Nghiên cứu đặc điểm thực vật thành phần hóa học cây gừng đá bắc kạn

ĐẶT VẤN ĐỀViệt Nam là quốc gia nằm ở vùng nhiệt đới, có nhiều điều kiện cho các sinh vật phát triển, tạo ra sự phong phú của nhiều loài động thực vật và nhiều hệ sinh thái khác nhau. Trong bộ Gừng (Zingiberales), họ Gừng (Zingiberaceae) là họ có số lượng loài nhiều nhất 18. Đây là một họ có nhiều đại diện có giá trị làm thuốc chữa bệnh, nhiều loài được sử dụng làm gia vị, làm cảnh …Theo trung tâm dữ liệu thực vật Việt Nam 18, ở nước ta, họ Gừng có 20 chi, với gần 100 loài, được trồng khắp các địa phương. Các thầy thuốc y học cổtruyền và dân gian từ lâu vẫn sử dụng Gừng như một vị thuốc rất tốt chữa các bệnh như cảm mạo, nôn, đầy bụng, đi ngoài lỏng, chân tay lạnh tê bì… Đây là nguồn dược liệu có giá trị trong y học, đặc biệt là y học dân gian, đồng thời là nguồn nguyên liệu chứa tinh dầu có giá trị trong công nghiệp hương liệu.Ở tỉnh Bắc Kạn, có một loại Gừng mà người dân vẫn gọi là “Gừng đá”, phát triển rất tốt trên vùng đất đồi, đất xen đá. Những diện tích đất tưởng chừng không thể canh tác được vì có độ dốc cao, độ phì nhiêu thấp, tỷ lệ đá trắng nhiều hơn đất trồng đang được người dân ở đây khai thác để nâng cao thu nhập, góp phần xóa đói, giảm nghèo. Nằm trong nhóm đề tài cấp thiết của địa phương, Sở Khoa học Công nghệBắc Kạn đã phối hợp cùng Viện Di truyền nông nghiệp tiến hành nghiên cứu cây “Gừng đá”, triển khai chương trình trồng trọt và phát triển giống Gừng này.Tham gia vào chương trình trên, đề tài “Nghiên cứu đặc điểm thực vật, thành phần hóa học của cây “Gừng đá” Bắc Kạn” được thực hiện với mục tiêu:Tạo cơ sở dữ liệu về thực vật, hiển vi, hóa học nhằm từng bước xây dựng các chỉ tiêu kiểm nghiệm dược liệu, nâng cao giá trị sử dụng của loại Gừng này.Để thực hiện những mục tiêu trên, đề tài được tiến hành với những nội dung sau: Xác định đặc điểm hình thái, định danh tên khoa học, đặc điểm vi phẫu lá và thân rễ, đặc điểm bột thân rễ của mẫu nghiên cứu.

B Ộ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

B Ộ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

L ời cảm ơn

B ằng tất cả sự chân thành và lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Viết Thân, Ths Lê Thanh Bình, Bộ môn

Dược liệu, trường ĐH Dược Hà Nội

Là nh ững người thầy, người cô đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình

ch ỉ bảo và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành

khóa lu ận

Nhân đây, em xin gửi lời cảm ơn tới:

Các th ầy cô, các anh chị kỹ thuật viên trong bộ môn Dược liệu

đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ để em có thể hoàn thành đề tài một cách

t ốt nhất

Các th ầy cô trong ban giám hiệu nhà trường, các phòng ban, các

b ộ môn trường Đại học Dược Hà Nội đã tận tình dạy dỗ, giúp đỡ em

trong quá trình h ọc tập tại trường

Em cũng xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới ông bà, bố mẹ, hai

em trai và nh ững người bạn đã luôn kịp thời động viên, ủng hộ em

trong su ốt quá trình học tập tại trường cũng như trong thời gian thực

hi ện khóa luận

Em xin chân thành c ảm ơn

Hà N ội, tháng 5 năm 2013 Sinh viên

Vũ Thị Phương Duyên

MỤC LỤC

Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG TÀI LIỆU

DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG TÀI LIỆU

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1 TỔNG QUAN VỀ HỌ GỪNG (ZINGIBERACEAE) 3

1.1 Vị trí phân loại họ Gừng (Zingiberaceae) 3

1.2 Đặc điểm thực vật họ Gừng (Zingiberaceae) 3

1.3 Phân bố họ Gừng (Zingiberaceae) 5

2 TỔNG QUAN VỀ CHI GỪNG (ZINGIBER) 6

2.1 Đặc điểm thực vật và phân bố chi Gừng (Zingiber) 6

2.2 Đặc điểm một số loài thuộc chi Gừng (Zingiber) 6

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU, PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

1 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 14

1.1 Nguyên liệu nghiên cứu 14

1.2 Phương tiện nghiên cứu 14

2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

2.1 Nghiên cứu về mặt cảm quan 15

2.2 Nghiên cứu về mặt hiển vi 15

2.3 Nghiên cứu về mặt hóa học 16

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 20

1 NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT 20

2 NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HIỂN VI 21

2.1 Đặc điểm vi phẫu lá 21

2.2 Đặc điểm vi phẫu thân rễ 21

2.3 Đặc điểm bột thân rễ 26

3 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC 27

3.1 Định tính sơ bộ các nhóm chất có trong thân rễ Gừng đá bằng phản ứng hóa học 27

3.2 Xác định hàm lượng tinh dầu trong dược liệu khô tuyệt đối 35

3.3 Định tính dịch chiết toàn phần của thân rễ Gừng đá bằng sắc ký lớp mỏng 36

3.4 Phân tích thành phần tinh dầu 40

4 BÀN LUẬN 44

4.1 Về phương pháp nghiên cứu 44

4 2 Về kết quả nghiên cứu 44

K ẾT LUẬN 46

ĐỀ XUẤT 47

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG TÀI LIỆU

3.7 Sắc ký đồ dịch chiết MeOH thân rễ Gừng đá Hệ dung môi triển

khai: Toluen : EtOAc : Acid formic (10 : 8 :1) 35

3.8

Kết quả sắc ký đồ dịch chiết MeOH thân rễ Gừng đá với hệ dm

Toluen: EtOAc: Acid formic (10: 8: 1) quan sát dưới ánh sáng

tử ngoại bước sóng 254nm

36

3.9

Kết quả sắc ký đồ dịch chiết MeOH thân rễ Gừng đá với hệ dm

Toluen: EtOAc: Acid formic (10: 8: 1) quan sát dưới ánh sáng

tử ngoại bước sóng 366nm

37

3.10

Kết quả sắc ký đồ dịch chiết MeOH thân rễ Gừng đá với hệ dm

Toluen: EtOAc: Acid formic (10: 8: 1) quan sát dưới ánh sáng

thường sau khi phun TT Vanilin

38

3.11 Sắc ký đồ biểu thị hàm lượng các thành phần hóa học của tinh

DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG TÀI LIỆU

Bảng Tên bảng Trang

3.1 Kết quả phản ứng định tính dịch chiết thân rễ Gừng đá 34 3.2 Thành phần hóa học của tinh dầu thân rễ Gừng đá 42

ĐẶT VẤN ĐỀ

Việt Nam là quốc gia nằm ở vùng nhiệt đới, có nhiều điều kiện cho các sinh vật phát triển, tạo ra sự phong phú của nhiều loài động thực vật và nhiều hệ sinh thái khác nhau

Trong bộ Gừng (Zingiberales), họ Gừng (Zingiberaceae) là họ có số lượng loài nhiều nhất [18] Đây là một họ có nhiều đại diện có giá trị làm thuốc chữa

bệnh, nhiều loài được sử dụng làm gia vị, làm cảnh …

Theo trung tâm dữ liệu thực vật Việt Nam [18], ở nước ta, họ Gừng có 20 chi, với gần 100 loài, được trồng khắp các địa phương Các thầy thuốc y học cổ truyền và dân gian từ lâu vẫn sử dụng Gừng như một vị thuốc rất tốt chữa các bệnh như cảm mạo, nôn, đầy bụng, đi ngoài lỏng, chân tay lạnh tê bì… Đây là nguồn dược liệu có giá trị trong y học, đặc biệt là y học dân gian, đồng thời là nguồn nguyên liệu chứa tinh dầu có giá trị trong công nghiệp hương liệu

Ở tỉnh Bắc Kạn, có một loại Gừng mà người dân vẫn gọi là “Gừng đá”, phát triển rất tốt trên vùng đất đồi, đất xen đá Những diện tích đất tưởng chừng không

thể canh tác được vì có độ dốc cao, độ phì nhiêu thấp, tỷ lệ đá trắng nhiều hơn đất trồng đang được người dân ở đây khai thác để nâng cao thu nhập, góp phần xóa đói,

giảm nghèo

Nằm trong nhóm đề tài cấp thiết của địa phương, Sở Khoa học Công nghệ Bắc Kạn đã phối hợp cùng Viện Di truyền nông nghiệp tiến hành nghiên cứu cây

“Gừng đá”, triển khai chương trình trồng trọt và phát triển giống Gừng này

Tham gia vào chương trình trên, đề tài “Nghiên cứu đặc điểm thực vật, thành phần hóa học của cây “Gừng đá” Bắc Kạn” được thực hiện với mục tiêu:

Tạo cơ sở dữ liệu về thực vật, hiển vi, hóa học nhằm từng bước xây dựng các chỉ tiêu kiểm nghiệm dược liệu, nâng cao giá trị sử dụng của loại Gừng này

Để thực hiện những mục tiêu trên, đề tài được tiến hành với những nội dung sau:

- Xác định đặc điểm hình thái, định danh tên khoa học, đặc điểm vi phẫu lá

và thân rễ, đặc điểm bột thân rễ của mẫu nghiên cứu

- Định tính sơ bộ các nhóm chất hữu cơ trong thân rễ “Gừng đá” thông qua các phản ứng hóa học và sắc ký lớp mỏng

- Cất tinh dầu thân rễ “Gừng đá”, xác định hàm lượng tinh dầu trong mẫu khô tuyệt đối

- Tiến hành sắc ký khí khối phổ, xác định các thành phần và hàm lượng của chúng trong tinh dầu thân rễ cây “Gừng đá”

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1 TỔNG QUAN VỀ HỌ GỪNG (ZINGIBERACEAE)

1.1 Vị trí phân loại họ Gừng (Zingiberaceae)

Theo Thực vật học [11], Thực vật dược [14], vị trí phân loại của họ Gừng (Zingiberaceae) trong giới thực vật như sau:

một số loài trong chi Zingiber [11], [14], [20], [22]

Lá: Lá đơn, mọc cách, các lá xếp thành 2 hàng, thường hướng lên trên, đôi khi nằm ngang gần như song song với mặt đất; có khi lá chỉ là bẹ lá dạng vảy Lá gồm các phần là: bẹ lá, cuống lá, lưỡi lá và phiến lá Bẹ lá có thể nguyên tạo thành

một ống xẻ theo một đường dọc đối diện với phiến Ở nhiều cây, các bẹ lá xếp khít nhau thành một thân giả khí sinh Cuống lá không có hay có, ngắn hay dài (có thể dài tới 25cm), hình lòng máng nông hoặc sâu Lưỡi lá (thìa lìa): là phần giữa bẹ lá

và cuống lá, từ bẹ lá kéo dài lên Lưỡi dày hay mỏng dạng màng, đầu nguyên hay xẻ

2, cụt ngang, dài 1-2mm tới vài cm Phiến lá hình mác, hình trứng hẹp, bầu dục, ít khi gần tròn; gốc phiến nhọn, hình nêm hay gần tròn; đầu phiến thường nhọn, đôi khi thót nhỏ thành dạng đuôi, hiếm khi tròn Thông thường phiến lá màu xanh, nhưng ở một vài loài trong một số chi, mặt trên lá có đốm trắng loang lổ

(Stahlianthus) hay d ọc gân chính mặt trên nâu đỏ (Curcuma) hoặc mặt dưới nâu đỏ

(Distichochlamys, Stahlianthus, Zingiber) [11], [20], [22]

Cụm hoa: gié hay chùm ở chót thân (Globba, Alpinia) hoặc mọc từ gốc trên

một trục phát hoa riêng biệt (Zingiber) với nhiều lá bắc úp vào nhau và có màu,

hình trụ hoặc hình thoi, đôi khi hình cầu, từ thưa đến dày đặc, ít hay nhiều hoa Đôi khi cụm lá bắc con mọc ở nách lá bắc và sau đó là một cụm hoa dày đặc, lộn xộn,

có khi chụm hay bông Cụm hoa thường không phân nhánh, trừ một số ít loài trong các chi Globba, Alpinia, Elettaria, Elettariopsis [14], [20], [22]

Lá bắc: thường có dạng vảy, hình bầu dục, hình mác hay mác thuôn, bao lấy

lá bắc con và hoa, đôi khi lá bắc bao lấy truyền thể (Bulbil) Các lá bắc dính với nhau ở nửa dưới làm thành dạng túi (Curcuma), hay thành dạng chuông (Stahlianthus), hoặc xếp lợp lên nhau Ở một vài chi, những lá bắc ở phía dưới của

cụm hoa là những lá bắc bất thụ (không chứa hoa), thường có mầu sắc, hay những

lá bắc này phát triển rất to bao lấy cả cụm hoa khi non gọi là lá bắc tổng bao (nhưng thường sớm rụng) Đôi khi lá bắc không có hoặc sớm rụng [22]

Lá bắc con: Nằm trong lá bắc và đính gần sát gốc lá bắc, bao lấy hoa Lá bắc

con dạng vảy hay dạng ống, có gốc dính sát với bầu Đôi khi lá bắc con không có

+ Đài: Có các lá đài dính với nhau ở phần dưới thành hình ống, mỏng, chia

thùy về một phía, đôi khi giống hình mo cau Phần trên chia 2-3 thùy ngắn hay dài giống dạng răng, hoặc xẻ chữ V [20], [22]

+ Tràng: Dính với nhau ở phần dưới thành hình ống, phần trên chia 3 thùy, thùy lưng thường to hơn 2 thùy bên, phía đầu lõm ít nhiều dạng mũ [20], [22]

+ Bộ nhị: Chỉ có một nhị sinh sản duy nhất, ở phía trong thùy lưng của

tràng, gồm có chỉ nhị dạng bản mỏng hay dày, phía trên đính hai bao phấn hướng

trong, mở bằng khe dài dọc theo ô bao phấn Bao phấn có hay không có phần phụ của trung đới, nếu có thì kéo dài lên phía trên tạo thành mào, không bao lấy vòi

nhụy, xẻ thùy hay nguyên, hay bao lấy vòi nhụy kéo dài (Zingiber), hoặc kéo dài ở

2 phía cạnh ngoài hai bao phấn thành dạng cánh (Globba) Đôi khi bao phấn không

có phần phụ nhưng ở gốc mỗi bao phấn kéo dài xuống phía dưới tạo thành cựa

(Curcuma) Bầu dưới, ban đầu 3 ô, khi trưởng thành 1 ô hoặc 3 ô; mỗi ô có nhiều

noãn; đính noãn trung trụ hay đính noãn bên Cánh môi đối diện với nhị, do 3 nhị bất thụ dính lại với nhau biến thành, thường to, có màu sặc sỡ Hai nhị lép còn lại nằm ở hai bên gốc cánh môi, dạng cánh tràng không dính với cánh môi

(Hedychium ), hay dính với cánh môi ở phía dưới (Zingiber), hoặc tiêu giảm thành

dạng răng, dạng vảy hay tiêu giảm hoàn toàn [11], [14], [20], [22]

+ Bộ nhụy: Bộ nhụy hợp nguyên lá noãn (Syncarpous) hay hợp bên lá noãn

(Paracarpous) Một vòi nhụy mảnh, nằm dọc theo rãnh phía trong chỉ nhị, qua khe

giữa 2 bao phấn; núm nhụy nhô lên phía trên đầu 2 bao phấn, trừ ở chi Zingiber; vòi

nhụy kéo dài vượt quá đầu 2 bao phấn và được phần phụ trung đới của bao phấn kéo dài bao lấy Ngoài 1 nhụy hữu thụ duy nhất, còn có các vòi nhụy lép đính trên đỉnh bầu, hình dùi hay bản ngắn Bầu hình cầu, bầu dục, hình trụ hay đôi khi hình phễu Bầu 3 ô hay 1 ô, noãn đảo, nhiều, đính noãn trụ giữa hay đính noãn bên [11], [14], [20], [22]

Quả: Quả nang chẻ ô, đôi khi quả mọng, quả nạc, thường hình cầu, bầu dục,

đường kính từ 0,2cm đến 2 – 3 (4)cm, đôi khi quả có ngấn giữa (Alpinia galangal

Willd.), hay có dạng quả giác (quả cải) (Siliquamomum tonkinense Baill.), hoặc quả

có gờ nổi theo chiều dọc (Elettaria, Elettariopsis) Vỏ quả có lông hay không, có

gai mềm, gai phân nhánh hay không, hay vỏ quả có cánh dạng quả khế Hạt có cả nội nhũ và ngoại nhũ Trong nhiều trường hợp có áo hạt [11], [14], [22]

1.3 Phân bố họ Gừng (Zingiberaceae)

Trên thế giới, họ Gừng có 45 chi với khoảng 1300 loài; ở nhiệt đới và cận nhiệt đới, chủ yếu ở Đông Nam Á, ít ở châu Mỹ và châu Phi [2], [20]

Ở Việt Nam, họ Gừng có 17 – 20 chi: Achasma, Alpinia (Languas,

Cenolophon, Curcuma, Elettaria, Elettariopsis, Etlingera, Gagnepainia, Geostachys, Globba, Hedychium, Kaempferia, Phaeomaria, Siliquamomum, Stahlianthus, Zingiber, với khoảng 136-145 loài [2], [14], [22]

2 TỔNG QUAN VỀ CHI GỪNG (ZINGIBER)

2.1 Đặc điểm thực vật và phân bố chi Gừng (Zingiber)

Cây thảo cao đến 2-3m Thân rễ phân nhánh, có củ Thân giả, mọc thẳng đứng Lá mọc thành 2 dãy song song, gốc lá phồng lên, hình nêm Cụm hoa hình nón hẹp, mọc từ thân rễ sát mặt đất hay trên ngọn thân có lá Đài dính nhau thành ống, chia thùy về một phía, trên chia 3 răng Tràng hoa hình ống, mỏng, tràng giữa màu trắng hay màu kem, thường lớn hơn 2 thùy bên Các nhị lép ở bên gắn với cánh môi tạo thành cánh môi 3 thùy; thùy giữa rộng đầu hay chẻ ở đỉnh Chỉ nhị ngắn, được bao bọc bởi phần phụ dài của vòi nhụy Bầu 3 ô, mỗi ô nhiều noãn Đính noãn trung trụ Vòi nhụy mảnh, kéo dài phía sau bao phấn; đầu nhụy không mở rộng

Quả nang chẻ ô hay nứt hỗn hợp Hạt màu đen, bao bọc bởi áo hạt; áo hạt màu trắng, mép xẻ thùy bất thường Đặc điểm dễ nhận biết nhất là 2 mép phần tiếp nối

giữa cuống lá và bẹ lá giống như khuỷu (đầu gối); phần phụ của trung đới kéo dài

và cong ở đầu, bao lấy vòi nhụy Toàn cây thường có mùi hắc [20], [22]

Phân bố: Chi Zingiber trên thế giới có khoảng 150 loài, chủ yếu phân bố ở

vùng Châu Á nóng ẩm [20], [22] Ở Châu Á có khoảng 45 loài, trong đó Việt Nam

14 – 17 loài [22]

2.2 Đặc điểm một số loài thuộc chi Gừng (Zingiber)

2.2.1 Zingiber officinale Roscoe – Gừng

Đặc điểm thực vật

Cây thảo, sống lâu năm, cao 40 – 80cm Thân rễ nạc, mọc bò ngang, phân nhiều nhánh Lá mọc so le thành hai dãy, hình mác thuôn, thắt lại ở gốc, đầu nhọn, dài 15 – 20cm, rộng 2cm, không cuống, có bẹ nhẵn, lưỡi bẹ nhỏ dạng màng, hai mặt

nhẵn, mặt trên màu lục sẫm bóng, mặt dưới nhạt [3], [9], [12], [15], [16]

Cụm hoa dài 5cm, mọc từ gốc trên một cán dài khoảng 20cm do nhiều vảy

lợp hình thành, những vảy phía dưới ngắn, càng lên trên càng dài và rộng hơn; lá bắc hình trái xoan, màu lục nhạt, mép viền vàng; đài có 3 răng ngắn; tràng có ống dài gấp đôi đài, 3 thùy bằng nhau, hẹp và nhọn; 1 nhị Nhị lép không có hoặc tạo thành thùy bên của cánh môi, cánh môi màu vàng, có viền tía ở mép, dài 2cm, rộng 1,5cm, chia thành 3 thùy tròn, các thùy bên ngắn và hẹp hơn; bầu nhẵn [3], [9], [12], [15], [16]

Quả nang (rất ít gặp) [3]

Phân bố, sinh thái

Cây Gừng được trồng ở nhiều nước trong vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, từ Đông Á đến Đông Nam Á và Nam Á Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản là những nước trồng nhiều Gừng nhất thế giới Ở Việt Nam cây được trồng ở khắp các địa phương,

từ vùng núi cao đến đồng bằng và ngoài các hải đảo [3], [9], [12], [22]

Gừng trồng trong nhân dân hiên nay cũng có nhiều giống Loại “Gừng trâu”

có thân to, củ to thường để làm mứt, có nhiều ở các vùng núi thấp, như Cao Bằng, Lạng Sơn, Thái Nguyên, Bắc Cạn, Tuyên Quang… Loại “Gừng gié” có thân và củ đều nhỏ, nhưng rất thơm Loài này cũng gồm 2 giống Giống củ nhỏ có màu hồng tía ở phần củ non, thường được đồng bào dân tộc trồng ở vùng cao, như ở các huyện phía bắc tỉnh Hà Giang, Sìn Hồ (Lai Châu), Sa Pa, Bát Xát (Lào Cai)… Theo nhân dân địa phương, giống Gừng này chịu được khí hậu lạnh kéo dài trong mùa đông Cây trồng trên nương ít cần chăm sóc Còn giống Gừng củ nhỏ màu vàng ngà, được trồng phổ biến ở các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ và ở phía nam [3]

Như vậy, đặc điểm sinh thái riêng của các giống Gừng tùy thuộc vào điều kiện vùng trồng Đặc điểm chung nhất của chúng là cây ưa ẩm, ưa sáng và có thể hơi chịu bóng (Gừng trâu) Cây trồng thường có hoa ở năm thứ hai Chưa thấy cây

có quả và hạt Gừng trồng sau một năm nếu không thu hoạch sẽ có hiện tượng tàn lụi (phần trên mât đất) qua đông Thời gian sinh trưởng mạnh của cây trùng với mùa

hè – thu nóng và ẩm [3]

Thành phần hóa học

Thân rễ Gừng chứa 2 – 3% tinh dầu với thành phần chủ yếu là các hợp chất hydrocarbon sesquiterpenic: β – zingiberen (35%), ar – curcumenen (17%), β – farnesen (10%) và một lượng nhỏ các hợp chất alcol monoterpenic như geraniol, linalol, borneol [3], [9], [12], [16]

Nhựa dầu Gừng chứa 20 – 25% tinh dầu và 20 – 30% các chất cay Thành phần chủ yếu của nhóm chất cay là zingeron, shogaol và zingerol, trong đó gingerol chiếm tỷ lệ cao nhất Đó là một chất lỏng, màu vàng, tan trong cồn 50o

, ether, chloroform, benzene, tan vừa trong ether dầu hỏa nóng [3], [9], [12], [16]

Ngoài ra, trong tình dầu Gừng còn chứa α – camphen, β – phelandren, eucalyptol và các gingerol [3], [12]

H3CO

O H

(CH2)n -CH3

O HO H

Các gingerol (n = 0, 2, 3, 4, 5, 7, 9)

O H

O

CH3

CH3n

Các shogaol (n = 4, 5, 7, 9, 11)

CH3H

C

H3

Zingiberen

Tác dụng dược lý

Gừng có những tác dụng dược lý như: ức chế thần kinh trung ương, làm giảm vận động tự nhiên và tăng thời gian gây ngủ của thuốc ngủ barbituric; hạ nhiệt; giảm đau và giảm ho; chống co thắt, chống nôn, chống loét đường tiêu hóa;

kích thích tiết nước bọt, kích thích sự vận chuyển trong đường tiêu hóa; tác dụng chống viêm; ức chế sự tổng hợp prostaglandin PGE2; cường tim… [3], [16]

hợp tỳ vị hư hàn, chân tay lạnh, đau bụng đi ngoài Can khương tồn tính có tác dụng

ấm vị, chỉ huyết trong các trường hợp xuất huyết do hư hàn [3], [9], [12]

Ngoài ra, Gừng còn được sử dụng như 1 phụ liệu dùng để chế biến thuốc:

dẫn thuốc vào kinh tỳ, vị, ôn trung tiêu, làm tăng tác dụng chỉ nôn; dẫn thuốc vào kinh phế, ôn phế, làm tăng tác dụng chỉ ho; giảm tính hàn của một số vị thuốc; tăng tính ấm cho vị thuốc; giảm tác dụng gây nê trệ của một số vị thuốc sinh tân dịch như huyền sâm, sinh địa, mạch môn …; tăng tác dụng phát tán của thuốc; giảm tính kích ứng của một số vị thuốc có vị ngứa như bán hạ, nam tinh [6]

Ngày nay, Gừng tươi được sử dụng rộng rãi như một gia vị trong bữa ăn hàng ngày, dùng để chế biến các sản phẩm Gừng, mứt Gừng, trà Gừng Gừng khô dùng để chế biến gia vị, dùng làm chất thơm trong kỹ nghệ thực phẩm và trong kỹ nghệ pha chế đồ uống Tinh dầu Gừng làm chất thơm trong kỹ nghệ thực phẩm và

kỹ nghệ pha chế đồ uống, thường cho vào nhựa dầu Gừng để làm giảm độ cay của nhựa dầu Nhựa dầu được dùng làm chất thơm và cay trong kỹ nghệ thực phẩm, pha

chế đồ uống [9], [15]

2.2.2 Zingiber zerumbet (L.) Sm – Gừng gió

Đặc điểm thực vật

Cây thảo, cao 1m hay hơn Thân rễ dạng củ, phân nhánh, màu trắng vàng

nhạt, có mùi thơm Thân khí sinh khỏe, mọc đứng, nhẵn Lá không cuống, mọc thành hai dãy, hình mác thuôn, gốc hẹp dần, đầu nhọn dài, dài khoảng 20cm, rộng 5cm, mặt trên nhẵn, mặt dưới có lông rải rác; bẹ lá to nhẵn, lưỡi bẹ tròn, dễ gãy [3], [12], [15], [16]

Cụm hoa dạng trứng, đôi khi hình trụ, mọc từ thân rễ trên một cán mập, dài

20 – 30cm, phủ bởi những lá bắc xếp lợp, mép màu lục nhạt, đôi khi pha hồng; đài hoa nhỏ, tràng hoa có ống loe thành thùy màu trắng, 1 nhị, bao phấn dài hơn trung đới; cánh môi rộng màu vàng nhạt, chia 3 thùy ngắn, nhị lép tạo thành thùy bên của cánh môi, bầu hình elip [3], [12], [15]

Quả nang, hình bầu dục, chứa ít hạt màu đen [3]

Phân bố, sinh thái

Trên thế giới, Gừng gió phân bố ở vùng nhiệt đới Đông Nam Á, Nam Á, bao

gồm một số nước như Ấn Độ, Malaysia, Thái Lan, Lào, Việt Nam và Nam Trung Quốc Ở Việt Nam, cây mọc rải rác ở các tỉnh trung du, vùng núi thấp và đôi khi cả

ở đồng bằng [3], [16]

Gừng gió là cây ưa ẩm, chịu bóng, thường mọc ở ven rừng và dưới tán rừng kín thường xanh Ở vùng trung du và đồng bằng, cây mọc lẫn trong các lùm bụi dưới chân đồi hoặc quanh làng bản Gừng gió có hệ thống thân rễ phát triển Mỗi năm từ một nhánh mẹ có thể mọc thêm 2 – 3 nhánh con Do đó, trong tự nhiên cây thường tạo thành những bụi lớn, có khi chiếm 1 – 2m2

[3]

Thành ph ần hóa học

Thân rễ Gừng gió chứa tinh dầu, dầu béo và nhựa dầu [3], [12], [15]

Thành phần chủ yếu của tinh dầu là các monoterpen (13%) và nhiều sesquiterpen [3]

Các monoterpen gồm α – pinen, camphen, limonene, cineol và camphor Các sesquiterpen chủ yếu là humulen chiếm 27%, sesquiterpen monocyelic ceton và

37,5% zerumbon, trong đó, zerumbon là thành phần chính của tinh dầu Gừng gió [3], [12], [15]

Gừng gió tương tự như Gừng, có tác dụng chữa trúng gió, đau bụng, sưng

tấy đau nhức, với liều 20 – 30g, phối hợp với các vị thuốc khác Để chữa đau nhức chân tay mình mẩy, thân rễ Gừng gió giã nát, hòa với rượu, dùng xoa bóp hàng ngày [3], [12]

Trong nhân dân, Gừng gió được sử dụng làm thuốc kích thích, bồi dưỡng và tẩy độc Thường dùng chữa những trường hợp trong người thấy nôn nao, chóng

mặt, muốn ngất xỉu Còn dùng cho phụ nữ sau khi đẻ [16]

Ở Ấn Độ, Gừng gió cũng dùng như Gừng làm chất kích thích, gây trung tiện,

chữa khó tiêu, đau bụng đầy hơi Thân rễ Gừng gió và rễ xuyên tâm liên (lượng

bằng nhau) chế thành bột nhão, mỗi lần uống một thìa cà phê, ngày 3 lần trong 15 ngày chữa ho gà [3]

2.2.3 Zingiber purpureum Roscoe (Z.) – Gừng tía, Gừng dại

Đặc điểm thực vật

Cây thảo cao 2m Thân rễ hình khối, thuôn, có đốt, khía rãnh, màu da cam

sẫm ở trong Lá gần như không cuống, hình dải – ngọn giáo, dài 20 – 40cm, rộng 2 – 3,5cm, màu lục sẫm và nhẵn ở phía trên, màu lục nhạt và có lông nhung ở mặt

dưới, với bẹ có lông và có lông mi ở trên đầu Cán hoa ở bên, cao 20 – 40cm, có

vẩy dạng bẹ và có lông mềm bao quanh Cụm hoa tạo thành nón thuôn, dài 11cm hay hơn, rộng 4 – 6cm; lá bắc rộng, màu gỉ sắt, với mép nhạt và dạng màng, có lông Hoa mau tàn, lá đài đỏ; cánh hoa hẹp, có màu vàng lưu huỳnh; bầu có lông

Thân rễ có chứa tinh dầu (0,5 – 0,8% củ tươi, 4 – 5% trọng lượng khô), trong

đó có chủ yếu là terpineol và còn có α – pinen, β – pinen, sabinen, myrsen, α – terpinen, limonene, terpinen, p – cymol, terpinolen Gần đây đã tách được l - (3-4 dimetoxyphenyl) butadiene (2,4) [12]

Công dụng

Nhân dân thường dùng củ làm gia vị và làm thuốc Có nơi dùng nó để chữa

lỵ mạn tính [12]

Ở Ấn Độ, người ta cũng sử dụng thân rễ với mục đích tương tự như Gừng

Ở Malaixia, nó được dùng làm thuốc trị giun cho trẻ em và nước sắc của củ được dùng cho phụ nữ sau khi sinh đẻ Người ta còn ngâm củ trong rượu và dùng xoa vào bụng cho phụ nữ mới sinh Thân rễ Gừng tía cũng được dùng để điều trị

Cây cao 1,5m, dạng như Trúc Thân rễ vàng thơm, rễ to Lá có phiến hẹp, dài

28 – 37cm, rộng 1 – 2,1cm, mỏng, thon, không lông, gân rất mịn; có rìa lông Cụm hoa trên trục cao 35cm, hình chùy tròn; lá bắc dài đến 6cm, có lông tơ dày, xanh rồi

đỏ; dài 17mm, chẻ sâu Quả nang tròn, cao 2cm, hạt nhiều, to 5mm, có áo hạt có

Cây “Gừng đá” được trồng nhiều ở xã Tân sơn, huyện Chợ Mới, tỉnh Bắc Kạn – một địa phương có diện tích đất sản xuất nông nghiệp ít, với 95% là đồng bào dân tộc Dao Người dân nơi đây sống chủ yếu nhờ vào nương rẫy với các cây trồng truyền thống như: khoai tàu, dong giềng, ngô, trong đó cây “Gừng đá” là thế mạnh nhất Nhờ biết cách chọn và khai thác tốt những tiềm năng trên chính vùng đất cằn, cùng với kinh nghiệm trồng giống Gừng này từ hàng chục năm nay, Tân Sơn đã phát triển rất tốt cây “Gừng đá”, biến giống Gừng này trở thành cây xóa đói giảm nghèo cho nhiều hộ dân Với hương thơm và vị cay nồng đặc trưng, hàng năm

“Gừng đá” đem lại cho xã khoản thu lớn Theo lãnh đạo xã Tân Sơn, tổng sản lượng

“Gừng đá” hàng năm ước đạt hơn 2.000 tấn, đem lại cho xã hơn hai mươi tỷ đồng

Nằm trong chương trình cấp thiết của địa phương, Sở Khoa học Công nghệ

Bắc Kạn đã phối hợp cùng Viện Di truyền nông nghiệp triển khai đề tài “Ứng dụng công nghệ nuôi cấy mô và kỹ thuật trồng trọt để nhân giống nhanh Gừng đá phục vụ

sản xuất” Nguyên tắc của phương pháp này là từ những mảnh mô của Gừng đá, nhân giống hàng loạt ra các cây con Đây là một đề tài có tính khả thi cao [21]

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU, PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU

1 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

1.1 Nguyên liệu nghiên cứu

Dược liệu nghiên cứu là thân rễ cây Gừng đá, được cung cấp bởi Sở Khoa

học Công nghệ Bắc Kạn vào tháng 12/2012 và được thu mua tại tỉnh Bắc Kạn vào tháng 3/2013

Bảo quản mẫu: Mẫu được vùi trong cát khô

1.2 Phương tiện nghiên cứu

1.2.1 Dung môi, hóa chất

a Dung môi, hóa chất trong nghiên cứu đặc điểm thực vật

- Dung môi: toluen, chloroform, methanol, ether dầu hỏa, ethyl acetat…

- Bản mỏng Silicagel GF254 của Merk, độ dày 0,2mm, hoạt hóa trong tủ sấy 110o

C trong 60 phút

- Thuốc thử vanillin/cồn 96o/acid sulfuric đặc: hòa tan khoảng 0,5g vanillin trong khoảng 20ml ethanol 96o để được dung dịch bào hòa Lấy phần dung dịch bão hòa: nhỏ từ từ khoảng 2ml acid sulfuric đặc đến khi dung dịch có ánh vàng Pha ngay trước khi sử dụng

Tất cả các hóa chất, dung môi đạt tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam IV

1.2.2 Dụng cụ, thiết bị máy móc

- Dụng cụ thủy tinh (cốc cỏ mỏ, bình nón, bình gạn, ống nghiệm, pipet…) và các dụng cụ khác trong phòng thí nghiệm (khay tráng men, cối sứ…)

- Thuyền tán, máy cắt vi phẫu, dao cắt

- Tủ sấy, bếp điện, nồi cách thủy

- Cân kĩ thuật, cân phân tích

- Bộ dụng cụ cất tinh dầu cải tiến

- Máy xác định độ ẩm SATORIUS

- Máy quang phổ

- Hệ thống máy chấm sắc kí Linomat 5; buồng chụp ảnh CAMAG REPROSTAR 3; phần mềm WinCATS, VideoScan

- Máy sắc ký khí kết hợp khối phổ Agilent Technologies

- Kính hiển vi, máy ảnh kỹ thuật số CANON

2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nghiên cứu về mặt cảm quan

Đặt mẫu cây ở nơi có đủ ánh sáng, tốt nhất là ánh sáng mặt trời Quan sát và

mô tả dược liệu về đặc điểm thực vật, hình dáng, kích thước, màu sắc, mùi vị bằng

mắt thường và chụp ảnh Sử dụng khóa phân loại thực vật xác định chính xác tên khoa học của mẫu nghiên cứu [6]

2.2 Nghiên cứu về mặt hiển vi

2.2.1 Đặc điểm vi phẫu lá và thân rễ

Cắt vi phẫu lá và thân rễ bằng máy cắt cầm tay, tẩy, nhuộm theo phương pháp nhuộm kép và cố định vi phẫu:

Chọn mặt cắt ngang lá và thân rễ mang đầy đủ các đặc điểm của lá và thân rễ

“Gừng đá” Sử dụng dụng cụ cắt vi phẫu cầm tay, chọn lát cắt mỏng Dùng dung

dịch Cloramin B để tẩy, rửa sạch nhiều lần bằng nước Tiếp theo, dùng cloralhydrat

để tẩy tinh bột, rửa lại bằng nước Ngâm mẫu trong acid acetic 5% để trung hòa cloramin, rửa sạch lại bằng nước Nhuộm đỏ son phèn, sau đó rửa lại bằng nước Nhuộm xanh methylen, rửa sạch bằng nước Cuối cùng, loại nước lần lượt bằng cồn

30o, 60o, 90o, cồn tuyệt đối Lắc 3 lần với xylen, và cố định bằng bôm Canada lên phiến kính

Dùng vật kính nhỏ để quan sát toàn bộ vi phẫu, sau đó chọn chỗ rõ nhất chuyển sang vật kính lớn để quan sát chi tiết Chụp ảnh lại Từ đó mô tả đặc điểm

giải phẫu của lá và thân rễ [4], [6], [11], [18]

2.2.2 Đặc điểm bột dược liệu

Thân rễ dược liệu được tán bằng thuyền tán, đem sấy khô trong tủ sấy Dùng

cối sứ nghiền nhỏ, rây qua rây thành bột mịn Dùng kim mũi mác lấy bột dược liệu cho lên phiến kính đã nhỏ sẵn 1 giọt nước cất, đặt lamen lên và quan sát bằng kính

hiển vi Soi tìm đặc điểm bột và chụp lại bằng máy ảnh kỹ thuật số [4], [18]

2.3 Nghiên cứu về mặt hóa học

2.3.1 Định tính các nhóm chất có trong mẫu dược liệu bằng phản ứng hóa học

Sử dụng các phương pháp thường quy theo các tài liệu [5], [8], [9]

2.3.2 Xác định hàm lượng tinh dầu trong dược liệu khô tuyệt đối

● Nguyên tắc: Tách tinh dầu ra khỏi dược liệu bằng phương pháp cất kéo hơi nước Từ lượng tinh dầu thu được so với khối lượng dược liệu khô tuyệt đối tính được hàm lượng tinh dầu trong dược liệu

● Các bước thực hiện:

- Dược liệu được thái lát, nghiền nhuyễn, rồi đem xác định hàm ẩm theo phương pháp sấy khô đến khối lượng không đổi

- Dùng phương pháp cất kéo hơi nước, sử dụng bộ dụng cụ cất tinh dầu cải tiến của

Bộ môn Dược liệu - Trường Đại học Dược Hà Nội

- Thời gian tiến hành cất định lượng: cất cho đến khi thấy thể tích tinh dầu thu được không thay đổi

- Khối lượng mẫu đem cất: khoảng 100g dược liệu đã thái lát, nghiền nhuyễn

● Hàm lượng của tinh dầu được tính theo tỷ lệ % của thể tích tinh dầu cất được trên trọng lượng mẫu dược liệu khô tuyệt đối [5]

2.3.3 Sắc ký lớp mỏng

Sắc kí lớp mỏng là phương pháp phân tích trong đó dung dịch chất phân tích

di chuyển trên một lớp mỏng chất hấp phụ mịn, vô cơ hay hữu cơ, theo một chiều

nhất định Trong quá trình di chuyển mỗi thành phần chuyển dịch với tốc độ khác nhau tùy theo bản chất của chúng và cuối cùng dừng lại những vị trí khác nhau

● Mục đích: Nhằm phát hiện sự có mặt của các thành phần hóa học có trong dược liệu, dựa vào sắc ký đồ dưới ánh sáng tử ngoại ở các bước sóng khác nhau là 254nm, 366nm, ánh sáng thường khi phun thuốc thử hiện màu Sau đó xây dựng và phân tích sắc ký đồ tạo cơ sở cho quá trình nghiên cứu và kiểm nghiệm dược liệu sau này

giờ (có thể dùng ống chấm sắc ký hoặc sử dụng bơm tiêm mẫu của hệ thống sắc ký

lớp mỏng hiệu năng cao) Dung môi khai triển được bão hòa trong khoảng 1 giờ, khai triển theo chiều từ dưới lên trên Tiến hành dò các hệ dung môi để chọn ra hệ phù hợp nhất

- Quan sát dưới ánh sáng thường, dưới đèn tử ngoại ở bước sóng 254nm và 366nm Rồi phun thuốc thử vanillin 5% / H2SO4 (hòa tan khoảng 0,5g vanillin trong khoảng 20ml ethanol 96o để được dung dịch bão hòa Lấy phần dung dịch bão hòa; nhỏ từ

từ khoảng 2ml acid sulfuric đặc đến khi dung dịch có ánh vàng Pha ngay trước khi

sử dụng) Hơ nhiệt khoảng 1 – 2 phút ở 110oC, quan sát dưới ánh sáng thường

Chụp lại bằng máy ảnh kĩ thuật số [5], [10], [13]

Trong đề tài này, chúng tôi sử dụng máy chấm sắc ký Linomat 5 để đưa dịch chiết lên bản mỏng Sau khi triển khai, chụp ảnh bằng buồng chụp Camag Reprostar3 Kết quả được xử lý, đánh giá bằng phần mềm WinCATS và VideoScan

2.3.4 Phân tích thành phần tinh dầu bằng sắc ký khí kết hợp khối phổ GC-MS

Mục đích: Xác định thành phần của tinh dầu Gừng đá để xây dựng tiêu

chuẩn cho mẫu Gừng này

a Giới thiệu về GC-MS

Phương pháp phân tích sắc ký khí detector khối phổ là một phương pháp phân tích hóa lý được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học hiện nay Phương pháp này được ứng dụng trong hầu hết các ngành phân tích như kiểm nghiệm thuốc, hóa học các hợp chất tự nhiên, ô nhiễm môi trường, hóa học cơ bản, sinh học

Thiết bị phân tích sắc ký khí khối phổ gồm có thiết bị sắc ký khí kết nối với detector khối phổ Mẫu sau khi được tách trên cột phân tích của thiết bị sắc ký khí

sẽ được detector khối phổ nhận biết

Kết quả nhận biết của các detector khối phổ có ưu điểm hơn các detector khác là ngoài việc cho thông tin về thời gian lưu, diện tích peak của chất thì còn cho thông tin về phổ khối lượng của chất, từ đó sẽ giúp cho định tính các chất chính xác hơn hay so sánh với thư viện phổ để phát hiện các chất cần thiết khác

● Ưu điểm của phương pháp: Chỉ cần sử dụng một lượng mẫu nhỏ để tiến

hành; có khả năng tách tốt các cấu tử ra khỏi hỗn hợp phức tạp; do có độ nhạy cao, máy có khả năng phát hiện các cấu tử có nồng độ thấp; kết quả thu nhận được một cách nhanh chóng (chỉ từ 1 đến 100 phút) với độ chính xác cao; trang thiết bị không quá phức tạp

● Nhược điểm: Mẫu sử dụng phải bay hơi được và phải tồn tại được ở nhiệt

độ cao; dung môi để chuẩn bị mẫu phải bay hơi và có nhiệt độ sôi thấp hơn các

chất cần phân tích

b Vai trò của sắc ký khí kết hợp khối phổ trong nghiên cứu tinh dầu

Hiện nay, GC-MS được áp dụng phổ biến để phân tích định tính (dựa vào

thời gian lưu) hay định lượng (dựa vào chiều cao hoặc diện tích peak) tinh dầu [9], [10], [13]

Phổ khối trong GC-MS sử dụng như một detector phổ thông, phát hiện hầu

hết các chất, đồng thời với chế độ chọn lọc ion nó lại là detector chọn lọc cho những chất xác định, rất có ích trong việc định lượng các chất trong một hỗn hợp phức tạp (tinh dầu) [8]

Trong phân tích dược liệu, hệ thống GC-MS có thể phân tích và cho biết thành phần của tinh dầu và các chất bay hơi rất nhanh và hiệu quả Các kết quả phân tích khối phổ trên hệ thống sẽ được so sánh với một cơ sở dữ liệu về khối phổ ESI-

MS (được gọi là thư viện phổ) để xác định các chất cần phân tích [8]

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

1 NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT

Qua quan sát, mô tả và phân tích thấy:

Cây thảo Thân rễ khỏe, phồng lên thành củ Mặt ngoài củ có màu nâu nhạt,

mặt cắt ngang có màu vàng tươi, vị cay và có mùi thơm đặc trưng Lá mọc so le thành hai dãy, hình mác thuôn, thắt lại ở gốc, đầu nhọn, không cuống, có bẹ nhẵn, lưỡi bẹ nhỏ dạng màng, hai mặt nhẵn, mặt trên màu lục sẫm bóng, mặt dưới nhạt

Lá ở gần gốc có mặt dưới màu tím

Hình 3.1 Cây và thân rễ Gừng đá