Tổng quan về saponin và bước đầu tìm hiểu về saponin trong hạt trà lâm đồng

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

ĐẶT VẤN ĐỀ

rCHƯƠNG 1:

Trong xã hội hiện đại ngày nay, khi mà cuộc sống con người ngày một nâng cao, môi trường
ngày một ơ nhiễm thì các sản phẩm, hoạt chất có nguồn gốc sinh học, có lợi cho sức khỏe ln
được quan tâm và phát triển.
Một trong số những hoạt chất sinh học được quan tâm, nghiên cứu và ứng dụng rất nhiều
trong y học hiện nay là nhóm hợp chất saponin.
Vậy saponin là gì? Nguồn thu nhận saponin từ đâu?
Có thể nói, nguồn thu nhận saponin là rất phong phú và đa dạng, thế nhưng hiện nay nếu chú
ý, chúng ta có thể nhận thấy rằng, trên các trang web của thế giới đặc biệt là Trung Quốc đang
rao bán rất sơi nổi các sản phẩm saponin trích ly từ hạt trà.
Vậy tại sao, nước chúng ta - một nước trồng và xuất khẩu trà nổi tiếng thế giới - lại khơng
nghiên cứu, khai thác sản phẩm này.
Saponin trích ly từ hạt trà đã được nhiều nước cơng nhận là có ứng dụng nhiều trong ngành
thực phẩm, nhất là trong lĩnh vực đồ uống về khả năng tạo nhũ, tạo bọt rất tốt.
Hơn nữa, hiện nay, chúng ta đều biết rằng, các hạt trà gần như là một phế phẩm trong ngành
công nghiệp trồng trà. Kĩ thuật trồng trà bằng hạt dần đang được thay thế bằng các kỹ thuật trồng
trà vơ tính. Do đó hạt trà hiện nay chỉ là một thứ phế phẩm, không được sử dụng.
Thời gian gần đây có cơng ty TNHH XD TM Huỳnh Gia, 37 Gị Cơng, phường 13, quận 5 tp
HCM, đang rao bán sản phẩm saponin từ trà nhưng theo sự tìm hiểu thì đây đơn giản chỉ là bột
được xây từ một loại hạt trà có nguồn gốc từ Trung Quốc, khơng phải là saponin trích ly từ hạt
trà.
Vậy tại sao các nhà khoa học Việt Nam lại không quan tâm đến saponin trích ly từ hạt trà.
Phải chăng do điều kiện thổ nhưỡng mà hạt trà Việt Nam không chứa saponin hoặc saponin trong
hạt trà Việt Nam khơng có những tác dụng sinh học tốt như saponin trích ly từ hạt trà ở các nước

khác.
Với những lí do đó, tơi quyết định thực hiện đề tài này nhằm giải đáp phần nào những thắc
mắc trên. Cụ thể đề tài : - Tìm hiểu về nhóm hợp chất sinh học saponin.
- Tìm hiểu và nghiên cứu saponin từ hạt trà xanh Lâm Đồng.
SVTH: Võ Ngô Thu Vân

1


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

CHƯƠNG 2:

TỔNG QUAN VỀ SAPONIN
2.1 Tổng quan về saponin [7], [13], [18], [15], [26].
Saponin là một thuật ngữ do L.Kofler, một nhà hóa học người Áo, đề xuất từ năm 1927 trong
cuốn ”Die Saponin”, dùng để chỉ một nhóm hợp chất tự nhiên lớn thường gặp trong thực vật.
Tiền tố sapo có nghĩa là xà phòng; và thực tế thường gặp từ “saponification” có nghĩa là sự xà
phịng hóa trong cả tiếng Anh và tiếng Pháp.
Theo đó, saponin là một glycosid có trọng lượng phân tử lớn (gồm sapogenin-mạch đường),
được thể hiện rõ trong sơ đồ sau:
Saponin

+

Glycon

Aglycon

Đường

Sapogenin

1 Glucose
2 Arabinose
3 Xylose
4 Glucuronic acid

Saponin
trung tính

Saponin
axít

Steroid

Triterpenoids

Hình 2.1: Thành phần của một saponin

SVTH: Võ Ngô Thu Vân

2


Luận văn tốt nghiệp

a.

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Một số tính chất cơ bản của saponin:

Tạo nhiều bọt và bền khi lắc với nước: vì có hoạt tính bề mặt cao do phân tử saponin có
một đầu ưa nước và một đầu kỵ nước. Tính chất này làm cho saponin giống xà phịng: có tính
nhũ hóa và tẩy sạch.
Tính phá huyết: làm vỡ hồng cầu ngay ở nồng độ rất loãng. Người ta cho rằng tính phá
huyết có liên quan đến sự tạo phức giữa saponin với cholesterol và các este của cholesterol trong
màng hồng cầu, nhưng có nhiều trường hợp chỉ số phá huyết và khả năng tạo phức với
cholesterol không tỷ lệ thuận với nhau nên phải xét đến ảnh hưởng của saponin trên các thành
phần khác của màng hồng cầu. Qua việc theo dõi tính phá huyết, người ta thấy rằng cấu trúc của
phần aglycone có tác dụng trực tiếp đến tính phá huyết cịn phần đường có ảnh hưởng đến mức
độ phá huyết. Hồng cầu của các động vật khác nhau cũng bị ảnh hưởng khác nhau đối với 1 loại
saponin. Hồng cầu cừu dễ bị phá huyết nhất nên dùng tốt để tính chỉ số phá huyết, nếu khơng có
máu cừu thì dùng máu của động vật có sừng khác.
Tính độc với cá và một số động vật máu lạnh, động vật thân mềm: Tính chất này được
giải thích do saponin làm tăng tính thấm của biểu mô đường hô hấp làm mất các chất điện giải
cần thiết.
Tính tạo phức với cholesterol hoặc với các chất 3-β-hydroxysteroid khác: Đơi khi người
ta lợi dụng tính chất này để tách saponin hoặc ngược lại, dùng saponin để tách hoặc tinh chế
những chất 3β-hydroxy steroid khác.
Kích ứng niêm mạc, gây hắt hơi, đỏ mắt, có tác dụng long đờm, lợi tiểu, liều cao gây nôn
mửa, đi lỏng.
Tuy nhiên, người ta nhận thấy rằng một số saponin không thể hiện đủ cả 5 tính chất trên, ví
dụ:
Các ginsenosid trong Nhân sâm Panax ginseng, Glycyrrhizin trong Cam thảo, các soyasaponin có trong đậu nành lại khơng có tính phá huyết hoặc tính phá huyết rất kém.
Sarsaparillosid trong lồi Kim cang Smilax aristolochiaefolia hoặc Jurubin trong lồi cà
Solanum paniculatum lại khơng có tính phá huyết cũng khơng có tính tạo phức với Cholesterol.

SVTH: Võ Ngô Thu Vân

3


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Vì vậy, ngày nay để xác định chắc chắn là Saponin người ta dựa vào cấu trúc hóa học của
chúng (Các tính chất vừa nêu trên chỉ có tính chất sơ bộ xác định).
Saponin khó bị thẩm tích vì có phân tử lớn.
Các saponin đều là các chất quang hoạt, phần lớn các sapogenin steroid thì tả truyền,
sapogenin triterpenoid thì hữu truyền. Điểm chảy của các sapogenin thường cao, từ 200 oC trở lên
và có thể trên 300oC.
b. Cảm quan
Các saponin thường khơng màu. Trừ trường hợp các gluco-alkaloid, các saponin khác ít cho
phản ứng màu đặc trưng.
Các saponin thường ở dạng vô định hình.
Đa số các saponin có vị đắng.
c. Tính tan
Saponin tan được trong dung mơi có nước.
Saponin tan khá chun biệt trong n-butanol bão hòa nước.
Saponin kém tan trong các dung mơi hữu cơ kém phân cực.
Saponin có thể bị tủa bởi dung dịch acetat chì kiềm, một số saponin cũng có thể bị tủa bởi
dung dịch acetat chì trung tính.
Các saponin triterpen polycarboxylic cịn có thể tủa trong mơi trường acid vô cơ mạnh (HCl,
H2SO4…) hoặc môi trường amoni sulfat.
d. Phân loại saponin

* Trước đây, dựa vào khả năng tạo tủa trong các môi trường khác nhau, người ta chia saponin
thành 2 loại là saponin trung tính và saponin acid. Theo cách chia này thì:
Saponin trung tính: cho tủa với dung dịch Ba(OH) 2 và chì acetat kiềm.
Saponin acid: tan trong dung dịch kiềm, cho tủa với dung dịch chì acetat, ammonium
sulfat.
* Ngồi ra người ta cũng có thể chia saponin thành 3 loại:
SVTH: Võ Ngô Thu Vân

4


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Saponin acid: trong phân tử có nhóm –COOH
Saponin kiềm: trong phân tử có N, khơng có nhóm –COOH
Saponin trung tính.
* Hiện nay, dựa vào cấu trúc hóa học, người ta chia saponin thành 2 loại chính: saponin
triterpen và saponin steroid.
Saponin
Saponin Steroid
(27C)

Saponin Triterpen
(30C)

Triterpen
5 vịng

Triterpen
4 vịng

Oleanan
Ursan
Lupan
Hopan

Dammaran
Lanostan
Cucurbitan

Spirostan

furostan

Glyco-alkaloid

Spirosolan
Solanidan
Aminofurostan

Hình 2.2: Phân loại các saponin
e. Sự phân bố saponin trong tự nhiên
* Saponin phân bố rất rộng trong thực vật (#500 loài/90 họ)
Saponin triterpen thường gặp ở cây thuộc lớp 2 lá mầm.
Saponin steroid thường gặp ở cây thuộc lớp một lá mầm.
–

Các họ cây thường chứa saponin triterpen:

+ Họ Nhân sâm (Araliaceae)
+ Họ Cà phê (Rubiaceae)
+ Họ Đậu (Fabaceae)

SVTH: Võ Ngô Thu Vân

5


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

+ Họ Viễn chí (Polygalaceae)
+ Họ Rau dền (Amaranthaceae)
+ Họ Bồ hịn (Sapindaceae)
+ Họ Bầu bí (Cucurbitaceae)
+ Họ Cải (Brassicaceae)
–

Các họ cây thường chứa saponin steroid:
+ Họ Hành tỏi ( Liliaceae)
+ Họ Thủy tiên (Amaryllidaceae)
+ Họ Cà (Solanaceae)
+ Họ Kim cang (Smilacaceae)
+ Họ Củ mài (Dioscoreacea)
+ Họ Dứa dại (Agavaceae)

* Bên cạnh đó Saponin cịn có ở một số động vật như các loài:
Hải sâm (Actinopyga agassizi, Holothuria vagabunda, H.polii, H. scabra, H.

leucospilota, H. librica, Stichopus japonicus, S. chloronotus…)
Sao biển, Hải quỳ (Acanthaster planci, Asterina pectinifera, A.forbesi, Patiria
miniata, Pisaster ochraceus, P. brevispinus, Pycnopodia helianthoides…)
Mật của vài lồi Bị cũng có chứa saponin.
2.2 Ngun liệu giàu saponin [14], [10].
a) Nhân sâm
Saponin có mặt trong rất nhiều lồi thực vật, tuy nhiên, có thể
nói, sâm là nguồn nguyên liệu giàu saponin nhất
Sâm có chứa saponin mang dược tính cao và hiệu quả. Sâm
Trung Quốc chứa 15 loại saponin, sâm Mỹ chứa 14 loại saponin, sâm
Hình 2.3: Cây nhân sâm
SVTH: Võ Ngô Thu Vân

Nhật chứa 8 loại saponin, trong khi sâm Hàn Quốc chứa đến 30 loại
6


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

saponin. Sự khác biệt lớn này là do điều kiện địa hình, khí hậu đặc trưng của Hàn Quốc, cùng với
thời gian trồng sâm. Sâm Hàn Quốc nhờ vậy mà có kết cấu tinh vi, giàu mùi vị và đậm hương.
Hiện nay, trong rễ nhân sâm các nhà khoa học đã xác định và biết được gần 30 saponin thuộc
hai nhóm cấu trúc sau:
Cấu trúc nhóm 1:

Hình 2.4: Cấu trúc nhóm 1
Cấu trúc phần đường và tên các saponin thuộc cấu trúc nhóm 1 có trong rễ sâm:
Bảng 2.1: Các saponin thuộc nhóm cấu trúc 1 trong rễ sâm

STT Saponin

R1

R2

1

Gingsenosid-Ra1

-glc -glc

-glc6-ara(p)4-xyl

2

Gingsenosid- Ra2

-glc2-glc

-glc6-ara(f)2-xyl

3

Gingsenosid- Ra3

-glc2-glc

-glc6-glc3-xyl

4

Gingsenosid- Rb1

-glc2-glc

-glc6-glc

5

Gingsenosid- Rb2

-glc2-glc

-glc6-ara(p)

6

Gingsenosid- Rb3

-glc2-glc

-glc6-xyl

7

Gingsenosid- Rc

-glc2-glc

-glc6-ara(f)

8

Gingsenosid- Rd

-glc2-glc

-glc

9

Malonyl-Gingsenosid

-glc2-glc6-Ma

-glc6-glc

10

Malonyl-Gingsenosid

-glc2-glc6-Ma

-glc6-ara(p)

11

Malonyl-Gingsenosid

-glc2-glc6-Ma

-glc6-ara(f)

12

Malonyl-Gingsenosid

-glc2-glc6-Ma

-glc

13

Gingsenosid-Rg3 (20 S)

-glc2-glc

-H

14

Gingsenosid-Rg3 (20 R)

-glc2-glc

-H

15

Gingsenosid-Rh2

-glc

-H

16

Gingsenosid-Rs1

-glc2-glc6-Ac

-glc6-ara(p)

SVTH: Võ Ngô Thu Vân

2

7


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

17

Gingsenosid-Rs2

-glc2-glc6-Ac

-glc6-ara(f)

18

Gingsenosid-R1

-glc2-glc6-Ac

-glc6-glc

19

Gingsenosid-R4

-glc2-glc

-glc6-glc6-xyl

(Ghi chú: glc: glucopyranosyl; Rha: rhamnopyranosyl; Xyl: xylopyranosyl;
ara: arabinopyranosyl; Ac: acetyl; Ma: malonyl)
Cấu trúc nhóm 2:

Hình 2.5: Cấu trúc nhóm 2
Cấu trúc phần đường và tên các saponin thuộc cấu trúc nhóm 1 có trong rễ sâm:
Bảng 2.2: Các saponin nhóm cấu trúc 2 trong rễ sâm
STT

Saponin

1

Gingsenosid Re

-H

-glc2-rha

-glc

Gingsenosid Rf

-H

-glc2-glc

-H

3

20-gluco-gingsenosid Rf

-H

-glc2-glc

-glc

4

Gingsenosid Rg1

-H

-glc

-glc

5

Gingsenosid Rg2 (20S)

-H

-glc2-rha

-H

Gingsenosid Rg2 (20R)

-H

-glc2-rha

-H

7

Gingsenosid Rh1 (20S)

-H

-glc

-H

8

Gingsenosid Rh1 (20R)

-H

-glc

-H

Gingsenosid R1

-H

-glc2-xyl

-glc

2

6

9

R1

R2

R3

(Ghi chú: glc :glucopyranosyl; Rha: rhamnopyranosyl; Xyl: xylopyranosyl)
SVTH: Võ Ngô Thu Vân

8


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Saponin là thành phần chính tạo nên giá trị của sâm. Sự khác biệt về mặt giá trị giữa hồng
sâm và bạch sâm cũng do chính hàm lượng và tính chất của saponin chứa trong chúng quyết
định. Hồng sâm có giá trị hơn bạch sâm là do hồng sâm chứa rất nhiều loại saponin mới, thêm
nữa, hoạt tính dược học của nó rất tích cực.
Thế giới đã chứng minh được rằng chính nhờ các thành phần saponin chứa trong chúng mà
sâm có những tác dụng sinh học:
- Tăng cường hoạt động của não
- Chữa lành và phòng bệnh tiểu đường
- Chữa lành và phòng bệnh ung thư máu
- Chữa lành và phòng bệnh xơ cứng động mạch.
b) Bồ kết
Hiện nay, saponin thường được chiết từ quả bồ kết vì quả bồ kết cũng là nguồn nguyên liệu
rất giàu saponin.
Năm 1961 Đỗ Tất Lợi, G. Herman và I. Ciulei chiết saponin từ bồ kết với hiệu suất 10%.

Năm 1966 các tác giả trên công bố đặc điểm của một saponin như sau: Chỉ số phá huyết là
35.000; Sau khi thủy phân thì thu được aglycon có điểm chảy 291-298oC, xác định thuộc dẫn chất
β-amyrin.
Năm 1967, Nguyễn Đăng Tâm phân lập saponin của bồ kết đặt tên là boketosid đã xác định
một saponin có aglycon là acid oleanolic có phần đường là glucose + arabinose + xylose. Một
aglycon của saponin thứ hai là acid echynocystic.
Năm 1973, Ngơ Thị Bích Hải tách được một saponin đặt tên là australosid có phần aglycon là
acid echynocystic, phần đường có hai mạch: một mạch nối vào OH- ở C-3 gồm có D-xylose, Larabinose, D-glucose theo tỉ lệ 2:1:1. Cịn mạch ở C-28 theo dây nối ester gồm D-xylose, Dgalactose theo tỉ lệ 1:1.
c) Tam thất

SVTH: Võ Ngô Thu Vân

9


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến
Ngoài ra, Tam thất cũng là một nguồn nguyên liệu rất giàu
saponin, thành phần chính của tam thất là các saponin thuộc
nhóm dammaran mà phần aglycon cũng là 2 chất
protopanaxadiol và protopanaxatriol như ở nhân sâm. Sau đây
là các saponin có trong rễ củ:
a) Các saponin có phần aglycon là protopanaxadiol:
G-Rb1; G-Rb2; G-Rd; Gy-XVII, N-R4; N-Fa.
b) Các saponin có phần aglycon là protopanaxatriol:

Hình 2.6: Cây tam thất

G-Re; G-Rg1; G-Rg2; G-Rh1; 20Glc-G-Rf; N-R1; N-R2; NR1; NR6

Trong số các saponin trên, G-Rb1 có hàm lượng 1,8% và G-Rg 1 là 1,9% cịn G-Rb2 và G-Rc
thì rất thấp.
(Chú thích: G= Gingsenosid, Gy: gypenosid, N=notoginsenosid)
Các bộ phận khác của cây như rễ con, lá hoa đều có saponin nhóm dammaran đã được nghiên
cứu.
2.3 Cấu tạo và tính chất một số saponin [18], [13], [7]
2.3.1 Saponin triterpen
Phần aglycon của các saponin triterpenoid có một khung hydrocarbon với 30 carbon. Khung
hydrocarbon có thể chia thành 6 nhóm hemiterpen xắp xếp theo qui tắc đầu đi (trừ vịng C đối
với phân nhóm Oleanan; trừ vịng C và E đối với phân nhóm Ursan…)

Hình 2.7: Phần aglycon của saponin triterpen
SVTH: Võ Ngô Thu Vân

10


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Saponin triterpen chiếm đa số trong các saponin đã gặp trong tự nhiên; Đến nay đã biết
khoảng 360 sapogenin và 750 saponin triterpen tương ứng.
Saponin triterpen được chia thành 2 nhóm :
- Saponin triterpenoid pentacyclic (5 vịng)
- Saponin triterpenoid tetracylic (4 vịng)
a. Nhóm saponin triterpen 5 vịng
Phần aglycon này có cấu trúc 5 vịng và được phân thành 4 phân nhóm chính: Oleanan,
Ursan, Lupan, Hopan.

a.1 Phân nhóm Oleanan (Olean)
Chiếm đa số trong nhóm saponin triterpen.
Phần sapogenin thường là β-amyrin (3- β-hydroxy olean-12-en)

Hình 2.8: Khung oleanan

Hình 2.9: β-amyrin

Nhóm Oleanan có thể có một mạch đường (monodesmosid), hoặc hai mạch đường
(bidesmosid).
Vài saponin có 3 mạch đường (tridesmosid)
Nếu là monodesmosid thì mạch đường thường gắn vào nhóm –OH ở C-3 theo nối acetal.
Nếu là bidesmosid thì mạch đường thứ hai thường gắn vào nhóm –COOH ở C-28 theo đường
nối ester (tạo pseudo-glycosid).
Trong một mạch đường thường có từ 1 đến 6 phân tử đường. Các đường thường gặp là
glucose, galactose, rhamnose, xylose, arabinose, acid glucuronic, acid galacturonic…
SVTH: Võ Ngô Thu Vân

11


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Những sapogenin thường gặp

Hình 2.10: Acid oleanolic

Hình 2.12: Hederagenin

Hình 2.11: Acid cincholic

Hình 2.13: Gypsogenin

Trong phân nhóm Oleanan thì acid Oleanolic là sapogenin phổ biến nhất.
a.2 Phân nhóm Ursan
Ít gặp hơn phân nhóm Oleanan. Phần sapogenin của chúng thường là dẫn chất từ -amyrin =
3β-hydroxy Ursan-12en. (Cấu trúc cũng tương tự nhóm oleanan chỉ khác là nhóm methyl ở C30
khơng đính vào C20 mà dính vào C19). Ở C-28 thường là nhóm -COOH. Đơi khi, nhóm -COOH
cịn có ở C-27.
Các sapogenin thường gặp:
Acid quinovic (có trong vỏ thân Canhkina).
Acid asiatic, acid Madecassic, acid Madasiatic (là các sapogenin của saponin có trong lá rau
má Centella asiatica) thuộc phân nhóm này.

SVTH: Võ Ngơ Thu Vân
Hình 1.14: Khung Ursan

12
Hình 1.15: -amyrin=3 βhydroxy Ursan-12en


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Hình 2.16: Acid Quinovic

Hình 2.17: Cinchonin glycosid B

Hình 2.18: Asiatic acid

Hình 2.19: Acid Madecassic

a.3 Phân nhóm Lupan (Lupeol)
Phân nhóm này ít gặp trong tự nhiên…
Đa số các sapogenin thuộc phân nhóm Lupan đều có:


Vịng E là vịng 5 cạnh



Δ20-29 (ngồi vịng E), khơng có Δ12: đây là điểm khác với Oleanan.

SVTH: Võ Ngơ Thu Vân

13


Luận văn tốt nghiệp


GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến
Nhóm β-OH ở C-3, nhóm β-COOH ở C-28, giống như ở Oleanan.

Chú ý: Như đa số triterpen khác, phân nhóm Lupan cũng có gem-dimethyl ở C-4

Hình 2.20: Khung Lupan

Hình 2.22: Betulin

Hình 2.21: Lupeol

Hình 2.23: Acid Betulinic

a.4 Phân nhóm Hopan:
Phân nhóm này cũng hiếm gặp. Trong cấu trúc thường có nhóm β-OH ở C-3.
Đây cũng là vị trí thường tạo O-glycosid với đường. (Vịng E là vịng 5 cạnh, C22 ở ngồi
vịng, nhóm methyl gắn vào C18 thay vì gắn vào C17)

Hình 2.24: Khung Hopan

SVTH: Võ Ngơ Thu Vân

Hình 2.25: Mollugogenol-B

14


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

b. Nhóm saponin triterpen 4 vịng
Các saponin loại này cũng có 30 carbon. Cấu trúc gồm 4 vòng A, B, C và D. Trong đó D là
vịng 5 cạnh. Phía ngồi vịng D là 1 mạch nhánh có 8 carbon (từ C-20 đến C-27).
Nhóm này có 3 phân nhóm chính
o Dammaran

o Lanostan
o Cucurbitan (mỗi phân nhóm này đã biết được khoảng 30 chất)

Hình 2.26: Khung Dammaran

Hình 2.27: Khung Lanostan

Hình 2.28: Khung Cucurbitan

b.1 Phân nhóm Dammaran
Các saponin nhóm Dammaran thường gặp ở các cây thuộc chi Panax (họ Araliaceae). Đáng
chú ý nhất là saponin của cây nhân sâm (Panax ginseng) chúng được gọi chung là các Ginsenosid
hoặc Panaxosid.
Các saponin này có thể có 1 hoặc 2 mạch đường. Các mạch đường này thường gắn vào các
nhóm –OH (ở C-3 và C-6 hoặc C-3 và C-20) để tạo O-glycosid.
Nhóm Dammaran cịn gặp trong hạt Táo ta (Ziziphus jujuba Mill, họ Rhamnaceae)

Hình
Proto-panaxadiol
(R=H)
SVTH:
Võ2.29:
Ngơ Thu
Vân
Proto-panaxtriol (R=OH)

Hình 2.30: Panaxadiol (R=H)
Panaxatriol (R=OH)
Hình 1.30 Panaxadiol (R=H)
Panaxtriol (R=OH)

15


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

b.2 Phân nhóm Lanostan
Đại diện cho nhóm này là các saponin gặp trong nhiều loài hải sâm (Holothuria sp.)
Cho đến nay đã biết được khoảng 50 chất thuộc nhóm này, một số saponin điển hình
Holothurin A, B; Holotoxin A, B
Sapogenin phân nhóm này thường có
Một nhóm β-OH ở C-3 (mạch đường thường gắn vào đây)
Một gem-dimethyl ở C-4, một nối đôi ở C-9 đến C-11.
Một nhóm Oxo (ceton) ở C-16.
Các saponin nhóm này có tính phá huyết rất mạnh và rất độc với cá ( Nồng độ khoảng 10ppm
cũng đủ giết chết cá trong vài phút).
b.3 Phân nhóm Cucurbitan
Các saponin có khung Cucurbitan được gọi chung là các Cucurbitacin. Cucurbitacin là những
chất có vị đắng, thường gặp ở họ Cucurbitaceae trong các chi Citrullus, Coccinia, Cucumis..., có
cấu trúc khung khá gần với phân nhóm Lanostan, Dammaran.
Trong tự nhiên, các Cucurbitacin thường ở dạng glycosid (thường là β-O-glucosid, hay gặp ở
-OH/C-2). Nếu trong cây có sẵn enzym β-glucosidase, thì khi phân lập chỉ thu được dạng
sapogenin.

SVTH: Võ Ngơ Thu Vân
Hình 2.31: Khung Cucurbitan

16

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Trong cấu trúc Cucurbitacin thường có:
o

Nhóm oxo (ceton, >C=O) ở C-1, C-11 và C-22.

o

Các nhóm –OH ở C-2, C-3, C-6, C-16, C-20β, C-25.

o

Nối đơi ở C-5 đến C-6, gem-dimethyl ở C-4.

o

Nhóm methyl gắn vào C9 thay vì C10 như ở các nhóm khác.

Một số chất điển hình: Cucurbitacin A, B, C,...đến R, S, T (khoảng 30 chất).
b.4 Các phân nhóm đặc biệt khác:
Một vài saponin triterpen pentacyclic chỉ có 29C (nor-triterpen) hoặc 28C (bisnor- triterpen).
Các nhóm này ít được chú ý.
2.3.2 Saponin steroid (SS)
Có phân bố hẹp hơn saponin triterpen. Các sapogenin loại này gồm 27C thường có 4 vịng
chính A, B, C, D cấu tạo theo kiểu steroid.

Thường thì mạch nhánh 8C (C-20  C-27) tạo thành 2 dị vòng nữa (vòng E và vịng F)
Chú ý:
Vị trí 2 vịng C/D ln là trans (cịn ở glycosid trợ tim thì C/D ln là cis)
So với saponin triterpen, saponin steroid ln có di-β-methyl ở C-10 và C-13, ở vịng A
khơng có nhóm gem-dimethyl.

SVTH: Võ Ngô Thu Vân

17


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

a) Nhóm Spirostan (nhóm spirostanol)
Chiếm đa số trong saponin steroid, đến nay đã biết được khoảng 100 aglycon và hơn 150
saponin tương ứng. Vòng E là vòng epoxy 5 cạnh (hydrofuran), vòng F là vòng epoxy 6 cạnh
(hydropyran). Hai vòng E và F có chung 1 carbon C-22. Do vậy mạch nhánh 8C này được gọi là
mạch nhánh spiroacetal (spiroketal = xoắn)
Ở C-3 thường có nhóm β-OH, vài trường hợp là -OH. Mạch đường thường phân nhánh
phức tạp, mạch đường này thường tạo nối glycosid với nhóm -OH ở C-3 (đơi khi ở C-1).
Trong nhóm spirostan đáng chú ý có Diosgenin là 1 sapogenin chiết xuất chủ yếu từ các lồi
có thân thuộc chi Dioscorea họ Dioscoreaceae. Diosgenin cịn gặp ở cây Mía dị Costus
speciosus. Diosgenin là ngun liệu chính để tổng hợp các dẫn chất steroid dùng làm thuốc.
Ngồi ra cịn có Tigogenin, Hecogenin có chủ yếu trong các chi Yucca, Agave. (Hecogenin có
cấu trúc như Tigogenin nhưng thêm nhóm Oxo ở C-12).

Hình 2.32: Diosgenin

Hình 2.33: Hecogenin

b) Nhóm Furostan (Nhóm Furostanol)
Cấu trúc cũng giống nhóm Spirostan, chỉ khác là vịng F mở.

Hình 2.34: Khung Furostan
SVTH: Võ Ngơ Thu Vân

18
Hình 2.35: Sapogenin của Sarsa-parillosid


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Vị trí tạo O-glycosid: -OH ở C3 hay –OH ở C-26.
Những chất furostan kiểu Sarsa-parillosid dưới tác dụng của acid (do sử dụng trong quá trình
chiết xuất, thủy phân...) hoặc tác dụng của enzym (do có sẵn trong dược liệu) thì sẽ xảy ra hiện
tượng:
-

Mạch đường ở C-26 bị cắt, xuất hiện lại nhóm –CH2OH.

-

Loại bỏ 1 phân tử H2O, đóng vịng F (vịng hydropyran): trở thành nhóm
spirostan.

Điều này được ứng dụng trong thực tế: hiệu suất chiết nhóm spirostan sẽ tăng nếu ta thái

mỏng dược liệu rồi ủ vài ngày ở 37oC (do enzym trong cây sẽ biến nhóm furostan thành
spirostan)
c) Nhóm Glyco-alkaloid (glycosid alkaloid steroid)
Thường gặp trong họ Cà (Solanaceae). Nhóm glyco-alkaloid cũng có tính phá huyết, tạo phức
với cholesterol...Saponin thuộc nhóm này cịn được gọi là saponin kiềm. Cấu trúc của chúng gồm
27 carbon, chia thành 6 vịng, trong đó E và F là 2 dị vòng. Dựa vào cấu trúc, có thể chia nhóm
này thành 2 phân nhóm spirosolan và Solanidan.
c.1 Phân nhóm Spirosolan
Có cấu trúc tương tự nhóm Spirostan nhưng ở vòng F nguyên tử -O- thay bằng -NHThường gặp trong họ Cà (Solanaceae) như cà chua, cà lá xẻ, khoai tây...
Hai sapogenin điển hình của phân nhóm này là Solasodin (22 N) và Tomatidin (22β N)

SVTH: Võ Ngô Thu Vân

19


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Solasodin cũng là một nguyên liệu để tổng hợp Progesterol (làm thuốc ngừa thai), Cortison và
một số thuốc steroid khác.

Hình 2.36: Solasodin

Hình 2.37: Tomatidin

c.2 Phân nhóm Solanidan:
Hai vịng E và F chung nhau 1 carbon và 1 nitơ. Điển hình của phân nhóm này là Solanidin (1
genin của Solanin có trong mầm khoai tây)

Hình 2.38: Solanidan
Solanidin cũng là 1 nguyên liệu dùng để bán tổng hợp các thuốc steroid.
c.3 Nhóm aminofurostan:
Nó tương tự như nhóm furostan nhưng ở vị trí C-3 đính nhóm NH 2. Đại diện cho nhóm này là
hợp chất jurubin có trong Solanum paniculatum.
d) Các nhóm đặc biệt khác
Ít gặp trong tự nhiên, ví dụ Proto-meteogenin, Amino-furostan, Avenacosid, Kryptogenin, spinasterol, Polypodo-saponin...

SVTH: Võ Ngô Thu Vân

20


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Các saponin steroid có trong sao biển (starfish) và hải quỳ (brittle star) gọi là các Asterosaponin hiện cũng được chú ý nghiên cứu vì nhiều chất trong số này có tác dụng kháng khối u,
kháng tế bào ung thư trên các mô hình thực nghiệm.
2.4 Các phương pháp định tính saponin [18], [14], [4], [8]
a) Xác định sơ bộ:
-Nhỏ vài giọt dịch chiết cồn vào 1 ống nghiệm chứa sẵn một ít nước.
-Lắc mạnh rồi để yên. Xác định là dương tính khi bọt nhiều và bền sau 15 phút.
b) Phân biệt saponin triterpen và saponin steroid (Trắc nghiệm Fontan-Kaudel)
Vài giọt dịch chiết cồn được cho vào 2 ống nghiệm, 1 ống chứa 5ml HCl 0,1N (có pH=1) và
1 ống chứa 5ml NaOH 0,1N (có pH =13). Lắc mạnh 1 phút, để yên rồi quan sát cột bọt.
-Saponin triterpen: cột bọt ở ống có pH=13 cao bằng cột bọt ở ống có pH=1.
-Saponin steroid: cột bọt ở ống có pH=13 cao hơn cột bọt ở ống có pH=1.
Đây chỉ là nhận định sơ bộ, kết quả không thật sự chắc chắn.

c) Sự phá huyết:
* Hiện tượng
Khi cho hồng cầu vào một dung dịch saponin lỗng thì màng hồng cầu dễ bị vỡ, hemoglobin
khuếch tán ra, làm dung dịch có màu hồng đỏ. Đây là hiện tượng phá huyết (R. Kobert, 1887).
Sự phá huyết gọi là hoàn toàn khi để yên một thời gian, màu hồng đỏ này vẫn cịn, khơng có
hồng cầu lắng đọng.
* Cách quan sát
Trên lame, soi kính hiển vi: Nhỏ trực tiếp 1 giọt máu lên lame, quan sát hồng cầu trước và sau
khi thêm 1 giọt dung dịch saponin.
Trong ống nghiệm: Cho vào ống nghiệm vài ml dịch treo máu (khơng có Fibrin, đã được pha
lỗng với dung dịch đệm sinh lý). Nhỏ dung dịch chứa saponin vào ống nghiệm này, lắc nhẹ và
đều. Để yên 6 giờ ở nhiệt độ phòng, dung dịch của ống bị phá huyết sẽ đỏ hồng đều và trong.
Nếu phá huyết hoàn tồn: khơng có hồng cầu lắng đọng.
SVTH: Võ Ngơ Thu Vân

21


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Trên đĩa thạch - máu: Rót dung dịch saponin vào các lỗ đục trên mặt thạch hoặc thả những đĩa
giấy tẩm dung dịch saponin lên mặt thạch - máu, quan sát vòng phá huyết (khơng cịn màu đỏ
hồng) ở quanh lỗ hoặc quanh đĩa giấy.
Trên bản mỏng: Phun dung dịch máu loãng lên bản mỏng, vết saponin nếu có sẽ tạo thành
những vệt trắng trên nền đỏ hồng.
d) Tính độc với cá, cơn trùng
Ở những nồng độ rất thấp, saponin có thể làm chết cá (và một số động vật máu lạnh, một số
cơn trùng khác như ốc sên, mối…)

Độc tính trên cá của saponin được giải thích là do saponin làm tăng tính thấm của biểu mơ
đường hơ hấp, làm mất những chất điện giải cần thiết của cá, làm cá chết rất nhanh.
Có thể dựa vào độc tính trên cá để định tính hoặc định lượng saponin.
e) Các phản ứng màu của saponin
* Saponin nói chung:
Phản ứng Salkowski (thực hiện trong ống nghiệm)
Saponin/CHCl3 + H2SO4 5-10%EtOH  màu vàng, hồng, đỏ, xanh lá đến tím.
Phản ứng Carr-Price (trong ống nghiệm hoặc bản mỏng sấy nóng)
Saponin/CHCl3 + SbCl3/CHCl3  màu hồng hoặc đỏ (soi UV: saponin triterpen cho huỳnh
quang xanh, saponin steroid cho huỳnh quang vàng).
Phản ứng Liebermann-Burchard (trong ống nghiệm)
Trong môi trường có Ac2O + H2SO4, các triterpen có nối đơi, các triterpen có nhóm –OH và
các steroid sẽ cho màu khác nhau. Vì các saponin triterpen tạo màu hồng đến đỏ tím trong khi các
saponin steroid cho màu xanh đến xanh lá nên phản ứng Liebermann-Burchard có thể dùng để
phân biệt saponin triterpen và saponin steroid.
Ghi chú:
Để thực hiện phản ứng Liebermann-Burchard dễ dàng, mẫu thử được hòa trong hỗn hợp gồm
1V CHCl3 + 1V Ac2O, lọc lấy phần dung dịch, cho vào một ống nghiệm thật khô sao cho chiều
SVTH: Võ Ngô Thu Vân

22


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

cao lớp dịch lọc này khoảng 2-3 cm. Đặt ống nghiệm nằm nghiêng và cố định (tuyệt đối khơng
cầm trên tay) sau đó nhẹ nhàng nhỏ acid sulfuric đậm đặc (d = 1,84) chảy theo thành ống nghiệm
và chìm xuống đáy. Quan sát thấy (a): vịng ngăn cách có màu nâu, đỏ, tím hoặc (b): màu xanh

dương, xanh lá từ từ khuếch tán lên lớp dung dịch phía trên.
Phản ứng với các aldehyd thơm (thường thực hiện trên bản mỏng)
Anisaldehyd, vanillin (và một số aldehyd thơm khác) trong môi trường acid vô cơ mạnh (acid
sulfuric, phosphoric, perchloric…) sẽ tạo màu khác nhau với các sapogenin khác nhau. Cực đại
hấp thu của các sản phẩm này thường nằm trong vùng nhìn thấy, khoảng 510 - 620nm. Đó là do
các sapogenin bị khử nước, tạo các nối đôi và tác dụng với các aldehyd tạo nên những sản phẩm
ngưng tụ có màu. Với thuốc thử là vanillin - acid sulfuric thì
-Các saponin spirostan sẽ cho 2 cực đại hấp thu trong vùng 445 - 460 nm.
-Các saponin triterpen có nhóm –OH/C-23 sẽ cho 1 cực đại hấp thu khoảng 460 485 nm.
* Saponin triterpen:
Phản ứng Rosenhein
Saponin triterpen/CHCl3 + vài giọt trichloracetic 90%  màu tím, sau 20 phút  màu xanh
lơ.
Phản ứng Noller
Saponin triterpen + SnCl2  màu đặc trưng và bền 1 giờ.
Phản ứng Rosenthaler (bản mỏng sấy nóng)
Saponin triterpen/EtOH + vanillin 1%/EtOH + HCl đđ  màu tím hoa cà.
* Saponin steroid
Phản ứng với thuốc thử Sannié (Sannié-Heitz-Lapin, dùng cho SKLM)
Phun dung dịch vanillin 1% EtOH lên bản mỏng, sấy 120 oC / 3 phút, phun tiếp hỗn hợp Ac 2O
- H2SO4 (12:1); vết saponin steroid cho màu vàng.
f) Sắc ký lớp mỏng
SVTH: Võ Ngô Thu Vân

23


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Chất hấp phụ
Thông dụng nhất là lớp mỏng silicagel, thường dùng loại bản tráng sẵn trên nền nhơm, nền
chất dẻo hay nền kính, sillicagel đặc biệt thích hợp đối với các sapogenin.
Mẫu thử
Chuẩn bị dịch chấm sắc ký lớp mỏng chứa sapogenin:
Bột dược liệu (hoặc saponin toàn phần) được đun hồi lưu với H 2SO4 0,5M. Để nguội lọc cả
cặn và bã dược liệu đem sấy khơ. Sau đó chiết sapogenin bằng dung mơi hữu cơ nóng (Hồi lưu
hoặc soxhlet với dung mơi là CHCl 3). Dịch chiết được làm khan với bột Na 2SO4 khan. Cơ dịch
CHCl3 đến cắn khơ, hịa cắn này với một ít CHCl 3-MeOH (1:1), lọc thu lấy dịch trong chứa
sapogenin dùng để chấm sắc ký.
Dung môi khai triển
Đối với saponin nói chung, thơng dụng nhất là hệ
-CHCl3 - MeOH-H2O (65: 35:10)
Đối với các saponin phân cực, người ta hay dùng hệ
-nBuOH - AcOH-nước (4: 1: 5) hoặc
-CHCl3 - MeOH-AcOH băng-nước (15: 8: 3: 2) hoặc
-CHCl3 - MeOH-AcOH băng-nước (16: 3: 8: 2)
Đối với các ginsenosid, người ta hay dùng hệ
-nBuOH - EtOAc-nước (4: 1: 2)
Thuốc thử hiện màu
-Thuốc thử Liebermann - Burchard
-Thuốc thử Anisaldehyd - sulfuric
-Thuốc thử Vanillin - sulfuric
-Thuốc thử Carr - Price (Sannié)

SVTH: Võ Ngô Thu Vân

24

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Ngọc Yến

Tóm lại, trong kỹ thuật phân tích saponin bằng sắc ký lớp mỏng, chất hấp phụ thông dụng
nhất là silicagel. Dung môi khai triển và thuốc thử phát hiện thì rất nhiều, ở đây chỉ giới thiệu
một số dung môi, thuốc thử thông dụng và tổng quát. Khi cần nghiên cứu một dược liệu cụ thể,
có thể tham khảo các tài liệu chuyên đề tương ứng.
g) Phổ hồng ngoại
Giúp biện giải cấu trúc.
h) Phổ tử ngoại
Đa số các saponin đều khơng có nhóm mang màu (chromophore) nên không cho đỉnh hấp thu
trong vùng UV. Ngoại trừ một số trường hợp chất có dây nối đôi cho băng hấp thu trong vùng
205-120 nm. Tuy vậy
Khi cho tác dụng với 1 tác nhân khử nước mạnh (H 2SO4 đđ), trong cấu trúc saponin sẽ xuất
hiện những nối đơi. Khi đó chúng sẽ tạo màu; do vậy có thể đo phổ hấp thu UV được.
Có thể căn cứ vào phổ UV để phân biệt saponin triterpen với saponin steroid vì saponin
triterpen trong H2SO4 đậm đặc ln ln có λmax = 310 nm.
Phổ tử ngoại cũng cịn được dùng để định lượng saponin.
2.5 Chiết xuất và tinh chế saponin [13], [18]
2.5.1 Chiết xuất saponin
Cũng như một số lớn các hoạt chất khác có trong thực vật, muốn chiết xuất được saponin thực
sự có trong tự nhiên thì nguyên liệu cần phải làm khô nhanh, bảo quản cẩn thận. Tuy nhiên cũng
có trường hợp trong sản xuất người ta lại ủ nguyên liệu để enzym có sẵn trong thực vật hoạt động
nhầm tăng hoạt chất mong muốn. Trường hợp diosgenin là một ví dụ. Blunden và Hardman (J.
Phar. Pharmacol. 1963, 15, 273) bằng phương pháp ủ đã tăng sapogenin steroid trong củ tươi
Dioscorea belizensis lên 5 đến 15%. Hardman và Brain (Phytochem, 1971, 10, 519) cũng đã dùng
phương pháp ủ củ Dioscorea deltoidea và hạt của Trigonella foenumgrccum với indol-3-acetic
axit và gilberelic axit đã tăng hiệu xuất sapogenin đến 35%. Shag, Bhavsar và Seth cũng áp dụng

phương pháp ủ thân rễ mía dị - Costus speciosus thu hoạch ở những cây 60 ngày tuổi thấy hàm
lượng diosgenin tăng lên hết sức cao. Tác giả đã thái thân rễ tươi cây mía dị rồi ủ ở 37 oC với
nước có thêm những dung dịch điều hịa tăng trưởng trong 24 giờ rồi sau đó định lượng bằng
SVTH: Võ Ngơ Thu Vân

25