BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
#  " NGUYỄN ĐÌNH ANH S
S
Ả
Ả
N
NX
X
U
U
Ấ
Ấ
T
TV
V
À
À

U
U
M
M
I
I
N
NT
T
R
R
O
O
N
N
G
GC
C
Ô
Ô
N
N
G
G

T
T
H
H
Ự
Ự
C
CP
P
H
H
Ẩ
Ẩ
M
M

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm đại cương
Mã số: 2.11.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Phương (2005), “Điều kiện tối ưu để chiết tách curcumin từ củ nghệ
vàng bằng phương pháp chưng ninh”, Tuyển tập Báo cáo khoa học
30 năm xây dựng và phát triển trường Đại học Sư phạm - Đại học
Đà Nẵng 1975-2005, trang 99-103.
2. Đào Hùng Cường, Nguyễn Đình Anh (2005), “Nghiên cứu
chiết curcumin thô từ củ nghệ vàng bằng dung dị
ch xà phòng”, Tạp
chí Hóa học & Ứng dụng, số 9 (69)/2007, ISSN 0866-7004, trang
42 ÷ 44.
3. Lê Văn Hoàng, Đào Hùng Cường, Nguyễn Đình Anh,
(2007), “Ảnh hưởng của điều kiện sấy đến hàm lượng curcumin của
củ nghệ vàng”, Tạp chí Hóa học & Ứng dụng, số 7 (67)/2007, ISSN
0866-7004, trang 48 ÷ 49.
4. Đào Hùng Cường, Nguyễn Đình Anh (2007), “Phẩm màu tự
nhiên và ứng dụng của nó trong thực phẩm”, Tạp chí Khoa học &
Phát triển, số 129/2007, ISSN 1859 – 1438, trang 15 ÷ 18.
5. Đào Hùng Cường, Nguyễn Đình Anh (2008), “Nghiên cứu
ứng dụng curcumin trong phối màu thực phẩm”, Tạp chí Hóa học và
ứng dụng, số 7 (79)/2008, ISSN 9866-7004, trang 40 - 41. 1
M
M
Ở
ỞĐ
Đ

từ củ nghệ vàng; về chiết tách curcumin thô; về tính chất lý-hóa, cấu
trúc, về thành phần curcumin trong sản phẩm chiết; về ứng dụng
curcumin thô trong công nghệ tạo màu thực phẩm.
2

4. Ý nghĩa khoa học
Ý nghĩa khoa học của luận án là: xác định được dạng tồn tại của
curcumin trong củ nghệ; xác định được các điều kiện công nghệ sấy
củ nghệ vàng để bảo toàn hàm lượng curcumin; xác định được các
thông số kỹ thuật để chiết tách curcumin; xác định được cấu trúc,
thành phần curcuminoid có trong sản phẩm chiết từ củ nghệ vàng ở
miền Trung Việt nam; tạo ra
được một số gam màu mới từ curcumin
với các chất màu khác theo mô hình RY’B; khẳng định được
curcumin thô không bị biến đổi cấu trúc do quá trình phối màu, do
tác động của các điều kiện công nghệ sử dụng, chế biến thực phẩm.
5. Ý nghĩa thực tiễn
Ý nghĩa thực tiễn của luận án bao gồm: khẳng định củ nghệ
vàng các tỉnh miền Trung Việt nam có hàm lượng curcumin đạt mức
trung bình so với c
ủ nghệ vàng quốc tế; đề xuất phương pháp đo màu
bằng thiết bị đo màu CIElab để dùng trong chọn lựa nguyên liệu giàu
curcumin; đề xuất 3 quy trình chiết tách curcumin thô có tính khả thi
cao ứng với các điều kiện công nghệ thích hợp; chế tạo và sử dụng
thiết bị để chiết tách curcumin thô bằng dung dịch xà phòng ở qui mô
pilot có tính khả thi cao; tạo ra các gam màu mới và sử dụng chúng
để nhuộm màu cho một số lo
ại thực phẩm.
6. Bố cục của luận án
Luận án gồm có 143 trang (không kể phần phụ lục), gồm: phần

hóa học của tinh dầu nghệ [13] và về chuyển hóa ar-tumeron [12] của
Phan Tổng Sơn; nghiên cứu về phản ứng acetyl hóa nhóm hydroxyl
của curcumin [2] và phản ứ
ng amin hóa β-diceton của curcumin
[1]của Đào Hùng Cường; nghiên cứu về tinh thể curcumin và tính
chất điện hóa trong nước muối NaCl 1% ở pH 9 [15] của Nguyễn Thị
Thu. Nghiên cứu chiết tách curcumin từ củ nghệ vàng của Phạm
Đình Tỵ [17] năm 1989, Trần Thị Việt Hoa [5]; từ củ nghệ trắng Cao
Bằng của Lưu Thị Huế [6] năm 2003. Nghiên cứu tạo phức curcumin
với một số kim loại hay với các chấ
t tạo huyền phù của Trần Thanh
4

Lương [9]. Từ các nghiên cứu trong nước về curcumin, chúng tôi
nhận thấy: chưa có công trình nào nghiên cứu về sản xuất và ứng
dụng curcumin trong công nghệ thực phẩm.
1.2. CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA CURCUMIN
1.2.1. Cấu trúc của curcumin
1.2.1.1. Cấu trúc của curcumin
Curcumin là diferuloylmethane [94], trong phân tử có chứa các
liên kết đôi C=C, C=O, nhóm chức phenol, −OH và −OCH
3
[72]. Các
chất màu vàng trong củ nghệ gồm curcumin I, II và III [72] có cấu
trúc giống nhau. Tỷ lệ curcuminI/II/III trong củ nghệ thay đổi theo
giống nghệ, dung môi chiết tách [110],[86],[65],[121],[30].
1.2.1.2. Các dẫn xuất và chất đồng dạng với curcumin
Dẫn xuất tự nhiên của curcumin trong củ nghệ vàng có tên
chung là curcuminoid như cyclocurcumin, calebin A [135],[136].
1.2.2. Thành phần hóa học của củ nghệ

Theo FAO, lượng sử dụng curcumin trong thực phẩm cho phép
từ 5÷500 mg/kg thể trọng [55].
1.3. PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH CURCUMIN
1.3.1. Sản xuất nghệ khô
Sản xuất nghệ khô nhằm giảm khối lượng nguyên liệu và tạo
thuận lợ
i cho chiết tách curcumin về sau. Nghệ củ được sấy bằng lò
sấy (dùng năng lượng mặt trời, than, điện) [159]. Các tác nhân chính
làm suy giảm curcumin trong quá trình sấy bao gồm: ánh sáng, chất
ôxy hóa [36], nhiệt độ [163].
1.3.2. Sản xuất curcumin
Curcumin thô (≤ 90%), curcumin tinh (> 90%) thường được
chiết từ bột nghệ vàng bằng các dung môi hữu cơ khác nhau
[58],[50],[52] và hiệu chiết curcumin cũng thay đổi theo loại dung
môi sử dụng và phương pháp chiết: 1,1% [34] hay 1,5÷2% [125].
Dầu thực vật [107] hoặ
c dung dịch xà phòng [128] đã được dùng để
chiết curcumin thô và sản phẩm dùng làm phẩm màu thực phẩm.
6

1.3.3. Nguyên liệu sản xuất curcumin
Trong 9 loài thực vật, trong đó curcumin có nhiều nhất ở củ
nghệ vàng (Curcuma longa L.) từ 3 ÷ 8%.
1.4. ỨNG DỤNG CURCUMIN TRONG Y HỌC, THỰC PHẨM
VÀ MỸ PHẨM
1.4.1. Ứng dụng curcumin trong y học
1.4.2. Ứng dụng trong thực phẩm
1.4.2.1. Bảo vệ thực phẩm
Hoạt tính chống oxy hóa của curcumin cao gấp 8 lần so với
vitamine E [119] và mạnh hơn các chất chống ôxy hóa tổng hợ

2.3.1.5. Phương pháp định danh curcumin dựa trên phổ LC/MS
2.3.2. Phương pháp hóa học
2.3.2.1.
Xác định lượng curcumin thô trong sản phẩm chiết bằng
phương pháp trọng lượng
2.3.2.2. Phương pháp định lượng curcumin bằng HPLC
2.3.2.3. Phương pháp xác định khả năng kháng ôxy hóa
2.3.3. Phương pháp sinh học
2.3.3.1. Phương pháp xác định hoạt tính kháng vi sinh vật
2.3.3.2. Phương pháp thử nghiệm độc tính cấp (LC
50
)
2.3.4. Phương pháp toán học
2.3.4.1. Phương pháp phân tích tương quan
2.3.4.2. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
8

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT NGHỆ Ở MỘT SỐ TỈNH
MIỀN TRUNG VIỆT NAM
3.1.1. Nghiên cứu củ nghệ vàng
3.1.1.1. Xác định hàm lượng curcumin trong củ nghệ vàng ở một
số tỉnh miền Trung Việt Nam
Củ nghệ ở một số tỉnh miền Trung nước ta có hàm lượng
curcumin ở mức trung bình (2,8 ÷ 3,12%) so với nghệ vàng ở Ấn độ
[57], Pakistan [78] (2,8 ÷ 9,3%). Củ nghệ Đắc lắ
c có nhiều curcumin
nhất (3,12%), củ nghệ Huế có ít curcumin nhất (2,65%).
3.1.1.2. Phân bổ curcumin trong củ nghệ vàng Đà Nẵng
Trong củ nghệ, curcumin ở lõi củ (3,22%), củ cái (2,82%), củ

Mục tiêu của nghiên cứu thông số công nghệ sấy là nhằm tìm ra
các giá trị thích hợp để hạn chế tổn thất curcumin trong quá trình sấy.
3.1.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lát nghệ đến sự thay
đổi hàm lượng curcumin
Cắt lát nghệ để sấy sẽ giảm thời gian sấy [65],[36]. Nghiên cứu
ảnh hưởng của chiều dày lát nghệ khi sấy ở 60
0
C, độ ẩm sau sấy là
10%, chúng tôi nhận thấy hàm lượng curcumin đạt cực đại (2,9%)
khi chiều dày lát nghệ là 6mm. Sấy lát nghệ 6 mm đạt hiệu quả cao
hơn so với sấy cả củ cái (2,82%) ở cùng nhiệt độ (mục 3.1.1.2).
3.1.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy
Theo Martins [99], nhiệt độ sấy càng cao thì lượng curcumin bị
phân hủy càng tăng. Khi sấy tủ điện ở nhiệt độ từ 40-80
0
C (chiều dày
lát nghệ 6 mm), chúng tôi nhận thấy hàm lượng curcumin đạt cực đại
(2,92%) tại nhiệt độ 60
0
C. Kết quả này phù hợp với công bố của
FAO về nhiệt độ thích hợp sấy củ nghệ bằng lò sấy.
10

3.1.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp sấy đến sự thay
đổi hàm lượng curcumin trong củ nghệ
Nghiên cứu sấy bằng 3 phương pháp sấy khác nhau trong cùng
điều kiện sấy (nhiệt độ ≈ 40
0
C, chiều dày lát nghệ 6 mm), chúng tôi
nhận thấy hàm lượng curcumin của bột nghệ sấy bằng hồng ngoại đạt

2
. Do các hệ số b
ij
>0 nên y → max khi Z
1

và Z
2
→ max nên hàm lượng curcumin đạt cao nhất khi nhiệt độ sấy
(Z
1
) và chiều dày lát nghệ (Z
2
) ở mức cao nhất trong khoảng biến
thiên của chúng: y
tối ưu
= 3,25% ứng với Z
1
tối ưu
= 65
0
C, Z
2
tối ưu
= 7
mm. Kiểm chứng Z
1
tốiưu
, Z
2

Quy trình chiết curcumin (CurDM) bằng acetate/aceton:
Nghệ bột → Chiết ethyl acetate/aceton (60
0
C) → lọc → cất quay (thu
hồi dung môi) → loại tạp chất (diethyl ether) → sấy → CurDM
3.2.2. Nghiên cứu chiết curcumin thô bằng dầu lạc thô
Dầu lạc có thể dùng để chiết curcumin thô từ bột nghệ vàng bằng
phương pháp chưng ninh. Sản phẩm dầu lạc có chứa curcumin có thể
dùng nhuộm màu cho một số loại thực phẩm hoặc tiếp tục chiết tách
để thu nhận curcumin thô.
3.2.2.1.
Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dầu lạc/nước đến hiệu
suất thu nhận curcumin
Dựa trên khảo sát sơ bộ, chúng tôi chọn tỷ lệ dầu lạc/nước ở các
mức là 0,25/1; 0,75/1; 1,25/1; 1,75/1 và 2,25/1 để chiết curcumin ở
12

60
0
C trong 12 giờ, chúng nhận thấy: hàm lượng curcumin tăng theo
tỷ lệ dầu lạc/nước từ 0,25/1 ÷ 1,75/1, đạt cực trị tại tỷ lệ 1,75/1.
3.2.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian chưng ninh đến hiệu
suất thu nhận curcumin bằng dung môi dầu lực/nước
Tiến hành chiết curcumin bằng dầu lạc/nước tỷ lệ 1,75/1 với thời
gian thay đổi trong khoảng từ 2; 4; 6; 8; 9; 10; 11; 12 giờ, kết quả cho
th
ấy hàm lượng curcumin đạt tối đa (3,03%) sau 11 giờ chiết.
3.2.2.3. Đề xuất quy trình chiết curcumin bằng dung môi dầu
lạc/nước
Từ kết quả nghiên cứu, chúng tôi đề xuất quy trình chiết

C.
3.2.3.3. Tối ưu hóa chiết curcumin bằng dung dịch xà phòng
Gọi y là hàm mục tiêu, ta có: y = f (Z
1
, Z
2
), trong đó Z
1
là nhiệt
độ chiết (
0
C), Z
2
là độ kiềm (%). Tiến hành quy hoạch thực nghiệm
toàn phần TĐY2
2
với khoảng biến thiên của Z
1
(85÷95
0
C), Z
2

(35÷45%), chúng tôi thu được phương trình hồi quy tương thích với
thực nghiệm: -36,74 + 0,541Z
1
+ 0,588Z
2
. Do b
0

14

3.3. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT VÀ THÀNH PHẦN
CURCUMIN TRONG SẢN PHẨM CHIẾT
3.3.1. Nghiên cứu một số tính chất của sản phẩm chiết
3.3.1.1. Nghiên cứu một số tính chất lý-hóa của sản phẩm
curcumin thô
Tính tan của curcumin thô thu được ở phần nghiên cứu trên được
thử nghiệm tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn – Đo lường – Chất
lượng 2, Đà nẵng, kết quả cho thấy: tất cả 3 loại curcumin thô
đều
không tan trong các dung dịch đệm có pH = 3; 7; 9, do đó không phù
hợp khi dùng để tạo màu cho thực phẩm không chứa chất béo.
Khả năng tạo màu của curcumin thô trong dung môi hữu cơ, dung
dịch đệm (ở các pH khác nhau) cho thấy: ở pH =3 và 7, curcumin thô
có màu từ vàng → vàng nhạt; ở pH =9, curcumin thô có màu vàng
cam. Như vậy, curcumin thô thu được có thể tạo màu vàng đặc trưng
trong dung môi hữu cơ và dung dịch.
3.3.1.2. Nghiên cứu tính chất sinh học sản phẩm chiết
Curcumin thô không có hoạt tính chống ôxy hóa, không kháng
một s
ố vi sinh vật kiểm định.
3.3.1.3. Nghiên cứu độc tính tế bào và độc tính cấp của curcumin
thô
Không gây độc tế bào dòng Hep-2, RD và LU. Không xác định
được liều gây chết LD
50
khi thử nghiệm trên chuột với liều dùng
curcumin thô từ 1 ÷ 3g/kg thể trọng trong 2 tháng.
3.3.2. Nghiên cứu cấu trúc và thành phần curcumin trong sản

20
O
6
+ +
DMC C
20
H
18
O
5
+ +
BDMC C
19
H
16
O
4
+ +
1,10-Bisabaladiene-1,4-diol C
15
H
26
O
2
+
1,2-Dimethyl-4-(6-methyl-4-
heptenyl)-1,3-cyclohexandiene
C
16
H

thực phẩm. Đồng thời, nghiên cứu sản xuất gôm màu tan trong nước
để sử dụng cho thực phẩm không chất béo.
3.4.2. Nghiên cứu tạo màu mới theo mô hình RYB
3.4.2.1. Nghiên cứu phối màu theo mô hình RYB hoặc RY’B
Chúng tôi tạo ra 16 gam màu mới từ mô hình RYB, RY’B (hình
3.25), trong đ
ó công thức màu RYB 50:050 có nghĩa là đỏ (R) chiếm
50%, vàng (Y) 0% và lam (B) chiếm 50% tổng khối lượng chất màu.
Sự khác biệt về màu của các màu phối cùng công thức theo
RYB với RY’B là do thay thế màu vàng tatrazine bằng CurXP.
17

R
Y’
B
Y
RYB
33:33:33
RYB
50:0:50
RYB
75:0:25
RYB
50:50:0
RYB
75:25:0
RYB
25:75:0
RYB
0:50:50

RYB
0:75:25
RYB
16:42:42
RY’B
25:25:50
RY’B
25:50:25
RY’B
50:25:25
RY’B
16:42:42
RY’B
42:16:42
RY’B
42:42:16
RY’B
25:0:75
RY’B
0:75:25
Hình 3.25. Các màu gốc, màu phối theo mô hình RYB, RY’B
3.4.2.2. Nghiên cứu cường độ màu của các cặp màu phối
Kết quả so sánh cường độ màu (lab) của màu phối RYB với
RY’B cho thấy do Y được thay bằng CurXP nên giá trị l và a của
màu phối RY’B cao hơn so với RYB.

3.4.2.3. Nghiên cứu sự thay đổi cấu trúc chất màu sau phối hợp
Kết quả nghiên cứu so sánh của màu gốc và các màu phối theo cả
hai mô hình RYB và RY’B cho thấy, bước sóng cực đại đặc trưng
18

* Ảnh hưởng của thời gian
Bảo quản các dung dịch gồm màu trong phòng có chiếu sáng tự
nhiên (không chiếu sáng trực tiếp) trong thời gian 20 ngày, kết quả
cho thấy độ bền màu của gôm màu CurXP giảm rất ít: từ 4 ÷ 5%.
3.4.4. Nghiên cứu tạo màu cho một số sản phẩm từ gôm màu
curcumin
Một số mẫu bánh, kẹo và nước ngọt nhuộm bằng gôm màu:
19 20
K
K
Ế
Ế
T
TL
L
U
U
Ậ
Ậ
N
NA. KẾT LUẬN

– Dung dịch xà phòng được sản xuất từ dầu lạc thô và KOH
40% dùng để chiết tách curcumin ở nhiệt độ 90
0
C cho hiệu suất thu
21
nhận curcumin là 34,52%. Vì vậy, hiệu quả chiết tách curcumin thô
từ cao xuống thấp theo dung môi chiêt tách: dung dịch xà phòng >
dầu lạc/nước > ethyl acetate/aceton.
4) Thiết kế thành công 2 bộ phận chiết và trung hòa của thiết bị
chiết CurXP, chế tạo và sử dụng trong nghiên cứu của luận án. Thông
số cơ bản của thiết bị:
– Nhiệt độ chiết tách: 90
0
C
– Nồng độ kiềm: 45%
– Hiệu suất thu nhận curcumin: 38,59%
5) Xác định được thành phần curcuminoid và hàm lượng
curcumin trong các mẫu bột nghệ bằng các phương pháp quang phổ
(sắc ký lỏng cao áp HPLC, sắc ký lỏng ghép khối phổ LC/MS, IR và
UV-vis). Thành phần curcuminoid trong curcumin thô như sau:
– CurDM:
+ Calebin A:C
21
H
20
O
7
, m/z = 384,120906
+ Cyclocurcumin: C
21

6
, 369,12599
+ DMC: C
20
H
18
O
5
, m/z = 338,115425
+ BDMC: C
19
H
16
O
4
, m/z = 308,10486
+ 1,10-Bisabaladiene-1,4-diol:C
15
H
26
O
2
, m/z = 238,19328
+ 1,2-Dimethyl-4-(6-methyl-4-heptenyl)-1,3-cyclohexandiene:
C
16
H
26
, m/z = 218,20345
+ 1,3,10-Bisabaladiene-9-one:C

không ga, bánh, kẹo.
B. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
1) Phát hiện mối quan hệ giữa cường độ màu vàng với hàm
lượng curcumin trong nguyên liệu. Màu củ nghệ càng đỏ-cam, hàm
lượng curcumin càng cao.
2) Định danh được 5 thành phần curcuminoid trong chất màu
CurDM và 8 thành phần curcuminoid trong chất màu CurXP, c
ủa củ
nghệ vàng Việt nam cụ thể:
+ Chất màu CurDM:
a) Calebin A, C
21
H
20
O
7
, m/z = 384,120906
b) Cyclocurcumin, C
21
H
20
O
6
, m/z = 369,12599
c) Demethoxycurcumin, C
20
H
18
O
5

19
H
16
O
4
, m/z = 308,10486
d) 1,10-Bisabaladiene-1,4-diol, C
15
H
26
O
2
, m/z = 238,19328
e) 1,2-Dimethyl-4-(6-methyl-4-heptenyl)-1,3-
cyclohexandiene, C
16
H
26
, m/z = 218,20345
f) 1,3,10-Bisabaladiene-9-one, C
15
H
22
O, m/z = 218,157065
g) 1,3,5,10-Bisabaladiene-9-one, C
15
H
20
O,m/z = 216,151415
h) 4-(4-Methylphenyl)-2-pentanone, C

rửa tách tinh dầu nghệ trong quá trình chiết tách curcumin so với
phương pháp tách tinh dầu b
ằng chưng cất lôi cuốn hơi nước.