Nghiên cứu hoạt tính sinh học và phân lập hợp chất saponin từ cao chiết ethanol của rễ cây phát lộc

Trang 1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LÊ THỊ NGÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC VÀ PHÂN LẬP HỢP CHẤT SAPONIN TỪ CAO CHIẾT ETHANOL CỦA RỄ CÂY PHÁT LỘC Dracaena braunii Engl.L

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LÊ THỊ NGÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC VÀ PHÂN LẬP HỢP CHẤT SAPONIN TỪ CAO CHIẾT ETHANOL CỦA RỄ CÂY PHÁT LỘC (Dracaena braunii Engl.) LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC ỨNG DỤNG Thái Nguyên - 2023 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC ỨNG DỤNG NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC VÀ PHÂN LẬP HỢP CHẤT SAPONIN TỪ CAO CHIẾT ETHANOL CỦA RỄ CÂY PHÁT LỘC (Dracaena braunii Engl.) Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Mã số: 8 42 02 01 Học viên thực hiện: Lê Thị Ngà Khóa: 15 Người hướng dẫn khoa học 1: TS Nguyễn Đức Hùng Người hướng dẫn khoa học 2: TS Nguyễn Thị Hải Yến Thái Nguyên - 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những nội dung trong luận văn là kết quả nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn trực tiếp của TS Nguyễn Đức Hùng và TS Nguyễn Thị Hải Yến, và sự hợp tác trong nghiên cứu với Phòng thí nghiệm Dược liệu học, Trường Đại học Bourgogne Franche-Comté, Cộng hòa Pháp Mọi trích dẫn trong luận văn đều ghi rõ nguồn gốc Các số liệu, kết quả sử dụng trong luận văn là trung thực và được sự đồng ý của cán bộ hướng dẫn và nhóm nghiên cứu Thái Nguyên, ngày tháng năm 2023 Tác giả luận văn Lê Thị Ngà ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS Nguyễn Đức Hùng và TS Nguyễn Thị Hải Yến đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp tôi thực hiện nghiên cứu và hoàn thành bản luận văn thạc sĩ này Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô Bộ môn Di truyền học và Công nghệ sinh học, Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên, và tập thể cán bộ Khoa Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy và hướng dẫn tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu khoa học Tôi cũng xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tập thể cán bộ Phòng thí nghiệm Dược liệu học, Trường Đại học Bourgogne Franche-Comté, Cộng hòa Pháp đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong nghiên cứu phân lập các hợp chất Sau cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động viên, đóng góp ý kiến, giúp đỡ tôi trong quá trình học tâp, nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp Thái Nguyên, ngày tháng năm 2023 Tác giả luận văn Lê Thị Ngà iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .v DANH MỤC CÁC BẢNG .vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU .1 1 Đặt vấn đề 1 2 Mục tiêu nghiên cứu 1 3 Nội dung nghiên cứu 2 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1 Giới thiệu chung về thực vật thuộc chi Huyết giác (Dracaena) 3 1.1.1 Chi Huyết giác (Dracaena) 3 1.1.2 Cây Phát lộc (Dracaena braunii Engl.) .4 1.2 Sơ lược về hợp chất saponin 4 1.3 Một số phương pháp sử dụng trong nghiên cứu phân lập hợp chất thiên nhiên 6 1.3.1 Nhóm phương pháp thu thập, tạo cao chiết và đánh giá hoạt tính sinh học của cao chiết 6 1.3.2 Phân tích thành phần hóa học bằng phản ứng định tính 7 1.3.3 Đánh giá hàm lượng saponin toàn phần trong mẫu thực vật .8 1.3.4 Nhóm phương pháp tách chiết, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất saponin 9 1.4 Tình hình nghiên cứu phân lập và đánh giá hoạt tính sinh học của hợp chất saponin từ một số loài thuộc chi Huyết giác .15 Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu 24 2.1.1 Vật liệu thực vật 24 2.1.2 Hóa chất, thiết bị 24 2.1.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu .24 2.2 Phương pháp nghiên cứu 25 2.2.1 Phương pháp giải phẫu thực vật 25 2.2.2 Phương pháp tạo cao chiết từ rễ cây Phát lộc 25 2.2.3 Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết từ rễ cây Phát lộc 25 2.2.4 Phương pháp tách chiết thành phần saponin từ rễ cây Phát lộc 25 2.2.5 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 26 Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 iv 3.1 Kết quả về đặc điểm hình thái, giải phẫu của cây Phát lộc 27 3.1.1 Đặc điểm hình thái của cây Phát lộc 27 3.1.2 Đặc điểm giải phẫu của cây Phát lộc 28 3.2 Kết quả về tạo cao chiết và đánh giá hoạt tính sinh học của cao chiết từ rễ cây Phát lộc 31 3.3 Kết quả phân lập và xác định cấu trúc hóa học của hợp chất saponin từ cao chiết ethanol của rễ cây Phát lộc 32 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41 1 Kết luận 41 2 Kiến nghị 41 CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tên đầy đủ tiếng Anh Diễn giải tiếng Việt 13C-NMR Carbon-13 nuclear magnetic Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D NMR resonance spectroscopy cacbon 13 1H-NMR One dimensional nuclear magnetic Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 2D NMR resonance spectroscopy chiều Proton nuclear magnetic resonance Phổ cộng hưởng từ hạt nhân APG spectroscopy proton COSY Two dimensional nuclear magnetic Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 2 DMSO ESI-MS resonance spectroscopy chiều HMBC Angiosperm Phylogeny Group Hệ thống phân loại sinh học HSQC Correlation Spectroscopy thực vật IC50 Dimethyl sulfoxide Phổ tương tác proton-proton LB Electrospray Ionisation Mass Phổ khối lượng Spectrometry MPLC Phổ tương tác dị hạt nhân qua PPM Heteronuclear multiple bond nhiều tương tác ROESY coherence Phổ tương tác dị hạt nhân qua RP Heteronuclear single quantum 1 liên kết TLC coherence spectroscopy TOCSY Nồng độ ức chế 50% đối Inhibitory concentration at 50% tượng thử nghiệm VLC Luria Bertani Môi trường nuôi cấy vi khuẩn LB Medium Performance Liquid Chromatography Sắc ký lỏng hiệu năng trung Parts Per Million bình Rotating Frame Overhauser Phần triệu Enhancement Spectroscopy Quang phổ Overhauser khung Reversed phase xoay nâng cao Thin layer chromatography Pha đảo Total Correlated Spectroscopy Sắc ký bản mỏng Vacuum liquid chromatography Phổ tương tác proton-proton toàn phần Sắc ký lỏng chân không vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết ethanol của rễ cây Phát lộc 31 Bảng 3.2 Dữ liệu phổ 1H và 13C-NMR của hợp chất 1 41 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Hình ảnh của một số loài thuộc chi Huyết giác 3 Hình 1.2 Hình ảnh loài Phát lộc 4 Hình 1.3 Saponin steroid khung spirostane (a) và khung furostane (b), và saponin triterpenoid (c) 5 Hình 1.4 Các hợp chất saponin steroid phân lập từ loài D draco .17 Hình 3.1 Cây Phát lộc thu tại thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên 28 Hình 3.2 Giải phẫu cắt ngang rễ cây Phát lộc 29 Hình 3.3 Giải phẫu cắt ngang phiến lá cây Phát lộc 30 Hình 3.4 Giải phẫu cắt ngang thân cây Phát lộc 31 Hình 3.5 Hình ảnh kháng khuẩn của cao chiết ethanol của rễ cây Phát lộc đối với các chủng vi khuẩn .32 Hình 3.6 Sắc ký bản mỏng của hợp chất 1 (DBR22b-5) .34 Hình 3.7 Phổ khối lượng ESI-MS của hợp chất 1 .34 Hình 3.8 Phổ NMR 13C tổng của hợp chất 1 .35 Hình 3.9 Phổ NMR 1H tổng của hợp chất 1 35 Hình 3.10 Phổ NMR HSQC tổng của hợp chất 1 36 Hình 3.11 Phổ NMR COSY tổng của hợp chất 1 37 Hình 3.12 Phổ NMR HMBC tổng của hợp chất 1 .38 Hình 3.13 Phổ NMR TOCSY tổng của hợp chất 1 .39 Hình 3.14 Phổ NMR ROESY tổng của hợp chất 1 .39 Hình 3.15 Cấu trúc hóa học của hợp chất 1 .40 1 MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Thực vật được sử dụng làm thuốc chữa bệnh trên toàn thế giới và các loại thuốc mới tiếp tục được phát triển dựa trên những nghiên cứu mới nhất của các loài thực vật Newman và Cragg (2012) đã phân tích tầm quan trọng của các loại thuốc ngăn ngừa khối u ở người trên thế giới từ năm 1940-2010 Theo đó, vị trí của các hợp chất thiên nhiên trong sự phát triển các loại thuốc là không thể phủ nhận, đặc biệt là trong lĩnh vực điều trị ung thư với nhiều loại thuốc có nguồn gốc tự nhiên hoặc dẫn xuất từ tự nhiên Cùng với sự phát triển của y học hiện đại, nhiều hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học mạnh mẽ đã được tìm ra Là hợp chất được tìm thấy phần lớn trong thực vật, saponin có khả năng tạo bọt trong môi trường lỏng Trong thực vật, saponin hiện diện ở hầu hết các bộ phận khác nhau của cây như rễ, thân, lá, hoa và hạt Nhiều nghiên cứu đã chứng minh saponin có các hoạt tính sinh học mạnh mẽ như chống viêm nhiễm, kháng ung thư, kháng vi khuẩn, ngăn ngừa các bệnh tim mạch và tăng cường hấp thụ Cây Phát lộc (Dracaena braunii Engl.) là một loài thuộc chi Huyết giác (Dracaena), họ Măng tây (Asparagaceae) Chi Huyết giác gồm 153 loài phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như châu Phi và châu Á Cây Phát lộc (Dracaena braunii Engl.), tên đồng nghĩa Dracaena sanderiana Sander, là một loài cây cảnh có thể được tìm thấy rộng rãi ở châu Phi và châu Á Tại Việt Nam, loài cây này phân bố nhiều ngoài tự nhiên và được trồng trong nhà với mục đích làm cảnh Đây một loài thuộc chi Huyết giác vốn đã được biết tới là nguồn các hợp chất sinh học có hoạt tính sinh học mạnh mẽ Nghiên cứu dịch chiết ethanol của loài cây này đã chứng minh khả năng chống oxi hóa mạnh mẽ Tuy nhiên, hiện chưa có nghiên cứu nào về xác định các hợp chất hóa học của cây Phát lộc, cũng như đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất đó, nhất là khi loài cây này có thể được tìm thấy dễ dàng ngoài tự nhiên Do đó, việc tiến hành nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài thực vật này là rất cần thiết, có ý nghĩa thực tiễn nhằm tìm ra các hợp chất mới có đặc tính dược học, làm cơ sở cho việc sử dụng làm thuốc chữa bệnh Xuất phát từ những cơ sở trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hoạt tính sinh học và phân lập hợp chất saponin từ cao chiết ethanol của rễ cây phát lộc (Dracaena braunii Engl.)” 2 Mục tiêu nghiên cứu - Phân tích được đặc điểm hình thái, giải phẫu của loài phát lộc - Đánh giá được hoạt tính sinh học của cao chiết ethanol của rễ cây phát lộc - Phân lập và xác định được cấu trúc của hợp chất saponin từ cao chiết ethanol của rễ cây phát lộc