Nghiên cứu đặc điểm thực vật và thành phần hóa học của cây mài gừng (dioscorea zingiberensis c h wright), họ củ nâu ( dioscoreaceae) ở quảng ngãi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI

NGÔ THANH MAI

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT VÀ
THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CÂY MÀI
GỪNG (Dioscorea zingiberensis C.H.Wright),
HỌ CỦ NÂU (Dioscoreaceae) Ở QUẢNG NGÃI

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC

HÀ NỘI 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI

NGÔ THANH MAI

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT VÀ
THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CÂY MÀI
GỪNG (Dioscorea zingiberensis C.H.Wright),
HỌ CỦ NÂU (Dioscoreaceae) Ở QUẢNG NGÃI
CHUYÊN NGÀNH: DƢỢC LIỆU - DƢỢC HỌC CỔ TRUYỀN

MÃ SỐ: 8720206
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Hoàng Tuấn

HÀ NỘI 2018


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này tôi đã nhận
đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô giáo, các chuyên gia trong
lĩnh vực cùng đồng nghiệp và gia đình.
Trƣớc hết, tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, phòng Sau Đại
học, các thầy cô giáo, các kỹ thuật viên bộ môn Dƣợc liệu, Dƣợc học cổ
truyền và Thực vật- Trƣờng Đại học Dƣợc Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi
cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Tiếp theo, tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu và các cán bộ
đồng nghiệp Khoa Dƣợc trƣờng Cao đẳng Y tế Bắc Ninh đã tạo điều kiện cho
tôi yên tâm học tập và hoàn thành luận văn này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Hoàng Tuấn
ngƣời thầy đã tận tình hƣớng dẫn, luôn quan tâm chỉ bảo và tạo mọi điều kiện
thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Tôi xin cám ơn PGS.TS. Nguyễn Thị Kiều Anh - Viện Công nghệ
Dƣợc phẩm Quốc gia và PGS.TS. Đỗ Thị Hà cùng ThS. Nguyễn Thị Thu,
khoa Hóa thực vật - Viện Dƣợc liệu đã tận tình giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi
nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cám ơn các bạn trong tập thể chuyên ngành Dƣợc liệuDƣợc học cổ truyền lớp CH21 đã động viên, giúp đỡ tôi trong khi hoàn thiện
luận văn này.
Cuối cùng là lời cảm ơn sâu săc nhất, tôi muốn gửi tới gia đình, ngƣời
thân và bạn bè - những ngƣời luôn bên cạnh ủng hộ tôi trong quá trình học tập
và nghiên cứu.
Bắc Ninh, ngày 30 tháng 3 năm 2018

Ngô Thanh Mai


MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
ĐẶT VẤN ĐỀ

1

Chƣơng 1. TỔNG QUAN

3

1.1. Chi Dioscorea L.

3

1.1.1. Vị trí phân loại

3

1.1.2. Đặc điểm thực vật và phân bố

3

1.1.2.1. Đặc điểm thực vật

3

1.1.2.2. Phân bố

4

1.1.3. Các nghiên cứu về phân loại thực vật của chi Dioscorea L.
ở Việt Nam

4

1.1.4. Các nghiên cứu về hóa học của chi Dioscorea

6

1.1.5. Ứng dụng của chi Dioscorea

7

1.1.5.1. Ứng dụng trong đời sống

7

1.1.5.2. Ứng dụng trong y học

8

1.2. Cây Mài gừng

9

1.2.1. Đặc điểm thực vật

9

1.2.2. Phân bố, sinh thái

9

1.2.3. Thành phần hóa học

10

1.3. Các loài Dioscorea dùng làm nguyên liệu chiết xuất diosgenin

10

1.4. Diosgenin

12

1.4.1. Công thức cấu tạo, tính chất lý, hóa học

12

1.4.2. Ứng dụng của diosgenin

13

1.5. Các phƣơng pháp định lƣợng diosgenin

14


1.5.1. Phƣơng pháp cân

14

1.5.2. Phƣơng pháp đo quang

14

1.5.3. Phƣơng pháp sắc ký khí

15

1.5.4. Phƣơng pháp sắc ký lớp mỏng hiệu năng cao (HPTLC)

15

1.5.5. Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)

15

Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

16

2.1. Đối tƣợng nghiên cứu

16

2.1.1. Nguyên liệu nghiên cứu

16

2.1.2. Hóa chất, thiết bị dùng trong nghiên cứu

16

2.1.2.1. Hóa chất

16

2.1.2.2. Dụng cụ

17

2.1.2.3. Thiết bị

17

2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Nghiên cứu về thực vật

18
18

2.2.1.1. Đặc điểm hình thái

18

2.2.1.2. Nghiên cứu đặc điểm hiển vi

18

2.2.1.3. Giám định tên khoa học của mẫu nghiên cứu

18

2.2.2. Nghiên cứu về thành phần hóa học

19

2.2.2.1. Định tính một số hợp chất hữu cơ trong dƣợc liệu
bằng phản ứng hóa học
2.2.2.2. Sắc ký lớp mỏng

19
19

2.2.2.3. Chiết xuất, phân lập các hợp chất tinh khiết trong
thân rễ Mài gừng

19

2.2.3.4. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất phân
lập đƣợc
2.2.4. Định lƣợng diosgenin trong thân rễ Mài gừng
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

19
20
22


3.1. Đặc điểm thực vật, dƣợc liệu

22

3.1.1. Mô tả đặc điểm thực vật, đặc điểm dƣợc liệu và giám định
tên khoa học của Mài gừng

22

3.1.1.1. Mô tả đặc điểm thực vật

22

3.1.1.2. Giám định tên khoa học

24

3.1.1.3. Mô tả bộ phận dùng

26

3.1.2. Hình ảnh, đặc điểm vi phẫu của lá, cuống lá, thân, thân rễ
cây Mài gừng

26

3.1.2.1. Đặc điểm vi phẫu lá

26

3.1.2.2. Đặc điểm vi phẫu cuống lá

27

3.1.2.3. Đặc điểm vi phẫu thân

29

3.1.2.4. Đặc điểm vi phẫu thân rễ

30

3.1.3. Đặc điểm bột lá, thân, thân rễ Mài gừng

31

3.1.3.1. Đặc điểm bột lá

31

3.1.3.2. Đặc điểm bột thân

32

3.1.3.3. Đặc điểm bột thân rễ

32

3.2. Thành phần hóa học

33

3.2.1. Định tính các nhóm chất hữu cơ bằng phản ứng hóa học

33

3.2.2. Định tính bằng sắc ký lớp mỏng

39

3.2.3. Chiết xuất, phân lập các hợp chất saponin có trong thân rễ
Mài gừng

40

3.2.4. Xác định cấu trúc của các hợp chất

43

3.3. Định lƣợng diosgenin trong thân rễ Mài gừng

54

3.3.1. Khảo sát điều kiện sắc ký

54

3.3.1.1. Lựa chọn cột sắc ký

54

3.3.1.2. Lựa chọn tốc độ dòng

54

3.3.1.3. Lựa chọn pha động

54


3.3.2. Thẩm định phƣơng pháp định lƣợng diosgenin trong thân
rễ Mài gừng theo tiêu chuẩn của AOAC

55

3.3.2.1. Độ thích hợp hệ thống

55

3.3.2.2. Độ chọn lọc

56

3.3.2.3. Khoảng tuyến tính

58

3.3.2.4. Độ đúng

59

3.3.2.5. Độ chính xác

60

3.3.2.6. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng
(LOQ)
3.3.3. Định lƣợng diosgenin trong các mẫu thân rễ Mài gừng

62
63

Chƣơng 4. BÀN LUẬN

64

4.1. Về thực vật

64

4.2. Về hóa học

65

4.3. Về định lƣợng diosgenin trong thân rễ Mài gừng

69

KẾT LUẬN

72

KIẾN NGHỊ

73

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
13

C-NMR

: Carbon Nuclear Magnetic Resonance

16-DPA

: 16-dehydro pregnennolon acetat

1

: Proton Nuclear Magnetic Resonance

H-NMR

aff.

: affinis

APCI-MS : Atmospheric pressure chemical ionization-Mass spectrometry
BuOH

: Butanol

d

: doublet

D.

: Dioscorea

DEPT

: Detortionless enhancement by polarisationtrasfer

EtOAc

: Ethyl acetat

EtOH

: Ethanol

HMBC

: Heteronuclear multilpe bond cerelation

HPLC

: High performance liquid chromatography

HPTLC

: High performance thin layer chromatography

HSQC

: Heteronuclear single quantum corelation

J

: Hằng số tƣơng tác (đơn vị là Hz)

LOD

: Limit of detection

LOQ

: Limit of quantitation

m/z

: Khối lƣợng/điện tích ion

NMR

: Nuclear Magnetic Resonance

Rf

: Hệ số di chuyển

RSD

: Relative standard deviation (Độ lệch chuẩn tƣơng đối)

s

: singlet

S/N

: Signal to noise ratio (Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu)


SKLM

: Sắc ký lớp mỏng

STT

: Số thứ tự

UV-VIS

: Ultra violet-Visible

v/v

: Thể tích/ thể tích

δ

: Độ dịch chuyển hóa học (đơn vị là ppm)

ν

: Số sóng (cm-1)


DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng

Trang

Bảng 1.1. Số lƣợng các loài trong chi Dioscorea L. ở Việt Nam

4

Bảng 1.2. Một số loài Dioscocrea L. ở Việt Nam

5

Bảng 1.3. Các loài Dioscorea quan trọng đƣợc sử dụng để sản xuất
diosgenin trong công nghiệp

11

Bảng 3.1. So sánh đặc điểm thực vật của cây Mài gừng với loài có
đặc điểm gần nhất thuộc chi Dioscorea L., họ Củ nâu
(Dioscoreaceae)

24

Bảng 3.2. Kết quả định tính các nhóm chất trong thân rễ Mài gừng

38

Bảng 3.3. Hàm lƣợng cao các phân đoạn chiết xuất từ thân rễ Mài
gừng

42

Bảng 3.4. Phổ 1D-NMR của 2D1 và dioscin

48

Bảng 3.5. Phổ 1D-NMR của 2E1 và deltonin

53

Bảng 3.6. Khảo sát độ thích hợp hệ thống sắc ký

56

Bảng 3.7. Kết quả đo diện tích pic của mẫu diosgenin chuẩn

58

Bảng 3.8. Kết quả khảo sát độ đúng

60

Bảng 3.9. Kết quả khảo sát độ lặp lại của phƣơng pháp

61

Bảng 3.10. Kết quả khảo sát độ chính xác trung gian

62

Bảng 3.11. Kết quả xác định hàm lƣợng diosgenin trong các mẫu
dƣợc liệu Mài gừng

63


DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình

Trang

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của diosgenin

12

Hình 3.1. Một số đặc điểm hình thái của cây Mài gừng

23

Hình 3.2. Vi phẫu lá Mài gừng

27

Hình 3.3. Vi phẫu cuống lá Mài gừng

27

Hình 3.4. Vi phẫu phần cuống lá dày lên sát thân

28

Hình 3.5. Vi phẫu thân Mài gừng

29

Hình 3.6. Vi phẫu thân rễ Mài gừng

30

Hình 3.7. Một số đặc điểm bột lá Mài gừng

31

Hình 3.8. Một số đặc điểm bột thân Mài gừng

32

Hình 3.9. Một số đặc điểm bột thân rễ Mài gừng

33

Hình 3.10. Sắc ký đồ cao tổng và các cao chiết phân đoạn Mài gừng

41

Hình 3.11. Sắc ký đồ của các phân đoạn phân lập từ cao BuOH

42

Hình 3.12. Sắc ký đồ của phân đoạn 1E

42

Hình 3.13. Quy trình chiết xuất, phân lập các hợp chất từ thân rễ Mài
gừng

43

Hình 3.14. Phổ 1H-NMR của 2D1 trong pyridine-d5

45

Hình 3.15. Phổ 13C-NMR của 2D1 trong pyridine-d5

46

Hình 3.16. Tƣơng tác HMBC của các proton anome trong 2D1

47

Hình 3.17. Cấu trúc hóa học của 2D1

47

Hình 3.18. Phổ 1H-NMR của 2E1 trong pyridin-d5

50

Hình 3.19. Phổ 13C-NMR của 2E1 trong pyridin-d5

51

Hình 3.20. Tƣơng tác HMBC của các proton anome

51

Hình 3.21. Cấu trúc hóa học của 2E1

52

Hình 3.22. Sắc ký đồ của mẫu diosgenin chuẩn với điều kiện sắc ký
trên

55


Hình 3.23. Sắc ký đồ của mẫu thử MG3 với điều kiện sắc ký trên

55

Hình 3.24. Sắc ký đồ của mẫu trắng (a), mẫu chuẩn (b), mẫu thử (c),
mẫu thử thêm chuẩn (d)

57

Hình 3.25. Phổ UV của diosgenin trong mẫu thử và mẫu chuẩn

58

Hình 3.26. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa nồng độ (mg/ml) và
diện tích pic (mAU.min) của diosgenin

59


ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay ngành y các nƣớc dùng khoảng hơn 100 loại chế phẩm hormon
để chữa bệnh, khoảng 50 chứng bệnh thƣờng không chữa đƣợc bằng các
thuốc khác. Các chế phẩm này đƣợc sản xuất hoặc từ các hormon động vật

hoặc từ các sapogenin và alcaloid steroid thực vật (diosgenin, hecogenin,
solasodin…) [13]. Khoảng 50 - 60% dẫn chất steroid dùng làm thuốc trên
toàn cầu đƣợc sản xuất từ diosgenin. Nhiều nƣớc trên thế giới cũng nhƣ Việt
Nam đã và đang chú ý nghiên cứu các cây cỏ thuộc chi Dioscorea, họ Củ nâu
(Dioscoreaceae) với mục đích chiết xuất diosgenin sản xuất các chế phẩm
hormon steroid. Nhu cầu về lƣợng thân rễ Dioscorea để sản xuất diosgenin
ngày càng lớn, trong khi đó nguồn nguyên liệu cung cấp diosgenin ngày càng
giảm do sự khai thác quá mức [35], [37], [40]. Điều này đòi hỏi cần tìm thêm
những nguồn nguyên liệu khác cung cấp diosgenin. Trong khi đó, chi
Dioscorea trên thế giới có khoảng 600 loài, ở Việt Nam có hơn 40 loài [5],
[10], [25]. Và còn nhiều loài trong số đó chƣa đƣợc nghiên cứu để xác minh
hàm lƣợng diosgenin.
Gần đây chúng tôi mới phát hiện một loài Dioscorea zingiberensis tại
Quảng Ngãi mà ngƣời dân địa phƣơng gọi là cây Mài gừng (từ đây chúng tôi
gọi loài này là Mài gừng). Trên thế giới có rất ít công trình nghiên cứu về loài
này [42]. Tại Việt Nam, theo tổng quan tài liệu chƣa thấy có nghiên cứu về
hóa học nào của cây này, nhất là thành phần saponin. Năm 1999, Nguyễn
Minh Khởi đã xác định hàm lƣợng diosgenin trong thân rễ Mài gừng từ 1,41
đến 1,92% bằng sắc ký khí [23]. Tuy nhiên phƣơng pháp này có quá trình
chuẩn bị mẫu phức tạp hơn so với phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao
(HPLC). Mặt khác, chƣa có nghiên cứu nào định lƣợng diosgenin trong thân
rễ Mài gừng bằng HPLC ở Việt Nam.

1


Vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm thực vật và
thành phần hóa học của cây Mài gừng (Dioscorea zingiberensis C.H.Wright),
họ Củ nâu (Dioscoreaceae) ở Quảng Ngãi” với mục tiêu:
- Nghiên cứu đặc điểm thực vật, đặc điểm vi học và giám định tên khoa

học của cây Mài gừng thu hái ở Quảng Ngãi.
- Chiết xuất, phân lập và xác định đƣợc cấu trúc hóa học của 2 saponin
từ cây Mài gừng.
- Xác định đƣợc hàm lƣợng diosgenin trong thân rễ Mài gừng thu hái ở
Quảng Ngãi.

2


Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. Chi Dioscorea L.
1.1.1. Vị trí phân loại
Vị trí phân loại của chi Dioscorea trong hệ thống phân loại thực vật của
Takhtajan 1987 [15] nhƣ sau:
Ngành Ngọc Lan (Magnoliophyta)
Lớp Hành (Liliopsida)
Phân lớp hành (Liliidae)
Bộ củ nâu (Dioscoreales)
Họ củ nâu (Dioscoreaceae)
Chi Dioscorea
1.1.2. Đặc điểm thực vật và phân bố
1.1.2.1. Đặc điểm thực vật
Thực vật chí đại cƣơng Đông Dƣơng [70] mô tả:
Cây cỏ lâu năm hoặc hàng năm. Bộ phận dƣới mặt đất giàu chất dự trữ
(tinh bột). Thân leo, có những loài thì thân quấn sang phải, số khác thì quấn
sang trái. Lá nguyên, một số ít trƣờng hợp là lá kép; lá mọc xen kẽ hoặc mọc
đối. Kiểu hoa: đa phần hoa đơn tính, hiếm khi gặp kiểu hoa khác. Hoa thƣờng
không có cuống hoặc có cuống rất ngắn mọc thành chùm hay bông rủ xuống.
Lá đài và cánh hoa giống nhau, lá đài 3, cánh hoa 3. Hoa đực: nhị 6 hoặc 3 có
khi lép hay không có và rất ngắn. Hoa cái giữa các loài trong chi không khác

nhau lắm, các đặc điểm không phong phú nhƣ hoa đực. Bầu 3 ô, mỗi ô chứa 2
noãn, noãn ngƣợc, đầu nhụy 6 tạo thành 3 cặp. Quả nang chẻ ô có 3 cánh.
Quả mở bằng cách nứt dọc theo mép của cánh với trục quả. Hạt có cánh ở tất
cả các loài.

3


1.1.2.2. Phân bố
Chi có khoảng 600 loài, phân bố rộng ở vùng nhiệt đới và ôn đới châu Á,
Australia, châu Mỹ [47], [49] [57], [66]. Ở Việt Nam có hơn 40 loài [6], [25],
[68]. Ở châu Á có khoảng 140 loài [70].
1.1.3. Các nghiên cứu về phân loại thực vật của chi Dioscorea L. ở Việt
Nam
Nhiều tác giả Việt Nam và nƣớc ngoài đã nghiên cứu chi Dioscorea L. ở
Việt Nam về mặt phân loại thực vật.
Loureiro trong bộ “Thực vật chí Nam Bộ” đã mô tả 5 loài thuộc chi
Dioscorea L. ở Nam bộ nƣớc ta [39].
Prain và Burkill đã mô tả 51 loài thuộc chi Dioscorea L. ở Đông dƣơng,
trong đó Việt Nam có 27 loài [70] (Bảng 1.1). Đây là công trình lớn nhất và
có giá trị nhất về nghiên cứu phân loại chi Dioscorea L. ở Đông dƣơng cũng
nhƣ Việt Nam.
Bảng 1.1. Số lƣợng các loài trong chi Dioscorea L. ở Việt Nam
STT

Sections

Số loài có ở Việt Nam

1

Stenophora Uline

4

2

Stenocorea Prain et Burkill

1

3

Combilium Prain et Burkill

1

4

Illigastrum Prain et Burkill

1

5

Shannicorea Prain et Burkill

1

6

Paramecocarpa Prain et Burkill

1

7

Lasiophyton Uline

7

8

Opsophyton Uline

1

9

Enantiophyllum Uline

10

Năm 1972, Phạm Hoàng Hộ trong cuốn “Cây cỏ miền Nam Việt Nam”
đã thống kê 24 loài ở Việt nam [30], tác giả đã tóm tắt nêu sự phân bố và bổ

4


sung thêm hình vẽ các loài mà Prain và Burkill đã công bố trong “Thực vật

chí đại cương Đông dương” [70]. Đây là một tài liệu mang tính chất phổ biến
khoa học, có giá trị trong việc nhận biết các loài. Năm 1993, tác giả đã đƣa
tổng số loài lên con số 41 loài [10].
Năm 1977, Lê Đình Bích đã thống kê và lập danh mục gồm 36 loài
thuộc chi Dioscorea, tác giả đã mô tả 8 loài trong đó có 2 loài mới đối với hệ
thực vật Việt nam (Dioscorea subcalva Prain et Burkill và D. collettii Hook.
f.) [2]. Năm 1996, kết hợp điều tra nghiên cứu thực địa với việc tra cứu các tài
liệu, tác giả và cộng sự đã đƣa ra bảng gồm 41 loài thuộc chi Dioscorea ở
Việt Nam, nêu sự phân bố của các loài này ở Việt Nam và các nƣớc lân cận
[14].
Tổng hợp các tài liệu [2], [3], [10], [14], [70] chúng tôi lập đƣợc danh
sách các loài thuộc chi Dioscorea L. thƣờng đƣợc sử dụng ở các địa phƣơng
của nƣớc ta (Bảng 1.2).
Bảng 1.2. Một số loài Dioscocrea L. ở Việt Nam
STT

Tên khoa học

Tên Việt Nam

TLTK

1

D. collettii Hook. f.

Nần nghệ

[3], [10]

2

D. membranacea Piere

Từ mỏng

[3], [10], [70]

3

D. dissimulan et Burkill

Từ dấu

[3], [10], [70]

4

D. hemsleyi Prain et Burkill

Từ hemsley

[10], [14], [70]

5

D. paradoxa Prain et Burkill

Từ ngƣợc

[10], [70]

6

D. subcalva Prain et Burkill

Cƣ chinh

[2]

7

D. aff. tokoro Mark.

Nần dứa

[14]

8

D. zingiberensis C.H.Wright

Từ tam giác

[3], [10]

5


1.1.4. Các nghiên cứu về hóa học của chi Dioscorea

Có nhiều công trình nghiên cứu về mặt hóa học của các cây thuộc chi
Dioscorea. Kết quả nghiên cứu cho thấy thành phần chủ yếu trong rễ củ của
chúng là tinh bột [51], [ 56]. Nhiều loài đƣợc xếp vào danh sách nguyên liệu
để thu tinh bột (D. allata). Tinh bột trong củ của một số loài Dioscorea không
chỉ sử dụng làm lƣơng thực, thực phẩm mà còn làm tá dƣợc trong sản xuất
thuốc, một số loài có hàm lƣợng tanin cao. Các nhà khoa học cũng đã chiết ra
các dẫn chất phenanthren (từ loài D. delicata) [43].
Thành phần alcaloid cũng đƣợc Monroe E. Wall chứng minh có trong
loài Dioscorea dumetorum (Kunth) Pax [63]. Tuy nhiên, việc nghiên cứu về
các alcaloid chƣa đƣợc chú ý đến nhiều.
Các nhà khoa học cũng tìm thấy flavonoid, lipid, tanin, đƣờng có trong
một số loài Dioscorea [51], [56], [63].
Takeda đã nghiên cứu sapogenin steroid của họ Dioscoreaceae, ông nhận
thấy rằng có sự liên quan về mặt hóa học và hình thái giải phẫu giữa các loài
khác nhau trong chi Củ nâu (Dioscorea L.). Theo tác giả các loài thuộc
section Stenophora Uline thƣờng chứa saponin steroid trong thân rễ của
chúng, còn ở các section khác không tìm thấy các chất này [59]. Phần lớn các
công trình nghiên cứu về mặt hóa học của chi Dioscorea L. thƣờng quan tâm
đến thành phần saponin trong rễ củ và thành phần này thƣờng đƣợc coi là hoạt
chất chính. Các nghiên cứu về mặt hóa học của họ Củ nâu trƣớc đây cho thấy
có saponin steroid [48], [56], [63].
Các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Mỹ đã chứng minh các
saponin steroid có nhiều trong họ Hành (Liliaceae), họ Thủy tiên
(Amaryllidaceae) và họ Củ Nâu (Dioscoreaceae). Đáng chú ý nhất là các loài
trong chi Dioscorea L. [63]. Trong công nghiệp để tổng hợp các thuốc
hormon steroid trƣớc đây, ngƣời ta chủ yếu dùng diosgenin đƣợc chiết xuất từ
các loài thuộc chi Dioscorea L. Khoảng 90% các hormon đƣợc sản xuất từ
6

diosgenin và các các sapogenin gần chúng. 117 loài (chiếm 18% tổng số loài)
của chi Dioscorea L. đã đƣợc nghiên cứu về saponin steroid, có nhiều loài có
hàm lƣợng rất cao (Dioscorea spiculiflora Hemsl.) [2], [32]. Với sự hỗ trợ
của các phƣơng tiện phân tích ngƣời ta đã phân lập ra nhiều chất trong thân rễ
của chi này [2].
Năm 1986, Nguyễn Hoàng, Lê Đình Bích đã nghiên cứu saponin steroid
của 8 loài thuộc chi này, hàm lƣợng diosgenin trong thân rễ và rễ củ (tính theo
trọng lƣợng khô) của chúng rất khác nhau [14].
Nguyễn Hoàng và cộng sự đã nghiên cứu diosgenin trong Nần gừng thu
mẫu tại Quảng Nam - Quảng Ngãi, đã xác định hàm lƣợng 1% diosgenin
trong thân rễ [20].
Năm 1985, Đống Việt Thắng đã phân lập đƣợc từ loài D. deltoidea nhập
nội vào Việt Nam 2 saponin A và B, saponin A trùng với deltonin. Khi thủy
phân saponin A thì đƣợc diosgenin và phần đƣờng gồm D-glucose và Lrhamnose. Saponin B trùng với dioscin. Thủy phân saponin B thu đƣợc
diosgenin và phần đƣờng gồm D-glucose và L-rhamnose [33].
Nguyễn Xuân Cƣờng và cộng sự đã nghiên cứu thành phần hóa học
trong Dioscorea hispida Dennst. Đã xác định hàm lƣợng saponin 10% trọng
lƣợng khô. Saponin này có tác dụng trị nấm ngoài da. Tác giả đã xác định và
phân lập cấu trúc của genin A [29].
Các công trình nêu trên cho thấy saponin steroid có trong nhiều loài
thuộc chi Dioscorea ở nƣớc ta. Một số loài có hàm lƣợng diosgenin lớn có thể
nghiên cứu trồng để chiết xuất diosgenin.
1.1.5. Ứng dụng của chi Dioscorea
1.1.5.1. Ứng dụng trong đời sống
- Do thân rễ chứa nhiều chất dinh dƣỡng nên một số loài Dioscorea đƣợc
sử dụng làm lƣơng thực, chế biến thức ăn, đặc biệt khi thiếu đói, giáp hạt nhƣ:

7

khoai mỡ (D. alata), củ từ (D. esculenta), khoai rạng (D. glabra), củ mài (D.
persimilis)…[6], [15], [25].
- Thân rễ chứa tanin, dùng để nhuộm lƣới và quần áo nhƣ: củ nâu (D.
cirhosa), từ ngƣợc mùa (D. intempestiva)…[6], [25].
- Thân rễ một số loài có độc, dùng để diệt chấy rận, duốc cá, tẩm mũi tên
nhƣ: củ mài gừng (D. zingiberensis), từ poilane (D. deltoidea), củ nần (D.
hispida)…[6], [25].
1.1.5.2. Ứng dụng trong y học
Một số loài dùng để chiết xuất diosgenin từ thân rễ. Ngoài ra, nhiều loài
trong chi Dioscorea đƣợc sử dụng làm thuốc. Dƣới đây là một số tác dụng
của các loài thuộc chi Dioscorea:
- Bổ dƣỡng nhất là khi cơ thể suy nhƣợc, thận suy: D. alata, D.
asculenta, D. glabra, D. persimilis…[5], [6], [25].
- Chỉ huyết, tiêu ứ huyết: D. bulbifera, D. cirrhosa, D. esculenta...[5],
[6], [25].
- Mạnh gân xƣơng, trị phong thấp, đau lƣng, mỏi gối: D. hispida, D.
pentaphylla, D. collettii…[5], [6], [25].
- Trị sƣng tấy, vết thƣơng phần mềm: D. esculenta, D. chingii, D.
subcalva, D. pentaphylla, D. hispida…[5], [6], [25].
- Giải độc: D. esculenta…[5], [6], [25].
Các loài Dioscorea có chứa phytoestrogens, các chất này có nhiều tác
dụng kháng độc tố nhƣ làm chậm quá trình lão hóa của cơ thể và tăng cƣờng
sức khỏe toàn diện nhất là ở phụ nữ [54]. Gần đây, thân rễ Dioscorea đƣợc
xác định có tác dụng điều chỉnh đáp ứng miễn dịch, kháng viêm, chống loãng
xƣơng [50], [54]. Thêm nữa, tác dụng chống oxy hóa của dioscorin, một
protein dự trữ trong thân rễ Dioscorea cũng đƣợc nghiên cứu rộng rãi. Đã
chứng minh đƣợc rằng sử dụng thân rễ Dioscorea có thể cải thiện một số bất

8

thƣờng về chuyển hóa bao gồm tăng đƣờng huyết, bất thƣờng chức năng ruột
và chuyển hóa lipid (Jeon và cộng sự, 2006) [54].
1.2. Cây Mài gừng
1.2.1. Đặc điểm thực vật
Dây leo bằng thân quấn về bên trái [3], [10], [25], [68], dài 1,5 - 3m,
đƣờng kính thân leo 0,2 - 0,3cm [3]. Thân rễ hình trụ, nằm ngang, phân
nhánh, vỏ ngoài màu nâu, ruột màu vàng; có nhiều rễ chùm, cứng [3], [25].
Lá mọc so le, có cuống 4 - 6 cm, gốc cuống lá có 2 gai nhỏ [5], [8], [10], ở lá
non, cuống lá có màu tím đỏ nâu [8]. Phiến lá hình tim vát, dài 10 - 15 cm,
rộng 6 - 8 cm, đầu nhọn; gân chính 7, gân phụ rất mờ [5], [8], [10]. Hoa đơn
tính khác gốc, cụm hoa hình bông, mọc ở kẽ lá [3], [8], [ 10], [25]. Hoa đực
không cuống, bao hoa dạng ống ngắn, phía trên xẻ 6 thùy, 6 nhị. Hoa cái nhỏ,
không cuống; lá bắc hình tam giác, nhỏ; bao hoa có 6 cánh dời nhau, hình tam
giác nhọn, bầu 3 ngăn [3], [25]. Quả nang gồm 3 cánh, màu nâu; 3 hạt, có
cánh mỏng [3], [8], [10].
1.2.2. Phân bố, sinh thái
Cây đƣợc phát hiện lần đầu tiên tại huyện Đức Trọng, tỉnh Lâm Đồng
(Đỗ Huy Bích, 1978). Sau đó, cây đƣợc tìm thấy thêm ở huyện Bảo Lộc, Đơn
Dƣơng (Lâm Đồng), 1979; huyện Khánh Sơn, Khánh Vĩnh (Khánh Hòa), Trà
My (Quảng Nam), 1981 và Vĩnh Thạnh, An Lão (Bình Định), 1983 [3], [8],
[25]. Chƣa thấy có Mài gừng ở các tỉnh phía Bắc. Trên thế giới, Mài gừng có
ở Trung Quốc [3], [5], [8], [25].
Thực vật chí Trung Quốc cho biết cây mọc ở rừng hỗn giao, ở độ cao
100 - 1800 m [68]. Mài gừng là cây ƣa ẩm, hơi chịu bóng, thƣờng mọc lẫn
trong các đám cây bụi, cây gỗ nhỏ ở ven rừng, dọc theo thƣợng nguồn các bờ
sông suối [3], [5], [8], [25]. Cây thƣờng mọc trên loại đất đỏ vàng phát triển
trên bazan [8].

9

1.2.3. Thành phần hóa học
Cho đến nay, theo tổng quan tài liệu, chƣa có nghiên cứu nào sâu về đặc
điểm vi phẫu, đặc điểm bột, thành phần hóa học và định lƣợng diosgenin bằng
phƣơng pháp HPLC của cây Mài gừng. Vì vậy việc nghiên cứu đặc điểm thực
vật, thành phần hóa học của cây Mài gừng là cần thiết, là tiền đề cho công tác
tiêu chuẩn hóa dƣợc liệu Mài gừng và tăng giá trị ứng dụng của cây vào thực
tế - một nguồn nguyên liệu chiết diosgenin tiềm năng, góp phần làm phong
phú hơn những hiểu biết về hóa thực vật của các cây thuộc chi Dioscorea, bổ
sung thêm thông tin vào cơ sở dữ liệu khoa học của Việt Nam.
1.3. Các loài Dioscorea dùng làm nguồn nguyên liệu chiết xuất diosgenin
Khoảng 90% các dẫn chất steroid dùng làm thuốc đƣợc sản xuất đều đi
từ nguyên liệu là diosgenin. Mặc dù diosgenin có gặp trong họ Liliaceae (chi
Trillium), họ Zingiberaceae (chi Costus), họ Taccaceae (chi Tacca) nhƣng chỉ
có họ Dioscoreaceae mới có giá trị thực tế [7], [17].
Theo số liệu của Barua và cộng sự năm 1954, 1956 có trên 50 loài
Dioscorea chứa diosgenin [54]. Những loài Dioscorea có hàm lƣợng
diosgenin đáng kể thƣờng có thân quấn ngƣợc chiều kim đồng hồ [17]. Phần
lớn diosgenin đƣợc sản xuất trên thế giới xuất phát từ các loài Trung Mỹ, chủ
yếu là D. floribunda và D. composita, cả hai đều mọc hoang ở bản địa [54].
Trong thân rễ của D. floribunda, D. composita thành phần diosgenin và
yamogenin chiếm gần 90% glycosid toàn phần, cả hai đều là những tiền chất
steroid có giá trị. Sapogenin thu đƣợc từ D. deltoidea không có tạp chất
pennogenin nên có giá trị cao trên thị trƣờng steroid [62].
D. nipponica và D. zingiberensis chứa diosgenin và đƣợc trồng nhiều ở
Trung Quốc, nƣớc sản xuất diosgenin nhiều nhất hiện nay [35].

10

Bảng 1.3. Các loài Dioscorea quan trọng đƣợc sử dụng để sản xuất
diosgenin trong công nghiệp [40].
Xuất xứ

Loài
D. composita Hemsl.
D. mexacana Scheidw

Mexico

D. floribunda M. Martens & Galeotti
D. deltoidea Wall. ex Griseb.

Ấn Độ

D. sylvatica Eckl.

Nam Phi, Zimbabwe

D. collettii Hook. F
D. pathaica Prain & Burkill

Trung Quốc

D. nipponica Makino
D. zingiberensis C.H.Wright
Tại Việt Nam, vào những năm 1980, Nguyễn Hoàng, Lê Đình Bích,
Nguyễn Bá Hoạt và cộng sự đã tiến hành điều tra cơ bản nguồn nguyên liệu
cung cấp diosgenin ở Việt Nam trong 4 họ: Dioscoreaceae (chi Dioscorea),

Costaceae (chi Costus), Zygophyllaceae (chi Tribulus), Taccaceae (chi
Tacca). Qua đó phát hiện 4 loài có triển vọng làm nguyên liệu chiết xuất
diosgenin [19], [20]:
- D. dissimulans (hàm lƣợng diosgenin 2%).
- D. membranacea (hàm lƣợng diosgenin 2 - 2,3%).
- D. collettii (hàm lƣợng diosgenin 2,5 - 4,4%).
- D. zingiberensis (hàm lƣợng diosgenin 1,4 - 2,4%).
Về mối liên quan giữa hình thái thực vật và thành hóa học, các loài
Dioscorea có hàm lƣợng saponin steroid đáng kể ở Việt Nam, bên cạnh có

11


đặc điểm thân rễ và dây leo quấn trái, đều có những cặp gai cong ở cuống lá
[20].
Cũng trong thời gian này Viện Dƣợc liệu [18], [33], di thực 3 loài
Dioscorea vào Việt Nam: D. composita, D. floribunda và D. deltoidea. Đã
xác định điều kiện trồng chăm sóc phù hợp với 3 loài trên. Tuy nhiên
sapogenin thu đƣợc từ D. composita và D. floribunda đều có tạp chất
pennogenin (hàm lƣợng pennogenin trong sản phẩm từ vết đến 35% đối với
D. composita, và từ 1 - 5% đối với D. floribunda). Loài D. deltoidea có ƣu
điểm chỉ chứa một sapogenin là diosgenin. Các nhà khoa học đã nghiên cứu
xử lý tạp chất pennogenin song không thành công. Nghiên cứu bán tổng hợp
16-DPA từ hỗn hợp diosgenin-pennogenin chƣa biết tỷ lệ thành phần, chiết
xuất từ D. composita và D. floribunda cho thấy hiệu suất chỉ bằng 1/2 so với
điều chế từ diosgenin có hàm lƣợng trên 90% [12], [18] .
Các nhà khoa học tại Viện Dƣợc liệu đã xây dựng quy trình chiết xuất
diosgenin từ dƣợc liệu, áp dụng để chiết diosgenin từ D. floribunda trên quy
mô phòng thí nghiệm và quy mô bán công nghiệp. Từ diosgenin chiết đƣợc đã
tổng hợp 16-DPA và các dẫn chất steroid [18].

1.4. Diosgenin
1.4.1. Công thức cấu tạo, tính chất lý, hóa học
Diosgenin là một sapogenin steroid, đƣợc sản xuất thông qua thủy phân
saponin bằng acid, base mạnh hoặc các enzym.
- Công thức cấu tạo:
H3C

O

CH3

CH3
O

CH3

HO

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của diosgenin
12


- Tên IUPAC: (3β,25R)-spirost-5-en-3-ol.
- Công thức phân tử: C27H42O3.
* Tính chất vật lý:
- Khối lƣợng phân tử: 414,62058 g/mol
- Khối lƣợng riêng: 1,13 g/cm3
- Nhiệt độ nóng chảy: 205-208oC
- Độ tan: tan tốt trong chloroform 20 mg/ml, cho màu hơi vàng. Tan ít
trong các dung môi hữu cơ khác, không tan trong nƣớc.

* Tính chất hóa học: diosgenin là một sapogenin steroid thuộc nhóm
spirostan nên có các đặc tính sau:
- Có tính chất tạo bọt: tạo bọt trong môi trƣờng kiềm.
- Các phản ứng màu:
+ Acid sulfuric đậm đặc hòa tan các saponin và cho thấy màu thay đổi từ
vàng, đỏ, lơ-xanh lá hay lơ-tím (Phản ứng Salkowski).
+ Sapogenin hòa tan vào 1ml anhydrid acetic, cho thêm 1 giọt H 2SO4
đậm đặc cho màu xanh lá (Phản ứng Liebermann - Burchardt).
1.4.2. Ứng dụng của diosgenin
- Diosgenin đƣợc chứng minh là có tác dụng duy trì ổn định mức
cholesterol máu và là nguyên liệu khởi đầu cho việc tổng hợp một số sản
phẩm nội tiết tố nhƣ: dehydroepiandrosteron, progesteron. Diosgenin có tác
dụng ngăn ngừa sự mất xƣơng ở mức độ tƣơng tự estrogen. Do vậy diosgenin
đƣợc sử dụng để điều trị cho bệnh nhân sau mãn kinh để làm giảm sự tiến
triển loãng xƣơng [40].
- Diosgenin có tác dụng ức chế kết tập tiểu cầu và huyết khối, kéo dài
thời gian thromboplastin (APTT), thời gian thrombin (TT), thời gian
prothrombin (PT). Do đó, nó có tác dụng trong việc điều trị các bệnh về tim
mạch nhƣ bệnh mạch vành và cơn đau thắt ngực [42].

13