Luận văn thạc sĩ hus nghiên cứu các phương pháp phân lập zerumbon có chất lượng cao từ thân rễ cây gừng gió zingiber zerumbert sm và chuyển hóa zerumbon thành các hợp chất có hoạt tính sinh học

Luận văn thạc sĩ phân tích hus nghiên cứu các phương pháp phân lập zerumbon có chất lượng cao từ thân rễ cây gừng gió zingiber, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Lê Thị Thùy
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Khoa Học
• Đề tài: Nghiên cứu các phương pháp phân lập zerumbone có chất lượng cao từ thân rễ cây gừng gió (Zingiber zerumbet Sm) và chuyển hóa zerumbone thành các hợp chất có hoạt tính sinh học.
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Khái quát về chi Gừng (Zingiber)
• 1.2. Đặc điểm thực vật của các cây chi Gừng
• 1.3. Sinh thái, sinh trưởng và phát triển
• 1.4. Khái quát về cây Gừng gió (Zingiber zerumbet)
• 1.5. Đặc điểm thực vật
• 1.6. Nguồn gốc và phân bố của cây Gừng gió (Zingiber zerumbet)
• 1.7. Thành phần hóa học của Gừng gió (Zingiber zerumbet)
• 1.8. Các tecpenoit và tinh dầu của Gừng gió
• 1.9. Công dụng và các hoạt chất sinh học của Gừng gió (Zingiber zerumbet Sm)
• 1.10. Gừng gió trong y học các dân tộc Phương Đông
• 1.11. Các hoạt chất sinh học của Gừng gió (Zingiber zerumbet)
• 1.12. Zerumbone và hoạt tính sinh học
• 1.12.1. Cơ chế oxi hóa khử
• 1.12.2. Cơ chế thúc đẩy quá trình tự chết (apoptosis mechanism)
• 1.13. Phân lập và chuyển hóa Zerumbone
• 1.13.1. Phân lập Zerumbone
• 2. ĐỀ TÀI, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
• 2.1. Đề tài, mục tiêu, nội dung
• 2.1.1. Mục tiêu của đề tài
• 2.1.2. Nhiệm vụ của đề tài
• 2.2. Thiết bị nghiên cứu
• 2.3. Nghiên cứu các phương pháp phân lập zerumbone từ thân rễ cây gừng gió
• 2.3.1. Nguyên liệu và phương pháp xử lý
• 2.3.2. Điều chế cặn chiết không phân cực
• 2.3.3. Phân lập Zerumbone có chất lượng cao từ cặn chiết không phân cực bằng sắc ký cột
• 2.3.4. Phân lập Zerumbone chất lượng cao từ cặn chiết không phân cực bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng điều chế (SKLMĐC)
• 2.3.5. Điều chế zerumbone có chất lượng cao từ cặn chiết phần không phân cực bằng phương pháp kết tinh phân đoạn
• 2.3.6. Điều chế các dẫn xuất của Zerumbone
• 2.3.6.1. Điều chế amino zerumbone (ZerNH2)
• 2.3.6.2. Điều chế 3-isopropylaminozerumbone
• 2.3.7. Khảo sát hoạt tính chống ung thư của các dẫn xuất của Zerumbone
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Điều chế Zerumbone chất lượng cao (≥ 99%)
• 3.2. Nguyên liệu cho điều chế zerumbone
• 3.3. Điều chế phần không phân cực (dầu Zerumbone) và zerumbone tinh khiết
• 3.4. Tổng hợp một số dẫn xuất của zerumbone và khảo sát hoạt tính chống ung thư của chúng
• 3.4.1. Tổng hợp 3-amino và 10-amino Zerumbone
• 3.4.2. Tổng hợp 3-isopropylamino zerumbone
• 3.4.3. Khảo sát hoạt tính chống ung thư của 3-isopropylaminozerumbone
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu phân lập zerumbone từ cây gừng gió

Nghiên cứu phân lập và chuyển hóa zerumbone từ cây gừng gió (Zingiber zerumbet) đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Zerumbone là một hợp chất có hoạt tính sinh học mạnh, đặc biệt trong việc phòng ngừa và chống ung thư. Cây gừng gió không chỉ phổ biến ở Việt Nam mà còn ở nhiều nước Đông Nam Á. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về thành phần hóa học của cây mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các sản phẩm y dược từ thiên nhiên.

1.1. Đặc điểm sinh học của cây gừng gió

Cây gừng gió (Zingiber zerumbet) là một loại cây thân thảo, cao từ 1,2 đến 1,7 mét. Thân rễ của cây có màu vàng nhạt, thịt củ màu vàng sáng và có mùi thơm nhẹ. Cây thường mọc ở những nơi ẩm ướt, dưới tán rừng, và có khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện khí hậu nhiệt đới.

1.2. Tầm quan trọng của zerumbone trong y học

Zerumbone được biết đến với khả năng phòng ngừa và chống lại nhiều loại ung thư, đặc biệt là ung thư gan và ung thư vú. Nghiên cứu cho thấy hợp chất này có thể ức chế sự phát triển của tế bào ung thư và thúc đẩy quá trình tự chết của chúng.

II. Thách thức trong việc phân lập zerumbone từ cây gừng gió

Mặc dù zerumbone có nhiều lợi ích, việc phân lập hợp chất này từ cây gừng gió gặp phải một số thách thức. Đầu tiên, quy trình chiết xuất và phân lập cần phải được tối ưu hóa để đảm bảo chất lượng và hiệu suất cao. Thứ hai, sự biến đổi của thành phần hóa học trong các điều kiện khác nhau cũng có thể ảnh hưởng đến kết quả phân lập.

2.1. Các phương pháp chiết xuất hiện tại

Hiện nay, có nhiều phương pháp chiết xuất được sử dụng để phân lập zerumbone, bao gồm sắc ký cột và sắc ký lớp mỏng. Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng để đạt được sản phẩm chất lượng cao.

2.2. Khó khăn trong việc tối ưu hóa quy trình

Quá trình tối ưu hóa quy trình phân lập zerumbone đòi hỏi sự nghiên cứu kỹ lưỡng về các yếu tố như nhiệt độ, thời gian chiết xuất và loại dung môi. Những yếu tố này có thể ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và độ tinh khiết của sản phẩm cuối cùng.

III. Phương pháp phân lập zerumbone hiệu quả từ cây gừng gió

Để phân lập zerumbone một cách hiệu quả, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp tăng cường hiệu suất chiết xuất mà còn đảm bảo chất lượng của hợp chất thu được.

3.1. Sắc ký cột trong phân lập zerumbone

Sắc ký cột là một trong những phương pháp phổ biến nhất để phân lập zerumbone. Phương pháp này cho phép tách biệt các hợp chất dựa trên tính chất hóa học của chúng, từ đó thu được zerumbone với độ tinh khiết cao.

3.2. Sắc ký lớp mỏng điều chế SKLMĐC

Sắc ký lớp mỏng điều chế (SKLMĐC) cũng là một phương pháp hiệu quả trong việc phân lập zerumbone. Phương pháp này giúp xác định nhanh chóng và chính xác các hợp chất có trong mẫu chiết xuất, từ đó hỗ trợ trong việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của zerumbone

Kết quả nghiên cứu cho thấy zerumbone có thể được phân lập với độ tinh khiết lên đến 99%. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hợp chất này có nhiều ứng dụng trong y học, đặc biệt là trong việc phát triển các loại thuốc chống ung thư.

4.1. Ứng dụng trong phát triển thuốc

Nghiên cứu về zerumbone đã mở ra nhiều cơ hội trong việc phát triển các loại thuốc mới. Hợp chất này có thể được sử dụng để điều chế các sản phẩm có hoạt tính sinh học cao, phục vụ cho việc điều trị ung thư và các bệnh lý khác.

4.2. Kết quả thử nghiệm lâm sàng

Các thử nghiệm lâm sàng cho thấy zerumbone có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư, đồng thời không gây ra tác dụng phụ nghiêm trọng. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của hợp chất này trong việc phát triển các liệu pháp điều trị mới.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu zerumbone

Nghiên cứu về zerumbone từ cây gừng gió không chỉ mang lại những hiểu biết mới về thành phần hóa học của cây mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các sản phẩm y dược từ thiên nhiên. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho ngành y học.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các phương pháp chiết xuất mới, nhằm tối ưu hóa quy trình phân lập zerumbone và các dẫn xuất của nó. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm.

5.2. Tiềm năng ứng dụng trong y học

Với những kết quả nghiên cứu hiện tại, zerumbone có tiềm năng lớn trong việc phát triển các liệu pháp điều trị mới cho nhiều loại bệnh, đặc biệt là ung thư. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển sẽ giúp khai thác tối đa giá trị của hợp chất này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI MỞ ĐẦU Gừng gió (Zingiber zerumbet Sm) là cây thuốc dân tộc nổi tiếng từ lâu đời không chỉ ở nƣớc ta mà còn ở rất nhiều nƣớc Đông Nam Á nhƣ Indonexia, Thái Lan, Miến Điện… Gừng gió là cây mọc hoang dại phổ biến ở nƣớc ta từ Bắc tới Nam, đặc biệt là ở các tỉnh miền núi nƣớc ta. Hợp chất có hoạt tính sinh học chính của gừng gió là Zerumbone- nó là chất có hoạt tính phòng ngừa và chống ung thƣ mạnh trên 10 loại ung thƣ khác nhau, đặc biệt là ung thƣ gan và ung thƣ vú. Vì vậy, gần 20 năm trở lại đây, Zerumbone nhận đƣợc sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới, đặc biệt là các nhà khoa học Nhật Bản và Mỹ. Ngoài ra những nghiên cứu gần đây của các nhà khoa học đã chứng minh rằng dẫn xuất của zerumbone cũng có hoạt tính phòng ngừa và chống ung thƣ mạnh.

Chính vì vậy mà chúng tôi đặc biệt quan tâm tới việc điều chế zerumbone có chất lƣợng cao từ cây gừng gió để chuyển hóa zerumbone thành các chất khác nhau nhằm tạo ra đƣợc những hợp chất có hoạt tính sinh học phục vụ cho ngành y dƣợc. Đấy cũng chính là lí do mà chúng tôi chọn đề tài:“ Nghiên cứu các phương pháp phân lập zerumbone có chất lượng cao từ thân rễ cây gừng gió( Zingiber zerumbet Sm) và chuyển hóa zerumbone thành các hợp chất có hoạt tính sinh học.” 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Khái quát về chi Gừng (Zingiber) Họ Gừng (Zingiberaceae) có nhiều chi và nhiều loài khác nhau. Hầu hết các loại cây thuộc họ Gừng phân bố chủ yếu ở các nƣớc Đông Nam Á, Trung Quốc, Ấn Độ và Nhật Bản… Theo các tác giả Võ Văn Chi và Dƣơng Đức Tiến đã tổng kết, họ Gừng có 45 chi gồm hơn 1300 loài, phân bố ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới.

Riêng ở Việt Nam, họ Gừng có 8 chi gồm 25 loài khác nhau phân bố rải rác từ Bắc tới Nam [4,5]. Chi Gừng (Zingiber) gồm khoảng 100 loài, phân bố chủ yếu ở các khu vực nhiệt đới Châu Á và Châu Úc. Trung tâm phong phú nhất của chi Gừng là ở các nƣớc Đông Nam Á. Đặc điểm thực vật của các cây chi Gừng: - Các cây thuộc chi Gừng là loại thân thảo, sống nhiều năm, cao khoảng từ 0,5-3,5 m.

Thân rễ mập, phân nhánh nhiều, tạo thành củ nằm ngang trên mặt đất. Thịt củ nạc, thơm và có vị cay. - 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 thuỳ; 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 hình xoan, màu nâu đỏ, màu đen, trắng hay vàng [7]. Sinh thái, sinh trƣởng và phát triển.

Các loài trong chi Gừng (Zingiber) thƣờng thích nghi với điều kiện ẩm, đƣợc che bóng và nhiệt độ không quá cao (khoảng 27-300C về ban ngày và 17-180C về 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ban đêm). Chúng sinh trƣởng dƣới tán rừng thứ sinh, rừng cây bụi, rừng tre, rừng tếch, ở khe núi, thung lũng hoặc ven bìa rừng… Chúng ƣa đất tốt, màu mỡ và sinh trƣởng tốt ở những khu vực có độ cao dƣới 1500m so với mặt nƣớc biển. Một số loài có thể mọc trên đất có lẫn sỏi đá, trên bãi đất trống hoặc trong rừng tới độ cao 3000m so với mặt nƣớc biển. Thân, rễ các loại cây thuộc chi Gừng phát triển rất nhanh.

Từ một chồi giống ban đầu, chúng có thể phân nhánh, đâm chồi, tăng sinh khối và phát triển thành một bụi lớn chỉ trong một vài năm. Ở nƣớc ta, chi Gừng cũng khá phong phú. Chúng sinh trƣởng chủ yếu trong vùng núi ở hầu hết các tỉnh từ Bắc vào Nam. Theo Phạm Hoàng Hộ [7], chi Gừng ở Việt Nam có 11 loài nhƣ sau: Bảng 1.

Các loài Gừng có ở Việt Nam TT Tên khoa học Tên Việt Nam Phân bố 1 Zingiber officinale Roscoe Gừng Phân bố rộng Tây Nguyên, 2 Zingiber acuminatum Valeton Gừng nhọn Trung Bộ Bà Rịa- Vũng 3 Zingiber conchichinensis Gagn Gừng Nam Bộ Tàu 4 Zingiber eberhardtii Gagn Gừng Eberhardt Lâm Đồng 5 Zingiber gramineum Bl Gừng lúa, Ngải trặc Biên Hòa 6 Zingiber monophyllum Gagn Gừng một lá Ninh Bình 7 Zingiber pellitum Gagn Gừng bọc da Bà Rịa 8 Zingiber purpureum Roscoe Gừng tía Phân bố rộng 9 Zingiber rubens Roxb Gừng đỏ Lâm Đồng 10 Zingiber rufopilosum Gagn Gừng lông hung Hà Nội 11 Zingiber zerumbet (L. Gừng gió Phân bố rộng 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trong 11 loài Gừng thƣờng thấy ở nƣớc ta, có 3 loài đƣợc nhân dân ta dùng nhiều:  Gừng (Zingiber purpureum Roscoe): còn gọi là Khƣơng, Sinh khƣơng (Gừng tƣơi), Can khƣơng (Gừng khô), đƣợc trồng khắp cả ba miền Bắc, Trung, Nam để làm mứt, gia vị, thuốc chữa bệnh đƣờng ruột. Củ màu vàng, thơm, cay. Phát hoa ở đất, hình bầu dục trên một cọng dài 5-10cm.

Lá hoa xanh sau ngả sang đỏ. Hoa vàng, cánh môi to 2cm, có sọc đỏ. Noãn sào không long.  Gừng tía (Zingiber montanum (Koanig) Dietrich): còn đƣợc dân gian gọi là Gừng dại, Gừng đỏ… Ở nƣớc ta Gừng tía mọc tự nhiên tại Cúc Phƣơng (Ninh Bình), Ba Vì (Hà Nội) và các tỉnh phía Nam.

Gừng tía đƣợc dùng làm gia vị thay thế Gừng trong công nghiệp chế biến thực phẩm và dùng làm thuốc chữa bệnh. Cây cao đến 2m. Củ màu vàng cam, vị nóng, đắng, thơm. Phát hoa ở gốc, xoan hay bầu dục.

 Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm ): xem mục 1. Công dụng của các loài cây thuộc chi Gừng Hầu hết các loài cây thuộc chi Gừng (Zingiber) đều có chứa tinh dầu, đƣợc coi là nguồn nguyên liệu có giá trị để làm gia vị và làm thuốc. Thân rễ đƣợc làm gia vị trong chế biến thực phẩm, là nguyên liệu chế biến rƣợu bia, mứt Gừng… Trong dân gian, Gừng là vị thuốc giúp kích thích tiêu hóa, dùng trong những trƣờng hợp kém ăn, ăn uống không tiêu, chữa đau dạ dày, cảm mạo, phong hàn, làm thuốc ra mồ hôi, chữa ho mất tiếng, mụn nhọt, đau đầu, đau nhức xƣơng… Gừng còn đƣợc dân gian dùng để chữa ho cho gia súc nhƣ trâu, bò, voi, ngựa bị đau mắt đỏ, ăn không nuốt đƣợc… 1.

Khái quát về cây Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm) Cây Gừng gió có tên khoa học là Zingiber zerumbet (L) J. Sm (hay Zingiber zerumbet. Sm) thuộc chi Gừng (Zingiber), họ Gừng (Zingiberaceae).

6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Ngoài ra, cây còn có một số tên đồng nghĩa sau: Amoum zerumbet L (1753); Zingiber amaricans Blume (1872); Z. Ở mỗi nƣớc, cây Gừng gió đƣợc gọi với nhiều tên riêng nhƣ: Riềng dại, Ngải mặt trời, Ngải xanh (Việt Nam), Khuhet phtu, Prateal vongatit (Campuchia), Gingembre fou (Pháp) và Phong Khƣơng (Trung Quốc) [4, 5, 7, 8, 9]. Đặc điểm thực vật Gừng gió (Zingiber zerumbet.Sm) đƣợc xếp vào loại cây trồng quý hiếm cần đƣợc bảo tồn theo qui định số 80/2005/QĐ-BNN ký ngày 05/12/2005 của Bộ NN & PTNT. Nó thuộc danh mục 1, danh mục các nguồn gien trao đổi quốc tế trong trƣờng hợp đặc biệt.

Gừng gió thuộc dạng cây thảo, cao khoảng 1,2-1,7 m. Thân rễ (hay còn gọi là củ) phân nhánh, vỏ ngoài màu vàng nhạt, thịt củ màu vàng sáng, có mùi thơm nhẹ. Ống bẹ lá sắp xếp sít nhau tạo thành thân giả, gần nhƣ không cuống; phiến lá hình mác thuôn, kích thƣớc 25-40 x 4-8 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 lớp lên nhau, lá bắc gần giống hình trứng, kích thƣớc 3-4 x 2,5 cm. Khi còn non có màu xanh, già 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 từ 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 có màu trắng [9].

Tại Đông Nam Á dựa vào đặc điểm cụm hoa, năm 1996 Thailade đã mô tả và sắp xếp những dạng khác nhau của loài Gừng gió (Z. zerumbet) vào các thứ 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. amaricans (Blume) Thailade; Var. aromaticum (Valeton) Thailade; var.

Do sự đa dạng về hình thái nên những nghiên cứu về thành phần hóa học trong tinh dầu Gừng gió phân bố ở các vùng, các nƣớc khác nhau thay đổi trong giới hạn khá rộng. Và năng suất thu hái “củ” ở các thứ Gừng gió cũng khác nhau, năng suất “củ” tƣơi của var. zerumbet trong khoảng từ 20-32 tấn/ha/năm, còn của các thứ khác thấp hơn [9]. Cây Gừng gió (Zingiber zerumbet.

Nguồn gốc và phân bố của cây Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm) Nhiều tác giả cho rằng Gừng gió có nguồn gốc từ Ấn Độ, đƣợc ngƣời dân ở đây trồng và phổ biến rộng rãi sang nhiều nƣớc Châu Á nhƣ: Việt Nam, Trung Quốc, Ấn Độ, Malaixia, Lào, Campuchia, Thái Lan. Gừng gió là loài cây có nguồn gen đa dạng, sinh trƣởng nhanh, khả năng chống chịu khỏe nên có thể tự nhiên hóa mạnh [8, 9]. Ở Việt Nam, cây mọc rải rác ở các tỉnh trung du, vùng núi thấp và đôi khi có ở đồng bằng.

Cây ƣa chịu ẩm, chịu bóng và thƣờng mọc ở ven rừng, dƣới tán cây, 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Ở vùng trung du và đồng bằng, cây mọc lẫn trong các lùm bụi dƣới chân đồi hoặc các làng bản [4]. Thành phần hóa học của Gừng gió (Zingiber zerumbet.