Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu sơ lược cây đương quy Nhật Bản (Angelica acutiloba (Siebold & Zucc.1 Nguồn gốc và phân bố Cây đương quy Nhật Bản (ĐQNB) thuộc họ hoa tán (Apiaceae), có khoảng 110 loài, phân bố rộng rãi ở vùng ôn đới của Bắc bán cầu, là cây bản địa ở Nhật Bản và được trồng nhiều ở các vùng miền núi ở Tây Java vào những năm 1970s (Padua và ctv, 1999; Đỗ Tất Lợi, 2015) Việt Nam đã nhập giống ĐQNB (Angelica acutiloba) từ Trung Quốc vào khoảng giữa năm 1960, từ Triều Tiên năm 1978 và từ Nhật Bản năm 1990 và trồng tại huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai (Nguyễn Bá Hoạt, 2005) Hiện nay giống ĐQNB nhập từ Trung Quốc không còn tồn tại, hai giống còn lại (đương quy nhập từ Nhật Bản và Triều Tiên) vẫn đang được trồng ở các tỉnh Hà Giang, Lào Cai. Diện tích gieo trồng đương quy sau này được mở rộng ra các tỉnh lân cận có các yếu tố khí hậu tương tự như Mộc Châu, Sơn La, một số tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng như Hà Nội, Hải Dương, Hưng Yên, Bắc Giang (Viện dược liệu, 2001). Hiện nay ĐQNB cũng đã được trồng nhiều ở vùng Đắk Lắk, Kon Tum, Lâm Đồng (như Đức Trọng, Đơn Dương, Lâm Hà, Bảo Lộc), vì những vùng này có khí hậu mát, ẩm độ không khí cao, nhiệt độ trung bình khoảng từ 15-22oC. Đất có tầng dày, tơi xốp và thoát nước như đất đỏ bazan và đất có nguồn gốc núi lửa rất phù hợp cho đương quy phát triển (Võ Văn Chi, 2012).2 Đặc điểm thực vật học cây đương quy Nhật Bản Cây ĐQNB là loài thực vật thân thảo lớn, sống nhiều năm, cây cao 40-80 cm, không có lông.
Lá mọc so le, có cuống dài, gốc lá có bẹ ngắn dạng máng, phiến lá xẻ chân chim 1-2 lần, lá chét phân thùy hình ngọn giáo, dài 2-7 cm, rộng 1-3 cm, có cuống ngắn hoặc không cuống; gốc hình nêm, đầu nhọn, mép có răng to. Cụm hoa tán kép ở ngọn, có cuống dài từ 5-20 cm gồm 25-40 tán đơn; tổng bao và tiểu 5 bao giống nhau có lá bắc dạng sợi, hoa nhỏ. Đài hoa không có răng, tràng hoa màu trắng lục nhạt, có năm cánh lõm ở đầu; nhị 5, bầu hình chóp ngược (Hình 1. Quả bế đôi, hơi dẹt, có cạnh và gân lồi, gân ở mép rộng dạng cánh (Võ Văn Chi, 2012).
Theo Dược điển Việt Nam IV (2015), đương quy có rễ chính ngắn và mập (gọi là rễ củ), dài 10 đến 20 cm, đường kính củ từ 2 cm trở lên có nhiều rễ nhánh dài 15 đến 20 cm. Mặt ngoài màu nâu đậm có nhiều nếp nhăn dọc, nhiều sẹo lồi nằm ngang là vết tích của rễ con (Hình 1. Mặt cắt ngang của củ màu trắng ngà có vân tròn và nhiều điểm tinh dầu, mùi thơm hơi hắc, vị ngọt nhẹ, sau hơi cay nóng.1 Hình thái bộ rễ củ đương quy (a), rễ cắt ngang (b), rễ cắt dọc (c) 1.3 Các giai đoạn sinh trưởng phát triển của cây ĐQNB Theo Nguyễn Bá Hoạt (2005), cây ĐQNB có hai giai đoạn sinh trưởng rõ rệt là sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực.1 Giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng Giai đoạn này kéo dài từ khi cây mọc mầm, phát triển thành cây, tăng lên về số lượng và thành phần tế bào (Hình 1. Bộ lá quanh cổ rễ củ phát triển tối đa (Hình 1.
Hàm lượng chất khô của cây tăng theo TGST cũng được Phạm Văn Ý (2000) kết luận trên cây ĐQNB và Vũ Văn Hiếu và ctv (2020) kết luận trên cây xuyên khung (Ligusticum wallichii Franch), một loại cây cùng họ hoa tán với đương quy. Như vậy việc kéo dài thời gian sinh trưởng sinh dưỡng có ý nghĩa lớn trong 6 (a) (b) Hình 1.2 Cây giống trong bầu (a) và ruộng thí nghiệm đương quy 3 TST (b) (a) (b) Hình 1.3 Cây đương quy 3 tháng sau trồng (a) và 5 tháng sau trồng (b) 1.2 Giai đoạn sinh trưởng sinh thực Giai đoạn sinh trưởng (GĐST) sinh thực là quá trình tiếp theo của sinh trưởng sinh dưỡng, biểu hiện từ khi cây ra ngồng hoa, lúc này bộ lá quanh cổ rễ củ ngừng phát triển, hình thành những lá nhỏ. Rễ củ không tăng lên về khối lượng mà lại tiêu hao dinh dưỡng để nuôi hoa, quả, làm cho rễ củ bị hoá xơ và rỗng, không sử dụng làm dược liệu được. Khi kết thúc GĐST sinh thực, cây đương quy kết thúc 7 một vòng đời.
Quá trình sinh trưởng sinh thực thường xảy ra 3-4 tháng cuối trong vòng đời của cây đương quy (Hình 1.4 Ngồng hoa và hoa đương quy (a), bộ rễ củ đương quy (b) Trần Minh Hợi và ctv (2013) trích dẫn, Pimenov (1965) đã kết luận ở các loài đương quy khác nhau có sự khác nhau về động thái tích lũy trong dược liệu (Bảng 1. Ở loài Angelica dahurica, hàm lượng coumarin (một loại hoạt chất có tính dược lý chứa trong rễ củ đương quy) tăng lên từ giai đoạn ra nụ và đạt cực đại (5,48%) ở giai đoạn hoa tàn sau đó giảm nhanh ở giai đoạn hình thành quả và quả chín rộ. Tuy nhiên, ở loài Angelica Ucraina hàm lượng coumarin lại cao ở ngay giai đoạn đầu của thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng và thấp nhất ở giai đoạn hoa tàn (2,32% và 0,33%). Như vậy, động thái của quá trình hình thành, tích lũy và biến đổi của các hợp chất hóa học theo các giai đoạn sinh trưởng phát triển cá thể cũng là đặc điểm riêng của từng loài (Bảng 1.1 Hàm lượng coumarin trong rễ củ của một số loài đương quy ở các giai đoạn sinh trưởng ĐVT: % Loài khảo sát Các giai đoạn Angelica dahurica Angelica Angelica Decursiva sinh trưởng (Fisch.ex Hoffm) Ucraina (Miq) Franch Sinh dưỡng 2,51 3,11 0,60 Ra nụ 2,65 2,91 0,50 Bắt đầu nở hoa 3,06 2,54 - Hoa nở rộ 3,10 2,54 0,54 Hoa tàn 5,48 2,32 0,33 Hình thành quả 1,8 3,08 0,36 Quả chín rộ 1,67 3,15 0,40 Cuối mùa quả 2,22 3,41 0,47 Nguồn: Trích dẫn bởi Trần Minh Hợi và ctv, 2013 Nghiên cứu quá trình này vừa có ý nghĩa lý luận vừa có ý nghĩa thực tiễn trong việc sử dụng phân bón có chứa các chất dinh dưỡng thiết yếu khác nhau ảnh hưởng đến quá trình hình thành và tích lũy hoạt chất.
Dựa vào quy luật này có ý nghĩa trong việc chọn lựa loài để trồng, thời điểm thu hái, tách chiết các hợp chất hữu cơ đạt hiệu quả cao. Ngoài ra, quy luật của sự hình thành và tích lũy hoạt chất có liên quan chặt chẽ với các cá thể có quan hệ họ hàng trong hệ thống phát sinh, sự khác nhau về quy luật trên trong điều kiện sinh thái, kỹ thuật canh tác khác nhau là khác nhau. Đây là cơ sở tham khảo để xây dựng kỹ thuật canh tác tối ưu cho cây đương quy. Với vùng sinh thái đặc thù của Tây Nguyên là không có mùa lạnh rõ rệt, việc nghiên cứu động thái tích lũy hoạt chất ligustilide trong rễ củ đương quy là một nghiên cứu cần thiết và quan trọng để xây dựng quy trình canh tác, thời điểm thu hái và chế biến sau thu hoạch để đạt được hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao.4 Thành phần hóa học và tác dụng dược lý của ĐQNB 1.1 Hoạt chất ligustilide trong rễ củ đương quy 9 Theo Dược điển Việt Nam IV (2015), hoạt chất ligustilide trong rễ củ đương quy thuộc nhóm tinh dầu, là hoạt chất chính quyết định đến chất lượng dược liệu đương quy được dùng làm thuốc.5 Công thức hóa học của Z-ligustilide (Yan và ctv, 2007; Zhang và ctv, 2009) Theo Đỗ Huy Bích và ctv (2004), các hợp chất có trong cây ĐQNB gồm nhóm tinh dầu, coumarin, saccharid, acid amin, polyacetylen, sterol, trong đó quan trọng nhất là tinh dầu.
Phân tích các hợp chất trong tinh dầu của cây ĐQNB bằng GC-MS (sắc ký khí khối phổ) cho thấy có từ 22 - 47 hợp chất khác nhau trong đó ligustilide (22,8%-50,20%) và butylidenephthalide (19,5%). Hàm lượng tinh dầu trong rễ củ đương quy từ 0,20 đến 0,45%, là nhóm chất có nhiều tác dụng sinh học (Fukuda và ctv, 2009). Một nghiên cứu của Roh và ctv (2012) đã công bố tinh dầu trong ĐQNB là 0,54%, trong đó Z-ligustilide (C12H14O2) được xác định là thành phần chủ yếu của tinh dầu, chiếm 67,97% tinh dầu trong rễ và 46,54% tinh dầu trong trong lá đương quy Nhật Bản. Nếu tính ra tỷ lệ % thì hàm lượng ligustilide trong rễ đương quy là 0,367%, trong lá là 0,251%.
Có sự khác biệt về hàm lượng Z-ligustilide tùy thuộc vào giống ĐQNB khác nhau (Katoh và Ninomiya, 2010) Lao và ctv (2004) định lượng thành phần có trong giống ĐQNB (Angelica acutiloba) bằng phương pháp sắc ký khí - khối phổ kết hợp với chiết lỏng có áp suất cho thấy với ĐQNB trồng tại tỉnh Hokkaido có hàm lượng ligustilide là 0,31% và trồng tại tỉnh Toyama của Nhật Bản có hàm lượng ligustilide là 0,44%. Các nghiên cứu đã kết luận hàm lượng ligustillide là chỉ tiêu chính để đánh giá chất lượng dược liệu đương quy cho việc làm thuốc (Chena và ctv, 2014; Dược điển Việt Nam IV, 2015). Do vậy, nghiên cứu chế độ dinh dưỡng nói chung và dinh 10 dưỡng vi lượng B và Zn để nâng cao hàm lượng ligustilide trong dược liệu đương quy đang là mục tiêu quan trọng của nghiên cứu.2 Tác dụng dược lý của ĐQNB ĐQNB là vị thuốc phổ biến trong Đông y, là đầu vị trong thang thuốc chữa bệnh phụ nữ, thuốc bổ và trị bệnh thiếu máu. Đương quy không chỉ dùng phối hợp với các dược liệu khác trong các bài thuốc của Y học cổ truyền mà còn dùng độc vị để chữa trên 20 loại bệnh khác nhau (Đỗ Huy Bích và ctv, 2004).
Kết quả nghiên cứu của Viện Dược liệu cho thấy ĐQNB được dùng làm thuốc hoạt huyết và kích thích miễn dịch (Nguyễn Đình Quảng, 1976). Lê Tùng Châu và ctv (2001). Hầu hết các nhóm hoạt chất của ĐQNB kích thích mạnh phản ứng tạo hoa hồng của lympho T, tăng từ 117,9 đến 150% so với mẫu đối chứng. Ở nồng độ 0,25%, ĐQNB ức chế sự đông máu nội sinh tốt hơn đương quy Trung Quốc.2 Ảnh hưởng của thời tiết khí hậu đến năng suất và chất lượng cây ĐQNB Các hợp chất thứ cấp trong cây có vai trò quan trọng cho sự thích nghi với thay đổi của môi trường sống và được con người sử dụng như những hoạt chất để làm thuốc chữa bệnh (Holopainen và Gershenzon, 2010).
Các thuộc tính của thời tiết khí hậu phù hợp sẽ thuận lợi cho cây dược liệu sinh trưởng phát triển tốt tạo ra năng suất và hàm lượng hoạt chất có tính dược lý cao. Do vậy bố trí vùng trồng đương quy phù hợp với nhu cầu sinh thái để cây sinh trưởng phát triển tốt và cho hàm lượng hoạt chất cao là việc làm cần thiết.
