Nghiên cứu trích ly hợp chất curcumin trong củ nghệ vàng ở huyện Krông Bông

Nghiên cứu trích ly hợp chất curcumin trong củ nghệ vàng ở huyện Krông Bông

Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012 1 NGHIÊN CỨU TRÍCH LY HỢP CHẤT CURCUMIN TRONG CỦ NGHỆ VÀNG Ở HUYỆN KRÔNG BÔNG, TỈNH ĐĂK LĂK EXTRACTION OF RESEARCH IN YELLOW TURMERIC CURCUMIN IN KRONG BONG, PROVINCE DAK LAK SVTH: Trần Quang Huy Lớp 08CHD, Khoa Hóa, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng GVHD: GS.TS. Đào Hùng Cường Khoa Hóa, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu điều kiện trích ly, tinh chế và xác định hàm lượng hợp chất curcumin bằng phương pháp phổ (UV-VIS, IR và HPLC) chiết từ củ nghệ vàng (Curcuma longa L.) ở huyện Krông Bông, tỉnh Đăk Lăk. Kết quả nghiên cứu điều kiện trích ly là: Dung môi chiết tối ưu là ethyl acetace, thời gian chiết tối ưu 10 giờ, tỉ lệ rắn/ lỏng 50g/200ml; Với điều kiện chiết như trên hàm lượng curcumin I sau khi tinh chế là: 74,114%. Từ khóa: trích ly, tinh chế, xác định hàm lượng curcumin, tỉ lệ rắn - lỏng, thời gian chiết, dung môi chiết. ABSTRACT This paper presents research results onextraction conditions,purified anddeterminedtheamount of curcumin by spectroscopic methods (UV-VIS, IR and HPLC) of goldextracted from turmeric (Curcuma longa L.) in the district Krong Bong, province of DakLak. Research results on extraction conditions were: Solvent extraction is ethyl acetaceoptimum, optimum extraction time is 10 hours, the rate of solid / liquid 50g/200ml; Theextraction conditions such as the concentration of curcumin after I refined is 74.114%. 1. Mở đầu Theo tổ chức Y tế thế giới (WHO) mỗi năm thế giới có 10 triệu người mắc bệnh ung thư. Nguyên nhân gây ung thư vẫn còn là dấu hỏi lớn đối với các nhà khoa học, tuy nhiên có điều chắc chắn rằng thuốc lá và béo phì là 2 nguyên nhân chính. 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 Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012 2 tác dụng lên 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…). Hiện nay, do hoạt tính sinh học quý giá của hợp chất này nên việc chiết tách và sử dụng của curcumin đang được nhiều nước tiếp tục nghiên cứu [4]. Có nhiều tài liệu khoa học trên thế giới đã nghiên cứu công nghệ chiết tách Curcumin nhưng đó hoàn toàn là lý thuyết, còn vấn đề cốt lõi thì không một tài liệu nào công bố, ngoài ra không phải xí nghiệp dược liệu nào trong nước cũng đủ điều kiện để đầu tư cho quy trình chiết tách Curcumin [5]. Nhằm góp phần vào vấn đề chiết tách curcumin một cách hiệu quả để có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng của hợp chất này, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu trích ly hợp chất curcumin trong củ nghệ vàng trên địa bàn huyện Krông Bông, tỉnh Đăk Lăk”. 2. Thực nghiệm 2.1. Nguyên liệu Củ cây nghệ vàng được thu hái trên địa bàn huyện Krông Bông, tỉnh Đăk Lăk. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Chiết tách curcumin từ củ nghệ Mẫu sau khi làm sạch, cắt lát và cất lôi cuốn hơi nước để loại tinh dầu, được đem đi sấy khô và tán thành bột. Tiến hành chiết soxhlet với dung môi n-hexan để loại các hidrocacbon và chất béo, bã được sấy khô và chiết soxhlet với dung môi etyl acetat, ở nhiệt độ 80 0 C, trong thời gian 10h, thu được curcumin thô. 2.2.2. Tinh chế curcumin Curcumin thô thu được còn lẫn nhiều tạp chất, đem đi tinh chế lại để thu được curcumin tinh. - Loại tạp chất: Chúng tôi dùng hỗn hợp acetone/ Ete dầu hỏa (tỉ lệ 1:9) hòa tan curcumin thô, lọc và bỏ dịch lọc. Phần chất rắn đem sấy khô ở 60 0 C. - Chất rắn sau khi sấy khô, hòa tan vào cồn tuyệt đối, để loại bỏ những tạp chất không tan được trong hỗn hợp dung môi trên. Lọc, ta thu được curcumin. Sấy cắn, ở nhiệt độ 60 0 C trong 30 phút thu được tinh thể curcumin màu vàng, có ánh kim. Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012 3 3. Kết quả nghiên cứu 3.1. Kết quả xác định một số chỉ tiêu hóa lý của củ nghệ a. Độ ẩm: Độ ẩm trung bình của củ nghệ tươi là 81,452%. Độ ẩm trung bình của bột nghệ là: 7,067%. b. Hàm lượng tro Hàm lượng tro trung bình là 6,530%. 3.2. Khảo sát các điều kiện chiết 3.2.1. Dung môi chiết Chọn các dung môi có độ phân cực thay đổi từ thấp đến cao: n-hexan, etyl acetate, cồn tuyệt đối, methanol và nước. Kết quả khảo sát dung môi cho quá trình chiết curcumin được thể hiện ở bảng 3.1 Bảng 3.1. Ảnh hưởng của dung môi đến chiết tách curcumin STT Dung môi chiết Bước sóng Mật độ quang 1 n- hexan 280,0 0,0471 2 Etyl acetat 415,50 2,7372 3 Cồn tuyệt đối 414,00 2,1971 4 Metanol 421,00 2,4150 5 Nước 281,00 0,1697 Dựa vào mật độ quang các dịch chiết của các dung môi thì dung môi etyl acetate là dung môi có mật độ quang cao nhất. Vậy, dung môi tốt nhất để chiết curcumin trong 5 dung môi khảo sát ở trên là etyl acetate. Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012 4 3.2.2. Thời gian chiết: Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của của curcumin thu được vào thời gian được thể hiện ở hình 3.1 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h Series1 Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thời gian chiết vào mật độ quang Dựa vào đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc vào mật độ quang. Ta thấy, thời gian chiết 10 giờ là phù hợp nhất. 3.2.3. Tỉ lệ rắn lỏng: Kết quả khảo sát sự phụ thuộc lượng curcumin thu được vào thể tích dung môi được thể hiện ở hình 3.2 Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa thể tích dung môi vào mật độ quang Cùng một khối lượng nguyên liệu là 50g, ta tiến hành chưng ninh với lượng thể tích etyl acetate thay đổi là 180ml, 190ml, 200ml, 210ml, 220ml thì ở thể tích etyl acetate là 200ml có mật độ quang là lớn nhất. Vậy, tỉ lệ rắn - lỏng tối ưu chiết cho quá trình chiết 50g/200ml ethyl acetat. 3.3. Kiểm tra sản phẩm: 3.3.1. Định tính bằng phương pháp hóa học Cân khoảng 0,1(g) curcumin và cho vào bình định mức 100ml, hòa tan trong cồn 96 0 , lắc đều đến khi mẫu tan hoàn toàn, được dung dịch có màu vàng đặc trưng. Định tính Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012 5 curcumin bằng các phản ứng đặc trưng với các dung dịch sau: Dung dịch Tính chất H 2 SO 4 đậm đặc màu đỏ tím KOH 10%. màu đỏ sẫm NaOH 10%. màu đỏ máu Kết luận: Bằng các phản ứng màu đặc trưng để nhận biết curcumin như trên, ta thấy các phản ứng của mẫu là chất curcumin. 3.3.2. Thử bằng phương pháp vật lý: - Curcumin dạng kết tinh, màu vàng, không tan trong nước, ete dầu hoả, tan tốt trong etyl axetat. - Đo nhiệt độ nóng chảy 175- 185 0 C. Đối chiếu với nhiệt độ nóng chảy của curcumin tinh khiết. Kết luận: phù hợp với nhiệt độ nóng chảy của curcumin. 3.3.3. Tiến hành chạy sắc ký bản mỏng Tiến hành chạy sắc ký bản mỏng trong hệ dung môi chloroform/acid acetic (tỉ lệ 9:1). Trên bản mỏng xuất hiện 3 vệt màu vàng. Đây chính là curcumin I, II và III. 3.3.4. Phương phá phổ hồng ngoại (IR): Phổ hồng ngoại của chất màu curcumin được chiết trong etyl acetate sau khi tinh chế: Hình 3.3. Phổ hồng ngoại của curcumin sau khi tinh chế Dựa trên các hướng dẫn giải phổ đồ [3], chúng tôi xác định được các liên kết và nhóm chức đặc trưng trong mẫu. STT Dao động Nhóm chức 1 3485,87 Nhóm –OH 2 1634,12 Nhóm –C=O 3 1605,81; 1512,89 Nhóm -C=C- Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012 6 4 1430,81 Nhóm –CH 3 , -CH 2 5 1283,84 Nhóm =C-O-C Tham khảo các tài liệu đã nghiên cứu về curcumin, so sánh với phổ IR trên nhận thấy các nhóm chức phù hợp với công thức của curmin đã nghiên cứu. 3.3.5. Định tính bằng phương pháp UV-VIS: Hình 3.4 là phổ UV-vis của mẫu và phổ UV- Vis của mẫu chuẩn Hình 3.4. phổ UV-vis của mẫu và phổ đồ chuẩn của curcumin Từ hình 3.4, phổ UV-vis của mẫu và phổ đồ chuẩn của curucmin đều có λ max = 424,6 nm. Điều này xác nhận sự có mặt của curcumin trong mẫu 3.4. Phân tích định lượng curcumin bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp hiệu năng cao: Từ 2 phổ của mẫu thử và mẫu chuẩn ta xác định được: Thời gian lưu của mẫu Hình 3.6 Phổ HPLC chuẩn Hình 3.5. Phổ HPLC mẫu Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012 7 chuẩn là 10,87 phút; mẫu thử 10,92 phút. Kết luận: thời gian lưu của mẫu chuẩn và mẫu thử xấp xỉ nhau, đây là chất curcumin. Và kết quả bán định lượng Curcumin 1 là 74.114% 3.5. Thử hoạt tính sinh học: 4. Kết luận và kiến nghị: 4.1. Kết luận: - Xác định được các chỉ số hóa lý là: Độ ẩm của củ nghệ là 81,452%, của bột nghệ là 7,607%, hàm lượng tro là: 6,530%. - Đã xác định được điều kiện tối ưu cho quá trình trích ly là: Dung môi chiết Thời gian chiết Tỉ lệ rắn\lỏng Ethyl acetac 10 giờ 50g/200 ml dung môi - Đã chứng minh được cấu trúc của curcumin bằng phương pháp hóa học, bản mỏng, phổ hồng ngoại, UV-VIS. - Dùng phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao năng: Xác định thời gian lưu là 10,87 phút và hàm lượng của curcumin là: 71,114%. - Kết quả thử hoạt tính sinh học: Curcumin thu được từ củ nghệ vàng trên địa bàn huyện Krông Bông, tỉnh Đăk Lăk ,có hoạt tính gây độc tế bào trên dòng MCF7 với giá trị IC50 (μg/ml) là 64 μg/ml. 4.2. Kiến nghị: - Tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về tinh chế, thử nghiệm hoạt tính sinh học để ứng dụng rộng rãi làm hoạt chất trong công nghệ hoá dược. - Trên cơ sở lý thuyết trên, chúng tôi đề nghị thiết kế đưa ra phương pháp chiết đơn giản, phù hợp cho việc triển khai quy mô pilot và công nghiệp. Thử hoạt tính độc tế bào: Curcumin thu được từ củ nghệ vàng trên địa bàn huyện Krông Bông, tỉnh Đăk Lăk ,có hoạt tính gây độc tế bào trên dòng ung thư vú (MCF7) với giá trị IC50 (μg/ml) là 64 μg/ml. Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012 8 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kì Anh (2008), Tác dụng thần kì của củ gừng & nghệ phòng & trị bệnh, Nxb Đà Nẵng, Hô Chí Minh. [2] TS. Bùi Xuân Vững, Bài giảng phương pháp công cụ, trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN. [3] Nguyễn Đình Triệu (2003), Các phương pháp vật lý ứng dụng trong hóa học, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội. [4] http://en.wikipedia.org/wiki/Curcumin [5] http://suckhoedoisong.vn/20111226042928232p0c14/hoat-chat-curcumin-trong-cay- nghe-vang.htm . Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012 1 NGHIÊN CỨU TRÍCH LY HỢP CHẤT CURCUMIN TRONG CỦ NGHỆ VÀNG Ở HUYỆN KRÔNG BÔNG, TỈNH. dụng của hợp chất này, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu trích ly hợp chất curcumin trong củ nghệ vàng trên địa bàn huyện Krông Bông,