Nghiên cứu cây bình vôi và các hợp chất Alkaloid trong cây

Phương pháp Nghiên Cứu Khoa Học Trường Đại Học Cần Thơ
GIỚI THIỆU
Nguồn dược liệu Việt Nam rất phong phú và đa dạng, bao gồm động vật, thực vật.
Trong đó, dược liệu từ cây cỏ vẫn có vị trí quan trọng nhất về thành phần, chủng loại cũng
như giá trị sử dụng. Ngoài sự phong phú, thảo dược còn có giá trị ở chỗ được sử dụng rộng
rãi trong cộng đồng để chữa nhiều bệnh khác nhau. Một trong những cây thuốc nam được
sử dụng nhiều trong nhân dân là cây Bình vôi.
Cây Bình vôi có tên khoa học là Stephania spp, họ Tiết dê (Menispermaceae), là một
loại dây leo, phần dưới thân phát triển thành củ to, bám vào núi đá, có củ rất to, nặng tới
hơn 40kg, da thân củ màu nâu đen, xù xì giống như hòn đá, củ còn gọi là “củ một”, “củ mối
trôn”, “ngải tượng”, “tử nhiên”, “củ gà ấp”, “cà tom” (đồng bào Thổ)... Cây Bình vôi
thường ưa mọc ở những vùng có núi đá tại các tỉnh Hà Giang, Tuyên Quang, Hoà Bình, Hà
Tây (cũ), Nam Hà, Ninh Bình, Hải Phòng, Cao Bằng, Lạng sơn, Thanh Hoá v.v...
Củ cây Bình vôi chứa alkaloid với hàm lượng rất khác nhau trong từng loài. Các
alkaloid là L-tetrahydropalmatin (rotundin), stepharin, roemerin, cycleanin, có dược tính
cao. Đặc biệt là rotundin với tác dụng an thần gây ngủ, hạ huyết áp, điều hoà tim, giãn cơ
trơn, do đó giảm các cơn đau do co thắt cơ trơn… Nghiên cứu thành phần, cấu tạo cũng
như dược tính của các hợp chất alkaloid trên cây Bình vôi nhằm bào chế dược liệu có
nguồn gốc từ thiên nhiên phục vụ cho nhu cầu sức khỏe của con người.
Do đó, hiện nay việc chiết tách các hợp chất alkaloid trong cây Bình vôi đang được
nghiên cứu và phát triển.
NỘI DUNG
Chuyên ngành Công Nghệ Sinh Học Viện NC và PT Công Nghệ Sinh Học 1
Phương pháp Nghiên Cứu Khoa Học Trường Đại Học Cần Thơ
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN
1.1.Khái niệm về alkaloid.
Alkaloid là một hợp chất hữu cơ có chứa nitơ đa số có nhân vòng, có phản ứng kiềm,
thường gặp trong thực vật và đôi khi trong động vật, thường có dược lực tính mạnh và độc,
cho kết tủa và phản ứng màu với một số thuốc thử gọi là thuốc thử của alkaloid. (R.H.F.
Manske, 1973).
1.2.Phân bố.

Theo Carey, A.Francis (1987), alkaloid thường chứa trong các bộ phận của cây như
hoa, lá, rễ, hạt, vỏ. Đôi khi trong cùng một cây thì bộ phận này giàu alkaloid bộ phận khác
lại không có. Lượng alkaloid và tỷ lệ thành phần các alkaloid trong cây có thể thay đổi tùy
theo mùa thu hái, tuổi của cây, điều kiện khí hậu thổ nhưỡng…
Trong một cây thường chứa các alkaloid có cấu trúc hóa học gần giống nhau. Đặc biệt
trong một số cây có chứa vài chục alkaloid như cây thuốc phiện, cây canhkina. Các alkaloid
trong cây tồn tại dưới dạng muối với các hợp chất hữu cơ như acid succinic, acid oxalic,
acid malic, acid meconic.
Tỉ lệ phần trăm các alkaloid trong bộ phận của cây có thể rất cao từ 10 đến 15% hoặc
rất thấp vài phần nghìn, thậm chí vài phần vạn.
Thảm thực vật vùng nhiệt đới thường có nhiều cây có chứa alkaloid với hàm lượng
cao.
1.3.Sự tạo thành alkaloid trong cây.
Trước đây người ta cho rằng nhân cơ bản của các alkaloid là do các chất đường hay
thuộc chất chất của đường kết hợp với ammoniac để có nitơ mà sinh ra. Ngày nay bằng
phương pháp dùng các nguyên tử đánh dấu (đồng vị phóng xạ) người ta chứng minh được
alkaloid tạo ra từ các acid amin.
Qua định tính và định lượng alkaloid trong các bộ phận khác nhau của cây và theo dõi
sự thay đổi của chúng trong quá trình phát triển của cây người ta thấy nơi tạo ra alkaloid
không phải luôn luôn là nơi tích tụ alkaloid. Nhiều alkaloid được tạo ra ở rễ lại vận chuyển
lên phần trên mặt đất của cây, sau khi thực hiện những biến đổi thứ cấp chúng được tích
lũy ở lá, quả hoặc hạt (Carey, A.Francis, 1987)
Chuyên ngành Công Nghệ Sinh Học Viện NC và PT Công Nghệ Sinh Học 2
Phương pháp Nghiên Cứu Khoa Học Trường Đại Học Cần Thơ
1.4.Tính chất chung của alkaloid.
Theo Phan Đình Châu (1997), alkaloid thường có cấu trúc phức tạp gồm có C, H, N,
và O, trong đó nitơ thường nằm trong mạch vòng (dị vòng có nitơ) và mang lại tính kiềm
cho nó.
Chúng có một số tính chất lí hóa chính sau:
1.4.1.Tính chất lí học.

• Thể trạng:
Alkaloid thường là các chất có trọng lượng phân tử cao, thường ở thể rắn ở nhiệt độ
thường.Các alkaloid ở thể rắn thường là các alkaloid không bay hơi, các alkaloid bay hơi
thường ở thể lỏng. Các alkaloid ở thể rắn thường là các chất kết dễ kết tinh và có độ chảy
xác định.Một số alkaloid không đo được độ chảy do nó bị phá hủy ở nhiệt độ thấp hơn độ
chảy. Các alkaloid ở dạng lỏng ở nhiệt độ thường thường không có oxy trong phân tử
(nicotin, spartein ). Các alkaloid ở dạng lỏng dưới dạng tự do nhưng khi tạo muối với acid
thì nó có thể chuyển sang thể rắn (spartein ở thể lỏng nhưng spartein sulfat ở thể rắn). Tuy
nhiên có một và trường hợp ngoại lệ một số alkaloid có oxy trong phân tử nhưng vẫn ở thể
lỏng như arecolin , pilocarpin.
• Màu sắc
Đa số các alkaloid thường không màu hoặc màu trắng (các alkaloid có nitơ bậc 3),
một số có màu vàng (các alkaloid là các hydroxyd amoni bậc 4). Ngoài ra có một số
alkaloid ở dạng base không màu nhưng muối của nó với acid lại có màu (Ví dụ sanguinarin
base không màu nhưng muối của nó có màu đỏ).
• Mùi vị.
Alkaloid thường có vị đắng .
• Độ tan.
Alkaloid thường không tan trong nước, trừ một số ở trạng thái lỏng như nicotin dễ tan
trong nước. Alkaloid tan tốt trong các dung môi hữu cơ như cồn, benzene, toluene,
diclomethan. Ngược lại, muối của nó với các acid hữu cơ và vô cơ dễ tan trong nước và
một số dung môi hữu cơ phân cực và không tan trong dung môi hữu cơ không phân cực.
Chuyên ngành Công Nghệ Sinh Học Viện NC và PT Công Nghệ Sinh Học 3
Phương pháp Nghiên Cứu Khoa Học Trường Đại Học Cần Thơ
Các dung môi hữu cơ phân cực mạnh như ethanol và methanol thường hòa tan cả alkaloid
dạng muối và dạng base.
1.4.2.Tính chất hóa học.
• Tính kiềm:
Alkaloid có nitơ hóa trị 3, có tính kiềm tương tự NH
3

tác dụng với acid tạo muối.
Alkaloid có nitơ hóa trị 5 tạo muối với acid loại bỏ nước.
Các muối thường bền vững bền hơn alkaloid base vì ở trạng thái muối chúng khó
biến thành đồng phân hỗ biến. Mặt khác dưới dạng muối với acid chúng tan rất tốt trong
nước nên chúng thường được dùng làm thuốc. Độ bền vững của các muối của alkaloid đối
với sự thủy phân phụ thuộc vào tính kiềm mạnh yếu khác nhau của các alkaloid và bản chất
của acid mà nó kết hợp với.
Alkaloid là các base yếu nên chúng dễ dàng bị các base mạnh và trung bình như
NaOH, Ca(OH)
2
, Na
2
CO
3
đẩy ra khỏi muối của chúng với acid tạo alkaloid base. Tính chất
này của alkaloid được ứng dụng trong chiết xuất alkaloid từ dược liệu.
1.5.Tầm quan trọng của alkaloid.
Alkaloid nói chung là những chất có hoạt tính sinh học, có nhiều chất rất độc. Tác
dụng của alkaloid thường khác nhau ở những loại cây khác nhau.
Trên thế giới hiện nay dùng nhiều thuốc tổng hợp nhưng vẫn không bỏ được các
alkaloid lấy từ cây cỏ, vì có chất chưa tổng hợp được, và cũng có nhiều thuốc sản xuất tổng
hợp không rẻ hơn chiết xuất hoặc tác dụng của chất tổng hợp chưa bằng tác dụng của các
chất lấy từ cây. Do đó người ta vẫn dùng phương pháp chiết xuất từ cây ví dụ như ajmalin,
morphin, reserpin, quinin, eserin…hoặc vừa sử dụng thuốc có nguồn gốc thiên nhiên vừa
tổng hợp vừa bán tổng hợp ví dụ như: ajimalisin, theobromin, cafein, ephedrine, atropine,
vincamin…( Phạm Thanh Kỳ et al. 1997).

CHƯƠNG 2: CÂY BÌNH VÔI VÀ CÁC HỢP CHẤT ALKALOID
TRONG CÂY
Chuyên ngành Công Nghệ Sinh Học Viện NC và PT Công Nghệ Sinh Học 4

Phương pháp Nghiên Cứu Khoa Học Trường Đại Học Cần Thơ
2.1.Chi Bình vôi (Stephania spp).
2.1.1.Phân loại khoa học.
Bảng 1. Phân loại khoa học Chi Bình vôi (Stephania spp).
( nguồn: )
Chi Bình vôi hay chi Thiên kim đằng (danh pháp khoa học: Stephania spp, đồng
nghĩa: Perichasma) là một chi thực vật có hoa trong họ Biển bức cát (Menispermaceae hay
còn gọi là họ Tiết dê), có nguồn gốc ở miền đông và nam châu Á cũng như Australasia. Tên
gọi dân dã nhất trong tiếng Việt là Bình vôi. Tuy nhiên, nhiều loài có các tên gọi địa
phương đôi khi trùng nhau.(Thuy TT et al. 2005).
PlantSystematics.org liệt kê 120 danh pháp cho Chi này. Gồm một số loài như sau:
• Stephania aculeata (FM Bailey)
• Stephania bancroftii (FM Bailey)
• Stephania brevipes (Craib)
• Stephania cambodica (Gagnep.): bình vôi campuchia
• Stephania capitata ((Blume) Spreng.)
• Stephania cephalantha (Hayata): kim tuyến điếu ô quy, hán phòng kỷ, phấn
phòng kỷ, bình vôi hoa đầu.
• Stephamia corymbosa ((Blume) Walp.)
• Stephania crebra (Forman)
• Stephania dielsiana (C.V.Wu): củ dòm, củ ngỗng, củ gà ấp
• Stephania elegans (Hook.f. & Thomson)
• Stephania glabra ((Roxb.) Miers): bình vôi
Chuyên ngành Công Nghệ Sinh Học Viện NC và PT Công Nghệ Sinh Học
Giới (regnum): Plantae
(không phân hạng): Angiospermae
(không phân hạng) Eudicots
Bộ (ordo): Ranunculales
Họ (familia): Menispermaceae
Chi (genus): Stephania Lour.

5
Phương pháp Nghiên Cứu Khoa Học Trường Đại Học Cần Thơ
• Stephania glandulifera (Miers)
• Stephania gracilenta (Miers)
• Stephania hernandiifolia ((Willd.) Walp.): dây lõi tiền
• Stephania hispidula (Yamamoto)
• Stephania japonica ((Thunb.) Miers): dây lõi tiền, thiên kim đằng, dây mối
• Stephania longa (Lour.): dây lõi tiền, phẩn cơ đốc
• Stephania merrillii (Diels)
• Stephania oblata (Craib)
• Stephania papillosa (Craib)
• Stephania pierrei (Diels): bình vôi, dây đồng tiền
• Stephania reticulata (Forman)
• Stephania rotunda (Lour.): bình vôi, củ một, dây mối trơn, cà tòm (tiếng Tày),
co cáy khẩu (tiếng Thái), củ gà ấp, tở lùng dòi (tiếng Dao).
• Stephania sinica (Diels): bình vôi
• Stephania suberosa (L.L.Forman)
• Stephania subpeltata (H.S.Lo)
• Stephania tetrandra (S. Moore): thạch thiềm thừ, phòng kỷ, phấn phòng kỷ, hán
phòng kỷ, đảo địa củng.
• Stephania tomentella (Forman)
• Stephania venosa ((Blume) Spreng.)
2.1.2.Đặc điểm thực vật.
Theo Phạm Thanh Kỳ et al.(1997), các loại Bình vôi có đặc điểm chung như sau: Dây
leo, thân nhẵn, thường xanh, gốc hóa gỗ,sống lâu năm. Rễ phình to thành củ rất đa dạng, có
thể rất to ( nặng trên 20kg ) vỏ ngoài xù xì màu nâu, nâu đen, hình dáng thay đổi tùy theo
nơi củ phát triển. Lá mọc so le, cuống lá dài, dính vào phiến lá khoảng 1/3, phiến lá hình
tim hoặc gần như tròn có cạnh hoặc tam giác tròn, mép lá nguyên hoặc hơi lượn song, hai
mặt nhẵn, gân lá xuất phát từ chổ đính của cuống lá, nổi rõ ở mặt dưới lá.Cụm hoa hình
xim tán mọc ở kẽ lá hoặc ở những cành già đã rụng lá; hoa đực và hoa cái khác gốc; hoa

Chuyên ngành Công Nghệ Sinh Học Viện NC và PT Công Nghệ Sinh Học 6
Phương pháp Nghiên Cứu Khoa Học Trường Đại Học Cần Thơ
đực có 6 lá đài xếp thành hai vòng, 3 cánh hoa màu vàng cam; bộ nhị hàn liền thành một
tục với 6 bao phấn màu vàng nhạt xếp thành vòng tròn. Khi hoa nở các bao phấn mở nắp
ngang quay ra xung quanh. Hạt phấn nhỏ màu vàng; hoa cái có một lá đài; hai cánh hoa,
bầu hình trứng. Quả hạch hình cầu hơi dẹt, khi chín có màu đỏ hoặc da cam, hạt cứng hình
móng ngựa, hình trứng hoặc hình gần tròn tùy theo loài. Mùa hoa: tháng 2-6; mùa quả vào
tháng 7-10.
Hinh 1. Cây Bình vôi (Stephania rotunda Lour)
2.1.3.Phân bố, trồng hái và chế biến.
Các loại Bình vôi ở nước ta có diện phân bố rất rộng trên cả ba miền Bắc, Trung,
Nam. Thường tập trung ở vùng núi đá vôi như Tuyên Quang, Cao Bằng, Thái Nguyên, Phú
Thọ, Lạng Sơn, Quảng Ninh, Thanh Hóa, Lâm Đồng, Vũng Tàu, Bà Rịa. Riêng loài
Stephania pierei Diels tập trung chủ yếu ở các tỉnh ven biển Bình Định, Phú Yên, Ninh
Thuận.
Hiện ta đang thu hái củ Bình vôi chủ yếu từ nguồn mọc hoang dại. Khi thu về cạo
sạch vỏ nâu đen, thái lát mỏng đem phơi hoặc sấy khô hoặc đem chiết rotundin.
Có thể trồng Bình vôi bằng hạt hoặc phần đầu của củ. Thu hái quả chín vào khoảng
tháng 8-10, lấy hạt bảo quản trong cát ẩm rồi gieo hạt vào mùa xuân (tháng 2-3). Ngoài
ươm cây giống từ hạt, có thể cắt phần đầu của củ để làm giống. Mỗi đầu có thể xẻ làm 4
Chuyên ngành Công Nghệ Sinh Học Viện NC và PT Công Nghệ Sinh Học 7
Phương pháp Nghiên Cứu Khoa Học Trường Đại Học Cần Thơ
mảnh cũng trồng vào mùa xuân. Thu hoạch cây trồng sau 2-3 năm, thời gian càng lâu năng
suất càng cao. Trồng bằng hạt có năng suất cao hơn trồng từ mầm củ. Năng suất trung bình
1 tấn củ khô/1 ha (Đỗ Tất lợi, 1991.).
2.2.Các hợp chất alkaloid có trong cây Bình vôi.
Trong củ Bình vôi có chứa nhiều alkaloid, các alkaloid này thuộc nhóm alkaloid dẫn
xuất của nhân isoquinolin. Trong đó quan trọng nhất là rotundin (0,2-3,55%).Hàm lượng
alkaloid toàn thân cũng như rotundin thay đổi tùy theo loài và tùy vùng thu hái.
Theo Bùi Thị Bằng (2006), hàm lượng rotundin đạt tới 3,55% ở loài S.brachyandra

Diels (thu ở Hoàng Liên Sơn), 1,31% ở loài S.sinica Diels (thu ở Hà Nam Ninh), 1,30% ở
loài S.Kwangsiensis H.S.Lo ( thu được ở Quảng Ninh), 0,72% ở loài S.hainanensis H.S.Lo
et Y.TSoong (thu ở Thanh Hóa), 0,62% ở loài S.cambodia Gagnep ( thu ở Lâm Đồng ),
0,29% ở loài S.cepharantha (thu ở Hà Sơn Bình), 0,21% ở loài S.peirrei Diels ( thu được ở
Tây Nguyên).
Ngoài routundin, Bùi Đình Sang phân lập được lần đầu tiên từ loài S.rotunda Lour.
(1940), năm 1964 Ngô Văn Thu chiết được roemerin. Từ rễ củ loài S.pierrei Diels thu hái ở
vùng ven biển tỉnh Bình Định, Ngô Thị Tâm đã phân lập được cepharantin (1%).
Theo Phạm Thanh Kỳ et al.(1997), từ rễ củ loài S.brachyandra có: isocorydin (1,5%),
tetrahydropalmatin (0,2%), dicentrin (0,3%) ,sinomenin (0,1%), corytuberin (0,04%),
sinoacutin (0,006%), dehydrodicentrin (0,006%), isoboldin (0,004%), dihydrosalutaridin
(0,001%) và N-metyllaurotetanin (0,006%).Trong rễ củ loài S.Kwangsiensis có:
tetrahydropalmatin, capaurin, isocorydin, roemerin, dihydroromerin, dehydrostephanin,
stephanin, dihydropalmatin và palmatin.
Trong rễ củ loài S.sinica có alkaloid chính là Rotundin (1,2-15%).
Từ rễ củ loài S.cepharantha đã phân lập được alkaloid chính là cepharanthin và
những alkaloid phụ khác: isotetrandin,berbamin, cepharanolin, cycleanin, stephanin,
crebanin,o-nornuciferin, stesakin, palmatin, cepharamin.
Trong rễ củ loài S.dielsiana có: crebanin (0,3%), sinoacutin (0,2%), stephanin (0,2%),
tetrahydropalmatin (0,1%) và dehydrostephanin.
2.2.1. Rotundin.
Chuyên ngành Công Nghệ Sinh Học Viện NC và PT Công Nghệ Sinh Học 8