Từ các kết quả nghiên cứu ở trên cho phép đề xuất quy trình sản xuất carrageenan bằng chế phẩm enzyme như sau:
Enzyme/rong: 1,45% Nhiệt độ: 420C pH: 5,1
Rong sụn khô Ngâm nước 8- 10 giờ Xử lý bằng Viscozyme L Bã Nấu chiết Lọc Dịch lọc Tỷ lệ nước/rong: 50/1
Thời gian nấu chiết: 800C, nhiệt độ 90 0C
KCl 0,3%
Carrageenan Lạnh đông, tan giá
Phơi khô
Nhiệt độ: -15 -240C Thời gian: 24 –36h
Rửa
Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu: rong khô nguyên liệu được rửa sạch hết cát, tạp chất, phơi nắng
cho đến khô đạt độ ẩm khoảng 18 – 20%.
Ngâm, rửa: rong khô cần được ngâm để trương nở thuận lợi cho quá trình xử
lý enzyme sau nàỵ Quá trình ngâm khoảng 8 – 10 giờ, ở nhiệt độ phòng. Trong quá trình này nên quan sát và đổ thêm nước để đảm bảo rong luôn đươc ngập nước, để sản phẩm sau này đạt chất lượng tốt hơn.
Xử lý enzyme: rong sau khi rửa đem đi xử lý với chế phẩm Viscozyme – L với
các thông số sau
+ Lượng nước gấp 20 lần trọng lượng rong khô + Tỷ lệ enzyme/rong: 1,45%
+ Nhiệt độ xử lý: 420C + pH môi trường: 5,1 + Thời gian xử lý: 60 phút
Mục đích của việc xử lý enzyme nhằm thủy phân bào mòn màng cellulose của thân rong, qua đó cũng phần nào loại bỏ một số tạp chất như: chất màu, protein, lipid, và mốt số tạp chất khác. Các chất này có tác dụng làm yếu liên kết của carrageeanan và các thành phần khác nhờ đó mà việc tách chiết carrageenan được dễ dàng, hiệu suất caọ
Rửa: mục đích loại bỏ những tạp chất được tạo ra sau quá trình thủy phân enzyme như: enzyme, glucose, chất màu, protein… tránh ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sau khi nấu chiết.
Nấu chiết: rong sau khi được rửa được đem đi nấu với các thông số sau:
+ Tỷ lệ nước/ rong khô: 50/1 + Nhiệt độ nấu: 900C
+ Thời gian nấu: 80 phút
Lọc: sau khi nấu chiết, dung dịch được lọc qua một lớp vải mịn nhằm loại bỏ
phần bã rong và các tạp chất có lẫn trong rong.
Dịch loc: bổ sung KCl 0,3% so với dịch lọc, KCl có tác dụng làm tăng sức đông của carrageenan.
Để đông, cắt sợi (thỏi, miếng): dịch lọc sau khi đông, tiến hành cắt miếng mỏng có bề dày khoảng 1cm, nhằm mục đích rút gắn thời gian làm đông sau này, tạo điều kiện tách nước triệt để và rã đông sau này dễ dàng hơn.
Lạnh đông: carrageenan được lạnh đông ở nhiệt độ -15 – 240C trong thời gian khoảng 24 – 36 giờ.
Phơi khô : sau khi tách nước, carrageenan được đem đi phơi dưới ánh nắng mặt
trời, nếu điều kiện tự nhiên không cho phép thì có thể sấy ở nhiệt độ < 600C. Phơi, sấy đến khi đạt yêu cầu (độ ẩm 18 – 20%). Sau đó thu được carrageenan đem bảo gói để bảo quản.
Tính chi phí nguyên vật liệu
Hiệu suất thu hồi carrageenan của quy trình sản xuất carrageenan bằng chế phẩm enzyme đạt 34%
Tính định mức cho 1000 kg sản phẩm
Lượng nguyên liệu rong sụn cần dùng là: 1000 x 100/34 = 2941 kg Lượng KCl cần dùng là: 2941 x 0,14 = 411,74 kg
Lượng nước cần dùng: 2941 x 0,17= 499,97 m3
Chế phẩm Viscozyme – L: 2941 x 0,0145= 42,6445 (l) Lượng CH3COOH: 2941 x 0,0067 = 19,7047 (l) Tổng hợp giá thành sản phẩm thể hiện bảng sau
Bảng 3.8. Chi phí nguyên vật liệu cho sản xuất carrageenan
STT Nguyên vật liệu Đơn vị tính Đơn giá
(đồng) Số lượng
Thành tiền (đồng) 1 Rong nguyên liệu Kg 35.000 2941 102.935.000
2 KCl Kg 150.000 411,74 61.761.000
3 Nước m3 7.000 500 3.500.000
4 Enzyme lit 1.000.000 42,6445 42.644.500
5 CH3COOH lít 150.000 19,7 2.955.000
Tổng 213.795.500
Vậy chi phí nguyên vật liệu để sản xuất 1 kg carrageenan khi sử dụng chế phẩm enzyme Viscozyme L khoảng 214.000 đồng. Kết quả nghiên cứu cho thấy chí phí nguyên vật liệu của sản phẩm có thể chấp nhận được.
Phân tích tính khả thi của quy trình
- Về kỹ thuật:
+ Nguồn nguyên liệu chủ động:
Rong sụn được trồng vào 2 mùa rõ rệt tại các tỉnh Nam Trung Bộ: mùa chính từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, là các tháng mùa mát nên tốc độ tăng trưởng cao (6 – 8% ngày), sau 50 – 60 ngày có thể thu hoạch được. Mùa từ tháng 4 – 9, là các tháng nóng nên tốc độ tăng trưởng thấp hơn (3 – 4%/ngày). Hiện nay, rong sụn được trồng phổ biến tại các tỉnh duyên hải miền Trung và được coi như một một đối tượng giúp xóa đói giảm nghèo nên nguồn nguyên liệu dồi dàọ
+ Các hóa chất: quy trình sử dụng các hóa chất phổ biến, dễ dàng mua hàng.
+ Đầu tư trang thiết bị sản xuất: quy trình đề xuất không có sự thay đổi lớn về mặt kỹ thuật cũng như không cần đầu tư thêm về trang thiết bị sản xuất. Công đoạn xử lý rong có thể sử dụng các trang thiết bị có sẵn của cơ sở thực hiện.
- Về kinh tế:
+ Sản phẩm carrageenan đã có thị trường khá ổn định và được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp thực phẩm, đồ uống, mỹ phẩm và dược phẩm.
+ Việc sử dụng enzyme vào công đoạn xử lý rong hạn chế các hóa chất tồn tại trong carrageenan cũng như giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tạo sản phẩm carrageenan có thể ứng dụng trong lĩnh vực dược phẩm, làm thực phẩm chức năng.
+ Về môi trường: an toàn, thân thiện với môi trường do không sử dụng hóa chất trong quá trình sản xuất nên không tác động xấu lên môi trường sinh tháị
Qua phân tích ở trên cho thấy quy trình đề xuất là hoàn toàn khả thi và có nhiều điểm ưu việt so với quy trình sản xuất carrageenan trước đâỵ
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 1. KẾT LUẬN
Từ kết quả nghiên cứu cho phép rút ra mốt số kết luận sau:
1) Đã nghiên cứu được các thông số thích hợp cho quá trình xử lý rong bằng chế phẩm enzyme để thu nhận carrageenan:
- Với chế phẩm Pectinex Ultra SP – L: tỷ lệ enzyme/rong là 1,5%, nhiệt độ xử lý rong là 500C, pH thích hợp là 5.
- Với chế phẩm Viscozyme L: tỷ lệ enzyme/rong là 1%, nhiệt độ xử lý rong là 500C, pH thích hợp là 4,8.
2) Đã nghiên cứu cho thấy sử dụng chế phẩm enzyme rất có hiệu quả và đáp ứng được nhu cầu sản xuất sạch hiện naỵ Tuy nhiên, sử dụng chế phẩm Viscozyme L cho hiệu quả tốt hơn chế phẩm Pectinex Ultra SP – L, thu được carrageenan có chất lượng caọ 3) Đã xác định được điều kiện tối ưu cho việc xử lý rong bằng chế phẩm Viscozyme L là: tỷ lệ enzyme/rong là 1,45% tại nhiệt độ 420C, pH = 5,1 trong thời gian 60 phút. 4) Đã xác định được điều kiện thích hợp cho công đoạn nấu rong là ở nhiệt độ 900C, thời gian nấu là 80 phút, tỷ lệ nước nấu là 50/1
5) Đã đề xuất được quy trình sản xuất carrageenan bằng chế phẩm Viscozyme L.
2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
Qua kết quả nghiên cứu ở trên cho phép đề xuất một số ý kiến sau:
+ Tiếp tục nghiên cứu, lựa chọn phương pháp lọc thích hợp nhằm tiết kiệm chi phí sản xuất cho quy trình sản xuất carrageenan ở quy mô lớn.
+ Tiếp tục nghiên cứu quá trình sấy carrageenan để thu nhận carrageenan thành phẩm đảm bảo chất lượng và cả giá trị cảm quan.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Ị Tài liệu tiếng Việt
1. Phạm Văn Đạt (2004), “Nghiên cứu tách chiết và thử nghiệm sản xuất chế phẩm nước chiết từ rong sụn đóng hộp”, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Thủy Sản, Nha Trang.
2. Đào Trọng Hiếu (2007), “Tối ưu hóa quy trình công nghệ tách chiết carrageenan từ rong sụn Kappaphycus alvarezii”, Cục Chế biến, Thương mại Nông Lâm Thủy sản và Nghề muối, Hà Nộị
3. Ngọc Khánh (2009), “ Trồng rong sụn ở Ninh Thuận”, Bản tin điện tử khuyến nông,
http://nongnghiep.vn/nongnghiepvn/72/2/2/36693/Trong-rong-sun-o-Ninh-Thuan.aspx 4. Trần Bích Lam, Tôn Nữ Minh Nguyệt, Đinh Trần Nhật Thu (2004), “Thí nghiệm hóa sinh thực phẩm”, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh.
5. Trần Thị Luyến (2007), “Các phản ứng cơ bản và biến đổi thực phẩm trong quá trình công nghệ”, Nhà xuất bản Nông Nghiệp, Hà Nộị
6. Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn, Ngô Đăng Nghĩa (2004), “Chế biến rong biển”, Nhà xuất bản Nông Nghiệp, Tp. Hồ Chí Minh.
7. Ngô Xuân Mạnh, Trần Thị Lan Hương (2005), “Ứng dụng các chế phẩm enzyme Pectinex để nâng cao hiệu suất trích ly và chất lượng nước dứa (Ananas comosus) tự nhiên”, Tạp chí Khoa học Nông nghiệp và Công nghệ, Số 4.
8. Nguyên Văn Mùi (2001), “Thực hành hóa sinh học”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nộị
9. Huỳnh Quang Năng (2005), “Kết quả nghiên cứu, sản xuất rong sụn Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty ở nước ta và định hướng phát triển trong thời gian tới”, Tạp chí Thuỷ sản, Số 3.
10. Nguyễn Văn Ninh (2007), “Nghiên cứu tinh sạch carrageeenan thu nhận từ rong sụn Kappaphycus alvarezii”, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật , Trường Đại học Nha Trang. 11. Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải, Nguyễn Thị Bích Thủy, Trần Thị Hồng, Trần Đình Toại ( 2003), “Nghiên cứu công nghệ tách chiết carrageenan từ rong đỏ Việt Nam”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Tập 41, Số 5.
12. Dương Chí Thanh (2007), “Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ thu nhận carrageenan chất lượng cao từ rong sụn Kappaphycus alvarezii”, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Nha Trang.
13. Lê Ngọc Tú, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Ngô Đức Hợp, Đặng Thi Thu, Nguyễn Trọng Cẩn (2001), “Hóa học thực phẩm”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nộị
14. Lê Anh Tuấn (2004), “Kỹ thuật nuôi trồng rong biển”, Nhà xuất bản Nông Nghiệp, TP. Hồ Chí Minh.
15. Trần Thị Thanh Thuần, Nguyễn Đức Lượng (2009), “Nghiên cứu enzyme cellulase và Pectinase từ chủng Trichoderma viride và Aspergillus niger nhằm xử lý nhanh vỏ cà phê”, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, Tập 12, Số 13.
16. Nguyễn Văn Thường, (2010), “Xác định loại enzyme phù hợp để tách lớp nhớt của hạt cà phê trong chế biến theo phương pháp ướt”, Viện Khoa học kỹ thuật Nông lâm nghiệp Tây Nguyên.
17. Trần Thị Thanh Thủy (2004), “Nghiên cứu sử dụng các phương pháp phổ để xác định thành phần hóa học và cấu trúc của carrageenan tử tảo biển đỏ Kappaphycus alvarezii”, Luận văn Thạc sỹ hóa học, Trường Đại học KHTN, Hà Nộị
18. Lưu Thị Lệ Thuỷ, Tô Lan Phương, Võ Tấn Hậu, Nguyễn Thị Thà (2008), “Nghiên cức xâydựng quy trình công nghệ sản xuất dầu từ hạt bí đỏ bằng phương pháp
enzyme”, Viện Công nghệ Thực phẩm, Hà Nộị
19. Trần Đình Toại, Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải, Nguyễn Bích Thủy, Trần Thị Hồng (2006), “Carrageenan từ rong biển – Sản xuất và ứng dụng”, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội
20. Lê Thị Tưởng (2007), “Nghiên cứu sản xuất olygosaccharide bằng enzyme hemicellulase”, Báo cáo chuyên đề hội thảo, Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Đại học Nha Trang.
IỊ Tài liệu tiếng Anh
21. Beatriz P. M., Sant’Anna, Suely P. Freitas and Maria Ạ Z. Coelho (2003),
“Enzymatic aqueous technology for simultaneous coconut protein and oilextraction”, Grasas y Aceites, Vol. 54. Fasc. 1, p.77-80.
22. Dennis J. McHugh (2003), “A guide to the seaweed industry”. FAO Fisheries technical paper 441.
23. Dubois, WS., Wilton, Ọ C., Cas Kill, J. MC., Humm, HJ.and Wolf, F.Ạ (1956),
Colorimetric method for determination of sugar and related subtances, Anal.Chem.28: 350 – 356.
24. Dennis J. McHugh , A guide to the seaweed industry, Fao fisheries technical paper 441
25. J. Sineiro, H. Dominguez, M. J. Nunez & J. M. Lema (1998), “Optimization of the enzymatic treatment during aqueous oil extraction from sunflower seeds”, Food Chemistry, Vol. 61, Nọ 4, pp. 467- 474.
26. K. Suresh Kumara, K. Ganesana and P.V. Subba Rao (2007), Antioxidant potential of solvent extracts of Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty – An edible seaweed.
27.The Philipines (2003), “Primary supplier of seaweed and carrageenan in the wold”, Philipines news agency,October 19th.
28. Soovendran A/l Varadarajan, Nazaruđin Ramli, Arbakariya Ariff, Mamot Said, Suhaimi Md Yasir (2009), “Development of high yielding carragenan extraction method from Eucheuma Cotonii using cellulase and Aspergillus niger”, Prosiding Seminar Kimia Bersama UKM-ITB VIII - 461
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
1. Xác định hiệu suất thu hồi carrageenan
Hiệu suất thu hồi carrageenan tính theo công thức (%)
100 . ) 1 100 ( ) 2 100 ( W P W A X − − = % Trong đó:
A: là số gram carrageenan thu được (g) P: Số gram rong đem nấu chiết (g) W1: Độ ẩm của rong nguyên liệu (g) W2: Độ ẩm của carrageenan (g)
2. Xác định đường tổng số (Dubois, 19956)
- Dung dịch chuẩn galactose trong nước, nồng độ 100µg/ml.
- Cân chính xác 25mg carrageenan, hòa tan trong 25 ml nước cất nóng.
Lấy 10ml của dung dịch này cho vào bình định mức 100ml, định mức bằng nước cất đến vạch mức.
- Lấy 0,5 ml dung dịch chuẩn, mẫu nước cất và mẫu carrageenan vào các ống nghiệm (10 x 75mm, có tráng teflon). Đặt các ống nghiệm trong chậu đá 2 - 40C, thêm vào mỗi ống nghiệm 0,5 ml dung dịch phenol 90% (hòa tan phenol trong nước), lắc đềụ Thêm vào mỗi ống 2,5 ml dung dịch H2SO4, đậm đặc, lắc đều, giữ ở nhiệt độ phòng. Sau 30 phút tiến hành đo mật độ quang ở bước sóng 490 nm trong cuvet 1cm
Hàm lượng đường tổng số trong mẫu được tính theo công thức sau: µg đường tổng số/ml = (DM – D0)/ (DC - D0) x 120 x 0,9
Trong đó: DM: mật độ quang của mẫu carrageenan. DC: mật độ quang của mẫu chuẩn
D0: mật độ quang của mẫu trắng.
0,9 : hệ số giữa C6H12O6 (Chuẩn) và C6H12O5 (carrageenan)
3. Xác định hàm lượng 3,6 anhydro galactose (Yaphe,1965) - Dung dịch gốc:
+ Resorcinol: pha 150 mg (1,36 mmol) trong 100ml nước cất trong chai màu và bảo quản trong tủ lạnh.
+ Acetal: pha 82 mg (695µmol) trong 10 ml nước cất trong chai màu và giữ trong tủ lạnh để sử dụng trong 3 tuần. Pha loãng 1 ml thành 25 ml trong nước trước khi trộn với thuốc thử.
+ D – fructose: pha 27 mg (150 µmol) trong 50 ml nước cất bão hòa acid benzoic, giữ trong tủ lạnh.
- Dung dịch làm việc:
+ Thuốc thử resorcinal – acetal: thêm 100ml HCl đậm đặc vào 9 ml dung dịch acetal đã pha loãng.
+ D – fructose chuẩn: pha loãng 3 ml dung dịch gốc thành 100 ml với nước cất.
Tiến hành: lấy 2 ml dung dịch chuẩn, nước cất, mẫu carrageenan (tương ứng
với 100 – 200 µg đường tổng số) vào các ống nghiệm (10 x 75mm, có tráng teflon). Làm lạnh các ống nghiệm. Đậy nắp, trộn đều và làm lạnh các ống nghiệm trong chậu đá 1,5 phút. Đo mật độ quang các dụng dịch ở bước sóng 555nm trong 15 phút. Tránh đưa dụng dịch màu ra ánh sáng.
Số lượng của 3,6 – anhydro galactose được xác định dựa trên đường chuẩn của D – fructose và nhân giá trị nhận được với 1,087. Định luật Lamber Beer chỉ ứng đúng với các dụng dịch màu có nồng dộ đến 0,25 µmol/2ml và ở nồng độ nàu dung dịch fructose sẽ cho mật độ quang 0,560 – 0,580 với cuvet 1 cm.
4. Xác định hàm lượng sulphate (Terho, 1971)
Việc xác định hàm lượng nhỏ sulphate có mặt trong các nhánh polysaccharide là rất quan trọng. Phương pháp được sử dụng phổ biến là dựa trên sự kết tủa của sulphate với benzidin và đo benzidin được kết tủa sau khi diazo hóa hoặc đo trực tiếp bằng phổ UV. Nhưng do độ hòa tan của benzidin sulphate khá cao, cho nên bằng phương pháp này ta không thể xác định được lượng sulphate dưới 3 – 4 µg.
Phương pháp được mô tả dưới đây dựa trên phản ứng hình thành hợp chất màu của Ba 2+ với thuốc thử rhodizonate natrị Theo sự giảm cường độ màu của dung dịch khi SO4 2- vô cơ kết tủa với Ba 2+ của phức màu ta có thể xác định được hàm lượng sulphate có trong mẫụ
- Thuốc thử:
Dung dịch đệm BaCl2: lấy 10 ml acid acetic 2M, 2ml BaCl2 và 8ml NaHCO3 0,02M vào bình định mức 100ml. Thêm ethanol tuyệt đối đến vạch mức.
- Dung dịch rhodizonate natri: 5 mg (Merck) hòa tan trong 20 ml nước cất
khử ion. Thêm 100 mg acid ascobic và lắc dung dịch cho đến khi hòa tan hoàn toàn. Định mức dung dịch trong bình định mức 100 ml ethanol. Dung dịch này có thể có