Nghiên cứu thành phần hóa học của cây gòn ceiba pentandra(l.) gaertner họ gạo (bombacaceae)

Nghiên cứu thành phần hóa học của cây gòn Ceiba pentandra (L.) Gaertner 1.1 ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT Cây gòn có tên khoa học là Ceiba pentandra (L.) Gaertner còn được gọi là Silk cotton-tree, Kapokier, gòn ta hay gòn gai. Cây thuộc họ Gạo (Bombacaceae). [2] 1.1.1 Mô tả thực vật [2,7] Cây thuộc loại đại mộc to, thân có vỏ xanh, có gai hay không có gai, nhánh hoàn toàn ngang hay xéo. Cây được trồng có khi mọc hoang, cao từ 20 đến 40m. Lá mọc so le, có 5-9 lá phụ tròn dài thon, không lông. Hoa từ 2-15, trắng; đài cao 1,2-2 cm, xanh, không lông; cánh hoa trắng; tiểu nhụy 5, chỉ dính nhau ở đáy; noãn sào không lông. Quả hình thoi có vỏ bao bọc, dài 12-15 cm, đường kính 4-5 cm, khi nở cho ra nhiều sợi gòn láng chói, vàng vàng; và nhiều hột đen, tròn, không dính vào sợi. Sợi dài từ 10-35 mm, sáng, không thấm nước, cách nhiệt. 1.1.2 Phân bố và sinh thái [1] Cây có nguồn gốc từ Nam Mỹ, hiện nay được tìm thấy ở hầu hết các nước nhiệt đới. Ở châu Á, cây mọc hoang và được trồng ở Ấn Độ, Myanma, Srilanca, Malaysia, Indonesia, Thái Lan, Campuchia, Lào, vùng Nam Trung Quốc và Việt Nam. Ở Việt Nam, không rõ cây gòn được nhập vào thời gian nào. Cây thường được trồng làm bóng mát dọc các đường đi nơi công cộng. Từ các cây trồng, hạt phát tán đi khắp nơi và trở nên hoang dại hoá. Cây gòn thường rụng lá vào mùa đông (ở miền Bắc) hoặc vào mùa khô (ở miền Nam). Cây trồng bằng cách cắm cành, sinh trưởng rất nhanh, sau 5 năm có thể cao tới 10m hoặc hơn. Cây chịu được thời tiết khô hạn, và sống được ở những nơi đất cằn cỗi, có khả năng tái sinh khỏe từ cành giâm và cây chồi gốc sau khi chặt. 1.1.3 Kinh nghiệm dân gian [1,7] Ở châu Á, châu Úc, châu Phi, cây gòn được coi như một loại cây thần dược. Người dân vùng Burkina Faso (Tây Phi) sử dụng các bài thuốc dân gian trong đó có dùng vỏ cây gòn nấu lấy nước chữa bệnh sốt rét, chữa ho.  10  Nghiên cứu thành phần hóa học của cây gòn Ceiba pentandra (L.) Gaertner Ở Malaysia, người ta cho trẻ con uống vỏ cây gòn trong trường hợp bị khó thở do cảm lạnh hoặc hen. Nước hãm lá được dùng cho phụ nữ đẻ, và chữa ho; nước sắc lá trị giang mai. Ở Indonesia, nước sắc vỏ cây trị sỏi niệu và viêm niệu đạo. Dịch ép nhày do nghiền lá trong nước được dùng chữa hen và ho, và cũng là thuốc làm dịu trong bệnh viêm xuất tiết ruột, bệnh lỵ và đái tháo đường. Quả non có tác dụng làm dịu. Khi ăn quá nhiều hạt cây gòn có thể gây chảy máu. Hạt còn có thể gây rối loạn tiêu hoá. Ở Philippin, cây gòn được coi là thuốc đặc hiệu chữa bệnh viêm xuất tiết có sốt và làm thuốc kích dục. Ở Myanma, người ta dùng rễ cây gòn làm thuốc bổ và lá chữa bệnh lậu. Ở Ấn Độ, chất gôm của cây gòn có tác dụng phục hồi chức năng, làm săn, nhuận tràng, trị một số bệnh đường ruột. Lá non làm mềm da. Rễ có tác dụng lợi tiểu và trị bọ cạp đốt. Quả gòn chưa chín có tác dụng làm săn, làm dịu. Dịch ép rễ chữa đái tháo đường. Ở vùng Bắc Peru, nhân dân địa phương dùng cành cây gòn sắc nước uống để làm thuốc lợi tiểu và gây nôn. Ở Daia (châu Phi) cây gòn được dùng trong y học cổ truyền để trị tiêu chảy và kiết lỵ. Trong y học dân gian ở Bờ Biển Ngà, bài thuốc gồm vỏ cây gòn và toàn cây Nymphaea lotus được chế dưới dạng thuốc nhão, bôi lên cơ thể (trừ đầu lưỡi), mỗi ngày 3 lần, để điều trị tốt cho phụ nữ đẻ non. Ở Việt Nam, Lào và Campuchia, rễ cây gòn được dùng chữa sốt do sung huyết dưới dạng nước sắc uống, hoặc thuốc đắp tại chỗ. Vỏ cây có tác dụng lợi tiểu hạ sốt và được dùng trị sốt trong bệnh thủy đậu và đậu mùa. Thuốc ngâm vỏ cây trị bệnh lậu; thuốc ngâm chồi non, lá và vỏ cây có nhũng tác dụng tương tự. Ngoài ra nó còn được dùng gây nôn, làm ra mồ hôi trị ngộ độc và làm thuốc xức, nước tắm để chữa sốt. Một bài thuốc gồm có vỏ cây gòn và một số dược liệu khác được sắc uống để trị tiêu chảy nặng. Ở Việt Nam, quả gòn chủ yếu dùng làm ruột gối; vỏ cây, lá, cành nhỏ được sử dụng làm bột hương. Trong dân gian một số vùng ở Nam Bộ còn sử dụng lá cây gòn làm tăng sự tiết sữa cho các bà mẹ mới sinh con.  11  Nghiên cứu thành phần hóa học của cây gòn Ceiba pentandra (L.) Gaertner Hình 1: Hình ảnh toàn cây, thân, lá, hoa, quả, vỏ của cây gòn Ceiba pentandra (L.) Gaertner mọc ở Bình Dương.  12  Nghiên cứu thành phần hóa học của cây gòn Ceiba pentandra (L.) Gaertner 1.2 NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ HÓA HỌC TRÊN CÂY GÒN 1.2.1 Những nghiên cứu trong nước Mặc dù được biết đến như là một loại thảo dược có khả năng chữa nhiều bệnh như tiểu đường, sốt rét, kháng ung thư…nhưng các tài liệu nghiên cứu về thành phần hóa học của cây gòn mọc ở Việt Nam hầu như không có. 1.2.2 Những nghiên cứu trên thế giới Năm 1970, Kaimanl và Lakshminarayana [9] đã nghiên cứu về các acid béo của các hợp chất béo cô lập được từ những phần khác nhau của cây thu được kết quả trình bày trong bảng 1.1. Năm 1993, Rao và các cộng sự [14] bằng phương pháp sắc ký cột trên cao cloroform trích từ vỏ của rễ cây gòn đã cô lập được bốn hợp chất là: 8-formyl-7- hydroxy-5-isopropyl-2-metoxy-3-metyl-1,4-naptaquinon (1), 7-hydroxycadalen (2), 2,7-dimetoxy-5-isopropyl-3-metyl-1,8-naptalen carbolacton (3), 2-hydroxy-5- isopropyl-7-metoxy-3-metyl-1,8-naptalen carbolacton (4). Me OH Me CHO HO O OMe O Me 8-Formyl-7-hydroxy-5-isopropyl-2-metoxy 7-Hydroxycadalen (2)   -3-metyl-1,4-naptaquinon (1) O H3CO C O OH Me O H3CO C O OCH3 Me 2,7-Dimetoxy-5-isopropyl-3-metyl-1,8- 2-Hydroxy-5-isopropyl-7-metoxy-3- naptalen carbolacton (3)     metyl-1,8-naptalen carbolacton (4)    13  Nghiên cứu thành phần hóa học của cây gòn Ceiba pentandra (L.) Gaertner Bảng 1.1: Thành phần acid béo của các hợp chất béo cô lập được từ những phần khác nhau của cây gòn. Hạt Nụ Hoa Lá Vỏ Gỗ thân Rễ Chất béo (được làm khô cơ bản) (%) 23-6 1-4 1-6 2-3 0-7 0-6 0-8 Acid béo (wt. %) Lauric 0,0 0,0 0,0 5,1 8,9 2,1 0,0 Myristic 0,1 0,0 0,4 16,5 3,4 2,2 0,0 Palmitic 22,8 27,6 28,1 24,0 28,6 26,2 15,7 Dihydromalvalic 0,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,7 0,9 Stearic 0,8 1,2 1,4 8,8 0,0 2,8 1,4 Dihydrosterculic Vết 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 19,4 Arachidic 0,0 0,0 1,1 0,0 0,0 0,0 0,0 Palmitoleic 0,0 3,9 2,8 1,6 0,0 2,1 0,9 Oleic 30,0 17,1 13,4 2,3 39,4 24,7 14,7 Linoleic 32,9 38,8 42,3 13,5 19,7 32,3 20,6 Linolenic 0,0 11,4 10,5 28,2 0,0 6,8 6,1 Malvalic 9,3 0,0 Vết 0,0 0,0 0,0 15,8 Sterculic 3,4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 4,8  14  Nghiên cứu thành phần hóa học của cây gòn Ceiba pentandra (L.) Gaertner Năm 1998, Ylva Noreen và cộng sự [13] đã cô lập từ vỏ cây gòn các hợp chất 5,3’-dihydroxy-7,4’,5’-trimetoxyisoflavon tên thông thường là vavain (5), 5- hydroxy-7,4’,5’-trimetoxyisoflavon 3’-O-β-D-glucopyranosid (6), flavan-3-ol (7) và (+)-catechin (8). Năm 2002, Hidenori Ueda và các cộng sự [19] đã cô lập từ các cao chiết của cao etanol từ vỏ cây được ba hợp chất có khung isoflavon là 5,3’-dihydroxy-7,4’,5’- trimetoxyisoflavon (5), 5-hydroxy-7,4’,5’-trimetoxyisoflavon 3’-O-β-D- glucopyranosid (6) và 5-hydroxy-7,4’,5’-trimetoxyisoflavon 3’-O-α-L- arabinofuranosyl(1→6)-β-D-glucopyranosid (9). O O MeO OH O OMe OMe O CH2OH HO OH OH O O MeO OH OH OMe OMe 5,3’-Dihydroxy-7,4’,5’-trimetoxyisoflavon 5-Hydroxy-7,4’,5’-trimetoxyisoflavon   (5) 3’-O-β-D-glucopyranosid (6) Flavan-3-ol (7) (+)-Catechin (8) OH OH OH HO OH O OH O H3C HO OH HO HO O O O MeO OH O OMe OMe O CH2 HO OH OH 5-Hydroxy-7,4’,5’-trimetoxyisoflavon 3’-O-α-L-arabinofuranosyl(1→6)-β-D-glucopyranosid (9) Năm 2003, P. Hari Kishore và các cộng sự [10] bằng phương pháp sắc ký cột silica gel với dung môi n-hexan/etyl acetat theo gradient tỉ lệ thể tích trên cao aceton từ gỗ của cây gòn, đã cô lập được hai hợp chất naptoquinon trong đó có một hợp chất mới là 2,7-dihydroxy-8-formyl-5-isopropyl-3-metyl-1,4-naptoquinon (10)  15  Nghiên cứu thành phần hóa học của cây gòn Ceiba pentandra (L.) Gaertner và một hợp chất đã biết là 8-formyl-7-hydroxy-5-isopropyl-2-metoxy-3-metyl-1,4- naptoquinon (1). HO HO O O OH 2,7-Dihydroxy-8-formyl-5-isopropyl-3-metyl-1,4-naptoquinon (10) 1.3 NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ DƯỢC HỌC VÀ ỨNG DỤNG TRÊN CÂY GÒN 1.3.1 Những nghiên cứu trong nước Hiện nay mặc dù khoa học đã vô cùng phát triển nhưng việc tìm ra thuốc chữa bệnh ung thư vẫn là một vấn đề nan giải. Từ năm 1971, Judah Folkman đã nghiên cứu về hiện tượng tạo mạch và chống tạo mạch và sau đó đã chứng minh được hiện tượng này liên quan chặt chẽ tới sự phát triển của khối u. Năm 2000, Trần Thanh Lương và các cộng sự [3] thực hiện đề tài nghiên cứu sàng lọc các chất ức chế tạo mạch để chữa bệnh ung thư từ một số cây thuốc ở Việt Nam đã xác định được các dịch chiết metanol, butanol, và nước từ vỏ và lá cây gòn thử nghiệm trên tế bào sắc tố chuột B16F10 (mous meloma cell) có hoạt tính gây độc tế bào và thử nghiệm trên tế bào tĩnh mạch của cuống rốn bào thai (human umbilical vein endothelia – HUVEC) có hiệu quả ức chế tạo mạch (anti-angiogenesis). Dịch chiết thô metanol ban đầu ở nồng độ 100µg/ml có hiệu quả ức chế tạo mạch là 87,54% đối với dịch chiết từ vỏ và 81,25% đối với dịch chiết từ lá cây. Các dịch chiết phân đoạn butanol và nước từ cao metanol ban đầu có hoạt tính ức chế tạo mạch nhưng không đo được độ độc. Các kết quả thí nghiệm được thể hiện trong bảng 1.2. 1.3.2 Những nghiên cứu trên thế giới Năm 1993, Rao và các cộng sự [14] đã chiết từ vỏ cây gòn Ceiba pentandra ở Ấn Độ được bốn hợp chất sesquiterpen lacton trong đó 2,7-dimetoxy-5-isopropyl-3- metyl-1,8-naptalen carbolacton (3) và 2-hydroxy-5-isopropyl-7-metoxy-3-metyl-  16  Nghiên cứu thành phần hóa học của cây gòn Ceiba pentandra (L.) Gaertner 1,8-naptalen carbolacton (4) có hoạt tính kháng nhẹ với khuẩn Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Aspergillusniger và Candida albicans nhưng lại không kháng khuẩn Escherichia coli và Klebsiella pneumoniae ở nồng độ 1000µg/ml. Kết quả kháng khuẩn được trình bày trong bảng 1.3. Năm 1998, Ylva Noreen và cộng sự [13] đã cô lập từ vỏ cây gòn bốn hợp chất. Trong đó các hợp chất 5,3’-dihydroxy-7,4’,5’-trimetoxyisoflavon (5), 5-hydroxy- 7,4’,5’-trimetoxyisoflavon 3’-O-β-D-glucopyranosid (6) và (+)-catechin (8) có tác dụng ức chế enzym cyclooxygenase-1 xúc tác cho quá trình sinh tổng hợp prostaglandin trong thí nghiệm in vitro với giá trị IC50 lần lượt là 97, 381 và 80μM (chất chuẩn là indomethacin, IC50 1.1μM). Tuy nhiên hai hợp chất (5) và (6) lại không có hoạt tính ức chế enzym cyclooxygenase-2 xúc tác cho quá trình sinh tổng hợp prostaglandin trong thí nghiệm in vitro (IC50>900 và >1200μM). Theo công bố năm 2006 của Djomeni Dzeufiet và các cộng sự [6] thì dịch chiết diclorometan/metanol (tỉ lệ 1:1) từ vỏ cây gòn có tác dụng làm giảm nồng độ đường trong máu của chuột. Thí nghiệm thực hiện trên chuột đực trưởng thành albino Wistar (trọng lượng 175-225g) chia theo hai nhóm, một nhóm bình thường và một nhóm bị gây cho bị bệnh tiểu đường. Có hai loại thí nghiệm: thí nghiệm đơn liều và đa liều đều thực hiện trên cả hai nhóm này. Lượng glucose trong máu của hai nhóm chuột được xác định sau khi cho uống với các liều lượng 40, 75, 150, 300 mg/kg. Tới cuối ngày thứ 3 của đợt điều trị theo chu kỳ thì nhận thấy 5 giờ sau khi cho uống đa liều (40 và 75 mg/kg) lượng glucose trong máu của chuột có dấu hiệu giảm, dịch chiết ở nồng độ thấp 40 mg/kg làm giảm từ 40% - 48,9% so với giá trị ban đầu. Vào ngày thứ 3 thì các liều 40 và 75 mg/kg làm giảm mức glucose trong nước tiểu là 95,7% và 63,6%. Vỏ gòn vốn là chất thải của ngành nông nghiệp, được sử dụng làm nguồn nguyên liệu chế tạo ra các hợp chất carbon hoạt tính giá rẻ nhằm loại các kim loại nặng như chì và kẽm trong nước để sử dụng trong xử lý môi trường. Rao và các cộng sự [15] đã thực hiện một loạt thí nghiệm nhằm nghiên cứu các thông số thực nghiệm như: pH của dung dịch nước, thời gian tiếp xúc, lượng hấp phụ, nồng độ ion  17  Nghiên cứu thành phần hóa học của cây gòn Ceiba pentandra (L.) Gaertner kim loại ban đầu, sự giải hấp. Khả năng hấp phụ của hợp chất tốt nhất là tại pH=6,0 và loại được nhiều nhất là 99,5% chì, 99,1% kẽm với 10g/l chất hấp phụ. Sự hấp phụ từ 60 – 70% diễn ra trong vòng 10 phút và cân bằng thiết lập ở khoảng 50 phút sau đối với cả hai kim loại. Những nhóm chức C=O, S=O, –OH hiện diện trên bề mặt hợp chất carbon là những nhóm hấp phụ các ion kim loại. Các thông số của sự hấp phụ được phân tích theo mẫu của Freundlich và Langmuir, khả năng hấp phụ chì và kẽm lần lượt là 25,5 và 24,1 mg/g. Động học của sự hấp phụ tuân theo phương trình vận tốc bậc hai và hằng số vận tốc của sự hấp phụ chì và kẽm lần lượt là 2,71x10-2 và 2,08x10-2g/mg/phút. Hợp chất carbon sau khi sử dụng tái chế bằng cách giải hấp, dung môi giải ly sử dụng là HCl, và nồng độ HCl cũng ảnh hưởng lên sự giải hấp. Việc giải hấp tối đa được 85% đối với chì và 78% đối với kẽm, đạt được tại nồng độ HCl là 0,15M. Các tính chất của hợp chất carbon hoạt tính chế tạo từ vỏ gòn được trình bày trong bảng 1.4. Ngoài ra, Rao và các cộng sự [16] còn nghiên cứu khả năng loại thủy ngân ra khỏi nước bị ô nhiễm của hợp chất carbon hoạt tính chế tạo từ vỏ gòn. Khả năng loại thủy ngân của hợp chất carbon hoạt tính chế tạo từ vỏ cây gòn Ceiba pentandra là 23,66 mg/ với nồng độ Hg(II) ban đầu là 40 mg/L. Ở trường đại học Los Banos (Philippines), quả gòn thường được thu hoạch ngay trước lúc chín hoàn toàn, người dân địa phương thường dùng sợi gòn để nhồi gối, mền và một số đồ chơi mềm cho trẻ em. Hori cùng cộng sự [8] đã nghiên cứu trên quả gòn nhằm sử dụng như là một nguồn sinh khối cho các ứng dụng thực tiễn. Sợi gòn được cô lập và phân tích bằng kính hiển vi, các tính chất hoá lý được xác định bằng các phương pháp phổ nghiệm. Sự phân tích cấu trúc bậc cao của sợi gòn bằng kính hiển vi cho kết quả khác với cấu trúc của sợi cotton. Sợi gòn chứa hàm lượng nhóm acetyl rất cao (13,0%) trong khi các tế bào màng của cây chỉ chứa khoảng 1-2%. Ngoài ra, sợi gòn có tính kỵ nước và gần như không thấm nước. Nhóm nghiên cứu của Hori đã nghiên cứu khả năng hấp thụ dầu của sợi gòn trong hỗn hợp nhũ tương dầu và nước, kết quả sự hấp thụ là 40g/g sợi. Điều đó cho thấy sợi gòn có thể được dùng để thu hồi dầu loang trên biển trong xử lý môi trường.  18  Nghiên cứu thành phần hóa học của cây gòn Ceiba pentandra (L.) Gaertner Bảng 1.2: Kết quả hoạt tính gây độc tế bào của cao metanol và hoạt tính chống tạo mạch của cao metanol và các loại cao chiết từ cao metanol của lá và vỏ cây gòn. Ceiba pentandra (Bombacaceae) GI50 (µg/ml) Hoạt tính AAG của các loại cao Metanol Metanol Hexan Etyl acetat Butanol Nước vỏ >100 +++a – – +++ ++ Lá >100 ++b – – ++ +++ Ghi chú: GI50 là nồng độ làm giảm đi 50% sự tăng trưởng của tế bào Hoạt tính AAG là hoạt tính chống tạo mạch +++ Sự ức chế tạo mạch ≥ 50% ++ Sự ức chế tạo mạch 25% ≤ x ≤ 50% – Không có hoạt tính a: 3 µg/ml b: 100 µg/ml Bảng 1.3: Hoạt tính kháng khuẩn của hai hợp chất 2,7-dimetoxy-5-isopropyl-3- metyl-1,8-naptalen carbolacton (3), 2-hydroxy-5-isopropyl-7-metoxy-3-metyl-1,8- naptalen carbolacton (4). Chủng vi sinh Nồng độ ức chế tối thiểu (μg/ml) (3)   (4)   Bacillus subtilis (Gram +) 250 350 Staphycoccus aureus (Gram +) 275 300 Aspergillus niger (Gram –) 200 250 Candida albicans (Gram –) 175 225 Escherichia coli (Gram –) >1000 >1000 Klebsiella pneumoniae (Gram –) >1000 >1000  19  Nghiên cứu thành phần hóa học của cây gòn Ceiba pentandra (L.) Gaertner Bảng 1.4: Các tính chất của hợp chất carbon hoạt tính chế tạo từ vỏ gòn. Thông số Giá trị Diện tích bề mặt (m2/g) 521,0 pH 5,7 Độ dẫn điện (μs/cm) 52 Lượng tro (%) 6,7 Độ ẩm (%) 10,0 Thành phần hữu cơ dễ bay hơi (%) 47,0 Thành phần tan được trong nước (%) 1,0 Hàm lượng carbon (%) 56,25 Hàm lượng hydrogen (%) 2,60 Hàm lượng nitơ (%) 0,44 Hàm lượng lưu huỳnh (%) 1,49 Hàm lượng oxygen (%) 39,22  20