Luận án: Tách chiết, dẫn xuất, hoạt tính tinh dầu & curcumin từ Nghệ vàng Bình Dương

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HO CHI MINH TRUONG DAI HOC BACH KHOA PHAN THI HOANG ANH NGHIEN CUU QUY TRINH TACH CHIET, TONG HOP DAN XUAT VA XAC DINH TINH CHAT, HOAT TINH CUA TINH DAU VA CURCUMIN TU CAY NGHE VANG (CURCUMA LONG L.) BINH DUONG LUAN AN TIEN SI KY THUAT TP. HO CHI MINH NAM 2014 ĐẠI HỌC QUOC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN THỊ HOÀNG ANH NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁCH CHIET, TONG HỢP DAN XUẤT VÀ XÁC ĐỊNH TINH CHAT, HOẠT TÍNH CUA TINH DAU VA CURCUMIN TỪ CAY NGHỆ VÀNG (CURCUMA LONG L.) BÌNH DƯƠNG Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC CÁC CHAT HỮU CƠ Mã số chuyên ngành: 62 52 75 05 Phản biện độc lập 1: PGS.

Trần Lê Quan Phản biện độc lập2: TS. Trần Thị Minh Phản biện 1: PGS. Trần Thu Hương Phản biện 2: GS. Nguyễn Minh Đức Phản biện 3: PGS.

Nguyễn Ngọc Hạnh NGƯỜI HƯỚNG DÂN KHOA HỌC 1. Trần Thị Việt Hoa 2. Tran Văn Sung LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bat kỳ hình thức nào.

Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng theo yêu cau. Tác giả luận án Phan Thị Hoàng Anh TOM TAT LUẬN AN Luận án đã thực hiện được một số nội dung sau: Đã xác định hàm lượng, thành phan tinh dầu và curcuminoid trong củ Nghệ vàng (Curcuma longa L.) Bình Dương, khảo sát quy trình tách curcuminoid kết hợp tách tinh dầu từ củ Nghệ. Đã nghiên cứu quy trình phân lập 3 thành phần curcuminoid là: curcumin, demethoxycurcumin va bisdemethoxycurcumin từ hỗn hợp cureuminoid. Tổng hợp 30 dẫn xuất của curcuminoid, gồm 22 dẫn xuất của curcumin, 1 dẫn xuất của demethoxycurcumin và 7 dẫn xuất của bisdemethoxycurcumin.

Trong số đó có 10 dẫn xuất hoản toàn mới, chưa từng được công bồ trong các công trình trong và ngoải nước. Các dẫn xuất đều được định danh và xác định cấu trúc bang các phương pháp phân tích phổ MS, IR, NMR. Đã khảo sát hoạt tính kháng khuẩn, kháng nắm, kháng oxy hóa và kháng tế bào ung thư của curcuminoid và các dẫn xuất. Curcumin và các dẫn xuất thé hiện hoạt tính mạnh trong thử nghiệm gây độc tế bào ung thư tuyến tiền liệt PC3.

Dẫn xuất 19 có hoạt tính cao gấp 38 lần curcumin và có độ chọn lọc rất tốt với chỉ số SI = 26, đồng thời cau trúc thỏa mãn “quy tắc số 5” (rule of five) của Lipinski nên có nhiều tiềm năng nghiên cứu sâu hơn trong việc phát triển ứng dụng trong dược phẩm. ii ABSTRACT In this thesis, the content and composition of essential oil and curcuminoids from Curcuma longa L. rhizomes collected in Binh Duong province were determined. The combining process for extraction of curcuminoids and essential oil from the rhizomes was studied.

The separation and purification of three curcuminoid components was investigated. Thirty derivatives of curcuminoids including 22 curcumin derivatives, | demethoxycurcumin derivative and 7 bisdemethoxycurcumin derivatives were synthesized, characterized and determined the structure by the MS, IR, NMR spectroscopies. Among 30 synthesized compounds, there were 10 novel derivatives. Some biological activities including anti-bacterial, anti-fungal, antioxidant and cytotoxic activites of curcuminoids and their derivatives were also examined.

Curcuminoids and their derivatives showed potentials in the cytotoxicity against prostate cancer PC3 cell line. Derivative 19, which exhibited thirty-eightfold higher cytotoxicity than curcumin against PC3 cell line, high selectivity index SI = 26 and satisfied Lipinski “rule of five”, promises as a good candidate for further research in finding drug for prostate cancer treatment. lil LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS. Trần Thị Việt Hoa, GS.

Trần Văn Sung đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều thời gian công sức và truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức, kinh nghiệm bồ ích trong suốt thời gian thực hiện luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS. Ronald J Quinn, TS. Pham Ngọc, TS.V Hoàng (viện Eskitis, dai hoc Griffith, Queensland, Australia) đã giúp tôi có cơ hội được thực tập tại Eskitis, đã hướng dẫn, tạo điều kiện làm việc tốt nhất và dành cho tôi sự quan tâm, giúp đ to lớn trong thời gian tôi thực tập và sinh sống ở đây.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ban lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa, ph ng Sau đại học, khoa Kỹ thuật Hóa học và bộ môn Hóa Hữu cơ đã tạo cho tôi điều kiện thuận lợi để thực hiện và hoàn thành luận án này. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS. Phan Thanh Sơn Nam, ThS.Tran Đức Trọng, ThS. Lê Xuân Tiến đã hỗ trợ tôi rất nhiều, cho tôi nhiều góp qu báu trong quá trình thực hiện luận án.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô đồng nghiệp khác trong bộ môn Hữu co đã có nhiều chia s và là những người bạn luôn đồng hành c ng tôi trong thời gian thực hiện luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các em sinh viên đã đóng góp trong phần thực nghiệm của luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS. Phạm Thành Quân, PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh, các thầy cô trong hội đồng đánh giá luận án tiến s cấp cơ sở và các phản biện độc lập về những đóng góp qu báu để luận án này được hoàn thiện hơn.

Cuối c ng, xin cảm on gia đình tôi, những người thân yêu đã luôn ở bên cạnh, ủng hộ, động viên và luôn là điểm tựa tinh thần to lớn dé tôi có thé hoan thành luận án này. IV MỤC LỤC 9557.aA I | TONG QUAN.1 Tổng quan vỀ Cur€Umi1.--¿- - + 25% EE+EEEEEEE£E£E#EEEEEEEEEEE 1 511212111321 E xe, 3 1.2 Một số tính chất hóa Ï của curcumii.--- - - 6+ s+E+k+kEEsE+EeEeE£eEeEsesesxes 3 1.2 Hoạt tính sinh học của CULCUMIN .3 Tính khả dụng sinh học của CUrCU1T.4 Các phương pháp cải thiện tính khả dụng sinh học của curcumin .3 Cac nghiên cứu về tông hợp và hoạt tính sinh học của dẫn xuất curcumin .1 Các phương pháp tong hợp một số dẫn xuất của curcumin.2 Hoạt tinh sinh hoc của các dẫn xuất curcuminoid .cccccccceecceseseeeeeseeees 24 14 Giới thiệu về tinh dầu và các phương pháp trích ly curcuminoid và tinh dầu từ củ Nghệ vàng.1 Giới thiệu về tinh dầu củ Nghệ vàng (Curcuma longa L.2 Tổng quan một số nghiên cứu về trích ly curcuminoid từ củ Nghệ 0. 31 2 THỰC NGHIEM VA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.1 Mục tiêu nghiÊn CỨU.2 Nguyên liệu, hóa chất, thiẾt bị.3 Nội dung thực hiỆn.1 Nghiên cứu trích ly cureuminoid và tinh dầu từ củ Nghệ vàng (Curcuma longa L. Nghiên cứu phân lập 3 thành phần curcumin, DMC và BDMC từ hỗn hợp CULCUMINOIC.

Tống hop dẫn xuất pyrazole và isoxazole của cureuminoid.4 Xác định hoạt tính sinh học của tinh dầu, curcuminoid và các dẫn xuât curcuminoid tông hợp được. -- -- -- - < + sgk, 49 3 KET QUA - BAN LUẬN.1 Kết quả nghiên cứu trích ly curcuminoid va tinh dầu từ củ Nghệ vàng.1 Kết quả khảo sát quy trình trích ly curcuminoid và tinh dau từ củ Nghệ vàng .2 Kết quả phân tích hàm lượng và thành phan tinh dau, curcuminoid thu được băng phương pháp GC-MS, HPLC va LC-MS .3 Kết quả khảo sát trích ly curcuminoid băng phương pháp đun hồi lưu trực tiêp có sự hồ trợ CUA V1 SÓNE.2 Kết quả nghiên cứu phân lập 3 thành phần cureumin, DMC và BDMC từ hôn hợp CurCUẬ1T\O1(.1 Kết quả quá trình kết tỉnh lại.2 Kết quả quá trình sack cột phân lập 3 thành phần cureuminoid. Kết quả xác định một số tính chất héal các thành phần curcuminoid .24 Kết quả nhận danh và xác định cầu trúc các thành phan curcuminoid.3 Kết qua tong hợp dẫn xuất của cureuminoid.1 Nhận xét chung về quá trình tổng hop.2 Két qua dinh danh, xac dinh cau trúc các dẫn xuất .4 Két qua khao sat hoat tinh sinh hoc cua tinh dau, curcuminoid va dan XUAL vo 070.1 Kết quả khảo sát hoạt tính kháng khuẩn, kháng nam và kháng oxy hóa của tinh dâu Nghệ vàng. 115 342 Kết qua khao sat hoat tinh khang khuẩn, kháng nam của curcuminoid Va CAN XUAt 00077.

117 343 Kết qua khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của curcuminoid và dan XUÂÍ.LQ Q0 HH ng ng 0 6 6e 119 344 Kết quả khảo sát hoạt tinh gây độc tế bảo của curcuminoid và dẫn XUÂÍ.LQ Q0 HH ng ng 0 6 6e 124 KẾT LUẬN. G111 9191 1 1E 11191 11T H111 ng ng ng nen reg 129 CÁC TÀI LIEU CONG BO CUA TÁC GIA .-¿ 2 scscse+e+e+ezesesees 131 TAI LIEU THAM KHAO uu ceccsccecescssscscsccessevecscececscevacscscecscevacaceeevacaeneeess 132 VỊ DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1. Cấu trúc của các thành phân curcuminoid [ Ï ]|. a) Phố UV-Vis của cureumin.

— dung dịch curcumin 3,09x10° M trong NaOH 0,5M, --- dung dich curcumin 3,04 x 10°M trong acetic acid băng: b) Phố UV-Vis của dung dich curcumin 4,99 x 10° M trong NaOH 0,091M theo thời gian [7]. Các sản phẩm phân hủy curcumin trong môi trường kiềm [8]. Phản ứng đóng v ng dé xuất cho curcumin khi phơi sáng (A > 400 nm) [LL] —. Su phân hủy cua curcumin trong isopropanol (A > 400 nm) [ [ I].

Curcumin tác động vào các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát 0198911150110 61 7o-:. Co chế dé nghị cho phan ứng tao phức của curcumin-FeTM* [40]. DHZ (4-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-buten-2-one ) — half curcumin. Phan ứng trung hòa gốc tự do của curCumin.

Chuyén hóa sinh học và các sản phẩm chuyển hóa đề nghị cho curcumin trong huyét thanh chuột khi đưa vào băng đường 1. Diester cua curcumin với valine, glycine, glutamic acid và demethylenate piperic acid [108]. Các dẫn xuất của curcumin trong nghiên cứu của nhóm Chen [39]. Sự hình thành gốc tự do ortho-hydroxyphenol [39].

Các dẫn xuất trong nghiên cứu của nhóm Selvam [100]. Các dẫn xuất trong nghiên cứu của nhóm Zang [92]. Các dẫn xuất trong nghiên cứu [94] .--- ¿2-52 + ++s+sz£s+x+xeeezxexersreee 28 Hình 2. Quy trình Ì.

Hệ thống trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng. Phản ứng quét gốc tự do DPPH của chat kháng oxy hoá [139]. Sac k đồ HPLC của mẫu curcuminoid thu được từ quy trình 1. Kết quả SKBM của curcuminoid ban dau và sau kết tinh.

SKBM các phan đoạn sau chạy cột (CH›C1›:CHOH: 98:2 (v/v)). ----- << SS s1 sese2 62 Vil Hình 3. Sac k_ đồ HPLC của (A) curcumin, (B) DMC, (C) BDMC (phụ lục 8). Phố UV-vis (trong ethanol) của (A) curcumin, (B) DMC, (C) BDMC.

a) Cau trúc dẫn xuất 8 (4FPHC), b) SKBM của curcumin (vết 1) va 4FPHC (vét 2) dưới đèn UV (hệ dung môi DCM:EA 96/4, c) SKBM hiện màu bang hơi 10d. vee cesesesseseecsesescsesesesscsescssssssesesescssssseeseseeeeess 68 Hinh 3. Hoat tinh quét sốc tự do DPPH (so sánh IC so) của các curcuminoid va một số dẫn XUẬT. Cơ chế dé nghị trong phan ứng trung hòa gốc tự do của curcumin .