Nghiên cứu thu nhận Kappa-Carrageenan từ rong sú Kappaphycus Striatum trồng tại Cam Ranh

Kết quả nghiên cứu cho thấy kappa-carrageenan tự nhiên thu nhận từ rong sú Kappaphycus striatum có sức đông 486g/cm2 , nhiệt độ tan chảy 45,50 C, nhiệt độ đông đặc 33,50 C, hiệu suất thu hồi 30,2%. Tối ưu hóa được công đoạn xử lí kiềm đối với dịch lọc carrageenan bằng dung dịch Ca(OH)2 5% với các thông số như sau: nhiệt độ 700 C, pH 8,6, thời gian 9 phút. Kappa-carrageenan sau khi xử lí kiềm chất lượng cải thiện rõ rệt sức đông tăng gấp đôi (965 g/cm2 ) so với carrageenan tự nhiên, nhiệt độ tan chảy của carrageenan đạt 550 C, nhiệt độ đông đặc đạt 440 C, hiệu suất thu hồi kappa-carrageenan qua xử lí kiềm tăng 25% so với hiệu suất thu hồi kappa-carrageenan chưa qua xử lý kiềm và đạt 37,7%.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thu nhận Kappa-Carrageenan từ rong sú Kappaphycus Striatum trồng tại Cam Ranh Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC NGHIÊN CỨU THU NHẬN KAPPA - CARRAGEENAN TỪ RONG SÚ KAPPAPHYCUS STRIATUM TRỒNG TẠI CAM RANH STUDY ON KAPPA - CARRAGEENAN FROM KAPPAPHYCUS STRIATUM CULTIVATED IN CAM RANH Ngô Thị Ngọc Trình1, Phan Thị Khánh Vinh2 Ngày nhận bài: 29/11/2013; Ngày phản biện thông qua: 08/01/2015; Ngày duyệt đăng: 10/6/2015 TÓM TẮT Kết quả nghiên cứu cho thấy kappa-carrageenan tự nhiên thu nhận từ rong sú Kappaphycus striatum có sức đông 486g/cm2, nhiệt độ tan chảy 45,50C, nhiệt độ đông đặc 33,50C, hiệu suất thu hồi 30,2%. Tối ưu hóa được công đoạn xử lí kiềm đối với dịch lọc carrageenan bằng dung dịch Ca(OH)2 5% với các thông số như sau: nhiệt độ 700C, pH 8,6, thời gian 9 phút. Kappa-carrageenan sau khi xử lí kiềm chất lượng cải thiện rõ rệt sức đông tăng gấp đôi (965 g/cm2) so với carrageenan tự nhiên, nhiệt độ tan chảy của carrageenan đạt 550C, nhiệt độ đông đặc đạt 440C, hiệu suất thu hồi kappa-carrageenan qua xử lí kiềm tăng 25% so với hiệu suất thu hồi kappa-carrageenan chưa qua xử lý kiềm và đạt 37,7%. Từ khóa: Kappa-carrageenan, xử lý kiềm, tối ưu hóa, Kappaphycus striatum ABSTRACT Results showed that native kappa-carrageenan derived from Kappaphycus striatum had gel strength 486g/cm2, melting temperature was 45,50C, gelling temperature was 33,50C, carrageenan yield was 30,2%. Optimized parameters in alkaline treatment of carrageenan extract by Ca(OH)2 5%: temperature 700C, pH 8,6, duration 9 minutes. Kappa-carrageenan after alkaline treatment had gel strength 965 g/cm2, melting temperature was 550C, gelling temperature was 440C and carrageenan yield was increased 25% than that without alkaline treatment and reached 37.7%. Keywords:Kappa-carrageenan, alkaline treatment, optimization, Kappaphycus striatum I. ĐẶT VẤN ĐỀ Hydrocolloid từ rong biển đã từ lâu được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm với vai trò chất tạo cấu trúc, tăng giá trị cảm quan và tính dược liệu (Nussinovitch, 1997; Nagumo et al, 1996) [5] [6]. Cùng với sự gia tăng dân số và ổn định kinh tế, nhu cầu sử dụng các hydrocolloid trên ngày càng tăng (McHugh, 2002) [4]. Trong số nhiều loại rong biển, rong đỏ đóng vai trò quan trọng vì là nguồn nguyên liệu duy nhất để sản xuất agar và các loại carrageenan khác nhau (Zemker-White, 1999) [8]. Trong các loài rong đỏ carrageenophyte phải kể đến rong sụn Kappaphycus alvarezii và rong sú Kappaphycus striatum, là loài rong biển vùng nhiệt đới với năng suất và sản lượng trồng cao, chất lượng rong tốt (Critchley et al, 1998) [3]. 1 2 Ở nước ta hiện nay, đa phần các công trình nghiên cứu thu nhận carrageenan tập trung vào đối tượng rong sụn Kappaphycus alvarezii, hơn nữa các quy trình thu nhận carrageenan tinh chế đều thực hiện xử lý bã rong trước hoặc trong quá trình nấu chiết với nồng độ kiềm khá cao 5 – 10%. Điều này đòi hỏi đầu tư các thiết bị nấu chiết phải chịu được tính kiềm và axit cần để trung hòa lượng kiềm dư, đầu tư xử lý hệ thống nước thải. Bên cạnh đó, bã rong sau khi đã xử lý kiềm hạn chế về khả năng ứng dụng. Để khắc phục nhược điểm này, Viện nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Nha Trang đề xuất quy trình sản xuất carrageenan trong đó xử lý kiềm bằng KOH trong dịch lọc sau khi nấu chiết. Tuy nhiên nghiên cứu chỉ mang tính chất thăm dò chưa tối ưu hóa các thông số. Bên cạnh đó Ngô Thị Ngọc Trình: Phòng Quản lý công nghiệp - Sở Công thương tỉnh Khánh Hòa TS. Phan Thị Khánh Vinh: Khoa Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang 72 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản việc sử dụng KOH ngay trong quá trình xử lý dịch lọc sẽ làm tăng nhiệt độ đông đặc của gel carrageenan, dẫn đến khó khăn cho công đoạn trung hòa axit và đòi hỏi phải có thêm khâu gia nhiệt để hòa tan gel trở lại. Đồng thời ở nhiệt độ cao việc bổ sung axit dẫn đến giảm sức đông của thạch carrageenan [2]. Để giải quyết vấn đề trên cần nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn xử lý dịch lọc bằng kiềm, cụ thể sử dụng dung dịch Ca(OH)2 sau khi đã nấu chiết, lọc ở môi trường trung tính nhằm nâng cao chất lượng kappa-carrageenan, giảm thiểu lượng hóa chất trong quy trình công nghệ thu nhận kappa-carrageenan. Số 2/2015 II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Đối tượng nghiên cứu a. Rong sú Kappaphycus striatum: Rong được trồng tại Cam Ranh và thu hoạch sau 2 tháng trồng (thời gian thu hoạch tháng 03/2013). Rong sú khi thu mua ở dạng khô. Trong trường hợp độ ẩm vượt quá 40%, cần tiếp tục phơi nắng để giảm hàm ẩm dưới 40% theo tiêu chuẩn rong khô nguyên liệu của Philippines. b. Carrageenan thương phẩm: Dạng bột, sản phẩm tinh chế (food grade) từ Eucheuma cottonii được sản xuất tại Philippine. c. Hóa chất: KCl, Ca(OH)2, KOH là những hóa chất đạt tiêu chuẩn phân tích do Trung Quốc sản xuất. 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Sơ đồ nghiên cứu Sơ đồ nghiên cứu được trình bày ở hình 1. Nguyên liệu rong sú Dịch chiết carrageenan đem tủa KCl Dịch chiết carrageenan xử lý bằng KOH với tỉ lệ 1%, sau đó tủa bằng KCl Dịch chiết carrageenan xử lý bằng Ca(OH)2, sau đó tủa bằng KCl Đánh giá các chỉ tiêu hoá lý Đánh giá các chỉ tiêu hóa lý carrageenan - Phân tích so sánh Xác định pH, nhiệt độ, thời gian tối ưu trong xử lý bằng Ca(OH)2 – Đề xuất quy trình Hình 1. Sơ đồ nghiên cứu quy trình thu nhận carrageenan từ rong sú Kappaphycus striatum Để khảo sát các gía trị tối ưu, áp dụng quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp hai với 3 yếu tố và một hàm mục tiêu theo sơ đồ sau: X1 X2 Công đoạn xử lý bằng Ca(OH)2 Y X3 Ta có biến đầu vào: X1 : pH 7-9 X2 : Nhiệt độ xử lý 35-75 (0C) X3 : Thời gian 30-120 (phút) Hàm mục tiêu: Y : Sức đông của carrageenan, g/cm2 Các yếu tố ảnh hưởng n = 3 và số thí nghiệm N = 2k = 8 Phương trình hồi quy có dạng: Y = b0 + b1x + b2x + b3x + b12x1x2 + b13x1x3 + b23x2x3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 73 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 Bảng 1. Khoảng biến đổi của các yếu tố ảnh h ...