Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong y dược học hiện đại, sự gia tăng của các bệnh lý nguy hiểm và mạn tính như ung thư, HIV, xơ vữa động mạch, đái tháo đường, đột quỵ đang đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc tìm kiếm các hoạt chất trị liệu mới. Mặc dù các loại thuốc tổng hợp hóa dược được ứng dụng rộng rãi, chúng vẫn tiềm ẩn nhiều tác dụng không mong muốn đối với cơ thể người sử dụng. Xu hướng nghiên cứu và khai thác các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học từ nguồn dược liệu thực vật đang là hướng đi quan trọng nhằm phát triển các sản phẩm chăm sóc sức khỏe có độ an toàn cao.

Cây Cam thảo nam (Scoparia dulcis L.), thuộc họ Mã đề (Plantaginaceae), là loài thực vật thân thảo mọc hoang dại phổ biến tại các vùng nhiệt đới, trong đó có Việt Nam. Trong y học cổ truyền, cây được sử dụng như một vị thuốc dân gian để thanh nhiệt, giải độc, lợi tiểu, chữa cảm sốt, ho hen, dị ứng, eczema và đái tháo đường. Tại nhiều quốc gia như Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản, Malaysia, Đài Loan hay khu vực Antilles, loài thảo mộc này cũng được sử dụng trong các bài thuốc điều trị viêm phế quản, loét dạ dày, lậu và rong kinh. Các nghiên cứu dược lý thực nghiệm trên thế giới đã ghi nhận nhiều hoạt tính sinh học từ dịch chiết Scoparia dulcis L. như khả năng gây độc tế bào, ức chế enzyme $\beta$-glucuronidase, chống viêm, kháng virus, kháng khuẩn, kháng nấm và hạ đường huyết (đặc biệt liên quan đến hợp chất amellin).

Trên thế giới, hơn 50 hợp chất thuộc các nhóm flavonoid, terpenoid, benzoxazinoid đã được phân lập từ loài thực vật này. Tuy nhiên, tại Việt Nam, các công trình khảo sát chuyên sâu về thành phần hóa học của cây Cam thảo nam vẫn còn tương đối hạn chế, chủ yếu dừng lại ở việc ghi nhận kinh nghiệm dân gian hoặc thử nghiệm hoạt tính sinh học thô. Do đó, khóa luận thực hiện đề tài nhằm khảo sát thành phần hóa học phân đoạn phân cực của cây Cam thảo nam thu hái trong nước.

Mục tiêu nghiên cứu được xác định cụ thể gồm hai nội dung:

  1. Khảo sát thành phần cao methanol ở phân đoạn 2.7 từ cây Cam thảo nam (Scoparia dulcis L.).
  2. Phân lập thành phần hóa học cao methanol ở phân đoạn 2.7 từ cây Cam thảo nam.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Phần trên mặt đất của cây Cam thảo nam (Scoparia dulcis L.) bao gồm thân, lá, hoa, quả.
  • Phạm vi không gian: Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Hóa Sinh Dược – Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam). Các phép đo quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) được thực hiện tại Phòng Cộng hưởng từ – Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (Hà Nội).
  • Phạm vi thời gian: Quá trình thực nghiệm diễn ra từ tháng 10/2019 đến tháng 12/2019.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và phân loại hóa thực vật

Về mặt thực vật học, Cam thảo nam (Scoparia dulcis L.) thuộc chi Scoparia, họ Mã đề (Plantaginaceae, trước đây xếp trong họ Scrophulariaceae), bộ Hoa Môi (Lamiales). Khóa luận tổng hợp các nhóm hợp chất chuyển hóa thứ cấp chính đã được ghi nhận trong loài này:

  • Nhóm Benzoxazinoid: Gồm benzoxazolinone, 6-methoxy-benzoxazolin-2(3H)-one, 3-hydroxy-6-methoxy-2-benzoxazolinone, 3,6-dimethoxy-benzoxazolin-2(3H)-one, (2R)-7-methoxy-1,4-benzoxazin-3(2H)-one 2-O-$\beta$-glucopyranoside và dẫn xuất galactopyranoside.
  • Nhóm Flavonoid: Gồm apigenin, luteolin, scutellarein, scutellarin methyl ester, linarin, vitexin, isovitexin, vicenin-II, hymenoxin.
  • Nhóm Diterpenoid: Các hợp chất nhóm scopadulan và labdan như scoparinol, dulcanol, scopadulin, dulcinol (scopadulciol), iso-dulcinol, acid scoparic A, B, C, acid scopadulcic A, B.
  • Nhóm Triterpenoid và acid hữu cơ: Gồm $\alpha$-amyrin, betulinic acid, ifflaionic acid, friedelin, glutinol, dulcitol, $\beta$-sitosterol.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Khóa luận áp dụng quy trình hóa thực vật chuẩn để chiết xuất, tách phân đoạn, tinh chế và giải mã cấu trúc phân tử:

Phương pháp Kỹ thuật & Trang thiết bị thực hiện Mục đích sử dụng
Chiết xuất & phân bố lỏng-lỏng Ngâm dầm bột dược liệu khô trong ethanol/methanol ở nhiệt độ phòng (24 giờ/lần); cô quay thu hồi dung môi bằng hệ EYELA CCA-1111 dưới áp suất giảm; chiết phân bố lần lượt với n-hexane, ethyl acetate (EA), methanol (MeOH). Tách chiết triệt để các nhóm hợp chất theo độ phân cực tăng dần.
Sắc ký lớp mỏng (TLC) Bản mỏng silica gel 60 $F_{254}$ (Merck) tráng trên nhôm (pha thường và pha đảo); phát hiện vết bằng đèn tử ngoại Vilber Lourmat VL-6LC (254 nm, 365 nm) và thuốc thử $H_2SO_4$ 10%/EtOH kết hợp gia nhiệt. Dò tìm hệ dung môi giải ly tối ưu, kiểm tra độ tinh sạch và theo dõi gom các phân đoạn sắc ký cột.
Sắc ký cột cổ điển (CC) Cột thủy tinh đường kính 2–15 cm, chiều dài 35–80 cm; pha tĩnh silica gel cỡ hạt 40–60 $\mu$m (pha thường) và 30–50 $\mu$m (pha đảo); tỷ lệ chất hấp phụ gấp 25–50 lần lượng mẫu; giải ly theo gradient nồng độ. Tách thô và làm giàu các nhóm hợp chất từ dịch chiết cao.
Sắc ký lọc gel Sephadex Cột Sephadex LH-20 (đường kính 2,5 cm, chiều dài 80 cm); pha động đẳng dòng (MeOH 100% hoặc hỗn hợp $CHCl_3$:MeOH). Tách phân đoạn tinh chế dựa trên kích thước phân tử và tương tác hấp phụ gel.
Xác định cấu trúc hóa học Thiết bị quang phổ Bruker đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân: $^1H$-NMR (500 MHz), $^{13}C$-NMR (125 MHz), DEPT-90, DEPT-135, kết hợp phổ 2 chiều HSQC và HMBC trong dung môi $CD_3OD$ ($MeOH-d_4$). Giải mã cấu trúc hóa học, vị trí liên kết glycoside và cấu hình không gian của hợp chất tinh khiết.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu chung về cây Cam thảo nam

Chương 1 cung cấp tổng quan hệ thống về cây Cam thảo nam bao gồm:

  • Danh pháp khoa học, vị trí phân loại thực vật và phân bố địa lý (chi Scoparia có khoảng 10 loài trên thế giới, tại Việt Nam có 1 loài phân bố hoang dại).
  • Đặc điểm hình thái thực vật: Cây thảo mọc thẳng đứng cao 30–80 cm, thân nhẵn, rễ hình trụ, lá đơn mọc đối hoặc vòng 3, mép lá nửa trên có răng cưa to, hoa nhỏ màu trắng mọc ở kẽ lá, mùa hoa quả từ tháng 5 đến tháng 7.
  • Tác dụng dược lý dân gian và hiện đại: Ghi nhận hoạt tính hạ đường huyết từ từ của hoạt chất amellin tương tự insulin (làm tăng lượng kiềm dự trữ, giảm cetone máu, thúc đẩy làm lành vết thương), các công dụng thanh nhiệt, giải độc, cầm tiêu chảy, chữa mề đay, dị ứng.
  • Tổng quan các công trình nghiên cứu trong nước (nhóm Phan Minh Giang năm 2006 khảo sát diterpenoid loại scopadulan; Tôn Nữ Liên Hương năm 2016 phân lập methoxyflavonoid và coixol) và quốc tế (Chen et al. 1976 phân lập 6-methoxybenzoxazolinone và ifflaionic acid; Kawasaki et al. 1988 phân lập 11 hợp chất flavonoid).
  • Nguyên lý lý thuyết của các kỹ thuật sắc ký (TLC, sắc ký cột hấp phụ, sắc ký rây phân tử Sephadex LH-20) và các phương pháp quang phổ xác định cấu trúc hữu cơ.

Chương 2: Phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết nguồn nguyên liệu, hóa chất, thiết bị và các bước tiến hành thực nghiệm:

  • Xử lý nguyên liệu: Thu mua 22 kg cây Cam thảo nam tươi (gồm cả rễ, thân, lá, hoa, quả), rửa sạch, loại bỏ tạp chất, phơi gió đến khô hoàn toàn và xay nhuyễn thu được 6 kg bột nguyên liệu.
  • Quy trình điều chế các phân đoạn cao chiết:
    • 6 kg bột cây được ngâm chiết kiệt với ethanol ở nhiệt độ phòng, lọc bỏ bã và cô quay thu hồi dung môi thu được 0,78 kg (780 g) cao tổng ethanol.
    • Phân tán cao tổng và chiết phân bố lỏng-lỏng lần lượt bằng các dung môi: chiết với n-hexane thu được 40,0 g cao n-hexane; chiết tiếp bã với ethyl acetate thu được 70,0 g cao ethyl acetate; phần dịch còn lại chiết kiệt với methanol thu được 60,0 g cao methanol.
                  6 kg Bột cây Cam thảo nam
                   Cao tổng EtOH (0,78 kg)
Cao n-Hexane (40,0 g)   Cao EA (70,0 g)    Cao MeOH (60,0 g)
  • Hóa chất và thiết bị: Sử dụng dung môi hữu cơ tinh khiết (acetone, chloroform, ethanol 99,7%, n-hexane, ethyl acetate, methanol), silica gel pha thường (40–60 $\mu$m), silica gel pha đảo (30–50 $\mu$m), Sephadex LH-20, bản mỏng silica gel 60 $F_{254}$ Merck, máy cô quay chân không EYELA CCA-1111, cân phân tích SHIMADZU ATX224, máy đo phổ Bruker 500 MHz.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu

Chương 3 trình bày toàn bộ quá trình tách phân đoạn, tinh chế và biện luận phổ xác định cấu trúc hợp chất phân lập được:

1. Quá trình sắc ký phân lập từ cao Methanol

  • Phân đoạn cao chiết MeOH (60 g): Nạp lên cột silica gel pha thường (400 g chất hấp phụ; cột kích thước $d = 15\text{ cm}$, $l = 80\text{ cm}$), giải ly bằng hệ dung môi EA:MeOH:$H_2O$ với tỷ lệ phân cực tăng dần (25:1:1, 20:1:1, 10:1:1, 8:1:1, 5:1:1) và MeOH 100%. Gom thành 3 phân đoạn chính: SDM1 (17,29 g), SDM2 (21,905 g), SDM3 (20,7 g). Phân đoạn SDM2 có vết sắc ký rõ nét được chọn để tách tiếp.
  • Khảo sát phân đoạn SDM2 (21,905 g): Thực hiện sắc ký cột nhanh với hệ dung môi EA:MeOH (25:1, 10:1), tiếp tục chuyển sang hệ $CHCl_3$:MeOH (30:1, 25:1, 10:1, 8:1) và MeOH 100%. Kết quả thu được 8 phân đoạn (SDM2.1 đến SDM2.8).
  • Khảo sát phân đoạn SDM2.7: Tiến hành sắc ký cột với hệ $CHCl_3$:MeOH (8:1, 5:1, 3:1, 2:1) và MeOH 100%, thu được 7 phân đoạn phụ (SDM2.7.1 đến SDM2.7.7), trong đó phân đoạn SDM2.7.7 có khối lượng 892 mg.
  • Khảo sát phân đoạn SDM2.7.7 (892 mg): Sắc ký lọc gel trên cột Sephadex LH-20, giải ly bằng MeOH 100%, thu được 5 phân đoạn (SDM2.7.7.1 đến SDM2.7.7.5). Gom phân đoạn SDM2.7.7.2 có khối lượng 144 mg.
  • Khảo sát phân đoạn SDM2.7.7.2 (144 mg): Tiếp tục chạy cột Sephadex LH-20 với hệ dung môi $CHCl_3$:MeOH (1:1), thu được phân đoạn B (109 mg).
  • Khảo sát phân đoạn B (109 mg): Thực hiện sắc ký cột pha đảo (Reverse Phase CC) với hệ dung môi giải ly MeOH:$H_2O$ (1:3, 1:2, 1:1). Qua kiểm tra bản mỏng với hệ $CHCl_3$:MeOH:$H_2O$, phân đoạn B1.2 đã kết tinh thu được 19 mg hợp chất sạch dạng bột vô định hình màu trắng nhạt, ký hiệu SDM III.

2. Biện luận xác định cấu trúc hợp chất SDM III

Hợp chất SDM III được giải mã cấu trúc thông qua phân tích dữ liệu phổ $^1H$-NMR (500 MHz, $CD_3OD$), $^{13}C$-NMR (125 MHz, $CD_3OD$), DEPT, HSQC và HMBC:

  • Khung Aglycone:
    • Vòng thơm thứ nhất (nhánh feruloyl): Tín hiệu phổ $^1H$-NMR cho thấy hệ thống 3 proton của vòng benzene 3 lần thế kiểu ABX tại $\delta_H$ 7,08 (1H, d, $J = 2,0\text{ Hz}$, H-2'), $\delta_H$ 6,80 (1H, d, $J = 8,0\text{ Hz}$, H-5') và $\delta_H$ 6,97 (1H, dd, $J = 8,0; 2,0\text{ Hz}$, H-6'). Hai proton olefin nối đôi cấu hình trans xuất hiện tại $\delta_H$ 6,34 (1H, d, $J = 16,0\text{ Hz}$, H-$\alpha$') và $\delta_H$ 7,58 (1H, d, $J = 16,0\text{ Hz}$, H-$\beta$'). Nhóm methoxyl tại $\delta_H$ 3,88 (3H, s, 3'-$OCH_3$). Tương quan HMBC giữa H-$\alpha$', H-$\beta$' với carbon carbonyl $\delta_C$ 167,9 khẳng định sự hiện diện của nhóm E-feruloyl.
    • Vòng thơm thứ hai (nhánh phenylethanol): Hệ thống proton kiểu ABX tại $\delta_H$ 6,70 (1H, d, $J = 2,0\text{ Hz}$, H-2), $\delta_H$ 6,74 (1H, d, $J = 8,0\text{ Hz}$, H-5) và $\delta_H$ 6,65 (1H, dd, $J = 8,0; 2,0\text{ Hz}$, H-6). Nhóm ethyloxyl gồm 2 proton methylen $\delta_H$ 2,85 (2H, m, H-$\beta$) và nhóm oxymethylen $\delta_H$ 4,03 (1H, m, H-$\alpha$a), 3,74 (1H, m, H-$\alpha$b). Nhóm methoxyl thứ hai tại $\delta_H$ 3,81 (3H, s, 4-$OCH_3$). Tương quan HMBC xác nhận cấu trúc nhóm 3-hydroxy-4-methoxy-phenylethanol.
  • Các phân tử đường:
    • Phổ NMR xác định sự có mặt của 3 đơn vị đường gồm 1 phân tử $\beta$-D-glucose và 2 phân tử $\alpha$-L-rhamnose.
    • Proton anomer của glucose xuất hiện tại $\delta_H$ 4,37 (1H, d, $J = 8,0\text{ Hz}$, H-1''), hằng số ghép $J = 8,0\text{ Hz}$ xác nhận cấu hình $\beta$.
    • Hai proton anomer của 2 phân tử rhamnose xuất hiện dưới dạng mũi đơn tại $\delta_H$ 5,21 (1H, s, H-1''') và $\delta_H$ 4,65 (1H, s, H-1''''), xác nhận cấu hình $\alpha$. Hai nhóm methyl của rhamnose xuất hiện ở vùng trường cao tại $\delta_H$ 1,22 (3H, d, $J = 6,0\text{ Hz}$, H-6''') và $\delta_H$ 1,18 (3H, d, $J = 6,5\text{ Hz}$, H-6'''').
  • Vị trí liên kết:
    • Tương quan HMBC giữa proton H-4'' ($\delta_H$ 5,02) của glucose với carbon carbonyl $\delta_C$ 167,9 chứng minh nhóm E-feruloyl gắn vào vị trí C-4'' của glucose qua liên kết ester.
    • Tương quan giữa proton $H_2$-$\alpha$ của aglycone với carbon anomer C-1'' ($\delta_C$ 104,1) của glucose xác nhận aglycone gắn vào C-1'' của glucose.
    • Proton anomer H-1''' ($\delta_H$ 5,21) của rhamnose thứ nhất tương quan với C-3'' ($\delta_C$ 81,7) của glucose; proton anomer H-1'''' ($\delta_H$ 4,65) của rhamnose thứ hai tương quan với C-6'' ($\delta_C$ 67,8) của glucose.
  • Kết luận định danh: Hợp chất SDM III được xác định chính xác là 3-hydroxy-4-methoxy-$\beta$-phenylethoxy-3,6-di-O-($\alpha$-rhamnopyranosyl)-4-O-E-feruloyl-$\beta$-glucopyranoside, có tên thông thường là Ferruginoside C ($C_{37}H_{50}O_{19}$).

Chương 4: Kết luận và đề nghị

Chương 4 đúc kết các kết quả đạt được và định hướng mở rộng:

  • Đã chiết xuất, phân lập và làm sáng tỏ cấu trúc hóa học của 1 hợp chất tinh khiết từ phân đoạn SDM2.7 cao methanol cây Cam thảo nam là Ferruginoside C (SDM III).
  • Đề nghị tiếp tục khảo sát thành phần hóa học của các phân đoạn cao chiết khác (cao n-hexane và cao ethyl acetate) nhằm tìm kiếm các hợp chất mới.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng và thông số thực nghiệm

Khóa luận đã hoàn thành quy trình chiết xuất và phân lập từ nguyên liệu thực vật với các số liệu cụ thể:

  • Thu nhận 0,78 kg cao ethanol tổng từ 6 kg bột nguyên liệu cây Cam thảo nam khô (tương đương từ 22 kg cây tươi).
  • Phân đoạn lỏng-lỏng thu được 40,0 g cao n-hexane, 70,0 g cao ethyl acetate và 60,0 g cao methanol.
  • Tinh chế từ 60,0 g cao methanol qua 6 bước sắc ký cột phân đoạn liên tiếp thu được 19 mg hợp chất sạch SDM III (Ferruginoside C) dưới dạng bột vô định hình màu trắng nhạt.

Bảng tổng hợp đối chiếu số liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^{13}C$-NMR và $^1H$-NMR) của hợp chất phân lập SDM III và chất chuẩn đối chiếu Ferruginoside C trong dung môi $CD_3OD$:

Vị trí Carbon $\delta_C$ (ppm) SDM III $\delta_H$ (ppm), $J$ (Hz) SDM III $\delta_C$ (ppm) Ferruginoside C $\delta_H$ (ppm), $J$ (Hz) Ferruginoside C Tương quan HMBC chính ($H \rightarrow C$)
Nhóm Phenylethanoid
1 132,3 — 132,3 — H-$\alpha$, H-$\beta$, H-5
2 117,1 6,70 (d, 2,0) 117,0 6,70 (d, 2,0) C-1, C-3, C-4, C-6, C-$\beta$
3 (C-OH) 147,1 — 147,1 — H-2, H-5
4 ($C-OCH_3$) 147,5 — 147,5 — H-2, H-5, H-6, 4-$OCH_3$
5 112,8 6,74 (d, 8,0) 112,8 6,74 (d, 8,0) C-1, C-3, C-4
6 121,3 6,65 (dd, 8,0; 2,0) 121,3 6,65 (dd, 8,0; 2,0) C-2, C-4, C-$\beta$
$\alpha$ 72,1 4,03 (m); 3,74 (m) 72,1 4,03 (m); 3,74 (m) C-1, C-$\beta$, C-1''
$\beta$ 36,4 2,85 (m) 36,4 2,85 (m) C-1, C-2, C-6, C-$\alpha$
4-$OCH_3$ 56,4 3,81 (s) 56,4 3,81 (s) C-4
Nhóm E-Feruloyl
1' 127,7 — 127,7 — H-$\alpha$', H-$\beta$', H-5'
2' 111,7 7,08 (d, 2,0) 111,7 7,08 (d, 2,0) C-3', C-4', C-6', C-$\beta$'
3' ($C-OCH_3$) 149,3 — 149,3 — H-2', H-5', 3'-$OCH_3$
4' (C-OH) 150,8 — 150,8 — H-2', H-5', H-6'
5' 116,5 6,80 (d, 8,0) 116,5 6,80 (d, 8,0) C-1', C-3', C-4'
6' 124,3 6,97 (dd, 8,0; 2,0) 124,3 6,97 (dd, 8,0; 2,0) C-2', C-4', C-$\beta$'
$\alpha$' 115,1 6,34 (d, 16,0) 115,1 6,34 (d, 16,0) C-1', C=O
$\beta$' 147,7 7,58 (d, 16,0) 147,7 7,58 (d, 16,0) C-1', C-2', C-6', C-$\alpha$', C=O
C=O 167,9 — 167,9 — H-$\alpha$', H-$\beta$', H-4''
3'-$OCH_3$ 56,5 3,88 (s) 56,5 3,88 (s) C-3'
$\beta$-D-Glucopyranose
1'' 104,1 4,37 (d, 8,0) 104,1 4,37 (d, 8,0) C-$\alpha$
2'' 75,3 3,60 (m) 75,3 3,60 (m) C-1'', C-3''
3'' 81,7 3,85 (m) 81,7 3,85 (m) C-2'', C-4'', C-1'''
4'' 70,8 5,02 (t, 9,0) 70,8 5,02 (t, 9,0) C-3'', C-5'', C=O
5'' 75,5 3,68 (m) 75,5 3,68 (m) C-4'', C-6''
6'' 67,8 3,88 (m); 3,58 (m) 67,8 3,88 (m); 3,58 (m) C-5'', C-1''''
$\alpha$-L-Rhamnopyranose (gắn C-3'')
1''' 102,6 5,21 (s) 102,6 5,21 (s) C-3''
6''' ($CH_3$) 18,5 1,22 (d, 6,0) 18,5 1,22 (d, 6,0) C-4''', C-5'''
$\alpha$-L-Rhamnopyranose (gắn C-6'')
1'''' 101,9 4,65 (s) 101,9 4,65 (s) C-6''
6'''' ($CH_3$) 18,0 1,18 (d, 6,5) 18,0 1,18 (d, 6,5) C-4'''', C-5''''

Đóng góp của đề tài

  • Đóng góp khoa học: Khóa luận xây dựng được quy trình chiết tách và tinh chế nhiều giai đoạn phù hợp với các hợp chất glycoside có tính phân cực cao từ cao methanol cây Cam thảo nam; xác định và công bố bộ dữ liệu phổ chi tiết ($^1H$, $^{13}C$, DEPT, HMBC, HSQC) của hợp chất phenylethanoid glycoside Ferruginoside C phân lập từ nguồn dược liệu tại Việt Nam.
  • Đề xuất từ tác giả: Kết quả đạt được là cơ sở thực nghiệm ban đầu để tiếp tục mở rộng nghiên cứu sang các phân đoạn cao chiết khác của cây Cam thảo nam nhằm phát hiện thêm các hoạt chất thiên nhiên có giá trị dược liệu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Nghiên cứu chỉ tập trung phân lập chuyên sâu trên một phân đoạn hẹp (SDM2.7) của cao chiết methanol, chưa tiến hành phân lập và nhận danh các hợp chất ở các phân đoạn còn lại của cao methanol.
  • Chưa khảo sát thành phần hóa học của hai phân đoạn cao chiết kém phân cực hơn đã thu nhận trong quá trình chiết phân bố lỏng-lỏng là cao n-hexane (40,0 g) và cao ethyl acetate (70,0 g).
  • Đề tài chỉ dừng lại ở phạm vi phân lập và xác định cấu trúc hóa học, chưa thực hiện các thử nghiệm đánh giá hoạt tính sinh học (in vitro hoặc in vivo) đối với hợp chất Ferruginoside C phân lập được.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng khảo sát, sắc ký phân lập và làm sáng tỏ cấu trúc các hợp chất hóa thực vật hiện diện trong phân đoạn cao n-hexane và cao ethyl acetate từ cây Cam thảo nam.
  • Tiến hành thử nghiệm sàng lọc các hoạt tính dược lý (như chống oxy hóa, kháng viêm, gây độc dòng tế bào ung thư, ức chế enzyme $\alpha$-glucosidase hoặc kháng vi sinh vật kiểm nghiệm) của hợp chất Ferruginoside C và các phân đoạn cao chiết liên quan.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận mang lại giá trị tham khảo chuyên môn cho sinh viên, học viên cao học, giảng viên và các nghiên cứu viên thuộc các chuyên ngành Công nghệ Sinh học, Hóa học Hợp chất Thiên nhiên, Hóa Dược và Dược liệu học:

  • Quy trình chiết xuất và sắc ký phân đoạn: Cung cấp thông số thực nghiệm cụ thể về tỷ lệ dung môi, kích thước hạt silica gel, kỹ thuật nhồi cột khô/ướt và quy trình kết hợp sắc ký rây phân tử Sephadex LH-20 cùng sắc ký cột pha đảo để xử lý các phân đoạn cao giàu hợp chất phân cực.
  • Phương pháp luận giải mã cấu trúc phổ cộng hưởng từ hạt nhân: Là tài liệu tham khảo trực quan về phương pháp phân tích, ghép cặp tín hiệu phổ 1D ($^1H$, $^{13}C$, DEPT) và phổ 2D (HMBC, HSQC) đối với các cấu trúc phức tạp chứa đồng thời khung thơm phenylethanoid, nhóm ester feruloyl và mạch trisaccharide (gồm glucose và rhamnose).

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận nghiên cứu trên đối tượng thực vật nào và phạm vi thu mẫu ra sao?
Nghiên cứu được thực hiện trên phần trên mặt đất (thân, lá, hoa, quả, rễ) của cây Cam thảo nam (Scoparia dulcis L.), thu mua 22 kg nguyên liệu tươi, sau khi làm sạch và phơi khô thu được 6 kg bột dược liệu để tiến hành chiết xuất tại Phòng thí nghiệm Hóa Sinh Dược – Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng.

2. Tác giả đã thu nhận được những loại cao chiết nào và khối lượng là bao nhiêu?
Từ 6 kg bột nguyên liệu, quá trình ngâm chiết với ethanol thu được 0,78 kg (780 g) cao tổng ethanol. Quá trình chiết phân bố lỏng-lỏng tiếp theo thu được 3 phân đoạn cao chiết: cao n-hexane (40,0 g), cao ethyl acetate (70,0 g) và cao methanol (60,0 g).

3. Quy trình sắc ký phân lập hợp chất SDM III từ 60 g cao methanol gồm những bước nào?
Quy trình gồm 6 bước sắc ký liên hoàn: (1) Sắc ký cột nhanh pha thường cao MeOH thu phân đoạn SDM2 (21,905 g); (2) Sắc ký cột SDM2 thu phân đoạn SDM2.7; (3) Sắc ký cột SDM2.7 thu phân đoạn SDM2.7.7 (892 mg); (4) Sắc ký lọc gel Sephadex LH-20 phân đoạn SDM2.7.7 thu phân đoạn SDM2.7.7.2 (144 mg); (5) Sắc ký Sephadex LH-20 phân đoạn SDM2.7.7.2 thu phân đoạn B (109 mg); (6) Sắc ký cột pha đảo phân đoạn B1 giải ly bằng MeOH:$H_2O$ thu được 19 mg chất sạch SDM III.

4. Hợp chất tinh khiết SDM III được định danh có cấu trúc hóa học là gì?
Hợp chất SDM III được xác định là Ferruginoside C, có danh pháp hóa học đầy đủ là 3-hydroxy-4-methoxy-$\beta$-phenylethoxy-3,6-di-O-($\alpha$-rhamnopyranosyl)-4-O-E-feruloyl-$\beta$-glucopyranoside (công thức phân tử $C_{37}H_{50}O_{19}$), gồm 1 khung 3-hydroxy-4-methoxy-phenylethanol, 1 nhóm trans-feruloyl liên kết ester tại C-4'' của glucose, và 2 phân tử $\alpha$-L-rhamnose gắn vào vị trí C-3'' và C-6'' của khung $\beta$-D-glucose.

5. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo của tác giả trong khóa luận là gì?
Tác giả đề nghị tiếp tục khảo sát thành phần hóa học của hai phân đoạn cao chiết còn lại là cao n-hexane và cao ethyl acetate của cây Cam thảo nam nhằm tìm kiếm thêm các hợp chất tự nhiên mới.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Hồ Ngọc Trinh đã thực hiện thành công quy trình chiết xuất phân đoạn và tinh chế hóa thực vật trên cây Cam thảo nam (Scoparia dulcis L.) thu hái tại Việt Nam. Từ 60 g cao chiết phân đoạn methanol, thông qua hệ thống sắc ký cột silica gel pha thường, lọc gel Sephadex LH-20 và sắc ký cột pha đảo, nghiên cứu đã phân lập được 19 mg hợp chất sạch dạng bột vô định hình màu trắng nhạt. Cấu trúc hóa học của hợp chất được giải mã và định danh chính xác bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D và 2D là Ferruginoside C (3-hydroxy-4-methoxy-$\beta$-phenylethoxy-3,6-di-O-($\alpha$-rhamnopyranosyl)-4-O-E-feruloyl-$\beta$-glucopyranoside), đóng góp dữ liệu thực nghiệm có giá trị vào cơ sở dữ liệu hóa học các hợp chất thiên nhiên của loài cây này.