CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Nghệ vàng Tên khoa học Curcuma longa L. Thuộc họ Gừng Zingiberaceae, có củ (thân rễ) dưới mặt đất. Nghệ có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Tamil Nadu, phía đông Ấn Độ.
1 Nghệ vàng Nghệ là cây trồng để lấy củ (thân rễ) là chủ yếu. Nó được sử dụng làm gia vị, chất bảo quản và là bài thuốc trị bệnh từ 4000 năm trước Công nguyên. Ấn Độ là nơi sản xuất và xuất khẩu nghệ lớn nhất. Tuy nhiên, ở một số quốc gia Châu Á, Mỹ hay Trung Quốc cũng sản xuất bột nghệ.
Sản lượng củ nghệ toàn cầu khoảng 1. Ở Việt Nam có khoảng 18 loài nghệ gồm các loài: Curcuma cochinchinensis, Curcuma thrichosantha, curcuma domestica, curcuma angustifolia, Curcuma kwangsiensis (nghệ Quảng Tây), Curcuma aromatica (nghệ rừng), Curcuma alismatifolia (Uất kim hương Thái Lan),… 1 do an 1. Mô tả thực vật Nghệ là loài thực vật cao 0.6m đến 1m, thân rễ phình ra thành củ hình trụ hoặc hơi dẹt, cả thân và rễ có mùi thơm. Lá hình elip thon nhọn ở hai đầu, hai mặt nhẵn dài tới 45cm, rộng 18cm.
Các lá mọc xen kẽ và xếp thành hai hàng, cuốn lá có bẹ, cụm hoa mọc từ giữa các lá lên, thành hình nón thưa, lá bắc màu xanh nhạt, hình thon dài từ 3-5cm. Từ các bẹ lá, thân giả được hình thành. Nghệ thường ra hoa vào mùa thu, khoảng tháng tám. Cánh hoa ngoài màu vàng nhạt, chia thành ba thùy, thùy trên to hơn, phiến cánh hoa trong cũng chia thành ba thùy.
Chỉ có nhụy hoa là sinh sản được, túi phấn được gắn tại đáy của nhụy. Quả nang mở với 3 ngăn và hạt có áo hạt. Do nghệ dễ trồng, dễ thích nghi nên được trồng phổ biến trong cả nước để làm gia vị và làm thuốc, một số tỉnh trồng nhiều như Hưng Yên, Nghệ An,…Ngoài ra ở một số nước ngoài cũng trồng nhiều như Ấn Độ, Lào, Trung Quốc,… 1. Thành phần hóa học Các thành phần hóa học quan trọng nhất của nghệ là một nhóm các hợp chất được gọi là curcuminoids.
Vào đầu thế kỉ XIX, người ta đã trích ly được curcumin tinh thể không tan trong nước, tan trong cồn và ete. Ngoài ra còn các loại tinh dầu chiếm 1-5% màu vàng nhạt, có mùi thơm nhẹ. Trong tinh dầu gồm có 25% cacbuatecpenic, chủ yếu là zingiberen và 65% xeton sespuitecpenic, các chất tumeron, tinh bột, canxi oxalat, chất béo,… Củ nghệ chứa 8- 10% nước, 6-8% chất vô cơ,.Kulkarni et al. Công dụng và dược tính Củ nghệ được biết đến với nhiều công dụng khác nhau như làm chất màu thực phẩm, gia vị, trị bệnh, làm đẹp,.Trong những công thức nấu ăn ở các nước Nam Á, nghệ thường được sử dụng làm chất tạo màu vàng cho bánh, các sản phẩm nướng (P.
Riêng Việt Nam nhắc đến nghệ thì phải kể ngay đến tạo màu đặc trưng cho món cà ri, bánh xèo, bánh khọt và mì quảng. Đây cũng là thành phần quan trọng để sản xuất bột cà ri thương mại. 2 do an Do khả năng chống oxi hóa bằng cách tiêu hủy các gốc tự do, làm trẻ hóa da, chậm quá trình lão hóa nên được ứng dụng vào mỹ phẩm, các thực phẩm chức năng. 2 Ứng dụng của nghệ Củ nghệ có thể chữa nhiều bệnh như hen suyễn, ho, trị cảm, mụn và các bệnh ngoài da.
Giảm viêm nhiễm, rối loạn kinh nguyệt và tăng cường sức khỏe cho tim. Củ nghệ xay nhỏ cùng với nước và mật ong giúp lợi tiểu, tăng cường tiêu hóa. Ngoài ra, củ nghệ còn giúp trị đau răng, ngừa sâu răng, giảm đau bao tử, tạo cảm giác thèm ăn. Khử trùng, chữa lành vết thương và chống viêm (S.Kulkarni et al.
Giảm đau, viêm khớp đầu gối (P.Anand et al. Chống oxi hóa hoặc các gốc tự do, ổn định ở nhiệt độ cao và trong acid, không ổn định trong kiềm và khi có ánh sáng (A.Gupta et al. Củ nghệ không chỉ có công dụng giúp liền sẹo như nhiều người đã biết, mà còn mang lại rất nhiều tác dụng hữu ích, giúp ngăn ngừa mụn và làm đẹp da. Tính chất hóa học và hoạt tính sinh học của curcumin Curcumin [(1E,6E)-1,7-bis(4-hydroxy-3-metoxyphenyl)-1,6-heptadien-3,5-dion].
Công thức phân tử: C21H20O6, phân tử khối: 368,38 g/mol, nhiệt độ nóng chảy: 183 0C (361 K). Công thức phân tử: C20H18O5, khối lượng phân tử: 338 g/mol. Bis - demethoxy curcumin: [1,7-bis-(4-hydroxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-dione] (BDMC). Công thức phân tử: C19H16O4, khối lượng phân tử: 308 g/mol.
Trong đó, curucmin chiếm chủ yếu, khoảng 77%, DMC chiếm 17% và BDMC chiếm khoảng 3% (W.Chearwae et al. 3 Các dạng của curcumin Cấu trúc của curcumin gồm 3 phần: hai vòng thơm có chứa nhóm phenol o-methoxy, nối với nhau bằng một mối liên kết 7-cacbon bao gồm một α, β-không no và β-diketone. Nó có cấu trúc gồm ba mạch thẳng kết nối với nhau thông qua hai liên kết đôi. Curcumin có các dạng đồng phân hình học: cis-diketone, trans-diketone và enol (Bùi Thanh Tùng và cộng sự.
4 do an (1) cis-diketone; (2) trans-diketone; (3) enol Hình 1. 4 Các đồng phân của curcumin Curcumin là một polyphenol và là sắc tố tạo màu vàng đặc trưng cho củ nghệ. Độ hấp thụ mạnh nhất trong khoảng 420 và 430nm trong dung môi hữu cơ. Curcumin thường được sử dụng để tạo màu cho thực phẩm, được kí hiệu E100.
Curcumin là chất có khả năng chống ung thư, giúp vô hiệu tế bào ung thư và ngăn chặn không cho hình thành tế bào ung thư mới (R. Curcumin có khả năng giải độc và bảo vệ gan, bảo vệ và làm tăng hồng cầu, loại bỏ cholesterol xấu, điều hòa huyết áp, hạ mỡ máu,… (K. Tính chất hóa học Curcumin ít tan trong nước nhưng tan tốt trong acetone, methanol, ethanol,. Trong môi trường pH < 1, curucmin ở trạng thái proton hóa H4A+ có màu đỏ.
Ở pH từ 1-7, hầu hết các diferulolymethane đều ở dạng trung hòa H3A, có khả năng hòa tan rất thấp và dung dịch có màu vàng.5, màu của dung dịch chuyển sang đỏ (Goel et al. Curcumin tương đối bền ở pH acid nhưng lại nhanh chóng bị phân hủy ở pH kiềm. Đầu tiên ferulic acid và ferulolylmethane được tạo thành. Sau đó, feruolylmethane nhanh chóng tạo 5 do an thành sản phẩm ngưng tụ có màu vàng đến vàng nâu.
Tiếp theo, feruolylmethane tiếp tục thủy phân tạo vanilin và acetone (Cano-Higuita et al. Curcumin không bền khi có ánh sáng, đặc biệt ở trạng thái dung dịch. Curcumin bị phân hủy khi tiếp xúc với ánh sáng ngay cả ở dạng rắn. Hoạt tính sinh học Hoạt tính chống ung thư Cucurmin đã được nghiên cứu ứng dụng nhiều trong lĩnh vực y sinh học với các tác dụng như: chống oxy hóa, ức chế con đường truyền tín hiệu tế bào, ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của enzyme trong tế bào, khả năng thay đổi quá trình phiên mã gen và kích hoạt cơ chế làm chết tế bào theo chương trình (apoptosis).
Một số khả năng tác dụng khác cũng được nghiên cứu nhiều như: chống viêm, ức chế sự nhân lên của virus gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV), kháng khuẩn, chốn bệnh sốt rét, chống ung thu, bảo vệ gan, thận,. Trên in vitro, cucurmin có hiệu quả ức chế tăng sinh của tế bào ung thư buồng trứng, vú, cổ, tuyến tiền liệt, kết tràng, gan, tuyến tụy và xương (K. Indira Priyadarsini et al., 2013; Bùi Thanh Tùng và cộng sự, 2011). 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 do 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 (K. Theo các nhà nghiên cứu, gốc tự do hủy hoại tế bào theo diễn trình tự sau: 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 chế hoạt động của gốc tự do người ta dùng chất chống oxy hóa. Curcuminoids là hợp chất tự nhiên có 6 do an khả năng chống oxy hóa, 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 (He, L.Z Lindernmaier et al. Một số ứng dụng khác về khả năng chống oxy hóa của curcuminoids như: dùng làm chất phụ gia thực phẩm, giúp thực phẩm không bị ôi thiu do sự oxy hóa dầu mỡ trong quá trình bảo quản và lưu trữ.
Tổng quan về phương pháp trích ly 1. Định nghĩa về trích ly Trích ly là bước đầu tiên để tách các sản phẩm tự nhiên khỏi nguyên liệu thô (Mircea Oroian et al., 2015), bao gồm các phương pháp như trích ly bằng dung môi, chưng cất, ép và thăng hoa (Ciara McDonnell et al. Trích ly bằng dung môi là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất (Qing-Wen Zhang et al. Cơ sở lý thuyết Phương pháp trích ly bằng dung môi là phương pháp truyền thống, trong phương pháp này, năng suất trích ly của các hợp chất hoạt tính sinh học phụ thuộc vào điều kiện trích và độ phân cực của dung môi (Mojtaba Delfanian et al.
Trích ly bằng dung môi là sử dụng dung môi để chiết/tách một thành phần mong muốn (chất tan) khỏi chất rắn. Động lực của quá trình này là sự chênh lệch nồng độ của thành phần giữa hai pha (Mircea Oroian et al. Quá trình trích ly các sản phẩm tự nhiên trải qua các giai đoạn sau: (1) Dung môi thâm nhập vào hỗn hợp chất rắn; (2) Chất tan hòa tan trong dung môi; (3) Chất tan được khuếch tán ra khỏi chất rắn; (4) Các chất hòa tan được thu nhận. Lựa chọn dung môi 7 do an Việc lựa chọn dung môi là rất quan trọng, tính chọn lọc, độ hòa tan, chi phí và độ an toàn cần được xem xét trong việc lựa chọn dung môi.
Các dung môi có độ phân cực gần với cực của chất tan có khả năng hoạt động tốt hơn và ngược lại (Qing-Wen Zhang et al.