Ứng Dụng Chất Lỏng Ion Trong Trích Ly Hợp Chất Curcuminoid Từ Nghệ Vàng (Curcuma Longga L.)

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng chất lỏng ion trong trích ly curcuminoid từ nghệ vàng Curcuma longa, mang lại tiềm năng mới cho ngành hóa học.

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Phước Vương
• Người hướng dẫn: TS. Huỳnh Khánh Duy
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
• Đề tài: Ứng Dụng Chất Lỏng Ion Trong Trích Ly Curcuminoid Từ Nghệ Vàng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Ứng Dụng Chất Lỏng Ion Trích Ly Curcuminoid

Nghệ vàng (Curcuma longa L.) từ lâu đã được biết đến với những công dụng tuyệt vời cho sức khỏe. Thành phần chính tạo nên giá trị của nghệ vàng là curcuminoid, bao gồm curcumin, demethoxycurcumin (DMC), và bisdemethoxycurcumin (BDMC). Các hợp chất này có nhiều tác dụng sinh học quan trọng như chống oxy hóa, chống viêm và hỗ trợ điều trị ung thư. Các phương pháp trích ly truyền thống sử dụng các dung môi hữu cơ như ethanol và methanol, tuy nhiên, các dung môi này có nhiều nhược điểm như độc hại, dễ bay hơi và gây ô nhiễm môi trường. Do đó, việc tìm kiếm các phương pháp trích ly hiệu quả và thân thiện với môi trường là vô cùng cần thiết. Chất lỏng ion nổi lên như một giải pháp thay thế đầy tiềm năng. Theo nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Phước Vương (2016), "Chất lỏng ion có những tính chất như không bay hơi, có độ bền nhiệt cao, không bị phân hủy vì nhiệt ở khoảng nhiệt khá rộng, có khoảng hòa tan rộng". Điều này làm cho chất lỏng ion trở thành lựa chọn hấp dẫn cho việc trích ly curcuminoid.

1.1. Giới Thiệu Chung Về Nghệ Vàng và Curcuminoid

Nghệ vàng (Curcuma longa L.) là một loại cây thân thảo thuộc họ Gừng, được trồng rộng rãi ở các nước châu Á. Thành phần hóa học chính của nghệ vàng là curcuminoid, chiếm khoảng 3-8% trọng lượng củ nghệ. Curcuminoid là hỗn hợp các hợp chất phenolic, bao gồm curcumin, demethoxycurcumin, và bisdemethoxycurcumin. Trong đó, curcumin chiếm tỷ lệ cao nhất (khoảng 77%). Các hợp chất này có nhiều tác dụng sinh học quan trọng và được ứng dụng rộng rãi trong y học và thực phẩm.

1.2. Ưu Điểm Của Chất Lỏng Ion So Với Dung Môi Truyền Thống

Chất lỏng ion sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội so với các dung môi hữu cơ truyền thống trong quá trình trích ly: tính không bay hơi giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nguy cơ cháy nổ; độ bền nhiệt cao cho phép thực hiện quá trình trích ly ở nhiệt độ cao, giúp tăng hiệu quả; khả năng tái sử dụng giúp tiết kiệm chi phí và giảm lượng chất thải; khả năng hòa tan nhiều hợp chất khác nhau, mở rộng phạm vi ứng dụng. Nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Phước Vương chỉ ra rằng chất lỏng ion có thể lưu trữ trong thời gian dài mà không bị phân hủy và đặc biệt có khả năng thu hồi và tái sử dụng nên ít ảnh hưởng đến môi trường, tiết kiệm chi phí.

II. Thách Thức Trích Ly Curcuminoid Hiệu Quả Từ Nghệ Vàng

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc trích ly curcuminoid từ nghệ vàng vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Hiệu suất trích ly có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như loại dung môi, nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ dung môi/nguyên liệu. Curcuminoid cũng dễ bị phân hủy dưới tác động của ánh sáng và nhiệt độ cao, làm giảm chất lượng sản phẩm. Do đó, việc tối ưu hóa các điều kiện trích ly là rất quan trọng để đạt được hiệu suất cao và bảo toàn chất lượng của curcuminoid. Ngoài ra, việc lựa chọn chất lỏng ion phù hợp và phát triển các phương pháp trích ly xanh và bền vững cũng là những thách thức cần được giải quyết.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Quả Trích Ly Curcuminoid

Hiệu quả trích ly curcuminoid chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố: loại dung môi, nhiệt độ, thời gian trích ly, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, kích thước hạt nguyên liệu và phương pháp trích ly. Dung môi có độ phân cực phù hợp sẽ giúp hòa tan curcuminoid tốt hơn. Nhiệt độ cao có thể làm tăng tốc độ trích ly, nhưng cũng có thể làm phân hủy curcuminoid. Thời gian trích ly cần đủ để curcuminoid khuếch tán từ nguyên liệu vào dung môi. Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu cần tối ưu để đảm bảo hiệu quả trích ly cao nhất. Các yếu tố này cần được điều chỉnh phù hợp để đạt được hiệu quả trích ly tối ưu.

2.2. Độ Ổn Định Của Curcuminoid và Các Vấn Đề Bảo Quản

Curcuminoid không bền vững và dễ bị phân hủy bởi ánh sáng, nhiệt độ và pH cao. Khi tiếp xúc với ánh sáng, curcumin có thể bị phân hủy thành 4-vinylguaialcol và vanillin. Trong môi trường kiềm, curcumin bị phân hủy thành acid ferulic và feruloylmethane. Để bảo quản curcuminoid tốt nhất, cần tránh ánh sáng trực tiếp, nhiệt độ cao và môi trường kiềm. Sản phẩm chứa curcuminoid nên được bảo quản trong bao bì kín, tối màu và ở nhiệt độ thấp.

2.3. Các Nhược Điểm Của Phương Pháp Trích Ly Truyền Thống

Các phương pháp trích ly truyền thống sử dụng dung môi hữu cơ có nhiều nhược điểm: độc hại cho sức khỏe con người, gây ô nhiễm môi trường, dễ bay hơi và khó thu hồi. Việc sử dụng các dung môi này đòi hỏi các biện pháp an toàn nghiêm ngặt và hệ thống xử lý chất thải phức tạp. Ngoài ra, một số dung môi có thể phản ứng với curcuminoid, làm giảm chất lượng sản phẩm. Do đó, việc tìm kiếm các phương pháp trích ly xanh và bền vững là vô cùng quan trọng.

III. Phương Pháp Trích Ly Curcuminoid Bằng Chất Lỏng Ion Hỗ Trợ Siêu Âm

Phương pháp trích ly curcuminoid bằng chất lỏng ion kết hợp với hỗ trợ siêu âm đang ngày càng được quan tâm. Sóng siêu âm giúp phá vỡ tế bào thực vật, tạo điều kiện cho chất lỏng ion tiếp xúc với curcuminoid và tăng hiệu quả trích ly. Phương pháp này cho phép giảm thời gian trích ly, nâng cao độ chọn lọc và hiệu suất cao. Nguyễn Ngọc Phước Vương (2016) đã chứng minh rằng quá trình trích ly được thực hiện dưới sự hỗ trợ của sóng siêu âm trong 20 phút đạt hiệu suất 64,05%. Điều này cho thấy tiềm năng ứng dụng lớn của phương pháp này trong công nghiệp dược phẩm và thực phẩm.

3.1. Tổng Hợp Chất Lỏng Ion Họ Imidazolium

Nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Phước Vương (2016) đã tổng hợp thành công ba chất lỏng ion họ imidazolium: 1-butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM]Cl), 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([BMIM]BF4), và 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate ([BMIM]PF6) với hiệu suất cao. Quá trình tổng hợp bao gồm các phản ứng alkyl hóa và trao đổi anion. Cấu trúc của các chất lỏng ion này được xác định bằng các phương pháp phân tích hiện đại như 1H NMR và HRMS.

3.2. Quy Trình Trích Ly Curcuminoid Bằng Chất Lỏng Ion Hỗ Trợ Siêu Âm

Quy trình trích ly curcuminoid bằng chất lỏng ion hỗ trợ siêu âm bao gồm các bước sau: chuẩn bị mẫu nghệ vàng, trộn mẫu với chất lỏng ion và dung môi thích hợp, chiếu siêu âm trong một khoảng thời gian nhất định, lọc để loại bỏ bã, và thu hồi curcuminoid từ dung dịch trích ly. Các thông số như nồng độ chất lỏng ion, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ và thời gian siêu âm cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu quả trích ly cao nhất.

3.3. Tối Ưu Hóa Các Thông Số Trích Ly

Để tối ưu hóa quá trình trích ly, cần khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố: thời gian trích ly, nhiệt độ trích ly, tỉ lệ rắn lỏng trong trích ly, nồng độ chất lỏng ion trong trích ly, và loại dung môi trích ly. Bằng cách thực hiện các thí nghiệm có kiểm soát và phân tích kết quả bằng HPLC, có thể xác định được các điều kiện tối ưu cho quá trình trích ly curcuminoid.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Đánh Giá Khả Năng Tái Sử Dụng ILs

Nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Phước Vương (2016) đã khảo sát khả năng tái sử dụng chất lỏng ion ([BMIM]Cl) trong quá trình trích ly curcuminoid. Kết quả cho thấy chất lỏng ion có thể được tái sử dụng nhiều lần mà không làm giảm đáng kể hiệu quả trích ly. Điều này giúp giảm chi phí và giảm thiểu tác động môi trường. Ngoài ra, nghiên cứu cũng so sánh hiệu quả trích ly giữa phương pháp sử dụng chất lỏng ion và phương pháp trích ly truyền thống, cho thấy phương pháp sử dụng chất lỏng ion có độ chọn lọc cao hơn.

4.1. Đánh Giá Hiệu Quả Tái Sử Dụng Chất Lỏng Ion

Việc đánh giá khả năng tái sử dụng chất lỏng ion là rất quan trọng để đảm bảo tính bền vững của quy trình trích ly. Sau mỗi lần trích ly, chất lỏng ion được thu hồi và làm sạch để loại bỏ các tạp chất. Hiệu quả trích ly của chất lỏng ion được đánh giá sau mỗi lần tái sử dụng. Nếu hiệu quả trích ly giảm xuống dưới một ngưỡng nhất định, chất lỏng ion cần được xử lý hoặc thay thế.

4.2. So Sánh Phương Pháp Trích Ly ILs Với Phương Pháp Truyền Thống

So sánh hiệu quả trích ly curcuminoid giữa phương pháp sử dụng chất lỏng ion và phương pháp trích ly truyền thống về các yếu tố như hiệu suất trích ly, độ chọn lọc, thời gian trích ly, chi phí và tác động môi trường. Kết quả cho thấy phương pháp sử dụng chất lỏng ion có nhiều ưu điểm vượt trội so với phương pháp truyền thống, đặc biệt về độ chọn lọc và khả năng tái sử dụng.

4.3. Ứng Dụng Thực Tế Của Curcuminoid Trích Ly Bằng Chất Lỏng Ion

Curcuminoid được trích ly bằng chất lỏng ion có thể được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực: dược phẩm (sản xuất thuốc chống ung thư, chống viêm, chống oxy hóa), thực phẩm (sản xuất thực phẩm chức năng, chất tạo màu tự nhiên), mỹ phẩm (sản xuất kem dưỡng da, chống lão hóa). Việc sử dụng chất lỏng ion giúp đảm bảo chất lượng và độ tinh khiết của curcuminoid, mở ra nhiều cơ hội phát triển các sản phẩm có giá trị gia tăng cao.

V. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Ứng Dụng Chất Lỏng Ion

Nghiên cứu về ứng dụng chất lỏng ion trong trích ly curcuminoid từ nghệ vàng đã mở ra một hướng đi mới đầy tiềm năng cho việc phát triển các phương pháp trích ly xanh và bền vững. Chất lỏng ion không chỉ giúp tăng hiệu quả trích ly mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình trích ly, phát triển các loại chất lỏng ion mới có tính chọn lọc cao hơn và mở rộng ứng dụng của curcuminoid trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

5.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu và Đánh Giá

Nghiên cứu đã chứng minh rằng chất lỏng ion là một dung môi hiệu quả và thân thiện với môi trường để trích ly curcuminoid từ nghệ vàng. Phương pháp trích ly sử dụng chất lỏng ion kết hợp với hỗ trợ siêu âm cho hiệu suất cao, độ chọn lọc tốt và khả năng tái sử dụng. Kết quả nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các quy trình trích ly curcuminoid bền vững và hiệu quả.

5.2. Triển Vọng Nghiên Cứu và Phát Triển Trong Tương Lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các loại chất lỏng ion mới có tính chọn lọc cao hơn đối với curcuminoid, tối ưu hóa quy trình trích ly để giảm chi phí và tăng hiệu quả, và nghiên cứu ứng dụng của curcuminoid được trích ly bằng chất lỏng ion trong các lĩnh vực khác nhau. Ngoài ra, cần đánh giá tác động môi trường của việc sử dụng chất lỏng ion và phát triển các phương pháp xử lý chất lỏng ion sau khi sử dụng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1.1 Tổng quan về nghệ vàng 1.1 Giới thiệu về nghệ Nghệ vàng có tên khoa học là Curcuma longa L., là một chi thuộc họ Gừng (Zingiberaceae). Hiện nay trên thế giới có 71 loài thuộc chi Curcuma đã được phát hiện [1]. Một số tài liệu còn gọi nghệ vàng là Curcuma domestica Valeton [2]. Trong Đông Y, tuỳ theo bộ phận sử dụng mà nghệ có những tên gọi khác nhau:  Thân rễ cây nghệ: khương hoàng (Rhizoma Curcuma longa L.

 Rễ củ cây nghệ: uất kim (RadixCurcuma longa L. Tại một số nơi ở miền Nam Việt Nam, nghệ vàng còn được gọi là nghệ xà cừ. Điều này là do khi củ nghệ khô trên vỏ có ánh bạc như xà cừ.2 Đặc điểm thực vật Nghệ là loài thực vật thân thảo cao 0,6-1 m. Lá hình dải trái xoan, dài 45 cm, rộng 18 cm, hai mặt nhẵn.

Cuống lá có bẹ mang lông. Hoa mọc từ giữa các lá hợp thành bông hình trụ, mang cán dài. Cánh trắng hay phớt tím nhạt. Hình 1-1: Cây nghệ và củ nghệ vàng Thân rễ gọi là khương hoàng, rễ củ gọi là uất kim.

Củ chắc nặng, dài 2-5 cm, đường kính 1-3 cm. Mặt ngoài xám nâu, nhăn nheo. Đôi khi còn vết tích của các nhánh, rễ phụ. Mùi thơm hắc, cay.

1 Mặt bẻ có màu vàng da cam hay vàng nhạt. Cắt ngang thấy rõ hai vùng: vỏ và trụ giữa. Trụ giữa chiếm 2/3 đường kính.3 Phân bố và thu hoạch Trên thế giới, Nghệ phân bố ở các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và được trồng chủ yếu ở các nước châu Á như Ấn Độ, Đông Dương, miền Nam Trung Quốc, Đài Loan, Pakistan, Indonesia [3]. Tại Việt Nam đã phát hiện thấy 19 loài, ở miền Nam có 8 loài và trong đó Nghệ vàng Curcuma longa L.

được trồng và sử dụng phổ biến nhất [2]. Nghệ ra hoa vào khoảng tháng 8-9, thu hoạch vào khoảng tháng 1-2 sau khi thân lá đã tàn lụi. Một số nơi thì thu hoạch vào mùa thu (miền Nam).4 Thành phần hoá học của nghệ vàng Thành phần hoá học chính quan trọng nhất của thân rễ nghệ vàng là curcuminoid chiếm khoảng từ 3-8%, là thành phần tạo nên màu vàng cho củ nghệ [3]. Trong thân rễ nghệ vàng còn chứa tinh dầu (chiếm khoảng 3-5%), là chất lỏng màu vàng nhạt, có mùi thơm đặc trưng.

Thành phần của tinh dầu chủ yếu là các sesquiterpene, chiếm gần 90%. Thành phần chiếm hàm lượng cao là turmerone: Ar- turmerone 40%, α-turmerone 30%, β-turmerone 10% [4-6]. Thân rễ nghệ ngoài ra còn có tinh bột chiếm khoảng 40-50% [4], chất béo, đường, 8-10% nước, 6-8% chất vô cơ,….5 Tác dụng sinh học của nghệ vàng Nghệ được biết đến với nhiều công dụng khác nhau, đặc biệt ở Ấn Độ và nhiều nước, sử dụng như một loại dược liệu chữa nhiều bệnh. Theo hội đồng nghiên cứu Trung ương, củ nghệ có thể chữa được nhiều bệnh như hen suyễn, ho, trị cảm, nghiện rượu, mụn và các bệnh ngoài da.

Nghệ ngâm với nước và mật ong giúp lợi tiểu. Ngoài ra nghệ còn giúp trị đau răng và ngừa sâu răng, giảm đau bao tử, giúp tiêu hoá và tạo cảm giác thèm ăn. 2 Nghệ giúp giảm cân, lưu thông và lọc máu, giúp cơ thể chống lại các vi khuẩn sống ký sinh trong ruột, đặc biệt tốt cho hệ tiêu hoá. Người ta đã chứng minh rằng có thể sử dụng nghệ để chống ung thư và nghệ có khả năng kháng viêm, giảm nguy cơ nhiễm trùng vết thương.2 Tổng quan về curcuminoid 1.1 Cấu trúc của các dẫn xuất curcuminoid Hỗn hợp curcuminoid có dạng bột màu vàng bao gồm curcumin, demethoxycurcumin (DMC) và bisdemethoxycurcumin (BDMC).

Trong đó, curcumin, DMC và BDMC lần lượt chiếm khoảng 77%, 17% và 3% [3, 7, 8]. (1) Curcumin: Danh pháp quốc tế: 1,7-Bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5- dione. Công thức phân tử: C21H20O6 (M=368 đvc). (2) DMC: Danh pháp quốc tế: 1-(4-hydroxyphenyl)-7-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta- 1,6-diene-3,5-dione.

Công thức phân tử: C20H18O5 (M=338 đvc). (3) BDMC: Danh pháp quốc tế: 1,7-Bis-(4-hydroxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-dione. Công thức phân tử: C19H16O4 (M=308 đvc). HO OH R1 R2 O O (1) R1=R2=OCH3 (Curcumin) (2) R1=OCH3, R2=H (DMC) (3) R1=R2=H (BDMC) Hình 1-2:.

Cấu trúc các thành phần curcuminoid 3 Curcuminoid có cấu trúc β-diketone vì vậy chúng có thể tồn tại dưới dạng đồng phân hình học S-Cis-diketone hoặc S-Trans-diketone và dạng đồng phân tautomer hoá cis-enol [9]. O O O O H3 C H CH3 H H H O O Cis-Keto O O H H3C O H H H O O O H3C Trans-Keto H O O O O H3C CH3 H H H O O Enol Hình 1-3:. Các đồng phân enol-ketone của curcumin Trong các đồng phân trên thì đồng phân enol và S-Cis-ketone là bền hơn cả. Ở dạng rắn curcumin tồn tại dưới dạng ketone, còn trong dung dịch thì tồn tại dưới dạng cân bằng enol-ketone đối xứng và ổn định.

Cân bằng giữa hai dạng này phụ thuộc vào loại dung môi, pH và nhiệt độ [10, 11]. OH OH HO OH R1 R2 R1 R2 O O O O H Hình 1-4: Quá trình tautomer hoá của các hợp chất curcuminoid Đồng phân enol bền hơn đồng phân ketone nhờ có sự hình thành liên kết hydro nội phân tử và phân tử ở dạng liên hợp. Cấu trúc enol hoàn toàn phẳng và cho phép có cộng hưởng với hai vòng benzene [12].2 Tính chất hoá lý của curcumin  Tính chất vật lý Curcuminoid là chất có màu vàng cam huỳnh quang, tan trong chất béo, ethanol, methanol, dichloromethane, acetone, acid acetic băng và hầu như không tan trong nước ở môi trường acid hay trung tính (độ tan < 10μg/mL ở 250C). Curcuminoid tan trong môi trường kiềm tạo dung dịch màu đỏ máu rồi ngả tím, tan trong môi trường acid có màu đỏ tươi.

Khi ở dạng dung dịch, curcuminiod dễ bị phân huỷ bởi ánh sáng trực tiếp và nhiệt độ [3, 13]. Dung dịch curcumin trong dung môi hữu cơ có độ hấp thu cực đại ở bước sóng từ 420-430 nm [3]. Bảng 1-1: Các thông số hoá lý đặc trưng của các dẫn xuất curcuminoid [14] Thông số Curcumin DMC BDMC Điểm chảy (oC) 184 172 222 UV-Vis trong ethanol (nm) 429 424 419 Sự điện ly của curcumin khi nghiên cứu bằng kỹ thuật HPLC [15] cho kết quả như sau:  pH < 1: dung dịch curcumin có màu đỏ do curcumin ở trạng thái proton hoá H4A+.  pH = 1-7: dung dịch curcumin ở dạng trung tính H3A.

Trong khoảng pH này, curcumin khó tan trong nước và tạo huyền phù màu vàng.  pH > 7,5: dung dịch curcumin có màu đỏ vì curcumin tồn tại dưới các dạng H2A-, HA2-, A3-. 5 OH OH+ + H4A OCH3 OCH3 OH OH OH OH H3A OCH3 OCH3 O OH OH OH H2A- OCH3 OCH3 O O- OH O- 2- HA OCH3 OCH3 - O O - O O- 3- A OCH3 OCH3 - O O Hình 1-5: Sự phân ly của curcumin theo pH  Tính chất hoá học * Phản ứng phân huỷ Phân huỷ dưới tác dụng của ánh sáng: Curcumin không bền ánh sáng. Khi tiếp xúc với ánh sáng, curcumin bị phân huỷ ngay cả ở dạng rắn và bị phân huỷ nhanh hơn khi ở trạng thái dung dịch.

Khi có mặt oxy và ánh sáng, curcumin phân huỷ thành 4- vinylguaialcol và vanillin [15]. Phân huỷ trong môi trường kiềm: Nghiên cứu của Tonnesen và Karlsen về sự phân huỷ của curcumin trong các môi trường pH khác nhau bằng kỹ thuật HPLC cho thấy curcumin tương đối bền trong môi trường acid nhưng lại bị phân huỷ nhanh chóng trong môi trường kiềm. Ở pH = 8,5 thì chỉ sau 5 phút curcumin đã bắt đầu phân huỷ thành acid ferulic và feruloylmethane. Sau đó, feruloylmethane bị phân huỷ thành vanillin và acetone, acid ferulic bị phân huỷ thành vinylguaialcol và CO2 [15].

6 * Phản ứng cộng hydro Trong phân tử curcumin có nối đôi trong mạch carbon nên có thể phản ứng với một, hai hoặc ba phân tử H2 tạo thành các dẫn xuất dihydrocurcumin, tetrahydrocurcumin và hexahydrocurcumin khi có mặt xúc tác kim loại hay oxid kim loại tương ứng, các sản phẩm này cũng là các chất kháng oxi hoá [16, 17]. +H2 OH OH Ni OH OH OCH3 OCH3 OCH3 OCH3 O O O O H H dihydrocurcumin OH OH OCH3 OCH3 O O H tetrahydrocurcumin OH OH OCH3 OCH3 O OH hexahydrocurcumin Hình 1-6: Phản ứng cộng H2 của curcumin * Phản ứng imine hoá Curcumin là hợp chất diketone nên có thể cho phản ứng với các amine bậc nhất (RNH2), hydroxylamine (NH2OH), hydrazine (NH2-NH2), semicarbazide (NH2NHCONH2)… tạo các dẫn xuất imine (base Schiff) hoặc dẫn xuất imine tương ứng [18-21]. Curcumin cũng là hợp chất β-diketone nên ngoài khả năng tạo các imine và dẫn xuất imine, curcumin còn có thể phản ứng đóng vòng tạo các hợp chất dị vòng khác 7 nhau [10, 22, 23]. Hiện nay có một số nghiên cứu tổng hợp các hợp chất dị vòng của curcumin như dị vòng pyrazole, isoxazole curcumin.[24] * Phản ứng của nhóm hydroxyl trên vòng benzene Do sự liên hợp cặp electron tự do của nhóm OH với vòng benzene làm cho nhóm phenoxyl của curcumin dễ nhường nguyên tử H tạo thành gốc tự do phenoxy bền vững.

Ngoài ra, nhóm methylene ở giữa nhóm β-diketone có thể nhường nguyên tử H tạo gốc tự do carbon ổn định. Hai hướng phản ứng này góp phần giải thích hoạt tính kháng oxi hoá mạnh của curcumin và các dẫn xuất của chúng [25]. O O OCH3 OCH3 HO OH -H +R O O O O OCH3 OCH3 OCH3. HO O HO OH.

OCH3 OCH3 OCH3 HO O HO OH. O O O O OCH3 OCH3 OCH3 OCH3. O OH HO OH Hình 1-7: Phản ứng của curcumin với gốc tự do 8 1.3 Tính chất dược lý của curcumin Từ lâu, con người đã biết sử dụng tất cả mọi thành phần của cây nghệ để làm thuốc chữa bệnh, làm gia vị, làm phẩm màu cho việc chế biến thực 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.

Trong y học hiện đại, đã có hàng ngàn công trình nghiên cứu về thành phần hóa học cũng như chiết tách các chất trong củ nghệ và người ta đã phát hiện ra rằng, hoạt chất curcumin trong củ nghệ có tác dụng kháng nấm, diệt khuẩn, diệt ký sinh trùng, chống viêm nhiễm và bảo vệ da. Ngoài ra, curcumin được coi là chất tiêu biểu cho các chất phòng chống ung thư thế hệ mới: hiệu lực, an toàn và không gây tác dụng phụ, chỉ kìm hãm sự phát triển của tế bào ung thư mà không ảnh hưởng đến tế bào lành tính và có khả năng loại bỏ các loại men gây ung thư như COX- 1, COX-2 có trong thức ăn, nước uống, vô hiệu hóa các gốc tự do hình thành trong quá trình tự vệ của cơ thể, do bức xạ độc hại cũng như do các loại sốc thần kinh, thể lực…, các độc tố hóa học (dioxin, furan…).