Xây dựng và tối ưu hóa quy trình chiết xuất curcuminoid từ dư phẩm bột nghệ vàng (curcuma longa l , zingiberaceae)

.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH
-----------------

BỘ Y TẾ

ĐỒN XN TUYỀN

XÂY DỰNG VÀ TỐI ƯU HĨA
QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT CURCUMINOID
TỪ DƯ PHẨM BỘT NGHỆ VÀNG
(Curcuma longa L., Zingiberaceae)

Ngành: Kiểm nghiệm thuốc và Độc chất
Mã số: 8720210

Luận văn Thạc sĩ Dược học

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. VĨNH ĐỊNH
Thành phố Hồ Chí Minh - 2019

.


.

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố

trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tơi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm
ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Học viên thực hiện Luận văn

Đoàn Xuân Tuyền

.


.

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn đến Thầy PGS.TS. Vĩnh Định
và Cô TS. Nguyễn Hữu Lạc Thủy luôn tận tâm chỉ bảo, góp ý và dành thời gian chỉnh
sửa để em được hồn chỉnh luận văn.
Kính gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể q Thầy Cơ khoa Dược – Đại Học Y
Dược thành phố Hồ Chí Minh, quý Thầy Cơ bộ mơn Phân Tích – Kiểm Nghiệm đã
dành trọn tâm huyết để truyền đạt kiến thức; hướng dẫn, giúp đỡ trong suốt khóa học
và thực hiện đề tài.
Trân trọng cảm ơn quý Thầy Cô phản biện, quý Thầy Cô trong Hội đồng đã dành thời
gian tìm hiểu và nhận xét giúp em hoàn thiện luận văn.
Trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc Trung tâm Kiểm nghiệm tỉnh Bình Dương đã tạo
mọi điều kiện, giúp đỡ, hỗ trợ cho tôi hồn thành khóa học.
Chân thành cảm ơn DS.CK1. Nguyễn Khắc Sơn – công ty TNHH THƯƠNG MẠI
VÀ DỊCH VỤ KHANG MINH (TP. Buôn Ma Thuột, Đắk Lắk) đã tài trợ thực hiện
nghiên cứu này.
Xin cảm ơn Thầy TS. Phan Văn Hồ Nam đã tạo điều kiện thuận lợi về dụng cụ, cũng
như giúp đỡ em và các bạn chủ động được thời gian trong suốt quá trình thực hiện đề

tài tại phịng thí nghiệm.
Cảm ơn các anh chị kỹ thuật viên trong bộ môn, các bạn DCQ2014 đã đồng hành.
Cảm ơn tập thể lớp CH Kiểm nghiệm Thuốc & Độc chất (2017 – 2019); anh chị em
Khoa Dược phẩm – Mỹ phẩm, Khoa Vi sinh – Đông Dược của Trung tâm Kiểm
nghiệm Bình Dương ln gắn bó, giúp đỡ trong suốt thời gian qua.
Và bằng tất cả yêu thương, xin cảm ơn gia đình đã ln động viên và đồng hành đặc
biệt là những giai đoạn khó khăn trong quá trình thực hiện luận văn.
Mặc dù đã rất cố gắng để thực hiện, song luận văn không tránh khỏi thiếu sót, rất
mong được sự góp ý của Thầy cơ để luận văn được hoàn chỉnh hơn. Một lần nữa, xin
trân trọng cảm ơn!

.


.

i

TĨM TẮT
Luận văn Thạc sĩ – Khóa 2017 – 2019
Ngành: Kiểm nghiệm thuốc và độc chất – Mã số: 8720210

XÂY DỰNG VÀ TỐI ƯU HĨA QUY TRÌNH
CHIẾT XUẤT CURCUMINOID TỪ DƯ PHẨM BỘT NGHỆ VÀNG
(Curcuma longa L., Zingiberaceae)
Đoàn Xuân Tuyền
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Vĩnh Định
Đặt vấn đề
Thân rễ Nghệ vàng tươi (Rhizoma Curcumae longae) sau khi thu lấy tinh bột, phần
bã (dư phẩm) còn chứa nhiều curcuminoid. Để tận thu nguồn dư phẩm trong việc

chiết xuất curcuminoid, đề tài được thực hiện nhằm đánh giá hàm lượng; khảo sát các
yếu tố và tối ưu hóa quy trình chiết xuất curcuminoid từ dư phẩm dưới sự hỗ trợ của
phần mềm JMP 10.0. Quy trình được ứng dụng để chiết xuất, tinh chế thu
curcuminoid có hàm lượng cao và phân lập các thành phần tinh khiết.
Đối tượng - phương pháp nghiên cứu
Đối tượng: curcuminoid trong dư phẩm của Nghệ vàng.
Phương pháp: đánh giá chất lượng nguồn dư phẩm, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng và
tối ưu hóa quy trình chiết curcuminoid xuất dưới sự hỗ trợ của phần mềm JMP 10.0,
mơ hình đáp ứng bề mặt Box-Behnken. Sản phẩm sau khi chiết xuất được tinh chế
đạt hàm lượng ≥ 95 % và phân lập các thành phần tinh khiết.
Kết quả
Điều kiện tối ưu thu được để chiết curcuminoid từ dư phẩm: thời gian chiết trong môi
trường kiềm 30 phút, nồng độ dung dịch natri hydroxyd 0,05 M và dịch kiềm được
acid hóa đến pH 3. Kết quả chiết xuất đánh giá tính lặp lại của quy trình thu được
hàm lượng curcuminoid 7,26 ± 0,099 % phù hợp với giá trị dự đoán 7,31 %.
Sản phẩm được tinh chế bằng methanol – nước (5:1) chứa hàm lượng curcuminoid
95,1 %, phân lập 3 hợp chất tinh khiết được định tính và xác định hàm lượng CUR
(98,1 %), DMC (99,1 %) và BDMC (98,5 %).
Kết luận
Việc chiết xuất curcuminoid từ dư phẩm bột Nghệ vàng với quy trình chiết xuất đơn
giản sẽ góp phần tăng giá trị kinh tế cho người nơng dân trồng nghệ.
Từ khóa: curcuminoid, Curcuma longa L., tối ưu hóa, Box-Behnken, JMP 10.0.

.


.

ABSTRACT
Master’s thesis – Academic course: 2017 – 2019

Speciality: Drug quality control and toxicology Code: 8720210
DEVELOPMENT AND OPTIMIZATION OF CURCUMINOIDS
EXTRACTION FROM TURMERIC POWDER RESIDUES
(Curcuma longa L., Zingiberaceae)
Doan Xuan Tuyen
Supervisors: Assoc. Prof. Vinh Dinh
Background
Fresh turmeric root (Rhizoma Curcumae longae), after separating the starch, the
residue (residues) contain a lot of curcuminoid. In order to utilize this source of
curcuminoids extract, the study was conducted to evaluate the content; to investigate
the factors and to optimize the curcuminoids extraction from the residue under the
support of JMP 10.0 software. The process is applied to extract, refine curcuminoid
with high content and isolate the pure ingredients.
Materials – Methods
Materials: curcuminoids in yellow turmeric powder residues.
Methods: evaluation of curcuminoids content in yellow turmeric powder residues,
investigating the factors affecting curcuminoids extraction and optimization of
extraction under the support of JMP 10.0 software, Box-Behnken surface response
model. The product is purified with content ≥ 95% and isolated the pure ingredients.
Result
The optimal conditions for curcuminoids extraction from residues: alkaline extraction
time: 30 minutes, sodium hydroxyde solution concentration: 0.05 M and acidification
pH: 3. The extracted results evaluate the repeatability of the proces to obtain a
curcuminoid content of 7.26 ± 0.099% consistent with the predicted value of 7.31%.
The product is refined by methanol – water (5:1) with curcuminoids content 95.1%,
isolate 3 pure compounds that are qualitative and determine CUR (98.1%), DMC
(99.1%) and BDMC (98.5%).
Conclusion
The extract of curcuminoids from the yellow powder residues which simple process
will contribute to increasing economic value for turmeric farmers.

Keywords: Curcuminoid, Curcuma longa L., Optimization, Box-Behnken, JMP 10.0.

.


.

MỤC LỤC
Trang

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................. vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ ....................................................... viii
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................. ix
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ NGHỆ VÀNG ....................................................................... 3
1.2. TỔNG QUAN VỀ HỢP CHẤT CURCUMINOID ............................................. 7
1.3. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT CURCUMINOID ................... 10
1.3.1. Phương pháp chiết xuất thường quy ........................................................ 10
1.3.2. Phương pháp chiết xuất kết hợp sử dụng tối ưu hóa bằng phần mềm ..... 12
1.4. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP CURCUMIN VÀ TINH CHẾ
CURCUMINOID ...................................................................................................... 16
1.4.1. Một số phương pháp phân lập curcumin ................................................. 16
1.4.2. Một số phương pháp tinh chế curcuminoid ............................................. 17

Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 18
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ........................................................................... 18
2.2. NGUYÊN VẬT LIỆU THỬ NGHIỆM ............................................................. 18
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................................... 19
2.3.1. Thu thập và xử lý mẫu ............................................................................. 19

2.3.2. Đánh giá chất lượng nguồn dư phẩm bột nghệ vàng ............................... 20
2.3.3. Tối ưu hóa quy trình chiết xuất curcuminoid .......................................... 22
2.3.4. Ứng dụng chiết xuất, phân lập curcuminoid từ dư phẩm ........................ 25

.


i.

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ....................................................... 29
3.1. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DƯ PHẨM BỘT NGHỆ VÀNG........................ 29
3.2. TỐI ƯU HĨA QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT CURCUMINOID ....................... 32
3.2.1. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình ............................. 32
3.2.2. Kết quả tối ưu hóa quy trình chiết xuất bằng phần mềm JMP 10.0 ........ 36
3.2.3. Đánh giá quy trình chiết xuất đã được tối ưu hóa ................................... 40
3.3. ỨNG DỤNG CHIẾT XUẤT VÀ PHÂN LẬP CURCUMINOID .................... 42
3.3.1. Chiết xuất curcuminoid............................................................................ 42
3.3.2. Tinh chế sản phẩm ................................................................................... 43
3.3.3. Phân lập các thành phần tinh khiết trong hỗn hợp curcuminoid ............. 46
3.3.4. Đánh giá các chất đã phân lập ................................................................. 48
3.4. BÀN LUẬN ....................................................................................................... 58
3.4.1. Đánh giá chất lượng nguồn dư phẩm bột nghệ vàng ............................... 58
3.4.2. Tối ưu hóa quy trình chiết xuất bằng phần mềm JMP 10.0..................... 59
3.4.3. Ứng dụng chiết xuất và phân lập curcuminoid ........................................ 61

Chương 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................ 64
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 64
ĐỀ NGHỊ................................................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

.


.

i

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Từ ngun

Tiếng việt

BDMC

Bisdemethoxycurcumin

Curcumin III

CTPT

Cơng thức phân tử

CUR

Curcumin

Curcumin

DMC

Demethoxycurcumin

Curcumin II

DSC

Differential scanning
calorimetry

Phân tích nhiệt quét vi sai
Hàm lượng nguyên trạng

HL NT
HPLC

High-performance liquid
chromatography

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

IR

Infrared Spectra

Quang phổ hồng ngoại
Khối lượng phân tử

KLPT
LC_MS

Liquid chromatography-mass
spectrometry

Sắc ký lỏng khối phổ

Rf

Retention factor

Thừa số chậm (Hệ số di
chuyển)

SKLM

Sắc ký lớp mỏng

SKĐ

Sắc ký đồ

TB

Trung bình

TLTK

Tài liệu tham khảo

tt : tt

thể tích : thể tích

UV - Vis

Ultraviolet – Visible

Tử ngoại khả kiến

USP

The United States
Pharmacopoeia

Dược điển Mỹ

.


.
ii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ
Trang
Hình 2.1. Cấu trúc hóa học của hợp chất curcuminoid .............................................7
Hình 2.2. Cấu trúc của một số thành phần khác trong hỗn hợp curcuminoid...........8
Hình 2.3. Cấu trúc dạng ceton (A) và enol (B) của curcuminoid .............................9
Hình 3.4. Một số bộ phận của cây Nghệ vàng và các mẫu thử ...............................19

Hình 3.5. Mơ hình tương quan giữa các yếu tố với hàm lượng curcuminoid .........37
Hình 3.6. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đối với hàm lượng curcuminoid ......37
Hình 3.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng curcuminoid ...............................38
Hình 3.8. Mơ hình đáp ứng bề mặt thể hiện bởi các yếu tố ....................................39
Hình 3.9. Sự tương tác giữa các yếu tố ...................................................................39
Hình 3.10. Các điều kiện tối ưu của quy trình ........................................................40
Hình 3.11. Sản phẩm kết tinh trong (A): methanol – nước (5 : 1) và (B): isopropanol
– n-hexan (1 : 1,5) ...................................................................................................45
Hình 3.12. Cột sắc ký rửa giải các phân đoạn trong hỗn hợp curcuminoid ............46
Hình 3.13. Tinh thể hình thành trong các phân đoạn PĐ1, PĐ3, PĐ5 ...................47
Hình 3.14. Tinh thể PĐ1, PĐ3, PĐ5 dưới kính hiển vi ..........................................48
Hình 3.15. SKLM các chất phân lập trong 3 hệ dung môi dưới ánh sáng thường .48
Hình 3.16. Phổ UV-Vis của CUR đối chiếu và PĐ1 ..............................................49
Hình 3.17. Phổ UV-Vis của DMC đối chiếu và PĐ3 .............................................49
Hình 3.18. Phổ UV-Vis của BDMC đối chiếu và PĐ5 ...........................................50
Hình 3.19. Cơng thức cấu tạo của CUR, DMC và BDMC .....................................54
Hình 3.20. Sắc ký đồ, đường bình đồ của PĐ1 .......................................................55
Hình 3.21. Sắc ký đồ, dường bình đồ của PĐ3 .......................................................56
Hình 3.22. Sắc ký đồ, đường bình đồ của PĐ5 .......................................................57
Sơ đồ 2.1. Quy trình tổng quát chiết xuất curcuminoid từ dư phẩm bột nghệ
vàng .........................................................................................................................22
Sơ đồ 3.2. Quy trình chiết xuất curcuminoid từ dư phẩm.......................................42

.


.

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang

Bảng 2.1. Tính chất vật lý đặc trưng của curcuminoid .............................................9
Bảng 3.2. Kết quả kiểm tra tính thích hợp của hệ thống .........................................29
Bảng 3.3. Kết quả xây dựng đường tuyến tính .......................................................30
Bảng 3.4. Tóm tắt kết quả định lượng curcuminoid trong các mẫu T1, T2, T3 ....30
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát dung dịch kiềm............................................................32
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ natri hydroxyd ......................32
Bảng 3.7. Kết quả khảo sát dung dịch acid để acid hóa ..........................................33
Bảng 3.8. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH dịch kiềm sau khi acid hóa ...........33
Bảng 3.9. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết trong môi trường kiềm .. 34
Bảng 3.10. Kết quả ảnh hưởng của thời gian lắng tủa ............................................34
Bảng 3.11. Kết quả định lượng curcuminoid theo mơ hình Box-Behnken ............36
Bảng 3.12. Kết quả chiết xuất curcuminoid theo điều kiện tối ưu hóa ...................41
Bảng 3.13. Kết quả chiết xuất curcuminoid ............................................................42
Bảng 3.14. Kết quả khảo sát một số dung mơi hịa tan loại tạp ..............................43
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hàm lượng curcuminoid trong sản phẩm 44
Bảng 3.16. Hàm lượng curcuminoid của sản phẩm kết tinh trong hỗn hợp methanol
- nước (5 : 1) và hỗn hợp isopropanol – n-hexan (1 : 1,5) ......................................45
Bảng 3.17. Kết quả khai triển sắc ký ......................................................................47
Bảng 3.18. Kết quả kiểm tra độ tinh khiết chất PĐ1, PĐ3, PĐ5 bằng SKLM .......49
Bảng 3.19. Các nhóm chức của PĐ1, PĐ3 PĐ5 suy ra từ phổ IR ..........................50
Bảng 3.20. Phổ 1H-NMR (DMSO – d6, 500 MHz) của PĐ3 so với TLTK ...........51
Bảng 3.21. Phổ 13C-NMR (DMSO – d6, 125 MHz) của PĐ3 so với TLTK ..........52
Bảng 3.22. Phổ 1H-NMR (DMSO – d6, 500 MHz) của PĐ5 so với TLTK ..........53
Bảng 3.23. Phổ 13C-NMR (DMSO – d6, 125 MHz) của PĐ5 so với TLTK ........53
Bảng 3.24. Kết quả xác định hàm lượng của PĐ1 ..................................................56
Bảng 3.25. Kết quả xác định hàm lượng của PĐ3 ..................................................56
Bảng 3.26. Kết quả xác định hàm lượng của PĐ5 .................................................57

.

.

MỞ ĐẦU
Thân rễ nghệ vàng (Rhizoma Curcumae longae) và các chế phẩm từ dược liệu này
được sử dụng rất nhiều trong y học cũng như trong đời sống. Curcuminoid là một
trong những hoạt chất chiết xuất từ nghệ được báo cáo có nhiều tác dụng dược lý như
kháng viêm, kháng khuẩn, kháng nấm và chống ung thư [16], [17], [27], [42], [46].
Các sản phẩm có thành phần curcuminoid được sử dụng để điều trị các bệnh viêm
gan, rối loạn kinh nguyệt, động kinh [41]; ứ máu và giảm đau [12], …
Qua chuyến tham quan thực tế cơ sở sản xuất các thành phẩm từ nghệ vàng tại thành
phố Buôn Ma Thuột, Đắk Lắk; củ nghệ tươi sau khi thu hoạch được làm sạch, cho
vào máy xay, xay nhuyễn, vắt lấy nước, để lắng, phần lắng bên dưới được rửa 4 - 5
lần với nước thu tinh bột. Phần bã là một trong các nguồn dư phẩm còn lại sau khi
tách lấy tinh bột chưa được tận dụng. Do tính chất của curcuminoid khơng tan trong
nước nên chắc chắn sẽ cịn lại trong bã này.
Đã có rất nhiều cơng trình nghiên cứu chiết xuất curcuminoid; phần lớn sử dụng dung
môi hữu cơ: methanol, ethanol, ethyl acetat, aceton [17], [34], [32], [38]. Kỹ thuật
chiết xuất thường gặp: soxhlet [19], siêu âm [32], vi sóng [16], CO2 siêu tới hạn [27].
Trong các dung môi, ethanol được báo cáo cho hiệu suất chiết xuất cao và thân thiện
với môi trường. Tuy nhiên, ethanol là dung mơi hịa tan rất tốt các chất hữu cơ nên
sản phẩm có nhiều tạp chất, và để thu sản phẩm có hàm lượng curcuminoid cao địi
hỏi nhiều bước tinh chế phức tạp.
Ngồi ra, tính chất hóa học của curcuminoid cho thấy có thể chiết bằng dung mơi
kiềm sau đó tủa lại trong môi trường acid [3].
Từ thực tế yêu cầu và những lập luận trên, đề tài:
“Xây dựng và tối ưu hóa quy trình chiết xuất curcuminoid
từ dư phẩm bột nghệ vàng Curcuma longa L., Zingiberaceae”
được thực hiện.

.


.

Mục tiêu của đề tài:
1. Đánh giá chất lượng nguồn dư phẩm
2. Tối ưu hóa quy trình quy trình chiết xuất “curcuminoid”
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình chiết xuất
- Tối ưu hóa quy trình dưới sự hỗ trợ của phần mềm JMP 10.0, mơ hình đáp
ứng bề mặt Box-Behnken
3. Ứng dụng:
- Chiết xuất curcuminoid từ dư phẩm bằng quy trình tối ưu đã thu được
- Phân lập các thành phần tinh khiết trong hỗn hợp curcuminoid

.


.

3

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Tên khoa học
Nghệ vàng có tên khoa học là Curcuma longa L. hay Curcuma domestica Val., thuộc
họ Gừng Zingiberaceae [3]
Bộ phận dùng
Bộ phận dùng làm thuốc: Thân rễ được gọi là Khương hoàng (Rhizoma Curcumae
longae) và rễ củ gọi là Uất kim (Radix Curcumae longae) [2].

Thân rễ thu hoạch vào tháng 8 – 9, cắt bỏ hết rễ, thân rễ để riêng. Muốn bảo quản lâu
phải đồ hoặc hấp từ 6 – 12 (giờ), để ráo nước, phơi nắng, sấy khô [2], [3].
Trong y học cổ truyền nghệ được chế biến thành các dạng: thái phiến; sao với giấm;
phiến sao vàng; chế với giấm và phèn chua [3].
Cơng dụng
Thân rễ nghệ có tác dụng hành khí, phá huyết, chỉ thống, sinh cơ. Nghệ dùng để chữa
kinh nguyệt không đều, bế kinh, đau tức sườn ngực, khó thở. Phụ nữ đau bụng sau đẻ
do máu xấu không sạch, hoặc ứ huyết do sang chấn, vết thương lâu liền miệng [2].
Theo y học cổ truyền Ấn Độ, nghệ dùng để bổ và lọc máu, trị sốt rét, trộn với sữa
nóng trị cảm lạnh; dùng nghệ đắp ngồi chữa các bệnh loét không đau; nước sắc thân
rễ nghệ có tác dụng giảm đau trong viêm có mủ. Trong y học Trung Quốc, nghệ dược
dùng làm thuốc kích thích, bổ, giảm đau, cầm máu, được chỉ định trong loét dạ dày,
tiểu ra máu, ... Dùng ngoài chữa vết thương, trĩ, viêm da và nấm tóc [3].
Những cơng dụng có được ở trên do hoạt tính dược lý của nhiều thành phần trong
nghệ, trong đó nổi bật là hợp chất curcuminoid với các tính chất:
a) Hoạt tính chống oxy hóa
Curcuminoid có khả năng chống oxy hóa, đã được báo cáo vào năm 1975. Hợp chất
này hoạt động như một chất dập tắt các gốc tự do, bảo vệ huyết sắc tố khỏi q trình
oxy hóa. Trong ống nghiệm, curcumin có thể ức chế việc tạo ra oxy phản ứng như

.


.

4

anion superoxid, H2O2 và gốc nitrit bởi các đại thực bào được hoạt hóa, có vai trị
quan trọng trong phản ứng viêm [17], [41].
Cơ chế chống oxy hóa của curcumin gồm một hay nhiều bước sau: trung hòa các gốc

tự do; tương tác với các tác nhân oxy hóa và ngăn cản chúng phát triển; kết hợp với
oxy và làm giảm khả năng phản ứng oxy hóa; ngăn cản các enzym oxy hóa như
cytochrom P450; tạo phức hay phá hủy tính oxy hóa của các ion kim loại [19].
b) Hoạt tính bảo vệ thần kinh
Curcumin được chứng minh có tác dụng bảo vệ thần kinh bằng cách tăng sự tăng sinh
và di chuyển của các tế bào Schwann; có tác dụng giống như thuốc chống trầm cảm
thông qua sự ức chế biểu hiện gen cytokin ở vỏ não trước và đồi hải mã của chuột khi
bị gây stress nhẹ mãn tính [31].
c) Hoạt tính kháng viêm, kháng virus, vi khuẩn và ký sinh trùng
Trong quá trình viêm nhiễm, cơ thể sinh ra một chất giống hormon là acid
arachidonic. Acid arachidonic dưới tác dụng của enzym cyclooxygenase sẽ bị chuyển
hóa thành: prostaglandin làm giãn mạch máu, gây mẫn đỏ, trương phồng, đau nhức;
thromboxan ngăn quá trình cung cấp máu và năng lượng cho tế bào; leukotrien làm
tăng khả năng thấm qua mạch làm trương phồng mơ dẫn đến q trình viêm [40].
Sự liên quan giữa cấu trúc hóa học và hoạt tính của curcuminoid đã được nghiên cứu
cho thấy sự hiện diện của liên kết đôi ở C3,4 và C3”,4” và nhóm OH ở C8,8” trên vịng
benzen tạo ra hoạt tính kháng viêm cho hợp chất này. Do vậy, curcuminoid có khả
năng ngăn cản enzym cyclooxygenase và lipoxygenase làm giảm viêm từ sự chuyển
hóa acid arachidonic [16].
Hỗn hợp curcuminoid và từng thành phần riêng lẻ đều có hoạt tính kháng khuẩn,
kháng nấm, trong đó curcuminoid > DMC > BDMC > CUR [1].
Curcumin ức chế sự tích hợp HIV-1 cần thiết cho sự nhân lên của virus và ức chế ánh
sáng cực tím gây ra biểu hiện gen HIV. Do đó, curcumin và các chất tương tự có thể
có tiềm năng phát triển thuốc mới chống lại HIV [17].

.


.

5

d) Hoạt tính chống đơng máu
Hoạt tính chống đơng máu của CUR và DMC được thể hiện qua tác dụng ức chế yếu
tố hoạt hóa X và tạo thrombin trong q trình đơng máu; chưa ghi nhận hoạt tính
chống đơng máu của BDMC. Về cấu trúc hóa học, CUR và BDMC chỉ khác nhau sự
thay thế nhóm ortho–methoxy ở vị trí 3 của nhóm phenyl, nhưng hoạt động chống
oxy hóa rất khác nhau. Sự tương tác liên kết hydro giữa –OH phenol và các nhóm
ortho–methoxy trong curcumin ảnh hưởng đến năng lượng liên kết -OH và sự linh
động nguyên tử H của các gốc tự do, do đó curcumin trở thành một chất dập tắt gốc
tự do tốt hơn so với BDMC [22].
e) Ngăn cản và điều trị ung thư
Curcuminoid ức chế sự tạo khối u, tác động đến hầu hết các giai đoạn của quá trình
hình thành và phát triển khối u [41].
Trong giai đoạn đầu của bệnh, các tế bào bình thường bị tác động bởi các gốc tự do
và bị biến đổi thành các tế bào ung thư. Curcuminoid có thể ngăn chặn q trình này
bằng cách bắt giữ các gốc oxy hóa như: gốc hydroxyl OH+, gốc peroxyl ROO+, nitric
oxid NO và peroxynitrit ONO–. Curcuminoid được chứng minh có khả năng ức chế
sự phát triển và di căn đối với một vài loại tế bào ung thư. Khả năng làm giảm q
trình di căn này cịn phụ thuộc vào nguồn gốc và loại khối u [30].
f) Hoạt tính bảo vệ gan
Curcumin có thể bảo vệ gan thơng qua việc chống nhiễm trùng, chống oxy hóa, ức
chế xơ hóa và các yếu tố gây tổn thương gan: ức chế sao chép của vius HCV bằng
cách hoạt hóa heme oxyase–1; bảo vệ gan của bệnh nhân tiểu đường thơng qua điều
hịa chu trình chết tế bào qua trung gian nội bào gan (Afrin và cộng sự, 2015). Kết
hợp Curcumin và N–acetyl cysteine giúp cải thiện tổn thương gan và thận do quá liều
acetaminophen (Kheradpezhouh và cộng sự, 2010) [31].
Thành phần hóa học của nghệ
Thân rễ nghệ vàng có chứa curcuminoid (2 – 8 %); tinh dầu (3,0 – 5,0 %) màu vàng
nhạt, mùi thơm; chất khoáng, protein, chất béo, carbohydrat, …[35].

.


.

6

Tinh dầu:
Tinh dầu là thành phần hóa học có hoạt tính, tạo hương thơm cho nghệ. Thành phần
của tinh dầu nghệ chủ yếu các hợp chất sesquiterpen ceton: arturmeron, α–turmeron,
β–turmeron và curlon [3].
Nhiều hợp chất terpen khác cũng được xác định trong tinh dầu nghệ là α và β pinen,
camphen, limonen, terpinen, caryophyllen, borneol, isoborneol, camphor, eugenol,
cineol, curzerenon và curcumen [3].
Các hợp chất flavonoid:
Flavonoid và glycosid của chúng đã được các nghiên cứu gần đây tìm thấy từ thân rễ
nghệ. Đến nay, 18 flavonoid được phân lập và định tính, trong đó có 1 flavanonol, 5
flavon và 11 flavonol. Phần aglycon của chúng bao gồm: luteolin, apigenin, quercetin,
kaempferol và myricetin [31].
Chất nhựa dầu (oleoresin):
Oleoresin là hỗn hợp các hợp chất được chiết xuất bằng dung mơi từ nghệ, gồm có:
curcuminoid, dầu dễ bay hơi, chất béo và chất dẻo không bay hơi [35].
Curcuminoid là một trong các thành phần có hoạt tính chính từ chất nhựa dầu của
nghệ. Đến nay, 50 curcuminoid đã được xác định bao gồm 3 nhóm cấu trúc:
curcuminoid mạch thẳng, curcuminoid vòng và dạng kết hợp với monoterpen hoặc
sesquiterpen; trong đó, dạng mạch thẳng phổ biến nhất [31]. Cấu trúc, tính chất của
hợp chất này sẽ được trình bày ở mục 2.2.
Các thành phần khác:
Một số thành phần khác cũng đã được phân lập từ nghệ bao gồm: phenol, acid hữu

cơ, các alcaloid, steroid và polysaccarid. Ngồi ra cịn có nhiều chất chuyển hóa thứ
cấp: monoterpenoid, sesquiterpenoid, diterpenoid, triterpenoid, và các sản phẩm liên
hợp curcuminoid với monoterpen, sesquiterpen, phenolic, flavonoid, saccharid,
steroid, alcaloid [31].

.


.

7

Hỗn hợp curcuminoid là một trong các hoạt chất chính được chiết xuất từ nghệ; bao
gồm 3 nhóm cấu trúc: curcuminoid mạch thẳng chiếm tỷ lệ lớn, curcuminoid vòng và
dạng kết hợp với monoterpen hoặc sesquiterpen [31].
Curcuminoid trên thị trường thường chứa 3 thành phần chính: curcumin cịn gọi là
curcumin I chiếm 77 % (1), demethoxycurcumin hay curcumin II chiếm 17 % (2) và
bisdemethoxycurcumin còn gọi là curcumin III chiếm 3 % (3). Các curcuminoid có
cơng thức cấu tạo được thể hiện ở hình 2.2. [15].
Curcumin (CUR): [1,7–bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta-1,6-dien-3,5-dion],
CTPT: C21H20O6, KLPT: 368,39.
Demethoxycurcumin (DMC): [1-(4-hydroxyphenyl)-7-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta1,6-dien-3,5-dion], CTPT: C20H18O5, KLPT: 338,35.
Bisdemethoxycurcumin (BDMC): [(1E, 6E)-1,7-bis(4-hydroxyphenyl)-hepta-1,6-dien3,5 dion], CTPT: C19H16O4, KLPT: 308,33.

(1)

(2)

(3)

Hình 2.1. Cấu trúc hóa học của hợp chất curcuminoid

(1) Curcumin, (2) Demethoxycurcumin, (3) Bisdemethoxycurcumin

.


.

8

(A)

(B)

(C)

(D)

(E)

Hình 2.2. Cấu trúc hóa học của một số thành phần khác trong hỗn hợp curcuminoid

(A) Curcumalongin A; (B) Curcumalongin B; (C) Curcumalongin C;
(D) Dihydrocurcumin; (E) Terpecurcumin A

.


.

9

Curcuminoid thường tồn tại ở 2 dạng là ceton và enol. Dạng enol có hệ thống liên
hợp và có khả năng hấp thụ UV-Vis ở 410 – 430 nm [39].

(A)

(B)

Hình 2.3. Cấu trúc dạng ceton (A) và enol (B) của curcuminoid

Hợp chất curcuminoid tan trong các dung môi dicloromethan, aceton, ethyl acetat,
ethanol, methanol, isopropanol, …; ít tan trong pentan, hexan, cyclohexan và hầu như
không tan trong nước; tan trong kiềm, tạo dung dịch màu đỏ rồi ngã tím [25], [44].
Tính chất vật lý của hợp chất này được trình bày ở bảng 2.1 [1].
Bảng 2.1. Tính chất vật lý đặc trưng của curcuminoid

Thơng số

CUR

Hình dạng

DMC

Tinh thể hình kim Tinh thể hình kim

Màu sắc
Nhiệt nóng chảy (oC)

BDMC
Tinh thể hình kim

Vàng tươi

Đỏ cam

Vàng cam

179,5 – 183,5

168,5 – 170,2

213,2 – 215,5

Phổ UV-Vis: các bước sóng hấp thu tối đa trong ethanol đối với CUR, DMC và
BDMC lần lượt là 429, 424 và 419 (nm) [34].
Phổ IR (cm-1):
CUR, DMC, BDMC thể hiện các dao động đặc trưng trong vùng 3650 – 3200 (νO-H,
nhóm chức alcol); 2950 – 2850 (νC-H của Csp3), 1850 – 1650 (νC=O, nhóm chức ceton);
>3000, 1650 – 1400 (νC-H và νC=C của Csp2 nhân thơm; 1300 – 1000 (νC-O, nhóm chức
alcol); 860 – 800 (δC-H nhân thơn thế 1,2,4).
Dao động co dãn của liên kết C–H của C lai hoá sp3 (nhóm thế alkyl) trong vùng từ
2950 – 2850 cm-1 được sử dụng để phân biệt CUR và DMC với BDMC [13], [34].

.


10

.

Các phương pháp chiết xuất curcuminoid từ nghệ đã được công bố khi curcumin lần
đầu tiên được phân lập năm 1815 và cấu trúc hóa học được xác định năm 1973 [36].
Đến nay, các phương pháp chiết xuất hoạt chất này đã được cải tiến và vẫn còn đang
được quan tâm.

1.3.1. Phương pháp chiết xuất thường quy
Chiết bằng phương pháp Soxhlet:
- Curcuminoid thu được từ bột nghệ với hiệu suất 10,66 % và độ tinh khiết 96,38 %
sau khi chiết bằng ethanol 95 % trong hệ thống soxhlet (thời gian chiết 3 giờ; tỷ lệ
dược liệu/dung môi 1:16) và kết tinh lại trong hỗn hợp (methanol : nước) [1].
- Bột nghệ được chiết xuất bằng các dung môi lần lượt là methanol, aceton, ethyl
acetat và cloroform (tỷ lệ 6 g/250 ml) trong 7 giờ. Sản phẩm thu được có hiệu suất
5,6; 4,6; 4,5; và 4,3 (%). Trong số các dung mơi, methanol cho sản phẩm có hàm
lượng curcuminoid quy về curcumin cao nhất (12,39 %) [28].
- Bột nghệ được chiết xuất bằng các dung môi aceton, cloroform, hexan, methanol,
ethyl acetat và hỗn hợp hexan – methanol trong 6 giờ. Aceton được lựa chọn với hiệu
suất 3,49 % và hàm lượng curcuminoid trong sản phẩm thu được cao (43,5 %) [37].
- Bột nghệ (15 g) được chiết với aceton ở 60 oC trong 8 giờ, hiệu suất sản phẩm 8,29
%, hàm lượng curcuminoid quy về curcumin so với dược liệu là 6,9 % [38].
Chiết bằng phương pháp ngâm:
- Curcuminoid được chiết từ bột nghệ (100 g) đã loại tinh bột bằng phương pháp
ngâm lạnh với dung môi aceton trong 4 giờ, sau đó được loại tạp bằng hỗn hợp
dicloromethan – xăng cơng nghiệp (1 : 1). Sản phẩm thu được có hàm lượng
curcuminoid 86,69 %, hiệu suất 6,38 % [6].
- Bột nghệ khô (3 g) được chiết xuất với ethanol 70% (30ml) trên máy lắc với tốc độ
210 vòng / phút, ở nhiệt độ phòng trong 2 ngày và lọc thu dịch chiết; tiến hành lặp lại

.


11

.

việc chiết xuất đến khi dịch lọc nhạt màu. Dịch lọc được thu hồi dung môi và xác
định hàm lượng curcuminoid bằng HPLC (12,39 %) [46].
- Bột nghệ được ngâm 5 giờ trong ethanol 95 % (tỷ lệ dược liệu/dung môi là 50:700),
lọc và thu hồi dung môi. Kết quả hiệu suất chiết curcuminoid 14,87 % với hàm lượng
CUR, DMC, BDMC trong sản phẩm lần lượt là 22,6; 17,6; 13,1 (%) [26].
- Curcuminoid được chiết xuất từ bột nghệ bằng phương pháp hầm 4 giờ trong dung
dịch natri hydroxyd 0,025 N (tỷ lệ dược liệu/dung môi là 1:100), hàm lượng quy về
curcumin được xác định 7,26 % bằng quang phổ tử ngoại khả kiến [12].
Chiết với sự hỗ trợ của siêu âm:
- Bột nghệ (20 g) được chiết xuất bằng siêu âm trong thời gian 5 phút ở 21 ± 2 oC;
dung môi sử dụng: ethanol hoặc aceton (tỷ lệ dược liệu – dung môi là 1: 3). Hàm
lượng curcuminoid trong dịch chiết quy về curcumin thu được từ quy trình đối với
ethanol (32,85 %) và aceton (60,0 %) [47].
- Bột nghệ (0,5 g) đã được chiết bằng siêu âm (ở công suất 90 W, tần số 37 kHz) với
10 ml aceton và trong thời gian 30 phút và nhiệt độ 35 °C. Hiệu suất 5,72 % và hàm
lượng curcuminoid quy về curcumin là 3,92 % so với dược liệu [38].
- Dư phẩm bột nghệ (20 g) được nhóm nghiên cứu chiết với sự hỗ trợ của siêu âm
trong ethanol 96 % với thời gian 15 phút, sau đó thu hồi dung môi để được cao cồn.
Sản phẩm này sau đó được phân tán trong nước (1:10) và lắc phân bố với n-hexan để
loại các tạp chất kém phân cực. Dịch chiết nước sau đó được làm lạnh, thu kết tinh
curcuminoid. Kết quả thu được curcuminoid với hiệu suất 2,47 % [9] .
Chiết với dung môi dưới áp suất cao (Accelerated Solvent Extraction): Curcuminoid
từ bột nghệ được chiết xuất bằng 3 dung môi: aceton, ethanol và ethyl acetat. Dung

môi sau ki tiếp xúc dược liệu, được tăng áp suất lên 1500 psi, sau đó gia nhiệt 50 oC
trong thời gian 10 phút và thu dịch chiết. Dịch chiết được thu hồi dung môi và bảo
quản ở - 20 °C cho đến khi phân tích. Hiệu suất chiết cao nhất thu được trong ethanol
(8,4 %), tiếp theo là ethyl acetat (7,4 %) và aceton (6,6 %). Hàm lượng curcuminoid
trong sản phẩm tương ứng với ba dung môi là 43,4; 38,8 và 46,2 (%) [27].

.


12

.

Chiết CO2 lỏng siêu tới hạn:
- Cột chiết xuất (150 × 15 mm) được nhồi 10 g bột nghệ khô; CO2 siêu tới hạn được
truyền qua cột chiết. Sau khi áp suất và tốc độ dòng chất lỏng đạt đến giá trị mong
muốn, van sáu cổng được bật để CO2 siêu tới hạn được truyền qua bộ chiết; bắt đầu
chu kỳ chiết xuất. Đầu tiên, chiết ngâm 60 phút sau đó cho CO2 di chuyển liên tục
300 phút để thu dịch chiết. Sản phẩm chiết được cân bằng áp suất môi trường. Kết
quả sau 240 phút chiết động, hàm lượng curcuminoid trong dịch chiết thu được là
69,36 % và không đổi khi kéo dài thời gian chiết 360 phút [47].
Chiết với sự hỗ trợ enzym: 1 g bột nghệ được hịa với 100 ml nước, sau đó bổ sung
50 ml dung dịch đệm pH 5 có chứa α-Amylase và amyloglucosidase được sử dụng
cho quá trình thủy phân carbohydrat. Bình được niêm phong bằng bông và lá nhôm,
lắc trong tủ ấm (lắc 130 vòng / phút, nhiệt độ 65 °C, trong 6 giờ). Sau khi xử lý
enzym, phần lắng xuống được tách ra, sấy khô ở 60 °C trong 6 giờ và sau đó được
chiết xuất curcumin bằng 10 ml aceton trong 4 giờ. Hiệu suất thu được 6,27 %, hàm
lượng curcuminoid quy về curcumin là 4,1 % so với dược liệu [23].
Qua các tài liệu đã tham khảo, curcuminoid từ nghệ thường được chiết bằng soxlet
với ưu điểm dược liệu được tiếp xúc với dung môi mới liên tục nên hiệu suất chiết

cao nhưng thời gian chiết thường kéo dài (4 – 7 giờ). Siêu âm giúp rút ngắn thời gian
chiết (5 – 15 phút). Tuy nhiên, các phương pháp này phù hợp nghiên cứu trong phịng
thí nghiệm và ngâm là phương phù hợp áp dụng vào thực tế sản xuất.

1.3.2. Phương pháp chiết xuất kết hợp sử dụng tối ưu hóa bằng phần mềm
1.3.2.1. Sơ lược về tối ưu hóa
Tối ưu hố là q trình tìm kiếm điều kiện tốt nhất (điều kiện tối ưu) của hàm số được
nghiên cứu. Đây là quá trình xác định cực trị của hàm hay tìm điều kiện tối ưu tương
ứng để thực hiện một q trình cho trước. Tối ưu hố rất quan trọng và cần thiết trong
phân tích số học và những ứng dụng tốn học khác, trong ngành cơng nghiệp cơ bản,
ngành kỹ thuật, công nghiệp dược phẩm. Một vấn đề kinh tế, vật lý hay hoá học đều
được thể hiện thơng qua những phương trình tốn học, nên việc tối ưu hoá những hệ

.


13

Bản quyền tài liệu thuộc về Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh.

thống này là cần thiết để có thể đạt được một kết quả lý tưởng nhất. Nói chung, hiện
nay mọi thứ đều được tối ưu hố: hoạt động của một động cơ, đầu tư kinh tế, những
phản ứng hố học; quy trình chiết xuất, định lượng...[4].
1.3.2.2. Tối ưu hóa quy trình bằng phần mềm:
Ngày nay, người ta thường đề cập tới phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực
nghiệm. Việc tối ưu hay dự đoán lý thuyết được dựa trên mơ hình nhân quả xây dựng
từ dữ liệu thực nghiệm. Nghiên cứu lý thuyết thường có tác dụng định hướng ban
đầu, giảm khối lượng cơng việc, rút ngắn thời gian cho nghiên cứu thực nghiệm. Bên
cạnh đó, thực nghiệm có tác dụng trở lại, bổ sung cho kết quả theo lý thuyết, xác định
rõ hơn cơ chế của hiện tượng [23].

Phần mềm JMP và mô hình đáp ứng bề mặt Box – Benhken:
Phần mềm JMP của viện nghiên cứu Statistical Analysis System - Đại học North
Carolina cung cấp một loạt các công cụ tiêu chuẩn dùng cho phân tích thống kê, quy
hoạch thực nghiệm và kiểm tra chất lượng chỉ trong một phần mềm duy nhất [39].
Trong phần mềm JMP có cơng cụ thiết kế thí nghiệm DOE (design of experiments)
giúp thực hiện các thí nghiệm không bị trùng lặp, tiết kiệm thời gian và chi phí đồng
thời xác định được sự ảnh hưởng của các yếu tố lên phản ứng hay thí nghiệm nào đó.
Có rất nhiều mơ hình nhỏ thuộc phương pháp thiết kế bề mặt đáp ứng, phổ biến là
mơ hình hybrid, mơ hình thiết kế đa hợp trung tâm, mơ hình Box-Behnken [23].
Mơ hình đáp ứng bề mặt Box-Behnken là những cấu trúc đối xứng trong đó mỗi thí
nghiệm được tạo ra bởi 3 yếu tố, trong đó số thí nghiệm ở trung tâm sẽ đặc biệt được
lặp lại nhiều hơn. Mỗi yếu tố hay các biến độc lập được đặt tại một trong ba giá trị
bình đẳng với nhau, thường được mã hóa như −1, 0, +1. Mơ hình này khơng có điểm
đỉnh trên hình khối mà chỉ là các dãy yếu tố, có lợi trong trường hợp cần tránh các
điểm mà cần cân nhắc các điều kiện kỹ thuật. Ưu điểm: tiết kiệm thời gian, giảm số
đơn vị thí nghiệm cần thiết và kết quả được chấp nhận về mặt thống kê [23].

.


14

Bản quyền tài liệu thuộc về Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh.

1.3.2.3. Ứng dụng tối ưu hóa trong chiết xuất, định lượng
Thuật ngữ tối ưu hóa đã được sử dụng phổ biến trong hóa học phân tích như là một
phương tiện để tìm kiếm các điều kiện tốt nhất cho một quy trình [18]:
- Tối ưu hóa quy trình thủy phân flavonoid tồn phần trong lá Trinh nữ hồng cung
bằng phần mềm JMP, sử dụng mơ hình đáp ứng bề mặt Box – Benhken. Điều kiện
thủy phân tối ưu trong q trình flavonoid tồn phần từ lá TNHC cho hiệu suất thủy

phân Quercetin và kaempferol cao nhất là nhiệt độ thủy phân 850C, nồng độ HCl
12,5%, thời gian thủy phân 5 giờ. Kết quả thu được hàm lượng (mg / 100g bột lá
TNHC) đối với quercetin là 22,14 và. Kaempferol là 24,92 [14].
- Phần mềm Design – Expert phiên bản 7.1 trial được sử dụng hỗ trợ cho việc tối ưu
hóa phương pháp ngâm có gia nhiệt để chiết xuất pectin từ vỏ chuối. Kết quả điều
kiện tối ưu để chiết xuất pectin là nhiệt độ 90 oC, thời gian 60 phút, nồng độ acid
citric 9 % với hàm lượng pectin thu được là 13,4 % [9].
- Q trình trích ly quercetin từ vỏ hành tím bằng siêu âm được tối ưu hóa theo mơ
hình bề mặt đáp ứng đối với các biến gồm thời gian trích ly 22,9 – 37,1 (phút) và
nồng độ ethanol 57,9 – 72,1 (%). Điều kiện tối ưu thu được: từ 15 g mẫu vỏ hành tím
sấy khơ, thời gian siêu âm 31,55 phút và nồng độ ethanol 66,21 %; hàm lượng
quercetin tương ứng: 4,26 mg quercetin equivalent/g [11].
Đến nay, việc ứng dụng tối ưu hóa với sự hỗ trợ của cơng cụ thống kê bằng phần
mềm để chiết xuất, định lượng các hợp chất đã trở nên phổ biến; giúp giảm thiểu chi
phí và thời gian thực nghiệm.
1.3.2.4. Một số cơng trình nghiên cứu chiết xuất curcuminoid từ Nghệ với sự hỗ trợ
của phần mềm tối ưu hóa
- Phần mềm Design Expert 7.0, mơ hình bề mặt đáp ứng và phân tích phương sai
(ANOVA) được sử dụng nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến q trình ngâm và xác
định thơng số tối ưu để chiết xuất curcumin. Điều kiện tối ưu tìm được: thời gian
chiết 12 giờ, tốc độ khuấy 30 vịng/phút, tỷ lệ dược liệu/dung mơi (1 : 6), nhiệt độ 80
ºC và nồng độ ethanol 70 %. Hàm lượng curcumin thu được là 1,1 % [45].

.


15

Bản quyền tài liệu thuộc về Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh.

- Từng yếu tố riêng lẻ được khảo sát và lựa chọn 3 yếu tố nồng độ ethanol, tỷ lệ dược
liệu/dung môi và thời gian vi sóng đã được chọn để tối ưu hóa. Thuật tốn vectơ hồi
quy hỗ trợ (SVR) và phương pháp đáp ứng bề mặt, mơ hình thiết kế đa hợp trung tâm
(CCD) được sử dụng để thiết kế và tìm kiếm các điểm tối ưu của mơ hình. Các thơng
số tối ưu thu được của quy trình chiết xuất bằng vi sóng: nồng độ ethanol 69 %, tỷ lệ
dược liệu/dung môi (1 : 21), thời gian chiết là 55 giây. Tổng lượng curcuminoid chiết
được là 28,97 mg cho mỗi gam bột nghệ [49].
- Yücel Başpınar và cộng sự (2017) đã sử dụng phần mềm Minitab, phương pháp bề
mặt đáp ứng và mô hình thiết kế đa hợp trung tâm để tối ưu hóa điều kiện chiết xuất
curcumin từ củ nghệ. Thơng số tối ưu cho việc chiết xuất curcumin: thời gian chiết
15 giờ, nồng độ ethanol 70 % và tỷ lệ dược liệu/dung môi là (1 : 20) [48].
- Việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất curcuminoid từ dư phẩm bột Nghệ bằng phương
pháp ngâm dưới sự hỗ trợ của phần mềm JMP 10.0, mơ hình đáp ứng bề mặt BoxBehnken đã được nhóm nghiên cứu báo cáo. Điều kiện tối ưu thu được: thời gian
chiết 15 phút, 500 ml dung dịch natri hydroxyd 0,07 M và 400ml dung dịch acid
tartaric 0,1 M. Sản phẩm được được định lượng bằng quang phổ UV-Vis cho tổng
hàm lượng 7,46 % [7].
Như vậy, sự hỗ trợ của phần mềm trong việc tối ưu hóa các điều kiện chiết xuất
curcuminoid được xem xét, lựa chọn phù hợp với điều kiện thực tế của nghiên cứu.
Trong đề tài, phần mềm JMP 10.0 mơ hình đáp ứng bề mặt Box-Benhken được lựa
chọn giúp giảm thiểu số thí nghiệm (15 thí nghiệm), giảm thời gian và chi phí nhưng
vẫn đáp ứng yêu cầu về mặt thống kê.

.