Tổng quan về Curcumin trong củ Nghệ

Nghệ là dược liệu, gia vị, chất nhuộm quen thuộc được sử dụng phổ biến trong cuộc sống. Người dân dùng nghệ trong điều trị bệnh viêm loét dạ dày, hỗ trợ tiêu hóa, giúp giảm cân, lưu thông và lọc máu, mau lành vết thương. Curcumin là thành phần chính trong nghệ, hợp chất này được biết đến là một hoạt chất có khả năng chống viêm, chống khuẩn, là chất sát trùng, chống oxi hóa và chống ung thư.

Hình ảnh cây nghệ – củ nghệ – bột nghệ

1. Giới thiệu về cây nghệ

Nguồn gốc – phân bố

Nghệ còn gọi là nghệ vàng, uất kim, khương hoàng, khinh lương (Tày).

Nghệ là cây thảo mộc sống lâu năm, có tên khoa học là Curcuma longa L., thuộc họ gừng (Zingiberaceae). Nó có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Tamil Nadu, phía đông nam Ấn Độ. Ngày nay nghệ được trồng ở nhiều nơi như: Ấn Độ, Thái Lan, Việt Nam, Malaysia, Philippines, Hàn Quốc, Nhật Bản… những hòn đảo ở Nam Thái Bình Dương, Đông Và Tây Phi. Ấn Độ là nơi sản xuất và xuất khẩu nghệ vàng là chủ yếu.

Đặc điểm

• Cây thảo, cao 0,60-1m. Thân rễ to, có ngấn, phân nhánh thành nhiều củ hình bầu dục, màu vàng sẫm đến vàng đỏ, rất thơm.
• Lá mọc thẳng từ thân rễ, gốc thuôn hẹp, đầu hơi nhọn, dài 30-40 cm , rộng 10 – 15cm, hai mặt nhẵn cùng màu lục nhạt, mép nguyên uốn lượn, bẹ lá rộng và dài.
• Cụm hoa hình trụ hoặc hình trứng đính trên một cán mập dài đến 20 cm, mọc từ giữa túm lá; lá bắc rời, màu rất nhạt, những lá phía dưới mang hoa sinh sản, màu lục hoặc trắng nhạt, những lá gần ngọn không mang hoa hẹp hơn và pha màu hồng ở đầu lá; đài có 3 răng không đều; tràng có ống dài, cánh giữa dài hơn các cánh bên, màu vàng; nhị có bao phấn có cựa do một phần lồi ra của trung đới ở dưới các ô; nhị lép dài hơn bao phấn; cánh môi gần hình mắt chim, hơi chia 3 thuỳ; bầu có lông.
• Quả nang, 3 ô, mở bằng van; hạt có áo.
• Mùa hoa quả: tháng 3-5.

Thành phần hóa học

Các thành phần hóa học quan trọng của nghệ là một nhóm các hợp chất được gọi là curcuminoid, bao gồm curcumin (Cur), demethoxycurcumin (DMC), và bisdemethoxycurcumin (BDMC). Củ nghệ chứa khoảng
5% tinh dầu và đến 5% cur, một dạng polyphenol. Cur là hoạt chất chính trong củ nghệ, với kí hiệu C.I. 75300, hay Natural Yellow 3.

2. Giới thiệu về curcumin

2.1. Cấu trúc hóa học và các đặc tính hóa lý của curcumin

Ba thành phần chủ yếu trong curcuminoid

Cấu trúc của curcuminoid (C21H20O6) được xác định lần đầu tiên vào năm 1910 (Kazimierz Kostanecki, J. Miłobędzka and Wiktor Lampe).

• Curcuminoid là những dẫn xuất diarylheptan gồm Cur, DCM, BDCM. Chúng là những hợp chất phenolic, hầu hết các dẫn xuất đều khác nhau nhóm thế trên gốc phenyl.
• Hợp chất chiếm chủ yếu và được nghiên cứu nhiều nhất là cur (khoảng 77%), tiếp theo là DMC (17%) và BDMC (3%).

Cur tinh khiết rất hiếm và đắt trong khi DCM và BDCM vẫn chưa có trên thị trường. Ngoài ra còn có các loại tinh dầu quan trọng khác như turmerone, atlantone, và zingiberene. Các thành phần này có cấu trúc hóa học khác nhau nên cũng có màu sắc và tính chất hóa học khác nhau.

2.2. Tính chất vật lý

Cur từ nghệ có dạng bột màu vàng cam huỳnh quang, không mùi, bền với nhiệt độ,không bền với ánh sáng. Nhiệt độ nóng chảy 180 ÷ 185oC. Khi ở dạng dung dịch cur dễ bị phân hủy bởi ánh sáng và nhiệt độ, tan trong chất béo, etanol, metanol, diclometan, aceton, acid acetic và hầu như không tan trong nước ở môi trường acid hay trung tính (độ tan <10mg ở 25oC). Tan trong môi trường kiềm tạo dung dịch màu đỏ máu rồi ngã tím, tan trong môi trường acid có màu đỏ tươi ].

2.3. Tính chất hóa học

• Cur dễ dàng phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng hoặc môi trường kiềm: Dưới tác dụng của ánh sáng, cur phân hủy thành vanillin, acid vanillic, aldehyd ferulic, acid ferulic.
• Các cặp electron chưa liên kết của oxy nhóm hydroxyl liên hợp mạnh với vòng benzen làm cho nguyên tử hydro của nhóm hydroxyl trở nên linh động hơn. Điều này giải thích tính acid và khả năng phản ứng với các gốc tự do của cur.

2.4. Ứng dụng khoa học của curcumin

Hoạt tính chống oxy hóa

Gốc tự do là các chất phản ứng mạnh, được tạo ra khi cơ thể chúng ta thu nhận khí oxy hoặc chuyển hóa thức ăn để tạo ra năng lượng. Bản thân các gốc tự do góp phần vào quá trình lão hóa tự nhiên của cơ thể. Tuy nhiên, nếu số lượng gốc tự nhiên quá nhiều có thể gây tổn thương các tế bào lành và thậm chí có thể là nguyên nhân chính dẫn đến một số bệnh như ung thư, xơ cứng động mạch, làm suy yếu hệ thống miễn dịch gây dễ bị nhiễm trùng, làm giảm trí tuệ, teo cơ quan bộ phận người cao niên.

Theo các nhà nghiên cứu, gốc tự do hủy hoại tế bào theo diễn tiến sau đây: trước hết, gốc tự do oxy hóa màng tế bào, gây trở ngại trong việc thải chất bã và tiếp nhận thực phẩm, dưỡng khí; rồi gốc tự do tấn công các ty lập thể, phá vỡ nguồn cung cấp năng lượng. Sau cùng, bằng cách oxy hóa, gốc tự do làm suy yếu kích thích tố, enzym khiến cơ thể không tăng trưởng được. Để hạn chế hoạt động của gốc tự do người ta dùng chất chống oxy hóa.

Curcuminoid là hợp chất tự nhiên có khả năng chống oxy hóa. Nó có khả năng ngăn cản sự tạo thành gốc tự do như superoxide, hydroxyl. Ngăn cản sự peroxide hóa các lipid trong cơ thể nhờ vào nhóm OH trên vòng bezen.

Một số ứng dụng khác về khả năng chống oxy hóa của curcuminoid như: dùng làm chất phụ gia trông thực phẩm, giúp thực phẩm không bị ôi thiu do sự oxy hóa dầu mỡ trong quá trình bảo quản và lưu trữ.

Hoạt tính kháng viêm, kháng virus, vi khuẩn và kí sinh trùng

Viêm nhiễm là một chuỗi phản ứng của cơ thể nhằm chống lại tổn thương mô.Phản ứng này cần thiếc cho quá trình lành viết thương, nhưng đồng thời cũng tạo ra sự đau đớn kết hợp với nổi mẫn đỏ và phồng viết thương.

Nghiên cứu về cấu trúc hóa học của cur kết hợp với hoạt tính sinh học cho thấy rằng sự hiện diện của liên kết đôi ở C3,4 và C3‟,4‟ và nhóm OH ở C8,8‟ trên vòng bezen tạo ra hoạt tính kháng viêm cho cur. Chất kháng viêm có khả năng ngăn cản enzym cyclooxygenase và lipoxygenase – nhóm động của enzym sẽ làm giảm sản phẩm gây viêm từ sự chuyển hóa của arachidonic acid.

Theo nghiên cứu:

• Cur được dùng trong điều trị HIV nhờ khả năng chống lại virus.
• Dịch trích cồn của nghệ còn có tác dụng kháng khuẩn. Dịch trích cloroform và eter của nghệ có khả năng kháng nấm gây viêm da.
• Hỗn hợp các cur, DCM và BDCM còn có thể kháng giun.

Hoạt tính chống đông máu

Sự kết tụ của các tiểu huyết cầu trong máu sẽ gây ra hiện tượng đông máu. Cur có khả năng ngăn cản hoạt động của enzym cyclooxyenase tạo thêm tiểu huyết cầu, nên cur có tác dụng chống đông máu .

Ngăn cản và điều trị ung thư

Cur có khả năng ức chế sự tạo khối u, tác động đến hầu hết các giai đoạn của quá trình hình thành và phát triển khối u.

Trong giai đoạn đầu của bệnh, các tế bào bình thường bị tác động bởi các gốc tự do và bị biến đổi thành các tế bào ung thư.

• Cur có thể ngăn chặn quá trình này bằng cách bắt giữ các gốc oxy hóa khác nhau như: gốc hydroxyl OH+, gốc peroxyl ROO+, singlet oxygen, nitric oxide NO và peroxynitrite ONO-
• Cur có khả năng bảo vệ lipid, hemoglobin và AND khỏi quá trình oxy hóa. Cur tinh khiết có hoạt tính kháng các ion oxy hóa mạnh hơn DMC và BDMC
• Cur được chứng minh có khả năng chống di căn đối với một vài loại tế bào ung thư đồng thời ức chế sự phát triển của tế bào ung thư.
• Khả năng làm giảm quá trình di căn này còn phụ thuộc vào nguồn gốc và loại khối u ác tính.

Quá trình hình thành và di căn khối u và tác động của curcumin

3. Ứng dụng curcumin trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm

Cur 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, cà ri, mù tạt… Liều lượng sử dụng cho phép là 0-0.5mg/kg thể trọng.

Hiện nay, cur 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.

4. Giới thiệu về nano curcumin

4.1. Công nghệ nano

Hiện nay, công nghệ nano được ứng dụng khá rộng rãi trong đời sống và hứa hẹn mở ra một cuộc sống hiện đại hơn.

• Công nghệ nano có tác dụng như một đòn bẩy để giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môi trường, bảo vệ các nguồn tài nguyên tiến tới xây dựng một nền kinh tế “sạch” hơn.
• Việc sử dụng nano trong việc chế tạo và thiết kế ra các sản phẩm không chỉ giúp ích cho xã hội mà còn giúp người sử dụng tận dụng tốt các tác dụng của sản phẩm trong quá trình sử dụng.

4.2. Nano curcumin

Cur được biết đến là một hoạt chất có khả năng chống viêm, chống khuẩn, là chất sát trùng, chống oxi hóa và chống ung thư.

Nhưng trên thực tế cho thấy khả năng hấp thu cur của cơ thể rất thấp, điều này được giải thích là do cur không tan trong nước (độ tan 0.001%), sinh khả dụng thấp. Vì vậy khi dùng theo đường uống, cur hòa tan một phần rất nhỏ vào các dịch thể của ống tiêu hóa, chỉ 7 – 10% Cur được hấp thụ vào máu, lại bị chuyển hóa nhanh qua gan, làm cho sinh khả dụng thực tế của cur chỉ đạt 2 – 3%.

Để tăng tối đa hấp thu tinh chất cur đầy tiềm năng, rất nhiều phương pháp đã được áp dụng như nano hóa, bổ sung các chất phụ trợ bioperin, tổng hợp đồng phân, tạo phức chelat của cur với các kim loại…

Tài liệu nghiên cứu đầu tiên về nano cur ứng dụng trong y học được xuất bản vào năm 2005.

• Từ đó đến nay nano cur đã trở thành tâm điểm nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới với 254 bằng phát minh sáng chế của các quốc gia có nền y tế kĩ thuật phát triển như Mỹ, Anh, Đức, Nhật, Hàn Quốc…
• Trong đó bằng phát minh có liên quan đến ứng dụng nano cur cho bệnh nhân ung thư chiếm tỉ lệ lớn nhất (24%), bệnh tim mạch đứng ở vị trí thứ hai với tỉ lệ là 13%.

4.3. Đặc điểm của nano curcumin

Bằng công nghệ Nano, các phân tử cur được cố định trong chất liệu polymer, tạo thành các hạt tiểu phân Nano có kích thước cỡ 30nm ÷ 100nm.

• Với kích thước siêu nhỏ giúp nano cur phân tán tốt trong nước, độ tan 7.5%, tăng gấp 7500 lần so với cur (0.001%). Trong nước cất có màu vàng sáng, trong nước thường có màu vàng nâu.
• Mặc khác với kích thước nano cũng giúp nano cur thẩm thấu vào máu nhanh chóng để phát huy hiệu quả điều trị tại hầu hết các cơ quan khác nhau trong cơ thể.

Độ hấp thu của nano cur đạt tới 95%, hiệu quả điều trị gấp 40 lần so với cur thông thường (Theo kết quả nghiên cứu của nhóm chuyên gia của trường Đại học Dược, bang Ohio, Hoa kỳ, thực hiện năm 2012 đăng trên Pubmed).

5. Curcumin và viêm loét dạ dày

Trên thí nghiệm:

Nhóm nghiên cứu của Ronita De (2009) đã gây viêm loét dạ dày thực nghiệm cho chuột nhắt bằng các chủng Hp phân lập từ người mắc loét đường tiêu hóa.

• Hai tuần sau khi gây nhiễm, cho chuột uống curcumin 25mg/kh/ngày trong 7 ngày, sau đó giết chuột, kiểm tra mô bệnh học dạ dày và so sánh với lô chứng không được điều trị. Kết quả cho thấy curcumin đã phục hồi được những tổn thương trợt loét niêm mạc và sự xâm nhập tế bào viêm vào niêm mạc dạ dày.

Trên chuột cống gây viêm loét dạ dày thực nghiệm, sử dụng curcumin với liều 20, 40 và 80 mg/kg, Tuorkey M. và Karolin K. (2009)

• Nhận thấy curcumin đã làm giảm số lượng và chất lượng ổ loét, làm giảm tiết acid dịch vị (giảm yếu tố gây loét), làm giảm hoạt tính các peroxid (tác dụng chống oxy hóa), làm giảm IL – 6 là cytokin thúc đẩy viêm.

Ngoài tác dụng hỗ trợ điều trị viêm loét, curcumin còn có tác dụng bảo vệ, dự phòng loét dạ dày. Morsy MA. và El – Moselhy MA. (2013) đã gây viêm loét dạ dày cho chuột cống bằng indometacin.

• Trước khi gây loét, cho chuột uống curcumin với liều lượng 50mg/kg.
• Kết quả cho thấy curcumin đã làm giảm chỉ số loét, làm giảm hoạt tính acid và pepsin dịch vị (giảm yếu tố gây loét), làm tăng nồng độ chất nhầy (mucin) trong dịch vị, tăng mức oxid nitric trong dịch nhầy (tăng yếu tố bảo vệ).

Trên thí nghiệm lâm sàng:

Các tác giả Thái Lan Prucksunand C. và cộng sự (2001) đã tiến hành thử nghiệm lâm sàng giai đoạn II trên 45 bệnh nhân có hội chứng viêm loét dạ dày tá tràng từ 16 đến 60 tuổi, gồm 24 nam va 21 nữ.

• Trong số đó, chỉ làm được nội soi cho 25 bệnh nhân cho thấy có những vết loét dạ dày – tá tràng , rộng từ 0.5 đến 1.5cm.
• Cho bệnh nhân uống viên nang curcumin 300mg, mỗi lần 2 viên, 5 lần trong một ngày.
• Kết quả cho thấy sau 4 tuần 48% không còn vết loét, sau 8 tuần là 72% và sau 12 tuần là 76%.
• Còn 20 bệnh nhân khác chỉ có vết trợt niêm mạc, viêm hoặc triệu chứng khó tiêu, sau 1 đến 2 tuần đã hết các triệu chứng.
• Theo dõi các xét nghiệm về tế bào máu, hoạt tính enzym về chức năng gan – thận trước và sau khi nghiên cứu không thấy những thay đổi có ý nghĩa trên tất cả 45 bệnh nhân tham gia nghiên cứu.

Nhiều nghiên cứu lâm sàng khác để hỗ trợ điều trị ung thư, viêm thấp khớp, Alzheimer… đã cho bệnh nhân uống tới liều 12g/ngày mà vẫn an toàn.

Kết luận:

Từ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho đến thử nghiệm lâm sàng đã ghi nhận hiệu quả hỗ trợ điều trị viêm viêm loét dạ dày của curcumin là do:

• Curcumin diệt được rất nhiều chủng Helicobactery pylori với cơ chế khác kháng sinh đang dùng, vì vậy nếu Hp đã kháng kháng sinh vẫn chịu tác dụng của curcumin.
• Cueecumin là giảm các yếu tố tấn công dạ dày: làm giảm tăng tiết dịch vị acid, pepsin, làm giảm hoạt tính các chất thúc đẩy viêm trong cơ thể (các peroxid, IL – 6).
• Curcumin làm tăng các yếu tố bảo vệ niêm mạc dạ dày: tăng nồng độ chất nhầy, tăng nitric oxid trong dịch nhầy.
• Curcumin có tác dụng chống viêm, làm hồi phục nhanh các tổn thương viêm loét trên niêm mạc dạ dày.