Nghiên cứu khả năng hấp thụ thuốc curcumin của màng cellulose vi khuẩn lên men từ môi trường nước vo gạo

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH – KTNN

======

ĐẶNG THỊ HỒNG DUNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ
THUỐC CURCUMIN CỦA MÀNG
CELLULOSE VI KHUẨN LÊN MEN
TỪ MÔI TRƢỜNG NƢỚC VO GẠO
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh lý học ngƣời và động vật

HÀ NỘI, 2017


LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu Trƣờng ĐHSP Hà
Nội 2; các thầy, cô trong khoa Sinh kỹ thuật Nông nghiệp và Viện Nghiên
cứu Khoa học và Ứng dụng Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2 đã tạo điều kiện và giúp
đỡ em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp của mình.
Đặc biệt, em xin gửi lời biết ơn sâu sắc nhất tới TS. Nguyễn Phúc Hƣng
là ngƣời đã theo sát và hƣớng dẫn tận tình em hoàn thành khóa luận tốt
nghiệp của mình.
Đây là những bƣớc đi đầu tiên trong nghiên cứu sáng tạo khoa học,
kinh nghiệm của em còn nhiều hạn chế và bỡ ngỡ. Do đó, không tránh khỏi
những thiếu sót nên em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp quý báu của quý
thầy cô và các bạn sinh viên để đề tài khóa luận tốt nghiệp của em đƣợc hoàn
thiện hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô!

Hà Nội, Ngày 24 tháng 04 năm 2017
Sinh viên

Đặng Thị Hồng Dung


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi và đƣợc sự
hƣớng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Phúc Hƣng. Những số liệu kết quả trong
khóa luận này là trung thực, không có sự trùng lặp hoặc sao chép từ một đề tài
khác.

Hà Nội, Ngày 24 tháng 04 năm 2017
Sinh viên

Đặng Thị Hồng Dung


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc hóa học cơ bản của CVK .................................................... 6
Hình 1.2. Các trạng thái của Curcumin thay đổi theo pH ............................... 11
Hình 1.3. Phản ứng của Curcumin với H2. ..................................................... 11
Hình 1.4. Phản ứng phân hủy Curcumin trong môi trƣờng kiềm. .................. 12
Hình 1.5. Phản ứng phân hủy của Curcumin dƣới tác dụng của ánh sáng. .... 13
Hình 1.6. Cấu trúc phức Cu - Curcumin (1:1) và (1:2) giữa đồng acetate ..... 13
Hình 1.7. Sơ đồ biểu hiện hai hƣớng phản ứng của Curcumin với gốc tự do. 14
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình tinh chế màng CVK............................................... 21
Hình 3.1. Màng CVK khi nuôi cấy tĩnh ngày thứ 4 ........................................ 26
Hình 3.2. Màng CVK tinh chế ........................................................................ 28
Hình 3.3. Kết quả thử sự hiện diện của đƣờng glucose .................................. 29

Hình 3.4. Màng CVK đang hấp thụ thuốc Cur ............................................... 30


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần dinh dƣỡng của nƣớc vo gạo ........................................ 5
Bảng 1.2. Ảnh hƣởng của pH lên màu và dạng tồn tại của Curcumin ........... 10
Bảng 2.1. Môi trƣờng nuôi cấy A. xylinum ..................................................... 21
Bảng 2.2. Bảng nồng độ Cur và giá trị OD427 nm (n = 3)............................. 23
Bảng 3.1. Giá trị OD hấp thụ thuốc Cur của màng CVK ( n = 3) .................. 30
Bảng 3.2. Khối lƣợng Cur đƣợc hấp thụ, tỷ lệ hấp thụ và cƣờng độ hấp thụ
Cur của màng CVK (n =3) .............................................................................. 31


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ............................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu................................................................. 2
4. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 3
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn.......................................................... 3
5.1. Ý nghĩa khoa học ....................................................................................... 3
5.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................ 3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 4
1.1. Một vài đặc điểm của CVK........................................................................ 4
1.1.1. Vị trí phân loại của Acetobacter xylinum ................................................ 4
1.1.2. Vi khuẩn sản sinh ra CVK ...................................................................... 4
1.1.3. Môi trƣờng nuôi cấy A. xylinum ............................................................. 5
1.1.4. Cấu trúc của màng CVK ......................................................................... 5
1.1.5. Đặc tính của màng CVK ......................................................................... 6

1.1.6. Ứng dụng của màng CVK ....................................................................... 7
1.2. Sơ lƣợc về Cur............................................................................................ 8
1.2.1. Công thức cấu tạo.................................................................................... 8
1.2.2. Tính chất vật lý........................................................................................ 9
1.2.3. Tính chất hóa học của Curcumin ............................................................ 9
1.2.4. Dƣợc tính ............................................................................................... 14
1.2.5. Sinh khả dụng của Curcumin ................................................................ 16
1.2.6. Một số chế phẩm có chứa Cur .............................................................. 16
1.2.7. Rủi do và tác dụng phụ.......................................................................... 17
1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng của Curcumin .................................. 17


1.3.1.Trên thế giới ........................................................................................... 17
1.3.2. Tại Việt Nam ......................................................................................... 19
CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 20
2.1. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................. 20
2.1.1. Giống vi khuẩn ...................................................................................... 20
2.1.2. Nguyên liệu - hóa chất .......................................................................... 20
2.1.3. Trang thiết bị ......................................................................................... 20
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 21
2.2.1.Phƣơng pháp tạo màng và xử lý màng CVK ......................................... 21
2.2.2. Phƣơng pháp đánh giá độ tinh khiết của màng CVK ........................... 22
2.2.3. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng Curcumin ....................................... 22
2.2.4. Tạo màng CVK nạp Curcumin ............................................................. 24
2.2.5. Xác định lƣợng Curcumin nạp vào màng CVK .................................... 24
2.2.6. Phƣơng pháp xử lý số liệu thống kê...................................................... 25
2.3. Địa điểm nghiên cứu ................................................................................ 25
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 26
3.1. Tạo màng CVK của A. xylinum trong môi trƣờng nƣớc vo gạo .............. 26
3.2. Thu màng CVK thô từ môi trƣờng........................................................... 27

3.3. Tinh chế màng CVK ................................................................................ 27
3.4. Kiểm tra độ tinh khiết của màng CVK .................................................... 28
3.5. Màng CVK hấp thụ thuốc Cur ................................................................. 29
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 33
1. Kết luận ....................................................................................................... 33
2. Kiến nghị ..................................................................................................... 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 34
PHỤ LỤC


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Cây Nghệ vàng (Curcuma long L.) thuộc họ Gừng (Zingiberacaea),
đƣợc trồng nhiều ở những vùng khí hậu nóng ẩm nhƣ Trung Quốc, Ấn Độ,
Indonesia,... và Việt Nam. Nghệ từ lâu đã đƣợc sử dụng rộng rãi làm gia vị,
chất bảo quản và là một vị thuốc quý. Gần đây, các nghiên cứu đã chứng
minh rằng Curcumin thành phần chính của nghệ vàng có tính chất chống ung
thƣ, chống ôxi hóa, chống viêm khớp, chống thoái hóa, chống thiếu máu cục
bộ và kháng viêm,... Ngoài ra, Curcumin là một chất có triển vọng lớn trong
điều trị viêm gan B, C và nhiễm HIV. Tuy nhiên, Curcumin lại có nhƣợc
điểm lớn là tính khả dụng sinh học (bioavailability) thấp thể hiện ở sự hấp thu
kém, sự chuyển hóa nhanh và sự đào thải lớn khi vào cơ thể,...
Trong tự nhiên có một số vi khuẩn có khả năng sinh ra màng CVK.
Khi nuôi cấy những vi khuẩn này trong môi trƣờng có chứa glucose, glycerol
hoặc một số nguồn cacbon hữu cơ khác nhau chúng có khả năng hình thành
trên bề mặt một số lớp màng cellulose sinh học thuần khiết và đƣợc gọi là
màng sinh học CVK. Cellulose vi khuẩn (viết tắt là CVK) là sản phẩm của
một loài vi khuẩn, đặc biệt là chủng Acetobacter xylinum. Màng sinh học
(CVK) có cấu trúc và đặc tính rất giống với PC-cellulose của thực vật (gồm
các phân tử glucose liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4 glucorit), cellulose

vi khuẩn khác với cellulose thực vật ở chỗ: không chứa các hợp chất cao phân
tử nhƣ ligin, hemicellulose, peptin và sáp nến. Do đó, chúng có một số đặc
tính lí hóa đặc biệt nhƣ độ bền cơ học, khả năng thấm hút nƣớc cao, đƣờng
kính sợi nhỏ, độ tinh khiết cao, độ polymer hóa lớn, có khả năng phục hồi độ
ẩm ban đầu [3]. Nhờ những đặc tính độc đáo đó mà màng CVK là một nguồn
polymer mới, là một giải pháp trong nghiên cứu sinh học hiện đại. Hiện nay
màng CVK đã đƣợc ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghệ khác nhau:

1


thực phẩm, công nghiệp dệt, công nghiệp giấy, mỹ phẩm,... Trong lĩnh vực y
học, màng CVK đã đƣợc ứng dụng làm da tạm thời thay thế da trong quá trình
điều trị bỏng, loét da, làm mạch máu nhân tạo, điều trị các bệnh tim mạch,
làm mặt nạ dƣỡng da cho con ngƣời [6]. Amin et al. [23] đã báo cáo việc sử
dụng màng CVK làm màng bọc cho paracetamol bằng cách sử dụng kĩ thuật
phun phủ. Kết quả cho thấy màng CVK có khả năng giữ thuốc và giải phóng
thuốc chậm lại, làm tăng hiệu quả sử dụng của thuốc. Ngoài ra, màng CVK
còn đƣợc dùng làm chất màng đặc biệt cho các sợi pin và tế bào năng lƣợng
(Brown, 1989) làm các sợi truyền quang, là môi trƣờng cơ chất trong sinh học
sử dụng để cố định protein hay cho sắc kí.
Ở Việt Nam việc nghiên cứu và ứng dụng màng CVK đã đƣợc quan
tâm và đạt đƣợc những thành tựu nhất định. Từ năm 2000 Bộ môn Vi sinh Khoa Dƣợc, ĐH Y Dƣợc TPHCM đã bƣớc đầu nghiên cứu dùng CVK từ
Acetobacter xylinum phối hợp với hoạt chất tái sinh mô của dầu mù u điều trị
vết bỏng thực nghiệm trên thỏ.Kết quả cho thấy màng CVK giúp vết thƣơng
mau lành và ngăn không cho vết thƣơng nhiễm trùng [7]. Bên cạnh đó, sản
phẩm CVK còn đƣợc ứng dụng trong phẫu thuật ghép mô, cơ quan [3,23].
Với mục đích làm tăng khả năng hấp thụ thuốc dựa trên màng CVK định
hƣớng có thể giúp curcumin khắc phục tính khả dụng sinh học thấp, chúng
tôi chọn đề tài : “Nghiên cứu khả năng hấp thụ thuốc Curcumin của màng

cellulose vi khuẩn lên men từ môi trường nước vo gạo”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Tìm hiểu khả năng hấp thụ thuốc của màng để tìm ra trƣờng hợp hấp
thụ thuốc nhiều nhất nhằm tăng sinh khả dụng, hiệu quả của thuốc.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu: Màng CVK làm từ môi trƣờng nƣớc vo gạo,
thuốc Curcumin (Cur) dạng tinh khiết 95%.

2


- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu khả năng hấp thụ thuốc Cur của
màng CVK lên men từ môi trƣờng nƣớc vo gạo.
4. Nội dung nghiên cứu
Tạo màng và xử lý màng CVK.
Khảo sát, đánh giá khả năng hấp thụ thuốc qua hệ thống màng đƣợc
thiết kế.
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
5.1. Ý nghĩa khoa học
Tăng thêm hiểu biết về tiềm năng hấp thụ thuốc của màng CVK.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Từ hệ thống màng CVK đã hấp thụ thuốc tìm ra màng hấp thụ tốt nhất
nhằm cải thiện nhƣợc điểm của thuốc.
Từ kết quả nghiên cứu đƣợc có thể áp dụng vào thực tiễn.

3


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Một vài đặc điểm của CVK

1.1.1. Vị trí phân loại của Acetobacter xylinum
Acetobacter xylinum (A. xylinum) thuộc nhóm vi khuấn Acetic, chi
Acetobacter, họ Pseudomonadaceae, là loại hiếu khí bắt buộc, có nhu mao và
sản xuất cellulose ngoại bào [7].
Theo khóa phân loại của Bergey [16], A. xylinum thuộc:
Lớp: Schizomycetes.
Bộ: Pseudomonadales.
Bộ phụ: Pseudomonadieae.
Họ: Pseudomonadaceae.
1.1.2. Vi khuẩn sản sinh ra CVK
CVK đƣợc tổng hợp từ một số loại vi khuẩn nhƣ: Acetobacter,
Achromobacter, Agrobecterium, Pseudomonas.
A. xylinum thuộc nhóm vi khuẩn Acetic, chi Acetobacter, họ
Pseudomonadaceae. Là loại hiếu khí bắt buộc, có chu mao và sản xuất
cellulose ngoại bào [7].
A. xylinum có dạng hình que, thẳng hay hơi cong, kích thƣớc ngang
khoảng 0.6 – 0.8µm, dài khoảng 2 - 3µm, vi khuẩn không sinh bào tử, gram
âm, không di động, sắp xếp riêng rẽ đôi khi xếp thành chuỗi, nhƣng khi tế bào
già hay do điều kiện môi trƣờng nuôi cấy, hình dạng có thể bị biến đổi: tế bào
dài hơn, phình to ra, phân nhánh hoặc không phân nhánh.
Trong môi trƣờng nuôi cấy rắn, sau khoảng từ 3 - 7 ngày nuôi cấy, sẽ
thu đƣợc khuẩn lạc nhỏ rồi lớn dần, đƣờng kính hạt từ 2 - 5mm, tròn, nhày,
rìa mép trơn, có màu kem, hơi trong. Nhƣng sau một tuần, khuẩn lạc to, đục,
có màu cafe sữa rồi khô dần [7].

4


1.1.3. Môi trường nuôi cấy A. xylinum
Môi trƣờng nuôi cấy A. xylinum là môi trƣờng tổng hợp từ các nguồn

dinh dƣỡng cần thiết nhƣ nguồn cacbon, nitơ, nguồn sulfur và phospho, các
yếu tố tăng trƣởng và các yếu tố vi lƣợng.
Trong đó, nƣớc vo gạo đƣợc xem là môi trƣờng thích hợp trong nuôi
cấy A. xylinum. Thành phần dinh dƣỡng của nƣớc vo gạo đƣợc trình bày nhƣ
trong bảng 1.1 [6].
Bảng 1.1. Thành phần dinh dƣỡng của nƣớc vo gạo
Thành phần

Hàm lƣợng

Vitamin nhóm B ( B1, B2, B5, B6)

30% - 60%

Protein

15.7%

Đƣờng

2%

Khoáng chất

Fe ( 7% - 8%) , Zn ( 12% - 13%)

Acid amin

leucine , valine , lysine

Nƣớc vo gạo là môi trƣờng thích hợp để nuôi cấy vi khuẩn vì trong
nƣớc vo gạo chứa rất nhiều chất dinh dƣỡng và các chất kích thích tố tăng
trƣởng nhƣ nhóm vitamin B1, B3, B5; nhóm khoáng chất nhƣ sắt, đồng, kẽm
và các acid amin.
Nƣớc vo gạo sau khi vo đƣợc sử dụng không quá 3 giờ, tránh để cho
nƣớc bị chua làm cho đƣờng, vitamin và các chất dinh dƣỡng khác giảm đi
dẫn đến cho hiệu suất kém.
1.1.4. Cấu trúc của màng CVK
Cấu trúc hóa học cơ bản của CVK giống với cellulose có nguồn gốc
thực vật (plant cellulose - PC ), tuy nhiên chúng khác nhau về cấu trúc đại thể.
Các sợi mới sinh ra của CVK kết lại với nhau để hình thành nên các sợi sơ
cấp (subfibril), có chiều rộng khoảng 1.5nm. Các sợi sơ cấp này kết lại thành

5


các vi sợi, các vi sợi nằm trong các bó, cuối cùng hình thành các dải. Các dải
có chiều dày 3 - 4nm, chiều rộng 70 - 80nm, 3.2x133 nm. Cấu trúc của CVK
phụ thuộc chặt chẽ vào điều kiện nuôi cấy [12]. Cấu trúc hóa học cơ bản của
CVK đƣợc trình bày trong hình 1.1.

Hình 1.1. Cấu trúc hóa học cơ bản của CVK
1.1.5. Đặc tính của màng CVK
Màng CVK sản xuât bởi các chủng A. xylinum có độ tinh sạch cao so
với màng PC nhƣ hemicellulose, pectin và lignin (Kurosumi et al. 2009) [23].
Nó thể hiện tính độc nhất và cấu trúc đặc tính sinh hóa nhƣ sợi nano siêu mịn
với cấu trúc mạng (1.5 - nm chiều rộng) (Patel & Suresh 2008) [26], trơ, có
thể bị phân hủy sinh học, không độc, không gây dị ứng và ổn định về hóa học
(Amin et al. 2010; Grzegorczyn & Slezak 2007; Moreira et al. 2009) [14].
CVK thể hiện độ hấp thụ nƣớc tốt do cấu trúc mặt lƣới của nó cung cấp một

diện tích bề mặt lớn đảm bảo cho nó hấp thụ nƣớc một cách tốt nhất (khoảng
200 lần trọng lƣợng của nó) (Patel & Suresh 2008; Wippermann et al. 2009)
[31]. Ngoài ra, nghiên cứu cho thấy CVK có độ kết tinh và độ bền cơ học cao,
khả năng đàn hồi tốt và độ bền ƣớt cao do cấu trúc mạng lƣới xơ thống nhất
và siêu mịn của nó. Đặc biệt, nó có khả năng cản khuẩn mà không làm thay
đổi cấu trúc hay tính chất (Czaja et al. 2007; Hu et al. 2009; Wan et al. 2009)
[11,17,30]. Với các đặc tính trên, CVK rất phù hợp để chọn lựa cho ứng dụng
vận tải và phân phối thuốc.

6


1.1.6. Ứng dụng của màng CVK
Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng
màng CVK trên nhiều các lĩnh vực khác nhau nhƣ: lĩnh vực thực phẩm (màng
bảo quản trái cây, chât ổn định thực phẩm,...), lĩnh vực y học ngƣời ta ứng
dụng màng CVK để: tạo ruột giả, màng trị bỏng, mạch máu nhân tạo trong
điều trị các bệnh tim mạch, làm mặt nạ dƣỡng da [7],... Đến cuối năm 2014
trên thế giới chỉ có 18 nghiên cứu ứng dụng CVK trong vận tải và phân phối
thuốc đã đƣợc báo cáo, trong đó có 9 nghiên cứu với màng CVK tinh khiết, 2
nghiên cứu với thể chất biến đổi màng CVK và 7 với các vật liệu
nanocomposite. Nhƣ vậy, trong lĩnh vực này cần tiếp tục đƣợc tiến hành
nghiên cứu.
Một số nghiên cứu trên thế giới về ứng dụng màng CVK làm hệ thống
phân phối và vận chuyển thuốc qua đƣờng uống có hiệu quả cao và khắc phục
đƣợc nhƣợc điểm của thuốc ở dạng thông thƣờng. Wei B. Và cộng sự (2011)
đã nghiên cứu về màng CVK cho thấy màng khô thu đƣợc sau khi ngâm trong
benzalkonium chloride (một tác nhân kháng khuẩn; Merck Kgaa, Darmstadt,
Đức) có khả năng giải phóng thuốc trên mỗi đơn vị diện tích bề mặt đã đƣợc
tìm thấy là 0.116kg/cm2, và tác dụng của thuốc kéo dài ít nhất 24h chống lại

hoạt động của S. aureus và B. subtilis. Sợi CVK với các hạt nano bạc đã sản
xuất thành công lên đến 99.99% hoạt tính kháng khuẩn chống lại E. coli và S.
Aureus [9]. Nghiên cứu khác cho thấy việc sử dụng nanocomposites bạc với
CVK đã cho hiệu quả kháng khuẩn cao [25]. Các S-enantiomer của
propranolol, một loại thuốc chống cao huyết áp, có đƣợc giải phóng từ một
lớp composite của CVK với methacrylate, và đã thử nghiệm in vivo cho kết
quả tốt [7, 2]. Một miếng dán có thể giải phóng thuốc Enantiomeric đã đƣợc
chứng minh bằng cách sử dụng một bể chứa gel và màng polymer in dấu phân
tử (MIP) màng.

7


1.2. Sơ lƣợc về Cur
1.2.1. Công thức cấu tạo
- Tên IUPAC: (1E, 6E) - 1,7- bis (4- hydroxy- 3- metoxyphenyl) - 1,6heptadien- 3,5- dion.
- Công thức phân tử: C21H20O6.
- Phân tử khối: 368.38g/mol.
- Cur là hoạt chất đƣợc chiết xuất từ cây Nghệ vàng, họ Gừng
(Zingiberaceae), chiếm 0.3% khối lƣợng khô của cây Nghệ vàng.
- Thành phần hóa học của nghệ gồm: nhóm chất màu curcuminoid, tinh
dầu và các hợp chất khác. Hiện tại ngƣời ta tìm thấy Cur tồn tại ở 4 dạng hợp
chất [10]:
+ Curmin là hợp chất chính chiếm 60%:

+ Demetoxy - curcumin chiếm 24% có công thức cấu tạo sau:

Demetoxy - curcumin

8

+ Bis - demetoxy - curcumin chiếm 14%:

Bis - demetoxy curcumin
+ Và một hợp chất mới phát hiện là xiclocurcumin chiếm khoảng 1%:

1.2.2. Tính chất vật lý

Xiclocurcumin

- Tinh thể nâu đỏ, ánh tím.
- Nhiệt độ nóng chảy: 183°C (361 K) [1,2].
- Curcumin là một polyphenol và là sắc tố tạo nên màu vàng đặc trƣng
của củ nghệ.
- Curcumin là chất màu tan trong dầu, ethanol, methanol,
dichloromethane, acetone, hầu nhƣ không tan trong nƣớc ở môi trƣờng acid
và trung tính, tan trong môi trƣờng kiềm.
- Dung dịch Curcumin trong dung môi hữu cơ có độ hấp thụ cực đại ở
bƣớc sóng khoảng từ 420 - 430nm.
- Curcumin có thể phản ứng đƣợc với acid boric tạo nên hợp chất có
màu đỏ cam nên đƣợc ứng dụng dùng để nhận biết muối của nguyên tố Bo.
Chính vì Curcumin là sắc tố tạo nên màu vàng sáng nên Curcumin đƣợc dùng
làm chất phụ gia thực phẩm. Trong chất phụ gia thực phẩm Curcumin đƣợc kí
hiệu dƣới ám số E100 [27].
1.2.3. Tính chất hóa học của Curcumin
a. Sự điện ly

9

Trong môi trƣờng pH < 1, Curcumin có màu đỏ thể hiện trạng proton
hóa H4A+. Ở pH từ 1 - 7, hầu hết các diferulolylmethane đều ở dạng trung hòa
H3A, có khả năng hòa tan rất thấp và dung dịch có màu vàng. Ở pH >7.5; màu
dung dịch chuyển sang đỏ. Giá trị hằng số phân ly pKa của 3 proton dạng acid
của Curcumin (dạng H2A- , HA2, A-3) đƣợc xác định tƣơng ứng là 7.8, 8.5 và
9.0.
Curcumin không tan ở môi trƣờng nƣớc ở pH acid và trung tính, nhƣng
tan tốt trong pH kiềm. Nghiên cứu ở kĩ thuật HPLC cho kết quả điện li theo
pH của Curcumin [29] đƣợc trình bày ở bảng 1.2.
Bảng 1.2. Ảnh hƣởng của pH lên màu và dạng tồn tại của Curcumin
pH

Màu của dung dịch

Dạng ion tồn tại

<1

Đỏ

H4A+

1–7

Huyền phù màu vàng

H3A

>7.5

Đỏ

H2A- , HA-2, A3-

10


Hình 1.2. Các trạng thái của Curcumin thay đổi theo pH
b. Phản ứng với H2
Do có nối đôi ở mạch cacbon nên Curcumin có khả năng phản ứng
cộng với H2 với xúc tác PtO2.

Hình 1.3. Phản ứng của Curcumin với H2

11


Trong đó tetrahydrocurcumin (THC) cũng là một chất có hoạt tính
chống oxy hóa có khả năng loại bỏ gốc tự do nhƣ gốc tert - butoxyl và
peroxyl [19].
c. Phản ứng phân hủy trong môi trường kiềm
Curcumin tƣơng đối bền ở pH acid, nhƣng lại nhanh chóng bị phân hủy
ở pH kiềm. Đầu tiên ferulic acid và ferulolymethane đƣợc tạo thành. Sau đó,
eruolylmethane nhanh chóng tạo thành sản phẩm ngƣng tụ có màu vàng đến
vàng nâu. Tiếp theo, eruolylmethane tiếp tục thủy phân tạo ra vanillin và
acetone và lƣợng các chất này tăng theo thời gian ủ [19].

Acetone

Vanilin

Hình 1.4. Phản ứng phân hủy Curcumin trong môi trƣờng kiềm
d. Phân hủy dưới tác dụng ánh sáng
Curcumin không bền ánh sáng, đặc biệt ở trạng thái dung dịch.
Curcumin bị phân hủy khi tiếp xúc với ánh sáng ngay cả ở dạng rắn. Sản
phẩm phân hủy là vanillin, vanillin acid, ferulic aldehyde và ferulic acid [20].
Khi bị chiếu xạ, Curcumin bị đóng vòng hoặc phân hủy thành vanillin
acid, vanillin và ferulic acid (Sasaki et al, 1998) [19].
Khi có mặt của oxy và ánh sáng, Curcumin bị phân hủy tạo thành 4 vinyl guaialcol và vanillin:

12


+
+H3C-CO-CH3 + CO2
Hình 1.5. Phản ứng phân hủy của Curcumin dƣới tác dụng của ánh sáng
e. Phản ứng tạo phức với kim loại
Curcumin là hợp chất p - diketone nên cũng có tính chất hóa học của
một p - diketone. Protone của nhóm methyl ở dạng keto và proton của nhóm
hydroxyl ở dạng enol của hợp chất p - diketone có tính acid. Khi các hydro
này bứt ra, diketone sẽ tạo thành anion 1,3 - diketoneate. Diketone anion này
có thể tạo phức vòng càng với các kim loại chuyển tiếp và những nguyên tố
phân nhóm chính. Muối kim loại thƣờng đƣợc sử dụng cho phản ứng tạo phức
là muối acetate, clorua, nitrate, sunfate, carbonate của các kim loại chuyển
tiếp nhƣ: Cu, Fe, Mn, Zn, V, Ga, In, Ni, Co, Pd, Hg [18]. Các phức này cũng
có hoạt tính loại bỏ gốc tự do đƣợc ứng dụng trong ngành dƣợc.

Hình 1.6. Cấu trúc phức Cu - Curcumin (1:1) và (1:2) giữa đồng acetate
và Curcumin

f. Phản ứng của nhóm phenolic OH
Một trong những hoạt tính đáng chú ý của Curcumin là khả năng loại
bỏ gốc oxygen hoạt động và các gốc nitrogen tự do. Đó là do Curcumin có 2

13


nhóm o - methoxy phenolic OH đính vào mạch hetadience - dione. Các
electron chƣa liên kết của nhóm OH liên hợp với vòng benzen làm cho H của
nhóm này linh động hơn. Điều đó giải thích cho tính acid và khả năng phản
ứng với các gốc tự do của Curcumin [18].

Hình 1.7. Sơ đồ biểu hiện hai hƣớng phản ứng của Curcumin với gốc tự
do
1.2.4. Dược tính
- Curcumin có tác dụng diệt 65 chủng lâm sàng vi khuẩn Helicobacter
pylori, ức chế chất gây viêm COX2, tăng tái tạo mạch máu, tăng tiết chất
nhày dạ dày.
- Curcumin là chất hủy diệt ung thƣ vào loại mạnh nhất theo cơ chế hủy
diệt từng bƣớc các tế bào ác tính. Chúng làm vô hiệu hóa tế bào ung thƣ và
ngăn chặn không cho hình thành các tế bào ung thƣ mới. Trong khi đó, các tế
bào lành tính không bị ảnh hƣởng. Curcumin đƣợc coi là chất tiêu biểu nhất

14


cho thế hệ mới các chất chống ung thƣ vừa rất hiệu lực, vừa an toàn, không
gây tác dụng phụ. Curcumin có khả năng loại bỏ các loại men gây ung thƣ
nhƣ COX - 1, COX - 2 có trong thức ăn, nƣớc uống, vô hiệu hóa các gốc tự
do hình thành trong quá trình tự vệ của cơ thể, do bức xạ độc hại cũng nhƣ do

các loại sốc thần kinh, thể lực và các độc tố hóa học (dioxin, furan,...) [8].
- 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 cƣờng sắc đẹp, sức lực và
cả tuổi thọ,...
- Curcumin là một trong những chất chống viêm, chống oxy hóa điển
hình. Nó không chỉ điều trị đắc lực cho các bệnh ung thƣ, loét dạ dày, hành tá
tràng, đại tràng, yếu gan mật, viêm gan B, C, sơ gan cổ chƣớng,... mà còn
điều trị vừa nhẹ nhàng vừa hiệu quả cao các bệnh rối loạn hệ miễn dịch nhƣ
viêm toàn thân, viêm đa khớp, viêm lõi cầu khớp, bệnh đa sơ cứng, bệnh cứng
bì, loãng xƣơng, 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
[15].
- Curcumin có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn nhƣ virút HP, viêm
gan B, C, rất cao.
- Curcumin giúp cơ thể chống lại các vi khuẩn sống kí sinh trong ruột,
đặc biệt tốt cho hệ tiêu hóa. Các nghiên cứu cho thấy, nghệ có thể kích thích
tiêu hóa và giải phóng các enzim tiêu hóa, phá vỡ liên kết cacbonhydrat và
các chất béo.
- Curcumin ở nhiều nƣớc trên thế giới đƣợc coi nhƣ vừa là thuốc vừa là
thực phẩm điều trị gần 20 loại ung thƣ khác nhau. Riêng đối với ung thƣ máu

15


các nhà khoa học cho biết Curcumin có tác dụng tăng hồng cầu, chống suy
kiệt sức lực [8].
- Tuy có ƣu điểm dƣợc học thế nhƣng Curcumin hòa tan trong nƣớc
kém, khả năng hấp thụ vào cơ thể chỉ khoảng 20%. Curcumin chỉ có tác dụng

ngăn chặn tế bào ác tính di cản khi sử dụng ở liều 4-8g, tƣơng ứng 20 viên
Curcumin 250mg mỗi ngày. Đây là liều quá cao, thích hợp với các nghiên cứu
ngắn ngày, còn thực tế điều trị lâu dài, bệnh nhân khó có thể tuân thủ.
1.2.5. Sinh khả dụng của Curcumin
Cur đƣợc hấp thụ một lƣợng rất nhỏ sau khi ăn. Cur không bền vững
trong ruột và chỉ một lƣợng nhỏ đi qua đƣờng tiêu hóa và nhanh chóng bị
thoái hóa hoặc liên hợp thành glucuronidation.
Nghiên cứu của Shoba G., Joy D., Joseph T. và các cộng sự tại khoa
Dƣợc, Đại học Y St. John, Bangalore, Ấn Độ đã cho thấy hoạt chất piperine
chiết xuất từ hạt tiêu đen có tác dụng tăng hấp thu và giảm đào thải của Cur
trong máu lên rõ rệt. Một nghiên cứu của nhóm này đƣợc đăng tải trên tạp chí
Pubmed của Thƣ viện y khoa quốc gia và Viện sức khỏe quốc gia Hoa Kỳ
tháng 5 năm 1998 đã chứng minh đƣợc sinh khả dụng của Cur trên cơ thể
ngƣời khi kết hợp với piperine từ hạt tiêu theo tỉ lệ 1% đã tăng lên tới 2000%
so với khi không dùng piperine [28].
1.2.6. Một số chế phẩm có chứa Cur
Hiện nay, nguồn nguyên liệu Nano Curcumin đã đƣợc chuyển giao cho
công ty dƣợc trung ƣơng sản xuất thành công viên nang mềm CumarGold.
Ngoài ra trên thị trƣờng cũng có rất nhiều các sản phẩm đƣợc làm từ
Cur nhƣ thực phẩm chức năng Cumasen, Nanocurcumin - tam thất - xạ đen,
BKA Cumin 95,...

16


1.2.7. Rủi do và tác dụng phụ
Theo Kawanishi et al. (2005) [22], Curcumin cũng giống nhƣ các chất
chống oxy hóa khác, là con dao hai lƣỡi. Các nghiên cứu lâm sàng trên ngƣời
với 2 - 12g Curcumin cho thấy các tác dụng phụ nhƣ buồn nôn, tiêu chảy, rối
loạn chuyển hóa sắt và chặn protein hepcidin, có khả năng gây ra thiếu sắt ở

các bệnh nhân mẫn cảm.
1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng của Curcumin
1.3.1.Trên thế giới
Các tài liệu nghiên cứu khoa học trong 20 năm qua trên curcumin cho
thấy chất curcumin có thể là một tiềm năng to lớn trong việc phòng ngừa và
điều trị bệnh ung thƣ. Số liệu hiện tại (theo cơ sở dữ liệu SciFinder, ngày 23
tháng 8 năm 2011) cho thấy có đến 12903 lƣợt truy cập vào “curcumin”.
Trong đó, 60 tài liệu tham khảo là các thử nghiệm lâm sàng, 1094 tài liệu
tham khảo trong một hình thức xem xét và tham khảo 1515 trên các ứng dụng
bằng sáng chế. Trong 56 thử nghiệm lâm sàng (giai đoạn I và giai đoạn II)
trên CUR đƣợc liệt kê trên trang web của Viện y tế Quốc gia Hoa Kỳ, có 16
thử nghiệm đã đƣợc hoàn thành, ba thử nghiệm đã chấm dứt, một ngƣời bị thu
hồi và còn lại là các nghiên cứu đang đƣợc thực hiện.
Bằng sáng chế đầu tiên về Cur dạng nano đƣợc mang mã số EP 103266
A2 ngày 30/5/2001 (Ib - 8), và tài liệu nghiên cứu đầu tiên về nano Cur dành
cho mục đích y học đƣợc công bố vào năm 2005 [24].
Kể từ đó là sự bùng nổ các nghiên cứu và bằng phát minh về nano Cur (năm
2005 có 18 bằng thì đến năm 2010 đã lên đến gần 100 bằng). Để đánh giá
tiềm năng ứng dụng của Cur dạng nano trong lĩnh vực y học, 254 bằng phát
minh có liên quan đã đƣợc phân tích, cho thấy 24% bằng liên quan đến điều
trị ung thƣ, sau đó là các bệnh tim mạch 13%, các chứng viêm 12%, bệnh tiểu
đƣờng 11%, bệnh khớp 10% và bệnh tiêu hóa 9%,... [13].

17


Những tác giả đầu tiên đã nghiên cứu trên thực nghiệm để chứng minh
tác dụng của trị Cur trong điều trị nhƣ là tác dụng chống tăng đƣờng huyết
(Srinivasan, M. 1972), tác dụng chống viêm (Srimal, R.C. 1973), tác dụng
chống oxy hóa (Sharma, O.P. 1976), tác dụng chống thấp khớp (Deodhar,

S.D. 1980), tác dụng bảo vệ gan (Kiso, Y. 1983), tác dụng chống ung thƣ
(Kuttun. R. 1985), tác dụng kháng khuẩn (Jordan, W.C. 1996), tác dụng bảo
vệ thận (Venkatesan, N. 2000), tác dụng chống viêm loét dạ dày (Ronita De,
2009) [21]. Aggarwal B.B. và cộng sự (2007) [21] đã chứng minh tác dụng
chống ung thƣ tá tràng thực nghiệm trên chuột nhắt và ung thƣ dạ dày thực
nghiệm trên chuột cống của Cur. Cho chuột nhắt chế độ ăn có 2 - 5% Cur,
hoặc cho uống Cur 2 tuần trƣớc, trong và sau khi gây ung thƣ dạ dày bằng
benzopyren đã cho thấy tác dụng ức chế rất có ý nghĩa hiệu quả gây ung thƣ
của benzopyren.
Nghiên cứu năm 2011 của Bambang Kuswandi và các cộng sự và CUR
trong việc phát hiện sự hƣ hỏng của tôm. Công trình này sử dụng thuốc
nhuộm tự nhiên của chất CUR nhƣ chất cảm biến để phát hiện các biến động
vô cơ và hữu cơ đƣợc sản xuất trong quá trình tăng trƣởng của vi khuẩn trong
mẫu tôm. CUR đƣợc sử dụng nhƣ là thuốc thử cảm biến tự nhiên, là cố định
trên CVK sử dụng hấp thụ nhƣ một phƣơng pháp đơn giản cho phép khối
lƣợng sản xuất của bộ cảm biến chi phí thấp. Nhƣ vậy, tất cả các vật liệu cảm
biến có thể ăn đƣợc và phù hợp cho các ứng dụng thực phẩm. Các chất CUR
đã đƣợc sử dụng thành công nhƣ một cảm biến nhãn dán trên gói cho một
phát hiện hình ảnh của tôm hƣ hỏng.
Năm 2012, Min Sun, Xun Su, Buyun Ding, Xiuli He, Xiuju Liu,
Aihua Yu, hongxiang Lou, Guangxi Zhai đã nghiên cứu về những tiến bộ
trong hệ thống phân phối cho chất CUR dựa trên công nghê nano. Nghiên cứu
này đánh giá các hệ thống phân phối thuốc mới tiềm năng cho CUR bao gồm

18