Ƣ N – N KHO

Ồ ÁN Ố N ỆP

ề tài:

ỔN ỢP N NO M N

Ừ Ủ N Ệ ƢƠ

rình độ đào tạo : ại học

ệ đào tạo : Chính quy

Ngành : ông nghệ kỹ thuật hóa học

Chuyên ngành : óa dầu

Khóa học : 2012 – 2016

GVHD : hS. Lê hị nh Phƣơng

SVTH : Lê hị òa

Lớp : DH12HD

MSSV :12030031

ăm 2016

Trang i

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đồ án này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên

cứu của Em và các kết quả của nghiên cứu này chưa được dung cho bất cứ đồ

án cùng cấp nào khác, các ý tham khảo và những kết quả trích dẫn từ các

công trình đều được nêu rõ trong đồ án.

Vũng Tàu, ngày … tháng … năm 2016

Sinh viên thực hiện

Lê Thị Hòa

Trang ii

LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến Th.S Lê Thị Anh Phương, người đã tận

tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.

Em xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể giảng viên Khoa Hoá học và Công

nghệ Thực phẩm trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu đã tạo mọi điều kiện, hỗ

trợ và giúp đỡ em thực hiện và hoàn thiện đồ án.

Xin ghi nhận những đóng góp và giúp đỡ nhiệt tình của các bạn sinh

viên lớp DH12HD dành cho em trong quá trình thực hiện đồ án.

Vũng Tàu, ngày tháng năm 2016.

Trang iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i

LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii

DANH MỤC HÌNH ........................................................................................ vi

DANH MỤC BẢNG ..................................................................................... viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................... ix

MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1

CHƢƠNG I. TỔNG QUAN ........................................................................... 2

1.1. Giới thiệu về cây nghệ......................................................................... 2

1.1.1. Nguồn gốc - phân bố ....................................................................... 2

1.1.2. Đặc điểm ......................................................................................... 2

1.1.3. Phân loại .......................................................................................... 3

1.1.4. Sinh trưởng ..................................................................................... 3

1.1.5. Thành phần hóa học ........................................................................ 4

1.2. Giới thiệu về curcumin ....................................................................... 4

1.2.1. Cấu trúc hóa học và các đặc tính hóa lý của curcumin................... 4

1.2.2. Tính chất vật lý ............................................................................... 7

1.2.3. Tính chất hóa học ............................................................................ 7

1.3. Ứng dụng của curcumin ................................................................... 10

1.3.1. Hoạt tính chống oxy hóa ............................................................... 10

1.3.2. Hoạt tính kháng viêm, kháng virus, vi khuẩn và kí sinh trùng ..... 11

1.3.3. Hoạt tính chống đông máu ............................................................ 11

1.3.4. Ngăn cản và điều trị ung thư ......................................................... 12

Trang iv

1.3.5. Trong công nghiệp thực phẩm ...................................................... 12

1.3.6. Trong công nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm ................................ 12

1.4. Giới thiệu về nano curcumin ............................................................ 13

1.4.1. Công nghệ nano ............................................................................ 13

1.4.2. Các phương pháp chế tạo vật liệu nano ........................................ 13

1.4.3. Nano curcumin .............................................................................. 16

1.4.4. Đặc điểm của nano curcumin........................................................ 17

1.5. Tình hình nghiên cứu về curcumin ................................................. 18

1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................... 18

1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................. 20

CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................. 22

2.1. Phƣơng pháp tách biệt và tinh chế curcumin ................................ 22

2.1.1. Phương pháp chiết ........................................................................ 22

2.1.2. Phương pháp kết tinh lại ............................................................... 28

2.2. Tạo hệ nhũ tƣơng curcumin – nƣớc ................................................ 30

2.2.1. Khái niệm nhũ tương .................................................................... 30

2.2.2. Phân loại ........................................................................................ 30

CHƢƠNG 3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................ 32

3.1. Đối tƣợng nghiên cứu ....................................................................... 32

3.1.1. Nguyên liệu ................................................................................... 32

3.1.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị ........................................................ 32

3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................. 33

3.2.1. Phương pháp xử lý nguyên liệu .................................................... 33

Trang v

3.2.2. Quy trình thực hiện ....................................................................... 34

3.2.3. Chiết curcumin .............................................................................. 35

3.2.4. Kết tinh lại curcumin .................................................................... 36

3.2.5. Nhũ hóa – hình thành curcumin .................................................... 36

CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 38

4.1. Điều chế bột nghệ .............................................................................. 38

4.2. Chiết và cô quay chân không curcumin ......................................... 39

4.2.1. Chiết curcumin .............................................................................. 39

4.2.2. Kết tinh lại curcumin .................................................................... 41

4.3. Kiểm tra curcumin tinh .................................................................... 42

4.3.1. Tính chất hóa lý của curcumin ...................................................... 42

4.3.2. Phổ tử ngoại khả kiến (UV-Vis) ................................................... 43

4.3.3. Phổ HPLC-MS của curcumin ....................................................... 44

4.4. Tạo nhũ – hình thành nano curcumin ............................................ 44

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 47

1. Kết luận .............................................................................................. 47

2. Kiến nghị ............................................................................................ 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 49

Trang vi

DANH MỤC HÌNH

Hình 1. 1. Củ nghệ, thân, hoa, lá nghệ và bột nghệ .......................................... 2

Hình 1. 2.Hình ảnh một số loài nghệ ................................................................ 3

Hình 1. 3.Ba thành phần chủ yếu trong curcuminoid ....................................... 4

Hình 1. 4.Công thức hóa học chung của curcuminoid ...................................... 5

Hình 1. 5.Công thức hóa học của Demetoxycurcumin ..................................... 5

Hình 1. 6. Công thức hóa học của Bisdemetoxycurcumin ............................... 5

Hình 1. 7. Công thức đồng phân cis – transcurcumin. ...................................... 6

Hình 1. 8. Công thức đồng phân enol. .............................................................. 6

Hình 1. 9. Công thức đồng phân ceton. ............................................................ 6

Hình 1. 10. Cấu trúc không gian của curcumin dạng enol và ceton ................. 6

Hình 1. 11.Các trạng thái của curcumin thay đổi theo pH ................................ 8

Hình 1. 12. Phản ứng cộng hydro của curcumin ............................................... 8

Hình1. 13.Sơ đồ hai hướng phản ứng của curcumin và gốc tự do[10] ............. 9

Hình 1. 14. Quá trình hình thành và di căn khối u và tác động của curcumin 12

Hình 1. 15. Sản phẩm Curcumargold và ảnh chụp SEM của nanocurcumin . 21

Hình 2. 1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn dung môi chiết 24

Hình 2. 2. Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất chiết ................................ 25

Hình 2. 3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn tỉ lệ dung môi/nguyên liệu .............. 26

Hình 2. 4. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến hiệu suất chiết .... 27

Hình 2. 5. Nhũ tương nước trong dầu và nhũ tương dầu trong nước ............. 31

Hình 3. 1. Các bước trung gian chuyển củ nghệ tươi thành bột nghệ 33

Hình 3. 2. Sơ đồ xác định hàm lượng curcumin từ bột nghệ .......................... 34

Hình 3. 3. Bộ chiết Soklet ............................................................................... 35

Hình 3. 4. Curcumin được hòa tan với methanol – nước cất - methanol ........ 36

Hình 4.1. Màu của dịch chiết và gói giấy lọc sau khi chiết 39

Hình 4.2. Thiết bị cô quay áp suất thấp chuẩn và tự chế ................................ 40

Trang vii

Hình 4.3. Curcumin được kết tinh trong tủ đông 5h ....................................... 41

Hình 4. 4. Phổ UV-Vis của curcumin chuẩn (a) và mẫu (b) ........................... 43

Hình 4. 5. Phổ MS của curcumin .................................................................... 44

Hình 4. 6. Hình chụp SEM của hệ nhũ có nồng độ nhũ 2% ........................... 45

Hình 4. 7. Hệ nhũ có nồng độ chất nhũ hóa 4% ............................................. 45

Hình 4. 8. Hình chụp SEM của mẫu curcumin có nồng độ nhũ 4% ............... 46

Trang viii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4. 1. So sánh bột nghệ thương phẩm và bột nghệ tự điều chế ............... 38

Bảng 4.2. Khối lượng curcumin thô thu được sau khi cô quay chân không ... 41

Bảng 4.3. Khối lượng cur tinh thu được sau ba lần kết tinh và lặp lại 2 lần .. 42

Trang ix

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BDMC : bisdemethoxycurcumin.

Cur : curcumin.

DMC : demethoxycurcumin.

HETE : hydroxyeicosatetraenoid acid.

HPLC : sắc kí hiệu năng cao.

LT : leukotriene.

Oleoresin : nhựa dầu.

PG : prostaglandin.

TLC : sắc ký bản mỏng.

TX : thromboxane.

UV-Vis : phổ tử ngoại - khả kiến.

Trang 1

MỞ ĐẦU

Cách đây 5000 năm củ nghệ được biết đến như một gia vị, thuốc gia

truyền chữa được rất nhiều bệnh, chữa liền sẹo…Các tác dụng điều trị bệnh

của củ nghệ là do hoạt chất trong củ nghệ là curcumin. Curcumin là thành

phần đặc biệt và là hoạt chất tạo nên màu vàng đặc trưng cho củ nghệ.

Nhiều nghiên cứu thử nghiệm ở các nước phát triển trên thế giới đã

khẳng định từ lâu rằng thành phần curumin có tác dụng hủy diệt tế bào ung

thư vào loại mạnh. Ngoài ra còn có một số công dụng khác như kìm hãm sự

phát tác của tế bào ung thư da, dạ dày, ruột, vòm họng, lọc máu, làm sạch

máu, điều trị vết thương, chống viêm khớp, dị ứng, nấm, chống vi khuẩn.

Dù có nhiều hoạt tính quý giá nhưng ứng dụng của curcumin trong thực

tiễn vẫn còn hạn chế. Nguyên nhân chủ yếu là do curcumin kém tan trong

nước, khó hấp thu, chuyển hóa nhanh và dễ đào thải. Việc nghiên cứu nhằm

tăng hiệu quả hấp thu cũng như tăng độ tan là vấn đề cần thiết để curcumin

được sử dụng một cách hiệu quả nhất. Với yêu cầu đó, giải pháp chính là đưa

curcumin về dạng nano, với kích thước siêu nhỏ giúp curcumin thẩm thấu vào

máu nhanh chóng để phát huy hiệu quả điều trị tại hầu hết các cơ quan khác

nhau trong cơ thể.

Tuy nhiên việc chế tạo hạt nano curcumin không phải là một vấn đề đơn

giản, cần nhiều thời gian nghiên cứu và khảo sát. Để góp phần vào mục tiêu

chung đó, em quyết định chọn đề tài ‘‘Tổng hợp nano curcumin từ củ nghệ

vàng’’ làm báo cáo khóa luận tốt nghiệp.

Gồm các nội dung sau:

˗ Tổng quan.

˗ Cơ sở lý thuyết.

˗ Phương pháp thực hiện.

˗ Kết quả và thảo luận.

Trang 2

CHƢƠNG I. TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu về cây nghệ

1.1.1. Nguồn gốc - phân bố

Nghệ còn gọi là nghệ vàng, uất kim, khương hoàng, khinh lương (Tày).

Nghệ là cây thảo mộc sống lâu năm, có tên khoa học là Curcuma longa L.,

thuộc họ gừng(Zingiberaceae).Nó có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Tamil Nadu,

phía đông nam Ấn Độ, cần nhiệt độ từ 200C÷30

0C và một lượng mưa hàng

năm đáng kể để phát triển mạnh.Nghệ được thu hoạch hàng năm để lấy phần

củ, và một phần trong số củ đó được nhân giống vào mùa sau [2], [3].

Ngày nay nghệ được trồng ở nhiều nơi như: Ấn Độ, Thái Lan, Việt Nam,

Malaysia, Philippines, Hàn Quốc, Nhật Bản… những hòn đảo ở Nam Thái

Bình Dương, Đông Và Tây Phi. Ấn Độ là nơi sản xuất và xuất khẩu nghệ

vàng là chủ yếu [2], [3].

1.1.2. Đặc điểm

Hình 1. 1. Củ nghệ, thân, hoa, lá nghệ và bột nghệ

Nghệ là một loại thực vật thân thảo lâu năm, chiều cao từ 0.6÷1mét. Cây

tạo nhánh cao, có màu vàng cam, hình trụ, thân và rễcó mùi thơm. Thân rễ

thành củ hình trụ hơi dẹt, khi bẻ hoặc cắt ngang có màu vàng cam sẫm. Các lá

Trang 3

mọc xen kẽ và xếp thành hai hàng.Chúng được chia thành bẹ lá, cuống lá và

phiến lá. Từ các bẹ lá, thân giả được hình thành. Lá hình trái xoan thon nhọn

ở hai đầu, hai mặt nhẵn dài tới 45cm, rộng tới 18cm. Cuốn lá có bẹ, cụm hoa

mọc từ giữa các lá lên, thành hình nón thưa. Cuống lá dài từ 50 ÷ 115cm. Các

phiến lá đơn thường có chiều dài từ 76 ÷ 115cm và hiếm khi lên đến 230cm.

Chúng có chiều rộng từ 38 ÷ 45cm và có dạng hình thuôn hoặc elip và thu

hẹp ở chóp. Tràng có phiến, cánh hoa ngoài màu xanh lục vàng nhạt, chia

thành ba thùy, thùy trên to hơn, phiến cánh hoa trong cũng chia thành ba thùy,

hai thùy hai bên đứng và phẳng, thùy dưới hõm thành máng sâu. Hạt có áo hạt

[2], [3].

1.1.3. Phân loại

Chi nghệ gồm 1400 loài.

(a) (b) (c) (d) (e)

Hình 1. 2.Hình ảnh một số loài nghệ

(a) Curcuma aromaticum.

(b) Curcumaaeruginosa.

(c) Curcuma singularis.

(d) Curcuma purpurascens.

(e) Curcumaalismatifolia.

1.1.4. Sinh trưởng

Nghệ là loài sinh trưởng và phát triển mạnh. Từ mầm ngủ của rễ củ mọc

lên thành thân giả mang lá,hoa sống suốt năm; đến mùa đông thì tàn lụi.

Trang 4

Nghệ ưa khí hậu ôn hoà, nhiệt độ thích hợp sinh trưởng, phát triển là 20 ÷

250C. Lượng mưa trung bình trong năm từ 2000 ÷ 2500mm, ẩm độ không khí

80 ÷ 90%. Chúng ưa đất cao ráo, thoát nước, có độ pH từ 6.5 ÷ 7 [9].

1.1.5. Thành phần hóa học

Các thành phần hóa học quan trọng của nghệ là một nhóm các hợp chất

được gọi là curcuminoid, bao gồm curcumin (Cur), demethoxycurcumin

(DMC), và bisdemethoxycurcumin (BDMC) [17]. Củ nghệ chứa khoảng

5% tinh dầu và đến 5% cur, một dạng polyphenol. Cur là hoạt chất chính trong

củ nghệ, với kí hiệu C.I. 75300, hay Natural Yellow 3[17].

Tên hóa học của nghệ: (1E,6E)-1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,6-

heptadien-3,5-dion.

1.2. Giới thiệu về curcumin

1.2.1. Cấu trúc hóa học và các đặc tính hóa lý của curcumin

(A) Cur (B) DMC (C) BDMC

Hình 1. 3.Ba thành phần chủ yếu trong curcuminoid

Cấu trúc của curcuminoid(C21H20O6) được xác định lần đầu tiên vào năm

1910 (Kazimierz Kostanecki, J. Miłobędzka and Wiktor Lampe).Curcuminoid

là những dẫn xuất diarylheptan gồm Cur, DCM, BDCM.Chúng là những hợp

chất phenolic, hầu hết các dẫn xuất đều khácnhau nhóm thế trên gốc phenyl.

Hợp chất chiếm chủ yếu và được nghiên cứu nhiều nhất là cur (khoảng 77%),

tiếp theo là DMC (17%) và BDMC (3%) [4], [17]. Cur tinh khiết rất hiếm và

Trang 5

đắt trong khi DCM và BDCM vẫn chưa có trên thị trường. Ngoài ra còn có các

loại tinh dầu quan trọng khác như turmerone, atlantone, và zingiberene. Các

thành phần này có cấu trúc hóa học khác nhau nên cũng có màu sắc và tính

chất hóa học khác nhau.

Hình 1. 4.Công thức hóa học chung của curcuminoid

Danh pháp quốc tế của các curcuminoid:

– Cur: 1,7-bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-dione

[4].

– DCM: 1-(4-hydroxyphenyl)-7-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta-

1,6-diene-3,5-dione [17].

Hình 1. 5.Công thức hóa học của Demetoxycurcumin

– BDCM: 1,7-bis-(4-hydroxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-dione [17].

Hình 1. 6. Công thức hóa học của Bisdemetoxycurcumin

Ngoài ra còn có ba thành phụlà đồng phân hình học của ba chất trên:

Đồng phân cis – transcurcumin,đồng phân enol và ceton của cur.

Trang 6

Hình 1. 7. Công thức đồng phân cis – transcurcumin.

Hình 1. 8. Công thức đồng phân enol.

Hình 1. 9. Công thức đồng phân ceton.

Dạng enol bền hơn ceton nhờ có liên kết hydro nội phân tử ở dạng liên

hợp. Ở dạng dung dịch, dạng enol chiếm ưu thế [13], [18]. Cấu trúc của dạng

enol hoàn toàn phẳng và cho phép cộng hưởng bên trong hai phần benzene. Kết

quả là cur dạng enol thể hiện một mũi hấp thụ mạnh vùng nhìn thấy. Ngược lại

ceton lại xoắn lên hấp thụ vùng tử ngoại gần.

Dạng enol Dạng ceton

Hình 1. 10. Cấu trúc không gian của curcumin dạng enol và ceton

Trang 7

1.2.2. Tính chất vật lý

Cur từ nghệ có dạng bột màu vàng cam huỳnh quang, không mùi, bền với

nhiệt độ,không bền với ánh sáng. Nhiệt độ nóng chảy 180 ÷ 1850C. Khi ở dạng

dung dịch cur dễ bị phân hủy bởi ánh sáng và nhiệt độ, tan trong chất béo,

etanol, metanol, diclometan, aceton, acid acetic vàhầu như không tan trong

nước ở môi trường acid hay trung tính (độ tan <10mg ở250C). Tan trong môi

trường kiềm tạo dung dịch màu đỏ máu rồi ngã tím, tan trongmôi trường acid

có màu đỏ tươi [11].

1.2.3. Tính chất hóa học

1.2.3.1. Sự điện ly

Trongmôi trường pH< 1, cur có màu đỏ thể hiện trạng thái proton hóa

H4A+. Ở pH từ 1 ÷7, hầu hết các diferulylmethane ở dạng trung hòa H3A, có

khả năng hòa tan rất thấp và dung dịch có màu vàng. Ở pH > 7.5, màu dung

dịch chuyển sang đỏ. Giá trị hằng số phân ly pKa của 3 proton dạng acid của

cur (dạng H2A-, HA2, A3

- ) được xác định tương ứng là 7.3, 8.5 và 9.0 [8].

Trang 8

Hình 1. 11.Các trạng thái của curcumin thay đổi theo pH

Curdễ dàng phân hủydưới tác dụng của ánh sáng hoặc môi trường kiềm:

Dưới tác dụng của ánh sáng, cur phân hủy thành vanillin, acid vanillic, aldehyd

ferulic, acid ferulic.

1.2.3.2. Phản ứng cộng với H2

Trong hợp chất cur có chứa các hydrocarbon chưa no, do đó có khả năng

tham gia phản ứng cộng một,hai hoặc ba phân tử H2 tạo thành các dẫn xuất

dihydrocurcumin,tetrahydrocurcumin và hexahydrocurcumin [17].

Hình 1. 12. Phản ứng cộng hydro của curcumin

Trang 9

1.2.3.3. Phản ứng tạo phức với kim loại

Phức kim loại bao gồm ion kim loại trung tâm liên kết với các phân tử

khác bằng liên kết cộng hóa trị. Curcuminoid với cấu trúc β – diceton trong

môi trườngacid hay trung tính nằm dưới dạng hỗ biến ceton – enol đối xứng

và ổn định, làm cho curcuminoid có khả năng tạo phức với nhiều ion kim loại

khác: Mn2+

, Fe2+

, Cu2+

, Ga3+

,…[14].

1.2.3.4. Phản ứng amin hóa

Cur là hợp chất diceton nên có thể cho phản ứng với các amin bậc nhất

(RNH2), semicarbazid (NH2NHCONH2), hydroxylamin (NH2OH), hydrazin

(NH2-NH2)… để tạo thành các dẫn xuất amintương ứng.

1.2.3.5. Phản ứng của nhóm OH trên vòng benzene

Hình1. 13.Sơ đồ hai hướng phản ứng của curcumin và gốc tự do[10]

Trang 10

Các cặp electron chưa liên kết của oxy nhóm hydroxyl liên hợp mạnh với

vòng benzen làm cho nguyên tử hydro của nhóm hydroxyl trở nên linh động

hơn. Điều này giải thích tính acid và khả năng phản ứng với các gốc tự do của

cur [10].

1.3. Ứng dụng của curcumin

1.3.1. Hoạt tính chống oxy hóa

Gốc tự do là các chất phản ứng mạnh, được tạo ra khi cơ thể chúng ta thu

nhận khí oxy hoặc chuyển hóa thức ăn để tạo ra năng lượng. Bản thân các gốc

tự do góp phần vào quá trình lão hóa tự nhiên của cơ thể. Tuy nhiên, nếu số

lượng gốc tự nhiên quá nhiều có thể gây tổn thương các tế bào lành và thậm chí

có thể là nguyên nhân chính dẫn đến một số bệnh như ung thư, xơ cứng động

mạch, làm suy yếu hệ thống miễn dịch gây dễ bị nhiễm trùng, làm giảm trí tuệ,

teo cơ quan bộ phận người cao niên [3], [21].

Theo các nhà nghiên cứu, gốc tự do hủy hoại tế bào theo diễn tiến sau

đây: trước hết, gốc tự do oxy hóa màng tế bào, gây trở ngại trong việc thải chất

bã và tiếp nhận thực phẩm, dưỡng khí; rồi gốc tự do tấn công các ty lập thể,

phá vỡ nguồn cung cấp năng lượng. Sau cùng, bằng cách oxy hóa, gốc tự do

làm suy yếu kích thích tố, enzym khiến cơ thể không tăng trưởng được. Để hạn

chếhoạt động của gốc tự do người ta dùng chất chống oxy hóa [21].

Curcuminoid là hợp chất tự nhiên có khả năng chống oxy hóa. Nó có khả

năng ngăn cản sự tạo thành gốc tự do như superoxide, hydroxyl. Ngăn cản sự

peroxide hóa các lipid trong cơ thể nhờ vào nhóm OH trên vòng bezen [8].

Một số ứng dụng khác về khả năng chống oxy hóa của curcuminoid như:

dùng làm chất phụ gia trông thực phẩm, giúp thực phẩm không bị ôi thiu do sự

oxy hóa dầu mỡ trong quá trình bảo quản và lưu trữ.

Trang 11

1.3.2. Hoạt tính kháng viêm, kháng virus, vi khuẩn và kí sinh trùng

Viêm nhiễm là một chuỗi phản ứng của cơ thể nhằm chống lại tổn thương

mô.Phản ứng này cần thiếc cho quá trình lành viết thương, nhưng đồng thời

cũng tạo ra sự đau đớn kết hợp với nổi mẫn đỏ và phồng viết thương.

Trong quá trình viêm nhiễm, cơ thể sinh ra một chất giống hormon là

arachidonic acid.Arachidonic acid dưới tác dụng của enzym cylooxygenase sẽ

bị chuyển hóa thành các hợp chất: prostaglandin (PG), thromboxan (TX),

hydroxyeicosatetraenoid acid (HETE), leukotrien (LT).Một số PG làm giản

mạch máu, trong khi LT làm tăng khả năng thấm qua mạch làm trương phồng

môdẫn dến quá trình viêm.Lượng PG tăng lên gây mẫn đỏ, trương phồng, đau

nhức vết thương; còn TX có thể ngăn quá trình cung cấp máu và năng lượng

cho tế bào [10].

Nghiên cứu về cấu trúc hóa học của cur kết hợp với hoạt tính sinh học cho

thấy rằng sự hiện diện cua liên kết đôi ở C3,4 và C3‟,4‟ và nhóm OH ở C8,8‟ trên

vòng bezen tạo ra hoạt tính kháng viêm cho cur [12].

Chất kháng viêm có khả năng ngăn cản enzym cyclooxygenase và

lipoxygenase – nhóm động của enzym sẽ làm giảm sản phẩm gây viêm từ sự

chuyển hóa của arachidonic acid.

Cur được dùng trong điều trị HIV nhờ khả năng chống lại virus [21].

Dịch trích cồn của nghệ còn có tác dụng kháng khuẩn.

Dịch trích cloroform và eter của nghệ có khả năng kháng nấm gây viêm da.

Hỗn hợp các cur, DCM và BDCM còn có thể kháng giun [17].

1.3.3.Hoạt tính chống đông máu

Sự kết tụ của các tiểu huyết cầu trong máu sẽ gây ra hiện tượng đông máu.

Cur có khả năng ngăn cản hoạt động của enzym cyclooxyenase tạo thêm tiểu

huyết cầu, nên cur có tác dụng chống đông máu [20].

Trang 12

1.3.4.Ngăn cản và điều trị ung thư

Curcó 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[21].

Hình 1. 14. 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. Cur có thể ngăn chặn quá trình

này bằng cách bắt giữ các gốc oxy hóa khác nhau như: gốc hydroxyl OH+, gốc

peroxyl ROO+, singlet oxygen, nitric oxide NO và peroxynitrite ONO

-[18].Cur

có khả năng bảo vệ lipid, hemoglobin và AND khỏi quá trình oxy hóa. Cur tinh

khiết có hoạt tính kháng các ion oxy hóa mạnh hơn DMC và BDMC. Cur được

chứng minh 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. Khả năng làm giảm quá trình di căn

này còn phụ thuộc vào nguồn gốc và loại khối u ác tính [21].

1.3.5.Trong công nghiệp thực phẩm

Cur 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, cà ri, mù tạt… Liều lượng sử dụng cho phép là 0 ÷ 0.5mg/kg thể trọng.

1.3.6. Trong công nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm

Hiện nay, cur ở nhiều nước trên thế giới được coi như vừa là thuốc vừa là

thựcphẩm chức năng giúp phòng ngừa và hỗ trợ điều trị ung thư, viêm loét dạ

dày tá tràng, giảiđộc gan, tăng sức đề kháng của cơ thể. Nó được dùng dưới

Tế bào bình

thường Tế bào

ung thư

Khối u tăng

trưởng

Khối u di

căn

Curcumin

đột biến di chuyển phát triển

Trang 13

nhiều dạng: bột, viên ép, viêncon nhộng, dạng trà, dạng thuốc tinh chất để tăng

thêm việc tiêu hoá và chức năng gan, đểgiảm đau khớp và điều hoà kinh. Vì

nghệ có nhiều ứng dụng trong y học nên nó đã đượcnhiều nhà sản xuất quan

tâm và cho ra nhiều sản phẩm trên thị trường như Biocurmin củacông ty

TNHH Dược phẩm Châu Á (Biocurmin là sự kết hợp giữa nghệ và tiêu giúp

choviệc hấp thụ nghệ trong dạ dày nhanh hơn); sản phẩm Bách phụ khang của

Công ty TNHHTM Mediproducts (đây là sự kết hợp giữa curvà trinh nữ hoàng

cung giúp điều trịbệnh u xơ tử cung)….

1.4. Giới thiệu về nano curcumin

1.4.1. Công nghệ nano

Theo Wikipedia: “Công nghệ nano là một ngành công nghệ liên quan đến

thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng

việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanomet”. Nói cách khác

công nghệ nano là một công nghệ được sử dụng để phân tích và tạo ra các sản

phẩm với các phân tử có kích thước vào cỡ nanomet.

Hiện nay, công nghệ nano được ứng dụng khá rộng rãi trong đời sống và hứa

hẹn mở ra một cuộc sống hiện đại hơn. Công nghệ nano có tác dụng như một đòn

bẩy để giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môi trường, bảo vệ các nguồn tài nguyên

tiến tới xây dựng một nền kinh tế „sạch‟ hơn. Việc sử dụng nano trong việc chế

tạo và thiết kế ra các sản phẩm không chỉ giúp ích cho xã hội mà còn giúp người

sử dụng tận dụng tốt các tác dụng của sản phẩm trong quá trình sử dụng.

1.4.2. Các phương pháp chế tạo vật liệu nano

1.4.2.1. Phương pháp hóa ướt

Bao gồm các phương pháp chế tạo vật liệu dùng trong hóa keo, phương

pháp thủy nhiệt, sol-gel, và kết tủa. Theo phương pháp này, các dung dịch chứa

ion khác nhau được trộn với nhau theo một tỷ phần thích hợp, dưới tác động

Trang 14

của nhiệt độ, áp suất mà các vật liệu nano được kết tủa từ dung dịch. Sau các

quá trình lọc, sấy khô, ta thu được các vật liệu nano.

Ưu điểm của phương pháp hóa ướt là các vật liệu có thể chế tạo được rất

đa dạng, chúng có thể là vật liệu vô cơ, hữu cơ, kim loại. Đặc điểm của phương

pháp này là rẻ tiền và có thể chế tạo được một khối lượng lớn vật liệu. Nhưng

nó cũng có nhược điểm là các hợp chất có liên kết với phân tử nước có thể là

một khó khăn, phương pháp sol-gel thì không có hiệu suất cao[5].

Phạm vi đồ án nàychỉ tìm hiểu về phương pháp vi nhũ tương. Vi nhũ

tương là phương pháp khá phổ biến để tạo hạt nano. Với nhũ tương “nước-

trong-dầu”, các giọt dung dịch nước bị bẫy bởi các phân tử chất hoạt động bề

mặt trong dầu (các micell). Đây là một dung dịch ở trạng thái cân bằng nhiệt

động trong suốt, đẳng hướng. Do sự giới hạn về không gian của các phân tử

chất hoạt động bề mặt, sự hình thành, phát triển các hạt nano bị hạn chế và tạo

nên các hạt nano rất đồng nhất. Kích thước hạt có thể từ 4 ÷ 12nm với độ sai

khác khoảng 0.2 ÷ 0.3nm. Khi các hệ vi nhũ tương được hòa trộn với nhau,

phản ứng hóa học tạo các chất mong muốn sẽ xảy ra.

Ưu điểm: kích thước và hình dạng của sản phẩm cuối cùng có thể khống

chế được với việc thay đổi tỷ lệ chất phản ứng, điều chỉnh kích thước hạt

micell. Kích thước hạt nhỏ đồng đều. Không cần cung cấp thêm chất ổn định

sau khi tạo xong sản phẩm. Dễ thực hiện. Nhược điểm: dễ bị ảnh hưởng bởi

các thông số môi trường như nhiệt độ, pH. Hóa chất đắt tiền, độc hại.

1.4.2.2. Phương pháp cơ học

Bao gồm các phương pháp tán, nghiền, hợp kim cơ học. Theo phương

pháp này, vật liệu ở dạng bột được nghiền đến kích thước nhỏ hơn. Ngày nay,

các máy nghiền thường dùng là máy nghiền kiểu hành tinh hay máy nghiền

quay. Phương pháp cơ học có ưu điểm là đơn giản, dụng cụ chế tạo không đắt

tiền và có thể chế tạo với một lượng lớn vật liệu. Tuy nhiên nó lại có nhược

Trang 15

điểm là các hạt bị kết tụ với nhau, phân bố kích thước hạt không đồng nhất, dễ

bị nhiễm bẩn từ các dụng cụ chế tạo và thường khó có thể đạt được hạt có kích

thước nhỏ. Phương pháp này thường được dùng để tạo vật liệu không phải là

hữu cơ như là kim loại.

1.4.2.3. Phương pháp bốc bay

Gồm các phương pháp quang khắc chùm điện tử, bốc bay trong chân

không vật lí, hóa học.

Phương pháp bốc bay chùm điện tử: năng lượng của chùm tia điện tử

được hội tụ trực tiếp lên vật liệu. Khi chùm tia điện tử năng lượng cao bắn lên

vật liệu nguồn, toàn bộ động năng của chùm tia điện tử chuyển thành nhiệt

năng làm hoá hơi vật liệu và sau đó lắng đọng trên đế. Chùm tia điện tử được

gia tốc trong điện trường có năng lượng cao và được hội tụ vào vật liệu nguồn

nhờ tác dụng của từ trường điều khiển, khi đó vật liệu được hoá hơi rồi lắng

đọng lên đế. Do chùm tia điện tử có năng lượng rất lớn và diện tích hội tụ nhỏ

vì vậy vật liệu gần như được hoá hơi tức thì. Chính đặc điểm này cho phép nó

có thể tạo được màng mỏng của hầu hết các vật liệu, đặc biệt là đối với các vật

liệu nhiều thành phần.

Ưu điểm của bốc bay chùm điện tử: độ tinh khiết cao. Bốc bay được vật

liệu khó nóng chảy. Dễ điều chỉnh áp suất, thành phần khí và nhiệt độ và dễ

theo dõi quá trình lắng đọng. Có thể sử dụng rất ít vật liệu gốc nên tiết kiệm

đáng kể nguồn vật liệu. Nhược điểm: khó chế tạo vật liệu là hợp kim. Màng

phủ khó đồng đều.

Phương pháp bốc bay hiệt trong chân không: là kỹ thuật tạo màng mỏng

bằng cách bay hơi các vật liệu cần tạo trong môi trường chân không cao và

ngưng tụ trên đế. Bốc bay nhiệt có ưu điểm là: màng lắng đọng ở tốc độ cao

Nguyên tử bay hơi năng lượng thấp, ít nhiễm tạp, dễ thực hiện. Áp dụng được

Trang 16

cho nhiều loại vật liệu. Nhược điểm: không thể tạo các màng quá mỏng. Khó

khống chế độ dày của màng. Khó chế tạo màng đa lớp[5].

Các phương pháp này áp dụng hiệu quả để chế tạo màng mỏng hoặc lớp

bao phủ bề mặt tuy vậy người ta cũng có thể dùng nó để chế tạo hạt nano bằng

cách cạo vật liệu từ đế. Tuy nhiên phương pháp này không hiệu quả lắm để có

thể chế tạo ở quy mô thương mại.

1.4.2.4. Phương pháp hình thành từ pha khí

Gồm các phương pháp nhiệt phân, nổ điện, đốt laser, bốc bay nhiệt độ

cao, plasma. Nguyên tắc của các phương pháp này là hình thành vật liệu nano

từpha khí. Nhiệt phân là phương pháp có từ rất lâu, được dùng để tạo các vật

liệu đơn giản như carbon, silicon. Phương pháp đốt laser thì có thể tạo được

nhiều loại vật liệu nhưng lại chỉ giới hạn trong phòng thí nghiệm vì hiệu suất

của chúng thấp. Phương pháp plasma một chiều và xoay chiều có thể dùng để

tạo rất nhiều vật liệu khác nhau nhưng lại không thích hợp để tạo vật liệu hữu

cơ vì nhiệt độ của nó có thể đến 9000C[5].

Phương pháp hình thành từ pha khí dùng chủ yếu để tạo lồng carbon

hoặc ống carbon, rất nhiều các công ty dùng phương pháp này để chế tạo mang

tính thương mại.

1.4.3. Nano curcumin

Cur được biết đến là một hoạt chất có khả năng chống viêm, chống khuẩn,

là chất sát trùng, chống oxi hóa và chống ung thư. Nhưng trên thực tế cho thấy

khả năng hấp thu cur của cơ thể rất thấp, điều này được giải thích là do cur

không tan trong nước (độ tan 0.001%), sinh khả dụng thấp. Vì vậy khi dùng

theo đường uống, cur hòa tan một phần rất nhỏ vào các dịch thể của ống tiêu

hóa, chỉ 7 ÷ 10% Cur được hấp thụ vào máu, lại bị chuyển hóa nhanh qua gan,

làm cho sinh khả dụng thực tế của cur chỉ đạt 2 ÷3% [19].

Trang 17

Để tăng tối đa hấp thu tinh chất cur đầy tiềm năng, rất nhiều phương pháp

đã được áp dụng như nano hóa, bổ sung các chất phụ trợ bioperin, tổng hợp

đồng phân, tạo phức chelat của cur với các kim loại... Trong đó công nghệ

nano mang lại hiệu quả vượt trội hơn cả trong việc nâng cao độ tan và hấp thu

của cur, đồng thời tạo ra một số lợi ích như cải thiện sự hấp thu của tế bào,

giảm chuyển hóa tại gan, giữ ổn định nồng độ trong máu, tăng cường dược tính

của cur[19].

Tài liệu nghiên cứu đầu tiên về nano cur ứng dụng trong y học được xuất

bản vào năm 2005, từ đó đến nay nano cur đã trở thành tâm điểm nghiên cứu của

các nhà khoa học trên thế giới với 254 bằng phát minh sáng chế của các quốc gia

có nền y tế kĩ thuật phát triển như Mỹ, Anh, Đức, Nhật, Hàn Quốc... Trong đó

bằng phát minh có liên quan đến ứng dụng nano curcho bệnh nhân ung thư

chiếm tỉ lệ lớn nhất (24%), bệnh tim mạch đứng ở vị trí thứ hai với tỉ lệ là 13%

[19].

1.4.4. Đặc điểm của nano curcumin

Bằng công nghệ Nano, các phân tử cur được cố định trong chất liệu

polymer, tạo thành các hạt tiểu phân Nano có kích thước cỡ 30nm ÷ 100nm.

Với kích thước siêu nhỏ giúp nano curphân tán tốt trong nước, độ tan 7.5%,

tăng gấp 7500 lần so với cur (0.001%). Trong nước cất có màu vàng sáng,

trong nước thường có màu vàng nâu. Mặc khác với kích thước nano cũng giúp

nano cur thẩm thấu vào máu nhanh chóng để phát huy hiệu quả điều trị tại hầu

hết các cơ quan khác nhau trong cơ thể [19].

Độ hấp thu của nano cur đạt tới 95%, hiệu quả điều trị gấp 40 lần so với

cur thông thường (Theo kết quả nghiên cứu của nhóm chuyên gia của trường

Đại học Dược, bang Ohio, Hoa kỳ, thực hiện năm 2012 đăng trên Pubmed).

Trang 18

1.5. Tình hình nghiên cứu về curcumin

1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Người đầu tiên nghiên cứu về chiết xuất cur là ông Taguchi (Nhật Bản).

Ông đã dùng phương pháp siêu âm để chiết xuất cur, xác định được các thông

số tối ưu: dung môi cồn 700, pH = 3, chiết trong 15 phút. Ông nhận thấy chiết

bằng phương pháp siêu âm cho hiệu suất cao và chất lượng cur tốt hơn [15].

Cấu trúc của Cur được Lampe xác định vào năm 1910, Roughley và

Whiting công bố vào năm 1973 [1]. Cur tan trong dầu mỡ và các dung môi hữu

cơ. Độ bền màu của cur bị ảnh hưởng bởi oxi, tia tử ngoại, môi trường kiềm và

các công nghệ tách chiết.

Đa số các công trình đều tập trung nghiên cứu hoạt tính sinh học của cur

và nghiên cứu ứng dụng các hoạt tính này để điều trị bênh ở người.

Khoa Hóa và Sinh hóa Ứng dụng thuộc Đại học Kumamoto, Nhật Bản

(2000) đã dùng carbon dioxyt siêu tới hạn để chiết dầu nghệ [3].

Năm 2007, Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Dược liệu thuộc Đại học Banaras

Hindu (Ấn Độ) đã tiến hành chiết cur sử dụng lò vi sóng để hiệu suất chiết cur

cao hơn. Aceton được chọn làm dung môi chiết bởi vì nó có thể hòa tan tốt cur.

Điều kiện chiết xuất (tần số bức xạ vi sóng sử dụng, thời gian chiếu xạ, kích

thước hạt nguyên liệu) đã được tối ưu hóa. Cur chiết ra được định lượng bằng

phương pháp HPLC và sắc ký bản mỏng. Các điều kiện chiết cur tối ưu như sau:

20% năng lượng vi sóng, 4phút chiếu xạ. Việc chiết cur nhờ sự hỗ trợ của vi

sóng cho hiệu suất chiết cao hơn và giảm đáng kể thời gian chiết trong điều kiện

chiết tối ưu khi so sánh với phương pháp chiết thông thường [20].

Nhiều nghiên cứu đã đưa ra các phương pháp nhằm phân lập cur, DMC và

BDMC trong hỗn hợp bột curcuminoid thô ban đầu:

Trang 19

Rasmussen và các đồng sự đã đưa ra phương pháp tách các curcuminoid

đơn giản và hiệu quả sử dụng sắc kí lớp mỏng (TLC) silica gel đã được tẩm

dihydrogen phosphate. Tuy phương pháp này có thể tách và xác định các

curcuminoid thành phần nhưng vẫn còn hạn chế do không định lượng được

hàm lượng mỗi curcuminoid có trong hỗn hợp[14].

Marsin [7] đã đưa ra phương pháp HPLC CO2 siêu tới hạn với pha động

là hệ đệm acetonitrile/acetate [7]. Một phương pháp khác của Xian-Guo He là

tách và xác định cur sử dụng cột Supelcosil LC-18 với pha động là ammonium

acetate/acetic acid và acetonitrile [8]. Taylor và McDowell đã tách được ba

thành phần curcuminoid sử dụng cột polymer non-silica với pha động là dung

dịch acetonitrile 55%.

Opa Vajragupta và các đồng sự [16] đã tách hỗn hợp curcuminoid ra các

thành phần đơn lẻ bằng phương pháp sắc kí cột. Bột curcuminoid truước tiên

được hòa tan trong aceton, sau đó được tách bằng sắc kí silica gel với hệ dung

môi rửa giải CHCl3:MeOH:AcOH (98:5:2). Theo phương pháp này, cur được

rửa giải trước, sau đó là hỗ hợp của cur với DMC, kế đó là BDMC tinh. DMC

tinh khiết được tách lần thứ hai cũng bằng phương pháp sắc kí với hệ dung môi

rửa giải CH2Cl2:MeOH (95:5). Độ tinh khiết của các thành phần được kiểm tra

bằng sắc kí bản mỏng TLC, các phổ cộng hưởng từ NMR, phổ hồng ngoại IR,

khối phổ ion nguyên tử ESI-MS và phân tích nguyên tố EA.

Guddadarangavvanahally K.Jayaprakasha và các đồng sự [7] đã tách ba

thành phần của curcuminoid bằng sắc kí lỏng hiệu năng cao HPLC. Các

curcuminoid được tách từ oleoresin sử dụng cột sắc kí silicagel sau khi rửa với

hexan để loại béo. Đầu tiên tinh dầu nhựa nghệ thương phẩm (CRIO) được hấp

thụ lên silica gel, sau đó được nạp lên cột sắc kí silica gel và rửa với dung môi

hexan. Tiếp đó, cột được rửa với benzene và ethyl acetate với độ phân cực tăng

dần. Cur thu được với hệ dung môi benzene:EtOAc (82:18 v/v), trong khi

Trang 20

DMC và BDMC được rửa tương ứng bằng các hệ benzene:EtOAc (70:30 v/v),

benzene:EtOAc (58:42 v/v). Các phân đoạn thu được qua cột được cô chân

không và kết tinh lại. Hiệu suất tách tương ứng của các chất cur, DMCvà

BDMC tương ứng đạt 4.46%, 3.4%, 2.2%.

Tháng 7/2011, Sheng Peng Wang (Đài Loan) và các cộng sự đã nghiên

cứu và công bố công trình ứng dụng kĩ thuật nano cho cur trên Journal of

Nanomaterials. Công trình đã mang đến một hướng tiếp cận mới cho việc sử

dụng cur trong y học.

1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

Nghiên cứu cơ bản về cur gồm: nghiên cứu thành phần hóa học của tinh

dầu nghệ và chuyển hóa ar-tumeron của Phan Tổng Sơn; nghiên cứu về phản

ứng acetyl hóa nhóm hydroxyl của cur và phản ứng amin hóa β-diceton của cur

của Đào Hùng Cường; nghiên cứu về tinh thể cur và tính chất điện hóa trong

nước muối NaCl 1% ở pH = 9 của Nguyễn Thị Thu. Nghiên cứu chiết tách cur

từ củ nghệ vàng của Phạm Đình Tỵ năm 1989, Trần Thị Việt Hoa; từ củ nghệ

trắng Cao Bằng của Lưu Thị Huế năm 2003. Nghiên cứu tạo phức cur với một

số kim loại hay với các chất tạo huyền phù của Trần Thanh Lương [3].

Nguyễn Đức Hạnh, Nguyễn Minh Đức, Đặng Văn Giáp (2010) [21] đã

dùng phần mềm FormRules 3.3 (Intelligensys, Ltd., 2007) để nghiên cứu liên

hệ nhân quảvà INForm 3.7 (Intelligensys, Ltd, 2008) để tối ưu hóa đa biến điều

kiện chiết cur từ nghệ bằng ethyl acetat sử dụng phương pháp đun hồi lưu.

Dịch chiết được cô để thu được cao nghệ và loại bớt tạp tan trong nước. Hàm

lượng cur I được xác định bởi thiết bị HPLC Waters 2695.

Một số công trình khoa học đã công bố [1]:

Đào Hùng Cường, Nguyễn Đình Anh, Phạm Thị Thùy Phương (2005),

“Điều kiện tối ưu để chiết tách cur từ củ nghệ vàng bằng phương pháp chưng

Trang 21

ninh”, Tuyển tập báo cáo khoa học 30 năm xây dựng và phát triển trường Đại

học sư phạm – Đại học Đà Nẵng 1975-2005, trang 99 ÷ 103.

Đào Hùng Cường, Nguyễn Đình Anh (2005), “Nghiên cứu chiết curthô từ

củ nghệ vàng bằng dung dịch xà phòng”, Tạp chí Hóa Học & Ứng dụng, số 9

(69)/2007, ISSN 0866-7004, trang 42 ÷ 44.

Lê Văn Hoàng, Đào Hùng Cường, Nguyễn Đình Anh (2007), “Ảnh hưởng

của điều kiện sấy đến hàm lượng cur của củ nghệ vàng”, Tạp chí Hóa học &

Ứng dụng, số 7 (67)/2007, ISSn 0866-7004, trang 48 ÷ 49.

Đào Hùng Cường, Nguyễn Đình Anh (2007), “Phẩm màu tự nhiên và ứng

dụng của nó trong thực phẩm”, Tạp chí Khoa học & Phát triển, số 129/2007,

ISSN 1859-1438, trang 15 ÷ 18.

Đào Hùng Cường, Nguyễn Đình Anh (2008), “Nghiên cứu ứng dụng

curtrong phối màu thực phẩm”, Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, số 7 (79)/2008,

ISSn 9866-7004, trang 40 ÷ 41.

Năm 2013, trong báo cáo khoa học hằng năm của viện Hàn Lâm Khoa

học và Công nghệ Việt Nam đã có báo cáo về việc chế tạo thành công hạt

nanocurbằng kĩ thuật mi-xen polyme với kích thước từ 50 ÷70nm và cho ra đời

sản phẩm thương mại Curmagold.

Hình 1. 15. Sản phẩm Curcumargold và ảnh chụp SEM của nanocurcumin

Trang 22

CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Phƣơng pháp tách biệt và tinh chế curcumin

2.1.1. Phương pháp chiết

2.1.1.1. Định nghĩa

Phương pháp chiết dùng để tách chất ra khỏi hỗn hợp chất rắn hoặc dung

dịch huyền phù bằng dung môi thích hợp ở nhiệt độ phòng hoặc nhiệt độ sôi

của dung môi.Cơ sở vật lý của phương pháp là dựa vào định luật phân bố

Nernst [2], [4]:

Khi thêm một cấu tử thứ ba vào hệ dung dịch có hai cấu tử không tan

hoàn toàn vào nhau hoặc tan có giới hạn thì sự hòa tan của cấu tử này vào hai

cấu tử theo một tỉ lệ nhất định ở nhiệt độ không đổi, gọi là hằng số Nernst K:

C1, C2 là nồng độ của các cấu tử trong dung môi

S1, S2 là độ tan của hai cấu tử

K càng lớn khi

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

dùng dung môi chiết nhiều lần.

Cùng một lượng dung môi chiết, cần phải chia nhiều lần chiết. Có thể tính

được lượng chất còn lại sau lần chiết thứ n dựa vào hằng số Nernst:

(

)

Gn: Lượng chất còn lại sau n lần chiết.

G0: Lượng chất ban đầu có trong thể tích V.

S: Số ml thể tích dung môi cho vào.

Trang 23

Như vậy, muốn Gn càng nhỏ thì n phải lớn, S phải nhỏ, nghĩa là chất định

chiết ra còn lại trong dung dịch càng nhỏ thì cùng một lượng dung môi cần

phải chiết nhiều lần.

2.1.1.2. Lựa chọn dung môi khi chiết

Dung môi chiết phải đảm bảo các yêu cầu sau [2]:

Dung môi chiết phải hòa tan chất định chiết.

Dung môi này dễ tách ra khi tinh chế lại và ít có khả năng tạo nhũ

tương và ít độc.

Khi lựa chọn dung môi chiết phải chú ý đến độ tan của chất vào dung môi.

Độ tan của chất phụ thuộc vào bản chất của chất tan, bản chất của dung môi,

nhiệt độ và bề dày mặt tiếp xúc giữa chất tan và dung môi. Các dung môi

thường dùng để chiết là: cồn, axeton, acetat etyl, và hệ dung môi acetat

etyl/aceton…[2].

Bản chất của dung môi ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất chiết chất màu

curcuminoid trong bột nghệ. Hiệu suất càng cao khi curcuminoid hòa tan trong

dung môi chiết càng tốt. Tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của dung môi đến

hiệu suất chiết được tiến hành như sau [2]:

Tiến hành: Cân 0.1g bột nghệ cho vào ống nghiệm. Thêm 5ml dung môi

(aceton,etanol, acetat etyl, acetat etyl/aceton 5:1, v/v), bịt kín, siêu âm 10 phút

ở nhiệt độ 300C Sau đó, lọc lấy dịch chiết. Dùng micropipet hút 0.1 ml dịch lọc

pha loãng thành 10 ml bằng etanol rồi đem đo quang ở 425 nm [2].

Xác định hiệu suất chiết curcuminoid (H%) theo công thức:

H% =

x100%

Trong đó: lượng cur chiết được và cur tổng sốđược xác định bằng

phươngpháp đo quang UV-Vis.

Trang 24

Hình 2. 1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn dung môi chiết

Tính lượng Cur tổng số và chiết được theo UV-Vis: Cân chính xác khoảng

0.1 g bột nghệ cho vào ống nghiệm. Thêm 4 ml etanol. Thêm 4 ml etanol tuyệt

đối, bịt kín ống nghiệm và siêu âm trong 20 phút. Lọc lấy dịchlọc. Lặp lại quá

trình chiết với bã còn lại đến khi dịch chiết không màu. Gộp tất cả các

dịchchiết lại. Lấy 1 ml dịch chiết pha loãng bằng etanol thành 100 ml. Đo độ

hấp thụ củadung dịch thu được ở 425nm với cuvet 1cm (dùng etanol làm dung

dịch so sánh)[2].

0.1g bột nghệ

+ 5ml dung môi

Siêu âm 10 phút

Lọc lấy dịch chiết

Đo quang – tính hiệu suất chiết

Chọn dung môi chiết

Aceton Etanol

70%

Etanol

tuyệt đối

Acetat

etyl

Acetatetyl/aceton

5/1

Trang 25

Hàm lượng curcuminoid tổng số trong mẫuđược tính bằng công thức:

Curcuminoid (mg/kg) =

Trong đó:

A: Độ hấp thụ của dung dịch.

V: Tổng thể tích dịch chiết ; D: hệ số pha loãng (D = 100).

1607: Hệ số hấp thụ riêng của dung dịch chứa 1% cur trong etanol đo

vớicuvet 1cm.

W : Khối lượng mẫu thử.

Tiến hành tương tự với mẫu cur chiết được.

Hình 2. 2. Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất chiết

Từ biểu đồ cho thấy các dung môi dung môi trên có hiệu suất gần như

nhau, nhưng cồn tuyệt đối và hệ dung môi chiết acetat etyl:aceton (5:1) cho

hiệu suất cao hơn. Nguyên nhân là do chúng phân cực nên hòa tan tốt các hợp

chất curcuminoid (tương đối phân cực). Còn cồn 700 cho hiệu suất chiết thấp

nhất do dung môi này có độ phân cực khá cao nên khó thẩm thấu vào nền

nguyên liệu khô.

Trang 26

2.1.1.3. Chọn tỷ lệ dung môi/nguyên liệu

Tiếp tục tiến hành khảo sát tỷ lệ dung môi/nguyên liệu theo các bước như

sau [2]:

20/1 40/1 60/1 80/1 100/1 120/1

Hình 2. 3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn tỉ lệ dung môi/nguyên liệu

Tiến hành: Lấy 6 ống nghiệm, mỗi ống chứa 0.1g bột nghệ. Thêm lần lượt

vào từng ống nghiệm 2; 4 ; 6; 8; 10; 12ml dung môi thích hợp đã chọn, bịt kín

ống nghiệm. Siêu âm ở 300C trong 10phút. Lọc lấy dịch chiết và xác định hiệu

suất chiết như thí nghiệm trước để chọn tỉ lệ dung môi/nguyên liệu thích hợp,

thu được kết quả như Hình 2.4 [2].

0.1g bột nghệ tươi + dung môi thích hợp

Thay đổi tỷ lệ dung môi/nguyên liệu (v/w)

Siêu âm 10 phút

Lọc

Đo quang – tính hiệu suất chiết

Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu thích hợp

Trang 27

Hình 2. 4. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến hiệu suất chiết

Từ biểu đồ Hình 2.3 ta thấy cho thấy khi tỉ lệ dung môi/nguyênliệu càng

tăng thì hiệu suất chiết càng tăng. Khi tăng tỉ lệ dung môi từ 20/1 đến 40/1

(v/w) thì hiệu suất chiết tăng đáng kể (35.92 ÷ 63.61%) nhưng với các tỉ lệ lớn

hơn thì hiệusuất chiết tăng rất ít. Do đó, để tiết kiệm chi phí dung môi, tỉ lệ

dung môi/nguyên liệu thích hợp nhất để chiết là 40/1 (v/w).

2.1.1.4. Xác định điều kiện chiết

Trong phòng thí nghiệm thường chiết bằng bộ Soklet để chiết liên tục.

Chất rắn định chiết đã nghiền nhỏ được gói trong giấy lọc (túi vải) đặt vào

phần hình trụ trên bình cầu của bộ chiết. Cho dung môi vào bình cầu (tùy

lượng chất chiết mà cho lượng dung môi, khoảng ½ thể tích bình cầu), lắp ống

sinh hàn hồi lưu ở trên rồi đun cho sôi dung môi (ở 800C). Hơi dung môi bay

lên và hòa tan chất rắn trong bọc giấy lọc rơi xuống bình cầu trong ống dẫn hơi

ngưng tụ. Cứ như vậy nồng độ của chất tan trong dung môi tăng dần theo thời

gian đun hồi lưu.Chiết cho đến khi dịch chiết trút xuống bình cầu hết màu.

Theo dõi quá trình chiết và ghi lại thời gian của một lần chiết và số lần

chiếttổng cộng.

Trang 28

Sau khi kết thúc quá trình chiết, lọc lấy dịch chiết. Tráng rửa bình cầu và

gộp nướcrửa vào dịch chiết.

Kết quả theo dõi các thông số khi tiến hành chiết curcuminoid từ nghệ bột

ở 800Cbằng hệ thống Soxhlet như sau [2]:

– Thời gian chiết: 1h/lần chiết.

– Số lần chiết : 9 lần.

– Lượng curcuminoid chiết được: 51.424 mg/kg, đạt hiệu suất 90.56%.

2.1.2. Phương pháp kết tinh lại

2.2.2.1. Mục đích

Làm sạch cur, loại bỏ một số tạp chất, các chất nhựa còn tồn tại trong

nguyên liệu.

Thu bột cur đã kết tinh có hàm lượng cur cao và nước cái dưới lọc có

hàm lượng BMC, BDMC cao.

2.2.2.2. Nguyên tắc

Đây là phương pháp quan trọng nhất để tinh chế các chất rắn. Cơ sở lý

thuyết của phương pháp là dựa vào sự khác nhau về độ tan của các chất trong

một dung môi hay hệ dung môi ở các nhiệt độ khác nhau, cũng như sự khác

nhau về độ tan vào dung môi của chất tinh chế và chất bẩn ở cùng nhiệt độ[3].

Quá trình chung là hòa tan chất rắn thành dung dịch bão hòa ở nhiệt độ sôi của

dung môi và khi để lạnh thì chất rắn kết tinh lại dưới dạng lưới tinh khiết.

Chọn dung môi hay hệ dung môi thích hợp để hòa tan chất tinh chế ở

nhiệt độ sôi và không hòa tan hoặc ít ở nhiệt độ lạnh, còn tạp chất thì hiện

tượng ngược lại. Sau khi lọc nóng loại bỏ tạp chất thì chất rắn sẽ kết tinh lại

sạch hơn.

2.2.2.3. Chọn dung môi

Việc lựa chọn dung môi kết tinh rất quan trọng. Dung môi kết tinh phải

không tương tác hóa học với chất kết tinh ở nhiệt độ thường cũng như ở nhiệt

Trang 29

độ sôi [1,3]. Dung môi phải có nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của

chất tinh chế ít nhất là 100C và lại phải giải phóng khi lọc cũng như khi rửa.

Việc lựa chọn dung môi hay hệ dung môi phải dựa vào mối quan hệ cấu tạo

phân tử của chất kết tinh và dung môi, thường thường chất phân cực thì hòa tan

tan vào dung môi phân cực và ngược lại. Khi chất kết tinh chưa rõ cấu tạo thì

phải thử hòa tan trong dung môi từ không phân cực đến dung môi phân cực.

Cách làm như sau: lấy một vài tinh thể vào ống nghiệm, nhỏ một ít dung

môi vào rồi đun sôi, quan sát độ tan cho đến khi tinh thể tan hết, nếu đảm bảo

yêu cầu trên thì chất sẽ kết tinh lại khi lạnh. Dung môi được xem là tốt nếu cứ

0.1g chất kết tinh tan trong 1ml dung môi nóng.

Khi không chọn được dung môi thì bắt buộc phải chọn hệ dung môi.

Nguyên tắc: lấy một dung môi hòa tan chất kết tinh ngay ở nhiệt độ thường,

sau đó chọn một dung môi không hòa tan hay kém hòa tan chất tinh chế nhưng

phải tan trong dung môi trên.

Cách làm như sau: lấy một vài tinh thể vào ống nghiệm, thêm dung môi

cho đến khi tan hết, ghi lấy thể tích dung môi. Nhỏ từ từ dung môi không tan

chất tinh chế vào hỗn hợp trên cho đến khi vẫn đục, ghi lấy thể tích dung môi,

đun hỗn hợp cho tan hết, lọc nóng để nguội, chất rắn sẽ kết tinh lại. Tỉ lệ hai thể

tích đã đo được coi là tỉ lệ thể tích dung môi đã chọn. Thường chọn hệ dung môi

etanol - nước, etanol - benzen, axeton - ete dầu hỏa, axit axetic - nước,… [3]

Nếu có nhiều chất có độ tan khác nhau ở nhiệt độ khác nhau vào một dung

dịch, người ta dùng phương pháp kết tinh phân đoạn. Ở một nhiệt độ xác định,

một chất nào đó tan quá bão hòa sẽ kết tinh lại khi để lạnh, còn chất kia chưa

bão hòa sẽ ở lại trong dung dịch.

Nếu dung môi hòa tan chất kết tinh, còn chất bẩn không tan, người ta sẽ

lọc nóng để loại bỏ chất bẩn, còn chất kết tinh ở lại trong dung dịch sẽ kết tinh

khi để lạnh.

Trang 30

2.2. Tạo hệ nhũ tƣơng curcumin – nƣớc

2.2.1. Khái niệm nhũ tương

Nhũ tương là hệ phân tán cơ học vi dị thể, có pha phân tán và môi trường

phân tán đều là lỏng, không tan lẫn vào nhau. Trong đó, một chất lỏng này

được phân tán đồng đều vào chất lỏng khác dưới dạng các tiểu phân có kích

thước cực nhỏ.

Hệ nhũ tương cơ bản thông thường tồn tại với sự hiện diện của ba cấu tử

bao gồm pha phân tán, môi trường phân tán và chất nhũ hóa. Bản thân hai pha

không tan hoặc tan giới hạn với nhau nên cần sự có mặt của chất hoạt động bề

mặt để giúp pha phân tán phân bố đồng đều trong môi trường phân tán.

2.2.2. Phân loại

Phân loại theo nguồn gốc: dựa trên nguồn gốc tồn tại của nhũ tương, chia

chúng thành hai loại là nhũ tương thiên nhiên và nhũ tương nhân tạo. Nhũ

tương thiên nhiên là những sản phẩm tòn tại sẵn trong thiên nhiên dưới dạng

nhũ như sữa… Nhũ tương nhân tạo thì cần phải có sự hiện diện của chất nhũ

hóa, bao gồm các sản phẩm như sữa dưỡng thể, mayonaise…

Phân loại theo bản chất: dựa theo bản chất pha phân tán và môi trường

phân tán, nhũ tương được phân làm hai loại cơ bản bao gồm hệ dầu trong nước

(pha phân tán là dầu, môi trường phân tán là nước), hệ nước trong dầu. Ngoài

ra còn có hệ nhũ phức tạp hơn làhệ nhũ tương nước trong dầu trong nước (gồm

những giọt nước phân tán trong những pha dầu lớn và chính những giọt này lại

phân tán trong pha liên tục là nước) và hệ nhũ tương dầu trong nước trong dầu.

Trang 31

Hình 2. 5. Nhũ tương nước trong dầu và nhũ tương dầu trong nước

Phân loại theo mức độ phân tán: dựa trên kích thước pha phân tán, các hệ

nhũ tương bao gồm hệ vi nhũ tương (tiểu phân có kích thước từ 0.01 – 0.2µm),

nhũ tương mịn (tiểu phân có kích thước từ 0.5 – 1µm) và nhũ tương thô (tiểu

phân có kích thước từ 1 – 50µm).

Phân loại theo nồng độ của pa phân tán: bao gồm nhũ tương loãng (nồng

độ pha phân tán bé hơn 0.1%) và hệ nhũ tương đặc (nồng độ pha phân tán bé

hơn 74% thể tích hệ)

Trang 32

CHƢƠNG 3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Đối tƣợng nghiên cứu

3.1.1. Nguyên liệu

Nguyên liệu được chọn là loại củ nghệ vàng được trồng ở Lâm Đồng –

Việt Nam, nghệ được trồng hơn hai năm. Chọn những củ nghệ to, có thân chắc,

không bị sâu, hỏng.

3.1.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

3.1.2.1. Hóa chất

Cồn tuyệt đối (xuất xứ Việt Nam).

Metanol 99.9% (xuất xứ Trung Quốc).

Nước cất.

Polysorbate 80 (xuất xứ Malaysia).

Span 80 (xuất xứ Singapore).

3.1.2.2. Dụng cụ

Hệ thống Soxhlet.

Bình tam giác.

Cốc thủy tinh, ống đong.

Pipet, bóp cao su.

Phễu lọc, giấy lọc.

Nhiệt kế, ống nhỏ giọt.

3.1.2.3. Thiết bị

Tủ sấy.

Cân phân tích.

Hệ thống cô quay chân không.

Lọc hút chân không.

Bình hút ẩm.

Trang 33

Máy khuấy từ gia nhiệt.

3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu

3.2.1. Phương pháp xử lý nguyên liệu

Chọn nghệ già, lấy những củ tốt khỏe, không bị úng, thối. Lột bỏ lớp vỏ

áo bên ngoài, rửa sạch bằng nước, để khô, cắt lát nhỏ sau đó đem sấy ở 800C

đến khi nghệ mất nước hoàn toàn. Dùng máy xayđể xay nghệ đã sấy thành bột

nghệ mịn.

Hình 3. 1. Các bước trung gian chuyển củ nghệ tươi thành bột nghệ

Trang 34

3.2.2. Quy trình thực hiện

Hình 3. 2. Sơ đồ xác định hàm lượng curcumin từ bột nghệ

Củ nghệ sau khi đã được xử lý thành bột nghệ được chiết với dung môi

cồn tuyệt đối bằng hệ thống bình Soklet để tách sơ bộ tinh dầu, nhựa… còn

trong bột nghệ ta thu được curcuminoid thô. Đem curcuminoid thô kết tinh lại

trong hệ dung môi kết tinh methanol (99.9%):nước ba lần. Sau đó, cur đã được

kết tinh đem lọc lấy tinh thể cur sau đó đem làm khô bằng cách bỏ trong bình

hút ẩm ta thu được cur tinh. Cur tinh đem nhũ hóa với Polysorbate 80 và Span

80 để tạo hệ nhũ cur – nước.

Củ nghệ tươi

Chiết

Curcuminoid thô

Nhũ hóa

Curcumin đã

kết tinh

Kết tinh lại

Sản phẩm

Dung môi chiết

Cồn tuyệt đối

Dung môi kết tinh

Methanol(99,9%) : nước

Polysorbate 80

Span 80

Bột nghệ

Trang 35

Cur tạo thành đem đi kiểm tra bằng phương pháp HPLC-MS tại Khu

Công nghệ cao – Quận 9 – Thành phố Hồ Chí Minh.

3.2.3. Chiết curcumin

Cân 5g bột nghệ được gói lại bằng giấy lọc, cho vào phần hình trụ của bộ

chiết Soklet. Tỷ lệ thể tích của ống chiết và lượng mẫu tương ứng với tỷ lệ

dung môi/nguyên liệu thích hợp đã chọn. Cho 200ml dung môi cồn tuyệt đối

vào bình cầu và 150ml dung môi cồn tuyệt đối vào phần hình trụ chứa mẫu.

Lắp ống sinh hàn hồi lưu (hình 3.3) và tiến hành đun ở 800C.

Hình 3.3. Bộ chiết Soklet

Khi đun hơi hỗn hợp dung môi bay lên hòa tan curcuminoid được gói

trong giấy lọc rơi xuống bình cầu qua ống dẫn hơi ngưng tụ. Chiết trong

khoảng 9h (tương ứng 9 lần chiết, 60 phút/lần) ta được dung dịch chiết có màu

nâu đỏ.

Trang 36

Cô dưới áp suất thấp: để đuổi etanol ra khỏi dịch chiết và có thể thu hồi,

tái sử dụng lượng dung môi này. Sau khi cô đuổi dung môi, thu được sản

phẩm thô chứa curcuminoid lẫn với tinh dầu nghệ và các tạp chất khác.

3.2.4. Kết tinh lại curcumin

Curcuminoid thô được kết tinh lại 3 lần trong hỗn hợp methanol : nước.

Các bước thực hiện như sau: Hòa tan Curcumiod thô bằng một lượng tối

thiểu methanol 99.9% ở 60°C. Thêm nước cất vào cho đến khi dung dịch vừa

đục. Cho tiếp thêm một lượng nhỏ methanol khuấy cho đến khi dung dịch

trong trở lại.

Hình 3.4. Curcumin được hòa tan với methanol – nước cất - methanol

Giữ lạnh hỗn hợp ở tủ đông trong 5h. Đem hỗn hợp sau kết tinh lọc chân

không rồi đem đi làm khô bằng cách cho vào bình hút ẩm. Lặp lại quá trình kết

tinh hai lần nữa để thu được sản phẩm có độ tinh cao hơn.

3.2.5. Nhũ hóa – hình thành curcumin

Trong đồ án này chỉ khảo sát nồng độ của chất nhũ hóa ở 2% và 4%.

Nồng độ chất nhũ hóa 2%: Cho 1.5ml Polysorbate 80 vào 98ml nước cất

trong cốc thủy tinh 250ml và đun ở 650C trên máy khuấy từ gia nhiệt. Hòa tan

Trang 37

0.2g cur tinh vào 0.5ml Span 80, sau đó nhỏ từng giọt (3 giọt/phút) vào cốc

đang trên máy khuấy từ gia nhiệt. Sau khi cho hết cur vào, tiếp tục gia nhiệt ở

500C và khuấy từ trong vòng 2h để nhũ hóa hoàn toàn. Ta thu được dung dịch

cur, đem đi chụp mẫu kiểm tra kích thước tinh thể cur.

Nồng độ nhũ hóa 4%: Làm tương tự như trên nhưng với 3ml Polysorbate

80 và 1ml Span 80; 96ml nước cất.

Sở dĩ khảo sát ở 2% và 4% là do nồng độ sử dụng cho phép của chất nhũ

hóa từ 2÷10%. Ta bắt đầu khảo sát ở nồng độ thấp nhất. Khi cho chất nhũ hóa

với nồng độ 2%, hệ nhũ sau khi tạo thành để ở nhiệt độ phòng có hiện tượng

tách lớp, tiếp tục thử ở nồng độ 3% vẫn còn hiện tượng tách lớp nhưng lâu hơn,

đến 4% thì không còn hiện tượng này. Vì vậy đồ án chọn hệ nhũ 2% và 4% để

khảo sát, so sánh kích thước hạt cũng như sự phân bố các hạt trong không hệ

nhũ bằng cách đưa đi chụp SEM tại khu Công nghệ cao – Quận 9 – Thành phố

Hồ Chí Minh.

Trang 38

CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Điều chế bột nghệ

Quá trình điều chế bột nghệ:

Khối lượng: 1kg nghệ tươi đã gọt sạch vỏ, rửa sạch, để ráo nước, cắt

lát mỏng khoảng 1 ÷ 2cm.

Thời gian sấy và nhiệt độ: sấy 5h ở 800C.

Khối lượng sau khi sấy: 0.4kg nghệ khô.

Màu sắc bột sau khi xay nhuyễn bằng máy say sinh tố: vàng cam.

Bảng 4.1. So sánh bột nghệ thương phẩm và bột nghệ tự điều chế

Tiêu chí Bột nghệ thương phẩm Bột nghệ tự điều chế

Màu sắc & độ ẩm

Bột nghệ khá ẩm, có màu vàng

đến vàng cam, có hương thơm

của nghệ.

Bột khô, có hương thơm

và màu sắc tự nhiên của

nghệ.

Kích thước Bột mịn, kích thước đồng nhất.

Phải dùng rây để sàn thì

mới mịn, đồng đều về

kích thước.

Thành phần Gồm bột nghệ và các phụ gia

(chất màu, chất bảo quản…) 100% bột nghệ

Nguồn gốc Không thể xác định chính xác

được.

Nghệ được trồng ở Lâm

Đồng, Việt Nam

Giá thành

Tương đối hợp lý do được sản

xuất với quy mô công nghiệp

với quy trình hiện đại, thu mua

ngyên liệu đầu vào giá thấp.

Tương đối cao do mua

số lượng ít, với gía lẻ;

phương pháp chế biến

thủ công.

Trang 39

Theo bảng so sánh cho thấy có thể sử dung bột nghệ thương phẩm để

dùng cho đồ án do giá thành hợp lý, nhưng nếu để thành phẩm được tinh khiết

hơn (không có chất phụ gia) và có nguồn gốc rõ ràng thì nên trong khóa luận

tốt nghiệp này, bột nghệ được sử dụng là tự điều chế trong phòng thí nghiệm

của Khoa Hóa học và Công nghệ Thực phẩm.

4.2. Chiết và kết tinh curcumin

4.2.1. Chiết curcumin

* Quá trình chiết curcumin (cur):

Điều kiện cho một mẫu chiết:

Lượng mẫu: 5g.

Dung môi sử dụng: 350ml.

Thời gian chiết: 8h.

Số lần chiết: 9 lần (khoảng 60 phút/ lần).

Nhiệt độ: 800C.

Hình 4.1. Màu của dịch chiết và gói giấy lọc sau khi chiết

Trang 40

Thực hiện 20 mẫu ứng với 100g bột nghệ để khảo sát.

Sau khi chiết ta thu được dung dịch chiết có màu nâu đỏ, dịch chiết lần

cuối (lần 9) mất màu, bột nghệ được gói trong giấy lọc cũng bị mất màu.

Dịch chiết sau đó được đưa đi cô quay chân không để đuổi dung môi cồn

ra khỏi dung dịch ta thu được cur thô.

Ở đây do thiết bị cô quay chân không của phòng thí nghiệm không sử

dụng được nên phải sử dụng thiết bị tự chế. Do đó, cur thô thu được sau cô

quay còn ở dạng lỏng (còn lại khoảng 20ml), đem đi làm khô bằng quạt. Tuy

nhiên cur thô thu được vẫn có độ ẩm cao, nên không tính được hiệu suất chiết.

Hình 4.2. Thiết bị cô quay áp suất thấp chuẩn và tự chế

Trang 41

Bảng 4.2. Khối lượng curcumin thô thu được sau khi cô quay chân không

100g nghệ

nguyên liệu

Bình cầu

(g)

Bình cầu + cur thô

(g)

Cur thô

(g)

Lần 1 166.778 177.021 10.243

Lần 2 170.889 182.952 12.063

Trên lý thuyết, với 100g bột nghệ nguyên liệu ta chỉ thu được 5g

curcuminoid thô, tuy nhiên do sử dụng thiết bị cô quay tự chế, mẫu cur thô thu

được độ ẩm còn cao nên khối lượng lớn 10g. Cur thô đem đi kết tinh lại để thu

cur tinh.

4.2.2. Kết tinh lại curcumin

Hệ dung môi: methanol:nước.

Nhiệt độ: 600C.

Thời gian làm lạnh trong tủ đông: 5h.

Hình 4.3. Curcumin được kết tinh trong tủ đông 5h

Trang 42

Đem lọc lấy các tinh thể Cur sau đó được làm khô bằng bình hút ẩm ta thu

được Cur tinh. Lặp lại 2 lần để có Cur tinh khiết hơn.

Bảng 4.3. Khối lượng curcumin tinh thu được sau ba lần kết tinh

STT Lần kết tinh Lượng dung môi (ml) Khối lượng sau kết

tinh (g) CH3OH H2O

1

1 60 10 3.213

2 42 8 2.642

3 35 7 2.234

2

1 60 10 3.315

2 40 8 2.580

3 35 6 2.202

Theo bảng 4.3, sau khi tinh chế ba lần bằng phương pháp kết tinh lại trong

hệ methanol : nước, ta thu được khoảng 2.2g sản phẩm curcumin tinh ở dạng

tinh thể màu vàng cam. Trên lý thuyết với 100g bột nghệ ta thu được khoảng

5g curcuminoid. Vậy hiệu suất thu hồi cur của toàn bộ quá trình tách chiết và

tinh chế là:

H% =

. 100% = 44%

Nguyên nhân dẫn đến hiệu suất thu hồi thấp là do cur bị mất mát trong

quá trình sử dụng bộ cô quay chân không tự chế cộng them một lượng các tinh

thể cur bị dính vào giấy lọc, dụng cụ thí nghiệm… trong quá trình lọc rửa.

4.3. Kiểm tra curcumin tinh

4.3.1. Tính chất hóa lý của curcumin

Nhiệt độ nóng chảy: 1800C.

Tan trong ethanol, methanol, không tan trong nước.

Trong môi trường kiềm (NaOH): có màu đỏ tím.

Trang 43

Trong môi trường axit (HCl): có màu đỏ tươi.

Các tính chất trên của mẫu cur điều chế được phù hợp với các tính chất

của cur đã được nêu trên phần tính chất hóa lý.

4.3.2. Phổ tử ngoại khả kiến (UV-Vis)

Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm - phẩm màu

(QCVN 4 – 10 : 2010/BYT) tiến hành định lượng cur như sau:

Cân 0,08g cur tinh vừa thu được chuyển vào bình định mức 200ml và hoà

tan bằng ethanol, định mức đến vạch bằng ethanol. Dùng pipet hút 1ml cho vào

bình định mức 100ml (pha loãng 100 lần). Xác định độ hấp thụ quang từ 350 ÷

500nm, cuvet đo dày 1cm. Với số liệu thu được ta xây dựng được phổ UV-Vis

của mẫu cur tinh.

(a) (b)

Hình 4. 4. Phổ UV-Vis của curcumin chuẩn (a) và mẫu (b)

Hình (b) cho ta thấy mẫu cur cóλmax= 425nm gần bằng với mẫu cur chuẩn

ở hình (a) có λmax= 424.6nm, điều đó cho thấy có mặt cur trong mẫu.

Mặt khác, theo số liệu đo được, ứng với λmax= 425nm ta có độ hấp thụ

quang A = 0.511.Tổng hàm lượng chất màu trong mẫu thử theo công thức:

=

= 0.079 (g)

Trang 44

Trong đó:

˗ A: Độ hấp thụ của dung dịch mẫu thử.

˗ W: Khối lượng mẫu thử (mg).

˗ 1607: Độ hấp thụ riêng của cur chuẩn trong ethanol tại 425 nm.

˗ 100: Hệ số pha loãng dung dịch.

˗ 200: Tổng thể tích của dung dịch thử.

Từ kết quả trên cho thấy trong 0.08g mẫu có 0.079g chất màu, chiếm

98.75% khối lượng mẫu, suy ra hàm lượng cur trong mẫu cao.

4.3.3. Phổ HPLC-MS của curcumin

----

Hình 4. 5. Phổ MS của curcumin

Hình 4.7cho ta thấy phổ MS [M+H]+ = 369 cho thấy khối lượng phân tử

là 368 phù hợp với công thức C21H20O16của curcumin.

4.4. Tạo nhũ – hình thành nano curcumin

Hệ nhũ có nồng độ chất nhũ hóa 2% :

Trang 45

Hình 4. 6. Hình chụp SEM của hệ nhũ có nồng độ nhũ 2%

Kết quả chụp SEM với hệ nhũ 2% cho thấy các hạt bị bết dính tạo thành

hạt có kích thước lớn hơn. Vì vậy không xác định được kích thước của hạt,

không đưa hạt về được kích thước nano.

Hệ nhũ có nồng độ chất nhũ hóa 4% :

Hình 4.7. Hệ nhũ có nồng độ chất nhũ hóa 4%

Trang 46

Hình 4.8. Hình chụp SEM của mẫu curcumin có nồng độ nhũ 4%

Hình SEM cho ta thấy các hạt tạo thành phân bố khá đồng đều, các hạt tạo

thành có kích cỡ khoảng từ 200 ÷400nm.

Vậy với hệ nhũ có nồng độ chất nhũ hóa 4% ta đã đưa hạt được về kích

thước nano với điều kiện tạo hạt như sau:

Khối lượng cur: 0.2g.

Tỷ lệ chất nhũ hóa: 75% Polysorbate 80 và 25% Span 80.

Nhiệt độ: 650C.

Thời gian: 2h.

Trang 47

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Sau hơn ba tháng thực hiện, đồ án đã hoàn thành và chưa hoàn thành các

mục tiêu đề ra như sau:

Với dung môi là cồn tuyệt đối, tỉ lệ dung môi/nguyên liệu là 40/1

(v/w), thời gian chiết là 9h (tương ứng 1h/lần) ở 800C, em đã tách chiết thành

công curcumin từ củ nghệ tươi.

Tinh chế thành công curcumin bằng hệ dung môi methanol:nước và

curcumin tinh chế được kiểm tra theo các tính chất hóa lý, phổ UV-Vis, phổ

HPLC đều trùng khớp với curcumin chuẩn.

Chế tạo hạt nano curcumin với kích thước khoảng 200÷ 400nm bằng

phương pháp tạo nhũ với chất tạo nhũ là Polysorbate 80 và Span 80.

Kích thước sản phẩm đã được kiểm tra bằng chụp SEM ở khu Công

nghệ cao Tp. Hồ Chí Minh.

Chưa khảo sát hết tất cả các yếu tố của chiết, tinh chế và phương pháp

tạo hạt nano curcumin.

2. Kiến nghị

Trong thời gian thực hiện đồ án, do kiến thức còn hạn chế, trang thiết bị

còn hạn chế và phải dùng cho công tác đào tạo và đồ án diễn ra song song nên

đồ án chưa thể khảo sát hết tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết, kết

tinh cũng như quá trình tạo hạt và những nghiên cứu chuyên sâu hơn.

Mẫu hoàn thành phải đem phân tích ở các công ty bên ngoài, nên mất rất

nhiều thời gian, ảnh hưởng đến đồ tiến độ của đồ án. Vì vậy, đồ án chỉ khảo sát

yếu tố nồng độ chất tạo nhũ như trên. Em xin đưa ra một số kiến nghị như sau:

Khảo sát các yếu tố khi chiết như dung môi chiết đạt hiệu suất cao

hơn, tỷ lệ dung môi – nguyên liệu.

Trang 48

Tìm kiếm, nghiên cứu và khảo sát các phương pháp, các dung môi tối

ưu hơn để tinh chế curcumin thô hiệu quả hơn.

Trong quá trình nhũ hóa tạo hạt naono curcumin, nên thêm polime béo

vào để tăng khả năng hòa tan các chất polime, nhựa còn lại trong mẫu

curcumin, nhằm tạo hạt với kích thước nhỏ hơn.

Tiếp tục nghiên cứu các phương pháp tạo hạt khác để tìm ra phương

pháp tối ưu.

Nghiên cứu, khảo sát các yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình nhũ

hóa tạo curcumin như: nhiệt độ, chất nhũ hóa, tỷ lệ chất nhũ, tỷ lệ nước – dầu,..

Từ các hạt nano curcumin thu được nên tiếp tục tiến hành chế tạo các

loại chế phẩm mang tính thương mại.

Trang 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1] Đào Hùng Cường, Nguyễn Đình Anh (2008). Nghiên cứu ứng dụng

curcumin trong phối màu thực phẩm, Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, số 7

(79)/2008, ISSn 9866-7004, trang 40 ÷ 41.

[2] Huỳnh Thị Ngọc Hạnh (2010). Nghiên cứu chiết xuất curcuminoid từ

củ nghệ vàng việt nam (curcuma longa l.) Ứng dụng làm chất màu thực

phẩm,Đồ án tốt nghiệp, Trường Đại học Nha Trang, Khánh Hòa.

[3] Trần Quang Huy (2012). Nghiên cứu trích ly hợp chất curcumin trong

củ nghệ vàng ở huyện Krông Bông,tỉnh Đăk Lăk,Báo cáo khoa học, Trường

Đại học đà nẵng, Đà Nẵng.

Tiếng Anh

[4] Bharat B. Aggarwal, Anushree Kumar, Manoj S. Aggarwal, and

Shishir Shishodia,chapter 23 (2005). Curcumin Derived from Turmeric

(Curcuma longa): a Spice for All Seasons, Phytopharmaceuticals in Cancer

Chemoprevention, pages 350-387.

[5] Charitidis CA, Georgiou P, Koklioti MA, Trompeta A-F & Markakis

V (2014). Manufacturing nanomaterials: from research to industry.

[6] Dolfini et al (1989).Hydrolysis of Curcumin, United State Patent.

[7] Guaddadarangavvanahally K.Jayaprakasha, Lingamullu Jagan Mahan

Rao, and Kunnumpurath K.Sakariah (2002).Improved HPLC Method for

Determination of Curcumin, Demethoxycurcumin, and Bisdemethoxycurcumin,

Central Food Technological Research Institute, Mysore 570 013, India.

[8] He, X. G.; Lin, L. Z.; Lian, L. Z.; Lindernmaier, M (1998). Liquid

chromatography electrospray mass spectrometric analysis of curcuminoids

and sesquiterpenoids in turmeric (Curcuma longa).

Trang 50

[9] Ivan Stankovic (2004).Curcumin, Chemical and Technical Assessment

(CTA), FAO.

[10] K. Indira Priyadarsini, Dilip K. Maity, G. H. Naik, M. Sudheer

Kumar, M. K. Unnikrishnan, J. G. Satav and Hari Mohan (2003).Role of

phenolic O-H and methylene hydrogen on the free radical reactions and

antioxidant activity of curcumin, Free Radical Biology and Medicine, Volume

35, Issue 5, Pages 475-484.

[11] K.V. Peter, Handbook of Herbs and Spices, Woodhead Publishing

Limited, Cambridge England.

[12] L. Péret-Almeida , A.P.F. Cherubino , R.J. Alves , L. Dufossé ,

M.B.A. Glória (2005).Separation and determination of the physico-chemical

characteristics of curcumin, demethoxycurcumin and bisdemethoxycurcumin,

Food Research International, Volume 38, Issues 8-9, Pages 1039-1044.

[13] Liang Shen and Hong-Fang Ji (2007). Theoretical study on

physicochemical properties of curcumin, Spectrochimica Acta Part A:

Molecular and Biomolecular Spectroscopy, Volume 67, Issues 3-4, Pages 619-

623.

[14] Ramussen, H. B.; Christensen, S. B.; Kvist, L. P.; Karazmi (2000).A

simple and efficient separation of the curcumins, the antiprotozoal constituents

of Curcuma longa. Planta Med, 66, pages 396-397.

[15] Sh. Rouhani, ultrasonic assisted extraction of natural pigments from

rhizomes of curcuma longa, institute of color science and technology, iran

Alison (2000). Colouring our foods in the last and next millennium, j.Food

Science & tech, 5-22.

[16] Vajragupta, O., Boonchoong, P., Watanabe, H., Tohda, M.,

Kummasud, N., Sumanont (2003).Manganese complexes of curcumin and its

Trang 51

derivatives: evaluation for the radical scavenging ability and neuroprotective

activity. Free Radical Biology & Medicine 35 (12), pages 1632– 1644.

[17] W. Chearwae, S. Anuchapreedac, K. Nandigama, S.V. Ambudkar, P.

Limtrakul (2004). Biochemical mechanism of modulation of human P-

glycoprotein (ABCB1) by curcumin I, II, and III purified from Turmeric

powder, Biochemical Pharmacology.

[18] Yosunori Sugiyama, Shunro Kawakishi and Toshihiko Osawa

(1996). Involvement of the β-diketone moiety in the antioxidative Mechanism of

Tetrahydrocurcumin, Biochemical Pharmacology, Volume 52, Issue 4, 23 ,

Pages 519-525.

[19] http:// curmar gold.vn.

[20] http:// linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/s0731708507005973.

[21] http://tcyh.yds.edu.vn/2010/duoc_rhm_ytcc.