Tài liệu Tổng quan về hợp chất saponin.

CÁC HỢP CHẤT SAPONIN CN. Lê Thị Thủy Bộ Môn Y cơ sở II I. Đặt vấn đề Với trình độ ngày càng phát triển thì nhu cầu về chăm sóc sức khỏe của con người ngày càng được nâng lên rõ rệt. Trên thế giới, trong chăm sóc sức khỏe , việc phòng và điều trị bệnh hiện nay và ngay cả tương lai đã và đang ngày càng chú trọng hơn đến việc dùng các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên. Nhiều bài thuốc cổ truyền đã được phát triển, nhiều hợp chất, nhóm chất có tác dụng sinh học quý giá đã được phát hiện, nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế. Saponin được chú ý rất nhiều bởi các nhà khoa học trên toàn thế giới, bởi cấu trúc đặc biệt của nó và tác dụng sinh học đa dạng. Nhiều tác dụng dược lí đáng chú ý từ dịch chiết, từ các nhóm hoạt chất hay hoạt chất tinh khiết được chứng minh như hạ đường huyết, hạ cholesreol, tăng cường miễn dịch, chống viêm, chống mệt mỏi, chống ung thư…được kiểm chứng. Đã có rất nhiều dạng thuốc được sản xuất và sử dụng trên khắp mọi nơi trên thế giới. Việc nghiên cứu về cấu trúc của Saponin đang ngày càng được quan tâm. Các nghiên cứu mới tiếp tục đưa ra được những Saponin Damamran mới và tác dụng sinh học của chúng. Cần thiết có sự tập hợp và hệ thống hóa kiến thức về Saponin, cũng như liên hệ giữa cấu trúc và tác dụng của chúng trong thực vật. II. Tổng quan 1. Đại cương về Saponin. Saponin còn gọi là saponosid là một nhóm glycosid lớn, gặp rộng rãi trong thực vật. Saponin có trong nhiều loài thực vật, cả thực vật hoang dại lẫn thực vật gieo trồng. Có hai loại saponin, đó là saponin acid (triterpenoid saponin) và saponin trung tính (steroid saponin). Saponin acid có mặt chủ yếu trong thực vật gieo trồng còn saponin trung tính có mặt chủ yếu trong thực vật hoang dại, đặc biệt là trong thảo dược. Nhóm cây đậu như đậu tương, đậu Hà lan, cỏ luzern… và một số cây cỏ có tính chất tạo bọt như rễ cây sà phòng (soap root), vỏ cây sà phòng (soap bark)… khá giầu saponin. Saponin khi thủy phân cho glycon (gốc đường, bao gồm glucose, arabinose, xylose và acid glucoronic) và aglycon (gốc sapogenin, bao gồm saponin trung tính và saponin acid) (Sapa et al., 2009).[1] Cấu trúc hóa học cơ bản của nhóm saponin trung tính là steroid (a) còn của nhóm saponin acid là triterpenoid (b). Hợp chất saponin đang có trên thị trường hiện nay chủ yếu lấy từ cây Quillaja (Quillaja saponaria) và cây Yucca (Yucca schidigera), các cây này mọc nhiều ở vùng nóng và khô của Bắc và Trung Mỹ, 1 Chilê và Mexico. Để thu được saponin của cây Quillaja, người ta đem gỗ và vỏ cây đun sôi trong các tank lớn, lọc lấy nước rồi cô đặc bằng cách bốc hơi. Còn để thu hoạch saponin của cây Yucca, người ta đem thân cây ngâm nước hoặc sấy khô. Nếu làm theo kỹ thuật sấy khô thì thân cây sau khi sấy đem nghiền thành bột, đó là bột saponin yucca. Nếu làm theo kỹ thuật ngâm nước thì thân cây sau khi ngâm nước được ép lấy dịch, đó là “dịch chiết yucca” (thực chất là dịch ép bằng cơ giới chứ không phải là dịch chiết bằng dung môi). Do tính chất hoạt động về mặt và tẩy rửa, saponin là tác nhân tạo bọt rất tốt cho các dung dịch cần có bọt bền. Dịch chiết của Yucca và Quillaja được dùng trong công nghệ đồ uống để gây bọt cho nước uống. Cũng do đặc tính hoạt động bề mặt, dịch chiết của các cây này còn được dùng trong công nghiệp tách quặng, làm chất nhũ hóa trong chế tạo phim ảnh và mỹ phẩm như son môi và shampoo. Trong mỹ phẩm, ngoài tính chất làm mềm mượt tóc và da, saponin trong cây Yucca và Quillaja còn có tác dụng diệt nấm và diệt khuẩn (Cheek, 2000). Bột hay dịch chiết của cây Yucca và Quillaja không phải chỉ có saponin mà còn có những hóa thực vật khác, đó là oligosaccharide, phenol, stilbene, resveratrol. Saponin giữ nhiều vài trò, các oligosaccharide có vai trò là prebiotic, phenol, stilbene, resveratrol có vai trò của các chất chống oxy hóa (resveratrol cũng rất giầu trong nho và là một chất chống oxy hóa mạnh, rất tốt đối với việc ngăn ngừa các bệnh tim mạch và ung thư). Saponin hay Saponin glycosid là những hoạt chất quan trọng của các hợp chất Glycosid thường gặp trong giới thực vật. Mỗi Saponin đều gồm 2 phần : Sapogenin(aglycon) và đường. Phần Sapogenin có thể là một chất steroid hay tritecpenoid. Phần đường thường là Glucoza,galactoza,pentoza, hay metyl pentoza. Ngày nay người ta biết tới khoảng 500 loài thuộc hơn 80 họ thực vật có Saponin[3]. Một vài động vật cũng có saponin như các loài hải sâm, cá ao. Saponin có 1 số tính chất đặc trưng sau.  Tất cả các saponin đều dễ tạo thành bọt bền vững khi lắc với nước. Với các chất béo và nước tạo thành nhũ. Tính chất này làm cho saponin giống với xà phòng nên tiền tố sapo có nghĩa là xà phòng.  Có tác dụng phá huyết mạnh khi tiêm vào mạch máu. Đó cũng là tính đặc trưng của saponin. Nguyên nhân phá huyết có nhiề cách giải thích trong đó có thể giải thích do sự tạo phức giữa saponin với cholesterol và cholesterol este hóa của màng hồng cầu, nhưng lại thấy có nhiều trường hợp chỉ số phá huyết và khả năng tạo phức với cholesterol không tỉ lệ thuận với nhau vì vậy phải xét đến khả năng tạo phức của saponin với các thành phần khác của màng hồng cầu. Qua 2 việc theo dõi tính phá huyết người ta thấy rằng cấu trúc của phần sapogenin có tác dụng trực tiếp đến tính phá huyết còn phần đường có ảnh hưởng đến mức độ phá huyết. Hồng cầu của các loài động vật khác nhau cũng bị ảnh hưởng khác nhau đối với 1 loại saponin. Hồng cầu cừu dễ bị phá huyết nhất nên dùng tốt để tính chỉ số phá huyết, nếu không có máu cừu thì có thể dùng máu của động vật có sừng khác.  Saponin có thể làm chết nhanh 1 số động vật máu lạnh, trong đó có cá ở những nồng độ rất thấp. Điều đó có thể giải thích được là do saponin làm tăng tính thấm ở biểu mô đường hô hấp và làm mất các chất điện giải cần thiết.  Saponin có có tính chất đặc biệt khác là tính tạo phức với cholesterol hoặc 1 số chất β-hydroxysteroid khác. Đôi khi người ta lợi dụng tính chất này để tách saponin hoặc ngược lại. Trên đây là 1 số tính chất đặc trưng của saponin, tuy vậy 1 vài tính chất trên không thể hiện ở 1 số saponin như sarsaparillosid,jurubin thì không có tính phá huyết cũng như tính tạo phức với cholesterol. Các ginsenosid nhóm damaran có tác dụng phá huyết yếu hơn nhóm molean. Vì saponin có phân tử lớn nên khó bị thẩm tích, người ta dựa vào tính chất này để tinh chế saponin. Saponin có vị đắng,khó chịu, thường ở dạng vô định hình, rất khó tinh chế, do đó trước đây saponin có trong cây thường được mô tả ở dạng sapogenin. Gần đây đã có các quá trình phân lập được các saponin có trên 10 đơn vị đường trong phân tử mà có điểm chảy xác định và toàn bộ cấu trúc (kể cả dây nối giữa các đơn vị đường) cũng được xác định. Saponin tan trong nước, cồn metylic và etylic loãng, khó tan trong cồn cao độ, rất ít tan trong axeton, không tan trong nhexan do đó có thể dùng 3 dung môi đó để kết tủa saponin trong quá trình chiết xuất. Các saponin đều là các chất quang hoạt ,phần lớn các sapogeninsteroid thì tả truyền còn sapogenintriterpenoid thì hữu truyền. Điểm chảy của saponin о о thường cao, từ 200 C trở lên và có thể trên 300 C . Các saponin thường hay chuyển thành dẫn chất acetyl dễ kết tinh hơn, có điểm chảy xác định và năng suất quay cực cố định hơn . Có nhiều trường hợp khi muốn tinh chế saponin hoặc sapogenin ,ngườita chuyển các chất sang dẫn chấ t acetyl ,sau đó lại deacetylhóa. Những sapogenin có nhóm oxo thì còn được chuyển sang các dẫn chất dinitrophenylhydrazon có điểm chảy xác định. Tuy vậy một vài tính chất trên không thể hiện ở một vài saponin. 3 Ví dụ: sarsaparillosid thì không có tính phá huyết cũng như tính tạo phức với cholesterol. Saponin đa số có vị đắng trừ một số như glycyrrhizin có trong cam thảo bắc, abrusosid trong cam thảo dây, oslandin trong cây Polypodium vulgare có vị ngọt. Saponin tan trong nước, alcol, rất ít tan trong aceton, ether, hexan do đó người ta dùng 3 dung môi này để tủa saponin. Saponin có thể bị tủa bởi chì acetat, bari hydroxyd, ammoni sulfat. Saponin khó bị thẩm tích, người ta dựa vào tính chất này để tinh chế saponin trong quá trình chiết xuất. Phần genin tức là sapogenin và dẫn chất acetyl sapogenin thường dễ kết tinh hơn saponin. Saponin triterpenoid thì có loại trung tính và loại acid, saponin steroid thì có loại trung tính và loại kiềm. Về mặt phân loại, dựa theo cấu trúc hoá học có thể chia ra: saponin triterpenoid và saponin steroid.[2] 2. Cấu trúc hoá học 2.1. Saponin triterpenoid: Phần genin của loại này có 30 carbon cấu tạo bởi 6 nhóm hemiterpen. Người ta chia làm 2 loại: Saponin triterpenoid pentacyclic và saponin triterpenoid tetracyclic. 2.1.1. Saponin triterpenoid pentacyclic: loại này chia ra các nhóm: olean, ursan, lupan, hopan.[4] a - Nhóm olean : Phần lớn các saponin triterpenoid trong tự nhiên đều thuộc nhóm này. Phần aglycon thường có 5 vòng và thường là dẫn chất của 3- hydroxy olean 12 - ene, tức là amyrin. Một vài aglycon làm ví dụ (công thức A): 4 - Acid oleanolic: R1 = R2 = R4 = R5 = -CH3, R3 = -COOH. - Hederagenin: R2 = R4 = R5 = -CH3 , R1 = -CH2OH , R3 = -COOH - Gypsogenin: R2 = R4 = R5 = -CH3 , R1 = -CHO , R3 = -COOH. Mạch đường có thể nối vào C-3 theo dây nối acetal, có khi mạch đường nối vào C-28 theo dây nối ester. Gần đây người ta phân lập được các saponin có đến 10-11 đơn vị đường nếu kể cả 2 mạch, riêng một mạch có thể đến 6 đơn vị đường. b - Nhóm ursan : Cấu trúc của nhóm ursan cũng tương tự như nhóm olean chỉ khác là nhóm methyl ở C-30 không đính vào vị trí C-20 mà lại đính ở vị trí C-19. Các sapogenin nhóm ursan thường là những dẫn chất của 3- hydroxy ursan 12-ene, tức là -amyrin. Những saponin của nhóm này ít gặp hơn nhóm olean. Cinchona glycosid A, Cinchona glycosid B có trong cây canh-ki-na, asiaticosid có trong rau má là những saponin của nhóm này. Ursan Cinchona glycosid A c - Nhóm lupan : Cấu trúc của nhóm lupan có các vòng A,B,C,D giống như các nhóm trên, chỉ khác vòng E là vòng 5 cạnh, C-20 ở ngoài vòng và thường có nối đôi ở vị trí 20-29. Lấy một ví dụ là saponin có trong rễ cây Ô rô Acanthus iliciformis Linn.: [a-L - arabinofuranosyl (1-4) b-D glucoropyranosid (1-3)]-3-bhydroxy-lup-20(29) ene (IIIa). 5 Một số saponin có trong cây ngũ gia bì chân chim cũng thuộc nhóm này. d - Nhóm hopan: Cấu trúc của nhóm hopan có các vòng A,B,C,D giống như các nhóm trên, chỉ khác vòng E là vòng 5 cạnh, C-22 ở ngoài vòng và nhóm methyl góc đính ở C-18 thay vì ở C-17. Saponin đầu tiên được biết là chất mollugocin A có trong cỏ thảm Mollugo hirta L. Hopan 2.1.2. Saponin triterpenoid tetracyclic: có 3 nhóm chính: dammaran, lanostan, cucurbitan.[5] a - Nhóm dammaran : 6 dammaran Ðại diện là các saponin của nhân sâm. Phần aglycon gồm 4 vòng và một mạch nhánh. Khi tác dụng bởi acid thì mạch nhánh đóng vòng tạo thành vòng tetrahydropyran. Bằng các phương pháp đặc biệt để cắt phần đường, người ta đã thu được các genin thật. Hai genin chính là: protopanaxadiol và protopanaxatriol. Phần đường nối vào OH ở cabon số 3 hoặc có khi thêm 1 mạch nữa nối vào OH ở mạch nhánh. Saponin triterpenoid tetracyclic nhóm damaran còn gặp trong hạt táo (Ziziphus jujuba Mill.), rau đắng biển (Bacopa monnieri (L.) Wettst. b - Nhóm lanostan: Holothurin A, một trong những saponin có trong các loài hải sâm Holothuria spp. là một ví dụ của nhóm này. 7 Một nhóm phụ của nhóm lanostan là nhóm cycloartan có cấu trúc 9,19 cyclo (9β) lanostan. Các saponin abrusosid A, B, C, D có trong cam thảo dây Abrus precatorius là những saponin thuộc nhóm này. c. Nhóm cucurbitan. Phần lớn các saponin nhóm cucurbitan gặp trong họ Cucurbitaceae. Ở đây nhóm - CH3 góc thay vì ở vị trí C10 lại đính ở C9. 2.2. Saponin steroid: 2.2.1. Nhóm spirostan: Ta xét 3 chất sapogenin làm ví dụ: sarsasapogenin, smilagenin, tigogenin. Những chất này có 27 carbon như cholesterol, nhưng mạch nhánh từ C 20-27 tạo thành 2 vòng có oxy (16,22 và 22,26 diepoxy), một vòng là hydrofuran (vòng E) và một vòng là hydropyran (vòng F). Hai vòng này nối với nhau bởi 1 carbon chung ở C-22. Mạch nhánh này được gọi là mạch nhánh spiroacetal. 8 Ba chất trên là 3 đồng phân. Smilagenin và tigogenin khác nhau do cấu hình ở C-5. Còn sarsasapogenin và smilagenin thì khác nhau do cấu hình ở C25. Sarsasapogenin có nhóm methyl ở C-25 hướng axial có cấu hình tuyệt đối 25S, smilagenin thì nhóm methyl ở C-25 hướng equatorial có cấu hình tuyệt đối 25R. Các sapogenin nhóm này có nối vòng C và D trans (khác với glycosid tim). Còn vòng A và B có thể là cis như ở chất sarsasapogenin và smilagenin hoặc có thể là trans như ở chất tigogenin. Công thức lập thể của 3 chất sarsasapogenin, Smilagenin và tigogenin. 9 Nhóm spirostan hiện nay được chú ý nhiều vì là nguồn nguyên liệu quan trọng để bán tổng hợp các thuốc steroid. Hai sapogenin quan trọng nhất là diosgenin (có chủ yếu trong các loài Dioscorea) và hecogenin (có chủ yếu trong các loài Agave). Ở dạng glycosid phần đường được nối vào OH ở C-3, một số ít trường hợp ở C1. Mạch đường thường phân nhánh và phức tạp. Ví dụ digitonin là một saponosid có trong cây digital, có mạch đường gồm 5 đơn vị đường và phân nhánh. 2.2.2. Nhóm furostan: Nhóm này có cấu trúc tương tự như nhóm spirostan chỉ khác là vòng F bị biến đổi. Trường hợp thứ nhất: vòng F mở và nhóm alcol bậc một ở C-26 được nối với đường glucose. Nếu glucose ở C-26 bị cắt (bởi enzym hoặc bởi acid) thì xảy ra sự đóng vòng F thành vòng hydropyran và chuyển thành dẫn chất nhóm 10 spirostan. Ví dụ sarsaparillosid dưới tác dụng của enzym thủy phân cắt mạch glucose ở C-26 sẽ chuyển thành parillin. Trường hợp thứ hai: vòng F là vòng 5 cạnh do sự đóng vòng 22-25 epoxy ví dụ avenacosid có trong yến mạch (Avena L. Họ Lúa - Poaceae) Avenacosid A cũng có 2 mạch đường . Khi thủy phân cắt đường glucose ở C-26 thì cũng chuyển thành dẫn chất nhóm spirostan. Sarsaparillosid và avenacosid A đều có 2 mạch đường. Người ta gọi đây là các bidesmosid (desmos = mạch). 2.2.3. Nhóm aminofurostan: Ở đây vòng F mở như trường hợp sarsaparillosid nói ở trên nhưng ở vị trí C-3 đính nhóm - NH2. Ví dụ: jurubin là saponin có trong Solanum paniculatum 2.2.4. Nhóm spirosolan: Nhóm này chỉ khác nhóm spirostan ở nguyên tử oxy của vòng F được thay bằng NH. Một điểm cần chú ý là ở đây có isomer ở C-22 (khác với nhóm spirostan). Ví dụ solasonin có trong cây cà Úc (= cà lá xẻ ) Solanum laciniatum có cấu trúc (25R) 22α còn tomatin là các saponin có trong cây cà chua thì có cấu trúc (25S) 22β. 2.2.5. Nhóm solanidan: Solanin có trong mầm khoai tây thuộc nhóm này. Ở đây 2 vòng E và F cùng chung 1C và 1N. 11 Những chất thuộc 3 nhóm aminofurostan, spirosolan và solanidan đều có chứa N vừa mang tính alcaloid vừa mang tính glycosid nên được gọi là những chất glycoalcaloid. 2.2.6. Ngoài những nhóm saponin steroid kể trên người ta còn gặp một số saponin steroid có cấu trúc mạch nhánh khác ví dụ polypodosaponin và oslandin được Jizba phân lập 1971 từ thân rễ cây Polypodium vulgare L. Oslandin là một bidesmosid có vị ngọt. α-spinasterol glycosid có trong cây chè Camelia sinensis (L.) O. K.tze (Thea sinensis L.) III. Kết luận Saponin là một nhóm glycosid lớn, gặp rộng rãi trong thực vật, cũng có trong một số động vật như hải sâm, cá sao. Có một số tính chất sau: -Tính tạo bọt nhiều khi lắc với nước. Tính phá huyết. Ðộc với động vật máu lạnh . Kích ứng niêm mạc gây hắt hơi, đỏ mắt, có tác dụng long đờm, lợi tiểu. -Có thể tạo phức với cholesterol hoặc với các chất 3-b-hydroxysteroid khác. -Saponin đa số có vị đắng trừ một số như glycyrrhizin có trong cam thảo bắc, abrusosid trong cam thảo dây, có vị ngọt. -Saponin tan trong nước, alcol, rất ít tan trong aceton, ether, hexan. Do đó người ta dùng 3 dung môi này để tủa saponin. -Saponin có thể bị tủa bởi chì acetat, bari hydroxyd, ammoni sulfat. -Saponin khó bị thẩm tích, người ta dựa vào tính chất này để tinh chế saponin trong quá trình chiết xuất. - Saponin có tác dụng long đờm, chữa ho. Saponin là hoạt chất chính trong các dược liệu chữa ho như viễn chí, cát cánh, cam thảo, thiên môn, mạch môn... - Một số dược liệu chứa saponin có tác dụng thông tiểu như rau má, tỳ giải, thiên môn, mạch môn,... - Saponin có mặt trong một số vị thuốc bổ tăng cường sinh lực như nhân sâm , tam thất, ngũ gia bì, đinh lăng và một số cây thuộc họ nhân sâm khác - Saponin làm tăng sự thấm của tế bào; sự có mặt của saponin sẽ làm cho các hoạt chất khác dễ hoà tan và hấp thu, ví dụ trường hợp digitonin trong lá Digital. - Một số có tác dụng chống viêm như saponin cam thảo, ngưu tất, cỏ xước . Một số có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, ức chế hoạt động của virut như saponin cam thảo, lá cà chua, mầm khoai tây 12 - Một số có tác dụng chống ung thư trên thực nghiệm. - Nhiều saponin có tác dụng diệt các loài thân mềm (nhuyễn thể). - Digitonin dùng để định lượng cholesterol.Saponin trong đậu nành giống như phytate, hành xử như chất anti-oxidants để bảo vệ tế bào cơ thể chúng ta khỏi bị hư hại do tác dụng các gốc tự do. Nó cũng còn có khả năng trực tiếp ngăn cản sự phát triển ung thư kết tràng và đồng thời làm giảm lượng cholesterol trong máu.Saponin trong nhân sâm làm tăng chuyển hóa lipid, Theo các thí nghiệm, nhân sâm có thể ngăn ngừa sự phát sinh cholesterol cao ở thỏ, vì vậy mà ngăn ngừa được sự hình thành xơ vữa động mạch. Như vậy, saponin có rất nhiều trong các loại dược liệu quý, được ứng dụng trong chữa bệnh rất nhiều. có vai trò rất lớn TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. file:///C:/Users/Home/Downloads/Tap%20chi%20TACN-Yucca.pdf 2. http://duoclieu.net/Dlieuhoc/glycosidch2.html 3. Đỗ Tất Lợi - Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam 2003 4. http://www.duoclieu.org/2012/01/saponin-triterpenoid-pentacyclic.html 5. http://www.duoclieu.org/2012/01/saponin-triterpenoid-tetracyclic.html 13