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

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


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 phòng
ngừa và chống ung thƣ mạnh. Chính vì vậy mà chúng tôi 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 tôi
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.” 4
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Khái quát về chi Gừng (Zingiber)
Họ Gừng (Zingiberaceae) có nhiều chi và nhiều loài 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

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 loài nhƣ sau:
Bảng 1.1. Các loài 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
Tây Nguyên,
Trung Bộ
3
Zingiber conchichinensis Gagn
Gừng Nam Bộ
Bà Rịa- Vũng
Tàu
4
Zingiber eberhardtii Gagn

6
Trong 11 loài 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. Noãn sào không 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.
Công dụng của các loài 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 không 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)

Tại Đông Nam Á dựa vào đặc điểm cụm hoa, năm 1996 Thailade đã mô tả
và sắp xếp những dạng khác nhau của loài Gừng gió (Z. zerumbet) vào các thứ

8
(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 loài 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,

9
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 nguyên liệu trong sản xuất công nghiệp chế biến thực phẩm,
hƣơng liệu nên thành phần hóa học tinh dầu của Gừng gió đƣợc nghiên cứu kĩ tại

(%)
TT
Tên chất
Hàm
lƣợng
(%)
1
Zerumbone
72,3
17
Myrcen
0,2
2
α-Humulene
4,2
18
α-Terpineol
0,2

10
3
Humulene-oxit I
3,8
19
(E)-nerolidol
0,1
4
Humulene-oxit II
3,3
20

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
Vết
Vết
2
α-pinen
1,1
1,6

11
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

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

1,4
30
α-Humulene
2,5
2,9

12
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

TT
Tên chất
Hàm
lƣợng
(%)
TT
Tên chất
Hàm
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


13
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
13
2-metyl-6-metylen
1,7-octadien
1,8

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

3
Zerumbone C(%)
72,30
21,30
3,40
3,20
Qua các nguồn tài liệu, chúng tôi cũng chƣa tìm thấy những nghiên cứu về
mối liên hệ hóa học giữa hoa, lá, thân và củ. Qua bảng 1.6 chúng tôi 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

15

(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) 6-
methoxy-2E,9E-humuladien-8-one, (7) Zerumbone oxide, (8) Humulene 2,3;6,7-
diepoxide, (9) Caryophyllone peoxit,

16
Mới nhất, vào năm 2010, M. Golam KADER và cộng sự lần đầu tiên phân

8
R
1

H
Ac
H
H
H
R
2

Ac
H
Ac
H
H
R
3

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) p-
hydroxylbenzaldehyde, (2) Vanillin, (3) Kaempferol-3,4

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 C
6
– C
3
.
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 Đông
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 Inđônêxia, 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 khô, 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 Đông, Gừng gió (Zingiber zerumbet. Sm)

ct
ct
ct
Clorofoc
100
100
100
100
100
100
Etanol
100
100
100
100
100
100
Curcuma
xanthorrhiza
Clorofoc
0
100
Ct
ct
ct
ct
Etanol
0
0
66

81,7
100
ct
ct
Zingiber officinale
(red varietyl)
Ete
0
0
100
ct
ct
ct
Clorofoc
0
100
100
100
ct
ct
Etanol
0
0
0
88
96
100
Zingiber
Ete
100

Ct
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 dòng ung thƣ biểu mô KB,
sau đó là dòng ung thƣ tim RD và cuối cùng là ung thƣ gan Hep-2 (bảng 1.8) [11].

 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, IC
50
của Zerumbone là 2,7 g/ ml trong khi đó IC
50
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 IC
50
của Zerumbone là 2,5 g/ml và IC
50
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

24
chọn lọc tế bào ung thƣ, chống sự phát triển đột biến, còn Cis-platin không 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

2