B Vi t Nam lo i th c v t này phân b r ng, kéo dài t vùng

bi n Qu n Kiên Giang và các h o, t p trung nhi u nh t vùng b

bi n c a thành ph ng và các t nh Qu nh, Khánh Hòa, Ninh Thu n, Qu ng Ninh r t thu n l i cho vi c khai thác và v n chuy n Tuy nhiên do mùa v ng n nên c n có bi n pháp x lý và b o qu n nguyên li có th s d ng cho c 3]

S ng rong vùng ven bi c ta kho ng 30000-35000 t

rong lá dài S augustifolium ng rong l i l u l n khu v c các vùng b mi n Trung, mi n Nam và vùng h c bi t chúng phát tri n r t m nh v i m cá th cao Hòn Ch ng và Bãi Tiên thu c t nh Khánh Hòa, và i, Cà Ná, M Tân thu c t nh Ninh Thu ng g p và

có s S mcclurei, S polycystum, S henslowianum, S carpophyllum,

S aemulum, S crassifolium, S binderi, 6]

2.1.3 Thành ph n chính c

Thành ph n chính có trong rong , g m nhóm monosaccaride

và polysaccaride Nhóm monosaccride g i các t l khác nhau

nhóm polysaccride g m Alginate, fucoxanthin,

fu ng axit alginic trong các lo i rong chi m kho ng 20-30% so v i tr ng khô, mannitol v ng 7-10% tr ng khô

ng protein có t 5 15% T ng khoáng có t 20 y các nguyên t khoáng c n thi sinh v c bi t là iod v ng t0,08 0,34% làm cho rong là ngu c li ch a b u c Ngoài ra rong còn ch c và các h p ch t có ho t tính sinh h c

k ng axit alginic ph thu c vào lo i rong, v ng mà rong phân b [6]

Theo k t qu nghiên c u v thành ph ng và hóa h c c a loài

ch t khoáng 35,18%, lipid 1,06%, carbohydrate t ng s 47,73%, và ch ng s4,83% [14]

Rong có kh t các nguyên t hóa h c, n n các nguyên t này trong tro c a chúng có th g p hàng, hàng tri u l n so v c

bi y khá nhi u nguyên t hóa h c trong rong : Al, Si, Mg, Ca, Sr,

B ng các nguyên t khoáng trong m t s loài rong

n ch t Alginate natri chi t t rong có th ch c

b nh nhi m phóng x vì ch t này u ng vào s h p thu Sr phóng x r i th i ra ngoài

c khi ch t phóng x này xâm nh p vào máu, t 6]

2.1.4.2 Vai trò c i

Rong c s d u tiên Nh t B n và Trung Qu c trong vai trò là ngu n

th c ph m quan tr ng Vi t Nam, rong c s d ng làm th c ph n trong s c dùng làm th c coi là ngu n cung c p khoáng và các nguyên t ng quan tr ng (P, S, K, Cu, Fe, Mn, Co, Mo, ),

i thu c lá, khoai lang, hành t i, rau xanh, các lo

ng iod trong rong (0,25 0,35% kh

ng iod c a các cây trên l n Rong c s d t lo i

c th o ch a b u c , nó không ch cung c p iod và các nguyên t ng

i mà còn cung c p m t s u h t các axit amin không tay th

nguyên li u quan tr chi t keo Alginate, dùng trong nhi u ngành công nghi p

p gi nh, m ph m, công nghi p th c ph m, ho c thay th cacbon metyl cellulose làm ph ng khoan d u

bi n, có tác d i gian quánh c i quy t s c

b b n cho công trình Keo Alginate

Mannitol là m t lo ng có giá tr trong rong Lo c s

d ng r ng rãi trong công nghi p th c ph c ph m Nó có tác d a

ho u tr a Mannitol là gi i pháp hi u qu làm gi m áp su t trong m t, gi u tr b nh giãn m ch vành, tr

r t có l i b b nh ti

2.1.5 Tình hình khai thác và tiêu th c ta

Vi rong phát tri n trên vùng bãi tri u

n n c ng Các ngu n d tr l n nh t c a rong t p trung phía B c v nh B c B ,

mi n Trung và ven b bi n phía nam Vi t Nam v i

v i h u h t các loài rong kéo dài t n tháng 6 [9]

Th i gian thu t t nh t là kho ng th i gian t n tháng 6 Nh ng loài rong

s ng sâu phát tri ng c a rong Vi t Nam trên 15000 t n

i ta ch s d ng m t ph n t 300 500 t

m nh nhu c i v i rong (xu t kh u sang Trung Qu c) và s

25 l n trong vi c thu mua toàn b sinh kh i c a rong , d n s khai thác tùy ti n

c i dân, rong b c c b c t t t c trong su t th i k ng

S s d ng b t h p lý ngu n s gi m m nh s n

ng rong xu ng nhi u l n, và sau 2 Vi t Nam có th ch còn l i

r t ít ho c nghiêm tr h y ho i hoàn toàn (tr khi các bi n pháp kh n c p

c m khai thác rong b c ban hành) S tri t tiêu các bãi rong s d n n

th m h a cho toàn b vùng ven b bi n c a Vi t Nam: vi c phá h y các r n san hô, phá

h y các h sinh thái, làm gi m ho c bi n m t các loài cá ven b

Vùng bi n Khánh Hòa có di n tích rong cao nh t, t ng di n

2000000 m2 ng khá cao, có th lên t i 5,5 kg/m2, tr ng có th khai thác hàng

8]

Theo k t qu kh o sát c a Bùi Minh Lý, Vi n nghiên c u và ng d ng công nghNha Trang cho th là loài chi nh t các khu v c v i tr ng chi m 98% t ng tr ng c a các bãi rong, m cây trung bình 43,8 ± 20,2 cây/m2và

t 456 ± 64,2 g khô/m2 2]

2.2 Gi i thi u v Alginate

m, c u t o, tính ch t c a Alginate

m, c u t o c a Alginate

Alginate là tên g i chung c a các mu i axit t polymer m ch

th c t o thành t hai g c monomer là axit - D- mannuronic(M) và axit - gulunoric (G) liên k t v i nhau b ng liên k t 1-4 glucoside m t cách ng u nhiên trên m ch Alginate C u t o c a hai monomer theo công th c c c ch ra theo hình, theo công th c này, hai monome ch khác nhau ch nhóm carboxyl

- Là ch c.

- Axit alginic hòa tan trong dung d ch ki m hóa tr I và t o dung d ch mu i

ki m có hóa tr nh t cao

Khi cho axit m nh tác d ng v i mu i ki m Alginate thì axit alginic

c tách ra k t t a n i lên b m t dung d ch Tính ch t này r t quan tr ng

c ng d ng vào quy trình chi t tách Aginate Các mu i Alginate c

nh t

r t l và t o thành d ng b c l i, Alginate natri và các mu i

K+, NH4+, (CH2OH)3NH+c a Alginate c và t o thành dung d

nh nh t c a Alginate ph thu c vào chi u dài c a phân t Alginate có

kh ng phân t trung bình càng l nh t dung d ch càng cao Trong s n

xu i ta có th kh ng ch u ki n rút chi s n xu t ra Alginate

nh t theo yêu c u và nó có th bi n thiên trong m t d i r ng t 10- 1000mPas [1]

nh t dung d ch Alginate còn ph thu c vào nhi Khi nhi

nh t gi m kho ng 2,5% cho 10C Khi làm ngu nh t quay v giá tr th

u Tuy nhiên n u duy trì nhi 500C trong nhi u gi thì s làm Alginate c t

s nh t gi m [8,9,11]

nh t c a dung d ch Alginate không b gi m trong kho ng pH t 5-11, pH

i 5, các ion -COO- b u b proton hóa thành l n

gi a các chu i b gi m, chúng tr nên g o liên k

nh t Khi pH b xu ng kho ng t 3-4 s t o thành gel N u Alginate có ch a m t

ít ion Ca2+, s t o gel còn s a, kho ng pH = 5 N u pH gi m nhanh t 6

xu ng 2, s t o thành k t t a c a axit alginic Khi pH trên 11, Alginate s bdepolyme hóa t t và gi nh t Liên k t glucoside r t nh y c m v i c axit và

ki u ki n thu n ti n cho vi c th y phân, Alginate s b c t

m ch r t nhanh chóng Ngoài ra, tác d ng oxy hóa b i các g c t

dung d ch Alginate gi nh t

M t v c t Alginate natri khô, nhi ng s b c t

m ch và gi m kh ng phân t ch trong vài tháng N u h nhi và b o qu n

không gi kh ng phân t N u h nhi và b o qu i s duy

c l i, axit alginic khô r t kém nh nhi ng do

nó b th ng c a s th y phân n i phân t do axit xúc tác [13]

c hi ng oxy hóa ch t béo và các thành ph n khác trong th c ph m, bên

gi m s t o thành tinh th u t quá trình gi l nh, t o c m giác m m cho s n ph khác bi t gi i và kem làm t i nhà Khi không có Alginate ho c nh ng ch t làm b , tinh th phát tri n

l n, mang l i c m giác c ng mi ng Alginate m t tan ch y c a kem Khi có Alginate s làm cho kem m

Ngoài ra màng Alginate canxi giúp b o qu n cá th nh t c mùi khó ch u c n ch s oxy hóa, ti p xúc tr c ti p v i không khí

Alginate làm cho gi y bóng, dai, không g y, m khô nhanh,

nguyên li gi y ch ng cháy Ngoài ra Alginate natri còn làm ch t k t dính trong m c in

Trong công ngh bào ch thu c A c s d ng làm ch t nh,

t t c cho dung d ch, làm v b c cho thu c, làm ch t

ph gia ch các lo i th

Trong nha khoa dùng axit alginic thay cho th làm khu

gi u cho hình c

2.4 Gi i thi u quá trình tách chi t

2.4.1 khoa h c c a quá trình tách chi t

Tách chi t d l y các ch t tan ra kh i các

mô th c v t S n ph c c a quá trình tách chi t là m t dung d ch c a các

ch t hòa tan trong dung môi Dung d c g i là d ch chi t B n ch t c a quá trình chi t nguyên li u b ng dung môi là quá trình di chuy n v t ch t c a hai pha r n l ng, còn nguyên li u là pha r n Có ba quá trình quan tr ng x y ra trong quá trình tách chi t:

- S thâm nh m c a dug môi vào nguyên li u

- Hòa tan các ch t trong nguyên li u

Alginate canxi không tan và tách ra kh c, m tách Alginate t

d ng gel axit alginic k t t a [4]

Thêm axit H2SO4ho c HCl loãng vào trong d ch ch a Alginate natri c axit alginic d ng gel n i lên trên b m t và có th tách ra Tuy nhiên axit alginic b

Alginate natri không tan trong h n h p c c, vì v y ch c nên

Nh ng s i này có th c phân tách b ng l c qua sàng kim lo c r a v i

lo i b ph n mu

c pha v i axit loãng và chuy i sang gel axit alginic

v n gi c tính ch t s canxi vì v y có th s d

tr lo i b c S n ph m sau quá trình nén ép trông g t kh i r n

n ch ch ng kho ng 20-25% axit alginic Tuy nhiên t o

d ng past khi tr chuy i sang d ng Alginate natri Na2CO3 c cho vào Alginate cho t t pH yêu c u [16]

m:

- c các s i Alginate m t cách d hu t quá trình axit hóa

- Ph n ng di n ra nhanh.

m:

- c chuy i ph làm cho quá trình kéo dài: mu n có gel alginic c n ph i axi hóa.

hi n quá trình thu nh n Alginate

2.4.3 Quy trình tách chi t Alginate b hóa

quy trình tách chi t Alginate b

Na2CO3

H2SO4NaOCl

H2SO4 Formol

2.4.3.1 Quá trình x lý hóa h c.

X lý formol

M

- B o v Alginate trong su t quá trình công ngh

- H n ch protein trong d ch chi t

- Làm m m cellulose c a cây rong t u ki n thu n l i cho quá trình n u chi t

- Axit có tác d ng hòa tan các thành ph n phi Alginate ch y u: ch t màu và

[(C5H7O4COO)2Ca]n + 2nHCl 2C5H7O4COOH + nCaCl2

[(C5H7O4COO)2Ca]n + nH2SO4 2C5H7O4COOH + nCaSO4

X lý axit làm cho quá trình tách thu n l t màu, gi m thi u s

gi nh t do s có m t c a các h p ch t phenol

2.4.3.2 Quá trình tách chi t và thu nh n Alginate

2nC5H7O4COONa + nCaCl2 2nC5H7O4COOCa + 2nNaCl

2nC5H7O4COONa + n H2So4 2nC5H7O4COOH + CaSO4

Cho axit vào th c hi n quá trình axit hóa Khi pH 2-3 thì quá trình t o gel alginic s x y ra hoàn toàn Trong th c t i ta pha axit sunfuric công nghi t vào d ch l c và kh u, k t t a d ng

-NaOCl t y màu m c tím và chi phí l i th a thu c tím

h i dùng thu kh

-NaOCl ít nh t c a Alginate

thu Alginate natri

Mu n có Alginate-Na tinh ch ta cho axit m 70-80% trunghòa v i Na2CO3 ng Na2CO3 ng axit alginic tinh khi t

i ta cho Na2CO3 tinh khi t vào t t ng th i khu o

m ph n ng hoàn toàn Th b ng cách ki m tra l i pH = 7- chay dung d ch Alginate không còn s i b t n a tr u và keo

S y

S d ng pháp s y khô chân không nhi t 45-50oC

2.4.3.3 M t s y u t n quá trình n u chi t Alginate

Th c hi n nhanh và tri ph n ng gi a axit alginic v i ki m t o Alginate hòa tan Gi nh ng t u ki n cho quá trình hòa tan Alginate natri trong dung d ch.

m c a dung d nh t cao Do v y c n ph i n u nhi ng cho quá trình hòa tan, nhi cao y ph n ng nhanh, rong nhanh nát, th i gian n u chi t ng u ki n chi t t rong S.mcclurei v i nhi chi t là 55-60oC và th i gian chi t 2-3h Tuy nguyên li u bã th khác v i nguyên li u ch c th y phân 3 l ng ethanol 960, chính vì v y mà bã rong này có màng cellulose b bào mòn và các liên k t ch a Alg Do v y nhi

n u chi t n m trong kho ng 25-400C

Th i gian n u chi t

C n ph i xác nh th i gian n u chi t thích h p, Na2CO3 th m vào t

i ion và th i gian Alginate natri khu ch tán ra ngoài Th i gian quá ng n

ho u n hi u qu n u chi t Alginate

ng d ch n u

ng dung d ch n u c n h p lý, n ng ki m quá th p, làm cho n ng

ch t keo cao, d n kh nguyên li u ra dung d ch

gi nh t c a d ch n n tr quá trình khu o, c n tr khâu l c,làm cho hi u su t chi t gi m N ng dung d ch ki

cho quy trình s n xu t, gi t dây chuy n, kh t m chglucoside l n làm gi m ch ng Alginate

Tình hình nghiên c u, s n xu t Alginate trên th gi i

Trên th gi i có r t nhi u công trình nghiên c u v tách chi t và s n xu t Alginate c công b

Alginate c Standford tách chi t ra l u tiên trên th gi

t rong nâu Laminaria stenophyllum p m

s n xu t cho Alginate h p t i San Diego Hoa K

c t ch c l i thành Kelco Company Anh s n xu t Alginate l u

Industries Ltd sát nh p vào chi nhánh Kelco Division c a công ty Merck Hoa K

và tr u, chi m 70% s ng Alginate trên th gi

1995, công ty Merck bán toàn b công ty Kelco cho Monsanto, công ty l n ti p theo là Protan A/S c a Nauy, r n Pháp, Nh t B n và Trung Qu c T ng c ng có

17 nhà máy c a 9 qu c gia trên th gi i s n xu t Alginate [4,8,15]

Theo César và c ng s t dung d ch Alginate natri chi t xu c: quy trình s d ng HCl, quy trình s d ng ethanol, quy trình s

d ng CaCl2 S d ng CaCl2cho s n ph m tinh khi t nh t, tuy nhiên hi u su t l i th p

nh nh t gi m, quy trình s d ng ethanol cho hi u su t cao nh t

Swee-Yong Chee, Ping-Keong Wong, Ching-Lee Wong (201 c hi n

kh o sát v i b n loài rong S baccularia, S binderi, S siliquosum và Turbinaria conoides theo c t nóng (500C, 3h) và chi t nhi ng

v i hai loài S fluitans và S oligocystum, khi tinh ch b ng quy trình s d ng axit

Vi c nghiên c u tách chi t Alginate c ta th c hi n l

h s i B môn Ch Bi i h c Nha Trang tách chi t Alginate t rong vùng bi n H ng d ng vào vi c in hoa trên

v i Sau nhi u công trình nghiên c u, th c s Nguy n Huy Th c

c u xây d n xu t Alginate natri t 10 t n/