Luận Văn Thạc Sĩ Nghiên Cứu Các Phương Pháp Phân Lập Zerumbon Có Chất Lượng Cao Từ Thân Rễ Cây Gừng Gió

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------------

LÊ THỊ THÙY

NGHIÊN CỨU CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN LẬP ZERUMBON CÓ CHẤT
LƢỢNG CAO TỪ THÂN RỄ CÂY GỪNG GIÓ
(ZINGIBER ZERUMBERT SM) VÀ CHUYỂN HÓA ZERUMBON THÀNH CÁC
HỢP CHẤT CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2011


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................... 4
1.1. Khái quát về chi Gừng (Zingiber) ................................................................. 4
1.1.1. Đặc điểm thực vật của các cây chi Gừng: .................................................. 4
1.1.2. Sinh thái, sinh trƣởng và phát triển. ........................................................... 4
1.2. Khái quát về cây Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm) ................................... 6
1.2.1. Đặc điểm thực vật ................................................................................... 7
1.2.2. Nguồn gốc và phân bố của cây Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm) ...... 8
1.2.3. Thành phần hóa học của Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm) ................ 9
1.2.3.1. Các tecpenoit và tinh dầu của Gừng gió .......................................... 9
1.2.3.2. Các curcuminoit ............................................................................. 16
1.2.3.3. Các flavonoit .................................................................................. 17
1.3. Công dụng và các hoạt chất sinh học của Gừng gió (Zingiber zerumbet Sm)
............................................................................................................................ 20

1.3.1. Gừng gió trong y học các dân tộc Phƣơng Đông ................................ 20
1.3.2. Các hoạt chất sinh học của Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm) ........... 20
1.3.3. Zerumbone và hoạt tính sinh học ......................................................... 22
1.3.3.1. Zerumbone và hoạt tính sinh học ................................................... 22
1.3.3.2. Cơ chế oxi hóa khử [12] ................................................................ 24
1.3.3.3. Cơ chế thúc đẩy quá trình tự chết (apoptosis mechanism) ............ 25
1.3.4. Phân lập và chuyển hóa Zerumbone .................................................... 27
1.3.4.1. Phân lập Zerumbone ...................................................................... 27
CHƢƠNG 2 ........................................................................................................... 33
ĐỀ TÀI, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM ...................... 33
2.1. Đề tài, mục tiêu, nội dung ........................................................................... 33
2.1.1. Đề tài..................................................................................................... 33
2.1.2. Mục tiêu của đề tài................................................................................ 33
2.1.3. Nhiệm vụ của đề tài .............................................................................. 33
2.2.1. Thiết bị nghiên cứu ............................................................................... 34
2.2.2. Các hóa chất .......................................................................................... 34
2.3. Thực nghiệm................................................................................................ 35
2.3.1. Nghiên cứu các phƣơng pháp phân lập zerumbone từ thân rễ cây gừng
gió ................................................................................................................... 35
2.3.1.1. Nguyên liệu và phƣơng pháp xử lý ................................................... 35
2.3.1.2. Điều chế cặn chiết không phân cực ............................................... 35
2.3.1.3. Phân lập Zerumbone có chất lƣợng cao từ cặn chiết không phân cực
bằng sắc ký cột ............................................................................................ 35
2.3.1.4. Phân lập Zerumbone chất lƣợng cao từ cặn chiết không phân cực
bằng phƣơng pháp sắc ký lớp mỏng điều chế (SKLMĐC) ........................ 36
2.3.1.5. Điều chế zerumbone có chất lƣợng cao từ cặn chiết phần không
phân cực bằng phƣơng pháp kết tinh phân đoạn ........................................ 38
2.3.2. Điều chế các dẫn xuất của Zerumbone ................................................. 39

2.3.2.1. Điều chế amino zerumbone ( ZerNH2) .......................................... 39
2.3.2.2. Điều chế 3- isopropylaminozerumbone ......................................... 39
2.4. Khảo sát hoạt tính chống ung thƣ của các dẫn xuất của Zerumbone .......... 39
CHƢƠNG 3 ........................................................................................................... 41
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................................... 41
3.1. Điều chế Zerumbone chất lƣợng cao ( 99%) ............................................ 41
3.1.1. Nguyên liệu cho điều chế zerumbone .................................................. 41
3.1.2. Điều chế phần không phân cực (dầu Zerumbone) và zerumbone tinh
khiết ................................................................................................................ 41
3.2. Tổng hợp một số dẫn xuất của zerumbone và khảo sát hoạt tính chống ung
thƣ của chúng ..................................................................................................... 46
3.2.1. Tổng hợp 3- amino và 10- amino Zerumbone ...................................... 46
3.2.2. Tổng hợp 3- isopropylamino zerumbone ............................................. 51
3.3. Khảo sát hoạt tính chống ung thƣ của 3-isopropylaminozerumbone .......... 54
KẾT LUẬN ............................................................................................................ 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 56

2


LỜI MỞ ĐẦU
Gừng gió (Zingiber zerumbet Sm) là cây thuốc dân tộc nổi tiếng từ lâu đời
không chỉ ở nƣớc ta mà cịn ở rất nhiều nƣớc Đơng Nam Á nhƣ Indonexia, Thái
Lan, Miến Điện…
Gừng gió là cây mọc hoang dại phổ biến ở nƣớc ta từ Bắc tới Nam, đặc biệt
là ở các tỉnh miền núi nƣớc ta.
Hợp chất có hoạt tính sinh học chính của gừng gió là Zerumbone- nó là chất
có hoạt tính phịng ngừa và chống ung thƣ mạnh trên 10 loại ung thƣ khác nhau,
đặc biệt là ung thƣ gan và ung thƣ vú. Vì vậy, gần 20 năm trở lại đây, Zerumbone
nhận đƣợc sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới, đặc biệt là các

nhà khoa học Nhật Bản và Mỹ. Ngoài ra những nghiên cứu gần đây của các nhà
khoa học đã chứng minh rằng dẫn xuất của zerumbone cũng có hoạt tính phịng
ngừa và chống ung thƣ mạnh. Chính vì vậy mà chúng tơi đặc biệt quan tâm tới
việc điều chế zerumbone có chất lƣợng cao từ cây gừng gió để chuyển hóa
zerumbone thành các chất khác nhau nhằm tạo ra đƣợc những hợp chất có hoạt
tính sinh học phục vụ cho ngành y dƣợc. Đấy cũng chính là lí do mà chúng tơi
chọn đề tài:“ Nghiên cứu các phương pháp phân lập zerumbone có chất lượng cao
từ thân rễ cây gừng gió( Zingiber zerumbet Sm) và chuyển hóa zerumbone thành
các hợp chất có hoạt tính sinh học.”

3


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Khái quát về chi Gừng (Zingiber)
Họ Gừng (Zingiberaceae) có nhiều chi và nhiều lồi khác nhau. Hầu hết các
loại cây thuộc họ Gừng phân bố chủ yếu ở các nƣớc Đông Nam Á, Trung Quốc,
Ấn Độ và Nhật Bản… Theo các tác giả Võ Văn Chi và Dƣơng Đức Tiến đã tổng
kết, họ Gừng có 45 chi gồm hơn 1300 loài, phân bố ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt
đới. Riêng ở Việt Nam, họ Gừng có 8 chi gồm 25 loài khác nhau phân bố rải rác từ
Bắc tới Nam [4,5].
Chi Gừng (Zingiber) gồm khoảng 100 loài, phân bố chủ yếu ở các khu vực
nhiệt đới Châu Á và Châu Úc. Trung tâm phong phú nhất của chi Gừng là ở các
nƣớc Đông Nam Á.
1.1.1. Đặc điểm thực vật của các cây chi Gừng:
- Các cây thuộc chi Gừng là loại thân thảo, sống nhiều năm, cao khoảng từ
0,5-3,5 m. Thân rễ mập, phân nhánh nhiều, tạo thành củ nằm ngang trên mặt đất.
Thịt củ nạc, thơm và có vị cay.
- Lá mọc so le theo hai phía đối xứng trên thân; phiến lá hình mác, thn đến

bầu dục dài hoặc hình đƣờng chỉ; cuống lá rất ngắn hoặc hầu nhƣ khơng có; bẹ lá
ngun hoặc xẻ hai thuỳ; có mùi thơm nhẹ.
- Cụm hoa bơng, 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 vịi nhụy, bầu ba ơ nhẵn hoặc có lơng dày.
Quả nang 3 ô, hạt nhiều, hình trứng hay hình xoan, màu nâu đỏ, màu đen, trắng
hay vàng [7].
1.1.2. Sinh thái, sinh trƣởng và phát triển.
Các lồi trong chi Gừng (Zingiber) thƣờng thích nghi với điều kiện ẩm, đƣợc
che bóng và nhiệt độ không quá cao (khoảng 27-300C về ban ngày và 17-180C về
4


ban đêm). Chúng sinh trƣởng dƣới tán rừng thứ sinh, rừng cây bụi, rừng tre, rừng
tếch, ở khe núi, thung lũng hoặc ven bìa rừng… Chúng ƣa đất tốt, màu mỡ và sinh
trƣởng tốt ở những khu vực có độ cao dƣới 1500m so với mặt nƣớc biển. Một số
loài có thể mọc trên đất có lẫn sỏi đá, trên bãi đất trống hoặc trong rừng tới độ cao
3000m so với mặt nƣớc biển.
Thân, rễ các loại cây thuộc chi Gừng phát triển rất nhanh. Từ một chồi giống
ban đầu, chúng có thể phân nhánh, đâm chồi, tăng sinh khối và phát triển thành
một bụi lớn chỉ trong một vài năm.
Ở nƣớc ta, chi Gừng cũng khá phong phú. Chúng sinh trƣởng chủ yếu trong
vùng núi ở hầu hết các tỉnh từ Bắc vào Nam. Theo Phạm Hoàng Hộ [7], chi Gừng
ở Việt Nam có 11 lồi nhƣ sau:
Bảng 1.1. Các lồi Gừng có ở Việt Nam
TT

Tên khoa học

Tên Việt Nam

Phân bố

1

Zingiber officinale Roscoe

Gừng

Phân bố rộng

2

Zingiber acuminatum Valeton

Gừng nhọn

3

Zingiber conchichinensis Gagn

Gừng Nam Bộ

4

Zingiber eberhardtii Gagn

Gừng Eberhardt

Lâm Đồng

5

Zingiber gramineum Bl

Gừng lúa, Ngải trặc

Biên Hịa

6

Zingiber monophyllum Gagn

Gừng một lá

Ninh Bình

7

Zingiber pellitum Gagn

Gừng bọc da

Bà Rịa

8

Zingiber purpureum Roscoe

Gừng tía

Phân bố rộng

9

Zingiber rubens Roxb

Gừng đỏ

Lâm Đồng

10

Zingiber rufopilosum Gagn

Gừng lông hung

Hà Nội

11

Zingiber zerumbet (L.) J.E. Sm.

Gừng gió

Phân bố rộng

5

Tây Nguyên,
Trung Bộ
Bà Rịa- Vũng
Tàu


Trong 11 lồi Gừng thƣờng thấy ở nƣớc ta, có 3 loài đƣợc nhân dân ta dùng
nhiều:
 Gừng (Zingiber purpureum Roscoe): còn gọi là Khƣơng, Sinh khƣơng
(Gừng tƣơi), Can khƣơng (Gừng khô), đƣợc trồng khắp cả ba miền Bắc, Trung,
Nam để làm mứt, gia vị, thuốc chữa bệnh đƣờng ruột.
Cây cao 0,5-1m. Củ màu vàng, thơm, cay. Phát hoa ở đất, hình bầu dục trên
một cọng dài 5-10cm. Lá hoa xanh sau ngả sang đỏ. Hoa vàng, cánh môi to 2cm,
có sọc đỏ. Nỗn sào khơng long.
 Gừng tía (Zingiber montanum (Koanig) Dietrich): còn đƣợc dân gian gọi
là Gừng dại, Gừng đỏ… Ở nƣớc ta Gừng tía mọc tự nhiên tại Cúc Phƣơng (Ninh
Bình), Ba Vì (Hà Nội) và các tỉnh phía Nam. Gừng tía đƣợc dùng làm gia vị thay
thế Gừng trong công nghiệp chế biến thực phẩm và dùng làm thuốc chữa bệnh.
Cây cao đến 2m. Củ màu vàng cam, vị nóng, đắng, thơm. Phát hoa ở gốc,
xoan hay bầu dục. Lá hoa màu đỏ.
 Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm ): xem mục 1.2.
Cơng dụng của các lồi cây thuộc chi Gừng
Hầu hết các loài cây thuộc chi Gừng (Zingiber) đều có chứa tinh dầu, đƣợc
coi là nguồn nguyên liệu có giá trị để làm gia vị và làm thuốc.
Thân rễ đƣợc làm gia vị trong chế biến thực phẩm, là nguyên liệu chế biến
rƣợu bia, mứt Gừng…
Trong dân gian, Gừng là vị thuốc giúp kích thích tiêu hóa, dùng trong những
trƣờng hợp kém ăn, ăn uống khơng tiêu, chữa đau dạ dày, cảm mạo, phong hàn,
làm thuốc ra mồ hôi, chữa ho mất tiếng, mụn nhọt, đau đầu, đau nhức xƣơng…

Gừng còn đƣợc dân gian dùng để chữa ho cho gia súc nhƣ trâu, bò, voi, ngựa
bị đau mắt đỏ, ăn không nuốt đƣợc…
1.2. Khái quát về cây Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm)
Cây Gừng gió có tên khoa học là Zingiber zerumbet (L) J. E. Sm (hay
Zingiber zerumbet. Sm) thuộc chi Gừng (Zingiber), họ Gừng (Zingiberaceae).

6


Ngồi ra, cây cịn có một số tên đồng nghĩa sau: Amoum zerumbet L (1753);
Zingiber amaricans Blume (1872); Z. aromaticum Valeton (1918); Z. littorale
Valeton (1918) [9]. Ở mỗi nƣớc, cây Gừng gió đƣợc gọi với nhiều tên riêng nhƣ:
Riềng dại, Ngải mặt trời, Ngải xanh (Việt Nam), Khuhet phtu, Prateal vongatit
(Campuchia), Gingembre fou (Pháp) và Phong Khƣơng (Trung Quốc) [4, 5, 7, 8,
9].
1.2.1. Đặc điểm thực vật
Gừng gió (Zingiber zerumbet.Sm) đƣợc xếp vào loại cây trồng quý hiếm
cần đƣợc bảo tồn theo qui định số 80/2005/QĐ-BNN ký ngày 05/12/2005 của Bộ
NN & PTNT. Nó thuộc danh mục 1, danh mục các nguồn gien trao đổi quốc tế
trong trƣờng hợp đặc biệt.
Gừng gió thuộc dạng cây thảo, cao khoảng 1,2-1,7 m. Thân rễ (hay cịn gọi
là củ) phân nhánh, vỏ ngồi màu vàng nhạt, thịt củ màu vàng sáng, có mùi thơm
nhẹ. Ống bẹ lá sắp xếp sít nhau tạo thành thân giả, gần nhƣ khơng cuống; phiến lá
hình mác thn, kích thƣớc 25-40 x 4-8 cm, thon ở gốc, chóp lá hình nhọn, mặt
trên xanh lục đậm, mặt dƣới xanh nhạt và có lơng rải rác. Cụm hoa bơng, 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
lớp lên nhau, lá bắc gần giống hình trứng, kích thƣớc 3-4 x 2,5 cm. Khi cịn non có
màu xanh, già 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 từ 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; mơi dài 5 cm, mép có răng
trịn, màu trắng hoặc vàng, bao phấn màu vàng nhạt; bầu 3 ơ. Quả nang hình trụ
hay bầu dục, dài 1,5 cm, khi chín có màu đỏ; hạt ít, màu đen, áo hạt có màu trắng
[9].
Tại Đơng Nam Á dựa vào đặc điểm cụm hoa, năm 1996 Thailade đã mô tả
và sắp xếp những dạng khác nhau của lồi Gừng gió (Z. zerumbet) vào các thứ

7


(var): Var. amaricans (Blume) Thailade; Var. aromaticum (Valeton) Thailade;
var. zerumbet; var. littorale (Valeton) Thailade [9].
Do sự đa dạng về hình thái nên những nghiên cứu về thành phần hóa học
trong tinh dầu Gừng gió phân bố ở các vùng, các nƣớc khác nhau thay đổi trong
giới hạn khá rộng. Và năng suất thu hái “củ” ở các thứ Gừng gió cũng khác nhau,
năng suất “củ” tƣơi của var. zerumbet trong khoảng từ 20-32 tấn/ha/năm, còn của
các thứ khác thấp hơn [9].

Hình 1.1. Cây Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm)
1.2.2. Nguồn gốc và phân bố của cây Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm)
Nhiều tác giả cho rằng Gừng gió có nguồn gốc từ Ấn Độ, đƣợc ngƣời dân ở
đây trồng và phổ biến rộng rãi sang nhiều nƣớc Châu Á nhƣ: Việt Nam, Trung
Quốc, Ấn Độ, Malaixia, Lào, Campuchia, Thái Lan... Gừng gió là lồi cây có
nguồn gen đa dạng, sinh trƣởng nhanh, khả năng chống chịu khỏe nên có thể tự
nhiên hóa mạnh [8, 9].
Ở Việt Nam, cây mọc rải rác ở các tỉnh trung du, vùng núi thấp và đôi khi có
ở đồng bằng. Cây ƣa chịu ẩm, chịu bóng và thƣờng mọc ở ven rừng, dƣới tán cây,
8

rừng kín. Ở vùng trung du và đồng bằng, cây mọc lẫn trong các lùm bụi dƣới chân
đồi hoặc các làng bản [4].
1.2.3. Thành phần hóa học của Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm)
1.2.3.1. Các tecpenoit và tinh dầu của Gừng gió
Gừng gió là ngun liệu trong sản xuất cơng nghiệp chế biến thực phẩm,
hƣơng liệu nên thành phần hóa học tinh dầu của Gừng gió đƣợc nghiên cứu kĩ tại
một số nƣớc nhƣ Nhật Bản, Trung Quốc, Philippin …
Ở nƣớc ta, Nguyễn Xuân Dũng cùng cộng sự [21] đã nghiên cứu thành phần
hóa học của tinh dầu củ, thân, lá và hoa Gừng gió vùng Bình Trị Thiên-Việt Nam.
i.Thành phần hóa học của tinh dầu củ Gừng gió
Tinh dầu cây Gừng gió chủ yếu tập trung ở bộ phận củ, tinh dầu củ Gừng gió
có mùi thơm nồng [6].
Tinh dầu củ Gừng gió mọc ở vùng Bình Trị Thiên và Đắc Lắc -Việt Nam có
các chỉ số hóa học đƣợc dẫn ra trong bảng 1.2 [6].
Bảng 1.2. Một số chỉ số hóa học của tinh dầu củ Gừng gió vùng Bình Trị
Thiên và Đắc Lắc-Việt Nam
Vùng

Chỉ số xà phịng hóa

Chỉ số axit

Chỉ số este

Bình Trị Thiên

8,9790

5,8796

3,0994

Đắc lắc

8,5392

5,8769

2,6623

Thành phần hóa học chính của củ Gừng gió vùng Bình Trị Thiên-Việt Nam
cũng đƣợc chỉ ra trong bảng 1.3 [6, 21]:
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của tinh dầu củ Gừng gió vùng Bình Trị
Thiên- Việt Nam
Hàm
TT

Tên chất

lƣợng

Hàm
TT

Tên chất

(%)

lƣợng

(%)

1

Zerumbone

72,3

17

Myrcen

0,2

2

α-Humulene

4,2

18

α-Terpineol

0,2

9


3

Humulene-oxit I

3,8

19

(E)-nerolidol

0,1

4

Humulene-oxit II

3,3

20

α-Phelandren

0,1

5

Camphen

3,1

21

β-Pinen

0,1

6

Caryophyllen oxit

1,5

22

Terpinen-4-ol

0,1

7

Camphor

1,2

23

Bornyl axetat

0,1

8

1,8-Cineol

0,8

24

Camphenhidrat

0,1

9

α-Pinen

0,7

25

p-Cymen

0,1

10

Limonen

0,4

26

Fenchon

0,1

11

Linalol

0,4

27

Isoborneol

0,1

12

12-Norcaryophylen-2-on

0,4

28

Sabinen

0,1

13

β-caryophyllen

0,3

29

Terpinolen

0,1

14

Borneol

0,2

30

α-Thujen

0,1

15

γ-3-Caren

0,2

31

Tricyclen

0,1

16

β-Eudesmol

0,2

32

Các chất chƣa nhận

4,9

biết đƣợc

ii. Thành phần hóa học của tinh dầu thân và lá Gừng gió
Tinh dầu thân, lá và hoa Gừng gió đều có màu vàng xanh nhạt, phảng phất
mùi thơm của tinh dầu hoa bƣởi [6].
Các thơng tin đã có cho thấy có khoảng 40 hợp chất tìm thấy trong thân
(chiếm hơn 84% tinh dầu), và lá Gừng gió (chiếm hơn 82% tinh dầu). Năm 1995,
Nguyễn Xuân Dũng và cộng sự đã nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu thân
và lá Gừng gió vùng Bình Trị Thiên, kết quả đƣợc chỉ ra trong bảng 1.4 [21]:
Bảng 1.4. Thành phần hóa học của tinh dầu thân, lá Gừng gió vùng Bình
Trị Thiên-Việt nam
Tên chất

TT

Thân (%)

Lá (%)

1

α-thujen

Vết

Vết

2

α-pinen

1,1

1,6

10


3

Camphen

0,2

Vết

4

Sabinen

0,5

Vết

5

β-Pinen

5,4

5,2

6

Myrcen

0,1

Vết

7

∆3-caren

Vết

0,9

8

p-Cymen

0,1

0,5

9

1,8-Cineol

0,3

0,6

10

Limonen

0,1

0,3

11

(Z)- β-ocimen

Vết

Vết

12

(E)- β-ocimen

0,6

0,6

13

Linalol

1,1

2,4

14

2-metyl-6-metylen-1,7-octadien

0,5

1,0

15

Camphor

0,3

1,2

16

Trans-pinocarverol

0,7

0,3

17

Isoborneol

Vết

Vết

18

Borneol

0,8

0,7

19

Terpinen-4-ol

0,8

0,6

20

Myrtenal

-

0,3

21

α-terpineol

0,2

0,4

22

Myrtenol

0,2

0,5

23

2-Undecanon

0,3

0,6

24

Dihidroedulan I

0,2

0,5

25

Dihidroedulan II

0,3

0,8

26

Myrtenyl axetat

0,1

Vết

27

10-(axetylmetyl) ∆3-caren

0,3

0,6

28

β-Caryophyllen

10,4

11,2

29

cis-α-Bergamoten

0,7

1,4

30

α-Humulene

2,5

2,9

11


31

Ar-Curcumen

0,1

0,1

32

β-Chamigren

3,6

0,4

33

(E,E)-α-farnesen

2,1

0,9

34

β-Bisabolnen

1,9

0,5

35

(Z)-Nerolidol

16,8

22,3

36

Caryophylen oxit

1,1

5,5

37

β-Eudesmol

1,6

0,6

38

Ledol

0,5

0,7

39

Zerumbone

21,3

2,4

40

2-Heptadecanon

0,8

0,9

41

Trans-phytol

7,0

12,6

Các chất chƣa nhận biết đƣợc

15,5

17,7

iii.

Thành phần hóa học của tinh dầu hoa Gừng gió [6, 21]

Hơn 44 hợp chất đƣợc tìm thấy trong tinh dầu hoa Gừng gió vùng Bình Trị
Thiên (chiếm khoảng 85 % tinh dầu) và đƣợc chỉ ra trong bảng 1.5:
Bảng 1.5. Thành phần hóa học của tinh dầu hoa Gừng gió vùng Bình Trị
Thiên -Việt Nam
Hàm
TT

Tên chất

lƣợng

Hàm
TT

Tên chất

(%)

lƣợng
(%)

1

α-pinen

0,3

23

β-caryophylen

13,2

2

Camphen

0,1

24

Cis-α-bergamoten

1,4

3

Sabinen

Vết

25

α-Humulene

1,9

4

α-pinen

0,4

26

(Z)- β-farnesen

1,3

5

Myrcen

0,1

27

Ar-curcumen

0,1

6

α-phelandren

Vết

28

α-chamigren

1,9

7

∆3-caren

0,6

29

(E,E)-α-farnesen

2,1

8

p-cymen

Vết

30

α-bisabolen

0,2

12


9

1,8-cineol

0,7

31

α-sesquiphelandren

0,2

10

Limonen

0,4

32

Hotrienyl este

0,3

11

(E)- α-ocimen

1,3

33

Caryophylen oxit

2,2

12

Linalol

4,7

34

α-eudesmol

0,6

1,8

35

Zerumbone

3,2

13

2-metyl-6-metylen
1,7-octadien

14

Camphor

0,1

36

Myristic axit

0,2

15

Borneol

0,1

37

Palmitic axit

4,4

16

Tecpinen-4-ol

0,1

38

Trans-phytol

1,8

17

Geraniol

0,1

39

Linoleic axit

0,9

18

undecanon

0,1

40

Oleic axit

0,3

19

Dihidroedulan II

0,2

41

Docosan

0,7

20

Dihidroedulan I

0,1

42

Tetracosan

0,5

21

2-Undecanol

0,2

43

Các chất khác

15,0

22

α-copaen

0,1

Kết quả phân tích định lƣợng và nhận dạng các thành phần hóa học của tinh
dầu củ, thân, lá và hoa của cây Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm) cho thấy thành
phần chủ yếu của các loại tinh dầu này là các sesquitecpen và dẫn xuất chứa oxi
của chúng đƣợc xây dựng trên hai khung cacbon cơ sở là humulan (I) và
caryophyllan (II). Trong tinh dầu củ, chúng chiếm đến 83,6%, tinh dầu của thân và
lá có thêm dẫn xuất oxi của khung farnezan (III) chiếm một lƣợng khá lớn: trong
thân là 16,8% và trong lá là 22,3%.

13


Để có thể rút ra những kết luận lí thú về mối liên hệ hóa học giữa củ, thân, lá
và hoa của Gừng gió, chúng tơi so sánh các thành phần chính của tinh dầu các bộ
phận này trong bảng 1.6.
Bảng 1.6: Các thành phần chính của tinh dầu các bộ phận củ, thân, lá và
hoa của cây Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm)
TT

Các chất chính

Củ

Thân

Lá

Hoa

1

- Humulene (%)

4,20

2,50

2,90

1,96

2

- Caryophyllen (%)

0,30

10,40

11,20

13,20

3

Zerumbone C(%)

72,30

21,30

3,40

3,20

Qua các nguồn tài liệu, chúng tơi cũng chƣa tìm thấy những nghiên cứu về
mối liên hệ hóa học giữa hoa, lá, thân và củ. Qua bảng 1.6 chúng tơi có thể có
những nhận xét sau:
Nếu coi - Humulene là sản phẩm đồng phân hóa của - Caryophyllen và
Zerumbone là sản phẩm oxi hóa của -Humulene thì ta có sơ đồ sau:

Quá trình này sẽ diễn ra từ hoa đến củ, vì vậy hàm lƣợng -Caryophyllen ở
hoa cao nhất và ở củ sẽ thấp nhất, ngƣợc lại Zerumbone ở củ sẽ cao nhất còn ở hoa
là thấp nhất.
Cho đến nay ngƣời ta đã phân lập và xác định cấu trúc phân tử đƣợc 10
Sesquitecpen từ củ Gừng gió

14


(1) Zerumbone , (2) Humulene, (3) Humulene 9,10-epoxide, (4) (2E,6E)4,4,7,11-tetramethylcycloundeca-2,6-dienone, (5) Humulene 1,2-epoxide, (6) 6methoxy-2E,9E-humuladien-8-one, (7) Zerumbone oxide, (8) Humulene 2,3;6,7diepoxide, (9) Caryophyllone peoxit,

15


Mới nhất, vào năm 2010, M. Golam KADER và cộng sự lần đầu tiên phân
lập đƣợc Zederone từ củ Gừng gió và nghiên cứu hoạt tính chống các
Staphylococus kháng thuốc của nó [26].

1.2.3.2. Các curcuminoit
Curcuminoit là các sắc tố màu vàng tƣơi cho đến vàng thẫm. Nó rất phổ biến
trong các cây thuộc họ Gừng, đặc biệt là chi Nghệ (Curcumin). Do đó, việc các
nhà nghiên cứu Matthes.H.W.D, Luu.B và Ourisson.G (năm 1980) đã phân lập từ
cặn chiết ete của củ Gừng gió Trung Quốc đƣợc 3 curcuminoit là: diferuloylmetan
(1), feruloyl-p-coumaroylmetan (2) và di-p-coumaroylmetan (3) [24] là khơng có
gì khó hiểu.

16


1.2.3.3. Các flavonoit
Năm 1980, cùng với việc phân lập đƣợc các curcuminoit, các nhà nghiên cứu
Matthes.H.W.D, Luu.B và Ourisson.G cũng phân lập đƣợc từ củ Gừng gió Trung
Quốc một flavonol glycozit 3",4"-O-diaxetylafzelin (4) [24].
Tiếp đó năm 1991, một nhóm các nhà nghiên cứu Nhật Bản Masuda.T,
Jitoe.A, Kato.S và Nakatani.N đã công bố phân lập đƣợc 4 flavonol glycozit từ cặn
chiết axeton của củ Gừng gió Nhật Bản, lần lƣợt là: 2-O-axetyl-α-Lrhamnopyranozit (5); 3-O- axetyl-α-L-rhamnopyranozit (6); 4-O- axetyl-α-Lrhamnopyranozit (7), 3-O- α-L-rhamnopyranozit (8) [25].

4

5

6

7

8

R1

H

Ac

H

H

H

R2

Ac

H

Ac

H

H

R3

Ac

H

H

Ac

H

Những nghiên cứu năm 2004 của các nhà khoa học Hàn Quốc: Dae Sik
Jang, Ah- Reum Han, Gowooni Park, Gil- Ja Jhon, và Eun- Kyoung Seo [18] đã
phân lập đƣợc từ cặn chiết bằng metanol của củ Gừng gió gồm các chất sau: (1) phydroxylbenzaldehyde, (2) Vanillin, (3) Kaempferol-3,4’,7-O- trimethylether, (4)
Kaempferol-3-O-methylether, (5) Kaempferol-3,4’-O- dimethylether, (6) 4’’-Oacetylafzelin, (7) 2”,4”-O-diacetylafzelin, (8) Kaempferol-3-O-(2,4-O-diacetyl--Lrhamnopyranoside) và 3”,4”-O-diacetylafzelin.
17


Vào năm 2007 nhóm các nhà nghiên cứu của Nhật là Bangladesh [36] cũng
công bố phân lập 8 flavonoids trong củ Gừng gió là: (9) kaempferol-3-Omethylether, (10) kaempferol-3-O-(3,4-O-diacetyl-α-rhamnopyranoside), (11)
kaempferol-3-O-(2,3-O-diacetyl-α-rhamnopyranoside), (12) kaempferol-3-O-(2,4-

18


O-diacetyl-αrhamnopyranoside,

(13)

kaempferol-3-O-(4-O-acetyl-α-L-

rhamnopyranoside), (14) kaempferol-3-O-(3-O-acetyl-α-rhamnopyranoside), (15)
kaempferol-3-O-(2-O-acetyl-α-rhamnopyranoside),
rhamnopyranoside.

19

(16)

kaempferol-3-O-α-L-


Sự trình bày trên cho thấy hợp chất flavonoit có trong củ Gừng gió rất phong
phú, cho đến nay đã có 16 chất đƣợc tìm thấy. Hầu hết chúng đều là dẫn xuất của
Kaempferol. Có một số ít là dẫn xuất của C6 – C3.
1.3. Công dụng và các hoạt chất sinh học của Gừng gió (Zingiber zerumbert
Sm)
1.3.1. Gừng gió trong y học các dân tộc Phƣơng Đơng
Gừng gió có vị đắng, cay, tính ấm, có tác dụng tán phong hàn, tán huyết ứ,
kích thích, bổ và lọc máu, đƣợc sử dụng làm thuốc trong y học dân tộc ở nhiều
nƣớc Châu Á [4, 8].
Trong y học dân gian của Việt Nam, nhân dân thƣờng dùng củ Gừng gió làm
thuốc kích thích, bồi dƣỡng sức khỏe, tẩy độc và chữa viêm đau khớp.
Tại Inđơnêxia, củ Gừng gió đƣợc sử dụng làm thuốc kích thích đối với lớp
màng niêm mạc dạ dày, ruột; làm thuốc chữa các bệnh đau dạ dày, tiêu chảy, kiết
lị, sỏi mật … hoặc đắp ngoài để chữa các vết thƣơng.
Ở Lào, Campuchia, ngƣời ta coi củ Gừng gió là dƣợc thảo có tác dụng tăng
cƣờng thể lực, đƣợc dùng làm thuốc bổ dƣỡng, kích thích và làm thuốc lọc máu
[9].
Ở Malaixia, củ Gừng gió đƣợc dùng làm thuốc chữa đau dạ dày, chữa chân
tay bị co quắp, chữa bệnh ngoài da và dùng cho phụ nữ sau khi sinh nở để phòng
bệnh sản phụ và tránh bị nhiễm trùng [9].
Ở Brunei Darussalam, ngƣời dân dùng nƣớc sắc từ củ Gừng gió để pha nƣớc
tắm cho trẻ sơ sinh; dùng lá Gừng gió hơ nóng để chữa viêm đau khớp và giảm
đau nhức do mụn nhọt. Còn ngƣời dân Philippin lại thƣờng dùng củ Gừng gió

phơi khơ, tán nhỏ thành bột làm thuốc chữa bệnh tiêu chảy, dùng củ Gừng gió sắc
làm thuốc uống chữa ho và đặc biệt là điều trị bệnh viêm thấp khớp [9].
1.3.2. Các hoạt chất sinh học của Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm)
Trong y học các dân tộc Phƣơng Đơng, Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm)
đƣợc bào chế và dùng chủ yếu là củ dƣới dạng khô (thái thành lát) hay tƣơi để
20


chữa trị rất nhiều bệnh theo kinh nghiệm dân gian, đời này truyền sang đời sau
(nhƣ đã nêu ở phần 1.3.1). Ngày nay, y dƣợc học hiện đại nghiên cứu tác dụng
chữa bệnh của Gừng gió qua việc tìm kiếm các chất tinh khiết có tác dụng thực sự
với tác nhân gây bệnh in vitro và in vivo qua các phép thử sinh học (bioassay test)
cụ thể. Theo cách này, để tìm kiếm những chất xúc tiến các hoạt tính chống ung
thƣ của các cây thuốc dân tộc thuộc chi Gừng ở Malaixia, Vimala.S và các cộng
sự [43] đã chiết từ củ của 7 loại Gừng bằng các dung môi khác nhau, sau đó thử
hoạt tính ức chế gây ung thƣ của các phần chiết đối với TPA (12-Otetradecanoylphorbol-13-axetat) tạo ra bởi hoạt động của virut Epstein-Barr trên tế
bào Raji. Kết quả đƣợc chỉ ra nhƣ sau:
Bảng 1.7. Phần trăm ức chế TPA (làm giảm hoạt tính của virut EpsteinBarr) của các cặn chiết
Thực vật

Cặn chiết

Nồng độ (g/ml)
20

40

60

160

320

640

Ete

100

100

100

ct

ct

ct

Clorofoc

100

100

100

100

100

100

Etanol

100

100

100

100

100

100

Curcuma

Clorofoc

0

100

Ct

ct

ct

ct

xanthorrhiza

Etanol

0

0

66

100

ct

ct

Etanol

0

0

0

0

80

90

Ete

0

0

100

100

ct

ct

Clorofoc

0

100

100

100

ct

ct

Etanol

0

0

81,7

100

ct

ct

Ete

0

0

100

ct

ct

ct

Clorofoc

0

100

100

100

ct

ct

Etanol

0

0

0

88

96

100

Ete

100

100

100

ct

ct

ct

Curcuma
domestica

Kaempferia
galanga

Zingiber officinale

Zingiber officinale
(red varietyl)
Zingiber

21


cassumuna

Clorofoc

100

100

100

100

100

100

Etanol

0

80

100

100

100

100

Zingiber

Clorofoc

100

100

100

100

ct

Ct

zerumbet

Etanol

0

0

70

96,7

100

Ct

100%: ức chế hoàn toàn; 99-1%: phần trăm bị ức chế; ct: gây độc tế bào
Bảng này cho thấy Gừng gió là một trong ba loại Gừng đƣợc thử có hoạt tính

chống ung thƣ mạnh nhất.
1.3.3. Zerumbone và hoạt tính sinh học
1.3.3.1. Zerumbone và hoạt tính sinh học
Nhƣ phần trên đã trình bày, hàm lƣợng Zerumbone trong củ Gừng gió rất
cao, đặc biệt trong tinh dầu (73,2%) [21]. Nó là thành phần chính quyết định giá
trị của tinh dầu Gừng gió cũng nhƣ cặn chiết của Gừng gió. Do đó nghiên cứu hoạt
chất sinh học trong Gừng gió trƣớc hết là nghiên cứu hoạt tính sinh học của
Zerumbone.
Hoạt tính chống ung thƣ là hoạt tính nổi bật của Zerumbone. Điều này đƣợc
Takahashi.S đề cập đến năm 2002 [36] và về sau có nhiều nghiên cứu khẳng định
điều này. Đặc biệt năm 2005, Huang.G.C và cộng sự nghiên cứu tác dụng ức chế
khối u của Zerumbone trên tế bào P-388D1 in vitro, in vivo ở chuột và khẳng định
ở nồng độ 5 mg/kg (thể trọng chuột) thì kéo dài sự sống của chuột một cách rõ rệt
[22]. Zerumbone cũng ức chế sự phát triển tế bào thƣ máu trắng dòng HL 60 ở
ngƣời, ở các nồng độ 22,29; 9,12 và 2,27 μg/ml trong 6, 12 và 18 giờ tùy theo
phƣơng thức điều trị [29]. Năm 2005, PGS. TS Văn Ngọc Hƣớng trong nghiên
cứu về các hoạt chất chống ung thƣ và HIV từ cây cỏ Việt Nam đã khảo sát hoạt
tính chống các dòng ung thƣ ngƣời Hep-2, RD, KB in vitro; kết quả cho thấy
Zerumbone ức chế mạnh nhất đối với sự phát triển của dịng ung thƣ biểu mơ KB,
sau đó là dịng ung thƣ tim RD và cuối cùng là ung thƣ gan Hep-2 (bảng 1.8) [11].

22


Bảng 1.8. Cường độ gây độc tế bào ung thư của Zerumbone in vitro
Kí hiệu mẫu

Dịng tế bào IC50 (μg/ml)
KB

Hep-2

RD

Đối chứng (+)

0,002

0,001

0,002

Zerumbone

0,310

1,000

0,340

Cho đến nay ngƣời ta đã khẳng định Zerumbone ức chế đƣợc 10 loại ung thƣ
khác nhau cả in vitro và in vivo.
 Ung thƣ gan IC50 = 3,5 g/ ml [35]
 Ung thƣ tử cung IC50 = 2,5 g/ ml [13]
 Ung thƣ phổi [35]
 Ung thƣ vú [15]
 Ung thƣ đại tràng [23]
 Ung thƣ tụy [15]
 Ung thƣ bạch huyết [22]
 Ung thƣ da [30]

 Ung thƣ P388D [22]
 Ung thƣ máu (Leukemia) [23]
So sánh hoạt tính chống ung thƣ đại tràng in vivo của Zerumbone với
Curcumin I, ngƣời ta thấy hoạt tính của Zerumbone mạnh hơn Curcumin I rất
nhiều, IC50 của Zerumbone là 2,7 g/ ml trong khi đó IC50 của Curcumin I là 9,4 g/
ml [39].
So sánh hoạt tính chống ung thƣ của Zerumbone với hoạt tính chống ung thƣ
của Cis-platin đối với ung thƣ tử cung ngƣời Hela, Abdul A.B. H và cộng sự nhận
thấy IC50 của Zerumbone là 2,5 g/ml và IC50 của Cis-platin là 1,6 g/ml. Kết quả
này cho thấy viễn cảnh tốt đẹp của Zerumbone trong việc phát triển thuốc hóa học
thiên nhiên mới cho điều trị ung thƣ tử cung [13].
Khảo sát chi tiết hoạt động gây độc tế bào ung thƣ gan của Zerumbone và
Cis-platin, Sharifash Sakinah S.A và cộng sự khẳng định rằng Zerumbone gây độc

23


chọn lọc tế bào ung thƣ, chống sự phát triển đột biến, cịn Cis-platin khơng có tính
chất chọn lọc, nó độc với cả tế bào ung thƣ (cancerous cells) lẫn tế bào thƣờng
(non-cancerous cells). Các số liệu của họ cũng khẳng định Cis-platin gây độc tế
bào ung thƣ gan Hep G2 (IC50 = 7,08±0,073 g/ml) yếu hơn nhiều so với độ độc
của Zerumbone đối với Hep G2 IC50 = 3,15±0,026 g/ml). Điều này cho thấy
Zerumbone cũng rất có triển vọng trong việc nghiên cứu thuốc điều trị ung thƣ gan
[38].
Sự trình bày trên cho thấy hoạt tính chống ung thƣ và chống viêm là hoạt
tính sinh học chính của Zerumbone. Ngày nay, nghiên cứu hoạt tính chống ung
thƣ của các loại thuốc chủ yếu đi sâu vào cơ chế tác dụng của thuốc với hy vọng
tìm ra thuốc mới. Với Zerumbone cho đến nay, có 03 cơ chế đƣợc nêu lên, đó là:
 Cơ chế sinh học phân tử [41]
Cơ sở khoa học của cơ chế này đã đƣợc nhà khoa học Mỹ Takada nêu ra năm

2005. Cơ chế này dựa vào yếu tố nhân (NF-kB) (Nuclear factor kappa B) trong
quá trình phát triển sinh học. Cho đến nay, ngƣời ta đã khẳng định mọi tế bào có
NF-kB và I-kB (inhibit-kappa B) ở trạng thái bình thƣờng NF-kB và I-kB liên kết
đồng hóa trị với nhau. Nhƣng vì một lý do nào đó nhƣ tác động độc hại của hóa
chất, suy thối mơi trƣờng hay sự xâm nhập của các vi khuẩn… làm cho I-kB bị
phá hủy nên NF-kB đƣợc giải phóng và trở nên hoạt động bất thƣờng.
Chính sự hoạt động bất thƣờng của NF-kB là nguyên nhân gây ra rất nhiều
bệnh tật cho con ngƣời, đặc biệt là bệnh ung thƣ, viêm nhiễm, thần kinh,
Alzheimer… Theo Takada và cộng sự, Zerumbone đóng vai trị nhƣ một I-kB, nó
liên kết với NF-kB hoạt hóa nhờ nhóm chức sinh học của mình, gây ức chế sự
hoạt động bất thƣờng của NF-kB nên ngăn chặn đƣợc các bệnh do NF-kB hoạt hóa
gây ra nhƣ bệnh ung thƣ
1.3.3.2. Cơ chế oxi hóa khử [12]
Cơ chế này đƣợc Hoffman. A và cộng sự nêu lên năm 2002. Trong chu trình
phát triển của tế bào luôn tồn tại cặp Glutathione (GSH) và Glutathyl sunphua
(GS- SG). Cặp oxi hóa khử này có điện thế oxi hóa khử E = log(GS-SG)/(GSH)2
24