Tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp phụ với hạt nhựa macroporous d101

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TINH SẠCH DỊCH CHIẾT
ISOFLAVONE TỪ BÃ ĐẬU NÀNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP
HẤP PHỤ VỚI NHỰA MACROPOROUS D101

Người hướng dẫn: PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
ThS. NCS TRẦN THỊ NGỌC THƯ
Sinh viên thực hiện: TƠN THỊ HỒI THU
Số thẻ sinh viên: 107130122
Lớp: 13H2B

Đà Nẵng, 05/2018


TÓM TẮT
Tên đề tài: Tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp phụ
với hạt nhựa macroporous D101
Sinh viên thực hiện: Tơn Thị Hồi Thu
Số thẻ sinh viên: 107130127
Lớp: 13H2B
Nghiên cứu này trình bày kết quả quá trình tinh sạch isoflavone từ bã đậu nành bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa macroporous D101. Qua quá trình khảo sát thì quá
trình hấp phụ của hạt nhưa Macroporous D101 đối với dịch chiết từ bã đậu nành tn

theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với dung lượng hấp phụ cực đại là 2000
(µg/g). Với nồng độ isoflavone ban đầu Co là 113,64 (µg/ml) thì thời gian tối ưu cho
quá trình hấp phụ là 180 phút để quá trình hấp phụ đạt trạng thái cân bằng và đạt dung
lượng hấp phụ là 2071,677 (µg/g) . Q trình khảo sát hấp phụ động với lượng hạt nhựa
D101 là 50g và hàm lượng ban đầu của dịch hấp phụ isoflavone từ bã đậu nành là
90,91041 μg/ml thì thể tích tối ưu để tinh sạch của dịch hấp phụ là 4,5BV (450 ml), nước
cất rửa tạp chất là 2,5BV (250ml) và thể tích cồn 70% rửa giải là 2,5BV (250 ml) với
hiệu suất thu hồi đạt 81,63%. Quá trình tinh sạch dịch isoflavone từ bã đậu nành bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa macroporous cho độ tinh sạch tăng từ 1,759% đến
15,186%.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Tơn Thị Hồi Thu
Lớp: 13H2B
1.

Số thẻ sinh viên: 107130122

Khoa: Hóa

Ngành: Cơng Nghệ thực phẩm

Tên đề tài đồ án: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đạu
nành bằng phương pháp hấp phụ với hạt nhựa macroporous D101

2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Chương 4: Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
6. Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh và ThS. NCS Trần Thị
Ngọc Thư
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 20/2/2018
8. Ngày hoàn thành đồ án: 31/5/2018
Đà Nẵng, ngày 31 tháng 5 năm 2018
Trưởng Bộ môn

Người hướng dẫn

PGS.TS Đặng Minh Nhật

PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh


LỜI NÓI ĐẦU

Trong các nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra một số hoạt tính của isoflavone
liên quan đến sự điều chỉnh hormone giúp cải thiện các hội chứng tiền mãn kinh [11] và
tăng mật độ xương ở phụ nữ mãn kinh [12]. Isoflavone cũng làm giảm các nguy cơ mắc
các bệnh tim mạch mãn tính ở người bằng cách làm giảm nồng độ LDL-cholesterol
huyết thanh nhờ hoạt tính chống oxi hóa của chúng [13]. Ngồi ra, những nghiên cứu
về ung thư, các isoflavone được tìm thấy có khả năng làm giảm tỷ lệ tử vong do ung thư
vú và hữu ích trong điều trị ung thư tiền liệt tuyến [14]. Có nghiên cứu cho thấy rằng,
lượng isoflavone cịn sót lại trong bã đậu nành chứa khoảng 12% đến 40% lượng
isoflavone chứa trong đậu nành. Tức là hàm lượng isoflavone có trong bã là từ 0,02%
đến 0,12% tùy thuộc vào từng loại đậu nành [15].
Hiện nay, isoflavone chủ yếu được thu nhận từ quá trình chiết hạt đậu nành. Một
số nghiên cứu đã đề cập đến các nguồn nguyên liệu thay thế như: sắn dây, các cây họ
đậu khác, bã đậu nành. Trong đó, bã đậu nành nguồn nguyên liệu rẻ tiền cần được quan
tâm nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất. Mặc dù bã đậu nành đã được nghiên cứu ứng
dụng trong nhiều lĩnh vực nhưng lượng bã đậu nành chưa được xử lý trên thế giới vẫn
chiếm lượng lớn. Ở Nhật Bản khoảng 800000 tấn [16-17], Hàn Quốc xấp xỉ 310000 tấn
[18-17] và ở Trung Quốc khoảng 2800000 tấn bã đậu nành được thải ra mỗi năm [17].
Chí phí xử lý lượng bã đậu nành tăng cao cũng gây ra nhiều thách thức cho các nhà quản
lý và các nhà khoa học. Do đó, việc tận dụng bã đậu nành ngoài ý nghĩa tăng cường hiệu
quả kinh tế, cịn có ý nghĩ về mặt bảo vệ môi trường.
Dịch isoflavone sau khi chiết từ bã đậu nành ngồi thành phần chính là isoflavone
thì cịn có cái thành phần khác như chất xơ, protein, chất béo, đường, muối…. Do vậy
vấn đề đặt ra là nếu có thể thu được dịch chiết với hàm lượng isoflavone cao ít tạp chất
thì sẽ tăng giá trị của dịch chiết lên nhiều lần. Đồng thời thuận lợi cho quá trình thủy
phân dịch chiết isoflavone sau này.
Có nhiều phương pháp để tinh sạch isoflavone như trích ly rắn-lỏng, trích ly lỏnglỏng bằng cách sử dụng các dung môi khác nhau. Các phương pháp này có khả năng
tinh sạch tốt tuy nhiên mất nhiều thời gian và lượng dung môi sử dụng. Phương pháp
tinh sạch sử dụng nhựa Macroporous giúp tiết kiệm thời gian, đơn giản nhưng đem lại
kết quả tinh sạch tốt. Nhựa Macroporous D101 có khả năng hấp phụ cao, chi phí thấp,
giải hấp dễ dàng và có thể tải sử dụng nhiều lần vừa tối ưu chi phí, mơi trường nghiên

cứu an tồn góp phần bảo vệ mơi trường.
Xuất phát từ những lý do trên, em quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu quá trình
tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp phụ với hạt
nhựa Marcroporous D101”
i


LỜI CẢM ƠN
Sau hơn 3 tháng nghiên cứu, được sự giúp đỡ của quý thầy cô, bạn bè và gia đình
em đã hồn thành và đạt kết quả trong đề tài nghiên cứu tốt nghiệp của mình. Để bày tỏ
sự biết ơn của mình, em xin gửi lời trân trọng cảm ơn đến cô Trương Thị Minh Hạnh và
cô Trần Thị Ngọc Thư là người đã tận tình hướng dẫn, theo dõi, định hướng, tạo mọi
điều kiện cho em thực hiện đề tài này. Em xin cảm ơn quý thầy cô trong khoa Công
nghệ thực phẩm của trường đại học Bách khoa và trường Sư phạm kỹ thuật đã nhiệt tình
giúp đỡ, giải đáp những thắc mắc, khó khăn của em trong q trình thực hiện đề tài.
Ngồi ra, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô phịng thí nghiệm khoa Hóa
trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, phịng thí nghiệm trường Sư phạm kỹ thuật đã tạo
điều kiện cho em về trang thiết bị, phịng thí nghiệm, giúp em hoàn thành đề tài thuận
lợi và đúng tiến độ. Em cũng xin chân thành cảm ơn sự động viên, giúp đỡ của gia đình
và bạn bè trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong hội đồng bảo vệ tốt nghiệp
đã dành thời gian quý báu của mình để đọc và nhận xét đồ án của em.
Sinh viên thực hiện

Tơn Thị Hồi Thu

ii


CAM ĐOAN

Với danh dự và trách nhiệm cá nhân, em xin cam đoan đồ án: “Nghiên cứu quá
trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp phụ với hạt
nhựa macroporous D101” duới sự hướng dẫn của PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh và
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thu được thực hiện bởi cá nhân em. Việc hoàn thành đồ án
tốt nghiệp được soạn thảo và tiến hành một cách độc lập, sáng tạo, không sao chép từ
đề tài khác. Các kết quả số liệu thu được trong đề tài trung thực, khách quan, không
chỉnh sửa và sao chép. Tài liệu tham khảo sử dụng trong đồ án chính xác, có độ tin cậy
cao, được trích dẫn đầy đủ và đúng quy định.
Sinh viên thực hiện

Tôn Thị Hoài Thu

iii


MỤC LỤC

TÓM TẮT ...................................................................................................................ii
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .......................................................................... iii
LỜI NÓI ĐẦU.............................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
CAM ĐOAN ............................................................................................................. iii
MỤC LỤC .................................................................................................................. iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................viii
Chương 1: TỔNG QUAN ............................................................................................ 1
1.2. Giới thiệu về isoflavone ........................................................................................ 2
1.2.1. Nguồn gốc, đặc điểm, tính chất, cấu trúc và hoạt tính của isoflavone ................ 2
1.2.1.1. Nguồn gốc, đặc điểm....................................................................................... 2
1.2.2. Vai trò, ứng dụng của isoflavone ....................................................................... 5

1.3. Tổng quang hạt nhựa D101 ................................................................................... 6
1.3.1. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ.................................................................... 6
1.3.2. Nhựa Macroporous .......................................................................................... 10
1.4. Cơ sở lý thuyết về phương pháp sắc ký lỏng cao áp HPLC ................................. 12
1.4.1. Nguyên tắc cấu tạo hệ thống HPLC.................................................................. 12
1.4.2. Hóa chất sử dụng trong phân tích HPLC .......................................................... 13
1.4.3. Phương pháp phân tích isoflavone bằng hệ thống HPLC .................................. 14
1.5. Cơ sở lý thuyết về phương pháp sắc ký bản mỏng ............................................... 14
1.5.1. Chuẩn bị các bản mỏng .................................................................................... 14
1.5.2. Khai triển sắc kí ............................................................................................... 14
1.5.2. Phát hiện các vết trên bản mỏng ....................................................................... 15
1.6. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .......................................................... 15
1.6.1. Nghiên cứu trong nước..................................................................................... 15
1.6.2. Nghiên cứu ngoài nước .................................................................................... 15
iv


Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................... 17
2.1. Nguyên liệu ........................................................................................................ 17
2.1.1. Bã đậu nành ..................................................................................................... 17
2.1.2. Hạt nhựa Macroporous D101 ........................................................................... 18
2.2. Dụng cụ và thiết bị .............................................................................................. 18
2.3. Hóa chất.............................................................................................................. 18
2.4. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 19
2.4.1. Phương pháp tinh sạch dịch chiết isoflavon từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp
phụ với hạt nhựa Macroporous D101 ......................................................................... 19
2.4.2. Phương pháp đánh giá khả năng hấp phụ và giải hấp của hạt nhựa D101 ......... 21
2.4.3. Khảo sát các điều kiện tinh sạch trên cột hấp phụ động .................................... 23
2.4.4. Phương pháp xác định isoflavone bằng HPLC ................................................. 24
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..................................... 28

3.1. Đánh giá dịch isoflavone từ bã đậu nành dùng cho quá trình nghiên cứu............. 28
3.2. Khảo sát đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir .................................................... 29
3.3. Khảo sát hiệu suất giải hấp của hạt nhựa D101 bằng cồn 70% ............................ 35
3.4. Khảo sát sự hấp phụ của hạt nhựa Macroporous D101 theo thời gian lên dịch chiết
isoflavone từ bã đậu nành .......................................................................................... 36
3.5. Khảo sát thể tích dịch chiết hấp phụ, thể tích nước rửa giải và thể tích cồn 700 rửa
giải ............................................................................................................................ 37
3.6. Xác định hiệu suất thu hồi và dung lượng giải hấp .............................................. 40
3.7. Xác định độ tinh sạch .......................................................................................... 40
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 1
PHỤ LỤC 1 ................................................................................................................. 1
PHỤ LỤC 2 ................................................................................................................. 5
PHỤ LỤC 3 ................................................................................................................. 8

v


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Bã đậu nành ................................................................................................. 1
Hình 1.2. Quy trình thu nhận bã đậu nành của các cơ sở sản xuất đậu phụ ................... 2
Hình 1.3. Cấu trúc hóa học của isoflavones ................................................................. 3
Hình 1.4. Cấu trúc hóa học của các aglucone ............................................................... 3
Hình 1.5. Cấu trúc hóa học của các β- Glucozit .......................................................... 4
Hình 2.1 Bã đậu nành tươi, sau khi sấy khô và sau khi xay mịn………………...……17
Hình 2.2 Dịch isoflavone trích ly từ bã đậu nành ....................................................... 17
Hình 2.3 Hạt nhựa Macroporous D101 ...................................................................... 18
Hình 2.4 Quy trình hấp phụ tĩnh................................................................................. 20
Hình 2.5 Quy trình hấp phụ động ............................................................................... 20

Hình 2.6 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir .......................................................... 21
Hình 2.7 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc dện tích peak vào nồng độ daizdin ................ 25
Hình 2.8 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc diện tích peak vào nồng độ glycitin. ............. 26
Hình 2.9 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc diện tích peak vào nồng độ genistin .............. 26
Hình 2.10 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc vào nồng độ daidzein .................................. 26
Hình 2.11 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc diện tích peak vào nồng độ glycitein........... 27
Hình 2.12 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc diện tích peak vào nồng độ genistein .......... 27
Hình 3.1 Sắc ký đồ của dịch isoflavone từ bã đậu nành dùng cho nghiên cứu…….....28
Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ theo nồng độ cân bằng của isoflavone
tổng ........................................................................................................................... 29
Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn phương trình Langmuir của isoflavone tổng ...................... 30
Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ theo nồng độ cân bằng của Daidzein . 30
Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn phương trình Langmuir của Daidzein ................................ 31
Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ theo nồng độ cân bằng của Genistein. 31
Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn phương trình Langmuir của Genistein ............................... 32
Hình 3.8 Sắc ký đồ của dịch isoflavone từ bã đậu nành trước khi tinh sạch................ 33
Hình 3.9 Sắc ký đồ của dịch isoflavone từ bã đậu nành sau khi tinh sạch ................... 33
Hình 3.10 Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ dịch hấp phụ đến khả năng hấp phụ
và hiệu suất hấp phụ của hạt nhựa D101 .................................................................... 34
Hình 3.11 Sắc ký đồ của dịch isoflavone trước khi hấp phụ ....................................... 35
Hình 3.12 Sắc ký đồ của dịch cân bằng isoflavone sau khi hấp phụ ........................... 35
Hình 3.13 Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa hiệu suất giải hấp và nồng độ dịch hấp phụ
.................................................................................................................................. 36
vi


Hình 3.14 Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của thời gian lên quá trình hấp phụ của hạt nhựa
.................................................................................................................................. 37
Hình 3.15 Thí nghiệm khảo sát thể tích dịch hấp phụ ................................................. 38
Hình 3.16 Định tính isoflavone trong dịch cân bằng nhờ phương pháp sắc ký bản mỏng

.................................................................................................................................. 38
Hình 3.17 Thí nghiệm q trình khảo sát thể tích nước cất rửa giải ............................ 38
Hình 3.18 Định tính isoflavone trong nước cất rửa tạp chất nhờ phương pháp sắc ký bản
mỏng ......................................................................................................................... 39
Hình 3.19 Thí nghiệm khảo sát thể tích cồn 70% rửa giải .......................................... 39
Hình 3.20 Định tính isoflavone trong cồn rửa giải chất nhờ phương pháp sắc ký bản
mỏng ......................................................................................................................... 39
Hình 3.21 Dịch isoflavone trước và sau khi tinh sạch................................................. 41
Hình 3.22 Cao thơ và cao tinh sạch ............................................................................ 42

vii


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Hàm lượng isoflavone trong bã đậu nành ..................................................... 1
Bảng 1.2. Danh sách của các isoflavones .................................................................... 4
Bảng 1.3. Đặc tính nhựa Macroporous D101 ............................................................ 11
Bảng 2.1 Các thiết bị và dụng cụ chính được sử dụng trong nghiên cứu......................18
Bảng 2.2 Các hóa chất chính sử dụng trong nghiên cứu ............................................. 19
Bảng 2.3 Nồng độ các chất chuẩn làm việc (µg/ml) ................................................... 24
Bảng 3.1 Nồng độ các đồng phân trong dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành……... ..28
Bảng 3.2 Hiệu suất thu hồi và dung lượng isoflavone thu được sau giải hấp .............. 40
Bảng 3.3 Độ tinh sạch dịch isoflavone hấp phụ và rửa giải ........................................ 41

viii


Đề tài: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa Macroporous D101

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về bã đậu nành
Bã đậu nành (okara) là phần bã và các chất dinh dưỡng khác không tan trong nước
còn lại sau khi đã tách khỏi dịch các chất tan hoặc huyền phù trong nước, của công
nghiệp sản xuất sữa đậu nành hay đậu hũ [1]. Khoảng 1,2 kg bã đậu nành tươi được sản
xuất từ 1 kg đậu nành.
Bã đậu nành (Hình 1.1) có màu trắng ngà hoặc vàng nhạt, dạng rắn tơi hơi ướt,
như mùn cưa ướt, chủ yếu chứa nước (60-80%), protein (4-25%), chất xơ và các thành
phần khác như lipit, khoáng chất, các vitamin [19].

Hình 1.1. Bã đậu nành
Bã đậu nành có chứa 6,99% H; 46,34% C; 3,99% N; 0,25% S và 3,59% oxit kim
loại. Thành phần bã đậu nành phụ thuộc vào giống đậu nành, thổ nhưỡng canh tác và
công nghệ sản xuất.
Có nghiên cứu cho thấy rằng, lượng isoflavone cịn sót lại trong bã đậu nành chứa
khoảng 12% đến 40% lượng isoflavone chứa trong đậu nành. Tức là hàm lượng
isoflavone có trong bã là từ 0,02% đến 0,12% tùy thuộc vào từng loại đậu nành [15].
Với hàm lượng 12 đồng phân isoflavone trong bã đậu nành như bảng 1.1
Bảng 1.1 Hàm lượng isoflavone trong bã đậu nành [20]
Glucosides (µmol/g chất khơ)

Aglycones (µmol/g chất khơ)

Daidzin

Glycitin

Genistin

Daidzein

Glycitein

Genistein

0,76

0,16

0,81

0,88

0,18

0,60

Trong nghiên cứu này, em sử dụng bã đậu nành từ các cơ sở sản xuất đậu phụ được
sản xuất theo sơ đồ hình 1.2.

SV thực hiện: Tơn Thị Hoài Thu

Hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thư

1

Đề tài: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa Macroporous D101

Đậu nành được làm sạch loại bỏ tạp chất, cho vào ngâm với nước nhằm mục đích
làm cho hạt đậu mềm hơn, dễ tách vỏ, loại bỏ các oligosaccharide (nguyên nhân gây
khó tiêu). Sau đó, đậu nành đã tách vỏ được xay và lọc thu dịch sữa đậu nành. Phần bã
loại bỏ sau q trình lọc gọi là bã đậu nành, đây chính là đối tượng nghiên cứu của đề
tài. Dịch sữa đậu nành được nấu chín và đơng tụ, tạo hình thu được sản phẩm đậu phụ.
Trung bình cứ 1kg đậu nành sản xuất sẽ phát sinh ra 1,1kg bã đậu nành [21].
Hiện nay, phần lớn bã đậu nành được bán cho các cơ sở chăn nuôi để làm thức ăn
gia súc, gia cầm ở dạng thô. Tuy nhiên, đây là một phụ phẩm giàu dinh dưỡng có tiềm
năng lớn trong ứng dụng sản xuất thực phẩm, chế phẩm sinh học,... bên cạnh việc sử
dụng làm thức ăn chăn nuôi [21].
Bã đậu nành được chọn là nguyên liệu cho nghiên cứu này vì đây là nguồn nguyên
liệu rẻ tiền, phong phú, dễ kiếm. Bên cạnh đó, việc tận dụng nguồn phế phẩm bã đậu
nành là một giải pháp hữu ích trong việc giải quyết vấn đề môi trường do các hoạt động
sản xuất các sản phẩm thực phẩm từ đậu nành.
Đậu nành

Đậu phụ

Loại bỏ tạp chất
Ép khn và tạo
hình

Ngâm, tách vỏ
Đơng tụ

Tác nhân đơng tụ

Nấu
dịch
lọc

Xay
Lọc

Bã đậu nành – Đối
tượng nghiên cứu

Hình 1.2. Quy trình thu nhận bã đậu nành của các cơ sở sản xuất đậu phụ
1.2. Giới thiệu về isoflavone
1.2.1. Nguồn gốc, đặc điểm, tính chất, cấu trúc và hoạt tính của isoflavone [2]
1.2.1.1. Nguồn gốc, đặc điểm
Isoflavone là phytoestrogen có nhiều trong các thành phần của thực vật tự nhiên.
Hơn 300 loài thực vật, bao gồm cả rễ và đặc biệt là hạt của chúng có chứa isoflavone.
Các nguồn chứa isoflavone nhiều hơn cả ở cây họ đậu, bông cải xanh, súp lơ, lúa
mạch…và đậu nành là nguồn chính chứa isoflavone. Ngoài ra, chất chiết xuất từ rượu
vang đỏ chứa một lượng nhỏ isoflavone và thực vật tự nhiên như: cỏ ba lá đỏ, mầm cỏ
linh lăng, và hạt lanh đều chứa isoflavone. Trong số các nguồn trên thì đậu nành và các
sản phẩm từ đậu nành là một trong những nguồn giàu isoflavone nhất.
SV thực hiện: Tơn Thị Hồi Thu

Hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thư

2


Đề tài: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp bằng

phương pháp hấp phụ với hạt nhựa Macroporous D101

1.2.1.2. Tính chất, cấu trúc
Isoflavone là các chất hữu cơ thuộc nhóm polyphenol (các chất có nhiều vịng
phenyl) có liên quan với các flavonoid (isoflavone và flavonoid khác nhau ở vị trí gắn
của vịng benzen).
Các isoflavone có hoạt tính chống oxy hóa và được coi là các chất ứng dụng trong
điều trị ung thư.

B
A

C

Cấu trúc cơ bản của isoflavone gồm 2 vòng benzen: Avà B nối với dị vịng pyron
Hình 1.3. Cấu trúc hóa học của isoflavone [2]
C.
Isoflavone có đến 12 đồng phân được phân lập từ đậu nành và được xếp vào 4
nhóm chính cụ thể như sau:
❖ Aglycone (daidzein, genistein, glycitein).

Hình 1.4. Cấu trúc hóa học của các aglucone [2]
❖ B-glucoside (daidzin, genistin, glycitin).

SV thực hiện: Tơn Thị Hồi Thu

Hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thư

3

Đề tài: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa Macroporous D101

Hình 1.5. Cấu trúc hóa học của các β- Glucozit [2]
❖ Malonyl-glucoside (malonyl-daidzin, malonyl-genistin, malonyl- glycitin).
❖ Acetyl-glucoside (acetyl-daidzin, acetyl-genistin, acetyl-glycitin).
Cấu trúc hóa học của các isoflavone của 4 nhóm trên được cho ở bảng 1.1 bởi tác
giả Mortensen cùng các cộng sự.
Bảng 1.2. Danh sách của các isoflavone [2]
Tên

R1

R2

R3

Daidzein

H

H

H

Glycitein

H

OCH3

H

Genistein

OH

H

H

Daidzin

H

H

Glucosyl

Glycitin

H

OCH3

Glucosyl

Genistin

OH

H

Glucosyl

Acetyl hoặc
Manolyl daidzin

H

H

Glucosyl-COCH3 hoặc
Glucosyl-COCH2COOH

Acetyl hoặc
Manolyl glycitin

H

OCH3

Glucosyl-COCH3 hoặc
Glucosyl-COCH2COOH

Acetyl hoặc
Manolyl genistin

OH

H

Glucosyl-COCH3 hoặc
Glucosyl-COCH2COOH

SV thực hiện: Tơn Thị Hồi Thu

Hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thư

4


Đề tài: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa Macroporous D101

1.2.2. Vai trò, ứng dụng của isoflavone [2]
1.2.2.1. Tác dụng trên chuyển hóa của xương
Nhiều nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ gãy xương do loãng xương ở phụ nữ Châu Á
thấp hơn hẳn so với các nước ở phương Tây. Sự khác biệt này có liên quan tới sử dụng
nhiều thức ăn chế biến từ đậu nành. Hiệu lực của isoflavone từ đậu nành trên quá trình
dinh dưỡng của xương ở phụ nữ sau mãn kinh đã cho thấy tăng có ý nghĩa về mật độ
khoáng ở xương (BMD) tới các đốt sống L2-L4 khi so sánh với phụ nữ theo chế độ ăn
nghèo đậu nành.
Hiệu lực của isoflavone đậu nành trên chuyển hóa của xương cũng được khẳng
định trong các nghiên cứu lâm sàng khác và còn được xác minh qua các nghiên cứu trên
chuột cống cắt bỏ buồng trứng. Isoflavone còn làm giảm nguy cơ loãng xương nhờ ức
chế được hoạt tính của hủy cốt bào, nên có tác dụng hiệp đồng chống tiêu xương nhờ

hoạt tính estrogen của thuốc này.
1.2.2.2. Tác dụng trên tim mạch
Cholesterol là một trong những thành phần thiết yếu của cơ thể. Nó tham gia cấu
trúc màng tế bào. Acid mật và các hormone cũng được tạo thành từ cholesterol.
Mặc dù vậy, cholesterol có thể tạo ra những vấn đề xấu khi hàm lượng cholesterol trong
máu tăng, gây nguy hại đến mạch máu như bệnh động mạch vành do những thay đổi về
lối sống liên quan đến chế độ ăn. Đến năm 2020, bệnh tim mạch sẽ trở thành nguyên
nhân gây tử vong hàng đầu trên thế giới. Số lượng ca tử vong ước tính trên 20
nghìn người một năm. Đặc biệt, nguy cơ mắc bệnh tim mạch tăng mạnh ở phụ nữ bước
vào thời kỳ mãn kinh do sự sản xuất estrogen trong cơ thể bị giảm xuống. Từ lâu, con
người đã biết rằng đậu tương hay các thành phần của nó ảnh hưởng đến hàm lượng lipid
máu đặc biệt là cholesterol máu. Trong một nghiên cứu thực hiện trên 31 tình nguyện
viên có chỉ số lipid máu cao (gồm 19 đàn ông và 12 phụ nữ mãn kinh) được cung cấp
khẩu phần ăn chứa đậu tương với 86mg isoflavone glycoside mỗi ngày (53,4mg
aglucone) trong hai đợt thử nghiệm cách nhau 2 tuần, mỗi đợt kéo dài 1 tháng. Kết quả
cho thấy sự giảm xuống của nồng độ LDL-cholesterol bị oxi hóa trong hệ tuần hồn và
khơng có trườngng hợp nào tăng hoạt tính estrogen nước tiểu [23]. Teede và cộng sự
(2001) [24] cũng đã nhận thấy những người đàn ông khỏe mạnh và những phụ nữ mãn
kinh sử dụng SPI ở dạng nước uống cung cấp 118 mg isoflavone glycoside/ngày (73,3
mg aglucone) trong thời gian 3 tháng có huyết áp tâm thu, huyết
áp tâm trương và huyết áp trung bình giảm. Đồng thời, nồng độ triacylglycerol và HDLcholesterol cũng hạ xuống.

SV thực hiện: Tôn Thị Hoài Thu

Hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thư

5

Đề tài: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa Macroporous D101

1.2.2.3. Tác dụng trên các chức năng nhận thức
Liệu pháp thay thế hormon (HRT) đã chứng tỏ có tác dụng thuận lợi trong điều
trị sự suy giảm nhận thức và sa sút trí tuệ ở phụ nữ cao tuổi. Vì vậy, có thể suy ra là
phytoestrogen cũng có thể có các lợi ích tương tự.
1.2.2.4. Tác dụng trên các khối u phụ thuộc hormone
Tỷ lệ một số loại u phụ thuộc hormone (như u ở màng trong tử cung, ở vú, buồng
trứng) thay đổi rất rõ rệt, nhưng tỷ lệ này rất thấp ở phụ nữ châu Á. Nhận xét này về
dịch tễ cho thấy có liên quan đến chế độ dinh dưỡng giàu đậu nành ở dân cư châu Á.
Các nghiên cứu về thực nghiệm và lâm sàng đã chứng minh hiệu lực của
phytoestrogen làm giảm nguy cơ ung thư ở màng trong tử cung, ở vú và buồng trứng.
Kết quả chưa hoàn toàn chắc chắn, cần các nguyên cứu tiếp theo để mang lại một kết
luận rằng isoflavone từ đậu nành có thể ngăn ngừa hữu hiệu các loại u nêu trên. Nhưng
chắc chắn rằng isoflavon từ đậu nành không làm tăng nguy cơ ung thư mặc dù isoflavone
có tác dụng estrogen.
1.3. Tổng quang hạt nhựa D101
1.3.1. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ
1.3.1.1. Các khái niệm
Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí-rắn, lỏng-rắn, khílỏng, lỏng-lỏng). Trong đó:
Chất hấp phụ: là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần tử của
pha khác nằm tiếp xúc với nó. Chất hấp phụ có bề mặt riêng càng lớn thì khả năng hấp
phụ càng mạnh.
Bề mặt riêng là diện tích bề mặt đơn phân tử tính đối với 1 gam chất hấp phụ.
Chất bị hấp phụ: là chất bị hút khỏi pha thể tích đến tập trung trên bề mặt chất hấp
phụ.
Pha mang: là hỗn hợp tiếp xúc với chất hấp phụ [3,4].
Với điều kiện như nhau, tốc độ của quá trình thuận nghịch tương ứng tỷ lệ với nồng
độ chất bẩn trong dung dịch và trên bề mặt chất hấp phụ. Khi nồng độ chất bẩn trong

dung dịch ở giá trị cao nhất thì tốc độ hấp phụ cũng lớn nhất. Khi nồng độ chất hấp phụ
trên bề mặt tăng lên thì số phân tử (đã bị hấp phụ) sẽ di chuyển trở lại dung dịch cũng
ngày càng nhiều hơn [5].
Hấp phụ là một quá trình tỏa nhiệt. Ngược với sự hấp phụ là quá trình đi ra khỏi bề
mặt chất hấp phụ của các phần tử bị hấp phụ gọi là quá trình giải hấp. Tùy theo bản chất lực
tương tác giữa các phân tử của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ người ta phân biệt thành
hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học [3,4].
a. Hấp phụ vật lý
SV thực hiện: Tơn Thị Hồi Thu

Hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thư

6


Đề tài: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa Macroporous D101

Định nghĩa: Hấp phụ vật lý là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực Vander Walls giữa
phân tử chất bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ (bao gồm cả ba loại lực: cảm ứng, định
hướng, khuếch tán), liên kết này yếu dễ bị phá vỡ. Vì vậy hấp phụ vật lý có tính thuận
nghịch cao.
Đặc điểm: Phân tử bị hấp phụ không chỉ tương tác với một nguyên tử mà với nhiều
nguyên tử trên bề mặt. Do vậy, phân tử hấp phụ có thể hình thành một hoặc nhiều lớp
phân tử trên bề mặt chất hấp phụ.
Hấp phụ vật lý khơng có tính chọn lọc. Q trình hấp phụ vật lý là một q trình
thuận nghịch tức là có cân bằng động giữa chất hấp phụ và bị hấp phụ. Nhiệt lượng tỏa
ra khi hấp phụ vật lý khoảng 2÷6 kcal/mol. Sự hấp phụ vật lý ít phụ thuộc vào bản chất
hóa học của bề mặt, khơng có sự biến đổi cấu trúc của các phân tử chất hấp phụ và bị

hấp phụ [3,4].
b. Hấp phụ hóa học
Định nghĩa: Hấp phụ hóa học được gây ra bởi các liên kết hóa học (liên kết cộng hóa
trị, lực ion, lực liên kết phối trí…). Trong hấp phụ hóa học có sự trao đổi electron giữa chất
hấp phụ và chất bị hấp phụ. Cấu trúc electron phân tử các chất tham gia q trình hấp phụ
có sự biến đổi rất lớn dẫn đến hình thành liên kết hóa học. Nhiệt lượng tỏa ra khi hấp phụ
hóa học thường lớn hơn 22 kcal/mol.
Đặc điểm: Chất bị hấp phụ chỉ hình thành một lớp đơn phân tử hấp phụ, giữa chúng
hình thành hợp chất bề mặt. Hấp phụ hóa học địi hỏi phải có ái lực hóa học giữa bề mặt
chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, do đó mang tính đặc thù rõ rệt. Đây khơng phải là một
q trình thuận nghịch.
Trong thực tế sự phân biệt giữa hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý chỉ là tương đối
vì ranh giới giữa chúng khơng rõ rệt. Trong nhiều q trình hấp phụ xảy ra đồng thời cả
hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. Ở vùng nhiệt độ thấp thường xảy ra hấp phụ vật lý,
khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm, khả năng hấp phụ hóa học tăng lên [4].
1.3.1.2. Cân bằng hấp phụ
Hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch. Các phần tử chất bị hấp phụ khi đã
hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược pha mang. Theo thời gian
lượng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chất hấp phụ càng nhiều thì tốc độ di chuyển
ngược trở lại pha mang càng lớn. Đến một thời điểm nào đó, tốc độ hấp phụ (quá trình
thuận) bằng tốc độ giải hấp phụ (quá trình nghịch) thì quá trình hấp phụ đạt trạng thái
cân bằng.
Đối với một hệ hấp phụ xác định, dung lượng hấp phụ là một hàm của nhiệt độ và
áp suất hoặc nồng độ chất bị hấp phụ trong pha thể tích.
q= f (T, p) hoặc q= f (T, C)
SV thực hiện: Tơn Thị Hồi Thu

Hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thư

7


Đề tài: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa Macroporous D101

Ở một nhiệt độ xác định, dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào áp suất (nồng độ):
q= f (p) hoặc q= f (C)
Trong đó:
q: Dung lượng hấp phụ (mg/g)
T: Nhiệt độ
p: Áp suất
C: Nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích (mg/l)
Dung lượng hấp phụ cân bằng:
Dung lượng hấp phụ cân bằng là khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối
lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng dưới các điều kiện nồng độ và nhiệt độ cho
trước.
Dung lượng hấp phụ được tính theo cơng thức:
𝑞=

(Co−Ccb).𝑉
𝑚

Trong đó:
q: dung lượng hấp phụ (mg/g)
V: thể tích dung dịch (ml)
m: khối lượng chất hấp phụ (g)
Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l)
Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l)
Trong quá trình hấp phụ, các phần tử bị hấp phụ không bị hấp phụ đồng thời, bởi

vì các phần tử chất bị hấp phụ phải khuếch tán từ dung dịch đến bề mặt ngoài chất hấp
phụ và sau đó khuếch tán vào sâu bên trong hạt của chất hấp phụ [4]
Hiệu suất hấp phụ:
Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ dung
dịch ban đầu:
𝐶0 − 𝐶𝑒
𝐻=
× 100%
𝐶0
Trong đó:
H: Hiệu suất hấp phụ (%)
Co: nồng độ dung dịch ban đầu (µg/l)
Ce: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (µg/l)
1.3.1.3. Động học hấp phụ
Trong mơi trường nước, q trình hấp phụ xảy ra chủ yếu trên bề mặt của chất hấp
phụ, vì vậy quá trình động học hấp phụ xảy ra theo một loạt các giai đoạn kế tiếp nhau:

SV thực hiện: Tôn Thị Hoài Thu

Hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thư

8


Đề tài: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa Macroporous D101

• Các chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt chất hấp phụ- Giai đoạn khuếch tán
trong dung dịch.

• Phân tử chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt ngoài của chất hấp phụ chứa các hệ
mao quản- Giai đoạn khuếch tán màng.
• Chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp phụ- Giai đoạn
khuếch tán vào trong mao quản.
• Các phân tử chất bị hấp phụ được gắn vào bề mặt chất hấp phụ- Giai đoạn hấp phụ
thực sự.
1.3.1.4. Các mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt
Khi nhiệt độ không đổi, đường biểu diễn q = f (T) (P hoặc C) được gọi là đường
đẳng nhiệt hấp phụ.
Đường đẳng nhiệt hấp phụ là đường mô tả sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ
tại một thời điểm vào nồng độ hoặc áp suất của chất bị hấp phụ tại thời điểm đó ở một
nhiệt độ không đổi.
Đối với chất hấp phụ là chất rắn, chất bị hấp phụ là chất lỏng, khí thì đường hấp
phụ đẳng nhiệt được mơ tả qua các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ như: phương trình
hấp phụ đẳng nhiệt Henry, Freundlich, Langmuir… [3] [4]
Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir: là phương trình mơ tả cân bằng hấp phụ
đầu tiên được thiết lập bằng lý thuyết. Phương trình Langmuir được xây dựng dựa trên
các giả thuyết:
• Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt của chất hấp phụ tại những trung tâm xác
định.
• Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân.
• Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lượng hấp phụ trên các tiểu phân là
như nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu phân hấp phụ trên các trung
tâm bên cạnh.
Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir được xây dựng cho hệ hấp phụ rắn – khí.
Tuy nhiên, phương trình trên cũng có thể áp dụng cho hấp phụ trong mơi trường nước.
Khi đó có thể biểu diễn phương trình Langmuir như sau:
𝑞𝑒
𝑞𝑚𝑎𝑥

= 𝜃=

𝐾𝐿 ×𝐶𝑒
1+𝐾𝐿 ×𝐶𝑒

Để xác định các hằng số trong phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có
thể sử dụng phương pháp đồ thị bằng cách chuyển phương trình trên thành phương trình
đường thẳng có dạng:
𝐶𝑒 𝐶𝑒
1
=
+
𝑞𝑒 𝑞𝑚 𝐾𝐿 × 𝑞𝑚
SV thực hiện: Tơn Thị Hồi Thu

Hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thư

9


Đề tài: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa Macroporous D101

Trong đó:

qe: Dung lượng hấp phụ cân bằng (µg/g)
qmax: Dung lươngj hấp phụ cân bằng (µg/g)
Co: Nồng độ Isoflavone ban đầu (µg/ml)
Ce: Nồng độ Isoflavone cân bằng (µg/ml)

KL: Hệ số hấp phụ cân bằng

1.3.1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ
Có ba yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hấp phụ của các chất lên bề mặt chất rắn, đó là:
- Nồng độ của chất tan trong chất lỏng (hoặc áp suất đối với chất khí).
- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ, sự hấp phụ trong dung dịch giảm nhưng
thường ở mức độ ít.
- Q trình hấp phụ cạnh tranh đối với các chất bị hấp phụ.
Ngoài ra, còn một vài yếu tố khác như sự thay đổi diện tích bề mặt của chất hấp phụ và
sự thay đổi pH của dung dịch [4].
1.3.1.6. Hấp phụ trong môi trường nước
Trong nước, tương tác giữa một chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phức tạp hơn
rất nhiều vì trong hệ có ít nhất ba thành phần gây tương tác: nước, chất hấp phụ và chất
bị hấp phụ. Do sự có mặt của dung mơi nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh
tranh giữa chất bị hấp phụ và dung môi trên bề mặt chất hấp phụ. Cặp nào có tương tác
mạnh thì hấp phụ xảy ra cho cặp đó. Tính chọn lọc của cặp tương tác phụ thuộc vào các
yếu tố: độ tan của chất bị hấp phụ trong nước, tính ưa nước hoặc kị nước của chất hấp
phụ, mức độ kị nước của các chất bị hấp phụ trong môi trường nước.
So với hấp phụ trong pha khí, sự hấp phụ trong mơi trường nước thường có tốc
độ chậm hơn nhiều. Đó là do tương tác giữa chất bị hấp phụ với dung môi nước và với
bề mặt chất hấp phụ làm cho quá trình khuếch tán của các phân tử chất tan chậm.
Sự hấp phụ trong môi trường nước chịu ảnh hưởng nhiều bởi pH của môi trường.
Sự thay đổi pH không chỉ dẫn đến sự thay đổi về bản chất chất bị hấp phụ (các chất có
tính axit yếu, bazơ yếu hay trung tính phân li khác nhau ở các giá trị pH khác nhau) mà
còn làm ảnh hưởng đến các nhóm chức trên bề mặt chất hấp phụ [3] [4].
1.3.2. Nhựa Macroporous [6,7]
1.3.2.1. Định nghĩa
Nhựa Macroporous hay nhựa hấp phụ Macroporous là hạt polyme hình cầu, có
cấu trúc xốp với các lỗ lớn trên bề mặt, có cấu trúc mạng và diện tích bề mặt tiếp xúc
lớn, được ứng dụng chủ yếu để tách các nhóm chất khác nhau.

1.3.2.2. Phân loại
Dựa vào tính phân cực, nhựa Macroporous có thể được chia làm 2 loại chính:
khơng phân cực và phân cực. Theo độ phân cực được chia thành phân cực yếu, phân cực
SV thực hiện: Tơn Thị Hồi Thu

Hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thư

10


Đề tài: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa Macroporous D101

trung bình và phân cực mạnh. Hiện nay các nhựa Macroporous thường được sử dụng
gồ: D101, H103,… (không phân cực); AB-8, HPD722,… (phân cực yếu); ADS-17,
LSA-10,… (phân cực trung bình); NKA-9, NKA-2,… (phân cực mạnh).
1.3.2.3. Đặc tính
Các đặc tính quan trọng đặc trưng cho khả năng hấp phụ của nhựa Macroporous
là tổng diện tích bề mặt (bề mặt bên trong và ngồi), đường kính lỗ xốp và độ phân cực
bề mặt. Diện tính bề mặt hạt thường nằm trong khoảng 100 đến 1000m2/g. Đường kính
lỗ xốp khoảng từ 100 đến 300 Å, đường kính lỗ xốp khoảng 10-20 lần kích thước phân
tử chất tan thì sự phân tách là tốt nhất.
Bảng 1.3. Đặc tính nhựa Macroporous D101 [25]
Tiêu chí
Tính phân cực
Kích thước hạt (mm)
Độ ẩm (%)
Tỷ trọng (g/mL)
Diện tích bề mặt (m2/g)

Đường kính lỗ xốp trung bình

Thơng số kỹ thuật
Khơng phân cực
0,3 – 1,25
70%
1 – 1,07
500 – 550
9 – 10

(nm)
Độ xốp (%)
Thể tích lỗ xốp (mL/g)

50 – 60
1,18 – 1,24

1.3.2.4. Sản xuất nhựa Macroporous
Các nhựa Macroporous là sản phẩm của quá trình trùng hợp polyme. Ngoài các
monome (thường sử dụng styrene divinylbenzen) để tổng hợp polyme, cịn có chất độn
khơng polyme hóa (porogens) bao gồm các hợp chất như toluene, n-heptan, iso-octan
và isobutanol… các chất độn có thể trộn lẫn với hỗn hợp monome, khơng hịa tan polyme,
có khả năng bay hơi ở những điều kiện nhất định sau khi kết thúc quá trình polyme hóa
để lại những lỗ hổng trong cấu trúc polyme.
1.3.2.5. Ứng dụng trong phân lập hợp chất thiên nhiên
Những năm gần đây, nhựa Macroporous được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực
chiết xuất, phân lập và tinh chế các hoạt chất có nguồn gốc thiên nhiên như flavonoid,
glycosid, saponin, carotenoid,...
Chúng có nhiều ưu điểm như có thể tăng đáng kể nồng độ của các thành phần hoạt chất,
loại bỏ một lượng lớn các tạp chất, không cần sử dụng đến các dung môi hữu cơ độc

hại; trong khi khả năng lặp lại và ổn định tốt, chi phí thấp, phù hợp cho sản xuất công
nghiệp.
SV thực hiện: Tôn Thị Hoài Thu

Hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thư

11


Đề tài: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa Macroporous D101

Nhựa Macroporous D101 đã được Dược Điển Trung Quốc 2010 quy định sử
dụng trong phân lập saponin từ Tam thất và flavonoid từ Bạch quả.
Tuy nhiên, khả năng phân lập của nhựa Macroporous phụ thuộc rất nhiều vào các điều
kiện tiến hành, vì vậy, việc nghiên cứu xác định các điều kiến tối ưu là cần thiết.
1.4. Cơ sở lý thuyết về phương pháp sắc ký lỏng cao áp HPLC [9]
1.4.1. Nguyên tắc cấu tạo hệ thống HPLC
1.4.1.1. Hệ thống bơm
Mục đích để bơm pha động vào cột thực hiện quá trình chia tách sắc ký. Bơm
phải tạt được áp suất cao và tạo dòng liên tục. Lưu lượng bơm từ 0,1 đến 10ml/phút
[15].
1.4.1.2. Bộ nạp mẫu
Để đưa mẫu vào cột phân tích theo với thể tích bơm có thể thay đồi. Thể tích bơm
tiêm thường 5 – 100 µm.
Thể tích chọn tiêm mẫu là 5 µm. Có 2 cách đưa mẫu vào cột: bằng tiêm mẫu thủ
công và tiêm mẫu tự động (autosampler).
1.4.1.3. Cột sắc ký
Cột HPLC là công cụ để phân tách phân tử. Bao gồm phần cứng cột và vật liệu

nhồi bên trong.
1.4.1.4. Cột bảo vệ
Cột bảo vệ dùng để bảo vệ cột phân tích khỏi những thành phần hấp thụ mạnh.
Cột bảo vệ được đặt giữa bộ phận nạp mẫu và cột phân tích qua một ống mao dẫn ngắn.
Có đường kính trong như cột phân tích. Nó được phủ bên ngoài bằng lớp mỏng
pha liên kết hoặc vật liệu nhồi vi hạt giống ở cột phân tích.
1.4.1.5. Cột phân tích
Cột phân tích có chức năng tách các cấu tử phân tích có chiều dài 10, 15 hoặc 25
cm và đường kính 4,6 hoặc 5 mm, bên trong được nhồi bởi các hạt pha tĩnh có kích
thước hạt 3 – 10 µm. Chọn cột phân tích là quan trọng trong việc chọn độ phân giải
mong muốn.
Thiết bị HPLC được chọn có cột phân tích pha đảo (ODS ; C18) là octadecyl
silane liên kết với silicagel xốp kích thước hạt 1,5-10 μm. Kích thước cột đề nghị sử
dụng là 250 x 3 mm với kích thước hạt nhồi 5µm. Những cột có chiều dài 150mm có
thể cung cấp độ phân giải thích hợp cho hạt có kích thước nhỏ hơn 3,5µm.
Đối với phương pháp phân tích địi hỏi nhiệt độ cao hoặc thấp hơn nhiệt độ phịng
thì cột được đặt trong bộ phân điều nhiệt (column oven).
1.4.1.6. Detector
Detector có nhiệm vụ phiên dịch sự thay đổi nồng độ trong dung dịch rửa giải
SV thực hiện: Tơn Thị Hồi Thu

Hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thư

12


Đề tài: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa Macroporous D101

thành tín hiệu điện. Các tính chất quang phổ, điện hóa hoặc các tính chất khác của chất
tan có thể được đo bằng các loại thiết bị khác nhau. Các detector HPLC được sử dụng
rộng rãi gồm detector quang phổ khả kiến – tử ngoại, detector huỳnh quang, detector đo
chỉ số khúc xạ, detector phân tích điện hóa và một số loại khác.
Tùy theo tính chất của chất cần phân tích mà ta lựa chọn detector thích hợp và phải
thỏa mãn điều kiện trong một vùng nồng độ nhất định của chất phân tích :
A = k. C
Trong đó : A là tín hiệu đo được
C là nồng độ chất phân tích
k là hằng số thực nghiệm của detector đã chon, tín hiệu có thể là độ hấp
thụ quang, cường độ phát xạ, cường độ điện thế, độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt, chiết suất…
Trong phân tích này, dạng detector hấp thụ UV- VIS được sử dụng tại bước sóng
260nm.
Khi ánh sáng đơn sắc được sử dụng, độ lớn của tín hiệu hấp thụ tỷ lệ thuận với
nồng độ chất phân tích theo định luật Beer :
Độ hấp thụ = ε x chiều dài cuvet x nồng độ mol của mẫu
Độ hấp thụ tỷ lệ thuận với độ hấp thụ riêng phân tử ε ở bước sóng đo. Do đó, độ
nhạy và tín hiệu của detector sẽ khác nhau tùy chất phân tích, phụ thuộc vào tâm màu
của chúng.
1.4.1.7. Hệ thống ghi, xử lý số liệu
Detector cung cấp tín hiệu điện tử liên quan đến thành phần pha động rửa giải ra
khỏi cột HPLC. Đây là công việc cuối cùng trong hệ thống thiết bị HPLC là hiển thị và
cho phép định lượng các pic trong sắc ký đồ.
1.4.2. Hóa chất sử dụng trong phân tích HPLC
- Nước cất : độ tinh khiết cao, khử ion (cất 2 lần), sau đó lọc qua màng lọc 0,45µm
rồi siêu âm.

-

Acetonitrile : đạt chuẩn dùng trong HPLC.

Acid phosphoric : 85% theo tiêu chuẩn cùng trong phân tích HPLC.
Dung mơi pha lỗng : Acetonitrile 40%. Cho 600ml nước cất cùng 400ml
acetonitrile rồi trộn đều.
Chất chuẩn : Gồm daidzin, glycitin, genistin, daizein, glycitein, genistein, chất

-

chuẩn được mua trên thị trường. Sử dụng độ tinh khiết của các hóa chất được ghi
trong giấy chứng nhận phân tích cho mỗi chuẩn để điều chỉnh nồng độ các chất
chuẩn.
Pha động A : Nước chứa 0,05% acid phosphoric. Hòa trộn 1,0 ml acid phosphoric

-

trong 2,0 lít nước. Lọc nếu cần trước khi sử dụng.
SV thực hiện: Tơn Thị Hồi Thu

Hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thư

13


Đề tài: Nghiên cứu quá trình tinh sạch dịch chiết isoflavone từ bã đậu nành bằng phương pháp hấp bằng
phương pháp hấp phụ với hạt nhựa Macroporous D101

- Pha động B : Acetonitrile đạt chuẩn dùng HPLC.
1.4.3. Phương pháp phân tích isoflavone bằng hệ thống HPLC
Qua tìm hiểu theo AOAC, các thơng số trong phân tích isoflavone bằng HPLC :
-

Pha động : Pha động A : Nước chứa 0,05 % acid phosphoric.
Pha động B : Acetonitrile.

-

Pha tĩnh : octadecyl silane liên kết với silicagel (ODS ; C18)
Thể tích tiêm mẫu : 10µl

-

Tốc độ dịng pha động: 0,65ml/phút cho cột đường kính 3mm, 1,5ml/phút đối với
cột đường kính 4,6mm.

-

Detector : UV bước sóng 260nm.
Nhiệt độ buồng cột : 400C
Chạy gradient : Ban đầu 10% pha động B, không giữ thời gian sau tiêm, chạy rửa

giải 30% pha động B hơn 60 phút, 3 phút rửa giải với 90% pha động B, 10 phút
chạy cân bằng với 10% pha động B.
1.5. Cơ sở lý thuyết về phương pháp sắc ký bản mỏng [9]
Sắc ký bản mỏng thuờng duợc tiến hành trên một bản thủy tinh có rải một lớp
mỏng dính chắc của các hạt bột mịn. Lớp mỏng này thuờng được dùng làm pha tĩnh.
1.5.1. Chuẩn bị các bản mỏng
Bột dùng để chế tạo lớp mỏng (ví dụ bột silicagen) thuờng duợc thêm nuớc thành
bột nhão và rải lên bề mặt sach của một tấm kính hay chất dẻo (hoặc phiến kính dùng
dể soi trên kính hiển vi) thành một lớp mỏng. Người ta thường cho thêm một chất kết
dính như bột bó) và bột nhão dể giữ các hạt dính với nhau và dính trên mặt kính. Tấm

kính được để yên cho lớp mỏng dịnh hình và dính vào mặt kính sau đó được đem sấy
vài giờ trong tủ sấy.
Một số hãng hóa chất chế tạo sẵn nhiều loại bản mỏng như bản silicagen chỉ thị
huỳnh quang dưới tia tử ngoại buớc sóng 254 nm.
1.5.2. Khai triển sắc kí
Là q trình cho pha dộng chạy xuyên qua pha tĩnh và kéo mẫu phân tích di
chuyển trên pha tĩnh.
• Thường người ta chấm một giọt mẫu phân tích gần một mép của bản mỏng. Dùng
bút chì đánh dấu nơi chấm mẫu.
• Sau khi giọt mẫu dã khơ, dặt bản mỏng vào bình sắc kí đã bão hịa hơi dung mơi
của pha động, mép phía chấm mẫu duợc nhúng vào dung mơi pha dộng nhưng
không được cho điểm chấm mẫu chạm trực tiếp vào dung mơi động.
• Sau khi dung mơi chạy được nửa hay hai phần ba bản mỏng thì lấy ra sấy khơ.
SV thực hiện: Tơn Thị Hồi Thu

Hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh
ThS. NCS Trần Thị Ngọc Thư

14