Xác định các chất màu có trong curcumin thô chiết từ củ nghệ vàng ở miền trung Việt Nam

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(28).2008 55 XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT MÀU CÓ TRONG CURCUMIN THÔ CHIẾT TỪ CỦ NGHỆ VÀNG Ở MIỀN TRUNG VIỆTNAM A STUDY ON IDENTIFYING THE COLOR SUBSTANCES IN THE RAW CURCUMIN EXTRACTED FROM TURMERIC COLLECTED FROM THE CENTRAL PROVINCES ĐÀO HÙNG CƯỜNG, Đại học Đà Nẵng NGUYỄN ĐÌNH ANH, NCS Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu xác định các thành phần chất màu có trong curcumin thô chiết từ củ nghệ vàng (Curcuma longa L.) ở một số tỉnh miền Trung nước ta. Nội dung nghiên cứu bao gồm nghiên cứu phổ UV-vis, IR và LC/MS của các chất màu curcumin thô chiết bằng etyl acetate/aceton và dung dịch xà phòng. Kết quả nghiên cứu cho thấy thành phần hợp chất mang màu có trong curcumin thô thay đổi theo phương pháp chiết. ABTRACT The article shows the results of study on identifying the color substances in the raw curcumin extracted from turmeric collected from the Central provinces of Vietnam. The content of the article includes the studying the spectrum graphs of raw curcumin extracted from turmeric with ethyl acetate:aceton or with soap solution in order to identify the color substances. Study results show that the color substances in the raw curcumin extracted by different methods are different. 1. Mở đầu Curcumin là phẩm màu thực phẩm tự nhiên có ký hiệu E100(i) [1] và được dùng để nhuộm màu cho nhiều loại thực phẩm khác nhau như dầu, mỡ, nhũ tương mỡ, kem, sản phẩm rau quả, bánh kẹo, bánh mì, thịt, cá, trứng và các sản phẩm từ thịt, cá, trứng, gia vị, súp, nước sốt, đồ uống, đồ ăn tráng miệng [2]. Màu vàng của củ nghệ vàng là tổ hợp các chất màu vàng trong nhóm curcuminoid, trong đó 3 chất màu chính là curcumin, demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin. Tùy theo phương pháp chiết tách khác nhau mà thành phần chất màu curcuminoid có trong curcumin thô thu được khác nhau. Trong công trình này, chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu xác định các chất màu có trong curcumin thô chiết từ củ nghệ vàng ở miền Trung Việt Nam. Chất màu curcumin chiết bằng dung môi etyl acetate:aceton tỷ lệ 5:1 (viết tắt là CurDM) và chất màu curcumin thô chiết bằng dung dịch xà phòng ở 960 2. Phương pháp nghiên cứu C (viết tắt là CurXP). Sử dụng phổ hồng ngoại với λ= 450÷4000 cm-1, để xác định các nhóm chức và TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(28).2008 56 kiểu liên kết đặc trưng của phân tử curcumin , mẫu curcumin thô được bọc trong viên nén KBr. Sử dụng quang phổ khả kiến với λ= 150÷650nm để xác định λmax của curcumin thô, mẫu pha 1% trong aceton. Điều kiện phân tích curcumin thô trên HPLC: cột Zorbax C18, 3.9x50mm, tốc độ dòng 1 ml/phút, dung môi metanol:nước, thời gian chạy 45 phút, detector ghi ở b ước sóng 254nm, thể tích mẫu bơm vào cột 2,5 microlit. Điều kiện phân tích curcumin thô trên MS: nguồn ion hóa ESI: nhiệt độ 3500C, lưu lượng khí 4 lít/phút, áp suất khí phun 15ps i, chân không ổn định ở 2,5x10 -5 3. Kết quả và thảo luận . Mẫu pha loãng trong MeOH, ly tâm, siêu lọc 0,2µm, tiêm vào máy LC/MS. 3.1. Định danh curcuminoid trong chất màu CurDM 3.1.1. Nghiên cứu phổ hồng ngoại Phổ hồng ngoại của chất màu curcumin thô chiết bằng etyl acetate:aceton (curDM) được cho trong hình 1. 4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 450.0 17.0 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 38.7 cm-1 %T 3821.95,36.95 3749.35,34.52 3434.09,21.66 2927.27,33.21 2860.23,35.27 1627.00,21.14 1603.00,21.65 1541.29,24.02 1510.85,17.28 1456.89,25.20 1429.73,25.03 1281.85,22.13 1233.68,26.32 1206.84,22.97 1183.10,24.32 1153.77,21.37 1050.85,25.31 1031.88,25.03 964.90,29.97 856.11,31.49 823.12,28.48 574.87,30.27 468.78,34.24 Hình 1. Phổ hồng ngoại của curDM trong viên nén KBr Phân tử curcumin có nối đôi liên hợp, nhân thơm với các nhóm cacbonyl chưa bão hòa ở vị trí α, β, nhóm xeton và nhóm OH [3]. Dựa trên các hướng dẫn giải phổ đồ [4], chúng tôi xác định được các liên kết và nhóm chức đặc trưng cho curcumin trong mẫu CurDM (xem bảng 1). Bảng 1. Các nhóm chức, liên kết có trong mẫu curDM Liên kết và nhóm chức λ chuẩn λ [4] λcur.DM cur.PA −OH 3600 ÷ 3200 3429,32 3511,27 −C=O 1750 ÷ 1650 1675,88 1627,10 −C=C− 1650 ÷ 1600 1626,60 1602,87 −C−O−C− 1150 ÷ 1100 1153,16 1153,79 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(28).2008 57 3050 1600 1500 1470 900÷ 700 2927,55 - - 1493,67 824,45 3015,62 - 1509,23 1429,61 856,35 So sánh phổ đồ của CurDM với λchuẩn 3.1.2. Nghiên cứu phổ UV-vis và CurPA (curcumin tinh khiết), chúng tôi nhận thấy có sai biệt các đỉnh dao động của các liên kết, nhóm chức. Điều này được giải thích là do có sự khác biệt về thành phần chất màu giữa chúng gây ra. Hình 2 là phổ UV-vis của chất màu CurDM và phổ đồ chuẩn [5] của curcumin. Hình 2. Phổ UV-vis của curcumin chuẩn và curDM Từ hình 2, chúng tôi nhận thấy phổ UV-vis của chất màu CurDM và phổ đồ chuẩn của curucmin đều có λmax tại 425 nm và điều này xác nhận sự có mặt của curcumin trong mẫu CurDM. Ngoài ra, từ phổ đồ của CurDM, chúng tôi còn nhận thấy có hợp chất khác không có λmax 3.1.3. Nghiên cứu phổ LC/MS trong vùng 250÷550 nm. Phổ đồ ion tổng của CurDM (hình 3) cho thấy có chứa có 3 chất với thời gian lưu tương ứng với curcuminoid là 20,3 phút, 21,2 phút và 21,4 phút. Hình 3. Sắc ký đồ của chất màu CurDM So sánh phổ LC/MS của 3 chất có thời gian lưu 20,3 phút (xem hình 5), 21,2 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(28).2008 58 phút và 21,4 phút với dữ liệu về curcuminoid [6], chúng tôi xác định được các hợp chất màu sau: Calebin A (C21H20O7, m/z = 384,120906), Cyclocurcumin (C21H20O6, m/z = 369,12599), DMC (C20H18O5, m/z = 338,115425), BDMC (C19H16O4, m/z = 308,10486), 4-(4-Methylphenyl)-2-pentanone (C12H16 O O O OCH3 OCH3 OH Calebin A HO O, m/z = 176,120112). Cấu trúc của Calebin A, cyclocurcumin và 4-(4-Methylphenyl)-2-pentanone được cho ở hình 4. Cyclocurcumin O O OH O CH3 HO OCH3 Hình 4. Cấu trúc của calebin A, cyclocurcumin, và 4-(4-methylphenyl)-2-pentanone Hình 5. Phổ LM/MS của CurDM, thời gian lưu 20,3 phút 3.2. Định danh curcuminoid trong chất màu CurXP 3.2.1. Phân tích trên phổ hồng ngoại Phổ hồng ngoại của chất màu curcumin thô chiết bằng dung dịch xà phòng (curXP) được cho trong hình 6. 4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 450.0 14.0 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40.0 cm-1 %T 1240.08,14,21 3749.13,37.82 3466.82,36.18 2994.97,33.85 1770.36,21.71 1759.44,22.33 1493.67,37.09 1383.65,33.21 1052.23,21.06 824.45,32.94 567.25,35.71 Hình 6. Phổ hồng ngoại của CurXP 4-(4-Methylphenyl)-2-pentanone TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(28).2008 59 Bảng 2. Các nhóm chức, liên kết có trong mẫu curXP Liên kết và nhóm chức λchuẩn λ [4] λcur.XP cur.PA −OH 3600 ÷ 3200 3466,82 3511,27 −C=O 1750 ÷ 1650 1705,0 1627,10 −C=C− 1650 ÷ 1600 1493,67 1602,87 −C−O−C− 1150 ÷ 1100 1052,23 1153,79 3050 1600 1500 1470 900÷ 700 2994,97 - - - 824,45 3015,62 - 1509,23 1429,61 856,35 C O Na O 1800 ÷ 1740 1770,36 1759,44 - - So sánh phổ đồ của CurDM với λchuẩn và CurPA (curcumin tinh khiết), chúng tôi nhận thấy chúng đều có đầy đủ các νOH, νCOOC, νphenyl, νC=C nhưng ở bước sóng thấp hơn. Dao động tại λ= 1770,36 và λ =1759,44 cm-1 đặc trưng cho muối của nhóm COO- 3.2.2. Nghiên cứu phổ UV-vis , do đó có thể khẳng định sự có mặt của phenolat trong mẫu curXP. Tiến hành đo mẫu dung dịch CurDM trên thiết bị UV-vis ở λ = 250÷550 nm (xem hình 7). Hình 7. Phổ UV-vis của CurXP và curcumin chuẩn So sánh phổ UV -vis của chất màu CurXP với phổ của curcumin chuẩn [5], chúng tôi nhận thấy chất màu CurXP có chứa curcumin vì pick của nó có bước sóng cực đại trùng hợp với trùng khớp với pick của curcumin chuẩn (λmax 3.2.3. Nghiên cứu phổ LC/MS = 425 nm). TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(28).2008 60 Phổ đồ ion tổng của CurDM (hình 8) cho thấy có chứa có 3 chất với thời gian lưu tương ứng với curcuminoid là 21,5 phút, 23,8 phút, 24,6 phút. Hình 8. Sắc ký đồ của chất màu CurXP Phổ đồ LC/MS của chất màu có thời gian lưu 21,5 phút được cho ở hình 9. Hình 9. Phổ LC/MS của CurXP, thời gian lưu 21,5 phút So sánh phổ LC/MS của 3 chất có thời gian lưu 21,5 phút, 23,8 phút và 24,6 phút với dữ liệu về curcuminoid [6], chúng tôi xác định được 8 hợp chất như sau: Cyclocurcumin (C21H20O6, m/z=369,12599); DMC (C20H18O5,m/z=338,115425); BDMC (C19H16O4, m/z=308,10486); 1,10-Bisabaladiene-1,4-diol (C15H26O2, m/z = 238,19328); 1,2-Dimethyl-4-(6-methyl-4-heptenyl)-1,3-cyclohexandiene (C16H26, m/z = 218,20345); 1,3,10-Bisabaladiene-9-one (C15H22O, m/z = 218,157065); 1,3,5,10- Bisabaladiene-9-one (C15H20O, m/z=216,151415); 4-(4-Methylphenyl)-2-pentanone (C12H16 4. Kết luận O, m/z=176,120112). Thành phần chất màu curcuminoid có trong chất màu curcumin thô thay đổi theo phương pháp chiết curcumin từ củ nghệ vàng. Chất màu curcumin thô thu được khi chiết bằng dung môi etyl acetate:aceton có chứa 5 chất màu curcuminoid, gồm: Calebin A; Cyclocurcumin; DMC ; BDMC và 4-(4-Methylphenyl)-2-pentanone. Chấ t màu curcumin thô thu được khi chiết bằng dung dịch xà phòng có chứa 8 chất màu, gồm: Cyclocurcumin; DMC; BDMC; 1,10-Bisabaladiene-1,4-diol; 1,2-Dimethyl-4-(6- methyl-4-heptenyl)-1,3-cyclohexandiene; 1,3,10-Bisabaladiene-9-one; 1,3,5,10- Bisabaladiene-9-one và 4-(4-Methylphenyl)-2-pentanone. Thành phần chất màu curcuminoid khác nhau có thể là nguyên nhân dẫn đến sắc thái màu của curcumin thô khác nhau giữa mẫu CurDM với CurXP. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(28).2008 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] FAO (2004), Curcumin - Chemical and Technical Assessment, 61sth JECFA. [3] [4] Nguyễn Đình Triệu (2003), Các phương pháp vật lý ứng dụng trong hóa học, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội. [5] [6] Dictionary of Food Compounds with CD-ROM: Additives, Flavors, and Ingredients, p. 117, PA117&lpg=PA117&dq=%221,3,5,10-Bisabolatrien-9-one%22&source=web&ots =UngGcRk9P2&sig=1YQpScKsEV_4jZjbqFy5kayfQws&hl=vi&sa=X&oi=book_ result&resnum=10&ct=result.