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

Tạ Thị Thủy

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ ĐÁNH
GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÂY THẢO QUẢ
ĐỒNG (AMOMUM KOENIGII) CỦA VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2019
1


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

Tạ Thị Thủy

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ ĐÁNH
GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÂY THẢO
QUẢ ĐỒNG (AMOMUM KOENIGII) CỦA VIỆT
NAM

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
Mã số: 8440112.02
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Tạ Thị Thủy

1

năm 2019


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ 3
DANH MỤC CÁC HÌNH, CÁC BẢNG VÀ CÁC SƠ ĐỒ ...................................... 5
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 7
TÓM TẮT .................................................................................................................. 8
Chƣơng 1: TỔNG QUAN ........................................................................................ 10
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỌ GỪNG - ZINGIBERACEAE ................................. 10
1.1.1. Họ Gừng (Zingiberaceae) ...................................................................... 10
1.1.2. Chi Amomum .......................................................................................... 10
1.2. CÂY THẢO QUẢ ĐỒNG (Amomum koenigii J. F. Gmelin) ...................... 23
1.2.1. Thực vật học. .......................................................................................... 25
1.2.2. Phân bố và môi trƣờng sống................................................................... 25
1.2.3. Công dụng trong Y học cổ truyền. ......................................................... 25
Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM .................................................................................... 25
2.1. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 25
2.1.1. Các phƣơng pháp phân tích, phân tách các hỗn hợp và phân lập các hợp
chất ................................................................................................................... 25
2.1.2. Các phƣơng pháp xác định cấu trúc ....................................................... 28
2.1.3. Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm ................................ 29
2.1.4. Thử nghiệm hoạt tính chống oxi hóa ..................................................... 30
2.2. NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT....................................................................... 31
2.3. ĐIỀU CHẾ CÁC PHẦN CHIẾT TỪ CÂY THẢO QUẢ ĐỒNG ................ 32
2.3.1. Điều chế các phần chiết từ thân rễ ......................................................... 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 69
PHẦN PHỤ LỤC ..................................................................................................... 75

3


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TLC (Thin-layer Choromatography): Sắc ký lớp mỏng
CC (Column Choromatography): Sắc ký cột
FC (Flash Choromatography): Sắc ký cột nhanh
Mini-C (Mini-column Choromatography): Sắc ký cột tinh chế
HPLC (High Performance Liquid Choromatography): Sắc ký lỏng hiệu năng cao
RP-HPLC: (Reversed-Phase High Performance Liquid Choromatography): Sắc ký
lỏng hiệu năng cao pha đảo
IR (InfraRed Spectroscopy): Phổ hồng ngoại
ESI-MS (ElectroSpray Ionization Spectrometry): Phổ khối lƣợng ion hóa phun bụi
điện
NMR (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy): Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân
1

H-NMR (Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy): Phổ cộng hƣởng từ

hạt nhân proton
13

C-NMR (Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy): Phổ cộng hƣởng

từ hạt nhân carbon-13
DEPT (Distortionless Enhancemnt by Polarization Transfer): Phổ DEPT


62

trong các phần chiết methanol thân rễ
Bảng 3: Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định

64

Bảng 4: Hoạt tính quét gốc tự do DPPH

65

Sơ đồ 1: Quy trình điều chế các phần chiết từ cây Thảo quả đồng

47

Sơ đồ 2: Phân tách sắc ký phần chiết gộp n-hexan và dichlometan

49

(AKRHD)
Sơ đồ 3: Quy trình chiết và phân lập các hợp chất từ quả cây Thảo
quả đồng

5

51


DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC



MỞ ĐẦU
Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa với thảm thực vật vô cùng phong
phú và đa đạng với hơn 12.000 loài thực vật bậc cao. Thực vật không chỉ là nguồn
cung cấp dinh dƣỡng cho con ngƣời mà còn cung cấp các hoạt chất trong nhiều bài
thuốc Y học cổ truyền quý. Trong khoa học hiện đại các sản phẩm từ thiên nhiên có
vai trò quan trọng trong việc phát triển thuốc mới. Nghiên cứu thành phần hóa học và
hoạt tính sinh học của các hợp chất đƣợc phân lập là cơ sở phát hiện các hoạt chất
cho nghiên cứu các cấu trúc thuốc mới.
Họ Gừng (danh pháp khoa học Zingiberaceae) là một họ lớn của thực vật có
hoa với 50 chi và khoảng 1600 loài phân bố chủ yếu ở khu vực nhiệt đới. Amomum là
một chi lớn của họ Zingiberaceae mọc chủ yếu ở vùng nhiệt đới Đông Nam và Nam
Á. Các loài Amomum có nhiều ứng dụng trong y dƣợc và gia vị nhƣ Thảo quả (A.
tsao-ko), Đậu khấu (A. cardamomum), Dƣơng xuân sa (A. villosum) và Sa nhân (A.
xanthioides). Các nghiên cứu hóa học của các loài Amomum của Việt Nam còn chƣa
nhiều, chủ yếu là thành phần hóa học các tinh dầu. Các nghiên cứu thành phần hóa
học các phần chiết chủ yếu là của Phan Minh Giang và cộng sự với một số loài
Amomum nhƣ A. muricarpum, A. maximum. Cây Thảo quả đồng (Amomum koenigii
J. F. Gmelin) của Việt Nam chƣa đƣợc nghiên cứu về hóa học và hoạt tính sinh học.
Nghiên cứu này đƣợc thực hiện nhằm mục tiêu xác định các thành phần hóa học và
đánh giá một số hoạt tính sinh học (kháng khuẩn, chống oxi hóa) của các hợp chất
đƣợc phân lập từ cây Thảo quả đồng của Việt Nam.
Nội dung nghiên cứu đƣợc đặt ra trong luận văn này là:
- Xây dựng quy trình chiết các hợp chất từ cây Thảo quả đồng.
- Phân tích sắc ký lớp mỏng các phần chiết, phân tách các phần chiết và phân
lập các hợp chất bằng các phƣơng pháp sắc ký điều chế.
- Xác định cấu trúc các hợp chất đƣợc phân lập bằng các phƣơng pháp phổ.
- Đánh giá một số hoạt tính sinh học (kháng vi sinh vật, chống oxi hóa) của
một số hợp chất đƣợc phân lập từ cây Thảo quả đồng.


3,5-dihydroxy-7,3,4-trimethoxyflavon,

3,5,4-trimethoxyflavon,

7-hydroxy-

3,7-dihydroxy-5,3,4-trimethoxyflavon,

p-

hydroquinon. Các hợp chất này lần đầu tiên đƣợc xác định có trong thân rễ
và quả cây Thảo quả đồng phân bố ở Việt Nam. Hợp chất β-sitosterol, 5hydroxy-(4-hydroxyphenyl)eicosan-3-on, p-hydroquinon lần đầu tiên đƣợc
phân lập từ Amomum koenigii.

8


5. Phân tích định lƣợng HPLC đã xác định đƣợc 3 hợp chất flavonoid thành
phần chính 5-hydroxy-3,7,4′-trimethoxyflavon (AKRHD7.1) và 5-hydroxy3,7,3′,4′-tetramethoxyflavon (retusin) (AKRHD7.3.2) và 3,5-dihydroxy7,3,4-trimethoxyflavon (AKRHD7.4.2.4) có trong thân rễ cây Thảo quả
đồng với hàm lƣợng tƣơng ứng là 1,81%, 1,38% và 1,76% .
6. Thử nghiệm hoạt tính sinh học nhƣ kháng khuẩn, kháng nấm với một số
chủng vi sinh vật kiểm định và chống oxi hóa qua hoạt tính quét gốc tự do
DPPH của nhóm các hợp chất flavonoid đƣợc methyl hóa bƣớc đầu cho thấy
sự giảm hoạt tính so với quercetin và kaempferol với các nhóm hydroxy tự
do. Trong số các hợp chất đƣợc phân lập 5-hydroxy-3,7,3,4tetramethoxyflavon (AKRHD7.3.2) thể hiện khả năng kháng nấm A. niger
với giá trị MIC 100 g/ml.

9



1.1.2.2. Đặc điểm thực vật và phân bố
Chi Sa nhân (danh pháp khoa học: Amomum Roxb.) là một chi thực vật một lá
mầm, với các loài đậu khấu, thảo quả, sa nhân. Chi thuộc họ Gừng (Zingiberaceae).
Các loài của chi này đáng chú ý vì có tính hăng và mùi thơm của chúng.
Chi Sa nhân (Amomum Roxb.) phân bố ở vùng nhiệt đới Đông Nam và Nam Á
với khoảng 150 loài. Ở Việt Nam chi Sa nhân hiện biết có 21 loài đƣợc trồng hoặc
sống dƣới tán rừng, ven suối, rừng nguyên sinh, rừng thứ sinh,...
Các loài chi Amomum đƣợc mô tả: là cây thân thảo. Thân rễ khỏe. Lá có lƣỡi
nhỏ, bẹ lá xếp sít vào nhau tạo thành một thân giả. Cụm hoa mọc từ thân rễ, cuống
hoa có vảy. Hoa thƣờng dày đặc đôi khi thƣa. Lá bắc cấp một lớn hơn các lá bắc
mang hoa (lá bắc con). Đài hình ống, có 3 răng. Tràng hình ống có 3 thùy, thùy lƣng
thƣờng rộng hơn. Bao phấn không có mào hay có mào biến thiên về hình dạng. Bao
phấn liền hoặc 3 thùy, các ô bao phấn xếp song song hoặc phân kỳ; liên kết vƣợt ra
ngoài đỉnh của bao phấn. Chỉ nhị ngắn. Nhị lép giảm còn 2 răng, ngắn hay bằng
không, hay không phân biệt với cánh môi mà có dính liền. Cánh môi nguyên, lõm,
hình chữ V hay 3 thùy, rộng, ít khi hình dải hay dài. Bầu có 3 ô, noãn đính ở góc ô,
đảo. Quả nang hình cầu, hình trứng hay hình nón, không mở, hơi nạc, nhẵn, có lông,
có cánh hay có gai. Các hạt thƣờng nhiều, có áo hạt. Vòi nhụy mảnh, đầu nhụy hình
phễu hoặc hình đầu mở [21].
Một số loài Amomum thƣờng gặp [26]:
 Amomum aculeatum (Roxb.) (Sa nhân cựa)
 Amomum aromaticum (Roxb.) hay Amomum subulatum (Roxb.) (Đậu
khấu thơm)
 Amomum austrosinense (D. Fang) (Đậu khấu ba lá)
 Amomum cevuga (Seemann) (Đậu khấu Fiji)
 Amomum chinense (Chun ex T. L. Wu) (Giả sa nhân Hải Nam)
 Amomum compactum Sol. ex Maton hay Amomum kepulaga Sprague &
Burkill hay Amomum cardamomum auct. non L. (Bạch đậu khấu Trảo Oa)



12


 Amomum villosum (Lour.) (syn. Amomum echinosphaera (K. Schum.) (Sa
nhân, sa nhân đỏ, sa nhân thầu dầu)
 Amomum villosum (Lour.) giống nanum (H. T. Tsai et S. W. Zhao) (Sa
nhân lùn)
 Amomum villosum (Lour.) giống villosum
 Amomum villosum (Lour.) giống xanthioides (Wall. ex Bak.) (T. L. Wu &
Senjen) hay Amomum xanthioides Wall. ex Bak (Sa nhân vỏ xanh).
1.1.2.3. Công dụng trong Y học cổ truyền
Sa nhân là vị thuốc quý, đƣợc sử dụng khá phổ biến trong y học cổ truyền ở
Việt Nam. Kết quả nghiên cứu của Lê Thị Hƣơng [3] cho thấy chi Sa nhân
(Amomum) thuộc 4 nhóm giá trị sử dụng:
- Nhóm cho tinh dầu: Đậu khấu chín cánh (Amomum maximum Roxb.), Sa nhân
quả có mỏ (Amomum muricarpum Elmer), Sa nhân (Amomum villosum

Lour.), Sa nhân ké (Amomum xanthioides Wall. ex Baker),...
- Nhóm cây làm thuốc: Đậu khấu chín cánh (Amomum maximum Roxb.), Sa
nhân quả có mỏ (Amomum muricarpum Elmer), Sa nhân (Amomum villosum
Lour.), Sa nhân ké (Amomum xanthioides Wall. ex Baker), Sa nhân tím
(Amomum longiligulare T. L. Wu). Dƣợc liệu Sa nhân có tác dụng trợ hô hấp,
làm ấm bụng, giúp tiêu hóa, giảm đau, an thần, chống nôn mửa và an thai.
Dùng chữa các chứng bệnh: Bụng đầy trƣớng ăn không tiêu, đau bụng, nôn
mửa, tả lỵ do lạnh, động thai.
- Nhóm cây ăn được: Sa nhân khế (Amomum mengtzense H. T. Tsai ex P. S.
Chen), Sa nhân thầu dầu (Amomum vespertilio Gagnep.),...
- Nhóm cây làm gia vị: Sa nhân (Amomum villosum Lour.), Sa nhân ké
(Amomum xanthioides Wall. ex Baker), ...


(20,1%),

α-pinen,

bicyclogermacren, dl-limonen, 1,8-cineol,
bicyclo[2.2.1]heptan-2-on,
methylnaphthalen,

1-

2-methylnaphthalen,

caryophyllen.
d-camphor (33,2%), d-bornyl acetat (26,5%),
2

Amomum villosum Lour
(Dƣơng xuân xa) [6]

borneol (19,4%), d-limonen (7%), camphen
(7%),

trans-paramethoxycinnamat,

phellandren (2,3%), pinen (1,1%).
Amomum gagnepainii
3

T. L. Wu

bicyclogermacren

(9,4%),

δ-

cadinen (9,0%).
Tinh dầu thân: spathulenol (21,8%), βelemen (20,4%), β-bisabolen (7,2%).
Tinh dầu rễ: β-pinen (26,5%), terpinen-4-ol
(14,5%), γ-terpinen (7,3%).

Amomum tsao-ko Crevost
6

et Lemarie

Amomum aurantiacum

8

9

10

propylbenzaldehyd
(5,11%),

(Thảo quả) [43]

7


15

α-terpinen

(2,63%),

β-pinen


Ngoài các thành phần tinh dầu, các loài thuộc chi Amomum còn có chứa các
hợp chất thuộc các nhóm chính nhƣ sau [35]:
- Các monoterpenoid và sesquiterpenoid: đƣợc phân lập từ quả cây Amomum
kravanh Pierre [31], Amomum tsao-ko Crevost & Lemarie [23] và A.
testaceum Ridl [41], hạt cây Amomum xanthioides Wall. ex Baker [12], cây
Amomum medium Lour [31], thân rễ cây Amomum uliginosum J. Koenig [35].
- Các labdan diterpenoid: đƣợc phân lập từ quả cây A. kravanh [50], rễ cây
Amomum maximum Roxb. [32], thân rễ cây Amomum uliginosum J. Koenig
[35].
- Các hợp chất flavonoid: đƣợc phân lập từ quả cây Amomum koenigii J. F.
Gmel. [15] và Amomum tsao-ko Crevost & Lemarie [23], thân rễ Amomum
villosum Lour [17] và cây Amomum xanthioides Wall.ex Baker [12].
- Các hợp chất diarylheptanoid: đƣợc phân lập từ thân rễ cây Amomum
muricarpum Elmer [19], quả cây Amomum subulatum Roxb. [30] và Amomum
tsao-ko Crevost & Lemarie [23].
- Các hợp chất oxadispiroketal: đƣợc tìm thấy trong lá và thân rễ cây Amomum
aculeatum Roxb. [10].
- Các hợp chất hydroxyphenylalkanon: đƣợc tìm thấy từ hạt cây Amomum
melegueta Roskoe [42].
- Các hợp chất sterol: đƣợc phân lập từ thân rễ cây Amomum villosum Lour.

O

OCH3

OCH3

OCH3
O

H3CO

O

HO

OH

OH

OH
OH O

OH O

OH O

1

2


7

OH

OH OH

O
HO
HO

HO

OH
8

OH
9

17


CH3
O

O

HO
HO

OH

phân lập 2 hợp chất mới từ thân rễ cây Amomum muricarpum muricarpon A (30),
muricarpon B (31) và 3 hợp chất diarylheptanoid đã biết: 1,7-di-(3,4dihydroxyphenyl)-4-hepten-3-on

(32),

1-(3,4-dihydroxyphenyl)-7-(4-

hydroxyphenyl)-4-hepten-3-on (10) và 1,7-bis(p-hydroxyphenyl)-4-hepten-3-on (7)
[20].

Năm 2012, Phan Minh Giang và cộng sự tiếp tục phân lập từ thân rễ cây
Amomum muricarpum một diarylheptanoid mới, muricarpin (33), cùng với 4
diarylheptanoid đã biết 1,7-bis(3,4-dihydroxyphenyl)heptan-3-yl acetat (34), 1-(4hydroxyphenyl)-7-(3,4-dihydroxyphenyl)heptan-3-yl

19

acetat

(35),

1-(3,4-


hydroxyphenyl)-7-(4-hydroxyphenyl)heptan-3-on (36) và (5R)-5-hydroxy-1,7-bis(4hydroxyphenyl)-3-heptanon (37) [19].

Cho đến nay chƣa có nhiều nghiên cứu về hóa thực vật loài Amomum koenigii.
Một số ít nghiên cứu đã phân lập đƣợc các eicosenon và flavonol methyl ether từ quả
cây Amomum koenigii nhƣ 5-hydroxy-3,7,4-trimethoxyflavon (38) [29], 5-hydroxy3,7,3,4-tetramethoxyflavon (39), 3,7-dihydroxy-5,4-dimethoxyflavon (40) [15], 3hydroxy-5,7,4-trimethoxyflavon (41) [45], 5,4-dihydroxy-3,7-dimethoxyflavon (42)
[25], 3,5,7,4-tetramethoxyflavon (43) [21], 3,7-dihydroxy-5,3,4-trimethoxyflavon
(44) [34], 5,3-dihydroxy-3,7,4-trimethoxyflavon (45) [33], 3,5-dihydroxy-7,3,4trimethoxyflavon (46), 3,5,3-trihydroxy-7,4-dimethoxyflavon (47) [46], 3,5,7,4tetramethoxyflavon (48) [28], eicosenoid 1-methoxy-E-4-eicosen-3-on (49) và 1-(4hydroxyphenoxy)-E-4-eicosen-3-on (50) [15].

R1 = H
R1 = CH3
R1 = H
R1 = H
R1 = CH3

R2 = H
R2 = CH3
R2 = CH3
R2 = H
R2 = CH3
R2 = CH3
R2 = H
R2 = H
R2 = H
R2 = CH3

R3 = CH3
R3 = CH3
R3 = H
R3 = CH3
R3 = CH3
R3 = CH3
R3 = H
R3 = CH3
R3 = CH3
R3 = CH3
R3 = CH3

R4 = CH3


H3CO

(CH2)12CH3

49

OH

50

1.1.2.5. Nghiên cứu hoạt tính sinh học của chi Amomum
Tinh dầu Sa nhân (Amomum xanthioides Wall.) chứa nhiều hợp chất hóa học
có giá trị nhƣ camphen, α-pinen, β-pinen, limonen, β-cubeben, borneol. Bên cạnh khả
năng kháng khuẩn, kháng nấm và chống oxi hóa với hiệu lực ức chế cao, tinh dầu Sa
nhân còn đƣợc chứng minh có tác dụng kìm hãm sự phát triển của tế bào ung thƣ
[13]. Năm 2017, Choi Y. A. và cộng sự đã nghiên cứu mô hình viên da dị ứng trên
chuột. Kết quả cho thấy dịch chiết từ cây Amomum xanthioides cho thấy có tác dụng
điều trị viêm da dị ứng, đặc biệt là viêm da mãn tính [14].
Hai hợp chất nerolidol (51) và spathulenol (52) đƣợc phân lập từ cây Sa nhân
tím (Amomum xanthioides) thể hiện độc tính với tế bào ung thƣ ở ngƣời đƣợc thử
nghiệm trên in vitro. Trong đó nerolidol biểu hiện độc tính trung bình chống lại SKOV-3 (ung thƣ buồng trứng) và SK-MEL-2 (u ác tính dƣới da) với ED50 lần lƣợt là
26,81 và 9,36 µM. Hợp chất spathulenol biểu hiện độc tính tế bào yếu đối với A549

21


(ung thƣ tế bào biểu mô ở phổi), SK-OV-3, SK-MEL-2 và HCT15 (tế bào ung thƣ
đại tràng) với ED50 tƣơng ứng là 26,93; 27,46; 10,75 và 32,93 µM [11].




Các flavonol nhƣ 3,7-dihydroxy-5,3′,4′-trimethoxyflavon, 5-hydroxy-3,7,4′trimethoxyflavon,

3,7-dihydroxy-5,4′-dimethoxyflavon

và

5-hydroxy-3,7,3′,4′-

tetramethoxyflavon (retusin) đƣợc phân lập từ cây Amomum koenigii có tác dụng
kháng nấm, kháng khuẩn, ức chế sinh tổng hợp ATP, gây độc tế bào, kháng sốt rét,
chống nôn và bảo vệ gan [37].
1.2. CÂY THẢO QUẢ ĐỒNG (Amomum koenigii J. F. Gmelin)
1.2.1. Thực vật học
Cây Thảo quả đồng có tên khoa học là Amomum koenigii J. F. Gmelin thuộc
họ Gừng (Zingiberaceae). Loài này đƣợc J. F. Gmel. mô tả khoa học lần đầu tiên năm
1791.
Cây cao từ 1-3 m, chỉ với 2-5 nhánh trên mỗi cụm, thân rễ tăng trƣởng mọc
sâu 10-15 cm trong đất, đƣờng kính 1-1,5 cm, trắng sau đó có màu nâu đỏ, rễ móng
rỗng không trắng sau đó có màu nâu đỏ, rễ móng rỗng không. Lá ở trên mỗi nhánh
cây, lá trở nên nhỏ hơn về phía đỉnh. Cuống lá rất ngắn, dài 0,1-0,5 cm, màu xanh lá
cây, keo, lƣỡi lá dài, 35-40 × 6-7 cm, thấp hơn bề mặt nhợt nhạt, tĩnh mạch chính nỗi
bật bên dƣới [29].
Hoa đơn phát sinh gần gốc, khi trƣởng thành thì dài, dựng đứng cuống. Phần
đài, thƣờng nở 2 bông cùng một lúc. Cuống 20-30 × 0,4-0,5 cm, có màu nâu đỏ, có
vân. Tràng hoa dài 3-3,2 cm, trắng hồng, tràng hoa thƣờng 1,5-1,6 × 0,3 cm, có
tròng, bề mặt trong mỏng. Thùy tràng hoa thƣờng 1,5-1,6 × 0,6-0,7 cm, màng, thùy,
đỉnh nhú. Thùy tràng trung tâm 1,5-1,6 × 1-1,2 cm. Có sọc trung tâm màu vàng với
các đƣờng chấm màu hồng chiều vào rìa, màng, tại gốc và dọc theo phần trung tâm,