Nghiên cứu trích ly hợp chất curcuminoid trong củ nghệ vàng bằng ethanol

Chúng được sử dụng trong các món ăn ở Việt Nam, Ấn Độ,Trung Quốc,…Thân rễ của nghệ gồm curcumin, curcuminoid, tinh dầu, Oleoresin và nghệ được sử dụng điều trị các bệnh như vàng da bệnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA HÓA HỌC

Mã sinh viên : 1152043892 Lớp : 52k 3 - Công nghệ Thực phẩm

Vinh, 5/2016

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn

chân thành, sâu sắc tới PGS TS Trần Đình Thắng đã giao đề tài , nhiệt tình

hướng dẫn giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn ThS Trần Quốc Toàn -Viện Hóa học các

hợp chất thiên nhiên - Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện về trang thiết bị, phòng thí nghiệm, tài liệu nghiên cứu và có những đóng góp quý báu trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị công tác tại Trung tâm Nghiên cứu

và Phát triển các sản phẩm thiên nhiên, Phòng Hóa Sinh Hữu cơ - Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên - Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã quan tâm, tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi được làm đồ án tại đây

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô, anh chị nghiên cứu sinh công tác tại Trung tâm phân tích và chuyển giao công nghệ Thực phẩm -Môi trường, trường Đại học Vinh đã chỉ bảo, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu giúp tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Tôi cũng xin bày tỏ lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã quan tâm chia sẻ những khó khăn và động viên tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Tuy nhiên, trong bản đồ án chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót, rất mong quý thầy cô và các bạn góp ý để bản đồ án này được hoàn thiện hơn, giúp tôi học hỏi, rút kinh nghiệm cho công tác nghiên cứu sau này

Cuối cùng, một lần nữa xin được gửi đến tất cả những người đã quan tâm, giúp đỡ chúng tôi hoàn thành đồ án lời cảm ơn chân thành nhất !

Vinh, ngày 25 tháng 4 năm 2016

Sinh Viên

Nguyễn Thị Lê

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Lời cảm ơn

Mục lục

PHẦN MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: Tổng quan 1.1 Tìm hiểu về nghệ 5

1.1.1 Mô tả thực vật 5

1.1.2 Thành phần hóa học 6

1.1.3 Dược tính 6

1.1.4 phân bố 7

1.2 Tìm hiểu về curcumin 8

1.2.1.Thành phần hóa học 9

1.2.2.Hoạt tính sinh học của curcumin 9

1.3.Tình hình sử dụng hoạt chất curcumin trong thực phẩm chăm sóc sức khỏe 10

1.3.1 Trong công nghiệp thực phẩm 11

1.3.2 Trong công nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm 12

1.4 Khái quát về các công nghệ phân lập Curcumin từ củ nghệ vàng của các tác giả đi trước 13

1.4.1 Công nghệ phân lập Curcumin từ Nghệ vàng bằng cách tạo phức với axetat chì 13

1.4.2 Công nghệ phân lập Curcumin từ Nghệ vàng bằng dầu béo 14

1.4.3 Công nghệ phân lập Curcumin từ Nghệ vàng bằng kiềm và axit 15

1.4.4 Công nghệ phân lập Curcumin từ củ Nghệ vàng bằng dung môi hưu cơ 15

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Các phương pháp kỹ thuật 16

2.1.1 Phương pháp tách biệt và tinh chế hợp chất hữu cơ 16

2.1.1.1 Phương pháp chiết 16

2.1.1.1.1.Định nghĩa 16

2.1.1.1.2.kỹ thuật chiết chất lỏng 17

2.1.1.1.3.Chiết các chất rắn 18

2.1.1.1.4.Phương pháp chiết Soxhlet 18

2.1.1.2 Phương pháp kết tinh lại 20

2.1.1.2.1.Định nghĩa 20

2.1.1.2.2.Chọn dung môi 20

2.1.1.2.3.Các thao tác kết tinh 22

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 3.1 Nguyên liệu 24

3.1.1 Chọn nguyên liệu 24

3.1.2 Xử lý ban đầu 24

3.2 Dụng cụ và hóa chất 25

3.1.1 Dụng cụ 25

3.1.2 Hóa chất 25

3.3 Phương pháp nghiên cứu 25

3.3.2 Phương pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử 25

3.3.3 Phương pháp chiết chất rắn 25

3.4 Quy trình thực nghiệm 26

3.4.1 Sơ đồ công nghệ 26

3.4.2 Thuyết minh quy trình 26

3.4.2.1 Chiết Curcumin từ củ nghệ 26

3.4.2.2.Tinh chế 27

3.4.2.Chiết curcumin 27

3.4.3 Khảo sát một số yếu tố đến hiệu suất chiết Curcumin 27

3.4.5 Kết tinh Curcumin thô 27

3.4.5 Tinh chế sản phẩm 28

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1.Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình 29

4.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ cồn đến hiệu suất phân lập curcumin

29

4.1.2.Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu suất quá trình chiết curcumin 30

4.1.3 Ảnh hưởng của thời gian tới hiệu suất quá trình chiết 31

4.2.Sản xuất thử nghiệm theo điều kiện tối ưu 33

4.3 Xác định một số chỉ tiêu chất lượng sản phẩm 34

4.3.1 Định tính bằng phươn 34

4.3.2 Kiểm định chất lượng sản phẩm.g pháp hóa học 34

PHẦN KẾT QUẢ 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nghệ (Curcuma longa Linn) là một loại thân thảo lâu năm thuộc họ gừng

Chúng được sử dụng trong các món ăn ở Việt Nam, Ấn Độ,Trung Quốc,…Thân rễ của nghệ gồm curcumin, curcuminoid, tinh dầu, Oleoresin và nghệ được sử dụng điều trị các bệnh như vàng da (bệnh gan), khó tiêu, nhiễm trùng đường tiết niệu, viêm khớp dạng thấp và côn trùng cắn,…Đặc biệt ở Việt Nam nghệ được biết đến như một phương thuốc chữa đau dạ dày hiệu quả

Trong tinh bột nghệ có chứa hoạt chất curcumin có tác dụng kháng viêm, chống oxy hóa và kháng khuẩn Cũng có nhiều nghiên cứu chỉ ra curcumin làm vô hiệu hóa

tế bào ung thư Ngăn chặn hình thành tế bào ung thư mới, điều trị viêm gan B, C và nhiễm HIV Curcumin là thành phần đặc biệt và là hoạt chất chính tạo nên màu vàng đặc trưng cho củ nghệ Trong đó lượng curcumin chỉ chiếm khoảng 0,3 - 1% về khối lượng củ nghệ Chỉ có curcumin tự nhiên trong củ nghệ mới có khả năng phòng và chống lại sự phát triển của tế bào ung thư và các bệnh khác cao

Việt Nam là một nước nông nghiệp nhiệt đới nóng ẩm ở vùng đông nam Châu

Á, chính điều kiện trên rất phù hợp với loại cây lấy củ như: gừng, nghệ, tỏi, hành,… Trong đó cây nghệ được cấy trồng rộng rãi ở một số nước tại Châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc và Việt Nam cũng không ngoại lệ Ở nước ta nói chung và tỉnh Nghệ An nói riêng thì cây nghệ được trồng rất phổ biến với nhiều chủng loại đa dạng và phong phú Với nguồn nguyên liệu dồi dào và phong phú nói trên cùng với kiến thức đã biết

và những thao tác thí nghiệm đã được học trong các môn hóa học thực nghiệm.Tôi tiến

hành nghiên cứu trích ly curcumin từ củ nghệ vàng với tên đề tài là “Nghiên cứu trích

ly hợp chất curcuminoid trong củ nghệ vàng bằng Ethanol”

2 Đối tƣợng nghiên cứu

Củ nghệ thu được từ cây nghệ trồng ở huyện Thanh Chương, tỉnh Nghệ An

3 Phạm vi nghiên cứu

- Tìm hiểu thành phần,ứng dụng của củ nghệ và hoạt chất curcumin

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết: thời gian, tỉ lệ nguyên liệu và dung môi chiết

- Nghiên cứu ly trích curcumin, từ đó thiết lập quy trình chiết tách Curcumin trong củ nghệ vàng

- Tách Curcumin ra khỏi các tạp chất trong dung dịch chiết để được Curcumin tinh khiết

- Định lượng curcumin bằng HPLC

3 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu ly trích hợp chất curcumin trong củ nghệ vàng bằng Ethanol

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài

- Tự tìm tòi, tự nghiên cứu

- Thu thập, tổng hợp các tài liệu, tư liệu, sách báo trong và ngoài nước về phân loại thực vật, đặc điểm sinh thái và thành phần hóa học của cây nghệ, hóa học về Curcumin, các phương pháp chiết tách

- Phương pháp phân tích trọng lượng để xác định độ ẩm

- Phương pháp phân hủy mẫu phân tích để khảo sát hàm lượng tro

- Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS để xác định hàm lượng các kim loại trong củ nghệ vàng

- Phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC) xác định lượng curcumin

5 Phạm vi ứng dụng của nghiên cứu

- Ứng dụng vào sản xuất thực phẩm chức năng

- Ứng dụng bào chế một số chế phẩm của curcumin

- Ứng dụng làm chất màu dùng trong thực phẩm

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tìm hiểu về nghệ

- Nghệ còn có tên là uất kim, khương hoàng, safran des Indes

- Tên khoa học Curcuma longa L (Curcuma domestica Lour)

- Thuộc họ Gừng Zingiberaceae

- Ta dùng thân rễ gọi là khương hoàng (Rhizoma Curcumae longae) và rễ củ gọi là uất kim (Radix Curcumae longae)

1.1.1 Mô tả thực vật

Nghệ là một loài cỏ cao 0.60m đến 1m Thân rễ thành củ hình trụ hơi dẹt, khi

bẻ hoặc cắt ngang có màu vàng cam sẫm Lá hình trái xoan thon nhọn ở hai đầu, hai mặt đều nhẵn dài tới 45cm, rộng tới 18cm Cuốn lá có bẹ, cụm hoa mọc từ giữa các lá lên, thành hình nón thưa, lá bắc hữu thụ khum hình máng rộng, đầu tròn màu xanh lục nhạt, lá bắc bất thụ hẹp hơn, màu hơi tím nhạt Tràng có phiến, cánh hoa ngoài màu xanh lục vàng nhạt, chia thành ba thùy, thùy trên to hơn, phiến cánh hoa trong cũng chia thành ba thùy, 2 thùy hai bên đứng và phẳng, thùy dưới hõm thành máng sâu Quả nang 3 ngăn, mở bằng 3 van Hạt có áo hạt được trồng khắp nơi trong nước ta để làm gia vị và làm thuốc ngoài ra còn mọc và được trồng ở các nước Ấn Độ, Inđônêxia, Campuchia, Lào, Trung Quốc, và các nước nhiệt đới

Nghệ thường được thu hoạch vào mùa thu

Hình 1.1 Thân, hoa, củ nghệ

1.1.2 Thành phần hóa học

Trong nghệ, người ta phân tích được:

- Chất màu curcumin 0,3%- 1%, tinh thể nâu đỏ ánh tím, không tan trong nước, tan trong rượu, ete, clorofoc, dung dịch có huỳnh quang màu xanh lục

Công thức curcumin được xác định như sau:

- Các chất màu vàng gọi chung là curcumin Vào đầu thế kỉ XIX người ta chiết được curcumin tinh thể không tan trong nước, tan trong cồn, ete, dầu béo Nhưng năm

1953 Srinivasan K R đã chứng minh bằng sắc kí cột silic rằng đó là hỗn hợp:

+ Curcumin chính thức (còn gọi là curcumin I) chiếm 60% đây là một đixeton đối xứng không no có thể coi như là diferuloyl-metan (axit ferulic là axit hydroxy-4-metoxy-3-xinamic)

+ Curcumin II hay demetoxy-curcumin chiếm 24% và curcumin III hay bis- demetoxy-curcumin chiếm 14% trong đó 1 hay 2 hydroxyxinamic thay cho axit ferulic Nếu dùng sắc kí trên giấy sẽ thấy các chất curcumin khác nữa nhưng với lượng rất nhỏ

+ Năm 1977, Nguyễn Khang (đại học Dược Hà Nội) đã chiết từ bột củ nghệ sau khi đã cất lấy hết tinh dầu bằng bezen, sau đó thu hồi dung môi trong áp lực giảm và kết tinh bằng cồn etylic cho tới khi có độ chảy không thay đổi và một vết trên sắc kí lớp mỏng đã thu được 0,76 – 1,1% curcumin I tinh khiết, độ chảy 182 -1830 C Nếu chọn củ nghệ thu vào tháng 1, tháng 2 có thể đạt tới 1,5% curcumin

+ Tinh dầu 1 – 5% có màu vàng nhạt, thơm Trong tinh dầu gồm có 25% cacbua tecpenic, chủ yếu là zingiberen và 65% xeton sespuitecpenic, các chất tumeron, curcumen C15 H24 một cacbon không no

Tumeron

+ Ngoài ra còn tinh bột, canxi oxalat, chất béo Củ nghệ chứa 8 – 10% nước, 6 – 8% chất vô cơ, 40 – 50% tinh bột nhựa

1.1.3 Dược tính

Củ nghệ được biết đến với nhiều công dụng khác nhau, đặc biệt được Ấn Độ và nhiều nước, cả phương đông lẫn phương Tây, sử dụng như một loại dược liệu trị bách bệnh

 Tác dụng chống oxy hoá: do khử các gốc tự do, giúp phòng các bệnh tim mạch, lão hoá tương tụ như vitamin E, C, betacaroten Tinh chất nghệ - Cucurmin có khả năng chống ôxy hóa mạnh (mạnh gấp 300 lần vitamin E), giúp cơ thể tiêu diệt các gốc

tự do, chống lão hóa, giúp da trắng hồng, mịn màng, giảm nám, mờ vết tàn nhang, giảm các trường hợp dị ứng ở da, bảo vệ hồng cầu, hàn gắn vết thương trong và ngoài

cơ thể, và loại bỏ độc tố có trong thực phẩm nếu dùng mỗi ngày

 Tinh chất nghệ Cucurmin chứa lượng lycopen rất cao, đây là 1 hoạt chất “vàng” trong ngành mỹ phẩm nhờ các tác dụng:

 Nuôi da: Kích thích trao đổi sự chất ở các mạch máu dưới da, đẩy nhanh quá trình tái tạo tế bào giúp da mịn màng tươi trẻ

 Giảm nám: Tăng cường đào thải tế bào da nhiễm sắc tố sinh ra nám và ngăn cản tác hại từ tia UV, giúp da trắng hơn và mờ nhanh vết nám

 Chống nhăn: Chống oxy hóa tế bào da, giữ vững cấu trúc collagen giúp da săn chắc, giảm các nếp nhăn nhất là ở đuôi mắt

 Ngăn rụng tóc: Nuôi dưỡng chân tóc giúp mọc nhanh, sợi bóng đẹp, giảm khô gãy

 Tác dụng chống viêm loét dạ dày: Do làm tăng bài tiết chất nhớt mucin, giúp bảo vệ niên mạc dạ dày

 Tác dụng gây hưng phấn và kích thích co bóp tử cung: Nghệ có tác dụng như kích thích tố estrogen

 Tác dụng giải độc gan và lọc máu: Nghệ có tác dụng lợi mật và thông mật, làm giảm lượng enzim gan alamin aminotranspherase Alat ( SGPT) và aspartat amintransferase Ất ( Sgot) trong máu

 Tác dụng kháng sinh trên vi khuẩn gram dương ( Staphylococcus aureus…) và

vi khuẩn gram âm ( Samonella typhi…): Tương tự như penicillin và streptomycin

Nghệ và Curcumin còn ngăn chặn sự phát triển của vi trùng lao

 Tác dụng kháng nấm, tiêu biểu như Trychophyton gypcum, Candida albicans…nhất là Aspergillus parasiticus phóng tích Aflatoxin, tác nhân gây nhiễm độc gan thường xảy ra khi dung thực phẩm đóng hộp

 Tác dụng làm giảm lượng mỡ triglyceride huyết cũng như cholesterol huyết toàn phần: đặc biệt về cholesterol toàn phần, curcumin làm tăng tỷ lệ hàm lượng HDL (high densitly lipoprotein, đóng vai trò rất quan trọng trong bảo vệ tim mạch), phòng

chống xơ vữa động mạch Do chức năng chuyển hoá và phân huỷ lượng mỡ dư thừa trong cơ thể của curcumin, người ta đã sử dụng curcumin để phụ trị các hội chứng béo phì do mỡ tích tụ thái quá trong mô tế bào

 Tác dụng chống sinh huyết khối do ức chế enzim tiểu cầu cyclooxygenase và thromboxane B2: giúp ngăn ngừa đột quỵ, nhồi máu cơ tim ( tương tự như aspirin)

 Tác dụng kháng viêm: do ức chế enzim lypoxygenase và cyclooxygenase, giúp

ngăn cản tiến quá trình phóng thích các chất gây viêm ( prostaglandin, thromboxan…)

tương đương với cortisone, phenybutaron… Curcumin được xem như một trong những chất kháng viêm tối ưu và không phản ứng phụ trong chữa trị các chứng viêm khớp

- Cho 100 bệnh nhân bị ung thư miệng uống 500mg curcumin 3 lần mỗi ngày trong vòng 30 ngày Đa số bệnh nhân đều thuyên giảm rõ rệt sau 15 ngày và tiến triển ngày càng khả quan sau 30 ngày điều trị

 Tác dụng phòng chống HIV/AIDS:

- Năm 1994, Hội thảo về AIDS tại San Francisco (Mỹ) đã báo cáo về kết qảu điều trị của curcumin trren 18 bệnh nhân bị nhiễm HIV Cho các bệnh nhân trên uống curcumin với liều lượng 2000mg mỗi ngày trong vòng 127 ngày Trước và sau khi điều trị người ta đo lượng thực bào T bao gồm CD-4 (T-suppressor) và ghi nhận được kết quả thật phấn khởi: CD-4 tăng từ 5 lên 615 tế bào /ml máu và CD-8 tăng từ 283 lên

- Phân tử khối: 368,38 g / mol

Xiclocurcumin

- Curcumin là một polyphenol và là sắc tố tạo nên màu vàng đặc trưng của củ nghệ

- Curcumin có thể phản ứng được với axit boric tạo nên hợp chất có màu đỏ cam nên được ứng dụng dùng để nhận biết muối của nguyên tố Bo

- Chính vì curcumin là sắc tố tạo nên màu vàng sáng nên curcumin được dùng làm chất phụ gia thực phẩm Trong chất phụ gia thực phẩm curcumin được kí hiệu dưới ám

số E100

1.2.2 Hoạt tính sinh học của curcumin

- Curcumin là chất hủy diệt ung thư vào loại mạnh nhất theo cơ chế hủy diệt từng bước các tế bào ác tính Chúng làm vô hiệu hóa tế bào ung thư và ngăn chặn không cho hình thành các tế bào ung thư mới Trong khi đó, các tế bào lành tính không

bị ảnh hưởng Curcumin được coi là chất tiêu biểu nhất cho thế hệ mới các chất chống ung thư vừa rất hiệu lực, vừa an toàn, không gây tác dụng phụ Curcumin có khả năng loại bỏ các loại men gây ung thư như COX-1, COX-2 có trong thức ăn, nước uống, vô

hiệu hóa các gốc tự do hình thành trong quá trình tự vệ của cơ thể, do bức xạ độc hại cũng như do các loại sốc thần kinh, thể lực…, các độc tố hóa học (dioxin, furan…)

- Curcumin có khả năng mạnh mẽ giải độc và bảo vệ gan, bảo vệ và làm tăng hồng cầu, loại bỏ cholesterol xấu, điều hòa huyết áp, hạ mỡ máu, ngăn chặn béo phì, xóa bỏ tàn nhang, đồi mồi, trứng cá chống rụng tóc giúp mau chóng mọc tóc, làm cho

da dẻ hồng hào, tăng cường sắc đẹp, sức lực và cả tuổi thọ…

- Curcumin là một trong những chất chống viêm, chống ôxi hóa điển hình Nó không chỉ điều trị đắc lực cho các bệnh ung thư, loét dạ dày, hành tá tràng, đại tràng, yếu gan mật, viêm gan B, C, sơ gan cổ chướng…mà còn điều trị vừa nhẹ nhàng vừa hiệu quả cao các bệnh rối loạn hệ miễn dịch như viêm toàn thân, viêm đa khớp, viêm lõi cầu khớp, bệnh đa sơ cứng, bệnh cứng bì, loãng xương, viêm cơ, vảy nến, ban đỏ

hệ thống, đau hệ tiêu hóa, rối loạn tuyến giáp, u máu, suy giảm trí nhớ,…hỗ trợ điều trị bệnh Parkison, nhũn não

- Curcumin có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn như virút HP, viêm gan B, C… rất cao

- Curcumin ở nhiều nước trên thế giới được coi như vừa là thuốc vừa là thực phẩm điều trị gần 20 loại ung thư khác nhau Riêng đối với ung thư máu các nhà khoa học cho biết curcumin có tác dụng tăng hồng cầu, chống suy kiệt sức lực…

1.3 Tình hình sử dụng hoạt chất curcumin trong thực phẩm chăm sóc sức khỏe

a Trong công nghiệp thực phẩm

Hiện nay, những quy định về sử dụng chất màu thực phẩm tổng hợp rất nghiêm

ngặt Điều này đã thúc đẩy sự phát triển của nền công nghiệp sản xuất và ứng dụng các chất màu tự nhiên làm phụ gia tạo màu cho thực phẩm Curcumin đã được các tổ chức FDA ở Mỹ, Canada và EU cho phép sử dụng làm chất màu (mã số E100) để tạo màu vàng hay vàng cam cho nước giải khát, pho mát, cary, mù tạt… Liều lượng sử dụng cho phép là 0-0,5 mg/kg thể trọng

b Trong công nghiệp mỹ phẩm và dƣợc phẩm

Curcumin ở nhiều nước trên thế giới được coi như vừa là thuốc vừa là thực phẩm chức năng giúp phòng ngừa và hỗ trợ điều trị ung thư, viêm loét dạ dày tá tràng, giải độc gan, tăng sức đề kháng của cơ thể.Nó được dùng dưới nhiều dạng : bột, viên ép,viên con nhộng, dạng trà, dạng thuốc tinh chất để tăng thêm việc tiêu hoá và chức năng gan, để giảm đau khớp và điều hoà kinh Vì nghệ có nhiều ứng dụng trong y học nên nó đã được nhiều nhà sản xuất quan tâm và cho ra nhiều sản phẩm trên thị trường như Biocurmin của công ty TNHH Dược phẩm Châu Á (Biocurmin là sự kết hợp giữa nghệ và tiêu giúp cho việc hấp thụ nghệ trong dạ dày nhanh hơn); sản phẩm Bách phụ khang của Công ty TNHH TM Mediproducts (đây là sự kết hợp giữa curcumin và

trinh nữ hoàng cung giúp điều trị bệnh u xơ tử cung) hay sản phẩm gần đây nhất là sản phẩm CUMAGOLD,sản phẩm chứa Nano Curcumin chuyển giao từ đề tài nghiên cứu

của Viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam…

1.4 Khái quát về các công nghệ phân lập Curcumin từ củ nghệ vàng của các tác giả đi trước

Cho đến nay, trên thế giới người ta đã đưa ra hàng chục công nghệ sản xuất Curcumin từ củ Nghệ vàng Sau đây là một số công nghệ công nghệ chính

1.4.1 Công nghệ phân lập Curcumin từ Nghệ vàng bằng cách tạo phức với axetat chì

Bột nghệ được chiết bằng alcol etylic Chiết phẩm alcol cô đặc được xử lý với chì axetat chì 10% để tách Curcumin ra khỏi phần nhựa đi theo alcol, dưới dạng phức chì – Curcumin

+Pb(OAc)2

+ 2ROH

+2HOAc

CO

H2C

CH

CO

PbOR

OR

[ CCM Pb(OR)2]

Xử lý phức [ CCM Pb(OR)2] với axit sunfric loãng rồi tách Curcumin ra khỏi chì bằng alcol etylic sẽ thu được Curcumin thô Tinh chế Curcumin thô bằng ete etylic

và cacbon disulfur lần lượt sẽ thu được sản phẩm tinh Curcumin

[ CCM Pb(OR)2] + H2SO4 CCM + PbSO4 + 2 HOR

Đây là qui trình công nghệ có từ lâu đời, được khá nhiều người áp dụng và được mô tả trong tư liệu kinh điển Beilstein cùng nhiều tư liệu khác Hiệu suất thử nghiệm trung bình là 43% so với lý thuyết

Sơ đồ phân lập Curcumin từ củ Nghệ vàng bằng cách tạo phức với axetat chì

Etanol

Axetat chì

Axit sunfuric Etanol

Ete etylic

Ete etylic

Cacbon disunfua

1.4.2 Công nghệ phân lập Curcumin từ Nghệ vàng bằng dầu béo

Dựa trên đặc điểm của Curcumin tan tốt trong dầu, trong rượu không tan trong nước, công nghệ này cho phép tách hoạt chất bằng rượu hoặc cồn, tinh chế bằng cồn

Công nghệ này có ưu việt ở chỗ không phải dùng đến dung môi độc hại, nhưng hiệu suất thấp

1.4.3 Công nghệ phân lập Curcumin từ Nghệ vàng bằng kiềm và axit

Sau khi loại chất béo và tinh dầu bằng xăng nhẹ, bột nghệ được chết bằng metanol Chết phẩm metanol được xà phong hóa bởi dung dịch sút 80% Sau đó người

ta kết tủa Curcumin bằng cách trung hòa, dùng axit chlohydric loãng

Kết tủa được rửa bằng dung dịch natri dicarbinat NaHCO3 10% Cuối cùng tủa được kết tinh lại bằng metanol

1.4.4 Công nghệ phân lập Curcumin từ củ Nghệ vàng bằng dung môi hưu cơ

Bột nghệ khô được chiết bằng ligroin để loại chất béo và tinh dầu Sau đó người

ta chiết băng ete etylic đêt thu được hỗn hợp Curcumin và nhựa Cuối cùng Curcumin được tách ra và được tinh chế lại bằng alcol etylic

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Các phương pháp kỹ thuật

2.1.1 Phương pháp tách biệt và tinh chế hợp chất hữu cơ

2.1.1.1 Phương pháp chiết

a Định nghĩa

Phương pháp chiết dùng để tách chất ra khi hỗn hợp chất rắn hoặc dung dịch hoặc huyền phù bằng dung môi thích hợp ở nhiệt độ phòng hoặc nhiệt độ sôi của dung môi Cơ sở vật lí của phương pháp là dựa vào định luật phân bố Nernst:

Khi thêm một cấu tử thứ ba vào hệ dung dịch có hai cấu tử không tan hoàn toàn vào nhau hoặc tan có giới hạn thì sự hoà tan của cấu tử này vào hai cấu tử theo một tỉ

lệ nhất định ở nhiệt độ không đổi, gọi là hằng số phân bố Nernst K:

K = =

Trong đó: C1,C2 là nồng độ của các cấu tử trong dung môi

S1,S2 là độ tan của hai cấu tử

K càng lớn khi càng lớn thì việc lấy chất rắn ra rất khó khăn, phải dùng dung môi

chiết nhiều lần

Cùng một lượng dung môi để chiết, cần phải chia nhiều lần chiết Có thể tính được lượng chất còn lại sau lần chiết thứ n dựa vào hằng số Nernst:

Gn = G0 ( )n

Trong đó: Gn - là lượng chất còn lại sau n lần chiết

G0 - là lượng chất ban đầu có trong thế tích V

S - là số ml thể tích dung môi cho vào

Như vậy, muốn Gn càng nhỏ thì n phải lớn và S phải nhỏ, nghĩa là chất định chiết ra còn lại trong dung dịch càng nhỏ thì cùng một lượng dung môi cần phải chiết nhiều lần

Dung môi chiết phải đãm bảo các yêu cầu sau:

- Dung môi chiết phải hòa tan chất định chiết lớn hơn dung môi cũ

- Không trộn lẫn với dung môi cũ, nghĩa là có tỉ khối khác nhiều với dung môi

bề mặt tiếp xúc giữa chất tan và dung môi Vì vậy, khi chiết người ta thường lắc kĩ Tuy nhiên, nếu có hiện tượng tạo huyền phù, nhũ tương khi lắc thì phải phá sự tạo huyền phù

c Kĩ thuật chiết chất lỏng

- Dụng cụ chiết là phểu chiết

- Trước khi chiết phải kiểm tra lại khóa và bôi vazơlin vào khóa phểu Để dung dịch vào phểu chiết, thêm dung dung môi vào sao cho thế tích chỉ chiếm khoảng 2/3 thể tích của phểu Lượng dung môi cho vào khoảng 1/5 đến 1/3 thể tích dung dịch Đậy nút, một tay giữ nút và phểu, một tay giữ khóa phểu, cẩn thận lắc nhẹ và dốc lên dốc xuống phểu nhiều lần Khi lọc thường làm tăng áp suất trong phểu, do đó phải để ngược phểu, mỡ khóa phểu cho cân bằng với áp suất bên ngoài rồi đóng khóa phểu, lắc mạnh tiếp khoảng 1 – 2phút Lắc xong, cặp phểu vào giá để yên một lúc cho phân lớp hai chất lỏng Sau đó mỡ khóa phểu và tách lấy các phần khác nhau tuỳ thuộc vào tỉ khối của dung dịch Nếu lớp dưới là dung dịch cần lấy thì để lại một ít trong phểu, nếu lấy lớp trên thì cho chảy quá một ít chất lỏng

- Khi chiết những chất dễ tạo thành nhũ tương phải chú ý lắc nhẹ Nếu nhũ tương tạo thành do một lượng kết tủa tạo thành trên bề mặt phân chia hai pha lỏng thì phải lọc, nếu do sức căng bề mặt thì thường thêm rượu etylic để phá sức căng bề mặt phân chia giữa hai pha Nếu do sự khác nhau về tỉ khối của hai chất lỏng không lớn lắm thì thường thêm dung dịch NaCl bão hòa để tăng tỉ khối của dung dịch nước.Tốt nhất là để yên lặng trong một thời gian lâu

- Khi chiết những chất tan trong nước nhiều hơn tan trong dung môi hữu cơ có thể dùng chiết liên tục trên dụng cụ chiết chất với tỉ khối khác nhau so với nước Nếu chiết với chất rất ít, có thể dùng ống nghiệm hơi nhọn đầu rồi thêm dung môi vào bằng một pipet nhỏ Để yên cho tách lớp, dùng pipet sạch để tách lấy lớp dung dịch đã hòa tan chất định chiết

d Chiết các chất rắn

- Phương pháp đơn giản là ngâm chiết chất rắn trong dung môi hoặc hòa tan trong dung môi ở nhiệt độ thường hay nhiệt độ sôi của dung môi, sau đó lọc hoặc gạn lấy dung dịch - Muốn lấy chất từ dung dịch thì cất đuổi dung môi bằng máy cô quay chân không hoặc bằng các phương pháp thông thường

- Sự chiết chất trong hỗn hợp rắn phụ thuộc nhiều vào độ hòa tan của các chất vào dung môi lựa chọn và bề mặt tiếp xúc của chất rắn với dung môi và nhiệt độ Để tăng khả năng chiết, người ta thường phải nghiền nhỏ chất rắn rồi ngâm chiết ở nhiệt

độ thường hoặc nhiệt độ sôi của dung môi

e Phương pháp chiết Soxhlet

 Giới thiệu chung

- Là phương pháp chiết một hỗn hợp rắn bằng một dung môi hoặc hỗn hợp dung môi với một dụng cụ chuyên dùng đặc biệt gọi là bình chiết Soxhlet Dung môi được đun nóng, cho bay hơi liên tục chảy vào bình chứa hỗn hợp cần chiết tách, nó sẽ hòa tan chất rắn cần tinh chế và nhờ một ống xiphong, dung dịch chảy xuống bình cầu bên dưới, dung môi nguyên chất lại tiếp tục được cất lên

Hình 2.1 Bộ chiết soxhlet

Hình 2.2 Máy cất quay chân không

 Kĩ thuật soxhlet

- Nguyên tắc: Chiết soxhlet là một kiểu chiết liên tục đặc biệt thực hiện nhờ một

trang thiết bị của nó Kiểu chiết này cũng giống như kiểu chiết lỏng –lỏng nên về bản chất của sự chiết vẫn là định luật phân bố chất trong 2 pha không trộn vào nhau Song

ở đây pha mẫu là ở trạng thái lỏng, bột, hoặc dạng mảnh hoặc dạng lá Còn dung môi chiết (chất hữu cơ) là dạng lỏng

- Trang thiết bị của kỹ thuật chiết soxhlet là 2 loại:

+ Hệ soxhlet thường và đơn giản(1)

+ Hệ soxhlet tự động (Auto-soxhlet)(2)

- Cách chiết theo hệ (1) là đơn giản vận hành bằng tay

- Còn cách (2) là vận hành một cách tự động Kĩ thuật này chủ yếu sử dụng để chiết tách chất hữu cơ nằm trong pha rắn hay bột hay mảnh nhỏ, hay các vật liệu khô (lá cây) Vì thế nên nó là hệ chiết dị thể Kĩ thuật này có ưu điểm là chiết triệt để nhưng những điều kiện chiết phải nghiêm ngặt thì mới có kết quả tốt Vì thế hệ thống vận hành chiết tự động cho kết quả tốt hơn nhưng phải có hệ thống trang bị hoàn chỉnh Nó thích hợp chiết các chất hữu cơ từ các đối tượng mẫu khác nhau Chất phân tích có trong mẫu rắn, bột, mẫu xốp khô (lá cây)… kĩ thuật này được ứng dụng chủ yếu để tách các hợp chất hữu cơ từ mẫu lá cây, rau quả hoặc mẫu đất

- Trong phòng thí nghiệm thường chiết bằng bộ chiết Soxhlet để chiết liên tục Chất rắn định chiết đã nghiền nhỏ được gói trong giấy lọc (túi vải) đặt vào phần hình trụ trên bình cầu của máy chiết Cho dung môi vào bình cầu (tùy thuộc vào lượng chất chiết mà cho lượng dung môi khoảng 1/2 thể tích bình cầu), lắp ống sinh hàn hồi lưu ở trên rồi đun cho sôi dung môi Hơi dung môi bay lên và hòa tan chất rắn trong bọc giấy lọc rơi xuống bình cầu trong ống dẫn hơi ngưng tụ Cứ như vậy nồng độ của chất tan trong dung môi tăng dần theo thời gian đun hồi lưu Nếu chất tinh chế hòa tan vào dung môi thu được dung dịch chất tinh chế trong bình cầu, cô quay đuổi dung môi rồi kết tủa lại chất rắn Nếu trong hỗn hợp chất rắn, các chất bẩn hòa tan vào dung môi thì phần chất rắn sẽ được là chất sạch Nếu chất tan là chất phụ và chất tinh chế sẽ còn lại trong bình chiết chỉ việc lấy chất rắn trong giấy lọc ra, làm khô sẽ thu được chất sạch

2.1.1.2 Phương pháp kết tinh lại

a Định nghĩa

Đây là phương pháp quan trọng nhất để tinh chế các chất rắn Cơ sở lí thuyết của phương pháp là dựa vào sự khác nhau về độ tan của các chất trong một dung môi hay hệ dung môi ở các nhiệt độ khác nhau, cũng như sự khác nhau về độ tan vào dung môi của chất tinh chế và chất bẩn ở cùng một nhiệt độ Quá trình chung là hòa tan chất rắn thành dung dịch bão hòa ở nhiệt độ sôi của dung môi và khi để lạnh thì chất rắn kết tinh lại dưới dạng tinh khiết

b, Chọn dung môi

- Người ta phải chọn dung môi hay hệ dung môi thích hợp để hòa tan chất tinh chế ở nhiệt độ sôi và không hòa tan hoặc hòa tan ít ở nhiệt độ lạnh, còn tạp chất thì có hiện tượng ngược lại Sau khi lọc nóng loại bỏ tạp chất thì chất rắn sẽ kết tinh lại sạch hơn

- Việc lựa chọn dung môi kết tinh rất quan trọng Dung môi kết tinh phải không tương tác hóa học với chất kết tinh ở nhiệt độ thường cũng như nhiệt độ sôi Dung môi phải có nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của chất tinh chế ít nhất là 1000C

và lại phải giải phóng khi lọc cũng như khi rửa