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


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

NGUYỄN VĂN SỰ

ii


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

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
hóa quy trình tinh chiết bột Nưa tinh chế chứa glucomannan........................... 30

iv


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

Động vật thực nghiệm

HPLC

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

KGM

Konjac glucomannan

TB

Trung bình

TNHH

Trách nhiệm hữu hạn

UV-VIS

Phổ Tử ngoại khả biến

iv


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

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 3.2: Kết quả khảo sát nồng độ dung môi etanol theo hàm lượng trung bình
của glucomannan ........................................................................................45

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

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




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, 1030% (w/w)
tinh bột, 2,67% (w/w) chất khoáng (nhôm, canxi, crom, coban, sắt, magiê,

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


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, ...


Chống tan rã

Lò bánh mì

Bột nhào; tăng kích thước bánh mì

Bánh mì
Màng ăn được

Hình thành màng

Đồ uống

Làm tăng độ nhớt

Đồ uống tĩnh
Nước trái cây
Thịt và cá

Gel hóa

Đồ hộp

Hạt kết dính

Thịt thái lát

Chất béo thay thế dầu và mỡ thông

Súc xích

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,