BÁO cáo NGHIÊN cứu KHOA học SINH VIÊN đề tài NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH HOẠT CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỪ NGUỒN TỰ NHIÊN

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
NĂM HỌC 2018-2019
ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH HOẠT CHẤT CHỐNG OXI HÓA
TỪ NGUỒN TỰ NHIÊN VÀ CƠ CHẾ ỨC CHẾ GỐC TỰ DO CỦA CHÚNG

Giáo viên hướng dẫn: T.S Nguyễn Thị Linh
Nhóm sinh viên thực hiện:
Nguyễn Sỹ Hiếu
Lê Thu Thảo
Đỗ Thanh Tuấn
Lê Phương Anh
Đỗ Đức Long

1


LỜI CẢM ƠN

2


Trong thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học nhóm nghiên cứu đã được học hỏi cũng
như bổ sung thêm nhiều kiến thức, kinh nghiệm thực tế mà trong quá trình học chưa có cơ hội
tìm hiểu.
Nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS.Nguyễn Thị Linh đã tận tình hướng dẫn,
giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành tốt nhất đề tài nghiên cứu này.
Nhóm nghiên cứu chân thành cảm ơn các thầy cô, các anh chị trong phòng thí nghiệm bộ môn
Lọc- Hóa dầu đã quan tâm hướng dẫn trong suốt thời gian làm thực nghiệm đề tài.
Nhóm nghiên cứu bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy, cô giáo bộ môn Lọc- Hóa dầu đã truyền đạt
những kiến thức và kinh nghiệm vô cùng quý giá để nhóm có thể hoàn thành tốt đề tài này.

Hà Nội, ngày 20 tháng 04 năm 2019

3


LỜI MỞ ĐẦU
Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu chăm sóc sức khỏe của con người càng được quan
tâm. Vì vậy, việc nghiên cứu các chất mang hoạt tính sinh học cao có trong các loài cây cỏ đã và
đang là vấn đề quan tâm của toàn xã hội. Hiện nay, trên thế giới và ở nước tađã có nhiều công
trình nghiên cứu xác định thành phần, cấu tạo của các chất có trong các loại cây và kết quả đã
đưa ra một số chất có khả năng kháng khuẩn, chống ung thư góp phần cho sự phát triển của dược
học. Việt Nam là một nước nằm trong vùng nhiệt đới giómùa nên hệ thực vật vô cùng phong
phú. Đó là nguồn tài nguyên sinh học vô cùng quý giá. Vì vậy, từ xưa đến nay, con người đã khai
thác nguồn tài nguyên này để làm thuốc chữa bệnh, dược phẩm, mỹ phẩm hương liệu.
Trong đời sống hàng ngày, gừng, riềng, nghệ thuộc họ gừng (Zingiberaceae) là các loại
cây hết sức quen thuộc với mỗi người dân Việt Nam. Chúng là nguồn cung cấp gia vị trong việc
chế biến các món ăn, đồng thời cũng là nguồn cung cấp dược liệu để chữa bệnh. Chỉ nói riêng
loài gừng, đó là loài thực vật thuộc chi Zingiber, họ Zingiberaceae rất phổ biến ở nước ta. Chúng
không những mọc hoang ở các vùng núi mà còn được trồng khá phổ biến để làm gia vị cho các
món ăn và dùng để chữa bệnh.Ngoài chức năng là gia vị phổ biến trong các món ăn ,Gừng còn là
cây thảo dược lâu đời trong y học dân gian.Xả hội phát triển,các chế phẩm từ gừng ngày càng
phong phú hơn,từ bài thuốc dân gian cổ điển cho đến thực phẩm chức năng,dược phẩm và mỷ
phẩm . Ở Việt Nam, Gừng được xem là một dược liệu quý,thân rể được sử dụng như một gia vị
và tinh dầu được dùng rộng rải trong điềutrị các bệnh bao gồm viêm khớp ,thấp khớp,bong
gân,đau cơ bắp,đau nhức ,viêm họng,đau bụng,khó tiêu,nôn mữa,tăng huyết áp,mất trí
nhớ,sốt,bệnh truyền nhiễm...
Trước đây, nhiều công trình nghiên cứu về thành phần hóa học của tinh dầu củ gừng đã được
thực hiện.

4

5


MỤC LỤC

6


DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH

7


CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1.

Tổng quan về cây Gừng

1.1.1. Danh Pháp và phân loại
Gừng có danh pháp hai phần: Zingiber officinale là một loài thực vật hay được dùng làm gia
vị, thuốc. Trong củ gừng có các hoạt chất: Tinh dầu zingiberen, chất nhựa, chất cay, tinh bột.
Giới
Ngành
Lớp
Phân lớp
Bộ
Họ

Chi
Loài

Thực vật
Thực vật có hoa
Thực vật một lá mầm
Gừng
Gừng
Z. officinale

Plantae
Angiospermae
Monocots
Commelinids
Zingiberales
Zingiberaceae
Zingiber
Z. officinale

Họ Gừng (danh pháp khoa học: Zingiberaceae), là một họ của thảo mộc sống lâu năm với
các thân rễ bò ngang hay tạo củ, bao gồm 47 chi và khoảng trên 1.000 loài. Nhiều loài là các loại
cây cảnh, cây gia vị, hay cây thuốc quan trọng. Các thành viên quan trọng nhất của họ này bao
gồm gừng, nghệ, riềng, đậu khấu và sa nhân.

1.1.2. Hình thái học
Gừng là một loài thực vật hay được dùng làm gia vị, thuốc. gừng có tên khoa học là
Zinziber Officinale Rose .Gừng là một gia vị rất quen thuộc và hầu như lúc nào cũng có sẵn ở
ngăn bếp của các bà nội trợ. Gừng không những thêm hương vị cho món ăn mà còn giúp cơ thể
tiêu hóa và hấp thụ thức ăn dễ dàng.

(a)

(b)

8


(c)
Hình 1. 1: (a)- củ gừng (b)- Cây gừng (c)- Hoa gừng

1.1.3. Sinh thái học và phân bố:
Gừng có nguồn gốc từ cây thân rể thuộc loài Zingiber Officionale ,xuất hiện
rất lâu và phát triển được quanh năm.Gừng xuất xứ từ vùng Đông Nam Á và được
dùng làm gia vị phổ biến ở Châu Á .Gừng là một trong những cây gia vị xuất hiện
đầu tiên ở Phương Đông nhanh chóng phổ biến ở Châu Âu và ngày càng được sử
dụng rộng rải hơn
Gừng được dùng làm gia vị và thuốc ở Ấn Độ và Trung Quốc từ rất lâu đời.Nó có thể bắt
nguồn từ Trung Quốc hoặc Ấn Độ.Là một trong những gia vị phương Đông được biết đầu tiên ở
châu Âu, được đem tới Hy lạp và La Mã từ các lái buôn người Ả rập (người giữ bí mật về nguồn
gốc xuất phát ở Ấn độ). Ở Đức và Pháp thì biết đến gừng từ thế kỉ thứ 9, đến thế kỉ thứ 10 thì du
nhập sang Anh. Người Ả Rập đem rễ cây sang trồng ở Đông Phi vào thế kỉ 13 và phát triển rộng
ra ở các nước khác vào thế kỉ 19.Gừng là loại thân cỏ,phát triển quanh năm ,thân phát triển theo
hình ống,gồmnhiều bẹ lá ôm sát vào nhau.
Thân rễ
Biểu bì gồm một lớp tế bào hình chữ nhật, nhỏ xếp tương đối đều đặn. Dưới lớp biểu bì
là mô mềm vỏ gồm 5-6 lớp tế bào hơi dẹp, vách tẩm chất gỗ. Phía dưới lớp mô mềm vỏ này có
khoảng 5 lớp bần. Mô mềm vỏ khuyết, tế bào tròn, vách mỏng, có thể bị bẹp lại và nhăn nheo đối
với thân rễ già. Nội bì đai Caspary, trụ bì gồm 1 lớp tế bào kích thước không đều, có xu hướng bị
ép dẹp bởi các bó libe gỗ nằm gần đó. Vòng nội bì và trụ bì gần như liên tục. Mô mềm tủy là
những tế bào hình tròn, to hơn tế bào mô mềm vỏ. Rất nhiều bó libe gỗ tập trung thành 1 vòng

sát trụ bì và rải rác khắp mô mềm vỏ và mô mềm tuỷ. Mỗi bó có 1-6 mạch gỗ, libe chồng lên
gỗ. Tế bào tiết chứa tinh dầu màu vàng tươi rất nhiều trong mô mềm vỏ và tủy.
Thân kí sinh
Cấu tạo từ nhiều bẹ lá ôm lấy lõi thân.
- Bẹ lá: Hình lưỡi liềm. Biểu bì trên hình đa giác, có kích thước lớn hơn biểu bì dưới. Mô
mềm khuyết. Các bó mạch nhỏ, gồm từ 1-6 mạch gỗ, gỗ ở trên, libe ở dưới, các tế bào xung
quanh hóa mô cứng. Tại đoạn có bó mạch, mô mềm và biểu bì bị ép dẹp. Ở bẹ lá ngoài cùng rải
rác có biểu bì tiết.

9


- Thân: vi phẫu hình bầu dục. Tế bào biểu bì hình chữ nhật, nhỏ. Dưới biểu bì là mô mềm
khuyết hay đạo, tế bào hình tròn, vách mỏng. Trụ bì gồm 2-3 lớp tế bào uốn lượn tạo thành 1
vòng liên tục. Bên trong và ngoài vòng trụ bì có nhiều bó mạch gỗ nhỏ gồm từ 1-6 mạch gỗ, libe
chồng lên gỗ. Các bó gỗ ngoài trụ bì thường có vòng mô cứng bao xung quanh, các bó phía trong
thì không có. Mô mềm tủy đạo, tế bào đa giác hoặc chữ nhật, đôi khi có chừa các khuyết lớn.
Ở bẹ lá và thân đều chứa rải rác tinh thể calci oxalat hình khối nhỏ, túi tiết và tế bào tiết
rải rác trong vùng mô mềm.
Lá
Lá của các cây trong họ Gừng là lá đơn, mọc cách, các lá xếp thành hai hàng, thường
hướng lên trên, đôi khi nằm ngang gần như song song với mặt đất (Kaempferia galanga, K.
pulchra); có khi lá chỉ là bẹ lá dạng vảy. Lá gồm các phần là: bẹ lá, cuống lá, lưỡi lá và phiến lá:
Bẹ lá: Mở đến gốc, phần dưới bẹ lá thường ôm chặt lấy nhau làm thành thân giả. Cuống lá:
Cuống lá không có hay có, ngắn hay dài (có thể dài tới 25cm), hình lòng máng nông hoặc sâu.
Lưỡi lá (thìa lìa): Là phần giữa bẹ lá và cuống lá, từ bẹ lá kéo dài lên. Lưỡi dày hay mỏng dạng
màng, đầu nguyên hay xẻ 2, cụt ngang, dài 1-2 mm tới vài cm. Phiến lá: Hình mác, hình trứng
hẹp, bầu dục, ít khi gần tròn (Kaempferia pulchra), gốc phiến nhọn, hình nêm hay gần tròn; đầu
phiến thường nhọn, đôi khi thót nhỏ thành dạng đuôi, hiếm khi tròn. Thông thường, phiến lá mầu
xanh, nhưng ở một vài loài trong một số chi, mặt trên lá có đốm trắng loang lổ (Stahlianthus) hay

dọc gân chính mặt trên nâu đỏ (Curcuma) hoặc mặt dưới nâu đỏ (Distichochlamys, Stahlianthus,
Zingiber).
Hoa
Hoa lưỡng tính, mẫu 3, bầu hạ, đối xứng hai bên, có mầu sắc, kích thước trung bình hoặc
lớn. Các hoa đính trên cụm hoa dày đặc hay thưa thớt, hoa đơn độc hay vài hoa trong một cụm
nhỏ (Cincinnus) đính vào trục cụm hoa.

1.1.4. Thành phần hóa học:
Gừng chứa 2-3% tinh dầu với thành phần chủ yếu là các hợp chất hydrocarbon
sesquiterpenic: β-zingiberen (35%), ar-curcumenen (17%), β-farnesen (10%) và một lượng nhỏ
các hợp chất alcol monoterpenic như geraniol, linalol, borneol. Nhựa dầu chứa 20-25% tinh dầu
và 20-30% các chất cay. Thành phần chủ yếu của nhóm chất cay là zingeron, shogaol và
zingerol, trong đó gingerol chiếm tỷ lệ cao nhất. Ngoài ra, trong tinh dầu Gừng còn chứa αcamphen, β-phelandren, eucalyptol và các gingerol.
Bảng 1. 1: Hàm lượng dinh dưỡng của Gừng cho mỗi 100 g (3,5 o
Năng lượng
Cacbohydrat
Đường
Chất xơ
Chất béo
Chất đạm
Thiamine(B1)

80 kJ (19 kcal)
17.77g
1.7g
2g
0.75 g
1.82 g
Vitamin
0.025mg

10

2%


Riboflavin(B2)
Niacin(B3)
Pantothenic acid(B5)
Vitanin (B6)
Folate(B9)
VitaminC
Canxi
Sắt
Magie
Phốt pho
Kali
Kẽm

0.034mg
0.75mg
0.203mg
0.16mg
11
5mg
Chất khoáng
16mg
0.6mg
43mg
34mg

415mg
0.34mg

3%
5%
4%
12%
3%
6%
2%
5%
12%
5%
9%
4%

1.1.5. Công dụng và bộ phận dùng
Cách sử dụng theo y dược cổ truyền
Theo y học cổ truyền, gừng có vị cay, tính ấm, vào 3 kinh phế, tỳ, vị, có tác dụng phát
biểu, tán hàn ôn trung, tiêu đàm, hành thủy, giải độc. Trong hầu hết các thang thuốc Đông y, dù
bệnh hàn hay nhiệt, hư hay thực, các thầy thuốc vẫn thường dùng từ 3 đến 5 lát gừng sống.
Ngoài tác dụng hạn chế bớt tính lạnh của các vị thuốc hàn, cách phối hợp này còn giúp cho tỳ vị
dễ hấp thu thuốc và người bệnh khỏi nôn ra đối với những thuốc khó uống. Ngoài ra tùy theo
hình thức sử dụng, gừng có nhiều công dụng khác nhau. Gừng sống còn gọi là sinh khương có
tác dụng phát tán phong hàn, chống nôn ói. Gừng khô còn gọi là can khương, có tính nóng hơn
sinh khương, có thể làm ấm tỳ vị. Gừng đốt cháy tồn tính còn gọi là hắc khương. Hắc khương có
vị đắng, thường được tẩm đồng tiện, có thể làm ấm can thận, giáng hư hỏa. Vỏ gừng được gọi là
khương bì có tác dụng lợi tiểu. Trong kỹ thuật bào chế, gừng cũng có thể giúp cho thầy thuốc đạt
được một số mục đích quan trọng. Sinh địa nấu với gừng sẽ hạn chế bớt tính mát. Bán hạ chế với
gừng để giải độc. Một số loại thuốc khác như sâm, đinh lăng... cũng thường được tẩm gừng, sao

qua để tăng tính ấm và dẫn vào phế vị.đem lùi: ổi khương...
Đặc điểm của bột dược liệu:

11


Hình 1. 2: Bột gừng
Bột thân rễ màu nâu vàng, mùi thơm, vị cay. Gồm có các thành phần sau: mảnh bần màu
vàng nâu, gồm nhiều tế bào vách hơi dày. Mảnh mô mềm gồm những tế bào hình đa giác, rải rác
có chứa tế bào tiết tinh dầu màu vàng nhạt hoặc tinh bột. Tinh bột hình trứng, có vân rõ, tễ nằm
gần đầu nhọn, kích thước 20-24x10-17 μm. Sợi có vách mỏng, phía trong có lỗ trao đổi. Mảnh
mạch vạch, mạch vòng, mạch điểm.
Phân loại gừng:
* Trong sản xuất và trong tự nhiên ở nước ta phổ biến có 3 loại:
Gừng dại(Zingiber casumuar):củ khá to,nhiều xơ ,vị cay,nhiều mùi hăng,thịt củ màu vàng
xanh được dùng làm thuốc, gia vị, thường mọc hoang dại trong tự nhiên.
Gừng gió(Zingiber Zerumbet) ít được gây trồng củ được dùng làm dược liệu.
Loại gừng trồng phổ biến(Zingiber officnale) trong sản xuất có hai giống khác nhau:
Gừng trâu,củ to,ít xơ ít cay,thích hợp cho xuất khẩu .Gừng dé được dùng để gây trồng phổ
biến,cho củ nhỏ hơn,vị cay và nhiều xơ hơn,hiện nay đang được bán nhiều ở thị trường trong
nước.

1.2.

Tình hình nghiên cứu cây Gừng

1.2.1. Một số công trình nghiên cứu trên thế giới
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng, khi gừng tươi được sấy khô, các hợp chất mới được
hình thành. Các hợp chất này không có trong gừng tươi, thậm chí chúng còn mạnh hơn gingerols,
một trong số đó là hợp chất 6-shogaol có trong gừng khô. Hợp chất này khiến gừng khô có mùi

12


và vị nồng hơn gừng tươi. Nghiên cứu đăng trên tạp chí Phytochemistry cũng khẳng định rằng,
cả 2 chất gingerols và shogaol đều là chất chống oxy hóa mạnh, có tác dụng chống viêm, chống
ung thư và kháng khuẩn. Tạp chí Khoa học Dinh dưỡng và Khoa học Thực phẩm phát hiện ra
rằng, nồng độ cao nhất 6-shogaol được tạo ra khi gừng sấy khô ở 80 độ C. Các nghiên cứu cũng
chỉ ra rằng, chất shogaol có sức mạnh hơn tất cả các hợp chất khác trong gừng. Nghiên cứu đăng
trên Tạp chí Ethnopharmacology cho rằng, khi so sánh khả năng chống oxy hóa và chống viêm,
6-shogaol vượt trội so với các hợp chất khác trong gừng, đây cũng là lý do y học thường dùng
gừng khô. Do vậy, chúng ta không nên lo lắng rằng, việc dùng gừng khô khi nấu ăn thay đổi và
mất đi tính chất chữa bệnh trong nó. Ngược lại, các bằng chứng khoa học còn cho thấy việc sử
dụng gừng khô tăng lợi ích đối với sức khỏe.
Hợp chất 6-shogaol trong gừng có thể ngăn ngừa tế bào ung thư Nghiên cứu gần đây về
chất 6-shogaol chiết xuất từ gừng có tác dụng chống ung thư mạnh mẽ. Điển hình, một nghiên
cứu của Hiệp hội Nghiên cứu Ung thư Hoa Kỳ cho thấy rằng, chất 6-shagaol từ gừng khô ức chế
sự phát triển của tế bào ung thư tiền liệt tuyến. Nghiên cứu được đăng trên Tạp chí Dược học
Anh cho thấy chất 6-shogaol có thể ức chế sự lây lan của khối u ung thư vú. Ngoài ra thành phần
này còn ức chế sự phát triển của các cục u vú. Cuối cùng, nếu so sánh với thuốc điều trị ung thư
Taxol, 6-shogaol vượt trội hơn hẳn về khả năng tiêu diệt các tế bào ung thư và khối u. Các nhà
nghiên cứu cho hay ngay cả khi liều lượng thuốc điều trị ung thư Taxol được tăng lên, 6-shogaol
cũng chứng minh hiệu quả cao hơn 10.000 lần so với Taxol trong việc loại bỏ các tế bào gốc ung
thư, ngăn chặn khối u mới hình thành và bảo toàn cho các tế bào khỏe mạnh.
Một số nghiên cứu và bằng chứng, chứng minh rằng sử dụng gừng khô tốt hơn so với khi
chúng ta sử dụng gừng :
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng, khi gừng tươi được sấy khô, các hợp chất mới được
hình thành. Các hợp chất này không có trong gừng tươi, thậm chí chúng còn mạnh hơn gingerols,
một trong số đó là hợp chất 6-shogaol có trong gừng khô.
Hợp chất này khiến gừng khô có mùi và vị nồng hơn gừng tươi. Nghiên cứu đăng trên tạp

chí Phytochemistry cũng khẳng định rằng, cả 2 chất gingerols và shogaol đều là chất chống oxy
hóa mạnh, có tác dụng chống viêm, chống ung thư và kháng khuẩn.
Tạp chí Khoa học Dinh dưỡng và Khoa học Thực phẩm phát hiện ra rằng, nồng độ cao
nhất 6-shogaol được tạo ra khi gừng sấy khô ở 80 độ C.
Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, chất shogaol có sức mạnh hơn tất cả các hợp chất khác
trong gừng. Nghiên cứu đăng trên Tạp chí Ethnopharmacology cho rằng, khi so sánh khả năng
chống oxy hóa và chống viêm, 6-shogaol vượt trội so với các hợp chất khác trong gừng, đây
cũng là lý do y học thường dùng gừng khô.
Do vậy, chúng ta không nên lo lắng rằng, việc dùng gừng khô khi nấu ăn thay đổi và mất
đi tính chất điều trị bệnh trong nó. Ngược lại, các bằng chứng khoa học còn cho thấy việc sử
dụng gừng khô tăng lợi ích đối với sức khỏe.
1.2.2. Tại Việt Nam :

13


Trong những năm gần đây, tại Việt Nam bắt đầu có những nghiên cứu tập trung vào đối
tượng Gừng, chủ yếu là các nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học, tác dụng
dược lý, nhằm có những biện pháp nghiên cứu, chế biến và sử dụng hiệu quả đối tượng này.
Trong số đó, một số công trình nghiên cứu nổi bật đã được công bố:
-Nghiên cứu, thử nghiệm sản xuất nano Zerumbone từ cây gừng gió trên địa bàn huyện
Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc.
- Nghiên cứu đặc điểm thực vật thành phần hóa học cây gừng đá Bắc Kạn.

1.3.

Gốc tự do và chất chống oxi-hóa:

1.3.1. Gốc tự do:
Khái niệm về gốc tự do (Free Radical-FR) được đề xướng lần đầu tiênnăm 1954, do bác sĩ

Denham Harman, đại học Berkeley- Califonia, đưa ra trongluận thuyết về cơ chế tích tuổi (Free
Radical Theory of Aging). Gốc tự do lànhững phân tử có mang 1 điện tử đơn lẻ ở quỹ đạo vòng
ngoài. Các điện tử đơn lẻ có xu hướng nhận thêm điện tử để trở về trạng thái cân bằng hóa học.
Do đó,các gốc tự do có một thuộc tính đặc biệt quan trọng là có khả năng oxy hóa rất cao.
Gốc tự do có thể nguồn gốc nội sinh hay ngoại sinh:

- Gốc tự do nội sinh là những gốc tự do thường xuyên được sinh ra trong cơ thể sinh vật
thông qua các chuỗi chuyển hóa biến dưỡng, hoạt động thực bào của bạch cầu, phản
ứng viêm của mô tổn thương… Gốc tự do phổ biến trong các trường hợp này là oxy
nguyên tử, gốc hydroxyl, gốc peroxyd, gốc alkoxyd…

- Gốc tự do ngoại sinh có trong môi trường sống xung quanh, cóthể được sinh ra do bức
xạ mặt trời, tia X; sinh ra trong quá trìnhchế biến thực phẩm như chiên, nướng, cũng
có trong thành phầncủa rượu bia, thuốc lá; hay có trong các chế phẩm hóa học
nhưthuốc xịt côn trùng… Các gốc tự do này thường đa dạng và phứctạp hơn.
Trong cơ thể sinh vật luôn tồn tại một cơ chế cân bằng nhất định các gốc tựdo được sinh ra
lẫn dung nạp vào cơ thể nhờ các chất chống oxy hóa. Tuy nhiên,khi vì một lý do nào đó làm phá
vỡ hệ thống cân bằng này, các gốc tự do sẽ khởiđộng những chuỗi phản ứng dây chuyền oxy hóa
những chất nền trong cơ thể,đáng chú ý là các lipid màng tế bào. Lipid màng tế bào khi đã bị oxy
hóa sẽ bịthay đổi các đặc tính lý hóa, làm thay đổi các hoạt tính đặc hiệu, ảnh hưởng đếnquá
trình trao đổi chất qua màng tế bào. Đồng thời, khi vào trong tế bào, các gốctự do sẽ có thể tấn
công DNA, RNA, protein,lipid, tấn công ty thể và các bàoquan khác, hay làm biến đổi enzyme
và rối loạn nội tiết tố (hormone) cũng thôngqua phản ứng oxy hóa khử.

1.3.2. Chất chống oxi- hóa
Chất chống oxi hóa là những chất có khả năng nhường điện tử cho những
gốc tự do hay đưa các gốc tự do về trạng thái cân bằng, làm mất đi tính thiếu ổn
định và dễ gây phản ứng hóa học với những phân tử khác.
Với khả năng đưa các gốc tự do về trạng thái cân bằng, chất chống oxy hóa giữ vai trò
quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể chống lại tác hại của gốc tự do. Hệ thống bảo vệ, chống oxy

14


hóa này bao gồm nhiều thành phần. Sự thiếu hụt bất kỳ thành phần nào đều có thể gây giảm
trạng thái chống oxy hóa toàn phần.
Các chất chống oxy hóa gồm 2 loại: chất chống oxy hóa có bản chất enzym và không
phải enzym:

- Hệ thống chống oxy hóa có bản chất enzym: Trong tế bào sinh vật luôn có cơ chế bảo vệ
cơ thể chống lại tác động của gốc tự do bằng enzym. Enzym kháng oxy hóa có khả năng
trung hòa gốc tự do và mỗi phân tử enzym có thể vô hiệu hóa hàng ngàn gốc tự do. Các
enzym đó thường xuyên hiện diện trong cơ thể từ trước khi có phản ứng tạo ra gốc tự do.
Tiêu biểu là enzym superoxyd dismutase (SOD), glutathion (GSH), enzym glutathione
peroxydase (GSH-Px), enzym catalase… mỗi enzym liên hệ vào từng phản ứng riêng
biệt. Tuy nhiên, sự gia tăng quá mức do tác động của các yếu tố bên ngoài dẫn tới phá vỡ
sự cân bằng giữa các chất oxy hóa và khả năng thu dọn của hệ thống enzym trong cơ thể.

- Hệ thống chống oxy hóa không phải enzym: Gồm có 3 nhóm chính: nhóm polyphenol,
nhóm thiol và nhóm các phối tử của kim loại (thường là sắt hay đồng). Chúng có sẵn
trong cơ thể hay được đưa từ ngoài dưới hình thức thực phẩm hay được bổ sung theo liều
lượng nhất định. Các chất chống oxy hóa bổ sung có thể có nguồn gốc từ tự nhiên hay
được tổng hợp hóa học. Tác dụng triệt tiêu gốc tự do của chúng thể hiện ở một số tính
chất sau:
+ Dạng khử của chúng có thể phản ứng với gốc tự do, tạo dạng oxy hóa (quinon)
+ Dạng oxy hóa của chúng có thể chuyển thành dạng lưỡng gốc và như vậy chúng có thể
phản ứng với hai gốc tự do nữa. Tuy nhiên, phản ứng này yếu.
+ Đặc biệt là dạng khử và dạng oxy hóa có thể phản ứng với nhau tạo gốc semiquinon
một cách thuận nghịch. Các gốc semiquinon rất bền, có thể tồn tại lâu và không độc nên chúng là
chất trung hòa gốc tự do rất tốt.

Cơ chế hoạt động của chất chống oxi hóa
Chất chống oxi hóa là chất dinh dưỡng có thể làm sạch các gốc tự do bằng cách đưa lên một
electron, Khi một phân tử gốc tự do nhận thêm một electron từ một phân tử chống oxi hóa, các
gốc tự do trở lên ổn định và không còn khả năng gây hại.Ngoài ra, chất chống oxi hóa còn giúp
hạn chế sự phân hủy các hydroperoxide.
Một số chất chống oxy hóa tự nhiên khác.
- Carctenoids: cũng thể hiện hoạt tính chống oxy hóa. Trong đó, caroten thể hiện hoạt tính
chống oxy hóa mạnh nhất.
- Flavanone và flavonol: là các chất có hoạt tính chống oxy hóa cao có thể tìm thấy trong
thực vật như trong lá trà xanh, dược thảo, gỗ...
- Vanilin: ngoài có vai trò tạo mùi, nó cũng đóng vai trò là chất chống oxi hóa tốt.Ngoài ra,
các phản ứng tạo thành trong phản ứng Maillard cũng là các chất chống oxi hóa hình
thành trong thực phẩm.

15


- Shogaol: là chất chống oxy hóa cao được tìm thấy trong củ gừng
Chất chống oxi hóa tổng hợp.
- Các chất chống oxi hóa tổng phải thỏa mãn các yêu cầu sau: Không độc, có hoạt tính oxi
hóa cao ở nồng độ thấp, có thể tập trung được trên bề mặt pha dầu, bền trong các điều
kiện kĩ thuật của quá trình chế biến thực phẩm.
- Các chất oxi hóa tổng hợp thường dùng là: BTH (Butylated hydroxyltoluen), BHA
( Butylate hydroxyanisole), tocopherol tổng hợp, TBHQ (Tertbutyl hydroquinone),
dodecyl gallate, propyl gallate, ascorbyl palmitate...
1.3. Sơ lược về hợp chất 6-shogaol
Shogaols là thành phần cay nồng của gừng có cấu trúc hóa học tương tự như gingerol.
Phổ biến nhất của nhóm là (6) -shogaol. Giống như zingerone, nó được sản xuất khi gừng được
sấy khô hoặc nấu chín. Hơn nữa, shogaol (và gingerol) được chuyển đổi thành các thành phần
khác khi nhiệt được áp dụng theo thời gian, đó là lý do tại sao gừng mất đi độ cay khi nấu.

Công thức hóa học:

Nhóm Shogaols
(4) -Shogaol, (8) -shogaol, (10) -shogaol và (12) -shogaol (tất cả được tìm thấy trong gừng) cùng
nhau tạo thành nhóm shogaols. Ngoài ra còn tồn tại trong các giống gừng đã được methyl hóa
shogaol: methyl 6-shogaol và methyl 8-shogaol, tương ứng.
Shogaols là những vật phẩm được hình thành trong quá trình bảo quản hoặc thông qua nhiệt dư
thừa, có thể được tạo ra bởi phản ứng khử nước của gingerols. Tỷ lệ shogaol so với gingerols đôi
khi được coi là một dấu hiệu cho thấy chất lượng sản phẩm.

1.4. Chiết xuất shogaol
Chúng thường rất khác nhau về độ tan trong nước và trong các dung môi hữu cơ. Các
shogaols thường dễ tan trong các dung môi phân cực. Tuy nhiên việc chiết xuất cũng tuân theo
một số nguyên tắc sau: Dược liệu tươi là thích hợp nhất cho việc chiết xuất shogaols, tuy nhiên

16


khó thực hiện ở quy mô lớn. Dược liệu khô được bảo quản tốt vẫn đáp ứng yêu cầu chiết xuất
shogaols. Trong dược liệu shogaols thường ở dạng glycosid tan được trong các dung môi như
MeOH, EtOH nóng hoặc nguội. Dung môi này có thể hoà tan 1 số shogaol ở dạng tự do có nhiều
nhóm OH nên MeOH và nhất là EtOH cao độ (70- 90º) thường được dùng. Dược liệu được xay
nhỏ thích hợp cho việc chiết xuất. Thông thường để chiết các shogaols, người ta phải loại các
chất thân dầu bằng Ether dầu hỏa sau đó chiết bằng nước nóng hoặc MeOH hoặc EtOH hoặc hỗn
hợp CHCl3 và EtOH: Dung môi ở các nồng độ khác nhau và nước thường chiết được phần lớn
các shogaol.
Dịch chiết thường đem cô giảm áp ở nhiệt độ thấp (40-70ºC). Trong định tính để đảm bảo
chiết xuất đầy đủ chất, việc chiết xuất shogaol được thực hiện với dung môi qua 2 bước sau: đầu
tiên chiết với MeOH-H2O (9:1) sau đó với MeOH-H2O (1:1). Lượng dung môi chiết nên cho
vừa đủ, để yên trong 6- 12 giờ. Lọc lấy dịch chiết qua bông gòn, bông thuỷ tinh hay giấy lọc

trong phễu Buchner. Gộp chung hai dịch chiết và cô giảm áp để loại hết MeOH. Dịch chiết nước
thu được có thể loại tạp ít phân cực như dầu béo, terpen, chlorophyll, xanthophyll…bằng cách
lắc với hexan, heptan hay ether dầu hoả. Gộp các dịch nước chứa phần lớn khối lượng shogaol
sau khi đã để loại lớp dung môi không phân cực.
CHƯƠNG 2 :VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1. Vật liệu:
2.1.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu được sử dụng là củ gừng khoảng từ 10-12 tháng tuổi được thu mua trực tiếp
tại vườn. Toàn bộ củ gừng sau khi được thu mua về được rửa sạch bùn đất, bụi bẩn và loại bỏ
phần hư dập. Sau đó toàn bộ nguyên liệu được xắt lát mỏng và làm khô đến khi độ ẩm còn
khoảng từ 10% - 15%, sau đó nguyên liệu được nghiền thành bột và lưu trữ ở nhiệt độ 20°C.

Hình 2. 1: Gừng sau khi sơ chế

17


Hình 2. 2: Bột gừng

2.1.2. Dung môi và hóa chất
- Dung môi: etanol công nghiệp, metanol
- Hóa chất: 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH)
Thiết bị

-

Tủ sấy
Cân kĩ thuật
Máy đo quang phổ tử ngoại

Bếp đun

Để bột gừng có thể hòa tan hoàn trong dung môi là methanol và ethanol thì việc sử dụng
máy khuấy từ sẽ mang lại hiệu quả khả quan và tiết kiệm thời gian nhất. Sau khi hỗn hợp được
khuấy đều thì sẽ tiến hành chiết sử dụng phễu chiết. Qua quá trình chiết ta sẽ thu được dung dịch
chứa cao gừng thô và dung môi, quy trình tiếp theo là loại bỏ dung môi để thu được cao Gừng.
Việc sử dụng phương pháp chưng cất có thể mang lại kết quả vì nhiệt độ bay hơi của methanol là
và nhiệt độ bay hơi của ethanol là , nên đây là phương pháp sẽ tách và thu lại được dung môi.

-

Cốc đong (550ml)
Ống đong (100ml)
Đũa thủy tinh
Phễu thủy tinh
Phễu chiết
Ống sinh hàn

18


2.2.

Sừng bò nhám
Bình cầu
Bình tam giác
Giấy lọc
Nhiệt kế
Máy khuấy từ
Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp chiết xuất dược liệu và thu phân đoạn cao:
 Phương pháp ngâm dầm:
Thu cao toàn phần bằng phương pháp chiết ngâm dầm, với dung môi chiết là methanol,
theo tỉ lệ 10 : 1. Cân 20 g bột Gừng cho vào bình ngâm. Rót dung môi vào bình cho đến xấp xấp
bề mặt của mẫu. Giữ yên ở nhiệt độ phòng trong một ngày cho dung môi xuyên thấm vào cấu
trúc tế bào thực vật và hòa tan các hợp chất tự nhiên. Thu dịch chiết và tiếp tục rót dung môi mới
vào bình. Gộp dịch chiết lại đem cô giảm áp để thu hồi dung môi và có được cao toàn phần.

 Tách chiết cao methanol thô chứa 6-gingerol từ củ gừng bằng phương pháp khuấy
từ không gia nhiệt:
Hỗn hợp gồm 30 g bột nguyên liệu có độ ẩm từ 10% - 15% và 300 mL methanol được
khuấy với máy khuấy từ ở tốc độ 800 vòng/phút trong 60 phút. Dịch methanol thu được đem lọc,
ly tâm, gạn bỏ kết tủa, cô quay đuổi dung môi, thu được cao methanol thô chứa 6-gingerol. Quá
trình được lặp lại 3 lần thu được tổng lượng cao methanol thô là 3,292 g, đạt hiệu suất 10,97%.

 Tách chiết sản phẩm 6-gingerol thô:
Mẫu cao methanol thô (5 g) được hòa với 20 mL methanol và 50 mL nước cất. Chiết với
hexane ba lần mỗi lần 100 mL để loại bỏ chất béo và các hợp chất không phân cực. Tiếp tục chiết
với ethyl acetate ba lần mỗi lần với 100 mL. Cô đuổi dung môi dưới áp suất kém thu được cao
ethyl acetate thô.

Hình 2. 3: Sơ đồ chưng cất hồi lưu.

19


Chưng cất là phương pháp dùng để tách riêng hỗn hợp các chất lỏng cũng như hỗn hợp
các khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn
hợp.

Có hàng loạt phương pháp để tách một hỗn hợp. Tính đặc biệt của chưng cất là dùng
năng lượng như là phương tiện trợ giúp để tách. So với các phương tiện trợ giúp khác, ví dụ như
là các chất hấp thụ hay dung môi, năng lượng có một ưu thế lớn đó là có thể dễ dàng đưa vào và
lấy ra khỏi hệ thống. Chưng cất dựa trên nhiệt độ sôi khác nhau của các chất lỏng tham gia. Các
chất lỏng có áp suấ hơi khác nhau tại cùng một nhiệt độ. Nếu năng lượng vào hệ thống, vì có áp
suất hơi khác nhau, chất có áp suất hơi cao hơn ( nhiệt độ sôi thấp hơn) bốc hơi nhiều hơn các
chất khác. Vì thế mà nồng độ của chất có nhiệt độ sôi thấp hơn trong phần cất cao hơn là ở trong
hỗn hợp ban đầu.
Các phương pháp chưng cất
Chưng cất phân đoạn: là một trong những phương pháp kinh điển dùng để tách các chất
bay hơi ra khỏi một hỗn hợp dựa vào sự khác biệt nhiệt độ sôi của các chất trong hỗn hợp. Quá
trình chưng cất có thể thực hiện ở áp suất khí quyển hay áp suất giảm. Phương pháp chưng cất
phân đoạn được thực hiện với những bình cất có lắp cột phân đoạn và thường được nối với máy
hút chân không để giảm nhiệt độ chưng cất, giảm ảnh hưởng tới các chất nhạy cảm với nhiệt độ.
Nhiệt độ và áo suất theo dõi trong quá trình chưng cất. Phương pháp này thường áp dụng để tách
các chất thành phần của tinh dầu.
Chưng cất bằng hơi nước trực tiếp: dung để tách các hỗn hợp gồm các chất khó bay hơi
và tạp chất không bay hơi, thường được ứng dụng trong trường hợp chất được tách không tan
trong nước.
Chưng cất chân không: dung trong trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi của cấu tử. Ví dụ
như trường hợp các cấu tử trong hôn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao hay trường hợp các cấu
tử ở nhiệt độ sôi quá cao.
Chưng luyện: là phương pháp phổ biến nhất dung để tách hoàn toàn hỗn hợp các cấu tử
dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào nhau. Chưng luyện ở áp
suất thấp dung cho các hỗn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao và các hỗn hợp có nhiệt độ sôi quá
cao. Chưng luyện ở áp suất cao dung cho các hỗn hợp không hóa lỏng ở áp suất thường.
Chưng luyện trích ly: Phương pháp này dựa trên cơ sở thêm một cấu tử mới vào hỗn hợp
ở đĩa trên cùng của tháp, cấu tử đó gọi là cấu tử phân ly có độ bay hơi bé, nó có tác dụng làm
thay đổi độ bay hơi của các cấu tử khác trong hỗn hợp. Phải chọn cấu tử phân ly làm sao để khi
thêm vào hỗn hợp cần chưng thì nó làm tang độ bay hơi của cấu tử trong hỗn hợp. Nếu hỗn hợp

tạo thành dung dịch đẳng phí, điểm đắng phí đó sẽ mất khi thêm cấu tử phân ly vào.
Chưng luyện đẳng phí: Phương pháp này cũng dựa trên nguyên tắc thêm vào hỗn hợp
một cấu tử phân ly, khác với chưng luyện trích ly là ở đây cấu tử phân ly phải có độ bay hơi lớn
hơn độ bay hơi của cấu tử trong hỗn hợp. Tác dụng của nó cũng như trong trường hợp chưng
luyện trích ly, nghĩa là làm thay đổi độ bay hơi tương đối của các cấu tử trong hỗn hợp. Thêm
vào đó nó tạo thành với cấu tử dễ bay hơi (hay cả hai cấu tử) dung dịch đẳng phí có độ bay hơi

20


lớn. như thế trong kết quả chưng luyện sản phẩm đỉnh tháp sẽ là hỗn hợp đẳng phí và sản phẩm
đáy là cấu tử ở dạng nguyên chất. Phương pháp này tiện lợi và tiết kiệm trong trường hợp cấu tử
phân ly không tan vào cấu tử dễ bay hơi.
Tùy theo từng loại nguyên liệu mà quy trình chƣng cất có những điểm khác nhau nhất
định. Nhƣng nhìn chung chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc để thu hợp chất hóa học có trong nguồn
nguyên liệu tự nhiên có những công đoạn cơ bản sau:
Nguyên liệu

Xử lý

Chưng cất

Dung dịch

Hình 2. 4: Sơ đồ quy trình thực hiện

2.2.2. Phương pháp chiết:
Nguyên liệu:
Gừng sau khi phơi khô được nghiền nhỏ thành dạng bột.
Dung môi được dùng cho quá trình chiết là methanol.

21


Hình 2. 5: Gừng khô được nghiền thành dạng bột
Thực nghiệm:
Bột gừng được cho vào cốc đong cùng với dung môi là ethanol với tỷ lệ 50g gừng
tương ứng với 500 ml ethanol, hỗn hợp ở dạng huyền phù được khuấy trên máy khuấy từ không
gia nhiệt với tốc độ khuấy 400-600 vòng/ phút trong 24h.
Xây dựng sơ đồ lắp đặt dụng cụ, thiết bị thí nghiệm
Sau khi khuấy hỗn hợp methanol và bột gừng ta lọc hỗn hợp thu được qua giấy lọc, loại
bỏ phần chất rắn, chỉ thu dịch chiết.

22


Hình 2. 6: Khuấy bột với dung môi.

- Dịch chiết thu được sau quá trình lọc qua giấy lọc được chưng cất ở nhiệt độ 70-80 để
loại bỏ ethalnol.

Hình 2. 7: Hệ chưng cất để loại bỏ methanol
Sau khi chưng cất loại bỏ methanol thu được cao gừng thô chứa hợp chất 6-gingerol

23


Hình 2. 8: Cao gừng thô
Phương pháp này có ưu điểm là dễ thực hiện trên quy mô phòng thí nghiệm, dễ kiểm soát
đƣợc nhiệt độ, tốc độ khuấy, cho sản phẩm có chất lượng cao. Tuy nhiên, phương pháp này có

nhƣợc điểm là tốn nhiều thơi gian, nhiều công đoạn thực hiện.
Sơ đồ thực hiện quy trình:

Hình 2. 9: Sơ đồ quy trình thực hiện.

24


2.3. Đánh giá khả năng chống oxi hóa của hoạt chất 6-Gingerol trong cao gửng thô.
2.3.1. Sơ lược về chất thử DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl)
DPPH là tên viết tắt phổ biến của hợp chất hóa học hữu cơ 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl. Nó là
một loại bột tinh thể màu tối bao gồm các phân tử gốc tự do ổn định. DPPH có hai ứng dụng
chính, cả trong nghiên cứu trong phòng thí nghiệm: một là theo dõi các phản ứng hóa học liên
quan đến các gốc tự do, đáng chú ý nhất là xét nghiệm chống oxy hóa phổ biến và một là tiêu
chuẩn về vị trí và cường độ của tín hiệu cộng hưởng điện từ.

- DPPH
Phương pháp quét gốc tự do DPPH là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện. Phương pháp này
dùng để thực hiện phản ứng mang tính chất sàng lọc tác dụng chống oxi hóa của mẫu nghiên cứu
trong thử nghiệm ban đầu. ¾ Nguyên tắc: DPPH là gốc tự do ổn định, không tự kết hợp đề tạo
thành nhị nhân tử. Gốc tự do có màu tím nhờ vào điện tử N chưa ghép đôi. Chất có tác dụng
chống oxi hóa sẽ làm giảm màu của DPPH. Sự mất màu này là do các gốc tự do DPPH đã kết
hợp với một H của chất nghiên cứu để tạo thành DPPH dạng nguyên tử. Hoạt tính quét gốc tự do
của chất nghiên cứu tỉ lệ thuận với độ mất màu của DPPH. Xác định bằng cách đo độ hấp thụ ở
bước sóng 516 nm.

Cơ chế:

25