Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu chiết tách và chuyển hóa zerumbone trong cây thuốc họ Gừng tại Việt Nam

Luận án tiến sĩ phân tích hus nghiên cứu chiết tách và chuyển hóa zerumbone trong một số cây thuốc thuộc họ gừng, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực nghiệm, đóng góp tri thức

• Tác giả: Vương Văn Trường
• Người hướng dẫn: PGS. Văn Ngọc Hướng
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
• Đề tài: Nghiên cứu chiết tách và chuyển hóa zerumbone trong một số cây thuốc thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) Việt Nam và khảo sát hoạt tính gây độc tế bào ung thư
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN!
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về chi Zingiber
• 1.2. Vài nét về thực vật học của chi Zingiber
• 1.3. Thành phần hóa học của tinh dầu chi Zingiber
• 1.4. Tổng quan về cây Gừng gió (Zingiber zerumbet Smith)
• 1.4.1. Đặc điểm thực vật
• 1.4.2. Nguồn gốc và phân bố
• 1.4.3. Thành phần hoá học của cây Gừng gió
• 1.4.4. Y học dân tộc và cây Gừng gió
• 1.5. Tổng quan về zerumbone
• 1.5.1. Nguồn gốc, cấu trúc và tính chất vật lý của zerumbone
• 1.5.2. Nguồn nguyên liệu cho zerumbone
• 1.5.3. Các phương pháp phân lập zerumbone
• 1.5.4. Hoạt tính sinh học của zerumbone
• 1.5.5. Hoạt tính phòng ngừa và chống tái phát ung thư của zerumbone
• 1.5.6. Chuyển hóa hóa học của zerumbone và các dẫn xuất của nó
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Hóa chất và phương tiện nghiên cứu
• 2.2. Nguyên liệu và hóa chất
• 2.3. Các thiết bị dùng cho nghiên cứu
• 2.4. Các phương pháp thực nghiệm
• 2.5. Phân tích tinh dầu và zerumbone trong củ của 4 cây thuốc thuộc họ Gừng
• 2.6. Điều chế tinh dầu
• 2.7. Phân lập zerumbone qua tinh dầu và kết tinh phân đoạn
• 2.8. Phân lập zerumbone bằng phương pháp chiết và sắc ký cột
• 2.9. Phân lập zerumbone bằng phương pháp ép thủy lực, chiết và kết tinh phân đoạn
• 2.10. Tổng hợp một số hydrazide (1a-l)
• 2.11. Chuyển hóa zerumbone với các hydrazide
• 2.12. Chuyển hóa zerumbone oxide với các hydrazide
• 2.13. Chuyển hóa zerumbone với một số amine
• 2.14. Tổng hợp các dẫn xuất của zerumbone với các chalcone thông qua cầu liên kết 1-ethylen-4-methylen-1,2,3-triazol
• 2.15. Tổng hợp các dẫn xuất của zerumbone với các chalcone thông qua cầu liên kết trimethylen
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nguyên liệu zerumbone
• 3.2. Phân lập zerumbone
• 3.3. Chuyển hóa zerumbone thành các hợp chất mới
• 3.4. Tổng hợp các acid hydrazide
• 3.5. Chuyển hóa zerumbone với các hydrazide
• 3.6. Chuyển hóa zerumbone oxide với các hydrazide
• 3.7. Chuyển hóa zerumbone với một số amine
• 3.8. Tổng hợp các dẫn xuất của zerumbone với các chalcone thông qua cầu liên kết 1-ethylen-4-methylen-1,2,3-triazol
• 3.9. Tổng hợp các dẫn xuất của zerumbone với các chalcone qua cầu liên kết trimethylen
• 3.10. Nghiên cứu hoạt tính sinh học của các hợp chất mới tổng hợp được
• 3.11. Hoạt tính sinh học của các dẫn xuất của zerumbone với các hydrazide
• 3.12. Hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các sản phẩm lai hóa của zerumbone với các chalcone
• KẾT LUẬN
• KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu chiết tách zerumbone từ cây thuốc họ Gừng

Nghiên cứu chiết tách và chuyển hóa zerumbone từ cây thuốc họ Gừng tại Việt Nam đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Zerumbone là một hợp chất có hoạt tính sinh học cao, được chiết xuất từ cây Gừng gió (Zingiber zerumbet). Cây thuốc này không chỉ có giá trị trong y học cổ truyền mà còn là nguồn nguyên liệu quý cho ngành dược phẩm hiện đại. Việc nghiên cứu chiết tách và chuyển hóa zerumbone không chỉ giúp nâng cao giá trị của cây thuốc mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển thuốc chống ung thư.

1.1. Tầm quan trọng của zerumbone trong y học

Hợp chất zerumbone đã được chứng minh có khả năng ức chế sự phát triển của nhiều loại tế bào ung thư. Nghiên cứu cho thấy zerumbone có tác dụng chống viêm và kháng khuẩn, làm cho nó trở thành một ứng cử viên tiềm năng trong việc phát triển thuốc mới.

1.2. Đặc điểm thực vật của cây Gừng gió

Cây Gừng gió (Zingiber zerumbet) có thân rễ mập, lá mọc so le và cụm hoa bông. Đặc điểm này không chỉ giúp cây thích nghi với môi trường mà còn tạo ra các hợp chất có giá trị như zerumbone.

II. Thách thức trong việc chiết tách zerumbone từ cây thuốc

Mặc dù zerumbone có nhiều lợi ích, việc chiết tách hợp chất này từ cây Gừng gió gặp phải một số thách thức. Đầu tiên, hàm lượng zerumbone trong cây không cao, điều này đòi hỏi quy trình chiết tách phải hiệu quả và tiết kiệm. Thứ hai, các phương pháp chiết tách hiện tại có thể không đảm bảo độ tinh khiết cao của zerumbone, dẫn đến việc giảm hiệu quả trong ứng dụng y học.

2.1. Hàm lượng zerumbone trong cây Gừng gió

Hàm lượng zerumbone trong cây Gừng gió có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện sinh trưởng và phương pháp thu hoạch. Việc khảo sát hàm lượng này là cần thiết để tối ưu hóa quy trình chiết tách.

2.2. Các phương pháp chiết tách hiện tại

Các phương pháp chiết tách như chiết bằng dung môi, sắc ký cột và ép thủy lực đã được áp dụng. Tuy nhiên, mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng, cần được nghiên cứu và cải tiến.

III. Phương pháp chiết tách zerumbone hiệu quả từ cây Gừng gió

Để tối ưu hóa quy trình chiết tách zerumbone, một số phương pháp mới đã được nghiên cứu và áp dụng. Việc sử dụng công nghệ chiết xuất hiện đại như chiết xuất siêu tới hạn và sắc ký lỏng hiệu năng cao đã cho thấy hiệu quả cao hơn trong việc thu nhận zerumbone với độ tinh khiết cao.

3.1. Công nghệ chiết xuất siêu tới hạn

Công nghệ chiết xuất siêu tới hạn sử dụng CO2 làm dung môi, giúp thu nhận zerumbone với hiệu suất cao và không gây ô nhiễm môi trường. Phương pháp này đã được áp dụng thành công trong nhiều nghiên cứu.

3.2. Sắc ký lỏng hiệu năng cao

Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) là một phương pháp hiệu quả để phân tích và thu nhận zerumbone. Phương pháp này cho phép tách biệt các hợp chất một cách chính xác, đảm bảo độ tinh khiết cao cho sản phẩm cuối cùng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của zerumbone trong y học

Nghiên cứu về zerumbone không chỉ dừng lại ở việc chiết tách mà còn mở rộng ra các ứng dụng thực tiễn trong y học. Các sản phẩm từ zerumbone đã được thử nghiệm và cho thấy hiệu quả trong việc điều trị một số loại ung thư, đặc biệt là ung thư vú và ung thư phổi.

4.1. Hoạt tính sinh học của zerumbone

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng zerumbone có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư thông qua cơ chế tác động lên chu trình tế bào và gây chết tế bào theo chương trình.

4.2. Kết quả nghiên cứu lâm sàng

Các thử nghiệm lâm sàng cho thấy zerumbone có thể được sử dụng như một liệu pháp bổ trợ trong điều trị ung thư, giúp tăng cường hiệu quả của các phương pháp điều trị truyền thống.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu về zerumbone

Nghiên cứu chiết tách và chuyển hóa zerumbone từ cây Gừng gió mở ra nhiều triển vọng trong việc phát triển thuốc mới. Với những lợi ích tiềm năng trong y học, việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp chiết tách hiệu quả là cần thiết để khai thác tối đa giá trị của hợp chất này.

5.1. Tương lai của nghiên cứu zerumbone

Nghiên cứu về zerumbone sẽ tiếp tục được mở rộng, không chỉ trong lĩnh vực dược phẩm mà còn trong các ứng dụng khác như thực phẩm chức năng và mỹ phẩm.

5.2. Khuyến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo

Cần có thêm nhiều nghiên cứu về các phương pháp chiết tách mới và khảo sát hoạt tính sinh học của các dẫn xuất của zerumbone để phát triển các sản phẩm có giá trị cao hơn.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Công trình "Nghiên cứu chiết tách và chuyển hoá zerumbone trong một số cây thuốc thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) Việt Nam và khảo sát hoạt tính gây độc tế bào ung thư" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Vương Văn Trường dưới sự hướng dẫn khoa học của GS. Nguyễn Đình Thành và PGS. Văn Ngọc Hướng, bảo vệ năm 2016 tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, chuyên ngành Hóa hữu cơ (mã số 62440114).

Về tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu, Việt Nam sở hữu nguồn tài nguyên thực vật phong phú với khoảng 337 họ, 2.362 chi và 10.555 loài, trong đó có hơn 3.200 loài cây thuốc dân gian. Trong họ Gừng (Zingiberaceae), cây Gừng gió (Zingiber zerumbet Smith) được xác định là nguồn chứa hợp chất sesquiterpenoid zerumbone dồi dào. Các nghiên cứu quốc tế và trong nước đã chứng minh zerumbone có hoạt tính ức chế sự phát triển của 17 dòng tế bào ung thư người. Tuy nhiên, việc khảo sát định lượng hàm lượng zerumbone trong các loài cây thuộc họ Gừng tại Việt Nam, xây dựng quy trình chiết tách hiệu suất cao đạt độ tinh khiết làm dược liệu và chuyển hóa hóa học khung phân tử zerumbone để tạo ra các dẫn xuất mới có hoạt tính sinh học cao hơn vẫn là những nhiệm vụ khoa học cần được giải quyết. Luận án được thực hiện nhằm giải quyết các khoảng trống này, đồng thời hỗ trợ trực tiếp cho Dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nước mã số CNHD-DASXTN 011/13-15 thuộc Chương trình nghiên cứu khoa học công nghệ trọng điểm quốc gia phát triển công nghiệp hóa dược đến năm 2020.

Luận án xác định 4 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được đánh số như sau:

1. Khảo sát hàm lượng tinh dầu và zerumbone trong bốn cây thuốc thuộc họ Gừng (Zingiberaceae).
2. Nghiên cứu quy trình chiết tách zerumbone cho hiệu suất tốt và độ tinh khiết cao.
3. Chuyển hoá zerumbone thành các sản phẩm mới theo hướng có hoạt tính sinh học.
4. Khảo sát hoạt tính sinh học của các sản phẩm chuyển hoá được.

Đối tượng nghiên cứu của luận án là tinh dầu và hợp chất zerumbone phân lập từ thân rễ (củ) của 4 loài thực vật thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) gồm: Gừng gió (Zingiber zerumbet Smith), Gừng tía (Zingiber purpureum), Ngải xanh (Zingiber ottensii) và Nghệ đen (Curcuma zedoaria); cùng các dãy dẫn xuất tổng hợp từ zerumbone và zerumbone oxide. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào nguồn nguyên liệu thu hái tại các vùng sinh thái ở Việt Nam (đặc biệt là vùng Tam Đảo – Vĩnh Phúc, Bình Trị Thiên, Đắc Lắc), thực hiện các chuyển hóa hữu cơ trong phòng thí nghiệm và đánh giá hoạt tính sinh học in vitro (kháng vi sinh vật kiểm định và gây độc tế bào ung thư gan Hep-G2).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu của luận án hệ thống hóa các công trình nghiên cứu về thực vật học, thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của chi Zingiber, loài Zingiber zerumbet và hợp chất zerumbone:

• Về nguồn gốc và cấu trúc: Zerumbone ((2E,6E,10E)-2,6,9,9-tetramethyl-cycloundeca-2,6,10-trien-1-one) được Dev S. và cộng sự phân lập từ tinh dầu củ Gừng gió năm 1956, xác định cấu trúc năm 1960 và sau đó được xác nhận cấu trúc tinh thể qua phổ NMR và nhiễu xạ tia X.
• Về thành phần hóa học Gừng gió: Matthes H. (1980) phân lập 3 curcuminoid và flavonol glycoside 3",4"-O-diacetylafzelin từ Gừng gió Trung Quốc; Masuda T. (1991) phân lập 4 flavonol glycoside từ Gừng gió Nhật Bản. Tại Việt Nam, Nguyễn Xuân Dũng và cộng sự (1995, 2005) công bố thành phần tinh dầu củ, thân, lá và hoa Gừng gió vùng Bình Trị Thiên, ghi nhận hàm lượng zerumbone trong củ đạt 72,3%. Văn Ngọc Hướng và cộng sự (2005, 2011) nghiên cứu tinh dầu Gừng gió Tam Đảo – Vĩnh Phúc, chỉ ra hàm lượng zerumbone trong tinh dầu đạt tới 89,7% (tính cả phần kết tinh).
• Về hoạt tính sinh học và cơ chế chống ung thư: Murakami A. và cộng sự (2002, 2005) chứng minh vai trò quyết định của nhóm carbonyl α,β-không no đối với khả năng ức chế tác nhân gây ung thư TPA (IC50 = 0,14 μM so với zerumbol IC50 = 0,95 μM và humulene IC50 > 100 μM). Nakamura và cộng sự (2004) làm rõ tác dụng kích hoạt enzyme giải độc phase II. Takada và cộng sự (2005) đề xuất cơ chế ức chế yếu tố phiên mã NF-κB. Hoffman A. và cộng sự (2002) chứng minh cơ chế thay đổi điện thế oxy hóa khử của cặp GSH/GS-SG thông qua phản ứng cộng hợp Michael. Abdul A. và cộng sự (2009) chứng minh cơ chế thúc đẩy quá trình tự chết theo lập trình (apoptosis) trên tế bào Hela. Sharifash Sakinah S. và cộng sự khẳng định zerumbone gây độc chọn lọc trên tế bào ung thư gan Hep-G2 (IC50 = 3,15 ± 0,026 μg/ml) tốt hơn cis-platin (IC50 = 7,08 ± 0,073 μg/ml). Văn Ngọc Hướng và cộng sự (2006) ghi nhận khả năng phòng ngừa tái phát khối u Sarcoma 180 in vivo sau phẫu thuật.
• Về chuyển hóa hóa học: Các tác giả Kitayama, Shirahama, Komada, Yu đã khảo sát các phản ứng khử nhóm carbonyl, phản ứng cộng liên hợp amine, cyanide, halogen, phản ứng tạo mono/bis/tri-epoxide, mở rộng vòng 12 cạnh dạng allen và chuyển vị polycyclic.

Vị trí của luận án: Kế thừa các phát hiện về hoạt tính sinh học của zerumbone, luận án tập trung giải quyết khoảng trống về phương pháp chiết tách quy mô hiệu quả tại Việt Nam, đồng thời thực hiện các hướng chuyển hóa hóa học mới nhằm đưa các dị vòng hoặc cấu trúc chalcone vào khung phân tử zerumbone để thăm dò hoạt tính ức chế tế bào ung thư.

Tác giả / Nhóm nghiên cứu	Năm công bố	Nội dung nghiên cứu chính	Kết quả / Số liệu tiêu biểu
Dev S. và cộng sự	1956, 1960	Phân lập, xác định cấu trúc phân tử zerumbone	Xác lập cấu trúc vòng sesquiterpen 11 cạnh
Matthes H. và cộng sự	1980	Phân lập thành phần phi terpenoid củ Gừng gió	3 curcuminoid và flavonol glycoside
Nguyễn Xuân Dũng và CS	1995	Thành phần tinh dầu củ, thân lá, hoa Gừng gió BTT	Zerumbone củ: 72,3%; lá: 21,3%; hoa: 3,2%
Văn Ngọc Hướng và CS	2005, 2011	Khảo sát tinh dầu Tam Đảo, chiết tách zerumbone	Hàm lượng zerumbone tinh dầu đạt 89,7%
Murakami A. và cộng sự	2002, 2005	Khảo sát ức chế tác nhân gây ung thư TPA	Zerumbone IC50 = 0,14 μM; Zerumbol = 0,95 μM
Abdul A. và cộng sự	2009	Khảo sát cơ chế tác dụng trên tế bào ung thư Hela	Khẳng định cơ chế kích hoạt Apoptosis
Takada và cộng sự	2005	Nghiên cứu cơ chế tác động phân tử	Zerumbone đóng vai trò ức chế yếu tố NF-κB
Hoffman A. và cộng sự	2002	Cơ chế oxy hóa khử trong tế bào	Tương tác cộng Michael với nhóm GSH

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết về hóa học các hợp chất thiên nhiên (nhóm sesquiterpenoid đơn vòng 11 cạnh có hệ dienone liên hợp và liên kết đôi C6 độc lập) và các quy luật phản ứng hữu cơ:

• Phản ứng ngưng tụ nhóm carbonyl với các dẫn xuất hydrazide tạo hydrazone.
• Phản ứng cộng hợp ái nhân liên hợp Michael của các amine vào liên kết đôi C2=C3 ít bị cản trở không gian.
• Phản ứng chuyển vị Beckmann trên dẫn xuất oxime của zerumbone tạo vòng azacyclododecatrienone (azazerumbone).
• Phản ứng cộng hợp 1,3-lưỡng cực (Click chemistry) giữa alkyne và azide xúc tác ion đồng Cu(I) để tạo cầu nối 1,2,3-triazole liên kết với chalcone.
• Phản ứng alkyl hóa ether hóa liên kết khung zerumbone với chalcone qua cầu nối trimethylene.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm:

• Phương pháp chiết tách và phân lập: Cất lôi cuốn hơi nước có bổ sung muối NaCl (hiệu ứng muối) kết hợp bẫy dung môi; phương pháp chiết dung môi hữu cơ (methanol, ethyl acetate); phương pháp ép thủy lực; phương pháp kết tinh phân đoạn; sắc ký cột silica gel (SKC) và sắc ký bản mỏng (SKBM).
• Phương pháp xác định cấu trúc hóa học: Đo nhiệt độ nóng chảy (Đnc); phổ hồng ngoại (FT-IR); phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D (1H-NMR, 13C-NMR) và 2D (1H-1H COSY, HSQC, HMBC, NOESY); phổ khối lượng va chạm electron (EI-MS), phổ khối lượng bụi phân tử (ESI-MS) và phổ khối lượng phân giải cao (HR-MS); sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS).
• Phương pháp thử nghiệm hoạt tính sinh học: Đánh giá nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) đối với các chủng vi sinh vật kiểm định; đánh giá cường độ gây độc tế bào in vitro đối với dòng tế bào ung thư biểu mô gan người Hep-G2 theo phương pháp đo độ hấp thụ quang phổ (xác định giá trị IC50 hoặc % ức chế tại các nồng độ thử nghiệm).

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập trực tiếp từ các mẻ cất tinh dầu, các phản ứng tổng hợp hóa học và dữ liệu phổ đo tại Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Trung tâm Nhiệt đới Việt – Nga và Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày hệ thống tư liệu tổng quan gồm 4 phần chính:

1. Tổng quan về chi Zingiber: Giới thiệu đặc điểm thực vật, thống kê 11 loài ở Việt Nam theo Phạm Hoàng Hộ và thành phần hóa học tinh dầu đặc trưng của các loài như Z. officinale, Z. purpureum, Z. zerumbet.
2. Tổng quan về cây Gừng gió (Zingiber zerumbet Smith): Mô tả hình thái thực vật, vùng phân bố, thành phần hóa học củ, thân lá, hoa; tổng hợp các chỉ số hóa học (chỉ số axit, este, xà phòng hóa) của tinh dầu vùng Bình Trị Thiên và Đắc Lắc. Trình bày các thành phần phi terpenoid gồm curcuminoid (diferuloylmethane, feruloyl-p-coumaroylmethane, di-p-coumaroylmethane) và flavonoid (3",4"-O-diacetylafzelin và các dẫn xuất rhamnopyranoside). Giới thiệu kinh nghiệm sử dụng Gừng gió trong y học dân gian tại Việt Nam, Indonesia, Lào, Campuchia, Malaysia, Brunei, Philippines.
3. Tổng quan về zerumbone: Nêu cấu trúc lập thể, hằng số vật lý (C15H22O, KLPT 218,3; Đnc 65,3 °C; Đs 321–322 °C/760 mmHg; độ tan trong nước 1,296 mg/L; độ độc cấp tính đường uống LD50 = 1,84 g/kg thể trọng). So sánh hàm lượng zerumbone trong tinh dầu củ Gừng gió ở các khu vực trên thế giới (Ấn Độ 76,3–84,8%; Malaysia 68,9%; Polynesia 65,3%; Vĩnh Phúc 89,7%; Bình Trị Thiên 72,3%; Bangladesh 46,8%). Thống kê hoạt tính chống 17 loại ung thư người, phân tích 3 cơ chế tác động (ức chế NF-κB, điều biến oxy hóa khử GSH/GS-SG, thúc đẩy apoptosis) và chứng minh vai trò quyết định hoạt tính của nhóm ketone α,β-không no.
4. Chuyển hóa hóa học của zerumbone: Tổng hợp các phản ứng khử chọn lọc (NaBH4, LiAlH4), cộng liên hợp Michael (amine, cyanide, halogen), phản ứng epoxidation (m-CPBA, hệ Ti(OiPr)4/TBHP/DET), phản ứng mở rộng vòng 12 cạnh dạng allen và chuyển vị Favorskii tạo khung polycyclic.

Chương 2: Thực nghiệm

Chương 2 mô tả chi tiết hóa chất, thiết bị và quy trình thực hiện các nội dung thực nghiệm:

• Khảo sát nguyên liệu: Cất tinh dầu từ củ tươi của 4 loài (Zingiber zerumbet, Zingiber purpureum, Zingiber ottensii, Curcuma zedoaria); phân tích thành phần hóa học bằng GC-MS; so sánh 3 phương pháp tách zerumbone: cất lôi cuốn hơi nước có hiệu ứng muối kết hợp kết tinh phân đoạn, chiết dung môi kết hợp SKC, ép thủy lực kết hợp kết tinh.
• Tổng hợp các dẫn xuất hydrazide (1a–l): Điều chế 6 acid hydrazide béo (1a–f: butyric, valeric, caproic, enanthic, caprylic, pelargonic) và 6 acid hydrazide thơm (1g–l: benzoic, 4-chlorobenzoic, 4-bromobenzoic, 4-hydroxybenzoic, 4-methoxybenzoic, isonicotinic) từ các ester tương ứng phản ứng với hydrazine hydrate.
• Chuyển hóa zerumbone và zerumbone oxide:
  • Ngưng tụ zerumbone với hydrazide (1a–l) trong ethanol có xúc tác acid acetic tạo dãy sản phẩm hydrazone (2a–l).
  • Oxi hóa zerumbone bằng H2O2/NaOH tạo zerumbone oxide, sau đó ngưng tụ với hydrazide (1a–l) tạo dãy sản phẩm (3a–l).
  • Phản ứng cộng hợp ái nhân của amine (morpholine, piperidine, diethylamine, pyrrolidine, butylamine, benzylamine) vào zerumbone tạo dãy dẫn xuất (4a–f).
• Tổng hợp các hợp chất lai hóa zerumbone – chalcone:
  • Tổng hợp dãy 12a–g: Chuyển vị Beckmann trên oxime zerumbone tạo azazerumbone 2 (5); propargyl hóa hợp chất 5 bằng propargyl bromide tạo dẫn xuất alkyne 6; tổng hợp 4-(2-bromoethoxy)-2-hydroxyacetophenone (8), chuyển hóa thành dẫn xuất azido 9; ngưng tụ Claisen-Schmidt hợp chất 9 với các benzaldehyde thế tạo dãy azidochalcone 11a–g; phản ứng Click giữa alkyne 6 và azidochalcone 11a–g tạo sản phẩm lai hóa qua cầu 1,2,3-triazole (12a–g).
  • Tổng hợp dãy 15a–f: Alkyl hóa 4-hydroxychalcone bằng 1,3-dibromopropane tạo dẫn xuất bromoalkoxy chalcone 14a–f; phản ứng ghép nối với azazerumbone 2 (5) tạo sản phẩm lai hóa qua cầu trimethylene (15a–f).
• Quy trình thử nghiệm hoạt tính sinh học: Thử nghiệm nồng độ ức chế vi sinh vật kiểm định bằng phương pháp pha loãng; thử nghiệm gây độc tế bào ung thư gan Hep-G2 theo phương pháp chuẩn.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm và biện luận cấu trúc, hoạt tính:

• Về phân lập và nguyên liệu: Phân tích GC-MS xác nhận tinh dầu củ Gừng gió Tam Đảo có hàm lượng zerumbone đạt 89,7% trong tổng tinh dầu. Phương pháp cất lôi cuốn hơi nước có hiệu ứng muối và kết tinh phân đoạn đạt hiệu suất phân lập zerumbone 0,38% theo nguyên liệu tươi, độ tinh khiết đạt trên 99%.

Loài thực vật nghiên cứu	Bộ phận sử dụng	Hiệu suất tinh dầu (% tươi)	Hàm lượng Zerumbone trong tinh dầu (%)
Gừng gió (Zingiber zerumbet)	Thân rễ (củ)	1,38	89,70
Gừng tía (Zingiber purpureum)	Thân rễ (củ)	0,56	1,51
Ngải xanh (Zingiber ottensii)	Thân rễ (củ)	0,48	25,60
Nghệ đen (Curcuma zedoaria)	Thân rễ (củ)	0,42	Vết / Không đáng kể

• Về tổng hợp hóa học và xác định cấu trúc:
  • Tổng hợp và làm sạch 12 acid hydrazide (1a–l) với hiệu suất 70–85%.
  • Tổng hợp thành công 12 dẫn xuất hydrazone của zerumbone (2a–l, hiệu suất 65–82%) và 12 dẫn xuất hydrazone của zerumbone oxide (3a–l, hiệu suất 60–78%). Biện luận cấu trúc chi tiết bằng phổ 1H-NMR, 13C-NMR, 1H-1H COSY, HSQC, HMBC và HR-MS.
  • Tổng hợp 6 dẫn xuất cộng hợp Michael amine (4a–f, hiệu suất 72–88%).
  • Tổng hợp thành công 7 dẫn xuất lai hóa zerumbone – chalcone qua cầu 1,2,3-triazole (12a–g, hiệu suất 68–80%) và 6 dẫn xuất lai hóa qua cầu trimethylene (15a–f, hiệu suất 65–78%). Cấu trúc các chất trung gian và chất đích được xác nhận đầy đủ qua phổ cộng hưởng từ hạt nhân và phổ khối lượng phân giải cao HR-MS.

Chuỗi hợp chất tổng hợp	Số lượng chất	Tác nhân phản ứng / Khung cấu trúc	Hiệu suất (%)
Acid hydrazide (1a–l)	12	Hydrazine hydrate + Ester carboxylic (béo và thơm)	70 – 85
Dẫn xuất hydrazone zerumbone (2a–l)	12	Zerumbone + Acid hydrazide (1a–l)	65 – 82
Dẫn xuất hydrazone zerumbone oxide (3a–l)	12	Zerumbone oxide + Acid hydrazide (1a–l)	60 – 78
Dẫn xuất amine zerumbone (4a–f)	6	Zerumbone + Amine bậc 1, bậc 2	72 – 88
Azidochalcone trung gian (11a–g)	7	4-(2-azidoethoxy)-2-hydroxyacetophenone + Ar-CHO	75 – 86
Hợp chất lai qua cầu triazole (12a–g)	7	Propargyl-azazerumbone (6) + Azidochalcone (11a–g)	68 – 80
Bromoalkoxychalcone trung gian (14a–f)	6	4-hydroxychalcone + 1,3-dibromopropane	70 – 82
Hợp chất lai qua cầu trimethylene (15a–f)	6	Azazerumbone (5) + Bromoalkoxychalcone (14a–f)	65 – 78

• Về hoạt tính sinh học:
  • Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định: Các dẫn xuất 2a–f và 3a–f thể hiện khả năng ức chế ở các mức độ khác nhau đối với các chủng vi khuẩn Gram (+), Gram (-) và nấm men.
  • Hoạt tính gây độc tế bào ung thư gan Hep-G2: Các dẫn xuất hydrazone thể hiện hoạt tính gây độc ở mức trung bình và yếu. Các hợp chất lai hóa zerumbone – chalcone (dãy 12a–g và 15a–f) thể hiện hoạt tính gây độc tế bào ung thư gan Hep-G2 rõ rệt, trong đó một số dẫn xuất chứa nhóm thế halogen hoặc methoxy trên vòng thơm của phần chalcone cho cường độ ức chế tốt hơn so với zerumbone ban đầu.

Kết quả và những đóng góp mới

Các đóng góp mới của luận án bao gồm:

1. Đóng góp về nguồn nguyên liệu và phương pháp chiết tách: Xác định có hệ thống hàm lượng tinh dầu và tỷ lệ zerumbone trong 4 loài cây thuộc họ Gừng Việt Nam, khẳng định Gừng gió Tam Đảo là nguồn nguyên liệu chứa hàm lượng zerumbone cao (89,7% trong tinh dầu). Xác lập quy trình chiết tách zerumbone quy mô phòng thí nghiệm bằng phương pháp cất cuốn hơi nước có hiệu ứng muối kết hợp kết tinh phân đoạn cho hiệu suất cao (0,38% tươi) và độ tinh khiết đạt trên 99%.
2. Đóng góp về tổng hợp hóa dược: Tổng hợp thành công 43 dẫn xuất mới của zerumbone chưa từng được công bố trong tài liệu khoa học trước đó, bao gồm:
   • 12 dẫn xuất hydrazone của zerumbone (2a–l);
   • 12 dẫn xuất hydrazone của zerumbone oxide (3a–l);
   • 6 dẫn xuất cộng hợp amine (4a–f);
   • 7 hợp chất lai hóa zerumbone – chalcone liên kết qua cầu 1-ethylen-4-methylen-1,2,3-triazole (12a–g);
   • 6 hợp chất lai hóa zerumbone – chalcone liên kết qua cầu trimethylene (15a–f).
3. Đóng góp về cấu trúc và hoạt tính sinh học: Xác định đầy đủ và giải đoán chính xác các hằng số phổ (1H-NMR, 13C-NMR, 2D-NMR, HR-MS) của tất cả các hợp chất mới tổng hợp; cung cấp dữ liệu thực nghiệm về hoạt tính kháng khuẩn và hoạt tính gây độc tế bào ung thư gan Hep-G2 in vitro của các dẫn xuất lai hóa zerumbone – chalcone.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất từ luận án: Khai thác có hiệu quả nguồn Gừng gió tự nhiên và trồng trọt tại Việt Nam để làm nguyên liệu chiết tách zerumbone phục vụ nghiên cứu sản xuất dược phẩm; tiếp tục tối ưu hóa quy trình tổng hợp các dẫn xuất lai hóa có hoạt tính sinh học cao.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về mặt hạn chế, do giới hạn phạm vi nghiên cứu thực nghiệm của luận án tiến sĩ hóa học:

• Các thử nghiệm hoạt tính sinh học mới dừng lại ở quy mô sàng lọc in vitro trên một số chủng vi sinh vật kiểm định và dòng tế bào ung thư gan Hep-G2, chưa tiến hành thử nghiệm mở rộng trên nhiều dòng tế bào ung thư khác.
• Chưa thực hiện khảo sát độc tính cấp, độc tính bán trường diễn và hoạt tính in vivo đối với các dẫn xuất lai hóa mới tổng hợp (12a–g và 15a–f).

Hướng nghiên cứu tiếp theo được đề xuất:

• Tiếp tục khảo sát hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất tiềm năng trên các dòng tế bào ung thư người khác (ung thư phổi, vú, đại tràng, cổ tử cung).
• Nghiên cứu cơ chế tác động sinh học phân tử chi tiết của các hợp chất lai hóa zerumbone – chalcone đối với các con đường truyền tín hiệu nội bào.
• Mở rộng quy mô tổng hợp và nghiên cứu công nghệ bào chế các sản phẩm hỗ trợ điều trị có nguồn gốc từ zerumbone và các dẫn xuất chuyển hóa.

Giá trị tham khảo

Luận án có giá trị tham khảo chuyên môn cho các đối tượng và lĩnh vực sau:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên và giảng viên thuộc các chuyên ngành Hóa hữu cơ, Hóa dược, Hóa học các hợp chất thiên nhiên và Dược học: Sử dụng tài liệu để tham khảo phương pháp chiết tách tinh dầu sesquiterpenoid, quy trình chuyển vị Beckmann trên vòng lớn, phản ứng Click chemistry và các kỹ thuật giải đoán phổ NMR 2D (COSY, HSQC, HMBC) và HR-MS.
• Các nhà nghiên cứu và viện nghiên cứu dược liệu: Tham khảo quy trình công nghệ chiết tách phân lập zerumbone độ tinh khiết cao phục vụ làm chất chuẩn hoặc nguyên liệu bán tổng hợp thuốc.
• Các nhà quản lý và doanh nghiệp dược phẩm: Tham khảo số liệu đánh giá nguồn nguyên liệu cây họ Gừng Việt Nam để định hướng vùng trồng và phát triển các sản phẩm dược liệu hỗ trợ điều trị ung thư.

Câu hỏi thường gặp

1. Hợp chất zerumbone có cấu trúc phân tử và các hằng số vật lý đặc trưng như thế nào? Zerumbone là một sesquiterpenoid đơn vòng 11 cạnh, có danh pháp hóa học là (2E,6E,10E)-2,6,9,9-tetramethyl-cycloundeca-2,6,10-trien-1-one, công thức phân tử C15H22O, khối lượng phân tử 218,3. Hợp chất ở dạng tinh thể hình kim màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 65,3 °C, nhiệt độ sôi 321–322 °C ở áp suất 760 mmHg, tan tốt trong ethanol, DMSO và có độ tan trong nước ở 25 °C là 1,296 mg/L. Độc tính cấp đường uống của zerumbone là LD50 = 1,84 g/kg thể trọng.

2. Hàm lượng zerumbone trong tinh dầu củ Gừng gió Tam Đảo – Vĩnh Phúc đạt bao nhiêu so với các vùng khác? Theo kết quả phân tích trong luận án, hàm lượng zerumbone trong tinh dầu củ Gừng gió Tam Đảo – Vĩnh Phúc đạt 89,7% (tính cả lượng kết tinh), cao hơn so với Gừng gió vùng Bình Trị Thiên (72,3%), bang Kerala Ấn Độ (76,3–84,8%), Malaysia (68,9%), Polynesia thuộc Pháp (65,3%) và Bangladesh (46,8%).

3. Luận án đã tổng kết những cơ chế chống ung thư chính nào của zerumbone? Luận án điểm luận 3 cơ chế sinh học phân tử chính: (1) Cơ chế ức chế yếu tố phiên mã nhân NF-κB do Takada công bố năm 2005; (2) Cơ chế điều biến thế oxy hóa khử nội bào thông qua phản ứng cộng Michael giữa liên kết đôi của zerumbone với nhóm thiol của Glutathione (GSH) do Hoffman A. đề xuất năm 2002; (3) Cơ chế kích hoạt quá trình tự chết theo lập trình (Apoptosis) của tế bào ung thư do Abdul A. khẳng định năm 2009.

4. Luận án đã thực hiện những hướng chuyển hóa hóa học nào trên khung phân tử zerumbone? Luận án thực hiện 4 hướng chuyển hóa chính: (1) Ngưng tụ nhóm carbonyl của zerumbone và zerumbone oxide với 12 acid hydrazide béo và thơm tạo 24 dẫn xuất hydrazone (2a–l, 3a–l); (2) Phản ứng cộng hợp Michael của các amine vào liên kết đôi C2=C3 tạo 6 dẫn xuất amine (4a–f); (3) Chuyển vị Beckmann oxime tạo azazerumbone rồi ghép nối với chalcone qua cầu 1,2,3-triazole bằng phản ứng Click tạo 7 dẫn xuất (12a–g); (4) Ghép nối azazerumbone với chalcone qua cầu trimethylene tạo 6 dẫn xuất (15a–f).

5. Công trình luận án gắn liền với dự án khoa học công nghệ cấp Nhà nước nào? Luận án là công trình nghiên cứu đóng góp trực tiếp cho Dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nước: "Hoàn thiện qui trình công nghệ sản xuất viên nang zerumboner từ cây Gừng gió Việt Nam (Zingiber zerumbet Smith) để hỗ trợ điều trị ung thư", mã số CNHD-DASXTN 011/13-15, thuộc Chương trình nghiên cứu khoa học công nghệ trọng điểm quốc gia phát triển công nghiệp hóa dược đến năm 2020.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Vương Văn Trường đã hoàn thành việc khảo sát định lượng hàm lượng zerumbone trong 4 loài thực vật thuộc họ Gừng Việt Nam và xác lập quy trình chiết tách zerumbone đạt độ tinh khiết trên 99% từ củ Gừng gió Tam Đảo. Bằng các phương pháp hóa hữu cơ thực nghiệm, tác giả đã tổng hợp và xác định cấu trúc đầy đủ của 43 dẫn xuất mới thuộc các dãy hydrazone, dẫn xuất amine và các hệ lai hóa cấu trúc zerumbone – chalcone qua cầu triazole và trimethylene. Kết quả thử nghiệm sinh học in vitro khẳng định tiềm năng gây độc tế bào ung thư gan Hep-G2 của các dẫn xuất lai hóa, cung cấp cơ sở thực nghiệm cho các nghiên cứu phát triển dược chất hỗ trợ điều trị ung thư từ nguồn thảo dược Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Nƣớc ta ở vùng nhiệt đới gió mùa, có thảm thực vật phong phú và đa dạng vào bậc nhất thế giới. Theo thống kê mới nhất, nƣớc ta có 337 họ thực vật, 2362 chi và 10555 loài. Trong đó đáng chú ý là 3200 loài thực vật đƣợc dùng làm cây thuốc để chữa các bệnh khác nhau trong dân gian từ hàng ngàn năm. Đặc biệt có nhiều cây quý hiếm nhƣ cây Thông đỏ là nguồn nguyên liệu sản xuất thuốc ung thƣ phổ biến Taxol, cây Dừa cạn là nguyên liệu để sản xuất vincristine và vinblastine chữa ung thƣ máu và nhiều bệnh ung thƣ khác.

Có những cây đƣợc ghi vào sách đỏ Việt Nam nhƣ cây Khổ sâm Bắc Bộ (Croton tonkinensis Gagnep) dùng làm thuốc chữa viêm loét dạ dày thành tá tràng nổi tiếng từ lâu đời [13]. Hai mƣơi lăm năm trở lại đây, cây Gừng gió (Zingiber zerumbet Smith) nổi lên nhƣ là một hiện tƣợng và đƣợc các nhà khoa học Mỹ, Nhật Bản đặc biệt quan tâm nghiên cứu. Các nghiên cứu đã chỉ ra hoạt chất zerumbone từ cây Gừng gió là ứng cử viên số một cho nghiên cứu thuốc mới chống ung thƣ [19,66,68]. và cộng sự đã tổng kết 150 công trình nghiên cứu về Gừng gió và zerumbone và đã khẳng định zerumbone ức chế mạnh sự phát triển của 17 loại ung thƣ ngƣời khác nhau [83].

Nghiên cứu sử dụng nguồn tài nguyên thực vật cho sự phát triển kinh tế xã hội là một nhiệm vụ chiến lƣợc lâu dài của nhà nƣớc và các nhà khoa học. Một trong các hƣớng nghiên cứu sử dụng nguồn tài nguyên thực vật giàu có của đất nƣớc là nghiên cứu các cây dƣợc liệu làm thuốc chữa bệnh cho nhân dân và nâng cao sức khoẻ cộng đồng. Đây là việc làm thiết thực và cấp bách. Theo hƣớng này, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu chiết tách và chuyển hoá zerumbone trong một số cây thuốc thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) Việt Nam và khảo sát hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ”.

Đề tài có 4 nhiệm vụ chính sau. Khảo sát hàm lƣợng tinh dầu và zerumbone trong bốn cây thuốc thuộc họ Gừng (Zingiberaceae). Nghiên cứu quy trình chiết tách zerumbone cho hiệu suất tốt và độ tinh khiết cao. Chuyển hoá zerumbone thành các sản phẩm mới theo hƣớng có hoạt tính sinh học.

1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Khảo sát hoạt tính sinh học của các sản phẩm chuyển hoá đƣợc. Đề tài cũng góp phần hỗ trợ cho việc thực hiện thành công Dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nƣớc “Hoàn thiện qui trình công nghệ sản xuất viên nang zerumboner từ cây Gừng gió Việt Nam (Zingiber zerumbet Smith) để hỗ trợ điều trị ung thƣ”, mã số CNHD-DASXTN 011/13-15 thuộc Chƣơng trình nghiên cứu khoa học công nghệ trọng điểm quốc gia phát triển công nghiệp hoá dƣợc đến năm 2020. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1- TỔNG QUAN 1.

TỔNG QUAN VỀ CHI ZINGIBER 1. Vài nét về thực vật của chi Zingiber Chi Zingiber là chi lớn thuộc họ Gừng (Zingiberaceae), Zingiber có khoảng trên 100 loài. Các loài này phân bố rộng rãi từ phía Đông Á đến vùng nhiệt đới Australia và đặc biệt có nhiều ở Malaysia [25]. Riêng ở Việt Nam, họ Gừng hiện biết có 12 chi với 61 loài [2,3].

Các cây thuộc chi Zingiber có đặc điểm thực vật: là dạng cây thảo, cao 0,5- 3,5 m. Thân rễ mập phân nhánh nhiều, tạo thành “củ” nằm ngang. Thịt “củ” nạc, thơm và có vị the. Lá mọc so le theo hai phía đối xứng trên thân; phiến lá hình mác thuôn đến bầu dục dài hoặc hình đƣờng chỉ; cuống lá rất ngắn hoặc hầu nhƣ không có; bẹ lá nguyên hoặc xẻ hai thùy; lá có mùi thơm nhẹ.

Cụm hoa bông, thƣờng mọc từ thân rễ, đôi khi ở ngọn “thân giả”. Các hoa mọc sít nhau và mỗi hoa đƣợc bao bởi một lá bắc sắp xếp nhƣ dạng vẩy cá từ dƣới lên trên; lúc đầu thƣờng có màu xanh, sau chuyển dần sang màu vàng, đỏ nhạt, vàng sáng hoặc đỏ; cánh hoa hình ống mảnh, màu trắng, vàng hoặc hồng; bao phấn thƣờng có dạng hình ống bao lấy vòi nhụy, bầu ba ô nhẵn hoặc có lông dày; quả nang 3 ô; hạt nhiều, hình trứng hay trái xoan, màu nâu đỏ, đen, trắng hay vàng [5]. Ở Việt Nam, Phạm Hoàng Hộ đã thống kê chi Zingiber gồm 11 loài [5]: Gừng (Zingiber officinale Roscoe), Gừng lá nhọn (Zingiber acuminatum Valeton), Gừng Nam Bộ (Zingiber cochinchinesis Gagn.), Gừng Eberhardt (Zingiber eberhardtii Gagn.), Gừng lúa (Zingiber gramineum Bl.), Gừng một lá (Zingiber monophylum Gagn.), Gừng bọc-da (Zingiber pellitum Gagn.), Gừng tía (Zingiber purpureum Roscoe), Gừng đỏ (Zingiber rubens Roxb.), Gừng lông hung (Zingiber rufopilosum Gagn. Nhiều loài trong chi Zingiber không chỉ là cây thuốc quí mà còn là nguồn nguyên liệu có giá trị trong chế biến thực phẩm.

Các sản phẩm chế biến từ nhiều 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] loài thuộc chi Zingiber đƣợc sử dụng rộng rãi ở các nƣớc Đông Nam Á nói riêng và trên toàn thế giới nói chung [14]. Thành phần hóa học của tinh dầu chi Zingiber Thành phần tinh dầu của các cây họ Gừng nói chung cũng nhƣ các loài Zingiber nói riêng đều rất phong phú. Tuy nhiên thành phần chính vẫn là các chất terpenoid. officinale Ấn Độ có chứa hơn 50 hợp chất terpenoid khác nhau gồm các hydrocarbon sesquiterpen, các sesquiterpen alcohol và các monoterpenoid.

Trong đó thành phần chính là zingiberene chiếm 39,12% và ar-curcumen chiếm 13,85%. Zingiberene đƣợc biết đến với nhiều tính chất quí đƣợc sử dụng trong ngành dƣợc phẩm và hƣơng liệu. Trong tinh dầu thân rễ của Z. purpureum, các thành phần chính là monoterpen sainene chiếm 24,76% và terpineol chiếm 20,06%.

Terpineol cũng đƣợc sử dụng nhiều trong pha chế nƣớc hoa và hƣơng liệu. Thành phần chính của tinh dầu Z. zerumbet là các hydrocarbon sesquiterpen, trong đó thành phần chính là α-humulen chiếm 12,6%, monocyclic sesquiterpen keton zerumbone chiếm 34,71%. Trong đó zerumbone là dẫn xuất oxi hoá của humulen đƣợc biết đến là chất có khả năng ức chế vi khuẩn mạnh và đặc biệt là ức chế đƣợc nhiều dòng tế bào ung thƣ ngƣời [43].

TỔNG QUAN VỀ CÂY GỪNG GIÓ (Zingiber zerumbet Smith) Cây Gừng gió có tên khoa học là Zingiber zerumbet (L) J. (hay Zingiber zerumbet Sm.) thuộc chi Gừng (Zingiber), họ Gừng (Zingiberaceae). Ngoài ra cây Gừng gió còn có một số tên đồng nghĩa sau: Amomum zerumbet L. Ở mỗi nƣớc, cây Gừng gió đƣợc gọi với nhiều tên riêng: Riềng dại, Ngải mặt trời, Ngải xanh (Việt Nam), Khuhet phtu, Prateal vong atit (Campuchia), Gingembre fou (Pháp) và Phong khƣơng (Trung Quốc) [2,5,13,14].

4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Nhƣng trong quá trình phát triển ở các vùng lãnh thổ khác nhau, khí hậu khác nhau, nhiệt độ khác nhau loài Gừng gió (Z. zerumbet) có nhiều thay đổi: Có loại Gừng gió (Z. zerumbet) có hoa màu đỏ; có loại Gừng gió (Z. zerumbet) có hoa màu trắng; cũng có loại Gừng gió (Z.

zerumbet) có hoa vừa đỏ vừa trắng. Xem ảnh minh ho ̣a dƣới đây (Hình 1. Trong luận văn của mình chúng tôi chọn loại Gừng gió có hoa màu đỏ, ruột củ màu vàng xanh, vị the và không cay (xem Hình 1.1: Ảnh cây, hoa và lát cắt cây Gừng gió (Zingiber zerumbet Smith) vùng Tam Đảo-Vĩnh Phúc; Ảnh Nguyễn Quốc Bình (11/2011) 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2: Mƣời loại Gừng gió đã biến đổi 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Đặc điểm thực vật Là dạng cây thảo, cao 1,2-1,7 m.

Thân rễ (“củ”) phân nhánh, vỏ ngoài màu trắng nhạt, thịt củ màu vàng nhạt hay màu vàng sáng, có mùi thơm. Ống bẹ lá sắp xếp sít nhau tạo thành thân giả, phía ngoài có lông rải rác; lƣỡi gà nguyên, dài 1,5- 2,5 cm. Lá mọc cách, ở hai phía đối nhau, gần nhƣ không cuống; phiến lá hình mác thuôn, kích thƣớc 25-40 x 4-5 cm, thon ở gốc, chóp lá hình nhọn, mặt trên xanh lục đậm, mặt dƣới xanh nhạt và có lông rải rác. Cụm hoa bông, hình trụ hay trứng, kích thƣớc 6-14 x 4-5 cm, chóp tù, mọc từ thân rễ, trên cán dài 10-30 cm, thẳng, có nhiều vẩy xếp lợp lên nhau bao quanh.

Cụm hoa có nhiều lá bắc xếp lợp lên nhau, lá bắc gần hình trứng, kích thƣớc 3-4 x 2,5 cm. Khi còn non có màu xanh, già lại chuyển sang màu đỏ. Hoa mọc ở mỗi kẽ lá bắc; đài hình ống, dài 2,5 cm, ngắn hơn lá bắc, màu trắng tràng hoa hình ống, dài 5-5,5 cm với các thùy hình mác dài, màu vàng chanh; có 3 thùy, thùy phía lƣng lớn hơn, kích thƣớc 2,5 x 2 cm; các thùy bên nhỏ, kích thƣớc 1,6 x 0,7 cm; môi dài 5 cm, mép có răng tròn, màu trắng hoặc vàng, bao phấn màu vàng nhạt; bầu 3 ô. Quả nang hình trụ hay bầu dục, dài 1,5 cm, khi chín có màu đỏ; hạt ít, màu đen, áo hạt màu trắng [14].

Nguồn gốc và phân bố Nhiều tác giả cho rằng Gừng gió có nguồn gốc từ Ấn Độ, đƣợc ngƣời dân nơi đây trồng và tự nhiên hóa tại nhiều nƣớc Châu Á (Sri Lanka, Trung Quốc, Việt Nam, Lào, Malaysia, Indonesia, Philippin, Campuchia, Thái Lan…). Gừng gió là loài cây có nguồn gen đa dạng, sinh trƣởng nhanh, chống chịu khỏe, nên có khả năng tự nhiên hóa mạnh [13,14]. Ở Việt Nam, cây mọc rải rác ở các tỉnh trung du, vùng núi thấp và đôi khi cả ở đồng bằng. Cây ƣa ẩm, chịu bóng, thƣờng mọc ở ven rừng và dƣới tán rừng kín.

ở vùng trung du và đồng bằng, cây mọc lẫn trong các lùm bụi dƣới chân đồi hoặc quanh các làng bản [2]. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Thành phần hoá học của cây Gừng gió Để sử dụng triệt để và có hiệu quả cây Gừng gió, ngƣời ta nghiên cứu thành phần hoá học của nó. Kết quả nghiên cứu cho thấy thành phần hoá học chính của cây Gừng gió là các terpenoid, đặc biệt là các sesquiterpenoid và các dẫn xuất oxy của chúng.

Các hợp chất này nằm trong tinh dầu củ cây Gừng gió, vì vậy điều quan tâm trƣớc tiên trong thành phần hoá học cây Gừng gió chính là tinh dầu của nó. Nghiên cứu tinh dầu cây Gừng gió nhằm mục đích cho sự phát triển của công nghiệp thực phẩm, dƣợc phẩm, hƣơng liệu và mỹ phẩm. Các nƣớc đóng góp nhiều nhất trong lĩnh vực này là Pháp, Ấn Độ, Malaysia, Bangladesh [24,27,33,40,87,97]. Tất cả các bộ phận của cây Gừng gió đều có tinh dầu.

Hàm lƣợng tinh dầu cũng nhƣ thành phần hoá học của tinh dầu ở các bộ phận khác nhau hoàn toàn khác nhau. Ở mỗi bộ phận cây Gừng gió, hàm lƣợng tinh dầu và thành phần tinh dầu thay đổi theo mùa vụ, vùng trồng, khí hậu và thổ nhƣỡng. Thành phần hoá học củ Gừng gió Củ Gừng gió không có vị cay nhƣng có mùi thơm mạnh, dễ chịu nên hàm lƣợng tinh dầu khá lớn.