ĐỒ ÁN TÁCH CHIẾT CURCUMIN TỪ CỦ NGHỆ VÀNG CURCUMA LONGA L. BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT HỖ TRỢ SÓNG SIÊU ÂM

- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM –––––––– ĐỖ NGỌC SƠN NGUYỄN VĂN HIẾU TÁCH CHIẾT CURCUMIN TỪ CỦ NGHỆ VÀNG CURCUMA LONGA L BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT HỖ TRỢ SÓNG SIÊU ÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC (Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Hóa học) Nha Trang – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM –––––––– ĐỖ NGỌC SƠN NGUYỄN VĂN HIẾU TÁCH CHIẾT CURCUMIN TỪ CỦ NGHỆ VÀNG CURCUMA LONGA L BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT HỖ TRỢ SÓNG SIÊU ÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC (Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS PHAN VĨNH THỊNH Nha Trang – 2017 LỜI CẢM ƠN Em xin gửi tới thầy cô môn Công nghệ kỹ thuật hóa học - khoa Cơng nghệ thực phẩm trường Đại học Nha Trang quan tâm, dạy dỗ, bảo tận tình chu em hoàn thành đề tài Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo TS Phan Vĩnh Thịnh quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp thời gian qua Em cảm ơn đến lãnh đạo Trường Đại học Nha Trang, Phòng thí nghiệm khu Cơng Nghệ Cao, Khoa Phòng ban chức giúp đỡ, tạo điều kiện suốt trình học tập nghiên cứu đề tài Em cảm ơn gia đình bạn bè động viên, ủng hộ em suốt thời gian qua Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế học viên, đề tài tránh thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để em có thêm kiến thức làm hành trang vững tương lai Em xin kính chúc q thầy trường Đại học Nha Trang lời chúc sức khỏe, thành công đường giảng dạy Nha trang, ngày 11 tháng 12 năm 2017 Sinh viên ĐỖ NGỌC SƠN NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN –––––––– Nha Trang, ngày 11 tháng 12 năm 2017 Cán hướng dẫn TS Phan Vĩnh Thịnh MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nghệ vàng 1.1.1 Nguồn gốc, phân bố .3 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Đặc điểm 1.1.4 Sinh trưởng 1.1.5 Thành phần hóa học củ nghệ 1.2 Giới thiệu curcuminoids 1.2.1 Cấu trúc hóa học curcuminoids 1.2.2 Một số tính chất vật lý hóa học curcumin 1.2.3 Hoạt tính sinh học curcumin 1.2.3.1 Hoạt tính chống ung thư 1.2.3.2 Hoạt tính chống oxy hóa 1.2.3.3 Hoạt tính kháng viêm 1.2.3.4 Hoạt tính kháng virus, vi khuẩn, nấm kí sinh trùng 10 1.3 Ứng dụng curcumin 10 1.3.1 Ứng dụng thực phẩm 10 1.3.2 Ứng dụng dược phẩm mỹ phẩm 10 1.4 Các phương pháp tách chiết 11 1.4.1 Cơ sở trình tách chiết 11 1.4.2 Các phương pháp tách chiết .11 1.4.3 Một số phương pháp tách chiết khác 12 1.5 Sử dụng enzyme hỗ trợ chiết tách hoạt chất sinh học từ thực vật 13 1.5.1 Các kết gần 14 1.5.2 Ứng dụng enzyme hỗ trợ chiết tách curcumin từ củ nghệ 14 1.5.3 Enzyme Cellulase .17 1.5.3.1 Cấu trúc .17 1.5.3.2 Tính chất 17 1.5.3.3 Nguồn gốc 18 1.5.3.4 Cơ chế xúc tác .18 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Đối tượng nghiên cứu .20 2.2 Thiết bị - dụng cụ hóa chất 20 2.2.1 Thiết bị - dụng cụ .20 2.2.2 Hóa chất .21 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm .21 2.4 Phương pháp nghiên cứu 25 2.4.1 Hàm lượng nước củ nghệ độ ẩm mẫu nghệ nguyên liệu 25 2.4.2 Hàm lượng tro củ nghệ 25 2.4.3 Phương pháp xác định hàm lượng curcuminoids tổng số 26 2.4.4 Phương pháp xác định hàm lượng carotenoid tổng số 26 2.4.5 Phương pháp xác định hiệu suất thu chiết xuất thô 26 2.4.6 Phương pháp phân lập thành phần curcuminoidss sắc kí mỏng 27 2.4.7 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm .27 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .28 3.1 Độ ẩm, hàm lượng tro (khoáng) 28 3.2 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch enzyme lên curcuminoids tổng số .28 3.3 Ảnh hưởng thời gian ủ lên curcuminoids tổng số .29 3.4 Hiệu suất thu bột chiết curcuminoids thô 31 3.5 Kết tinh curcumin ethanol 96% 32 3.6 Hàm lượng carotenoid tổng số 32 3.7 Sắc kí mỏng TLC .32 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Cur DMC BDMC HPLC TLC THC CMC HEC HAT TLK EtOH AcEt : Curcumin : Demethoxycurcumin : Bisdemethoxycurcumin : Sắc kí lỏng hiệu cao (High-performance liquid chromatography) : Sắc kí mỏng (Thin layer chromatography) : Tetrahydrocurcumin : Carboxymethyl cellulose : Hydroxyethyl cellulose : H- atom transfer : Trọng lượng khô : ethanol : Ethylacetat DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cây nghệ vàng Hình 1.2: Một số lồi nghệ .2 Hình 1.3: Cấu trúc hóa học chung curcuminoids .2 Hình 1.4: Các hợp chất curcuminoids Hình 1.5: Các đồng phân curcumin: (1) s-cis-diketone; (2) s-trans-diketone; (3) enol Hình 1.6: Quá trình hình thành di khối u tác động curcumin .2 Hình 1.7: Enzyme Cellulase .2 Hình 1.8: Quá trình phân giải Cellulose enzyme Cellulase .2 Hình 2.1: Củ nghệ vàng Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm .2 Hình 2.3: Củ nghệ gọt vỏ bào sợi .2 Hình 2.4: Nghệ sau sấy khơ xay mịn .2 Hình 2.5: Dịch chiết carotenoid .2 Hình 2.6: Dịch chiết curcuminoids Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ enzyme lên curcuminoids tổng số Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hàm lượng curcuminoids vào thời gian ủ Hình 3.3: Hình ảnh sắc kí mỏng DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hóa học củ nghệ vàng khô Bảng 1.2: Cấu trúc thành phần curcuminod [7] Bảng 1.3: Tổng hợp quy trình sử dụng enzyme cho trình tiền xử lý bột nghệ .2 Bảng 3.1: Độ ẩm, hàm lượng tro (khoáng) nguyên liệu .2 Bảng 3.2: Hàm lượng curcuminoids tổng số nồng độ dung dịch enzyme khác Bảng 3.3: Hàm lượng curcuminoids tổng số thời gian lắc khác .2 Bảng 3.4: Hiệu suất thu bột chiết curcuminoids nồng độ dung dịch enzyme khác Bảng 3.5: Hiệu suất thu bột chiết curcuminoids mức thời gian lắc (ủ) khác Bảng 3.6: Khối lượng curcumin thu sau kết tinh .2 Bảng 3.7: Hàm lượng carotenoid tổng số Bảng 3.8: Bảng tính hệ số di chuyển Rf Cur – H: phân tử curcumin FR – H: gốc tự sau nhận thêm nguyên tử Cur : gốc curcumin hình thành nguyên tử H Ví dụ: DPPH + trans-diketo curcumin  DPPH2 + trans-diketo curcumin 1.2.3.3 Hoạt tính kháng viêm Tiêu diệt gốc tự xấu nhất: nghiên cứu Đại học Dược khoa Ấn Độ cho biết, curcumin có hoạt tính kháng viêm mạnh, tiêu diệt gốc tự xấu gốc tự thuộc nhóm superoxide Ngồi ra, dùng với liều cao, curcumin kích thích tuyến thượng thận tiết cortisone, mà cortisone chất có hiệu lực mạnh để ức chế phản ứng viêm [14] Điều trị đau: curcumin ức chế tạo thành prostaglandin, chất thể có liên quan đến đau viêm gây [14] Điều trị viêm kết mạc: nghiên cứu vi khuẩn học, thuốc nhỏ mắt Haridra làm từ nguyên liệu củ nghệ, có khả kháng khuẩn với trực khuẩn E coli, Staphylococcus aureus, Klebsiella Pseudomonas… [15] Điều trị viêm khớp: nghiên cứu Đại học Y Dược Gandhi, dùng curcumin dạng uống với cortisone acetate dạng tiêm điều trị cho chuột bị viêm khớp Hiệu nghiệm nghệ đến từ hoạt tính chống histamine Hoạt tính chống viêm curcumin khơng thua nhiều so với cortison, giảm nhẹ phản ứng viêm thể động vật, giảm nhẹ triệu chứng viêm bệnh viêm đa khớp dạng thấp (ở người) [10] 1.2.3.4 Hoạt tính kháng virus, vi khuẩn, nấm kí sinh trùng Curcumin dùng điều trị HIV nhờ khả chống lại virus Dịch trích cồn nghệ có tác dụng kháng khuẩn Curcumin với nồng độ 2.5 – 50 mg/100ml ngăn cản phát triển Staphylococcus aureus Natri curcuminat kháng khuẩn Micrococcus pyogen với hàm lượng 1ppm [16] Dịch trích cloroform eter nghệ có khả kháng nấm gây viêm da [17] Dịch trích cồn nghệ ngăn cản sản xuất aflatoxin từ nấm Aspergillus parasiticus kháng amip Entamoeba histolynca [14] Hỗn hợp curcumin, demethoxycurcumin bisdemethoxycurcumin cho thấy tính kháng giun [11] 1.3 Ứng dụng curcumin 1.3.1 Ứng dụng thực phẩm Hiện nay, quy định sử dụng chất màu thực phẩm tổng hợp nghiêm ngặt Điều thúc đẩy phát triển công nghiệp sản xuất ứng dụng chất màu tự nhiên làm phụ gia tạo màu cho thực phẩm Curcumin tổ chức FDA Mỹ, Canada EU cho phép sử dụng làm chất màu (mã số E100) để tạo màu vàng hay vàng cam cho nước giải khát, mát, cary, mù tạt… Liều lượng sử dụng cho phép – 0,5 mg/kg thể trọng [4] 1.3.2 Ứng dụng dược phẩm mỹ phẩm Dược phẩm: Trong y học cổ truyền, người biết dùng nghệ để chữa bệnh như: bệnh loét dày; loét da; bệnh hen suyễn; chữa bỏng Hiện nay, curcumin nhiều nước giới coi vừa thuốc vừa thực phẩm chức giúp phòng ngừa hỗ trợ điều trị ung thư, viêm loét dày tá tràng, giải độc gan, tăng sức đề kháng thể [1], [4] Nó dùng nhiều dạng: bột, viên ép, viên nhộng, dạng trà, dạng thuốc tinh chất để tăng thêm việc tiêu hoá chức gan, để giảm đau khớp điều hoà kinh Tinh nghệ Nano Curcumin chiết xuất từ củ nghệ vàng công nghệ nano tiên tiến, mang lại hiệu vượt trội, khắc phục nhược điểm so với sử dụng bột nghệ thông thường Mỹ phẩm: Nhiều nghiên cứu chứng minh lợi ích nghệ hoạt chất Curcumin da Curcumin giúp tái tạo lại da [18] thúc làm lành nhanh vết thương [14]; bảo vệ, chống lại tổn thương da tia UV gây [19], [20], có đặc tính chống ung thư da [21] Chính mà nghệ vàng sản phẩm làm đẹp quen thuộc với chị em phụ nữ Sử dụng bột nghệ để làm mặt nạ đắp mặt, bổ sung viên nghệ Nano Curcumin giúp tăng cường sức khỏe cải thiện da bạn 1.1 Các phương pháp tách chiết 1.1.1 Cơ sở trình tách chiết Quá trình tách chiết q trình tách chất hữu hòa tan khỏi nguyên liệu giữ đầy đủ thành phần chất Trong q trình tách chiết xảy trình là: trình hòa tan, q trình thẩm thấu q trình khuếch tán Đầu tiên dung môi thấm ướt lên bề mặt nguyên liệu sau thấm vào bên trình thẩm thấu tạo dung dịch chứa hợp chất Tiếp theo dung mơi hòa tan chất bề mặt cách đẩy bọt khí chiếm đầy khe vách trống tế bào Sau dung mơi tiếp tục hòa tan hoạt chất ống mao dẫn nguyên liệu nhờ vào dung môi thấm sâu vào lớp bên Ba trình thực liên tục trình chiết kết thúc Nguyên liệu phải xay nhỏ để dung mơi dễ dàng tiếp xúc với thành tế bào, thúc đẩy trình chiết xảy nhanh chóng hiệu [20] 1.1.2 Các phương pháp tách chiết - Phương pháp ngấm kiệt Phương pháp ngấm kiệt hay gọi phương pháp ngâm nhỏ giọt - phương pháp đơn giản phổ biến nay, khơng đòi hỏi nhiều kỹ thuật công nghệ Đây trình chiết liên tục, dung mơi ln thêm vào để thay cho lớp dung mơi cũ hòa tan dược chất Lớp dung mơi có nhiệm vụ hòa tan hoạt chất lại tế bào Q trình tiếp diễn khơng thêm dung môi Như vậy, dược liệu tiếp xúc với lớp dung mơi nên chiết kiệt hoạt chất [21] - Phương pháp ngâm dầm Trong phương pháp ngâm dầm, mẫu ngâm bình chứa thủy tinh thép khơng rỉ có nắp đậy, cho mẫu ngập đầy dung môi để nhiệt độ phòng Dung mơi ngấm dần vào ngun liệu để hòa tan hợp chất tự nhiên, gia tăng hiệu chiết cách khuấy lắc nhẹ hỗn hợp chiết - Phương pháp chiết Soxhlet Chiết Soxhlet kiểu chiết liên tục, thực nhờ cấu tạo đặc biệt dụng cụ chiết Kiểu chiết kiểu chiết lỏng - lỏng nên chất trình tuân theo quy luật phân bố chất hai pha không trộn lẫn vào Trong pha rắn nằm mẫu hòa tan pha lỏng (dung mơi) Phương pháp tiết kiệm dung môi mang lại hiệu chiết cao Tuy nhiên, kích thước dụng cụ chiết Soxhlet làm hạn chế lượng nguyên liệu ta cần chiết, muốn chiết lượng lớn phải lặp lặp lại nhiều lần chiết, gây nhiều thời gian [22] - Phương pháp lôi nước Đây phương pháp đặc biệt để trích ly tinh dầu hợp chất dễ bay có nguyên liệu Dụng cụ gồm bình cầu lớn để cung cấp nước Sau đó, nước dẫn sục vào bình chứa có mẫu, nước xun thấm qua màng tế bào nguyên liệu lôi theo cấu tử dễ bay hơi, nước tiếp tục bay ngưng tụ ống sinh hàn, ta thu hợp chất tinh dầu Dùng ete dầu hỏa ether ethylic để trích ly tinh dầu khỏi hỗn hợp để yên thời gian bình có phân tách hai pha tinh dầu nước 1.1.3 Một số phương pháp tách chiết khác - Chiết chất lỏng siêu tới hạn (Supercritical fluid extraction) Chiết chất lỏng siêu tới hạn (SFE) xem phương pháp chiết hữu hiệu để thay phương pháp thông thường sử dụng dung môi hữu Phương pháp SFE xảy nhanh chóng, tự động, có chọn lọc, khơng gây cháy nổ tránh việc sử dụng số lượng lớn dung môi độc hại Siêu chất lỏng dễ dàng tách chất cần thiết dung môi thay đổi thuộc tính nhanh chóng với biến đổi áp lực nhẹ Chất lỏng siêu tới hạn (SCF) ngày thay dung môi hữu n-hexane, dichloromethane, chloroform dung môi khác thường sử dụng chiết cơng nghiệp, lọc, quy định sức ép mơi trường hợp chất hữu khí thải [21] - Phương pháp chiết có hỗ trợ sóng siêu âm (Ultrasound-assisted extraction) Đây kỹ thuật chiết thay rẻ tiền, đơn giản hiệu Sóng siêu âm thường sử dụng để cải thiện việc chiết lipid, protein hợp chất phenolic từ thực vật, trình chiết hợp chất phenol từ Folium eucommiae có sử dụng sóng siêu âm thu hiệu cao so với chiết cách gia nhiệt bổ sung enzyme hỗ trợ chiết tách Sóng siêu âm có khả phá vỡ màng tế bào nguyên liệu, giúp cho xâm nhập dung môi vào bên tế bào dễ dàng Ngồi siêu âm có tác dụng khuấy trộn mạnh dung mơi làm tăng diện tích tiếp xúc dung môi cải thiện đáng kể hiệu suất chiết [23] - Phương pháp chiết sử dụng lượng vi sóng (Microwave-assisted extraction) Đây mảng lớn chưa khai thác, cách sử dụng lò vi sóng để làm trung gian q trình chiết trì điều kiện nhẹ đạt hiệu vượt trội chiết Dưới tác dụng lò vi sóng nước thực vật bị nóng lên nhanh chóng, áp suất bên tăng đột ngột làm mô chứa dịch chiết vỡ ra, dịch chiết ngồi, lơi theo nước sang hệ ngưng tụ Hiệu suất cao phương pháp khác thời gian chiết ngắn Dịch chiết thu có mùi tự nhiên Sản phẩm phân hủy dịch chiết tự nhiên giảm đi, tiết kiệm thời gian, lượng chi phí Tuy nhiên áp dụng cho nguyên liệu có tuyến dịch chiết nằm sát bề mặt Năng lượng chiếu xạ lớn làm cho số cấu phần dịch chiết phân hủy [24,25] 1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tách chiết Trong suốt trình chiết, hiệu suất chất lượng chiết mẫu nguyên liệu chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố như: dung môi chiết, thời gian chiết, nhiệt độ chiết, độ mịn nguyên liệu, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, độ ẩm nguyên liệu… [17] - Dung môi chiết Dung môi yếu tố quan trọng định hiệu suất trình chiết Qua nhiều nghiên cứu cho thấy, chiết hợp chất khác ta cần chọn loại dung mơi chiết khác cho phù hợp với đặc điểm tính chất hợp chất Các yếu tố dung mơi ảnh hưởng đến trình chiết là:  Độ phân cực: Dung mơi khơng phân cực dễ hòa tan chất khơng phân cực khó hòa tan chất phân cực Ngược lại, dung môi phân cực dễ hòa tan chất phân cực khó hòa tan chất khơng phân cực  Độ nhớt sức căng bề mặt: Dung mơi có độ nhớt sức căng bề mặt thấp dễ thấm vào dược liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho trình chiết suất - ngược lại Nhiệt độ chiết Theo cơng thức tính hệ số khuếch tán Einstein, nhiệt độ chiết tăng hệ số khuếch tán tăng, lượng chất khuếch tán tăng lên Mặc khác nhiệt độ chiết tăng độ nhớt dung môi giảm tạo điều kiện thuận lợi cho trình chiết Tuy nhiên, nhiệt độ tăng gây bất lợi cho trình chiết suất trường hợp sau:  Đối với hợp chất bền nhiệt độ cao: nhiệt độ tăng cao gây phá hủy số hoạt chất vitamin, alkaloids…  Đối với tạp chất: Khi nhiệt độ tăng, độ tan tạp chất tăng, dẫn tới dịch chiết bị lẫn nhiều tạp chất Nhất số tạp chất gôm, chất nhầy…khi nhiệt độ tăng bị trương nở, tinh bột bị hồ hóa, độ nhớt dịch chiết bị tăng gây khó khăn trình chiết xuất, tinh chế  Đối với dung mơi dễ bay có nhiệt độ sơi thấp: Khi tăng nhiệt độ dung mơi dễ bị hao hụt  Đối với số chất đặc biệt có trình hòa tan tỏa nhiệt: Khi nhiệt độ tăng, độ tan chúng giảm Do để tăng độ tan cần giảm nhiệt độ Vì vậy, tùy trường hợp mà ta lựa chọn nhiệt độ chiết cho phù hợp để đạt hiệu suất chiết cao - Thời gian chiết Khi bắt đầu chiết, chất có phân tử lượng nhỏ thường hoạt chất hòa tan khuếch tán vào dung mơi trước, sau đến chất có phân tử lượng lớn tạp chất Do đó, thời gian chiết ngắn dược liệu khơng kịp hòa tan hết vào dung môi, thời gian chiết dài dịch chiết bị lẫn nhiều tạp, gây bất lợi cho trình tinh chế bảo quản Tóm lại cần phải lựa chọn thời gian chiết xuất cho phù hợp với thành phần dược liệu, dung mơi phương pháp chiết suất… - Kích thước ngun liệu Khi kích thước ngun liệu thơ q lớn, dung mơi khó thấm ướt vào ngun liệu, hoạt chất khó hòa tan vào dung mơi Khi độ mịn nguyên liệu tăng lên, bề mặt tiếp xúc nguyên liệu dung môi tăng lên, theo định luật Fick, lượng chất khuếch tán vào dung môi tăng lên, thời gian chiết suất nhanh Tuy nhiên, thực tế xay nguyên liệu mịn gây bất lợi cho trình chiết như:  Bột nguyên liệu bị dính bết với ngâm vào dung môi, tạo thành dạng bột nhão, vón cục nên rút dịch chiết, dịch chiết bị chảy chậm không chảy  Khi bột dược liệu mịn, nhiều tế bào thực vật bị phá hủy, dịch chiết bị lẫn nhiều tạp chất, gây khó khăn cho trình tinh chế, bảo quản Vì tùy trường hợp, tùy vào nguyên liệu, dung môi, phương pháp chiết xuất…mà ta chọn độ mịn nguyên liệu cho phù hợp:  Đối với nguyên liệu mỏng hoa, lá, cỏ… nguyên liệu chứa nhiều chất nhầy, chất nhựa, chất keo…thì khơng nên xay nguyên liệu mịn Đối với nguyên liệu rắn như: hạt, rễ, thân gỗ…cần phải xay mịn  Nếu dùng dung mơi dễ hòa tan tạp chất khơng nên xay ngun liệu q mịn  Đối với trường hợp chiết xuất nhiệt độ cao, không nên xay mịn để tránh - đưa nhiều tạp chất vào dịch chiết Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi Tỷ lệ ngun liệu/dung mơi có ảnh hưởng đến điều kiện khuếch tán chất từ tế bào dung mơi Nếu tỷ lệ ngun liệu/dung mơi thấp tốc độ khuếch tán chất nhanh hiệu suất chiết chậm Ngược lại, hiệu suất chiết cao gặp khó khăn q trình thu hồi dung môi tốn dung môi - Độ ẩm nguyên liệu Nếu độ ẩm nguyên liệu cao phần nước nguyên liệu tác dụng với protein háo nước khác, ngăn cản dịch chuyển dung môi thấm sâu vào tế bào nguyên liệu làm cho khuếch tán diễn chậm, từ làm chậm trình chiết tách CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Củ nghệ vàng (Curcuma longa L.) thu mua Nha Trang, có nguồn gốc từ vùng nguyên liệu Đắk Lắk Hình 2.1: Củ nghệ vàng Đắk Lắk 2.2 Dụng cụ - thiết bị - hóa chất 2.2.1 Dụng cụ - Bình cầu Isolab, Đức Soxhlet Thimble Pipet Bảng mỏng Silicagel G60 Merck, Đức Ống vi quản Bình chạy sắc ký bảng mỏng 2.2.2 Thiết bị - Thiết bị siêu âm Thiết bị đo quang phổ UV-Vis, CeCil, Ce 1011, Anh Máy cô quay chân không, IKA RV 10 Digital V, Trung Quốc Cân phân tích Ohaus Pioneer 210g, d = 0,1mg Bếp điện Tủ sấy chân không + bơm chân khơng ABM, Đức Lò nung 30-3000oC, Nabertherm, Đức 2.2.3 Hóa chất - n-Hexan, Trung Quốc Chloroform, Trung Quốc Methanol, Trung Quốc Chất chuẩn curcumin, Himedia, Ấn Độ, Curcumin ≥97% (HPLC) Ethanol 96%, Việt Nam 26 Bảng 2.1: Tính chất số dung môi hữu [37] Nhiệt Dung môi CTPT độ KLPT sôi Điểm Tỉ chảy trọng (oC) (g/mL) o ( C) Acetone C3H6O Acetonitrile C2H3N 58.08 41.05 56.2 81.6 -94.3 -46 Độ tan nước (g/100g) Hằng số điện mơi Điểm flash Giá thành 1L (VND) 0.786 Có thể 20.70 -18 0.786 trộn lẫn Có thể 37.50 2.28 -11 Benzene C6H6 78.11 80.1 5.5 0.879 trộn lẫn 0.18 Chloroform CHCl3 119.38 61.7 -63.7 1.498 0.795 4.84 Diethyl C4H10O 74.12 34.6 -116.3 0.713 7.5 4.34 -45 ether Ethanol C2H5OH 46.07 78.5 -114.1 0.789 Có thể 24.60 13 25.000 6.00* -4 240.000 400.000 Ethylacetate C4H8O2 88.11 77 -83.6 0.895 trộn lẫn 8.7 Hexane C6H14 86.18 69 -95 0.659 0.014 1.89 -22 240.000 Methanol CH3OH 32.04 64.6 -98 0.791 Có thể 32.60* 12 250.000 9.08 1.6 Methylene CH2Cl2 84.93 39.8 -96.7 1.326 trộn lẫn 1.32 Chloride 2-propanol C3H8O 88.15 82.4 -88.5 0.785 Có thể 18.30* 12 2.38* 78.54 Toluene C7H8 92.14 110.6 -93 0.867 trộn lẫn 0.05 Nước H2O 18.02 100 0.998 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm Sơ đồ bố trí thí nghiệm đề tài thể bên dưới: Củ nghệ tươi  25oC Luộc tách tinh dầu Sấy khô xay Bột nghệ khô Chiết Etanol với hỗ trợ sóng siêu âm Curcuminoids (1) Xử lý nguyên liệu Củ nghệ tươi mua có nguồn gốc Đắk Lắk Chọn củ nghệ tốt, không bị dập nát, hư hỏng Củ nghệ rửa nước vòi cho đất, bùn bám, để nước, làm khơ giấy ăn, (Hình PL 2.5) (2) Luộc để loại tinh dầu Củ nghệ sau xử lý đem luộc với nước để loại bỏ tinh dầu (Hình PL 1.4) (3) Sấy nguyên liệu Nghệ sấy nhiệt độ 60oC 15 giờ, xay mịn (Hình PL2.7 PL 2.8) (4) Chiết Curcumionids Ethanol 96% Chiết curcuminoids dung môi ethanol 96% 80 oC thời gian 1015giờ Khi đun hỗn hợp dung môi bay lên hòa tan curcumin gói thimble sau lên gặp ống sinh hàn ngưng tụ lại rơi xuống bình cầu qua ống dẫn ngưng tụ Đun khoảng thời gian 10-15 ta thu dịch chiết có màu nâu đỏ (Hình PL 2.11) (5) Cơ quay thu hồi dung môi Dịch chiết đem cô quay thu chiết xuất curcuminoids thô dung môi thu hồi (Hình PL 1.2) (6) Kết tinh Curcumin Hòa tan chiết xuất curcuminoids thô sau đuổi dung môi diethyl ether, lắc kĩ tiến hành tạo mầm phản ứng cách dùng đũa thủy tinh cọ vào thành bình Sau hòa tan curcuminoids thơ vào dietyl ether cho vào tủ lạnh để nhiệt độ từ – 80C - 10 ngày Sau curcumin kết tinh, ta lấy gạn bỏ phần dung dịch, lọc rửa nước cất nhiều lần để thu phần tinh thể (Hình PL 1.10) Sau sấy khơ thu tinh thể curcumin Cân lượng curcumin vừa kết tinh để xác định hiệu suất thu hồi 2.3.2 Phương pháp xác định độ ẩm nguyên liệu Độ ẩm mẫu nghệ tươi, mẫu nghệ tách tinh dầu trước đem chiết Soxhlet mẫu nghệ nguyên liệu sau sấy xác định phương pháp sấy mẫu tới khối lượng không đổi 105±2oC Cân 3-5g mẫu cân phân tích có độ xác đến ±0.1mg vào chén sấy đánh số, rửa sạch, sấy khô 105±2 oC tủ sấy tới khối lượng không đổi Sấy khô chén mẫu tủ sấy Độ ẩm mẫu nghệ, tính theo % khối lượng, tính theo cơng thức [38] 2.3.3 Phương pháp xác định hàm lượng tro nguyên liệu Hàm lượng tro mẫu nghệ tươi xác định phương pháp nung mẫu tới khối lượng không đổi 550 - 600oC Cân 3-5g mẫu cân phân tích có độ xác đến ±0.1mg vào chén nung đánh số, rửa sạch, nung 550 - 600oC tủ nung tới khối lượng không đổi Nung chén mẫu tủ nung Hàm lượng tro mẫu nghệ tươi, tính theo % khối lượng, tính theo cơng thức: 2.3.4 Phương pháp xác định hàm lượng curcuminoids tổng số Các mẫu dịch chiết ethanol ethyl acetate từ nguyên liệu nghệ sau sấy pha loãng ethanol 96%, đo độ hấp bước sóng 425nm để xác định hàm lượng curcuminoids tổng số, sử dụng ethanol 96% làm mẫu trắng Các dung dịch chuẩn curcumin nồng độ 0.5÷5 mg/L ethanol 96% dùng để tính tốn theo phương pháp đường chuẩn Hàm lượng curcuminoids tổng số quy trọng lượng nguyên liệu khô để đánh giá khả chiết phương pháp [39] 2.3.5 Phương pháp xác định hàm lượng carotenoids tổng số Phương pháp xác định hàm lượng carotenoids tổng số tương tự phương pháp xác định hàm lượng curcuminoids tổng số Các mẫu dịch chiết ethanol ethyl acetate từ nguyên liệu nghệ sau sấy pha loãng n-hexan, đo độ hấp bước sóng 450nm để xác định hàm lượng curcuminoids tổng số, sử dụng n-hexan làm mẫu trắng [38] Hàm lượng carotenoids tổng số quy trọng lượng nguyên liệu khô để đánh giá khả chiết phương pháp 2.3.6 Phương pháp xác định khối lượng chiết xuất thô Các mẫu dịch chiết curcuminoids cô quay chân không để thu chiết xuất curcuminoids thô, sấy tủ sấy chân không 40 oC, cân ghi lại kết khối lượng curcuminoids thô thu Hiệu suất khối lượng chiết xuất thơ tính theo cơng thức: 2.3.7 Phương pháp sắc kí mỏng (TLC) Curcumin, DMC BDMC mẫu dịch chiết tách khỏi phương pháp sắc ký bảng mỏng Các mỏng Silicagel G60 (Merck, Đức) kích thước 2cm x 10cm sử dụng Dung môi giải ly – hỗn hợp chloroform: methanol 95:5 (v/v) Các hợp chất curcuminoids xác định mắt thường vạch màu vàng, vàng cam có hệ số Rf xác định 2.3.8 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm Mỗi thí nghiệm thực song song ba lần Kết thí nghiệm biểu diễn giá trị trung bình độ khơng đảm bảo đo Đồ thị vẽ phần mềm Microsoft Excel 2016 Độ không đảm bảo đo với độ tin cậy 95% tính theo cơng thức sau: Trong đó: t: phân vị phụ thuộc vào độ tin cậy bậc tự (n-1) S: độ lệch chuẩn n: số lần đo ... nhận curcumin từ củ nghệ vàng Curcuma longa L phương pháp chiết Soxhlet” làm đồ án tốt nghiệp Mục tiêu Thu nhận curcuminoids từ củ nghệ vàng Curcuma longa L Ứng dụng curcumin từ củ nghệ vàng Curcuma. .. CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM –––––––– ĐỖ NGỌC SƠN NGUYỄN VĂN HIẾU TÁCH CHIẾT CURCUMIN TỪ CỦ NGHỆ VÀNG CURCUMA LONGA L BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT HỖ TRỢ SÓNG SIÊU ÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC (Ngành: Công nghệ. .. phương pháp tách chiết 11 1.4.1 Cơ sở trình tách chiết 11 1.4.2 Các phương pháp tách chiết .11 1.4.3 Một số phương pháp tách chiết khác 12 1.5 Sử dụng enzyme hỗ