Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng trích ly và tinh chế dẫn xuất curcuminoid từ củ nghệ vàng curcuma longa l

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong Khóa luận này
là trung thực.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Khóa luận này
đã được cám ơn và các thông tin được trích dẫn trong chuyên đề này đã được
ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 30 tháng 05 năm 2014
Người viết báo cáo

Trần Thị Chung

i


LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp này được thực hiện tại phòng thực hành bộ môn Hóa
sinh – Công nghệ sinh học thực phẩm và bộ môn Công nghệ chế biến, khoa
Công nghệ thực phẩm dưới sự hướng dẫn của cô giáo ThS. Phan Thị Phương
Thảo – Bộ môn Công nghệ chế biến, khoa Công nghệ thực phẩm, trường Đại
học Nông nghiệp Hà Nội.
Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS. Phan Thị Phương
Thảo – người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các cán bộ trong khoa Công
nghệ thực phẩm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất giúp tôi hoàn thành khóa
luận này.
Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo trường Đại học
Nông nghiệp Hà Nội đã truyền đạt cho tôi kiến thức bổ ích và nhiều kinh
nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã quan
tâm, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 30 tháng 05 năm 2014
Sinh viên

Trần Thị Chung

ii


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN......................................................................................................ii
MỤC LỤC...........................................................................................................iii
DANH MỤC BẢNG...........................................................................................vi
DANH MỤC HÌNH...........................................................................................vii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU................................................viii
PHẦN THỨ NHẤT MỞ ĐẦU............................................................................1
1.1. Đặt vấn đề.......................................................................................................1
1.2. Mục đích – Yêu cầu........................................................................................2
1.2.1. Mục đích......................................................................................................2
1.2.2. Yêu cầu........................................................................................................2
PHẦN THỨ HAI – TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................3
2.1. Giới thiệu về cây nghệ....................................................................................3
2.1.1. Nguồn gốc - phân bố...................................................................................3
2.1.2. Đặc điểm......................................................................................................4
2.1.3. Thành phần hóa học....................................................................................4
2.1.4. Dược tính.....................................................................................................5

2.2. Tìm hiểu về curcuminoid...............................................................................6
2.2.1. Giới thiệu về curcuminoid...........................................................................6
2.2.2. Đặc điểm của curcuminoid..........................................................................6
2.2.3. Các thành phần và các dạng đồng phân của curcuminoid...........................7
2.2.4. Tính chất hóa học........................................................................................8
2.2.5. Tính chất vật lý..........................................................................................10
2.2.6. Ứng dụng của curcuminoid.......................................................................10
2.2.7. Các phương pháp thu nhận curcuminoid của các tác giả đi trước.............12
iii


2.2.8. Quy trình trích ly Curcuminoid.................................................................13
2.3.Tình hình tách chiết và kết tinh curcuminoid từ củ nghệ vàng tại Việt Nam 14
2.4. Phương pháp trích ly và tinh chế..................................................................15
2.4.1. Phương pháp trích ly.................................................................................15
2.4.2. Phương pháp kết tinh lại............................................................................17
2.5. Tìm hiểu về HPLC (sắc ký lỏng hiệu năng cao)..........................................20
2.5.1. Sơ lược về HPLC......................................................................................20
2.5.2. Tìm hiểu về hệ thống HPLC......................................................................21
PHẦN THỨ BA ĐỐI TƯỢNG – NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU...................................................................................................25
3.1. Đối tượng nghiên cứu...................................................................................25
3.1.1. Nguyên liệu...............................................................................................25
3.1.2. Hóa chất.....................................................................................................25
3.1.3. Dụng cụ.....................................................................................................25
3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu................................................................26
3.3. Nội dung nghiên cứu....................................................................................26
3.3.1. Khảo sát chung về nguyên liệu..................................................................26
3.3.2. Khảo sát khả năng trích ly curcuminoid từ bột nghệ của một số loại dung
môi

...............................................................................................................26
3.3.3. Lựa chọn phương pháp tinh chế curcuminoid cho hiệu suất và chất lượng
tốt nhất. ............................................................................................................26
3.4. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................26
3.4.1. Phương pháp phân tích các thành phần hóa học.......................................26
3.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm..................................................................30
3.4.3. Phương pháp xác định hàm lượng curcuminoid........................................32
3.4.4. Phương pháp xử lý số liệu.........................................................................32

iv


PHẦN THỨ TƯ KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..............................................33
4.1. Kết quả khảo sát chung về nguyên liệu........................................................33
4.2. Kết quả khảo sát khả năng trích ly curcuminoid từ bột nghệ của một số loại
dung môi..............................................................................................................33
4.2.1. Kết quả khảo sát loại dung môi và thời gian trích ly.................................33
4.2.2. Kết quả khảo sát tỉ lệ nguyên liệu/dung môi.............................................35
4.3. Kết quả khảo sát lựa chọn phương pháp tinh chế curcuminoid...................37
4.3.1. Nghiên cứu lựa chọn dung môi tinh chế curcuminoid..............................37
4.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến quá trình tinh chế
curcumin..............................................................................................................38
4.4. Kiểm tra chất lượng sản phẩm......................................................................39
4.4.2. Phương pháp hóa học................................................................................40
4.4.3. Phương pháp định lượng curcuminoid bằng phương pháp sắc kí lỏng hiệu
năng cao HPLC...................................................................................................41
PHẦN THỨ NĂM KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ...............................................44
5.1. Kết luận........................................................................................................44
5.2. Đề nghị.........................................................................................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................45

PHỤ LỤC...........................................................................................................48

v


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Thành phần hóa học của củ nghệ vàng.................................................4
Bảng 4.1. Hàm lượng các thành phần chính trong nguyên liệu của nghệ vàng. .33
Bảng 4.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi tới khả năng trích ly của
etylacetat..............................................................................................................35
Bảng 4.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu và dung môi tới khả năng trích ly của
acetone/etylacetat:2/5..........................................................................................35
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến quá trình tinh chế
curcumin..............................................................................................................39
Bảng 4.6. Bảng kết quả định tính curcuminoid bằng các phản ứng với các dung
dịch......................................................................................................................40

vi


DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. Cây nghệ vàng.......................................................................................3
Hình 2.2. Curcumin...............................................................................................7
Hình 2.3. Demethoxy curcumin............................................................................7
Hình 2.4. Bis-demethoxy curcumin......................................................................7
Hình 2.5. Sơ đồ trích ly curcuminoid [10]........................................................ .13
Hình 2.6. Sơ đồ thiết bị HPLC............................................................................21
Hình 3.1. Hệ thống máy cô quay chân không.....................................................31

Hình 4.1. Ảnh hưởng của loại dung môi và thời gian tới quá trình trích ly........34
Hình 4.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi tới quá trình trích ly........36
Hình 4.3. Ảnh curcuminoid tinh chế...................................................................38
Hình 4.4. Peak sắc kí đồ curcuminoid trong bột nghệ........................................41
Hình 4.5. Peak sắc kí đồ curcuminoid trong sản phẩm trích ly...........................42
Hình 4.6. Peak sắc kí đồ curcuminoid trong sản phẩm tinh chế.........................43

vii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

STT

Viết tắt

Đọc là

1

BDMC

Bis- demethoxycurcumin

2

CK

Chất khô

3

CT

Công thức

5

DMC

6

HPLC

Sắc kí lỏng hiệu năng cao

7

NXB

Nhà xuất bản

8

TCVN

Tiêu Chuẩn Việt Nam

Demethoxycurcumin

viii


PHẦN THỨ NHẤT
MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Nghệ vàng là một trong mười bốn loại nghệ được tìm thấy và rất sẵn có ở
Việt Nam. Trong nghệ bao gồm các tạp chất khác nhau mà curcuminoid chỉ
chiếm một phần rất nhỏ là 0,3% [20].
Từ lâu , con người đã biết sử dụng tất cả mọi thành phần của cây nghệ để
làm thuốc chữa bệnh, làm gia vị, làm phẩm màu cho việc chế biến thực phẩm.
Trong y học cổ truyền, con người còn biết dùng nghệ để chữa các bệnh như:
bệnh vàng da, bệnh gan, nhiễm khuẩn, bệnh về da, bong gân, viêm, bệnh cúm.
Trong y học hiện đại, đã có hàng ngàn công trình nghiên cứu về thành phần hóa
học cũng như chiết tách các chất trong củ nghệ và người ta đã phát hiện ra rằng,
hoạt chất Curcuminoid trong nghệ có tác dụng kháng nấm, diệt khuẩn, diệt ký
sinh trùng, chống viêm nhiễm và bảo vệ da. Ngoài ra, Curcuminoid được coi là
chất tiêu biểu cho các chất phòng chống ung thư thế hệ mới: hiệu lực, an toàn và
không gây tác dụng phụ, chỉ tác động lên tế bào ung thư mà không ảnh hưởng
đến tế bào lành tính và có khả năng loại bỏ các loại men gây ung thư như
COX-1, COX-2 có trong thức ăn, nước uống. Hiện nay do hoạt tính sinh học
quý giá của hợp chất này nên việc tách chiết và sử dụng của curcuminoid đang
được nhiều nước tiếp tục nghiên cứu [20].
Curcuminoid đã được Vogel tìm ra từ năm 1842, nhưng phải 100 năm sau
một phòng thí nghiệm ở Đức mới lần đầu tiên tách chiết được nó. Ngày nay,
việc tách chiết chất này trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp sắc ký đã trở
nên quen thuộc, hầu như phòng thí nghiệm nào có đủ điều kiện là làm được. Ở
nước ta, phòng thí nghiệm của Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội (nay là Đại
học Khoa học tự nhiên) do GS. Phan Tống Sơn đứng đầu, đã tách chiết thành

công curcuminoid từ cuối thập niên 70 của thế kỷ trước. Nhưng để chiết xuất
curcuminoid trên quy mô công nghiệp thì hoàn toàn không dễ dàng, đòi hỏi
nhiều điều kiện cực kỳ khó khăn. Bắt đầu từ năm 1990 cho đến năm 1998, công
trình nghiên cứu “Chiết xuất hoạt chất curcumin từ nghệ vàng” của TS.Phạm
Đình Tỵ đã được nghiệm thu và được các nhà chuyên môn đánh giá cao. Nhóm

1


nghiên cứu của TS.Phạm Đình Tỵ đã tạo ra 2 chế phẩm TNV-999 và
TNV999-AC gọi chung là bột đường tinh nghệ chứa Curcumin độ tinh khiết 92,5%
[8]. Năm 2012, chị Bùi Hải Yến khóa 53 đã thực hiện đề tài “Tìm hiểu các
phương pháp tách chiết curcumin từ củ nghệ vàng”, tuy nhiên đề tài này mới chỉ
là bước đầu trong việc tìm ra phương pháp phù hợp nhất để tách chiết được sản
phẩm có hàm lượng curcumin cao. Do đó, để thu được kết quả tốt và mở rộng
hướng nghiên cứu, tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Khảo sát một số yếu tố
ảnh hưởng đến khả năng trích ly và tinh chế dẫn xuất Curcuminoid từ củ
nghệ vàng Curcuma Longa L”.
1.2. Mục đích – Yêu cầu
1.2.1. Mục đích
Nghiên cứu khả năng trích ly của một số loại dung môi và kết tinh dẫn
xuất curcuminoid từ củ nghệ vàng Curcuma longa L.
1.2.2. Yêu cầu
Xác định các chỉ tiêu hóa lý của củ nghệ tươi và bột nghệ.
Xác định loại dung môi phù hợp trích ly curcuminoid từ bột nghệ.
Xác định phương pháp tinh chế curcuminoid.

PHẦN THỨ HAI – TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu về cây nghệ
2.1.1. Nguồn gốc - phân bố

Nghệ - curcuma là một chi thuộc họ gừng (Zingiberaceae). Curcuma là
tên Latin xuất phát từ từ “Kourkoum”, một từ mang gốc Ả Rập nghĩa là “có màu
vàng”. Ngày nay nghệ vàng được trồng ở Ấn Độ, Pakistan, Malaysia, Myanmar,

2


Việt Nam, Thái Lan, Philippines, Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc, Sri Lanka,
Nepal, những hòn đảo ở Nam Thái Bình Dương, Đông và Tây Phi, các đảo ở
biển Caribbean, Châu Mỹ, nhưng Ấn Độ vẫn là nơi sản xuất và xuất khẩu nghệ
vàng chủ yếu hiện đại [3].

Hình 2.1. Cây nghệ vàng
Nghệ mọc hoang dại và phân bố khắp những vùng nhiệt đới và cận nhiệt
đới. Tại Việt Nam, cây mọc hoang dại và được trồng khắp nơi.
Ở Ấn Độ, nghệ vàng được sử dụng từ lâu đời: dùng làm gia vị, dùng trong
các phương thuốc truyền thống của Ấn Độ. Ngày nay, nó còn được dùng trong
công nghiệp thực phẩm (chủ yếu là chất màu), công nghiệp dược phẩm (chống
oxi hóa, chữa bệnh,…) và mỹ phẩm (sản phẩm dưỡng, làm đẹp da) [3].

3


2.1.2. Đặc điểm
Nghệ là cây thân thảo mộc, cao 0.6 – 1m. Lá có hình dải trái xoan, dài
45cm, rộng 18cm, hai mặt nhẵn. Cuống lá có bẹ mang lông. Hoa mọc từ giữa
các lá, hợp thành bông hình trụ, mang cán dài. Lá bắc có màu trắng hay hơi lục,
các lá bắc trên phớt nhạt tím, đài không đều, tràng hao hình ống không đều, thùy
giữa lớn hơn và có mũi nhọn, bầu có lông, vòi nhẵn, quả nang 3 ô mở bằng van.
Thân rễ gọi là khương hoang, rễ củ gọi là uất kim. Củ chắc và nặng, dài

2 – 5cm, đường kính 1 – 3cm. Mặt ngoài xám nâu, nhăn nheo, đôi khi còn lại
vết thâm của nhánh và rễ phụ. Củ có mùi thơm hắc, vị cay. Cắt ngang củ thấy rõ
hai vùng: vỏ và trụ giữa. Trụ giữa chiếm chừng 2/3 bán kính củ [18].
2.1.3. Thành phần hóa học
Thành phần trong củ nghệ vàng gồm có: chất màu curcumin
(Curcuminoids), tinh dầu nghệ dễ bay hơi, chất xơ, chất khoáng, protein, chất
béo, lượng ẩm và carbohydrate [20].
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của củ nghệ vàng
Thành phần của củ nghệ vàng Turmeric
Curcumin (Curcuminoids)

2–8%

Tinh dầu (Volatile essential oil)

3–7%

Chất xơ (Fiber)

2–7%

Chất khoáng (Mineral matter)

3–7%

Protein

6–8%

Chất béo (Fat)

5 – 10 %

Lượng ẩm (Moisture)

6 – 13 %

Carbohydrates

60 – 70 %
[20]

4


2.1.4. Dược tính
Củ nghệ được biết đến với nhiều công dụng khác nhau, đặc biệt được Ấn
Độ và nhiều nước cả phương Đông lẫn phương Tây sử dụng như một loại dược
liệu trị bách bệnh. Theo hội đồng nghiên cứu Trung ương, củ nghệ có thể chữa
được nhiều bệnh. Củ nghệ có thể chữa bệnh hen suyễn, ho, trị cảm, nghiện rượu,
mụn và các bệnh ngoài da, củ nghệ có thể giảm viêm nhiễm, trị to gan và nhiễm
trùng bàng quang, rối loạn kinh nguyệt, tăng cường sức khỏe cho tim. Củ nghệ
ngâm với nước và mật ong giúp lợi tiểu hoặc nghiền nghệ với bơ đã qua lọc sạch
có thể chữa bệnh tiểu đường. Ngoài ra củ nghệ còn giúp trị đau răng và ngừa sâu
răng, giảm đau bao tử, giúp tiêu hóa và tạo cảm giác thèm ăn. Nhỏ nước nghệ đã
đun sôi vào mũi chữa đau đầu và chữa mất ngủ [3].
Củ nghệ không chỉ có công dụng giúp liền sẹo như nhiều người đã biết,
mà còn mang lại rất nhiều tác dụng hữu ích, đặc biệt đối với sức khỏe con
người. Giúp giảm cân, lưu thông và lọc máu, giúp cơ thể chống lại các vi khuẩn
sống ký sinh trong ruột, đặc biệt tốt cho hệ tiêu hóa, mới đây người ta đã chứng

minh được rằng có thể sử dụng nghệ để chống ung thư và nghệ có khả năng
kháng viêm, giảm nguy cơ nhiễm trùng, có thể dùng nghệ để khử trùng và làm
mau lành vết thương [17].
Khi gặp rắc rối về tiêu hóa, nghiên cứu cho thấy nghệ có thể kích thích
tiêu hóa và giải phóng các enzyme tiêu hóa, phá vỡ liên kết cacbonhydrat và các
chất béo. Chính vì thế, trong trường hợp bị đau bụng một cốc trà nghệ sẽ giúp
ích rất nhiều.
Chất curcuminoid có tự nhiên trong củ nghệ từng 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.
Nghệ có thể làm giảm hàm lượng cholesterol độc hại trong máu và có khả
năng chống lại chứng xơ vữa động mạch, curcuminoid có trong nghệ cho phép
giảm nguy cơ mắc bệnh nhồi máu cơ tim, đặc biệt là ở những người hay ngáy
ngủ. Nếu chất curcuminoid được ứng dụng thành công đối với con người, nó sẽ
mở ra một hướng đi mới cho cách phòng và điều trị bệnh nhồi máu cơ tim đồng
thời bảo vệ sức khỏe tim mạch chúng ta. Khác với hầu hết các hợp chất tự nhiên

5


khác với hiệu quả hạn chế, chất curcuminoid có tác dụng trực tiếp lên nhân tế
bào bằng cách ngừa sản sinh quá nhiều protein bất thường.
Curcuminoid có tác dụng kháng ung thư, cô lập và tiêu hủy tế bào ung
thư. Curcuminoid là một thành phần đặc biệt làm nên màu vàng đặc trưng của
nghệ có khả năng tiêu diệt hai loại protein trong các tế bào ung thư, các protein
này chính là nguồn duy trì sự tồn tại của chúng. Nghệ cũng giúp ngăn chặn
không cho tế bào ung thư lan tràn đi khắp nơi trong cơ thể (chống di căn). Ngoài
ra nghệ cũng rất an toàn và không có phản ứng phụ. Các bác sĩ ở bệnh viện
University of Texas MD Anderson Cancer Center, một bệnh viện chuyên về
chữa trị các bệnh ung thư vào bậc lớn nhất thế giới, sau khi đã bỏ ra nhiều năm

nghiên cứu và thử nghiệm, đều đồng thanh xác nhận rằng: thuốc bào chế bằng
củ nghệ có tác dụng chống oxy hóa cực mạnh rất công hiệu để chống lại sự phá
hoại của gốc tự do và giúp tăng cường hệ thống miễn nhiễm cho nên họ đã
khuyên bệnh nhân ung thư nên dùng nghệ hằng ngày [3,1].
Có nhiều công trình nghiên cứu chứng minh củ nghệ, bột nghệ và
curcuminoid có công dụng tốt đối với sức khỏe, tuy nhiên chúng ta không nên
xem đây là thần dược, vì nó chỉ có tác dụng khi uống đều đặn và vừa phải trong
một thời gian dài [20].
2.2. Tìm hiểu về curcuminoid
2.2.1. Giới thiệu về curcuminoid
Danh pháp IUPAC: (1E,6E)-1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,6heptadiene-3,5-dione [19,20].
Công thức phân tử: C21H20O6
Phân tử gam: 368,38 g/mol
Điểm nóng chảy: 183oC
2.2.2. Đặc điểm của curcuminoid
Curcuminoid là hợp chất được chiết từ củ nghệ (Curcuma Longa L) – một
loài cây phân bố ở vùng cận nhiệt đới và nhiệt đới, chủ yếu ở Châu Á và được
dùng như một loại gia vị. Curcuminoid có dạng bột màu vàng, là thành phần chủ
yếu tạo nên màu vàng cho nghệ [11].
Curcuminoid tương đối trơ và không gây độc đối với cả động vật lẫn con
người ngay cả với lượng lớn. Theo nghiên cứu của Liang Shen và Hong-Fang Ji
năm 2007, curcuminoid không gây độc với người với lượng lên tới 10g/ngày
[12].

6


2.2.3. Các thành phần và các dạng đồng phân của curcuminoid
Thành phần của curcumin trên thị trường ngoài thực chất còn có một số
loại chất màu khác cùng đem lại màu vàng cho nghệ gọi chung là curcuminoid.

Curcuminoid là các dẫn xuất dicinnamoylmethane. Curcuminoid gồm 3 thành
phần chính [19]:
1) Curcumin
[1,7-Bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta-1,6-diene3,5-dione] (công thức phân tử: C21H20O6, khối lượng phân tử: 368) (Cur).

Hình 2.2. Curcumin
2) Demethoxycurcumin1-(4-Hydroxyphenyl)-7-(4-hydroxy-3methoxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-dione](DMC) (công thức phân
C20H18O7, khối lượng phân tử: 338).

tử:

Hình 2.3. Demethoxy curcumin
3) Bis-demethoxy curcumin[1,7-Bis-(4-hydroxyphenyl)-hepta-1,6-diene3,5-dione](công thức phân tử: C19H16O7, khối lượng phân tử: 308) (BDMC).

Hình 2.4. Bis-demethoxy curcumin
Mỗi thành phần kể trên còn có các đồng phân hình học: s-cis-diketone,
s-transdiketone, cis-cisenol.Ngoài ba thành phần chính ở trên, mỗi thành phần
nhỏ còn có thể chia thành các thành phần nhỏ hơn là các đồng phân hình học của
chúng. Curcuminoid tồn tại ở 3 dạng đồng phân: cis-diketone, trans-diketone và
enol.
7


2.2.4. Tính chất hóa học
2.2.4.1. Sự điện ly
Trong môi trường pH < 1, curcuminoid có màu đỏ thể hiện trạng thái
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 pK a của 3
proton dạng acid của curcuminoid (dạng H 2A-; HA2; A3-) được xác định tương

ứng là 7.8; 8.5 và 9.0 [12].
2.2.4.2. Phản ứng với H2
Do có nối đôi ở mạch carbon nên curcuminoid có khả năng phản ứng
cộng với H2với xúc tác PtO2.
Trong đó tetrahydrocurcumin (THC) cũng là một chất có hoạt tính chống
oxy hóa có khả năng loại bỏ gốc tự do như gốc tert-butoxyl và peroxyl [11].
2.2.4.3. Phản ứng thủy phân trong môi trường kiềm
Curcuminoid tương đối bền ở pH acid nhưng lại nhanh chóng bị thủy
phân ở pH kiềm. Đầu tiên ferulic acid và ferulolylmethane được tạo thành. Sau
đó, eruolylmethane nhanh chóng tạo thành sản phẩm ngưng tụ có màu vàng đến
vàng nâu. Tiếp theo, erulylmethane tiếp tục thủy phân tạo ra vanillin và aceton
và lượng cá chất này tăng theo thời gian ủ.
Người ta ứng dụng sự thủy phân này của curcumin để sản xuất vanillin và
các loại hương thiên nhiên khác.
Erika Pfeiffer tiến hành ủ các hỗn hợp curcuminoid có tỷ lệ 3 thành phần
curcuminoid khác nhau trong hệ đệm phosphate pH = 7.4 trong điều kiện có và
không có huyết thanh. Kết quả cho thấy curcuminoid bị thủy phân nhanh chóng
trong môi trường không có huyết thanh. Độ bền của các curcuminoid cũng khác
nhau: kém bền nhất là curcumin và bền nhất là BDMC (Bis-demethoxy
curcumin). Kết quả HPLC cho thấy sản phẩm phân hủy của quá trình này là:
vanillin, feruolylmethane và trans-6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2,4-dioxo-5hexenal [12].
2.2.4.4. Phân hủy dưới tác dụng ánh sáng

8


Curcuminoid không bền ánh sáng, đặc biệt ở trạng thái dung dịch .
Curcuminoid 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 [15].
Khi bị chiếu xạ, curcuminoid bị đóng vòng hoặc phân hủy thành vanillic

acid, vanillin và ferulic acid [11].
2.2.4.5. Phản ứng với kim loại
Curcuminoid là hợp chất β-diketone cho nên cũng có tính chất hóa học
của một β-diketone. Proton của nhóm methyl ở dạng keto và proton của nhóm
hydroxyl ở dạng enol của hợp chất β-diketone có tính acid. Khi các hydro này
bứt ra diketone sẽ tạo thành anion 1,3-diketonate. Diketonate anion này có thể
tạo phức vòng càng với các kim loại chuyển tiếp và những nguyên tố phân nhóm
chính. Muối kim loại thường được sử dụng cho phản ứng tạo phức là muối
acetate, clorua, nitrate, sulfate, carbonate của các kim loại chuyển tiếp như: Cu,
Fe, Mn, Zn, V, Ga, In, Ni, Co, Pd, Hg. Các phức này cũng có hoạt tính loại bỏ
gốc tự do được ứng dụng trong ngành dược [13].
2.2.4.6. Phản ứng với nhóm OHMột trong những hoạt tính đáng chú ý của curcuminoid là khả năng loại
bỏ gốc oxygen hoạt động và các gốc nitrogen tự do. Đó là do thành phần của
curcuminoid có 2 nhóm o-methoxy phenolic OH- đính vào mạch heptadiencedione. Các electron chưa 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 curcuminoid [14].
2.2.5. Tính chất vật lý
Curcuminoid được trích ly từ củ nghệ vàng Curcuma Longa L, có dạng
bột màu vàng, điểm nóng chảy 184-185oC.
Curcuminoid là chất màu tan trong dầu, ethanol, methanol,
dichloromethane, acetone, hầu như không tan trong nước ở môi trường acid và
trung tính, tan trong môi trường kiềm.
Dung dịch curcuminoid trong dung môi hữa cơ có độ hấp phụ cực đại ở
bước sóng từ 420 – 430 nm [15].

9


2.2.6. Ứng dụng của curcuminoid
2.2.6.1. Sử dụng trong y học

Củ nghệ bắt đầu được sử dụng trong y học tại Ấn Độ từ khoảng năm
1900 - TCN để chữa rất nhiều loại bệnh. Nghiên cứu của các nhà khoa học vào
cuối thế kỷ 20 đã xác định curcuminoid đóng vai trò quan trọng trong các hoạt
tính sinh học của củ nghệ. Nó có tác dụng trong việc điều trị các bệnh như: viêm
tủy, ung thư tụy, hội chứng loạn sản tủy, ung thư ruột kết, bệnh vẩy nến, bệnh
Alzheimer.
Ngoài ra theo nghiên cứu cũng cho thấy curcuminoid có tính chất chống
ung thư, chống ôxi hóa, chống viêm khớp, chống thoái hóa, chống thiếu máu cục
bộ và kháng viêm. Khả năng kháng viêm có thể là do sự ngăn chặn tổng hợp
sinh học của eicosanoit [19].
Curcuminoid là chất huỷ diệt ung thư vào loại mạnh nhất theo cơ chế huỷ
diệt từng bước các tế bào ác tính. Chúng làm vô hiệu hóa tế bào ung thư và ngăn
chặn hình thành các tế bào ung thư mới. Trong khi đó các tế bào lành tính không
bị ảnh hưởng. Curcuminoid còn có khả năng loại bỏ các loại men gây ung thư
như COX-1, COX-2 có trong thức ăn, nước uống, vô hiệu hoá các gốc tự do
hình thành trong quá trình tự vệ của cơ thể, do bức xạ độc hại cũng như do các
loại sốc thần kinh, thể lực, các độc tố hoá học (dioxin, furan…)
Curcuminoid giúp cơ thể phòng ngừa và chống ung thư. Trên thế giới,
curcuminoid được coi như vừa là thuốc, vừa là thực phẩm điều trị gần 20 loại
ung thư khác nhau. Riêng đối với ung thư máu các nhà khoa học cho biết
curcuminoid có tác dụng tăng hồng cầu, chống suy kiệt sức lực…
Curcuminoid là một chất có triển vọng lớn trong điều trị viêm gan B, C
và nhiễm HIV do chúng có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn như virut HP,
viêm gan B, C… rất cao.
Rất nhiều bằng chứng cho thấy curcuminoid phát triển chức năng tinh
thần, một điều tra trên 1010 người châu Á ăn bột cari vàng (thành phần chính là
bột nghệ) ở độ tuổi 60-93 cho thấy những người ăn ít nhất 1 lần trong 6 tháng
cho kết quả MMSE cao hơn so với những người không ăn. Theo quan điểm của
các nhà khoa học, và một con số rất lớn các nghiên cứu cho thấy curcumin có
tác dụng tốt cho não, các notron, giảm stress, trầm cảm, trạng thái lo âu [19].

2.2.6.2. Sử dụng trong mỹ phẩm
Một số nghiên cứu đã chứng minh curcuminoid chống ôxy hoá gấp 300
lần vitamin E do đó curcuminoid được ứng dụng trong mỹ phẩm để chống lão

10


hóa da, ngăn ngừa sự hình thành các nếp nhăn, vết nám, làm cho da mịn màng,
tươi trẻ.
Ngoài ra curcuminoid còn có tác dụng điều hoà huyết áp, hạ mỡ máu,
ngăn chặn béo phì, xoá 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, sức lực và cả
tuổi thọ…[17].
Curcuminoid có tác dụng làm mau liền sẹo do bị thương, sẹo không bị
thâm. Trên thị trường hiện nay curcuminoid thường được thêm vào mỹ phẩm kết
hợp với vitamin A, E để thành kem, sữa rửa mặt [17].
2.2.6.3. Sử dụng trong công nghiệp màu thực phẩm
Màu vàng của củ nghệ vàng là tổ hợp các chất màu vàng trong nhóm
curcuminoid, trong đó 3 chất màu chính là curcumin, demethoxycurcumin và
bisdemethoxycurcumin. Curcuminoid là phẩm màu thực phẩm tự nhiên có ký
hiệu E100(i), nó đóng vai trò quan trọng trong hai nền công nghiệp lớn: Công
nghiệp dược phẩm và công nghiệp thực phẩm, được dùng để nhuộm màu cho
nhiều loại thực phẩm khác nhau như dầu, mỡ, nhũ tương mỡ, kem, sản phẩm rau
quả, bánh kẹo, bánh mì, thịt, cá, trứng và các sản phẩm từ thịt, cá, trứng, gia vị,
súp, nước sốt, đồ uống, đồ ăn tráng miệng [18].
2.2.7. Các phương pháp thu nhận curcuminoid của các tác giả đi trước
Cho đến nay, trên thế giới người ta đưa ra hàng chục công nghệ sản xuất
Curcuminoid từ củ nghệ vàng. Sau đây là một số công nghệ chính mà chúng tôi
đã thử nghiệm và đánh giá quá thực tế kết hợp với lý thuyết [13,14].
2.2.7.1. Công nghệ tách chiết Curcuminoid từ nghệ vàng bằng cách tạo phức

với axetat chi
Bột nghệ được chiết bằng alcol etylic. Chiết phẩm alcol cô đặc được xử lý
với axetat chì 10% để tách Curcuminoid ra khỏi phần nhựa đi theo alcol, dưới
dạng phức chì – Curcumin.
Xử lý phức CCM ...Pb(OR)2 với axit sunfric loãng rồi tách Curcuminoid
ra khỏi sulfat chì bằng alcol etylic sẽ thu được Curcuminoid thô. Tinh chế
Curcuminoid thô bằng ete etylic và carbon disulfur lần lượt sẽ thu được sản
phẩm tinh Curcuminoid.
CCM...Pb(OR)2 + H2SO4 = CCM + PbSO4 + 2HOR
2.2.7.2. Công nghệ tách chiết Curcuminoid từ nghệ vàng bằng dầu béo

11


Dựa vào đặc điểm Curcuminoid tan tốt trong dầu, trong rượu,...không tan
trong nước, công nghệ này cho phép tách hoạt chất bằng rượu hoặc cồn, tinh chế
bằng cồn.
Công nghệ này có ưu việt ở chỗ không phải dùng đến dung môi độc hại,
nhưng hiệu suất thấp [14].
2.2.7.3. Công nghệ tách chiết Curcuminoid từ nghệ vàng bằng kiềm và axit
Sau khi loại chất béo và tinh dầu bằng xăng nhẹ, bột nghệ được chiết bằng
metanol. Chiết phẩm metanol được xà phòng hóa bởi dung dịch sút 80%. Sau
đó, người ta tủa Curcuminoid bằng cách trung hòa, dùng axit chlohydric loãng.
Kết tủa được rửa bằng dung dịch natri bicarbonat NaHCO3 10%. Cuối
cùng tủa được kết tinh lại bằng methanol [14].

12


2.2.7.4. Công nghệ tách chiết Curcuminoid từ củ nghệ vàng bằng dung môi hữu cơ

Bột nghệ khô được chiết bằng ligroin để loại chất béo và tinh dầu. Sau đó,
người ta chiết bằng ete etylic để thu được hỗn hợp Curcuminoid và nhựa. Cuối
cùng Curcuminoid được tách ra và tinh chế bằng cồn alcol etylic [14].
2.2.8. Quy trình trích ly Curcuminoid
Nghệ vàng
Xử lý ban đầu, sấy khô ở 600C
Bột nghệ 1
Nhựa + tinh dầu
Bột nghệ 2

Ete dầu
hoả 600C

Curcuminoid thô
(nhựa + tinh dầu)
Dung môi hữa cơ, 600C, 10h
Bã

Curcuminoi
d tinh

Hình 2.5. Sơ đồ trích ly curcuminoid [8]

13


Thuyết minh quy trình
- Cân 40g bột nghệ đã sấy khô (có màu vàng sáng) cho vào túi giấy lọc,
sau đó cho vào phần hình trụ của bộ chiết soklet.
- Tiến hành chiết soxhlet với dung môi hexan để loại bỏ chất béo và

hidrocacbon, bã được sấy khô và chiết soxhlet với dung môi.
- Pha dung môi theo các tỷ lệ như bố trí thí nghiệm, dùng đũa thủy tinh
khuấy nhẹ hỗn hợp dung môi cho vào bình cầu của bộ chiết, thể tích dung môi
đạt 2/3 thể tích bình cầu. Lắp ống sinh hàn hồi lưu và tiến hành đun ở nhiệt độ
sôi của từng loại dung môi.
- Khi đun hơi hỗn hợp dung môi bay lên hòa tan curcuminoid được gói
trong túi giấy lọc rơi xuống bình qua ống dẫn hơi ngưng tụ. Đun trong khoảng
thời gian như phần bố trí thí nghiệm ta thu được dịch chiết có màu nâu đỏ.
- Lấy dịch chiết ra khỏi bình cầu và thu hồi dung môi bằng phương pháp
cô quay chân không.
Sau khi tách chiết, curcuminoid thô thu được còn lẫn nhiều tạp chất, đem
đi tinh chế lại để thu được curcuminoid tinh.
Loại bỏ tạp chất: Dùng hỗn hợp các dung môi như phần bố trí thí nghiệm
hòa tan curcuminoid thô, lọc và bỏ dịch lọc. Phần chất rắn đem sấy khô ở 60oC.
Chất rắn sau khi sấy khô, hòa tan vào cồn tuyệt đối, để loại bỏ những tạp
chất không tan được trong hỗn hợp dung môi trên. Lọc, ta thu được
curcuminoid, sau sấy ở nhiệt độ 60oC trong 30 phút thu được tinh thể
curcuminoid màu vàng, có ánh kim.
2.3. Tình hình tách chiết và kết tinh curcuminoid từ củ nghệ vàng tại Việt
Nam
Ở nước ta, phòng thí nghiệm của Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội (nay
là Đại học Khoa học tự nhiên) do GS. Phan Tống Sơn đứng đầu, đã tách chiết
thành công curcuminoid từ cuối thập niên 70 của thế kỷ trước. Nhưng để chiết
xuất curcuminoid trên quy mô công nghiệp thì hoàn toàn không dễ dàng, đòi hỏi
nhiều điều kiện cực kỳ khó khăn [8].
Bắt đầu từ năm 1990 cho đến năm 1998, công trình nghiên cứu “Chiết
xuất hoạt chất curcumin từ nghệ vàng” của TS.Phạm Đình Tỵ đã được nghiệm
14

thu và được các nhà chuyên môn đánh giá cao. Nhóm nghiên cứu của
TS.Phạm Đình Tỵ đã tạo ra 2 chế phẩm TNV-999 và TNV-999-AC gọi chung là
bột đường tinh nghệ chứa Curcumin độ tinh khiết 92,5%. Phối hợp với Học viện
quân y, nhóm nghiên cứu đã thử thành công độ an toàn và hiệu lực của
Curcumin. Bột đường tinh nghệ đã được đang ký chất lượng tại Sở y tế Hà Nội
làm thực phẩm chữa bệnh. Bước đầu đã có nhiều bệnh nhân bị ung thư, bị mắc
bệnh viêm đại tràng, dạ dày, thiểu nǎng gan, mật ǎn tinh bột nghệ này có chuyển
biến tích cực rất rõ rệt. Một số người sau khi điều trị bằng tinh nghệ, khối u ác
tính đã bị thu hẹp, thể trạng tốt hơn. Tiếp theo đó, năm 2007 có đề tài “Nghiên
cứu tách chiết curcumin từ củ nghệ vàng bằng phương pháp trích ly siêu âm”
của các nhà khoa học Trần Trung Kiên, Nghiêm Xuân Sơn, Phùng Lan Hương,
Phạm Văn Thiêm, Bộ môn Quá trình thiết bị hóa – Thực phẩm, Trường Đại Học
Bách Khoa Hà Nội [6].
Năm 2012, đề tài “Nghiên cứu trích ly hợp chất curcumin trong củ nghệ
vàng ở huyện Krông Bông, Tỉnh Đăk Lăk”, của Trần Quang Huy,
Đào
Hùng Cường Tại Khoa Hóa, Trường Đại Học Sư Phạm, Đại Học Đà Nẵng cũng
đã thành công [20].
2.4. Phương pháp trích ly và tinh chế
2.4.1. Phương pháp trích ly
2.4.1.1. Định nghĩa
Phương pháp chiết dùng để tách chiết ra khỏi hỗn hợp chất rắn hoặc dung
dịch hoặc huyền phù bằng các dung môi thích hợp ở nhiệt độ phòng hoặc nhiệt
độ sôi của dung môi. Cơ sở vật lí của phương pháp là dựa vào định luật Nemst:
Khi thêm một cấu tử thứ ba vào hệ dung dịch có hai cấu tử không tan
hoàn toàn vào nhau hoặc tan có giới hạn thì sự hòa tan của cấu tử này vào hai
cấu tử theo một tỷ lệ nhất định ở nhiệt độ không đổi, gọi là hằng số phân bố
Nemst K:
K=
C1, C2 là nồng độ của các cấu tử trong dung môi.

S1, S2 là nồng độ của hai cấu tử.

15


K càng lớn khi

càng lớn thì việc lấy chất rắn ra rất khó khăn, phải dùng

dung môi chiết nhiều lần.
Cùng một lượng dung môi để chiết, cần phải chia nhiều lần chiết. Có thể
tính được lượng chất còn lại sau lần chiết thứ n dựa vào hằng số Nemst:
Gn = G0(
Gn là lượng chất còn lại sau n lần chiết.
G0 là lượng chất ban đầu có trong thể tích V.
S là số ml thể tích dung môi cho vào.
Như vậy, muốn Gn càng nhỏ thì n phải lớn và S phải nhỏ, nghĩa là chất
định chiết ra còn lại trong định chiết ra còn lại trong dung dịch càng nhỏ thì
cũng một lượng dung môi cần phải chiết nhiều lần [2].
2.4.1.2. Lựa chọn dung môi khi chiết.
Dung môi chiết phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Dung môi chiết phải hòa tan chất định chiết lớn hơn dung môi cũ.
- Không trộn lẫn với dung môi cũ, nghĩa là có tỉ khối khác nhiều với
dung môi cũ.
- Dung môi này dễ tách ra khi tinh chế lại và ít có khả năng tạo nhũ
tương và ít độc.
Khi lựa chọn dung môi chiết phải chú ý đến độ tan của chất vào dung
môi. Độ tan của chất phụ thuộc vào bản chất của chất tan, bản chất của dung
môi, nhiệt độ và bề mặt tiếp xúc giữa chất tan và dung môi. Vì vậy, khi chiết
người ta thường lắc kĩ. Tuy nhiên, nếu có hiện tượng tạo huyền phù , nhũ tương

khi lắc thì phải phá sự tạo huyền phù.
2.4.1.3. Kĩ thuật chiết chất rắn
Phương pháp đơn giản là ngâm chiết chất rắn trong dung môi hoặc hòa
tan trong dung môi ở nhiệt độ thường hay nhiệt độ sôi của dung môi, sau đó lọc
hoặc gạn lấy dung dịch. Muốn lấy chất từ dung dịch thì cất đuổi dung môi ở máy
cô quay chân không bằng các phương pháp thông thường. Sự chiết chất trong
hỗn hợp rắn phụ thuộc nhiều vào độ hòa tan của các chất trong dung môi và

16


nhiệt độ. Để tăng khả năng chiết, người ta thường phải nghiền nhỏ chất rắn rồi
ngâm chiết ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ sôi của dung môi.
Trong phòng thí nghiệm thường chiết bằng bộ chiết Soklet để chiết liên
tục. Chất rắn định chiết đã nghiền nhỏ được gói trong giấy lọc (túi vải) đặt vào
phần hình trụ trên bình cầu của máy chiết. Cho dung môi vào bình cầu (tùy
thuộc vào lượng chất chiết mà cho lượng dung môi khoảng ½ thể tích bình cầu),
lắp ống sinh hàn hồi lưu ở trên rồi đun sôi dung môi. Hơi nước bay lên và hòa
tan chất rắn trong bọc giấy lọc rơi xuống bình cầu trong ống dẫn hơi ngưng tụ.
Cứ như vậy nồng độ của chất tan trong dung môi tăng dần theo thời gian đun hồi
lưu. Nếu chất tinh chế hòa tan vào dung môi thu được dung dịch chất tinh chiết
trong bình cầu, cô quay đuổi dung môi rồi kết tủa lại chất rắn. Nếu trong hỗn
hợp chất rắn, các chất bẩn hòa tan vào dung môi thì phần chất rắn sẽ được là
chất sạch. Nếu chất tan là chất phụ và chất tinh chế sẽ còn lại trong bình chiết
chỉ việc lấy chất rắn trong giấy lọc ra, làm khô sẽ thu được chất sạch .
2.4.2. Phương pháp kết tinh lại
2.4.2.1. Định nghĩa
Đây là phương pháp quan trọng nhất để tinh chế các chất rắn. Cơ sở lý
thuyết của phương pháp là dựa vào sự khác nhau về độ tan của các chất trong
một dung môi hay hệ dung môi ở các nhiệt độ khác nhau, cũng như sự khác

nhau về độ tan vào dung môi của chất tinh chế và chất bẩn ở cùng một nhiệt độ.
Quá trình chung là hòa tan chất rắn thành dịch bão hòa ở nhiệt độ sôi của dung
môi và khi để lạnh thì chất rắn kết tinh lại dưới dạng tinh khiết [2].
2.4.2.2. Chọn dung môi
Người ta phải chọn dung môi hay hệ dung môi thích hợp để hòa tan chất
tinh chế ở nhiệt độ sôi và không tan hoặc hòa tan ít ở nhiệt độ lạnh, còn tạp chất
thì hiện tượng ngược lại. Sau khi lọc nóng loại bỏ tạp chất thì chất rắn sẽ kết tinh
lại sạch hơn.
Việc lựa chọn dung môi kết tinh rất quan trọng. Dung môi kết dính phải
không tương tác hóa học với chất kết tinh ở nhiệt độ thường cũng như ở nhiệt độ
sôi. Dung môi phải có nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của chất tinh
chế ít nhất là 10oC và lại phải giải phóng khi lọc cũng như khi rửa. Việc lựa chọn
dung môi hay hệ dung môi phải dựa vào mối quan hệ cấu tạo phân tử của chất
kết dính và dung môi, thường thường chất phân cực thì hòa tan vào dung môi
phân cực và ngược lại. Khi chất kết tinh rõ cấu tạo thì phải thử hòa tan trong
dung môi từ không phân cực đến dung môi phân cực. Cách làm như sau: lấy một
17