Nghiên cứu quy trình chiết tách tinh nghệ bằng dung dịch kiềm

Nh n danh curcumin trong tinh ngh b -VIS ..... Ngh r vàng, Curcuma xanthorrhiza Roxb.. Ngh Ngh xanh, Curcuma aeruginosa Roxb.. Ngh tím, Curcuma rubens Roxb.. Ngh leonid, Curcuma leonidi

M C L C

M U 1

1 Lý do ch tài 1

ng nghiên c u 2

3 M u và ph m vi nghiên c u 2

u 2

c và th c ti n c tài 2

6 B c c c tài 3

NG QUAN 4

1.1 GI I THI U CHUNG V NGH 4

m, phân b , phân lo i th c v t chi Curcuma, h Zingiberaceae 4

1.1.2 Tình hình nghiên c c 6

1.2 CÔNG D NG C A NGH 8

N HOA H C 8

1.4 T NG QUAN V CURCUMIN 9

1.4.1 Curcuminoid 9

1.4.2 Curcumin 11

1.5 HO T TÍNH SINH H C C A CURCUMIN 16

1.5.1 Ho 17

1.5.2 Ho t tính kháng oxy hóa 18

T XU T 19

1.6.1 19

1.6.2 Chi t b 19

1.6.3 L a ch n dung môi 19

1.6.4 K t tinh l i 20

1.6.5 Chi t b c 21

T LÝ [10] 21

h p th nguyên t (AAS) 21

ng ph h p th phân t UV-VIS 21

23

NG NGHIÊN C U 23

2.1.1 Nguyên li u chính 23

2.1.2 Hóa ch t 24

2.1.3 Thi t b và d ng c 24

C NGHI M 24

2.2.1 X lý nguyên li u 24

nghiên c u 24

2.2.3 Kh u ki n n quá trình chi t tách tinh ngh 26

2.2.4 Nh n danh curcumin trong tinh ngh b -VIS 29

2.2 30

T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N 31

3.1 N QUÁ TRÌNH CHI T 31

3.1.1 Dung d 31

3.1.2 Dung môi NaOH 40

3.2 QUY TRÌNH S N XU T TINH B T NGH B KI M HÓA V I HAI DUNG MÔI KOH VÀ NaOH 49

3.2.1 Quy trình s n xu t b ng dung môi KOH 49

3.2.2 Quy trình s n xu t b ng dung môi NaOH 50

NG S N PH M 54

m quan s n ph m 54

ng 56

c 59

K T LU N VÀ KI N NGH 62 TÀI LI U THAM KH O

1.6 C u trúc c a d n xu t isoxazole và pyrazole Curcumin 15

2.1 Thân, lá, hoa c a cây ngh vàng (Curcuma longa L.) 23 2.2 Thân r c a cây ngh vàng (Curcuma longa L.) 23

S hi u

nh m c K t qu c trình bày B ng 3.5, 3.6 và Hình 3.8, 3.9

M U

1 Lý do ch tài

truy n ch a r t nhi u b nh, ch a li n s o Các k t qu nghiên c c và trên th gi ra r ng trong c ngh có các thành ph n curcumin, tinh d u và tinh b t ch t chính t o nên màu vàng c a c ngh Curcumin có ho t tính sinh h m, kháng khu n, làm lành v t

ngh r t nh , ch chi m 0.3 1% v kh ng c ngh [1]

tinh khi c bán ra ngoài th ng v i giá r

Hi n nay, trên th ng xu t hi n r t nhi u tinh b t ngh v i

m tinh b t ngh vàng và tinh b t ngh t ngh vàng r

V i mong mu n nghiên c u và chi t tách ra tinh b t ngh v ng curcumin cao và giá thành h ng nhu c u c i tiêu dùng Tôi l a

ch n thân r cây ngh vàng huy ng làm nguyên li u, s

phenolat v i các g c phenol c a curcumin, d c và ki m t u ki n thu n l i, u su t cho quá trình chi t tách V i t t c nh ng lý do trên, tôi

s n ph m tinh b t ngh hoàn h o nh

- Nghiên c u ki n v n dung d ch ki m, nhi và pH dung

u 4.1 Nghiên c u lý thuy t

- Thu nh p, t ng h p các tài li u v ngu n nguyên li

nghiên c u các h p ch t t nhiên, thành ph n hóa h c và ng d ng c a thân r ngh vàng

n và hi u qu nh

6 B c c c tài

Ngoài ph n m u, k t lu n, lu

NG QUAN

T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N

T NG QUAN

1.1 GI I THI U CHUNG V NGH

m, phân b , phân lo i th c v t chi Curcuma, h Zingiberaceae

Theo các tài li u [2], Vi t Nam, h G ng có 8 chi, 27 loài khác nhau H

th c v t này khá nhi u g m 45 chi, trên 1300 loài Hi n nay trên th gi i có 52 chi

- Thân r : phát tri n thành c , hình tr t, n c, phân nhánh, lát c t ngang

có màu vàng cam s m, mùi h c, v c

- Lá: hình trái xoan, nh n u, 2 m u nh n, n 45cm, r n 18cm, cu ng lá có b , m c so le

- Hoa: nhìn t ng th n tháng 5, m c t gi a các lá lên, cu n hoa hình tr , ng n hoa hình nón Lá b c h u th khum hình máng r ng,

u tròn màu xanh l c nh t, lá b c b t thu h t Cánh hoa ngoài

i hõm thành máng sâu

- Qu b ng 3 van H t có áo h t [7]

* Phân b sinh thái

Campuchia, Trung Qu c, thích nghi v i nhi u vùng

khí h u khác nhau Vi t Nam, ngh c tr ng ph bi n trong c c

tr ng nhi u Qu ng Bình, Qu c Nông [1]

* Phân lo i

Trên th gi i, chi Curcuma có r t nhi u loài Vi y

27 loài ngh g m m t s loài sau [1]:

Ngh hay ngh vàng, Curcuma longa L (Curcuma domestica Valet)

Ngh r vàng, Curcuma xanthorrhiza Roxb

Ngh tr ng, Curcuma aromatic Salish

Ngh lá h p, Curcuma angustifolia Roxb

Ngh

Ngh xanh, Curcuma aeruginosa Roxb

Ngh Nam B , Curcuma cochinchinenis Gapnep

Ngh tím, Curcuma rubens Roxb

U g Thái Lan, Curcuma alismatifolia

Ngh m nh, Curcuma gracillima

Ngh sen, Curcuma petiolata

Ngh leonid, Curcuma leonidii

Mì tinh r ng, Curcuma elata Roxb

Ngh Qu ng Tây, Curcuma kwangsiensis

Bình tinh chét, Curcuma pierreane Gagnepain

G ng da cam, Curcuma roscoeana

khô, c béo m p, da xám, th t màu vàng nâu, có nhi u b a c có mùi

nh sao khô Hay lu c ngh v i gi m, thái phi

- Sao vàng: ngh thái phi n khi có màu vàng th m

Nhi ng minh ngh có tác d ng trong vi c phòng ng a và

ng [3], cùng v i các công s có giá tr trong th c ti n

T nh n nay, trên 50 công trình nghiên c u v thành ph n hóa

h c, ho t tính sinh h ng h p, công d ng trong c ph m c a

c công b r c các nhà khoa h c trong và ngoài

c bi t quan tâm và nghiên c u [1], [9]

[12], [13], [14]

Các bác University of Texas MD Anderson Cancer Center,

khuyên nhân ung nên dùng ngày

nghiên ung "Anti-Cancer Research Journal" phát hành

2003 tóm các nghiên trong vòng 50 qua

không cho bào ung lan tràn trong di Ngoài ra an toàn và không có g

nhi công trình nghiên trên báo cáo trên

máu curcumin Theo các nhà khoa nghiên tinh

Hoa hành ung

1.2 CÔNG D NG C A NGH

Ngh dùng làm thu c ki n v và l i m t, ch a m t s b nh v gan Kinh nghi m dân gian dùng ngh ch a cúm ho, bôi vào các v t nh t cho chóng lên da

phát tri n vi khu n lao, ch ng viêm loét d dày, hành tá tràng,

ng ti t ni u, ch ng lão hóa, t t cho làn da ph n [2]

+ Co bóp túi m t nên làm thông m t, gi c gan, ch ng

ành khí, ch th ng, phá huy t, th ng kinh, tiêu m , lên da non,

i, khó th , máu x u không ra, k t hòn c ng,

n huy t, d dày viêm loét, ung nh t, gh l , phong th p, chân tay

Phân tích trong thân r ngh ch a:

- Curcumin 0.3% c ngh ng khô tuy i)

- Tinh d u 1.5% màu vàng nh m các sesquiterpen: zingiberen,

-sabinen 0.6%, borneol (0.5% m t h n h p xeton sesquiterpen vòng no

g i là turmaron C15H22O và m i là ar-turmaron 40% h n h p, h n

h p tinh d u 69%

- Ngoài ra còn có: tinh b t (chi m kho ng 40% - c (chi m kho ng 6% - 8%), canxi oxalat, ch t béo, m t s polysaccarid acid trung tính, peptit tan nhi

ng curcuminoid trong b t ngh kho ng t 3 6% H n h p curcuminoid

có ch a kho ng 77% curcumin, 17% demethoxycurcumin, 3% bisdemethoxycurcumin [4] [9][11]

b Phân l p các d n xu t curcuminoid

nó thì các d n xu t này c n ph c phân l p ra vì m i thành ph n này có c u trúc hóa h c khác nhau nên màu s c và tính ch t hóa h y vi c phân l p các thành ph n c a curcuminoid ra là v c n thi t v

l p các thành ph n c a curcumin

Opa vajragupta và c ng s p 3 thành ph n curcuminoid b ng s c ký

c t silicagel 60G, 0.063 0.200mm v i h dung môi CHCl3:MeOH:AcOH (98:5:2

tinh khi t kho ng 95-99% (HPLC)

L Péret-Almeida và c ng s nh c u trúc và m t s tính ch t hóa lý c a t ng d n xu t curcuminoid riêng bi t H n h p curcuminoid (Merck)

c k t tinh l i 3 l n b ng h dung môi CH2Cl2:CH3OH (5:1 v/v), hi u su t quá trình k t tinh kho ng 40%

C c t c cái c a quá trình k c s c ký v i ch t h p ph silicagel t m sodium dihydrogen phosphate (NaH2PO4), dung môi r a gi i là

CH2Cl2 n tinh khi t nh c u trúc và m t s tính ch t v t lý (B ng 1.2) [11], [13]

B ng 1.2 Các thông s hóa lý c a các d n xu t curcuminoid

B ng 1.3 ng c a pH lên màu và d ng t n t i c a Curcumin

Ph n ng phân h y

+ Hình 1.4 S phân h y c a Curcumin tr ng ki m

oxi và không oxi

- Không có oxi, Curcumin có th b vòng hóa

- Khi có m t oxi và ánh sang, Curcumin phân h y t o thành 4-vinylguaialcol

Ph n ng imine hóa [4], [5]

Curcumin là h p ch t diketone nên có th ph n ng v i các amin b c nh t (RNH2), hydroxylamine (NH2OH), hydrazine (NH2-NH2), semicarbazide (NH2NHCONH2) t o các d n xu t imine (base Schiff) ho c d n xu t imine

ng

Curcumin p ch t -diketone nên ngoài kh o các imine và

d n xu t imine, Curcumin còn có th t o các h p ch t d vòng khác nhau (Hình 1.6) Hi n nay có m t s nghiên c u t ng h p các h p ch t d vòng c a Curcumin vòng pyrazole, isoxazole Curcumin [4]

Isoxazole curcumin

Pyrazole curcumin Hình 1.6 C u trúc c a d n xu t isoxazole và pyrazole Curcumin

Ph n ng t o ph c [2], [4], [5], [7]

Curcumin v i c u trúc diketon trong môi ng acid hay trung tính n i

d ng h bi n keton- i x ng và nh (Hình 1.7), làm cho Cur có kh

t o ph c m nh v i nhi u ion kim lo 2+, Sn2+, Al3+, Cu2+, Ni2+,

Fe3+

Hình 1.7 S h bi n c a Curcumin trong dung d ch

Các ion kim lo i này h p thu các c p electron trong nguyên t oxy c a phân t

t o ph c Ph c ion kim lo i (Hình 1.8) không b n nhi cao và khi ti p xúc v i ánh sáng trong th i gian dài M t ion kim lo i có th t o ph c v i m t hay nhi u phân t Curcumin

Hình 1.8 Ph c Curcumin v i kim lo i

Ph n ng c a nhóm hydroxyl trên vòng benzene

Do s liên h p c p electron c a nhóm OH v i vòng benzene làm cho nhóm phenoxyl c a Curcumin d ng nguyên t H t o thành g c t do phenoxyl b n

v ng [8] Ngoài ra nhóm methylene gi -diketone có th ng nguyên

nhanh chóng b thoái hóa ho c liên h p thành glucuronidation Curcumin không gây

i v i li n 10g/ngày Chính vì tính an toàn nên curcumin có nhi u ti d c ph m [2], [4], [11]

y, ta th y ho t tính c a curcumin r ng và phong phú N i dung

curcumin

1.5.1 Ho

k t h p c tr , ph u tr và hóa tr Riêng thu c tr

c ch s phát tri n và bi t hóa các t m ch ng s phát tri n và

b nh n thu c và h s an toàn gi m d n theo th i gian s d ng, ngoài ra chúng có

th c cho các t bào lành và gây ra các tác d ng ph ng tóc, bu n

y vi c tìm ra m t ho t ch t có tác d ng ch n g c t

ch t h y di t t ng ph n các t bào ác tính Nó vô hi u hóa t

ch n không cho hình thành các t i mà không n các t bào lành tính bên c nh, nó lo i b các g c t do và các lo

các t bào lành tính bên c nh, nó lo i b các g c t do và các lo

trong th c u ng h ng ngày Vì v c xem là ho t ch t h tr , phòng ch ng và ch a tr t cách có hi u qu

Ngoài ta, curcumin còn có kh c ch s hình thành kh n

h u h n c a quá trình hình thành và phát tri n c a kh i u i, phát tri n, lan r ng c a t

Nhi u nghiên c u và th nghi m lâm sàng t i M n và

(bao t , ru t, mi ng, th c qu n, gan, t y) và các lo Quan tr

curcumin còn có tác d ng c ch s kháng thu c c a t Hi n nay r t nhi u thu c b t ho

vitamin E Do v y thông qua ho t tính kháng oxy hóa Curcumin có kh

kh ng ch s phát tri n nhi u lo i b nh và các tác nhân gây h i khác nhau

Trong c u trúc c a Cur có hydrogen c a nhóm phenolic và hydrogen c a nhóm methylene (gi a lien k - u có th t o nên kh

hóa Tuy nhiên, ho t tính c a curcumin th c ch t là do hydrogen v trí nào gây ra

v n còn nhi u tranh cãi

Ngoài ra, curcumin có kh o ph c m nh v i các ion kim lo

cadimium, s i này là nhân t xúc tác cho nhi u ph n ng oxy

c t bào th n kinh và là nguyên nhân gây ra các b

y, curcumin là m t trong các h p ch t thiên nhiên ti

bình c n h p bên trong bình c u cho dung môi k p h y

c vào bình chi t Sau m t th nh, ti n hành l c ph c

ph n d ch chi t c n nghiên c u [8]

1.6.2 Chi t b

M u và dung môi h c ch a trong m t bình c u có g n ng sinh hàn

p cách th y nhi sôi c a dung môi Sau m t th i gian c n thi t, dung d ch chi c l y ra và l c qua gi y l c Dung môi m c cho vào

và ti p t c chi t 3, 4 l n ki t [8], [9]

1.6.3 L a ch n dung môi

Dung môi ph t yêu c u:

- Có tính hòa tan ch n l c, hòa tan t t các ch t c n tách mà không hòa tan

ho c hòa tan r t ít các ch t không c n tách

- Không có tác d ng hóa h c v i các c u t c a dung d ch

- Dung môi dùng k c t o thành h p ch t m i v i ch t k t tinh

- Dung môi dùng k t tinh t t ph i có nhi i cao

hòa tan c a m t ch i v i dung môi Cân m ng chính xác ch t k t tinh trong m t ng nghi m Dùng ng hút chia v ch 0.1ml nh dung môi mu n hòa tan ch t k t tinh, nh t t n khi

h p ch t tan h t hoàn toàn Sau m i l n cho dung môi vào, l c m nh ng nghihòa tan ch t T l gi a ch t r n v i th tích dung môi

nghi t trong n i cách th y sôi

ng dung môi c n cho s

k t tinh [8]

c Cách hòa tan nóng

- Dùng m t dung môi: cho ch t r m

ng th i l c bình hòa tan Khi dung d

- Dùng hai dung môi h n h p: dung môi tan (1), dung môi không tan ho c ít tan (2) Trong bình c u ch a b t ch t k t tinh, cho m ng nh

l y dung môi (2) cho t ng ít m n khi dung d ch b c Bình

d G n l y tinh th và làm khô

N ng tinh th ít thì không nên l c vì hao h t nhi u Nghiêng bình ch t

Ph h p th UV-VIS là ph h p th c a ch t phân tích tr ng thái dung d ch

- Hòa tan ch t phân tích trong m t dung môi phù h p n u ch h p

ph nh y trong vùng t ngo i kh ki n (các ch t h c cho ch ng

là kim lo i, tác d ng v i m t thu c th trong m t dung môi thích h t o ra ph

h p th UV-VIS nh y

- Chi u vào dung d ch m u ch a h p ch t c n phân tích m t chùm sáng có

c sóng phù h cho ch t phân tích hay s n ph m c a nó h p thu b c x

t o ra ph h p thu UV-VIS c a nó Vì th ch t phân tích cùng dung môi c c

2.1 NG NGHIÊN C U

2.1.1 Nguyên li u chính

Thân r cây ngh vàng thu nh n t n Hòa Vang,

N ng (Hình 2.1 và 2.2)

Hình 2.1 Thân, lá, hoa c a cây ngh vàng (Curcuma longa L.)

Hình 2.2 Thân r c a cây ngh vàng (Curcuma longa L.)

Các thi t b c n dùng cho quá trình nghiên c u:

- Máy xay sinh t

- Máy quay li tâm

- Máy s y

- C c th y tinh, ph u, gi y l c, v i l nh m c, ng phòng thí ngi m hóa lý

- Cân phân tích phòng thí nghi m Hóa lý

2.2.1 X lý nguyên li u

Thân r ngh vàng sau khi thu nh n v l a ch n nh ng c to, m i

u nhau, c t b nh ng nhánh nh xung quanh (Hình 2.3) t v ,

r a s c r i thái thành nh ng lát m ng (Hình 2.4)

Hình 2.3 Thân r sau khi g t v Hình 2.4 Thân r sau khi thái lát m ng

nghiên c u Cân 100g ngh ng trên cân phân tích r i cho vào máy xay

sinh t v i dung môi Xay nhuy n ngh i dung môi r i chi t b

i v i dung môi KOH và NaOH, s d ng màng l l c, thu

c d ch chi t trong c c L ng trong kho ng 4 gi c l y

ngh c Nh n danh curcumin b ng ph UV-VIS

2.1 Quy trình chi t tách tinh ngh thô t thân r cây ngh vàng

Quay li tâm, l c

K t t a

S y Tinh ngh thô

2.2.3 Kh u ki n n quá trình chi t tách tinh ngh

c c t Cân 100g ngh lát m ng trên cân phân tích r i cho vào máy xay sinh t v c c t Xay nhuy n ph n ngh c r i s d ng màng

l l c d ch chi t trong c c L ng trong kho ng 4 gi

tâm và l c l y k t t a S y k t t a nhi 600 n kh i r i

Cân 100g ngh ng trên cân phân tích r i cho vào máy xay sinh t v i 250ml dung d

k t t a S y k t t n kh i r cân ph n tinh ngh thô thu

c Hòa tan b t ngh v ng acetone thích h nh m c v cùng m t th

Kh o sát n c a dung d n quá trình chi t

Cân 100g ngh i lát m ng trên cân phân tích r i cho vào máy xay sinh t v i 250ml dung d ch KOH có n l t 0.05M; 0.1M; 0.2M; 0.3M

-nh m quang

Kh o sát nhi chi t c a m u ngh

Cân 100g ngh ng trên cân phân tích r i cho vào máy xay sinh t v i 250ml dung d ch KOH có n mà t thí nghi m trên Xay nhuy n ngh i dung d ch KOH và cho vào b p cách th y chi t b

Kh o sát th i gian chi t c a m u ngh KOH

Cân 100g ngh ng trên cân phân tích r i cho vào máy xay sinh t v i 250ml dung d ch KOH có n t t thí nghi

t b

i dung d ch KOH r i cho vào b p cách th chi c d ch chi t trong c c Trung hòa dung d ch KOH b ng dung d

Cân 100g ngh ng trên cân phân tích r i cho vào máy xay

Dung môi NaOH

Kh o sát n c a dung d n quá trình chi t

Cân 100g ngh ng trên cân phân tích r i cho vào máy xay sinh t v i 250ml dung d ch NaOH có n l t 0.05M; 0.1M; 0.2M; 0.3M

i s d ng màng l l c d ch chi t trong c

ng trong kho ng 4 gi r

c Hòa tan b t ngh v ng acetone thích h p, l nh m c v

Kh o sát nhi chi t c a m u ngh NaOH

Cân 100g ngh ng trên cân phân tích r i cho vào máy xay

v i dung d ch NaOH và cho vào b p cách th y chi t b

Xay nhuy n ngh i dung d ch NaOH, cho h n h p vào bình c

0C, 400C, 450C, 500

c d ch chi t trong c c d ch chi t trong c c Trung hòa dd

ngh c Hòa tan b t ngh v ng acetone thích h p, l nh m c

v cùng m t th - nh m quang

Kh o sát th i gian chi t c a m u ngh NaOH

Cân 100g ngh ng trên cân phân tích r i cho vào máy xay

2.2.4 Nh n danh curcumin trong tinh ngh b UV-VIS

Nh n th y curcumin tan t t trong các dung môi h n acetone hòa tan ph n tinh ngh c Cân 0,1g tinh ngh vào 25ml dung môi acetone

chi t tách

Nghiên c c tính c p c a m u ngh KOH trên chu t nh t tr ng b ng

quy ch giá tính an toàn và hi u l c thu c C truy n c a B Y t

Tr c khi ti n hành thí nghi m, cho chu t nh c u ng t do Sau 16 gi , chu c chia ng u nhiên thành 06 lô, m i lô 10 con Các lô th c cho u ng thu c v i th tích 0,2 ml/10g/l n, 3 l n/24 gi , m i l n cách nhau 3 gi

M c li u cho u ng m n

Theo dõi tình tr ng chung c a chu t và s ng chu t ch t m i lô trong vòng 72

gi sau khi cho chu t u ng thu c l n cu p t c theo dõi tình tr ng chung c a chu t (ho ng, bài ti m n h t 7 ngày sau khi u ng thu c

Ti n hành ph u tích quan sát tình tr ng các t ng ngay sau khi có chu t ch t (n u

c