-

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

––––––––

ĐỖ NGỌC SƠN
NGUYỄN VĂN HIẾU

TÁCH CHIẾT CURCUMIN TỪ CỦ NGHỆ VÀNG
CURCUMA LONGA L. BẰNG PHƯƠNG PHÁP
CHIẾT HỖ TRỢ SÓNG SIÊU ÂM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
(Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học)

Nha Trang – 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

––––––––

ĐỖ NGỌC SƠN
NGUYỄN VĂN HIẾU

TÁCH CHIẾT CURCUMIN TỪ CỦ NGHỆ VÀNG
CURCUMA LONGA L. BẰNG PHƯƠNG PHÁP
CHIẾT HỖ TRỢ SÓNG SIÊU ÂM
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
(Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
TS. PHAN VĨNH THỊNH

Nha Trang – 2017


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi tới các thầy cô bộ môn Công nghệ kỹ thuật hóa học - khoa Công nghệ
thực phẩm trường Đại học Nha Trang đã quan tâm, dạy dỗ, chỉ bảo tận tình chu đáo để em
có thể hoàn thành đề tài này.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáo TS. Phan Vĩnh Thịnh
đã quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này trong thời gian
qua.
Em cảm ơn đến lãnh đạo Trường Đại học Nha Trang, Phòng thí nghiệm khu Công
Nghệ Cao, các Khoa Phòng ban chức năng đã giúp đỡ, tạo điều kiện trong suốt quá trình
học tập và nghiên cứu đề tài.
Em cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn động viên, ủng hộ em trong suốt thời gian
qua.
Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của một học viên, đề tài
này không thể tránh được những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp
ý kiến của các thầy cô để em có thêm kiến thức làm hành trang vững chắc trong tương lai.
Em xin kính chúc quý thầy cô trường Đại học Nha Trang lời chúc sức khỏe, thành
công trên con đường giảng dạy.

Nha trang, ngày 11 tháng 12 năm 2017
Sinh viên

ĐỖ NGỌC SƠN


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
––––––––

Nha Trang, ngày 11 tháng 12 năm 2017
Cán bộ hướng dẫn

TS. Phan Vĩnh Thịnh


MỤC LỤC

CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
MỞ ĐẦU........................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN............................................................................................3
1.1.

Giới thiệu về cây nghệ vàng.....................................................................................3
1.1.1. Nguồn gốc, phân bố.......................................................................................3
1.1.2. Phân loại........................................................................................................3
1.1.3. Đặc điểm........................................................................................................4
1.1.4. Sinh trưởng....................................................................................................4
1.1.5. Thành phần hóa học của củ nghệ...................................................................5


1.2. Giới thiệu về curcuminoids...................................................................................5
1.2.1. Cấu trúc hóa học của curcuminoids................................................................5
1.2.2. Một số tính chất vật lý và hóa học của curcumin...........................................7
1.2.3. Hoạt tính sinh học của curcumin....................................................................7
1.2.3.1.

Hoạt tính chống ung thư..........................................................................7

1.2.3.2.

Hoạt tính chống oxy hóa..........................................................................8

1.2.3.3.

Hoạt tính kháng viêm..............................................................................9

1.2.3.4.

Hoạt tính kháng virus, vi khuẩn, nấm và kí sinh trùng..........................10

1.3. Ứng dụng của curcumin......................................................................................10
1.3.1. Ứng dụng trong thực phẩm..........................................................................10
1.3.2. Ứng dụng trong dược phẩm và mỹ phẩm.....................................................10
1.4. Các phương pháp tách chiết................................................................................11
1.4.1. Cơ sở của quá trình tách chiết......................................................................11
1.4.2. Các phương pháp tách chiết.........................................................................11
1.4.3. Một số phương pháp tách chiết khác............................................................12
1.5. Sử dụng enzyme trong hỗ trợ chiết tách các hoạt chất sinh học từ thực vật........13
1.5.1. Các kết quả gần đây.....................................................................................14

1.5.2. Ứng dụng enzyme trong hỗ trợ chiết tách curcumin từ củ nghệ...................14
1.5.3. Enzyme Cellulase.........................................................................................17
1.5.3.1.

Cấu trúc.................................................................................................17

1.5.3.2.

Tính chất................................................................................................17

1.5.3.3.

Nguồn gốc.............................................................................................18


1.5.3.4.

Cơ chế xúc tác.......................................................................................18

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................20
2.1. Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................20
2.2. Thiết bị - dụng cụ và hóa chất.............................................................................20
2.2.1. Thiết bị - dụng cụ.........................................................................................20
2.2.2. Hóa chất.......................................................................................................21
2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm.......................................................................................21
2.4. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................25
2.4.1. Hàm lượng nước của củ nghệ và độ ẩm của mẫu nghệ nguyên liệu.............25
2.4.2. Hàm lượng tro của củ nghệ..........................................................................25
2.4.3. Phương pháp xác định hàm lượng curcuminoids tổng số.............................26
2.4.4. Phương pháp xác định hàm lượng carotenoid tổng số..................................26

2.4.5. Phương pháp xác định hiệu suất thu chiết xuất thô......................................26
2.4.6. Phương pháp phân lập 3 thành phần của curcuminoidss bằng sắc kí bản mỏng
27
2.4.7. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm.......................................................27
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................................28
3.1. Độ ẩm, hàm lượng tro (khoáng)..........................................................................28
3.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch enzyme lên curcuminoids tổng số...............28
3.3. Ảnh hưởng của thời gian ủ lên curcuminoids tổng số.........................................29
3.4. Hiệu suất thu bột chiết curcuminoids thô............................................................31
3.5. Kết tinh curcumin bằng ethanol 96%..................................................................32
3.6. Hàm lượng carotenoid tổng số............................................................................32
3.7. Sắc kí bản mỏng TLC.........................................................................................32
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..........................................................................................34
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC



CÁC TỪ VIẾT TẮT
Cur
DMC
BDMC
HPLC
TLC
THC
CMC
HEC
HAT
TLK
EtOH

AcEt

: Curcumin
: Demethoxycurcumin
: Bisdemethoxycurcumin
: Sắc kí lỏng hiệu năng cao (High-performance liquid chromatography)
: Sắc kí bản mỏng (Thin layer chromatography)
: Tetrahydrocurcumin
: Carboxymethyl cellulose
: Hydroxyethyl cellulose
: H- atom transfer
: Trọng lượng khô
: ethanol
: Ethylacetat

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Cây nghệ vàng....................................................................................................2
Hình 1.2: Một số loài nghệ.................................................................................................2
Hình 1.3: Cấu trúc hóa học chung của curcuminoids.........................................................2
Hình 1.4: Các hợp chất curcuminoids................................................................................2
Hình 1.5: Các đồng phân của curcumin: (1) s-cis-diketone; (2) s-trans-diketone; (3) enol 2
Hình 1.6: Quá trình hình thành và di căn khối u và tác động của curcumin.......................2
Hình 1.7: Enzyme Cellulase...............................................................................................2
Hình 1.8: Quá trình phân giải Cellulose bằng enzyme Cellulase.......................................2
Hình 2.1: Củ nghệ vàng.....................................................................................................2
Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm.......................................................................................2
Hình 2.3: Củ nghệ được gọt vỏ và bào sợi.........................................................................2
Hình 2.4: Nghệ sau khi sấy khô và xay mịn.......................................................................2
Hình 2.5: Dịch chiết carotenoid.........................................................................................2



Hình 2.6: Dịch chiết curcuminoids.....................................................................................2
Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nồng độ enzyme lên curcuminoids tổng số. 2
Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hàm lượng curcuminoids vào thời gian ủ.....2
Hình 3.3: Hình ảnh sắc kí bản mỏng..................................................................................2

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của củ nghệ vàng khô........................................................2
Bảng 1.2: Cấu trúc các thành phần của curcuminod [7].....................................................2
Bảng 1.3: Tổng hợp các quy trình sử dụng enzyme cho quá trình tiền xử lý bột nghệ.......2
Bảng 3.1: Độ ẩm, hàm lượng tro (khoáng) của nguyên liệu...............................................2
Bảng 3.2: Hàm lượng curcuminoids tổng số ở các nồng độ dung dịch enzyme khác nhau 2
Bảng 3.3: Hàm lượng curcuminoids tổng số ở các thời gian lắc khác nhau.......................2
Bảng 3.4: Hiệu suất thu bột chiết curcuminoids ở các nồng độ dung dịch enzyme khác
nhau.................................................................................................................................... 2
Bảng 3.5: Hiệu suất thu bột chiết curcuminoids ở các mức thời gian lắc (ủ) khác nhau....2
Bảng 3.6: Khối lượng curcumin thu được sau khi kết tinh.................................................2
Bảng 3.7: Hàm lượng carotenoid tổng số...........................................................................2
Bảng 3.8: Bảng tính hệ số di chuyển Rf.............................................................................2



MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Củ nghệ vàng (Curcuma longa L.) phổ biến ở các quốc gia vùng nhiệt đới như: Ấn
Độ, Madagascar, Indonesia, Việt Nam… Đây là loài cây hằng niên và rể củ có thể tái sinh
chồi mới trong nhiều năm. Ở Trung Quốc, nghệ được dùng làm thuốc bổ, giảm đau, cầm
máu và tăng cường chuyển hóa, trị loét dạ dày tá tràng. Ở các nước Đông Nam Á, nghệ
được xem là có tác dụng tốt cho hệ tiêu hóa, bổ máu, chữa vàng da và các bệnh gan khác.
Trong củ nghệ có chứa hỗn hợp các curcuminoids có hoạt tính sinh học mạnh, bao

gồm: curcumin, DMC, BDMC, không có tính độc hại đối với con người ngay cả khi dùng
với liều lượng lớn. Do đó, hiện nay nghệ và chiết xuất các curcuminoids còn được ứng
dụng rộng rãi trong các ngành dược phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm, đặc biệt trong các sản
phẩm chăm sóc da thiên nhiên: kem dưỡng da, kem trắng da, kem trị mụn, lotion chống
nắng, …
Curcumin là một hợp chất polyphenol tự nhiên có hoạt tính sinh học: chống oxi
hóa, kháng nấm, kháng khuẩn và khả năng ứng dụng cao trong y học, như: khả năng
chống ung thư, chống viêm khớp, chống thoái hóa, chống thiếu máu cục bộ và kháng
viêm. Trên thế giới, đã có các nghiên cứu về sử dụng curcumin trong điều trị ung thư, căn
bệnh thế kỷ HIV, bệnh Alzheimer, hội chứng mạch vành cấp tính (ACS). Ở nước ta, tuy
trữ lượng nghệ khá dồi dào, nhưng việc sản xuất curcumin và đặc biệt các sản phẩm từ
curcumin vẫn còn hạn chế.
Với điều kiện khí hậu nhiệt đới như ở Việt Nam, nghệ được trồng khắp cả nước,
đặc biệt ở các tỉnh như Đắk Lắk, Đắk Nông, Quảng Nam, Nghệ An, … Nghệ phát triển tốt
và cho sản lượng nghệ củ cao. Do vậy, có thể nói Việt Nam có một nguồn nguyên liệu dồi
dào để sản xuất các chế phẩm curcumin có giá trị cao dùng trong công nghiệp thực phẩm,
dược phẩm và mỹ phẩm.
Do đó tôi chọn thực hiện đề tài: “Thu nhận curcumin từ củ nghệ vàng Curcuma
longa L. bằng phương pháp chiết Soxhlet” làm đồ án tốt nghiệp.
2. Mục tiêu
Thu nhận các curcuminoids từ củ nghệ vàng Curcuma longa L.
Ứng dụng curcumin từ củ nghệ vàng Curcuma longa L. trong các sản phẩm chăm
sóc da.
3. Nội dung nghiên cứu


Thu nhận curcumin từ củ nghệ vàng Curcuma longa L. bằng phương pháp chiết
Soxhlet.
Đánh giá một số đặc tính của dịch chiết: hàm lượng curcuminoids tổng số, hiệu
suất thu bột chiết thô, thành phần các curcuminoids.

Xác định các điều kiện chiết tối ưu.
Đánh giá độ bền của dịch chiết curcuminoids trong các điều kiện bảo quản.
4. Phương pháp nghiên cứu.
Sử dụng phương pháp chiết Soxhlet.
Phương pháp xác định độ ẩm, hàm lượng tro (khoáng).
Phương pháp xác định curcuminoids tổng số.
Phương pháp xác định carotenoids tổng số.
Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).
Phương pháp sắc ký bảng mỏng (TLC)
5. Đối tượng nghiên cứu
Cây nghệ vàng (Curcuma longa L.) có nguồn gốc từ vùng nguyên liệu Đắk Lắk.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học: Xác định các điều kiện tối ưu để trích ly curcumin từ củ nghệ
vàng.
Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở để thu nhận curcumin từ
củ nghệ vàng nhằm ứng dụng curcumin trong các sản phẩm chăm sóc da.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về cây nghệ vàng
1.1.1. Nguồn gốc, phân bố
(Curcuma longa L.) là một chi thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) [1]. Curcuma là tên Latin
xuất phát từ từ “Kourkoum”, một từ mang gốc Ả Rập nghĩa là “có màu vàng” [2] . Nghệ
có nguồn gốc ở vùng Tamil Nadu, phía đông nam Ấn Độ [3]. Ngày nay, nghệ vàng được
trồng ở Ấn Độ, Pakistan, Malaysia, Myanmar, Thái Lan, Việt Nam, Philippines, Nhật,
Trung Quốc, Hàn Quốc, Sri Lanka, Nepal, những hòn đảo ở Nam Thái Bình Dương,
Đông và Tây Phi… nhưng Ấn Độ vẫn là nơi sản xuất và xuất khẩu nghệ vàng chủ yếu


hiện nay [1], [4]. Nghệ mọc hoang dại và phân bố ở những vùng nhiệt đới và cận nhiệt
đới [5]. Tại Việt Nam, cây mọc hoang dại và được trồng khắp nơi, nhiều nhất ở các tỉnh

Nghệ An, Quảng Bình, Quảng Nam, Đắk Lắk, …

Hình 1.1: Cây nghệ vàng

1.1.2. Phân loại
Phân loại khoa học: [1]
Giới: Plantae
Họ: Zingiberaceae
Loài: C. longa
Chi nghệ gồm khoảng 1400 loài [2], [4]

(a)

(b)

Bộ: Zingiberales
Chi: Curcuma

(c)

Hình 1.2: Một số loài nghệ

(a) Curcuma aromaticum
(b) Curcuma purpurascens
1.1.3. Đặc điểm

(c) Curcuma singularis
(d) Curcuma purpurascens

(d)



Nghệ là cây thân thảo, cao 0.6 – 1 m. Lá có hình dài 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 tím nhạt.
Đài không đều. Tràng hoa hình ống không đều, thùy giữa lớn hơn và có mũi nhọn. [2],
[3]
Thân rễ gọi là khương hoàng, rễ củ gọi là uất kim [4]. Củ chắc và nặng, dài 2 – 5
cm, đường kính 1 – 3 cm. Mặt ngoài xám nâu, nhăn nheo. Đôi khi còn lại vết tích 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. [1], [2]
1.1.4. Sinh trưởng
Nghệ có thể phát triển ở các điều kiện nhiệt đới khác nhau, từ đồng bằng đến độ
cao 1500m, thích nghi tốt trong khoảng nhiệt độ 20 – 30oC. Đặc biệt, nghệ phát triển tốt
nhất ở những vùng có lượng mưa trung bình trên 1500m, ở các vùng khác thì phải bù
thêm nước
bằng việc tưới tiêu với lượng nước tương đương. [2]. Nghệ ra bông vào khoảng tháng 8
và được thu hoạch vào mùa thu.
1.1.5. Thành phần hóa học của củ nghệ
Thành phần trong củ nghệ vàng gồm có: chất màu curcumin (curcuminoidss), tinh
dầu nghệ dễ bay hơi, chất xơ, chất khoáng, protein, chất béo, lượng ẩm, và carbohydrate.
[2,4,6]

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của củ nghệ vàng khô
Thành phần của củ nghệ vàng khô Turmeric
Curcumin (Curcuminoidss)

2–8%

Tinh dầu (Volatile essectial 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 %


Theo Ishita Chattopadhyay (2004), trong tinh dầu thu được bằng chưng cất lôi
cuốn hơi nước của củ nghệ gồm: -phellandren (1%), sabinene (0.6%), cineol (1%),

borneol (0.5%), zingiberene (25%) và sesquiterpines (53%). [6]
1.2. Giới thiệu về curcuminoids
1.2.1. Cấu trúc hóa học của curcuminoids
Curcuminoids là các hợp chất phenol có trong củ nghệ. Curcuminoids gồm chủ
yếu là ba hợp chất tạo màu cơ bản cho củ nghệ, tồn tại trong củ nghệ với những tỉ lệ khác
nhau và đều là những dẫn xuất dicinnamoylmethane: [6], [7]
1) Curcumin [1,7-Bis- (4- hydroxy- 3-methoxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-dione]
(Cur)
2) Demethoxy curcumin [1-(4-Hydroxyphenyl)-7-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)hepta-1,6- diene-3,5-dione] (DMC)
3) Bis-demethoxycurcumin [1,7-Bis-(4-hydroxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-dionel]
(BDMC)
HO

OH

R1

R2
O

O

Hình 1.3: Cấu trúc hóa học chung của curcuminoids

Bảng 1.2: Cấu trúc các thành phần của curcuminod [7]
Hợp chất

R1

R2


CTPT

M (đ.v.C)

Cur

OCH3

OCH3

C21H20O6

368

DMC

OCH3

H

C20H18O5

338

BDMC

H

H


C19H16O4

308


Hình 1.4: Các hợp chất curcuminoids

Trong ba hợp chất trên, curcumin thường chiếm tỉ lệ chủ yếu (60%), sau đó là
demethoxycurcumin (24%) và bisdemethoxycurcumin thường ít linh động hơn (14%). [7]
Mỗi thành phần kể trên còn có các đồng phân hình học: s-cis-diketone, s-transdiketone, cis-cisenol. Curcumin tồn tại ở 3 dạng đồng phân: cis-diketone, trans-diketone
và enol. [7]

Hình 1.5: Các đồng phân của curcumin: (1) s-cis-diketone; (2) s-trans-diketone; (3) enol

1.2.2. Một số tính chất vật lý và hóa học của curcumin
Curcumin trích ly từ củ nghệ vàng ở dạng bột, có màu vàng nâu, điểm chảy 183–
o
185 C. Curcumin không tan trong nước, tan trong dầu, ethanol, methanol,
dichloromethane, aceton,… [4]. Dung dịch curcumin trong dung môi hữu cơ có độ hấp
thụ cực đại ở bước sóng khoảng 420-430 nm.
Curcumin không bền với ánh sáng, đặc biệt ở trạng thái dung dịch. Curcumin bị
phân hủy khi tiếp xúc với ánh sáng ngay cả ở dạng rắn. Sản phẩm phân hủy là vanillin,
vanillin acid, ferulic aldehyde và ferulic acid. [7]
1.2.3. Hoạt tính sinh học của curcumin


1.2.3.1. Hoạt tính chống ung thư
Curcumin có khả năng ức chế sự tạo khối u, tác động đến hầu hết các giai đoạn của
quá trình hình thành và phát triển khối u [9]. Ngoài ra, curcumin còn có tác dụng loại bỏ

các men gây ung thư, săn lùng các gốc tự do là các nguyên nhân gây ung thư. Bởi vậy,
curcumin có thể giúp cơ thể vừa phòng ngừa vừa chống ung thư một cách tích cực. [9]

Hình 1.6: Quá trình hình thành và di căn khối u và tác động của curcumin.

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. Curcumin có thể ngăn chặn quá trình này bằng
cách bắt giữ các gốc oxy hóa khác nhau: gốc hydroxy OH., gốc peroxyl ROO., singlet
oxygen, nitric oxide NO và peroxynitrite ONOO- . Curcumin có khả năng bảo vệ lipid,
hemoglobin và AND khỏi quá trình oxy hóa. [10] [10]
Kết quả nghiên cứu hoạt tính gây độc đối với 4 dòng tế bào ung thư như: ung thư
vú (MCF7), ung thư gan (Hep G2), ung thư phổi (Lu), ung thư biểu bì (KB) cho thấy
Curcumin ức chế và gây độc cực mạnh. Curcumin được chứng minh là có khả năng chống
di căn đối với một vài loại tế bào ung thư đồng thời ức chế sự phát triển của tế bào ung
thư. [5]
Tại Mỹ, Đài Loan, người ta đã tiến hành thử nghiệm lâm sàng dùng curcumin điều
trị ung thư và kết luận rằng curcumin có thể kìm hãm sự phát tác của tế bào ung thư da, dạ
dày, ruột, vòm họng, dạ con, bàng quang. [9]
1.2.3.2. Hoạt tính chống oxy hóa
Curcuminoids là hợp chất tự nhiên có khả năng chống oxy hóa. Cả dịch trích lẫn
curcumin đều có khả năng ngăn cản sự tạo các gốc tự do như superoxide, hydroxyl, H 2O2,
gốc nitrite…Tính chống oxy hóa của curcumin là ngăn cản sự peroxide hóa các lipid
trong cơ thể [11], [12]. Phân tích câu trúc của curcumin thì nhóm OH trên vòng benzen
giữ vai trò quan trọng cho khả năng chống oxi hóa của curcumin. [11]
Cơ chế chống oxi hóa của curcumin gồm một hay nhiều bước sau: [12]
 Dập tắt hay trung hóa các gốc tự do
 Tương tác với các tác nhân oxy hóa và ngăn cản chúng phát triển
 Kết hợp với oxi và làm giảm phản ứng oxi hóa.
 Ngăn cản các enzyme oxi hóa như cyclochromer P_450.
 Tạo phức hay phá hủy tính oxy hóa của các ion kim loại như Fe.

Theo Wright, J.S., curcumin bắt gốc tự do theo cơ chế HAT (H- atom transfer): [13]
.

FR + Cur – H  FR – H
Trong đó:

.

FR : gốc tự do tấn công

.

+ Cur +


Cur – H: phân tử curcumin
FR – H: gốc tự do sau khi nhận thêm một nguyên tử
.

Cur : gốc curcumin hình thành do mất nguyên tử H
Ví dụ:

DPPH

.

+

trans-diketo curcumin


 DPPH2 + trans-diketo curcumin.

1.2.3.3. Hoạt tính kháng viêm
Tiêu diệt gốc tự do xấu nhất: nghiên cứu của Đại học Dược khoa Ấn Độ cho
biết, curcumin có hoạt tính kháng viêm rất mạnh, nó có thể tiêu diệt các gốc tự do xấu
nhất như các gốc tự do thuộc nhóm superoxide. Ngoài ra, khi dùng với liều cao, curcumin
sẽ kích thích tuyến thượng thận bài tiết cortisone, mà cortisone là chất có hiệu lực rất
mạnh để ức chế phản ứng viêm. [14]
Điều trị cơn đau: curcumin sẽ ức chế tạo thành prostaglandin, chất này trong cơ
thể có liên quan đến cơn đau do viêm gây ra. [14]
Điều trị viêm kết mạc: trong một nghiên cứu về vi khuẩn học, thuốc nhỏ mắt
Haridra làm từ nguyên liệu củ nghệ, có khả năng kháng khuẩn với trực khuẩn E. coli,
Staphylococcus aureus, Klebsiella và Pseudomonas… [15]
Điều trị viêm khớp: nghiên cứu của Đại học Y Dược Gandhi, dùng curcumin
dạng uống cùng với cortisone acetate dạng tiêm điều trị cho chuột bị viêm khớp. Hiệu
nghiệm của nghệ đến từ hoạt tính chống histamine. Hoạt tính chống viêm của curcumin
không thua kém nhiều so với cortison, nó có thể giảm nhẹ phản ứng viêm trong cơ thể
động vật, cũng có thể giảm nhẹ triệu chứng viêm của bệnh viêm đa khớp dạng thấp (ở
người). [10]
1.2.3.4. Hoạt tính kháng virus, vi khuẩn, nấm và kí sinh trùng
Curcumin được dùng trong điều trị HIV nhờ khả năng chống lại virus. Dịch trích
cồn của nghệ còn có tác dụng kháng khuẩn. Curcumin với nồng độ 2.5 – 50 mg/100ml
ngăn cản được sự phát triển của Staphylococcus aureus. Natri curcuminat kháng khuẩn
Micrococcus pyogen chỉ với hàm lượng 1ppm [16]. Dịch trích cloroform và eter của nghệ
có khả năng kháng nấm gây viêm da [17]. Dịch trích cồn của nghệ còn ngăn cản sự sản
xuất aflatoxin từ nấm Aspergillus parasiticus và kháng amip Entamoeba histolynca [14].
Hỗn hợp các curcumin, demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin còn cho thấy tính
kháng giun [11].
1.3. Ứng dụng của curcumin
1.3.1. Ứng dụng trong thực phẩm

Hiện nay, những quy định về sử dụng chất màu thực phẩm tổng hợp rất nghiêm
ngặt. Điều này đã thúc đẩy sự phát triển của nền công nghiệp sản xuất và ứng dụng các
chất màu tự nhiên làm phụ gia tạo màu cho thực phẩm. Curcumin đã được các tổ chức
FDA ở Mỹ, Canada và EU cho phép sử dụng làm chất màu (mã số E100) để tạo màu vàng
hay vàng cam cho nước giải khát, pho mát, cary, mù tạt… Liều lượng sử dụng cho phép là
0 – 0,5 mg/kg thể trọng. [4]
1.3.2. Ứng dụng trong dược phẩm và mỹ phẩm


Dược phẩm: Trong y học cổ truyền, con người còn biết dùng nghệ để chữa các
bệnh như: bệnh loét dạ dày; loét ngoài da; bệnh hen suyễn; chữa bỏng. Hiện nay,
curcumin ở nhiều nước trên thế giới được coi như vừa là thuốc vừa là thực phẩm chức
năng giúp phòng ngừa và hỗ trợ điều trị ung thư, viêm loét dạ dày tá tràng, giải độc gan,
tăng sức đề kháng của cơ thể [1], [4]. Nó được dùng dưới nhiều dạng: bột, viên ép,
viên con nhộng, dạng trà, dạng thuốc tinh chất để tăng thêm việc tiêu hoá và chức năng
gan, để giảm đau khớp và điều hoà kinh. Tinh nghệ Nano Curcumin được chiết xuất từ củ
nghệ vàng bằng công nghệ nano tiên tiến, mang lại những hiệu quả vượt trội, khắc phục
được những nhược điểm so với sử dụng bột nghệ thông thường.
Mỹ phẩm: Nhiều nghiên cứu đã chứng minh được lợi ích của nghệ và hoạt chất
Curcumin đối với làn da. Curcumin có thể giúp tái tạo lại làn da [18] và thúc đấy
làm lành nhanh các vết thương [14]; bảo vệ, chống lại các tổn thương da do các tia UV
gây ra [19], [20], có đặc tính chống ung thư da [21]. Chính vì vậy mà nghệ vàng là một
trong những sản phẩm làm đẹp quen thuộc với mỗi chị em phụ nữ. Sử dụng bột nghệ để
làm mặt nạ đắp mặt, hoặc bổ sung viên nghệ Nano Curcumin giúp tăng cường sức khỏe
cũng như cải thiện làn da của bạn.
1.1. Các phương pháp tách chiết
1.1.1. Cơ sở của quá trình tách chiết
Quá trình tách chiết là quá trình tách các chất hữu cơ hòa tan ra khỏi nguyên liệu
nhưng vẫn giữ được đầy đủ thành phần và bản chất của nó. Trong quá trình tách chiết sẽ
xảy ra 3 quá trình là: quá trình hòa tan, quá trình thẩm thấu và quá trình khuếch tán. Đầu

tiên dung môi thấm ướt lên bề mặt nguyên liệu sau đó thấm vào bên trong do quá trình
thẩm thấu tạo ra dung dịch chứa các hợp chất. Tiếp theo dung môi hòa tan các chất trên bề
mặt bằng cách đẩy các bọt khí chiếm đầy trong các khe vách trống của tế bào. Sau đó
dung môi tiếp tục hòa tan các hoạt chất trong ống mao dẫn của nguyên liệu nhờ vào dung
môi đã thấm sâu vào các lớp bên trong. Ba quá trình này thực hiện liên tục cho đến khi
quá trình chiết kết thúc. Nguyên liệu phải được xay nhỏ để dung môi có thể dễ dàng tiếp
xúc với thành tế bào, thúc đẩy quá trình chiết xảy ra nhanh chóng và hiệu quả [20].
1.1.2. Các phương pháp tách chiết
- Phương pháp ngấm kiệt
Phương pháp ngấm kiệt hay còn gọi là phương pháp ngâm nhỏ giọt - là một trong
những phương pháp đơn giản và phổ biến nhất hiện nay, vì nó không đòi hỏi nhiều về kỹ
thuật và công nghệ. Đây là quá trình chiết liên tục, dung môi mới luôn được thêm vào để
thay cho lớp dung môi cũ đã hòa tan được dược chất. Lớp dung môi mới có nhiệm vụ


hòa tan các hoạt chất còn lại trong tế bào. Quá trình tiếp diễn cho đến khi không thêm
dung môi nữa. Như vậy, dược liệu luôn được tiếp xúc với lớp dung môi mới nên có thể
chiết kiệt hoạt chất [21].
- Phương pháp ngâm dầm
Trong phương pháp ngâm dầm, mẫu được ngâm trong một bình chứa thủy tinh
hoặc thép không rỉ có nắp đậy, cho mẫu ngập đầy trong dung môi và để ở nhiệt độ
phòng. Dung môi sẽ ngấm dần vào nguyên liệu để hòa tan các hợp chất tự nhiên, có thể
gia tăng hiệu quả chiết bằng cách khuấy hoặc lắc nhẹ hỗn hợp chiết.
- Phương pháp chiết Soxhlet
Chiết Soxhlet là một kiểu chiết liên tục, được thực hiện nhờ cấu tạo đặc biệt của
dụng cụ chiết. Kiểu chiết này cũng như là kiểu chiết lỏng - lỏng nên về bản chất của quá
trình tuân theo quy luật phân bố chất trong hai pha không trộn lẫn vào nhau. Trong đó
pha rắn nằm trong mẫu sẽ được hòa tan bởi pha lỏng (dung môi).
Phương pháp này tiết kiệm được dung môi và mang lại hiệu quả chiết cao. Tuy
nhiên, kích thước của dụng cụ chiết Soxhlet làm hạn chế lượng nguyên liệu ta cần chiết,

vì vậy muốn chiết lượng lớn thì phải lặp đi lặp lại nhiều lần chiết, gây mất nhiều thời
gian [22].
- Phương pháp lôi cuốn hơi nước
Đây là phương pháp đặc biệt để trích ly tinh dầu và những hợp chất dễ bay hơi có
trong nguyên liệu. Dụng cụ gồm một bình cầu lớn để cung cấp hơi nước. Sau đó, hơi
nước sẽ được dẫn sục vào bình chứa có mẫu, hơi nước xuyên thấm qua màng tế bào
nguyên liệu và lôi theo những cấu tử dễ bay hơi, hơi nước tiếp tục bay hơi và ngưng tụ
bởi một ống sinh hàn, ta thu được hợp chất tinh dầu. Dùng ete dầu hỏa hoặc ether ethylic
để trích ly tinh dầu ra khỏi hỗn hợp trên hoặc để yên một thời gian trong bình sẽ có sự
phân tách giữa hai pha tinh dầu và nước.
1.1.3. Một số phương pháp tách chiết khác
- Chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn (Supercritical fluid extraction)
Chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn (SFE) được xem như là một phương pháp chiết
hữu hiệu để thay thế các phương pháp thông thường sử dụng dung môi hữu cơ. Phương
pháp SFE xảy ra nhanh chóng, tự động, có chọn lọc, không gây cháy nổ và tránh việc sử
dụng một số lượng lớn các dung môi độc hại. Siêu chất lỏng dễ dàng tách các chất cần
thiết do dung môi thay đổi thuộc tính nhanh chóng chỉ với các biến đổi áp lực nhẹ. Chất
lỏng siêu tới hạn (SCF) đang ngày càng thay thế dung môi hữu cơ như n-hexane,


dichloromethane, chloroform và những dung môi khác thường sử dụng trong chiết công
nghiệp, lọc, vì quy định và sức ép môi trường về các hợp chất hữu cơ và khí thải [21].
- Phương pháp chiết có sự hỗ trợ của sóng siêu âm (Ultrasound-assisted
extraction)
Đây là kỹ thuật chiết thay thế rẻ tiền, đơn giản và hiệu quả. Sóng siêu âm thường
được sử dụng để cải thiện việc chiết lipid, protein và các hợp chất phenolic từ thực vật,
quá trình chiết các hợp chất phenol từ Folium eucommiae có sử dụng sóng siêu âm thu
được hiệu quả cao hơn so với khi chiết bằng cách gia nhiệt hoặc bổ sung enzyme hỗ trợ
chiết tách. Sóng siêu âm có khả năng phá vỡ màng tế bào của nguyên liệu, do đó giúp
cho sự xâm nhập của dung môi vào bên trong tế bào dễ dàng hơn. Ngoài ra siêu âm còn

có tác dụng khuấy trộn mạnh dung môi làm tăng diện tích tiếp xúc của dung môi và cải
thiện đáng kể hiệu suất chiết [23].
- Phương pháp chiết sử dụng năng lượng vi sóng (Microwave-assisted extraction)
Đây là một mảng lớn chưa được khai thác, mặc dù bằng cách sử dụng lò vi sóng để
làm trung gian trong quá trình chiết có thể duy trì các điều kiện nhẹ và đạt được hiệu quả
vượt trội khi chiết. Dưới tác dụng của lò vi sóng nước trong thực vật bị nóng lên nhanh
chóng, áp suất bên trong tăng đột ngột làm các mô chứa dịch chiết vỡ ra, dịch chiết thoát
ra ngoài, lôi cuốn theo hơi nước sang hệ ngưng tụ. Hiệu suất có thể bằng hoặc cao hơn
những phương pháp khác nhưng thời gian chiết rất ngắn. Dịch chiết thu được có mùi tự
nhiên. Sản phẩm phân hủy trong dịch chiết tự nhiên giảm đi, tiết kiệm thời gian, năng
lượng và chi phí. Tuy nhiên chỉ áp dụng được cho các nguyên liệu có tuyến dịch chiết
nằm ngay sát bề mặt lá. Năng lượng chiếu xạ lớn sẽ làm cho một số cấu phần trong dịch
chiết phân hủy [24,25].
1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết
Trong suốt quá trình chiết, hiệu suất và chất lượng chiết của mẫu nguyên liệu chịu
ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như: dung môi chiết, thời gian chiết, nhiệt độ chiết, độ mịn
của nguyên liệu, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, độ ẩm nguyên liệu… [17]
-

Dung môi chiết
Dung môi là một trong những yếu tố quan trọng quyết định hiệu suất của quá trình

chiết. Qua nhiều nghiên cứu cho thấy, khi chiết những hợp chất khác nhau thì ta cần


chọn những loại dung môi chiết khác nhau cho phù hợp với đặc điểm và tính chất của
hợp chất đó. Các yếu tố của dung môi ảnh hưởng đến quá trình chiết là:
 Độ phân cực: Dung môi ít hoặc không phân cực dễ hòa tan các chất không phân
cực và khó hòa tan các chất phân cực. Ngược lại, dung môi phân cực thì dễ hòa
tan các chất phân cực và khó hòa tan các chất không phân cực.

 Độ nhớt và sức căng bề mặt: Dung môi có độ nhớt và sức căng bề mặt càng thấp
thì càng dễ thấm vào dược liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chiết suất và
-

ngược lại.
Nhiệt độ chiết
Theo công thức tính hệ số khuếch tán của Einstein, khi nhiệt độ chiết tăng thì hệ số

khuếch tán tăng, lượng chất khuếch tán cũng tăng lên. Mặc khác khi nhiệt độ chiết tăng
thì độ nhớt của dung môi giảm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chiết. Tuy nhiên, khi
nhiệt độ tăng sẽ gây bất lợi cho quá trình chiết suất trong các trường hợp sau:
 Đối với những hợp chất kém bền ở nhiệt độ cao: nhiệt độ tăng cao sẽ gây phá hủy
một số hoạt chất như vitamin, alkaloids…
 Đối với tạp chất: Khi nhiệt độ tăng, độ tan của tạp chất tăng, dẫn tới dịch chiết sẽ
bị lẫn nhiều tạp chất. Nhất là đối với một số tạp chất như gôm, chất nhầy…khi
nhiệt độ tăng sẽ bị trương nở, tinh bột bị hồ hóa, độ nhớt của dịch chiết sẽ bị tăng
gây khó khăn trong quá trình chiết xuất, tinh chế.
 Đối với dung môi dễ bay hơi có nhiệt độ sôi thấp: Khi tăng nhiệt độ thì dung môi
dễ bị hao hụt.
 Đối với một số chất đặc biệt có quá trình hòa tan tỏa nhiệt: Khi nhiệt độ tăng, độ
tan của chúng giảm. Do đó để tăng độ tan thì cần giảm nhiệt độ.
Vì vậy, tùy từng trường hợp mà ta lựa chọn nhiệt độ chiết cho phù hợp để đạt được
hiệu suất chiết là cao nhất.


-

Thời gian chiết
Khi bắt đầu chiết, các chất có phân tử lượng nhỏ thường là hoạt chất sẽ được hòa


tan và khuếch tán vào dung môi trước, sau đó mới đến các chất có phân tử lượng lớn
như các tạp chất. Do đó, nếu thời gian chiết ngắn thì dược liệu sẽ không kịp hòa tan hết
vào dung môi, nhưng nếu thời gian chiết quá dài thì dịch chiết sẽ bị lẫn nhiều tạp, gây
bất lợi cho quá trình tinh chế và bảo quản. Tóm lại cần phải lựa chọn thời gian chiết xuất
sao cho phù hợp với thành phần dược liệu, dung môi và phương pháp chiết suất…
- Kích thước của nguyên liệu
Khi kích thước nguyên liệu thô quá lớn, dung môi khó thấm ướt vào nguyên liệu,
hoạt chất khó hòa tan vào dung môi. Khi độ mịn nguyên liệu tăng lên, bề mặt tiếp xúc
giữa nguyên liệu và dung môi tăng lên, theo định luật Fick, lượng chất khuếch tán vào
dung môi sẽ tăng lên, do đó thời gian chiết suất sẽ nhanh hơn.
Tuy nhiên, trong thực tế nếu xay nguyên liệu quá mịn sẽ gây ra bất lợi cho quá
trình chiết như:
 Bột nguyên liệu sẽ bị dính bết với nhau khi ngâm vào dung môi, tạo thành dạng
bột nhão, vón cục nên khi rút dịch chiết, dịch chiết bị chảy chậm hoặc không
chảy.
 Khi bột dược liệu quá mịn, nhiều tế bào thực vật bị phá hủy, dịch chiết bị lẫn
nhiều tạp chất, gây khó khăn cho quá trình tinh chế, bảo quản.
Vì vậy tùy từng trường hợp, tùy vào nguyên liệu, dung môi, phương pháp chiết
xuất…mà ta chọn độ mịn nguyên liệu sao cho phù hợp:
 Đối với nguyên liệu mỏng như hoa, lá, cây cỏ… hoặc đối với những nguyên liệu
chứa nhiều chất nhầy, chất nhựa, chất keo…thì không nên xay nguyên liệu quá
mịn. Đối với nguyên liệu rắn chắc như: hạt, rễ, thân gỗ…cần phải xay mịn hơn.
 Nếu dùng dung môi dễ hòa tan tạp chất thì không nên xay nguyên liệu quá mịn.
 Đối với trường hợp chiết xuất ở nhiệt độ cao, cũng không nên xay mịn để tránh
-

đưa nhiều tạp chất vào dịch chiết.
Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi
Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi có ảnh hưởng đến điều kiện khuếch tán các chất từ


trong tế bào ra ngoài dung môi. Nếu tỷ lệ nguyên liệu/dung môi thấp thì tốc độ khuếch


tán của các chất nhanh nhưng hiệu suất chiết chậm. Ngược lại, thì hiệu suất chiết cao
nhưng sẽ gặp khó khăn trong quá trình thu hồi dung môi và tốn dung môi.
-

Độ ẩm nguyên liệu
Nếu độ ẩm trong nguyên liệu cao thì phần nước trong nguyên liệu sẽ tác dụng với

các protein háo nước khác, ngăn cản sự dịch chuyển của dung môi thấm sâu vào tế bào
nguyên liệu làm cho sự khuếch tán diễn ra chậm, từ đó làm chậm quá trình chiết tách.

2. CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.

Đối tượng nghiên cứu
Củ nghệ vàng (Curcuma longa L.) được thu mua tại Nha Trang, có nguồn gốc từ
vùng nguyên liệu Đắk Lắk.

Hình 2.1: Củ nghệ vàng Đắk Lắk


2.2.

Dụng cụ - thiết bị - hóa chất

2.2.1. Dụng cụ
-


Bình cầu Isolab, Đức
Soxhlet Thimble
Pipet
Bảng mỏng Silicagel G60 Merck, Đức
Ống vi quản
Bình chạy sắc ký bảng mỏng

2.2.2. Thiết bị
-

Thiết bị siêu âm
Thiết bị đo quang phổ UV-Vis, CeCil, Ce 1011, Anh
Máy cô quay chân không, IKA RV 10 Digital V, Trung Quốc
Cân phân tích Ohaus Pioneer 210g, d = 0,1mg
Bếp điện
Tủ sấy chân không + bơm chân không ABM, Đức
Lò nung 30-3000oC, Nabertherm, Đức

2.2.3. Hóa chất
-

n-Hexan, Trung Quốc
Chloroform, Trung Quốc
Methanol, Trung Quốc
Chất chuẩn curcumin, Himedia, Ấn Độ, Curcumin ≥97% (HPLC)
Ethanol 96%, Việt Nam