Đồ án chiết xuất tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam

Chit xut Curcumin v tinh du Ngh t c Ngh vng Vit Nam

Lời cảm ơn
Bản đồ án này đợc hoàn thành tại Phòng Hoá thực vật - Viện
Hóa Công nghiệp.
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin bày tỏ lòng biết ơn thầy giáo Th.S Vũ Hồng Sơn - Dại học Bách Khoa Hà Nọi ngời đã hớng dẫn và
giới thiệu em làm nghiên cứu tại Viện Hóa học Công nghiệp, TS Lu
Hoàng Ngọc - Phó Viện trởng, Viện Hóa học công nghiệp ngời đã tận
tình hớng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em hoàn thành bản
đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn T.S Trần Bạch Dơng, Th.S.
NguyễnNgọc Thanh, Th.S. Nguyễn Thị Hoài Anh, KS. Nguyễn Mai Cơng, KS. Lê Đăng Quang và CN. Lê Ngọc Thức đã giúp đỡ em trong
quá trình làm đồ án.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo, các bạn lớp
Thực phẩm Nhiệt đới K46, bộ môn Công nghệ Thực pẩm Nhiệt đới -Viện
Công nghệ sinh học và công nghệ Thực phẩm - trờng Đại học Bách
Khoa Hà Nội đã động viên, khích lệ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
học tập và hoàn thành bản đồ án này.
Hà nội ngày 30 tháng 5 năm 2006
Sinh viên
Nguyễn Ngọc Anh

Nguyn Ngc Anh - H Bỏch Khoa HN
1


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
MôC LôC
Lời mở đầu và nhiệm vụ đồ án.............................................................2
Chương I: Tổng quan............................................................................3
1.1 Vài nét về cây Nghệ và các sản phẩm từ củ Nghệ vàng................3

1.2 Tinh dầu Nghệ..................................................................................4
1.2.1 Thành phần tinh dầu Nghệ..............................................................4
1.2.2 Hoạt tính của tinh dầu Nghệ ..........................................................7
1.3 Curcumin..........................................................................................8
1.3.1 Thành phần hoá học........................................................................8
1.3.2 Hoạt tính của Curcumin................................................................14
1.4 Công nghệ chiết xuất tinh dầu Nghệ............................................17
1.5 Công nghệ chiết xuất Curcumin...................................................17
Chương II : Đối tượng và phương pháp nghiên cứu........................19
2.1 Đối tượng nghiên cứu.....................................................................19
2.2 Phương pháp nghiên cúư...............................................................19
2.2.1 Chưng cất lôi cuốn hơi nước.........................................................19
2.2.2 Chiết bột Nghệ bằng dung môi hữu cơ.........................................20
2.2.3 Sắc ký bản mỏng...........................................................................21
2.2.4 Sắc ký cột......................................................................................21
2.2.5 Các phương pháp phân tích...........................................................22
Chương III Kết quả thực gnhiệm và thảo luận.................................23
3.1 Chưng cất lôi cuốn tinh dầu Nghệ................................................23
3.1.1 Chưng cát tinh dầu........................................................................23
3.1.2 Phân tích thành phần tinh dầu Nghệ.............................................24
3.1.3 Kết quả và đánh giá.......................................................................25

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
2


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
3.2 Phân tích Curcumin và khảo sát cấu trúc...................................27
3.2.1 Phân tích cao dịch chiết Nghệ bằng sắc ký lớp mỏng (TLC)......28
3.2.2 Phân lập Curcumin bằng sắc ký cột (LC).....................................31

3.2.2.1 Sắc ký cột thô.............................................................................31
3.2.2.2 Sắc ký cột tinh............................................................................33
3.2.2.3 Khảo sát cấu trúc và phân tích cấu trúc Curcumin.....................35
3.3 Quá trình triển khai và sản xuất Curcumin tại Viện Hoá công
nghiệp....................................................................................................36
Kết luận.................................................................................................47
Tài liệu tham khảo...............................................................................37
Phụ lục...................................................................................................39

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
3


Chit xut Curcumin v tinh du Ngh t c Ngh vng Vit Nam
NGHIấN CU CễNG NGH CHIT XUT CURCUMIN
V TINH DU T C NGH VNG VIT NAM

Lời mở đầu và nhiệm vụ đồ án

Ngh vng (Curcuma longa L.) thuc h Gng (Zingiberaceae)
phõn b rng rói trờn khp cỏc nc nhit i v cn nhit i, c bit
l Vit Nam, Trung Quc, n v vựng ụng Nam . C Ngh
(Turmeric) l phn thõn r ca loi ny ó c s dng t lõu trong
nhiu mún n dõn tc, cỏc loi bt carry v sỳp nh l mt loi phm
mu thc phm v gia v chớnh. Trong y hc dõn tc phng ụng ó
phỏt hin tớnh cht gim au, chng viờm v dit tr khi u ca Ngh v
ó ỏp dng trong cỏc bi thuc dõn gian nhm tr viờm loột ni tng v
ung bu.
Vi s phỏt trin ca húa hc hu c v cụng ngh Sinh hc, c
bit l cỏc nghiờn cu v húa thc vt v sinh hc phõn t trờn th gii,

Curcumin - hot cht chớnh thu nhn c khi chit bng dung mụi hu
c t c Ngh vng v nhiu loi Curcuma khỏc ó c tỡm ra v ó
c khng nh hot tớnh khỏng viờm v c ch cỏc khi u th
carcinogen. T ú Curcumin ó c chit xut, ghi vo dc in ca
Merck v ỏp dung rng rói trờn th gii bo ch thuc h tr trong
iu tr viờm loột hnh tỏ trng v h tr trong iu tr mt s bnh ung
th.
Vin Húa hc Cụng nghip ó nghiờn cu hon thin cụng ngh
chit xut Curcumin v tinh du Ngh cht lng cao, tin ti t chc
sn xut cỏc sn phm t c Ngh qui mụ cụng nghip.

Nguyn Ngc Anh - H Bỏch Khoa HN
4


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
Trong quá trình thực tập tốt nghiệp kỹ sư công nghệ tại phòng
Hóa thực vật - Viện Hóa học Công nghiệp, nhằm góp phần tiếp tục
nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và xây dựng tiêu chuẩn chất lượng sản
phẩm của Trung tâm. Nhiệm vụ nghiên cứu trong đồ án của chúng tôi
đã được đề xuất như sau:
- Chưng cất tinh dầu từ củ Nghệ vàng Việt Nam;
- Phân lập và khảo sát cấu trúc Curcumin từ củ Nghệ vàng;
- Nghiên cứu công nghệ chiết xuất curcumin từ củ nghệ vàng
Việt Nam;
- Xác định thành phần tinh dầu nghệ và hàm lượng curcumin
trong sản phẩm;
- Sản xuất thử nghiệm lượng nhỏ sản phẩm;
- Triển khai sản xuất curcumin trên dây chuyền công suất 500
kg nguyên liệu/mẻ.

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
5


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam

Chương I:

Tổng quan

1.1 Vài nét cây Nghệ và các sản phẩm từ củ Nghệ vàng
Nghệ vàng Curcuma Longa L (Curcuma domestica Lour),còn có
tên là Khương Hoàng (Rhizoma Curcuma longae).
Nghệ là cây thân thảo cao từ 0,6 m đến 1 m, thân rễ phình ra
thành củ hình trụ hoặc hơi dẹt, khi bẻ hay cắt ngang có màu vàng cam
sẫm. Lá hình trái xoan thon nhọn ở hai đầu, hai mặt đều nhẵn dài tới 45
cm, rộng 18 cm. Cuống lá có bẹ. Cụm hoa mọc từ giữa các lá lên, thành
hình nón thừa, lá Bắc hữu thụ khum hình máng rộng, đầu tròn màu xanh
lục nhạt, lá Bắc hấp 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, hai thùy hai bên
đứng và phẳng, thùy dưới hõm thành máng sâu. Quả nang ba ngăn, mở
bằng ba van. Hạt có áo hạt [1].

Nghệ được trồng khắp nơi ở các nước Nam Á như Ấn Độ,
Indonesia, Campuchia, Lào, Trung Quốc …[1].

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
6

Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
Củ nghệ là phần thân rễ của cây đã được sử dụng từ lâu như là
một loại phẩm màu thực phẩm và gia vị chính trong nhiều món ăn dân
tộc, các loại bột carry và súp [3].
Củ Nghệ được thu hoạch vào mùa thu và mùa đông. Dân gian
thường hay đồ hoặc hấp trong 6 đến 12 giờ, sau đó để ráo nước rồi phơi
nắng hoặc sấy khô. Nghệ sau khi đã chế biến như vậy thì giữ được lâu
hơn và được dùng để làm thuốc [1].
Trong Y học dân tộc phương Đông, tính giảm đau, chống viêm và
diệt trừ khối u của Nghệ đã được phát hiện, áp dụng trong các bài thuốc
dân gian nhằm điều trị viêm loét nội tạng và ung bướu [3].
Nghệ vàng có vị đắng, tính bình, có tác dụng hành khí, hoạt
huyết, làm tan máu đọng và giảm đau. [4].
Dân gian dùng nghệ bôi lên các mụn mới khỏi để đỡ sẹo, nghiền
thành bột trộn với mật ong hoặc hoà với nước uống chữa các bệnh đau
dạ dày, vàng da, đau bụng sau khi sinh nở [4].
1.2 Tinh dầu Nghệ
1.2.1 Thành phần tinh dầu Nghệ
Củ nghệ Vàng chứa 8 - 10% là nước, 6 - 8 % chất vô cơ, 40-50 %
tinh bột [1].
Vào cuối thế kỷ XIX, từ củ Nghệ người ta đã phân lập được tinh
dầu (turmeric oil) và chất rắn kết tinh. Chất rắn này là hỗn hợp của một
loạt các dẫn xuất Feruloyl, lúc bấy giờ còn gọi các curcuminoid, cách
gọi này vẫn được nhiều tác giả sử dụng cho đến ngày nay [1].

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
7

Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
Tinh dầu Nghệ thường được thu nhận bằng cách chưng cất lôi
cuốn hơi nước trực tiếp từ bột Nghệ, hoặc được chiết bằng các dung môi
hữu cơ ít phân cực như n- hexan, ete dầu hoả, …
Bằng phân tích sắc ký khí và các phương pháp phân tích cấu trúc
hiện đại, thành phần hoá học của tinh dầu Nghệ đã được nghiên cứu và
xác định gồm khoảng 20 hợp chất tecpen khác nhau [5]. Dưới đây nêu
một số thành phần tiêu biểu đã được phát hiện trong tinh dầu Nghệ.
H3C

1,8 - Cineol
mp = 1,5oC
bp = 176-177oC
nD20= 1,4550

H

O

H
CH2

trans-Caryophyllen
bp14 = 129 - 130oC
[α]D15 = - 5,2
nD17 = 1,5009
d417= 0,9052
H

α - Zingiberen
Bp11 = 128 - 130oC
αD20 = - 61,7 (CHCl3)

α -Curcumen
Bp17= 137oC
[α]D = -34,3

CH3

H3C

O

α - Pinen
mp = - 50oC
bp = 155-156oC
d420= 0,86
[α]D23= - 51,5
nD20 = 1,4658

H

H

β - Bisabolen
nD20 = 1,4879
[α]D20= + 75

O

O

ar- Turmeron
bp10 = 159-160oC
OH
[α]D20= + 82,21

(Ε) −α - Altanton
bp =141-142oC
[α]D= +1,2
O

(Z)-α - Atlanton
bp = 141-142oC
nD=1,5228
O

H

Nguyễn
Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
1-epi-Cubenol
o

bp2,5= 170-180 C
[α]D30= - 30,6

6S, 7R-Bisabolon
bp0,18=120oC

[α]D24= -9,7o

Dihydro-ar-turmeron
bp = 115oC
[α]D = +31o


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam

O

O

HO

Humulen
Bp10 = 123o C

Terpinen 4 ol
bp = 208-210oC
[α]D39 = -36o

Curdiol
mp = 61 - 62o C
[α]D25 = + 26 (CHCl3)

H

CH(CH3)2
CH3

O

O - Cymen
mp = 71,54o C
bp = 178,15o C

β - Sesquiphellandren
Bp1 = 90o C
[α]D20 = - 3,99

ar - Turmeron

HO

O

O

α − Turmeron

O

β − Turmeron

1.2.2 Hoạt tính của tinh dầu Nghệ

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
9

Curcumenol
mp = 119o C
[α]D = + 397 (CHCl3)


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
Hoạt tính sinh học của các thành phần chính trong tinh dầu Nghệ
đã được nghiên cứu từ lâu và được áp dụng trong công nghệ thực phẩm,
hương liệu và trong Y học hiện đại [7]. Dưới đây là một số ví dụ tiêu
biểu.
Tinh dầu Nghệ có tác dụng diệt nấm và sát trùng bệnh nấm, ví dụ
Staphylococus và một số chủng vi sinh vật vi sinh vật khác, như chủng
Candida [9].
Tinh dầu Nghệ còn có tác dụng giúp tiêu hoá, các tính chất kích
thích sự bài tiết mật của các tế bào gan và tác dụng thông mật [7].
Tinh dầu có khả năng thấm qua các màng tế bào, đặc biệt nhạy
cảm là vỏ sáp của vi khuẩn lao và các vi khuẩn gây thối rữa [15].
Đặc biệt, các sesquiterpen trong tinh dầu Nghệ có hoạt tính điều
khiển vận chuyển oxi huyết, gluco huyết đã được nghiên cứu áp dụng
chữa bệnh tiểu đường Typ II [14].
ar-Turmeron có tác dụng làm giảm lượng cholesterol trong máu,
hoạt tính này của tinh dầu Nghệ được ứng dụng nhiều trong thực phẩm
chức năng [12].
Trong tinh dầu Nghệ, các thành phần hoạt chất đặc trưng
Turmeron, ar – Turmeron được quan tâm nhiều nhất [12].

O

O

O

ar - Turmeron

α − Turmeron

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
10

β − Turmeron


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
Tác giả Phan Tống Sơn và các cộng sự đã nghiên cứu chuyển hoá
turmeron thành ar-turmerol [5].
Dưới sự xúc tác của CrO 3/CH3COOH trong CH3COOC2H5
Turmeron chuyển hoá thành ar – Turmeron, hiệu suất 70 % [5].
O

O

H3CO

OCH3

HO
O

OH

Curcumin
O

O

O

H3CO

ar- turmeron

turmeron
HO

OH

Cuối cùng, ar - turmerol được thu nhận từ việc khử nhóm C=O
demetoxy-Curcumin

của ar-turmeron một cách chọnO lọc Obằng NaBH4/CH3OH với hiệu suất
73 % [5].
HO

OH

bis-demethoxy-Curcumin
HO

O
H3CO

OCH3
O

HO

O

ar - Turmeron
Curcumin I

1.3 Curcumin

OH

ar -Turmerol
OCH3

1.3.1 Thành phần hoá học
HO

O

O

OH

Trong phần chất rắn kết tinh từ dịch chiết của củ Nghệ vàng
Curcumin II

người ta đã phân lập được Curcumin (1) và một số hợp chất tương tự.
Cấu trúc của một số hợp chất tiêu biểu được nêu ra dưới đây.
O

HO

O

OH

Curcumin III
O

O

H3CO

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
HO

11
Dihidro-curcumin

OCH3
OH


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN

12


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam

OH

O

O

OCH3

H3CO
HO

OH
OCH3

O

H3CO
HO

OH

Curcumin dimer I
OH
OH

OCH3

O

O

H3CO

OH
OH

HO

OCH3

OCH3

Curcumin dimer II
OH
OCH3
O

OH
OCH3

O

OCH3

O

OH

OH

H3CO
HO

Curcumin dimer III

Curcumin là chất kết tinh màu vàng cam, điểm chảy 183 o C, dễ
hoà tan trong trong dầu béo. Curcumin không tan trong nước và ete
etylic. Tan ít trong etanol và axit axetic băng [11].
Curcumin không tan trong dung dịch nước có pH axit và trung
tính, tan được trong môi truờng kiềm (pH>7) [11].

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
13


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
Các tác giả Tonnesen và Karlsen sử dụng sắc ký lỏng hiệu lực
cao nghiên cứu cơ chế động học của phản ứng solvat hoá Curcumin, với
các khoảng pH từ 1 đến 11. Với pH < 1, dung dịch nước của
diferuloylmetan curcumin có màu đỏ, được nhận biết qua sự tạo thành
H4A+ (A là Curcumin). Tại pH = 1-7, diferuloylmetan curcumin trong
dung dịch ở dạng trung tính H 3A, tan kém trong nước, cho dung dịch
màu vàng. Nếu pH > 7,5 thì dung dịch chuyển sang màu đỏ. Có thể
phân biệt được sự tồn tại của các ion H2A, HA2-, A3- có các pKa tương
ứng là 7,8; 8,5 và 9,0 [23].

H4A+
OH+

HO

OCH3

H3CO
OH

OH

H3A
HO

OH

H3CO

OCH3
O

OH

H2AHO

OH

H3CO

OCH3
O

-

O

HA2 O-

HO
H3CO

OCH3
O

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
14

-

O


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam

A3-

O-

O

H3CO

OCH3
-

O

O

Hiện tượng solvat hoá curcumin trong môi trường nước có tính
axit hoặc kiềm, có thể giải thích bởi cân bằng dưới đây [11]
HO

OH

H3CO

OCH3

O

OCH3
O

OH

H3CO

OH

H3CO

O

HO

[ OH-]

OCH3

O

HO

[ H +]

OH

HO

OH

H3CO

O

OCH3
O

O-

Curcumin và các chất màu tương tự bền trong môi trường axit, ở
môi trường kiềm các chất này nhanh chóng bị phân huỷ. Trong một
nghiên cứu của Tonnesen và Karlsen về sự phân huỷ của curcumin ở pH
= 7 ÷ 10 (curcumin ít bị phân huỷ ở giá trị pH = 10,2), sản phẩm của sự
phân huỷ được xác định bằng sắc ký lỏng cao áp ( HPLC), sau 5 phút
curcumin bị phân huỷ, đầu tiên tạo thành Ferulic axit và feruloyl metan,
feruloyl metan nhanh chóng tạo thành sản phẩm ngưng tụ màu đỏ tím.
Sản phẩm thuỷ phân của Feruloyl metan là vanillin và axeton, lượng
chất tăng khi thời gian kéo dài [23]. Sơ đồ của phản ứng:

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
15


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
O

O

HO

OH
OCH3

OCH3

Bøc x¹
OH-

S¶n phÈm ng ng tô
O

O
HO

HO

OH
OCH3

OCH3

axit Ferulic

Feruloyl metan

CHO
+

O

HO
OCH3

Vanillin

Axeton

Trong một nghiên cứu khác của Wang cùng các cộng sự, năm
1997, Curcumin được ủ trong dung dịch đệm photphat 0,1 M, pH = 7,2,
ở điều kiện 37°C. Trong vòng 30 phút, 90% curcumin bị phân huỷ, sản
phẩm chính là trans - 6- (4 – hydroxy – 3 - methoxyphenyl) - 2,4 –
dioxo – 5 - hexenal, sản phẩm phụ là vanilin axit ferulic, feruloyl metan
[11].

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
16


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
Trong dung dịch, Curcumin và các chất màu tương tự không bền
dưới điều kiện ánh sáng, Curcumin bị phân huỷ tạo thành sản phẩm
vòng, như axit vanilic, vanilin, axit ferulic. Do đó, những sản phẩm có
chứa curcumin trên thị trường đều được khuyến cáo phải tránh ánh sáng
mặt trời [11].
1.3.2 Hoạt tính của Curcumin
Trước đây, các nghiên cứu của curcumin chủ yếu để ứng dụng
trong lĩnh vực thực phẩm.
Curcumin bền trong thực phẩm khô, tương đối bền nhiệt, do đó
được sử dụng làm chất màu cho thực phẩm khô cần xử lý nhiệt [11].
Khi cho vào thực phẩm, curcumin tạo thành muối với các thành
phần thực phẩm, dưới dạng citrat. Các thành phần Curcumin thì trơ đối
với clo, photphat và cacbonat [11].
Curcumin có tác dụng chống oxi hoá trong thực phẩm, đặc biệt
được ứng dụng để chống ôi hoá dầu ăn. Hoạt tính đó có thể được giải
thích bởi nhóm hidroxyl liên kết với vòng phenyl ở vị trí para, với vị trí
liên kết của 1,5 heptadien,3,5 dion [23]. Nghiên cứu của Reddy và
Lokesh (1992) cho thấy, hoạt tính chống oxi hoá của Curcumin gấp 8

lần vitamin E, mạnh hơn chất chống oxi hoá tổng hợp BHT (Butyl
Hidroxyl Toluen) [11]
Theo một nghiên cứu của Majeed cùng các cộng sự năm 2000,
trong dung dịch những chất chống oxi hoá tổng hợp như BHT (Butyl
Hidroxyl Toluen, BHA (Butylen Hidroxyl Anizol) không có khả năng
hấp thụ các gốc tự do như Curcumin. Đây củng là một trong những cơ
chế chống vi khuẩn quan trọng [11]

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
17


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
Cơ chế chống oxi hoá dựa trên tác dụng ức chế các enzym peroxy
hoá lipit và các enzym thuộc nhóm HIF. Hoạt tính chống oxi hoá, chống
lại sự cản trở vận chuyển oxi huyết khi các enzym peroxy hoá lipit hoạt
động [20].
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỷ thuật và nhu cầu sử
dụng các sản phẩm dược liệu có nguồn gốc thiên nhiên để điều trị bệnh
nâng cao sức khoẻ của con người, nhiều hoạt tính sinh học của
Curcumin và các chất tương tự trong củ Nghệ vàng đã được nghiên cứu
tương đối đầy đủ [11], cụ thể là:
Curcumin gây co bóp mật tiết ra chất paratolyl metyl cacbinol
làm kích thích quá trình khử độc của gan, do đó Curcumin được sử
dụng trong chữa trị bệnh gan [16,17].
Curcumin có tác dụng ngăn cản sự phát triển của vi trùng lao
Mycobacterium tuberculsis H37 RV ở nồng độ 1 µg / ml; ức chế
Baccilus Subtilis, Candida albicans pyocyaneum và Streptococus
hemolyticus [19].
Năm 1991, Huang và các cộng sự đã nghiên cứu cho thấy:

Curcumin có khả năng ức chế hoạt động trao đổi chất của biểu bì , bằng
cách kìm hãm các enzym thuộc màng não lipoxigenaza và
cycloxigenaza. Họ đã chứng minh được rằng, khả năng chống ung thư
của Curcumin là do mối liên quan giữa các nhóm carbonyl và olephin
[13].
Curcumin đã được áp dụng trong thí nghiệm gây độc tế bào và
điều khiển quá trình nhân bản gen [16]

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
18


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
Khả năng chống khối u của Curcumin dựa trên cơ sở ức chế tác
nhân NF- κB, ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư [21].
Curcumin có hoạt tính chống đột biến trong nhiều loài động vật và
trong quá trình nuôi cấy tế bào [13].
Hoạt tính chống khối u của Curcumin tạm thời được giải thích
bởi sự liên hợp của nhóm hidroxyl với vòng phenyl và sự liên hợp của
liên kết C = O với liên kết đôi liền kề [13].
Các hoạt tính kích thích thần kinh của Curcumin đã được thí
nghiệm trên động vật, dung dịch Nghệ 50 % có tác dụng gây hưng phấn
tử cung chuột bạch và chuột nhắt, dung dịch clohydrat cao Nghệ gây co
bóp đều đặn tử cung của thỏ, thời gian tác dụng thường kéo dài 5 – 7h
[18].
Khi tiêm 5 ml dung dịch clohydrat cao Nghệ vào chó đã gây mê
thấy tác dụng xúc tiến sự bài tiết nước mật, nếu tiêm tới 15-20 ml, có
thể dẫn đến ngưng hô hấp và hạ huyết áp [18].
Cho đến nay, khi những hoạt tính của Curcumin đã được nghiên
cứu một cách sâu sắc, ứng dụng của Curcumin không còn bị bó hẹp

trong lĩnh vực thực phẩm nữa mà hướng sử dụng chính là ứng dụng
trong y học để điều trị bệnh, cụ thể là:
* Điều trị ung thư dạ dày và các bệnh liên quan đến dạ dày.
* Điều trị các khối viêm nhiễm.
* Điều trị viêm loét hành tá tràng.
* Hỗ trợ điều trị bệnh gan ...

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
19


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
1.4 Công nghệ chiết xuất tinh dầu Nghệ
1.4.1 Cất lôi cuốn theo hơi nước
Cho đến nay tinh dầu Nghệ được thu nhận chủ yếu bằng phương
pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước [5,12].
Thành phần và chất lượng tinh dầu Nghệ được đánh giá bởi màu
sắc, mùi vị, các chỉ số hoá lý. Kết quả phân tích bằng sắc ký khí mao
quản liên hợp khối phổ theo các điều kiện đã được tiêu chuẩn hoá:
Chương trình nhiệt độ 40 – 230o C, nhiệt độ buồng bơm mẫu 240oC
[18].
Tinh dầu Nghệ thương phẩm thông thường được chưng cất từ tinh
dầu Nghệ thô ở nhiệt độ 150 - 160oC, 10 mmHg, có hàm lượng
Turmeron trên 37 % và ar - Turmeron trên 38 % [5].
Hiện nay, để nâng cao chất lượng và hiệu suất thu nhận tinh dầu,
phương pháp chiết thu nhận tinh dầu bằng CO2 siêu tới hạn đã được
nghiên cứu và bước đầu đưa vào áp dụng [13].
Mendes và các cộng sự đã sử dụng SCO 2 với sự hỗ trợ của etanol
làm dung môi chiết bột củ Nghệ, kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất
thu nhận tinh dầu Nghệ cao nhất khi chiết ở điều kiện nhiệt độ 45 oC và

áp suất 300 bar [13].
1.5 Công nghệ chiết xuất curcumin
Trên thế giới, có nhiều phương pháp chiết xuất Curcumin từ củ
Nghệ bằng dung môi hữu cơ, tuỳ thuộc vào loài Nghệ làm nguyên liệu
và khả năng công nghệ của từng nước. Hiện nay, các công nghệ này vẫn
chưa được công bố, các yếu tố công nghệ chủ yếu chỉ được thể hiện qua
dư lượng dung môi trong sản phẩm đăng ký với WHO và FAO.

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
20


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
Có thể sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau để chiết Nghệ, dùng
Soxhlet, chiết SCO2, ..., hiệu suất thu nhận sản phẩm Curcumin của các
phương pháp này là khác nhau [13].
Với thiết bị chiết Soxhlet, hiệu suất thu được là 7 %, với tỷ lệ
nguyên liệu và dung môi (Nghệ : Ethanol) là 1 : 100 [13].
Đối với phương pháp chiết bằng dung môi hữu cơ, các dung môi
hữu cơ sử dụng để chiết xuất và tinh chế Curcumin là metanol, etanol,
etyl axetat, isopropylnol, axeton, … [13]. Các dung môi có thể được sử
dụng trong các công đoạn khác nhau của quá trình sản xuất curcumin
[11].
Ngoài ra, các phương pháp chiết bằng dầu thực vật cũng đã được
nghiên cứu. Có thể sử dụng dầu lạc để chiết thu nhận sản phẩm màu đỏ
cam hoặc phối hợp với các phẩm màu thực phẩm khác [4].
Gần đây, phương pháp chiết Curcumin bằng CO 2 ở trạng thái siêu
tới hạn đã được nghiên cứu. Phương pháp này có ưu điểm: cho sản
phẩm chất lượng cao, không có dư lượng dung môi trong sản phẩm. Tuy
nhiên hiệu suất không cao, giá thành đầu tư trang thiết bị đắt, do đó,

hiện nay chỉ được áp dụng trong phòng thí nghiệm [13].
1.6 Lựa chọn phương án công nghệ
Với mục đích thu nhận tinh dầu nghệ và curcumin, qua tài liệu
tham khảo và các khảo sát sơ bộ chúng tôi nhận thấy: Khi chưng cất thu
hồi tinh dầu nghệ bằng hơi nước bão hòa, chất lượng tinh dầu nghệ tốt,
mùi thơm, tuy nhiên do bị gia nhiệt trong môi trường nước nên bã sau
khi cất tinh dầu có màu nâu, kiểm tra trên TLC cho thấy hàm lượng
curcumin bị suy giảm mạnh, có nhiều sản phẩm phân hủy xuất hiện. Khi

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
21


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
chiết tinh dầu nghệ bằng dung môi hữu cơ (n - hexan, xăng), trong tinh
dầu có dư lượng dung môi và nhiều tạp chất khác, chi phí cho quá trình
sản xuất cao. Do vậy, để có thể vừa thu hồi tinh dầu, vừa chiết xuất
được curcumin chúng tôi lựa chọn phương án cất thu hồi tinh dầu bằng
hơi quá nhiệt.
Bột nghệ sau khi cất tinh dầu được chiết bằng hệ dung môi để
tách thu nhận curcumin. Dịch chiết được cô loại dung môi, kết tinh
curcumin.

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
22


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam

Chương II: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2.1 Đối tượng nghiên cứu
Củ Nghệ vàng – Curcuma longa L, được thu hái ở Hưng Yên,
tháng 11 – 12 năm 2005. Củ Nghệ được rửa sạch, thái lát mỏng, sấy khô
(w = 10 – 12 %), nhiệt độ 50 – 60oC. Nghệ khô được nghiền thành bột
mịn, cỡ hạt 0,2 mm.
Từ 10 kg củ Nghệ tươi, sau khi xử lý như trên, chúng tôi thu
được 1,6 kg bột Nghệ khô. Tỷ lệ mẫu khô/ mẫu tươi là 16 %.
2.2 Hóa chất và thiết bị
2.2.1 Hóa chất
Cồn, axeton, n - hexan, etyl axetat, xăng công nghiệp, muối ăn
2.2.2 Thiết bị
Bộ tạo hơi quá nhiết, thiết bị chưng cất tinh dầu, bình 2 lít, máy
cô quay Buchi, phễu chiết, sinh hàn hồi lưu, bếp cách cát, cốc 250,
500ml.
2.3 Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Chưng cất tinh dầu nghệ bằng hơi quá nhiệt
500 g bột nghệ khô được nạp vào bình dung tích 2 lít, đáy bình có
lắp bộ xục hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt được xục trực tiếp vào trong
lòng khối nguyên liệu ở nhiệt độ 1100C, đồng thời gia nhiệt cho bình cất
qua bếp cách cát. Hơi nước và tinh dầu qua sinh hàn, ngưng tụ được dẫn
vào cột chứa dung môi, tinh dầu nhẹ, nổi trên bề mặt, nước được tháo ra
liên tục để duy trì mức ổn định trong cột chứa. Tinh dầu sau đó được
làm khan bằng muối ăn. Quá trình cất được tiến hành trong 4 giờ.

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
23


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam
2.3.2 Chiết xuất curcumin bằng dung môi hữu cơ

Bộ chiết curcumin
500 g bột nghệ sau tách tinh dầu được nạp vào bình chiết dung
tích 2 lít, nạp 1 lít dung môi chiết, gia nhiệt có hồi lưu trên nồi cách
thuỷ. Dịch chiết được tháo kiệt khỏi bình chiết và cất cô thu hồi dung
môi. Quá trình chiết được lặp lại cho tới khi chiết triệt để curcumin.
Bổ xung hệ dung môi axeton/n - hexan vào cặn cô để kết tinh thu
curcumin, rửa sạch tinh thể bằng chính hệ dung môi này, sản phẩm
được sấy khô ở nhiệt độ 800C và đóng vào túi nilon.
2.3.3 Sắc ký lớp mỏng (TLC)
Phân tích sắc ký lớp mỏng được thực hiện trên lớp mỏng Silica
Gel Merck F254, theo các điều kiện sau:
- Tuyến xuất phát (Start): cách chân lớp mỏng 1,2 cm;
- Tiền tuyến dung môi (Front): cách tuyến xuất phát 3
cm, đây cũng là đoạn chạy triển khai sắc ký;

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
24


Chiết xuất Curcumin và tinh dầu Nghệ từ củ Nghệ vàng Việt Nam

- Hệ dung môi triển khai:
Ete dầu hoả/Etyl axetat/Axeton, 3 : 2 : 0,2, v/v;
- Hiện màu: H2SO4 10 % trong CH3OH/H2O, 1 : 1, v/v.
2.3.4 Sắc ký cột (LC)
Curcumin được chiết xuất từ cao dịch chiết metanol của bột Nghệ
bằng phương pháp sắc ký lỏng - ảnh 2.1.

Ảnh 2.1 Sắc ký cột

Cột thô có kích thước: chiều dài 50 cm, đường kính 3 cm.
Cột tinh chế có kích thước: chiều dài 20 cm, đường kính 1 cm.
Các điều kiện phân tách sắc ký được mô tả chi tiết trong phần kết
quả và thảo luận.

Nguyễn Ngọc Anh - ĐH Bách Khoa HN
25