Tổng quan về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cây Bạch Trinh Biển (Hymenocallis litoralis) thuộc họ Thủy Tiên ( Amaryllidaceae)

5.Phương pháp chiết và phân lập các chất trong cây Bạch trinh biển Hymenocallis litoralis 26 5.1.Phân lập từ củ của cây Bạch trinh biển 27 6.Phương pháp hóa lý hiện đại phân tích các chấ

LỜI MỞ ĐẦU 2

TỔNG QUAN 3

1.Giới thiệu về thực vật họ Thủy tiên (Amaryllidaceae) 3

2.Giới thiệu về thực vật chi Bạch trinh (Hymenocallis) 3

2.1.Giới thiệu chung 3

2.1.1.Vị trí của chi trong phân loại thực vật 3

2.1.2.Đặc điểm hình thái chung của các cây thuộc chi 3

2.2.Phân bố 4

2.3.Một số loài thuộc chi này 4

2.4.Loài ở Việt Nam 11

3.Giới thiệu về cây Bạch trinh biển (Hymenocallis litoralis) 13

3.1.Mô tả cây 13

3.2.Phân bố cây 13

3.3.Thành phần hóa học của cây 13

4.Các nghiên cứu về hoạt tính của họ Thủy tiên (Amaryllidaceae) và cây Bạch trinh biển (Hymenocallis litoralis) 18

4.1.Hoạt tính của họ Thủy tiên 18

4.1.1.Hoạt tính chung18

4.1.2.Một số ankaloid đã được phân lập 19

4.2.Hoạt tính của cây Bạch trinh biển 23

4.2.1.Hoạt tính chung23

4.2.2.Một số ankaloid đã được phân lập 25

5.Phương pháp chiết và phân lập các chất trong cây Bạch trinh biển

(Hymenocallis litoralis) 26

5.1.Phân lập từ củ của cây Bạch trinh biển 27

6.Phương pháp hóa lý hiện đại phân tích các chất tinh khiết phân lập được

từ họ Thủy tiên (Amaryllidaceae) 28

6.1.Các phương pháp phổ 28

6.1.1.Các loại phổ thông dụng thường dùng 28

6.1.2.Một số hoạt chất đã được xác định cấu trúc 29

6.2.Các phương pháp khác 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 31

Thực vật họ Thủy Tiên với sự đa dạng về chủng loài là nguồn nguyên liệulớn các hợp chất tự nhiên Dịch chiết của chúng thường có hoạt tính sinh họccao Vì vậy từ lâu, thực vật họ Thủy Tiên đã được dùng làm thuốc chữa bệnh[1] Ở Việt Nam, một số loài trong họ thực vật Thủy Tiên đã được nghiên cứu

và phân lập các hoạt tính sinh học Trong thời gian gần đây, hầu hết mọingười đều biết đến cây Trinh nữ hoàng cung với tác dụng điều trị các bệnh vềung bướu, u xơ rất có hiệu quả

Cây Bạc trinh biển cũng là một loài thuộc họ Thủy Tiên di thực vào nước

ta, thường được trồng làm cảnh và gần đây cũng được nghiên cứu các hợpchất có hoạt tính chống ung thư, gây độc tế bào, ngăn chặn sự sao chép củavirut HIV….Với các đặc tính quý báu trên, em làm đề tài ……

TỔNG QUAN

1 Giới thiệu về thực vật họ Thủy tiên (Amaryllidaceae)

Họ Thủy Tiên (danh pháp khoa học: Amaryllidaceae) là một họ trongthực vật có hoa Họ này chủ yếu là các loại cây thân thảo sống lâu năm, mọc ra

từ thân hành, thông thường có hoa sặc sỡ Họ này chứa khoảng 60 – 70 chi, vớikhoảng trên 800 loài Một vài chi hay được trồng trong vườn, chẳng hạn như

hoa loa kèn đỏ, huệ đỏ thuộc chi Amryllis, cây trinh nữ hoàng cung thuộc chi

Crinum [2]… Trừ một số ít giống mọc ở miền ôn đới, còn lại các đại diện chính

của họ này chủ yếu phân bố ở các miền thảo nguyên của vùng nhiệt đới và cậnnhiệt đới của cả hai bán cầu [3]

Lá cây xếp làm 2 hàng, mọc xung quanh thân cây Hoa sặc sỡ thường mọc

từ một tán của gốc lá thuôn dài Cuống hoa được bọc bởi các lá bắc có thể cómàu sặc sỡ Hoa có 6 cánh bằng hoặc tương tự nhau và thường có 6 nhị, bầu nhị

có 3 ngăn Quả nang, thỉnh thoảng có quả mọng Một số loài đặc biệt có hạt cócánh mỏng và một số khác có các hạt nhiều màu quanh góc, không thể bảo quảnđược và phải trồng ngay khi vừa chín [4]

2 Giới thiệu về thực vật chi Bạch trinh (Hymenocallis)

2.1 Giới thiệu chung

2.1.1 Vị trí của chi trong phân loại thực vật

Chi Bạch trinh thuộc :

Lớp : liliopsida - một lá mầm

Phân lớp : liliiae

Order : liliales

Họ : Amaryllidaceae - thủy tiên

2.1.2 Đặc điểm hình thái chung của các cây thuộc chi

Hoa lớn, mùi thơm, hoa hình miệng núi lửa phù hợp để loài sâu bướm thụphấn

Củ hình tròn hoặc thuôn, được bao phủ trong 1 cái vỏ, rễ dày màu trắng Củnày có thể lên đến 15cm trong những loài lớn của chi nhưng nhỏ hơn ở loàiIsmene và Leptochiton Ismene và Leptochiton rụng lá sớm

Hymenocallis ở vùng nhiệt đới lá thường xanh trong khi ở vùng khô cằnthường sớm rụng lá Các lá khác nhau về số lượng và chiều dài và thường sắpxếp theo hàng tuy nhiên H eucharidifolia có sự sắp xếp theo hình hoa thị Láthường rộng khoảng 5-7mm, không cuống, thẳng hàng và có màu lục lam RiêngH.graminifolia lá rộng 15cm, có cuống, cây H.speciosa lá hình mũi mác và màuxanh lá tươi sáng Trong Ismene gốc lá hình gì ý, cao lên đến 50cm

Hoa có thể có 1 hoặc nhiều bông mọc trên thân cây nổi lên từ bên trong lá.Thân cây bị kẹp giữa hai viền lá vững chắc, chúng được sinh ra vào đầu mùasinh trưởng hoặc sớm hơn

2.2 Phân bố

Hymenocallis có khoảng 70 loài phân phối trên toàn Đông Nam Hoa Kỳ,Mexico, Trung Mỹ, Tây Ấn và miền bắc Nam Mỹ Mexico là khu vực có sốlượng lớn nhất các loài và khu vực có số lượng loài lớn thứ 2 là ở Mỹ Có 3 loài

là loài đặc hữu của Nam Mỹ đó là H.littoralis, H.pedalis và H.tubiflora Các loàiđược chia thành 6 liên minh dựa trên những đặc tính hình thái học của Traub(1962)

2.3 Một số loài thuộc chi này

Hymenocallis acutifolia có nguồn gốc từ Mexico Nó có tán lá hẹp và hoa nở

từ cuối mùa hè qua mùa thu (hình 2.3.1)

Hình 2.3.3: Hymenocallis caribaea ‘variegata’

Hình 2.3.6: Hymenocallis harrisiana

Hymenocallis liriosme phát triển trong trung tâm Lady Bird Johnson

Wildflower Nó có nguồn gốc Texas cũng như một số các tiểu bang khác phíaNam Ảnh của cây nở hoa được chụp vào tháng 4 năm 2004 bởi Lee Poulsen.Thêm một hình ảnh củ của cây này và hạt giống (hình 2.3.7b) Texas Hai trong

số những hạt giống đã nảy mầm (hình 2.3.7a)

Hình 2.3.7a: Hymenocallis liriosme

Hymenocallis harrisiana là một loài

rụng lá từ Mexico Các lá hình dải có

màu lục lam, vì nó xuất phát từ một

khu vực khô cằn Hoa có một vầng

hào quang nhỏ có mùi thơm (vương

miện).Mỗi hoa chỉ nở trong thời gian

một đêm (hình 2.3.6)

Hình 2.3.7 b: củ của loài Hymenocallis liriosme

Hymenocallis littoralis là một loài có màu xanh mạnh mẽ, nguồn gốc từ

Mexico và Guatemala Chúng phát triển mạnh mẽ trong nước ở vùng khí hậu ấm

áp Nó cần phải được bảo vệ trong mùa đông lạnh Những bông hoa trắng đángyêu có cánh hoa dài và hẹp núp đằng sau một cốc trung tâm Hoa mọc trên mỗi70-90 cm của thân (hình 2.3.8)

Hình 2.3.8 : Hymenocallis littoralis

Hình 2.3.9 : Hymenocallis maximillianii

Hymenocallis occidentalis có nguồn gốc từ phía Đông Mỹ và nở hoa vào cuối

mùa hè Tùy thuộc vào cây và môi trường phát triển mà lá có thể vắng mặt,giống như một Lycoris, hoặc khi chụp bức ảnh hiện tại vào thời điểm nở hoa(hình 2.3.10)

Hymenocallis riparia có nguồn gốc từ Mexico Đó là một cây nhỏ với tán lá hẹp

Hymenocallis sonorensis được tìm thấy ở ven suối và khắp thung lũng

Sonora, Mexico Bức ảnh đầu tiên chụp tháng chín năm 2003, nhưng các cây

này đã tăng trưởng thậm chí còn lớn hơn và có vài cánh hoa vào tháng Chín năm

2004 (hình 2.3.13)

Hình 2.3.13: Hymenocallis sonorensis

Hymenocallis traubii là một loài nở hoa vào mùa xuân có nguồn gốc từ

Florida Nó là một cây nhỏ với những bông hoa lớn (hình 2.3.14)

Hình 2.3.14: Hymenocallis traubii

- Hymenocallis 'Tropical Giant' có lá rộng, bóng, cứng, màu xanh đậm và hoa

độc đáo cân đối (hình 2.3.15)

Hình 2.3.15: Hymenocallis 'Tropical Giant'

2.4 Loài ở Việt Nam

Ở Việt Nam, theo tác giả Ngô Tiến Bân và Nguyễn Thị Đỏ,chi này có 2 loài

Đó là H littoralis.Salisb (Bạch Trinh biển) và H speciosa.Salisb (Bạch Trinh

đẹp).[2]

Bạch trinh biển có tên khoa học là Hymenocallis littoralis Salisb,thuộc:

Giới : Plantae (Thực vật) Họ : Amaryllidaceae(Thủy Tiên)

Ngành : Angiosperm (Hạt kín) Chi : Hymenocallis (Bạch Trinh)

Lớp : Monocotyledon ( 1 lá mầm) Loài : H.littoralis Salisb

Bộ : Asparagales

Bạch trinh biển (H littoralis) (hình 2.4) là cây cỏ nhiều năm, thân hành,

hình cầu, đường kính khoảng 5-10cm, có áo bao mỏng bên ngoài

Lá xếp 2 hàng ở gốc, không cuống Phiến lá hình dải hoặc hình kiếm,kíchthước khoảng 60cm x 4cm Lá dày,màu xanh đậm, láng bong, gân giữa mặt trênlõm thành hình máng, mặt dưới lồi lên thành gờ rộng, có nhiều gân dọc songsong không rõ.Chóp lá nhọn, gốc ôm lấy nhau

Cụm hoa tán,gồm 7-15 hoa,trên một cuống hoa chung,dài 60-80cm màuxanh,thẳng đứng,dẹp và đặc.Lá bắc tổng bao dạng mo,kích thước 5-8cm x 3-

4cm, màu xanh mỏng, 2 chiếc tồn tại.Hoa đều, lưỡng tính, màu trắng, thơm Gốcmỗi hoa có một lá bấc nhỏ màu trắng xanh, mỏng, cuống ngắn Bao hoa 6 mảnh,dạng tràng, phần dưới dính vào nhau thành ống, dài 8-12cm Phần trên 6 thùyhình dải, gần bằng nhau, xếp 2 vòng.Các thùy vòng ngoài dạng mũ nhọn.

Nhị 6, gốc chỉ nhị dính cào nhau thành dạng phễu Phía dưới màu xanh cao2,5-4cm, mỏng, mếp các răng nhọn xen kẽ,đính ở họng ống bao hoa Phần trêndạng sợi màu xanh dài 4-5cm, rời nhau Bao phấn đính gốc, dài, hướng trong và

mở bằng khe dọc Bầu hạ dài cỡ 1cm,gồm 3 ô, mỗi ô một noãn đính ở gần đáy ô,vòi nhụy dài từ 10-11cm dạng sợi mảnh phía dưới màu trắng phía trên màuxanh

Quả mọng đường kính 1,2-1,5cm nứt ở bên,có 1 hạt.Hạt to vỏ rất dày, xốp,nộinhũ nạc bao lấy phôi nhỏ

Hình 2.4: Hymenocallis litorallis

Vài nét cơ bản về đặc điểm sinh thái,phân bố và giá trị sử dụng

Bạch trinh biển ra hoa vào mùa hè, ra quả vào mùa thu, mùa đông, là loài mọc

tự nhiên ở Châu Mỹ, sống ở những nơi đất ẩm như ven suối, ven song, ven rừng

Chúng được đưa vào Việt Nam để trồng trong vườn hoa, chậu hoa, nhân giốngbằng thân hành con.

Bạch trinh biển phân bố ở khắp các châu lục trên thế giới trong đó nhiều nhất

là Bắc Mỹ và Trung Mỹ.Ngoài ra chúng còn có mặt ở Châu Phi,Châu ĐạiDương một số nước Châu Á như Trung Quốc, Ấn Độ,Malaixia, Indonexia vàViệt Nam

Hiện nay,Bạch trinh biển được trồng chủ yếu để làm cây cảnh.Tuy nhiêntrong một số nghiên cứu gần đây đã phát hiện trong Bach trinh biển có một sốankaloid quý hiếm và có thể sử dụng để làm thuốc.Bởi vậy việc sử dụng Bạchtrinh biển như là dược liệu đang được nghiên cứu trong thời gian gần đây

3 Giới thiệu về cây Bạch trinh biển (Hymenocallis litoralis)

3.1.Mô tả cây

Cây thân cỏ sống lâu năm do có củ lớn Lá mọc sát đất, nhiều, dày đặc, dạngthuôn dài, màu xanh bóng, nhẵn Những bông hoa màu trắng đẹp có những cánhhoa dài với những nếp uốn hẹp đằng sau đài trung tâm Các bông hoa phát triểntrên các phát hoa dài từ 70 đến 90 cm [5] Ống hoa dài 14 đến 17cm hoặc hơn.Quả nang.[6]

3.2 Phân bố cây

Cây Bạch trinh biển có nguồn gốc ở các vùng ven biển ở miền nam Mexico

và Trung Mỹ, và hai quần thể hoang dã được báo cáo đã được tìm thấy trên bờbiển phía Tây của Florida [6] Chúng phát triển rất tốt ở những vùng nhiệt đới vàcận nhiệt đới với khi hậu ấm áp

3.3 Thành phần hóa học của cây

Nghiên cứu thực vật học của củ và hoa của cây Bạch trinh biển ở Ai Cập đã

được thực hiện cho kết quả chiết tách với 4 nhóm alkaloid: lycorine (1), hippeastrine (2), 11-hydroxyvittaine (3), và (+)-8-O-demethylaritidine (4); và 2

chất flavonoids: quercetin 3’-O-glucoside (5), và rutin (6) Các thành phần dễ

bay hơi của cây hoa đã được phân tích lần đầu tiên bằng GC/MS cho thấy có 26

hợp chất đã biết (Bảng 1) Từ đó, hoạt tính kháng vi sinh vật trong dịch chiết của

hoa cây Bạch trinh biển đã được phát hiện [7]

N H

O

O

OH Me

2

1

3a 5 11c

HO

1 11 4a 10b 10a 9

O HO

5 10 4 3

5

O HO

OH O

OH OH

O

O OH HO HO

1''

1'''

6

OH HO

Bảng 1: Các thành phần dễ bay hơi chiết tách từ hoa cây Bạch trinh biển

Stt

PT

Mr

[Da]

H18

154

204

H22

O

194

H24

204

H30

O

262

H34

O2

270

H36

O2

284

H32

O2

256

H34

O2

294

14 Ethyl linoleate C20

H36

O2

308

H32

O2

280

H46

310

H26

O

222

H34

O

290

H48

324

H50

338

H52

352

H54

366

H58

394

H60

408

H62

O

450

Các chất trên được chia thành 3 lớp chất lớn, trong đó monoterpene chiếm9.12%, sesquiterpene chiếm 2.08%, diterpene alcohol chiếm 0.8%, hợp chấtbenzene chiếm 0.19%, acid hoặc chất béo no bão hòa chiếm 13.08%, acid hoặcchất béo no không bão hòa chiếm 21.35%, hydrocacbon mạch thẳng chiếm29.7% và các chất khác chiếm 2.18% Các thành phần chính như tricosanechiếm 12.16%, pentacosane chiếm 10.64%, methyl linoleate chiếm 8.45%,palmitic acid chiếm 8.3%, citronellal chiếm 7.12% và linoleic acid chiếm 7.1%.

Bảng 2: Các lớp chất chính và các thành phần chính trong dịch chiết hoa cây Bạch trinh biển

lượng(%)

lượng(%)

7. Acid/este no không bão

Ở một số công trình nghiên cứu khác cũng đã phát hiện ra một vài thành phầnkhác của cây Bạch trinh biển được trồng ở Bangkok, Thái Lan như littoraline

(7), tazettine (8), pretazettine (9), macronine (10), homolycorine (11), lycoramine (12), haemanthamine (13), vittatine (14), 5,6-hihydrobicolorine (15), secoisolariciresinol (16) [8]

O

O

O

NOH

H

Me1

2 4a

3 4

6 6a 12b

12

12a 9

N OH

Me H OMe

O

OMe H H

H H H

11

O H H

OH

H MeO

MeO

N Me

12

O H H

OMe

H MeO

MeO

N Me

N MeO

O

O

OMe OH H

15

N

O O

N H

O

OHTrong hai thập kỷ qua thì các hợp chất lycoricidine (2), narciclasine (3),pancratistatin (5), và 7-deoxypancratistatin (4) đã được phân lập kiểm chứngthấy hoạt động chống ung thư và tổng hợp bởi một nhóm nghiên cứu Cấu trúchóa học, hoạt tính sinh học, cũng như phương thức tổng hợp các ankaloid của

họ Amaryllidaceae đã từng được nghiên cứu nhiều Cho tới nay thì các alkaloidnày chỉ có sẵn trong tự nhiên với số lượng nhỏ, tương lai nó sẽ đóng vai trò lànguồn chủ yếu chữa ung thư Cô lập với số lượng lớn các alkaloid này là khôngthực tế

Ngoài ra cũng có trường hợp cho việc tổng hợp hoặc bán tổng hợp cácalkaloid này, dẫn xuất của chúng và các tiền chất tiềm năng Một số alkaloidđộc cũng thể hiện khả năng chống glycosidic (kháng virut) do có sự giống nhaugiữa hợp chất oxi hóa của chúng với các loại đường tự nhiên Sau đây là quátrình tổng hợp narciclasine, ent-7-deoxypancratistatin bằng ba phương pháp tiếpcận khác nhau Tất cả đều tổng hợp bắt đầu từ các biooxidation của một hợpchất thơm

Nghiên cứu về các alkaloid của họ Thủy tiên bắt đầu từ năm 1877 với sự

phân lập được Lycorine 7 từ Narcissius pseudonarcissus, kể từ đó nhóm hợp

chất tự nhiên này càng hấp dẫn bởi hoạt tính chống ung thư và kháng virut Cho

đến nay có khoảng 150 loài cây của họ này thuộc vào 36 chi được khảo sát vềalkaloid.

Cấu trúc của các alkaloid họ Thủy tiên tuy khác nhau nhưng đều bắt nguồn

4.1.2 Một số ankaloid đã được phân lập

Một số alkaloid được tìm thấy trong chi Bạch trinh như: Tazettine,Lycorine, Pseudolycorine, Adenosine, Amisine, Pancratistatine, Narciclasine

Hợp chất Pancratistatin phân lập được từ Hymenocallis littoralis có khả

năng gây chết tế bào của khối u ác tính ở người [14] Kết quả nghiên cứu đã chỉ

ra rằng Pancratistatin có hiệu quả gây chết tế bào của vài loại ung thư Người tađánh giá hiệu quả của Pancratistatin thuộc ngoại vi của tế bào máu đơn nhân từ

15 bệnh nhân mới bị bệnh bạch cầu đến những bệnh nhân có sự quan thiệp củaphương pháp chuẩn đoán lâm sàng Kết quả Pancratistatin gây chết tế bào ungthư bạch cầu [15]

Trong suốt quá trình nghiên cứu hạn chế sự sao chép nghịch đảo của virutHIV, gây độc tế bào và chống sốt rét của các hợp chất từ thực vật, alkaloid chiết

xuất từ loài Hymenocallis littoralis có khả năng gây độc tế bào Littoraline 8 có

khả năng kìm hãm sự sao chép nghịch đảo của HIV, Lycorine 7 và Haemanthamine 9 có khả năng gây độc tế bào [16].

23 dẫn xuất Lycorine và các hợp chất tự nhiên có cấu trúc liên quan đến Lycorine đã được kiểm tra về khả năng của chúng trong việc hạn chế sinh tổng hợp vitamin C ( acid ascorbic) trong của khoai tây [17]

Lycorine 7 được nói là kìm hãm quá trình tổng hợp protein và DNA ở tế

bào của chuột và trong thí nghiệm phát triển cấy ghép khối u xưng cổ trướng ởchuôt Trong thí nghiệm Lycorine có khả năng làm giảm tế bào ung thư.Lycorine- 1- O- glucoside có khả năng là một tác nhân kích thích miễn dịch.Lycorine có tác dụng kìm hãm sự phát triển và phân chia tế bào ở thực vật bậccao, tảo và men Lycorine-1-O-glucoside còn có khả năng kích thích rễ cây pháttriển Lycorine có khả năng chấm dứt sự tổng hợp các virut bại liệt, tiền thân củavirut bại liệt và men polipepted và có khả năng chống virut Lycorine còn kìmhãm sự tổng hợp protein trong tế bào nhân điển hình bằng cách cản trở tạo thànhliên kết peptid Các alkaloid cũng có hoạt tính tương tự là Dihydrolycorine,Pseudolycorine, Narciclasin, Haemanthamine và Pretazettine Các Alkaloid này