BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN (Kappaphycus alvarezii )

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA THỦY SẢN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN (Kappaphycus alvarezii ) Sinh viên thực hiện: ĐỖ THANH TÂM Ngành: CHẾ BIẾN THỦY SẢN Niên khóa: 2006-2010 Tháng 8/2010 BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN (Kappaphycus alvarezii) Tác giả ĐỖ THANH TÂM Khóa luận đệ trình để đáp ứng u cầu cấp kỹ sư ngành Chế Biến Thủy Sản Giáo viên hướng dẫn: Th.S TRƯƠNG QUANG BÌNH Tháng năm 2010 CẢM TẠ Để có thành ngày hơm nay, trước hết tơi xin gởi lòng biết ơn sâu sắc đến cha, mẹ nuôi dưỡng chăm lo cho ăn học suốt thời gian qua Tôi xin gởi lời cảm ơn đến: Ban giám hiệu trường Đại Học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Ban chủ nhiệm khoa thủy sản toàn q thầy truyền đạt kiến thức cho tơi suốt trình học tập trường Xin cảm ơn thầy Trương Quang Bình trực tiếp hướng dẫn suốt thời gian thực đề tài Thầy quản lý phòng thí nghiệm khoa Thủy sản Các bạn sinh viên lớp chế biến thủy sản 32 giúp đỡ suốt năm học thời gian thực đề tài Do hạn chế thời gian mặt kiến thức nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận đóng góp ý kiến quý báu thầy bạn TĨM TẮT Rong sụn Công Ty TNHH Hàng Xanh thu mua từ tỉnh ven biển miền Trung Sau rong sụn chuyển phòng thí nghiệm 305 khoa Thủy Sản trường đại học Nơng Lâm TP.HCM để tiến hành thí nghiệm chiết tách carrageenan Quy trình tách chiết dựa tài liệu tác giả nước nước ngồi, sau thơng số kỹ thuật công đoạn nghiên cứu hiệu chỉnh để tìm giá trị tối ưu cho phù hợp với rong sụn trồng Việt Nam Tiến hành bố trí thí nghiệm xác định nồng độ NaOH, lượng NaOH thời gian xử lý NaOH Nhiệt độ nấu thời gian nấu, lượng KCl bổ sung vào dung dịch lọc, nhiệt độ sấy MỤC LỤC ĐỀ MỤC Trang TRANG TỰA i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH SÁCH CÁC BẢNG .viii DANH SÁCH CÁC HÌNH ix DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ x CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề .1 1.2 Mục tiêu đề tài CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu rong sụn 2.1.1 Phân loại 2.1.2 Đặc điểm sinh học .4 2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng rong sụn 2.1.4 Khả phát triển sụn Việt Nam 2.1.5 Thành phần hoá học giá trị dinh dưỡng 2.1.5.1 Thành phần hoá học 2.1.5.2 Giá trị dinh dưỡng rong sụn 10 2.2 Tổng quan carrageenan 11 2.2.1 Lịch sử phát Carrageenan 11 2.2.2 Cấu tạo carrageenan 11 2.2.3 Tính chất carrageenan 13 2.2.4 Ứng dụng 16 CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .19 3.1 Thời gian địa điểm 19 3.2 Vật liệu khảo sát 19 3.3 Hóa chất sử dụng 19 3.4 Phương pháp nghiên cứu 19 3.4.1 Công đoạn chuẩn bị 21 3.4.2 Bố trí thí nghiệm 21 3.4.2.1 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaOH sử dụng để chiết rút carrageenan 21 3.4.2.2 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng lượng NaOH sử dụng để chiết rút carrageenan 21 3.4.2.3 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng thời gian xử lý NaOH lên chất lượng carrageenan 22 3.4.2.4 Thí nghiệm khảo sát thời gian nấu chiết lên chất lượng carrageenan 22 3.4.2.5 Thí nghiệm khảo sát tỉ lệ nước nấu chiết lên chất lượng carrageenan 22 3.4.2.6 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng nồng độ KCl lên chất lượng carrageenan 22 3.4.3 Ghi nhận thời gian sấy kết thành phẩm sấy 50OC 23 3.4.4 Cách xác định số tiêu 23 3.4.4.1 Xác định hiệu suất chiết rút 23 3.4.4.2 Xác định độ ẩm sản phẩm 23 3.4.4.3 Xác định sức đông carrageenan thu 24 3.4.4.4 Xác định độ nhớt carrageenan thu 24 3.4.5 Phương pháp xử lý số liệu 25 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .26 4.1 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaOH sử dụng để chiết rút carrageenan .26 4.2 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng lượng NaOH sử dụng để chiết rút carrageenan 27 4.3 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng thời gian xử lý NaOH lên chất lượng carrageenan .28 4.4 Thí nghiệm khảo sát thời gian nấu chiết lên chất lượng carrageenan 30 4.5 Thí nghiệm khảo sát tỉ lệ nấu chiết lên chất lượng carrageenan 31 4.6 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng nồng độ KCl lên chất lượng carrageenan 32 4.7 Ghi nhận thời gian sấy kết thành phẩm sấy 50OC 33 4.8 Giá thành sản phẩm 34 4.9 Quy trình sản xuất .35 4.9.1 Rửa ngâm nước 36 4.9.2 Xử lý kiềm, rửa trung hòa nấu chiết .36 4.9.3 Lọc bổ sung KCl 36 4.9.4 Cô đặc, sấy, xay nghiền 36 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 37 5.1 Kết luận .37 5.2 Đề nghị 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Lux luxơ đvC đơn vị cacbon Cp centi posie DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH Trang Hình 2.1 Cấu tạo carrageenan Hình 2.2 Tác động mơi trường kiềm lên cấu tạo carrageenan - 14 Hình 2.3 Các hình thức liên kết carrageenan protein 15 Hình 2.4 Quá trình tạo gel đông thuận nghịch carrageenan - 16 Hình 3.1 Máy đo cấu trúc TA_XT2i (Anh) 24 Hình 4.1 Khả tạo gel Kappa-carrageenan có mặt ion K+ 33 Hình 4.2 Sản phẩm carrageenan - 33 DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Thành phần hóa học rong sụn Bảng 2.2 Thành phần hợp chất hữu rong sụn (g/100g khô) Bảng 2.3 Sự thay đổi hàm lượng protein theo tháng năm -8 Bảng 2.4 Hàm lượng acid amin rong sụn Bảng 2.5 Hàm lượng nguyên tố khoáng đa lượng vi lượng rong sụn 10 Bảng 4.1 Kết sức đông carrageenan nồng độ NaOH khác 26 Bảng 4.2 Kết ảnh hưởng lượng NaOH 6% sử dụng lên sức đông carrageenan - 27 Bảng 4.3 Kết sức đông carrageenan thời gian xử lý kiềm khác - 29 Bảng 4.4 Kết sức đông carrageenan thời gian nấu chiết khác - 30 Bảng 4.5 Kết sức đông carrageenan tỉ lệ nấu chiết khác 31 Bảng 4.7 Giá nguyên vật liệu sử dụng 34 10 4.9 Quy trình sản xuất Rong sụn khô Rửa Ngâm nước Xử lý kiềm HCl NaOH 6% Thời gian 20 phút Hàm lượng 90ml Rửa trung tính Nấu chiết Nhiệt độ 100ºC Thời gian 60phút Tỷ lệ nước/rong: 52/1 Lọc Dịch lọc KCl 0,13% Cô đặc Phơi sấy 50ºC Xay nghiền Carrageenan 45 4.9.1 Rửa ngâm nước Rong sụn khô đem rửa để loại bỏ tạp chất, cát, bụi bám, lẫn lại rong trình thu hoạch phơi khô Sau rửa sạch, ta tiến hành đem ngâm rong sụn qua đêm nhiệt độ thường với tỷ lệ nước/nguyên liệu 10:1 Mục đích việc ngâm rong qua đêm làm cho rong sụn trương nở Sau rửa lại lần nữa, cắt nhỏ rong với kích thước từ 5-7 mm tiến hành công đoạn xử lý kiềm 4.9.2 Xử lý kiềm, rửa trung hòa nấu chiết Rong sau cắt nhỏ cho vào hũ cho 90ml NaOH 6% để vòng 20 phút vớt rong Sau tiến hành trung hòa hết lượng NaOH dư HCl 6% Tiến hành nấu chiết 100ºC, thời gian nấu 60 phút, tỉ lệ nước/rong 52/1 Trong thời gian nấu tiến hành khuấy đảo không để rong bám vào nồi bị cháy 4.9.3 Lọc bổ sung KCl Sử dụng vải để lọc dung dịch carrageenan Tiến hành lọc hai lần để đảm bảo dung dịch thật Sau lọc xong, bổ sung với tỷ lệ KCl 0,13% so với dung dịch lọc 4.9.4 Cô đặc, sấy, xay nghiền Cô đặc dung dịch carrageenan 50-60ºC, tránh để nhiệt độ cao làm đứt liên kết carrageenan Trong q trình đặc sử dụng quạt gió thổi liên tục nhằm giảm nhiệt độ đặc, làm q trình bốc nước diễn nhanh dung dịch cô đặc nhanh Cô đặc đến khối lượng dung dịch carrageenan giảm nữa, trải mỏng carrageenan khay sấy 50ºC giờ, sản phẩm thu đem xay nhỏ, đóng gói bảo quản sản phẩm nơi khơ thống mát, tránh cho sản phẩm bị hút ẩm 46 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Qua trình thí nghiệm, chúng tơi xác định quy trình sản xuất carrageenan từ rong sụn thông số cho công đoạn xử lý sau: Nồng độ NaOH: 6% Thời gian xử lý: 20 phút Lượng NaOH: 90ml Nhiệt độ nấu: 100ºC Thời gian nấu: 60 phút Tỉ lệ nước/rong: 52/1 Khi tiến hành nấu chiết carrageenan theo thông số nêu trên, sản phẩm thu có độ ẩm 24,30% ,hiệu suất thu hồi 22,35%, sức đơng trung bình carrageenan 2410 g/cm2, độ nhớt carrageenan 91,2 cp 5.2 Đề nghị Do điều kiện thời gian phòng thí nghiệm nhiều hạn chế, chưa thể tiến hành khảo sát tất yếu tố qui trình tách chiết carrageenan Do chúng tơi đề nghị nghiên cứu kỹ qui trình chiết suất carrageenan để nâng cao hiệu chiết suất carrageenan: Nghiên cứu công nghệ tẩy trắng carrageenan Khảo sát nhiệt độ nấu chiết môi trường nấu chiết Nghiên cứu xác định vật liệu lọc thích hợp để thu dung dich carrageenan Khảo sát chế độ sấy carrageenan Khảo sát hiệu suất thu hồi công đoạn quy trình 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Đức Phương Linh Trần Lê Quỳnh Chi, 1989 Chiết suất alginate từ rong mơ sargassum Luận văn tốt nghiệp kỹ sư nuôi trồng thủy sản, Đại Học Nông Lâm TP.HCM Đống Thị Anh Đào,1999 Thu nhận carrageenan chế biến thực phẩm từ nguồn rong sụn trồng biển Việt Nam Tạp chí Phát triển khoa học cơng nghệ tập số 9/1999 Huỳnh Quang Năng, 2003 Di nhập phát triển rong sụn kappaphycus alvarezii (doty) vào vùng biển Việt Nam Phân viện khoa học vật liệu Nha Trang Lê Thanh Huỳnh Văn, 2004 Nghiên cứu thủ nghiệm kỹ thuật chế biến số dạng thực phẩm từ rong sụn Luận văn tốt nghiệp ngành công nghệ sinh học, Đại Học Nông Lâm TP.HCM Nguyễn Ngun Chiến, 2006 Khảo sát tình hình ni rong sụn kappaphycus alvarezzi Khánh Hòa tiến hành nuôi thực nghiệm điều kiện khác Luận văn tốt nghiệp kỹ sư công nghệ sinh học, Đại Học Nông Lâm TP.HCM Nuyễn Văn Công, 2008 Phương pháp xử lý số liệu thủy sản Nhà xuất Đại Học Nông Lâm TP.HCM Tài liệu internet Đào Trọng Hiếu,2009 Tối ưu hố quy trình cơng nghệ tách chiết carrageenan từ Rong sụn (Kappaphycus alvarezii) Truy cập ngày 21/6/2010 48 PHỤ LỤC Phụ lục Kết sức đơng carrageenan thí nghiệm xác định nồng độ NaOH Nồng độ NaOH (%) Sức đông carrageenan (g/cm2) 241 249 244 251 253 257 260 269 271 Phụ lục Kết sức đông carrageenan thí nghiệm xác định hàm lượng NaOH 6% Hàm lượng NaOH (ml) Sức đông carrageenan (g/cm2) 70 255 251 257 260 269 271 259 263 265 90 110 49 Phụ lục Kết sức đơng carrageenan thí nghiệm xác định thời gian xử lý kiềm Thời gian xử lý kiềm (phút) Sức đông carrageenan (g/cm2) 20 275 268 285 260 269 271 236 240 243 40 60 Phụ lục Kết sức đơng carrageenan thí nghiệm xác định thời gian nấu chiết Thời gian nấu chiết (phút) Sức đông carrageenan (g/cm2) 60 271 263 262 257 260 253 245 251 253 65 70 50 Phụ lục Kết sức đơng carrageenan thí nghiệm xác định tỉ lệ nước nấu chiết Tỉ lệ nước/rong Sức đông carrageenan (g/cm2) 48/1 274 270 267 271 263 262 52/1 Phụ lục Thơng số tính hiệu suất Khối lượng ban đầu m= 3,52g p= 20g Khối lượng trước đem sấy 105OC m1= 0,37g p1= 5,05g Khối lượng sau đem sấy 105OC m2= 0,28g p2= 3g 51 Phụ lục Kết sức đông carrageenan bổ sung KCL 0,13% công đoạn bổ sung KCl 52 Phụ lục Kết sức đông carrageenan bổ sung KCL 0,15 công đoạn bổ sung KCl 53 Phụ lục Kết sức đông carrageenan thành phẩm 54 Phụ luc 10 Kết xử lý thống kê sức đơng carrageenan thí nghiệm xác định nồng độ NaOH One-way ANOVA: suc dong carrageenan versus nong NaOH Analysis of Variance for suc dong Source DF SS MS nong6 734.0 367.0 Error 120.0 20.0 Total 854.0 Level N 3 Mean 244.67 253.67 266.67 Pooled StDev = StDev 4.04 3.06 5.86 4.47 F 18.35 P 0.003 Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev + -+ -+ -+ -( * -) ( * -) ( * -) + -+ -+ -+ -240 250 260 270 Tukey's pairwise comparisons Family error rate = 0.0500 Individual error rate = 0.0220 Critical value = 4.34 Intervals for (column level mean) - (row level mean) -20.206 2.206 -33.206 -10.794 -24.206 -1.794 55 Phụ lục 11 Kết xử lý thống kê sức đơng carrageenan thí nghiệm xác định hàm lượng NaOH 6% One-way ANOVA: suc dong carrageenan versus ham luong NaOH Analysis of Variance for suc dong Source DF SS MS ham luon 234.9 117.4 Error 106.0 17.7 Total 340.9 Level 70 90 110 N 3 Mean 254.33 266.67 262.33 Pooled StDev = StDev 3.06 5.86 3.06 4.20 F 6.65 P 0.030 Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev + -+ -+ -+ ( -* ) ( * -) ( * -) + -+ -+ -+ 252.0 259.0 266.0 273.0 Tukey's pairwise comparisons Family error rate = 0.0500 Individual error rate = 0.0220 Critical value = 4.34 Intervals for (column level mean) - (row level mean) 70 90 -22.865 -1.801 110 -18.532 2.532 90 -6.199 14.865 56 Phụ luc 12 Kết xử lý thống kê sức đơng carrageenan thí nghiệm xác định thời gian xử lý NaOH 6% One-way ANOVA: suc dong carrageenan versus thoi gian xu lý NaOH Analysis of Variance for suc dong Source DF SS MS thoi gia 2136.2 1068.1 Error 239.3 39.9 Total 2375.6 Level 20 40 60 N 3 Mean 276.00 266.67 239.67 Pooled StDev = StDev 8.54 5.86 3.51 6.32 F 26.78 P 0.001 Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev -+ -+ -+ ( -* -) ( -* -) ( -* -) -+ -+ -+ 240 255 270 Tukey's pairwise comparisons Family error rate = 0.0500 Individual error rate = 0.0220 Critical value = 4.34 Intervals for (column level mean) - (row level mean) 20 40 -6.49 25.16 60 20.51 52.16 40 11.17 42.83 57 Phụ lục 13 Kết xử lý thống kê thời gian nấu chiết One-way ANOVA: suc dong carrageenan versus thoi gian nau chiet Analysis of Variance for suc dong Source DF SS MS thoi gia 369.6 184.8 Error 108.0 18.0 Total 477.6 Level 60 65 70 N 3 Mean 265.33 256.67 249.67 Pooled StDev = StDev 4.93 3.51 4.16 4.24 F 10.27 P 0.012 Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev + -+ -+ -+ ( -* ) ( -* ) ( * -) + -+ -+ -+ 248.0 256.0 264.0 272.0 Tukey's pairwise comparisons Family error rate = 0.0500 Individual error rate = 0.0220 Critical value = 4.34 Intervals for (column level mean) - (row level mean) 60 65 -1.964 19.297 70 5.036 26.297 65 -3.631 17.631 58 Phụ lục 14 Kết xử lý thống kê tỉ lệ nước nấu chiết One-way ANOVA: suc dong carrageenan versus ti le nuoc nau Analysis of Variance for suc dong Source DF SS MS ti le nu 37.5 37.5 Error 73.3 18.3 Total 110.8 Level 48/1 52/1 N 3 Mean 270.33 265.33 Pooled StDev = StDev 3.51 4.93 4.28 F 2.05 P 0.226 Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev + -+ -+ -( -* ) ( * -) + -+ -+ -264.0 270.0 276.0 Tukey's pairwise comparisons Family error rate = 0.0500 Individual error rate = 0.0500 Critical value = 3.93 Intervals for (column level mean) - (row level mean) 48/1 52/1 -4.707 14.707 59 ... hiệu KA thuộc: Ngành: hồng tảo Rhodophyta Lớp: Flrideophyceae Bộ: Gigartinates Họ: solieriaceae Giống: Kappaphycus alvarezii Loài rong đỏ Kappaphycus alvarezii (Doty), đặt tên Việt Nam rong sụn,... Thủy sản Các bạn sinh viên lớp chế biến thủy sản 32 giúp đỡ suốt năm học thời gian thực đề tài Do hạn chế thời gian mặt kiến thức nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận đóng góp...BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT CARRAGEENAN TỪ RONG SỤN (Kappaphycus alvarezii) Tác giả ĐỖ THANH TÂM Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành Chế Biến Thủy Sản Giáo viên hướng