Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học của củ nưa tại địa bàn tỉnh quảng nam

Nghiên cứu Ảnh hưởng thời gian lắng để lọc khi sử dụng cồn thực phẩm trong tinh chiết bột Nưa tinh chế.. Nhiều nghiên cứu về thành phần và vai trò củ Nưa cho thấy trong bột củ Nưa có chứ

- -

TRẦN DƯƠN D T ẢO

N ÊN CỨU C ẾT TÁC VÀ XÁC ỊN

T N P ẦN ÓA ỌC CỦA CỦ NƯA

T ỊA B N TỈN QUẢN NAM

LUẬN VĂN T C SĨ

ÓA ỌC

N N , NĂM 2018

ỌC N N TRƯỜN ỌC SƯ P M

- -

TRẦN DƯƠN D T ẢO

N ÊN CỨU C ẾT TÁC V XÁC ỊN

T N P ẦN ÓA ỌC CỦA CỦ NƯA

T ỊA B N TỈN QUẢN NAM

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

MỤC LỤC

MỞ ẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Các phương pháp nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

6 Nội dung nghiên cứu 3

6.1 Nghiên cứu lý thuyết 3

6.2 Nghiên cứu thực nghiệm 3

7 Cấu trúc của luận văn 4

C ƯƠN 1 TỔNG QUAN 5

1 GIỚI THIỆU VỀ CHI AMORPHOPHALUS 5

1.1 ẶC ỂM THỰC VẬT HỌC MỘT SỐ LO K OA NƯA (AMORPHOPHALLU S) 6

1.1.1 Amorphophalus paeoniifolius (Dennst) Nicolson (Nưa chuông, thuộc họ Ráy – Araceae) 6

1.1.2 Amorphophallus konjac K Koch (A rivieri Dur) (khoai Nưa, thuộc họ Ráy – Araceae) 7

1.1.3 Amorphophallus corrugatus (thuộc họ Ráy – Araceae) 8

1.1.4 Amorphophallus panomemsis (thuộc họ Ráy – Araceae) 9

1.1.5 Amorphophallus scaber (Nưa trạm trổ - thuộc họ Ráy – Araceae) 10

1.3 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CỦ NƯA 10

1.4 CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA GLUCOMANNAN 11

1.5 ỨNG DỤNG 12

1.5.1 Lĩnh vực công nghiệp thực phẩm 12

1.5.2 Lĩnh vực thực phẩm chức năng và dược dụng 13

1.6 CÁC NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH CÁC HỢP CHẤT HÓA HỌC TỪ 18

CỦ NƯA 18

1.6.1 Nghiên cứu ở nước ngoài 18

1.6.2 Nghiên cứu ở trong nước 19

C ƯƠN 2 21

NGUYÊN LIỆU V P ƯƠN P ÁP N ÊN CỨU 21

2.1 Ố TƯỢNG NGHIÊN CỨU 21

2.2 THIẾT BỊ, HÓA CHẤT 21

2.2.1 Thiết bị, dụng cụ nghiên cứu 21

2.2.2 Dung môi, hóa chất 22

2.3 P ƯƠN P ÁP N ÊN CỨU 22

2.3.1 Phương pháp trọng lượng 22

2.3.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 26

2.3.3 Phương pháp chiết mẫu thực vật 28

2.3.4 Phương pháp phân tích và định danh thành phần hóa học của các dịch chiết 30

2.4 CÁC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 31

2.4.1 Sơ đồ thực nghiệm 31

Nội dung nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học của củ Nưa tại địa bàn tỉnh Quảng Nam được trình bày trên Hình 2.2 31

2.4.2 Xử lý nguyên liệu 33

2.4.3 Xác định các thông số hóa lí của nguyên liệu 34

2.4.4 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách 36

2.4.5 Chiết tách và xác định thành phần hóa học của các dịch chiết từ Nưa 37

2.4.6 Phân lập chất tinh khiết 38

C ƯƠN 3 41

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 KẾT QUẢ XÁC ỊNH CÁC THÔNG SỐ VẬT LÝ 41

3.1.1 Độ ẩm 41

3.1.2 Hàm lượng tro 41

3.1.3 Hàm lượng kim loại 42

3.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢN ƯỞN ẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁC V XÁC ỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC TRONG CÁC

DỊCH CHIẾT BẰN P ƯƠN P ÁP C – MS 42

3.2.1 Kết quả nghiên cứu thu dịch chiết bằng dung môi n – hexane 42

Bảng 3.5 Kết quả định danh thành phần hóa học trong dịch chiết n – hexane 44

từ củ Nưa 44

3.2.2 Kết quả nghiên cứu thu dịch chiết củ Nưa bằng dung môi dichloromethane 45

3.2.3 Kết quả nghiên cứu thu dịch chiết bằng dung môi ethyl acetate 48

3.2.4 Thành phần định danh của củ Nưa 51

3.3 KẾT QUẢ PHÂN LẬP GLUCOMANNAN 53

3.3.1 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 55

3.3.2 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 59

3.3.3 Nghiên cứu Ảnh hưởng thời gian lắng để lọc khi sử dụng cồn thực phẩm trong tinh chiết bột Nưa tinh chế 62

3.3.4 Xác định công thức cấu tạo của chất tinh sạch 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

LỜ CAM OAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình khác

Tác giả luận văn

LỜ CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS Đào Hùng Cường đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo bộ môn và các thầy cô công tác phòng thí nghiệm khoa Hóa trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian nghiên cứu thực hiện khóa luận vừa qua

Bước đầu làm quen với nghiên cứu khoa học nên luận văn này không tránh khỏi thiếu sót, tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của thầy cô

để tôi có thể thu nhận thêm nhiều kiến thức và kinh nghiệm cho bản thân sau này Cuối cùng, tôi xin chúc quý thầy cô sức khỏe, hạnh phúc và thành công trong cuộc sống cũng như sự nghiệp giảng dạy của mình Tôi xin chân thành cảm ơn

Sinh viên

Trần Dương Dạ Thảo

DAN MỤC BẢN

1.1 Hàm lượng chính trong một số mẫu bột glucomannan của loài 10 1.2 Ứng dụng và chức năng chính của sản phẩm có chứa bột Nưa 12

3.2 Kết quả xác định hàm lượng tro trong bột Nưa 41 3.3 Hàm lượng kim loại độc hại trong bột Nưa 42 3.4 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến khối lượng cao chiết thu được 43 3.5 Kết quả định danh thành phần hóa học trong chiết dịch n-hexane từ củ Nưa 44 3.6 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến khối lượng cao chiết thu được 45 3.7 Kết quả định danh thành phần hóa học trong dịch chiết 47 3.8 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến khối lượng cao chiết thu được 49 3.9 Kết quả định danh thành phần hóa học trong dịch chiết ethyl

3.17 Kết quả khảo sát quá trình chiết ở 50oC 60 3.18 Kết quả khảo sát quá trình chiết ở 70oC 61 3.19 Kết quả khảo sát thời gian lắng là 30 phút 63 3.20 Kết quả khảo sát thời gian lắng là 60 phút 64 3.21 Kết quả khảo sát thời gian lắng là 90 phút 64

3.22 Kết quả khảo sát thời gian lắng là 120 phút 65 3.23 Kết quả khảo sát thời gian lắng là 150 phút 65

DAN MỤC ÌN

2.2 Sơ đồ nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học từ củ

Nƣa

32

3.1 Sắc ký đồ GC – MS của dịch chiết n – hexane tử củ Nƣa

dichloromethane từ củ nƣa

36

3.2 Sắc ký đồ GC – MS của dịch chiết dichloromethane từ củ Nƣa 39 3.3 Sắc ký đồ GC – MS của dịch chiết ethyl acetate từ củ Nƣa 41 3.4 Sơ đồ quy trình tách chiết bột Nƣa tinh chế 54 3.5 Kết quả khảo sát nồng độ dung môi ethanol theo hàm lƣợng

trung bình của glucomannan

58

3.6 Kết quả khảo sát nồng độ dung môi ethanol theo hiệu suất

3.8 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian lắng khi sử dụng

dung môi ethanol

MỞ ẦU

1 Lý do chọn đề tài

Gần nữa thế kỉ nay, con người đã lạm dụng thái quá các sản phẩm công nghiệp và điều đó làm ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng cuộc sống, đặc biệt là vấn đề sức khỏe Chính điều này đã thúc đẩy con người sử dụng các sản phẩm tự nhiên Và cũng vì thế mà các nhà khoa học không ngừng tìm tòi, nghiên cứu để tìm

ra những chất trong tự nhiên mà có lợi cho cuộc sống của con người

Việt Nam là một quốc gia nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa Vì vậy, nước ta có thảm thực vật phong phú và có nhiều tiềm năng về cây thuốc Trong đó

có cây Nưa, một loại cây trồng được trồng nhiều ở các quốc gia Đông Nam Á như

là một cây lương thực thực phẩm Ở nước ta, Nưa mọc hoang rải rác ở khắp các vùng rừng núi, được người dân địa phương đem về trồng cũng đã lâu đời ở trong vườn, quanh bờ ao, dọc hàng rào và trên các đồi đẻ làm thức ăn cho người và gia súc Thân Nưa được sử dụng làm rau xanh, nấu cùng với cá, thịt, làm dưa chua , chế biến thành những món ăn dân dã Lá Nưa có thể dùng để chăn nuôi hoặc tận dụng làm nguồn phân xanh Củ Nưa làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp sản xuất kẹo bánh, miến, mì, thạch rau câu, làm thuốc chưa bệnh táo bón, giảm cholesterol, béo phì,

Tuy nhiên, ở nước ta, công dụng nhiều mặt của cây Nưa chưa được chú ý Hiện nay Nưa chỉ được trồng và sử dụng đơn thuần như là một loại rau ở một vài địa phương, còn củ Nưa ít được sử dụng, chỉ chủ yếu để dùng làm giống cho vụ sau hoặc làm thức ăn chăn nuôi Trên thực tế tất cả những thành phần có ý nghĩa lớn về mặt dược lý của Nưa nằm ở củ Nưa Nhiều nghiên cứu về thành phần và vai trò củ Nưa cho thấy trong bột củ Nưa có chứa glucomannan là hợp chất có nhiều công dụng quý, có tác dụng tốt đến bệnh ung thư, tim mạch, béo phì, cao huyết áp Vì vậy ở nhiều nước trên thế giới củ Nưa được sử dụng và đem lại nguồn lợi lớn Tuy nhiên ở nước ta cây Nưa chưa được sử dụng và khai thác hợp

lý

Cho đến nay những nghiên cứu về cây Nưa ở nước ta còn rất ít Nhằm góp phần nâng cao giá trị sử dụng và khai thác một cách hợp lí, việc nghiên cứu để xây dựng một quy trình chiết tách , từ đó xác định thành phần và những hoạt tính

của cây là một vấn đề cần thiết Do đó, chúng tôi chọn đề tài “ Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học của củ Nưa tại địa bàn tỉnh Quảng Nam”

2 Mục đích nghiên cứu

- Xây dựng quy trình chiết tách củ Nưa bằng một số dung môi hữu cơ

- Định danh, xác định thành phần hoá học của các hợp chất

- Phân lập, xác định cấu tạo của các chất hóa học có trong củ Nưa

- Khảo sát thăm dò hoạt tính sinh học

3 ối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Củ Nưa được thu hái trong địa bàn Quảng Nam

- Thành phần hóa học trong một số dịch chiết của củ Nưa Quá trình thực nghiệm được tiến hành tại Trung tâm thí nghiệm trường Đại học ĐÀ NẴNG và Viện hóa học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

4 Các phương pháp nghiên cứu

+ Nghiên cứu lý thuyết: Phương pháp nghiên cứu các hợp chất tự nhiên,

tổng quan các tài liệu về đặc điểm hình thái thực vật, thành phần hoá học, ứng dụng của cây Nưa

+ Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:

 Áp dụng phương pháp phân huỷ mẫu phân tích để khảo sát hàm lượng tro Xử lý mẫu bằng phương pháp tro hoá mẫu khô ướt kết hợp

 Đo quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) để xác định hàm lượng một số kim loại có trong mẫu tro hoá

 Chiết bằng phương pháp soxhlet

 Dùng phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu khảo sát điều kiện chiết thích hợp

 Phân lập dịch chiết bằng các dung môi khác nhau về độ phân cực: n-hexane, ethyl acetate, dichloromethane, ethanol kết hợp với phương pháp cất quay chân không

 Định danh thành phần bằng các phương pháp sắc kí

 Nhận biết định tính các hợp chất có trong dịch chiết bằng phương pháp cảm quan

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

-Ý nghĩa thực tiễn: Giải thích một cách khoa học các kinh nghiệm dân gian Góp phần khai thác, sử dụng và bảo vệ loài cây này một cách hiệu quả và bền vững

- Ý nghĩa khoa học: Cung cấp thêm thông tin về cây như một số chỉ tiêu hóa

lý,

khảo sát thành phần hóa học và cấu trúc của một số hợp chất có trong cây Nưa

6 Nội dung nghiên cứu

6.1 Nghiên cứu lý thuyết

- Mô tả đặc điểm sinh thái, thành phần hóa học và ứng dụng của cây Nưa

- Tình hình nghiên cứu về củ Nưa trong và ngoài nước

- Các phương pháp phân tích sử dụng trong thực nghiệm

6.2 Nghiên cứu thực nghiệm

- Xử lý mẫu: Cây Nưa thu tại Quảng Nam được rửa sạch, làm khô và nghiền nhỏ

- Xác định các thông số vật lý (độ ẩm toàn phần, tro toàn phần, hàm lượng kim

- Xây dựng quy trình chiết tách đạt hiệu suất cao nhất

- Kiểm tra, đánh giá lại quy trình đã chọn

7 Cấu trúc của luận văn

C ƯƠN 1 TỔN QUAN

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…

1.1 ẶC ỂM THỰC VẬT HỌC MỘT SỐ LOÀI KHOAI NƯA

ở dưới, phần đực màu vàng ở trên, noãn nhỏ với vòi nhụy dài 1cm

Hình 1.1 Hình ảnh cây Nưa chuông

Hình 1.2 Củ Nưa chuông

1.1.2 Amorphophallus konjac K Koch (A rivieri Dur) (khoai

Nưa, thuộc họ Ráy – Araceae)

Hình 1.3 Hình ảnh Nưa konjac

Cây khoai Nưa loài Amorphophalus konjac (Hình 1.3) là loại 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 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 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

20-1.1.3 Amorphophallus corrugatus (thuộc họ Ráy – Araceae)

Cây khoai Nưa loài Amorphophalus corrugatus (Hình 1.4) là loại 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 Nưa đầu nhăn

1.1.4 Amorphophallus panomemsis (thuộc họ Ráy – Araceae)

Cây khoai Nƣa loài Amorphophalus panomemsis (Hình 1.5, 1.6) là loại 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 Nưa thái

Hình 1.6 Củ Nưa thái

1.1.5 Amorphophallus scaber (Nưa trạm trổ - thuộc họ Ráy – Araceae)

Cây khoai Nưa loài Amorphophalus scaber (Hình 1.7) có 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 Nưa trạm trổ

1.3 T N P ẦN HÓA HỌC CỦA CỦ NƯA

Theo một số nghiên cứu, trọng lượng khô của củ A konjac tươi chiếm khoảng 10 ÷13 %, tro

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 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 lượng chính trong một số mẫu bột glucomannan của loài

Amorphophallus konjac ở Trung Quốc

1.4 CẤU TRÚC HÓA ỌC CỦA GLUCOMANNAN

Glucomannan là một polysaccarit có cấu tạo mạch thẳng, khối lƣợng phân tử

từ 200 ÷ 2000kDa, đƣợc tạo nên từ các đơn vị cấu trúc là D-glucose và D-mannose

-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

-1,3- -1,6-glycosit với một số đơn vị cấu trúc khác Ngoài ra, đối với một số loại glucomannan, nhóm hydroxyl (-OH) ở nguyên tử cacbon C6 của một số mắt xích đƣợc axetyl hóa Cấu trúc của glucomannan đƣợc trình bày trên Hình 1.8

Glucomannan (%)

àm lƣợng Tinh bột (%)

àm lƣợng ƣờng tan (%)

Hình 1.8 Cấu trúc hóa học của konjac glucomannan

1.5 ỨN 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, Các ứng dụng đó được trình bày trong Bảng 1.2

Bảng 1.2 Ứng dụng và chức năng chính của sản phẩm có chứa bột Nưa

Nơi sản xuất : Sữa chua

Súc xích

Kem

Ổn định Gel hóa Chống tan rã

Hình 1.9 Sản Phẩm thực phẩm chức năng giảm mỡ máu

Hình 1.10 Sản Phẩm Gạo Nưa dưỡng Sinh

Hình 1.11 Sản Phẩm Bông Tắm từ Nưa

Tại Trung quốc và phục vụ xuất khẩu có những sản phẩm khác nhƣ chế phẩm dƣợc dụng (Bạch Kim Vu Bảo) sử dụng bột Nƣa 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 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 Nưa

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

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 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

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 N ÊN CỨU CHIẾT TÁC CÁC ỢP C ẤT ÓA ỌC TỪ

CỦ NƯA

1.6.1 Nghiên cứu ở nước 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: 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, 10 ÷ 30% (w/w) tinh bột,

2,6÷7% (w/w) chất khoáng (nhôm, canxi, crom, coban, sắt, magiê, mangan, phốt pho, kali, selen, natri silic, thiếc và kẽm), 5÷14% (w/w) protein, 3÷5% (w/w) đường tan, 3.4÷5.3% (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 nước

Các tài liệu liên quan tới cây Nưa ở Việt Nam không nhiều 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, 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 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, TS Đỗ Trường Thiện, 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]

-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

2.2.2 Dung môi, hóa chất

lượng chất phân tích trong đối tượng phân tích

Quá trình phân tích một chất theo phương pháp trọng lượng:

- Chọn mẫu và gia công mẫu

- Tách trực tiếp chất cần xác định hoặc các thành phần của nó khỏi sản phẩm phân tích dưới trạng thái tinh khiết hóa học Tuy nhiên tỏng nhiều trường hợp việc làm này rất khó khăn, nhiều khi không thực hiện được, do đó chất cần xác định thường được chiết tách thành kết tủa dưới dạng hợp chất có thành phần xác định Để làm được điều đó ta thực hiện như sau:

- Đưa mẫu vào dung dịch (phá mẫu) và tìm cách tách chất nghiên cứu khỏi dung dịch (làm phản ứng kết tủa hay điện phân)

- Xử lý sản phẩm đã tách bằng các biện pháp thích hợp (rửa, nung, sấy…) rồi đem cân để tính kết quả

b Phân loại các phương pháp phân tích trọng lượng

- Phương pháp đẩy: Dựa vào việc tách thành phần cần xác định ở dạng đơn chất

rồi cân

- Phương pháp kết tủa: Trong phương pháp này ta dùng phản ứng kết tủa để tách chất nghiên cứu ra khỏi dung dịch phân tích Các kết tủa tách ra có thành phần hóa học được rửa, sấy hoặc đem nung Khi đó kết tủa thường được chuyển thành một chất mới có thành phần biết chính xác rồi đem cân trên cân phân tích

- Phương pháp điện phân: Người ta dùng điện phân để tách kim loại cần xác định trên catot bạch kim Sau khi kết thúc điện phân, đem sấy điện cực rồi cân và suy ra lượng kim loại đã thoát ra trên điện cực bạch kim Phương pháp này thường được sử dụng để xác định các kim loại trong môi trường đệm pH=7

- Phương pháp chưng cất: Trong phương pháp này chất đem phân tích được chưng cất trực tiếp hay gián tiếp Trong phương pháp chưng cất trực tiếp, chất đem phân tích được chuyển sang dạng bay hơi rồi hấp thụ nó vào chất hấp phụ thích hợp Khối lượng của chất hấp thụ tăng lên một lượng ứng với lượng chất đã hấp thu vào

c Một số kỹ thuật của phương pháp phân tích trọng lượng

+ Lấy mẫu và hòa tan mẫu cân

Độ lớn của lượng cân chất lấy để nghiên cứu ảnh hưởng đến độ chính xác của

sự phân tích Lượng cân của chất phân tích càng lớn, độ chính xác tương đối của các kết quả phân tích càng cao

Để tính lượng cân, cần biết hàm lượng gần đúng của các cấu tử trong mẫu nghiên cứu của chất đem phân tích hoặc biết công thức của nó

Các kết tủa tinh thể có thể tách nhỏ, các kết tủa vô định hình có thể tích lớn vì vậy lượng cân của chất cần phải khác nhau Kết tủa thu được không nên quá lớn, vì vậy khó khăn về thực nghiệm sẽ tăng lên do phải làm việc với những lượng cân lớn

và tốn nhiều thời gian để phân tích Đồng thời lượng kết tủa cần phải đủ để tiện thao tác xử lý nó Ngoài ra việc dùng những lượng cân quá nhỏ có thể là nguyên của những sai số rất lớn khi cân Trong phân tích trọng lượng, sai số cho phép khi cân không vượt quá 0,1% Hàm lượng phần trăm của cấu tử xác định trong mẫu càng nhỏ thì lượng cân càng phải lớn

- Lấy mẫu cân để phân tích

Để lấy mẫu cân của chất rắn người ta thường dùng mặt kính đồng hồ, các ống nghiệm đặc biệt, các cốc cân, đối với chất lỏng người ta thường dùng các ống nhỏ giọt, các bình nhỏ 1-2 ml

- Sự chuyển lượng cân của chất rắn

Cẩn thận lấy cốc cân có chứa lượng cân khỏi đĩa cân và bỏ một cách cẩn thận lượng mẫu vào cốc Sau khi chuyển lượng cân vào cốc như vậy lại đem cân cốc cân cùng với mẫu còn lại trên cân phân tích

Cẩn thận lấy cốc cân có chứa lượng cân khỏi cốc cân và dốc ngược cốc cân trên miệng cốc cân trên miệng cốc sau đó dùng bình rửa để rửa lượng cân còn lại trên cốc cân Khi chuyển lượng cân còn lại trong cốc cần theo dõi một cách cận thẩn

để không làm mất dù lượng mẫu rất nhỏ

- Sự chuyên lượng cân của chất lỏng

Để lấy lượng cân của chất lỏng người ta thường dùng các loại pipet đặc biệt có kháo Khi chuyển lượng cân lỏng ta mở khóa của pipet và cẩn thận rót chất lỏng vào trong cốc Sau đó đem cân pipet và phần mẫu còn lại trong đó

Hòa tan lượng cân: Các chất không tan trong nước lạnh được hòa tan khi đun nóng trong cốc hoặc bình hóa học đặt trên nồi cách thủy hoặc tách không khí Cốc được đậy bằng mặt kính đồng hồ, nếu dùng bình thì đặt bình vào một phễu thủy tinh

để ngưng hơi Đôi khi tiến hành hòa tan trong bát bằng sứ

+ Kỹ thuật kết tủa

- Lượng dung môi: Với kết tủa tinh thể pha loãng đến 0.1N, còn nếu từ dung dịch tách ra kết tủa vô định hình thì lượng cân được hòa tan trong thể tích nước tối thiểu để thu được dung dịch đặc

- Lượng chất kết tủa: Để kết tủa các kết tủa tinh thể và vô định hình cần lấy lượng dung dịch chất kết tủa lớn bằng 1.5 lần lượng đã tính toán Để kết tủa các kết tủa tinh thể người ta dùng dung dịch loãng chất kết tủa, còn đối với kết tủa vô định hình thì dùng dung dịch đặc chất kết tủa

- Kết tủa: Thường được tiến hành trong cốc đã được dùng để hòa tan mẫu Các kết tủa tinh thể được kết tủa khi đun nóng trên nồi đun cách thủy hoặc cách không