Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. CÂY NGHỆ ĐEN 1. Đặc điểm thực vật học Nghệ đen là cây thân thảo sống nhiều năm hoặc hàng năm, cao khoảng 1- 1,5m; có củ hình trứng, có khía chạy dọc, củ tỏa theo hình chân vịt; cây mẫm và chắc. Cây có nhiều củ, ngoài củ chính ra còn có những củ phụ, vỏ củ có màu xám, bên trong củ có màu vàng lưu huỳnh nhạt hoặc vàng sáng, khi già có nhiều vòng màu xanh tím.
Củ nghệ khô có mùi thơm camphor nhẹ và có vị đắng hơi cay. Chồi lá nghệ đen có thể cao tới 1 m với 5 lá. Lá có bẹ ôm vào thân cây phía dưới, dài 30-60 cm, rộng 7-8 cm, dọc theo gân chính giữa có những đốm màu đỏ, cuống lá ngắn hay hầu như không có. Cụm hoa mọc ngang, dài 15-20 cm.
Lá bắc phía dưới hình trứng hay hình mác tù, màu xanh lục nhạt, mép đỏ; lá bắc phía trên màu vàng nhạt, đầu lá màu đỏ, không mang hoa. Hoa màu vàng, đài hoa có thùy hình mác tù dài 15 mm, thùy giữa nhọn, cánh môi hẹp ở phía dưới nhưng hơi mở rộng phía trên [59], [105]. Trong hai tháng 3 và 4, các cụm hoa từ chồi nách của thân và chồi đỉnh của củ bắt đầu vươn lên mặt đất. Trên các điểm gần cụm hoa thường phát triển các chồi và từ đó bắt đầu hình thành các nhánh mới.
Vào mùa thu, lá trên mặt đất bắt đầu lụi. Từ tháng 11 đến tháng 12, các chất chuyển hóa thứ cấp ở củ bắt đầu được tích lũy [7]. Phân bố Cây nghệ đen được xem như là cây bản địa của vùng Đông Bắc Ấn Độ nhưng hiện đang được trồng khắp nơi ở Ấn Độ, Malaysia, Nhật Bản, Trung Quốc, Thái Lan và Việt Nam. Ở Việt Nam, nghệ đen phân bố ở các tỉnh miền núi và trung du phía Bắc như Hà Giang, Lào Cai, Yên Bái… và một số tỉnh ở 6 miền Trung.
Hiện nay, cây nghệ đen cũng đã được trồng tại một số địa phương khác của miền Bắc và Tây Nguyên [6]. Thành phần hóa học chính của củ nghệ đen Nghệ đen là loài thảo dược có củ chứa các nhóm chất chủ yếu như tinh dầu (sesquiterpene và monosesquiterpene) và curcuminoid (curcumin, demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin). Ngoài ra, cây nghệ còn chứa một số hợp chất khác như tinh bột, chất dẻo và các chất có vị đắng như tannin, flavonoiod [76]. Tinh dầu Từ năm 1928, Rao và cs đã khảo sát sơ bộ thành phần hóa học của tinh dầu củ nghệ đen và tìm thấy các hợp chất như α-pinen, borneol, camphen, camphor và cineol bên cạnh các sesquiterpene, nhưng không phân lập và xác định được loại sesquiterpene nào.
Trong tinh dầu nghệ đen sinh trưởng ở vùng Đông Bắc Ấn Độ, Tohda và cs (2006) đã thu được 37 hợp chất, chiếm 87,7% lượng tinh dầu tổng số, chủ yếu là curzerenone (22,3%), tiếp đến là 1,8-cineole (15,9%) và germacrone (9%), β-tumerone (19,88%) và zingiberene (7,84%) [155]. Duke và cs (2003) đã tìm thấy trong củ nghệ đen một số sesquiterpenoid như ar-turmerone zederone, β-turmerone, curcumadiol, curcumenol, curcumol, curcolone, curdione, curzerene, curzerenone, dehydrocurdione, epicurzerenone, furanodiene, isocurcumenol, procurcumenol và zingiberene [41]. Ở Việt Nam, khảo sát thành phần hóa học của nghệ đen cũng đã và đang được quan tâm nghiên cứu. Thành phần chính trong tinh dầu củ nghệ thu được tại Sóc Sơn (Hà Nội) là zurumbon (chiếm 79,08%) [3], trong khi tinh dầu nghệ 7 đen ở Đô Lương (Nghệ An) và Hương Sơn (Hà Tĩnh) đều giàu epicurzerenon và germacrone.
Các hợp chất khác trong tinh dầu có hàm lượng thấp hơn đó là α-cadinol, β-elemen, β-pinen, δ-cadinen, 1,8-cineol, 2,4-diisopropenyl-1-vinyl- cyclohexan, benzofuran-6-ethyxyl-4,5,6,7-tetrahydro-3,6-dimethyl-5 isopropyl, camphor, germacrene, isoborneol, T-muurolol và zingiberen [1]. Thành phần hóa học của tinh dầu củ nghệ đen trồng ở Đà Lạt có chứa các hợp chất như γ-elemen (14,18-18,79%), curzeren (14,28-16,67%), và germacrone (22,53-24,28%) [4]. Curcuminoid Bên cạnh các nghiên cứu về thành phần hóa học của tinh dầu, các nghiên cứu về thành phần hợp chất màu vàng có trong nghệ đen cũng được quan tâm. Syu và cs (1998) nhận thấy dịch chiết ethanol của củ nghệ đen có chứa các hợp chất nhóm curcuminoid là curcumin, demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin (Hình 1.
Curcumin (C21H20O6) là một hợp chất dạng tinh thể, màu vàng cam, có trong các loài thực vật thuộc chi Curcuma, tan tốt trong các dung môi hữu cơ như acetone, methanol, ethanol và isopropanol nhưng không tan trong nước. Các dung môi hòa tan thích hợp để tách chiết curcumin là acetone, dichloromethan, ethanol ethyl acetate, methanol, n-butanol và hexane. Curcumin có thể được thu hồi bằng cách kết tinh từ dịch chiết [2], [60]. 8 O O H3CO OCH3 HO OH Curcumin O O OCH3 HO OH Demethoxycurcumin O O HO OH Bisdemethoxycurcumin Hình 1.
Cấu trúc hóa học của các curcumin. Công dụng của nghệ đen Cây nghệ đen được trồng phổ biến dùng làm rau hoặc đồ gia vị ở các nước vùng Đông và Nam Á bao gồm Ấn Độ, Nhật Bản, Trung Quốc, Malaysia, Thái Lan và Việt Nam [59], [135]. Từ lâu, nghệ đen đã được sử dụng như một vị thuốc trong bài thuốc Đông y cổ truyền để chữa bệnh. Nghệ đen cũng được kê trong các đơn thuốc dùng để chữa bệnh dạ dày, điều trị hội chứng “Oketsu” gây ra do tắc nghẽn mạch máu, điều kinh và cải thiện kinh nguyệt với nhiều dạng pha chế khác nhau [96].
Ở Thái Lan, nghệ đen được dùng để làm dịu cơn đau dạ dày, chống tiêu chảy, chống nôn mửa và sốt hoặc làm se các vết thương ở ngoài da [135]. Người Ấn Độ đã dùng củ nghệ đen để trị chứng viêm da, bong gân, ung nhọt và vết thương [41]. Ngoài ra, củ nghệ đen còn được dùng để chữa giun sán ở trẻ em; bột nghệ dùng để chống dị ứng; lá nghệ có tác dụng chữa bệnh phù hay phong hủi [64], [109]. Ngày nay, nhiều hoạt chất sinh học của nghệ đen đã được chứng minh có tác dụng giảm đau, bảo vệ gan, kháng ung thư, kháng viêm, kháng khuẩn, chống oxy hóa, chống đột biến… 1.
Hoạt tính giảm đau 9 Shin và cs (1994) khảo sát hoạt tính dược lý của hai loại sesquiterpene là cuzerenone (I) và curcumenol (II) từ củ nghệ đen trên thỏ và chuột thực nghiệm. Kết quả cho thấy, cả hai chất này đều thể hiện hoạt tính giảm đau tương đối [144]. De Navarro và cs (2002) khi nghiên cứu hoạt tính giảm đau của nghệ đen ở Brazil đã nhận thấy hợp chất curcumenol có tác dụng giảm đau cao hơn nhiều lần so với các loại thuốc giảm đau thông thường như aspirin và dipyrone [38]. Hoạt tính kháng ung thư Nghiên cứu của Hong và cs (2002) cho thấy, dịch chiết nghệ đen có hoạt tính chống ung thư và kháng viêm.
Khả năng ức chế sinh tổng hợp các chất prostalandin và NO của dịch chiết nghệ được cho là có tiềm năng trong việc kháng viêm và trong hóa trị liệu chống ung thư [59]. Seo và cs (2005) nhận thấy dịch chiết nước của củ nghệ có hoạt tính chống di căn phổi của các tế bào khối u ác tính B16 [140]. Syu và cs (1998) đã nghiên cứu hoạt tính kháng ung thư của các curcuminoid thu được từ dịch chiết ethanol của củ nghệ. Kết quả cho thấy, chúng có hoạt tính gây độc đối với các tế bào ung thư buồng trứng OVCAR-3 ở người [149].
Các nghiên cứu của Jiang và cs (1996), Hanif và cs (1997) cũng cho thấy curcuminoid phân lập từ nghệ đen có khả năng ức chế sinh trưởng khối u và gây độc cho các dòng tế bào ung thư ruột kết và ung thư biểu mô gan ở người [55], [63]. Hoạt tính bảo vệ gan Matsuda và cs (1998) nhận thấy dịch chiết acetone-nước của củ nghệ đen có hoạt tính bảo vệ gan, sesquiterpene và curcumin chống lại sự hình thành D- galactosamine/lipopolysaccharide làm giảm tổn thương gan ở chuột [95]. Kết quả nghiên cứu của Kim và cs (2005) cho thấy, nghệ đen có thể được sử dụng như một loại thuốc tiềm năng trong điều trị chứng xơ gan mãn tính [70]. Hoạt tính kháng viêm và chống loét 10 Nghệ đen còn được sử dụng như là phương thuốc chủ yếu để điều trị các vị trí bị loét trong hệ tiêu hóa.
Nghiên cứu của Raghuveer và cs (2003) cho thấy dịch chiết nghệ đen có khả năng chống lại tình trạng tiết nhiều acid và viêm loét dạ dày [122]. Watanabe và cs (1986) đã nghiên cứu hoạt tính kháng loét của 8 loại dịch chiết từ nghệ đen trồng ở Yakushima (Nhật Bản) trên chuột gây viêm loét dạ dày cấp tính. Các hợp chất furanogermenone và (4S, 5S)-(+) germacrone 4,5-epoxide phân lập từ tinh dầu nghệ đen có hoạt tính ức chế sự hình thành vết loét trên chuột thực nghiệm [161]. Jang và cs (2001) nhận thấy ba hợp chất epiprocurcumenol, procurcumenol và 7-bis (4-hydroxyphenyl)- 1,4,6-heptatrien-3-one từ dịch chiết củ nghệ đen có hoạt tính kháng viêm [61].
Hoạt tính chống oxy hóa Theo Matsuda và cs (1993), các hợp chất curcumin, demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin phân lập từ củ nghệ đen có hoạt tính chống oxy hóa và kháng viêm tương đương với các chất này thu được từ củ nghệ vàng [94]. Dịch chiết ethanol của củ nghệ đen ở Thái Lan có hoạt tính bắt gốc tự do DPPH với nồng độ ức chế 50% (EC50) từ 18,29-40,33 μg/mL (trung bình 25,71 μg/mL). Khả năng bắt gốc tự do của các curcuminoid phân tách từ dịch chiết ethanol của nghệ đen lần lượt là: curcumin (EC50 = 7,89 μg/mL), demethoxycurcumin (EC50 = 9,52 μg/mL) và bisdemethoxycurcumin (EC50 = 149,09 μg/mL) [114]. Trần Thị Việt Hoa và cs (2007) nhận thấy tinh dầu nghệ đen trồng ở Đà Lạt ở nồng độ 20 mg/mL có khả năng chống oxy hóa tương đối cao, từ 74,8-77,8% [4].
Nghiên cứu của Loc và cs (2008) cho thấy hoạt tính của các enzyme chống oxy hóa như peroxidase, superoxide dismutase và catalase trong tế bào nghệ đen đạt giá trị cao nhất sau 14 ngày nuôi cấy, lần lượt là 0,63 U/mg, 16,60 U/mg và 19,59 U/mg protein [81]. Hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm Hoạt tính kháng các loại vi khuẩn và nấm gây bệnh ở người và thực vật của nghệ đen cũng được quan tâm nghiên cứu. Dịch chiết ethanol của nghệ đen trồng ở Ấn Độ có khả năng kháng B.000 μg/mL và có hoạt tính ức chế tương đối với C. Nghiên cứu của Giang và cs (2000) cho thấy, dịch chiết củ nghệ đen trồng ở Việt Nam có phổ kháng khuẩn rộng.
Các chất như a-humulene, humulene-8-hydroperoxide, zerumbone và zerumbone- 2,3-epoxide có hoạt tính kháng lại các loài vi khuẩn Gram (-) và Gram (+) được thử nghiệm [49]. Các hoạt tính khác Ansari và Ahmad (1991) nhận thấy dịch chiết alcohol từ củ nghệ đen nồng độ 1-10 mg/mL có khả năng ức chế sự phát triển của amoeba (Entamoeba histolytica) [16].