Tiểu luận nghiên cứu chiết xuất và phân lập curcumin từ củ nghệ vàng (curcuma longa l )

− Từ lâu, con người đã biết sử dụng cây nghệ để làm thuốc chữa bệnh, làm gia vị, làm phẩm màu cho chế biến
thực phẩm. Trong y học cổ truyền, con người còn biết dùng nghệ để chữa các bệnh
− Trong y học hiện đại, người ta đã phát hiện ra rằng, hoạt chất curcumin trong củ nghệ có tác dụng kháng nấm,
diệt khuẩn, diệt ký sinh trùng, chống viêm nhiễm và bảo vệ da. Curcumin được coi là chất tiêu biểu cho các
chất phòng chống ung thư thế hệ mới:
− Do hoạt tính sinh học quý giá của hợp chất này nên việc chiết tách và sử dụng của curcumin đang được nhiều
nước tiếp tục nghiên cứu.Việt Nam có nguồn Nghệ vàng phong phú, phân bố ở nhiều tỉnh thành
− Do đó, chúng em chọn đối tượng nghiên cứu là củ Nghệ vàng, với đề tài “Nghiên cứu chiết xuất và phân lập
curcumin từ củ Nghệ vàng (Curcuma longa L )”.
TỔNG QUAN
2.1.Tổng quan về thực vật học:
2.1.1. Giới thiệu cây nghệ:
Nghệ (nghệ vàng) có tên khoa học là Curcuma longa L.(Curcuma domestica Lour ). thuộc họ Gừng
(Zingiberaceae)
−
−
−
−
−
−
−

Nghệ là cây thân thảo
Lá hình trái xoan, thon nhọn ở hai đầu,
Cụm hoa, thành hình nón thưa
Quả nang, hình cầu, 3 ô, mở bằng van, hạt có áo hạt.
Củ nghệ có vị đắng, cay, mùi thơm hắc, tính ấm.
Ở Việt Nam, nghệ có trữ lượng khá dồi dào và được trồng ở khắp các địa phương,
Nghệ là cây ưa ẩm, ưa sáng

2.2.Tổng quan về hóa học:

2.2.1. Thành phần hóa học:
+ Trong quyển sách " những cây thuốc và vị thuốc Việt nam" của tác giả Đỗ Tất Lợi thấy trong nghệ,
+ Chất màu curcumin 0,3%- 1%, tinh thể nâu đỏ ánh tím, không tan trong nước, tan trong rượu, ete,. Công thức
curcumin được xác định như sau:

+ Tinh dầu 1 – 5% có màu vàng nhạt, thơm.

+ Ngoài ra còn tinh bột, canxi oxalat, chất béo.
+ 2.2.2. Thành phần hoạt chất chính


−
−
+
+
+

Tinh dầu 3- 5%gồm có 25% cacbua tecpenic, chủ yếu là zingiberen
Các chất màu vàng gọi chung là curcumin
Curcumin chính thức (còn gọi là curcumin I) chiếm 60%
Curcumin II chiếm 24% và curcumin III chiếm 14%
2.2.3. Cấu trúc hóa học curcumin:

Và năm 1913, cấu trúc hóa học của curcumin được Lampe xác định qua một loạt các phản ứng:
+
+
+
+
+
−

Khi đun curcumin với kiềm tạo thành vanilic acid và ferulic acid.
Curcumin nóng chảy với kiềm cho protocatechuic acid
Oxy hóa bằng permanganat tạo thành vanillin.
Tác dụng với hydroxylamin tạo dẫn xuất isoxozol
Hydro hóa dẫn xuất diacetyl của curcumin cho hỗn hợp dẫn xuất hexahydro và tetrahydro.
Từ những phản ứng trên, cấu trúc của curcumin được xác định là diferuloylmethane.
Tổng quan:Curcumin là tinh thể màu nâu đỏ, là hoạt chất được chiết ra từ của nghệ vàng thuộc họ gừng.
Curcumin là một polyphenol và là sắc tố tạo nên màu vàng đặc trưng của củ nghệ.
+ Curcumin là thành phần quan trọng nhất và linh động nhất trong củ nghệ..
2.2.4.1. Tính chất vật lý:
−
−
−
−

Dạng thù hình: tinh thể hình kim hoặc dạng bột màu vàng cam
Độ tan: Curcumin tan được trong acid acetic, ethanol, methanol, ít tan trong n- hexan, không tan trong ether.
Curcumin tan được trong nước khi có mặt các chất hoạt động bề mặt
Nhiệt độ nóng chảy: 184 – 185oC.

2.2.4.2.Tính chất hóa học:
2.2.4.2.1.Một số tính chất đặc trưng:
•
•
•
−
−
•
−

Phản ứng phân hủy ( dưới tác dụng của ánh sáng)
Phân hủy trong môi trường kiềm:Sản phẩm của quá trình phân hủy là acid ferulic và feruloylmetan.
Phản ứng cộng với hydro
các sản phẩm này cũng là các chất kháng oxy hoá.
Phản ứng tạo phức với kim loại. Kết quả là phức của kim loại và curcumin sẽ có nhiều màu sắc khác nhau.
Phản ứng amin hóa.
Tạo thành các dẫn chất imin tương ứng, các sản phẩm này đều có hoạt tính kháng nấm và chống oxy hóa tốt.

Tổng quan về tác dụng, công dụng
2.3.1. Tác dụng Nghệ vàng
− Tác dụng curcumin là kháng oxy hoá, kháng khuẩn, kháng virus và kháng một số loại ung thư.
− Curcumin có giá trị hoạt tính sinh học cao là do trong công thức cấu tạo của cur có các nhóm hoạt tính sau:
+ Nhóm parahydroxyl: hoạt tính chống oxi hoá.
+ Nhóm ceton: kháng viêm, kháng ung thư, chống đột biến tế bào.
+ Nhóm liên kết đôi: kháng viêm, kháng ung thư, chống đột biến tế bào.
− Nghệ giảm đau dạ dày và các bệnh ngoài da.
− Nghệ giúp liền sẹo, giảm cân, giúp cơ thể chống các vi khuẩn sống ký sinh trong ruột, đặc biệt tốt cho hệ
tiêu hóa.
 Nghệ giảm cholesterol độc hại trong máu & xơ vữa động mạch.
 Chất curcumin trong củ nghệ được các nhà khoa học chứng minh là một chất chống oxy hóa cực mạnh

có lợi cho sức khỏe, có lợi cho tim mạch, chống cholesterol và ung thư.


3.THỰC NGHIỆM:
3.1 Chiết xuất nhóm curcuminoid toàn phần và curcumin:
3.1.1 Chiết xuất curcumionoid bằng phương pháp đun hồi lưu – thống bình Soklet:
3.1.1.1. Xử lý nguyên liệu
− Chọn nghệ già, lấy những củ tốt khỏe,. Lột bỏ lớp vỏ áo bên ngoài, rửa sạch bằng nước, để khô, cắt lát nhỏ

sau đó đem sấy ở 800C đến khi nghệ mất nước hoàn toàn. Dùng máy xay để xay nghệ đã sấy thành bột nghệ
mịn.
3.1.1.2.
Tiến hành:
Củ nghệ sau khi đã được xử lý thành bột nghệ được chiết với dung môi cồn tuyệt đối bằng hệ thống bình
Soklet còn trong bột nghệ ta thu được curcuminoid thô. Đem curcuminoid thô kết tinh lại trong hệ dung môi kết
tinh methanol (99.9%):nước ba lần. Sau đó, curcuminoid đã được kết tinh đem lọc lấy tinh thể curcuminoid sau
đó đem làm khô bằng cách bỏ trong bình hút ẩm ta thu được curcuminoid tinh. curcuminoid tinh đem nhũ hóa
với Polysorbate 80 và Span 80 để tạo hệ nhũ curcuminoid – nước.
Giữ lạnh hỗn hợp ở tủ đông trong 5h. Đem hỗn hợp sau kết tinh lọc chân không rồi đem đi làm khô bằng cách
cho vào bình hút ẩm. Lặp lại quá trình kết tinh hai lần nữa để thu được sản phẩm có độ tinh cao hơn.
3.1.1.3.
Kết quả chiết xuất:
Chiết curcuminoid:
• Điều kiện cho một mẫu chiết:
- Lượng mẫu: 5g.
- Dung môi sử dụng: 350ml.
- Thời gian chiết: 8h.
- Số lần chiết: 9 lần (khoảng 60 phút/ lần).
- Nhiệt độ: 800C.
Kết tinh lại curcumin:
−
−
−
−
−

Hệ dung môi: methanol:nước.
Nhiệt độ: 600C.
Thời gian làm lạnh trong tủ đông: 5h

Đem lọc lấy các tinh thể Curcumin sau đó được làm khô bằng bình hút ẩm ta thu
được Curcumin tinh. Lặp lại 2 lần để có Cur tinh khiết hơn.
 Chiết xuất curcumionoid bằng phương pháp siêu âm:
3.1.2.1. Quy trình thực hiện
3.1.2.2. Tiến hành:
Củ nghệ khô xay thành bột (1kg) trích ly bằng siêu âm với hỗn hợp ethanol 960 trong 15 phút ở nhiệt độ phòng.
Thu hồi dung môi, cao cô đặc được chiết với n-hexan để loại bỏ tinh dầu. Lớp nước để lạnh kết tinh thu sản
phẩm curcuminoid thô
3.1.2.3. Kết quả :
− Hình là kết quả trích ly curcumin từ bột nghệ, chỉ ra sự ảnh hưởng của thời gian và tần số đối với hiệu suất
trích ly bởi phương pháp trích ly siêu âm, có so sánh với phương pháp trích ly rắn lỏng có khuấy và gia nhiệt.
Khảo sát sơ bộ các số liệu cho thấy thời gian trích ly thích hợp là 15 phút, giảm 192 lần so với trích ly thông
thường không khuấy trộn ở cùng điều kiện nhiệt độ, giảm 32 lần (giảm hơn 90%) so với trường hợp có khuấy
trộn và gia nhiệt. Hiệu suất thu được từ trích ly siêu âm còn cao hơn trích ly thường có khuấy trộn và gia
nhiệt.


3.2.2
2.1

3.2 Phân lập các hợp chất thuộc nhóm curcumin:
3.2.1 Phân lập curcumin bằng sắc ký cột:
3.2.1.1. Quy trình phân lập curcumin
. Kết tinh bột curcuminoid
− Mục đích: loại bỏ nhựa và giảm hàm lượng DMC, BDMC và làm giàu hàm lượng curcumin
− Hóa chất, nguyên liệu và dụng cụ:
+ Hóa chất: MeOH, nước cất.
+ Nguyên liệu: Bột curcuminoid
+ Dụng cụ: Erlen, lọc hút chân không, bếp điện, nồi, nhiệt kế 1000C, tủ đá.
− Phương pháp:

• Kết tinh lần 1:
Cho bột curcuminoid vào erlen, đổ vừa đủ lượng MeOH vào lắc đều ở 500C cho đến khi hỗn hợp trong, cho
nước cất vào hỗn hợp trên (500C) đến khi chuyển sang đục, lắc liên tục khi hỗn hợp trong trở lại thì dừng. Để
dung dịch nguội ở nhiệt độ phòng, để kết tinh ở 50C trong tủ đá khoảng 24 giờ. Sau đó lấy ra, tiến hành lọc hút
chân không. Thu phần trên giấy lọc và tiếp tục kết tinh.
• Kết tinh lần 2 và 3: Tiến hành tương tự như lần kết tinh 1.
Sắc ký cột (SKC)
− Mục đích: Phân lập các thành phần trong hỗn hợp ban đầu.
+ Pha động: Khảo sát trước bằng TLC và chọn hệ dung môi diclometan:eter dầu hỏa (90:10) Pha tĩnh: Silica gel
60G, 0.063-0.200mm, Merck.
+ Cột thủy tinh Φ =30mm.
+ Mẫu được nạp vào cột theo phương pháp nạp mẫu ướt.
− Tiến hành
• Bước 1: Chuẩn bị
Sấy silicagel ở 1100C trong 4 giờ, cân bằng ẩm trong bình hút ẩm trong 30 phút. Ngâm qua đêm với dung môi
chạy cột.
Cột được rửa sạch, sấy khô, kẹp thẳng góc trên giá, cho bông gòn vào đáy cột.
• Bước 2: Nhồi cột
Cho từ từ lượng silica gel vào becher chứa sẵn dung môi chạy cột, lượng dung môi vừa đủ sao cho hỗn hợp
không quá sệt.
Tiến hành cân bằng cột trong 2-4 giờ.
• Bước 3: Cho bột curcuminoid sau khi đã kết tinh 3 lần lên bề mặt
silica gel của cột.
• Bước 4: Triển khai cột.
• Bước 5: Thu và kiểm tra các phân đoạn để thu được curcumin tinh khiết.
Nhận xét:
 Hiệu suất tách cột : 61,08 %.
 định tính curcumin bằng TLC hệ diclometan- etyl acetat (96:4)  vết tròn, rõ độ tinh khiết sản phẩm

tách khá cao.

Tổng hợp các dẫn xuất imin-curcumin.
. Tổng hợp 3,5- Difluorophenylhydrazinocurcumin


a. Quy trình tổng hợp:
b. Phương pháp thực hiện:
Điều kiện phản ứng:
− Phản ứng xảy ra thích hợp theo tỉ lệ 1:1(mol/mol)
− Khối lượng curmarin tham gia phản ứng là 200mg
− Khối lượng 3,5- Difluorophenylhydrazin hydrochloride 97% là 100mg
− Nhiệt độ phản ứng 600C.
c.Xử lí mẫu :Mục đích: Loại bỏ bớt tạp chất sau phản ứng ra khỏi hỗn hợp.
d. Phân lập sản phẩm bằng phương pháp sắc ký cột
Phân lập sản phẩm 3,5-DFPHC bằng cách chạy cột với nhiều hệ dung môi khác nhau. Qua khảo sát một loạt các
hệ dung môi như diclometan:hexan, diclometan:eter dầu hỏa, diclometan:etyl acetat, etyl acetat:eter dầu hỏa,
hexan:etyl acetat …. Kết quả cho thấy hệ hexan:etyl acetat có khả năng tách tốt nhất.
3.2.2.2. Tổng hợp 4-Fuorophenylhydrazinocurcumin
a. Quy trình tổng hợp:
−
+
+
+
c.
+
•
•
•
•
•
•

Điều kiện phản ứng:
Khối lượng curcumin tham gia phản ứng là 150mg
Khối lượng 4- Fluorophenylhydrazin hydrochloride 95% là 149mg
Nhiệt độ phản ứng 600C .
Xử lý mẫu sau phản ứng:Mục đích: Loại bỏ bớt tạp chất ra khỏi hỗn hợp sau phản ứng
7. Phân lập các hợp chất curcumin : HPLC
Điều kiện sắc ký:
Cột RP- 18 (250 mm x 4,6 mm, 5µm) hay cột tương đương
Detector: quang phổ hấp thu tử ngoại với dãy diod quang PDA ở bước sóng 263 nm.Pha động:acetonitril –
dung dịch acid acetic 0,03% (50:50)
Tốc độ dòng 1,0 ml/phút.
Thể tích tiêm: 10 µl
Dung dịch đối chiếu chính xác một lượng 10 mg chuẩn đối chiếu curcumin USP bằng methanol. Pha loãng 5
ml dung dịch này trong pha động vừa đủ 50 ml Lọc qua màng lọc 0,45µm.
Dung dịch thử: Hòa tan chính xác một lượng 10 mg chất chiết curcumin bằng methanol.Pha loãng 5 ml dung
dịch này trong pha động vừa đủ 50 ml.Lọc qua màng lọc 0,45 µm.
• Khảo sát tính tương thích của hệ thống sắc ký

Với điều kiện sắc ký đã lựa chọn, khảo sát tính tương thích của hệ thống sắc ký thông qua 6 lần tiêm lặp lại mẫu
chuẩn.Hệ thống sắc ký đạt yêu cầu với độ lệch chuẩn tương đối không quá 2%, hệ số đối xứng không quá 1,5, độ
phân giải giữa curcumin và demethoxycurcumin lớn hơn 2.
•

Kết quả : định lượng curcumin có hàm lượng là 96,38 % tính trên nguyên trạng.

4. PHẦN NHẬN ĐỊNH:
4.1 Nhận định về phần chiết xuất curcumin từ Nghệ vàng:
Có thể chiết xuất nhóm curcumin từ Nghệ vàng bằng phương pháp:
• Phương pháp đun hồi lưu – thống bình Soklet :

− thu được curcumin thô.
• Phương pháp siêu âm:
Đã khảo sát 3 thông số ảnh hưởng đến quá trình trích ly siêu âm curcumin là thời gian, tần số và dạng nguyên
liệu đầu


Nhận định chung:Bằng phương pháp siêu âm thì thiết bị và phương pháp tương đối đơn giản, rất phù hợp để
triển khai chuyển sang qui mô Pilot và công nghiệp so với phương pháp hồi lưu.
4.2 Nhận định về phần phân lập curcumin từ Nghệ vàng:
Có thể phân lập nhóm curcumin từ Nghệ vàng bằng phương pháp:
• Phân lập curcumin bằng sắc ký cột:
− Kết quả kiểm tra định tính curcumin thu được bằng TLC hệ diclometan:etyl acetat (96:4) cho vết tròn, rõ cho
thấy độ tinh khiết của sản phẩm tách được là khá cao.từ đó nhận danh được dẫn xuất 4Fluorophenylhidrazinocurcumin. Tuy nhiên sau 66 giờ theo quan sát TLC cho thấy sản phẩm không đậm thêm
lên mà bắt đầu thấy sản phẩm phụ sinh ra trên đầu sản phẩm và phía dưới cur. Vì vậy ngay thời điểm 66 giờ
có thể dừng phản ứng và tiến hành SKC phân lập sản phẩm.
• Phân lập curcumin bằng HPLC:
- Tinh chế bằng sắc ký cột silical gel kết hợp HPLC điều chế trên pha đảo RP 18 thu được curcumin có độ tinh
khiết cao
- Định lượng curcumin bằng HPLC trên cột pha đảo RP 18 cho hàm lượng so với chất chuẩn curcumin USP đạt
yêu cầu chất lượng của nguyên liệu đối chiếu.
Nhận định chung: Phân lập bằng HPLC sẽ cho kết quả có độ tin cậy cao hơn so với phân lập bằng sắc ký
cột.
5. PHẦN KẾT LUẬN:
5.1 Phần chiết xuất curcumin từ Nghệ vàng:
• Phương pháp đun hồi lưu – thống bình Soklet
Với 100g bột nghệ ta thu được khoảng 5g curcuminoid ( hiệu suất 5%)
• Phương pháp siêu âm
Vậy cứ 1kg bột nghệ ta thu được 22g curcuminoid (hiệu suất 2,2%).
 Kết luận chung: bằng phương pháp siêu âm sẽ thu được curcuminoid có hiệu suất thấp hơn so với phương
pháp đun hồi lưu

5.2 Phần phân lập curcumin từ Nghệ vàng:
•
•
−
−
−
•
•

Phân lập curcumin bằng sắc ký cột:
Curcumin tinh:
Nhận xét:
Hiệu suất tách cột tương đối cao: 61,08 %.
Kết quả kiểm tra định tính cur thu được bằng TLC hệ diclometan:etyl acetat
(96:4) cho vết tròn, rõ cho thấy độ tinh khiết của sản phẩm tách được là khá cao.
Dẫn xuất 3,5-Difluorophenylhydrazinocurcumin:
Nhận xét:

Từ 300mg nguyên liệu ban đầu thu được 125mg dẫn xuất thô với hiệu suất đạt 46,3%, 25mg khối lượng tinh với
hiệu suất 20% và hiệu suất toàn bộ quá trình 9,65%.

• Tổng hợp dẫn xuất 4- Fluorophenylhidrazinocurcumin
− Khối lượng Curcumin tinh tham gia phản ứng: mcurcumin = 150mg.
• Nhận xét:
Từ 299mg nguyên liệu ban đầu thu được 115mg 4-FPHC hiệu suất đạt 42,14%, SKC tinh thu được 39mg tương
ứng hiệu suất đạt 34%, sắc ký điều chế thu được 18mg tinh khiết đạt hiệu suất 9,62%.
•

Phân lập các hợp chất thuộc curcumin bằng HPLC:

- Tinh chế bằng sắc ký cột silical gel kết hợp HPLC điều chế trên pha đảo RP 18 thu được curcumin có độ tinh
khiết cao (> 99%), phương pháp chiết đơn giản dễ áp dụng cho hiệu suất chiết thu được 2,2%
- Định lượng curcumin bằng HPLC trên cột pha đảo RP 18 cho hàm lượng 96,38% ± 0,136 so với chất chuẩn
curcumin USP đạt yêu cầu chất lượng của nguyên liệu đối chiếu