i

LỜI CẢM ƠN

Qua một thời gian nghiên cứu và thực tập tại phòng thí nghiệm trường Đại
học Nha Trang, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Để đạt được kết quả
đó, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân là sự giúp đỡ vô cùng quý báu của thầy cô, bạn
bè và gia đình.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới cô HOÀNG THỊ HUỆ AN, người đã
từng trực tiếp giảng dạy, truyền đạt kiến thức cho chúng em và trực tiếp hướng dẫn
em thực hiện đồ án này.
Em xin đồng kính gửi lời cảm ơn tới quý thầy cô trong Khoa Chế biến, bộ
môn Hóa và các cán bộ phòng thí nghiệm đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo và tạo mọi
điều kiện tốt nhất cho em trong quá trình thực tập.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới gia đình và bạn bè, những
người luôn bên cạnh động viên, quan tâm, chia sẻ, giúp đỡ em trong suốt quá trình
học tập cũng như trong quá trình làm đồ án này.

Nha Trang, tháng 06 năm 2010
Sinh viên thực hiện đề tài
HUỲNH THỊ NGỌC HẠNH
ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC CÁC BẢNG v
DANH MỤC CÁC HÌNH vi
1. Lý do chọn đề tài 1
2. Mục tiêu nghiên cứu 1

2.1. Đối tượng nghiên cứu 15
2.1.1 Nguyên liệu 15
iii

2.1.2 Hóa chất và thiết bị dụng cụ 15
2.1.2.1 Hóa chất 15
2.1.2.2 Dụng cụ 15
2.1.2.3 Thiết bị 15
2.2 Phương pháp nghiên cứu 15
2.2.1 Phương pháp xử lý nguyên liệu 15
2.2.2. Xác định một số thành phần hóa học của nghệ nguyên liệu 16
2.2.3. Quy trình dự kiến chiết chất màu curcuminoid từ bột nghệ 17
2.2.4. Xây dựng quy trình chiết xuất curcumin từ bột nghệ 18
2.2.4.1. Chọn dung môi chiết 18
2.2.4.2. Chọn tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 19
2.2.4.3. Xác định điều kiện chiết bằng phương pháp ngâm chiết 19
2.2.4.4. Xác định điều kiện chiết bằng phương pháp siêu âm 21
2.2.4.5. Xác định điều kiện chiết bằng Soxhlet 23
2.2.5. Tinh chế sản phẩm 24
2.2.6. Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm 24
2.2.7. Phương pháp xử lý số liệu 24
Phần 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25
3.1. Xác định một số thành phần chính của bột nghệ 25
3.2. Nghiên cứu điều kiện thích hợp chiết xuất curcuminoid từ bột nghệ 25
3.2.1. Chọn dung môi chiết 25
3.2.2. Chọn tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 26
3.2.3. Xác định điều kiện chiết bằng phương pháp ngâm chiết 27
3.2.3.1. Xác định thời gian chiết 27
3.2.3.2. Xác định số lần ngâm chiết 28
3.2.4. Xác định điều kiện chiết bằng phương pháp siêu âm 29

FDA Food and Drug Administration Cục Quản lý Thực phẩm và
Dược phẩm
GC Gas Chromatography Sắc ký khí
h hour giờ
HPLC
(hay: LC)
High-Performance Liquid
Chromatography
Sắc ký lỏng hiệu năng cao
L
Length of chromatographic
column
Chiều dài cột sắc ký
N
2
Nitrogen gas Khí nitơ
FDA Food and Drug Administration Cục Quản lý Thực phẩm và
Dược phẩm
rpm round per minute vòng/phút
SD Standard Deviation Độ lệch chuẩn
UV-Vis Ultraviolet-Visible Tử ngoại-khả kiến
v/w volume/weight thể tích/khối lượng
min minute phút
v

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của nghệ 5
Bảng 3.1. Một số thành phần chính nghệ nguyên liệu 25


MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Màu sắc là một trong những yếu tố quan trọng tạo nên sức hấp dẫn cho các loại
thực phẩm. Từ lâu, con người đã biết sử dụng nhiều loại chất màu tự nhiên hay tổng hợp
trong chế biến thực phẩm. Tuy nhiên, gần đây đã có nhiều bằng chứng khoa học cho thấy
rằng một số chất màu tổng hợp có thể không an toàn cho người sử dụng. Vì vậy, việc
nghiên cứu tìm ra các chất màu tự nhiên không độc hại dùng trong chế biến thực phẩm
thay thế cho các chất màu tổng hợp ngày càng được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan
tâm.
Cây nghệ được sử dụng rất nhiều trong cuộc sống của chúng ta, nó chủ yếu được
con người sử dụng dưới dạng bột nghệ thô để bổ sung vào trong thực phẩm. Nhưng ít ai
biết được trong củ nghệ có chứa curcumin là một hoạt chất có khả năng chống ung thư,
chữa chứng loét dạ dày, có đặc tính kháng viêm vượt trội… Bên cạnh đó, với điều kiện khí
hậu nhiệt đới như ở Việt Nam, nghệ phát triển rất tốt và cho sản lượng nghệ củ rất cao. Do
vậy, có thể nói Việt Nam có một nguổn nguồn nguyên liệu rất dồi dào để sản xuất
curcumin ứng dụng làm chất màu thực phẩm hay dùng làm nguyên liệu sản xuất các chế
phẩm có giá trị cao dùng trong công nghệ dược phẩm, mỹ phẩm.
Nhằm góp phần khai thác cây nghệ ứng dụng trong công nghiệp, chúng tôi đã tiến
hành đề tài “Nghiên cứu chiết xuất curcuminoid từ củ nghệ vàng Việt Nam (Curcuma
longa L.) ứng dụng làm chất màu thực phẩm”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng quy trình công nghệ khả thi trong điều kiện
Việt Nam cho phép chiết xuất curcuminoid với hiệu suất cao và đạt yêu cầu làm chất màu
thực phẩm. 3. Nội dung nghiên cứu
Đề tài gồm các nội dung chính sau :
 Xác định điều kiện thich hợp chiết xuất curcuminoid từ bột nghệ bằng các Hình 1.1. Cây nghệ
1.1.3 Đặc điểm sinh trưởng
Nghệ là cây ưa ẩm, ưa sáng và có thể hơi chịu bóng, cây có biên độ sinh thái rộng,
thích nghi được với nhiều tiểu vùng khí hậu khác nhau. Sống được ở nơi có khí hậu nhiệt
đới điển hình như Việt Nam.
4

Ở miền Bắc nghệ được trồng vào mùa xuân, khi tiết trời có mưa phùn, đất đã đủ ấm,
khoảng tháng 2- 4. Ở miền Nam nghệ được trồng vào đầu mùa mưa, từ tháng 5-8, tùy vào
từng vùng.
Nghệ là cây không kén đất, chịu bóng râm nhưng không chịu được úng. Nghệ được
trồng bằng rễ củ. Sau khi thu hoạch, chọn những củ to, khoẻ, có nhiều nhánh mang mầm
để riêng nơi râm mát để làm giống giâm trồng cho vụ tiếp.
1.1.4 Phân loại [12]
Ở Việt Nam có chừng 18 loài nghệ gồm các loài: Curcuma aromatica, C.
cochinchinensis, C. thrichosantha, C. domestica, C. aeruginosa, C. pierreanna, C.
angustifolia, C. zedoaria, C. xanthorhiza, C. elata Roxb., C. rubescens, C. singularis, C.
Curcuma harmandii, C. parviflora. Nhiều loài nghệ trong số này đã được phát hiện và
nghiên cứu ở Việt Nam. Một số loài tuy có tên trong sách phân loại nhưng hiện nay không
tìm thấy. Ngược lại, một số loài nghệ khác được tìm thấy nhưng chưa được định danh.
1.1.5 Một số cây nghệ được trồng phổ biến ở Việt Nam [12]
Ở Việt Nam nói chung và ở miền Trung nói riêng rất thích hợp với sự sinh trưởng
củ nghệ.
 Curcuma aromatica: Nghệ rừng hay nghệ trắng, có ở Quảng Bình. Nghệ có hoa
màu hồng nhạt, thân cao từ 20 – 24 cm. Khi cây trưởng thành có thể cao khoảng 91cm, tán
lá rộng hình elip dài 90 – 100cm và rộng 20cm. Cây sinh trưởng và phát triển tốt nhất vào

Gluxit 5,2
Tinh dầu 3 - 5
Curcumin 0,3

1.1.7. Công dụng của nghệ
- Trong Đông y: Nghệ có vị đắng, cay, tính ấm, có tác dụng hành khi,
phá huyết ứ, thông kinh lạc.
- Trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm: Củ nghệ có chứa curcumin có màu
vàng rất đẹp. Do đó, nghệ được dùng để chế biến chất màu thực phẩm dưới dạng thô (bột
6

nghệ: turmeric powder) hay dưới dạng đã tinh chế (curcumin). Nó cũng là nguyên liệu
quan trọng để sản xuất curcumin dùng trong công nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm.
1. 2. Tổng quan về curcumin
1.2.1 Cấu trúc phân tử của các phân tử curcuminoid [14],[15]
Curcuminoid là các polyphenol và là chất tạo màu vàng cho củ nghệ.
Thành phần chính của curcuminoid là curcumin (I), ngoài ra còn có 2
loại curcuminoid khác là desmethoxycurcumin (II) và bis-
desmethoxycurcumin (III).
Curcumin có thể tồn tại ít nhất ở 2 dạng tautome là keto và enol. Cấu trúc
dạng enol ổn định hơn về mặt năng lượng ở pha rắn và dạng dung dịch. Dạng keto Dạng enol


2

HO
R

1

OH
R

2

O OH
-H
+

+H
+

7- Danh pháp IUPAC:
1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,6-heptadiene 3,5-dione
- Tên khác: curcumin, diferuloylmethan, Natural Yellow 3
- Công thức phân tử C
21
H
20

Ngoài ra, dựa vào phương pháp quang phổ UV người ta đã phát hiện được các dạng
đồng phân cis- của curcumin. Các dạng đồng phân này có điểm nóng chảy và độ bền thấp
hơn so với dạng bình thường (dạng trans-)
CH
3
O
OH
OCH
3

OH
O

O

H

8
Đồng phân cis-curcumin

1.2.2. Tính chất lý-hóa của curcumin

o
HO
CH
3
O

OH

OCH
3
o
o
HO
HO
OCH
3
CH
3
O
CHO

HO
OCH
3
o

OH
-

OH

- Môi trường kiềm: màu đỏ.
1.2.3.4. Tính không bền
a) Sự oxy hóa:
- Curcumin dễ bị oxy hóa bởi oxy không khí, oxy nguyên tử, các gốc tự do (ví dụ:
gốc peroxit) dẫn đến sự phá hủy các nhóm mang màu trong phân tử và làm mất màu vàng .
- Curcumin bị oxy hóa với KMnO
4
tạo ra vanillin trong khi đó sự hydro hóa tạo ra
hỗn hợp các dẫn xuất tetrahydro- và hexahydro
b) Tác dụng bởi nhiệt, ánh sáng:
Curcumin ít bền với nhiệt và ánh sáng. Vì vậy khi tiến hành tinh chế curcumin thì
nên tiến hành trong phòng tối hoặc có ánh sáng mờ, tránh tiếp xúc với axit, khi cô đuổi
chân không nên cô ở nhiệt độ 40
0
C để đảm bảo curcumin không bị biến tính
1.2.3. Chức năng sinh học của curcumin [16],[17]
Curcumin là một chất chống oxy hóa khá mạnh, có tác dụng bảo vệ tế bào và các mô
trong cơ thể khỏi tác hại của bức xạ tử ngoại, các gốc tự do. Đặc biệt, sự có mặt của 2
nhóm –OH ở 2 vòng đầu mạch làm cho curcumin có tính ưa nước hơn . Nhờ đó, phân tử
10

curcumin có thể xâm nhập không chỉ vào màng tế bào (vùng kỵ nước) mà cả phần bên
trong tế bào (vùng ưa nước), do đó có tác dụng chống oxy hóa càng hiệu quả hơn . Những
nghiên cứu thực hiện trên các mô hình nuôi cấy tế bào, trên động vật cũng như trên cơ thể
con người đã cho thấy vai trò của curcumin trong việc loại bỏ các gốc tự do gây ung thư,
đặc biệt là các bệnh liên quan đến sự thoái hóa và đột biến tế bào.
a. Hoạt tính chống ung thư
Curcumin là chất hủy diệt tế bào ung thư vào loại mạnh nhất theo cơ chế hủy diệt từng
bước, ức chế hoạt hóa tín hiệu NF-Kappa B. Đây là yếu tố đóng vai trò quan trọng trong
giai đoạn khởi phát và tiến triển của ung thư. Chính vì vậy mà nó có tác dụng kìm hãm tế

mùi hôi như clo, nó thường được dùng trong chất tan công nghiệp và chất đông lạnh.
c. Các chức năng sinh học khác :
Curcumin có khả năng giải độc và bảo vệ gan, bảo vệ và làm tăng hồng cầu, loại bỏ
cholesterol xấu, điều hòa huyết áp, hạ mỡ máu, ngăn chặn béo phì, xóa bỏ tàn nhang, đồi
mồi, trứng cá (mũi đỏ), chống rụng tóc (hói ), giúp mau chóng mọc tóc, làm cho da dẻ
hồng hào, tăng cường sắc đẹp (mỹ phẩm hồi sinh), sức lực và cả tuổi thọ…
1.2.4. Ứng dụng của curcumin
a. Trong công nghiệp thực phẩm:
Hiện nay, những quy định về sử dụng chất màu thực phẩm tổng hợp rất nghiêm ngặt.
Điều này đã thúc đẩy sự phát triển của nền công nghiệp sản xuất và ứng dụng các chất màu
tự nhiên làm phụ gia tạo màu cho thực phẩm. Curcumin đã được các tổ chức FDA ở Mỹ,
Canada và EU cho phép sử dụng làm chất màu (mã số E100) để tạo màu vàng hay vàng
cam cho nước giải khát, pho mát, càry, mù tạt… Liều lượng sử dụng cho phép là 0 – 0,5
mg/kg thể trọng.
b. Trong công nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm:
Hiện nay, curcumin ở nhiều nước trên thế giới được coi như vừa là thuốc vừa là thực
phẩm chức năng giúp phòng ngừa và hỗ trợ điều trị ung thư, viêm loét dạ dày tá tràng, giải
độc gan, tăng sức đề kháng của cơ thể. Nó được dùng dưới nhiều dạng: bột, viên ép, viên
con nhộng, dạng trà, dạng thuốc tinh chất để tăng thêm việc tiêu hoá và chức năng gan, để
giảm đau khớp và điều hoà kinh. Vì nghệ có nhiều ứng dụng trong y học nên nó đã được
nhiều nhà sản xuất quan tâm và cho ra nhiều sản phẩm trên thị trường như Biocurmin của
công ty TNHH Dược phẩm Châu Á (Biocurmin là sự kết hợp giữa nghệ và tiêu giúp cho
việc hấp thụ nghệ trong dạ dày nhanh hơn); sản phẩm Bách phụ khang của Công ty TNHH
TM Mediproducts (đây là sự kết hợp giữa curcumin và trinh nữ hoàng cung giúp điều trị
bệnh u xơ tử cung)….
1.3. Các phương pháp chiết chất màu tự nhiên
1.3.1. Phương pháp ngâm chiết [18]
12

Nguyên lý : Phương pháp hoá học dùng để tách một hoặc nhiều cấu tử ra khỏi một

thế làm tăng hiệu suất chiết lên nhiều lần. Trong phương pháp này, thường dùng CO
2
trạng

1
tức là ở nhiệt độ và áp suất cao hơn điểm tới hạn của nó
13

thái siêu tới hạn làm dung môi chiết (đôi khi trộn với vài % dung môi phân cực nào đó như
etanol, metanol, 2-propanol để làm tăng khả năng hòa tan carotenoit của CO
2
) do nó cho
phép chiết nhanh, chọn lọc, không làm oxy hóa carotenoit và an toàn trong vận hành.
1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài
1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu về chiết xuất curcumin
- Người đầu tiên nghiên cứu về chiết xuất curcumin là ông Taguchi (Nhật Bản)[4].
Taguchi đã dùng phương pháp siêu âm để chiết xuất curcumin và ông cũng đã các định
được các thông số tối ưu: dung môi cồn 70
0
, pH = 3, chiết trong 15 phút. Ông nhận thấy
rằng chiết bằng phương pháp siêu âm thì sẽ cho hiệu suất cao và chất lượng curcumin tốt
hơn.
- Khoa Hóa và Sinh hóa Ứng dụng thuộc Đại học Kumamoto, Nhật Bản (2000) [20]
đã dùng carbon dioxyt siêu tới hạn để chiết dầu nghệ.
- Năm 2007, Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Dược liệu thuộc Đại học Banaras Hindu
(Ấn Độ) [21] đã tiến hành chiết curcumin sử dụng lò vi sóng để hiệu suất chiết curcumin
cao hơn. Aceton được chọn làm dung môi chiết bởi vì nó có thể hòa tan tốt curcumin. Điều
kiện chiết xuất (tần số bức xạ vi sóng sử dụng, thời gian chiếu xạ, kích thước hạt nguyên
liệu) đã được tối ưu hóa. Curcumin chiết ra được định lượng bằng phương pháp HPLC và

2.1.2.1 Hóa chất
 Dung môi: etanol, aceton, acetat etyl,n-hexan
2.1.2.2 Dụng cụ
 Phễu lọc
 Ống nghiệm
 Bình tam giác
 Cốc thủy tinh,ống đong
 Pipet,ống bóp cao su
 Giấy lọc, giấy bạc, bông y tế, cối đá, màng PE
 Hệ thống Soxhlet
2.1.2.3 Thiết bị
 Thiết bị sấy lạnh (Phòng thí nghiệm Nhiệt – Lạnh, Đại học Nha Trang)
 Tủ sấy Memmert (Đức)
 Máy đo quang UV-Vis (Thermo Fisher, Mỹ)
 Bếp khuấy từ gia nhiệt (IKA, Đức)
 Thiết bị cô chân không RV 10 Control V (IKA, Đức)
 Bể siêu âm S300/H tần số 35 kHz (Elma, Đức)
 Cân phân tích  0,1 mg (Satorius, Đức)
 Bình khí Nitơ
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Phương pháp xử lý nguyên liệu
16

Tiến hành: Nghệ tươi (3 kg) đem rửa sạch, để ráo, gọt vỏ, thái lát mỏng rồi sấy ở
50
0
C đến vừa khô giòn. Sau đó, xay thành bột rồi dùng lọ thủy tinh sẫm màu, bảo quản
trong ngăn mát tủ lạnh.

Hình 2.1. Xử lý nghệ thành bột nghệ

Hình 2.2. Sơ đồ quy trình dự kiến chiết chất màu curcuminoid
từ bột nghệ
Để xây dựng quy trình chiết đạt hiệu quả kinh tế cao nhất, cần khảo sát sự phụ thuộc
của hiệu suất chiết curcumioid vào các yếu tố sau:
- Dung môi chiết: Trong nghiên cứu này, chỉ khảo sát các dung môi chiết là aceton,
etanol, acetat etyl, acetat etyl/aceton 5/1
- Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: thay đổi từ 20/1 – 120/1 (v/w)
- Phương pháp chiết: khảo sát phương pháp ngâm chiết, chiết bằng siêu âm và chiết
bằng Soxhlet
- Thời gian chiết và số lần chiết: thay đổi tùy theo phương pháp chiết
+ Ngâm chiết: 2 – 12 h/lần; chiết 1- 8 lần; ở nhiệt độ phòng
+ Siêu âm: 5 – 25 min/lần; chiết 1-9 lần; ở 30
0
C
Chiết curcuminoid

Dịch chiết curcuminoid
Cô dưới áp suất thấp
Tinh chế sơ bộ
Bột nghệ
Sản phẩm
Dịch chiết curcuminoid cô đặc
18

+ Dùng Soxhlet: chiết đến khi dịch chiết hết màu; ở 80
0
C
2.2.4. Xây dựng quy trình chiết xuất curcumin từ bột nghệ
2.2.4.1. Chọn dung môi chiết


tuyệt đối
Etanol
70%

Aceton
+ 5 ml dung môi
Acetat etyl/aceton
5/1
Acetat
etyl
Đo quang – Tính hiệu suất chiết
Lọc lấy dịch chiết
Siêu âm 10 phút
19

Sau đó, lọc lấy dịch chiết. Dùng micropipet hút 0,1 ml dịch lọc pha loãng thành 10 ml bằng
etanol rồi đem đo quang ở 425 nm.
Xác định hiệu suất chiết curcuminoit (%) theo công thức :
% = [lượng curcumin chiết được / curcumin tổng số]*100%
trong đó: lượng curcumin chiết được và curcumin tổng số được xác định bằng phương
pháp đo quang UV-Vis (phụ lục 2)
Từ đó, chọn dung môi chiết thích hợp.
2.2.4.2. Chọn tỷ lệ dung môi/nguyên liệu