Cây dừa cạn (Catharanthus roseus) ở Việt Nam được đánh giá là thảo dược tốt, có hàm lượng alkaloid tương đương dừa cạn ở Madagascar, chứa khoảng 0,1 - 0,2% alkaloid toàn phần. Các alkaloid này được gọi chung là vinca alkaloid có khả năng ứng dụng trong y học để điều trị ung thư, do đó ngày càng có nhiều nghiên cứu sản xuất sinh khối rễ dừa cạn để thu các hợp chất vinca alkaloid, với hàm lượng cao hơn, thu hồi dễ và có chất lượng đảm bảo.

Dừa cạn còn gọi là bông dừa, có nguồn gốc từ miền Ðông châu Phi, cây mọc hoang dại và đuợc trồng ở nhiều nuớc nhiệt đới như Việt Nam, Ấn Ðộ, châu Úc,… Dừa cạn từ lâu đã đuợc sử dụng làm thuốc trong điều trị ung thu máu, phổi và bệnh bạch cầu lympho cấp. Trong dân gian vẫn dùng trị cao huyết áp, trị bệnh đái tháo đường, chữa tiêu hóa kém và chữa lỵ, thông tiểu tiện, chữa bệnh đi tiểu đỏ và ít. Ngoài các giá trị về dược liệu, dừa cạn còn được trồng làm cảnh do cây có thể chịu được các điều kiện khô hạn và thiếu chất dinh dưỡng, thời gian ra hoa kéo dài và quanh năm ở khu vực nhiệt đới, từ mùa xuân tới cuối mùa thu ở khu vực ôn đới ấm, đa dạng về màu sắc hoa,…

Trong quy trình khai thác rễ tơ nói chung và rễ tơ cây dừa cạn nói riêng, bên cạnh việc lựa chọn dòng rễ tơ thích hợp, nuôi cấy sinh khối rễ tơ dừa cạn cũng bị ảnh hưởng rất lớn khi điều kiện nuôi cấy, hệ thống nuôi cấy cũng như các đặc điểm biến dưỡng bị thay đổi theo thời gian. Vì vậy cần hoàn thiện công nghệ sản xuất sinh khối rễ dừa cạn trên quy mô nhỏ và lớn, đảm bảo quy trình ổn định, thu được lượng sinh khối lớn nhất, chứa hàm lượng alkaloid cao nhất.

Nhiệm vụ nghiên cứu trên được thực hiện với mục tiêu hoàn thiện quy trình nhân nuôi sinh khối rễ tơ dừa cạn trên hệ thống bioreactor; hoàn thiện quy trình chiết tách vinca alkaloid bằng phương pháp CO2 siêu tới hạn.

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành các nội dung, thí nghiệm như: lưu giữ, hoạt hóa và xác định khả năng sinh tổng hợp alkaloid của dòng rễ tơ dừa cạn; khảo sát ảnh hưởng của thành phần khoáng trong môi trường nuôi cấy, mật độ mẫu, thể tích môi trường đến khả năng tăng trưởng của rễ tơ dừa cạn; khảo sát ảnh hưởng của tốc độ sục khí, thời điểm bổ sung eliciitor vào môi trường nuôi cấy; khảo sát ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ đến hiệu suất ly trích alkaloid bằng phương pháp ly trích sử dụng CO₂ siêu tới hạn, ảnh hưởng của nồng độ dung môi cồn đến quá trình ly trích,…

Kết quả nghiên cứu cho thấy, dòng rễ tơ dừa cạn VIN002 được lựa chọn làm vật liệu cho nghiên cứu với hàm lượng trung bình vinca alkaloid đạt 10,3 mg/g khối lượng khô. Về nhu cầu dinh dưỡng, môi trường khoáng đảm bảo tốt nhất cho rễ tơ dừa cạn tăng trưởng là môi trường ½ B5 bổ sung 3% sucrose.

Điều kiện nuôi cấy thích hợp nhất cho rễ tơ dừa cạn tăng trưởng là nuôi cấy trong điều kiện tối ở nhiệt độ 25 - 27⁰C, trong bình bioreactor dung tích 15 L có chứa 10 L môi trường khoáng ½ B5, 3% sucrose, mật độ mẫu ban đầu 30 g/L, bổ sung tiền chất 1 µM phenylalanin (được bổ sung ngay từ ban đầu nuôi cấy) và 50 µM methyl jasmonate được bổ sung khi bắt đầu tuần thứ 8 sau nuôi cấy và kéo dài trong 2 ngày, tốc độ bơm khí 0,3 vvm. Rễ tơ dừa cạn thu được có hàm lượng alkaloid đạt 24,15 mg/g DW (khối lượng sinh khối rễ khô), năng suất alkaloid trung bình đạt 13,54 mg/g FW (khối lượng sinh khối rễ tươi).

Hiệu suất trích ly và hàm lượng alkaloid đạt cao nhất khi sử dụng phương pháp trích ly CO₂ siêu tới hạn ở điều kiện nhiệt độ 45⁰C, áp suất 25 MPa và nồng độ dung môi cồn 7%.

Theo nhóm nghiên cứu, các sản phẩm chính của đề tài là dung dịch bán tinh chứa alkaloid, quy trình nhân sinh khối trên hệ thống bioreactor quy mô sản xuất dung tích bình 15 L (1), quy trình tách chiết alkaloid bằng hệ thống CO₂ siêu tới hạn (2). Trong đó, quy trình (1) gồm các bước thực hiện: giữ giống rễ tơ, kiểm tra hàm lượng alkaloid, tăng sinh rễ tơ, nhân nuôi trên hệ thống bioreactor, thu nhận sinh khối tươi rễ tơ in vitro dừa cạn, kiểm tra hàm lượng alkaloid, sấy thăng hoa, thu nhận sinh khối khô rễ tơ in vitro dừa cạn. Quy trình (2) gồm các bước: làm ẩm, chiết cao toàn phần, chiết cao alkaloid, chiết cao cồn toàn phần, chiết cao alkaloid toàn phần từ dịch chiết ngấm kiệt. Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng trong việc phát triển nguồn nguyên liệu từ tự nhiên cho ngành công nghiệp dược phẩm, dược liệu và hoá mỹ phẩm. Việc hoàn thiện quy trình nhân nuôi và tách chiết alkaloid từ rễ tơ dừa cạn có thể triển khai trên quy mô sản xuất, góp phần tạo ra nguồn cung cấp ổn định và sản phẩm chất lượng, phục vụ cho nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực y học và dược phẩm.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu đề tài tại Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ (CESTI).