BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

SESAVANH MENVILAY

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH VÀ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN
HÓA HỌC TRONG THÂN RỄ CỦA BA LOẠI NGHỆ:
NGHỆ VÀNG (CURCUMA LONGA LINN.), NGHỆ ĐEN
(CURCUMA AERUGINOSA ROXB.) VÀ NGHỆ TRẮNG
(CURCUMA MANGGA VALETON & ZIJP.)
THU HÁI TẠI TỈNH CHAMPASACK, LÀO

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Đà Nẵng - Năm 2019


ii

MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN

i

MỤC LỤC

ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT


2

4.

Phương pháp nghiên cứu

2

5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3

6.

Cấu trúc của luận án

4

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

5

1.

Giới thiệu về thực vật chi Curcuma, họ gừng

5



12

1.2.6. Curcuma elata Roxb.

13

1.2.7. Curcuma pierreana Gagnep.

14

1.2.8. Curcuma cochinchinnenis Gagnep.

15


iii

1.2.9. Curcuma sp. aff. rubescens.

15

Một số loại nghệ có ở Lào

16

1.3.1. Curcuma longa Linn. (Nghệ vàng)

17


27

1.6.1. Cấu tạo của curcumin

28

1.6.2. Tính chất vật lý của curcumin

29

1.6.3. Tính chất hóa học của curcumin

30

1.6.4. Các hoạt tính sinh học của curcumin

32

1.7.

Ứng dụng curcumin

34

1.7.1. Trong ngành y

34

1.7.2. Trong công nghiệp


2.2.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

43

2.2.3. Phương pháp định danh thành phần hóa học bằng sắc ký khí ghép khối

44

phổ (SKK-KP)
2.2.4. Các phương pháp nghiên cứu tinh dầu

44

2.2.5. Các phương pháp nghiên cứu dịch chiết hữu cơ

49

2.2.6. Chiết tách curcumin bằng dung dịch KOH

51

2.2.7. Phân lập và xác định công thức cấu tọa curcumin

52


iv

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.

55

trắng Lào
3.3.

Xác định thành phần hóa học của tinh dầu các loại nghệ Lào

56

3.3.1. Thành phần hoá học tinh dầu nghệ vàng

56

3.3.2. Thành phần hoá học tinh dầu nghệ đen

58

3.3.3. Thành phần hoá học tinh dầu nghệ trắng

60

3.3.4. So sánh thành phần và hàm lượng trong tinh dầu các loại nghệ Lào với

65

tinh dầu cùng loại nghệ ở các nước
3.4.

Thành phần hóa học dịch chiết n-hexane nghệ Lào


89

3.6.

Thành phần hóa học dịch chiết ethyl acetate của nghệ Lào

95

3.6.1. Thành phần hoá học dịch chiết ethyl acetate của nghệ vàng

95

3.6.2. Thành phần hoá học dịch chiết ethyl acetate của nghệ đen

97

3.6.3. Thành phần hoá học dịch chiết ethyl acetate của nghệ trắng

99

3.7.

Thành phần hóa học dịch chiết methanol của nghệ Lào

3.7.1. Thành phần hoá học dịch chiết methanol của nghệ vàng

104
104




116

3.9.3. Phân lập và xác định công thức cấu tạo của curcumin

118

KẾT LUẬN

122

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

124

KIẾN NGHỊ

124

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ

126

TÀI LIỆU THAM KHẢO

127

PHỤ LỤC



DMC

Demethoxycurcumin

DEPT

Distortionless Enhancement by Polarisation transfer

d

Doublet

ESI-MS

phổ khối ion hóa bằng bụi electron

EtOH

Ethanol

EtOAc

Ethyl acetate

EsTB

Ester trung bình

GC


Phổ hồng ngoại

J(Hz)

Hằng số tương tác (NMR)

KHCN

Khoa học công nghệ

MS

Phổ khối

MHz

Megahertz

NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân


vii

NXB

Nhà xuất bản

ppm


TB

Trung bình

TPHH

Thành phần hóa học

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

UV-Vis

Phổ hấp thụ phân tử

ppm

Độ dịch chuyển hóa học


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng

Ký

Trang


56

nghệ trắng Lào
3.6

Thành phần hóa học của tinh dầu nghệ vàng Lào

57

3.7

Thành phần hóa học tinh dầu nghệ đen Lào

58

3.8

Thành phần hóa học tinh dầu nghệ trắng Lào

60

3.9

Thành phần định danh tinh dầu của các loại nghệ Lào

62

3.10



75

3.15

Hàm lượng dịch chiết nghệ đen bằng dung môi n-hexane

76

3.16

Thành phần hóa học dịch chiết n-hexane của nghệ đen Lào

77

3.17

Hàm lượng dịch chiết nghệ trắng bằng dung môi n-hexane

78

3.18

Thành phần hóa học dịch chiết n-hexane của nghệ trắng Lào

79


ix


3.24

Hàm lượng dịch chiết nghệ trắng bằng dung môi dichloromethane

89

3.25

Thành phần hóa học dịch chiết dichloromethane của nghệ trắng

90

Lào
3.26

Thành phần định danh dịch chiết dichloromethane của các loại

91

nghệ Lào
3.27

Hàm lượng dịch chiết nghệ vàng bằng dung môi ethyl acetate

95

3.28

Thành phần hóa học của dịch chiết ethyl acetate nhệ vàng Lào


101`

3.34

Hàm lượng dịch chiết nghệ vàng bằng dung môi methanol

104

3.35

Thành phần hóa học dịch chiết methanol của nghệ vàng Lào

105

3.36

Hàm lượng dịch chiết nghệ đen bằng dung môi methanol

106

3.37

Thành phần hóa học dịch chiết methanol của nghệ đen Lào

106

3.38

Hàm lượng dịch chiết nghệ trắng bằng dung môi methanol


115

3.44

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến mật độ quang

115


x

3.45

Kết quả định lượng curcumin bằng HPLC

118

3.46

Phân tích phổ hồng ngoại (IR) của chất M1

119

3.47

Phổ 1H-NMR (MeOD, 500 MHz) của chất M1

120

3.48


Lá, hoa và thân rễ của Curcuma zedoaria Roscoe.

10

1.4

Lá, hoa và thân rễ của Curcuma xanthorhiza Roxb.

12

1.5

Lá, hoa và thân rễ Curcuma aeruginosa Roxb.

13

1.6

Lá, hoa của Curcuma elata Roxb.

14

1.7

Lá, hoa và thân rễ của Curcuma pierreana Gagnep.

15

(Ở Quảng Trị)

19

Zijp. Lào
1.13

Lá, hoa và thân rễ của nghệ trắng Curcuma aromatica. Lào

19

2.1

Thân rễ nghệ vàng (Curcuma longa Linn.) Lào

40

2.2

Thân rễ nghệ đen (Curcuma aeruginosa Roxb.) Lào

40

2.3

Thân rễ nghệ trắng (Curcuma mangga Valeton &Zijp.) Lào

41

2.4

Thân rễ nghệ vàng Lào (Curcuma longa Linn.) sau khi sơ chế

49

2.9

Sơ đồ chiết tách curcumin bằng dung dịch KOH

51

2.10

Sơ đồ phân lập và xác định cấu trúc curcumin từ phẩm màu kết

52

tinh nghệ vàng
3.1

Tinh dầu nghệ Lào

55

3.2

Tinh thể phẩm màu từ nghệ vàng

116

3.3

Phổ UV-VIS chất màu (A) và chất curcumin chuẩn (B)

4000 năm, bắt nguồn từ văn hóa AyerVeda tại Ấn Độ nó được thêm vào hầu hết các
món ăn dù đó là thịt hay rau. Ngày nay nghệ là nguồn chất quý, có giá trị kinh tế
cao. Chính vì vậy, việc nghiên cứu chiết tách xác định thành phần hóa học và xác
định cấu trúc của hợp chất được tách ra từ củ nghệ có ý nghĩa vô cùng quan trọng
và cần thiết. Nhiều công trình nghiên cứu ở các nước trên thế giới đã chứng minh
rằng curcumin có hoạt tính sinh học cao như bảo vệ gan, giảm đau, kháng ung thư,
kháng loét, kháng nấm, kháng khuẩn, chống oxy hóa [17],[35]. Do hoạt tính sinh
học quý giá của chất curcumin nên việc nghiên cứu chiết tách, xác định thành phần
hóa học, xác định cấu trúc và sử dụng curcumin đang được các tác giả nhiều nước
tiếp tục nghiên cứu sâu hơn. Trong đó chưa có công trình nghiên cứu nào nghiên
cứu sâu sắc về thân rễ cây nghệ Lào kể cả việc phân lập và xác định cấu trúc của
chất curcumin trong củ nghệ Lào. Do tầm quan trọng và ứng dụng của chất
curcumin về nhiều mặt, việc nghiên cứu, phân lập và xác định cấu trúc của
curcumin trong củ nghệ Lào có ý nghĩa quan trọng khoa học, cũng như thực tiễn
ứng dụng các loại nghệ Lào. Mặt khác, việc nghiên cứu này cũng nhằm để giúp
ngành nông nghiệp và công nghiệp của Lào chủ động được việc phát triển giống
nghệ, nguồn nguyên liệu curcumin trong nước, giúp người dân hiểu sâu sắc về tầm
quan trọng của cây và giải quyết việc làm cho người dân, phát triển kinh tế bền
vững cho địa bàn tỉnh Champasack Lào và cũng như địa bàn bốn tỉnh miền Nam
Lào. Với hy vọng có thể góp một phần nhỏ vào việc giải quyết vấn đề trên, tôi đã
chọn đề tài “Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong thân
rễ của ba loại nghệ : nghệ vàng (Curcuma longa Linn.), nghệ đen (Curcuma


2

aeruginosa Roxb.) và nghệ trắng (Curcuma mangga Valeton & Zijp.) thu hái
tại tỉnh Champasack, Lào” để thực hiện nội dung luận án tiến sĩ.

2. Mục đích nghiên cứu

3

các chất từ thực vật.
- Tìm hiểu về các phương pháp chiết tách đạt hiệu quả cao nhất đối với các
loại nghệ, xác định cấu trúc của curcumin.
* Phương pháp thực nghiệm :
- Phương pháp thu m u nguyên liệu, xử lý và bảo quản m u . Áp dụng các
phương pháp trọng lượng, phân hủy m u phân tích để khảo sát độ ẩm, hàm lượng
tro, hàm lượng kim loại nặng.
- Tách tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn theo hơi nước.
- Xác định các hằng số vật lý của tinh dầu: tỷ trọng, chỉ số khúc xạ, tỉ khối tinh
dầu.
- Xác định các chỉ số hóa học của tinh dầu: chỉ số axit, chỉ số este, chỉ số xà
phòng hóa của tinh dầu nghệ.
- Chiết tách m u trong thân rễ nghệ vàng Lào, thân rễ nghệ đen Lào và thân rễ
nghệ trắng Lào khô bằng phương pháp soxhlet với dung môi n-hexane, dichlorome
thane, ethyl acetate và methanol.
- Nghiên cứu, khảo sát quá trình chiết các thành phần có trong thân rễ nghệ
vàng Lào, thân rễ nghệ đen Lào và thân rễ nghệ trắng Lào khô với dung môi nhexane, dichloromethane, ethyl acetate và methanol.
- Nghiên cứu chiết tách curcumin bằng dung dịch KOH.
- Định danh và định lượng chất màu từ nghệ vàng bằng phương pháp phổ hấp
thụ phân tử (UV-Vis) và phương pháp phổ sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).
- Phân lập curcumin bằng phương pháp phương pháp sắc ký bản mỏng và
phương pháp sắc ký cột.
- Phương pháp phổ dể xác định cấu trúc : Phổ hồng ngoại (IR), phổ khối MS,
phổ cộng hưởng từ hạt nhân một chiều (1H. NMR, 13C- NMR, DEPT) và hai chiều
(HSQC, HMBC, 1H-1H COSY).

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
* Ý nghĩa khoa học

trang, gồm có các phần:
trang

Chương 1: Tổng quan

35 trang.

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 13 trang.
Chương 3: Kết quả và thảo luận 69 trang.
Kết luận và kiến nghị 15

trang


5

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1. Giới thiệu về thực vật chi Curcuma, họ gừng
1.1. Tìm hiểu về chi Curcuma, họ gừng
Họ gừng ( Zingiberaceae ) là một trong các họ thực vật khá lớn, là một họ thảo
mộc sống lâu năm với các thân rễ bò ngang hay tào củ trong đó nhiều loại là các
loại cây cảnh, cây gia vị, hay cây thuốc quan trọng. Các thành viên quan trọng nhất
của họ này là gừng, nghệ, riềng, đậu khẩu và sa nhân.
Họ gừng bao gồm 47 chi và khoảng 1300 loại. Ở Việt Nam và các nước Đông
Dương chi (Curcuma) gồm 19 loại. Theo tài liệu ở Bangladesh có từ 16-20 loại, ở
Ấn độ, Trung Quốc và Đông dương có từ 20-25 loại, ở Malaysia có từ 16-20 loại, ở
Nepal có từ 10-15 loại, ở Philippin có từ 12-15 loại, ở Thái Lan có từ 30-40 loại. Do
đó nhìn chung chưa có sự thống nhất giữa các tài liệu về số lượng các loại trong chi
(Curcuma) [38].
Theo các tài liệu [6],[7],[8] đã cho thấy ở Lào và các nước Đông Dương, chi

thực vật thân thảo lâu năm, nó có thể đạt đến chiều cao hơn 1 mét. Cây tạo nhánh
cao, hình trụ, thân rễ khỏe, nhiều thịt và có rất nhiều nhánh, thân rễ có mùi thơm,
phát triển thành củ hình khối. Lá cây nghệ dài, hình mũi mác hay hình trái xoan,
mọc cùng với hoa hoặc mọc sau hoa, lá có bẹ ở gốc phân biệt với nhau bằng phiến
lá ở giữa. Bông của cây thường có hình trụ với một vài bông, có màu sắc đặc trưng
đôi khi chỉ thưa thớt có vài bông hình trứng và không có lông. Củ nghệ có vị đắng,
cay, mùi thơm hắc [5],[23].
Cây nghệ có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Tamil Nadu, phía đông nam Ấn Độ.
Người Ấn Độ dùng một loại tinh chất từ củ nghệ để rửa mắt trong việc chữa viêm
kết mạc. Ngày nay, nghệ là một cây trồng quen thuộc ở khắp các nước vùng nhiệt
đới : Ấn độ, Việt Nam, Lào, Trung Quốc, Indonesia, Cumpuchia, Thái Lan…
Nghệ trồng thích hợp vào mùa mưa, hoặc trên đất có điều kiện đủ ẩm, hoặc
dưới tán rừng thưa. Thường nghệ trồng vào mùa mưa Đông –Xuân và khi cây nghệ
ngừng phát triển lá non, lá già đã bắt đầu khô ở mép, ngả vàng nhạt, đào cây nghệ
thấy vỏ củ có màu vàng s m là đến lúc thu hoạch [26], [36].
1.2.1. Curcuma aromatica Salisb.
Curcuma aromatica Salisb. (Hình 1.1) còn có nhiều tên gọi khác là nghệ trắng,
nghệ rừng, nghệ sùi, Trung Quốc: Yujin, Anh: Aromatic turmeric, Zellow zedoary,


7

Wildturmeric, Pháp: Safran desindes, Thái lan: wan nang kham và ở Lào có tên là
nghệ trắng. Cây thảo cao đến 1m, có thân rễ to và các củ hình trụ. Lá thuôn hoặc
hình mũi mác rộng, hơi có long nhung ở mặt dưới. Cán hoa mọc từ rễ, bên cạnh lá
và thường xuất hiện trước lá. Cụm hoa hình trụ màu hồng hồng. Loại nghệ này
thường có ở Ấn Độ, Trung Quốc, Việt Nam, Campuchia, Lào [7].

Hình 1.1 Lá, hoa và thân rễ của Curcuma aromatica Salisb. (Ảnh : Internet)
Thành phần hóa học của Curcuma aromatica Salisb.

Cây cao 0,6- 1m thân rễ to mang những củ hình trụ hay hình bầu dục màu
vàng cam s m, thơm. Lá hình trái xoan thon nhọn ở hai đầu, hai mặt đều nhẵn, dài
tới 45cm, rộng tới 18cm, cuống lá có bẹ. Cán hoa nằm giữa các lá, dài tới 20cm,
mang cụm hoa hình trụ hay hình trứng dài, lá bắc dạng màng, màu trắng hay hơi
lục, các lá bắc phía trên không sinh sản hẹp hơn, và có màu hơi tím nhạt. Đài có 3
răng tù, không đều nhau. Tràng có ống dài hơn 2-3 lần, có các thủy bên đứng và
phẳng, thủy giữa hơi lớn hơn và có mũi nhọn.Quả nang có 3 ô, mở bằng 3 van, hạt
có áo hạt [40].
Thành phần hóa học của Curcuma longa Linn.
Thành phần hóa học tinh dầu thân rễ Curcuma longa Linn. gồm các chất sau :
d-  -phellandrene (1%),  -sabinene (0,6%), cineole (1%), borneol (0,5%), và một
ceton thơm C15H20O gọi là ar-turmerone (40%).
Tinh dầu thân rễ Curcuma longa Linn. ở Việt Nam gồm các chất chính sau :
zingiberene (1,5%),  - sesquiphellandrene (3%), ar- curzenenone (1%) [37].
Tinh dầu thân rễ Curcuma longa Linn. từ vùng Himalaya thấp ở Bắc Ấn Độ


9

Hình 1.2. Lá , hoa và thân rễ của Curcuma longa Linn. (Ảnh : Sesavanh)
gồm 52 hợp chất (chiếm 98,6%). Các thành phần chính là  -turmerone (44,1%),
 - turmerone (18,5%), và ar-turmerone (5,4%). Từ tinh dầu lá 61 thành phần đã

được nhận dạng chiếm 99,8% tinh dầu và thành phần chủ yếu là  - phellandrene
(53,4%), terpinolene (11,5%), và 1,8 cineole (10,5%) [66],[76].
Tinh dầu thân rễ Curcuma longa Linn. từ đồng bằng Bắc Ấn Độ gồm 84 cấu tử.
Các thành phần chính là

1,8 cineole (11,2%),  -turmerone (11,1%),  -


zingiberene (1,0%, 0,3%), benzofuran 6-ethyxyl-4,5,6,7- tetrahydro-3,6-dimethyl-5isopropyl (2,09%, 2,8%), 2,4-diisopropynyl-1-methyl-1-vinyl-cyclohexane (1,3%,
1,3%), germacrone (1,8%, 2,3%),  - cadinole (1,4%, 0,9%), T-muurolol (1,5%,
1,3%), d n xuất furanodiene (1,6%, 3,8%) tương ứng với m u 1và m u 2 [19], [57].
Thành phần hóa học tinh dầu thân rễ Curcuma zedoaria Roscoe. tỉnh Đắc Nông
có các thành phần chính là : camphene (2,68%), camphor (8,66%), cuzerenone


11

(41,98%), 3,7- cyclodecandiene-1-on (6,7), benzene, 1- methoxy-3-methyl- (2,47%)
[28].
Tinh dầu lá của loại Curcuma zedoaria Rosc. ở Ấn Độ được chiết bằng phương
pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước và phân tích bằng phương pháp GC và GC/MS.
Có 23 cấu tử được xác định, chiếm khoảng 75% tinh dầu. Các cấu tử chính có trong
tinh dầu là α-terpinyl acetate (8,4%), isoborneol (7%), dehidrocurdione (9%) và
selina-4(15),7(11)-diene-8-on (9,4%) [50],[79].
Năm 2003, theo một công bố kết quả nghiên cứu thân rễ Curcuma zedoaria
Roscoe. ở Đài Loan, Trung Quốc cho thấy trong tinh dầu có các chất chính là:
epicurzerenone (24,08%), curzerene (10,36%), curdione (7,00%), 5-isopropylidene
-3-8- (4,3%), isocurcumenol (2,98%), spathulenol (2,95%), curzereneone (2,39)
[51].
1.2.4. Curcuma xanthorhiza Roxb.
Curcuma xanthorhiza Roxb. (Hình 1.4) có tên gọi khác là nghệ rễ vàng, nghệ
cary, cây thảo sống nhiều năm, thân rễ màu cam đậm. phiến lá thường có bớt tía.
Cụm hoa cao 40 cm, có 2 bẹ. Lá màu xanh, ngọn màu tía. Cánh hoa đỏ, cánh hoa
trên có mũi. Phân bố ở nhiều nước châu Âu và châu Á. Ở việt Nam chỉ mới biết có
trồng ở Cần Thơ. Nghệ rễ vàng được dùng để trị bênh sung huyết gan, vàng da,
viêm túi mật, viêm ống mật, bí tiểu tiện, sỏi mật, tăng cholesterol huyết, lên men
ruật, bệnh đường niệu và niêm mô tế bào [7].
Thành phần chủ yếu của tinh dầu thân rễ Curcuma xanthorhiza Roxb. là



13

Tinh dầu thân rễ Curcuma aeruginosa Roxb. ở Indonesia được xác định chứa
các hợp chất chính sau : isocurcumenol (8,5%),  - eudesmol (6,5%), curdiol
(3,6%), curcumenol (9,9%), curcumanolides A và B (11,4%), dehydrocurdiol
(9,4%) và curcumol (1,9%) [50].
Ở Việt Nam, thành phần chính trong tinh dầu thân rễ Curcuma aeruginosa
Roxb. chủ yếu là curzerene (16,2%), germacrone (13,6%), 1,8- cineole (13,5%),
camphor (5,7%) [12].
Năm 1998, Phan Tống Sơn và cộng sự đã nghiên cứu thành phần hóa học
thân rễ nghệ xanh ở Việt Nam và đưa ra kết luận: trong tinh dầu thân rễ gồm có  pinene (1,23%), 1,8- cineole (2,98%), camphor (1,61%),  - elemene (2,82%)… vá
xác định được cấu trúc của một số thành phần chính như : curzerenone (19,90%),
geracra- 1,4,7 (11) – triene -8-on (12,83%) [34].

Hình 1.5. Lá, hoa và thân rễ Curcuma aeruginosa Roxb. (Ảnh : Internet)

1.2.6. Curcuma elata Roxb.
Curcuma elata Roxb. hay còn gọi là mì tinh rừng (Hình 1.6) cao hơn 1 m, củ
vàng tái phía trong vàng đậm hơn. Lá hình phiến bầu dục có thể to đến 100cm x
30cm. Phát hoa ở đất, xuất hiện trước lá, cao 20cm, lá hoa xanh, bầu dục rộng, các
lá hoa trên có màu tim tím, cánh hoa màu trắng hay hồng , cánh môi màu vàng.
Thành phần chính của tinh dầu thân rễ Curcuma aff elata Roxb. là curzerenone
(19,5%), germacrone (6,2%) và  - humulene (7,7%).
Thành phần chính ở tinh dầu hoa Curcuma aff elata Roxb. là camphor (20,7%)
và germacrone (15,2%) [21].