Nghiên cứu so sánh khả năng hấp thu thuốc curcumin của màng cellulose vi khuẩn lên men từ một số môi trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN

======

TRẦN THỊ HỒNG NGÂN

NGHIÊN CỨU SO SÁNH KHẢ NĂNG
HẤP THỤ THUỐC CURCUMIN
CỦA MÀNG CELLULOSE VI KHUẨN
LÊN MEN TỪ MỘT SỐ MÔI TRƯỜNG
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh lý học người và động vật

Người hướng dẫn khoa học
TS. NGUYỄN PHÚC HƯNG
(Trường ĐHSP Hà Nội)

HÀ NỘI, 2017


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận nghiên cứu với đề tài “Nghiên
cứu so sánh khả năng hấp thụ thuốc curcumin của màng cellulose vi khuẩn
lên men từ một số môi trường” em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt
tình của các thầy cô, các anh chị và các bạn tại Viện Nghiên cứu Khoa học và
Ứng dụng trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2.
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin được bày tỏ lời cảm ơn
chân thành tới: TS. Nguyễn Phúc Hưng, người đã tận tình hướng dẫn, động
viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu thực hiện và hoàn
thành khóa luận.

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo trong khoa Sinh –
KTNN cùng các thầy cô tại Viện Nghiên cứu Khoa học và Ứng dụng, Trường
Đại học Sư phạm Hà Nội 2, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em hoàn
thành khóa luận này.
Cuối cùng em xin được cảm ơn gia đình, những người thân, bạn bè đã
quan tâm, động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian qua.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh
nhất. Nhưng do buổi đầu em được làm quen với công tác nghiên cứu khoa học,
cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những
thiếu sót mà bản thân chưa thấy được. Em rất mong được sự đóng góp của quý
thầy cô và các bạn để khóa luận của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 04 năm 2017
Sinh viên
(Kí và ghi rõ họ tên)

Trần Thị Hồng Ngân


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Khóa luận “Nghiên cứu so sánh khả năng hấp thụ thuốc
curcumin của màng cellulose vi khuẩn lên men từ một số môi trường” là
công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của
TS. Nguyễn Phúc Hưng. Tất cả các số liệu đều được thu thập từ thực nghiệm,
qua xử lý thống kê, không có số liệu sao chép hay bịa đặt. Các kết quả trình
bày trong khóa luận là trung thực, khách quan và chưa được công bố trong bất
kỳ công trình nào trước đây. Nếu có gì sai sót, tôi xin chịu hoàn toàn trách
nhiệm.
Hà Nội, ngày 20 tháng 4 năm 2016.
Sinh viên

(Kí và ghi rõ họ tên)

Trần Thị Hồng Ngân


BẢNG KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Tên viết tắt
A. xylinum

Tên Tiếng Việt
Acetobacter xylinum

CVK

Cellulose vi khuẩn

Cur

Curcumin

CNM

Cao nấm men

Cs

Cộng sự

ĐHSP

Đại học Sư phạm

MT1

Môi trường 1

MT2

Môi trường 2

MT3

Môi trường 3

PC

Cellulose thực vật

TS

Tiến sĩ

OD

Mật độ quang phổ

Nxb

Nhà xuất bản

DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ
Hình 1.1: Cấu trúc hóa học cơ bản của CVK........................................ 5
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình nuôi cấy thu nhận CVK ............................ 22
Hình 2.2: Đồ thị đường chuẩn Cur OD 427nm.................................. 24
Hình 3.1: Hình ảnh màng CVK lên men từ môi trường CNM ........... 28
Hình 3.2: Hình ảnh màng CVK lên men từ môi trường nước Dừa già
............................................................................................................. 29
Hình 3.3: Hình ảnh màng CVK lên men từ môi trường nước vo Gạo 29
Hình 3.4: Màng CVK với thời gian nuôi cấy khác nhau .................... 31
(a): Màng CVK thu ở ngày nuôi cấy thứ 4 (dày 0,3cm) ..................... 31
(b): Màng CVK thu ở ngày nuôi cấy thứ 6 (dày 0,5cm ...................... 31
Hình 3.5: Màng CVK ngâm với NaOH 3% ........................................ 32
Hình 3.6: Màng CVK ngâm với HCl 3%............................................ 32
Hình 3.7: Màng CVK ngâm với nước cất ........................................... 33
Hình 3.8: Màng CVK sau khi tinh chế ............................................... 33
Hình 3.9: Kết quả thử sự hiện diện của đường glucose ...................... 34
Hình 3.10: Màng CVK lên men từ môi trường CNM đang hấp thụ
thuốc Cur ............................................................................................. 35
Hình 3.11: Màng CVK lên men từ môi trường nước Dừa già đang hấp
thụ thuốc Cur ....................................................................................... 35
Hình 3.12: màng CVK lên men từ môi trường nước vo Gạo đang hấp
thụ thuốc Cur ....................................................................................... 36
Hình 3.13: Màng CVK sau khi hấp thụ Cur ....................................... 40


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần của nước dừa già........................................... 8
Bảng 1.2: Thành phần dinh dưỡng của nước vo gạo. ....................... 9
Bảng 2.1: Môi trường lên men tạo màng CVK............................... 20

Bảng 2.2: Bảng nồng độ Cur và giá trị OD427 nm (n = 3) ............ 23
Bảng 3.1: Kết quả thu màng VCK ở các độ dày khác nhau ........... 30
Bảng 3.2: Giá trị OD hấp thụ thuốc Cur của màng CVK ( n = 3) .. 36
Bảng 3.3: Khối lượng Cur được hấp thụ, tỷ lệ hấp thụ và cường độ
hấp thụ Cur của màng CVK (n =3) ................................................. 38


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ............................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 3
3. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 3
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn.......................................................... 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 4
1.1. Một vài đặc điểm của màng CVK .............................................................. 4
1.1.1. Vị trí phân loại của Acetobacter xylinum ............................................... 4
Họ: Pseudomonadaceae .................................................................................... 4
1.1.2. Vi khuẩn sản sinh ra CVK ...................................................................... 4
1.1.3. Đặc điểm cấu trúc của CVK ................................................................... 4
1.1.4. Đặc tính của màng CVK ......................................................................... 6
1.1.5. Tính chất độc đáo của CVK .................................................................... 6
1.1.6. Sinh tổng hợp CVK ................................................................................ 7
1.1.7. Ứng dụng của màng CVK ...................................................................... 7
1.1.8. Môi trường nuôi cấy A. xylinum............................................................ 8
1.1.9. Các phương pháp sản xuất CVK từ A. xylinum ..................................... 9
1.1.9.1. Lên men tĩnh ....................................................................................... 9
1.2. Tổng quan về Curcumin ........................................................................... 10
1.2.1. Công thức cấu tạo.................................................................................. 10
1.2.2. Tính chất vật lí ...................................................................................... 12
1.3.3. Tính chất hóa học của curcumin ........................................................... 12

1.2.4. Dược tính ............................................................................................... 13
1.2.5. Sinh khả dụng của Curcumin ................................................................ 14
1.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam. ................................. 14
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới. ....................................................... 14
1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước.......................................................... 16
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................. 18
2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................... 18
2.1.1. Giống vi khuẩn ...................................................................................... 18
2.1.2. Nguyên liệu - hóa chất .......................................................................... 18
2.1.3. Thiết bị và dụng cụ................................................................................ 18
2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 19
2.3. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 19
2.3.1. Phương pháp tạo màng và xử lí màng CVK ......................................... 19
2.3.2. Phương pháp đánh giá độ tinh khiết của màng CVK ........................... 23
2.3.3.Phương pháp xác định hàm lượng Cur................................................... 23
2.3.4.Tạo màng CVK nạp Cur ........................................................................ 25
2.3.5. Phương pháp xác định lượng Cur nạp vào màng CVK ....................... 25
2.3.6. Phương pháp xử lý thống kê ................................................................. 26
2.4. Địa điểm tiến hành nghiên cứu ............................................................... 27
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 28
3.1. Tạo màng CVK của A. xylinum từ các môi trường khác nhau ............... 28
3.2. Độ dày màng CVK trong các điều kện nuôi cấy ..................................... 29
3.3. Tinh chế màng CVK ................................................................................ 31


3.4. Phương pháp đánh giá độ tinh khiết của màng CVK .............................. 33
3.5. Khả năng hấp thụ thuốc Cur của màng CVK........................................... 34
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 42


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, cùng với xu hướng sử dụng các sản phẩm có nguồn
gốc từ thiên nhiên, việc phát triển các hoạt chất có nguồn gốc thảo dược ngày
càng trở thành mối quan tâm lớn đối với ngành Y dược Việt Nam. Một trong
những hoạt chất có nguồn gốc thảo dược được quan tâm nhiều hiện nay đó là
Curcumin.
Curcumin (Cur) là một hoạt chất polyphenol của thân rễ cây Nghệ vàng
(Curcuma longa L.). là thảo dược nâu năm thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) được
trồng rộng rãi ở khu vực nhiệt đới, cận nhiệt đới chủ yếu là khu vực Nam Á và
Đông Nam Á. Cur đã được sử dung rộng rãi trong suốt hơn 5000 năm qua trong
nhiều bài thuốc y học cổ truyền ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là tại Ấn Độ,
Trung Quốc,… và Việt Nam [1]. Chúng được sử dụng như một chất tạo màu,
làm đẹp da và liền sẹo, cũng như dùng trong chế biến các món ăn. Theo y học
phương Đông, nghệ có tác dụng làm lành vết thương, trị các chứng viêm loét,
đau dạ dày, giải độc gan, vàng da, hoạt huyết, làm tan máu bầm, giúp co hồi tử
cung sau sinh,… Trong đó, Cur là thành phần có hoạt tính sinh học nhất của củ
nghệ. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng Cur có nhiều tính chất dược lý quan trọng
như chống oxy hóa, kháng khối u, kháng viêm, kháng nấm, kháng vi khuẩn,
kháng virus, chữa các bệnh tim mạch thần kinh,… và đặc biệt là khả năng kháng
nhiều loại bệnh ung thư khác nhau [16]. Gần đây, nhiều công trình nghiên cứu
đã chỉ ra rằng Cur có khả năng ức chế sự tăng sinh tế bào trên nhiều dòng tế bào
ung thư in vitro và đã được dùng để ngăn ngừa và điều trị nhiều bệnh ung thư in
vivo [1]. Quan trọng hơn, Cur không độc hại với các tế bào khỏe mạnh. Tuy
nhiên, rào cản lớn khiến tinh chất nghệ Cur chưa được ứng dụng rộng rãi là do
Cur tan rất ít trong nước, sinh khả dụng thấp, sự chuyển hóa nhanh và sự đào
thải lớn khi vào cơ thể [24].

1


Trong tự nhiên có một số vi khuẩn có khả năng sinh ra màng cellulose. Khi
nuôi cấy những vi khuẩn này trong môi trường chứa glucose, glycerol hoặc một
số nguồn cacbon hữu cơ khác nhau chúng có khả năng hình thành trên bề mặt
một lớp màng cellulose sinh học thuần khiết và được gọi là màng cellulose vi
khuẩn (CVK).
Nét cấu trúc quan trọng trong cơ thể kết tinh khác hẳn với cellulose ở thực
vật (PC) ở chỗ chúng không có sự kết hợp hemicellulose, lignin, hay những
thành phần phụ khác, mà được cấu tạo từ những sợi microfibril tạo nên những
bó sợi song song cấu thành mạng lưới cellulose với độ bền cơ học cao, độ tinh
khiết cao, khả năng thấm hút lớn, đường kính sợi nhỏ, khả năng polymer hóa và
trạng thái tinh khiết lớn. Ngoài ra, màng CVK còn chứa nhiều dưỡng chất, axit
hữu cơ đồng thời là một hàng rào cản oxi và các sinh vật khác, ngăn cản sự phân
hủy các cơ chất ở trong tế bào và ngăn cản tác động của UV [5,7,19].
Nhờ những đặc tính độc đáo trên mà màng PC được coi là một nguồn polymer
mới, là một giải pháp trên con đường tìm nguồn nguyên liệu mới hiện nay. Nó
đã và đang thu hút được sự chú ý của nhiều nhà khoa học ngay từ nửa sau thế kỉ
XIX và hiện được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: Trong công
nghiệp giấy màu CVK được dùng để sản xuất giấy điện tử chất lượng cao; Trong
công nghiệp môi trường đã sử dụng màng CVK làm màng phân tách để xử lí
nước và biến đổi độ nhớt của nước (Brown, 1989, Jonas và Fonah, 1998). Ngoài
ra, màng CVK còn được dùng làm chất màng đặc biệt cho các sợi pin và tế bào
năng lượng (Brown, 1989), làm các sợi truyền quang, là môi trường cơ chất
trong sinh học sử dụng để cố định protein hay cho sắc kí. Trong lĩnh vực mỹ
phẩm màng CVK được sử dụng làm mặt nạ dưỡng da. Trong lĩnh vực dược
phẩm, lợi dụng những đặc tính quý báu của màng CVK để tăng khả năng hấp
thụ của thuốc, đáng chú ý nhất là trong khả năng hấp thụ thuốc Cur [5]. Tuy

2


nhiên khả năng hấp thụ thuốc Cur của màng cellulose vi khuẩn lên men từ một
số môi trường (chuẩn, nước vo gạo, nước dừa già) lại có những điểm khác nhau.
Từ các nghiên cứu về màng CVK và một số hạn chế của Cur trong quá trình
điều trị, Với mục đích làm tăng khả năng hấp thụ thuốc dựa trên màng CV giúp
Cur có thể khắc phục tính khả dụng sinh học, xét thấy đây là hướng nghiên cứu
mới và triển vọng. Đó là lí do chúng tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu so sánh
khả năng hấp thụ thuốc curcumin của màng cellulose vi khuẩn lên men từ
một số môi trường”.
2. Mục đích nghiên cứu


Tạo ra hệ thống màng CVK nạp thuốc Cur từ một số môi trường.



Thiết kế hệ thống CVK hấp thụ thuốc Cur.



So sánh tìm hiểu khả năng hấp thụ thuốc Cur của màng cellulose vi khuẩn

lên men từ một số môi trường, để tìm ra trường hợp hấp thụ thuốc được tốt nhất.
3. Phạm vi nghiên cứu


Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu được thực hiện ở quy mô phòng thí

nghiệm.
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn


Ý nghĩa khoa học: Tăng thêm hiểu biết về tiềm năng hấp thụ thuốc và

ứng dụng của màng CVK.


Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:



Xây dựng được quy trình tạo màng CVK từ chủng Acetobacter xylinum.



Từ màng CVK đã được tạo ra được dùng để nghiên cứu, so sánh khả năng

hấp thụ thuốc Cur của màng CVK lên men từ một số môi trường để chọn ra được
trường hợp hấp thụ tốt nhất.


Từ kết quả nghiên cứu được có thể nâng cao hiệu quả sử dụng của thuốc,

định hướng cải thiện nhược điểm của thuốc để áp dụng vào thực tiễn.

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Một vài đặc điểm của màng CVK
1.1.1. Vị trí phân loại của Acetobacter xylinum
Acetobacter xylinum (A. xylinum) thuộc nhóm vi khuẩn Acetic, chi
Acetobacter, họ Pseudomonadaceae, là loại hiếu khí bắt buộc, có nhu mao và
sản xuất cellulose ngoại bào [10].
Theo khóa phân loại của Bergey [3], A. xylinum thuộc:
Lớp: Schizomycetes
Bộ: Pseudomonadales
Bộ phụ :Pseudomonadieae
Họ: Pseudomonadaceae
1.1.2. Vi khuẩn sản sinh ra CVK
CVK được tổng hợp từ một số loại vi khuẩn như: Acetobacter,
Achromobacter, Agrobecterium, Pseudomonas.
A.xylinum thuộc nhóm vi khuẩn

Acetic, chi

Acetobacter, họ

Pseudomonadaceae. Là loại hiếu khí bắt buộc, có nhu mao và sản xuất cellulose
ngoại bào [9].
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, nhưng khi tế bào già
hay do điều kiện môi trường nuôi cấy, hình dạng có thể bị biến đổi: tế bào dài
hơn, phình to ra, phân nhánh hoặc không phân nhánh [23].
1.1.3. Đặc điểm cấu trúc của CVK
Cellulose là một polymer không phân nhánh bao gồm những gốc

glucopyranose nối với nhau bởi liên kết β-1,4-glucan. Các nghiên cứu cho thấy
cấu trúc hóa học cơ bản của CVK giống hệt cellulose của thực vật (plant

4


cellulose - PC) Tuy nhiên, cấu trúc đa phân và tính chất của CVK khác với PC
[5]. Chiều rộng của các sợi cellulose được tạo ra từ gỗ thông là 30,000 –
75,000nm trong khi những dải vi sợi celluose có chiều dài từ 1 – 9µm hình thành
nên cấu trúc lưới dày đặc, được ổn định bởi các nối hydrogen [9].

Hình 1.1: Cấu trúc hóa học cơ bản của CVK
Đặc tính cấu trúc của CVK phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện nuôi cấy:
 Khi nuôi cấy theo phương pháp tĩnh (S - CVK: Static-Bacterial Cellulose),
A. xylinum tạo ra cellulose nhiều hơn và tạo thành màng dày trên bề mặt
môi trường. Màng CVK thu được dẻo dai, dày, có màu trắng trong hơi ngả
màu vàng.
 Khi nuôi cấy động (A - CVK: Agitated-Bacterial Cellulose), một lượng
nhỏ cellulose được hình thành dưới dạng hyền phù phân tán trong đó chuỗi
β-1,4-glucan xếp một cách ngẫu nhiên. CVK được tạo ra bằng phương
pháp nuôi cấy động dưới dạng các hạt nhỏ, các sợi rối rắm, cong và không
trật tự do sự dao động của môi trường nuôi cấy.
 Lượng CVK được sinh ra giữa hai phương pháp nuôi cấy động và tĩnh
cũng khác nhau: khối lượng màng khô của phương pháp nuôi cấy động
nhỏ hơn so với nuôi cấy tĩnh [9,25].

5


1.1.4. Đặc tính của màng CVK

Trong nuôi cấy tĩnh, CVK tích lũy trên bề mặt môi trường dinh dưỡng
lỏng thành lớp màng mỏng như da, sau khi tinh chế và làm khô tạo thành sản
phẩm tương tự như giấy da với độ dày 0,01-0,5nm. Sản phẩm này có những tính
chất rất đặc biệt như: độ tinh sạch cao, khả năng đàn hồi tốt, độ kết tinh và độ
bền cơ học cao, có thể bị phân hủy sinh học, bề mặt tiếp xúc lớn hơn gỗ 11
thường, không độc và không gây dị ứng, có khả năng chịu nhiệt tốt, đặc biệt là
khả năng cản khuẩn. Với các tính chất này CVK được ứng dụng rất nhiều trong
các ngành công nghiệp khác nhau trong đó có y học [9].
1.1.5. Tính chất độc đáo của CVK
Độ tinh khiết cao: CVK là cellulose sinh học duy nhất được tổng hợp không
có chứa ligin hay hemicellulose. Do đó CVK có thể bị vi khuẩn phân hủy hoàn
toàn [16].
Độ bền dai cơ học lớn: Cellulose có độ bền dai cao, chịu lực kéo cao, trọng
lượng nhỏ, độ bền đáng kể [14,30].
Khả năng hút nước cực cao ở trạng thái ẩm: màng cellulose vi khuẩn có
khả năng giữ nước rất lớn, có thể hút 600-700 lần trọng nước của nó [31].
Màng cellulose được hình thành trực tiếp trong quá trình tổng hợp: Có khả
năng hình thành các sợi biến động, tạo các bền theo một trục.
Màng cellulose được biến đổi trực tiếp trong quá trình tổng hợp: Khi thêm
chất phụ gia hay cơ chất nhất định vào trong quá trình tổng hợp CVK thì có thể
làm thay đổi những thuộc tính của CVK. Nếu cho thuốc nhuộm vào môi trường
nuôi cấy có thể kiểm soát các tính chất vật lí của cellulose trong quá trình tổng
hợp [9,21].
Tổng hợp trực tiếp các dẫn xuất của cellulose nhờ vào sự tác động gen liên
quan đến quá trình tổng hợp cellulose từ đó giúp kiểm soát hình dạng cellulose,
khiểm soát trọng lượng phân tử cellulose.

6

1.1.6. Sinh tổng hợp CVK
Các vị trí tổng hợp cellulose của A. xylinum là những lỗ nằm trên bề
mặt tế bào, có đường kính 3,5nm sắp xếp song song trên đường thẳng trục
dọc của vi khuẩn. Mỗi lỗ bao phủ một tiểu phần 10nm chứa các enzym có
chức năng trong sự polyme hóa để tổng hợp cellulose và các protein hỗ trợ
liên quan đến các chức năng khác [9].
A. xylinum hấp thu đường glucose vào trong tế bào, kết hợp với một
acid béo tạo thành tiền chất nằm ở màng tế bào, sau đó tiền chất này được
tiết ra ngoài tế bào cùng với enzym để thực hiện quá trình polyme hóa tạo
cellulose. Các sợi siêu nhỏ 1,5nm tạo nên các dãy glucan tạo thành các sợi,
sau đó kết hợp với nhau thành bó sợi nhỏ. Các bó sợi này sẽ được phun vào
môi trường nuôi cấy [9].
1.1.7. Ứng dụng của màng CVK
Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều những công trình nghiên cứu ứng
dụng màng CVK trên nhiều các lĩnh vực khác nhau như: lĩnh vực thực phẩm
(màng bảo quản trái cây, chất ổn định thực phẩm,…). Gần đây, người ta sử dụng
màng CVK làm vật liệu mang thuốc Curcumin để nhận biết sự thay đổi pH của
sản phẩm thủy sản bằng cách đánh giá cảm quan sự thay đổi màu sắc của
Curcumin [19]. Trong lĩnh vực y học người 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 dưỡng da [9].
Trường Đại học Y dược Thành phố Hồ Chí Minh cũng nghiên cứu sử
dụng màng CVK có tẩm dầu mù u làm màng trị bỏng được thực nghiệm ở thỏ.
Kết quả cho thấy 10 rằng màng CVK giúp vết thương mau lành và ngăn không
cho vết thương nhiễm trùng [11]. Ngoài ra, màng CVK còn được ứng dụng trong
ghép mô, cơ quan nội tạng,... làm tác nhân vận chuyển thuốc.

7

Tính đến cuối năm 2014 trên thế giới chỉ có 18 nghiên cứu ứng dụng CVK
trong vận tải và phân phối thuốc đã được báo cáo [21], 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. Như vậy, trong lĩnh vực này cần tiếp tục được
tiến hành nghiên cứu.
1.1.8. Môi trường nuôi cấy A. xylinum
Môi trường nuôi cấy A. xylinum là môi trường tổng hợp từ các nguồn
dinh dưỡng cần thiết như nguồn cacbon, nitơ, nguồn sulfur và phospho, các
yếu tố tăng trưởng và các yếu tố vi lượng [9].
A. xylinum là loài có khả năng tổng hợp cellulose từ nguồn
cacbonhydrat. Nguồn cacbonhydrat mà A. xylinum sử dụng là glucose,
fructose, maninol, sorbitol nếu sử dụng glycerol, galactose, lactose, sucrose
cho hiệu suất thập hơn, không nên sử dụng mannose, cellobiose, erythriol,
acetate. Việc sử dụng các loại đường cũng như nồng độ các loại đường trong
môi trường còn phụ thuộc vào những chủng A. xylinum khác nhau [6].
Nhu cầu sử dụng đương ở A. xylinum rất lớn và giữ vai trò quan trọng trong
quá trình tổng hợp CVK nên có rất nhiều nghiên cứu và đề nghị sử dụng
các sản phẩm: rỉ đường, chất thải trong công nghiệp sản xuất khoai tây và
pho mát, nước dừa già và nước mía,... để làm nguyên liêu nuôi cấy A.
xylinum. Ngoài môi trường chuẩn thì môi trường nước dừa già và nước vo
gạo cũng được xem là môi trường kinh điển trong nuôi cấy A. xylinum [9].
Thành phần dinh dưỡng của nước dừa già và nước vo gạo được trình
bày trong bảng 1.1, 1.2 [9].
Bảng 1.1: Thành phần của nước dừa già
Nước (%)

94,99 Kẽm (mg/100g)

8

0,1


Protein (%)

0,72 Đồng (mg/100g)

Chất béo toàn phần (%)

0,72 Mangan (mg/100g)

0,142

Carbonhydrat (%)

3,17 Selenium (µg/100g)

1

Đường (%)

2,16 Vitamin C (µg/100g)

2,4

24 Thiamin (mg/100g)

0,03

0,29 Riboflavin (mg/100g)

0,057

Calcium (mg/100g)
Sắt (mg/100g)
Magie (mg/100g)

25 Niacin (mg/100g)

Phosphorus (mg/100g)

20 Acid Pathenic (mg/100g)

Kali (mg/100g)

250 Vitamin B6 (mg/100g)

Natri (mg/100g)

105 Folate (µg/100g)

0,04

0,08
0,043
0,032

Bảng 1.2: Thành phần dinh dưỡng của nước vo gạo
Hàm lượng

Thành phần
Vitamin nhóm B (B1, B2, B5, B6)

30% - 60%

Protein

15,7%

Đường

2%

Khoáng chất

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

Acid amin

Leucine, valine, lysine

1.1.9. Các phương pháp sản xuất CVK từ A. xylinum
1.1.9.1. Lên men tĩnh
Môi trường dinh dưỡng để lên men A. xylinum được cho vào các khay
lên men có bề mặt thoáng rộng. Trong quá trình lên men các khay được đậy

9

3

bằng giấy báo có độ xốp, giúp tạo độ thông khí giữa môi trường lên men và
môi trường bên ngoài nhưng vẫn tránh được khả năng nhiễm khuẩn. Nhiệt độ
thích hợp cho quá trình lên men 28 - 30ᴼC. Sợi cellulose mới được tổng hợp
sẽ di chuyển lên bề mặt của môi trường nuôi cấy tạo thành lớp màng cellulose
nằm ở mặt phân cách giữa môi trường lỏng và không khí. Cellulose tiếp tục
được tổng hợp bám lên màng cellulose bên trên. Sau 7-10 ngày có thể thu
CVK [9,22].
1.1.9.2. Lên men động
Vi khuẩn A. xylinum thường được nuôi cấy trong môi trường nuôi cấy
lắc. Cấy dịch huyền phù vi khuẩn đã được hoạt hóa vào môi trường nuôi cấy
đã chuẩn bị sẵn trong các bình erlen rồi đem đi lắc trong các máy lắc ổn
nhiệt ở 28-30ᴼC, 180-200 vòng/phút. CVK được tạo ra từ môi trường lắc có
dạng hạt nhỏ, hạt hình sao và các sợi dài, chúng phân tán rất tốt trong môi
trường. Lượng O2 hòa tan trong môi trường ảnh hưởng lớn đến sự sinh trưởng
và khả năng tổng hợp CVK của vi khuẩn A. xylinum. Do đó, quá trình lên
men đạt hiệu quả cao, các reactor có sục khí thường xuyên được sử dụng để
lên men [9,22].
1.2. Tổng quan về Curcumin
Curumin (Cur) là thành phần của củ nghệ vàng curcuma longa L. Cur có
dạng bột màu vàng, là thành phần chủ yếu tạo nên màu vàng của nghệ. Cùng với
tinh dầu, các hợp chất curcuminoid tạo nên vị cay và mùi hăng đặc trưng cho củ
nghệ. Cur tương đối trơ và không gây độc.
1.2.1. Công thức cấu tạo
Tên IUPAC: (1E, 6E)-1,7-bis (4-hydroxy-3-metoxyphenyl)-1,6-heptadien3,5- dion.
 Công thức phân tử: C21H20O6.
 Phân tử khối: 368,38 g / mol.

10

 Nhiệt độ nóng chảy: 183°C (361 K).
 Cur là tinh thể màu nâu đỏ là hoạt chất được chiết ra từ củ nghệ vàng
thuộc họ gừng. Hiện tại người ta tìm thấy Cur tồn tại ở 4 dạng hợp chất[16]:
+ Cur là hợp chất chính chiếm 60%:
Curcumin

+ Demetoxy – Curcumin chiếm 24% có công thức cấu tạo như sau:

Demetoxy – Curcumin
+ Bis - Demetoxy - Curcumin chiếm 14%:

Bis – Demetoxy – Curcumin
+ Và một hợp chất mới phát hiện là Xiclocurcumin chiếm khoảng 1%

Xiclocurcumin

11


1.2.2. Tính chất vật lí
 Cur là một polyphenol và là sắc tố tạo nên màu vàng đặc trưng của củ
nghệ.
 Màu của Cur bền với nhiệt độ, không bền với ánh sáng và khi có sự hiện
diện của SO2 với nồng độ ≥10 ppm.
 Cur không tan trong nước,tan trong cồn, aceton, metanol, diclorolmethan,
benzen,...
 Trong môi trường trung tính, dung dịch Cur có màu vàng. Môi trường acid,
dung dịch có màu vàng ánh lục. Dung dịch có màu từ cam tới đỏ tím trong
môi trường kiềm.

 Dung dịch Cur trong dung môi hữu cơ có độ hấp thụ cực đại ở bước sóng
khoảng 420- 430nm.
1.3.3. Tính chất hóa học của curcumin
 Năm 1913, cấu trúc hóa học của Cur được Lampe xác định qua một loạt
cơ chế phản ứng [11].
 Khi đun Cur với kiềm tạo thành vanilic acid và ferulic acid.
 Cur nóng chảy với kiềm cho protocatechuic acid.
 Oxy hóa bằng permanganat tạo thành vanilin.
 Tác dụng với hydroxylamin tạo dẫn xuất isoxozol.
 Hydro hóa dẫn xuất diacetyl của Cur cho hỗn hợp dẫn xuất haxahydro và
tetrahydro.
 Các curcuminoit là các polyphenol và là chất tạo màu vàng cho củ nghệ.
Cur có thể tồn tại ít nhất ở 2 dạng tautome là keto và enol.

12


1.2.4. Dược tính
Hiện nay, trong y học Cur được sử dụng nhiều nhất trong điều trị viêm
loét dạ dày, tá tràng, phòng chống ung thư, làm đẹp cho phụ nữ sau sinh. Cur có
tác dụng chống viêm, kháng khuẩn, chống oxy, Cur tốt cho tiêu hóa, não bộ,
thần kinh, viêm khớp, hỗ trợ ngăn ngừa ung thư, giảm lipit máu [1,6].
Cur là chất hủy diệt ung thư vào loại mạnh nhất theo cơ chế hủy diệt từng
bước các tế bào ác tính. Chúng làm vô hiệu hóa tế bào ung thư và ngăn chặn
không cho hình thành các tế bào ung thư mới. Trong khi đó các tế bào lành tính
không bị ảnh hưởng. Cur được coi là chất tiêu biểu nhất cho thế hệ mới các chất
chống ung thư vừa rất hiệu lực vừa an toàn [2,10,11]. Cur có khả năng mạnh mẽ
giải độc và bảo vệ gan, bảo vệ làm tăng hồng cầu, loại bỏ cholesterol xấu, điều
hòa huyết áp, hạ mỡ máu, ngăn chặn béo phì, xóa bỏ tàn nhang, đồi mồi, trứng
cá chống rụng tóc giúp mau chóng mọc tóc, làm cho da dẻ hồng hào, tăng cường

sắc đẹp,... Cur là một trong những chất chống viêm, chống ôxi hóa điển hình.
Nó không chỉ góp phần vào điều trị ung thư, loét dạ dày, hành tá tràng, đại tràng,
yếu gan mật,... mà còn điều trị vừa nhẹ nhàng vừa hiệu quả các bệnh rối loạn hệ
miễn dịch như viêm toàn thân, viêm đa khớp, viêm lõi đầu khớp, đau hệ tiêu

13


hóa, rối loạn tuyến giáp,... hỗ trợ điều trị bệnh Parkison, nhũn não [2,10,11]. Cur
có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn như virus HP, viêm gan B,... rất cao
[2,10,11].
Tuy nhiên, rào cản lớn khiến tinh chất nghệ Cur chưa được ứng dụng rộng
rãi là do Cur tan rất ít trong nước, sinh khả dụng thấp, sự chuyển hóa nhanh và
sự đào thải lớn khi vào cơ thể.
1.2.5. Sinh khả dụng của Curcumin
Cur được hấp thụ một lượng rất nhỏ sau khi ăn. Cur không bền vững trong
ruột và chỉ một lượng nhỏ đi qua đường 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 Dược,
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 được đăng tải trên tạp chí Pubmed của Thư
viện y khoa quốc gia và Viện sức khỏe quốc gia Hoa Kỳ tháng 5 năm 1998 đã
chứng minh được sinh khả dụng của Cur trên cơ thể người khi kết hợp với
piperine từ hạt tiêu theo tỉ lệ 1% đã tăng lên tới 2000% so với khi không dùng
piperine [14,23].
1.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam.
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới.
Bằng sáng chế đầu tiên về Cur dạng nano được mang mã số EP 103266A2
ngày 30/5/2001 (Ib - 8), và tài liệu nghiên cứu đầu tiên về nano Cur dành cho

mục đích y học được công bố vào năm 2005 [21]. 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 được phân tích,
cho thấy 24% bằng liên quan đến điều trị ung thư, sau đó là các bệnh tim mạch

14


13%, các chứng viêm 12%, bệnh tiểu đường 11%, bệnh khớp 10% và bệnh tiêu
hóa 9%,… [21].
Theo các tài liệu trước đã thống kê đã có rất nhiều các bài báo khoa học và
các bằng phát minh về Cur trên thế giới những tác giả đầu tiên đã nghiên cứu
trên thực nghiệm để chứng minh tác dụng điều trị của Cur, đó là tác dụng chống
tăng đường 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
thư (Kuttun. R. 1985), tác dụng ức chế tắc mạch (Srivastava, R. 1995), tác dụng
phòng nhồi máu cơ tim (Dikshit, M. 1995), tác dụng kháng khuẩn (Jordan, W.C.
1996), tác dụng bảo vệ thận (Venkatesan, N. 2000), tác dụng chống việm loét dạ
dày (Ronita De, 2009),…[28].
Nghiên cứu năm 2011 của Bambang Kuwandi và cộng sự về Cur/CVK
trong việc phát hiện sự hư hỏng của tôm [13]. Công trình này sử dụng thuốc
nhuộm tự nhiên của chất Cur như chất cảm biến để phát hiện các biến động vô
cơ và hữu cơ được sản xuất trong quá trình tăng trưởng của vi khuẩn trong mẫu
tôm. Cur được sử dụng như là thuốc thử cảm biến tự nhiên , là cố định trên CVK
sử dụng hấp thụ như một phương pháp đơn giản cho phép khối lượng sản xuất
của bộ cảm biến chi phí thấp. Như vậy, tất cả các vật liệu cảm biến có thể ăn
được và phù hợp cho các ứng dụng thực phẩm. Các chất Cur/CVK đã được sử
dụng thành công như một cảm biến nhãn dán trên gói cho một phát hiện hình

ảnh của tôm hư hỏng [13].
Nghiên cứu năm 2012 của Min Sun, Xun Su, Buyun Ding, Xiuli He,
Xiuju Liu, Aihua Yu, Hongxiang Lou, Guangxi Zhai về những tiến bộ trong 15
hệ thống phân phối cho chất Cur dựa trên công nghệ nano [17].
Năm 2013, các nhà khoa học của Trung tâm Da Liễu, Đại học y
khoa Rochester, New York, Hoa Kỳ đã nghiên cứu Cur về khả năng làm giảm

15


mức độ nghiêm trọng của biến chứng viêm da do trị xạ. Và cũng vào năm đó,
tại Viện giải phẫu, Đại học Munich, Đức các nhà khoa học Shakibaei M,
Mobasheri A, Lueders C, Busch F, Shayan P, Goel A đã nghiên cứu Cur làm
tăng tác dụng của hóa trị liệu chống lại tế bào ung thư đại trực tràng thông qua
con đường NF-κB/PI-3K/Src. Kết quả nghiên cứu cho thấy dùng Cur giảm đáng
kể cả hai tế bào HCT116 và CH3. Cur tiêu diệt tế bào ung thư bằng cách gây
thoái hóa ty lạp thể và giải phóng cytochromec.
Theo Ornchuma Naksuriya và cộng sự năm 2014 đã công bố kết quả
nghiên cứu tác dụng làm giảm kích thước khối u gây mô hình động vật thực
nghiêm khi cho uống ở liều 20mg/kg chuột sau 16 tuần theo dõi. Cũng công
trình này tác giả đã chứng minh khi phối hợp Nano Curcumin và các hoạt chất
chữa ung thƣ khác như paclitaxel đã làm giảm liều sử dụng và làm tăng hiệu
quả chữa trị ung thư đáng kể.
Tóm lại, hệ thống phân phối thuốc mới làm sáng tỏ về sự phát triển của
các công thức mới, trong khi đó, nghiên cứu sâu rộng hơn nên được thực hiện
trong tương lai để giải quyết các vấn đề dược phẩm và làm đẹp.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Tại Việt Nam, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến Cur
nhưng chủ yếu là các công trình nghiên cứu liên quan đến tách chiết và chế tạo
vật liệu Nano Cur từ củ nghệ vàng như Viện hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học

và Công nghệ Viêt Nam (Viện HLKHVCNVN), Trung tâm nghiên cứu triển
khai Khu công nghệ cao TP.HCM, Đại học Dược Hà Nội. Trong đó Viện hóa
học, Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam là đơn vị đầu tiên chuyển giao thành
công đề tài nghiên cứu để đưa Nano Cur ra thị trường.
Trịnh Hoàng Dương, Hà Diệu Ly,Viện Kiểm nghiệm Thuốc TP. Hồ Chí
Minh đã nghiên cứu chiết xuất Cur từ củ nghệ vàng và xây dựng bộ dữ
liệu chuẩn của Cur để thiết lập chất chuẩn chiết từ dược liệu [10]. Hay

16