Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học ba loài mỡ phú thọ (magnolia chevalieri), giổi đá (magnolia insignis) và ngọc lan hoa trắng (michelia alba)

TỔNG QUAN 2

1 1 Giới thiệu chung về họ Ngọc lan (Magnoliaceae)

Họ Ngọc lan (Magnoliaceae) là một trong những nhóm thực vật có hoa sớm nhất, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành khái niệm về hoa trong ngành thực vật Hạt kín (Angiospermae) Khác với hầu hết các thực vật hạt kín, các loài trong họ Magnoliaceae có nhị và nhụy hoa sắp xếp theo hình xoắn ốc trên đế hoa hình nón Cấu trúc hoa này cũng được tìm thấy trong các thực vật cổ hóa thạch, cho thấy nó có thể là cơ sở nguyên thủy cho các loài thực vật hạt kín Hiện nay, họ Ngọc lan có khoảng 314 loài, chủ yếu phân bố ở các vùng nhiệt đới và ôn đới của Đông Nam Á, trong khi phần còn lại thuộc về Châu Mỹ La tinh Họ Ngọc lan đang được quan tâm bảo tồn trên toàn thế giới.

Red list of Magnoliaceae (2016), trên thế giới hiện có 37 loài ở mức Rất nguy cấp

(CR), 84 loài ở mức Nguy cấp (EN), và 26 loài ở mức Sẽ nguy cấp (VU), chiếm

Họ Ngọc lan bao gồm 314 loài, trong đó 82% có tán lá đẹp và hoa lớn với đa dạng màu sắc Gỗ của các loài này không chỉ thơm và mịn mà còn có giá trị cao trong ngành gỗ, trang trí cảnh quan và sản xuất tinh dầu Hạt của nhiều loài được sử dụng làm gia vị và thuốc Với những đặc điểm quan trọng này, họ Ngọc lan đang thu hút sự quan tâm nghiên cứu từ các nhà khoa học trong và ngoài nước trong các lĩnh vực như hình thái, tế bào, cổ sinh học phân tử, mỹ nghệ, y dược và ngành công nghiệp nước hoa.

1 2 Lịch sử phân loại họ Ngọc lan (Magnoliaceae)

Các nhà phân loại học đã có nhiều tranh luận về việc phân loại các loài thuộc họ Ngọc lan (Magnoliaceae) hay còn gọi là phân họ Magnolioideae Đến năm 1927, James E Dandy tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Anh đã thiết lập hệ thống phân loại cho nhóm thực vật này.

Magnolioideae thành 4 chi chính là Magnolia, Manglietia, Michelia và Talauma, cùng với 5 chi nhỏ: Aromadendron, Kmeria, Pachylarnax, Alcimandra và

Vào năm 1974, hệ thống phân loại Magnolioideae của Dandy đã được phát triển thành 11 chi, trong đó Magnolia là chi lớn nhất Đến năm 1984, nhà phân loại học Law Yu-Wu đã thực hiện một số sửa đổi nhỏ nhằm hoàn thiện hệ thống phân loại họ Magnoliaceae Năm 1985, Hans P Nooteboom đã tiến hành nghiên cứu sâu rộng và gộp chi Talauma cùng 4 chi nhỏ vào chi Magnolia, đồng thời gộp 2 chi phụ khác vào chi Michelia Kết quả là, vào cuối thế kỷ XX, hệ thống mới của Nooteboom cho Magnoliaceae chỉ bao gồm 6 chi: Magnolia, Manglietia, Michelia, Elmerrillia, Kmeria.

Vào đầu những năm 1990, sự xuất hiện của trình tự DNA đã cung cấp một công cụ mới, chính xác hơn trong việc phân loại hệ thống thực vật Theo The Plant List, một trang web uy tín về thực vật, họ Ngọc lan (Magnoliaceae) hiện vẫn bao gồm 4 chi, trong đó có chi Magnolia.

Michelia, Talauma và Dugandiodendron Trong đó, chi Magnolia là chi lớn nhất, ba chi còn lại là Michelia, Talauma và Dugandiodendron mỗi chi chỉ có một loài duy nhất [7]

Nghiên cứu đầu tiên về họ Ngọc lan (Magnoliaceae) tại Việt Nam được công bố trong tập 1 của bộ thực vật chí đại cương Đông Dương vào năm 1907, do M H Lecomte chủ biên Trong tài liệu này, các nhà nghiên cứu Finet A E và F Gagnepain đã mô tả 15 loài thuộc họ Ngọc lan.

Trong họ Ngọc lan, có 7 chi xuất hiện tại Đông Dương, trong đó một số loài được tìm thấy tại Việt Nam Năm 1918, Chevalier đã bổ sung thêm 2 loài mới vào danh sách họ Ngọc lan ở Việt Nam.

Talauma gioi và Michelia tonkinensis, đồng thời tái khẳng định sự phân bố của bốn loài đã được mô tả là Michelia figo, Michelia baviensis, Michelia champaca,

Michelia baillonii là một loài thuộc họ Magnoliaceae, hay còn gọi là họ Dạ hợp, được ghi nhận tại Việt Nam Theo tài liệu của Phạm Hoàng Hộ năm 1999, họ này bao gồm 8 chi và 50 loài Đến năm 2003, trong danh mục các loài thực vật Việt Nam do Nguyễn Tiến Bân chủ biên, họ Ngọc lan đã được bổ sung thêm 1 chi Alcimandra và một loài mới.

Manglietia hainanensis Dandy, đồng thời chuyển đổi danh pháp của một số loài [1]

Do đó, thời điểm năm 2003 họ Ngọc lan ở Việt Nam có 9 chi, 46 loài, trong đó có 8 loài được đưa vào sách đỏ Việt Nam vào năm 2007 [10]

Năm 2011, Vũ Quang Nam đã xác nhận 17 loài thuộc họ Ngọc lan tại Việt Nam, bao gồm 5 loài mới được mô tả lần đầu và 12 loài lần đầu tiên ghi nhận trong hệ thực vật Việt Nam Tổng cộng, họ Magnoliaceae ở Việt Nam hiện có 55 loài thuộc 11 chi.

Năm 2015, Từ Bảo Ngân và cộng sự đã phát hiện thêm 5 loài mới cho hệ thực vật Việt Nam, bao gồm Magnolia grandis, Magnolia hongheensis, Magnolia hookeri var longirostrara, Michelia coriacea và Woonyoungia septentrionalis, nâng tổng số loài họ Ngọc lan (Magnoliaceae) tại Việt Nam lên 60 loài Theo thông tin từ website The Plant List, họ Magnoliaecea ở Việt Nam hiện có 2 chi, trong đó chi Michelia chỉ có một loài duy nhất là Michelia alba, trong khi 59 loài còn lại thuộc chi Magnolia.

1 3 Tổng quan về chi Mộc lan ( Magnolia )

1 3 1 Đặc điểm thực vật của các loài thuộc chi Mộc lan (Magnolia)

Chi Mộc lan, hay còn gọi là Magnolia, là một chi thực vật cổ thuộc họ Ngọc lan (Magnoliaceae), được đặt theo tên của nhà thực vật học người Pháp Pierre Magnol Các mẫu hóa thạch của Magnolia acuminata đã được xác định có niên đại khoảng 20 triệu năm, trong khi một số hóa thạch của các loài thuộc chi Mộc lan có niên đại lên tới 95 triệu năm.

Chi Mộc lan nổi bật với những đặc điểm nguyên thủy như bao hoa chưa phân hóa rõ ràng, nhị và nhụy hoa phong phú, cùng cánh hoa sắp xếp theo hình xoắn ốc tạo nên hình dạng hoa thuôn dài Các loài Mộc lan thường có dạng thân gỗ hoặc bụi, thường xanh, với tán lá đẹp và hoa lớn, đa dạng về màu sắc cùng hương thơm quyến rũ Gỗ của chúng mịn màng và có hương thơm, trong khi hạt của nhiều loài có thể được sử dụng làm gia vị và thuốc Chi Mộc lan phân bố rải rác, với trung tâm chính ở Đông Á và Đông Nam Á, cùng một số khu vực nhỏ hơn ở Đông Bắc Mỹ và Trung Mỹ.

Caribe và một số loài ở Nam Mỹ [3, 16]

1 3 2 Ứng dụng trong dân gian của các loài thuộc chi Mộc lan (Magnolia)

Các loài trong chi Mộc lan (Magnolia) nổi bật với hoa đẹp, thường được trồng làm cảnh trong sân vườn, công viên và các khu vực cảnh quan khác Một số loài còn được xem là lựa chọn lý tưởng để trồng lại rừng ở những vùng đồi núi trọc.

M champaca, một loài cây quý ở Java, Indonesia, thường được trồng ven đường giao thông Nhiều loài Magnolia tại châu Á, như Magnolia obovata (Wakoboku) ở Nhật Bản, có vai trò quan trọng trong y học cổ truyền, được sử dụng để điều trị các bệnh như tiêu chảy, đầy hơi, vô kinh, viêm mủ và bệnh dạ dày Ngoài ra, Magnolia grandiflora cũng được ứng dụng trong y học cổ truyền Mexico, trong khi Magnolia rostrata được biết đến ở Trung Quốc.

Vỏ của các loài này đóng vai trò quan trọng trong nhiều bài thuốc cổ truyền, được sử dụng để điều trị triệu chứng tức ngực, đồng thời cũng có tác dụng lợi tiểu và chống ho, như trong các công thức "Saiboku-to" và "Xiao Zhengqi Tang".

ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 34

2 1 1 Loài Mỡ Phú Thọ (Magnolia chevalieri Dandy V S Kumar )

Loài Mỡ Phú Thọ có tên khoa học là Magnolia chevalieri (Dandy) V S

Kumar , thuộc chi Mộc Lan (Magnolia), họ Ngọc Lan (Magnoliaceae) Mẫu cành và lá được thu tại khu bảo tồn thiên nhiên Na Hang, huyện Na Hang, tỉnh Tuyên

Quang, Việt Nam vào tháng 7 năm 2017 Tên khoa học được giám định bởi PGS

TS Vũ Quang Nam từ Đại học Lâm nghiệp Hà Nội và ThS Trịnh Ngọc Bon từ Học viện Khoa học Lâm nghiệp đã lưu giữ mẫu tiêu bản TQ1701 tại Viện Sinh.

Thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội

Hình 2 1 Mẫu hoa và lá loài Mỡ Phú Thọ thu tại Tuyên Quang, Việt Nam

2 1 2 Loài Giổi đá (Magnolia insignis Wall )

Loài Giổi đá có tên khoa học là Magnolia insignis, thuộc chi Mộc Lan

Cây Ngọc Lan (Magnolia), thuộc họ Ngọc Lan (Magnoliaceae), được thu thập mẫu cành và lá tại tỉnh Tuyên Quang, Việt Nam vào tháng 7 năm 2017 Mẫu vật này đã được giám định tên khoa học bởi Th.S Trịnh Ngọc Bon từ Học viện Khoa học Lâm nghiệp Mẫu tiêu bản mang mã số TQ1703 hiện đang được lưu giữ tại Viện Sinh Thái và Tài nguyên Sinh vật, thuộc Viện Hàn lâm Khoa học.

Công nghệ Việt Nam, Hà Nội

Hình 2 2 Mẫu lá loài Giổi đá thu tại Tuyên Quang, Việt Nam

2 1 3 Loài Ngọc lan hoa trắng (Michelia alba DC )

Loài Ngọc lan hoa trắng có tên khoa học là Michelia alba DC (hay Michelia longifolia var racemosa Blume )), thuộc chi Ngọc lan hay chi Giổi (Michelia), họ

Mẫu cành, lá, thân và rễ được thu thập tại Núi Luột, Đại học Lâm nghiệp, thị trấn Xuân Mai, huyện Chương Mỹ, Hà Nội, Việt Nam vào tháng 7 năm 2018 Mẫu vật đã được giám định tên khoa học bởi TS Nguyễn Quốc Bình từ Bảo tàng thiên nhiên Việt Nam, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Mẫu tiêu bản (NLT01) hiện đang được lưu giữ tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội.

1 Lá và hoa; 2 Vỏ thân; 3 Rễ Hình 2 3 Mẫu loài Ngọc lan hoa trắng thu tại Xuân Mai, Hòa Bình

Mẫu thứ hai (lá và cành) được thu thập tại thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình, Việt Nam vào tháng 1 năm 2020 Mẫu này đã được giám định tên khoa học bởi TS Nguyễn Quốc Bình từ Bảo tàng thiên nhiên Việt Nam, thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội Hiện tại, mẫu tiêu bản (NLT02) được lưu giữ tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội.

1 Hoa; 2 Lá; 3 CànhHình 2 4 Mẫu loài Ngọc lan hoa trắng thu tại thành phố Đồng Hới, Quảng Bình

2 2 Hóa chất, thiết bị nghiên cứu

Sắc ký bản mỏng: Sử dụng bản mỏng tráng sẵn silica gel Merck 60F254, có độ dày 0,2 mm

Sắc ký cột thường sử dụng silica gel với kích thước hạt từ 197-400 mesh (0,040 - 0,063 mm) cho cột đầu, trong khi sắc ký cột nhanh áp dụng silica gel có kích thước hạt từ 70-200 mesh cho cột tiếp theo Đối với sắc ký cột pha đảo, chất liệu Rp-18 được sử dụng, còn sắc ký lọc gel sử dụng Sephadex LH-20 Merck và nhựa Diaion HP-20.

Dung môi dùng rửa giải bao gồm n-hexane, dichlomethane, ethyl acetate, acetone, methanol đã được cất lại qua cột Vigreux trước khi sử dụng

Một số hóa chất khác để pha thuốc thử như vanilin, CH3COOH, axit H2SO4, thuốc thử Dragendorf dùng cho các chất alkaloid

Phổ hồng ngoại FT-IR được đo dưới dạng viên nén KBr bằng máy

IMPACT 410, Nicolet-Carl Zeiss Jena (Đức) tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR được ghi bằng máy Bruker Avance 500 MHz (Đức) tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Phổ khối ESI-MS được thu thập bằng máy Agilent LC-MSD-Trap SL tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, cũng như bằng máy AMD 402 từ Đức.

Phổ khối phân giải cao HR-ESI-MS được thực hiện trên máy FT-ICR-MS Varian tại Viện Hóa học, thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Độ quay cực được xác định bằng thiết bị Jasco P-2000 Polarimeter.

A060161232, Viện Hóa sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Máy sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS) của hãng Agilent Technologies

HP 6890 N tại Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Máy cất quay chân không Buchi Thụy Sĩ, máy sấy, siêu âm, và dụng cụ thủy tinh là những thiết bị quan trọng trong phòng thí nghiệm Đèn tử ngoại UV Bloblock với bước sóng λ = 254 nm và 365 nm giúp phân tích chính xác Ngoài ra, các loại cột sắc ký với kích cỡ đa dạng cũng đóng vai trò quan trọng trong quy trình nghiên cứu và thí nghiệm.

2 3 1 Phương pháp chiết mẫu thực vật

Mẫu thực vật sau khi rửa sạch, sấy khô, xay nhỏ thành bột được chiết theo một trong hai cách:

Chiết tổng: Chiết mẫu thực vật với dung môi MeOH, EtOH hoặc hỗn hợp

EtOH : H2O ở nhiệt độ thường hoặc gia nhiệt 3 - 4 lần cho mẫu cặn chiết, sau đó cất loại dung môi bằng máy cất quay để thu được cao chiết tổng Tiếp theo, hòa cao chiết tổng vào nước và thực hiện chiết phân lớp lần lượt với các dung môi có độ phân cực tăng dần, bắt đầu từ n-hexan.

EtOAc và BuOH (3 - 4 lần/ mỗi loại dung môi) Cất loại dung môi bằng máy cất quay thu được các cặn chiết tương ứng

Chiết xuất mẫu thực vật được thực hiện bằng cách sử dụng các dung môi có độ phân cực tăng dần, bao gồm n-hexan, EtOAc, BuOH và MeOH hoặc hỗn hợp MeOH/H2O, với 3-4 lần chiết cho mỗi loại dung môi Sau đó, dung môi được loại bỏ bằng máy cất quay, thu được các cặn chiết tương ứng.

2 3 2 Phương pháp phân lập, tinh chế các hợp chất

Sử dụng phương pháp SKBM một chiều kết hợp với kỹ thuật giải ly bằng dung môi đi lên, chất hấp thu Silica gel 60 F 254 (Merck) trên bản nhôm dày 0,2 mm Các vết được hiện hình sau khi giải ly bằng ánh sáng UV ở bước sóng λ = 254 nm và phun thuốc thử vanilin/H2SO4 (vanilin 1,2 g; MeOH 200 mL; CH3COOH 25 mL; H2SO4 11 mL) Bên cạnh đó, thuốc thử Dragendoff cũng được sử dụng để nhận biết các hợp chất alkaloid.

❖ Sắc ký bản mỏng điều chế

Sắc ký bản mỏng được thực hiện trên bản mỏng Silica gel 60 F 254 (Merck), và các vết được hiện hình bằng ánh sáng UV ở bước sóng λ = 254nm.

Sử dụng bút chì để vẽ ranh giới cho vệt chất cần tách ở bước 365nm, sau đó cắt phần bản mỏng theo đường vẽ Tiếp theo, gỡ lớp Silica gel chứa chất cần tách và tiến hành giải hấp, tinh chế lại trong dung môi phù hợp hoặc thông qua phương pháp sắc ký cột.

Sử dụng phương pháp sắc ký cột thường với các chất pha tĩnh khác nhau như

Silica gel 60 (kích thước hạt 0,063 - 0,040mm, Merck, 230 - 430 mesh ASTM),

RP 18 , sephadex LH-20 với kích thước cột và dung môi thích hợp với từng phân đoạn

Một số chất có thể được phân lập ở dạng rắn với lượng lớn và tinh chế bằng phương pháp kết tinh lại Để thực hiện, cần chọn dung môi hoặc hỗn hợp dung môi có khả năng hòa tan chất cần kết tinh khi đun nóng, nhưng ít hòa tan khi làm lạnh Khi làm lạnh dung dịch bão hòa, chất kết tinh sẽ lắng xuống dưới dạng tinh thể, trong khi tạp chất sẽ vẫn hòa tan trong dung dịch Nếu tạp chất không tan khi đun nóng, cần lọc bỏ trước khi làm lạnh dung dịch bão hòa.

2 3 3 Phương pháp xác định cấu trúc các hợp chất

Cấu trúc của các hợp chất được xác định thông qua việc sử dụng các phương pháp phổ hiện đại, bao gồm phổ hồng ngoại (FT-IR), phổ tử ngoại (UV-Vis), phổ khối (ESI-, HR-ESI-MS) và các kỹ thuật phổ cộng hưởng từ hạt nhân như 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT, cùng với các phương pháp hai chiều như HSQC, HMBC, COSY và NOESY.

2 3 4 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước để chiết xuất tinh dầu