Ứng dụng chất lỏng ion trong trích ly hợp chất curcuminoid từ nghệ vàng (curcuma longga l )

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC NGUYỄN NGỌC PHƯỚC VƯƠNG ỨNG DỤNG CHẤT LỎNG ION TRONG TRÍCH LY HỢP CHẤT CURCUMINOID TỪ NGHỆ VÀNG (CURCUMA LONGGA L.) Chuyênngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC Mãsố: 60.52.03.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm2016 CƠNG TRÌNH ĐUỢC HỒN THÀNH TẠI VIỆN MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUN-ĐHQG TP.HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Huỳnh Khánh Duy Cán nhận xét 1: TS Luơng Thị Bích Cán nhận xét 2: TS Nguyễn Quốc Thiết Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 25 tháng 01 năm 2016; Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch: PGS.TS Phạm Thành Quân Phản biện 1: TS Luơng Thị Bích Phản biện 2: TS Nguyễn Quốc Thiết Ủy viên: TS Phan Thị Hoàng Anh Thư ký: TS Lê Xuân Tiến Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA PGS.TS Phạm Thành Quân GS.TS Phan Thanh Sơn Nam ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Ngọc Phước Vương MSHV: 7140205 Ngày, tháng, năm sinh: 01/08/1990 Nơi sinh: Khánh Hịa Chun ngành: Kỹ thuật hố học Mã số: 60520301 TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng chất lỏng ion trích ly hợp chất curcuminoid từ nghệ vàng (Curcuma Longga L.) - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG - Tổng hợp xác định cấu trúc sốchất lỏng ion họimidazolium làm dung mơi I trích ly - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly curcuminoid chất lỏng ion để đưa điều kiện tối ưu - Đánh giá khả thu hồi tái sử dụng chất lỏng ion - NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:06/07/2015 II NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/12/2015 III CÁN BỘ HƯỚNG DẪNTS Huỳnh Khánh Duy TP.HCM, ngày tháng năm CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn TS Huỳnh Khánh Duy - Thầy tận tình truyền đạt kinh nghiệm kiến thức nghiên cứu khoa học quý báu tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi có thêm tri thức hồn thành luận văn Tơi chân thành cảm ơn Q thầy khoa Kỹ thuật Hố học truyền đạt kiến thức chuyên ngành, tiếp thêm hành trang để tiến hành nghiên cứu khoa học Tôi chần thành cảm ơn đến tập thể lớp cao học Kỹ thuật Hoá học khoá 2014 bạn Hố Dược khố 2011, bạn làm chung thí nghiệm bên cạnh giúp tơi vượt qua khó khăn, giúp đỡ tơi hết mình, đồng hành chia sẻ buồn vui suốt thời gian làm luận văn Cha mẹ người gia đình chỗ dựa tinh thần vững chắc, giúp có thêm nghị lực vượt qua khó khăn, ln động viên cổ vũ khích lệ tơi suốt thời gian học tập Mặc dù có nhiều cố gắng kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên luận văn tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn Xin chúc tất thầy cô bạn lời chúc tốt đẹp nhất! i TÓM TẮT Chất lỏng ion họ imidazolium tổng hợp cách đơn giản, hiệu xác định phương pháp phân tích đại 1H NMR HRMS Kết tổng hợp thành công ba chất lỏng ion 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1-butyl-3methylimidazolium tetraflouroborate, 1-butyl-3-methylimidazolium hexaflourophosphate với hiệu suất 91,8%, 85,10%, 79,58% Các dung dịch lỏng ion sử dụng làm dung môi chiết curcumminoid từ nghệ vàng Q trình trích ly thực hỗ trợ sóng siêu âm 20 phút đạt hiệu suất 64,05% Phương pháp cho phép giảm thời gian trích ly, nâng cao độ chon lọc hiệu suất cao Theo kiến thức chúng tôi, lần đầu Việt Nam, curcuminoid trích ly chất lỏng ion ii ABSTRACT As an esaily accessible way, imidazolium based ionic liquid was synthesized and characterized using H NMR and HRMS Three ionic liquids 1-butyl-3- methylimidazolium chloride, 1-butyl-3-methylimidazolium tetraflouroborate, 1-butyl3-methylimidazolium hexaflourophosphate were successfully synthesized with good yields of 91,8%, 85,10%, and 79,58% respectively The aqueous solutions of these ion liquids were employed as solvent for extraction of curcuminoids from Curcuma longa L The extraction was carried out under ultrasonic irradiation within 20 minutes, allowed to obtained yields up to 64.05% This efficient method allows to reduce time of extraction, enhance selectivity and good yield According to our knowledge, this is the first time in Vietnam, the extraction of curcumminoid conducted in the green solvents ionic liquids iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết trình bày luận văn hoàn thành dựa kết nghiên cứu tơi, trung thực có nguồn gốc rõ ràng Nguyễn Ngọc Phước Vương iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH PHÁP CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH SÁCH CÁC HÌNH ix DANH SÁCH CÁC BẢNG x MỞ ĐẦU xi CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nghệ vàng 1.1.1 Giới thiệu nghệ 1.1.2 Đặc điểm thực vật 1.1.3 Phân bố thu hoạch 1.1.4 Thành phần hoá học nghệ vàng 1.1.5 Tác dụng sinh học nghệ vàng 1.2 Tổng quan curcuminoid 1.2.1 Cấu trúc dẫn xuất curcuminoid 1.2.2 Tính chất hố lý curcumin 1.2.3 Tính chất dược lý curcumin 1.3 Chất lỏng ion phương pháp tổng hợp 10 1.3.1 Giới thiệu 10 1.3.2 Cấu tạo chất lỏng ion 10 1.3.3 Tính chất lỏng ion 12 1.3.4 Tổng hợp chất lỏng ion họ imidazolium 14 1.3.5 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 14 v 1.3.6 Định hướng nghiên cứu 15 CHƯƠNG TỔNG HỢP CHẤT LỎNG ION HỌ IMIDAZOLIUM 17 2.1 Giới thiệu 17 2.2 Thực nghiệm 18 2.2.1 Hóa chất thiết bị sử dụng 18 2.2.2 Khảo sát sơ điều kiện tổng hợp lỏng ion 18 2.2.3 Tổng hợp chất lỏng ion họ imidazolium 20 2.2.4 Tổng hợp 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate 21 2.2.5 Tổng hợp 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate 23 2.3 Kết tổng hợp chất lỏng ion họ imidazolium 24 2.3.1 Kết xác định cấu trúc chất lỏng ion 24 2.3.2 Kết khảo sát sơ điều kiện tổng hợp chất lỏng ion 26 2.3.3 Kết hiệu suất tổng hợp chất lỏng ion 28 2.4 Kết luận 30 CHƯƠNG KHẢO SÁT TRÍCH LY CURCUMINOID 31 3.1 Giới thiệu 31 3.2 Thực nghiệm 32 3.2.1 Nguyên liệu, hóa chất thiết bị sử dụng 32 3.2.2 Xây dựng đường chuẩn định lượng curcuminoid 33 3.2.3 Xác định hàm lượng curcuminoid bột nghệ nguyên liệu sản phẩm có chứa curcuminoid phương pháp HPLC 34 3.2.4 Trích ly curcuminoid chất lỏng ion 35 3.3 Kết bàn luận 36 3.3.1 Kết đường chuẩn định lượng BDMC, DMC, Cur HPLC 36 3.3.2 Kết khảo sát hàm lượng curcuminiod nguyên liệu 40 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian trích ly 40 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ trích ly 42 vi 3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ rắn lỏng trích ly 43 3.3.6 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất lỏng ion trích ly 45 3.3.7 Khảo sát khả ảnh hưởng dung mơi trích ly khác 46 3.3.8 Khảo sát trình tái sử dụng chất lỏng ion 48 3.3.9 So sánh khả trích ly curcuminoid với phương pháp trích ly truyền thống 50 3.4 Kết luận 51 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 4.1 Kết luận 53 4.2 Kiến nghị 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 vii Phụ lục 1.2: Phổ NMR [BMIM]Cl 62 Phụ lục 1.2: Phổ NMR [BMIM]Cl 63 PHỤ LỤC 2: PHỔ CỦA [BMIM]BF4 Phụ lục 2.1: Phổ HRMS [BMIM]BF4 64 Phụ lục 2.2: Phổ NMR [BMIM]BF4 65 Phụ lục 2.2: Phổ NMR [BMIM]BF4 66 Phụ lục 2.2: Phổ NMR [BMIM]BF4 67 PHỤ LỤC 3: PHỔ CỦA [BMIM]PF6 Phụ lục 3.1: Phổ HRMS [BMIM]BF6 68 Phụ lục 3.2: Phổ NMR [BMIM]BF6 69 Phụ lục 3.2: Phổ NMR [BMIM]BF6 70 Phụ lục 3.2: Phổ NMR [BMIM]BF6 71 Phụ lục 3.2: Phổ NMR [BMIM]BF6 72 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Thời gian (phút) 10 15 20 25 30 Cur 7176006 9860399 17672505 19086616 18344438 16402975 Diện tích DMC 2743395 4332163 6200262 7306317 6666980 6124522 (µV.s) BDMC 3004017 5837633 6285392 8464310 7063620 6718965 42,45 59,07 107,41 116,17 111,57 99,56 Nồng Cur độ 16,72 25,87 36,62 42,99 39,31 36,19 DMC (µg/mL) BDMC 16,32 30,68 32,95 43,99 36,90 35,15 0,96 1,33 2,42 2,62 2,52 2,25 Cur Hàm 0,38 0,58 0,83 0,97 0,89 0,82 DMC lượng 0,37 0,69 0,74 0,99 0,83 0,79 BDMC (%) 1,70 2,61 3,99 4,59 4,24 3,86 Curcuminoid 17,78 24,73 44,98 48,64 46,72 41,69 Cur 20,08 31,06 43,97 51,61 47,20 43,45 DMC Hiệu suất (%) BDMC 21,05 39,57 42,50 56,74 47,59 45,33 28,93 44,29 50,83 46,99 42,76 Curcuminoid 18,89 30 Cur 17514011 Diện tích DMC 6206765 (µV.s) BDMC 6287668 106,43 Nồng Cur độ 36,66 DMC (µg/mL) BDMC 32,96 2,40 Cur Hàm 0,83 DMC lượng 0,74 BDMC (%) 3,97 Curcuminoid 44,57 Cur 44,01 DMC Hiệu suất (%) BDMC 42,51 44,06 Curcuminoid Nhiệt độ (oC) 40 50 18308548 16619423 7950232 5843329 8438056 5929329 111,35 100,90 46,70 34,57 43,86 31,15 2,51 2,28 1,05 0,78 0,99 0,70 4,56 3,76 46,63 42,25 56,06 41,50 56,57 40,17 50,52 41,69 73 60 14607620 5514858 6156693 88,45 32,68 32,30 2,00 0,74 0,73 3,46 37,04 39,23 41,66 38,39 1:5 Cur 8372302 Diện tích DMC 3221824 (µV.s) BDMC 3645229 49,86 Nồng Cur độ 19,48 DMC (µg/mL) BDMC 19,57 1,13 Cur Hàm 0,44 DMC lượng 0,44 BDMC (%) 2,01 Curcuminoid 20,88 Cur 23,39 DMC Hiệu suất (%) BDMC 25,24 22,25 Curcuminoid Tỉ lệ rắn/lỏng 1:10 1:15 1:20 11093643 19606798 14001465 4152150 6798092 4732499 4520543 6739090 4291947 66,70 119,38 84,69 24,83 40,07 28,17 24,01 35,25 22,85 1,51 2,69 1,91 0,56 0,90 0,64 0,54 0,80 0,52 2,61 4,39 3,06 27,93 49,99 35,47 29,82 48,10 33,83 30,96 45,47 29,47 28,91 48,72 33,96 1:25 17090832 6040713 6125103 103,81 35,71 32,14 2,34 0,81 0,73 3,87 43,47 42,87 41,45 42,95 Nồng độ (M) 0,5 1,5 2,5 Cur 6936912 11080664 17729753 18417192 2,4E+07 2,1E+07 Diện tích DMC 3035695 4277102 5955078 7160117 9102495 7909997 (µV.s) BDMC 4092468 4943010 5584886 8106445 1E+07 8878099 40,97 66,62 107,77 112,02 144,56 125,43 Nồng Cur độ 18,41 25,55 35,21 42,15 53,33 46,47 DMC (µg/mL) BDMC 21,84 26,15 29,40 42,18 52,49 46,09 0,92 1,50 2,43 2,53 3,26 2,83 Cur Hàm 0,42 0,58 0,79 0,95 1,20 1,05 DMC lượng 0,49 0,59 0,66 0,95 1,18 1,04 BDMC (%) 1,83 2,67 3,89 4,43 5,65 4,92 Curcuminoid 17,16 27,90 45,13 46,91 60,54 52,52 Cur 22,10 30,68 42,28 50,60 64,03 55,79 DMC Hiệu suất (%) BDMC 28,17 33,73 37,92 54,40 67,70 59,45 29,61 43,14 49,13 62,65 54,55 Curcuminoid 20,32 74 H2O NaCl Cur 865499 938981 Diện tích DMC 381799 404220 (µV.s) BDMC 406887 473254 3,40 3,85 Nồng Cur độ 3,13 3,26 DMC (µg/mL) BDMC 3,16 3,50 0,08 0,09 Cur Hàm 0,07 0,07 DMC lượng 0,07 0,08 BDMC (%) 0,24 Curcuminoid 0,22 1,42 1,61 Cur 3,76 3,91 DMC Hiệu suất (%) BDMC 4,07 4,51 2,65 Curcuminoid 2,42 Dung môi [BMIM]PF6 [BMIM]BF4 7032104 34433573 2690869 11643233 2945572 11712624 41,56 211,15 16,42 67,96 16,03 60,46 0,94 4,77 0,37 1,53 0,36 1,36 1,67 7,66 17,40 88,42 19,72 81,59 20,67 77,98 18,52 84,97 Số lần tái sử dụng Cur 24702958 23435538 22462756 Diện tích DMC 8403300 7835536 7753586 (µV.s) BDMC 7534670 7294869 7416033 150,92 143,08 137,06 Nồng Cur độ 49,31 46,04 45,57 DMC (µg/mL) BDMC 39,28 38,07 38,68 3,41 3,23 3,09 Cur Hàm 1,11 1,04 1,03 DMC lượng 0,89 0,86 0,87 BDMC (%) 5,41 5,13 5,00 Curcuminoid 63,20 59,92 57,39 Cur 59,19 55,27 54,70 DMC Hiệu suất (%) BDMC 50,67 49,10 49,89 59,93 56,85 55,38 Curcuminoid 75 20280890 7015214 6962211 123,56 41,31 36,38 2,79 0,93 0,82 4,54 51,74 49,60 46,92 50,36 [BMIM]Cl 23675222 9102495 10140822 144,56 53,33 52,49 3,26 1,20 1,18 5,65 60,54 64,03 67,70 62,65 Phương pháp trích ly Truyền thống Dd [BMIM]Cl Dd [BMIM]BF4 Cur 29075059 25089725 34433573 Diện tích DMC 9366375 9087976 11643233 (µV.s) BDMC 9730354 9533055 11712624 177,98 153,32 211,15 Nồng Cur độ 54,85 53,25 67,96 DMC (µg/mL) BDMC 50,41 49,41 60,46 5,02 3,46 4,77 Cur Hàm 1,55 1,20 1,53 DMC lượng 1,42 1,12 1,36 BDMC (%) 7,99 5,78 7,66 Curcuminoid 93,16 64,20 88,42 Cur 82,31 63,93 81,59 DMC Hiệu suất (%) BDMC 81,27 63,73 77,98 88,60 64,05 84,97 Curcuminoid 76 ... dụng chất l? ??ng ion trích ly hợp chất curcuminoid từ nghệ vàng (Curcuma Longga L. ) - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG - Tổng hợp xác định cấu trúc s? ?chất l? ??ng ion họimidazolium l? ?m dung môi I trích ly - Khảo... “ Ứng dụng chất l? ??ng ion trích ly hợp chất curcuminoid từ nghệ vàng (Curcuma longa L. )? ?? l? ?m đề tài nghiên cứu luận văn xi CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nghệ vàng 1.1.1 Giới thiệu nghệ Nghệ vàng. .. sử dụng chất l? ??ng ion kết hợp với hỗ trợ vi sóng trích ly alkaloids có sen Nulumbo nucifera[44, 45] Kết nghiên cứu cho thấy hiệu trích ly phụ thuộc vào độ dài mạch alkyl cation chất l? ??ng ion