Ảnh hưởng của CMC, nhiệt độ và nồng độ Agar đến độ nhớt của dung dịch, độ cứng Gel Agar
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Số 1/2019
THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC
ẢNH HƯỞNG CỦA CMC, NHIỆT ĐỘ VÀ NỒNG ĐỘ AGAR ĐẾN ĐỘ NHỚT
CỦA DUNG DỊCH, ĐỘ CỨNG GEL AGAR
EFFECT OF CMC, TEMPERATURE AND AGAR CONCENTRATION ON VISCOSITY OF
AGAR SOLUTION, HARDNESS OF AGAR GEL
Đinh Văn Hiện¹, Nguyễn Thị Thanh Thúy²,
Trần Thị Huyền², Nguyễn Trọng Bách²
Ngày nhận bài: 5/11/2018; Ngày phản biện thông qua: 13/11/2018; Ngày duyệt đăng: 1/3/2019
TÓM TẮT
Agar, một polysaccharide được chiết tách từ loài rong đỏ và có nhiều trong họ rong câu chỉ vàng – có
khả năng nuôi trồng với sản lượng lớn tại Việt Nam. Agar được ứng dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm và
một số lĩnh vực khác. Chúng được dùng như một phụ liệu tạo nhớt, tạo đặc, tạo gel, nhũ hóa và ổn định hệ thực
phẩm. Việc nghiên cứu trạng thái, độ nhớt của dung dịch agar hay độ cứng của gel agar dưới ảnh hưởng của
Sodium carboxymethyl cellulose (CMC), nhiệt độ và nồng độ agar làm cơ sở khoa học cho việc ứng dụng có
hiệu quả agar trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Trạng thái của dung dịch agar được khảo sát trong khoảng
nhiệt độ 5÷60 °C, nó phụ thuộc vào nhiệt độ hình thành cấu trúc cũng như nồng độ agar có trong dung dịch.
Dung dịch agar hình thành trạng thái gel ở nồng độ 0,2% tại nhiệt độ phòng nhưng nhiệt độ tạo gel có thể trên
45 °C nếu nồng độ agar trên 1%. CMC bổ sung (0,1÷ 1%) hỗ trợ dung dịch agar tăng độ nhớt khi tăng tỷ lệ
CMC thêm vào. Gel agar hình thành ở nồng độ cao và nhiệt độ thấp có độ bền cao được thể hiện ở kết quả đo
độ cứng, khi nồng độ agar tăng lên 5 lần thì lực cắt tăng 4÷5 lần và lực đâm xuyên tăng 7÷9 lần, điều này phụ
thuộc vào nhiệt độ quá trình hình thành gel. Phương pháp quan sát, xác định độ nhớt động học, độ cứng bằng
các phân tích lưu biến học được sử dụng trong nghiên cứu này.
ABSTRACT
Agar, a polysaccharide extracted from red seaweed and especially in Gracilaria verrucosa – has good
growing possibility in large quantities in Vietnam. Agar is widely used in food technology and some other fields
as a viscous agent, thickness, emulsifier and food stabilizer. The study of the state, viscosity of the agar solution
or hardness of the agar gel under the influence of Sodium carboxymethyl cellulose (CMC), temperature and
agar concentration (Ca) provides the scientific basis for the effective application of agar in the fields of life.
The state of agar solution was investigated in the range of 5÷60 °C, depended on the temperature of the
structural formation as well as Ca contained in the solution. The agar formed a gel at Ca = 0.2% at room
temperature, but the gelling temperature can be above 45 °C if Ca was above 1%. CMC (0.1÷1%) made
increase the viscosity of the agar solution when increasing the added amount of CMC. Agar gel was formed
at high concentration and low temperature that had a high gel strength, which was shown in hardness results
when the Ca increased 5 times, the cutting force increased 4÷5 times and the penetrated force increased 7÷9
times, depending on the temperature of the gelation process. Visual observation, dynamic viscosity, hardness
measurement by rheological analysis were used in this study.
Keywords: agar; temperature; viscosity; hardness; gel
¹ Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng, Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Khánh Hòa
² Khoa Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nha Trang
22 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Số 1/2019
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
dụng của ngoại lực. Việc nghiên cứu lực cắt, đâm
xuyên giúp hiểu rõ hơn về độ cứng của gel agar
nguyên chất cho các ứng dụng trong công nghệ
thực phẩm hay các lĩnh vực khác như làm môi
trường nuôi cấy vi sinh, hay các sản phẩm mà
agar làm chất nền,… (Banerjee & Bhattacharya,
2012; Kihara K, 1986).
Trạng thái của agar cũng như độ nhớt của
dung dịch agar hay độ cứng của gel agar phụ
thuộc vào nhiều yếu tố như nồng độ agar, nhiệt
độ, chất đồng tạo gel, muối,… (Whyte, Englar,
& Hosford, 1984); ở nghiên cứu này chúng tôi
tập trung xem xét ảnh hưởng của nồng độ agar,
CMC hay nhiệt độ đến sự hình thành trạng thái
của dung dịch agar, độ nhớt hay độ bền đông
kết của gel agar.
Rong biển là nguồn nguyên liệu có giá trị
dinh dưỡng cao, có khả năng cung cấp các
khoáng chất đặc biệt là các nguyên tố vi lượng,
nhiều axít amin cần thiết cho cơ thể, nhiều
loại vitamin, các cacbohydrat đặc trưng và các
chất có hoạt tính sinh học cao. Đặc biệt trong
các loài rong biển thì rong đỏ có các loại keo
rong như agar, carrageenan... có khả năng tạo
gel đông rất tốt có thể ứng dụng vào các ngành
công nghiệp thực phẩm, y học, sinh học…
(Trần Thị Luyến và cộng sự, 2004). Trong các
loại rong đỏ hiện nay thì rong câu chỉ vàng
(Gracilaria verrucosa) đang là đối tượng được
người dân quan tâm vì dễ trồng, ít mắc bệnh và
có thể kết hợp trồng rong với việc nuôi trồng
thủy sản khác mà không ảnh hưởng gì đến cây
rong. Đặc biệt thành phần chính trong rong câu
chỉ vàng là agar, agar là một trong các chất phụ
gia được sử dụng nhiều trong thực phẩm với
vai trò là chất tạo gel, tạo nhớt, tạo đặc, nhũ
hóa,… (Saha và Bhattacharya, 2010).
Agar là một polysaccharide được chiết tách
chủ yếu từ loài rong đỏ thuộc họ rong câu chỉ
vàng (Humm, 1962; Chirapart và cộng sự,
1995; Suzuki và cộng sự, 2001; Praiboon và
cộng sự, 2006). Agar tồn tại trong thành tế bào
của tảo agarophytes chủ yếu ở dạng muối canxi
của nó hoặc hỗn hợp muối canxi và magie. Đây
là hỗn hợp các polysaccharide gồm hai thành
phần chính là agarose (một polyme trung tính)
và agaropectin (một polyme sunphat tích điện)
(Lahaye & Rochas, 1991).
Tại Việt Nam, các nghiên cứu chủ yếu tập
trung vào phân loại, nuôi trồng và bảo vệ nguồn
lợi rong (Nguyễn Xuân Hòa và cộng sự, 2013;
Nguyễn Thị Thanh Thủy, 2013) hay nghiên cứu
tách chiết agar (Trần Thị Luyến và cộng sự, 2004)
mà chưa có nhiều những nghiên cứu chuyên sâu
nào được công bố về sự hình thành trạng thái,
tính chất lưu biến của dung dịch agar. Để sử dụng
có hiệu quả nguồn chế phẩm agar cũng như nhằm
đa dạng hóa sản phẩm từ nguồn agar này thì việc
phân tích các tính chất hóa lý của chúng là rất
quan trọng. Một trong các tính chất quan trọng
của agar chính là tính chất lưu biến liên quan đến
sự chảy và sự biến dạng của vật chất dưới tác
II. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Vật liệu
Agar là sản phẩm thương mại của công ty
TNHH Hải Long được sản xuất tại Hải Phòng,
Việt Nam. Lô sản phẩm sử dụng được sản xuất
ngày 18/01/2017 và có hạn sử dụng 3 năm.
Sodium carboxymethyl cellulose (CMC)
được mua tại công ty TNHH Tam Hưng, do
Thổ Nhĩ Kỳ sản xuất và được nhập khẩu bởi
công ty TNHH Vĩnh Nam Anh.
2. Phương pháp nghiên cứu và xử lý số liệu
2.1. Phương pháp quan sát trạng thái của
dung dịch agar
Chuẩn bị: Dung dịch agar ở các nồng độ
(0,01; 0,02; 0,05; 0,07; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5;
0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8%) được
chứa trong ống nghiệm nắp kín có đường kính
1,5 cm, cao 12 cm với khối lượng dung dịch
agar là 10 g được giữ trong bể ổn nhiệt có nhiệt
độ 95 °C trong khoảng thời gian 15 phút. Để
tăng khả năng hòa tan, mẫu được lắc đều bởi
máy lắc MS2 Minishaker với tốc độ 2200 vòng/
phút. Sau đó mẫu được đem quan sát trạng thái
ở các nhiệt độ khác nhau (60 °C ÷ 5 °C).
Để tiến hành quan sát mẫu được đặt trong
bể ổn nhiệt ở 60 °C, sau đó tiến hành giảm dần
nhiệt độ xuống 5 °C với bước nhảy 1 °C, ở mỗi
nhiệt độ giữ nhiệt trong 60 phút rồi quan sát.
Ghi nhận trạng thái, nhiệt độ tạo gel của dung
dịch agar (Hình 1).
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 23
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Số 1/2019
Hình 1: Mẫu dung dịch agar ở các nồng độ (0,01÷5%) được giữ trong 60 phút tại 5 °C
2.2. Phương pháp xác định độ nhớt của dung
dịch agar không có và có CMC
10, 20 °C và nhiệt độ phòng) trong 15 giờ. Sau
đó tạo mẫu có hình trụ tròn (đường kính 20 mm
và chiều cao 15 mm) bằng cách dùng đục tròn
rỗng inox (đường kính trong là 20 mm) có cạnh
sắc đục khối gel agar đã được chuẩn bị trong
khuôn. Các mẫu gel agar được tiến hành đo lực
đâm xuyên và lực cắt bằng thiết bị Rheometer
CR-500DX tại nhiệt độ phòng.
Độ nhớt được xác định bằng máy đo độ
nhớt Brookfield Viscometer LVDV I – Prime
(Hoa Kỳ). Mẫu lỏng được rót vào ống chứa
mẫu, đặt vào bể ổn nhiệt (Circulator Bath TC
502) của máy Brookfield tại từng nhiệt độ đo
(5, 10, 20, 30, 40 và 50 °C) trong 20 phút, khi
nhiệt độ mẫu ổn định tiến hành đo mẫu với các
đầu đo thích hợp (số 61 hoặc 62) ở tốc độ quay
của đầu đo 5, 10, 20, 50 và 100 vòng/phút.
Chuẩn bị dung dịch agar: Agar ở các nồng
độ (0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1%) được
hòa tan tại nhiệt độ 95 °C trong khoảng thời
gian 15 phút rồi tiến hành đo độ nhớt các mẫu
lỏng (được xác định ở phần quan sát trạng thái
tại các nhiệt độ khác nhau) tại nhiệt độ đo.
Chuẩn bị dung dịch agar có bổ sung CMC:
Agar ở nồng độ 0,1% được bổ sung CMC với
các nồng độ (0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7;
0,8; 0,9; 1%) được hòa tan tại nhiệt độ 95 °C
trong khoảng thời gian 15 phút rồi tiến hành đo
độ nhớt tại nhiệt độ đo.
2.4. Phương pháp xử lý số liệu
Các thí nghiệm được thực hiện 3 lần, kết
quả thu được là giá trị trung bình của các lần
đo. Xử lý số liệu và vẽ biểu đồ bằng phần mềm
Sigmaplot 12.0.
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
1. Sự hình thành trạng thái của agar
Các mẫu agar có nồng độ khác nhau, được
quan sát trạng thái sau khi đặt trong bể ổn nhiệt
lạnh (Circulator Bath TC 502, Brookfeild). Kết
quả quan sát trạng thái các mẫu theo nồng độ
agar sau 60 phút ở các nhiệt độ khác nhau được
trình bày ở hình 2.
Khi nồng độ tăng thì nhiệt độ tạo gel của
agar tăng theo, agar bắt đầu tạo gel ở nồng độ
0,2% tại nhiệt độ 5 °C, khi nồng độ agar tăng
từ 0,2÷8% thì nhiệt độ tạo gel tăng từ 23 °C
đến 60 °C; đặc biệt khả năng tạo gel của agar
ở nồng độ cao trên 1% là rất lớn với nhiệt độ
tạo gel tăng từ 54 °C đến 60 °C; còn agar có
nồng độ thấp dưới 0,2% thì vẫn ở trạng thái
lỏng kể cả ở nhiệt độ thấp (5 °C). Điều này
do khi nồng độ agarose tăng thì số lượng các
tương tác polyme-polyme hình thành các xoắn
ốc tăng (Arnott và cộng sự, 1974; Piculell &
Nilsson, 1989; Mao và cộng sự, 2017), dẫn
đến các gel mạnh hơn và đục hơn khi quan sát
(Barrangou và cộng sự, 2006).
2.3. Phương pháp xác định độ cứng của gel agar
Đo độ cứng - Lực đâm xuyên và lực cắt
của gel (có đường kính 20 mm và chiều dày 15
mm) được xác định bằng thiết bị đo lưu biến
Sun Scientific Rheometer CR-500DX (Nhật
Bản) với các đầu đo tương ứng là đầu đo số
3 (10 mm) và số 10 có tốc độ di chuyển là 60
mm/phút.
Chuẩn bị gel agar: Sau khi agar được hòa
tan tại nhiệt độ 95 °C trong khoảng thời gian 15
phút ở các nồng độ khác nhau (1; 2; 3; 4; 5%),
tiến hành rót khuôn có nắp đậy kín để chống
sự bay hơi nước (dài x rộng = 10x7 cm) với độ
dày mẫu 15 mm rồi giữ lạnh ở các nhiệt độ (5,
Ngoài ra, khả năng tạo gel của agar phụ
24 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Số 1/2019
Hình 2: Trạng thái lỏng-gel (Sol-Gel) của dung dịch agar ở các nồng độ và nhiệt độ khác nhau
thuộc vào nhiệt độ và nồng độ agar ban đầu
trong dung dịch (Whyte và cộng sự, 1984).
Khi đưa nhiệt độ lên cao (lớn hơn 90 °C), agar
trở thành pha phân tán và nước đóng vai trò là
pha liên tục do lúc này hình thành dạng dung
dịch bao gồm những tiểu phân mixen, ở giữa
mixen là phân tử agar. Khi hạ nhiệt độ xuống
thấp, các hạt mixen được bao bọc xung quanh
một lớp nước liên kết lại tạo thành gel dẫn
đến sự phân bố lại điện tích trên bề mặt của
những hạt mixen. Khi tạo gel, các cầu nối
hydro làm tăng tính bền vững của cấu trúc
mạch agar, chống lại sự phân ly của hỗn hợp
dịch khi tăng nhiệt độ quá mạnh. Bên cạnh
đó, liên kết β -1, 4 dễ bị phân cắt bởi axit và
tạo thành các agarobiose (Whyte và cộng sự,
1984). Agarobiose làm cho agar trong môi
trường nước có khả năng tạo gel.
độ nhớt của dung dịch agar ở tất cả các nồng
độ đều tăng, cụ thể ở nồng độ agar 0,01% độ
nhớt tăng từ 2,7 đến 42 mPa.s. Kết quả đo cũng
chỉ ra ở cùng một nhiệt độ, nồng độ agar tăng
thì độ nhớt cũng tăng theo. Ở nhiệt độ 50 °C,
khi nồng độ tăng từ 0,01 đến 1% thì độ nhớt
tăng từ 2,7 đến 510 mPa.s, độ nhớt có sự tăng
đột ngột khi nồng độ agar trên 0,5% do gần
vùng nhiệt độ tạo gel (Hình 2), do đó có sự
định hướng sắp xếp các chuỗi polysaccharide
thành các xoắn đơn hay kép để hình thành gel
khi đạt tới nhiệt độ và nồng độ tới hạn tạo gel
(Cg) (Arnott và cộng sự, 1974; Whyte và cộng
sự, 1984; Matsuo, Tanaka, & Ma, 2002). Giới
hạn nồng độ tạo gel giảm dần khi nhiệt độ hạ
xuống, ví dụ tại 43 °C, Cg = 0,5% và trên 0,1%
khi hạ nhiệt độ xuống dưới 20 °C. Các dung
dịch agar hình thành cấu trúc gel nếu nồng độ
lớn hơn Cg, vì thế không thể đo được độ nhớt
của dung dịch agar ở những nồng độ này.
2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ agar
đến độ nhớt của dung dịch agar
Do nguyên liệu agar sử dụng trong nghiên
cứu là hỗn hợp chứa agarose và agaropectin
nên khi tăng hàm lượng agar đồng nghĩa với
việc tăng hàm lượng agarose, do đó kết quả
nghiên cứu có thể so sánh với các nghiên cứu
về agarose. Sự biến đổi độ nhớt của agar có xu
Độ nhớt của dung dịch agar (0,01; 0,02;
0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1%) được xác định ở các
nhiệt độ khác nhau (5, 10, 20, 30, 40 và 50 °C).
Kết quả đo độ nhớt tại tốc độ quay của đầu đo
là 50 vòng/phút được trình bày ở hình 3.
Khi hạ nhiệt độ từ 50 °C xuống 5 °C thì
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 25
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Số 1/2019
Hình 3: Độ nhớt của dung dịch agar ở các nồng độ và nhiệt độ khác nhau
hướng tương tự như kết quả nghiên cứu của
Emiliano Fernandez và cộng sự (2007) về độ
nhớt của agarose, nhóm tác giả đã chỉ ra rằng
độ nhớt tăng theo nồng độ dung dịch agarose, ở
nồng độ thấp độ nhớt không thay đổi nhưng khi
giảm nhiệt độ xuống khoảng 38÷40 °C thì độ
nhớt tăng lên vì sự kết hợp của sợi agarose gần
ngưỡng tạo đông (Emiliano và cộng sự, 2007).
Kết quả nghiên cứu cũng phù hợp với nghiên
cứu của Lyudmila K. Asyakina và cộng sự
(2016), độ nhớt của dung dịch agar tăng tuyến
tính với nồng độ agar (Lyudmila K. Asyakina,
2016). Điều này được giải thích là do sự hình
thành các sợi xoắn kép của chuỗi agarose được
hỗ trợ bởi sự hình thành liên kết hydro trong
phân tử (Tako & Nakamura, 1988; Lahaye &
Rochas, 1991). Các liên kết này ổn định các
xoắn kép và tăng độ chắc của chuỗi. Mặt khác,
sự kết hợp của các xoắn kép agarose được hỗ
trợ bởi liên kết hydro liên phân tử làm gel hóa
dung dịch agarose cũng dẫn đến sự gia tăng độ
nhớt (Tako & Nakamura, 1988).
agar 0,1% tăng lên đáng kể, đặc biệt khi nồng
độ CMC (CCMC) bổ sung trên 0,5% bởi vì
bản chất CMC là một polyme được ứng dụng
làm tăng độ đặc (Vicki Deyarmond, 2014). Độ
nhớt của dung dịch agar tăng mạnh tại nồng
độ tiệm cận giới hạn nồng độ tạo gel do sự sắp
xếp lại các phân tử polyme theo trật tự và có
sự tương tác với mạch agar nhờ các cầu (liên
kết) hydro (Arnott và cộng sự, 1974; Saha &
Bhattacharya, 2010). Tại 5 °C, độ nhớt của
dung dịch agar 0,1% có bổ sung 0,1% CMC
là 115 mPa.s tăng lên 286,7 mPa.s nếu thêm
0,5% CMC và 443,2 mPa.s nếu thêm 0,6%
CMC (Hình 4a). Sự thay đổi độ nhớt của dung
dịch agar cũng được khảo sát tại nhiều nồng
độ CMC và ở nhiều nhiệt độ khác nhau (5, 10,
20, 30, 40 và 50 °C), kết quả đo độ nhớt của
agar 0,1% thu được có xu hướng tương tự.
Bên cạnh đó, nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến
độ nhớt của dung dịch agar có bổ sung CMC
(Hình 4b). Kết quả đo chỉ ra rằng ở cùng một
nhiệt độ, ví dụ ở 50 °C, độ nhớt của dung dịch
agar 0,1% tăng từ 12,2 mPa.s lên 25,4 và 56
mPa.s khi thêm lần lượt 0,1 và 0,5% CMC. Hay
khi giảm nhiệt độ từ 50 °C xuống 20 °C, độ
nhớt có sự tăng đột ngột và có giá trị đo tương
ứng là 60 mPa.s (0,1% agar); 85,8 mPa.s (0,1%
agar + 0,1% CMC) và 196,6 mPa.s (0,1% agar
3. Ảnh hưởng của CMC đến độ nhớt của
dung dịch agar
Hình 4a trình bày ảnh hưởng của CMC đến
độ nhớt của dung dịch agar 0,1% được đo tại
tốc độ quay của đầu đo là 50 vòng/phút. Kết
quả cho thấy CMC giúp độ nhớt của dung dịch
26 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Số 1/2019
Hình 4: Độ nhớt của dung dịch agar 0,1% theo nồng độ CMC (a); độ nhớt
của dung dịch agar 0,1% với 0,1 và 0,5% CMC theo nhiệt độ (b)
+ 0,5% CMC) (Hình 4b).
gian 15 giờ để ổn định cấu trúc. Lực cắt và
lực đâm xuyên là hai đại lượng dùng để đánh
giá độ cứng của gel agar, kết quả đo lực cắt và
lực đâm xuyên của gel agar được trình bày ở
hình 5.
Từ biểu đồ kết quả hình 5, ta thấy trạng thái
của gel agar bền chắc hơn khi tăng nồng độ
agar hay gel hình thành ở nhiệt độ thấp hơn.
Gel agar được hình thành ở 5 °C thì lực cắt và
lực đâm xuyên của agar cao nhất và chúng tăng
theo việc tăng dần nồng độ agar trong dung
dịch, khi nồng độ tăng 5 lần thì lực cắt tăng
khoảng 4÷5 lần (Hình 5a), trong khi đó lực đâm
Như vậy, có sự ảnh hưởng đáng kể của
CMC và nhiệt độ đến độ nhớt của dung dịch
agar 0,1%. Sự ảnh hưởng này được thể hiện
rõ khi tăng hàm lượng CMC thêm vào hay độ
nhớt được đo ở nhiệt độ thấp.
4. Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ đến
lực cắt và lực đâm xuyên của gel agar
Mẫu gel agar được chuẩn bị được chứa
đựng trong thiết bị kín để tránh mất nước và
đặt trong tủ lạnh kiểm soát nhiệt độ bằng bộ
điều khiển Dixell RC60 ở các nhiệt độ 5, 10,
20 °C và nhiệt độ phòng trong khoảng thời
Hình 5: Lực cắt (a) và lực đâm xuyên (b) của gel agar theo nồng độ và nhiệt độ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 27
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Số 1/2019
xuyên tăng 7÷9 lần (Hình 5b). Cụ thể ở nồng
độ agar 1% lực cắt tăng từ 0,08 N (nhiệt độ
phòng) đến 0,22 N (5 °C), còn lực đâm xuyên
tăng từ 0,97 đến 1,34 N; tương tự các nồng độ
agar khác. Kết quả đo cũng chỉ ra ở cùng một
nhiệt độ hình thành gel, nồng độ agar càng
cao thì lực cắt và lực đâm xuyên càng lớn. Ví
dụ ở nhiệt độ phòng, khi nồng độ tăng từ 1 đến
5% thì lực cắt tăng từ 0,08 đến 0,56 N; còn
lực đâm xuyên tăng từ 0,97 đến 7,25 N. Như
đã trình bày ở trên (Hình 2), dung dịch agar
1% sẽ hình thành trạng thái gel khi nhiệt độ
hạ xuống 48 °C sau 60 phút, và nhiệt độ hình
thành trạng thái gel sẽ cao hơn (60 °C) khi
tăng nồng độ agar trong dung dịch (đạt 5%).
Như vậy ở nồng độ agar thấp hay nhiệt độ cao
thì sự sắp xếp trật tự chuỗi polysaccharide sẽ
chậm chạp, xuất hiện xoắn đôi và ít xoắn ba
nên lực cắt và lực đâm xuyên của gel agar sẽ
thấp hơn của gel khi mật độ polyme tăng lên
(nồng độ tăng); cũng như gel agar hình thành
ở nhiệt độ thấp hơn (Arnott và cộng sự, 1974;
Lahaye & Rochas, 1991; Matsuo và cộng sự,
2002). Việc tăng lực cắt thấp hơn việc tăng
của lực đâm xuyên của gel agar thể hiện trạng
thái gel agar là gel cứng và giòn. Đây cũng là
nguyên nhân giải thích tại sao có sự khác biệt
về lực cắt của gel agar ở các nhiệt độ hình
thành gel (cùng một nồng độ agar trong dung
dịch) (Hình 5a); hay không có sự khác biệt về
giá trị đo lực đâm xuyên đối với gel agar 1%
trong khi sự khác biệt là rõ ràng đối với gel có
nồng độ agar 4 hay 5% (Hình 5b).
Kết quả nghiên cứu có xu hướng giống với
kết quả nghiên cứu của Whyte và cộng sự đã
nghiên cứu gel agar có nồng độ 0,25÷2% cho
độ bền gel tăng từ 4,8 đến 968 g (Whyte và
cộng sự, 1984); Barrangou hoặc Xiong và cộng
sự nghiên cứu trên đối tượng agarose, gel có
nồng độ agarose cao có chuỗi mềm mại ngắn
hơn, nó duỗi dài hoàn toàn ở dạng biến dạng
nhỏ hơn và do đó dễ vỡ hơn (Xiong và cộng sự,
2005; Barrangou và cộng sự, 2006).
IV. KẾT LUẬN
Nhiệt độ, nồng độ agar hay CMC bổ sung sẽ
ảnh hưởng đến sự hình thành trạng thái lỏng-
gel của dung dịch agar cũng như tính chất lưu
biến của chúng. Khả năng tạo gel/ hay độ nhớt
của dung dịch agar tỉ lệ thuận với nồng độ agar
và tỉ lệ nghịch với nhiệt độ; nồng độ agar càng
cao thì khả năng tạo gel/ độ nhớt của agar tăng
và ngược lại khả năng tạo gel/ độ nhớt của agar
giảm khi nhiệt độ tăng dần. Agar không tạo gel
ở 5 °C nếu nồng độ dưới 0,1%; khi nồng độ
0,2% agar sẽ tạo gel ở nhiệt độ 23 °C và nhiệt
độ tạo gel của agar tăng trên 40 °C khi nồng
độ agar trên 0,5%. Gel agar hình thành ở nồng
độ cao và nhiệt độ thấp có độ bền gel cao, khi
nồng độ agar tăng 5 lần thì lực cắt tăng 4÷5 lần
và lực đâm xuyên tăng 7÷9 lần, mức độ tăng
phụ thuộc vào nhiệt độ quá trình hình thành
gel. Khi được bổ sung CMC, độ nhớt của dung
dịch agar tăng tỷ lệ thuận với nồng độ CMC
thêm vào.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Nguyễn Xuân Hòa, Nguyễn Thị Thanh Thủy, Nguyễn Nhật Như Thủy, 2013. Hiện trạng hệ sinh thái rừng
ngập mặn và thảm cỏ biển ở khu vực đầm thủy triều tỉnh Khánh Hòa. Hội nghị khoa học toàn quốc về sinh thái
và tài nguyên sinh vật lần thứ 5, 488–496.
2. Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn, Ngô Đăng Nghĩa, 2004. Chế biến rong biển. Nhà xuất
bản Nông Nghiệp Tp. HCM.
3. Nguyễn Thị Thanh Thủy, Nguyễn Xuân Hòa, Nguyễn Nhật Như Thủy, 2013. Hiện trạng nuôi trồng và khai
thác thủy sản tại đầm Thủy Triều huyện Cam Lâm, tỉnh Khánh Hòa. Tạp Chí Khoa Học và Công Nghệ Biển,
13(4), 397–405.
28 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Số 1/2019
Tiếng Anh
4. Arnott, S., Fulmer, A., Scott, W. E., Dea, I. C. M., Moorhouse, R., & Rees, D. A., 1974. Agarose Double
Helix and Its Function in Agarose-Gel Structure. Journal of Molecular Biology, 90(2), 269–284.
5. Banerjee, S., & Bhattacharya, S., 2012. Food Gels: Gelling Process and New Applications. Critical Reviews
in Food Science and Nutrition, 52, 334–346.
6. Barrangou, L. M., Daubert, C. R., & Foegeding, E.A., 2006. Textural properties of agarose gels. I. Rheological
and fracture properties. Food Hydrocolloids, 20(2–3 SPEC. ISS.), 184–195.
7. Chirapart, A., Katou, Y., Ukeda, H., Sawamura, M., & Science, B., 1995. Physical and Chemical Properties
of Agar from a New Member lemaneiformis (Gracilariales, Rhodophyta) in Japan. Fisheries Science, 61(3),
450–454.
8. Emiliano Fernandez, Daniel Lopez, Carmen Mijangos, Miroslava Duskova-Smrckova, Michal Ilavsky, K.
D., 2007. Rheological and Thermal Properties of Agarose Aqueous Solutions and Hydrogels, 322–328.
9. Humm, H. J., 1962. Marine algae of virginia as a source of agar and agaroids. Special Scientific Report No.
37, 37, 1–13.
10. Kihara K, I. S., 1986. The quantitative and useful expression of the hardness of agar plate medium for my-
coplasmas and bacteria. Journal of Biological Standardization, 45–56.
11. Lahaye, M., & Rochas, C., 1991. Chemical structure and physico-chemical properties of agar. International
Workshop on Gelidium, 137–148.
12. Lyudmila K. Asyakina, L. S. D., 2016. Study of viscosity of aqueous solutions of natural polysaccharides.
Science Evolution, 1(2), 3–10.
13. Mao, B., Bentaleb, A., Louerat, F., Divoux, T., & Snabre, P., 2017. Heat-induced aging of agar solutions:
Impact on the structural and mechanical properties of agar gels. Food Hydrocolloids, 64, 59–69.
14. Matsuo, M., Tanaka, T., & Ma, L., 2002. Gelation mechanism of agarose and κ-carrageenan solutions esti-
mated in terms of concentration fluctuation. Polymer, 43(19), 5299–5309.
15. Piculell, L., & Nilsson, S., 1989. Anion-specific salt effects in aqueous agarose systems. 1. Effects on the
coil-helix transition and gelation of agarose. Journal of Physical Chemistry, 93(14), 5596–5601.
16. Praiboon, J., Chirapart, A., & Akakabe, Y., 2006. Physical and Chemical Characterization of Agar
Polysaccharides Extracted from the Thai and Japanese Species of Gracilaria, 1, 11–17.
17. Saha, D., & Bhattacharya, S., 2010. Hydrocolloids as thickening and gelling agents in food: A critical re-
view. Journal of Food Science and Technology, 47(6), 587–597.
18. Suzuki, H., Sawai, Y., & Takada, M., 2001. The effect of apparent molecular weight and components of
agar on gel formation. Food Science and Technology Research, 7(4), 280–284.
19. Tako, M., & Nakamura, S., 1988. Gelation mechanism of agarose. Carbohydrate Research, 180(2), 277–
284.
20. Vicki Deyarmond., 2014. Cellulose Derivatives in Food Applications (Dow Wolff Cellulosics). Polyslip
OF-50 Polymer.
21. Whyte, J. N. C., Englar, J. R., & Hosford, S. P. C., 1984. Factors Affecting Texture Profile Evaluation of
Agar Gels. Botanica Marina, 27(2), 63–70.
22. Xiong, J., Narayanan, J., Liu, X., Chong, T. K., Chen, S. B., & Chung, T., 2005. Topology Evolution and
Gelation Mechanism of Agarose Gel, 5638–5643.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 29
8 trang
13/01/2024
11320
Free
Bạn đang xem tài liệu "Ảnh hưởng của CMC, nhiệt độ và nồng độ Agar đến độ nhớt của dung dịch, độ cứng Gel Agar", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- anh_huong_cua_cmc_nhiet_do_va_nong_do_agar_den_do_nhot_cua_d.pdf
