Nghiên cứu xác định thành phần hóa học thân rễ cây gừng dại ở tỉnh Bình Định

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(42).2011


117
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HOÁ HỌC
THÂN RỄ CÂY GỪNG DẠI Ở TỈNH BÌNH ĐỊNH
A STUDY ON THE DETERMINATION OF CHEMICAL CONSTITUENTS
OF WILD GINGER PLANTS RHIZOME FROM BINHDINH PROVINCE

Phạm Văn Hai

Đại học Đà Nẵng
Đinh Thị Diệu Trang

Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn, Tp. Đà Nẵng

TÓM TẮT
Bài báo này trình bày về nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học của
thân rễ cây gừng dại ở Huyện Tây Sơn, Tỉnh Bình Định. Qua thực nghiệm cho thấy kết quả
định danh thành phần hóa học của thân rễ bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước và
chiết soxhlet với ethanol gần như khác nhau cả về số lượng lẫn hàm lượng các cấu tử có trong
thân rễ. Với phươ
ng pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước thu được các cấu tử chính là: p-Menth-
1-en-4-ol (chiếm 34,61%),
β
-pinene (30,35%), Cyclohexene-1,5-trimethyl-1-methylene (2,06%)
và một số cấu tử đã được định danh hoặc chưa định danh khác. Bằng phương pháp sắc ký khí
ghép khối phổ đã xác định được thành phần hóa học trong dịch chiết với ethanol gồm 34 cấu
tử, trong đó các cấu tử chính là: 2H-Furo 2,3-B Indole, 3,3A,8,8A-Tetrahydro-2,3-dimethyl
(29,74%), Dimethyl 4-methyl-1,3-benzendicarboxylate (23,85%); Benzene, 1,3-diisopropyl-5-
ethyl (6,77%). Đồng thời bằng các phương pháp phổ hiện đại MS,

13
C-NMR,
1
H-NMR

đã phân
lập và xác định được cấu trúc chất PD2-C3 với tên khoa học là (8E)-7-(3,4-dimethoxyphenyl)
but-7-en-10-ol, có hoạt tính kháng các chủng Staphylococcus aureus với giá trị MIC = 64
mlg /
µ
và giá trị IC
50
= 2,21
mlg /
µ
.
ABSTRACT
This paper presents a study on the extraction and determination of chemical composition
of wild ginger plants rhizome from Tayson District, Binhdinh Province. Our experimental
determination results show that, through a distillation with steam and soxhlet extraction with an
ethanol method, there are almost differences in the essential oil composition and its content in the
wild ginger plants rhizome. The oil extracted from rhizomes with the steam distillation method
contains the main components such as p-Menth-1-en-4-ol (accounting for 34.61%),
β
-pinene
(30.35%), Cyclohexene-1.5-trimethyl-1-methylene (2.06%) and other components that have been
identified or not. The constituents of methanol extracted from wild ginger plants rhizome, which
have been investigated by GC/MS, contain 34 compounds in which the main components and
their contents in percentage comprise 2H-Furo 2.3-B Indole, 3.3A,8,8A-Tetrahydro-2.3-dimethyl
(29.74%), Dimethyl 4-methyl-1.3-benzendicarboxylate (23.85%), Benzene, 1.3-diisopropyl-5-ethyl

(6.77%). Also, by modern spectroscopic methods, MS,
13
C-NMR,
1
H-NMR have been isolated and
PD2-C3 compound structure has been determined with its science name of (8E)-7-(3.4-
dimethoxyphenyl) but-7-en-10-ol. It has an activity resistant to Staphylococcus aureus strains with
the MIC and IC
50
values = 64
mlg /
µ
and 2.21
mlg /
µ
respectively.
1. Đặt vấn đề
Cây gừng dại (Zingiber Montanum J.Konig) thuộc họ gừng (Zingiberaceae).
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(42).2011


118
Loại cây này mọc hoang dại ở một số tỉnh ở Miền Bắc nước ta như Ba Vì (Hà Tây) và
các tỉnh phía Nam như Tây Sơn (Bình Định) [1]. Tại thành phố Qui Nhơn và huyện Tây
Sơn tỉnh Bình Định, cây gừng dại được trồng đại trà bằng thân rễ. Thân rễ của cây là
nguồn dược liệu quí trong y học như: chữa lị mãn tính, trị giun, dùng cho phụ nữ sau
khi sinh, thấp khớp, viêm gân, chữa bệnh xơ gan cổ trướng... và đã có nhiều trường hợp
khỏi bệnh [5], [6], [7], [8]. Theo chúng tôi chưa có công trình nào nghiên cứu về loại
cây này. Vì vậy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu về chiết tách và xác định thành phần
hóa học của dịch chiết gừng dại ở tỉnh Bình Định nhằm đóng góp vào việc khai thác và

sử dụng có hiệu quả khoa học loài cây này.
2. Thực nghiệm
2.1. Nguyên liệu
Thân rễ gừng dại được thu hái từ tháng 09/2009 ở Qui Nhơn, Bình Định. Mẫu
cây đã được Th.S Nguyễn Quốc Bình ở Viện bảo tàng thiên nhiên Việt Nam giám định
và xác định tên khoa học của loài gừng này là Zingiber montanum (J.Koening). Gừng
tươi thu mua về được cắt thành từng lát mỏng, sấy khô ở nhiệt độ từ 55-60
0
C. Nghiền
mẫu khô thành bột, bột này đem chiết với các dung môi có độ phân cực khác nhau.
2.2. Thiết bị và hóa chất
Thiết bị và hóa chất gồm bộ chiết soxhlet, bản mỏng nhôm tráng sẵn silicagel
Merck 60F254 độ dày 0,2mm dùng cho sắc ký bản mỏng, silicagel Merck 60, cỡ hạt
0,040-0,063 mm dùng cho sắc ký cột. Phổ khối kết hợp sắc ký khí (GC-MS): hệ GC có
model 8000 series (cột tách mao quản BP-5 có kích thước: 30m x 0,25mm x 0,25µm,
khí mang heli, dung môi n-hexan) ghép máy MS-MD 800. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
(NMR) ghi trên máy Bruker Avance 500MHz, dung môi CHCl
3
tại Viện Hóa học, Viện
Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.3. Phân tích thành phần hóa học thân rễ gừng dại Bình Định [2]
Thành phần hóa học thân rễ gừng dại trong tinh dầu thu được bằng phương pháp
chưng cất lôi cuốn hơi nước và ngâm chiết soxhlet trong dung môi ethanol đều được
phân tích bằng các thiết bị phổ khối kết hợp sắc ký khí (GC-MS).
2.4. Phân lập cấu tử chính [3]
Dịch chiết thân rễ gừng dại trong ethanol, đem cô đuổi dung môi thu được cao
ethanol, có màu nâu đen được đem phân lập bằng sắc kí cột silicagel với hệ dung môi
rửa giải là hexan: etyl axetat = 5:5 thu được phân đoạn 2. Từ phân đoạn 2, đem cô đuổi
dung môi và phân lập bằng sắc kí cột silicagen với hệ dung môi rửa giải là hexan: etyl
axetat = 4:6 thu được chất PD2-C3 có màu vàng nhạt.

3. Kết quả và thảo luận
3.1. Thành phần hoá học của tinh dầu thân rễ gừng dại
Phổ GC-MS của tinh dầu thân rễ gừng dại được trình bày ở hình 1
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(42).2011


119

Hình 1. Phổ GC-MS của tinh dầu thân rễ gừng dại
Kết quả định danh bằng phương pháp tra cứu thư viện phổ với các tín hiệu pic
cộng hưởng trên phổ đồ hình 1 cho thấy tinh dầu thân rễ gừng dại có 26 cấu tử, trong
đó có các cấu tử chính là: p-Menth-1-en-4-ol (chiếm 34,61%),
β
-pinene (30,35%),
Cyclohexene-1,5-trimethyl-1-methylene (2,06%) và một số cấu tử với hàm lượng rất bé
đã được định danh hoặc chưa xác định.
3.2. Thành phần hóa học của dịch chiết thân rễ gừng dại trong ethanol
Phổ GC-MS của dịch chiết thân rễ gừng dại trong etanol được trình bày ở hình 2

Hình 2: Phổ GC-MS của dịch chiết thân rễ gừng dại trong ethanol.

Kết quả định danh bằng phương pháp tra cứu thư viện phổ với các tín hiệu pic
cộng hưởng trên phổ đồ hình 2 cho thấy dịch chiết thân rễ gừng dại trong ethanol có
34 chất, trong đó cấu tử chính là 2H-Furo 2,3-B Indole, 3, 3A,8, 8A- Tetrahydro-2,3-
dimethyl (29,74%) và Dimethyl 4-methyl-1,3-benzenedicarboxylate (23,85%).
3.2. Phân lập và xác định cấu trúc chất PD2-C3
Dịch chiết thân rễ gừng dại trong etanol, đem cô đuổi dung môi thu được cao
ethanol có màu nâu đen được đem phân lập bằng sắc kí cột silicagel với hệ
dung môi
rửa giải là hexan: etyl axetat = 5:5, tốc độ rửa giải là 25 giọt/phút. Kết quả chúng tôi thu

được 90 eclen, mỗi eclen là 5ml. Kiểm tra 90 eclen này bằng sắc kí bản mỏng chúng tôi
chia 90 eclen này thành 4 phân đoạn. Trong 4 phân đoạn này thì sắc kí bản mỏng của
phân đoạn hai là có một vệt tròn rõ nhưng vẫn còn “đuôi” ở phía sau nên phân đoạn 2
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(42).2011


120
vẫn chưa phải là chất tinh khiết. Kiểm tra độ tinh khiết của phân đoạn 2 bằng sắc kí lỏng
cao áp (HPLC). Kết quả cho thấy phân đoạn 2 có 11 chất và chất chiếm hàm lượng cao
nhất là 84,1%. Từ phân đoạn 2 của cột thứ nhất, đem cô đuổi dung môi và chạy sắc kí
cột lần 2 với hệ dung môi rửa giải là hexan: etyl axetat = 4:6, cột sắc kí dài 40cm,
đường kính 1cm, tỉ lệ chất rắn và silicagel là 1/40. Kết quả thu được 40 eclen, mỗi eclen
là 3ml. Sau khi tiến hành sắc kí bản mỏng chúng tôi chia 40 eclen này thành 3 phân
đoạn. Trong đó phân đoạn 2 cho một vệt tròn rõ. Kiểm tra độ tinh khiết của phân đoạn
2, cột 2 bằng sắc kí HPLC. Kết quả hợp chất chiếm hàm lượng cao nhất trong phân
đoạn 2, cột 2 là 95,5%. Với phần trăm cấu tử chính là 95,5% thì có thể coi phân đoạn 2
cột 2 thu được chất tinh khiết (chất PD2-C3)
* Cấu trúc c
ủa chất PD2-C3 được xác định thông qua các phổ
1
H-NMR,
13
C-
NMR, HMBC, HSQC.
Từ thông tin của phổ
1
H-NMR,
13
C-NMR chúng tôi dự kiến chất PD2-C3 có
chứa vòng benzen vì độ dịch chuyển δ của vòng benzen của phổ

13
C-NMR là 100-
140ppm, của phổ
1
H-NMR là 7-8ppm.
Trên phổ
13
C-NMR xuất hiện tín hiệu cộng hưởng của 12 cacbon. Đồng thời
cùng với phổ DEPT 90, DEPT 135 cho phép ta khẳng định trong 12 C này có 5 nhóm
CH, 2 nhóm CH
2
, 2 nhóm CH
3
và 3C bậc 4. Trong đó 2 tín hiệu của nhóm CH
3
có δ =
56,91ppm và δ = 56,80ppm, chứng tỏ nhóm CH
3
này liên kết với oxi vì δ của nhóm -
OCH
3
nằm trong khoảng từ 35-55ppm, còn nhóm C-CH
3
có δ = 20-40ppm.
Các giá trị độ dịch chuyển ứng với vòng benzen bao gồm: 2 C bậc 4
(δ = 149,03ppm, δ = 148,59ppm), chứng tỏ 2 cacbon này liên kết với nhóm có hiệu ứng
hút e (2 nhóm -OCH
3
), 1 C bậc 4 có δ = 130,43ppm tương ứng với C liên kết với C
khác ở ngoài vòng benzen, 3 nhóm CH còn lại của vòng benzen có độ dịch chuyển lần

lượt là 119,12ppm, 111,19ppm và 108,64ppm.
Tín hiệu của 2 nhóm CH của cặp C mang nối đôi ở ngoài vòng benzen tại
δ = 132,42 và 124,35 ppm.
Tín hiệu của 2 nhóm oximetoxi (OCH
3
) tại δ = 56,91ppm và 56,80ppm.
Tín hiệu của nhóm CH
2
tại δ = 36,63 và CH
2
OH tại δ = 62,08ppm.

Hình 3. phổ
13
C-NMR của chất PD2-C3
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(42).2011


121

Hình 4. Phổ DEPT của chất PD2-C3.
Như đã phân tích ở phổ
13
C-NMR, vòng benzen này có 3 nhóm thế. Điều này lại
tiếp tục được khẳng định thêm lần nữa vì phổ
1
H-NMR chỉ xuất hiện 3 tín hiệu của 3H
còn lại trên vòng benzen tại δ 6.92 (1H, d, J= 2.0 Hz), 6.89 (1H, dd, J= 2.0, 8.0 Hz), và
6.80 (1H, d, J= 8.0 Hz). Tín hiệu của cặp proton nối đôi tại δ 6.42 (1H, d, J= 16.0
Hz)/6.07 (1H, m) có hằng số tương tác J lớn chứng tỏ hợp chất có cấu hình dạng trans.

Ngoài ra, tín hiệu của 2 nhóm oximetyl tại δ 3.88 (3H, br s) và 3.86 (3H, br s), tín hiệu
của nhóm metylen tại δ 2.47 (2H, m) và tín hiệu của nhóm oximetilen cộng hưởng tại δ
3.75 (2H, t, J= 6.5Hz).

Hình 5. Phổ
1
H-NMR của chất PD2-C3
Từ những phân tích dựa vào phổ
13
C-NMR và
1
H-NMR chúng tôi dự kiến chất
PD2-C3 có thể có những công thức cấu tạo như sau:

OH
OCH
3
OCH
3
,
OH
OCH
3
H
3
CO
,
OH
OCH
3

H
3
CO
,
(1) (2) (3)

OH
OCH
3
OCH
3
,
OH
OCH
3
H
3
CO
,
OH
OCH
3
H
3
CO
9
1
3
5

(4) (5) (6)
Dựa theo công trình khoa học đã công bố [4] cho thấy trong tinh dầu và dịch