KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁCH CURCUMINOID TỪ THÂN RỄ NGHỆ VÀNG CURCUMA LONGA L. S Ử DỤNG DUNG MÔI HYDROTROPE

Chúng tôi chọn phương pháp trích ly sử dụng bếp khuấy từ để trích ly Thí nghiệm 4: Lựa chọn nguyên liệu cho quá trình trích ly sử dụng dung môi hydrotrope Thực hiện quá trình trích ly s

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁCH CURCUMINOID TỪ

THÂN RỄ NGHỆ VÀNG CURCUMA LONGA L.

SỬ DỤNG DUNG MÔI HYDROTROPE

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THỊ KIM THOA Ngành : CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Niên khóa: 2004-2008

Tháng 10/2008

KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁCH CURCUMINOID TỪ

THÂN RỄ NGHỆ VÀNG CURCUMA LONGA L

SỬ DỤNG DUNG MÔI HYDROTROPE

Tác giả

NGUYỄN THỊ KIM THOA

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

Cấp bằng Kỹ sư ngànhCông nghệ hóa học

Giáo viên hướng dẫn

Th.S NGUYỄN HỮU ANH TUẤN

Tháng 10/2008

Gởi lời cảm ơn chân thành đến cô T.S Trần Thanh Lương, các chị ở phòng Vật liệu thuộc Viện công nghệ hóa học và các thầy cô ở phòng thí nghiệm hóa của Bộ môn Công nghệ hóa học Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ và luôn tạo cảm giác thoải mái để em có thể thực hiện tốt đề tài.

Sẽ không quên các thầy cô ở Bộ môn Công nghệ hóa học, Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh đã truyền đạt kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực hiện đề tài

Luôn nhớ đến các bạn lớp DH04HH, những người bạn luôn bên cạnh khi khó khăn đến với tôi.”

TP Hồ Chí Minh, tháng 10/2008

Nguyễn Thị Kim Thoa

TÓM TẮT

Dưới sự hướng dẫn của Th.S Nguyễn Hữu Anh Tuấn, đề tài nghiên cứu “Khảo sát

quá trình chiết tách curcuminoid từ thân rễ nghệ vàng Curcuma longa L sử dụng

dung môi hydrotrope” đã được S.V Nguyễn Thị Kim Thoa thực hiện từ tháng 2/2008

đến tháng 10/2008 tại phòng thí nghiệm I4 thuộc Bộ môn Công Nghệ Hóa Học, Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

Mục đích đề tài:

− Đề xuất quy trình trích ly Curcumin từ củ nghệ vàng Curcuma longa L sử

dụng dung môi hydrotrope

− Khảo sát điều kiện trích ly tối ưu Nâng cao độ tinh khiết của sản phẩm

Thí nghiệm 2: Sử dụng phương pháp trích ly trực tiếp (dung môi tiếp xúc trực tiếp với nguyên liệu) sử dụng sinh hàn hoàn lưu.

Khảo sát thời gian 2, 4, 8 giờ kể từ giọt đầu tiên nhỏ xuống bình cầu, (R/L = 10%; nồng độ dung dịch = 1 M)

Kết quả: Thu được dung dịch màu vàng, hơi sệt, thêm nước từ từ để hạ nồng độ dung dịch xuống dưới điểm MHC, để lắng 10giờ Thấy trong dung dịch xuất hiện kết tủa và một phần lơ lửng trong dung dịch Lọc lấy kết tủa bằng máy lọc chân không Nhưng thời gian lọc rất lâu, không hiệu quả, kết quả thu được lẫn nhiều tạp

iv

-Thí nghiệm 3: Trích ly sử dụng bếp khuấy từ.

Thực hiện ở nhiệt độ thường, tốc độ quay của cá từ 500 vòng/phút, với thời gian trích

ly khảo sát 2, 5, 8 giờ (R/L = 10%; nồng độ dung dịch = 1 M)

Kết quả: Thu được dung dịch màu vàng, hạ nồng độ dung dịch sau trích xuống dưới nồng độ MHC bằng nước, sau đó để lắng và thu kết tủa bằng phương pháp ly tâm Curcumin thô thu được xốp hơn so với phương pháp trích ly sử dụng sinh hàn hoàn lưu

Chúng tôi chọn phương pháp trích ly sử dụng bếp khuấy từ để trích ly

Thí nghiệm 4: Lựa chọn nguyên liệu cho quá trình trích ly sử dụng dung môi hydrotrope

Thực hiện quá trình trích ly sử dụng bếp khuấy từ với hai nguyên liệu: bột nghệ chưa loại béo và bột nghệ đã loại béo bằng ether dầu hỏa có nhiệt độ sôi 30-60oC.Bột nghệ chưa loại béo: tạo ra lớp nhựa bám vào đáy lọ dựng trong đó có chứa curcumin, rất khó tách nhựa và curcumin dẫn đến hiệu suất trích ly giảm  chọn bột nghệ đã loại nhựa

Qua kết quả thu được của các thí nghiệm khảo sát, chúng tôi chọn tiến hành trích ly

sử dụng bếp khuấy từ và bột nghệ

2./ Thực hiện khảo sát các yếu tố ảnh hưởng: nồng độ, tỷ lệ nguyên liệu và

dung môi, thời gian trích ly.

Thí nghiệm 5: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới hai đáp ứng hiệu suất quá trình và độ tinh khiết của sản phẩm.

Kết quả thu được:

Các thông số phù hợp để trích curcumin trong củ nghệ vàng sử dụng dung môi hydrotrope: thời gian trích 8h, nồng độ 2M, tỷ lệ nguyên liệu và dung môi 5%

Hiệu suất tối ưu của quá trình trích ly: 5,356%

Độ tinh khiết cao nhất 94,1%

Thí nghiệm 6: Định tính và định lượng sản phẩm

MỤC LỤC

Trang tựa i

Lời cám ơn ii

Tóm tắt iii

Mục lục iv

Danh mục các phụ lục vi

Danh sách các hình vii

Danh sách các bảng viii

Danh sách các từ viết tắt ix

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích đề tài 1

1.3 Nội dung đề tài 2

1.4 Yêu cầu 2

Chương 2:TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Cây nghệ [1, 2, 3] 3

2.1.1 Tên gọi 3

2.1.2 Đặc điểm thực vật 5

2.1.3 Phân bố sinh thái 5

2.1.4 Trồng trọt, thu hoạch và bảo quản 5

2.1.5 Thành phần hóa học 5

2.1.6 Công dụng của củ nghệ 6

2.2 Tinh dầu: 8

2.2.1 Tính chất vật lý [1] 9

2.2.2 Thành phần hóa học của tinh dầu [8] 9

2.2.3 Các phương pháp trích ly tinh dầu [9, 10] 9

2.3 Curcumin 9

2.3.1 Tên gọi và thành phần hóa học của curcumin [1, 2,3] 9

2.3.2 Tính chất vật lý [1] 10

2.3.3 Tính chất hóa học [8, 11, 12, 13, 14] 11

vi

-2.3.4 Hoạt tính sinh học của Curcumin 13

2.3.5 Tác dụng dược lý của curcumin 14

2.3.6 Phương pháp điều chế 18

2.3.7 Ứng dụng của curcumin trong thực phẩm 22

2.4 Dung môi hydrotrope [22, 23, 24, 25,26, 27, 28] 23

2.4.1 Giới thiệu 23

2.4.2 Tính chất của dung môi hydrotrope 24

2.4.3 Ưu điểm của dung môi hydrotrope so với dung môi khác 25

Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 32

3.1 Thiết bị, hóa chất và nguyên liệu 28

3.1.1 Nguyên liệu 28

3.1.2 Thiết bị 28

3.1.3 Hóa chất 29

3.2 Tiến trình thực nghiệm 29

3.3 Khảo sát nguyên liệu 30

3.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu 30

3.3.2 Khảo sát độ ẩm 30

3.3.3 Xác định hàm lượng curcumin trong bột nghệ 31

3.4 Trích ly sử dụng dung môi hydrotrope 31

3.4.1 Nhận danh và định lượng curcumin 33

3.5 Các thí nghiệm sơ bộ 35

3.5.1 Lựa chọn phương pháp trích ly 36

3.5.2 Lựa chọn nguyên liệu quá trình trích ly .36

3.6 Phương pháp thí nghiệm 36

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

4.1 Kết quả khảo sát nguyên liệu 39

4.1.1 Chuẩn bị nguyên liệu 39

4.1.2 Xác định độ ẩm 39

4.1.3 Xác định hàm lượng Curcumin trong bột nghệ 40

4.2 Kết quả khảo sát sơ bộ 41

4.3 Kết quả khảo sát điều kiện trích ly 42

4.3.1 Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố lên chỉ tiêu hiệu suất .45

4.3.2 Độ tinh khiết của curcumin sản phẩm 48

4.3.3 Nhận xét chung 51

4.4 Nhận danh curcumin 52

4.4.1 Xác định điểm nóng chảy 52

4.4.2 Phương pháp sắc ký bản mỏng 53

4.5 Định lượng hàm lượng curcumin trong sản phẩm .54

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 61

5.1 Kết luận 61

5.2 Đề nghị 61

viii

-DANH SÁCH CÁC PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Độ ẩm nguyên liệu 65

Phụ lục 2: Phương pháp lập đường chuẩn 66

Phụ lục 3: Quy trình chiết tách curcumin sử dụng dung môi hydrotrope .67

Phụ lục 4: Hàm lượng curcumin trong sản phẩm 68

Phụ lục 5: Thông số điều chỉnh nồng độ dung dịch Na-Sal trong các nghiệm thức 69

Phụ lục 6.: Kết quả thí nghiệm 70

Phụ lục 7: Xử lý số liệu dùng phần mềm JMP 4.0 71

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1:Thành phần dinh dưỡng của củ nghệ 4

Bảng 2.2: Một số loại dung môi Hydrotrope 23

Bảng 2.3: Các tính chất của Sodium Salicilat 24

Bảng 2.4: Nồng độ tối thiểu của các dung môi hydrotrope .25

Bảng 4 1: Kết quả xử lý nghệ tươi 39

Bảng 4 2: Độ ẩm của nghệ tươi 39

Bảng 4 3: Độ ẩm của nghệ khô 40

Bảng 4 5: Thông số điều chỉnh nồng độ hydrotrope trong các nghiệm thức 43

Bảng 4 6: Kết quả thực nghiệm 44

Bảng 4 7: Bảng ước lượng các tham số (Parameter Estimates) 46

Bảng 4.8: Bảng ước lượng các tham số 49

Bảng 4.9: Bảng đánh giá tác động của các yếu tố lên độ tinh khiết của curcumin 49

Bảng 4 10: Kết quả thực nghiệm nhiệt độ nóng chảy .53

Bảng 4 4: Độ hấp thu A của dung dịch chuẩn 54

x

-DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Cây nghệ, củ nghệ 4

Hình 2.2: Bột nghệ 3

Hình 2.3: Củ nghệ vàng 4

Hình 2.4: Cấu trúc một số dung môi Hydrotrope 24

Hình 2.5: Cấu tạo phân tử Sodium salicilat 24

Hình 4 1: Sơ đồ mối tương quan giữa hiệu suất thực tế và hiệu suất dự đoán .45

Hình 4 2: Sơ đồ dự đoán ảnh hưởng của các yếu tố lên hiệu suất .46

Hình 4.3: Mô hình bề mặt đáp ứng của chỉ tiêu hiệu suất biểu diễn theo các yếu tố nồng độ, thời gian, tỷ lệ nguyên liệu và dung môi 47

Hình 4.4: Tương tác giữa các yếu tố 47

Hình 4.5: Sơ đồ mối tương quan giữa độ tinh khiết thực tế và độ tinh khiết dự đoán 48

Hình 4 6: Sơ đồ dự đoán ảnh hưởng của các yếu tố lên độ tinh khiết 49

Hình 4.7: Mô hình bề mặt đáp ứng của độ tinh khiết biểu diễn sự thay đổi theo các yếu tố thời gian, nồng độ, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, .50

Hình 4.8: Tương tác giữa các yếu tố lên độ tinh khiết của sản phẩm .50

Hình 4.9: Prediction Profiler, giản đồ tối ưu 52

Hình 4 10: Bảng sắc ký lớp mỏng .53

Hình 4 11: Tinh thể Na-Sal 55

Hình 4 12: Bột nghệ nguyên liệu sau khi tách tinh dầu 56

Hình 4 13: Trích curcumin trên bếp khuấy từ ở nhệt độ 400C 56

Hình 4 14: Dung dịch Curcumin sau khi lắng 57

Hình 4 15: Thiết bị ly tâm 57

Hình 4 16: Dung dịch trích sau khi ly tâm 57

Hình 4 17: Dung dịch curcumin thô sau khi lọc (ly tâm) 58

Hình 4 18: Curcumin sau khi kết tinh 58

Hình 4 19: Bình triển khai sắc ký lớp mỏng 59

Hình 4 20: Kết quả chạy sắc ký lớp mỏng (TLC) 60

Hình 4 21: Curcumin sản phẩm 60

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Na-NBBS: Muối Natri n-butyl benzen sulfonate

Na-CuS: Muối Natri Cumene sulfonate

Na-BMGS: Muối Natri butyl mono glycol sulfonate

PTSA: Acid p-Toluene sulfonic

NA-Sal: Muối Natri Salicylate

STT: Số thứ tự

Klượng: Khối lượng

Ngliệu: Nguyên liệu

Dmôi: Dung môi

NL/DM: Tỷ lệ nguyên liệu và dung môi

HPLC: High Performane Liquid Chromatography (Sắc ký lỏng ao áp)TLC: Thin layer chromatography (Sắc kí bản mỏng)

an toàn thực phẩm Ngoài ra, thực phẩm góp phần không nhỏ trong việc phòng ngừa

và chữa bệnh Nghệ được biết đến với nhiều tác dụng chữa bệnh và được ứng dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm và trong công nghệ dược

Thành phần có dược tính chính của nghệ là curcumin và tinh dầu

Curcumin là chất tạo màu chính trong củ nghệ và có hoạt tính sinh học mạnh Hoạt tính chính của curcumin là họat tính kháng khuẩn, kháng oxi hóa, tuy nhiên nó còn có tính kháng viêm, kháng nấm, làm liền vết thương, chống dị ứng, chống co thắt, ức chế

sự phát triển của khối u, … Ngoài ra, trong một số nghiên cứu tại trường y khoa Havard cho biết curcumin còn có tác dụng trong việc điều trị HIV, Alzheimer Ở nước

ta, trữ lượng nghệ rất dồi dào và nhu cầu sử dụng curcumin của người dân ngày càng tăng nhưng hầu hết curcumin sử dụng trong nước đều được nhập từ nước ngoài

Tại Việt Nam, việc chiết tách các hoạt chất sinh học thiên nhiên còn gặp nhiều khó khăn Do trong quá trình chiết tách cần sử dụng các dung môi hữu nhưng dung môihữu cơ có tính độc, dễ bay hơi, dễ cháy nổ, tồn đọng trong sản phẩm và ảnh hưởng xấu tới môi trường Quá trình trích ly, tinh chế phức tạp, hiệu suất quá trình thấp và chi phí sản xuất cao

Với mục tiêu hướng tới xây dụng quy trình sản xuất curcumin thân thiện với môi trường, tận dụng nguồn nguyên liệu trong nước, đáp ứng nhu cầu sử dụng của người dân Cần có những nghiên cứu sâu hơn để tiến đến chủ động sản xuất curcumin trong nước Được sự đồng ý của Bộ môn công nghệ hóa trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của Th.S Nguyễn Hữu Anh Tuấn, chúng tôi

thực hiện đề tài: “Khảo sát quá trình chiết tách curcuminoid từ thân rễ nghệ vàng

Curcuma longa L sử dụng dung môi hydrotrope”.

1.2 Mục đích đề tài

 Đề xuất quy trình trích ly Curcumin từ củ nghệ vàng Curcuma longa L sử dụng

dung môi hydrotrope

 Khảo sát điều kiện trích ly tối ưu Nâng cao độ tinh khiết của sản phẩm

1.3 Nội dung đề tài

Chúng tôi tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly curcumin

từ nguồn nguyên liệu: thân rễ nghệ vàng Bình Dương

Khảo sát trên 3 yếu tố ảnh hưởng đến qui trình:

i Nồng độ dung môi chiết

ii Tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi

iii Thời gian trích ly

Quá trình khảo sát được đánh giá trên 2 đáp ứng: hiệu suất quá trình và độ tinh khiết của curcumin thành phẩm

1.4 Yêu cầu

 Đưa ra quy trình tách chiết curcumin

 Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng tới quá trình trích ly

 Xác định hiệu suất và độ tinh khiết của sản phẩm thu được

Curcuma là tên La tinh bắt nguồn từ từ "Kourkoum ", một từ có nguồn gốc Arập nghĩa

là cây nghệ tây Curcuma cũng là tên do Linnaeus đặt vào năm 1737 cho một loại cây thảo dược một lá mầm ở Ấn Độ

Hình 2.1: Cây nghệ, thân rễ nghệ Hình 2.2: Bột nghệ

(Food-Info_net Curcumin (Turmeric)_files)Nghệ có nhiều loại nhưng thường gặp các loại sau :

Nghệ hay nghệ vàng, Curcuma longa L.

Nghệ rễ vàng, Curcuma xanthorrhiza Roxb.

Bột nghệ, Curcuma pierreana Gagnep.

Nghệ trắng, Curcuma aromatica Salish.

Nghệ xanh, nghệ tím, Curcuma zedoaria (Berg) Rose.

Nghệ đen Curcuma zedoaria Roecoe

Trong luận văn này, chúng tôi chọn khảo sát nghệ vàng Curcuma longa L từ Bình

Dương với tên gọi địa phương là nghệ “xà cừ”

5

-2.1.2 Đặc điểm thực vật

Cây thảo sống lâu năm, cao 0,6-1m, thân rễ to, hình trụ hay hình cầu dài từ 2-5cm, đường kính từ 1-3cm, có ngấn, phân nhánh thành nhiều củ hình bầu dục Củ chắc và nặng, cắt ngang thấy rõ hai vùng: vỏ ở ngoài có màu vàng nhạt, trụ giữa màu vàng sẫm hơn, chiếm 2/3 bán kính Mùi thơm hắc, vị cay Lá mọc thẳng từ thân rễ, gốc thuôn hẹp đầu hơn nhọn, dài từ 30-40cm, rộng 10-15cm, hai mặt nhẵn cùng màu lục nhạt, mép nguyên uốn lượn, bẹ lá rộng và dài

2.1.3 Phân bố sinh thái

Nghệ có nguồn gốc nguyên thủy từ Ấn Độ, từ thời xa xưa cây được trồng ở nhiều nơi ở Trung Quốc Từ thế kỷ VII đến thế kỷ VIII, cây được du nhập sang Đông Phi và Tây Phi Ngày nay, nghệ là cây trồng phổ biến ở các nước vùng nhiệt đới thuộc châu

Mỹ Latinh, châu Phi, châu Á, châu Úc, và một phần châu Âu

Ở Việt Nam, nghệ được trồng ở khắp các địa phương, nhưng cây phát triển tốt ở các tỉnh phía Nam với khí hậu nhiệt đới nóng, ẩm

2.1.4 Trồng trọt, thu hoạch và bảo quản

Nghệ được trồng ở nhiều nơi, vừa làm gia vị vừa làm thuốc Cây không kén đất, ưa

ẩm, chịu bóng nhưng không chịu được úng

Ở Việt Nam, nghệ được trồng vào cuối tháng 2 đến hết tháng 3

Nghệ thu hoạch vào mùa đông khi cây lụi tàn Năng suất trung bình đạt 11-12 tấn

củ tươi một hecta

 Thân rễ được thu hái vào tháng 8 và tháng 9, cắt bỏ rễ để riêng Muốn để nghệ lâu, người ta hấp nghệ trong 6-12 giờ, để ráo nước rồi đem phơi nắng hoặc sấy khô

2.1.5 Thành phần hóa học

Trong nghệ người ta đã phân tích được:

 Chất màu curcumin 4-8% lượng khô tuyệt đối, tinh thể nâu đỏ, ánh tím, không tan trong nước, tan trong rượu, ete, cloroform, dung dịch có huỳnh quang màu xanh lục Tan trong acid (màu đỏ tươi), trong kiềm (màu đỏ máu rồi chuyển sang tím), trong chất béo (dùng làm chất nhuộm các chất béo)

 Tinh dầu chiếm 1-5% khối lượng, tinh dầu có màu vàng nhạt, thơm Trong tinh dầu

có curcumene C15H24, 5% paratolylmethyl cacbinol và 1% lông não hữu tuyến Hai

chất sau chỉ thấy có trong tinh dầu Curcuma xanthorrhiza Roxb.

Ngoài ra, còn có tinh bột, canxi oxalat, chất béo.

Theo R.R.Paris và H.Moyse (1967) củ nghệ chứa 8-10% nước, 6-8% chất vô cơ, 50% tinh bột nhựa

40-2.1.6 Công dụng của củ nghệ

2.1.6.1 Các nghiên cứu về tác dụng của củ nghệ [4, 5, 6]

Nghiên cứu của Đức về nghệ: chống những bệnh viêm khớp xương, chống oxy hóa mạnh, chữa lành sẹo của các loại mụn

Là một vũ khí công hiệu chống lại các triệu chứng do căn bệnh Alzheimer gây ra Đây là kết quả nghiên cứu đầy hứa hẹn do một nhóm các nhà khoa học thuộc trường Đại học California (Mỹ) thực hiện Bệnh Alzheimer gây thoái hóa một số tế bào não khiến bộ não không thể hoạt động bình thường Những người mắc căn bệnh này gặp trở ngại trong khả năng suy nghĩ, ghi nhớ, hiểu và quyết định Họ ngày càng gặp khó khăn trong việc thực hiện những công việc hàng ngày Đặc điểm chính của bệnh Alzheimer trong bộ não là sự có mặt của những “mảng suy yếu do tuổi già” được tạo bởi một chất gọi là beta-amyloid Các thử nghiệm thực hiện ở loài chuột đã chứng minh rằng củ nghệ ngăn chặn sự tích tụ của beta-amyloid và làm tiêu hủy những mảng suy yếu Đối với nhà thần kinh học Gregory Cole, tác giả chính của nghiên cứu này,

“củ nghệ là phương pháp công hiệu nhất trong số tất cả các phương pháp điều trị được thử nghiệm Nó có thể được dùng để phòng ngừa và điều trị căn bệnh Alzheimer” Theo giáo sư Cole, các nghiên cứu mới đây đã từng chứng minh rằng củ nghệ làm giảm các thương tổn do sự oxy hóa và viêm nhiễm có thể tìm thấy trong những căn bệnh như Alzheimer, ung thư hoặc tim mạch Trung tâm nghiên cứu bệnh Alzheimer (ADRC) thuộc trường Đại học California đang tìm những người tình nguyện để thử nghiệm tính hiệu quả của phương pháp này đối với người Mục tiêu là xác định hàm lượng có thể sử dụng là bao nhiêu Nhiều nghiên cứu về phương pháp này sẽ được bắt đầu trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Nhiều nhà khoa học như Guy Laroche, H.Leclec, Robber, Trương Ngôn Chí (TQ), M.M.Semiakin (Nga), Taniyma.H (Nhật Bản), Vũ Điền, Võ Văn Lan (VN) có các nghiên cứu về nghệ như sau:

 Phá cholesterol trong máu

 Diệt nấm, sát trùng với bệnh nấm, với Staphyloc và vi trùng khác

7

- Tăng bài tiết mật, có tính chất co bóp túi mật → điều chỉnh một số rối loạn gan mật làm da mịn màng hơn

 Tác dụng đối với cơ năng giải độc của gan

 Giảm galactoza niệu

 Dùng trong những bệnh về gan và mật thì chóng hết đau Tuy nhiên, trong trường hợp sỏi mật cấp tính thì kết quả chậm

 Ngăn cản sự phát triển vi trùng lao

 Các tác dụng khác trong nghiên cứu màng tế bào, khuẩn lao và hủi

Ngành y học cổ truyền của Ấn Độ đã dùng gia vị này từ hàng trăm năm nay vì những đặc tính chống viêm của nó

Ở Ấn Độ, nghệ được dùng làm chất nhuộm màu trong dược học, bánh kẹo và công nghệ thực phẩm Trong y học Ấn Độ, nghệ được dùng làm chất dễ tiêu, bổ và lọc máu, chữa sốt rét, trộn với sữa nóng trị cảm lạnh Nước ép nghệ tươi được dùng làm thuốc chống ký sinh trùng trong nhiều bệnh ngoài da Dùng nghệ đắp ngoài, chữa những bệnh loét không đau Dùng bột nhão làm từ bột thân rễ nghệ cùng với vôi để chữa đau khớp Nước sắc thân rễ có tác dụng giảm đau trong viêm tấy có mủ Cao nước thân rễ được dùng điều trị các bệnh về mật

Trong y học Trung Quốc, nghệ được dùng làm thuốc kích thích, bổ, giảm đau, cầm máu và tăng cường chuyển hóa được chỉ định trong loét dạ dày, chảy máu dạ dày do loét (phối hợp với các dược liệu khác), tiểu ra máu và các bệnh khác Dùng ngoài dạng bột chữa vết thương, trĩ, viêm mủ da và bệnh nấm tóc Mỗi lần uống 8-10g dạng thuốc bắc và hãm Dùng ngoài dạng bột từ thân rễ phơi khô

Ở Nepal, nghệ được dùng làm thuốc, bổ, làm trung tính, lọc máu Dùng ngoài, chữa bong gân và vết thương Nước sắc thân rễ nghệ dùng trong viêm tấy có mủ Nước ép tươi chữa giun sán và chống ký sinh trùng trong nhiều bệnh ngoài da Nghệ cũng được dùng làm thuốc chống dị ứng

Ở các nước Đông Nam Á, nghệ được coi là có tác dụng bổ dạ dày, gây trung tiện, cầm máu, chữa vàng da và bệnh gan khác Dùng ngoài chữa ngứa, vết thương nhỏ, sâu

bọ cắn, phát ban, đậu mùa và làm thuốc làm mưng mủ Có tác dụng điều trị rối loạn kinh nguyệt, làm tăng tuần hoàn, làm tan cục máu đông, trị nhiễm khuẩn đường tiết niệu, đau bụng ngực và lưng, tiêu chảy, thấp khớp, ho, lao phổi, là thuốc chống co

thắt, trị viêm lợi, có tác dụng diệt côn trùng, diệt nấm, diệt giun tròn Ở Papua Niu Guinê, nghệ trị đau ở da, vết thâm tím, viêm xuất tiết, giảm sốt và làm gia vị.

Nghệ ức chế tính chất gây đột biến của các chất ngưng tụ từ khói thuốc lá và dịch chiết thuốc lá

2.1.6.2 Sơ lược về chất màu trong củ nghệ [7]

Màu vàng đặc trưng trong củ nghệ do hỗn hợp sắc tố polyphenolic (các curcuminoids) mà chủ yếu là curcumin

Curcuminoid rất bền nhiệt nhưng nhạy cảm với ánh sáng và pH Khi pH tăng lên khoảng 7,5 – 10,2 sự thoái hóa là cao nhất, nhưng pH tăng từ 10,2 – 11,5 sự thoái hóa giảm xuống Tuy nhiên thành phần bisdesmethoxycurcumin lại bền với kiềm, do đó trong công nghiệp người ta sẽ tăng thành phần của bisdesmethoxycurcumin đối với những sản phẩm mang tính kiềm, để trách sự thoái hóa kiềm người ta có thể cho thêmvào thực phẩm các acid như citric, gentisic và các chất nhũ hóa

Curcuminoid rất nhạy với ánh sáng nhưng ion Al3+ lại có tác dụng làm giảm sự nhạy cảm Như trong sản phẩm dưa chuột ngâm giấm: đối với sản phẩm không chứa

Al3+ thì thời gian để làm giảm một nửa lượng curcumin là 7,5giờ, nhưng sản phẩm chứa Al3+ thì thời gian đó là 10,5 – 14 giờ Hoạt động của Al3+ có được do hình thành phức hợp kim loại-turmeric Phức hợp này sẽ chống lại sự phân hủy curcumin bởi ánh sáng

Ion Al3+ở nồng độ 1 – 4mM có thể chống lại sự thoái hóa nhiệt cho các sản phẩm rau quả muối ngâm ở nhiệt độ 40 – 90oC Hơn nữa Al3+ còn giảm sự thoái hóa các chất màu trong nghệ bởi peroxydase Sự bền vững của các curcuminoid trong dung dịch muối ngâm giảm dần theo thứ tự curcumin, desmethoxycurcumin,

bisdesmethoxycurcumin (BESANCON Pierre, BIDAN Pierre,…)

2.2 Tinh dầu:

Củ nghệ chứa từ 1 – 5% tinh dầu từ quá trình chưng cất lôi cuốn hơi nước từ 10giờ Tinh dầu nghệ chứa khoảng 60% turmerone, 25% zingiberene và một lượng nhỏ -phellandrene, -sabinene, cineol và forneol

Độ tan: tan trong 4-5 thể tích cồn 800; 0,5 – 1 thể tích cồn 900.

2.2.2 Thành phần hóa học của tinh dầu [8]

Tinh dầu nghệ có mùi thơm hoạt tính sinh học mạnh, được dùng làm thuốc chữa nhiều loại bệnh, thúc đẩy các nhà khoa học nghiên cứu và tìm hiểu thành phần hóa học

để tìm ra hợp chất mới Các thành phần chủ yếu trong tinh dầu nghệ được xác định là những sesquiterpene keton: ar-turmerone, -turmerone, -turmerone, và curlone.Nhiều hợp chất terpen khác cũng được xác định có trong tinh dầu nghệ: -pinene,

-pinene, camphene, limonene, terpinene, caryophyllen, inalool, borneol, isoborneol, camphor, eugenol, cineol, curzerenone, curcumene

2.2.3 Các phương pháp trích ly tinh dầu [9, 10]

Dựa trên cách thực hành, người ta chia các phương pháp sản xuất tinh dầu ra làm bốn loại: cơ học, tẩm trích, hấp thu và chưng cất hơi nước

Nhưng dù tiến hành theo bất kỳ phương pháp nào, quy trình sản xuẩt đều phải đáp ứng những yêu cầu chung sau:

 Tinh dầu thu được phải có mùi thơm tự nhiên như nguyên liệu

 Quy trình khai thác phải phù hợp với nguyên liệu

 Tinh dầu phải được lấy triệt để khỏi nguyên liệu, với chi phí thấp nhất

2.3 Curcumin

2.3.1 Tên gọi và thành phần hóa học của curcumin [1, 2,3]

Tên quốc tế của Curcumin: 1.7-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,6- dion

heptadien-3,5-Curcuminoid chiếm 3 – 5% nguyên liệu, là những dẫn xuất diarylheptan gồm:

Curcumin (curcumin I) chiếm 50 – 60%

Demethoxycurcumin (curcumin II) chiếm 20 – 30%

Bisdemethoxycurcumin (curcumin III) chiếm 7 – 20%

Và một dẫn xuất không đối xứng là dihydrocurcumin

Độ bền của thành phần curcuminoid khác nhau, curcumin I kém bền nhất, curcumin

III có độ bền cao nhất Mức độ không bền của curcuminoid không phụ thuộc vào

thành phần nhưng phụ thuộc nồng độ của các curcuminoid, thể hiện rõ nhất ở nồng độ

 Curcumin không tan trong nước, tan trong rượu, chloroform, dung dịch có huỳnh

quang màu màu xanh lục Tan trong acid (màu đỏ tươi), trong kiềm (màu đỏ máu rồi

ngả tím), trong chất béo (dùng để nhuộm các chất béo)

 Curcumin bền trong quá trình sử dụng và lưu trữ ở điều kiện thường

 Màu của curcumin bền với nhiệt độ, không bền với ánh sáng và khi có sự hiện

diện của SO2 với nồng độ 10ppm

 Dung dịch curcumin trong dung môi hữu cơ có độ hấp thu cực đại ở bước sóng

khoảng 420 – 430 nm

2.3.3.2 Phản ứng phân hủy

 Phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng:

Màu curcumin không bền khi tiếp xúc với ánh sáng.Curumin bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng gắt Có thể xảy ra các phản ứng phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng khác nhau khi có mặt Oxi và không có Oxi

 Không có Oxi, Curcumin có thể bị vòng hóa:

 Khi có Oxi và ánh sáng: Curcumin bị phân hủy tạo ra 4-vinylguaialcol và vanillin

 Phân hủy trong môi trường kiềm:

Nhóm Cacbonyl gắn vào nguyên tử cacbon mang nối đôi làm cho liên kết C = C được hoạt hóa, tạo điều kiện cho phản ứng phân hủy curcumin trong môi trường kiềm xảy ra

dễ dàng dưới tác dụng của nhiệt độ

2.3.3.3 Phản ứng tạo phức

Curcumin với cấu trúc diketon trong môi trường acid hay trung tính nằm dưới dạng

hỗ biến keto – enol đối xứng và ổn định, làm cho curcumin có khả năng tạo phức với nhiều ion kim loại khác nhau như: Zn, Sn, Al, Cu, Ni, Fe, Mo, W,… Đây là phản ứng đặc trưng của curcumin

Phức kim loại bao gồm ion kim loại trung tâm liên kết với các phân tử khác bằng các liên kết cộng hóa trị Các ion kim loại hấp thu các cặp electron trong nguyên tử oxy của phân tử curcumin để tạo phức Phức ion – kim loại 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 curcumin

2.3.3.5 Phản ứng của nhóm -OH trên vòng benzen

Các cặp electron chưa liên kết của oxy nhóm hydroxyl liên hợp mạnh với vòng benzen làm cho nguyên tử H của nhóm OH trở nên linh động hơn Điều này giải thích tính acid và khả năng phản ứng với các gốc tự do của curcumin

Ngoài ra, phản ứng với các gốc tự do còn liên quan đến sự chuyển nguyên tử H của nhóm methylen ở carbon giữa mạch, làm giảm hay mất hoạt tính của các gốc này Hai

ZnCl2+

+ 2H2O

13

-hướng phản ứng này góp phần giải thích tính chống oxy hóa mạnh của curcumin khi ứng dụng trong ngành dược

2.3.4 Hoạt tính sinh học của Curcumin

Curcumin dự phòng và cải thiện những thương tổn gây thực nghiệm ở dạ dày do kích thích sản sinh chất nhầy

Curcumin có tác dụng kháng virus và ức chế protease của HIV-1 và HIV-2

Curcumin và những dẫn xuất của chúng là thành phần có hoạt tính chống viêm, tác dụng này có thể do khả năng thu dọn những gốc oxy có liên quan đến quá trình viêm.Natri curcuminat kích thích không đặc hiệu co bóp cơ trơn hồi tràng cô lập chuột

lang Curcumin ức chế sự tạo khí in vitro và in vivo Cho thêm curcumin vào Clostridium perfringens phân lập từ chuột in vitro và cho curcumin vào thức ăn chuột

cống trắng làm giảm sự tạo khí Tinh dầu và natri curcuminat làm tăng tiết mật sau khi tiêm tĩnh mạch cho chó; ngoài ra, còn kích thích cơ túi mật

Tác dụng kháng khuẩn của một số thành phần hóa học của nghệ đã được chứng minh Chất curcumin I có tác dụng ức chế in vitro sự phát triển của trực khuẩn lao ở

nồng độ tối thiếu 25 g/ml, ngoài ra, còn có tác dụng ức chế Salmonella paratyphi ở

50g/ml, tụ cầu vàng ở 50 g/ml

Một công trình tập hợp kết quả nghiên cứu của 15 nhóm tác giả cho thấy nghệ có tác dụng: kháng khuẩn, kháng oxy hóa, kháng nấm, chống co thắt phế quản, kháng histamin, chống viêm, long đờm

Curcumin chiết từ nghệ có tác dụng ức chế sự tan hồng cầu gây ra bởi hydrogen peroxide ở những nồng độ thấp nhưng không ức chế ở những nồng độ cao

Curcumin cho chuột cống trắng ăn đã có tác dụng kích thích của men arylhydroxy

là men phụ thuộc vào cytochrom P450 của ty lạp thể gan, trong hệ thống men oxygenase của chức phận hỗn hợp của gan

Một chất tương tự curcumin chiết từ nghệ vàng có hoạt tính chống oxy hóa mạnh đối với sự tự oxy hóa của acid linoleic trong một hệ nước-cồn bản thân không có tác dụng trên gan, nhưng có vẻ như đã biến đổi trong gan thành một dẫn xuất của acid cinnamic có tác dụng tăng tiết mật

2.3.5 Tác dụng dược lý của curcumin

Từ xưa, người ta đã biết dùng nghệ chữa trị nhiều bệnh khác nhau như viêm nhiễm, rối loạn tiêu hóa,… nhiều công trình nghiên cứu từ nghệ đã ra đời tập trung vào tinh dầu nghệ và thành phần hoạt chất chính trong nghệ là curcumin và các dẫn xuất của curcumin

Kết quả cho thấy curcumin có khả năng trị liệu đa dạng thúc đẩy các nhà nghiên cứu tìm hiểu sâu hơn về cơ chế trị liệu này Cơ chế kháng oxi hóa của curucmin là một khám phá quan trọng chi phối tính đa dạng về khả năng chữa trị của curcumin

Cấu trúc phân tử curcumin tạo ra hoạt tính sinh học mạnh của curcumin:

Nhóm para hydroxyl - hoạt tính kháng oxy hóa

Nhóm keto – họat tính kháng viêm, ung thư, kháng sinh

Liên kết C=C hoạt tính kháng viêm

2.3.5.1 Tính kháng oxy hóa của nghệ và curcumin [15]

Trong quá trình hít thở vật lý, oxy kết hợp với mô, oxy hóa thành phần tế bào và các phân tử sinh học Quá trình oxy hóa này tạo ra những sản phẩm oxy hóa là các gốc tự

do Các gốc tự do có khả năng phản ứng rất cao với các hợp chất sinh học gây ra tổn thương mô

Một chuỗi các sự thay đổi khi bị tổn thương như sau:

Sự nhạy cảm hóa của vết thương

Hoạt hóa thực bào và sản sinh ra các gốc tự do nguy hiểm

Phóng thích acid Arachidonic và thành lập peroxide

Phóng thích ion kim loại dự trữ trong tế bào

Các protein có thể phản ứng với peroxide làm tăng cường độ tổn thương gây ra bởi các gốc tự do

Cạn kiệt dần các cơ chế kháng oxy hóa tự nhiên của tế bào

Các hợp chất chứa oxy hoạt tính là nguyên nhân gây ra sự phá hủy thành phần tế bào như carbonhydrat, lipid, protein,… Một số gốc tự do có hoạt tính mạnh như ROO., NO,O2, OH,… gốc tự do OH là gốc quan trọng có khả năng phản ứng mạnh nhất, các ion kim loại Fe2+, Cu2+, có trong tế bào sống đóng vai trò quan trọng trong quá trình xúc tác để tạo gốc tự do

15

-Chất kháng oxy hóa có khả năng kết thúc chuỗi phản ứng dây chuyền tạo gốc tự do bởi các tương tác sau:

− Dập tắt hay trung hòa gốc tự do

− Tương tác với tác nhân oxy hóa ngăn chặn chúng phát triển (kết hợp với oxy làm giảm khả năng phản ứng oxy hóa)

− Ngăn chặn các enzym oxy hóa

− Tạo phức hay phá hủy tính oxy hóa của ion kim loại

Curucminoid là hợp chất thiên nhiên, có tính kháng oxy hóa mạnh Cả dịch trích nghệ và curcumin tinh đều có khả năng ngăn chặn sự hình thành các gốc tự do như superoxide, hydroxyl Tính kháng oxy hóa của curcumin là ngăn chặn sự peroxide hóa các lipid trong cơ thể

Phân tích cấu trúc của curcumin thì nhóm OH trên vòng benzen giữ vai trò quan trọng cho khả năng chống oxy hóa

Cho động vật ăn curcumin đã làm giảm mức độ tạo thành peroxide béo giảm nhiễm bệnh và ngăn chặn sự tạo thành các gốc tự do có hại Những nghiên cứu ở tế bào gan thỏ và chuột cho thấy: chỉ cần curcumin ở nồng độ vi lượng đã giảm được sự tạo thành peroxide béo Curcumin cũng ngăn chặn tác hại do sự oxy hóa và sự thay đổi vật chất

di truyền DNA trong nguyên sinh chất

Curcumin còn ngăn ngừa bệnh tim mạch gây ra do sự co hẹp thành động mạch Sự

co hẹp thành động mạch do sự lắng đọng các mảng cholesterol bị oxy hóa cao tương ứng với mức độ các peroxide béo cao Với người khỏe mạnh, dùng 500 mg curcumin mỗi ngày, trong vòng bảy ngày lượng peroxide béo trong máu giảm 33% tương ứng lượng cholesterol trong máu giảm 29%

Một ứng dụng khác về khả năng oxy hóa của curcumin là dùng làm chất phụ gia có nguồn gốc thiên nhiên trong thực phẩm, nó giúp cho thực phẩm không bị ôi thiu do sự oxy hóa dầu mỡ trong suốt quá trình bảo quản

Tóm lại, nghệ và curcumin có tính chất kháng oxy hóa mạnh và ngăn chặn sự hinh thành gốc tự do phá hủy các tế bào sinh học trong cuộc sống

2.3.5.2 Hoạt tính kháng viêm [16]

Viêm nhiễm là một chuỗi các phản ứng của cơ thể chống lại sự tốn thương mô Phản ứng này cần thiết cho quá trình bắt đầu lành vết thương và cũng tạo ra sự đau

đớn kết hơp với nổi đỏ và phồng rộp vết thương Trong quá trình viêm nhiễm, cơ thể sinh ra một hormon gọi là acid arachidonic Acid archidonic dưới tác dụng của enzime cyclooxygenase bị chuyển hóa thành các prostaglandin (PG) và thromboxan (TX), thành acid hydroxyeicosatetraenoic (HETE) và leukotrien (LT) Một số PG làm giản

nở mạch máu, trong khi LT làm tăng khả năng thấm qua mạch làm trương phồng mô, dẫn đến quá trình gây viêm Lượng PG tăng lên gây mẫn đỏ, trương phồng đau nhức vết thương, còn vài TX, LT có thể ngăn cản quá trình cung cấp máu và năng lượng cho

tế bào

Nghiên cứu về mối quan hệ giữa cấu trúc hóa học của curcumin và hoạt tính sinh học của chúng cho thấy sự hiện diện của liên kết đôi ở vị trí C3,4 và C3’,C4’ và nhóm OH

ở vị trí C8,8’ trên vòng benzen tạo ra hoạt tính kháng viêm cho curcumin

Mặt khác, nếu khóa nhóm OH cũng không làm giảm hoạt tính kháng viêm trong vai trò ngăn cản mô sinh sản histamin – chất gây viêm quan trọng Ngoài ra, sự có mặt của nhóm keto trên dây carbon của curcumin cũng góp phần ngăn cản hoạt động của histamin

Chất kháng viêm có khả năng ngăn cản enzime cyclooxygenase và lipooxygenase –nhóm enzime kết hợp với phản ứng chuyển hóa của acid arachidonic trong cơ thể

Sự ngăn cản hoạt động của enzime sẽ làm giảm sản phẩm gây viêm từ sự chuyển hóa của acid arachidonic Curcumin có tác dụng giống aspirin, nhưng tốt hơn aspirin khi sử dụng cho những người bị nghẽn huyết khối mạch máu, viêm khớp

2.3.5.3 Ngăn cản và điều trị ung thư [17]

Tác nhân gây ung thư là các chất hóa học trong thực phẩm, phụ gia thực phẩm, trong quá trình xử lý thực phẩm, chất gây ô nhiễm môi trường, hóa chất tổng hợp, thuốc và mỹ phẩm

Sự phát triển của ung thư gồm nhiều giai đoạn mà bắt đầu là sự xuất hiện khối u và phát triển khối u Chống ung thư là ngăn cản sự phát triển của khối u và các bước phát triển của khối u

17

-Dịch trích nghệ và curcumin ngăn cản ung thư dưới tác dụng sau:

Chất gây ung thư

Hoạt động của chất gây ung thư

Nhân bản tế bào mà vật liệu

di truyền bị đã thay đổi

Ấn định đột biến

Ung thư

Sơ đồ 2 1: Hoạt động của curcumin ngăn cản chất gây ung thư

Cho chuột ăn 1% mỗi ngày ngăn chặn được khối u bao tử và ung thư vú, với 2%curcumin mỗi ngày sẽ ngăn ngừa ung thư ruột kết ở thỏ

Trong một đánh giá lâm sàng trên 62 bệnh nhân bị ung thư da dùng kem chứa 0,5% curcumin, kết quả giảm mùi hôi, ngứa và tiết dịch trên phần lớn bệnh nhân (mùi hôi giảm 90%, ngứa giảm 50%, tiết dịch giảm 70%)

2.3.5.4 Hoạt tính kháng đột biến [18]

Khả năng ngăn ngừa ung thư liên quan đến khă năng ngăn cản sự đột biến gen Đột biến gen là sự thay đổi gen được hình thành trong quá trình tái tạo tế bào Một nghiên cứu về khả năng chống đột biến gen ở 16 người nghiện thuốc ở Ấn Độ với hàm lượng 1,5 g curcumin/ngày trong 30 ngày cho thấy: chất bài tiết ra ngoài giảm và khả năng các enzime chuyển hóa khói thuốc thành những chất không độc được tăng cường.Với thực phẩm, quá trình nấu nướng ở nhiệt độ cao cũng bị thay đổi tính chất lý hóa tạo ra những chất gây đột biến gen và ung thư, có hại cho sức khỏe Dịch trích nghệ và curcumin ngăn cản sự tạo thành những chất này, do đó nó được dùng làm phụ gia thực

 Ngăn cản cytochrom 450

 Tăng cường quá trình sản sinh GCH và giải độc

Bài tiết gen tiền ung thư

Kết hợp trực tiếp tế bào ung thư và

vô hiệu hóa nó.

Ngăn cản sự phát triển khối u

phẩm Đồng thời, dịch trích nghệ và curcumin cũng ngăn cản sự tạo thành độc tố aflatoxin, chất độc từ nấm mốc trong thực phẩm khi không được bảo quản tốt.

Ngoài ra, chất bảo quản natri nitrit làm tăng cường màu sắc và cấu trúc cho thịt bị chuyển hóa thành hợp chất nitrozo trong môi trường acid của bao tử, có thể gây đột biến hay ung thư Những phản ứng này bị ngăn chặn bởi hợp chất phenolic như curcuminoid, vitamin C, E và –caroten Curcumin ngăn cản quá trình nitrozo hóa bằng cách trung hòa các ion nitrit ngay lập tức trong thức ăn Đó là tác động của nhóm hydroxyl trên vòng benzen

2.3.5.5 Hoạt tính kháng đông máu.[18],

Sự kết tụ của các tiểu cầu trong máu sẽ gây ra hiện tượng đông máu làm cản trở dòng máu mang năng lượng tới tế bào Curcumin ngăn cản hoạt động của enzime cycloxygenase tạo thêm tiểu huyết cầu nên curcumin có tác dụng chống đông máu và liều dùng có thể lên đến 200 mg/kg qua đường uống

2.3.5.6 Tính chất kháng virus, vi sinh vật và ký sinh trùng [8, 19]

Curcumin còn được dùng trong điều trị HIV nhờ khả năng chống lại virus

Dịch trích cồn của nghệ còn có tác dụng kháng khuẩn chỉ với hàm lượng 50 mg/ml Curcumin với nồng độ 2,5-50mg/100ml cồn ngăn cản được sự phát triển của

Staphylococus aureus Natri curcuminat kháng khuẩn Micrococcus pyogen chỉ với

hàm lượng 1ppm

Dịch trích chloroform và eter có khả năng kháng nấm gây viêm da

Dịch trích cồn ngăn cản sự sản xuất aflatoxin từ nấm Aspergillus parasiticus và kháng nấm Entamoeba histolynca.

Hỗn hợp các curcumin, demethoxycurcumin, bisdemethoxycurcumin,

cyclocurcumin còn cho thấy tính kháng giun

Curcuminoid an toàn, không độc đối với cơ thể, không có tác dụng phụ khi dùng trong thời gian dài

2.3.6 Phương pháp điều chế

2.3.6.1 Trích ly curcumin từ củ nghệ [20, 21, 22]

19

-a./Quá trình trích ly sử dụng dung môi.

Trích ly là quá trình tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp bằng dung môi mà dung môi này chỉ hòa tan chọn lọc một số chất trong hỗn hợp Trích ly chất hòa tan trong chất lỏng gọi là trích ly lỏng, trích ly chất hòa tan trong chất rắn gọi là trích ly rắn

Trích ly là quá trình khuếch tán Hiệu suất nồng độ ở hai pha tiếp xúc nhau là động lực của quá trình Chất tan chuyển dời về pha có nồng độ nhỏ hơn (pha rắn sang pha lỏng hoặc pha lỏng này sang pha lỏng khác)

Diễn biến của quá trình trích ly có thể hệ thống hóa như sau:

− Nguyên liệu hấp thu dung môi, dung môi sẽ xâm nhập vào đó và tạo thành các mixell Sau khi đã đẩy các bọt khí ra khỏi tế bào, mixell hòa tan chất tan của bề mặt nguyên liệu Sau đó dung môi xâm nhập sâu vào trong tế bào và tiếp tục hòa tan chất tan ở sâu trong mao quản

− Một tỷ lệ lớn các chất hòa tan chứa trong tế bào bị phá vỡ do quá trình cắt, nghiền được trích ly trực tiếp bởi quá trình rửa trôi

− Khi hỗn hợp được lắc, chất tan dời khỏi bề mặt bên ngoài của màng tế bào bởi sự đối lưu Nguyên liệu được trích ly tới trạng thái cân bằng hay gần cân bằng giữa lượng chất tan của nguyên liệu rắn và dung môi

− Sản phẩm của quá trình trích ly là hỗn hợp các cấu tử đã tách dời cộng với dung môi Thường tách dung môi bằng phương pháp chưng cất

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly

 Sự chênh lệch nồng độ giữa hai pha: khi chênh lệch nồng độ lớn, lượng chất trích

ly sẽ tăng lên, thời gian trích ly giảm, thực hiện bằng cách tăng tỷ lệ dung môi so với nguyên liệu

 Diện tích tiếp xúc: đối với quá trình trích ly rắn lỏng, diện tích tiếp xúc càng tăng quá trình trích ly càng nhanh, do đó cần tăng diện tích tiếp xúc bằng cách nghiền, thái, băm nhỏ vật liệu

 Tính chất của vậy liệu (độ ẩm) cũng ảnh hưởng tới hiệu suất quá trình trích ly

 Nhiệt độ: nhiệt độ tăng quá trình khuếch tán và làm giảm độ nhớt, phần tử chất hòa tan chuyển động dễ dàng giữa các phân tử và dung môi Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao có thể xảy ra các phản ứng không mong muốn khác gây khó khăn cho quá trình

Do đó, việc tìm ra nhiệt độ tối ưu thích hơp cho quá trình trích ly là rất quan trọng

 Thời gian trích ly: thời gian tăng lượng chất khuếch tán tăng, nhưng thời gian phải có giới hạn, khi đạt độ trích ly cao nhất nếu tiếp tục kéo dài thời gian sẽ không có hiệu quả kinh tế.

b./Phương pháp hệ một dung môi:

Bột nghệ được ngâm với ethanol và lọc sau một ngày Phần bã được lọc rửa với ethanol một lần nữa Curcumin được tách khỏi dung môi và kết tủa bằng dung dịch chì acetat bão hòa Sau đó, lọc rửa sản phẩm với ethanol và nước

Phân hủy muối chì bằng khí H2S lọc và rửa kết tủa với nước, sấy khô ở 800C Hòa tan trong benzen, cho qua cột sắc ký CaCO3 và rửa giải với ethanol 1% trong benzen Sau đó, làm bay hơi dung môi thu được curcumin Hiệu suất của quá trình 0.3%

Sơ đồ 2 2: Phương pháp trích ly curcumin hệ một dung môi.

Ngâm rửa với ethanol, lọc

Bột nghệ

Curcumin Curucmin thô

Rắn

Dịch

Bã 2

Bã 1

Ngâm với ethanol, lọc

 Rửa với EtOH và nước.

 Lọc, rửa với nước

 Cô đuổi dung môi.

Dịch ethanol

21

-c./ Phương pháp hệ hai dung môi:

Bột nghệ được trích bằng ete dầu hỏa trong Soxhlet trong 16 giờ, để loại bỏ tinh dầu Lấy phần bã đem trích với dung môi benzen để lấy hết chất màu Dịch trích thu được đem đuổi dung môi thu được curcumin Hiệu suất của quá trình là 1,1%

Sau này, có một vài phương pháp khác chiết curcumin dựa theo cách chiết hai dung môi:

 Loại tinh dầu và resin bằng ete dầu hỏa (40-600C), sau đó trích curcumin bằng dung môi aceton

 Loại tinh dầu bằng ligoin, sau đó trích curcumin bằng diethyl ete

Sơ đồ 2 3: Phương pháp trích ly curcumin hệ hai dung môi.

Loại dung môi

Curcumin Benzen, 48 giờ

Ngâm eter dầu hỏa

c./ Phương pháp sử dụng chất tang-tan.

Theo Gaikar: có thể dùng các dung môi chất lưỡng cực có mạch alkyl ngắn gồm các muối của natri, kali với các alkyl benzensulfonat như: benzensulfonat, etylbenzensulfonat, nitrobenzoat,… Quy trình này được thực hiện ở nhiệt độ từ 0-800C

2.3.6.2 Tổng hợp curcumin [8]

Curcumin được tổng hợp bằng phản ứng ngưng tụ aldol của andehyd thơm (vanillin) với hợp chất enolic alkyl diketon (RCH2-CO-CH2-CO-CH2R) phản ứng được thực hiện trong dung môi phân cực cho proton và được xúc tác bằng amin bậc một hay amin bậc hai

2.3.7 Ứng dụng của curcumin trong thực phẩm

 Kỹ nghệ bơ sữa

Đây là hình thức áp dụng cơ bản của curcumin:

Kem vani: sử dụng bằng cách kết hợp curcumin với norbixin tỷ lệ khoảng 20ppm curcumin với 12ppm norbixin

Yauort: sử dụng với liều lượng khoảng 5ppm sẽ tạo màu vàng chanh đẹp mắt cho sản phẩm Trong các sản phẩm bơ sữa curcumin nhuộm màu do sự tạo thành nhũ tương dầu trong nước, trong đó curcumin phân bố tron pha dầu

Ngoài ra curcumin còn được ứng dụng trong các sản phẩm đông lạnh với nồng độ khoảng 5-15 ppm

 Ứng dụng khác

Do curcumin không tan trong nước nên việc sử dụng có phần hạn chế Để tăng khả năng sử dụng người ta phối trộn curcumin với các chất nhũ hóa như polysorbat, dầu thực vật, tạo phức curcumin với cyclodextrin (encapsul hoa curcumin- phương pháp bao bọc curcumin bằng một lớp màng háo nước)

Theo từ điển hóa học: “Hydrotrope”: chất tăng-tan (là hợp chất có khả năng làm tăng độ hòa tan của một số chất hữu cơ ít tan)

Dung môi hydrotrope là dung môi có khả năng làm tăng độ tan của một số các hợp chất hữu cơ ít tan hoặc không tan trong nước, thường dung môi này được gọi là chất tăng-tan Các hợp chất tăng-tan chính là các muối hữu cơ có khả năng làm tăng sự hòa tan trong nước, thường là các muối của alkyl benzene sulfonate như natri, kali, canxi, amoni, magie Khả năng làm tăng sự hòa tan của các hợp chất hữu cơ vào nước không chỉ phụ thuộc vào nồng độ của chất tăng - tan mà còn phụ thuộc bản chất của chất tăng-tan và chất tan

Bảng 2.2: Một số loại dung môi Hydrotrope

Tên các dung môi hydrotropeMuối Natri Toluen sulfonateMuối Kali Toluen sulfonateMuối Natri Xylene sulfonateMuối Kali Xylene sulfonateMuối Ammoni Xylene sulfonateMuối Canxi Xylene sulfonateMuối Natri Cumene sulfonate (Na-CuS)Muối Ammoni Cumene sulfonateMuối Natri n-butyl benzen sulfonate (Na-NBBS)Muối Natri butyl mono glycol sulfonate (Na-BMGS)

Acid p-Toluene sulfonic (PTSA)Muối Natri Salicylate (NA-Sal)

ONa O

Hình 2.4: Cấu trúc một số dung môi Hydrotrope

Trong đề tài này chúng tôi chọn dung môi Natri Salicilat để khảo sát và thu hồi dung môi bằng cô quay chân không

OH

ONa O

Hình 2.5: Cấu tạo phân tử Sodium salicilat

Các tính chất của Natri Salicilate được cho trong bảng 2.3:

Bảng 2.3: Các tính chất của Sodium Salicilat

Khả năng hòa tan trong nước 1000g/l ở nhiệt độ 20oC

2.4.2 Tính chất của dung môi hydrotrope

Các phân tử có cấu trúc với đầu kỵ nước là các mạch thẳng ngắn hoặc nhóm alkyl hoặc vòng thơm với các nhóm alkyl ngắn gắn với một đầu phân cực hoặc nhóm ion đều có thể sử dụng như một loại dung môi hydrotrope Hydrotrope cũng có một đầu kỵ nước tác dụng như một chất hoạt động bề mặt, nhưng tính chất này yếu hơn so với các chất hoạt động bề mặt Khả năng hòa tan của dung môi hydrotrope tăng khi nồng độ của nó nằm trên nồng độ tối thiểu của hydrotrope (MHC: Minimum hydrotrope concentration) tương tự như nồng độ micell tới hạn (CMC: critical micellar concentration) trong chất hoạt động bề mặt Tuy nhiên, độ tan không có sự thay đổi

Việc tận dụng nghệ, một nguồn dược liệu rẻ tiền, phong phú trong nước và áp dụng kỹ thuật trích ly hiện đại sẽ tạo ra nguồn dược, mỹ phẩm nội địa, vừa kế thừa vừa phát huy tiềm năng y học cổ truyền, góp phần bảo vệ hữu hiệu sức khỏe cho nhân dân.Các quy trình trích ly curcumin trước đây khi chưa sử dụng dung môi hydrotrope gặp các nhược điểm như:

Sastry B.S [Res.Ind 1970,15,(4),258-60] trích ly sử dụng dung môi ethanol, ethyl acetate và benzen với quy trình trích ly cồng kềnh, phức tạp Sản phẩm thu được đạt

độ tinh khiết không cao do lẫn các tạp chất giống nhựa cây

Myagi, Hisashige và cộng sự trích ly curcumin bằng CO2 siêu tới hạn Thực ra, sử dụng CO2 siêu tới hạn để tách tinh dầu và sau đó, tách trích ly curcumin từ củ nghệ bằng hỗn hợp ethanol và nước Quá trình trích ly này không hiệu quả về mặt kinh tế và curcumin thu được sau khi tách nước có lẫn tạp cyclodextrin [Jpn Kokai Tokyo Koho JP06, 69, 479,409,479,(CL.C07C49/255), Jan 18, 1994, Appl 92/169, 647, Jun 26,

1992, 5pp]

Ran, Qiliang và Zhou, Xianrong trích ly curcumin từ củ nghệ bằng dung dịch kiềm (pH9) Curcumin được thu hồi khi kết tủa ở pH 3-4 Sản phẩm thu được chứa

82,5% curcumin, tuy nhiên curcumin không bền trong môi trường kiềm và sự thoái biến tốc độ giảm nhanh từ pH 7,45 đến tối đa 10,2, theo Price Lisa C và Buescher.R.W.

Một số nhược điểm của các dung môi trích ly curcumin thường dùng trước đây:

i Dung môi hữu cơ thường độc với người

ii Tồn dư hóa chất trong sản phẩm cuối cùng, không được phép sử dụng trong thực phẩm và dược phẩm

iii Các dung môi trích thường là chất dễ bay hơi, dễ cháy, khó tái sinh

Curcuminoid là các hợp chất kém phân cực, ít tan tan nước, nên chúng tôi chọn các hợp chất muối hữu cơ làm tăng khả năng hòa tan trong nước Đây là sự hòa tan tự nhiên và phụ thuộc vào bản chất và nồng độ của hydrotrope, với việc hạ nồng độ hydrotrope dưới ngưỡng cho phép giúp ta thu hồi chất tan trong dung môi dưới dạng kết tủa

Dung môi hydrotrope hòa tan curcuminoids bằng cách:

 Dung môi thấm vào các lớp cellulosic của tế bào, làm yếu lớp phospholipid đôi của tế bào thực vật và cuối cùng phá vỡ thành tế bào, để dung môi thấm vào tế bào

 Trong tế bào, dung môi hydrotrope tác động và hòa tan các curcuminoid vào dung dịch

Khi cho chất hỗ trợ tan ở nồng độ thích hợp cao hơn nồng độ MHC (minimumhydrotrope concentration) thì các hợp chất curcuminoid tan trong nước, nhưng với nồng độ nhỏ hơn nồng độ MHC thì curcuminoid không tan trong nước và lắng xuống, chúng ta lọc tủa và rửa lại bằng nước

Một lý do khác để chúng tôi chọn natri saliciate để trích ly là do curcuminoid có cấu trúc phenolic, có khả năng tan tốt trong dung môi hydrotrope Về mặt kỹ thuật thì đây là phương pháp đơn giản, không độc với người và môi trường

Dung môi hydrotrope đa số an toàn với người và thân thiện với môi trường, vì dung môi Na-Sal thường được sử dụng như chất dẫn, nâng cao khả năng thấm qua da của các thuốc bôi ngoài da Nguyên tắc trích ly là hòa tan, nên có thể thu hồi sản phẩm bằng cách giảm nồng độ dung môi trích xuống nồng độ MHC như vậy trong sản phẩm

27

-không còn dung môi, và lấy dung môi đuổi nước thu lại được muối Natri salycilat không thải ra môi trường

Việc áp dụng dung môi hydrotrope trong tách và tinh chế curcumin là một hướng đi

mới trong hóa học xanh Dung môi sau khi trích có thể thu hồi để tái sử dụng nhiều

lần tích kiệm được chi phí dung môi và an toàn với môi trường

Chương 3

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thiết bị, hóa chất và nguyên liệu

3.1.1 Nguyên liệu

Củ (thân rễ) nghệ có nguồn gốc từ tỉnh Bình Dương được làm sạch sơ bộ sau đó mang đi xác định ẩm độ ban đầu và đem sấy khô tới ẩm độ bảo quản dược liệu để đảm bảo nguyên liệu không bị mốc trong thời gian dài sử dụng

vii Máy lọc hút chân không

viii Cân định lượng

ix Tủ sấy (hiệu Memmert)

Các thiết bị này được trang bị tại phòng I4, phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Hóa học trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh