Tải bản đầy đủ

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT TINH NGHỆ BẰNG PHưƠNG PHÁP KIỀM HÓA

1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA HÓA


NGUYỄN THỊ THANH THỦY

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT TINH NGHỆ
BẰNG PHƢƠNG PHÁP KIỀM HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƢ PHẠM

Đà Nẵng, 5/2016


2

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đề tài hƣớng dẫn, dƣới sự hƣớng dẫn tận tình

của giảng viên hƣớng dẫn, tôi đã có một quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và học
tập nghiêm túc để hoàn thành đề tài. Kết quả thu đƣợc khi chỉ do nổ lực của
riêng cá nhân tôi mà còn có sự giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và bạn bè.
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin đƣợc bày tỏ lòng chân thành
đến:
 GS.TS Đào Hùng Cƣờng, giảng viên trực tiếp hƣớng dẫn tôi hoàn
thành đề tài khóa luận này. Ban đầu khi còn bỡ ngỡ trong việc lựa chọn và
thực hiện đề tài, tôi có phần lơ là và chán nản. Nhƣng bằng tất cả tâm huyết,
sự tận tình và trách nhiệm của một ngƣời hƣớng dẫn, thầy đã khuyên nhủ, chỉ
bảo tôi từng li từng tí để tôi có thể hoàn thành tốt đề tài này.
 Thầy Nguyễn Văn Din, Cô Võ Thị Kiều Oanh cùng tất cả quý thầy cô
phụ trách phòng thí nghiệm khoa Hóa - Trƣờng Đại học Sƣ phạm - Đại học
Đà Nẵng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi có thể tiến hành thực nghiệm,
hoàn thành đề tài đúng hạn.
 Quý thầy cô trong khoa Hóa - Trƣờng Đại học Sƣ phạm - Đại học Đà
Nẵng, những ngƣời lái đò tâm huyết đã truyền đạt khối lƣợng kiến thức quý
báu cho tôi trong suốt quãng thời gian học tập tại trƣờng.
Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến toàn thể gia đình và bạn
bè, những ngƣời luôn bên cạnh tôi, cổ vũ, động viên tinh thần và là chỗ dựa
vững chắc của tôi trong suốt thời gian, giúp tôi vƣợt qua những lúc khó khăn
nhất trong quá trình thực hiện đề tài.
Mặc dù, đã cố gắng hết sức, tìm tòi và nghiên cứu, dồn tất cả tâm huyết
vào đề tài nhƣng do bản thân vẫn còn hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm
nên đề tài chắc hẳn không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận đƣợc
sự đóng góp của quý thầy cô và các bạn để đề tài có thể hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!


3

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
MỤC LỤC ......................................................................................................... ii
Danh mục các bảng .......................................................................................... iii
Danh mục các hình, biểu đồ ............................................................................. iv
Danh mục các từ viết tắt.................................................................................... v
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... vi
Chƣơng 1:TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU ........................................................ 11
1.1. Giới thiệu chung về nghệ ......................................................................... 11
1.1.1. Đặc điểm, phân bố, phân loại thực vật chi Curcuma, họ Zingiberaceae

......................................................................................................................... 11
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và ngoài nƣớc .................................. 13
1.2. Công dụng của nghệ ................................................................................. 14
1.3. Thành phần hóa học ................................................................................. 15
1.4. Tổng quan về curcumin ............................................................................ 16
1.4.1. Curcuminoid .......................................................................................... 16
1.4.1.1. Cấu trúc của các dẫn xuất curcuminoid ............................................. 16
1.4.1.2. Phân lập các dẫn xuất curcuminoid.................................................... 16
1.4.2. Curcumin ............................................................................................... 18
1.4.2.1. Lý tính ................................................................................................ 18
1.4.2.2. Hóa tính .............................................................................................. 19
1.5. Hoạt tính sinh học của curcumin.............................................................. 25
1.5.1. Hoạt tính kháng ung thƣ ........................................................................ 25
1.5.2. Hoạt tính kháng oxy hóa ....................................................................... 26
1.6. Các phƣơng pháp chiết xuất ..................................................................... 27
1.6.1. Chiết xuất bằng phƣơng pháp ngấm kiệt .............................................. 27
1.6.2. Chiết xuất bằng phƣơng pháp ngâm dầm ............................................. 27
1.6.3. Chiết xuất bằng phƣơng pháp ngâm kiệt ngƣợc dòng .......................... 27


4

1.6.4. Chiết bằng Soxhlet ................................................................................ 27
1.6.5. Chiết bằng cách đun hoàn lƣu ............................................................... 28
1.6.6. Chiết bằng phƣơng pháp lôi cuốn hơi nƣớc .......................................... 28
1.6.7. Lựa chọn dung môi ............................................................................... 28
1.6.8. Kết tinh lại ............................................................................................. 28
1.6.8.1. Chọn dung môi ................................................................................... 28
1.6.8.2. Cách xác định độ hòa tan của một chất đối với dung môi ................. 29
1.6.8.3. Cách hòa tan nóng .............................................................................. 29
1.6.8.4. Gạn lấy tinh thể và làm khô ............................................................... 29
1.7. Xác định điểm chảy.................................................................................. 30
1.8. Phân tích trọng lƣợng ............................................................................... 30
1.9. Các phƣơng pháp phân tích vật lý............................................................ 30
1.9.1. Phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) ...................................... 30
1.9.2. Phƣơng pháp xác định phổ hồng ngoại (IR) ......................................... 31
1.9.3. Phƣơng pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS .......................... 31
1.9.4. Phƣơng pháp đo quang phổ cộng hƣởng từ hạt nhân NMR (Nucear
Magnetic Resonance) ...................................................................................... 32
Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM........................................................................... 33
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................... 33
2.1.1. Nguyên liệu chính ................................................................................. 33
2.1.2. Hóa chất................................................................................................. 34
2.1.3. Thiết bị và dụng cụ................................................................................ 34
2.2. Phƣơng pháp thực nghiệm ....................................................................... 34
2.2.1. Xử lý nguyên liệu .................................................................................. 34
2.2.2. Sơ đồ nghiên cứu................................................................................... 35
2.2.3. Khảo sát các điều kiện ảnh hƣởng đến quá trình chiết tách tinh nghệ.. 36
2.2.3.1. Khảo sát nồng độ dung môi ............................................................... 36
2.2.3.2. Khảo sát nồng độ dung môi KOH...................................................... 36


5

2.2.3.3. Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng ........................................................................ 37
2.2.3.4. Khảo sát pH để kết tủa lớn nhất ......................................................... 37
2.2.4. Nhận danh curcumin trong tinh nghệ bằng phƣơng pháp UV-VIS ...... 37
Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 38
3.1. Ảnh hƣởng của dung môi đến quá trình chiết tách .................................. 38
3.2. Ảnh hƣởng của nồng độ dung môi đến quá trình chiết tách .................... 39
3.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ rắn/lỏng.................................................................... 41
3.4. Ảnh hƣởng của pH đến khối lƣợng kết tủa .............................................. 43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 47
1. Kết luận ....................................................................................................... 47
2. Kiến nghị ..................................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 48


6

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Từ xa xƣa nghệ đã đƣợc biết đến nhƣ một loại gia vị, một loại thuốc gia
truyền chữa rất nhiều bệnh, chữa liền sẹo. Các kết quả nghiên cứu trong nƣớc
và trên thế giới đã chỉ ra rằng trong củ nghệ có các thành phần curcumin, tinh
dầu và tinh bột. Trong đó, curcumin là hoạt chất chính tạo nên màu vàng của
củ nghệ. Curcumin có hoạt tính sinh học độc đáo nhƣ kháng nấm, kháng
khuẩn, làm lành vết thƣơng, điều trị ung thƣ và bệnh AIDS... Tuy nhiên, hàm
lƣợng curcumin trong củ nghệ rất nhỏ, chỉ chiếm 0,3 – 1% về khối lƣợng củ
nghệ. Nhƣ vậy, curcumin tinh khiết đƣợc bán ra ngoài thị trƣờng với giá rất
đắt đỏ.
Hiện nay, trên thị trƣờng xuất hiện rất nhiều thƣơng hiệu tinh bột nghệ
với chất lƣợng cũng nhƣ giá thành khác nhau, dao động từ 100000 –
1000000VNĐ/kg, gồm tinh bột nghệ vàng và tinh bột nghệ đen. Trong đó,
tinh bột nghệ vàng rất đƣợc ƣa chuộng. Tuy nhiên, trên thị trƣờng vẫn tồn tại
một số thƣơng hiệu giả, gây hoang mang tâm lý khách hàng.
Với mong muốn nghiên cứu và chiết tách ra tinh bột nghệ với hàm lƣợng
curcumin cao và giá thành hợp lý, đáp ứng nhu cầu của ngƣời tiêu dùng. Tôi
lựa chọn thân rễ cây nghệ vàng ở quê hƣơng tôi (huyện Hòa Vang, TP Đà
Nẵng) làm nguyên liệu, sử dụng KOH làm dung môi để chiết tách. KOH có
thể tạo muối phenolat với các gốc phenol của curcumin, dễ tan trong nƣớc và
kiềm tạo điều kiện thuận lợi, tăng hiệu suất cho quá trình chiết tách. Với tất cả
những lý do trên, tôi chọn đề tài cho luận văn của mình là “Nghiên cứu sản
xuất tinh nghệ bằng phương pháp kiềm hóa” nhằm đƣa ra quy trình sản xuất
đơn giản với các điều kiện tối ƣu, tạo ra sản phẩm tinh bột nghệ hoàn hảo
nhất.
2. Đối tƣợng nghiên cứu
Thân rễ nghệ vàng thu hái ở huyện Hòa Vang, TP Đà Nẵng.


7

3. Mục đích nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
3.1. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu quy trình sản xuất tinh bột nghệ từ thân rễ nghệ vàng ở
huyện Hòa Vang, TP Đà Nẵng.
- Xác định các điều kiện chiết tối ƣu bằng dung dịch kiềm KOH.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu các điều kiện về nồng độ dung dịch kiềm, tỉ lệ rắn lỏng,
nhiệt độ và pH dung dịch để chiết tách tinh nghệ bằng dung dịch kiềm KOH.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
4.1. Nghiên cứu lý thuyết
- Thu nhập, tổng hợp các tài liệu, tƣ liệu về nguồn nguyên liệu, phƣơng
pháp nghiên cứu các hợp chất tự nhiên, thành phần hóa học và ứng dụng của
thân rễ nghệ vàng.
- Tìm hiểu các phƣơng pháp chiết lỏng - rắn bằng dung dịch kiềm.
- Tìm hiểu các phƣơng pháp lấy mẫu, chiết tách và xác định thành phần
hóa học các chất từ thực vật.
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
- Phƣơng pháp lấy mẫu, thu hái và xử lý mẫu.
- Phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng để xác định các thông số hóa lý và
xác định các điều kiện chiết tách tối ƣu.
- Dùng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS để đánh giá
khảo sát các điều kiện tối ƣu.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Nghiên cứu các điều kiện tối ƣu để chiết tách tinh bột nghệ từ thân rễ
nghệ vàng ở huyện Hòa Vang, TP Đà Nẵng nhằm đƣa ra quy trình sản xuất
tinh bột nghệ đơn giản và hiệu quả nhất.


8

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

Tên bảng

Trang

1.1

Cấu trúc các thành phần của curcuminoid

6

1.2

Các thông số hóa lý của các dẫn xuất curcuminoid

7

1.3

Ảnh hƣởng của pH lên màu và dạng tồn tại của Cur

9

3.1

3.2

3.3

3.4

Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của dung môi đến khối
lƣợng tinh nghệ và mật độ quang
Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ dung môi
đến khối lƣợng tinh nghệ và mật độ quang
Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tỉ lệ rắn/lỏng đến khối
lƣợng tinh nghệ và mật độ quang
Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH đến khối lƣợng
tinh nghệ và mật độ quang

27

29

31

33


9

DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ
Hình 1.1. Công thức hóa học chung của curcuminoid ..................................... 6
Hình 1.2. Kết quả HPLC tƣơng ứng của Cur, DMC, BDMC ........................... 7
Hình 1.3. Các dạng ion của Cur theo pH .......................................................... 9
Hình 1.4. Sự phân hủy của Cur trong môi trƣờng kiềm ................................. 10
Hình 1.5. Phản ứng cộng H2 của Cur .............................................................. 12
Hình 1.6. Cấu trúc của dẫn xuất isoxazole và pyrazole Cur ........................... 12
Hình 1.7. Sự hổ biến của Cur trong dung dịch ............................................... 13
Hình 1.8. Phức Cur với kim loại ..................................................................... 13
Hình 2.1. Thân, lá, hoa của cây nghệ vàng ..................................................... 22
Hình 2.2. Thân rễ của cây nghệ vàng .............................................................. 22
Hình 2.3. Thân rễ cắt ngang ............................................................................ 23
Hình 2.4. Thân rễ sau khi gọt vỏ ..................................................................... 23
Sơ đồ 2.1. Quy trình chiết tách tinh nghệ thô từ thân rễ cây nghệ vàng ......... 24
Hình 3.1. Phổ UV-VIS của tinh nghệ chiết tách từ dung môi nƣớc ............... 27
Hình 3.2. Phổ UV-VIS của tinh nghệ chiết tách từ dung môi KOH 0,05M ... 28
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của nồng độ KOH đến khối lƣợng tinh
nghệ ................................................................................................................. 29
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của KOH đến mật độ quang ............... 29
Hình 3.5. Phổ UV-VIS của tinh nghệ chiết tách từ KOH 0,1M ..................... 30
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của thể tích dung môi đến khối lƣợng
tinh nghệ .......................................................................................................... 31
Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của thể tích dung môi đến mật độ quang ... 31
Hình 3.8. Phổ UV-VIS của tinh nghệ chiết tách từ 300ml KOH 0,1M .......... 32
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của pH đến khối lƣợng tinh nghệ ....... 33
Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của pH đến mật độ quang ................ 33
Hình 3.11. Phổ UV-VIS của tinh nghệ chiết tách từ KOH 0,1M và pH=5,5.. 33
Hình 3.12. Hỗn hợp chiết thu đƣợc sau khi lọc bằng H2O ............................. 34


10

Hình 3.13. Hỗn hợp chiết thu đƣợc sau khi lọc bằng KOH ............................ 34
Hình 3.14. Dịch chiết tinh nghệ thu đƣợc trƣớc khi axit hóa ......................... 35
Hình 3.15. Dịch chiết tinh nghệ thu đƣợc sau khi axit hóa............................. 35
Hình 3.16. Tinh nghệ thô thu đƣợc khi chiết tách từ nƣớc ............................. 35
Hình 3.17. Tinh nghệ thô thu đƣợc khi chiết tách từ KOH ............................ 35


11

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Cur

: Curcumin

DMC

: Dimethoxylcurcumin

BDMC : Bisdemethoxycurcumin
m1

: Khối lƣợng tinh nghệ thu đƣợc lần thứ 1

m2

: Khối lƣợng tinh nghệ thu đƣợc lần thứ 2

m3

: Khối lƣợng tinh nghệ thu đƣợc lần thứ 3

mtb

: Khối lƣợng tinh nghệ trung bình

D

: Mật độ quang

UV-VIS : Quang phổ hấp thụ phân tử
Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu chung về nghệ
1.1.1. Đặc điểm, phân bố, phân loại thực vật chi Curcuma, họ
Zingiberaceae
Theo các tài liệu, ở Việt Nam, họ Gừng có 8 chi, 25 loài khác nhau. Họ
thực vật này khá nhiều gồm 45 chi, trên 1300 loài. Hiện nay trên thế giới có
52 chi với 1500 loài.
* Tên gọi
Tên khoa học: chi Curcuma, họ: Gừng (Zingiberaceae)
Tên gọi khác: Thân rễ gọi là khƣơng hoàng, rễ cũ gọi là uất kim (Trung
Quốc), nghệ nhà, nghệ vàng, củ nghệ (Việt Nam).
* Đặc điểm thực vật
- Cây thảo, sống lâu năm, cao 0,6 – 1,0 m , thƣờng lụi vào mùa khô.
- Thân rễ: phát triển thành củ, hình trụ hơi dẹt, nạc, phân nhánh, lát cắt
ngang có màu vàng cam sẫm, mùi hắc, vị hơi cay, không độc.


12

- Lá: hình trái xoan, nhọn ở 2 đầu, 2 mặt đều nhẵn, dài đến 45cm, rộng
đến 18cm, cuống lá có bẹ, mọc so le.
- Hoa: nhìn tổng thể màu vàng, ra vào tháng 3 đến tháng 5, mọc từ giữa
các lá lên, cuốn hoa hình trụ, ngọn hoa hình nón. Lá bắc hữu thụ khum hình
máng rộng, đầu tròn màu xanh lục nhạt, lá bắc bất thu hẹp hơn, màu tím nhạt.
Cánh hoa ngoài màu vàng nhạt đến xanh lục, chia 3 thùy, thùy trên to hơn.
Tràng có phiến, phiến cũng có 3 thùy, 2 thùy bên phẳng và đứng, thùy dƣới
hõm thành máng sâu.
- Quả nang 3 ngăn, nở bằng 3 van. Hạt có áo hạt.
* Phân bố sinh thái
Nghệ đƣợc trồng ở khắp các nƣớc vùng nhiệt đới (nhƣ Việt Nam, Lào,
Campuchia, Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, …). Nghệ thích nghi với nhiều
vùng khí hậu khác nhau. Ở Việt Nam, nghệ đƣợc trồng phổ biến trong cả
nƣớc và đƣợc trồng nhiều ở Quảng Bình, Quảng Nam, Đắc Nông,…
* Phân loại
Trên thế giới, chi Curcuma có rất nhiều loài. Ở Việt Nam, ngƣời ta đã
tìm thấy 27 loài nghệ gồm một số loài sau:
 Nghệ hay nghệ vàng, Curcuma longa L. (Curcuma domestica Valet).
 Nghệ rễ vàng, Curcuma xanthorrhiza Roxb.
 Nghệ trắng, Curcuma aromatic Salish.
 Nghệ lá hẹp, Curcuma angustifolia Roxb.
 Nghệ đen, Curcuma zedoaria Roecoe.
 Nghệ xanh, Curcuma aeruginosa Roxb.
 Nghệ Nam Bộ, Curcuma cochinchinenis Gapnep.
 Nghệ tím, Curcuma rubens Roxb.
 Uất kim hƣơng Thái Lan, Curcuma alismatifolia.
Nghệ mảnh, Curcuma gracillima.
 Nghệ sen, Curcuma petiolata.


13

 Nghệ leonid, Curcuma leonidii.
 Mì tinh rừng, Curcuma elata Roxb.
Nghệ Quảng Tây, Curcuma kwangsiensis.
 Bình tinh chét, Curcuma pierreane Gagnepain.
 Gừng da cam, Curcuma roscoeana.
Nghệ lùn, Curcuma pygmaea.
 Nghệ khô hạn, Curcuma arida.
 Nghệ Sa Huỳnh, Curucma sahuynhensis.
Một số loài tuy có trong sách phân loại nhƣng không tìm thấy, ngƣợc lại
một số loại nghệ khác đƣợc tìm thấy nhƣng chƣa đƣợc định danh.
* Thu hoạch
Bộ phận chủ yếu của cây nghệ đƣợc sử dụng là thân rễ (củ nghệ) khi
thân lá tàn lụi. Trồng tháng 1 – 3, thu hoạch vu trƣớc, lấy giống ngay để trồng
vụ sau. Nghệ khô, củ béo mập, da xám, thịt màu vàng nâu, có nhiều bột, ăn
hơi ngứa cổ có mùi hăng, không mốc mọt, bảo quan nơi khô mát.
* Bộ phận dùng
Từ thân rễ cắt bỏ hết rễ con, gọt sạch vỏ hoặc rửa sạch, đem hấp từ 6 đến
12 giờ, đợi ráo nƣớc, đem phơi hoặc sấy khô.
Trong dân gian, nghệ còn đƣợc chế biến nhƣ sau:
- Sao với giấm (tỉ lệ về khối lƣợng 5:1): tẩm đều, khoảng 30 phút, dùng
lửa nhỏ sao khô. Hay luộc nghệ với giấm, thái phiến, phơi khô.
- Sao vàng: nghệ thái phiến sao đến khi có màu vàng thẫm.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước
Nhiều công trình đã chứng minh nghệ có tác dụng trong việc phòng ngừa
và chữa trị nhiều bệnh khác nhau, còn đƣợc sử dụng trong nhiều mục đích
khác nhƣ thực phẩm, dƣợc phẩm, mỹ phẩm.


14

Nghệ đƣợc sử dụng làm thuốc và gia vị, nhuộm màu. Gần đây, các công
trình nghiên cứu về thành phần hóa học, hoạt tính sinh học của các hợp chất
trong các loại nghệ đã đƣợc công bố rất nhiều.
Năm 1996, Nguyễn Xuân Dũng và các cộng sự nghiên cứu về tinh dầu
loài Nghệ Nam Bộ. Tác giả Phan Tống Sơn và các cộng sự đã nghiên cứu
thành phần hóa học tinh dầu, hoạt chất sinh học chiết từ các loài nghệ nhƣ:
nghệ xanh, nghệ trắng, nghệ đen, nghệ vàng ở Việt Nam.
Nghiên cứu thành phần hóa học của tinh dầu, một số cây thuộc chi
Curcuma và họ Gừng, nghệ lá hẹp Đăk Lăk, ở Việt Nam đã đƣợc tác giả
Trịnh Đình Chính, Nguyễn Thị Bích Tuyết cùng các cộng sự đã đƣợc công
bố.
GS. Phạm Đình Tỵ, Viện hóa học các hợp chất tự nhiên, đã chiết tách
curcumin và đã đƣa vào sử dụng.
Việc chiết tách curcumin từ củ nghệ bằng dung môi thực phẩm, quá trình
ảnh hƣởng của điều kiện sấy đến hàm lƣợng curcumin trong củ nghệ vàng của
GS.TS. Đào Hùng Cƣờng, cùng với các công sự có giá trị trong thực tiễn.
Từ những năm 2000 đến nay, trên 50 công trình nghiên cứu về thành
phần hóa học, hoạt tính sinh học, phƣơng pháp tổng hợp, công dụng trong
dƣợc phẩm của curcumin ngày càng đƣợc công bố rộng rãi, đƣợc các nhà
khoa học trong và ngoài nƣớc đặc biệt quan tâm và nghiên cứu.
1.2. Công dụng của nghệ
Nghệ dùng làm thuốc kiệng vị và lợi mật, chữa một số bệnh về gan.
Kinh nghiệm dân gian dùng nghệ chữa cúm ho, bôi vào các vết nhọt cho
chống lên da non và không có sẹo. Phụ nữ sau khi sinh, ăn nghệ thì huyết
thông, không đau lƣng, đau mình. Theo đông y, thân rễ nghệ đắng, cay, có
mùi thơm hắc tính ấm.
+ Giảm lƣợng mỡ triglycerit, đặc biệt làm giảm cholesterol toàn phần,
nhƣng lại làm tăng hàm lƣợng HDL (High density lipoprotei) – thành phần rất


15

quan trọng trong bảo vệ tim mạch, phòng chống xơ vữa động mạch, chống
sinh huyết khối, ngăn ngừa hội chứng đột quỵ, nhồi máu cơ máu, bảo vệ tế
bào hồng cầu.
+ Ngăn sự phát triển vi khuẩn lao, chống viêm loét dạ dày, hành tá tràng,
đƣờng tiết niệu, chống lão hóa, tốt cho làn da phụ nữ.
+ Co bóp túi mật nên làm thông mật, giải độc gan, chống xơ gan cổ
chƣớng.
Công năng: hành khí, chỉ thống, phá huyết, thông kinh, tiêu mủ, lên da
non, chủ trị kinh nguyệt không đều, bế kinh, ứ máu, vừng ngực bụng khí
trƣớng đau tức, đau liên sƣờn dƣới, khó thở, sau khi đẻ, máu xấu không ra,
kết hòn cục, đau bụng, ngã thƣơng tổn ứ huyết, dạ dày viêm loét, ung nhọt,
ghẻ lở, phong thấp, chân tay đau nhứt. Ngày dùng 4 – 12g, dạng thuốc sắc.
Dùng ngoài: nghệ tƣơi giã nhỏ vắt lấy nƣớc để bôi lên nhọt, vết viêm
tấy, lở loét ngoài da.
Kiêng kị: cơ thể suy nhƣợc, không có ứ trệ không nên dùng. Phụ nữ có
thai không nên dùng.
1.3. Thành phần hóa học
Phân tích trong thân rễ nghệ chứa:
- Curcumin 0,3% (4 – 8% lƣợng khô tuyệt đối).
- Tinh dầu 1,5% màu vàng nhạt, thơm, bao gồm các sesquiterpen:
zingiberen,

D-α-phellendren

1%,

turmeron,

dehydroturmeron,

α-γ

alantolacton-curcumen, cineol 1%, β-sabinen 0,6%, borneol (0,5% một hỗn
hợp xeton sesquiterpen vòng no gọi là turmaron C15H22O và một xeton thơm
gọi là ar-turmaron 40% hỗn hợp, hỗn hợp tinh dầu 69%.
- Ngoài ra còn có: tinh bột (chiếm khoảng 40% - 50%), nƣớc (chiếm
khoảng 6% - 8%), canxi oxalat, chất béo, một số polysaccarid acid trung tính,
peptit tan nhiều trong nƣớc…


16

1.4. Tổng quan về curcumin
1.4.1. Curcuminoid
1.4.1.1. Cấu trúc của các dẫn xuất curcuminoid
Hỗn hợp curcuminoid (hình 1.1) là một trong những thành phần quan
trọng mang nhiều hoạt tính đáng quý đƣợc chiết từ củ nghệ vàng (Curcumin
longa L.). Hỗn hợp curcuminoid có dạng bột màu vàng và là thành phần chủ
yếu tạo nên màu vàng cam của nghệ.
Lƣợng curcuminoid trong bột nghệ khoảng từ 3 – 6%. Hỗn hợp
curcuminoid có chứa khoảng 77% curcumin, 17% demethoxycurcumin, 3%
bisdemethoxycurcumin.
HO

R

OH

1

R
O

2

O

Hình 1.1. Công thức hóa học chung của curcuminoid
Bảng 1.1. Cấu trúc các thành phần của curcuminoid
R1

R2

CTPT

M (đvC)

Cur

OCH3

OCH3

C21H20O6

368

DMC

OCH3

H

C20H18O5

338

BDMC

H

H

C19H16O4

308

Hợp chất

1.4.1.2. Phân lập các dẫn xuất curcuminoid
Để tìm hiểu, nghiên cứu sâu hơn về curcuminoid cũng nhƣ các dẫn xuất
của nó thì các dẫn xuất này cần phải đƣợc phân lập ra vì mỗi thành phần này
có cấu trúc hóa học khác nhau nên màu sắc và tính chất hóa học cũng khác
nhau. Vì vật việc phân lập các thành phần của curcuminoid ra là vấn đề cần
thiết và mang ý nghĩa thiết thực. Hiện nay đã có nhiều tác giả dùng nhiều
phƣơng pháp khác nhau để phân lập các thành phần của curcumin.


17

Opa vajragupta và cộng sự đã phân lập 3 thành phần curcuminoid bằng
sắc ký cột silicagel 60G, 0.063 – 0.200mm với hệ dung môi
CHCl3:MeOH:AcOH (98:5:2 v/v/v). Theo phƣơng pháp này, Cur đƣợc rửa
giải đầu tiên, kế tiếp là hỗn hợp của Cur và DMC, cuối cùng là BDMC tinh.
DMC đƣợc tác ra khỏi hỗn hợp giữa DMC và Cur bằng sắc ký cột với hệ
dung môi CH2Cl2:MeOH (95:5 v/v).
G.K.Jayaprakasha và cộng sự đã phân lập 3 thành phần curcuminoid
bằng sắc ký cột silicagel. Thu đƣợc Cur, DMC, BDMC lần lƣợt với hệ dung
môi

benzene:

EtOAc

(82:18

v/v),

benzene:

EtOAc

(70:30

v/v),

benzen:EtOAc(58:42 v/v). Nhiệt độ nóng chảy của Cur, DMC, BDMC tƣơng
ứng là 186 – 187, 175 – 176, 231 – 2320C.
W. Chearwae và cộng sự đã cô lấp các dẫn xuất curcuminoid từ cao
ethanol trích từ củ nghệ vàng cũng bằng sắc ký cột silica gel với dung môi
CHCl3, sau đó tăng dần bộ phân cực của hệ dung môi bằng CH3OH. Thu
đƣợc các phân đoạn Cur, DMC, BDMC có độ tinh khiết khoảng 95-99%
(HPLC).
L. Péret-Almeida và cộng sự đã cô lập, xác định cấu trúc và một số tính
chất hóa lý của từng dẫn xuất curcuminoid riêng biệt. Hỗn hợp curcuminoid
(Merck) đƣợc kết tinh lại 3 lần bằng hệ dung môi CH2Cl2:CH3OH (5:1 v/v),
hiệu suất quá trình kết tinh ~ 40%.
Cắn thu đƣợc từ nƣớc cái của quá trình kết tinh đƣợc sắc ký với chất hấp
phụ silica gel tẩm sodium dihydrogen phosphate (NaH2PO4), dung môi rửa
giải là CH2Cl2. Các phân đoạn tinh khiết đƣợc xác định cấu trúc và một số
tính chất vật lý (Bảng 1.2).
Bảng 1.2. Các thông số hóa lý của các dẫn xuất curcuminoid
Điểm chảy (0C)

Cur

DMC

BDMC

184

172

222


18

Hình 1.2. Kết quả HPLC tương ứng của Cur, DMC, BDMC
Điều kiện HPLC: cột spherical Shi-pack CLC NH2 (5

x 150 mm,

Shimadzu), pha động ethanol: nƣớc (85/15 v/v), tốc độ dòng 1ml/phút, 220C,
detector DAD 425nm.
Ngoài ra các thánh phần này còn đƣợc định tính bằng phổ tử ngoại khả
kiến, hồng ngoại, phổ cộng hƣởng từ hạt nhân và bằng phƣơng pháp so màu.
Các kết quả đều cho thấy các thành phần phân lập đƣợc chính là Cur, DMC,
BDMC (Hình 1.2).
1.4.2. Curcumin
1.4.2.1. Lý tính
Có dạng bột màu vàng cam huỳnh quang, không mùi.
Tỉ trọng: 0.93 g/ml.
Điểm chảy: 179 – 1830C.
Bền với nhiệt độ, không bền với ánh sáng. Khi ở dạng dung dịch Cur dễ
bị phân hủy bởi ánh sáng và nhiệt độ.
Tan trong chất béo, ethanol, methanol, diclomethane, aceton, acid axetic
băng và hầu nhƣ không tan trong nƣớc ở môi trƣờng acid hay trung tính (độ
tan <10mg ở 250C).
Tan trong môi trƣờng kiềm tạo dung dịch màu đỏ máy rồi ngả tím.


19

Dung dịch Cur trong dung môi hữu cơ có độ hấp thu cực đại ở bƣớc
sóng từ 420 – 430 nm.
1.4.2.2. Hóa tính
a. Quá trình điện ly theo pH
Cur không tan trong môi trƣờng nƣớc ở pH acid và trung tính nhƣng tan
tốt ở pH kiềm. Nghiên cứu bằng kỹ thuật HPLC cho kết quả điện ly theo pH
của Cur nhƣ sau (bảng 1.3 và hình 1.3):


20

Bảng 1.3. Ảnh hƣởng của pH lên màu và dạng tồn tại của Cur
pH

Màu của dung dịch

Dạng ion tồn tại

<1

Đỏ

H4A+

1–7

Huyền phù màu vàng

H3A

> 7,5

Đỏ

H2A-, HA2-, A3-

H4A+
+

HO

OH

H3CO

OCH 3
OH

OH

H3A
HO

OH

H3CO

OCH 3
O

OH

H2AHO

OH

H3CO

OCH 3
O

O

-

HA2HO

O

H3CO

-

OCH 3
O

O

-

A3O

-

O

H3CO

-

OCH 3
O

O

-

Hình 1.3. Các dạng ion của Cur theo pH


21

b. Phản ứng phân hủy
 Phân huỷ trong môi trƣờng kiềm
Cur tƣơng đối bền trong môi trƣờng acid nhƣng lại bị phân hủy nhanh
chóng trong môi trƣờng kiềm. Ở pH = 8.5, chỉ sau 5 phút Cur đã bắt đầu phân
hủy thành ferulic acid và feruloylmethane. Sau đó, feruloylmethane còn bị
phân hủy thành vanillin và acetone (Hình 1.4).
O

O

HO

OH
OCH 3

OCH 3

O

O
HO

OH

HO
OCH 3

OCH 3

CHO
O

HO
OCH3

+

Hình 1.4. Sự phân hủy của Cur trong môi trường kiềm
Nghiên cứu của Ying Jan Wang và cộng sự cũng cho thấy 90% Cur bị
phân hủy sau 30 phút trong môi trƣờng đệm phosphate pH = 7.2, 370C.


22

 Phân hủy dƣới tác dụng của ánh sáng
Cur không bền với ánh sáng, đặc biệt ở trạng thái dung dịch. Khi tiếp
xúc với ánh sáng, Cur bị phân hủy ngay cả ở dạng rắn và bị phân hủy nhanh
hơn khi ở trạng thái dung dịch. Sản phẩm phân hủy là vanillin, vanillic acid,
ferulic aldehyde, ferulic acid. Cur có thể bị phân hủy dƣới tác dụng của ánh
sang ngay cả khi có mặt oxi và không oxi.
- Không có oxi, Cur có thể bị vòng hóa.
- Khi có mặt oxi và ánh sang, Cur phân hủy tạo thành 4-vinylguaialcol
và aniline.
c. Phản ứng cộng hyđro
Trong phân tử Cur có nối đôi trong mạch cacbon nên có thể phản ứng
với 1, 2 hoặc 3 phân tử H2 tạo thành các dẫn xuất đihyđrocurcumin,
tetrahyđrocurcumin và hexahyđrocurcumin, khi có mặt xúc tác kim loại hay
oxit kim loại (Ni, PtO2) tƣơng ứng (hình 1.5), các sản phẩm này cũng là các
chất kháng oxy hóa.
HO

OH

+ H2 , Ni (PtO2)
H3CO

OCH 3
O

OH

n = 1: dihydrocurcumin
HO

OH

H3CO

OCH 3
O

OH


23

n = 2: tetrahydrocurcumin
HO

OH

H3CO

OCH 3
O

OH

n = 3: hexahydrocurcumin
HO

OH

H3CO

OCH 3
O

OH

Hình 1.5. Phản ứng cộng H2 của Cur
d. Phản ứng imine hóa
Cur là hợp chất diketone nên có thể phản ứng với các amin bậc nhất
(RNH2), hydroxylamine (NH2OH), hydrazine (NH2-NH2), semicarbazide
(NH2NHCONH2),… tạo các dẫn xuất imine (base Schiff) hoặc dẫn xuất imine
tƣơng ứng.
Cur cũng là hợp chất β-diketone nên ngoài khả năng tạo các imine và
dẫn xuất imine, Cur còn có thể tạo các hợp chất dị vòng khác nhau (Hình 1.6).
Hiện nay có một số nghiên cứu tổng hợp các hợp chất dị vòng của Cur nhƣ dị
vòng pyrazole, isoxazole Cur.
HO

OH

H3CO

OCH 3
O

N

Isoxazole curcumin
HO

OH

H3CO

OCH 3
N

NH

Pyrazole curcumin
Hình 1.6. Cấu trúc của dẫn xuất isoxazole và pyrazole Cur


24

e. Phản ứng tạo phức
Cur với cấu trúc diketon trong môi trƣờng acid hay trung tính nằm dƣới
dạng hỗ biến keton-enol đối xứng và ổn định (Hình 1.7), làm cho Cur có khả
năng tạo phức mạnh với nhiều ion kim loại khác nhau nhƣ: Zn2+, Sn2+, Al3+,
Cu2+, Ni2+, Fe3+, …
H
H
R

R

CH

R
O

O

R

C
O
H

O

Hình 1.7. Sự hỗ biến của Cur trong dung dịch
Các ion kim loại này hấp thu các cặp electron trong nguyên tử oxy của
phân tử Cur để tạo phức. Phức ion kim loại (Hình 1.8) không bền ở nhiệt độ
cao và khi tiếp xúc với ánh sáng trong thời gian dài. Một ion kim loại có thể
tạo phức với một hay nhiều phân tử Cur.
HO

OH

H3CO

OCH 3
O

M

O

O
O

HO

OH
OCH 3

OCH 3

HO

OH

H3CO

OCH 3
O
HOH

M

O
OCOCH 3

Hình 1.8. Phức Cur với kim loại


25

g. Phản ứng của nhóm hydroxyl trên vòng benzene
Do sự liên hợp cặp electron của nhóm OH với vòng benzene làm cho
nhóm phenoxyl của Cur dễ nhƣờng nguyên tử H tạo thành gốc tự do phenoxyl
bền vững. Ngoài ra nhóm methylene ở giữa nhóm β-diketone có thể nhƣờng
nguyên tử H tạo gốc tự do carbon ổn định. Hai hƣớng phản ứng này góp phần
giải thích hoạt tính kháng oxy hoá mạnh của Cur và các dẫn xuất của chúng.
1.5. Hoạt tính sinh học của curcumin
Từ xa xƣa, curcumin đã đƣợc dùng làm màu thực phẩm và dùng trong
các bài thuốc dân gian. Curcumin đã đƣợc sử dụng nhƣ một vị thuốc dân gian
để chữa một số bệnh nhƣ bệnh gan, nhiễm khuẩn, bệnh ngoài da, viêm loét dạ
dày, phòng và chữa một số loại ung thƣ… Curcumin không gây độc đối với
ngƣời ở liều lƣợng lên đến10g/ngày. Chính vì tính an toàn nên curcumin có
nhiều tiềm năng sử dụng trong dƣợc phẩm.
Curcumin còn là chất chống viêm, chống oxy hóa điển hình, có thể sử
dụng trong điều trị bệnh mà không sợ gây loãng xƣơng, gây loét dạ dày.
Ngoài ra, curcumin cũng đã đƣợc chứng minh là có khả năng kháng
khuẩn, kháng nấm cao, có triển vọng lớn trong điều trị viêm gan siêu vi B, C
và cả HIV với giá rẻ.
Nhƣ vậy, ta thấy hoạt tính của curcumin rất đa dạng và phong phú. Nội
dung luận văn xin đƣợc trình bày hoạt tính kháng ung thƣ và hoạt tính kháng
oxy hóa của curcumin.
1.5.1. Hoạt tính kháng ung thư
Hiện nay, ung thƣ đang đƣợc xem là bệnh nan y và đƣợc điều trị dựa trên
sự kết hợp của ba phƣơng pháp: xạ trị, phẫu trị và hóa trị. Riêng thuốc trị ung
thƣ trong hóa trị là thuốc khó sử dụng hơn cả vì độc tính cao. Thuốc trị ung
thƣ có tác dụng ức chế sự phát triển và biệt hóa các tế bào ung thƣ nhằm chặn
đứng sự phát triển và di căn của ung thƣ. Tuy nhiên đại đa số các thuốc điều
trị ung thƣ hiện nay đều dễ bị nhờn thuốc và hệ số an toàn giảm dần theo thời


x

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×