nghiên cứu đề xuất quy trình chiết xuất laminaran từ rong s.mcclurei

Theo các nhà khoa học Nga polysacarit tồn tại trong rong nâu được chia làm 2 nhóm chính: nhóm tan trong kiềm là axit alginic có hàm lượng lớn nhất, đã được nghiên cứu từ những năm 30 của

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được đề tài này

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Duy Nhứt đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án

Xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Chế Biến đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt thời gian tôi học tập ở trường

Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang cùng các anh chị làm việc ở Viện đã quan tâm giúp đỡ tôi trong thời gian thực tập vừa qua

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình, bạn bè đã tận tình động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Nha trang, tháng 7 năm 2010

Sinh viên thực hiện

Lê Như Hạ Nguyên

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ RONG NÂU 3

1.1.1 Giới thiệu chung về rong nâu 3

1.1.2 Thành phần hoá học của rong nâu 3

1.1.3 Ứng dụng của rong nâu 6

1.1.4 Tình hình sử dụng rong nâu trên thế giới 8

1.1.5 Tình hình sử dụng, chế biến rong nâu ở Việt Nam 9

1.1.6 Giới thiệu về rong mơ 10

1.2 TỔNG QUAN VỀ LAMINARAN 12

1.2.1 Giới thiệu về Laminaran 12

1.2.2 Đặc điểm, cấu tạo của Laminaran 12

1.2.3 Tính chất của Laminaran 13

1.2.4 Ứng dụng của Laminaran 14

1.2.5 Phương pháp chiết laminaran 14

1.2.6 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước 16

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 19

2.1.1 Nguyên liệu chính 19

2.1.2 Nguyên liệu phụ 19

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 19

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

2.3.1 Nghiên cứu các công đoạn của quy trình sản xuất laminaran 21

2.3.1.1 Sơ đồ quy trình sản xuất dự kiến 21

2.3.1.2 Giải thích quy trình 22

2.3.2 Bố trí thí nghiệm 25

2.3.2.1 Xác định nồng độ dung dịch CaCl2 25

2.3.2.2 Xác định tỷ lệ d2 CaCl2/rong 26

2.3.2.3 Xác định thời gian chiết 27

2.3.2.4 Xác định nhiệt độ chiết 28

2.3.3 Xây dựng thang điểm cảm quan cho sản phẩm laminaran 28

2.3.4 Các máy móc thiết bị dùng trong nghiên cứu 31

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 32

3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 32

3.1.1 Kết quả phân tích hàm lượng ẩm của nguyên liệu chính 32

3.1.2 Kết quả xác định nồng độ dung dịch CaCl2 32

3.1.3 Kết quả xác định tỷ lệ dung dịch CaCl2/khối lượng rong khô 35

3.1.4 Kết quả xác định thời gian chiết 37

3.1.5 Kết quả xác định nhiệt độ chiết 40

3.1.6 Kết quả xác định cấu trúc laminaran 42

3.1.6.1 Xác định thành phần đường bằng phương pháp sắc kí khí: 42

3.1.6.2 Phổ HSQC của laminaran 45

3.1.6.3 Phổ COSY của laminaran 46

3.1.6.4 Phổ NMR của laminaran 47

3.2 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT LAMINARAN TỪ S.MCCLUREI 49

3.2.1 Quy trình sản xuất 49

3.2.2 Thuyết minh sơ đồ quy trình 50

3.3 TIẾN HÀNH SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 51

3.4 XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 52

3.5 TÍNH SƠ BỘ CHI PHÍ NGUYÊN VẬT LIỆU 52

3.6 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 53

3.6.1 Kết luận 53

3.6.2 Đề xuất ý kiến 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

PHỤ LỤC 56

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Mức chất lƣợng sản phẩm theo tổng số điểm trung bình có trọng lƣợng

của các thành viên trong hội đồng cảm quan 29

Bảng 2.2 Danh mục chỉ tiêu và hệ số quan trọng với sản phẩm laminaran 29

Bảng 2.3 Bảng điểm cảm quan của laminaran 30

Bảng 3.1 Hàm ẩm của rong nguyên liệu 32

Bảng 3.2 Đánh giá màu sắc sản phẩm phụ thuộc vào nồng độ dung dịch CaCl2 33

Bảng 3.3 Đánh giá màu sắc của sản phẩm phụ thuộc vào tỉ lệ dung dịch CaCl2/ khối lƣợng rong 35

Bảng 3.4 Đánh giá màu sắc của sản phẩm phụ thuộc vào thời gian nấu chiết 38

Bảng 3.5 Đánh giá màu sắc của sản phẩm phụ thuộc vào nhiệt độ nấu chiết 40

Bảng 3.6 Chất lƣợng cảm quan của sản phẩm 51

Bảng 3.7 Tiêu chuẩn chất lƣợng sản phẩm 52

Bảng 3.8 Chi phí nguyên, vật liệu cho 100g sản phẩm 52

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc của axít alginic 4

Hình 1.2 Cấu trúc fucoidan từ Ascophyllum nodosum 5

Hình 1.3 Cấu trúc hóa học của laminaran 13

Hình 1.4 Quy trình chiết laminaran theo T.N Zvyagintseva et al./ J Ep Mar

Biol Ecol 294 (2003) 1 13 15

Hình 2.1 Sơ đồ qui trình sản xuất dự kiến 21

Hình 2.2 Cấu trúc của alginate canxi 23

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ dung dịch CaCl2 25

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ d2 CaCl2/rong 26

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian chiết 27

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ chiết 28

Hình 3.1 Điểm cảm quan của sản phẩm phụ thuộc vào nồng độ dung dịch CaCl2 33 Hình 3.2 Hiệu suất thu laminaran phụ thuộc vào nồng độ dung dịch CaCl2 34

Hình 3.3 Điểm cảm quan của sản phẩm phụ thuộc tỷ lệ dung dịch CaCl2/khối

lượng rong 36

Hình 3.4 Hiệu suất thu laminaran phụ thuộc tỷ lệ dung dịch CaCl2 / khối lượng rong khô 36

Hình 3.5 Điểm cảm quan của sản phẩm phụ thuộc thời gian nấu chiết 38

Hình 3.6 Hiệu suất thu laminaran phụ thuộc thời gian nấu chiết 39

Hình 3.7 Điểm cảm quan của sản phẩm phụ thuộc vào nhiệt độ nấu chiết 40

Hình 3.8 Hiệu suất thu laminaran phụ thuộc vào nhiệt độ nấu chiết 41

Hình 3.9 Sơ đồ phản ứng xác định thành phần các gốc đường của laminaran 43

Hình 3.10 Sắc ký đồ GC của glucose được acetyl hóa trực tiếp 44

Hình 3.11 Phổ HSQC của laminaran 45

Hình 3.12 Phổ COSY của laminaran 46

Hình 3.13 Phổ 1H-NMR của laminaran từ rong S.mcclurei 47

Hình 3.14 Quy trình sản xuất 49

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CHỮ VIẾT TẮT DIỄN GIẢI

AIDS Acquired Immune Deficiency Syndrome

AOAC Association of Official Analytical Chemist

COSY Correlation Spectroscopy

FDA Food and Drug Administration

HIV Human Immunodeficiency Virus

HSQC Heteronuclear Single Quantum Coherence

HPLC High Performance Liquid Chromatography

IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry

NMR Nuclear Magnetic Resonance

TLC Thin Layer Chromatography

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thảm thực vật đa dạng và vô tận của đại dương, rong nâu là một trong

số các loài thực vật biển có khả năng tự tái tạo đáng được lưu ý nhất Rong nâu chứa nhiều các hợp chất thiên nhiên có giá trị dinh dưỡng và dược dụng cao Đó là các chất dinh dưỡng đường (galactose, manose, xylose,…); 17 axít amin; các axít béo không no; các chất khoáng; keo và các vitamin cần thiết cho cơ thể sống; các polyphenol có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ bảo vệ cơ thể loại trừ các gốc tự

do nguy hiểm; fucoidan và fucan có khả năng kích thích hệ miễn dịch, chống viêm nhiễm, ngăn ngừa ung thư, đồng thời làm tăng chỉ số chức năng gan; iốt hữu cơ giúp tuyến giáp hoạt động tối ưu; alginate là chất giải độc thiên nhiên và laminaran

là chất chống đông tụ máu và ung thư

Rong nâu được coi là nguồn lợi polysacarit có ứng dụng hết sức rộng rãi nhờ các đặc điểm cấu trúc và tính chất đặc thù của chúng Theo các nhà khoa học Nga polysacarit tồn tại trong rong nâu được chia làm 2 nhóm chính: nhóm tan trong kiềm là axit alginic có hàm lượng lớn nhất, đã được nghiên cứu từ những năm 30 của thế kỷ trước và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm; nhóm tan trong nước bao gồm fucoidan, laminaran và polyuronan là những chất có nhiều hoạt tính sinh học quí giá mới được nghiên cứu sử dụng trong khoảng vài thập kỷ trở lại đây Trong đó laminaran

là chất kích hoạt miễn dịch an toàn, không độc, là chất kháng ung thư, kháng khuẩn, kích thích hạt giống nảy mầm và tăng trưởng cây trồng đang được quan tâm rất nhiều

Nước ta có bờ biển dài hơn 3.200 km trải dài từ Bắc xuống Nam, bao dọc hết phía Đông và phía Nam đất nước với diện tích mặt nước rộng hơn 1.000.000 km2, được thiên nhiên ban tặng cho nguồn tài nguyên rong nâu rất đa dạng và phong phú

trong đó rong mơ (Sargassum) đã phát hiện được trên 60 loài với sản lượng khai

thác ước tính đạt trên 10.000 tấn khô/năm Tuy nhiên các nghiên cứu trong nước về

tách chiết các polysacarit tan trong nước có hoạt tính sinh học trong rong nâu đặc biệt là laminaran còn rất ít và hạn chế

Xuất phát từ những lý do nêu trên tôi quyết định chọn đề tài:“Nghiên cứu đề

xuất quy trình chiết xuất laminaran từ rong S.mcclurei”

Nội dung của đề tài bao gồm:

Tìm hiểu tổng quan về nguyên liệu, thành phần hóa học của nguyên liệu, tình hình sử dụng rong nâu, các phương pháp tách chiết laminaran trong nước

những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn

Nha Trang, tháng 7 năm 2010

Sinh viên thực hiện

Lê Như Hạ Nguyên

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ RONG NÂU

1.1.1 Giới thiệu chung về rong nâu

Rong nâu là tên gọi chung của các loài rong thuộc ngành Pheophyta, ngành này chỉ có một lớp Pheophycea, gồm 265 chi và khoảng 1500 - 2000 loài, phần lớn

sống ở biển chỉ có một số loài sống ở nước ngọt

Rong nâu sống bám vào các vật thể khác nhờ bàn bám, do đó rong nâu thường sống ở các vùng biển đá hoặc nơi có các vật bám khác như chân đập, cầu cảng, san hô Rong nâu tại các vùng ôn đới, hàn đới có kích thước cá thể lớn, số lượng cá thể nhiều, số loài ít Còn ở vùng nhiệt đới, á nhiệt đới, rong nâu có kích thước cá thể nhỏ, số lượng loài phong phú Nguồn lợi rong nâu chủ yếu tập trung ở các nước châu Âu và Bắc Mỹ Ở châu Á, rong nâu phân bố dọc theo ven biển các nước Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Ấn Độ, khu vực Đông Nam Á

Rong biển Việt Nam rất phong phú và đa dạng, theo các kết quả nghiên cứu thì hiện nay nước ta có khoảng 794 loài, phân bố ở miền Bắc 310 loài, miền Nam

484 loài, 156 loài tìm thấy ở cả hai miền Nguồn rong biển mọc tự nhiên chủ yếu là rong nâu, trữ lượng khoảng 10000 tấn khô/năm, miền Trung và miền Nam là nơi có trữ lượng rong nâu lớn và chất lượng cao

1.1.2 Thành phần hoá học của rong nâu

1 Sắc tố

Trong rong nâu có các sắc tố chlorphyl (diệp lục tố), xanthophyl (diệp hoàng tố), fucoxanthin (sắc tố màu nâu), caroten (sắc tố đỏ) Tùy theo tỉ lệ các sắc tố này mà rong có màu từ nâu đậm nâu vàng nâu vàng lục Các chất màu của rong nâu ở dạng các sản phẩm phenol nên khá bền vững với nhiệt độ, ánh sáng

Công thức tổng quát: HOCH2–(CHOH)4–CH2OH

Mannitol dễ tan trong nước, tan được trong acol, có vị ngọt Hàm lượng từ

14 25% trọng lượng rong khô tùy thuộc vào nơi sinh sống Hàm lượng mannitol biến động theo thời gian sinh trưởng trong năm, đạt cực đại vào lúc trưởng thành và sau đó giảm dần Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học viện Hải Dương

học và Đại học Thủy sản thì hàm lượng mannitol của loài S.mcclurei có hàm lượng

cao nhất trong ngành rong nâu, vào tháng 4 đạt 15,9% so với trọng lượng khô [1]

b Polysacarit

* Alginic

Alginic là thành phần rất quan trọng trong rong nâu, nó chính là thành phần làm cho rong nâu có ý nghĩa về mặt kinh tế Axit alginic là một polysaccarit mạch thẳng được tạo thành từ hai monome là axit β-D-manuronic (ký hiệu là M) và axit α-L-gluronic (ký hiệu là G) được nối với nhau qua liên kết glycosit (1 4) [1], [3]

Hàm lượng alginic trong các loài rong nâu khoảng 2 4% so với rong tươi và

13 15% so với rong khô, hàm lượng này phụ thuộc vào loài rong và vị trí địa lý môi trường mà rong sinh sống Hàm lượng alginic của rong cũng biến đổi theo thời gian sinh trưởng trong năm, hàm lượng tăng vào đầu tháng 1, tăng cao vào các tháng 3, 4 cũng là thời gian rong phát triển hình thành các phao bơi và thỏi sinh sản, sau đó hàm lượng giảm dần khi rong già và tàn lụi [1]

Hình 1.1: Cấu trúc của axít alginic

Hàm lượng alginic có ở các loài rong ở biển miền Trung Việt Nam là khá cao, dao động từ 12,3 35,9% so với trọng lượng rong khô tuyệt đối tùy thuộc vào loài

và vùng địa lý mà rong sinh sống [1]

* Axít fucxinic: Có tính chất gần giống với alginic Axít fucxinic tác dụng với

axít sunfuric tạo hợp có chất màu phụ thuộc vào nồng độ axít sunfuric, nhờ tính chất này mà fucxinic được ứng dụng vào sản xuất sợi tơ màu, phim ảnh màu [1]

* Fucoidan

Fucoidan là một polysacarit với bộ khung chính được tạo bởi α-L-fucose sulfat (chiếm hơn 90%) và một lượng nhỏ các đường đơn khác như: D-manose, D-galactose, D-xylose, L-rhamnonse, D-glucose và axít D-uronic Những nghiên cứu gần đây cho thấy fucoidan thể hiện nhiều hoạt tính sinh học đặc biệt như chống đông tụ, chống viêm nhiễm và điều tiết miễn dịch, ức chế sự phát triển u bướu và ung thư, kháng virút kể cả virút HIV [3]

Hình 1.2 Cấu trúc fucoidan từ Ascophyllum nodosum

* Laminaran:

Laminaran là một glucose polysacarit chỉ có trong rong nâu Laminaran được biết đến như là những chất kháng ung thư, chất bảo vệ phóng xạ và chống đông tụ máu [3]

* Cellulose: là thành phần tạo nên vỏ cây rong

3 Protein

Protein của rong nâu có hàm lượng không cao lắm và thường ở dạng kết hợp

với iod tạo iod hữu cơ như: monoiodinzodozin, diiodinzodizin

Hàm lượng protein rong nâu vùng biển Nha Trang dao động từ 8,05 21,11%

so với trọng lượng rong khô và hàm lượng cũng phụ thuộc vào loài, giai đoạn phát triển và đặc biệt là điều kiện sống [1]

4 Iod

Hàm lượng iod trong một số loại rong nâu dao động 0,05 0,16% so với rong khô tuyệt đối Vào các tháng mùa đông hàm lượng iod tích lũy trong rong nhiều hơn các tháng mùa hè Với hàm lượng iod cao, rong mơ được sử dụng làm nguồn cung

cấp iod để phòng chống và chữa bệnh bướu cổ [1]

5 Chất khoáng

Rong nâu có khả năng tích luỹ hàng loạt các nguyên tố với hệ số tập trung cao, nồng độ của các nguyên tố này trong tro của chúng có thể gấp hàng vạn lần so với nước biển Có 23 nguyên tố là Al, Si, Mg, Ca, Sr, Ba, Fe, V, Mor, Ti, Co, Ni, Cr,

Sn, As, Bi, Cu, Pb, Zn, Ga, Be, Na và K Ðặc biệt, rong mơ chứa một lượng khá lớn nguyên tố strontium (Sr), cao hơn khoảng 100 lần hàm lượng trong nước biển Vì Sr

là thành phần của chất thải phóng xạ nên tính chất này của rong mơ góp phần làm sạch chất thải phóng xạ trong nước biển Người ta còn phát hiện chất natri alginate chiết từ rong mơ có thể chứa được bệnh nhiễm phóng xạ vì chất này uống vào sẽ

hấp thu Sr phóng xạ đã bị nhiễm trong cơ thể rồi thải ra ngoài [1]

1.1.3 Ứng dụng của rong nâu

Trong rong nâu có chứa nhiều hoạt chất sinh học quý giá Ngày nay chúng được ứng dụng hết sức rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, công nghệ dệt, nông nghiệp, công nghệ sinh học… Các polysacarit

chính trong rong nâu là: axít alginic, fucoidan và laminaran

* Alginate có độ nhớt cao, tính mao dẫn kém, khi khô trong suốt, bóng và có tính đàn hồi tốt nên được ứng dụng vào trong công nghiệp dệt Alginate có độ dính cao nên thường được cho thêm vào thuốc nhuộm, vécni, sơn để tăng độ bền màu

Trong y học alginate được dùng làm chất trị bệnh nhiễm phóng xạ vì khi người bệnh ăn alginate natri thì nó kết hợp với stronti rồi thải ra ngoài Alginate natri làm tăng hiệu quả chữa bệnh của penicillin vì khi có mặt alginate natri sẽ làm cho penicillin tồn tại lâu hơn trong máu Trong công nghệ bào chế thuốc alginate natri được sử dụng làm chất ổn định, nhũ tương hóa hay chất tạo đặc cho dung dịch, làm

vỏ bọc thuốc, làm chất phụ gia chế các loại thức ăn kiêng… [1], [18]

* Fucoidan là một hợp chất sinh học có tác dụng thúc đẩy các tế bào ung thư

tự chết theo chương trình, đây là một cơ chế bảo vệ giúp ngăn ngừa bệnh ung thư Ở các phòng thí nghiệm, các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, fucoidan có thể ngăn chặn

sự phân chia các tế bào nguy hiểm, làm tăng khả năng miễn dịch của cơ thể, có khả năng kháng đông, kháng huyết khối, chống viêm nhiễm, kháng virút Với những đặc tính sinh hóa trên, fucoidan được ví như “thần dược” chuyên điều trị các bệnh

UT như: UT bàng quang, UT xương, UT não, UT gan, UT vú, UT cổ tử cung, UT kết tràng, UT tuyến tiền liệt, UT buồng trứng, UT tụy, UT dạ dày, UT vòm họng,

UT tuyến giáp… Ngoài ra, fucoidan còn được sử dụng để điều trị các bệnh dị ứng, lão hóa, viêm khớp, suyễn, đái tháo đường, tăng nhãn áp, huyết áp cao, cholesterol cao, bệnh tim, viêm gan C, HIV, bệnh gan, loét dạ dày, đột quỵ, tuyến giáp, thiên đầu thống [3], [19]

* Laminaran có tác dụng rất tích cực trong việc hỗ trợ điều trị các bệnh có liên quan đến mạch máu tim, chất kháng ung thư, chất bảo vệ phóng xạ, kháng đông lạnh, chất kích thích hạt giống nảy mầm và tăng trưởng cây trồng [3]

* Do đặc tính có khả năng hút các chất phóng xạ và tích lũy trong cơ thể với nồng độ cao hơn ngoài môi trường nhiều nghìn lần nên rong nâu thường được dùng

để xác định mức độ ô nhiễm phóng xạ của vùng biển Do tính hấp thụ cao các muối khoáng nên hàm lượng một số muối có tính chất vi lượng trong rong nâu tương đối cao Do vậy người ta còn dùng rong nâu bổ xung vào thức ăn cho người mắc một số bệnh thiếu sắt hay thiếu iod [19]

1.1.4 Tình hình sử dụng rong nâu trên thế giới

Rong biển đã được sử dụng từ rất sớm, khoảng 2700 năm trước công nguyên ở Trung Quốc 600 năm trước công nguyên, rong biển đã được chế biến thành một món ăn quý dành cho vua chúa Thuốc “trường sinh bất tử” được Tần Thuỷ Hoàng

vị hoàng đế đầu tiên của Trung Hoa sử dụng vào năm 200 trước công nguyên, nhưng mãi hơn 2000 năm sau khoa học hiện đại mới chứng minh được đó chính là thành phần của rong nâu Trong mười năm gần đây, chính quyền Trung Quốc đã chi phí đến 12 triệu USD để phát triển một loại thuốc trị AIDS từ rong nâu với tên thương phẩm là FUCOIDAN GLYCOCALYX (F GC) Loại thuốc tự nhiên này

có khả năng diệt virút HIV, tăng cường hệ miễn dịch Ngày 01 tháng 01 năm 2003 loại thuốc này đã được chính phủ Trung Quốc cấp phép sản xuất và đưa vào sử dụng

Tại Nhật Bản rong nâu đã được sử dụng làm thức ăn từ thế kỷ thứ V [11], cuối năm 2001 cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm đã xem xét và cấp phép cho các sản phẩm thực phẩm chức năng của Nhật được bổ sung thêm thành phần fucoidan để tăng cường hệ miễn dịch, giảm cholesterol, giảm mỡ máu… [10] và trở thành thực phẩm hỗ trợ điều trị bệnh nan y ngay cả ung thư

Theo số liệu công bố hằng năm của tổ chức FAO [16], rong biển ngày càng được ưa chuộng sử dụng nhiều hơn trên thế giới và trong vòng 30 năm trở lại đây sản lượng rong biển đã tăng lên 4 lần đạt gần 10 triệu tấn tươi/năm, trong đó chỉ khoảng 10% là nhờ khai thác tự nhiên, còn lại hơn 90% là nhờ canh tác Các sản phẩm polysacarit công nghiệp chính từ rong biển là agar, agarose, carrageenan và alginate Chúng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm để làm chất phụ gia thức ăn, thực phẩm chức năng, đồ uống, sản xuất bia, chế biến thịt, cá hộp, sản xuất sữa và bánh kẹo, trong mỹ phẩm, nha khoa và y dược, trong các ngành công nghiệp, dệt may, công nghệ sinh học v.v…

Các polysacarit từ rong nâu được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, công nghệ sinh học và y học Ngoài ra trong công nghiệp chế biến phức hợp rong biển ta cũng có thể thu nhận các thành phần có giá trị khác như: fucoidan,

laminaran và những chất chuyển hóa phân tử thấp như mannitol, các axít amin tự

do, polyphenol, các hợp chất chứa iốt, các vitamin và axít béo

1.1.5 Tình hình sử dụng, chế biến rong nâu ở Việt Nam

Mặc dù được thiên nhiên ưu đãi về biển nhưng sự đầu tư phát triển nuôi trồng, chế biến khai thác rong biển ở Việt Nam còn hạn chế và chưa có hiệu quả Sinh khối của rong nâu của nước ta là rất lớn và đa dạng, song thành phần, cấu trúc và tính chất của các chất chứa trong đó lại chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ, ngay cả những đối tượng đã được quan tâm như fucoidan, laminaran Chính vì vậy

đã làm hạn chế việc sử dụng rong nâu như là nguồn cung cấp các hợp chất có phổ hoạt tính sinh học rộng

a Công nghệ sản xuất alginate ở Việt Nam

Alginate cũng được nghiên cứu và sản xuất tại Hải Phòng, Nha Trang và thành phố Hồ Chí Minh, song chất lượng còn non kém, số lượng chưa đủ đáp ứng nhu cầu cho các ngành công nghiệp trong nước Ngoài thị trường còn bắt gặp khá nhiều alginate của nước ngoài như: Đức, Mỹ, Nhật, Trung Quốc,…

Vào những năm 70, Bộ Thủy sản đã nghiên cứu ban hành quy trình sản xuất

alginate bằng phương pháp formol Trường đại học Thủy sản năm 1997 đã nghiên

cứu đưa ra quy trình sản xuất alginate bằng phương pháp CaCl2 trên các loài rong nâu ở vùng biển Nha Trang và quy trình sản xuất alginate bằng phương pháp xử lý

formol trên hai loại rong S.mcclurei và S.kjellmanianum vùng biển Nha Trang –

Khánh Hòa

Về nghiên cứu ứng dụng cũng được một số cơ quan chú ý để phát triển đầu ra cho công nghệ sản xuất alginate

Nhìn chung công nghệ sản xuất alginate của Việt Nam còn rất non yếu Chúng

ta có nhiều tiềm năng về rong nâu nhưng phải nhập khẩu sản phẩm keo rong nâu alginate phục vụ cho 21 ngành công nghiệp trong nước [1]

b Công nghệ sản xuất fucoidan ở Việt Nam

Trên thế giới, một số nước đã nghiên cứu và cho ra đời sản phẩm fucoidan Tuy nhiên, ở Việt Nam, fucoidan còn rất mới mẻ Sau một thời gian nghiên cứu,

Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ và thiết bị sản xuất fucoidan quy mô pilot từ một số loài rong nâu Việt Nam” cho kết quả tốt Được biết, trong quá trình thực hiện đề tài, sản phẩm

fucoidan đã được Viện thử nghiệm bước đầu trên một số bệnh nhân mắc bệnh: ung thư, dạ dày, viêm gan C,… cho kết quả rất khả quan [ 3]

1.1.6 Giới thiệu về rong mơ

Trong ngành rong nâu thì rong mơ là họ có kích thước cá thể lớn và trữ lượng cao nhất trong các loài rong biển Việt Nam

a Ðặc điểm sinh học và sinh sản của rong mơ [2]

Họ rong mơ (Sargassaceae) thuộc bộ rong đuôi ngựa (Fucales), ngành rong

nâu Rong mơ có khả năng phân bố rộng, mọc trên tất cả các bờ biển đá, đá vôi, san

hô chết trong khoảng từ mức triều thấp tới vài mét sâu Rong có kích thước cá thể rất lớn, có thể dài tới 6 – 8 m, sinh lượng hơn 12 kg rong tươi, rong bám vào đá nhờ đĩa bám hay hệ thống rễ bò phân nhánh Thân rong có trục chính, trên đỉnh phân thành các nhánh chính và các nhánh bên Trên các nhánh có các cơ quan dinh dưỡng gần giống như lá và các túi chứa không khí gọi là phao Rong mơ tăng trưởng chiều dài nhờ một tế bào ở ngọn nhánh Tế bào này nằm trong một hốc sâu ở ngọn Trên mặt lá, phao, nhánh ta thấy có những hốc chứa nhiều lông không màu

gọi là lông hay huyệt (Cryptosmata)

Ða số loài rong mơ có cây đực và cây cái riêng, khi rong đạt kích thước tối đa chúng sẽ mọc ra các nhánh ngắn gọi là nhánh phụ, trên đó có cơ quan sinh sản Giao

tử đực sẽ được phóng thích khỏi giao tử phòng cái Noãn cầu có thể nhìn thấy được bằng mắt thường, chúng có kích thước khoảng vài trăm mét Sự thụ tinh chỉ xảy ra với các giao tử đã được phóng thích, hợp tử sẽ phát triển liền ngay sau đó, chúng bám vào bờ đá hoặc san hô chết để phát triển thành cây mầm Khi đạt tới khoảng 4

5 cm, cây mầm bắt đầu phát triển nhanh thành cây rong mơ

Sinh sản dinh dưỡng của rong mơ chỉ xảy ra ở một số loài như loài

S.polycystum có hệ thống rễ bò (trên rễ bò có mang các lá nhỏ, ở nách lá sẽ nảy chồi

tạo ra đĩa bám mọc thành cây rong mới), các loài S.microcystum, S.polycystum sinh

sản nhờ phân gốc

b Mùa vụ

Rong mơ phát triển mạnh nhất từ tháng 12 đến tháng 7 năm sau, các loài mọc ở vùng triều ven bờ có độ sâu ít thường phát triển sớm trưởng thành vào tháng 3, 4 tới tháng 5 đã bị chết Ở các vùng sâu, ven đảo, rạn ngầm, rong mọc chậm hơn, trưởng thành vào tháng 6, 7 và tàn vào tháng 8 Từ tháng 9 đến tháng 11, các bãi rong mơ đều trơ trụi có cây con mới mọc, từ sau tháng 12 thì chúng phát triển rất nhanh Sau khi đã đạt kích thước tối đa và phóng thích giao tử, rong sẽ bị sóng nhổ

Sa Ở các tỉnh phía Bắc rong mơ có ở các tỉnh Quảng Ninh, Hải Phòng và một số

đảo như Cô Tô, Cát Bà,…

Diện tích rong mơ ở vùng biển Quảng Nam Đà Nẵng khoảng 190.000 m2, trữ lượng khoảng 800 tấn rong tươi Diện tích rong mơ của tỉnh Bình Định khoảng hơn 40.000m2 , trữ lượng rong khoảng hơn 100 tấn/năm Vùng biển Khánh Hòa là vùng có diện tích rong mơ mọc cao nhất khoảng 2.000.000m2, trữ lượng có thể khai thác được hàng năm khoảng 11.000 tấn rong tươi Sản lượng rong mơ trung bình của các tỉnh duyên hải miền Trung là 18.000 tấn rong tươi/vụ

* Loài S.mcclurei tập trung nhiều ở ven biển các tỉnh miền Trung, trong đó có

khu vực Hòn Chồng, tỉnh Khánh Hòa Thời gian rong đạt kích thước tối đa trùng với thời gian thực tập thuận lợi cho việc cung cấp nguyên liệu nên tôi đã chọn loài

rong S.mcclurei làm đối tượng nghiên cứu trong đề tài này

Loài rong này dài 1 2 m có khi dài đến 4 m hoặc hơn khi mọc sâu Đĩa bám rộng khoảng 1 cm, thường mọc liên tiếp 2 3 đĩa bám chung Trục chính ngắn khoảng 1cm, các nhánh chính không có gai to khoảng 1,5 2 mm, các nhánh bên mọc cách nhau 3 7 cm, dài 20 cm Lá của rong hơi dày và dai chắc, có hình bầu dục kéo dài, mép lá có răng cưa nhọn, gân không rõ, cuống lá ngắn Rong này có nhiều phao hình xoan hay hơi kéo dài Rong có cây đực và cây cái riêng và sinh sản theo hình thức sinh sản hữu tính [2]

S.mcclurei thích nghi với nhi dạng vật bám và điều kiện môi trường khác nhau Chu kì sống của rong S.mcclurei có chu kì sống là 1 năm Kể từ lúc rong bắt đầu

mọc (tháng 9) đến tháng 1, rong có xu hướng tăng trưởng rất chậm về chiều dài, tập trung cho việc phát triển trục chính Từ tháng 1 trở đi các nhánh chính của cây rong phát triển nhanh chóng về chiều dài và đạt kích thước tối đa vào tháng 4 Sau khi đạt kích thước tối đa, rong sẽ tàn lụi dần vào các tháng sau đó [2]

1.2 TỔNG QUAN VỀ LAMINARAN

1.2.1 Giới thiệu về Laminaran

Laminaran là polysacarit tạo thành từ glucose, có tên thường gọi là laminarin, tên gọi theo danh pháp quốc tế là: 1,3 β D glucan [12]

Laminaran có hàm lượng từ 1 15% trọng lượng rong khô tùy thuộc vào từng loại rong, vị trí địa lý và môi trường sinh sống của từng loại rong Thường vào mùa

hè hàm lượng laminaran giảm vì phải tiêu hao cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cây rong [1]

Laminaran thường được chiết xuất từ rong nâu (Pheophyceae), và đặc biệt là

từ Fucales hoặc Laminariales

1.2.2 Đặc điểm, cấu tạo của Laminaran

Laminaran được hình thành từ các gốc D glucan kết hợp với nhau bằng các liên kết β-1→3 và một ít liên kết β-1→6, gốc đường cuối mạch của một số phân tử

có thể có các gốc mannitol (M-series) hoặc vẫn là glucose (G-series) [3]

Như đã biết các gốc laminaran từ các loài rong khác nhau là các 1,3; glucan trọng lượng phân tử thấp, chúng khác nhau rõ rệt ở về tỉ lệ của các liên kết

1,6-β-D-β-1→3 và β-1→6 cũng như cách thức nối của các liên kết này trong chuỗi glucan

Laminaran từ L.hyperbrea thực tế là mạch thẳng 1,3-β-D-glucan (Nelson và Lewis, 1974) Laminaran từ L.saccharina bao gồm gần hai liên kết β-1,6-glucosit trên phân

tử (1,3 : 1,6 = 10 : 1) ở kiểu phân nhánh độc nhất vô nhị từ chuỗi β-D-glucan (Percival, 1970) [3]

Công thức phân tử của laminaran: (C6H10O5)n ; n = 20 30

Công thức hóa học của laminaran là:

Mạch có mannitol là mạch M, chỉ có glucose là mạch G

Hình 1.3 Cấu trúc hóa học của laminaran

 Để xác định cấu trúc laminaran cần xác định các thông số sau:

Xác định thành phần đường: có mannitol là mạch M, chỉ có glucose là mạch G Xác định tỉ lệ gốc liên kết 1 3 và 1 6 trong phân tử laminaran được xác định bằng phổ NMR

1.2.3 Tính chất của Laminaran

Laminaran ở dạng bột màu trắng (98% chất khô) và có màu be (89% chất khô), không mùi Laminaran không phân ly trong nước và ổn định với ánh sáng Laminaran có trọng lượng phân tử từ 5 đến 10 kDa

Laminaran bị tủa trong ethanol khi nồng độ ethanol cao hơn 85%

O H H H H O OH

H OH

CH2OH

O

O O OH OH OH

O H H H H O

H OH

CH2OH

O

O H H H H O OH

H OH

CH2OH

O

O H H H H O

Mật độ tương đối: 1,502 (98% chất khô)

Độ hòa tan trong nước: 301,5 g/lít ở 23°C

Độ hòa tan trong dung môi hữu cơ (ở 20°C)

Heptane n: <10 mg/lít Xylene: <10 mg/lít 1,2 dichloroethane: <10 mg/lít Methanol: 60 mg/lít

Acetone: 21 mg/lít Ethylacetate: <10 mg/lít Thủy phân ổn định (ở 50°C): sự thủy phân ổn định ở pH 4; 7 và 9;

1.2.4 Ứng dụng của Laminaran

Laminaran là thực phẩm chức năng có giá trị dược lý được FDA chấp thuận trong việc chống đông máu, làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu và kích thích miễn dịch bẩm sinh [4] Gần đây các nhà khoa học nghiên cứu và phát hiện thấy chất laminaran trong rong biển có thể hỗ trợ, không để tế bào miễn dịch “tử vong”, từ đó có tác dụng bảo vệ hệ thống miễn dịch không bị tổn thương dưới tác động của tia bức xạ Khả năng chống tia bức xạ của chất chiết xuất từ rong biển thiên nhiên này đã đem lại niềm hy vọng cho những người đang dùng tia phóng xạ chữa trị các khối u gây ung thư trong cơ thể [17] Ngoài ra, laminaran còn có tác dụng tăng sức đề kháng với nhiễm trùng [7] và thúc đẩy sửa chữa vết thương [8] Laminaran với những đặc tính của một alpha amylase gây ra sự kích hoạt các enzym có mặt trong quá trình tăng trưởng ở thực vật và sự kích thích của hoạt động phân giải protein của các tế bào được xử lý Nên hiện nay laminaran được nghiên cứu để sử dụng như là một chất thúc đẩy hạt giống nảy mầm và tăng tốc độ tăng trưởng cây trồng

1.2.5 Phương pháp chiết laminaran

Laminaran được lấy từ tảo nâu thông qua các quá trình chiết xuất nhằm liên tục loại bỏ các thành phần khác ngoài laminaran (polysacarit như axít alginic,

fucoidan, muối,…) Các quá trình này sử dụng các bước liên quan đến xay, kết tủa bằng acid, siêu lọc và thẩm tách

Đặc tính để tách chiết laminaran: laminaran là chất không phân ly trong nước, chính vị vậy nó không bị hấp phụ trên cột nhựa anionit mà bị hấp phụ trên cột chứa chất hấp phụ không phân cực (teflon), đồng thời laminaran bị tủa trong ethanol khi nồng độ ethanol cao hơn 85% [3]

Theo T.N Zvyagintseva et al./ J Ep Mar Biol Ecol 294 (2003) 1 13, laminaran được tách chiết theo phương pháp sau:

Hình 1.4 Quy trình chiết laminaran theo T.N Zvyagintseva et al./ J Ep Mar

Biol Ecol 294 (2003) 1 13

1 Chiết lạnh (0,4% HCl, 20 25oC), 5 giờ

2 Chiết nóng (H2O, 60 70oC), 6 giờ Chiết với ethanol, acetone, chloroform

2 Rửa với dung dịch ethanol 15%

Giữ trên cột polychrome 1 (70 x 7 cm) Nước thải

Dịch rửa chứa laminaran

 So với phương pháp chiết này, phương pháp chiết bằng CaCl2 được thực hiện trong đề tài có những ưu điểm đó là phương pháp chiết đơn giản hơn, độ nhớt của dịch chiết nhỏ hơn do các muối alginate tan trong nước đã được giữ lại trong bã rong dưới dạng alginate canxi nên thuận lợi hơn cho quá trình lọc và ít gây tổn thất laminaran hơn Ngoài ra phương pháp chiết này còn cho sản phẩm có màu sắc sáng hơn do các chất màu đã được cố định trong bã rong trong quá trình nấu chiết dưới tác dụng của CaCl2

1.2.6 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước

a Một số nghiên cứu của nước ngoài

Chiết xuất từ rong Laminaria theo quy trình được mô tả trong sáng chế độc

quyền của Pháp số 74 35162.74 35.162

Lấy 300 g rong tươi loại Saccharina Laminaria đem cắt nhỏ 0,5 1 cm Cho

0,9 lít dung dịch axít sulfuric 0,3% vào lượng rong ở trên Quá trình chiết xuất được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 80°C, kết hợp với khuấy đảo trong 1 giờ Quá trình chiết này được thực hiện hai lần Sau khi trung hòa, dịch chiết thu được được xử lý với polyvinylpyrrolidone (PVP) ở hàm lượng khoảng 10% so với trọng lượng của dịch, hỗn hợp được khuấy trong 30 phút và sau đó được lọc trong điều kiện chân không Dịch chiết tiếp tục được lọc trên một ống màng carbon đất sét với kích thước lỗ khí 50.000 Dalton Trong quá trình lọc, áp suất trên cột được duy trì ở mức

1 bar Sau khi lọc, dịch chiết còn lại có thể tích khoảng 0,8 lít và pH là 5,5 được đem đi thẩm tách trên một màng cellulose ester với kích thước lỗ khí là 500 hoặc

1000 Dalton Sau khi thẩm tách, dịch được đem đi sấy khô và thu được 7 g laminaran tinh khiết

Quy trình thay thế cho phương pháp chiết xuất Laminaran từ tảo Laminaria

300 g rong tươi loại Nodosum Ascophyllum được nghiền cho đến khi rong có

đường kính hạt nhỏ hơn 1 mm 0,9 lít dung dịch canxi clorua 2% được cho vào lượng rong ở trên để kết tủa các alginate Lần chiết xuất đầu được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 60°C, kết hợp khuấy đảo

trong vòng 7 giờ Dịch được đưa qua một hệ thống lọc, dịch lọc được thu hồi còn

bã thì được chiết lần thứ 2 ở các điều kiện tương tự như lần chiết xuất đầu tiên nhưng thời gian chiết là để qua đêm Sau đó, dịch chiết xuất lần thứ hai cũng bị thu hồi bởi quá trình lọc

Dịch thu được sau hai lần chiết được trộn lẫn với nhau và được đưa qua một màng siêu lọc có kích thước lỗ 1.000 Dalton để loại bỏ các muối khoáng Tách bỏ hàm lượng ion còn lại trong dịch bằng xử lý trên một cột nhựa trao đổi anion Sau khi tái sinh với natri hydroxit và rửa bằng nước khử khoáng, nhựa được đưa vào một cột thủy tinh có đường kính 2 3 cm, chiều cao 20 cm Dịch lọc được đưa vào từ trên đỉnh cột và xâm nhập từ từ vào hạt nhựa Các ion không được giữ lại trong các hạt nhựa theo nước đi ra khỏi cột Cột sau đó được rửa bằng nước khử khoáng Dịch thu được sau khi rửa cột được thẩm tách trên một màng cellulose ester

có kích thước lỗ 500 hoặc 1000 Dalton Dịch sau khi thẩm tách được sấy khô và thu được 7 g bột khô laminaran tinh khiết

Chiết laminaran từ rong nâu Laminaria jobonica theo phương pháp của Klarzynsky (2000)

Laminaria jobonica được chiết bằng nước nóng trong 3 giờ Dịch chiết được

phân đoạn bởi một hệ thống siêu lọc, hệ thống này sử dụng một tấm màng có diện tích 0,1 m2, kích thước lỗ lọc là 100 kDa, tốc độ lọc khoảng 0,9 lít/giờ Dịch chiết được tiếp tục đưa qua một màng lọc có kích thước 1 kDa Khối lượng phân tử trung bình của laminaran được phân tách bởi hệ thống lọc sắc kí dạng gel

b Các nghiên cứu trong nước

Đề tài “Tách chiết và phân tích thành phần các polysacarit tan trong nước

từ một số loài rong nâu Việt Nam” của Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ

Nha Trang với mục đích chiết tách các polysacarit bao gồm: fucoidan, laminaran và axít alginic từ một số loài rong nâu có giá trị kinh tế ở vùng biển Nha Trang và nghiên cứu thành phần hoá học, đặc điểm cấu trúc của các polysacarit: fucoidan, laminaran và axít alginic từ rong nâu Việt Nam làm cơ sở cho việc xây dựng công nghệ phức hợp chiết xuất các hợp chất đường có hoạt tính sinh học từ rong nâu Việt

Nam theo định hướng dược liệu nhằm phục vụ sức khoẻ cộng đồng, phát triển kinh

tế xã hội, khoa học các tỉnh ven biển phía Nam Việt Nam

Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng laminaran trong các mẫu rong nghiên cứu đều nhỏ hơn 0,8% và thay đổi hàm lượng theo các chi rong với thứ tự sau:

Sargassum > Padina > Turbinaria Đặc biệt loài rong Turbina ornata không có

laminaran Hàm lượng laminaran trong các loài rong thuộc cùng một chi rong

Sargasum khác nhau không nhiều, chỉ dao động trong khoảng 0,51 – 0,79% So

sánh với hàm lượng laminaran có trong một số loài rong nâu thu thập tại vùng ôn đới như Nga, Nhật Bản, Canada, Pháp… thì hàm lượng laminaran trong rong nâu

Việt Nam có hàm lượng ít hơn rất nhiều Ví dụ như: Với loài rong thuộc chi Padina

thu thập tại Pháp hàm lượng laminaran lên đến 14% Điều này có thể giải thích do điều kiện sinh trưởng của rong nâu tại vùng nhiệt đới không thích hợp cho việc sinh tổng hợp laminaran

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.1.1 Nguyên liệu chính

Rong S.mcclurei thu hái ở khu vực Hòn Chồng được đem rửa qua nước ngọt

để loại bỏ muối và một phần các vi sinh vật ưa muối có trên rong nguyên liệu Sau

đó rong được phơi khô đến độ ẩm thích hợp cho việc bảo quản

Nước: Sử dụng nguồn nước máy được cung cấp theo nguồn nước tại thành

phố Nha Trang Nước này được xử lý tại Viện Khoa học và Ứng dụng công nghệ Nha Trang, đảm bảo các tiêu chuẩn của bộ y tế về nước sử dụng trong công nghiệp thực phẩm

Bao bì

Sản phẩm được bao gói trong bao bì PE Để bảo quản sản phẩm trong một thời gian dài mà vẫn đảm bảo được chất lượng

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Xác định hàm lượng ẩm của nguyên liệu:

Xác định chế độ chiết laminaran

+ Xác định nồng độ dung dịch CaCl2 khi nấu chiết

+ Xác định tỉ lệ dung dịch CaCl2/rong khi nấu chiết

+ Xác định thời gian chiết

+ Xác định nhiệt độ chiết

Xác định cấu trúc laminaran

+ Xác định thành phần đường bằng phương pháp sắc kí khí

+ Xác định tỉ lệ gốc liên kết 1→3 và 1→6 của phân tử laminaran bằng phổ

1

H NMR

Tính toán sơ bộ chi phí nhiên, nguyên vật liệu cho sản phẩm

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp phân tích cảm quan:

Xây dựng thang điểm cảm quan theo TCVN 3215 – 79

Phương pháp phân tích thành phần hóa học nguyên liệu:

Xác định hàm ẩm theo phương pháp sấy khô

Phương pháp xử lý số liệu:

Dùng phần mềm Exel để xử lý số liệu và vẽ đồ thị

Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)

Phương pháp sắc kí khí (GC)

2.3.1 Nghiên cứu các công đoạn của quy trình sản xuất laminaran

2.3.1.1 Sơ đồ quy trình sản xuất dự kiến

Hình 2.1 Sơ đồ qui trình sản xuất dự kiến

Thành phẩm

Rong khô

Cắt nhỏ Ngâm HCHO

Nước thải HCHO

Dung dịch CaCl2

Sấy

Bao gói, bảo quản Nghiền

2.3.1.2 Giải thích quy trình

a Cắt nhỏ

Mục đích: bước đầu phá vỡ cấu trúc tế bào của rong, tăng diện tích tiếp xúc giữa rong và dịch chiết tạo điều kiện cho quá trình chiết rút laminaran sau này được hiệu quả hơn

b Ngâm formol (formaldehyt) [1]

Vai trò của formol

- Tăng khả năng khử màu

- Hạn chế vi sinh vật tác động làm hư hỏngrong trong chế biến và bảo quản

- Hạn chế protein trong dịch chiết

Mục đích của quá trình xử lý formol

Tăng cường khử màu cho rong: các chất màu của rong nâu ở dạng các sản phẩm phenol, khá bền vững với nhiệt độ, ánh sáng và các môi trường hóa chất Formol sẽ liên kết với hợp chất phenol tạo thành hợp chất phenolformaldehyt làm giảm tính hòa tan và cố định chúng trên bã rong Phương pháp xử lý formol sẽ cho dung dịch chiết sáng hơn, cường độ màu giảm đi đáng kể Ngoài ra formol còn ảnh hưởng đến độ nhớt của dịch chiết, làm giảm hàm lượng protein trong dịch chiết tạo điều kiện cho quá trình tách chiết laminaran sau này

Theo nghiên cứu của Hong cho thấy formaldehyt ảnh hưởng rất lớn đến hàm lượng chất màu cũng như độ nhớt trong sản phẩm alginic Bã rong ở đây được tận dụng để tách chiết alginate cho nên việc xử lý formol là rất cần thiết

Chế độ xử lý: hiệu quả của việc xử lý formol phụ thuộc vào thời gian, nhiệt độ

và nồng độ formol khi ngâm rong khô trong dung dịch formol

Dựa vào các nghiên cứu xác định ảnh hưởng của thời gian ngâm và nồng độ formol trong quá trình xử lý nguyên liệu trong công nghệ sản xuất keo alginate [1]

Từ đó có thể chọn chế độ ngâm formol như sau:

- Nồng độ formol: 1%

- Thời gian ngâm: 20 22 giờ

- Nhiệt độ thường

có sự hình thành các liên kết canxi với polyphenol tạo nên hợp chất không tan và cố định trong bã rong trong quá trình nấu chiết, điều này góp phần làm cho dịch chiết

f Giữ trên cột Polyteflon

Mục đích: Dịch chiết sau khi nấu ngoài laminaran còn có chứa các polysacarit hòa tan khác nhƣ fucoidan, alginate, các chất màu, chất khoáng, các thành phần có

phân tử lượng thấp như đường mannitol, các amino acid, peptid… Để thu được laminaran tinh khiết thì dịch chiết cần phải đưa qua cột polyteflon có chứa các hạt nhựa kị nước (teflon) để hấp phụ laminaran và laminaran được giữ lại trên cột Còn các chất khác trong dịch chiết không được các hạt nhựa giữ lại sẽ theo dịch đi ra khỏi cột

g Rửa cột

Lần lượt rửa giải cột với nước và cồn etylic 15%

Đầu tiên rửa cột bằng nước để loại bỏ các tạp chất, sau đó rửa bằng cồn etylic 15% nhằm tách laminaran ra khỏi các hạt nhựa và đi vào dịch rửa

h Sấy

Mục đích: chuyển laminaran từ dạng dịch sang dạng bột, giảm hàm lượng nước của sản phẩm đến mức tối thiểu ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng, hạn chế các biến đổi xấu trong quá trình bảo quản và tăng thời hạn bảo quản Ngoài ra, sấy còn đảm bảo màu sắc và độ sáng bóng cho sản phẩm

i Nghiền: làm cho sản phẩm có trạng thái mịn, tơi Nâng cao giá trị cảm quan

và giá trị sử dụng của sản phẩm

j Bao gói

Nhằm nâng cao giá trị của sản phẩm, bảo vệ và kéo dài thời gian bảo quản sản

phẩm

Thí nghiệm đƣợc tiến hành theo sơ đồ sau:

Chọn nồng độ CaCl2 thích hợp

5

Đánh giá cảm quan sản phẩm, hiệu suất laminaran thu đƣợc

2.3.2.2 Xác định tỷ lệ d 2 CaCl 2 /rong

Sử dụng nồng độ dung dịch CaCl2 đã xác định ở thí nghiệm trước, bố trí thí nghiệm với tỷ lệ dung dịch CaCl2/khối lượng rong là: 5/1, 6/1, 7/1, 8/1 và 9/1 Vẫn nấu chiết rong ở 70oC trong 120 phút Khi thu được sản phẩm tiến hành đánh giá cảm quan, hiệu suất thu laminaran để chọn ra tỷ lệ thích hợp nhất Thí nghiệm được thực hiện theo sơ đồ sau:

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ d 2 CaCl 2 /rong

2.3.2.3 Xác định thời gian chiết

Sử dụng kết quả của 2 thí nghiệm trên ta tiến hành nấu chiết rong trong 60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút và 180 phút ở nhiệt độ 70oC

Tiến hành đánh giá cảm quan sản phẩm, tính hiệu suất thu laminaran ở các mẫu để chọn ra thời gian chiết thích hợp