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 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.2: Mƣời loại Gừng gió đã biến đổi 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. 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.