Ảnh hưởng của CMC, nhiệt độ và nồng độ Agar đến độ nhớt của dung dịch, độ cứng Gel agar

22 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
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 fi elds 
as a viscous agent, thickness, emulsifi er and food stabilizer. The study of the state, viscosity of the agar solution 
or hardness of the agar gel under the infl uence of Sodium carboxymethyl cellulose (CMC), temperature and 
agar concentration (Ca) provides the scientifi c basis for the effective application of agar in the fi elds 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
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2019
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 23
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
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 
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.
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 sả n phẩ m sử dụ ng 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 vớ i bướ c nhả y 1 °C, ở mỗi 
nhiệt độ giữ nhiệt trong 60 phút rồ i quan sá t. 
Ghi nhận trạng thái, nhiệt độ tạo gel của dung 
dịch agar (Hình 1).
24 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2019
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 tiế n hà nh đo lực 
đâm xuyên và lực cắ t bằng thiết bị Rheometer 
CR-500DX tại nhiệt độ phòng. 
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 biể u 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). 
Ngoài ra, khả năng tạo gel của agar phụ 
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
Độ nhớt được xá c đị nh bằ ng máy đo độ 
nhớt Brookfi eld Viscometer LVDV I – Prime 
(Hoa Kỳ). Mẫu lỏng được rót vào ống chứa 
mẫu, đặ t và o bể ổn nhiệt (Circulator Bath TC 
502) của máy Brookfi eld tại từng nhiệt độ đo 
(5, 10, 20, 30, 40 và 50 °C) trong 20 phút, khi 
nhiệt độ mẫ u ổ n đị nh tiế n hà nh đo mẫ u vớ i cá c 
đầ u đo thí ch hợ p (số 61 hoặc 62) ở tốc độ quay 
của đầu đo 5, 10, 20, 50 và 100 vò ng/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.
2.3. Phương pháp xác định độ cứng của gel agar
Đo độ cứng - Lực đâm xuyên và lực cắt 
củ a gel (có đường kính 20 mm và chiều dày 15 
mm) đượ c xá c đị nh bằ ng thiết bị đo lưu biến 
Sun Scientifi c 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 chuyể n 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 lạ nh ở các nhiệt độ (5, 
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2019
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 25
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. 
2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ agar 
đến độ nhớt của dung dịch agar
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 
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.
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 
Hình 2: Trạng thái lỏng-gel (Sol-Gel) của dung dịch agar ở các nồng độ và nhiệt độ khác nhau
26 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2019
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). 
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 
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 
Hình 3: Độ nhớt của dung dịch agar ở các nồng độ và nhiệt độ khác nhau
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2019
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 27
+ 0,5% CMC) (Hình 4b). 
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 
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 
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)
Hình 5: Lực cắt (a) và lực đâm xuyên (b) của gel agar theo nồng độ và nhiệt độ
28 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
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.
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2019
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 29
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 Scientifi c 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 fl uctuation. Polymer, 43(19), 5299–5309. 
15. Piculell, L., & Nilsson, S., 1989. Anion-specifi c 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 Profi le 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.