CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về dược liệu Sâm Lai Châu. Sâm Lai Châu có tên khoa học là Panax vietnamensis var.Cai, là phân bậc dưới loài Panax vietnamensis Ha et Grushv., thuộc chi Nhân sâm (Panax L.), họ Ngũ gia bì (Araliaceae). Lần đầu tiên được phát hiện ở Vân Nam, Trung Quốc và công bố bởi Zhu và các CS (2003) [2].
Các tác giả đã mô tả đó là một thứ mới của Sâm ngọc linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv. Thứ mới này được đặt tên là Panax vietnamensis var. Sâm Lai Châu (Panax vietnamensis var. fuscidiscus) thuộc chi Panax L.
có tên gọi khác là “Tam thất hoang Mường Tè”, “Tam thất rừng”, “Tam thất đen” [3]. Việc gọi tên khác nhau giữa các địa phương là một trong những tồn tại ảnh hưởng đến nhận biết, quản lý, thống kê, kiểm kê tài nguyên rừng, tài nguyên dược liệu và báo cáo khoa học. Vị trí phân loại chi Panax. Theo hệ thống phân loại Thực vật hiển hoa (Flowering plants) của Takhtaian công bố năm 2009 [4], chi Nhân Sâm (Panax L.) có vị trí phân loại như sau: Phân giới: Thực vật (Plantae) Ngành: Ngọc lan (Magnoliophyta) Phân lớp: Hoa cúc (Asteridae) Liên bộ Sơn thù du (Cornanae) Bộ: Hoa tán (Apiales) Họ: Nhân sâm (Araliaceae) Chi: Sâm (Panax L.
Đặc điểm thực vật và phân bố Sâm Lai Châu ❖ Đặc điểm thực vật Sâm Lai Châu (Panax vietnamensis var.Cai) là cây thân thảo, lá mọc vòng, thường có 4 lá, đôi khi có 5 hoặc 6 lá, lá dài khoảng 7-12 cm, hình trái xoan, chóp mũi lá dài 2-2,5 cm, mép lá có răng cưa đều, cụm 13 hoa mọc từ giữa thân, hình cầu bán kính 3-4 cm, hoa 5 cánh màu vàng nhạt, quả khi chín màu đỏ có 1 chấm đen ở đỉnh. Đĩa mật có màu tím và phẳng, thân rễ thường dài và có khi đến 20 cm hoặc hơn. Lát cắt củ thường có vòng tròn tím nhạt bên trong và có vị đắng, mùa hoa tháng 6-7, mùa quả tháng 10-11. Cây mọc rải rác dưới tán rừng, trên đất đá, ở độ cao 1400-1900 m [5].
Lá, hoa, rễ cây sâm Lai Châu ❖ Phân bố của sâm Lai Châu Trên thế giới, Sâm Lai Châu được tìm thấy ở tỉnh Vân Nam-Trung Quốc [6], [7]. Tại Việt Nam, theo những nghiên cứu đã công bố, Sâm Lai Châu mới chỉ phát hiện thấy duy nhất ở tỉnh Lai Châu. Sâm Lai Châu có phân bố hẹp trên dãy núi Pu Si Lung và lân cận (Mường Tè và Tây Sìn Hồ) và dãy núi Pu Sam Cáp nằm giữa huyện Sìn Hồ và Tam Đường với thành phố Lai Châu, tập trung chủ yếu ở độ cao 1600 - 2000 m so với mặt nước biển, xuất hiện nhiều nhất ở trong các trạng thái rừng rậm, lớp thảm thực vật dày, nhiều tầng [8]. Thành phần hóa học của Sâm Lai Châu.
Hiện nay, các nghiên cứu về thành phần hóa học của Sâm Lai Châu còn rất hạn chế. Các nghiên cứu mới chỉ tập trung vào phần rễ và thân rễ để xác định các saponin trong đó. Năm 2015, Zhang Guang-Hui và CS đã tìm thấy sự có mặt của các hợp chất saponin chính trong thân rễ loài này bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao sử dụng detector ELSD gồm majonosid R2, ginsenosid Rg1, Rb1, Rd và notoginsenosid R1 lần lượt là 68 mg/g, 52,7 mg/g, 17,9 mg/g, 3,2 mg/g và 17,8 mg/g [1]. Phạm Quang Tuyến (2019) đã chiết xuất, phân lập và xác định cấu trúc 06 saponin đặc trưng từ thân rễ sâm Lai Châu.
Các hợp chất này đều là các saponin triterpenoid có cấu trúc hóa học đặc trưng cho chi Panax như: khung ocotillol (majonosid R2), khung protopanaxadiol (ginsenoside Rd và ginsenosid Rb1), khung protopanaxatriol (ginsenoside Re và ginsenosid Rg1), và khung oleanolic (silphiosid E). Hợp chất silphioside E là hợp chất lần đầu tiên công bố phân lập từ các loài thuộc chi Panax L [9]. Một số saponin được phân lập trong thân rễ Sâm Lai Châu Majonosid R2 (C41H70O14) Ginsenosid-Re (C48H82O18) MW = 787,0 g/mol MW = 947,2 g/mol Ginsenosid-Rb1 (C54H92O23) Ginsenosid-Rg1 (C42H72O14) MW = 1109,3 g/mol MW = 801,0 g/mol Ginsenosid-Re (C48H82O18) Silphioside E (C36H65O9) MW = 947,2 g/mol MW = 632,8 g/mol 1. Công dụng của Sâm Lai Châu Người dân địa phương sử dụng Sâm Lai Châu với các mục đích: an thần, bồi bổ sức khỏe cho người mới ốm dậy, ngâm rượu uống tăng cường sức khỏe… Theo các nghiên cứu được công bố, sâm Lai Châu và đặc biệt là MR-2 có tác dụng chống trầm cảm, giải lo âu do stress, hồi phục giấc ngủ, thể thiện tác dụng bảo vệ tế bào gan trên 4 thực nghiệm gây tổn thương gan cấp bằng CCl4, làm giảm nồng độ của ALT trong huyết tương và giảm mạnh nồng đồ của AST và GST huyết tương [6], [10], [11].
Hợp chất saponin 1. Cấu tạo và cơ chế sinh tổng hợp của saponin trong chi Panax. Cấu tạo của hợp chất saponin Cấu trúc của saponin cũng như các glycosid khác, gồm có hai phần là phần đường và phần aglycon (hay genin). Phần aglycon thường được gọi là saponin.
Sapogenin có cấu trúc triterpen với khùng cơ bản 30 cacbon hoặc steroid với 27 cacbon dẫn xuất từ khung cholestan. Trên các khung cơ bản của sapogenin, các sapogenin khác nhau bởi mức độ oxy hóa trên khung hay vị trí, số lượng nhóm thế. Các saponin trong chi Panax đa số được phân loại cơ bản theo cấu trúc khung genin, trong đó thành phần chính là các hợp chất saponin triterpen với khung dammaran và oleanan. Đến nay có khoảng 289 saponin đã được phân lập từ 11 loài Panax hoặc các dạng chế biến của các dược liệu này.
Các saponin này được chia thành 4 khung chính là protopanaxadiol (PPD), protopanaxatriol (PPT), ocotillol (OT) và oleanan (OA) và các dẫn chất có dây nối C- 17 khác (Hình 1). Khung cơ bản của các saponin thuộc chi Panax L. Một số các saponin phân lập từ một số loài thuộc chi Panax có khung khác với các saponin có khung cơ bản như PPD, PPT, OCT hay OA. Các saponin có mạch nhánh C-17 biến đổi chiếm khoảng 43% cấu trúc các saponin.
Các mạch nhánh đổi do vị trí C- 20 bị hydrate hóa, hydroxyl hóa, methoxyl hóa, peroxid hóa hoặc dehydrate hóa, hoặc do vị trí C-24/25 bị carbonyl hóa, dehydrogen hóa, oxy hóa hoặc đóng vòng [12]. 5 Đa số saponin có từ 1-2 mạch đường. Ở các monodesmosid, phần đường được gắn vào sapogenin hầu hết là ở vị trí C-3 bằng dây nối glycosid. Saponin có thể có thêm mạch đường thứ hai.
Tổng số đơn vị đường trong một saponin có hể lên tới 11 đơn vị, nhưng số đường trên một mạch được biết tới nay tối đa là 8. Một số đường phổ biến hay gặp trong các saponin (Hình 2) như β-D-glucopyranosyl (Glc), β-D-xylopyranosyl (Xyl), α-L-rhamnopyranosyl (Rha), … Glc: β-D-glucopyranosyl Glc: α-D-glucopyranosyl GlcA: β-D-glucuropyranosyl Xyl: β-D- Rha: α-L- Ara(p): α-L- Ara(f): α-L- xylopyranosyl rhamnopyranosyl arabinopyranosyl arabinofuranosyl Hình 1. Khung các phần đường phổ biến của các saponin thuộc chi Panax L. Cơ chế sinh tổng hợp của saponin Cơ chế sinh tổng hợp saponin trong thực vật bắt đầu từ các tiền chất isoprenoid là isopentenyl pyrophosphate (IPP) và dimethylallyl pyrophosphate (DMAPP), được hình thành qua hai con đường chính: con đường mevalonate (MVA) ở bào tương và con đường methylerythritol phosphate (MEP) trong lục lạp.
Các tiền chất này kết hợp để tạo thành farnesyl pyrophosphate (FPP), từ đó hai phân tử FPP ngưng tụ thành squalene dưới tác dụng của enzyme squalene synthase [13]. Squalene sau đó được chuyển hóa thành 2,3-oxidosqualene bởi enzyme squalene epoxidase (SE) – đây là tiền chất chung cho cả sterol và triterpenoid. Tiếp theo, 2,3- oxidosqualene được vòng hóa bởi các enzyme dammarenediol-II synthase (DDS), β - amyrin synthase ( β- AS) và oxidosqualene cyclase (OSC) để lần lượt tạo thành các khung triterpenoid như dammarenediol, β-amyrin (α-amyrin) và 2,3,22,23- dioxidosqualene, tùy thuộc vào loài thực vật [13]. Sơ đồ sinh tổng hợp các khung cấu trúc chính của saponin Các khung triterpenoid này sau đó trải qua quá trình biến đổi sau tổng hợp thông qua hệ enzyme cytochrome P450 monooxygenase (P450s) để thực hiện phản ứng oxy hóa, hydroxyl hóa, tạo nên các vị trí chức hóa cần thiết.
Cuối cùng, các enzyme UDP- glycosyltransferase (UGTs) gắn các đơn vị đường vào khung triterpenoid tại các vị trí hydroxyl, tạo thành các saponin hoàn chỉnh. Quá trình này được điều hòa chặt chẽ bởi các yếu tố phiên mã, hormone thực vật như jasmonic acid, và có sự khác biệt giữa các loài, tạo nên sự đa dạng về cấu trúc và hoạt tính sinh học của saponin trong tự nhiên [13]. Sơ đồ sinh tổng hợp một số saponin 1. Các phương pháp chiết xuất saponin 1.
Các phương pháp chiết xuất truyền thống Các phương pháp chiết xuất truyền thống nhìn chung đều dựa vào sự hòa tan của hoạt chất vào dung môi dưới tác động của thời gian, nhiệt độ hoặc dòng dung môi liên tục. Một số phương pháp phổ biến gồm có ngâm, hồi lưu và chiết soxhlet. + Phương pháp ngâm là phương pháp thực hiện bằng cách ngâm nguyên liệu thực vật trong dung môi thích hợp ở nhiệt độ phòng trong thời gian dài từ 24 đến 72 giờ. Trong quá trình này, các hợp chất hoạt tính sẽ từ từ khuếch tán vào dung môi thông qua màng tế bào.
Phương pháp này phù hợp với các hợp chất nhạy cảm với nhiệt. Tuy nhiên thời gian chiết kéo dài, dễ bị nhiễm vi sinh vật nấm mốc nếu không bảo quản tốt. + Phương pháp chiết hồi lưu là phương pháp chiết tại nhiệt độ sôi của dung môi, sử dụng một hệ thống kín có ống sinh hàn hồi lưu. Dung môi sau khi bốc hơi sẽ ngưng tụ và quay lại bình đun nhiều lần, cho phép chiết hiệu quả hơn trong thời gian ngắn hơn so với ngâm.
Tuy nhiên, đây vẫn là phương pháp yêu cầu nhiệt độ cao, có nguy cơ phân hủy hợp chất không bền. + Phương pháp chiết soxhlet là một biến thể nâng cao của hồi lưu, trong đó dung môi được bay hơi, ngưng tụ và chảy qua dược liệu trong một hệ thống khép kín theo chu 8 kỳ lặp đi lặp lại. Điều này giúp đảm bảo dung môi mới liên tục tiếp xúc với nguyên liệu, làm tăng khả năng chiết kiệt hợp chất. Các phương pháp chiết xuất hiện đại Nhằm khắc phục các hạn chế của các phương pháp chiết xuất truyền thống như thời gian dài, hiệu suất thấp và nguy cơ phân hủy hoạt chất, các kỹ thuật chiết xuất hiện đại đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi.
Theo nghiên cứu của Chemat et al. (2012) [14], các kỹ thuật này không chỉ giúp tăng hiệu suất chiết xuất và rút ngắn thời gian xử lý, mà còn bảo toàn tốt hơn hoạt tính sinh học của các hợp chất nhạy cảm như polyphenol, saponin và flavonoid. Các kỹ thuật này bao gồm: + Phương pháp chiết xuất có hỗ trợ siêu âm (Ultrasound-assisted extraction - UAE): là kỹ thuật sử dụng sóng siêu âm với tần số cao để tạo ra các hiệu ứng cơ học, bọt khí hình thành.
