NGHIÊN cứu THÀNH PHẦN hóa học NGHỆ đỏ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM


NGUYỄN CHÍ BẢO

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC NGHỆ ĐỎ
(CURCUMA SP.) Ở HUYỆN HƯỚNG HÓA TỈNH QUẢNG TRỊ
TỪ DỊCH CHIẾT BẰNG DUNG MÔI HỮU CƠ PHÂN CỰC

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
Mã số: 60.44.27

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học
GS.TSKH TRẦN VĂN SUNG


Huế, 2007

2


MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa.............................................................................................................i
Lời cam đoan............................................................................................................ii
Lời cảm ơn...............................................................................................................iii
Mục lục......................................................................................................................1

Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt.....................................................................3
Danh mục các hình và bảng biểu..............................................................................4
MỞ ĐẦU..................................................................................................................5
Chương I TỔNG QUAN TÀI LIỆU....................................................................7
I.1. Sơ lược về đặc điểm thực vật và tình hình nghiên cứu trong nước và trên
thế giới một số loài nghệ thuộc chi Curcuma.........................................................7
I.2. Tình hình nghiên cứu loài nghệ đỏ ở huyện Hướng Hóa tỉnh Quảng Trị về
mặt hóa học trong và ngoài nước..........................................................................28
I.3. Công dụng của một số loài nghệ thuộc chi Curcuma......................................29
Chương II THỰC NGHIỆM......................................................................33
II.1. Phương pháp xử lý mẫu thực vật....................................................................33
II.2. Phương pháp chiết, tách và xác định thành phần hoá học.............................34
II.3. Xác định cấu trúc............................................................................................34
II.4. Thử hoạt tính sinh học của các dịch chiết.......................................................34
II.5. Xác định tên khoa học cây nghệ đỏ................................................................34
II.6. Thực nghiệm....................................................................................................34
II.6.1. Chiết soxhlet.................................................................................................34
II.6.2. Phương pháp xử lý các mẫu dịch chiết........................................................35
II.6.3. Xác định thành phần hoá học của dịch chiết...............................................37
II.6.4. Tách và xác định cấu trúc............................................................................37
Chương III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.............................39
III.1. Kết quả xác định tên khoa học......................................................................39
III.2. Kết quả thử ankaloit trong dịch chiết CB1....................................................41
III.3. Thành phần hoá học dịch chiết thân rễ nghệ đỏ trong n-hexan....................41
3


III.4. Kết quả xác định cấu trúc phân tử các chất rắn tách được............................42
III.5. Kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học của các dịch chiết............................50
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..............................................................................52

TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................54

4


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
C.

Curcuma

CTCT

Công thức cấu tạo

CTPT

Công thức phân tử

Dm

Dung môi

GC

Sắc ký khí

GC/MS

Sắc ký khí - khối phổ liên hợp

MS

Khối phổ

1

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton

H-NMR

13

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C

SKBM

Sắc ký bản mỏng

SKC

Sắc ký cột

TPHH

Thành phần hoá học

C-NMR

5

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BẢNG BIỂU
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Bảng 2.1
Bảng 3.1
Hình 3.1
Bảng 3.2
Hình 3.2
Bảng 3.3
Hình 3.3
Bảng 3.4
Bảng 3.5
Bảng 3.6

Trang
Thân rễ nghệ đỏ
33
Thân, lá và hoa nghệ đỏ
33
Thử ankaloit trong dịch chiết CB3
35
Sơ đồ phân lập các cấu tử trong dịch chiết thân rễ nghệ đỏ mẫu CB1 36
Một số phân đoạn SKC dịch chiết clorofom thân rễ nghệ đỏ
37
So sánh TPHH tinh dầu thân rễ nghệ đỏ và nghệ nhà
40
Sắc ký đồ GC dịch chiết thân rễ nghệ đỏ trong n-hexan

41
TPHH dịch chiết thân rễ nghệ đỏ trong n-hexan
42
Phổ MS của chất rắn BAO4
43
1
13
Số liệu phổ H-NMR và C-NMR của BAO4 đo được
44
Phổ MS của chất rắn BAO2
46
1
Số liệu phổ H-NMR của BAO2 đo được và theo tài liệu [30]
47
13
Số liệu phổ C-NMR của BAO2 đo được và theo tài liệu [30]
48
Kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học của các dịch chiết
50

6


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Nước Việt Nam chúng ta nằm trong vùng nhiệt đới cho nên những điều kiện
khí hậu như nhiệt độ, lượng mưa, ánh sáng ... và hơn hết điều kiện thổ nhưỡng đặc
trưng thích hợp cho nhiều loài thực vật có giá trị tồn tại và phát triển do đó hệ thực
vật rất phong phú và đa dạng. Đó là nguồn tài nguyên sinh học quý giá, thuộc loại
tài nguyên tái tạo được. Từ thời xa xưa cho đến xã hội loài người hiện nay đều khai

thác nguồn tài nguyên này để làm thực phẩm, thuốc chữa bệnh, các vật liệu cũng
như nhiên liệu cho cuộc sống thường ngày. Trong số các loài cây cỏ quen thuộc gắn
bó với cuộc sống thường ngày của nhân dân ở nước ta phải kể đến nghệ. Nghệ là
các thực vật thuộc chi Curcuma, họ Zingiberaceae rất phổ biến ở nước ta. Chúng
không những mọc hoang rất nhiều mà còn được trồng khá phổ biến để dùng làm gia
vị, thuốc chữa bệnh... Do tính chất sử dụng rộng rãi, nên đã có nhiều công trình
khoa học nghiên cứu về thực vật cũng như hóa học, nhằm lựa chọn nâng cao giá trị
sử dụng của mỗi loài. Tuy nhiên sự nghiên cứu các loài nghệ về thành phần hoá
học, công dụng cũng như số lượng các loài nghệ còn chưa đầy đủ và không đồng
nhất ở một số tài liệu. Để góp phần vào việc nghiên cứu một cách sâu hơn và rộng
hơn các loài nghệ có ở trong nước, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu thành phần
hoá học nghệ đỏ (Curcuma sp.) ở huyện Hướng Hoá tỉnh Quảng Trị từ dịch
chiết bằng dung môi hữu cơ phân cực” và từ đó có thể đưa ra hướng khai thác và
ứng dụng loại nghệ này trong đời sống.
2. Đối tượng và mục đích nghiên cứu
 Đối tượng nghiên cứu: dịch chiết bằng dung môi axeton, metanol và một số
chất trong dịch chiết từ thân rễ cây nghệ đỏ ở huyện Hướng Hoá tỉnh Quảng Trị.
 Mục đích nghiên cứu: xác định thành phần hoá học, phân lập và xác định cấu
trúc của các cấu tử chính trong dịch chiết từ thân rễ cây nghệ đỏ, thử hoạt tính sinh
học của các dịch chiết và của các cấu tử tách được.
3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
 Nội dung nghiên cứu:

7


+ Tách và xác định thành phần hoá học của dịch chiết từ thân rễ cây nghệ đỏ ở
huyện Hướng Hoá tỉnh Quảng Trị.
+ Phân lập và tinh chế các cấu tử chính (hàm lượng lớn hay có hoạt tính chính) từ
dịch chiết.

+ Xác định cấu trúc của cấu tử chính.
+ Thử hoạt tính sinh học của các dịch chiết và của các cấu tử chính.
 Phương pháp nghiên cứu:
+ Nghiên cứu lý thuyết: phương pháp nghiên cứu các hợp chất tự nhiên, tổng quan
các tài liệu về đặc điểm hình thái thực vật, thành phần hoá học, ứng dụng của các
cây thuộc chi Curcuma của họ Zingiberaceae.
+ Phương pháp chiết: chiết soxhlet bằng các dung môi hữu cơ.
+ Phương pháp xác định các chỉ số vật lý: đo nhiệt độ nóng chảy.
+ Phương pháp tách và xác định cấu trúc của các cấu tử trong dịch chiết: sắc ký cột
(SKC), sắc ký bản mỏng, sắc ký khí - khối phổ liên hợp (GC/MS), sắc ký lỏng cao
áp (HPLC); đo phổ IR, UV, 1H-NMR, 13C-NMR.
4. Bố cục luận văn
Luận văn gồm 58 trang, trong đó có 7 bảng và 7 hình. Phần mở đầu 2 trang, kết
luận 2 trang và tài liệu tham khảo 5 trang. Nội dung của luận văn chia làm 3
chương:
Chương I: Tổng quan lý thuyết (26 trang)
Chương II: Kỹ thuật thực nghiệm (6 trang)
Chương III: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (13 trang)

8


Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
I.1. Sơ lược về đặc điểm thực vật và tình hình nghiên cứu trong nước và trên
thế giới một số loài nghệ thuộc chi Curcuma.
Theo tài liệu [1], chi Curcuma gồm tới 40 loài ở các vùng nhiệt đới châu Á,
ở nước ta có 16 loài. Theo tài liệu [35] thì ở Việt Nam và các nước Đông Dương chi
Curcuma gồm 19 loài. Theo tài liệu [36] thì chi Curcuma có đến 97 loài. Theo tài
liệu [27] chi Curcuma ở Bangladesh có từ 16-20 loài; ở Trung Quốc, Ấn Độ và
Đông Dương có từ 20-25 loài, ở Malaysia có từ 20-30 loài, ở Nepal có từ 10-15

loài, ở Philippin có từ 12-15 loài, ở Thái Lan có từ 30-40 loài và cả thế giới có từ
70-80 loài. Do đó nhìn chung chưa có sự thống nhất giữa các tài liệu về số lượng
các loài trong chi Curcuma.
Một số loài tuy có tên trong sách phân loại nhưng hiện nay không tìm thấy,
ngược lại một số loài nghệ khác được tìm thấy nhưng chưa được định danh. Vì vậy
sự nghiên cứu một cách đầy đủ và có tính thống nhất các loài nghệ trong chi
Curcuma là rất có ý nghĩa và cần thiết.
Trên cơ sở so sánh đặc điểm thực vật, chúng tôi nhận thấy thân rễ cây nghệ
đỏ ở huyện Hướng Hoá tỉnh Quảng Trị có màu vàng đậm tương tự như thân rễ cây
nghệ Curcuma longa Linn. và Curcuma xanthorrhiza Roxb. Do đó chúng tôi tập
trung vào việc nghiên cứu lý thuyết 2 loài nghệ này để có cơ sở và tiện cho việc so
sánh giữa các loài nghệ này với cây nghệ đỏ ở huyện Hướng Hoá tỉnh Quảng Trị.
Còn các loài nghệ khác chúng tôi sơ lược về đặc điểm thực vật cũng như thành phần
hoá học của chúng.
I.1.1. Curcuma longa Linn.
C. longa còn được gọi là C. domestica Valeton, C. rotunda L.,
C. xanthorrhiza Naves, Amomum curcuma Jacq. (Nghệ vàng, Uất kim, Khương
hoàng)
 Đặc điểm thực vật:
Cây cao 0.6-1m, thân rễ to mang những củ hình trụ hay hình bầu dục màu
vàng cam sẫm, thơm. Lá hình trái xoan thon nhọn ở hai đầu, hai mặt đều nhẵn, dài
tới 45cm, rộng tới 18cm; cuống lá có bẹ. Cán hoa nằm giữa các lá, dài tới 20cm,

9


mang cụm hoa hình trụ hay hình trứng dài; lá bắc dạng màng, màu trắng hay hơi
lục, các lá bắc phía trên không sinh sản hẹp hơn và có màu hơi tím nhạt. Đài có 3
răng tù, không đều nhau. Tràng có ống dài hơn 2-3 lần, có các thuỳ bên đứng và
phẳng, thuỳ giữa hơi lớn hơn và có mũi nhọn. Quả nang có 3 ô, mở bằng 3 van; hạt

có áo hạt. [1]
 Phân bố địa lý: Campuchia, Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Lào,
Madagasca, Malaysia và Việt Nam. Nó được trồng rộng rãi khắp Trung Quốc, Ấn
Độ, Indonesia, Thái Lan và xuyên suốt vùng nhiệt đới bao gồm các vùng nhiệt đới
châu Phi. [45]
 Các phương pháp nghiên cứu tách chiết tinh dầu:
 Lá cây Curcuma longa, một sản phẩm nông nghiệp bỏ hoang chưa được
khai thác mọc ở địa hình nhiều đồi ở phía tây Himalaya Ấn Độ được khai thác để
tách lấy tinh dầu. Hiệu suất của phương pháp chưng cất chân không (150mmHg)
lớn hơn phương pháp chưng cất thông thường ở áp suất khí quyển, được đánh giá
bằng những đặc điểm định tính và định lượng của tinh dầu lá ở hàm lượng
monoterpen cao có điểm sôi thấp hơn. Hàm lượng tinh dầu ở phương pháp chưng
cất chân không (0.25%) thấp hơn phương pháp chưng cất thông thường (0.28%).
Phương pháp phân tích GC và GC/MS cho thấy rằng tinh dầu chưng cất ở chân
không chứa hàm lượng tối đa monoterpenoid (88.2%) và tinh dầu chưng cất bằng
phương pháp thông thường chứa hàm lượng tối đa sesquiterpenoid (45.7%) được
chưng cất lại ở áp suất khí quyển sau khi chưng cất chân không. Tỉ lệ
monoterpenoid và sesquiterpenoid ở tinh dầu chưng cất chân không cao hơn 10 lần
(10.5) so với tinh dầu chưng cất thông thường (1.0). Sự khác nhau này là do ở
phương pháp chưng cất chân không, các cấu tử có điểm sôi thấp dễ dàng tách ra, để
lại sau đó là các cấu tử có điểm sôi cao hơn được chiết bằng phương pháp chưng cất
thông thường. Ở thử nghiệm chống nấm, tinh dầu này có khả năng chống lại các
mầm bệnh gây nấm như Fusarium oxysporum f. sp. dianthi và Alternaria dianthi,
nhiễm độc hoa cẩm chướng; F. oxysporum f. sp. gladioli và Curvularia trifolii f. sp.
gladioli nhiễm độc hoa lay ơn. Tinh dầu còn lại được chưng cất bằng phương pháp
thông thường sau khi chưng cất chân không cho thấy tác dụng chống nấm tốt hơn
các mẫu tinh dầu khác ở cùng những nồng độ thử nghiệm. Hoặc hàm lượng cao của
sesquiterpen hoặc ảnh hưởng kết hợp của monoterpenoid với sesquiterpenoid có thể
10

làm tăng khả năng chống nấm. Những nghiên cứu này cho thấy việc không khai
thác tinh dầu lá loài này là một sự lãng phí và sự hữu ích của phương pháp chưng
cất lôi cuốn hơi nước để sản xuất tinh dầu có chất lượng cao ở thành phần hoá học
và tác dụng chống nấm ngoại trừ hàm lượng tinh dầu. [32]
 Chiết xuất tinh dầu và các sắc tố từ cây nghệ (Curcuma longa L.) bằng
chưng cất hơi và chiết xuất với dung môi bay hơi: [11]
Mục đích của nghiên cứu này nhằm xác định những điều kiện chế biến tốt
nhất để cho hiệu suất tối đa tinh dầu và các sắc tố, cùng hàm lượng của chúng về
ar-tumeron; α- và β-tumeron và các curcuminoid, theo thứ tự. Áp suất của nồi hấp
và thời gian chưng cất là những biến số được nghiên cứu cho quá trình cất bằng hơi
nước. Hiệu suất cao nhất của tinh dầu (0.46% trọng lượng) và sắc tố (0.16% trọng
lượng) - curcumin, demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin - đã thu được ở
áp suất 105Pa và thời gian 2h. Mặt khác với chiết xuất bằng dung môi bay hơi, hiệu
suất cao nhất của tinh dầu (5.49% trọng lượng) đã thu được khi sử dụng các tiểu
phân có kích thước 0.175, 0.124, 0.088mm ở nhiệt độ 400C và thời gian chiết là 6h.
Song hiệu suất cao nhất của sắc tố (7.98% trọng lượng) đã thu được dưới cùng
những điều kiện đó trừ đối với nhiệt độ 300C.
 Thành phần hoá học của tinh dầu thân rễ và tinh dầu lá:
Cây nghệ (C. longa) chứa lượng tinh dầu (tối đa 5%), chứa nhiều loại
sesquiterpen mà nhiều sesquiterpen đặc trưng cho loài. Quan trọng nhất cho mùi
thơm đó là tumeron (tối đa 30%), ar-tumeron (25%) và zingiberen (25%). Kết hợp
diarylheptanoid (1,7-diaryl-hepta-1,6-dien-3,5-dion, ví dụ curcumin) là nguyên
nhân cho màu vàng cam và cũng hầu như cho vị cay (3-4%).
Thành phần hóa học tinh dầu thân rễ C. longa Linn. gồm các chất sau:
turmeron (58%), zingiberen (25%); 1,8-cineol (1%), phellandren (1%); β-sabinen
(0.6%); borneol (0.5%) và dehidroturmeron. [20]
Cấu trúc của một số cấu tử chính trong tinh dầu C. longa:
CH3

H3C

CH3

O
H3C

O

H2C

CH3

H3C

α-tumeron

CH3

β-tumeron
11


H

CH3

H

CH3

H

O

H3C
H3C

CH3

CH3

CH3

ar-tumeron

CH3

zingiberen

Tinh dầu thân rễ C. longa Linn. từ vùng Himalaya thấp ở Bắc Ấn Độ gồm 52
hợp chất chiếm 98.6% tinh dầu. Các thành phần chính là α-tumeron (44.1%),
β-tumeron (18.5%) và ar-tumeron (5.4%). Từ tinh dầu lá, 61 thành phần đã được
nhận dạng chiếm 99.8% tinh dầu và thành phần chủ yếu là α-phellandren (53.4%),
terpinolen (11.5%) và 1,8-cineol (10.5%) [13]. Tinh dầu thân rễ C. longa Linn. từ
đồng bằng Bắc Ấn Độ gồm 84 thành phần chiếm 100% tinh dầu. Các thành phần
chính là 1,8-cineol (11.2%), α-tumeron (11.1%), β-caryophyllen (9.8%), ar-tumeron
(7.3%) và β-sesquiphellandren (7.1%). Từ tinh dầu có chứa 83 thành phần chiếm
97.4% tinh dầu và các thành phần chính là terpinolen (26.4%); 1,8-cineol (9.5%),
α-phellandren (8%) và terpinen- 4-ol (7.4%) [14].
Tinh dầu thân rễ C. longa Linn. ở Indonesia được đặc trưng bởi các chất

sau: ar-turmeron (24.7%); turmeron (29,5%), turmerol (20.0%) và α-atlanton
(2.4%). [41]
Cây nghệ C. longa cv Roma được trồng ở đồng bằng Indo-Gangetic với
khoảng 26000 cây/ha được thu hoạch khi nó khoảng 16 tháng tuổi và được tách biệt
thành những phiến lá, cuống lá, thân cây, cụm hoa, thân rễ và rễ chính, phụ. Những
bộ phận này được chưng cất tách biệt nhau để thu tinh dầu. Tinh dầu này được phân
tích bằng phương pháp GC và GC/MS, kết quả có 15 terpenoid được xác định. Tính
trung bình, một cây C. longa cv Roma cho khoảng 7.72g tinh dầu; khoảng 2g từ lá,
2g từ rễ và 3.5g từ thân rễ. Tinh dầu của thân cây, thân rễ và rễ có thành phần tương
tự. Tinh dầu thân rễ giàu α- và β-tumeron (40.8%), myrcen (12.6%), 1,8-cineol
(7.7%) và p-cymen (3.8%). Tinh dầu cuống lá và phiến lá mỏng giàu myrcen (35.9
%), 1,8-cineol (12.1%) và p-cymen (21.7%). Tinh dầu này cũng chứa tumeron
nhưng ở nồng độ thấp hơn. [48]
Thành phần hoá học tinh dầu thân rễ C. longa ở vùng thấp Himalaya Bắc Ấn
Độ được lấy ở 2 thời điểm khác nhau cho thấy có sự khác nhau ở hàm lượng
12


tumeron và curcumen. Sự khác nhau đó biểu hiện ở hàm lượng α-tumeron (44.1%
và 11.9%), β-turmeron (18.5% và 8.3%), ar-turmeron (5.4% và 25.4%),
ar-curcumen (0.5% và 1.9%) và β-curcumen (0.4% và 2.0%).
Ở khía cạnh khác, khi so sánh thành phần tinh dầu lá này với những báo cáo
ở Kerala (Nam Ấn Độ), Việt Nam, Butan và Nigeria cho thấy rằng tinh dầu lá ở
vùng này có thể sánh được với tinh dầu lá ở Nam Ấn Độ và Nigeria về thành phần
phần trăm các cấu tử chính như α-phellandren (53.4%, 57% và 48%) và terpinolen
(11.5%, 12% và 29%). Nhưng thật đáng chú ý rằng khi so sánh thành phần tinh dầu
lá này với kết quả được báo cáo gần đây của Garg et al. với mẫu lấy ở cùng nơi cho
thấy các kết quả khác nhau. α-Phellandren và terpinolen được xem như là các cấu tử
chính trong tinh dầu này cũng như trong hầu hết các mẫu tinh dầu lá của thế giới lại
không xuất hiện hoặc xuất hiện ở lượng vết trong báo cáo của Garg et al. Điều này

cho thấy sự khác nhau trong cây trồng được báo cáo bởi Garg et al. không những do
sự khác nhau về địa lý, điều kiện sinh thái mà còn do sự khác nhau về kiểu hoá học.
[45]
Tinh dầu lá của loài C. longa ở Việt Nam có chứa các cấu tử chính là
α-phellandren (24.5%), 1,8-cineol (15.9%), p-cymen (13.2%) và β-pinen (8.9%).
Trong khi đó ở Butan thì tinh dầu loại này cũng có thành phần hoá học tương tự trừ
terpinolen (11.6%) là một trong những cấu tử chính. Một báo cáo khác cho biết ở
Bắc Ấn Độ thì tinh dầu loại này có chứa các cấu tử chính là terpinolen (26.4%),
1,8- cineol (9.5%), α-phellandren (8.0%) và terpinen- 4-ol (7.4%). [41]
 Các phương pháp nghiên cứu về curcumin:
Curcumin được phân lập lần đầu tiên vào năm 1815 (Vogel và Pelletier), thu
được dạng tinh thể vào năm 1870 (Daube) và được xác định là 1,6-heptadien-3,5dion-1,7-bis(4-hidroxi-3-metoxiphenyl)-(1E,6E)

hay

diferuloylmetan.

Khung

feruloylmetan của curcumin được khẳng định sau đó vào năm 1910 bởi tổng hợp
đầu tiên của Lampe (Lampe, 1910; Lampe và Milobedzka, 1913).
Curcumin (cũng được biết như là curcumin I) xuất hiện một cách tự nhiên
trong thân rễ C. longa. Curcumin thương mại chứa curcumin I (~77%), curcumin II
(~17%) và curcumin III (~3%) như các cấu tử chính của nó. [23]

13


O

O

R' Curcumin

R = R' = OCH3
Demethoxycurcumin R = OCH3, R' = H

R

OH Bisdemethoxycurcumin R = R' = H

HO

Curcumin (C21H20O6): 1,7-Bis (4-hidroxi-3-metoxiphenyl)-1,6-heptadien-3,5dion. Đnc: 1830C (diferuloylmetan)
Demethoxycurcumin

(C20H18O5):

1-(4-hidroxi-3-metoxiphenyl)-7-(4-

hidroxiphenyl)-1,6-heptadien-3,5-dion. Đnc: 1680C
(p-hidroxicinnamoylferuloylmetan)
Bisdemethoxycurcumin (C19H16O4): 1,7-Bis (4-hidroxiphenyl)-1,6-heptadien3,5-dion. Đnc: 2240C (p,p’-dihidroxidicinnamoylmetan)
 Với việc sử dụng ảnh phổ, curcumin có hấp thụ cực đại (λmax) trong
metanol tại 430nm, với định luật Beer dãy từ 0.5-5µg/mL (Prasad, năm 1997). Nó
hấp thụ cực đại tại 415-420nm trong axeton và dung dịch chứa 1% curcumin có
1650 đơn vị hệ số hấp thụ. Curcumin có màu vàng sáng ở pH từ 2.5-7 và có màu đỏ
ở pH>7. Các tính chất quang phổ và quang hoá của curcumin đã được nghiên cứu
trong các dung môi khác nhau bởi Chignell và cộng sự. Trong toluen, phổ hấp thụ
của curcumin chứa một vài cấu trúc mà không xuất hiện trong các dung môi phân

cực hơn như etanol và axetonitrin. Sự phát huỳnh quang của curcumin xuất hiện
một dãi rộng trong axetonitrin (λmax=524nm), etanol (λmax=549nm) hay dung dịch
mixen (λmax=557nm) nhưng nó lại có một vài cấu trúc trong toluen
(λmax=460,488nm). Việc định lượng sự phát huỳnh quang của curcumin là thấp
trong dung dịch natri dodecyl sunfat (phi=0.011) nhưng cao hơn ở trong axetonitrin
(phi=0.104). Hơn nữa, curcumin được quan sát tạo ra sự bức xạ đơn trên oxi
(λmax>400nm) trong toluen hoặc trong axetonitrin (phi=0.11 đối với 50 µM
curcumin). [9]
 Nghiên cứu điều kiện chiết xuất lỏng siêu tới hạn (SFE) đối với curcumin
trong nghệ (Curcuma longa) [17]
Để tối ưu hoá các điều kiện chiết xuất lỏng siêu tới hạn đối với curcumin
trong nghệ (Curcuma longa L.). Người ta đã nghiên cứu các điều kiện chiết xuất tối
ưu và đã được nghiên cứu bằng các thử nghiệm trực giao. Các cao chiết này đã
được phân tích bằng HPLC. Kết quả cho các điều kiện chiết xuất tối ưu là áp suất

14


5MPa, nhiệt độ 550C, thời gian tĩnh 4h, thời gian động 5h, tốc độ dòng CO 2
3.5L.min-1, dùng dung môi etanol 30% (mL.g-1).
 Phương

pháp

HPLC

cải

tiến

để

định

lượng

curcumin,

demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin: [8]
Hỗn hợp của 3 curcuminoid là curcumin, demethoxycurcumin và
bisdemethoxycurcumin đã được phân lập bằng sắc ký cột và nhận dạng bằng
phương pháp quang phổ. Độ tinh khiết của các curcuminoid đã được phân tích bằng
một phương pháp HPLC cải tiến. Sự phân tách bằng HPLC đã được thực hiện trên
cột C(18) với 3 dung môi: metanol, axit axetic 2% và axetonitrin, phát hiện ở
425nm.
 Phương pháp đo huỳnh quang nhạy cảm để xác định curcumin bằng việc
tăng cường chuỗi phân tử hỗn hợp: [21]
Người ta đã phát hiện sự phát huỳnh quang của curcumin được thúc đẩy rõ
rệt bởi chuỗi phân tử hỗn hợp của natri docedyl benzen sunfonat (SDBS) và các
chất điện hoạt cetyltrimetylamonium bromid (CTAB). Dựa trên cơ sở này phương
pháp đo huỳnh quang nhạy cảm để xác định curcumin trong dung dịch nước được
đề xuất. Trong chất đệm CH3COOH - CH3COONa, cường độ huỳnh quang của
curcumin tỉ lệ với nồng độ của curcumin dao động từ 0.00020-0.74μg/mL và giới
hạn phát hiện là 0.017ng/mL.
 Phương

pháp HPLC

cải

tiến

cho

phép

tách

lập

curcumin,

demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin trong bột nghệ như 3 cấu tử chính
và nhiều cấu tử phụ khác. Việc tách lập được hoàn tất bằng cách sử dụng pha tĩnh là
gốc octadecyl CH3(CH2)16CH2- với pha động chứa 50mM amoni axetat với 5% axit
axetic và axetonitrin. Phổ khối dải nhiệt được thu lấy cho tất cả các cấu tử. Chùm
tia hạt EI-phổ khối được thu lấy cho các curcuminoid, nhưng không thu được cho
các cấu tử khác do giới hạn của bề mặt chùm tia hạt khi phân tích các hợp chất dễ
bay hơi và nửa bay hơi. Phổ khối EI cho các cấu tử dễ bay hơi được thu lấy bằng sự
giải hấp nhiệt trực tiếp - sắc ký khí - phổ khối lượng (DTD-GC-MS). [24]
 Sử dụng phổ khối kết hợp ion hoá điện khí dung điện sắc ký lỏng để xác
định diarylheptanoid trong thân rễ nghệ Curcuma longa L.: [9]
LC-ESI-MS/MS kết hợp với việc phân tích DAD đã được sử dụng làm công
cụ trực tuyến để xác định các diarylheptanoid trong các cao chiết thân rễ nghệ tươi.
15


Dựa vào phổ khối từ việc phân tích LC-ESI-MS/MS dương tính và âm tính, và được
hỗ trợ bởi phổ DAD, 19 diarylheptanoid đã được xác định. Trong số 19 hợp chất
này, curcumin, demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin đã được xác định

bằng việc so sánh dữ liệu phổ và sắc ký với dữ liệu phổ và sắc ký của các hợp chất
chuẩn đáng tin cậy. Các hợp chất diarylheptanoid khác đã được nhận dạng hoặc
phỏng đoán dựa vào sự so sánh với 3 curcuminoid và so sánh với nhau. 12 trong số
các diarylheptanoid được nhận dạng đã không được thông báo trước đây từ nghệ và
6 trong số này là các hợp chất mới.
 Chiết tách curcumin từ củ nghệ bằng dung môi thực phẩm: [2]
Giá trị của phương pháp này là có thể sử dụng trực tiếp dung dịch chiết cho
vào thực phẩm để tạo màu hoặc dùng để phối màu với các phẩm màu thực phẩm
khác mà không cần tách và tinh chế curcumin. Các dung môi thực phẩm được dùng
để chiết tách curcumin từ củ nghệ vàng là các dung môi dầu mỡ động, thực vật (dầu
ăn Marvela, dầu lạc, dầu dừa và mỡ heo). Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng
dung môi thực phẩm để chiết tách curcumin từ củ nghệ bằng phương pháp chưng
ninh cho hiệu suất khá cao, đặc biệt khi sử dụng dầu lạc. Hàm lượng curcumin có
trong thành phần của củ nghệ được tách chiết bằng phương pháp này khoảng 3%.
Điều kiện chiết tách của phương pháp này là: nhiệt độ 120 0C, thời gian 11h và tỉ lệ
khối lượng bột nghệ khô (g)/ thể tích dầu lạc (mL) là1/1.5.
 Tổng hợp các hợp chất phức curcumin - kim loại: Curcumin là hợp chất
không tan trong nước nên để nâng cao hiệu quả sử dụng curcumin trong thực phẩm
và dược phẩm, tính tan của curcumin trong nước, người ta đã tiến hành nghiên cứu
tổng hợp phức curcumin kim loại và khảo sát hoạt tính sinh học của các hợp chất
đó. [10]
• Tổng hợp phức curcumin - kim loại:
Nguyên liệu để tổng hợp phức curcumin - kim loại là hợp chất curcumin
chiết từ củ nghệ. Phức kim loại được tạo thành bởi trung tâm ion kim loại với phân
tử khác bằng liên kết hoá trị. Các ion kim loại ở đây phải có khả năng tấn công vào
đôi điện tử của nguyên tử oxi trong phân tử curcumin để tạo thành phức. Nguồn ion
kim loại thường là các muối có tính năng phân ly các anion còn lại mà không ngăn
cản sự tạo phức kim loại. Các muối kim loại sử dụng để tạo phức với curcumin là

16

các muối kim loại tan tốt trong nước và metanol, không độc như kẽm, thiếc, canxi,
magie clorit và đồng sunfat.
Hoà tan 3.68g (10mmol) curcumin trong 50ml metanol và axeton, khuấy hỗn
hợp ở nhiệt độ 40-500C trong khoảng 1-2h. Hoà tan (5mmol) muối kim loại trong
20ml metanol, nhỏ từ từ vào hỗn hợp curcumin và khuấy trong 2-3h cho đến khi
hỗn hợp chuyển màu. Độ pH của hỗn hợp được điều chỉnh từ 7.5-9.5 bằng dung
dịch amoniac để kết tủa phức kim loại. Chất kết tủa được lọc, rửa bằng nước và rửa
lại bằng metanol, làm khô phức curcumin ở nhiệt độ 70-80 0C. Hiệu suất đạt 5562.5%.
Các hợp chất phức curcumin - kim loại sau khi tổng hợp được phân tích
thành phần nguyên tố kim loại và đo phổ hồng ngoại. Kết quả được trình bày ở
bảng dưới đây:
ST

Curcumin

T

- kim loại

1

Zn2+

Vàng cam

14.1

2

Sn2+

Cam đỏ

33.1

3

Ca2+

Nâu

4.9

4

Mg2+

Vàng nghệ

4.3

5

Cu2+

Nâu

8.8

6

Curcumin

Vàng

-

Màu

% kim

Phổ IR (KBr, cm-1)

loại

3428, 1600, 1501, 1409, 1278, 1165, 980,
829, 567 cm-1
3423, 1599, 1518, 1377, 1283, 1168, 979,
823, 576 cm-1
3428, 1570, 1498, 1301, 1137, 972, 829,
589 cm-1
3383, 1602, 1505, 1425, 1280, 1217, 1156,
972, 831, 587 cm-1
3422, 1599, 1507, 1277, 1156, 982, 824,
585 cm-1
3494, 2347, 1614, 1507, 1274, 1171, 1030,
965, 810, 554 cm-1

Do ảnh hưởng của ion kim loại khi tạo phức với curcumin mà các phức curcumin kim loại thu được có màu khác nhau và đậm hơn so với màu của curcumin. Tất cả
các phức đều không còn mùi đặc trưng của nghệ.
•

Nghiên cứu tính tan của các phức curcumin - kim loại:

Để xác định tính tan của các phức curcumin - kim loại khi sử dụng dược
phẩm, các hợp chất phức curcumin - kim loại được trộn với các chất huyền phù như
propylen glicol hay polysorbat 80.RTM để phân tán đều các phức kim loại. Đây là
những hợp chất không màu có độ nhớt cao, ổn định trong môi trường nước và ưa
17


nước. Hỗn hợp được làm khô với các chất mang ăn được như tinh bột biến tính. Tỉ
lệ phân tán của phức curcumin - kim loại với propylen glicol là 1:9 và polysorbat
80.RTM là 1:5. Tỉ lệ hỗn hợp phức curcumin - kim loại và chất huyền phù với chất
mang từ 30-50% là tối ưu. Trộn phức curcumin - kim loại sau khi đã nghiền mịn
bằng cối mã não với propylen glicol hay polisorbat 80.RTM với tỉ lệ từ 1 đến
30%:99%. Tỉ lệ tối ưu được tìm thấy là 10% phức curcumin: 90% propylen glicol
và 17% phức curcumin: 83% polysorbat 80.RTM. Hỗn hợp được khuấy ở nhiệt độ
60-700C trong 4-5h, trộn vào hỗn hợp màu 30-50% tinh bột biến tính, sấy khô hỗn
hợp trong chân không.
STT

Curcumin

Phức phân tán trong propylen

Phức phân tán trong polysorbat

- kim loại

glicol
Độ

80.RTM
Độ

Màu sp
1
2
3
4
5
6

Zn2+
Sn2+
Ca2+
Mg2+
Cu2+
-

Vàng cam
Cam đỏ
Ca cao
Vàng nghệ
Nâu
Vàng tươi

tan
+
+
+
+
+
Kém

Màu dd

Màu sp

Vàng
Vàng
Vàng đậm
Vàng
Vàng
Vàng tươi

Vàng cam
Cam đỏ
Ca cao
Vàng nghệ
Nâu
Vàng tươi

tan
++
++
++

++
++
Kém

Màu dd
Vàng
Vàng
Vàng sậm
Vàng
Nâu
Vàng tươi

Sp: Phức curcumin sau khi phối trộn; dd: dung dịch nước; +: tan tốt; ++: tan rất tốt.
Các chất màu được hoà tan trong môi trường nước và gelatin, bảo quản trong tủ
lạnh sau 4 tuần, màu của mẫu phẩm không bị thay đổi.
I.1.2 . Curcuma xanthorrhiza Roxb. (Nghệ rễ vàng, nghệ cary)
 Đặc điểm thực vật:
Cây thảo sống nhiều năm, thân rễ màu cam đậm. Phiến lá thường có bớt tía.
Cụm hoa cao 40cm, có 2 bẹ. Lá bắc màu xanh, ngọn màu tía, dính nhau ở ½ dưới,
cao 5cm. Lá đài màu trong trong. Cánh hoa đỏ, cánh hoa trên có mũi. Phân bố ở
nhiều nước châu Âu và châu Á. Ở nước ta chỉ mới biết có trồng ở Cần Thơ. Nghệ rễ
vàng được dùng để trị thiểu năng gan và sung huyết gan, vàng da, viêm túi mật,
viêm ống mật, bí tiểu tiện, sỏi mật, tăng cholesterol - huyết, lên men ruột, bệnh
đường niệu và viêm mô tế bào. [1]
 Các phương pháp nghiên cứu tách chiết tinh dầu và curcumin:
Trong tinh dầu thân rễ Curcuma xanthorrhiza Roxb. có mặt β-curcumen;
α-curcumen; isofurano germacren.
18

Ngoài ra cấu trúc của một số sesquiterpenoid khung bisabolan gồm
α-curcumen, ar-turmeron; β-atlanton và xanthorhizol đã được xác định từ việc phân
lập Curcuma xanthorrhiza Roxb.
 Thân rễ khô Curcuma xanthorrhiza chứa 5.78% (vol./wt.) tinh dầu bay
hơi và 1.12% (wt./wt.) curcumin; các giá trị tương ứng cho Curcuma longa là 5.24
và 2.99%. Phân tích định tính bằng sắc ký khí Curcuma xanthorrhiza cho thấy sự
hiện

diện

xanthorhizol,

của
một

campho,
xeton

β-curcumen,
sesquiterpen

ar-curcumen,
và

một

isofuranogermacren,
ancol

sesquiterpen;

p-tolylmethylcarbinol không tìm thấy. Curcuma domestica chứa p-cymen,
β-sesquiphellandren, turmeron, ar-turmeron, một sesquiterpen và một ancol
sesquiterpen. [28]
 Thân rễ tươi Curcuma xanthorrhiza chứa các terpenoid và curcuminoid. 9
sesquiterpenoid là: α-curcumen, ar-tumeron, xanthorhizol, germacron, β-curcumen,
β-sesquiphellandren, curzerenon, α-tumeron và β-tumeron và 3 curcuminoid là
curcumin, mono-demethoxycurcumin và bis-demethoxycurcumin được tách lập và
một monoterpenoid là campho được xác định bằng phương pháp GC-MS. 4 loài
Curcuma xanthorrhiza có thể được phân thành 2 chemotype bởi các hợp chất
sesquiterpenoid kiểu bisabolan của chúng. Loại thứ nhất chứa lượng lớn
ar-tumeron, α-tumeron và β-tumeron (loại CX I). Loại thứ hai chứa lượng lớn
α-curcumen,

xanthorhizol

và

β-curcumen;

không

có

ar-tumeron,

β-sesquiphellandren, α-tumeron và β-tumeron (loại CX II). Hai chemotype này,
kiểu CX I và CX II được so sánh với hai chemotype của Curcuma longa, kiểu CL I
và CL II về hàm lượng của chúng bằng GC và HPLC. Tất cả chúng đều chứa
curcuminoid: curcumin, mono-demethoxycurcumin và bis-demethoxycurcumin và

lượng lớn các sesquiterpenoid kiểu bisabolan. [29]
 Thành phần chính của tinh dầu thân rễ loài Curcuma xanthorrhiza mọc ở
Thái Lan được phân tích bằng GC và GC/MS là 1,8-cineol (37.58%) và curzerenon
(13.70%) [20], trong khi đó tinh dầu thân rễ loài Curcuma xanthorrhiza Roxb. ở
Indonesia gồm: ar-curcumen (41.4%), xanthorhizol (21.5%). [43]
 Loài Curcuma xanthorrhiza ở Jawan chứa 6-11% tinh dầu, bị chi phối bởi
1-cyclo-isoprenmyrcen (quá 85%), hơn nữa nó chứa một sesquiterpen phenolic

19


không có trong C. longa là xanthorhizol, mà hình thành nên tối đa 20% tinh dầu.
[49]
 Chiết tách thân rễ C. xanthorrhiza bằng cách sử dụng nhiều dung môi ở
qui mô phòng thí nghiệm: phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước và chiết
soxhlet. [25]
Đối với 500g mẫu tươi, kết quả thu được như sau:
Dung môi
Hàm lượng (g)

Axeton
19.9

Etanol
22.4

Nước
11.6

Hàm lượng tinh dầu thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi

nước (8-10h) là 1.99%.
Chiết soxhlet (20h) đối với thân rễ C. xanthorrhiza với các dung môi khác nhau cho
kết quả như sau:
Dung môi
Hàm lượng (%)

Ete dầu hỏa
9.64

Etyl axetat
26.95

Etanol
28.65

Phần chiết thân rễ C. xanthorrhiza với dung môi etyl axetat thu được
sesquiterpenoid (thành phần chính R-(-)-xanthorhizol) và curcuminoid (thành phần
chính là curcumin). Thành phần tinh dầu C. xanthorrhiza chủ yếu chứa
R-(-)-xanthorhizol (50%) có cấu trúc như dưới đây:

OH

Sắc ký bản mỏng đối với dịch thô trong etyl axetat của thân rễ
C. xanthorrhiza:
. Xanthorhizol : Rf = 0.43 (PE:Et2O = 4:1)
GC: tR = 44.86 min [80-200ºC, 2ºC/min]
. Curcumin : Rf = 0.62 (CH2Cl2:MeOH = 95:5)
Dưới đây là hình ảnh một số phổ: [25]

20

21


22


 Định lượng curcuminoid trong thân rễ Curcuma và sự biệt hoá nhanh
Curcuma domestica Val. và Curcuma xanthorrhiza Roxb. bằng điện di mao quản:
Ba

curcuminoid

chính

là

curcumin,

demethoxycurcumin

và

bis-demethoxycurcumin từ nghệ Curcuma domestica Val. (Curcuma longa L.) và
Curcuma xanthorrhiza Roxb. (Zingiberaceae) đã được tách biệt và định lượng hoàn
toàn chưa đầy 5 phút bằng phương pháp điện di vùng mao quản với các mao quản
silica nung chảy chuẩn và sự phát hiện chùm tia photodiod. Dung môi chất điện
phân gồm 20mM photphat, 50mM NaOH và 14mM β-cyclodextrin được phát hiện
là phù hợp. Việc định lượng đã được thực hiện bằng axit 3,4-dimetoxi-transcinnamic làm chất chuẩn và giới hạn sự phát hiện là 0.01mg/mL. Việc chiết xuất và

sự ổn định trong thời gian bảo quản mẫu, qui trình định lượng đã được tối ưu hoá và
được tiến hành với thuốc và bột cari được bán trên thị trường từ các nguồn khác
nhau. Các kết quả đã được so sánh với phương pháp đo quang của chuyên khảo
thân rễ Curcuma xanthorrhiza trong dược điển châu Âu. [26]
 Sự cất phân đoạn phần chiết hexan của thân rễ Curcuma xanthorrhiza
Roxb. dẫn đến việc tách lập 3 hợp chất diarylheptanoid không thuộc phenol, được
xác định (nhận dạng) bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân trường cao 1H-NMR như
trans, trans-1,7-diphenyl-1,3-heptadien-4-on (alnustone), trans-1,7-diphenyl-1hepten-5-ol và trans,trans-1,7-diphenyl-1,3-heptadien-5-ol. Các hợp chất tiếp theo
được báo cáo như là cấu tử thực vật. Germacron, curzerenon và cinnamaldehyd
23


cũng được tách biệt và xác định. 3 diarylheptanoid được áp dụng đáng kể trong hoạt
động chống viêm ở thử nghiệm sinh học gây ra chứng phù chân ở chuột. [50]
 Phương pháp thu lấy phần chiết phân cực và không phân cực từ cây nghệ:
Một quá trình để thu được phần trích không phân cực gồm có : (a) chiết thân
rễ với một dung môi hữu cơ; (b) lọc và làm bay hơi phần trích tới khô; (c) sự hòa
tan nhựa dầu tồn tại trong điều kiện nóng, sau đó làm lạnh xuống để tạo kết tủa và
lọc lấy chất rắn; (d) làm khô và kết tinh lại chất rắn để thu được sản phẩm có
curcuminoid tinh khiết cao hơn 90%. Để thu được phần chiết phân cực gồm: (a’)
chiết thân rễ với nước ở 50-700C; (b’) lọc và làm bay hơi nước. [51]

24


I.1.3. Curcuma aeruginosa Roxb. (Nghệ xanh, Nghệ ten đồng)
Cây thảo cao đến 2m hay hơn. Thân rễ to, hình trái xoan, phân nhánh, màu
lục xám. Lá hình ngọn giáo rộng, không lông, dài 30-70cm hay hơn, rộng 9-13cm,
dọc theo gân giữa có một dải màu đỏ nhạt; bẹ dài không lông; không có cuống hoa.
Cán hoa ở bên; bông hình trụ, chóp màu hồng đẹp. Phân bố ở Ấn Độ, Nam Trung

Quốc, Việt Nam, Campuchia, Malaysia, Indonesia. Ở nước ta, cây mọc hoang và
được trồng ở các vườn gia đình từ Hà Giang, Tuyên Quang vào thành phố Hồ Chí
Minh. Ra hoa tháng 4-7. [1]
Tinh dầu thân rễ Curcuma aeruginosa Roxb. ở Việt Nam có hơn 24 chất
được xác định gồm: β-pinen (1.23%); 1,8-cineol (2.98%); camphor (1.61%);
β-elemen (2.82%); α- zingiberen ...[36]. Theo [6], Phan Tống Sơn và cộng sự đã
xác định được 37 thành phần trong tinh dầu thân rễ nghệ xanh trồng ở Gia Lâm (Hà
Nội) trong đó có curzerenon chiếm hàm lượng 20% trong tinh dầu.
Tinh dầu thân rễ Curcuma aeruginosa Roxb. ở Trung Quốc chứa
curcumenol, isocurcumenol, α-pinen, limonen, caryophyllen. [5]
Tinh dầu thân rễ Curcuma aeruginosa Roxb. ở Indonesia có chứa các hợp
chất sau: isocurcumenol (8.5%); β-eudesmol (6.5%); curdion (3.6%); curcumenol
(9.9%); curcumanolid A và B (11.4%); dehidrocurdion (9.4%) và curcumol (1.9%).
[43]
Tinh dầu thân rễ loài Curcuma aeruginosa Roxb. ở Kerala, Ấn Độ được
phân tích bằng GC và GC/MS. 50 hợp chất được phát hiện trong đó các cấu tử
chính là curzerenon (16.7%), dehidrocurdion (13.9%); 1,8-cineol (13.6%) và
campho (10.1%). Việc phát hiện dehidrocurdion được khẳng định bằng phổ
1

H- NMR. [33]
Tinh dầu được chưng cất từ thân rễ loài Curcuma aeruginosa ở Thái Lan

chứa các cấu tử chính là β-pinen (7.71%); 1,8-cineol (9.64%) và curzerenon
(41.63%). [34]

25