Nghiên cứu chiết xuất curcumin từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng

Được sự cho phép của nhà trường và khoa chế biến, dưới sự hướng dẫn của Ts Vũ Duy Đô, tôi đã quyết định thự hiện đề tài:” Nghiên cứu chiết xuất Curcumin từ nghệ vàng bằng dung môi xà phò

Lời cảm ơn

Sau quá trình tìm hiểu và nghiên cứu, tôi đã hoàn tất phần thí nghiệm

và bài báo cáo của đề tài tốt nghiệp

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn đến Ban giám hiệu trường ĐH Nha Trang

và Ban chủ nhiệm khoa chế biến, đã tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất, để tôi có thể hoàn thành đề tài tốt nghiệp này Đồng thời, tôi cũng xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô giáo đã tận tình hướng dẫn về kiến thức chuyên ngành, các cán bộ phòng thí nghiệm đã hết sức tạo điều kiện trong quá trình tôi nghiên cứu Đặc biệt, tôi xin dành lời cảm ơn chân thành tới Ts Vũ Duy Đô

đã hướng dẫn nhiệt tình để tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này

Nha Trang, tháng 6 năm 2010

Sinh viên thực hiện Nguyễn Đại Hưng Thạnh

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 3

1.1 Tổng quan về chất màu 3

1.2 Tổng quan về cây nghệ 5

1.2.1 Một số loại nghệ, đặc điểm và ứng dụng 5

1.2.2 Nghệ vàng 6

1.2.3 Curcumin 9

1.2.4 Dầu thực vật 14

1.3 Các phương pháp chiết tách các hợp chất hữu cơ 15

1.3.1 Phương pháp chiết chất lỏng 15

1.3.2 Phươmg pháp chiết chất rắn 17

1.4 Một số phương pháp chiết Curcumin đã được nghiên cứu 17

1.4.1 Chiết bằng dung môi thực phẩm 17

1.4.2 Chiết bằng dung môi hữu cơ 17

1.5 Mục tiêu nghiên cứu 18

1.6 Tính cấp thiết của đề tài 18

1.7 Ý nghĩa và khả năng ứng dụng của đề tài 18

1.8 Nội dung nghiên cứu 19

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 19

2.1 Đối tượng nghiên cứu 19

2.1.1 Vật liệu chính 19

2.1.2 Vật liệu phụ 19

2.1.3 Hóa chất và dung môi xà phòng 19

2.1.4 Dụng cụ và thiết bị 20

2.2 Phương pháp nghiên cứu 20

2.2.1 Sơ đồ qui trình dự kiến chiết xuất Curcumin từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng 20

2.2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thông số của dung môi xà phòng dung chiết curcumin 23

2.2.3 Phương pháp chiết và đánh giá 30

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 31

3.1 Kết quả thí nghiệm xác định độ ẩm của nghệ tươi 31

3.2 Xác định các thông số kỹ thuật của qui trình sản xuất 31

3.2.1 Kết quả xác định loại dầu điều chế xà phòng để chiết curcumin thô 31

3.2.2 Kết quả thí nghiệm xác định nồng độ kiềm điều chế xà phòng để chiết curcumin 33

3.2.3 Kết quả thí nghiệm xác định kích thước hạt nghệ đến hiệu suất chiết curcumin thô 35

3.2.4 Kết quả thí nghiệm xác định độ ẩm của bột nghệ 36

3.2.5 Kết quả thí nghiệm xác định nhiệt độ trong

quá trình chiết curcumin 37

3.2.5 Kết quả thí nghiệm xác định thời gian trong

quá trình chiết curcumin 39

3.3 Đề xuất qui trình chiết suất curcumin

từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng 41

3.3 Sản xuất thử nghiệm 44

3.4 Tính toán chi phí nguyên vật liệu cho 100g sản phẩm 45

Kết luận và đề xuất ý kiến 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

PHỤ LỤC 48

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của tinh dầu nghệ vàng Việt Nam 8

Bảng 3.1 Hàm lượng ẩm của nghệ tươi 31

Bảng 3.2 Mô tả chất lượng cảm quan sản phẩm theo loại dầu điều chế dung môi xà phòng 32

Bảng 3.3 Mô tả chất lượng cảm quan sản phẩm theo nồng độ kiềm để sản xuất xà phòng đến hiệu suất chiết 34

Bảng 3.4 Mô tả chất lượng cảm quan sản phẩm theo nhiệt độ chiết 38

Bảng 3.5 Mô tả chất lượng cảm quan sản phẩm theo thời gian chiết 39

Bảng 3.6 Các tính chất của curcumin 44 Bảng 3.7 Chi phí nguyên vật liệu để sản xuất 100g sản phẩm curcumin thô.45

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình dự kiến 20

Hình 2.2 Sơ đồ thí nghiệm xác định loại dầu 23

Hình 2.3 Sơ đồ thí nghiệm xác định nồng độ kiềm 24

Hình 2.4 Sơ đồ thí nghiệm xác định kích thước hạt nghệ 25

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định độ ẩm của bột nghệ 27

Hình 2.6 Sơ đồ thí nghiệm xác định nhiệt độ chiết thích hợp 28

Hình 2.7 Sơ đồ thí nghiệm xác định thời gian chiết thích hợp 29

Hình 3.1 Ảnh hưởng loại dầu điều chế xà phòng hiệu suất chiết

Curcumin thô 32

Hình 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ kiềm để sản xuất xà phòng đến hiệu suất chiết 34

Hình 3.3 Ảnh hưởng của kích thước hạt nghệ đến hiệu suất chiết curcumin36 Hình 3.4 Ảnh hưởng của độ ẩm bột nghệ đến hiệu suất chiết curcumin thô 37 Hình 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hiệu suất chiết curcumin 38

Hình 3.6 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất chiết curcumin 39

Hình 3.7 Sơ đồ quy trình chiết curcumin thô 41

MỞ ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu mọi mặt của con người do đó mà cũng tăng theo Yêu cầu về thực phẩm ngày càng gắt go hơn cả về mặt chất lượng cũng như hình thức Chính vì thế nên các chỉ tiêu cảm quan trở thành chỉ

số đánh giá thực phẩm Trong đó, màu sắc là yêu cầu rất quan trọng vì dể làm kích thích thị hiếu con người Do đó việc sử dụng màu để làm tăng tính cảm quan ngày càng được quan tâm

Xu hướng trên thế giới hiện nay cũng như khuyến cáo của các tổ chức y tế, dần dần sử dụng phẩm màu tự nhiên để thay thế phẩm màu tổng hợp nhằm đảm bảo sức khỏe của con người

Một trong những chất màu được giới khoa học quan tâm cũng như việc sử dụng rộng rãi nó ở trong dân gian (dạng bột chưa được sử lý - bột nghệ) là Curcumin Curcumin là chất có nhiều trong nghệ vàng có tên khoa học là Curcuma Long Linn Nó được sử dụng trong các sản phẩm thực phẩm như dầu

ăn, bánh, kẹo, bơ, phomát Đồng thời là hợp chất tự nhiên có ý nghĩa lớn về mặt

y học vì có khả năng oxy hoá rất lớn Do đó nó tiêu diệt các gốc tự do là nguyên nhân gây lão hóa các tế bào.Curcumin có nhiều ưu điểm : màu sắc thay đổi theo

pH môi trường, bền màu

Tuy nhiên nếu sử dụng dạng bột nghệ khô vào trong thực phẩm lại có quá nhiều khuyết điểm Đó là mùi vị lạ, dể làm thay đổi trạng thái của sản phẩm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

Bắt nguồn từ những nguyên nhân trên mà đòi hỏi cần có những công trình nghiên cứu chiết tách các chất màu tự nhiên nói chung và curcumin nói riêng Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước đã có những công trình nghiên cứu chiết tách Curcumin để ứng dụng trong thực phẩm, dược, mỹ phẩm Đã có nhiều phương pháp chiết tách curcumin Mỗi phương pháp có những ưu, nhược điểm riêng Được sự cho phép của nhà trường và khoa chế biến, dưới sự hướng dẫn của Ts Vũ Duy Đô, tôi đã quyết định thự hiện đề tài:” Nghiên cứu chiết xuất Curcumin từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng” với mục đích tạo ra sản phẩm

độc đáo, có giá trị kinh tế,có giá trị dinh dưỡng cao, an toàn cho người sử dụng

Đề tài gồm có những nội dung chính sau:

-Chương 1: Tổng quan

-Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

-Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

-Chương 4: Kết luận và đề xuất ý kiến

Do bước đầu làm quen với việc nghiên cứu, thời gian có hạn và tài liệu nghiên cứu không nhiều, nên đề tài chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo của quí thầy cô giáo, cũng như những ý kiến đóng góp của bạn đọc, với sự trân trọng và lòng biết ơn sâu sắc

Nha Trang, tháng 6 năm 2010

Sinh viên thực hiện Nguyễn Đại Hưng Thạnh

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

1.1 Tổng quan về chất màu:

Màu sắc đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống con người Nó ảnh hưởng đến giá trị sản phẩm Đây là vấn đề mà các nhà sản xuất các mặt hàng tiêu dùng ngày càng quan tâm, đặt biệt là các sản phẩm thực phẩm

Ta biết, chất lượng các sản phẩm thực phẩm bao gồm cả giá trị dinh dưỡng

và giá trị cảm quan của chúng Màu sắc là chỉ số cảm quan rất quan trọng Ngoài giá trị hình thức nó còn có tác dụng sinh lý rất mạnh Màu sắc thích hợp sẽ giúp cho cơ thể đồng hoá thực phẩm dễ dàng gây cảm giác thích dùng hơn Do vậy trong sản xuất thực phẩm việc tạo ra màu cho thích hợp với trạng thái và tính chất của sản phẩm là rất quan trọng

Để đảm bảo yêu cầu trên trong quá trình gia công chế biến có thể thực hiện bằng những cách sau:

+ Giữ tối đa màu sắc nguyên liệu trong quá trình gia công chế biến trong khả năng có thể

+ Chiết tách, cô đặc và bảo quản chất màu có từ nguyên liệu thực vật sau

đó bổ sung trở lại cho nguyên liệu một cách hợp lý

+ Tổng hợp màu nhân tạo giống với màu tự nhiên của sản phẩm thực phẩm rồi dùng chúng nhuộm màu lại cho sản phẩm khác mà ở dạng tự nhiên màu không đủ mạnh hoặc bị mất màu trong quá trình gia công chế biến

+ Tạo ra màu mới từ những hợp phần có trong nguyên liệu bằng các biện pháp kỹ thuật thích hợp

Trong thực phẩm có thể sử dụng 3 nhóm màu sau đây:

+ Phẩm màu vô cơ: Thường có cấu tạo đơn giản là muối hoặc oxit kim loại: PbCrO4, HgS đỏ, vàng chanh ZnCrO4 + K6Cr2O7

Các chất màu vô cơ rẻ, bền với nhiệt và ánh sáng, kém bền với axit, bazơ, cường độ màu không cao dùng để chế tạo sơn, mực in công nghiệp, màu cho thuỷ tinh, đồ sứ, cao su

+ Phẩm màu hữu cơ:

- Phẩm màu hữu cơ thiên nhiên: Ngày nay các chất màu hữu cơ sử dụng rộng rãi và đa dạng, nhiều chủng loại màu sắc tươi đẹp, cường độ màu cao, được

sử dụng nhiều trong các lãnh vực kinh tế khác nhau

Các chất màu thiên nhiên thường có sẵn trong thực vật

Ví dụ: Màu xanh indigo: có trong cây chàm Trong cây chàm có chứa indican, thuỷ phân indican được indixil, oxi hoá indixil được indigo

Màu vàng của măng cụt

Vỏ măng cụt chứa 7 13% tanin và nhựa nangostin C23H24O6 màu vàng tươi, tan nhiều trong trong kiềm và ete, không tan trong nước

Màu nghệ: củ nghệ chứa 3 4% chất màu vàng Curcumin Ðem củ nghệ nghiền nhỏ trích với ligroin loại các chất hữu cơ Sau đó trích ete và kết tinh lại trong benzen được Curcumin

Màu đỏ quả điều, mặc nưa (chứa chất Diospirol 2% có thể trích bằng ete ancol, dùng để nhuộm màu đen)

Đây là phẩm màu được giới khoa học khuyến cáo nên dùng

- Tổng hợp: là loại phẩm màu khi sử dụng phải qua kiểm duyệt của các

cơ quan có thẩm quyền

Theo kiểm nghiệm chất lượng và thanh tra an toàn thực phẩm liều lượng

sử dụng một số chất màu tự nhiên cho người như sau:

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY NGHỆ

1.2.1 Một số loại nghệ, đặc điểm và ứng dụng.[1]

Ở nước ta có rất nhiều loại nghệ chủng loại khác nhau về đặc điểm hình dạng, tính chất, công dụng, thành phần

Một số loại nghệ ở Việt Nam :[1]

1) Curcuma longa Linn (Nghệ Vàng, Uất Kim): Là loại nghệ được trồng

phổ biến nhất Thường trồng để lấy thân rễ làm gia vị hoặc làm thuốc Trong nhân gian thường sử dụng nghệ vàng dưới dạng bột khô

2) Curcuma aromatica Salisb (Nghệ Trắng): Mọc hầu hết khắp vùng trên

3) Curcuma zedoaria Roscoe (Nghệ Đen): Là loại nghệ khá phổ biến Cây

thảo cao 1,5m Thân rễ hình nón có khía chạy dọc mang nhiều củ có thịt màu vàng tái Lá có đốm đỏ ở gân chính Hoa màu vàng

Trong củ chứa 1,5% tinh dầu, sánh, có mùi giống long não, 3,5% chất nhựa và chất nhầy

4) Curcuma aeruginosa Roxb (Nghệ Xanh): Trồng ở TP Hồ Chí Minh và

một số tỉnh phía Bắc

Là loại cây thảo sống nhiều năm cao 1 2m Thân củ cho củ tròn hình chuỳ, rộng 2 3 cm, thịt màu xanh Lá hình trái xoan thon, gân chính màu tía hay nâu, cuống lá màu lục Hoa có lá dài màu ngà, tràng đỏ ở các phiến, màu cam ở ống

5) Curcuma xanthorhiza Roxb (Nghệ rễ Vàng, Nghệ Cà Ri): Được trồng ở

Cần Thơ

Là loại cây thảo sống nhiều năm có thân rễ màu vàng cam đậm Phiến lá thường có vết tía, lá dài có hoa màu đỏ

Nghệ Rễ Vàng có củ chứa nhiều tinh bột khoảng 40 60%, tinh dầu 6 15%, chất màu là Curcuminoid trong đó có Curcumin

Ngoài ra còn có một số loại nghệ như

6) Curcuma alismatifolia Gagnep (Nghệ lá ): Mọc hoang ở Châu Đốc 7) Curcuma gracillina Gagnep (Nghệ Mảnh): Mọc hoang ở Miền Trung 8) Curcuma thorelli Gagnep (Nghệ Thorell): Mọc hoang ở Châu Đốc và

biên giới Việt Lào

9) Curcuma pierreana Gagnep (Nghệ Pierre): Mọc hoang ở chân Đèo Cả 10) Curcuma cochinchinesis Gagnep (Nghệ Nam Bộ): Mọc hoang ở Bà Rịa 11) Curcuma angustifolia Roxb (Nghệ lá hẹp)

12) Curcuma elata Roxb (Nghệ lá hẹp)

13) Curcuma harmandii Gagnep

14) Curcuma parviflora Wall (Ngệ hoa nhỏ)

15) Curcuma rubens ( Ngải tía)

16) Curcuma singularis Gegnep

17) Curcuma sparganifolia Gagnep

18) Curcuma stenochila Gagnep

1.2.2 Nghệ vàng : [2]

Nghệ Vàng còn được gọi là Khương Hoàng,

Ngọc Kim, Uất Kim Tên khoa học là Curcuma longa

Linn, thuộc chi Curcuma, họ Zingiberacae Là loại

nghệ được trồng phổ biến ở khắp nơi trên nước ta

1.2.2.1 Mô tả : Cây thảo sống nhiều năm, cao khoảng 1m Thân rễ phát

triển thành củ hình khối, trên đó sinh ra nhiều rễ trụ có màu vàng cam Rễ to, mọc từ rễ củ, đoạn cuối luôn phình to ra thành hình thoi Lá mọc so le, có bẹ, hình dải rộng Hoa màu vàng xếp thành bông hình trụ ở ngọn thân; lá bắc màu lục hay màu trắng nhạt pha hồng ở chóp lá Quả hình cầu, có 3 ô

Từ gốc củ cây nghệ hình thành củ cái, củ này hình chùy và nhiều chất xơ Những củ con được phát triển từ thân củ cái này và những củ con này có thể được gọi là củ chính vì trong quá trình chiết xuất cũng như trong nhân gian (làm bột) chỉ dùng củ này Từ thân củ chính lại nảy chồi phát triển thành những củ non

Đặc điểm củ: củ chắc, nặng, dài khoảng 2 9cm, đường kính củ từ 1

2,5cm tuỳ theo chế độ dinh dưỡng và tuổi của nó Mặt ngoài của củ có màu xám, không nhẵn và có đốt

Khi cắt ngang củ nghệ thấy rõ 2 vùng

riêng biệt Lõi ở trong có màu vàng cam, lõi

này chạy dọc theo chiều dài củ và có đường

kính trụ chiếm 2/3 đường kính củ Vùng

ngoài vỏ thịt, có màu vàng Giữa vùng ngoài

và trụ giữa có lớp xơ ngăn cách Khi củ nghệ già thì phân biệt màu giữa vùng ngoài và vùng lõi không còn rõ rệt nữa Nghệ củ có thể bảo quản được 1 năm

1.2.2.2 Nơi sống và thu hái : Gốc ở Ấn Độ, được trồng lấy thân rễ làm

gia vị và làm thuốc Thân rễ thường được thu hái tháng 8, tháng 9, cắt bỏ hết rễ

để riêng Muốn để lâu, phải hấp trong 6-12 giờ, sau đó để ráo nước đem phơi nắng hay sấy khô

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của tinh dầu nghệ vàng Việt Nam

Nghệ có tác dụng chống oxy hoá cho thực phẩm bằng cách ngăn cản sự hình thành các peroxide Do đó cho nghệ vào thực phẩm vừa để tạo màu, tạo hương vị và kéo dài thời gian bảo quản

Ngoài ra hiện nay trên thị trường có nhiều sản phẩm được chiết xuất từ nghệ hoặc có bổ sung nghệ để làm mỹ phẩm

1.2.3 Curcumin.[13]

Curcumin là hợp chất tự nhiên được chiết tách chủ yếu từ củ nghệ vàng có nhiều ở nước ta Có những tên gọi khác nhau: Curcumine, Turrmeric yellow, Diferoylmethane, Cl Natural Yellow 3

Curcumin là hỗn hợp gồm 3 chất: Curcumin I 60%, Curcumin II 24%, Curcumin III 14% tính theo tổng hàm lượng Curcumin Đây là kết quả nghiên cứu của Srinivasan K.R thực hiện năm 1953

1.2.3.1 Công thức hoá học, khối lượng phân tử, công thức cấu tạo.[3]

Công thức hoá học, khối lượng phân tử (M)

1,7- Bis( 4- hydroxyphenyl)- hepta- 1,6-diene 3,5- 3,5- dione

Công thức cấu tạo:

Curcumin cũng có thể kết tinh lại từ những dung môi dùng để chiết nó như: axêton, diclomêtan, dicloetylen, metanol, etanol…[3]

Trong môi trường kiềm cho dung dịch màu đỏ Ở pH = 9 dung dịch có màu vàng cam Trong dung môi có tính axit, Curcumin có màu vàng chanh

Curcumin bền ở nhiệt độ và mẫn cảm với ánh sáng Tuy nhiên trong điều kiện nhiệt độ nóng ẩm ở nước ta dễ làm suy giảm chất lượng Curcumin.[6]

Curcumin là chất dễ bị oxy hoá Chính tính chất này mà nó được ứng dụng nhiều trong y học cũng như trong thực phẩm

* Curcumin được nhận biết bằng phản ứng màu sau [7]

Hoà tan một lượng mẫu trong etanol ta được màu vàng tinh khiết và phát sáng huỳnh quang màu xanh lục

Hoà tan mẫu trong etanol 95% đổ lên giấy lọc khô, trên giấy lọc còn lại một vết màu vàng Thêm hai giọt dung dịch axit Boric 3%, axit hoá nhẹ bằng dung dịch axit clohydric 10%, màu vàng sẽ biến thành màu nâu Sau đó thêm 3 giọt dung dịch amoniac 50%, màu nâu sẽ chuyển sang màu lục xám

Hoà tan lượng mẫu trong 10ml etanol 95% lắc cho tan

+ Lấy 0,5ml dung dịch thêm 1 giọt dung dịch axit H2SO4 10% dung dịch chuyển sang màu đỏ tím

+ Lấy 0,5ml dung dịch, thêm 1 giọt dung dịch KOH 30%, dung dịch chuyển sang màu đỏ sẫm

+ Lấy 0,5ml dung dịch, thêm một giọt dung dịch NaOH 30%, dung dịch chuyển sang màu đỏ máu

Dưới tia cực tím, phát quang màu vàng tươi

1.2.3.4 Tác dụng dược và ứng dụng của Curcumin: [4]

a) Tác dụng dược lý:

Trước hết cần xem xét tính an toàn của Curcumin Nhiều thí nghiệm được thực hiện ở Việt nam cũng như nước ngoài đã chứng minh rằng nghệ không có tính độc

Qua nhiều thí nghiệm các nhà khoa học đưa ra những kết quả sau:

+ Giới hạn sử dụng nghệ cho chuột cống 5g/kg cơ thể

+ Chuột Lang giới hạn sử dụng nghệ là < 2,5g/kg cơ thể

+ Với khỉ nghệ gây độc với liều lượng trên 30g/kg

+ Với chuột Nhắt trắng không có sự thay đổi về tế bào tuỷ xương và sự biến dạng của NST khi sử dụng nghệ

+ Với người khi sử dụng nghệ với liều lượng cao (gấp 1,25 125 lần so với khỉ) vẫn không nhận thấy sự thay đổi về bạch cầu, hồng cầu cũng như công thức máu

Các nhà khoa học chứng minh rằng Curcumin là hoạt chất chống đông máu Do đó với những người có rối loạn sự đông máu thì không nên dùng nghệ

Sau đây là những tác dụng của nghệ đối với các cơ quan, tế bào cơ thể Với hệ thống tiêu hoá :

Curcumin có tác dụng chống độc đối với gan, giúp gan chống lại sự tấn công của gốc tự do Nó còn có tính chất thông mật, gây co bóp túi mật, giảm tỷ

lệ sỏi cholesterol trong mật

Với hệ tuần hoàn :

Curcumin có tác dụng chống đông máu, đồng thời giảm lượng cholesterol trong máu

Khả năng chống viêm, kháng khuẩn, kháng nấm Curcumin có khả năng làm tăng cơ chế chống viêm của cơ thể, mặt khác nó không có tác dụng phụ hại như những loại thuốc khác Nó có khả năng ức chế được vi khuẩn Gram(-) tuy nhiên khả năng này không thể so sánh với các thuốc kháng sinh thông thường

Curcumin I có tác dụng ngăn ngừa sự phát triển của vi trùng lao Mycobacterium tuberculosis, nó cũng có hiệu lực với Salmonella paratyphi, Staphyllococcus aureus, nấm Trychophyton gypcum

Khả năng chống ung thư :

Curcumin được biết là chất dễ bị oxy hoá Nó tiêu diệt các gốc tự do là tác nhân gây lão hoá tế bào và ung thư Nhiều nhà khoa học đã đưa ra những kết luận về khả năng này của Curcumin

Sự kết hợp giữa Curcumin và genistein có tác động ức chế sự phát triển của tế bào MGF-7 của bệnh ung thư vú ở người Ngoài ra Curcumin thuộc thế hệ mới chống ung thư theo cơ chế huỷ diệt từ từ các tế bào ung thư, trong khi các tế bào lành tính vẫn được bảo vệ

Curcumin còn có tác dụng lên nhiều bệnh ung thư khác như: ung thư kết tràng, ung thư bạch cầu

Khả năng chống oxy hoá :

Curcumin bảo vệ chống lại các tác hại do oxy hoạt động gây ra Curcumin chống sự oxy hoá mạnh hơn tỏi, hành Nó còn bảo vệ tế bào tránh sự phân huỷ của tác nhân oxy hoá

Ngoài những tác dụng kể trên, Curcumin còn được phát hiện là chất có khả năng kháng virus HIV

Với những tác dụng trên giới khoa học khuyến cáo sử dụng Curcumin (như chất màu) để bổ sung vào dầu ăn, bánh kẹo, sữa, phomat

b) Ứng dụng:

- Trong y học:

Trong dân gian, nghệ đã được tin dùng như phương thuốc hữu hiệu để trị

tụ huyết, máu cam, làm cao dán nhọt, thoa chống vết thương tụ máu, làm mau lành sẹo, trị viêm gan, vàng da, đau dạ dày, ghẻ lở, mụn nhọt

Việc tận dụng nghệ, một nguồn dược liệu rẻ tiền, phong phú trong nước

và áp dụng kỹ thuật bào chế Tây y hiện đại sẽ tạo ra nguồn dược, mỹ phẩm nội địa, vừa kế thừa vừa phát huy tiềm năng y học cổ truyền, góp phần bảo vệ hữu hiệu sức khỏe

- Trong Đông y, thân rễ nghệ gọi là khương hoàng, rễ con gọi là uất kim thường dùng trị phong hàn, chậm có kinh, băng huyết, trị đau bao tử do thiếu axit, trị loét dạ dày

- Trong mỹ phẩm: trên thị trường hiện nay nghệ thường được thêm vào mỹ phẩm kết hợp với vitamin A, E để thành kem nghệ, sữa rửa mặt hạt nghệ

- Trong công nghiệp màu thực phẩm, dược phẩm:

Chất màu thiên nhiên đóng vai trò quan trọng trong hai nền công nghiệp lớn: công nghiệp dược phẩm và công nghiệp thực phẩm

Một trong những nguyên nhân thường gây ra ngộ độc thực phẩm là sử dụng chất màu công nghiệp tạo nên những màu sắc loè loẹt và rẻ tiền để nhuộm thức ăn Vì thế việc sử dụng những chất màu thiên nhiên, không độc đáp ứng tiêu chuẩn y tế trong việc nhuộm màu thực-dược phẩm đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khoẻ người tiêu dùng

Màu vàng của nghệ là chất màu thiên nhiên được Dược điển công nhận với mã số E.100 để nhuộm màu dược phẩm thay thế dần những chất màu tổng hợp như Tartrazine E 102 Chỉ riêng việc khai thác nghệ để chế biến thành chất màu dùng trong thực-dược phẩm cũng đủ mở ra một hướng đi khả thi với nguồn tài nguyên nghệ phong phú của Việt Nam

1.2.4 Dầu thực vật.[12]

Chất béo lấy từ nguyên liệu thực vật được gọi là dầu thực vật

Lipit là thành phần quan trọng và chủ yếu của nguyên liệu dầu, nó quyết định giá trị sử dụng trong công nghiệp của nguyên liệu dầu Thành phần chủ yếu

của lipit là triglyxerit, chiếm 95 98% trong nguyên liệu dầu Các axit của triglyxerit thường là mạnh thẳng, các axit này có thể chứa 1, 2, 3 nối đôi và có số lượng nguyên tử cacbon từ 16 22 Thông thường số cacbon từ 16 18 Màu sắc và mùi vị khác nhau của dầu thực vật phụ thuộc vào tính ổn định của các

chất kèm theo thoát ra từ nguyên liệu dầu cùng với triglyxerit

1.2.4.1 Dầu lạc

Hàm lượng lipit trong nhân hạt lạc từ 40 60% tính theo chất khô Trong dầu lạc thành phần axit béo không no chủ yếu là oleic (C18:1) 50 60%, linolic (C18:2) 13 33% và một số axit béo không no như panmitic (C16:0) 6 11%, vì thế dầu lạc có thể lỏng ở nhiệt độ thường

Tỉ trọng của dầu lạc 0,910 0,929, chỉ số xà phòng 185 194, I.I 82

Tỉ trọng của dầu nành là 0,922 0,934, chỉ số xà phòng 190 193, I.I 120

141 nhiệt độ nóng chảy -15 -18o

C

1.3 Các phương pháp chiết tách các hợp chất hữu cơ.[2]

Chiết là quá trình rút chất hòa tan trong chất lỏng hay chất rắn bằng một chất lỏng khác Chiết chất hòa tan trong chất lỏng gọi là chiết chất lỏng, còn chiết chất hòa tan trong chất rắn gọi là chiết chất rắn

1.3.1 Phương pháp chiết chất lỏng:

Cơ sở của phương pháp là định luật Nernst

Ở một nhiệt độ không đổi, chất hòa tan sẽ phân bố vào hai lớp chất lỏng (hai dung môi) hoàn toàn không hòa tan vào nhau theo một tỷ số nồng độ không đổi

K=

2

1

C C

K : hằng số phân bố

C1, C2 : nồng độ của chất tan trong dung môi 1, 2

Định luật này đúng cho trường hợp nồng độ nhỏ và chất hòa tan có trạng thái như nhau trong cả hai chất lỏng 1, 2 Dung môi đem chiết phải hòa tốt chất chiết hơn so với dung môi mà nó tồn tại

Quá trình chiết chỉ được thực hiện khi K 1 và nếu K >100 thì có thể chiết một lần, K<100 phải chiết nhiều lần hoặc chiết liên tục

Với một lượng dung môi chia ra nhiều lần chiết cho kết quả tốt hơn là chiết một lần Đây là kết quả được chứng minh bằng toán học

Yêu cầu với dung môi: dung môi có khả năng hòa tan chất chiết lớn hơn dung môi mà nó tồn tại Dễ tách khi tinh chế, khác nhau về tỷ khối so với dung môi cũ, ít có khả năng tạo nhủ tương, ít nguy hiểm

Dung môi thường dùng là ete etylic, ete dầu hỏa, xăng, benzen, cloroform

Dụng cụ chiết là phểu chiết Đổ dung dịch vào phểu rồi cho dung môi vào sao cho chỉ chiếm 2/3 thể tích phểu, lượng dung môi thường chiếm 1/5 1/3 thể tích dung dịch Đậy nút, một tay giữ nút và phểu, một tay giữa khóa phểu, lắc nhẹ cẩn thận, đảo ngược nhiều lần Lắc xong để yên trên giá cho dung dịch tách

ra thành hai lớp Mở nút phểu chiết, từ từ mở khóa vòi cho chất lỏng ở lớp dưới chảy xuống, còn lớp trên lấy ra bằng cách đổ qua miệng phểu

Sau khi thu được dịch chiết, làm khô bằng chất làm khô rồi đem tinh chế

Sự hòa tan chất chiết vào dung môi mới phụ thuộc vào bản chất của chất tan, bản chất của dung môi, nhiệt độ, phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc Do đó trong quá trình chiết lắc càng kỹ càng tốt Nếu trong khi chiết tạo nhủ tương do tạo thành một lượng kết tủa trên bề mặt phân chia hai tướng lỏng thì cần phải lọc, nếu do sức căng bề mặt thì cho thêm rượu để phá sức căng bề mặt ở trên bề mặt phân chia hai tướng đó, nếu do sự khác nhau về tỷ khối giữa hai chất lỏng không lớn thì thêm dung dịch muối bão hòa để tăng tỷ khối của nước Nhưng biện pháp tốt nhất là để lắng trong thời gian lâu

1.3.2 Phươmg pháp chiết chất rắn:

Độ hiệu dụng của chiết chất rắn bằng chất lỏng phụ thuộc vào độ hòa tan

và tốc độ chuyển từ tướng này sang tướng khác Tính tan phụ thuộc vào dung môi lựa chọn Có thể tăng tốc độ chuyển tướng bằng cách làm tăng bề mặt tiếp xúc bằng cách nghiền chất rắn càng nhỏ càng tốt trước khi chiết, khuấy Có thể chiết bằng cách hoà tan chất trong dung môi rồi gạn lọc

Thực hiện chiết liên tục trên máy chiết Soxlet Đun nóng dung môi trong bình cầu cho hơi dung môi đi lên bình chiết chứa chất qua ống sinh hàn ngược rồi ngưng tụ Dung môi được chọn phải là hòa tan chất hữu cơ nghiên cứu hoặc hòa tan chất phụ rồi qua ống chảy nhánh chảy trở lại bình cầu

Nếu dung môi hòa tan chất phụ thì chất hữu cơ rắn còn lại trên bình chiết, lấy ra và làm khô

Nếu dung môi hòa tan chất hữu cơ thì thu được dung dịch chất hữu cơ trong bình cầu và đem tinh chế như cô, cho kết tủa hoặc cho kết tủa bằng dung môi thứ hai

1.4 Một số phương pháp chiết Curcumin đã được nghiên cứu:

1.4.1 Chiết bằng dung môi thực phẩm:[3]

Việc chiết Curcumin được thực hiện bằng phương pháp chưng ninh Dung môi chiết là dầu mỡ như: dầu tổng hợp, dầu lạc, dầu dừa, mỡ heo

Sau khi kết thúc quá trình chưng ninh hỗn hợp gồm dung môi và nghệ, bằng cách gạn lọc tách dầu và bã nghệ thành hai phần riêng biệt Sau đó, Curcumin được loại khỏi dung môi (dầu) bằng NaOH sẽ thu được dung dịch màu

đỏ sẫm, đó là dung dịch phenolat Tiếp đó trung hòa NaOH bằng HCl, lúc này sẽ xuất hiện lớp kết tủa lắng xuống dưới, lọc kết tủa này qua phểu lọc, rửa lại bằng nước cất cho hết axit sẽ thu được Curcumin có màu vàng cam

1.4.2 Chiết bằng dung môi hữu cơ:[3]

Trước khi chiết cần loại tinh dầu ra khỏi nguyên liệu nghệ nhằm làm cho quá trình chiết Curcumin dễ dàng hơn và sản phẩm không có mùi tinh dầu nghệ Đồng thời cũng loại bỏ phần lớn nhựa nghệ tạo điều kiện tinh chế Curcumin

Tách tinh dầu ra khỏi nguyên liệu bằng dung môi ete dầu hỏa, ở nhiệt độ

60oC, thời gian là 6h, trên bình chiết Soxhlet

Việc chiết Curcumin cũng diễn ra trên bộ chiết soxhlet, dung môi chiết

là hổn hợp dung môi Axeton Etyl Axetat Tác dụng của từng dung môi trong hỗn hợp là khác nhau Curcumin hòa tan nhiều trong dung môi Etyl Axetat nhưng dung môi này lại hòa tan nhiều chất khác, còn Axeton hòa tan vừa phải Curcumin nhưng ít hòa tan hợp chất khác Hai chất này hỗ trợ cho nhau trong quá trình chiết Curcumin để hiệu suất cao hơn

Quá trình tinh chế được thực hiện qua hai bước :

+ Lọc tạp chất rắn: dùng ete dầu hỏa và Etyl Axetat để hòa tan Curcumin thô, sau đó lọc hổn hợp qua giấy lọc, dung dịch lọc thu được cho bốc hơi dung môi

+ Kết tinh: kết tinh Curcumin trong cồn tuyệt đối, gạn lấy phần kết tinh phía dưới sấy khô, sản phẩm có màu vàng cam

1.5 Mục tiêu nghiên cứu:

Đưa ra được quy trình công nghệ chiết xuất Curcumin từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng

1.6 Tính cấp thiết của đề tài:

Nguồn nguyên liệu nghệ trong nước rất dồi dào nhưng giá trị sử dụng chưa cao và thiếu tính đa dạng

Thực tế sản xuất các sản phẩm từ nghệ vẫn chưa tận dụng tối đa các thành phần của nó, gây lãng phí nguyên liệu, thiếu tính hấp dẫn

Do đó, sản phẩm curcumin được chiết từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng sẽ nâng cao hàm lượng, là sản phẩm an toàn, có tính kinh tế cao, và dễ ứng dụng vào trong sản xuất công nghiệp

1.7 Ý nghĩa và khả năng ứng dụng của đề tài:

Đưa ra được giải pháp chiết curcumin bằng dung môi xà phòng, góp phần phát triển công nghệ chiết tách sau khi nghiên cứu thành công

Tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước, nâng cao giá trị sử dụng cho nguyên liệu, cải thiện đời sống vật chất cho người nông dân, góp phần phát triển kinh tế xã hội

Tạo ra sản phẩm ứng dụng vô cùng to lớn như thực phẩm chức năng, thực phẩm chống dị ứng, chất bảo quản thực phẩm, chất màu trong thực phẩm

Sản phẩm phù hợp với nhiều người, có thể dùng chữa bệnh, làm mỹ phẩm…Đặc biệt curcumin sẽ ứng dụng vào công nghệ chế biến thành chất màu dùng trong thực phẩm cũng đủ mở ra một hướng đi khả thi với nguồn tài nguyên nghệ phong phú của Việt Nam

1.8 Nội dung nghiên cứu :

- Xác định các yếu tố điều chế dung môi xà phòng chiết curcumin phù hợp

- Xác định các thông số kỹ thuật của quá trình chiết curcumin

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu:

2.1.1 Vật liệu chính:

Nguyên liệu sử dụng trong đề tài là nghệ vàng được thu mua ở địa bàn Nha trang nhưng có nguồn gốc Đaklak Nghệ được lựa chọn là củ nghệ to để dễ dàng cho việc làm sạch

2.1.2 Vật liệu phụ:

- Dầu Lạc thô, dầu Nành: Được mua ở chợ Vĩnh Hải

- Dầu Marvella: Được mua ở chợ Vĩnh Hải do công ty dầu ăn golden hope nhà bè sản xuất

- Dầu Neptune: Được mua ở chợ Vĩnh Hải do công ty dầu thực vật Cái Lân sản xuất

2.1.3 Hóa chất và dung môi xà phòng:

2.1.3.1 Axit clohydrit (HCl): Axit clohydrit dạng đậm đặc nồng độ 36,42% 2.1.3.2 Natri Hydroxit (NaOH): NaOH dạng tinh thể

2.2 Phương pháp nghiên cứu:

2.2.1 Sơ đồ qui trình dự kiến chiết xuất Curcumin từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng:

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình dự kiến

Dầu, NaOH

* Giải thích quy trình:

+ Nguyên liệu :

Nghệ tươi được mua tại địa bàn thành phố Nha Trang Chọn củ nghệ không nẩy mầm, hư thối Vỏ ngoài của củ có màu vàng xám, củ càng già vỏ ngoài có màu càng sẩm Khi cắt củ nghệ ra làm đôi bên trong có hai phần riêng biệt là lõi

và vỏ thịt Lõi có màu vàng cam, vỏ thịt có màu nhạt hơn Củ càng già màu của lõi và vỏ càng đậm và khó phân biệt

+ Làm sạch, thái lát :

Nghệ tươi sau khi rửa sạch, dùng dao làm sạch lớp vỏ ngoài và thái lát mỏng

Mục đích:

- Làm sạch là loại bỏ những tạp chất có trong nguyên liệu

- Thái lát là để rút ngắn thời gian sấy

+ Sấy khô :

Nghệ sau khi thái lát, để ráo thì đưa đi sấy

Mục đích: làm giảm ẩm, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xay nhỏ lát nghệ sau này

+ Nghiền :

Nghệ sau khi được sấy khô và làm sạch, được đưa nghiền nhỏ

Mục đích của công đoạn này là nghiền nhỏ nguyên liệu để tăng diện tích tiếp xúc giữa chất chiết và dung môi giúp cho quá trình chiết nhanh chóng và hiệu quả hơn Kích thước nhỏ thì diện tích tiếp xúc lớn, tuy nhiên kích thước quá nhỏ sẽ làm cho việc lọc dịch chiết khó khăn và nước chiết đục

+ Chiết Curcumin :

Đây là công đoạn rất quan trọng trong quá trình chiết xuất Dung môi sử dụng là xà phòng được điều chế tại phòng thí nghiệm (phụ lục 7) bằng các loại dầu thực vật thô và tinh chế

Điều chế xà phòng: xà phòng được điều chế tại phòng thí nghiệm Tuỳ thuộc vào thí nghiệm mà có thể hoặc là thay đổi nồng độ kiềm hoặc là thay đổi loại dầu điều chế

Cho bột nghệ đã biết chính xác độ ẩm và xà phòng, dạng lỏng có vào cốc thuỷ tinh

Đun cách thuỷ hỗn hợp trên bếp điện, trong quá trình đun phải khuấy đều hỗn hợp bằng đũa thuỷ tinh Nhiệt độ lớn nhất của hỗn hợp trong quá trình gia nhiệt phụ thuộc vào cách bố trí thí nghiệm

Lọc hỗn hợp qua phễu lọc có lót vải lọc Quá trình chiết được lặp lại cho mỗi thí nghiệm

Axit hoá nước chiết bằng axit HCl cho đến khi dung dịch nước chiết xuất hiện kết tủa màu vàng hơi cam Phần kết tủa cùng dung dịch cho qua phễu có giấy lọc Kết tủa thu được trên giấy lọc tiếp tục rửa lại nhiều lần bằng nước ấm cho đến khi không còn axit nữa thì dừng Lúc này ta thu được curcumin thô có màu vàng nâu sáng, đem sấy khô

Mục đích của quá trình này là hoà tan hạt màu vào trong dung dịch xà phòng

+ Sấy và bảo quản :

Kết tủa sau khi được rửa sạch, đem sấy khô và bảo quản

Mục đích:

- Tăng thời gian bảo quản cho sản phẩm

- Làm giảm khối lượng của sản phẩm