MỤC TIÊU
1. Nêu được khái niệm và những carbohydrat thường gặp trong dược liệu.
2. Trình bày cấu trúc hoá học của tinh bột.
3. Phân tích được phương pháp điều chế, các phương pháp định tính và định lượng tinh bột.
4. Nhận biết và sử dụng các dược liệu chứa carbohydrat, chú trọng các dược liệu: Cát căn, Sen, Trạch tả, Hoài sơn, Mã đề và Gôm arabic.
NỘI DUNG
1. ĐẠI CƯƠNG VỀ CARBOHYDRAT
Carbohydrat, hay còn gọi là glucid, là những chất có cấu tạo từ một hay nhiều đơn vị cơ bản gọi là các đường đơn. Chúng là sản phẩm của quá trình quang hợp của thực vật.
Tùy theo số lượng các đơn vị cơ bản cấu tạo nên carbohydrat, người ta chia glucid thành các nhóm: đường đơn (glucose, fructose, galactose…), đường đôi (saccharose, lactose, maltose…) hay các polysaccharid (tinh bột, cellulose, gôm, thạch, pectin, chất nhày…)
Các đường đơn, đường đôi, tinh bột là những nguyên liệu cung cấp năng lượng cần thiết cho cơ thể sinh vật.
2. TINH BỘT
Tinh bột là sản phẩm quang hợp của cây xanh. Ở trong tế bào thực vật, hạt lạp không màu là nơi tạo ra tinh bột, các glucid hòa tan kéo đến hạt lạp không màu và được để dành dưới dạng tinh bột. Tinh bột được giữ lại trong các bộ phận của cây như củ, rễ, quả, hạt, thân với hàm lượng từ 2 - 70%, trong lá thường không quá 1 - 2%.
Trong quá trình hoạt động của cây, tinh bột dưới tác động của enzyme có sẵn trong cây bị cắt nhỏ thành những đường đơn giản ở dạng hòa tan và được chuyển đến những bộ phận khác nhau của cây.
2.1. Cấu trúc hóa học của tinh bột
Tinh bột được cấu tạo bởi 2 loại polysaccharid là amylose và amylopectin.
- Amylose: gồm hàng ngàn đơn vị D-glucose nối với nhau theo dây nối 1→4, mạch thẳng. Chiếm 25%.
- Amylopectin: có phân tử lượng lớn hơn amylose. Các đơn vị D-glucose nối với nhau theo dây nối 1→4 và 1→6 nên có dạng mạch nhánh. Chiếm 75% nên tinh bột có dạng hạt.
36
Hình 3.1. Dạng amylose có cấu tạo mạch thẳng (liên kết 1 - 4 glycosid)
Hình 3.2. Dạng amylopectin có cấu tạo mạch nhách (liên kết 1→4 và 1→6 glycosid).
2.2. Hình dạng tinh bột
Tinh bột tồn tại trong cây dưới dạng hạt có hình dạng và kích thước khác nhau, đây là một đặc điểm giúp ích cho việc kiểm nghiệm một dược liệu chúa tinh bột. Tùy theo loài cây và tùy theo độ trưởng thành của cây mà hình dáng và kích thước thay đổi.
Về hình dáng thì có thể hình cầu, hình trứng, hình nhiều góc… kích thước có thể từ 1 - 100àm đường kớch. Soi kớnh hiển vi thường thấy hạt tinh bột cấu tạo bởi nhiều lớp đồng tâm sắp xếp chung quanh một điểm gọi là rốn hạt. Các lớp này tạo nên là do hạt tinh bột lớn dần bằng cách tăng thêm các lớp ở ngoài. Các lớp này khác ở chỉ số chiết quang và hàm lượng nước. Nhiều tác giả cho rằng các lớp khác nhau đó là do những lớp được tăng thêm về ban đêm và lớp tăng thêm về ban ngày nên không hoàn toàn giống nhau.
Rốn có thể là một điểm, một vạch ngắn, hình hoa thị hay một vạch dài, một vạch dài phân nhánh. Dưới kính hiển vi phân cực, hạt tinh bột có hiện tượng chữ thập đen. Tất cả các đặc điểm trên giúp cho việc xác định các hạt tinh bột, phân biệt tinh bột của các loài khác nhau và xác định các trường hợp giả mạo.
Dưới đây là một số loại hạt tinh bột hay gặp.
2.2.1. Hạt hình trứng và hình thận
- Tinh bột khoai tây chế từ củ cây Khoai tây - Solanum tuberosum L., thuộc họ Cà - Solanaceae. Hạt tinh bột hình trứng, rốn hạt ở đầu hẹp, các vân đồng tâm dễ nhận.
37 Thỉnh thoảng cú hạt kộp 2 hoặc 3. Kớch thước trung bỡnh 50àm, cú hạt lớn đến 80 - 100 àm.
- Tinh bột hoàng tinh chế từ củ cây Dong - Maranta arundinaceae L., thuộc họ Dong - Marantaceae (không nhầm với các cây Hoàng tinh - Polygonatum spp.). Hạt hỡnh trứng kớch thước 30 - 60 àm.
- Tinh bột sắn (Khoai mì) được chế từ củ cây Sắn (Khoai mì) - Manihot esculenta Crantz., thuộc họ Thầu dầu - Euphorbiaceae. Hạt hình cầu phần lớn một đầu bị lẹm và hơi lừm trụng như cỏi chuụng. Rốn hạt hỡnh sao, kớch thước 3 - 35 àm.
- Tinh bột hoài sơn được chế từ củ của cây Củ mài - Dioscorea persimilis Prain và Brurkill thuộc họ Củ nâu - Dioscoreaceae. Hạt hình trứng hay hình thận, kích thước trung bỡnh 40 àm, rốn hạt dài.
- Tinh bột đậu xanh, chế từ hạt của cây Đậu xanh - Phaseolus spp., thuộc họ Đậu – Fabaceae. Hạt hỡnh trứng hay hỡnh thận, kớch thước trung bỡnh 35 àm, rốn hạt dài và phân nhánh.
2.2.2. Hạt hình dĩa hay hình thấu kính dẹt
Tinh bột mì chế từ hạt của cây Lúa mì - Triticum vulgare L., thuộc họ Lúa - Poaceae. Kớch thước hạt lớn 30 àm, hạt bộ 6 - 7 àm. Tựy theo vị trớ nhỡn mà thấy hỡnh tròn hoặc hình thấu kính lồi 2 mặt. Rốn hạt là 1 điểm ở giữa hạt, nhìn không được rõ.
2.2.3. Hạt hình đa giác
- Tinh bột gạo chế từ hạt cây Lúa - Oriza sativa L., họ Lúa - Poaceae. Hạt đa giỏc, nhỏ, kớch thước từ 6 - 7 àm, thường được kết thành đỏm. Rốn hạt khụng rừ.
- Tinh bột ngô (bắp), chế từ hạt cây Ngô - Zea mays L., họ Lúa – Poaceae. Hạt đa giỏc, rốn hạt ở giữa rất rừ, kớch thước 15 - 30 àm.
Hình 3.3. Hình dạng một số loại hạt tinh bột
2.3. Sự hồ hóa và hòa tan tinh bột
38
Trong nước lạnh hình dạng tinh bột không thay đổi. Khi nâng dần nhiệt độ thì tinh bột chuyển qua 3 giai đoạn. Giai đoạn đầu tinh bột ngậm một ít nước, nếu làm mất nước thì tinh bột trở lại tình trạng ban đầu. Khi nâng dần nhiệt độ tới một khoảng nhất định nào đó (50 - 850 C) thì hạt tinh bột nở ra nhanh chóng, tinh bột ngậm nhiều phân tử nước lớn, các dây nối hydro bị đứt. Tinh bột không thể trở lại tình trạng ban đầu.
Nếu nâng cao nhiệt độ hơn nữa thì tinh bột chuyển thành hồ tinh bột.
Trong dung dịch ở nhiệt độ thường, các phân tử amylose tồn tại dưới dạng những chuỗi xoắn như lò xo. Mỗi vòng xoắn như vậy có 6 đơn vị glucose. Ở nhiệt độ cao, chuyển động nhiệt làm cho chuỗi xoắn này duỗi ra, khi để nguội dạng chuỗi xoắn sẽ được tái lập. Hồ tinh bột có độ nhớt cao và có tính dính. Ở nồng độ cao nhất định, khi để nguội hồ tinh bột có thể tạo nên dạng gel và có tính tạo màng.
2.4. Sự thuỷ phân tinh bột 2.4.1. Thủy phân bằng acid
Khi thủy phân tinh bột bằng acid thì sản phẩm cuối cùng là glucose.
C6H12O6 (C6H12O5)n + nH2O → (1+n) (C6H12O6)
Sự thủy phân qua các chặng: dextrin, erythrodextrin, achrodextrin, maltose, glucose. Amylose dễ bị thủy phân hơn amylopectin vì dây nối (1→4) dễ bị cắt hơn là dây nối (1→6).
2.4.2. Thủy phân bằng enzym Enzym amylase.
Có 2 loại chính: α-amylase và β-amylase. Enzym α phổ biến trong cây, nhiều nhất là các hạt ngũ cốc nẩy mầm, ngoài ra còn có trong nấm mốc, nước bọt, dịch tụy. α-amylase chịu được nhiệt độ đến 700C, ở nhiệt độ này thì các enzym khác mất hoạt tính. Enzym β-amylase có trong khoai lang, đậu nành và một số hạt ngũ cốc, chịu được nhiệt độ đến 500C nhưng chịu được môi trường acid cao hơn so với enzym α (pH
= 3,3). Trong thực tế người ta dựa vào ảnh hưởng khác nhau đó về độ pH và nhiệt độ để tách 2 loại enzym trên. Khả năng tác dụng lên 2 phần của tinh bột cũng khác nhau.
Enzym β-amylase cắt xen kẽ những dây nối α-(1→4)-glucosid của amylose để tạo thành các đường maltose, kết quả thu được là 100% đường maltose. Ðối với amylopectin thì β-amylase chỉ cắt được các dây nối (1→4), khi gặp mạch nhánh thì dừng lại, kết quả tạo thành maltose và dextrin, lượng maltose chỉ đạt từ 50 - 60%.
Enzym α-amylase cắt một cách ngẫu nhiên vào dây nối (1→4). Ðối với amylose thì sản phẩm cuối cùng khoảng 90% là maltose ngoài ra có một ít là glucose.
Ðối với amylopectin thì α-amylase cũng chỉ tác động đến dây nối (1→4) mà không cắt được dây nối (1→6) vì thực tế người ta tìm thấy các phân tử isomaltose (=6-O-α- D-gluco-pyranosyl-D-glucopyranose) trong dịch thủy phân. Enzym α-amylase tiếp tục cắt được những dextrin mà enzym β-amylase để lại để tạo thành các dextrin phân tử bé hơn. Như vậy α-amylase tác dụng lên tinh bột thì sản phẩm thu được chủ yếu là maltose rồi đến glucose và dextrin phân tử bé.
2.5. Điều chế tinh bột
Chúng ta cần phân biệt bột với tinh bột. Bột mì, bột gạo khác tinh bột mì, tinh bột gạo. Muốn có bột mì chỉ cần nghiền nhỏ hạt lúa mì sau khi đã loại vỏ, nhưng muốn có tinh bột mì thì phải chế biến. Thành phần của bột mì thì ngoài glucid còn có
39 protein, lipid, muối khoáng, vitamin ... còn tinh bột mì thì thành phần chủ yếu là glucid. Nguyên tắc chung để chế tinh bột có các giai đoạn: Làm nhỏ nguyên liệu để giải phóng hạt tinh bột ra khỏi các tế bào => Nhào với nước và lọc qua rây => Cho lên men => Rửa nước rồi phơi khô.
Chế tinh bột mì: Muốn có tinh bột mì thì nhào bột mì dưới một dòng nước, nước cuốn tinh bột đi để lại gluten là một khối nhão, dính tức là phần protein. Hứng nước vào thùng, tinh bột lắng xuống và còn lẫn một ít gluten. Người ta cho lên men để phân hủy gluten bằng cách trộn với một ít nước cũ. Sau khi lên men gạn bỏ lớp nước trên, rửa thêm một vài lần bằng nước mới rồi đem sấy hoặc phơi khô
Chế tinh bột gạo: Ngâm gạo hay tấm với nước vôi trong 7 ngày, vớt gạo ra cho ráo nước rồi đem xay, trong lúc xay có thêm nước. Nước bột xay phải đem lọc 2 lần, lần đầu qua rây thưa, lần sau qua rây mắt mau hơn. Tinh bột qua rây còn lẫn một ít protein, cần ngâm thêm với nước vôi sau đó rửa bằng nước lã, gạn lấy tinh bột rồi phơi khô.
2.6. Định tính và định lượng 2.6.1. Định tính
Để định tính tinh bột chỉ cần cho tác dụng với dung dịch iod trong nước, tinh bột sẽ có màu xanh tím, có thể định tính sẵn trên vi phẫu để xác định các tổ chức chứa tinh bột. Đây là phản ứng đặc trưng. Ngược lại có thể dùng dung dịch hồ tinh bột để phát hiện iod với nồng độ 2x10-6. Sự có mặt của cồn, tanin, acid nitric, chlor sẽ cản trở phản ứng.
2.6.2. Định lượng
2.6.2.1. Định lượng bằng phương pháp thủy phân acid
- Thủy phân trực tiếp: Nguyên liệu (2,5 - 3g) được rửa kỹ với nước cất nguội, sau đó thủy phân trong vài giờ bằng 200ml H2O và 20ml HCl. Làm nguội và trung tính bằng NaOH. Thêm nước đến một thể tích xác định, lấy một phần chính xác rồi định lượng glucose tạo thành và suy ra lượng tinh bột (khối lượng glucose thu được x 0,9 = khối lượng tinh bột). Phương pháp này áp dụng chủ yếu cho những nguyên liệu chứa chủ yếu là tinh bột vì các pentosan, galactan, và một số polysaccharid khác cũng bị thủy phân cùng với tinh bột và cho sai số lớn.
- Thủy phân bằng enzym rồi tiếp theo bằng acid: Nguyên tắc của phương pháp là dùng dịch chiết mạch nha (chứa các enzym thủy phân tinh bột) cho tác dụng lên nguyên liệu để chuyển tinh bột thành đường hòa tan (maltose và một số đường khác), sau đó dùng acid để thủy phân tiếp. Glucose tạo thành sẽ được định lượng bằng một trong những phương pháp đã được chấp nhận.
- Phương pháp dựa trên cơ sở của Purse: Phương pháp này hiện nay dùng để định lượng tinh bột trong nguyên liệu thực vật bao gồm các giai đoạn: loại đường bằng ethanol, hòa tan tinh bột bằng acid perchloric loãng và nguội, tách tinh bột dưới dạng phức tinh bột - iod không tan, phân thủy phức rồi thủy phân tinh bột thành glucose và định lượng glucose bằng phương pháp tạo màu với anthron (màu xanh) hoặc bằng các phương pháp khác.
2.6.2.2. Phương pháp không thủy phân để định lượng tinh bột
40
- Phương pháp dùng phân cực kế: Trong phương pháp này người ta dùng dung dịch calci chlorid đặc và nóng để hòa tan tinh bột, sau đó là định lượng bằng cách đo độ quay cực, [a]D20 của dung dịch tinh bột là +200.
- Phương pháp tạo phức với iod: Khi cho dung dịch tinh bột tác dụng với iod thì tạo phức có màu, có thể dùng để định lượng. Người ta dùng acid perchloric để hòa tan tinh bột rồi cho tác dụng với iod, đo màu so sánh với mẫu tinh bột tinh chế. Trong phương pháp này
2.7. Công dụng
Tinh bột là thành phần chính trong lương thực. Nguyên liệu có nhiều tinh bột là các hạt ngũ cốc, các loại củ như khoai, sắn (khoai mì), củ mài, củ đao (Canna edulis Ker.Gawl., họ Chuối hoa - Cannaceae). Có khi bộ phận dự trữ lại là thân cây ví dụ cây báng (Arenga pinnata Merr., họ cau - Arecaceae).
Hiện nay nguồn để chế tinh bột dùng trong nước và xuất khẩu quan trọng nhất là sắn - Manihot esculenta Crantz. Giá trị xuất khẩu của 1 tấn tinh bột sắn là 200 USD và cứ 3,5 tấn sắn tươi thì cho một tấn tinh bột.
Trong ngành dược, tinh bột được dùng làm tá dược viên nén.
3. DƯỢC LIỆU CHỨA TINH BỘT 3.1. Cát căn (sắn dây)
Tên khoa học: Pueraria thomsoni Benth., thuộc họ Đậu Fabaceae.
Đặc điểm thực vật:
Sắn dây là loại dây leo, có thể dài có thể tới 10 m, lá kép gồm 3 lá chét. Cuống lá chét ở giữa dài, cuống lá chét ở hai bên ngắn. Lá chét có thể phân thành 2 - 3 thùy. Về mùa hè trổ hoa màu xanh, mọc thành chùm ở kẽ lá. Quả loại đậu, có nhiều lông. Củ dài và to có thể nặng tới 20kg, có nhiều xơ.
Bộ phận dùng:
Rễ củ (radix Puerariae) thu hoạch từ tháng 10 đến tháng 3 - 4 năm sau. Để chế vị cát căn thì rửa sạch, bóc vỏ dày bên ngoài, cắt thành khúc dài 10 - 15cm. Nếu củ to thì bổ dọc
để có những thanh dày khoảng 1cm, sau đó xông diêm sinh rồi phơi hoặc sấy khô.
Loại trắng ít xơ là loại tốt. Muốn chế biến bột Sắn dây thì bóc vỏ, đem giã nhỏ hoặc mài hoặc xay bằng máy, cho thêm nước rồi nhào lọc qua rây thưa, loại bã, sau đó lọc lại lần nữa qua rây dày hơn, để lắng gạn lấy tb rồi đem phơi hoặc sấy khô.
Thành phần hóa học: Tinh bột, saponin và flavonoid (puerarin, daidzein) Tác dụng và công dụng:
- Daidzein là chất có tác dụng estrogen giống như estylboestrol. Theo y học cổ truyền, Cát căn là một vị thuốc chữa sốt, nhức đầu, khát nước, kiết lỵ, ban, sởi. Cát căn đã được ghi vào Dược điển Việt Nam. Tinh bột sắn dây pha với nước thêm đường uống để giải khác.
Hình 3.4. Sắn dây Pueraria thomsoni Benth.
41 - Nghiên cứu gần đây cho thấy các trường hợp bị bệnh mạch vành nếu cho uống thêm Cát căn thì bệnh nhân giảm nhẹ cơn đau. Thuốc làm giãn động mạch vành, hạ huyết áp, tiêu hao oxy của cơ tim giảm.
- Puerarin có tác dụng làm trương nở động mạch vành trị đau thắt ngực.
Ngoài ra trong y học cổ truyền còn dùng hoa của cây Sắn dây với tên là Cát hoa để làm thuốc giã rượu.
3.2. Sen
Tên khoa học: Nelumbo nucifera Gaertn., thuộc họ Sen (Nelumbonaceae) Mô tả cây:
Cây mọc ở nước, thân hình trụ (ngó sen), hoa to màu trắng hay đỏ hồng, có nhiều nhị (tua sen) và những lá noãn rời. Quả gắn trên hình nón ngược (gương sen).
Mỗi quả chứa một hạt, trong hạt có chồi mầm (tâm sen).
Phân bố, sinh thái: cây mọc hoang hay trồng trọt. Thu hái quanh năm.
Bộ phận dùng, thu hái, chế biến: Hạt, tâm sen, gương sen, tua nhị sen, ngó sen.
Thành phần hóa học:
- Hạt sen (Semen Nelumbinis): có tinh bột, chất béo, calci, sắt, phosphor.
- Tâm sen (Liên tâm, Plumuna Nelumbinis): có alcaloid.
- Gương sen (Receptaculum Nelumbinis): chất đạm, chất béo, carbohydrat.
- Tua nhị (Stamen Nelumbinis): có tanin
- Lá sen (Folium Nelumbinis): có alcaloid, tanin, vitamin C
- Ngó sen (Nodus Nelumbinis rhizomatis): có vitamin C, A, B, P, tinh bột, tanin.
Tác dụng dược lý, công dụng, cách dùng:
- Hạt sen: chữa bệnh đường ruột, di mộng tinh, hồi hợp, mất ngủ, cơ thể suy nhược, 12 - 20g. Hạt sen dùng làm thực phẩm.
- Tâm sen: chữa sốt khác nước, huyết áp cao, mất ngủ (1,5 - 3g) - Gương sen: cầm máu trong băng huyết, rong huyết (10 - 15g) - Tua nhị: chữa băng huyết, thổ huyết (3 - 10g)
- Lá sen trị say sóng, viêm ruột, nôn ra máu, chảy máu cam (5 - 12g) - Ngó sen: cầm máu, trị tiêu chảy (5 - 12g)
3.3. Hoài sơn
Tên khoa học: Dioscorea persimilis Brain et Burkill., thuộc họ Củ Nâu (Dioscoreaceae).
Hình 3.5. Sen Nelumbo nucifera Gaertn.
42
Đặc điểm thực vật:
Dây leo, thân rễ phình thành củ ăn sâu xuống đất khó đào, củ hình chày dài có thể đến 1m, có nhiều rễ con, mặt ngoài màu xám nâu bên trong có bột màu trắng. Phần trên mặt đất, ở kẻ lá thỉnh thoảng có những củ con nhỏ có thể đem trồng được.
Lá mọc đối có khi so le. Lá đơn, nhẵn, hình tim đầu nhọn có 5 - 7 gân chính. Hoa mọc thành bông, trục bông khúc khuỷu mang nhiều hoa. Hoa đơn tính khác gốc. Bao hoa 6 dài bằng nhau, nhị 6, hoa cái mọc thành bông. Quả nang có 3 cánh.
Bộ phận dùng:
Củ mài đào về rữa sạch đất, gọt vỏ, ngâm nước phèn chua 2 -4 giờ, vớt ra cho vào lò sấy diêm sinh đến khi củ mểm mang ra phơi hay sấy cho se, đem gọt và lăn thành trụ tròn. Tiếp tục sấy diêm sinh 1 ngày 1 đêm nữa rồi đem phơi hay sấy ở nhiệt độ 600C cho tới khi độ ẩm không quá 10%. Sau khi chế biến Hoài sơn có hình trụ tròn dài 8 - 20 cm, đường kính 1 - 3 cm. Mặt ngoài trắng hay ngà vàng. Vết bẻ có nhiều bột, không có xơ, rắn chắc, không mùi vị.
Thành phần hoá học:
Rễ củ có chứa glucid 63%, protid 6 - 7%; lipid 1%; chất nhầy 2 - 3%, dioscin, sapotoxin, allantoin, dioscorin và acid amin, saponin steroid.
Công dụng:
Làm thuốc bổ tỳ, bổ thận, chữa lỵ mãn tính, tiểu đường, tiểu đêm, di tinh, mồ hôi trộm, chóng mặt, hoa mắt, đau lưng.
3.4. Trạch tả
Tên khác: Mã đề nước.
Tên khoa học: Alisma plantago-aquatica L., thuộc họ Trạch tả (Alismataceae) Đặc điểm thực vật:
Cây Trạch tả mọc ở ao và ruộng, cao 0,6 - 1m. Thân rễ trắng, hình cầu hay hình con quay, thành cụm. Lá mọc ở gốc hình trứng thuôn, hay lưỡi mác,
phía cuống hơi hẹp lại hình tìm.
Hoa họp thành tán có cuống dài đều, lưỡng tính có 3 lá đài màu lục, 3 cánh hoa trắng hay hơi hồng, nhị nhiều lá noãn rời nhau, xếp xoắn ốc. Quả là một đa bế quả.
Phân bố, thu hái và chế biến:
Cây này mọc hoang ở những nơi ẩm ướt ở Lào Cai, Lai Châu, Cao Bằng, Lạng Sơn. Hiện được trổng ở nhiều lỉnh như Nam Hà, Thái Bình, Hà Tày, Hoà Bình… Hái lấy rễ củ, rửa sạch, cạo hết rễ
nhô, phơi hoặc sấy khô.
Bộ phận dùng: thân rễ Trạch tả (Rhizoma Alìsmatis) Thành phần hóa học:
Hình 3.6. Hoài sơn Dioscorea persimilis Brain et
Burkill.,
Hình 3.7. Trạch tả Alisma plantago-aquatica L.