ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM –––––––––––––––––––
NGUYỄN VĂN SỰ
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁCH, CHIẾT BỘT NƢA TINH CHẾ CHỨA GLUCOMANNAN
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT
THÁI NGUYÊN - 2016
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM –––––––––––––––––
NGUYỄN VĂN SỰ
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁCH, CHIẾT BỘT NƢA TINH CHẾ CHỨA GLUCOMANNAN
Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
Mã số: 60 44 01 14
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Thanh Hƣơng
THÁI NGUYÊN - 2016
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực chưa từng được công bổ trong
một công trình khoa học nào khác.
Thái Nguyên, tháng 4 năm 2016
Tác giả luận văn
NGUYỄN VĂN SỰ
Xác nhận Xác nhận
của BCN khoa Hóa học của cán bộ hƣớng dẫn khoa học
i
TS.Nguyễn Thị Thanh Hương
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo – TS. Nguyễn Thị Thanh
Hương đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp
Thạc sĩ.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, khoa Sau Đại học, khoa Hóa
học trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên đã tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới TS. Lê Ngọc Hùng - Chủ nhiệm dự án Tây
Nguyên 3 đã tài trợ kinh phí cho quá trình thực nghiệm luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ phòng thí nghiệm Viện Hóa học các
hợp chất thiên nhiên – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện
Công nghệ môi trường – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam,
Viện Vật liệu – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Trung tâm
kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường 1 – Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng Việt
Nam cùng gia đình và bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi
trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Học viên
ii
NGUYỄN VĂN SỰ
MỤC LỤC
Lời cam đoan ........................................................................................................ i
Lời cảm ơn ........................................................................................................... ii Mục lục ............................................................................................................... iii Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt .................................................................... iv Danh mục các bảng .............................................................................................. v Danh mục các hình, sơ đồ................................................................................... vi MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1
2. Mục tiêu của đề tài ........................................................................................... 2
3.Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 2
4.Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 2
5. Bố cục của luận văn ......................................................................................... 2
Chƣơng 1 ............................................................................................................ 3
TỔNG QUAN ..................................................................................................... 3
1.1. Giới thiệu về chi Amorphophalus ................................................................. 3
1.2. Đặc điểm thực vật học một số loài khoai Nưa (Amorphophallus sp) .......... 4
1.2.1. Amorphophalus paeoniifolius (Dennst.) Nicolson (Nưa chuông,
thuộc họ Ráy – Araceae) ..................................................................................... 4
1.2.2. Amorphophallus konjac K. Koch (A. rivieri Dur) (khoai Nưa, Nưa
trồng, thuộc họ Ráy – Araceae) ........................................................................... 5
1.2.3. Amorphophallus corrugatus (thuộc họ Ráy – Araceae). ........................... 6
1.2.4. Amorphophallus panomemsis (thuộc họ Ráy – Araceae). ........................ 7
1.2.5. Amorphophallus scaber (Nưa trạm trổ - thuộc họ Ráy – Araceae). ......... 8
1.3. Thành phần hóa học của củ A. konjac .......................................................... 8
1.4. Cấu trúc hóa học của glucomannan .............................................................. 9
1.5. Ứng dụng .................................................................................................... 10
1.5.1. Lĩnh vực công nghiệp thực phẩm ............................................................ 10
iii
1.5.2. Lĩnh vực thực phẩm chức năng và dược dụng: ....................................... 11
1.6. Các nghiên cứu về Nưa và qui trình tách, chiết glucomannan……..…16
1.6.1. Nghiên cứu ở nước ngoài……………………………………..………16
1.6.2. Nghiên cứu ở trong nước ......................................................................... 17
Chƣơng 2: PHƢƠNG PHÁP - THỰC NGHIỆM ......................................... 20
2.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 20
2.2. Thiết bị, hóa chất ........................................................................................ 20
2.2.1. Thiết bị ..................................................................................................... 20
2.2.2. Dung môi, hóa chất .................................................................................. 21
2.3. Các phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 21
2.3.1. Nghiên cứu lựa chọn dung môi chiết thích hợp để tối ưu hóa quy
trình tinh chiết bột Nưa tinh chế chứa glucomannan. ....................................... 21
2.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ etanol, isopropynol đến quá trình
tinh chiết bột Nưa tinh chế................................................................................. 21
2.3.3. Nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ thích hợp để tối ưu hóa quy trình tinh
chiết bột Nưa tinh chế chứa glucomannan ........................................................ 21
2.3.4. Nghiên cứu lựa chọn thời gian lắng thích hợp để tối ưu hóa quy trình
tinh chiết bột Nưa tinh chế chứa glucomannan ................................................. 22
2.3.5. Xây dựng quy trình tách chiết bột Nưa tinh chế chứa glucomannan ...... 22
2.4.Thực nghiệm ................................................................................................ 22
2.4.1. Thực nghiệm nghiên cứu lựa chọn dung môi chiết thích hợp để tối ưu
hóa quy trình tinh chiết bột Nưa tinh chế chứa glucomannan ........................... 22
2.4.2. Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ etanol trong cồn
thực phẩm đến quá trình tinh chiết bột Nưa tinh chế. ....................................... 25
2.4.3. Thực nghiệm nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ thích hợp để tối ưu hóa
quy trình tinh chiết bột Nưa tinh chế chứa glucomannan ................................. 26
2.4.4. Thực nghiệm nghiên cứu lựa chọn thời gian lắng thích hợp để tối ưu
iv
hóa quy trình tinh chiết bột Nưa tinh chế chứa glucomannan ........................... 30
2.4.5. Thực nghiệm nghiên cứu quy trình tách chiết bột Nưa tinh chế chứa
glucomannan ...................................................................................................... 31
2.4.6. Nghiên cứu và kiểm nhiệm chỉ tiêu sản phẩm bột Nưa tinh chế. ........... 36
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 38
3.1. Nghiên cứu lựa chọn dung môi chiết thích hợp để tối ưu hóa quy trình
tinh chiết bột Nưa tinh chế chứa glucomannan ................................................. 38
3.2. Nghiên cứu lựa chọn nồng độ của dung môi chiết thích hợp để tối ưu
hóa quy trình tinh chiết bột Nưa tinh chế chứa glucomannan ........................... 42
3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tinh chiết bột Nưa
tinh chế để từ đó tìm ra nhiệt độ chiết thích hợp. .............................................. 46
3.4. Nghiên cứu Ảnh hưởng thời gian lắng để lọc khi sử dụng cồn thực
phẩm trong tinh chiết bột Nưa tinh chế. ............................................................ 49
3.5. Kết quả nghiên cứu quy trình tách chiết bột Nưa tinh chế chứa
glucomannan ...................................................................................................... 53
3.5.1. Kết quả khảo sát đánh giá ba phương pháp sấy củ Nưa như sau ............ 53
3.5.2.Kết quả khảo sát quá trình lọc bằng các phương án khác nhau ............... 55
3.5.3.Kết quả khảo sát các phương pháp làm khô glucomannan ...................... 56
3.5.4.Kết quả thu được các chỉ tiêu sản phẩm bột Nưa tinh chế. ...................... 57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 60
1. Kết luận .......................................................................................................... 60
2. Kiến nghị ....................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 62
v
PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
A Amorphophallus
DĐVN Dược điển Việt Nam
DEAE Sắc ký trao đổi ion âm
ĐVTN Động vật thực nghiệm
HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao
KGM Konjac glucomannan
TB Trung bình
TNHH Trách nhiệm hữu hạn
iv
UV-VIS Phổ Tử ngoại khả biến
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Hàm lượng chính trong một số mẫu bột glucomannan của loài
Amorphophallus konjac ở Trung Quốc ............................................... 9
Bảng 1.2: Ứng dụng và chức năng chính của sản phẩm có chứa bột Nưa ....... 11
Bảng 3.1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi isopropanol ................... 38
Bảng 3.2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi axeton ........................... 39
Bảng 3.3: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi metanol ......................... 39
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi cồn công nghiệp ........... 40
Bảng 3.5: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi cồn thực phẩm ............. 40
Bảng 3.6: Kết quả khảo sát với dung môi cồn thực phẩm nồng độ 70% .......... 42
Bảng 3.7: Kết quả khảo sát với dung môi cồn thực phẩm nồng độ 80% .......... 42
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát với dung môi cồn thực phẩm nồng độ 90% .......... 43
Bảng 3.9: Kết quả khảo sát với dung môi cồn thực phẩm nồng độ 96% .......... 43
Bảng 3.10: Kết quả khảo sát với dung môi cồn thực phẩm nồng độ 99% ........ 44 Bảng 3.11: Kết quả khảo sát quá trình chiết ở nhiệt độ phòng (25oC) .............. 46 Bảng 3.12: Kết quả khảo sát quá trình chiết ở 50oC ......................................... 47 Bảng 3.13: Kết quả khảo sát quá trình chiết ở 70oC ......................................... 48
Bảng 3.14: Kết quả khảo sát thời gian lắng là 30 phút ..................................... 50
Bảng 3.15: Kết quả khảo sát thời gian lắng là 60 phú ..................................... 50
Bảng 3.16: Kết quả khảo sát thời gian lắng là 90 phút ..................................... 51
Bảng 3.17: Kết quả khảo sát thời gian lắng là 120 phút ................................... 51
Bảng 3.18: Kết quả khảo sát thời gian lắng là 150 phút ................................... 52
Bảng 3.19: Kết quả sản xuất bột Nưa tinh chế từ nguyên liệu củ Nưa tươi ...... 57
Bảng 3.20: Các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm bột Nưa tinh chế sử dụng
v
cồn thực phẩm ................................................................................... 58
DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ
Hình 1.1: Hình ảnh cây Nưa hoa chuông ...................................................................... 4
Hình 1.2 : Củ Nưa chuông ............................................................................................. 5
Hình 1.3: Hình ảnh cây Nưa konjac (Amorphophallus konjac, họ Ráy Araceae) ......... 5
Hình 1.4: Hình ảnh cây Nưa đầu nhăn........................................................................... 6
Hình 1.5: Hình ảnh cây Nưa thái (Amorphophallus panomemsis, họ Ráy - Araceae) ............ 7
Hình 1.6 : Củ Nưa thái (Amorphophallus panomemsis, họ Ráy - Araceae) .................. 7
Hình 1.7: Hình ảnh cây Nưa trạm trổ (Amorphophallus scaber, họ Ráy – Araceae) .................. 8
Hình 1.8: Cấu trúc hóa học của konjac glucomannan ................................................. 10
Hình 1.9: Sản Phẩm thực phẩm chức năng giảm mỡ máu .......................................... 12
Hình 1.10: Sản Phẩm Gạo Nưa dưỡng Sinh ............................................................... 12
Hình 1.11: Sản Phẩm Bông Tắm từ Nưa ..................................................................... 12
Hình 1.12: Sản phẩm Đậu Phụ từ Bột Nưa.................................................................. 13
Hình 2.1: Củ Nưa thu hái tại Tây Nguyên ................................................................... 20
Hình 2.2: Thái lát củ Nưa ............................................................................................ 24
Hình 2.3: Các mẻ sản phẩm bột Nưa tinh chế thu được .............................................. 24
Hình 2.4: Sản phẩm bột Nưa tinh chế thu được sử dụng dung môi cồn thực phẩm .... 24
Hình 2.5: Chiết với các nồng độ khác nhau của etanol ............................................... 26
Hình 2.6: Sản phẩm bột Nưa tinh chế chiết với etanol 90% ....................................... 26
Hình 2.7: Bóc vỏ củ Nưa ............................................................................................. 28
Hình 2.8: Củ Nưa sau khi thái và chống nâu hóa ........................................................ 28
Hình 2.9: Tinh chế bột Nưa ......................................................................................... 29
Hình 2.10: Bột Nưa trước và sau tinh chế ................................................................... 29
Hình 2.11: Quá trình để lắng ....................................................................................... 31
Hình 2.12: Sản phẩm bột Nưa tinh chế với các thời gian lắng khác nhau .................. 31
Hình 2.13: Nguyên liệu củ Nưa ................................................................................... 32
Hình 2.14: Sơ chế củ Nưa ............................................................................................ 33
Hình 2.15: Hòa tan bột Nưa trong dung môi ............................................................... 34
Hình 3.1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng các dung môi theo hàm lượng glucomanan ... 41
vi
Hình:
Hình 3.2: Kết quả khảo sát nồng độ dung môi etanol theo hàm lượng trung bình
của glucomannan ........................................................................................ 45
Hình 3.3: Kết quả khảo sát nồng độ dung môi etanol theo hiệu suất glucomannan ... 45
Hình 3.4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình chiết glucomannan ...... 49
Hình 3.5: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian lắng khi sử dụng dung môi
cồn thực phẩm ............................................................................................ 52
Hình 3.6: Sấy lát củ Nưa bằng tủ sấy thông thường .................................................... 54
Hình 3.7: Sấy lát củ Nưa theo phương pháp đông khô ................................................ 54
Hình 3.8. Sản phẩm bột Nưa tinh chế .......................................................................... 56
Sơ đồ 2.1: Quy trình nghiên cứu lựa chọn dung môi chiết thích hợp .......................... 23
Sơ đồ 2.2: Quy trình nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ cồn thực phẩm đến quá
trình tánh chiết bột Nưa tinh chế ................................................................ 25
Sơ đồ 2.3: Quy trình nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ thích hợp ..................................... 27
Sơ đồ 2.4: Quy trình nghiên cứu lựa chọn thời gian lắng thích hợp ............................ 30
Sơ đồ 3.1: Quy trinh tách, chiết bột Nưa tinh chế ....................................................... 59
vii
Sơ đồ:
MỞ ĐẦU
Nưa còn gọi là khoai Nưa, khoai ngái thuộc chi Amorphophallus, họ Ráy
1. Lý do chọn đề tài
Araceae. Ở Việt Nam, các dân tộc ở một số vùng đồi núi thuộc các tỉnh Cao
Bằng, Quảng Ninh, Lạng Sơn, Bắc Giang...đã có tập quán trồng cây Nưa
(Amorphophallus sp.) để lấy bột làm lương thực từ lâu đời. Cuống lá (bèn) Nưa
còn được dùng nấu canh dấm hoặc muối dưa ăn. Hiện nay, bột chiết xuất từ củ
Nưa được dùng làm chất phụ gia trong sản xuất thực phẩm, đồ uống, thạch,
nước trái cây và sử dụng trong dược phẩm, thực phẩm chức năng: một số loại
thuốc để điều trị táo bón, ngăn ngừa hoặc điều trị tăng lipid máu, bệnh tim
mạch vành, bệnh tiểu đường và béo phì....
Hàng năm Việt Nam vẫn phải nhập hàng trăm ngàn tấn bột Nưa để phục
vụ cho công nghệ thực phẩm, dược phẩm. Giá nhập khoảng 10-30 USD/kg.
Hiện nay Trung Quốc là nước trồng và sản xuất bột Nưa lớn nhất trên thế giới,
kế đến là Nhật Bản. Diện tích canh tác cây konjac của Trung Quốc lên tới gần
200 km2 và có khoảng 400 nhà máy sản xuất bột konjac. Ở Nhật Bản, chỉ 2
vùng Jinnejo và Uedama, ngay từ những năm 70 của thập kỷ trước, hàng năm
khoảng hơn 15 ngàn ha Nưa được trồng và sản lượng lên tới hàng trăm tấn.
Ở Việt Nam hiện nay đã có một số cơ sở sản xuất bột từ củ Nưa qui mô
thủ công để phục vụ cho chế biến thực phẩm nhưng chưa có các công bố về
quy trình chiết xuất KGM từ củ Nưa, nhất là các qui trình có thể triển khai ở
qui mô lớn. Với mục đích phát triển nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước, xây
dựng được quy trình chiết xuất KGM đơn giản, an toàn, có thể triển khai ở qui
mô pilot phục vụ cho việc sản xuất KGM đạt tiêu chuẩn dược dụng và xuất
khẩu. Chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu quy trình tách, chiết bột Nưa tinh
chế chứa glucomannan”.
1
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu quy trình tách, chiết bột Nưa tinh chế chứa glucomannan.
3.Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là củ Nưa tươi thu hái tại Tây Nguyên. Khối lượng
củ từ 1-2 kg
4.Phƣơng pháp nghiên cứu
+ Khảo sát một số dung môi chiết nhằm chọn được dung môi tối ưu.
+ Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung môi chiết
+ Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ
+ Khảo sát thời gian lắng lọc
+ Xây dựng qui trình tách, chiết glucomannan.
5. Bố cục của luận văn
Ngoài phần Mở đầu, kết luận và đề nghị, tài liệu tham khảo, luận văn
được trình bày chi tiết trong 3 chương:
Chương 1: Tổng quan (được trình bày trong 17 trang)
Chương 2: Phương pháp - thực nghiệm (được trình bày trong 19
trang)
Chương 3: Kết quả và thảo luận (được trình bày trong 22 trang))
Danh mục tài liệu tham khảo với 44 tài liệu tham khảo cùng với 22
bảng, 35 hình vẽ và 5 sơ đồ.
2
Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về chi Amorphophalus
Theo một số nghiên cứu về phân bố cây thuộc họ Ráy (Araceae) cho
thấy, trên thế giới có khoảng 170 loài Amorphophallus phân bố chủ yếu ở các
nước Đông Á và Đông Nam Á như Trung Quốc, Nhật Bản, Việt Nam,
Inđônesia, Thái Lan…[43]. Ở Việt Nam, cho đến nay đã phát hiện được
khoảng 20 loài Amorphophallus phân bố từ Bắc đến Nam, củ Nưa (chi
Amorphophallus) phân bố chủ yếu ở các tỉnh vùng núi (có độ cao thường dưới
1000m) và trung du của miền Bắc và miền Nam. Việt Nam có nguồn Nưa
phong phú với tổng lượng ước tính có khoảng 1000 tấn [6].
Theo từ điển cây thuốc Việt Nam của Võ Văn Chi (2012) [3], trung tâm
dữ liệu thực vật Việt Nam và các tài liệu phân loại thực vật vị trí phân loại của
họ Ráy trong giới thực vật như sau:
Giới thực vật (Plantae)
Ngành Ngọc Lan (Magnoliophyta)
Lớp Hành (Liloopsida)
Phân lớp Ráy (Aridae)
Bộ Trạch tả (Alismatalus)
Họ Ráy (Araceae) [3].
Chi Amorphophallus có khoảng 170 loài phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt
đới châu Á, châu Phi, Mardagascar, Australia.
Một số loài điển hình thuộc chi Amorphophallus [1]:
Amorphophallus konijac C. Koch., Amorphophallus paeoniifolius (Denst.)
Nicols.; Amorphophallus interrutuptus Engler & Gehrm., Amorphophallus
verticillatus Hett., Amorphophallus mekongeasis Engler & Gehrm., Amorphophallus
panomensis Gagn. , Amorphophallus tonkinensis Engler & Gehrm….
3
1.2. Đặc điểm thực vật học một số loài khoai Nƣa (Amorphophallus sp)
1.2.1. Amorphophalus paeoniifolius (Dennst.) Nicolson (Nƣa chuông, thuộc
họ Ráy – Araceae)
Cây dạng cỏ sống hàng năm có thân củ nằm trong đất; củ hình cầu dẹp
hướng thẳng đứng, đường kính 10-30 cm, mặt dưới lồi mang các rễ phụ và có
những nốt như củ khoai tây xung quanh có 3-5 mấu lồi; vỏ củ màu nâu, thịt
trắng vàng, cứng và nhớt. Lá mọc sau khi đã có hoa và thường chỉ có một lá có
cuống dài tới 1,5m, màu xanh thẫm có đốm bột trắng, phiến lá chia ba trông tựa
lá đu đủ, mỗi phần lại xẻ thùy sâu. Cụm hoa gồm một mo to dài 20cm, xanh có
đóm trắng, buồng gồm phần cái màu nâu đỏ ở dưới, phần đực màu vàng ở trên,
noãn nhỏ với vòi nhụy dài 1cm [1, 5, 26, 44].
Hình 1.1: Hình ảnh cây Nƣa hoa chuông
(Amorphophallus paeoniifolius - họ Ráy Araceae)
4
Hình 1.2 : Củ Nƣa chuông 1.2.2. Amorphophallus konjac K. Koch (A. rivieri Dur) (khoai Nƣa, Nƣa
trồng, thuộc họ Ráy – Araceae)
Hình 1.3: Hình ảnh Nƣa konjac
(Amorphophallus konjac, họ Ráy Araceae)
Cây thảo có củ lớn hình tròn hơi bẹp, đường kính 10- 25cm; trước ra
hoa, sau ra lá, lá đứng, có bẹ bao, mỗi lá chia làm 3 nhánh, các nhánh lại chia
5
đốt, phiến lá xẻ thuỳ sâu hình lông chim, các thuỳ cuối hình quả trám thuôn,
nhọn đầu; cuống lá thon, dài 40-80cm, nhẵn, màu lục nâu, có điểm các chấm
trắng. Cụm hoa có mo lớn, mo dài 20-30cm, trong màu đỏ, ngoài màu lục, ngắn
hơn buồng, buồng đứng trên cao, phần cái dài 6cm, phần đực dài 8cm, phần
không thụ 20-25cm [1, 5, 44].
1.2.3. Amorphophallus corrugatus (thuộc họ Ráy – Araceae).
Cây thảo có củ màu nâu, đường kính khoảng 8cm; trước ra hoa, sau ra lá.
Mỗi lá chia làm 3 nhánh, các nhánh lại chia đốt, phiến lá xẻ thuỳ sâu, các thuỳ
cuối hình quả trám, nhọn đầu; cuống lá thon, dài 10-90cm, đường kính khoảng
2cm, nhẵn, màu lục nâu, có điểm các khoang trắng. Cụm hoa có mo lớn, phần
bao mo màu lục nhạt, ở phía mép màu hung tím, mặt trong màu hồng nhạt, trục
hoa dài [1, 22, 25, 44].
Hình 1.4: Hình ảnh Nƣa đầu nhăn
(Amorphophallus corrugatus, họ Ráy – Araceae).
6
1.2.4. Amorphophallus panomemsis (thuộc họ Ráy – Araceae).
Cây thân thảo, củ tròn bẹp, to 5-8cm. Lá đứng, cuống dài 20cm, lá phụ 3
dài 12-12cm, tam diệp dài 2-3cm, có cánh dọc theo song. Phát hoa đứng trên
cọng cao 11cm, mo dài đến 18cm, rộng 3cm, mặt trong đỏ đậm, buồng dài gần
bằng mo, phần cái 3-4cm, phần đực dài đến 5cm [1, 5, 32, 44].
Hình 1.5: Hình ảnh cây Nƣa thái
(Amorphophallus panomemsis, họ Ráy - Araceae)
Hình 1.6 : Củ Nƣa thái (Amorphophallus panomemsis, họ Ráy - Araceae)
7
1.2.5. Amorphophallus scaber (Nƣa trạm trổ - thuộc họ Ráy – Araceae).
Củ tròn hay bẹp tròn, rộng đến 20cm, cao 15cm, nặng đến 3,5kg, có vảy
vòng do rễ. Lá dài, cuống cao đến 1,8m, rộng 6cm, màu nâu có đốm trắng, thứ
diệp 3 nhiều lần xẻ, dài 1,8m, thứ diệp chót bầu dục, tròn dài đến thon, bất đối
xứng dài 6-22cm. Phát hoa trên cọng ngắn, mo dài 16-30cm, chót nhọn, buồng
dài 9-25cm, phần cái cao 2-8cm, noãn hai buồng: phần đực cao 3,5cm, tiểu
nhụy dài 3-4cm [1, 5, 32, 44].
Hình 1.7: Hình ảnh cây Nƣa trạm trổ
(Amorphophallus scaber, họ Ráy – Araceae)
1.3. Thành phần hóa học của củ A. konjac
Theo một số nghiên cứu, trọng lượng khô của củ A. konjac tươi chiếm
khoảng 10 ÷13 %, trong đó 49÷ 60% (w/w) là glucomannan, 1030% (w/w)
tinh bột, 2,67% (w/w) chất khoáng (nhôm, canxi, crom, coban, sắt, magiê,
mangan, phốt pho, kali, selen, natri silic, thiếc và kẽm), 514% (w/w) protein,
35% (w/w) đường tan, 3.45.3% (w/w) tro và một lượng rất nhỏ alkaloid (tính
theo trọng lượng khô) [19, 28]. Hàm lượng của glucomannan phụ thuộc vào
môi trường sống, điều kiện canh tác, thời gian sinh trưởng và phát triển và quy
trình tách chiết, chế biến từ nguồn nguyên liệu ban đầu sau thu hoạch. Thành
8
phần một số loại bột glucomannan từ loài Amorphophallus konjac (ở Trung
Quốc) được trình bày ở bảng 1.1 [24].
Bảng 1.1: Hàm lƣợng chính trong một số mẫu bột glucomannan của loài
Amorphophallus konjac ở Trung Quốc
Địa điểm Hàm lƣợng Hàm lƣợng Hàm lƣợng
Glucomannan (%) Tinh bột (%) Đƣờng tan (%)
Tứ Xuyên 58,8 12,3 2,9
Trùng Khánh 57,6 12,9 2,7
Quý Châu 58,3 12,7 2,7
Vân Nam 54,4 16,2 3,8
Hồ Bắc 54,6 17,3 3,2
Quảng Tây 55,1 14,1 3,4
Giang Tây 52,2 19,8 2,9
Phúc Kiến 52,1 20,1 3,5
1.4. Cấu trúc hóa học của glucomannan
Glucomannan là một polysaccarit có cấu tạo mạch thẳng, khối lượng
phân tử từ 200 ÷ 2000kDa, được tạo nên từ các đơn vị cấu trúc là D-glucose và
D-mannose liên kết với nhau bởi liên kết -1,4-glycosit. Tùy thuộc vào nguồn
gốc của glucomannan mà tỷ lệ giữa D-glucose và D-mannose trong phân tử có
sự khác nhau. Bên cạnh đó, trên nguyên tử cacbon C3, C6 ở một số loại
glucomannan có thêm liên kết -1,3-glycosit và -1,6-glycosit với một số đơn
vị cấu trúc khác. Ngoài ra, đối với một số loại glucomannan, nhóm
9
hydroxyl (-OH) ở nguyên tử cacbon C6 của một số mắt xích được axetyl hóa.
Cấu trúc của glucomannan được minh họa như sau: [14].
Hình 1.8: Cấu trúc hóa học của konjac glucomannan
1.5. Ứng dụng
Từ lâu, bột Nưa giàu glucomannan đã được sử dụng làm thực phẩm dưới
các dạng: mì, đậu hũ, đồ ăn nhẹ (snack) hay được hầm với thịt như các món ăn
truyền thống. Từ cách đây hơn 2000 năm, người Trung Quốc đã sử dụng
glucomannan để điều trị hen suyễn, ho, thoát vị, đau ngực, bỏng cũng như rối
loạn về huyết học và da. Năm 1994, glucomannan chính thức được Cục quản lý
thực phẩm và dược phẩm (FDA) cho phép sử dụng như là phụ gia thực phẩm.
Hiện nay, ở Bắc Quảng Đông, Trung Quốc, cây A.konjac còn được trồng như là
cây lương thực giúp giảm nghèo. Các sản phẩm sử dụng bột Nưa giàu
glucomannan đang lưu hành rộng rãi trên thị trường thế giới, tại Trung Quốc và
Nhật Bản đã xuất khẩu trên thế giới nhiều sản phẩm chế biến từ bột Nưa [41].
1.5.1. Lĩnh vực công nghiệp thực phẩm
Sản phẩm Đậu Phụ Bột Nưa, tăng tính dai của đậu phụ và là sản phẩm đậu
phụ cao cấp chế biến xào nấu, .. được bán rộng rãi tại Nhật. Các sản phẩm khác
như kẹo cao su, mì konnyaku, mì Nhật, ...
10
Bảng 1.2: Ứng dụng và chức năng chính của sản phẩm có chứa bột Nƣa
Ứng Dụng Chức năng chính
Các sản phẩm bột Điều chỉnh độ ẩm; tăng độ đàn hồi
Mì sợi và mì ống Chống mất nhiệt từ chu trình đông
lạnh Bánh bao
Nơi sản xuất : Sữa chua Ổn định
Gel hóa Súc xích
Chống tan rã Kem
Bột nhào; tăng kích thước bánh mì Lò bánh mì
Bánh mì
Màng ăn được Hình thành màng
Làm tăng độ nhớt Đồ uống
Đồ uống tĩnh
Nước trái cây
Gel hóa Thịt và cá
Hạt kết dính Đồ hộp
Chất béo thay thế dầu và mỡ thông Thịt thái lát
dụng Súc xích
Thức ăn thay thế
1.5.2. Lĩnh vực thực phẩm chức năng và dƣợc dụng:
Nhiều sản phẩm đã được đưa ra thị trường sử dụng bột Nưa làm
nguyên liệu.
11
Hình 1.9: Sản Phẩm thực phẩm chức năng giảm mỡ máu
Hình 1.10: Sản Phẩm Gạo Nƣa dƣỡng Sinh
Hình 1.11: Sản Phẩm Bông Tắm từ Nƣa
Tại Trung quốc và phục vụ xuất khẩu có những sản phẩm khác như chế
phẩm dược dụng (Bạch Kim Vu Bảo) sử dụng bột Nưa tinh chế loại gôm; giàu
chất xơ, phục vụ mục đích giảm béo và giảm mỡ máu; nghèo năng lượng. Sản
phẩm Gạo Nưa Dưỡng Sinh (Konjac Healthy Meter) sử dụng bột Nưa tinh chế
12
phục vụ ăn kiêng, nghèo năng lượng. Sản phẩm Bông Tắm Từ Nưa sử dụng
tính chất xơ của bột glucomannan, giữ ẩm làm mịn da đồng thời bảo vệ bề mặt
da khỏi bị kích ứng, đây là sản phẩm công nghệ cao được sản xuất và tiêu thụ
chủ yếu tại các nước phát triển (Mỹ, châu Âu, Nhật, ...).
Hình 1.12: Sản phẩm Đậu Phụ từ Bột Nƣa
Bột Nưa có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực : công nghệ thực
phẩm, y học và công nghiệp cũng như việc khai thác toàn diện tính chất bột bay
của nó. Từ quan điểm về dinh dưỡng, sức khỏe và y học, bột Nưa được sử dụng
trong ba lĩnh vực sau:
+ Bột Nưa và bột Nưa kỹ thuật thường là nguyên liệu chính hoặc phụ gia
trong công nghiệp thực phẩm. Khi khoa học và công nghệ nghiên cứu bột Nưa
phát triển thì người dân có được một sự hiểu biết tốt hơn về sản phẩm từ loài
Nưa, bột Nưa ngày càng được sử dụng như một nguyên liệu quan trọng hoặc
chất phụ gia trong sản xuất thực phẩm, đồ uống, thạch và nước trái cây.
+ Các bột Nưa đã tinh chế hay bột Nưa loại gôm được sử dụng để sản
xuất các loại thực phẩm tăng cường sức khỏe : có thể được phát triển cho các
nhóm người tiêu dùng cụ thể. Chúng cũng được sử dụng trong ngành công
nghiệp dược phẩm : một số loại thuốc với cellulose hòa tan như một thành phần
13
để điều trị táo bón; đồng thời sử dụng để ngăn ngừa hoặc điều trị tăng lipid
máu, bệnh tim mạch vành, bệnh tiểu đường và béo phì.
Bột Nưa tinh chế được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thục phẩm
chức năng dinh dưỡng và dược. Một trong những ứng dụng thực phẩm chức
năng của sản phẩm chứa bột Nưa (thành phần chính là glucomannan) là điều
chỉnh quá trình mất cân bằng dinh dưỡng bởi tính chất xơ. Chức năng tăng
cường sức khoẻ của sản phẩm chứa bột Nưa giàu glucomannan như sau:
+ Phòng ngừa và điều trị táo bón;
+ Điều chỉnh chuyển hóa lipid;
+ Cải thiện quá trình trao đổi đường;
+ Giảm béo
+ Chức năng khác
Glucomannan là một chất xơ hoà tan hoàn toàn, không chứa năng lượng
nên rất có lợi cho sức khoẻ. Theo nghiên cứu của S. Chearskul và cộng sự,
glucomannan có tác dụng thỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường tuyp 2 nhờ kìm hãm
hormon kích thích thèm ăn ghrelin, và hormon leptin giúp điều hòa cảm giác
đói và cân nặng [15]. Theo nghiên cứu của Chen Hsiao-Ling [17] bổ sung 3,6 g
glucomannan/ ngày trong 28 ngày có tác dụng hỗ trợ giảm đường huyết sau ăn,
choleserol máu, lipid máu ở bệnh nhân tiểu đường type 2. Theo một số công bố
khác, glucomannan còn có thể hỗ trợ làm tăng độ nhạy của insulin, kiểm soát
hội chứng kháng insulin, giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch ở bệnh nhân tiểu
đường tuyp 2, giảm nồng độ lipid huyết tương và glucozơ máu, giảm cân và hỗ
trợ điều trị cao huyết áp với liều sử dụng 1 ÷ 13 g/ngày [16]. Glucomannan còn
kích thích lên nhu động của dạ dày và ruột nên có tác dụng nhuận tràng [27].
Theo đánh giá của Alonso-Sande M.[15], glucomannan là loại vật liệu rất tiềm
năng cho nhiều lĩnh vực, đặc biệt là cho lĩnh vực y dược học. Nghiên cứu tác
14
dụng dược lí của bột Nưa chứa glucomannan đối với cơ thể con người tại
Trường ĐH dược phía tây Trung Quốc (TP. Thành Đô), Đại Học quân y thứ 3
Trung Quốc (TP. Trùng Khánh) và các đồng nghiệp nước ngoài cũng khẳng
định và đưa vào ứng dụng sản phẩm mới tại Trung quốc [37].
Ứng dụng bột Nưa biến tính glucomannan cũng được sử dụng trong thực
phẩm chức năng. Trong sản phẩm đã tinh chế với hình dạng không đổi, axetyl
hóa tự nhiên glucomannan sản xuất dung dịch có độ sệt cao, dung dịch
glucomannan 1% có thể tăng độ nhớt từ 12,000 đến hơn 20,000 cps ở nhiệt độ
phòng. Với nồng độ bột Nưa konjac cao hơn sẽ tự hình thành dạng gel trong
môi trường kiềm. công nghệ sản xuất thực phẩm hiện đại hiện nay đã giữ được
những đặc trưng riêng của nó như sự gel hóa, sự ổn định, độ dày … khi được
sử dụng riêng hoặc kết hợp với hydrocoloit khác [23, 33, 39]. Bột Nưa giàu
glucomannan được kê khai trong Food Chemical Codex (FCC) bổ xung lần 3
của lần phát hành thứ 3, và nó được công nhận như thực phẩm an toàn (GRAS)
trong Federal Food, thuốc và mỹ phẩm. ở châu âu, Konjac được phê chuẩn như
một thực phẩm bổ sung E425 từ tháng 10/1998. Bột Nưa konjac cũng được đưa
vào tiêu chuẩn của Trung quốc để sản xuất và xuất khẩu [28].
Rất khó để phân tách và làm sạch glucomannan trong bột Nưa. Trong
trạng thái bột khô và đã được nghiền, củ Nưa có chứa lượng lớn các tinh bột
thô khác nhau bên cạnh hydroancaloit. Tinh bột có chứa bột Nưa ngày nay
được sử dụng chế biến một vài thực phẩm trực tiếp ở châu Á. Khi hầu hết tinh
bột đã được loại bỏ, ta thu được bột Nưa loại gôm giàu glucomannan, đó là một
thực phẩm bổ sung tự nhiên.
Trong dân gian ở các tỉnh Cao bằng, Bắc Kạn thường chế biến củ Nưa để
lấy tinh bột (độ bột gấp 2 lần của khoai sọ). Đồng bào các dân tộc ở các vùng
núi cũng đã có kinh nghiệm sử dụng củ Nưa trong sinh hoạt nhưng chế biến kỹ
do ăn gây ngứa. Tuy nhiên, chưa có bất kỳ ứng dụng tinh chất đặc biệt của
15
glucomannan từ củ Nưa được sử dụng trong dân gian Việt nam. Cũng chưa có
nghiên cứu nào về chế biến bột Nưa hay tách chiết glucomannan ở Việt nam
được công bố. Hiện tại, hàng năm Việt Nam vẫn phải nhập hàng chục ngàn tấn
bột Nưa để phục vụ cho công nghệ thực phẩm, nhiều sản phẩm thực phẩm chức
năng như viên giảm béo vẫn được nhập từ Trung Quốc và Nhật Bản. Tại Công
ty TNHH Thạch rau câu Long hải hàng năm đã nhập khẩu hàng ngàn tấn bột
Nưa sử dụng cùng với bột carrigenan để sản xuất thạch. Tại nhà máy này, bột
Nưa giàu glucomannan được sử dụng theo quy trình như sau : trong môi
trường kiềm nhẹ, dung dịch bột Nưa hình thành một gel nhiệt không thuận
nghịch sau khi làm lạnh từ dung dịch nóng. Phụ thuộc độ tinh khiết của bột
Nưa, glucomannan tương tác với carigeenan tách từ rong biển để hình thành
một gel đàn hồi thuận nghịch tương tự loại gôm từ hạt locust (LBG). Lượng gel
tối đa thu được ở tỉ lệ konjac và gôm giữa 1:2.5 – 1:4. Bột Nưa loại gôm giàu
glucomannan tương tác với hầu hết các chất tự nhiên và tinh bột tạo ra sự tăng
độ nhớt đáng kể cho phép tối ưu hóa công thức giàu tinh bột. Nưa hình thành
một lớp màng chắc chắn – cả trong đơn và kết hợp với gôm như xanthan hoặc
carrageenan. Chất lượng yêu cầu của bột Nưa loại gôm giàu glucomannan là có
độ nhớt cao đối với dung dịch 1%, trên 18,000 cps.
1.6. Các nghiên cứu về Nƣa và qui trình tách, chiết glucomannan
1.6.1. Nghiên cứu ở nƣớc ngoài
Glucomannan có trong củ Nưa là một polysacarit với nhiều tính chất quý
như khả năng tương hợp và phân hủy sinh học, có khả năng hình thành gel
thuận nghịch và không thuận nghịch, khối lượng phân tử khoảng 200÷2000
Kda. Trong dung dịch nước, glucomannan có thể hấp thụ tới 200 lần khối
lượng của nó, tạo dung dịch có độ nhớt cao 20,000 ÷ 40,000 cp, cao nhất trong
các chất xơ nguồn gốc thiên nhiên. Nhờ những tính chất sinh lý hóa đặc biệt đó
mà glucomannan và dẫn xuất đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như:
16
công nghiệp thực phẩm; công nghệ sinh học; y sinh và dược phẩm; hoá học và
một số lĩnh vực khác [18, 20, 31].
Nhìn chung, hàm lượng và chất lượng của glucomannan phụ thuộc rất
nhiều yếu tố như phương pháp tách chiết, điều kiện canh tác, thời điểm thu
hoạch v.v… Theo một số nghiên cứu, trọng lượng khô của củ A. konjac tươi
chiếm khoảng 10 ÷13 %, trong đó 49÷ 60% (w/w) là glucomannan, 1030%
(w/w) tinh bột, 2,67% (w/w) chất khoáng (nhôm, canxi, crom, coban, sắt,
magiê, mangan, phốt pho, kali, selen, natri silic, thiếc và kẽm), 514% (w/w)
protein, 35% (w/w) đường tan, 3.45.3% (w/w) tro và một lượng rất nhỏ
alkaloid (tính theo trọng lượng khô) [19, 28].
Nghiên cứu về công nghệ chế biến và dây chuyền công nghệ trên thế
giới được phát triển những năm l980 tại Nhật [35] sau đó được ứng dụng rộng
rãi tại Trung quốc. Chế biến củ Nưa được tiến hành qua nhiều bước: làm khô
củ Nưa, sản phẩm từ củ tươi không để được lâu nên thường được làm khô để
dự trữ hoặc bán, chất lượng không được tốt. Từ năm 1980, công nghệ và trang
thiết bị để sấy khô được phát triển để phục vụ vùng trồng rộng và tăng sản
lượng [19, 30]. Các phương pháp sấy khô đã được đề xuất để chống nhiễm bẩn
bởi khói sấy từ than đá và thay đổi phương pháp sấy khô trực tiếp thành sấy
khô gián tiếp. Sau đó chế biến sản xuất bột Nưa cao cấp. Các công nghệ khác
nhau hiện nay đã được nghiên cứu và đưa vào sản xuất trên thế giới.
1.6.2. Nghiên cứu ở trong nƣớc
Các tài liệu liên quan tới cây Nưa ở Việt Nam không nhiều [3, 9, 12].
Năm 1942, Ganepain biên soạn họ Ráy ở Đông Dương trong cuốn “Thực vật
chí Đông Dương” ông đã mô tả 4 loài Nưa có ở Việt Nam là: Nưa chuông – A.
paeoniifolius, Nưa Bắc Bộ - A. tonkinensis, Nưa mekong – A. mekongensis,
Nưa đứt đoạn – A. interruptus. Tới năm 1994, trong một số bài báo khoa học,
17
Hetterscheid công bố một số các loài Nưa phát hiện ở Việt Nam như Nưa hoa
vòng – A. verticillatus từ mẫu thu ở Cúc Phương, Nưa lông – A. lanuginosus từ
mẫu thu ở Hòn Tre (Nha Trang), Nưa trạm trổ - A. scaber từ mẫu thu ở Nam
Bộ, v.v. Sau đó, Nguyễn Văn Dư [5, 6] công bố thêm một số loài Nưa mới như
Nưa phong nha – A. tuberculatus từ mẫu ở Phong Nha – Kẻ Bàng, Nưa hoa đực
khối – A. synandrifer ở Ninh Thuận, Nưa kiên lương – A. kienluongensis, v.v.
Trong các chuyến khảo sát thực địa ở Việt Nam, Nguyễn Văn Dư đã phát hiện
nhiều loài trước đây chỉ phân bố ở Trung Quốc, Thái Lan hay Lào bổ sung cho
hệ thực vật Việt Nam như Nưa vân nam – A. yunnanensis, Nưa đầu nhăn – A.
corrugatus, Nưa krausei – A. krausei, Nưa konjac – A. konjac, v.v. cả 4 loài
này đều là những loài trồng làm nguyên liệu cho glucomannan ở Trung Quốc
nhưng cũng phân bố ở vùng phía bắc (Hà giang) và miền Trung (Tây nguyên).
Trong các giống phân bố ở Việt Nam này, loài Nưa krausei – A. krausei, Nưa
konjac – A. konjac khá phù hợp với điều kiện ở một số vùng tại Tây nguyên và
có thể được khai thác để làm nguyên liệu sản xuất bột Nưa giàu glucomannan.
Tại Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, một vài nhóm
nghiên cứu đã kết hợp bước đầu tiến hành các nghiên cứu về cây Nưa cho
glucomannan. Các kết quả nghiên cứu thu được mới chỉ là những bước nghiên
cứu cơ bản về cây Nưa ở Việt Nam như thành phần loài, phân bố, thành phần
hóa học, v.v. Đề tài cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam của
TS Nguyễn Văn Dư [5, 6] đã bước đầu khảo sát, xác định Việt Nam có 4 loài
Nưa (Amorphophallus) có giá trị và hàm lượng glucomannan đủ lớn cho mục
đích khai thác và sử dụng glucomannan. Đặc biệt đã xác định được khu phân
bố của loài Nưa konjac (Amorphophophallus konjac), là loài Nưa được sử dụng
phổ biến cho mục đích lấy glucomannan ở Nhật Bản và Trung Quốc. Tuy còn
rất hạn chế, nhưng có thể nói đây là những tài liệu đầu tiên nghiên cứu về việc
trồng trọt cây Nưa ở Việt Nam. Phối hợp với đề tài này, các kết quả đánh giá về
hàm lượng và các phương pháp tách chiết Glucomannan từ củ cây Nưa – PGS,
18
TS Đỗ Trường Thiện [2], TS Lê Ngọc Hùng tiến hành cũng đã đánh giá tốt về
hàm lượng glucomannan trong củ cây Nưa ở Việt Nam. Các khảo sát gần đây
của nhóm đề tài cũng cho thấy tại Tây Nguyên đã có sự phân bố tự nhiên của
một số loài Nưa như Nưa lông – Amorphophallus pillosus Hett., Nưa fallax –
Amorphophallus fallax Hett., Nưa khảm – A. scaber Hett. & Serebryany, v.v.
Hiện nay trên thế giới, các loài Nưa này vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu
nhân giống và trồng trọt để phát triển sản xuất nhưng các nghiên cứu về trồng
trọt và chế biến các sản phẩm về bột Nưa konjac ở Việt Nam hầu như chưa
thấy có mà chỉ có đối với các giống khác [4, 7].
19
Chƣơng 2
PHƢƠNG PHÁP - THỰC NGHIỆM
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là củ của hai loài Amorphophallus corrugatus và
Amorphophallus konjac K. Koch, dạng tươi, khối lượng trung bình củ từ 100g -
2000 g, được thu hái tại Tây Nguyên vào thu hoạch củ (2015).
Hình 2.1: Củ Nƣa thu hái tại Tây Nguyên
2.2. Thiết bị, hóa chất
2.2.1. Thiết bị
-Cân phân tích Voyager Pro (Ohause-Mỹ)
-Cân đĩa 5kg
-Máy xay dược liệu
-Dao thái lát
-Máy sắc ký lỏng HPLC Agilent 1200 Series (USA)
-Máy ly tâm
-Tủ sấy, tủ hút, tủ lạnh.
-Bình chiết 2 lít, phễu chiết 2 lít, 1lít
-Giấy lọc, thuốc thử, bếp điện, bình cầu bình tam giác, ống nghiệm các cỡ,
kẹp giá thí nghiệm...
-Máy khuấy
-Thiết bị gia nhiệt
- Bình định mức với các dung tích khác nhau
20
2.2.2 . Dung môi, hóa chất
- Các dung môi sử dụng trong nghiên cứu là isopropanol, metanol, cồn
công nghiệp, cồn thực phẩm, axeton, nước….
- Các hóa chất chủ yếu là các chất chống nâu hóa: NaHSO3, Na2SO3,
vitamin C, K2SO3, Na2S2O3.
2.3. Các phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Nghiên cứu lựa chọn dung môi chiết thích hợp để tối ƣu hóa quy
trình tinh chiết bột Nƣa tinh chế chứa glucomannan.
Chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của 5 loại dung môi là: isopropanol,
axeton, methanol, cồn công nghiệp và cồn thực phẩm đến quá trình tinh chiết
bột Nưa tinh chế. Với mỗi loại dung môi thực hiện thí nghiệm lặp lại 3 lần để
lấy giá trị trung bình.
Kết quả ảnh hưởng của dung môi được đánh giá qua hiệu suất (%) của
khối lượng sản phẩm bột Nưa tinh chế thu được và hàm lượng glucomannan có
trong sản phẩm.
2.3.2. Nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ etanol trong cồn thực phẩm đến
quá trình tinh chiết bột Nƣa tinh chế
Chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của 5 nồng độ khác nhau 99%, 96%, 90%,
80%, 70% của dung môi cồn thực phẩm đến quá trình tinh chiết bột Nưa tinh
chế. Thực hiện thí nghiệm lặp lại 3 lần để lấy giá trị trung bình.
Kết quả ảnh hưởng của nồng độ được đánh giá qua hiệu suất (%) của
khối lượng sản phẩm bột Nưa tinh chế thu được và hàm lượng glucomannan có
trong sản phẩm.
2.3.3. Nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ thích hợp để tối ƣu hóa quy trình tinh
chiết bột Nƣa tinh chế chứa glucomannan
Chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của 3 nhiệt độ là: nhiệt độ phòng, 50oC và 70oC đến quá trình tinh chiết bột Nưa tinh chế. Với mỗi nhiệt độ thực hiện thí
nghiệm lặp lại 3 lần để lấy giá trị trung bình.
Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ được đánh giá qua hiệu suất (%) của
21
khối lượng sản phẩm bột Nưa tinh chế thu được và hàm lượng glucomannan có
trong sản phẩm.
2.3.4. Nghiên cứu lựa chọn thời gian lắng thích hợp để tối ƣu hóa quy trình
tinh chiết bột Nƣa tinh chế chứa glucomannan
Chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của 5 khoảng thời gian lắng là: 30 phút,
60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút đến quá trình tinh chiết bột Nưa tinh chế.
Với mỗi khoảng thời gian lắng trên thực hiện thí nghiệm lặp lại 3 lần để lấy giá
trị trung bình.
Kết quả ảnh hưởng của thời gian lắng được đánh giá qua hiệu suất (%)
của khối lượng sản phẩm bột Nưa tinh chế thu được và hàm lượng
glucomannan có trong sản phẩm.
2.3.5. Xây dựng quy trình tách chiết bột Nƣa tinh chế chứa glucomannan
-Chúng tôi khảo sát các quá trình từ sơ chế nguyên liệu, chọn chất chống
nâu hóa, các phương pháp sấy khô, nghiền mẫu, hòa tan mẫu, các phương pháp
lọc, hòa tan tủa, lắng lọc, kết tủa glucomannan, lọc và sấy khô bột. Chúng tôi
thực hiện các thí nghiệm lặp lại 10 lần để lấy khối lượng bột Nưa tinh chế.
Kết quả được đánh giá qua hiệu suất (%) của khối lượng sản phẩm bột
Nưa tinh chế thu được và hàm lượng glucomannan có trong sản phẩm.
2.4.Thực nghiệm
2.4.1. Thực nghiệm nghiên cứu lựa chọn dung môi chiết thích hợp để tối
ƣu hóa quy trình tinh chiết bột Nƣa tinh chế chứa glucomannan
Quy trình nghiên cứu lựa chọn dung môi chiết thích hợp được trình bày
trên Sơ đồ 2.1 dưới đây:
22
- Rửa sạch - Bóc vỏ - Thái lát - Nhúng vào dung dịch NaHSO3 0,25%o - Sấy khô - Nghiền mịn
Củ Nƣa tƣơi ( 750 g)
- Dung môi (iso propanol; axeton;
metanol; cồn CN; cồn TP)
- Khuấy trộn - Lọc
Bột Nƣa thô
Dịch lọc
Tủa
- Hòa tan với nước cất - Khuấy trộn - Để lắng trong 2 giờ
- Dung môi (iso propanol; axeton; metanol; cồn CN; cồn TP).
- Khuấy trộn - Ly tâm
Cặn Dịch lọc
Glucomannan
Sấy khô
Dịch lọc
Chế phẩm Bột Nƣa tinh chế -Đánh giá hiệu suất - Xác định hàm lƣợng glucomannan
Sơ đồ 2.1: Quy trình nghiên cứu lựa chọn dung môi chiết thích hợp
23
Dưới đây là một số hình ảnh về quá trình tinh chế glucomannan từ củ Nưa
Hình 2.2: Thái lát củ Nƣa
Hình 2.3: Các mẻ sản phẩm bột Nƣa tinh chế thu đƣợc
Hình 2.4: Sản phẩm bột Nƣa tinh chế thu
đƣợc sử dụng dung môi cồn thực phẩm
24
2.4.2. Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ etanol trong cồn
thực phẩm đến quá trình tinh chiết bột Nƣa tinh chế.
- Rửa sạch - Bóc vỏ - Thái lát - Nhúng vào dung dịch NaHSO3 0,25%o - Sấy khô - Nghiền mịn
Củ Nƣa tƣơi ( 750 g)
- Dung môi cồn thực phẩm ở các nồng độ
(70%, 80%, 90%, 96%, 99%)
- Khuấy trộn - Lọc
Bột Nƣa thô
Dịch lọc
Tủa
- Hòa tan với nước cất - Khuấy trộn - Để lắng trong 2 giờ
- Dung môi cồn thực phẩm ở các nồng độ (70%,
80%, 90%, 96%, 99%).
- Khuấy trộn Ly tâm -
Cặn Dịch lọc
Sấy khô
Glucomannan Dịch lọc
Chế phẩm Bột Nƣa tinh chế -Đánh giá hiệu suất - Xác định hàm lƣợng glucomannan
Sơ đồ 2.2: Quy trình nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ cồn thực phẩm đến quá trình tánh chiết bột Nƣa tinh chế
25
Dưới đây là một số hình ảnh về quá trình tinh chế glucomannan từ củ Nưa
Hình 2.5: Chiết với các nồng độ khác nhau của etanol
Hình 2.6: Sản phẩm bột Nưa tinh chế chiết với etanol 90%
2.4.3. Thực nghiệm nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ thích hợp để tối ƣu hóa
quy trình tinh chiết bột Nƣa tinh chế chứa glucomannan
Quy trình nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ thích hợp cho quy trình chiết,
tách được trình bày trên Sơ đồ 2.3 dưới đây:
26
- Rửa sạch - Bóc vỏ - Thái lát - Nhúng vào dung dịch NaHSO3 0,25%o - Sấy khô - Nghiền mịn
Củ Nƣa tƣơi ( 750 g)
- Dung môi cồn thực phẩm - Khuấy trộn ở nhiệt độ (25o,C50oC, 70oC) - Lọc
Bột Nƣa thô
Dịch lọc
Tủa
- Hòa tan với nước cất - Khuấy trộn - Để lắng trong 2 giờ
- Dung môi cồn thực phẩm. - Khuấy trộn - Ly tâm
Cặn Dịch lọc
Sấy khô
Glucomannan Dịch lọc
Chế phẩm Bột Nƣa tinh chế -Đánh giá hiệu suất - Xác định hàm lƣợng glucomannan
Sơ đồ 2.3: Quy trình nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ thích hợp
27
Dưới đây là một số hình ảnh về quá trình tinh chế glucomannan từ củ Nưa
Hình 2.7: Bóc vỏ củ Nƣa
Hình 2.8: Củ Nƣa sau khi thái và chống nâu hóa
28
Hình 2.9: Tinh chế bột Nƣa
Hình 2.10: Bột Nƣa trƣớc và sau tinh chế
29
2.4.4. Thực nghiệm nghiên cứu lựa chọn thời gian lắng thích hợp để tối ƣu
hóa quy trình tinh chiết bột Nƣa tinh chế chứa glucomannan
- Rửa sạch - Bóc vỏ - Thái lát - Nhúng vào dung dịch NaHSO3 0,25%o - Sấy khô - Nghiền mịn
Củ Nƣa tƣơi ( 750 g)
- Dung môi cồn thực phẩm - Khuấy trộn - Lọc
Bột Nƣa thô
Dịch lọc
Tủa
- Hòa tan với nước cất - Khuấy trộn - Để lắng trong (30’,60’, 90’, 120’, 150’)
- Dung môi cồn thực phẩm . - Khuấy trộn - Ly tâm
Cặn Dịch lọc
Sấy khô
Dịch lọc Glucomannan
Chế phẩm Bột Nƣa tinh chế -Đánh giá hiệu xuất - Xác định hàm lƣợng glucomannan
Sơ đồ 2.4: Quy trình nghiên cứu lựa chọn thời gian lắng thích hợp
30
Dưới đây là một số hình ảnh về quá trình tinh chế glucomannan từ củ Nưa
Hình 2.11: Quá trình để lắng
Hình 2.12: Sản phẩm bột Nƣa tinh chế với các thời gian lắng khác nhau
2.4.5. Thực nghiệm nghiên cứu quy trình tách chiết bột Nƣa tinh chế chứa
glucomannan
- Nguyên liệu nghiên cứu là các loại củ Nưa được thu hái tại một số địa
phương của Việt Nam như Tây Nguyên, Tây Nguyên, Điện Biên.
- Kích cỡ của nguyên liệu có thể biến đổi trong một giới hạn khá rộng,
đường kính củ từ vài cm đến vài chục cm. Khối lượng củ từ vài chục gam đến
vài kg.
- Củ có lõi vàng (Amorphophallus corrugatus) hoặc lõi trắng
(Amorphophallus Konjac).
31
- Các củ nguyên liệu có vỏ củ dày, có lớp biểu bì màu xanh dày từ 1 – 2
mm. Khi chế biến phải gọt hết phần lớp biểu bì đó.
- Một số loại củ Nưa khi da tiếp xúc với lõi củ sẽ bị ngứa sau đó nóng rát rất
khó chịu do đó phải đeo găng tay tránh tiếp xúc trực tiếp với củ Nưa. Với loài
konjac thì không gây kích ứng, ngứa rát thì có thể không cần sử dụng găng tay.
Hình 2.13: Nguyên liệu củ Nƣa
2.4.5.1. Sơ chế nguyên liệu
- Củ Nưa được rửa sạch đất cát, cân khối lượng củ trước và sau khi rửa để
đánh giá hàm lượng đất cát.
- Cân khối lượng (mo) trước khi gọt vỏ.
- Tách sạch vỏ, gọt bỏ hết lớp biểu bì màu xanh, cân khối lượng lõi củ
màu vàng (m1) sau gọt vỏ.
Phần trăm khối lượng vỏ được tính như sau:
% vỏ = .100%
- Thái lát thành những lát củ mỏng khoảng 2-3 mm.
- Khối lượng lát củ làm cho mỗi mẻ là 800 gam
32
Hình 2.14: Sơ chế củ Nƣa
2.4.5.2. Nhúng vào dung dịch chống nâu hóa
- Các chất chống nâu hóa được khảo sát gồm: Na2SO3, vitamin C, nước
chanh tươi, NaHSO3.
- Do đặc điểm của củ Nưa là khi tiếp xúc với oxi không khí sẽ lập tức bị
nâu hóa, dẫn đến glucomanan sẽ bị nâu. Để sản xuất bột Nưa tinh chế đạt màu
sắc theo các tiêu chuẩn cơ sở của Trung Quốc và một số nước khác, việc chống
nâu hóa cho củ Nưa trong suốt quá trình sản xuất đóng vai trò then chốt. Nếu
bước này làm không tốt thì các quá trình tinh chế sau này sẽ trở nên vô nghĩa.
- Các chất chống nâu hóa được pha trong nước với nồng độ 0,25 o/oo, nồng
độ này được chọn dựa vào việc khảo sát thực tế và tham khảo cũng như kế thừa
kết quả nghiên cứu về tách chiết glucomannan từ củ Nưa trên thế giới.
- Củ Nưa sau khi thái lát được cho luôn vào dung dịch chống nâu hóa
nhúng trong 1 - 2 phút rồi vớt ra ngay, để ráo nước rồi tiến hành sấy khô.
- Đánh giá tác dụng chống nâu hóa của các chất chống nâu hóa trên, chúng
tôi đã lựa chọn được chất chống nâu hóa tối ưu là NaHSO3.
2.4.5.3. Sấy khô
- Sấy khô lát củ Nưa sau khi nhúng vào dung dịch chống nâu hóa.
- Các phương pháp sấy khô nghiên cứu gồm: sấy bằng tủ sấy thông
thường, sấy bằng thiết bị đông khô, sấy bằng tủ sấy tuần hoàn khí nóng.
33
2.4.5.4. Nghiền mịn
- Việc nghiền mịn giúp việc hòa tan được dễ dàng hơn, giúp quá trình tinh
chế tiết kiệm thời gian hơn.
- Quá trình nghiền được thực hiện bằng máy nghiền bằng dao hoặc máy
nghiền cối.
2.4.5.5. Hòa tan trong dung môi cồn thực phẩm để loại các tạp chất tan trong
dung môi hữu cơ
- Trong củ Nưa, ngoài thành phần chính là glucomannan, tinh bột, còn có
các thành phần khác như protein, alkaloid, gôm, chất nhày và các hợp chất hữu
cơ khác chiếm một lượng khá nhỏ.
- Hòa tan với 500 ml cồn thực phẩm.
- Công đoạn hòa tan trong dung môi cồn thực phẩm này giúp loại bớt một
số thành phần hữu cơ, tan được trong cồn.
- Quá trình hòa tan đặc biệt cần có khuấy trộn để cho triệt để và nhanh hơn.
- Có thể khuấy bằng tay, hoặc khuấy từ nếu như làm ở lượng nhỏ. Khuấy
bằng cánh khuấy chân vịt có động cơ nếu làm ở quy mô lớn hơn.
Hình 2.15: Hòa tan bột Nƣa trong dung môi
34
2.4.5.6. Lọc để loại dịch lọc
- Loại dịch lọc sau quá trình hòa tan trên bằng phương pháp lọc qua vải lọc.
2.4.5.7. Hòa tan tủa với nước cất
- Do đặc điểm của glucomannan là tan tốt trong nước nên quá trình hòa
tan này nhằm lấy toàn bộ glucomannan vào pha lỏng. Phần không tan là tinh
bột cùng một số các tạp chất khác không tan trong nước.
- Quá trình này việc khuấy trộn cũng đóng vai trò quan trọng.
- Tủa được hòa tan với 1,2 lít nước cất
2.4.5.8. Để lắng, loại cặn không tan
- Quá trình này, chúng tôi loại cặn bằng phương pháp để lắng chứ không
dùng phương pháp lọc. Nguyên nhân là:
+ Sau khi hòa tan vào nước, dung dịch thu được khá nhớt, lọc sẽ làm bít
kín các lỗ của vải lọc làm quá trình lọc diễn ra chậm và sau đó bị ngưng trệ.
+ Để lắng với thời gian khoảng 3 – 4 tiếng sẽ giúp lắng tương đối triệt để
phần không tan xuống đáy cốc.
- Sau đó nhẹ nhàng chắt lấy phần dịch trong và loại bỏ phần cặn rắn
không tan.
2.4.5.9. Kết tủa glucomannan bằng dung môi cồn thực phẩm
- Đặc điểm của glucomannan là tan tốt trong nước nhưng không tan trong
các dung môi hữu cơ kể cả cồn.
- Khi thêm cồn vào dịch lọc lập tức kết tủa glucomannan được tạo thành.
- Lượng dung môi cồn sử dụng thích hợp tùy vào thể tích dịch lọc. Nếu sử
dụng quá ít thì không đủ kết tủa hoàn toàn glucomannan còn nếu sử dụng nhiều
quá thì sẽ gây lãng phí, tốm kém.
35
2.4.5.10. Ly tâm để loại dịch lọc
- Quá trình loại dịch lọc này được thực hiện bằng ly tâm, thay vì lọc hoặc
để lắng. Vì lý do:
+Lọc qua vải lọc thì chất cần lấy là tủa sẽ dính vào vải lọc, gây hao hụt.
+ Nếu để lắng thì mất nhiều thời gian, muốn thu được riêng kết tủa thì lại
phải lọc tiếp phần cặn lắng dưới đáy.
- Quá trình ly tâm tách triệt để hơn, tiết kiệm thời gian hơn, hầu như
không bị hao hụt.
2.4.5.11. Sấy khô thu được sản phẩm bột Nưa tinh chế
- Sau khi ly tâm để loại dịch lọc, thu được kết tủa. Sấy khô kết tủa này thu
được sản phẩm là bột Nưa tinh chế.
- Việc làm khô sản phẩm KGM cũng là bước rất quan trọng vì
glucomannan sau tinh chế bị trương nở và ngậm một lượng nước lớn và rất dễ
bị biến đổi thành màu đen trong quá trình sấy khô. Chúng tôi tiến hành khảo sát
3 phương pháp làm khô như sau: bằng tủ sấy thông thường; bằng thiết bị sấy
đông khô và bằng tủ sấy tuần hoàn khí nóng.
2.4.6. Nghiên cứu và kiểm nhiệm chỉ tiêu sản phẩm bột Nƣa tinh chế.
- Kiểm nghiệm kích cỡ hạt của bột Nưa tinh chế:
Được xác định bằng máy đo cỡ hạt Zetasizer – Nano Series tại Viện Vật
Liệu, Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
- Kiểm nghiệm hàm lượng glucomannan trong bột Nưa tinh chế :
Được thực hiện bằng phương pháp so màu với chất hiện màu 3,5-
dinitrosalicylic axit tại phòng thí nghiệm TN4, Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn
đo lường 1, Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng.
36
-Kiểm nghiệm độ nhớt của dung dịch bột Nưa tinh chế:
Pha bột Nưa tinh chế trong nước nồng độ 1 mg/ml đo bằng máy đo độ
nhớt Brookfield tại phòng thí nghiệm TN4, Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo
lường 1, Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng.
-Kiểm nghiệm độ ẩm:
Thử theo DĐVN IV, phụ lục 9.6 tại phòng Hóa dược, Viện Hóa học Các
hợp chất thiên nhiên, Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
- Kiểm nghiệm Độ tro:
Tiến hành theo DĐVN IV tại phòng thí nghiệm TN4, Trung tâm kỹ thuật
tiêu chuẩn đo lường 1, Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng.
- Xác định hàm lượng chì:
Tiến hành theo Phụ lục 9.4.4, DĐVN IV tại phòng thí nghiệm TN4, Trung
tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường 1, Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng.
- Xác định hàm lượng asen:
Tiến hành theo Phụ lục 9.4.2, DĐVN IV tại phòng thí nghiệm TN4,
Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường 1, Tổng cục tiêu chuẩn đo lường
chất lượng.
- Xác định hàm lượng lưu huỳnh:
Hàm lượng lưu huỳnh tồn dư trong sản phẩm bột Nưa tinh chế được xác
định bằng phương pháp trọng lượng tại phòng Thí nghiệm Vilas 366, Viện
Công nghệ môi trường, hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
- Xác định giá trị pH:
Dung dịch bột Nưa tinh chế trong nước nồng độ 1 mg/ml được đo pH bằng
thiết bị đo MARTINI-RUMANI tại phòng Công nghệ Môi trường, Viện Hóa học
Các hợp chất thiên nhiên, Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
- Kiểm nghiệm độ nhiễm khuẩn:
Thử theo phụ lục 13.6 về thử giới hạn độ nhiễm khuẩn theo Dược điển
Việt Nam IV
37
Chƣơng 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu lựa chọn dung môi chiết thích hợp để tối ƣu hóa quy trình
tinh chiết bột Nƣa tinh chế chứa glucomannan
Từ quá trình thực nghiệm với các dung môi isopropanol, axeton,
metanol, cồn công nghiệp, cồn thực phẩm chúng tôi thu được kết quả ở các
bảng 3.1, bảng 3.2, bảng 3.3, bảng 3.4, bảng 3.5
Bảng 3.1: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của dung môi isopropanol
Hiệu suất Khối Khối lƣợng
Hàm lƣợng sản phẩm Số thí lƣợng Khối sản phẩm
glucomannan bột Nƣa nghiệ củ lƣợng bột glucomannan
khô m Nƣa khô tinh chế Nƣa (%)
tƣơi (gam) (%)
83,1 59,51 Lần 1 750 165 98,2
82,6 60,00 Lần 2 750 163 97,8
82,3 60,18 Lần 3 750 162 97,5
Trung 750 163,3± 3,79 97,8± 0,87 82,67± 1,00 59,89± 0,86 bình
38
Bảng 3.2: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của dung môi axeton
Hiệu suất Khối Khối lƣợng
Hàm lƣợng sản phẩm lƣợng Khối sản phẩm Số thí glucomannan bột Nƣa củ lƣợng bột glucomannan nghiệm khô Nƣa Nƣa khô tinh chế (%)
tƣơi (gam) (%)
79,6 57,65 Lần 1 750 166 95,7
80,1 58,6 Lần 2 750 164 96,1
78,8 58,53 Lần 3 750 163 95,4
TB 750 164,3±3,79 95,7±0,87 79,5±1,63 58,25± 1,31
Bảng 3.3: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của dung môi metanol
Hiệu suất Khối Khối lƣợng
Hàm lƣợng sản phẩm lƣợng Khối sản phẩm Số thí glucomannan bột Nƣa củ lƣợng bột glucomannan nghiệm khô Nƣa Nƣa khô tinh chế (%)
tƣơi (gam) (%)
Lần 1 750 167 83,9 59,28 99,0
Lần 2 750 165 82,5 59,70 98,5
Lần 3 750 164 82,9 59,94 98,3
TB 750 165,3±3,79 98,6±0,89 83,1±1,79 59,65±0,83
39
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của dung môi cồn công nghiệp
Hiệu suất Khối Khối lƣợng
Hàm lƣợng sản phẩm lƣợng Khối sản phẩm Số thí glucomannan bột Nƣa củ lƣợng bột glucomannan nghiệm khô Nƣa Nƣa khô tinh chế (%)
tƣơi (gam) (%)
Lần 1 750 164 99,8 84,2 60,85
Lần 2 750 163 100,1 83,8 61,41
Lần 3 750 165 99,3 84,0 60,18
TB 750 164± 2,48 99,7±1,00 84,0±0,50 60,79± 1,53
Bảng 3.5: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của dung môi cồn thực phẩm
(C2H5OH 96%)
Hiệu suất Khối Khối lƣợng Khối Hàm lƣợng sản phẩm lƣợng sản phẩm Số thí lƣợng glucomannan bột Nƣa củ glucomannan nghiệm bột Nƣa khô Nƣa tinh chế (%) khô tƣơi (gam) (%)
84,1 60,61 Lần 1 750 165 100,0
83,9 61,66 Lần 2 750 163 100,5
85,0 60,73 Lần 3 750 164 99,6
TB 750 164±2,48 100±1,12 84,3±1,46 60,98±1,42
40
Hình 3.1: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng các dung môi theo hàm lƣợng glucomanan
Nhận xét: Từ bảng số liệu thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của 5 dung
môi trong quá trình điều chế sản phẩm glucomannan tinh chế, nhận thấy :
+ Trong 5 loại dung môi sử dụng để tinh chế glucomannan đạt hàm lượng
80 -85% thì chỉ có axeton cho sản phẩm không đạt yêu cầu. 4 dung môi còn lại
là isopropanol, methanol, cồn công nghiệp và cồn thực phẩm đều cho sản phẩm
chứa hàm lượng glucomannan trong khoảng 80 -85%. Dung môi cồn thực
phẩm cho hàm lượng glucomannan cao nhất đạt 84,3± 1,46%.
+ Xét về hiệu suất của quá trình, thì cồn công nghiệp và cồn thực phẩm
cho hiệu suất cao nhất đạt khoảng từ 60,79% đến 60,98%%. Tuy nhiên sử dụng
cồn thực phẩm sẽ an toàn hơn, tránh được các tạp chất có nguy cơ gây hại cho
sức khỏe có trong cồn công nghiệp còn tồn dư trong sản phẩm.
+ Như vậy, xét về hiệu suất quy trình, chất lượng sản phẩm và độ an toàn
của sản phẩm, chúng tôi lựa chọn dung môi cồn thực phẩm để sản xuất
glucomannan tinh chế (80 -85%).
41
3.2. Nghiên cứu lựa chọn nồng độ của dung môi chiết thích hợp để tối ƣu
hóa quy trình tinh chiết bột Nƣa tinh chế chứa glucomannan
Kết quả thực nghiệm khảo sát lựa chọn nồng độ dung môi chiết cồn thực
phảm cho số liệu ở bảng dưới đây:
Bảng 3.6: Kết quả khảo sát với dung môi cồn thực phẩm nồng độ 70%
Hiệu suất
Hàm lƣợng glucomannan
Số thí nghiệm
(%)
Khối lƣợng bột Nƣa khô
(%)
Khối lƣợng sản phẩm glucomannan tinh chế (gam)
Khối lƣợng củ Nƣa tƣơi
Lần 1
750
165
91,2
80,1
55,27
Lần 2
750
163
91,8
79,6
56,32
Lần 3
750
162
92,5
80,3
57,1
TB
750
163,3±3,79
91,83±1,61
80,0±0,89
56,23±2,28
Bảng 3.7: Kết quả khảo sát với dung môi cồn thực phẩm nồng độ 80%
Khối Khối lƣợng
Hàm lƣợng lƣợng Khối sản phẩm Hiệu suất Số thí glucomannan củ lƣợng bột glucomannan nghiệm (%) Nƣa Nƣa khô tinh chế (%)
tƣơi (gam)
81,6 55,84 Lần 1 750 166 92,7
82,1 56,77 Lần 2 750 164 93,1
81,8 57,3 Lần 3 750 163 93,4
TB 750 164,3±3,79 93,07±0,87 81,83±0,63 56,65±1,84
42
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát với dung môi cồn thực phẩm nồng độ 90%
Khối lƣợng Khối
sản phẩm Hàm lƣợng lƣợng Số thí Khối lƣợng Hiệu suất glucomannan glucomannan củ nghiệm bột Nƣa khô (%) Nƣa tinh chế (%)
tƣơi (gam)
94,0 83,9 56,29 Lần 1 750 167
94,5 82,5 57,27 Lần 2 750 165
94,3 82,9 57,5 Lần 3 750 164
TB 750 165,3± 3,79 94,27± 0,63 83,1± 1,79 57,03± 1,59
Bảng 3.9: Kết quả khảo sát với dung môi cồn thực phẩm nồng độ 96%
Khối Khối lƣợng
lƣợng Khối sản phẩm Hàm lƣợng Số thí Hiệu suất củ lƣợng bột glucomannan glucomannan nghiệm (%) Nƣa Nƣa khô tinh chế (%)
tƣơi (gam)
Lần 1 750 164 98,8 84,2 60,24
Lần 2 750 163 99,1 83,8 60,8
Lần 3 750 165 99,3 84,0 60,18
TB 750 164± 2,48 99,07± 0,63 84,0± 0,50 60,41± 0,85
43
Bảng 3.10: Kết quả khảo sát với dung môi cồn thực phẩm nồng độ 99%
Khối Khối lƣợng
Hàm lƣợng lƣợng Khối sản phẩm Hiệu suất Số thí glucomannan củ lƣợng bột glucomannan nghiệm (%) Nƣa Nƣa khô tinh chế (%)
tƣơi (gam)
Lần 1 750 165 99,7 60,42 84,1
Lần 2 750 163 100,0 61,35 83,9
Lần 3 750 164 99,6 60,73 85,0
TB 750 164± 2,48 99,77± 0,52 84,3± 1,46 60,84± 1,18
Nhận xét: Từ bảng số liệu thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của 5 nồng
độ khác nhau 70%, 80%, 90%, 96%, 99% của etanol trong cồn thực phẩm trong
quá trình điều chế sản phẩm glucomannan tinh chế, chúng tôi rút ra các nhận
xét sau:
- Tất cả các nồng độ khảo sát đều cho sản phẩm đạt yêu cầu (80% -
85% glucomannan), khi tăng dần nồng độ thì hàm lượng glucomannan cũng
tăng dần. Hàm lượng glucomannan thấp nhất là 80% khi sử dụng nồng độ
cồn thực phẩm 70%, đạt 81,83% khi sử dụng nồng độ cồn thực phẩm 80%,
đạt 83,1% khi sử dụng nồng độ cồn thực phẩm 90%, ở nồng độ cồn thực
phẩm 96% và 99% hàm lượng glucomannan trong sản phẩm thu được là
cao nhất đạt 84% và 84,3%.
44
Hình 3.2: Kết quả khảo sát nồng độ dung môi etanol theo hàm lƣợng trung bình của glucomannan
Nhận xét: Hiệu suất của quá trình chiết tách glucomannan cũng tăng khi
nồng độ cồn thực phẩm tăng. Nồng độ etanol 70% cho hiệu suất đạt 56,23%, ở
nồng độ cồn thực phẩm 80% có hiệu suất 56,65%, ở nồng độ 90% có hiệu suất
đạt 57,03%. Hiệu suất tăng lên đáng kể khi sử dụng nồng độ cồn thực phẩm
96% hoặc 99%, hiệu suất tương ứng là 60,18% và 60,84%.
Hình 3.3: Kết quả khảo sát nồng độ dung môi etanol theo hiệu suất
glucomannan
45
Nhận xét:
- Hiệu suất của quy trình khi sử dụng cồn thực phẩm luôn cao hơn. Có thể
giải thích lý do khi tăng nồng độ của cồn thực phẩm thì hiệu suất và hàm lượng
glucomannan trong sản phẩm đều tăng là do: nếu nồng độ giảm, lượng nước trong
dung môi nhiều hơn sẽ hòa tan một phần glucomannan do glucomannan tan trong
nước hoặc làm trương nở glucomannan gây khó khăn cho các bước tinh chế tiếp.
- Cồn 99% có giá thành đắt hơn nhiều lần so với các loại cồn thực phẩm
khác. Xét về giá thành sản xuất, hiệu suất tách chiết và hàm lượng của
glucomannan trong sản phẩm, chúng tôi lựa chọn cồn thực phẩm nồng độ 96%
để thực hiện quá trình chiết tách.
3.3. Nghiên cứu ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình tinh chiết bột Nƣa
tinh chế để từ đó tìm ra nhiệt độ chiết thích hợp.
Quá trình chiết xuất glucomannan từ củ Nưa là một trường hợp riêng của
quá trình chiết. Chính vì thế nhiệt độ chiết sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và
năng suất của sản phẩm bột Nưa tinh chế. Nếu nhiệt độ quá thấp sẽ khó chiết
hết hoạt chất ra khỏi dược liệu, trong khi nếu nhiệt độ cao quá thì lại gây tốn
kém năng lượng, thiết bị phức tạp và đôi khi có thể làm biến đổi tính chất của
các chất cần chiết xuất. Qua các thí nghiệm khảo sát được thực hiện ở 3 nhiệt độ khác nhau (nhiệt độ phòng, 50oC, 70oC ) thu được kết quả:
Bảng 3.11: Kết quả khảo sát quá trình chiết ở nhiệt độ phòng (25oC)
Hiệu suất Hàm lƣợng glucomannan Số thí nghiệm Khối lƣợng bột Nƣa khô (%) (%) Khối lƣợng củ Nƣa tƣơi Khối lƣợng sản phẩm glucomannan tinh chế (gam)
750 82,6 58,86 166 97,7 Lần 1
750 83,5 59,2 164 97,1 Lần 2
750 83,5 59,94 163 97,7 Lần 3
750 164,3± 3,79 97,5± 0,86 83,2± 1,29 59,34± 1,37 TB
46
Nhận xét: Khi quá trình chiết được thực hiện ở nhiệt độ phòng, thao
tác đơn giản và dễ dàng hơn nhiều. Không cần đến thiết bị điều nhiệt, và
không phải duy trì chính xác một nhiệt độ nào đó trong khi chiết. Đây cũng
là nhiệt độ mà dễ áp dụng trong sản xuất lượng lớn quy mô công nghiệp vì
có nhiều ưu điểm:
+ Không phải đầu tư thêm thiết bị gia nhiệt, đỡ tốn kém.
+ Giảm được chi phí vận hành và năng lượng tiêu hao.
+ Dễ thao tác cho công nhân.
Bảng 3.12: Kết quả khảo sát quá trình chiết ở 50oC
Hiệu suất (%) Số thí nghiệm Khối lƣợng bột Nƣa khô Hàm lƣợng glucomannan (%)
Khối lƣợng củ Nƣa tƣơi 750 Lần 1 Khối lƣợng sản phẩm glucomannan tinh chế (gam) 89,7 166 80,6 54,04
Lần 2 750 90,1 164 79,5 54,94
Lần 3 750 90,2 163 78,9 55,3
TB 750 164,3± 3,79 90,0± 0,66 79,6± 2,14 54,78± 1,61
Nhận xét: Mới đây, một số tác giả trung quốc nghiên cứu về tinh bột trong
glucomanan đã chỉ ra rằng tinh bột trong bột kojac ổn định ở tại nhiệt độ thấp nhưng bắt đầu xuất hiện hồ hóa tại nhiệt độ 48oC. Báo cáo còn chỉ ra một lượng tinh bột (73%) đã bị loại bỏ từ thời điểm 28-38 oC.
Do vậy, tại thời điểm 50 oC, hiện tượng hồ hóa tinh bột đã xảy ra, tinh
bột trương nở và kết dính với nhau. Điều này gây ra nhiều bất lợi:
+ Khó khăn cho quá trình lọc do sự bết dính, tốn thời gian và năng lượng
trong quá trình lọc.
+ Glucomannan sẽ bị dính bởi hồ tinh bột dẫn đến lẫn nhiều tạp chất, chất
lượng sản phẩm kém.
47
Mặt khác, việc khống chế nhiệt độ luôn đạt 50oC là không đơn giản,
tốn nhiều chi phí đầu tư, vận hành, không thích hợp cho việc áp dụng quy
mô công nghiệp.
Bảng 3.13: Kết quả khảo sát quá trình chiết ở 70oC
Hiệu suất Hàm lƣợng glucomannan Số thí nghiệm (%) Khối lƣợng bột Nƣa khô (%) Khối lƣợng sản phẩm glucomannan tinh chế (gam) Khối lƣợng củ Nƣa tƣơi
167 76,0 78,9 45,5 Lần 1 750
165 74,9 78,5 45,39 Lần 2 750
164 76,2 77,9 46,46 Lần 3 750
TB 750 165,3± 3,79 75,7± 1,74 78,43± 1,25 45,8± 1,46
Nhận xét: Ở nhiệt độ 70 oC, quá trình hồ hóa xảy ra không những ở tinh bột mà còn
xảy ra ở glucomannan. Các hạt tinh bột và glucomannan bị biến tính, chuyển
sang dạng keo nhầy, không thể trở về trạng thái ban đầu. Do đó, khi sản xuất
bằng phương pháp này, trạng thái vật lý của sản phẩm không ở dạng hạt mà
dạng keo. Hơn nữa, glucomannan cũng bị biến tính nên chất lượng sản phẩm sẽ
bị thay đổi một phần.
Nhược điểm của phương pháp chiết ở nhiệt độ 70 oC là: + Tốn năng lượng nhiều để nâng và duy trì quá trình chiết ở 70 oC.
+ Gây khó khăn trong vận hành vì dễ bị bỏng
+ Khó áp dụng ở quy mô công nghiệp
+ Chất lượng sản phẩm kém
+ Khó khăn khi lọc và tinh chế do bị hồ hóa
48
Hình 3.4: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình chiết glucomannan
Qua quá trình khảo sát ảnh hưởng của quá trình chiết ở 3 nhiệt độ là: nhiệt độ phòng, 50oC, 70oC, chúng tôi rút ra kết luận là chiết ở nhiệt độ phòng
cho hiệu suất cao nhất (59,34%), chất lượng sản phẩm tốt nhất (83,2%) so với chiết ở nhiệt độ 50oC, 70oC với các điều kiện tiến hành thí nghiệm như nhau.
Ngoài ra, tiến hành chiết ở nhiệt độ phòng có nhiều thuận lợi, dễ thao tác, tiết
kiệm chi phí, năng lượng. Sản phẩm không bị hồ hóa, quá trình lọc dễ dàng nên
tiết kiệm được thời gian thực hiện, chất lượng sản phẩm tốt và hiệu suất cao.
Do vậy, chúng tôi lựa chọn nhiệt độ phòng để sản xuất glucomannan từ củ Nưa.
3.4. Nghiên cứu Ảnh hƣởng thời gian lắng để lọc khi sử dụng cồn thực
phẩm trong tinh chiết bột Nƣa tinh chế.
Quá trình lắng đóng vai trò quan trọng trong việc phân riêng hệ lỏng
không đồng nhất, tách hỗn hợp huyền phù để thu kết tủa hoặc dịch lọc. Nếu
thời gian lắng ít, các hạt huyền phù chưa lắng hết. Vì thế thời gian lắng thích
hợp là thời gian tối thiểu để các hạt huyền phù lắng hết. Quá trình nghiên cứu
của chúng tôi sẽ tìm thời gian lắng tối ưu dựa vào việc đánh giá hiệu suất của
quy trình và hàm lượng glucomannan trong sản phẩm thu được.
49
Dưới đây là các bảng số liệu thu được qua việc khảo sát các thời gian lắng
khác nhau: 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút để lọc khi sử dụng
cồn thực phẩm 96% để tinh chiết bột Nưa tinh chế:
Bảng 3.14: Kết quả khảo sát thời gian lắng là 30 phút
Hiệu suất Hàm lƣợng glucomannan Số thí nghiệm Khối lƣợng bột Nƣa khô (%) (%)
Khối lƣợng củ Nƣa tƣơi Khối lƣợng sản phẩm glucomannan tinh chế (gam)
Lần 1 750 165 65,2 77,1 39,52
Lần 2 750 163 64,8 77,6 39,75
Lần 3 750 162 65,5 77,3 40,43
TB 750 163,3± 3,79 65,17±0,87 77,33± 0,63 39,91± 1,18
Bảng 3.15: Kết quả khảo sát thời gian lắng là 60 phú
Hiệu suất Hàm lƣợng glucomannan Số thí nghiệm (%) Khối lƣợng bột Nƣa khô (%)
Khối lƣợng củ Nƣa tƣơi Khối lƣợng sản phẩm glucomannan tinh chế (gam)
Lần 1 750 166 70,7 79,6 42,59
Lần 2 750 164 71,1 80,1 43,35
Lần 3 750 163 71,4 79,8 43,8
TB 750 164,3± 3,79 71,07± 0,87 79,83± 0,63 43,26± 1,52
50
Bảng 3.16: Kết quả khảo sát thời gian lắng là 90 phút
Khối Khối lƣợng
Hàm lƣợng lƣợng Khối sản phẩm Hiệu suất Số thí glucomannan củ lƣợng bột glucomannan nghiệm (%) Nƣa Nƣa khô tinh chế (%)
tƣơi (gam)
Lần 1 750 167 84,0 81,9 50,3
Lần 2 750 165 84,5 82,5 51,2
Lần 3 750 164 84,3 81,9 51,4
TB 750 165,3±3,79 84,27±0,63 82,1±0,86 50,98± 1,46
Bảng 3.17: Kết quả khảo sát thời gian lắng là 120 phút
Khối Khối lƣợng
Hàm lƣợng lƣợng Khối lƣợng sản phẩm Hiệu suất Số thí glucomannan củ bột Nƣa glucomannan nghiệm (%) khô tinh chế Nƣa (%)
tƣơi (gam)
84,2 60,24 Lần 1 750 164 98,8
83,8 60,8 Lần 2 750 163 99,1
84,0 60,18 Lần 3 750 165 99,3
TB 750 164± 2,48 99,07±0,63 84,0± 0,49 60,41± 0,85
51
Bảng 3.18: Kết quả khảo sát thời gian lắng là 150 phút
Khối Khối lƣợng
Hàm lƣợng lƣợng Khối sản phẩm Hiệu suất Số thí glucomannan củ lƣợng bột glucomannan nghiệm (%) Nƣa Nƣa khô tinh chế (%)
tƣơi (gam)
Lần 1 750 99,7 84,1 60,42 165
Lần 2 750 100,0 83,9 61,35 163
Lần 3 750 99,6 85,0 60,73 164
TB 750 164± 2,48 99,77± 0,52 84,3± 1,46 60,84± 1,18
Hình 3.5: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lắng
khi sử dụng dung môi cồn thực phẩm
52
Nhận xét: Qua thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian lắng
khi sử dụng cồn thực phẩm trong quá trình tinh chiết bột Nưa tinh chế,
chúng tôi nhận thấy:
- Với các thời gian lắng được khảo sát khi sử dụng dung môi cồn thực
phẩm (96%) để tinh chế bột Nưa tinh chế là 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120
phút, 150 phút, chúng tôi có nhận xét:
- Khi thời gian lắng tăng thì hiệu suất và hàm lượng glucomannan trong
sản phẩm cũng tăng theo.
- Với thời gian lắng là 30 phút, hiệu suất quy trình đạt 39,91% và hàm
lượng glucomannan trong sản phẩm đạt 77,33%.
- Với thời gian lắng là 60 phút, hiệu suất tăng lên 43,26% và hàm lượng
glucomannan là 79,83%.
- Tăng thời gian lắng lên 90 phút, hiệu suất tăng mạnh lên 50,98%, hàm
lượng glucomannan trong sản phẩm đạt yêu cầu là 82,1%.
- Thời gian lắng là 120 phút, hiệu suất và hàm lượng glucomannan trong
sản phẩm đều tăng mạnh và đạt yêu cầu: hiệu suất 60,41%, hàm lượng
glucomannan trong sản phẩm đạt 84,0%.
- Khi tăng thời gian lắng lên 150 phút, hiệu suất và hàm lượng của
glucomannan trong sản phẩm không thay đổi nhiều so với thời gian lắng là 120
phút. Cụ thể, hiệu suất đạt 60,84% hàm lượng glucomannan đạt 84,30%.
- Như vậy, khi tăng thời gian để lắng từ 30 phút đến 150 phút thì hiệu suất
quy trình và chất lượng sản phẩm tăng. Tuy nhiên từ 120 phút đến 150 phút sự
tăng này hầu như không đáng kể. Như vậy, thời gian lắng là 120 phút được
đánh giá là thời gian tối ưu cho dung môi cồn thực phẩm.
3.5. Kết quả nghiên cứu quy trình tách chiết bột Nƣa tinh chế chứa
glucomannan
3.5.1. Kết quả khảo sát đánh giá ba phƣơng pháp sấy củ Nƣa nhƣ sau
- Sấy bằng tủ sấy thông thường: thời gian sấy kéo dài, khi sấy ở nhiệt độ 60oC thì phải mất 72 giờ. Khi tăng nhiệt độ, thời gian sấy giảm nhưng ở nhiệt
độ cao lát củ Nưa sẽ bị oxi hóa và chuyển sang màu nâu đen.
53
Hình 3.6: Sấy lát củ Nƣa bằng tủ sấy thông thƣờng
- Sấy bằng thiết bị sấy đông khô: có nhiều ưu điểm vì quá trình sấy được
thực hiện do làm thăng hoa hơi nước từ trạng thái rắn, không qua trạng thái lỏng, nhiệt độ lạnh sâu -25oC sẽ đảm bảo giữ được chất lượng và màu sắc sản
phẩm như ban đầu. Tuy nhiên thời gian đông khô thường phải kéo dài khoảng
24 - 36 giờ gây tốn nhiên liệu và thiết bị tương đối đắt tiền.
Hình 3.7: Sấy lát củ Nƣa theo phƣơng pháp đông khô
-Sấy bằng tủ sấy tuần hoàn khí nóng: cũng có nhiều ưu điểm là tủ sấy có
kích thước lớn, lượng mẫu sấy được mỗi mẻ nhiều, phù hợp với sản xuất qui
54
mô công nghiệp. Thời gian sấy khoảng 3-4 giờ/mẻ khi sấy ở 60 oC, tiết kiệm
được thời gian và năng lượng.
Do đó, làm khô sản phẩm bằng phương pháp sử dụng tủ sấy tuần hoàn khí
nóng là tối ưu hơn cả, được chúng tôi lựa chọn để áp dụng trong quy trình sản
xuất bột Nưa tinh chế.
- Sau khi sấy khô cân được 170 gam
3.5.2.Kết quả khảo sát quá trình lọc bằng các phƣơng án khác nhau
Lọc bằng giấy lọc, vải lọc, lưới đan đĩa lỗ và tôi rút ra các nhận xét như sau:
-Phương pháp sử dụng giấy lọc mất nhiều thời gian, thường khoảng 3-4
giờ một mẻ lọc. Nguyên nhân do kích thước lỗ của giấy lọc rất nhỏ, có thể lọc
được dung dịch huyền phù siêu mịn trong khi dung môi cồn thực phẩm là dung
môi có độ nhớt cao so với các dung môi thường dùng như n-hexan, etylacetate,
acetone, chloroform, diclometan, và metanol nên khó thấm qua giấy lọc. Mặt
khác, dung dịch chứa các hạt rắn có kích thước từ rất nhỏ đến to. Những hạt
siêu mịn sẽ bít kín các lỗ mao quản của giấy lọc và làm chậm quá trình lọc.
- Lưới đan, đĩa lỗ có kích thước lỗ lọc to nhất trong ba phương pháp.
Chúng tôi đã sử dụng lưới đan có kích thước 0,35 mm. Chính vì kích thước lỗ
lọc to hơn, nên quá trình lọc xảy ra nhanh chóng, dễ dàng. Tuy nhiên lọc không
triệt để vì một lượng các hạt có kích thước mịn và siêu mịn bị lọt qua lỗ.
- Phương pháp dùng vải lọc được đánh giá là tối ưu hơn cả. Do kích thước
vải lọc vừa phải (to hơn so với giấy lọc nhưng lại nhỏ hơn lưới đan, đĩa lỗ), nên
quá trình lọc xảy ra dễ dàng, thao tác đơn giản, tốn ít thời gian, quá trình lọc
diễn ra tương đối triệt để.
- Do vậy, chúng tôi lựa chọn vải lọc để tiến hành các quá trình lọc trong
sản xuất bột Nưa tinh chế.
55
3.5.3.Kết quả khảo sát các phƣơng pháp làm khô glucomannan
-Sấy bằng tủ sấy thông thường: thời gian sấy kéo dài, khi sấy ở nhiệt độ 60oC thì phải mất 48 giờ. Khi tăng nhiệt độ, thời gian sấy giảm nhưng ở nhiệt
độ cao glucomannan sẽ bị oxi hóa và chuyển sang màu nâu đen.
- Sấy bằng thiết bị sấy đông khô: có nhiều ưu điểm vì quá trình sấy được
thực hiện do làm thăng hoa hơi nước từ trạng thái rắn, không qua trạng thái lỏng, nhiệt độ lạnh sâu -25 oC sẽ đảm bảo giữ được chất lượng và màu sắc sản
phẩm như ban đầu. Tuy nhiên thời gian đông khô thường phải kéo dài khoảng
24 - 36 giờ gây tốn nhiên liệu và thiết bị tương đối đắt tiền.
-Sấy bằng tủ sấy tuần hoàn khí nóng: cũng có nhiều ưu điểm là tủ sấy có
kích thước lớn, lượng mẫu sấy được mỗi mẻ nhiều, phù hợp với sản xuất qui mô công nghiệp. Thời gian sấy khoảng 2-3 giờ/mẻ khi sấy ở 60oC, tiết kiệm
được thời gian và năng lượng.
-Do đó, làm khô sản phẩm bằng phương pháp sử dụng tủ sấy tuần hoàn
khí nóng là tối ưu hơn cả, được chúng tôi lựa chọn để áp dụng trong quy trình
chiết tách glucomannan từ củ Nưa.
-Sấy khô cân lượng sản phẩm thu được 101 gam.
-Hàm lượng glucomannan trong bột Nưa tinh chế xác định được theo
phương pháp phân tích là 84,8%.
Hình 3.8. Sản phẩm bột Nƣa tinh chế
56
Chúng tôi đã tiến hành làm thực nghiệm 10 mẻ, khảo sát độ lặp lại và tính
ổn định của quy trình, sản phẩm thu được như sau:
Bảng 3.19: Kết quả sản xuất bột Nƣa tinh chế từ nguyên liệu củ Nƣa tƣơi
Mẻ Khối lƣợng nguyên liệu củ tƣơi Sản phẩm bột Nƣa tinh chế thu đƣợc Hàm lƣợng Glucomannnan trong sản phẩm
Mẻ 1 800 g 99 g 85,2%
Mẻ 2 800 g 102 g 85,7%
Mẻ 3 800 g 105 g 83,2%
Mẻ 4 800 g 102 g 84,7%
Mẻ 5 800 g 100 g 84,8%
Mẻ 6 800 g 101 g 82,9%
Mẻ 7 800 g 100 g 83,1%
Mẻ 8 800 g 99 g 85,0%
Mẻ 9 800 g 103,5 g 84,2%
Mẻ 10 800 g 102,5 g 84,6%
Cộng 8 kg 1,014 kg (84,34±0,69)%
Như vậy, chúng tôi đã tinh chế được 1,014 kg bột Nưa tinh chế có hàm
lượng glucomannan đạt 84,34% với hiệu suất quy trình trung bình đạt 12,67%.
3.5.4.Kết quả thu đƣợc các chỉ tiêu sản phẩm bột Nƣa tinh chế.
Sản phẩm bột Nưa tinh chế sản xuất theo quy trình chúng tôi khảo sát
được, sau khi phân tích các chỉ tiêu, kết quả cho thấy chất lượng đạt tiêu chuẩn
so với glucomannan tinh chế trên thị trường
Các chỉ tiêu cụ thể như bảng 3.20
57
Bảng 3.20: Các chỉ tiêu chất lƣợng của sản phẩm bột Nƣa
tinh chế sử dụng cồn thực phẩm
STT Tên chỉ tiêu Kết quả
1 Độ ẩm 2 Hàm lượng tro tổng số 3 Độ pH dung dịch 10% Đơn vị % % Phƣơng pháp thử TK TCVN 4295:2009 TK TCVN 8124:2009 Đo máy Titrando 907 6,41 0,32 6,0
4 % TN4/HD/N3-146 97,5 Hàm lượng Glucomanan
5 Hàm lượng Asen (As) mg/kg AOAC 986.15:2012
6 Hàm lượng chì (Pb) Không phát hiện 0,67
7 Độ nhớt Cps 138.750 mg/kg AOAC 999.10:2012 Máy đo Brookfield (TN3-404)
8 CFU/g ISO 4833-1:2013 1,5x102 Tổng số vi khuẩn hiếu khí
9 E.Coli MPN/g ISO 7251:2005 Không phát hiện
10 CFU/g ISO 6579:2002 <1,0x101 Tổng số nấm men và nấm mốc
11 Salmonella MPN/g ISO 21527-1,2:2008 Không phát hiện
12 Hàm lượng S % 8,1x10-4
13 Kích thước hạt, d.nm 612.5 Phương pháp trọng lượng Máy Zetasizer-Nano Series
Kết quả cho thấy các chỉ tiêu phân tích trong chế phẩm bột Nưa tinh chế
theo quy trình xác lập được đã đạt các tiêu chuẩn theo yêu cầu của Dược điển
Việt Nam, so sánh với TCCS bột Nưa tinh chế của Trung Quốc – là quốc gia
hiện nay đang sản xuất và xuất khẩu glucomannan nhiều nhất trên thế giới, các
chỉ tiêu trên đều đạt và vượt. Hiện nay, Việt Nam vẫn chưa có TCCS đối với
hàm lượng glucomannan trong bột Nưa.
Từ các kết quả nghiên cứu trên chúng tôi đã xây dựng được qui trình chiết
tách glucomannan theo sơ đồ sau:
58
- Rửa sạch - Bóc vỏ - Thái lát - Nhúng vào dung dịch NaHSO3 - Sấy khô - Nghiền mịn
Củ Nƣa tƣơi
- Bổ sung cồn thực phẩm - Khuấy trộn - Lọc
Bột Nƣa thô
Dịch lọc
Tủa
Loại
- Hòa tan với nước cất - Khuấy trộn - Để lắng trong 2 giờ
Cặn Dịch lọc
Loại
- Bổ sung cồn thực phẩm - Khuấy trộn - Ly tâm
Sấy khô
Glucomannan Dịch lọc
Loại
Chế phẩm Bột Nƣa tinh chế
Sơ đồ 3.1: Quy trinh tách, chiết bột Nƣa tinh chế
59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã thu được kết quả sau:
1. Đây là công trình nghiên cứu đầu tiên về qui trình tách, chiết
glucomannan với nguyên liệu là củ Nưa được gây trồng tại Tây Nguyên;
2. Đề tài đã xây dựng được quy trình chiết, tách glucomannan với thiết bị
đơn giản, dung môi rẻ tiền, nguyên liệu sẵn có trong nước nên quy trình phù
hợp với điều kiện Việt Nam và rất khả thi để triển khai
3. Đã khảo sát, lựa chọn được các điều kiện tối ưu để thực hiện quy trình
chiết, tách glucomannan:
-Dung môi thích hợp tối ưu cho quá trình chiết là cồn thực phẩm với nồng
độ 96%
-Nhiệt độ phù hợp cho quá trình chiết là nhiệt độ phòng. Ở nhiệt độ này dễ
thao tác, tiết kiệm chi phí và năng lượng.
-Thời gian lắng lọc bằng dung môi cồn thực phẩm là 120 phút
-Màng lọc bằng vải, do kích thước vải lọc vừa phải (to hơn so với giấy lọc
nhưng lại nhỏ hơn lưới đan, đĩa lỗ), nên quá trình lọc xảy ra dễ dàng, thao tác
đơn giản, tốn ít thời gian, quá trình lọc diễn ra tương đối triệt để.
4. Đây là lần đầu tiên thực hiện chiết glucomannan được áp dụng phương
pháp màng lọc bằng vải và lọc lạnh ngay sau khi nghiền ướt để tách loại tinh
bột và tạp chất ra khỏi glucomannan thay cho việc dùng máy phân li khí trong
quy trình của một số tác giả Trung Quốc.
5. Đây là lần đầu tiên việc sấy củ Nưa nguyên liệu được áp dụng phương
pháp sấy tuần hoàn khí nóng, với ưu điểm là: tủ sấy có kích thước lớn, lượng mẫu
sấy được mỗi mẻ nhiều, phù hợp với sản xuất qui mô công nghiệp. Thời gian sấy khoảng 2-3 giờ/mẻ khi sấy ở 60 oC, tiết kiệm được thời gian và năng lượng.
6. Đây là lần đầu tiên, xây dựng được tiêu chuẩn cơ sở cho chế phẩm bột
Nưa tinh chế từ nguyên liệu củ Nưa Việt Nam, các kết quả đều phù hợp với
các tiêu chuẩn của Dược điển Việt Nam
60
2. Kiến nghị
Quy trình chiết tách bột Nưa tinh chế chúng tôi đưa ra có thể áp dụng ở
quy mô lớn, có thể triển khai xây dựng công nghệ sản xuất theo quy trình này
áp dụng vào trong sản xuất thực tế để Việt Nam có thể phát triển các vùng
nguyên liệu nhằm phát triển kinh tế cho các vùng đồng bào dân tộc và tự cung
cấp được nguồn bột Nưa tinh chế phục vụ nhu cầu trong nước.
61
TÀI LIỆU THAM KHẢO
I. Tiếng Việt
1. Nguyễn Tiến An (2012), Nghiên cứu thành phần hóa học, quy trình tách
chiết, biến tính hóa học và khả năng ứng dụng của glucomannan từ củ một
số loài Nưa (Amorphophallus SP – Araceae) ở Việt Nam, Luận án Tiến sĩ.
2. Nguyen Tien An, Do Truong Thien, Nguyen Thi Dong, Pham Le Dung, Nguyen
Van Du (2011), Isolation and characteristic of polysaccharide from
Amorphophallus corrugatus in Vietnam. Carbonhydrade Polymers 84(1): 64-68.
3. Võ Văn Chi (1996), Từ điển Cây thuốc Việt Nam, NXB Y học, Tp.
Hochiminh.
4. Công Ty giống và phục vụ trồng rừng (1995), Sổ tay kỹ thuật hạt giống và
gieo ươm một số loài cây rừng, NXB Nông nghiệp.
5. Nguyễn Văn Dư & N.K. Khôi (2004), “Bổ sung ba loài thuộc chi Nưa-
Amorphophallus Blume ex Decne (họ Ráy-Araceae ở Việt Nam”, Tạp chí
Sinh học, 26 (4A): 57-60.
6. Nguyễn Văn Dư (2005), Araceae Juss. - họ Ráy. Danh lục các loài thực vật
Việt Nam 3: 871-897, NXB Nông Nghiệp Hà Nội.
7. Guliaep (1978), Chọn giống và Công tác giống cây trồng, NXB Nông nghiệp.
8. Nguyễn Thị Hoài (2013), Báo cáo đề tài Nghiên cứu hàm lượng, chất lượng,
tác dụng dược lý và xây dựng quy trình sản xuất glucomannan trong củ Nưa –
Amorphophallus SP. (Họ Ráy Araceae) trồng tại tỉnh Thừa Thiên Huế.
9. Phạm Hoàng Hộ (2003), Cây cỏ Việt Nam, Nhà xuất bản Trẻ.
10. Đỗ Tất Lợi (2006), Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam, Nhà xuất bản Y học.
11. Trần Thị Ý Nhi (2013), Báo cáo đề tài Nghiên cứu quy trình tách chiết, cấu
trúc hóa học và hoạt tính sinh học của glucomannan từ cây Nưa
Amorphophallus sp. (Họ Ráy Araceae).
12. Thái Văn Trừng (2000), Những hệ sinh thái rừng nhiệt đới ở Việt Nam,
NXB KH & KT. Tp. Hồ Chí Minh.
62
II. Tiếng Anh
13. A Nicola Wootton, Martin Luker-Brown, Roger J Westcott and Peter S J
Cheetham (1993), The Extraction of a Glucomannan Polysaccharide from
Konjac Corms (Elephant Yam, Amorphophallus rivierii), J Sci Food Agric,
Vol.61, p.429-433.
14. Alonso-Sande M., Teijeiro-Osorio D., Remuñán-López C., Alonso M.J.
(2009), “Glucomannan, a promising polysaccharide for biopharmaceutical
purposes”, European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics,
Vol.72, p.453–462.
15. Chearskul S., Kriengsinyos W., Kooptiwut S., Sangurai S., Onreabroi S.,
Churintaraphan M., Semprasert N, Nitiyanant W. (2009), “Immediate and
long-term effects of glucomannan on total ghrelin and leptin in type 2
diabetes mellitus, diabetes research and clinical practice”, Vol.83, p.4 0- 4 2.
16. Chen HL, Sheu WH, Tai TS, Liaw YP, Chen YC (2003), Konjac
supplement alleviated hypercholesterolemia and hyperglycemia in type 2
diabetic subjects--a randomized double-blind trial, J Am Coll Nutr., Vol.
22(1), p.36-42.
17. Hsiao-Ling Chen, Han-Chung Cheng, Wen-Tsu Wu, MS, Yann-Jiu Liu, MS,
Su-Yuan Liu (2008), “Supplementation of Konjac Glucomannan into a Low-
Fiber Chinese Diet Promoted Bowel Movement and Improved Colonic
Ecology in Constipated Adults: A Placebo-Controlled, Diet-Controlled Trial”,
Journal of the American College of Nutrition, Vol. 27, No. 1, p.102–108.
18. Jiang Fatang, Li Wanfen, Zhan Xiaohui, Chen Guofeng, Zhou Jun, Huang
Jing and Zhang Shenghua, 2006. Preparation and Characterization of
Konjac Superabsorbent Polymer. Journ. Wuh. Univ. Techn. – Mater. Sci.
Ed. 21(4): 2-6.
19. Kaname Katsuray, Kohsaku Okuyama, Kenichi Hatanaka, Ryuichi Oshima,
Takaya Sato, Kei Matsuzakic (2003), “Constitution of konjac glucomannan: chemical analysis and 13C NMR spectroscopy”, Carbohydrate Polymers,
Vol.53, p.183–189.
63
20. Keithley J, Swanson B, 2005. Glucomannan and obesity: a critical review.
Altern Ther HealthMed,11(6): 30-34.
21. Konjac flour, Professional Standard of the People’Republic of China for
Agriculture, Implemented on February 1, 2002.
22. Li Heng, Li Hen, Zhu Guanghua, Peter C. Boyce, Jin Murata, Wilbert L. A.
Hetterscheid, Josef Bogner, Niels Jacobsen (2010), Flora of China (23)
p.24-26
23. Lin Xiaoyan,Wu Qiang, Luo Xuegang, Liu Feng, Luo Xiaoqing, He Pan
(2010), “Effect of degree of acetylation on thermoplastic and melt
rheological properties of acetylated konjac glucomannan”, Carbohydrate
Polymers, Vol.82, p.167–172.
24. Liu, P.Y. (2004), Konjac. China Agriculture Press, Beijing
25. N.E.Br. (1912), Bull. Misc. Inform. Kew, p.269.
26. Nicolson (1977), Taxon (26) p.337.
27. Nitesh Sood, William L Baker, and Craig I Coleman (2008), “Effect of
glucomannan on plasma lipid and glucose concentrations, body weight, and
blood pressure: systematic review and meta-analysis”, Am J Clin Nutr,
Vol.88, p.1167–75. Printed in USA. © 2008 American Society for Nutrition.
28. Orawan Tatirat and Sanguansri Charoenrein (2011), Physicochemical
properties of konjac glucomannan extracted from konjac 1 flour by a simple
centrifugation process, Accepted Manuscript, doi:
10.1016/j.lwt.2011.07.019.
29. Oshashi (2000), “Clarified Konjac Glucomannan”, United State Patent, No
3973008.
30. Paola Cescutti, Cristiana Campa, Franco Delben, Roberto Rizzo (2002),
“Structure of the oligomers obtained by enzymatic hydrolysis of the
glucomannan produced by the plant Amorphophallus konjac”,
Carbohydrate Research, Vol.337, p.2505–2511.
64
31. Peng Shushenget al., 1994. The research on the effect of konjac fine powder
to inorganic nutrition and to the removal and blukde action of harmful
inorganic ions. Journal of Western China Medical University. 25(3): 274.
32. Serebryanyi & Hett (1994), Blumea (39) p.283.
33. Shanjun Gao, Katsuyoshi Nishinari (2004), “Effect of deacetylation rate on
gelation kinetics of konjac glucomannan”, Colloids and Surfaces B:
Biointerfaces, Vol.38, p. 241–249.
34. Sugiyama (1976), Konjact mannan, United State Patent, No 6192906.
35. Sugiyama Noboru, 1976. Konjac Mannan.
www.Freepatentsonline.com/3973008.html
36. Veronika Hajkova (2009), “Soluble glucomannan isolated from Candida utilis
primes blood phagocytes”, Carbohydrate Research (344) p.2036–2041.
37. Vladimir Vuksan, John L. Sievenpiper, Zheng Xu, Evelyn Y. Y. Wong,
Alexandra L. Jenkins,Uljana Beljan-Zdravkovic, Lawrence A. Leiter Robert
G. Josse, (2001), Konjac-Mannan and American Ginsing: Emerging
Alternative Therapies for Type 2 Diabetes Mellitus, Journal of the
American College of Nutrition, Vol. 20, No. 5, 370S–380S
38. Vuksan V, Jenkins DJ, Spadafora P, Sievenpiper JL, Owen R, Vidgen E,
Brighenti F, Josse R, Leiter LA, Bruce-Thompson C. (1999), “Konjac-
mannan (glucomannan) improves glycemia and other associated risk factors
for coronary heart disease in type 2 diabetes. A randomized controlled
metabolic trial.”, Diabetes Care., Vol.22(6), p.913-9.
39. Woods A., Shay N., Mathews A. (2010), “Does Glucomannan Fiber
Beneficially Effect Glycemic Response in Women at Risk for Type 2
Diabetes?”, Journal of the American Dietetic Association, Vol.110, Issue 9,
p. A56.
40. Zhidong Pan, Junjie Menga, Yanmin Wang (2011), “Effect of alkalis on
deacetylation of konjac glucomannan in mechano-chemical treatment”,
Particuology, Vol.9, p.265–269.
65
III. Nguồn internet
41. Công ty Công nghệ Sinh học Hồ bắc, ttp://en.easykonjac.com/company.asp.
42. Hội konjac Trung Quốc, http://www.konjac.org/English/About.Asp?Id=1
43. Vietnam plant data center, http://www.botanyvn.com/cnt.asp.
44. www.aroid.org/genera/speciespage.php?genus=amorphophallus
66
PHỤ LỤC
