Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn và kháng oxy hóa của cao chiết ethanol 70% từ cây bồ công anh (lactuaca indica )

Để giải quyết vấn đề này là sử dụng các nhóm chất kháng khuẩn có nguồn gốc từ thực vật kết hợp với y học hiện đại để thay thế dần các loại kháng sinh hiện nay vì vừa có thể mang lại hiệu

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN VÀ HOẠT TÍNH KHÁNG OXY HOÁ CỦA CAO CHIẾT ETHANOL 70% TỪ

CÂY BỒ CÔNG ANH (Lactuca indica L.)

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn : ThS PHẠM MINH NHỰT Sinh viên thực hiện : ĐOÀN LÊ THẢO TRANG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đồ án nghiên cứu của riêng tôi được thực hiện trên cơ

sở lý thuyết và dưới sự hướng dẫn của ThS Phạm Minh Nhựt Các số liệu, kết quả nêu trong đồ án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác Tôi xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan này

Tp Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 08 năm 2017 Sinh viên

ĐOÀN LÊ THẢO TRANG

LỜI CẢM ƠN

Sau quá trình học tập, nghiên cứu tại khoa Công nghệ Sinh học - Thực phẩm - Môi trường trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, em đã tiếp thu được rất nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu nhờ sự giảng dạy, hướng dẫn tận tình của các thầy cô bộ môn Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Phạm Minh Nhựt, người đã giúp đỡ, định hướng và tận tình hướng dẫn em suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp Cảm ơn thầy vì đã truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu để hoàn thành bài khóa luận này

Em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu Trường Đại Học HUTECH, quý thầy cô hiện đang giảng dạy và làm việc tại Khoa Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm – Môi Trường đã truyền dạy rất nhiều kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và các anh chị đã luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ em vượt qua khó khăn trong suốt thời gian học tập

và nghiên cứu

Em xin chân thành cảm ơn

Tp Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 08 năm 2017

Sinh viên

ĐOÀN LÊ THẢO TRANG

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu về cây bồ công anh (Lactuca indica L) 3

1.1.1 Nguồn gốc và phân bố 3

1.1.2 Đặc điểm thực vật học của cây bồ công anh 3

1.1.3 Thành phần hóa học của cây bồ công anh 4

1.1.4 Công dụng 19

1.2 Tổng quan cơ chế kháng khuẩn của các hợp chất có nguồn gốc thực vật 20

1.2.1 Cơ chế kháng khuẩn của các hợp chất có nguồn gốc từ thực vật 20

1.2.2 Những hợp chất kháng khuẩn điển hình ở thực vật 22

1.3 Đại cương một số nhóm vi khuẩn gây bệnh 27

1.3.1 Nhóm vi khuẩn gây bệnh tiêu chảy 27

1.3.1.1 Các vi khuẩn thuộc nhóm Escherichia Coli 27

1.3.1.2 Các vi khuẩn thuộc nhóm Samonella spp 29

1.3.1.3 Các vi khuẩn thuộc nhóm Vibrio spp 30

1.3.1.4 Các vi khuẩn thuộc nhóm Shigella spp 31

1.3.1.5 Các vi khuẩn thuộc nhóm Listeria spp 31

1.3.2 Nhóm vi khuẩn gây bệnh cơ hội trên da 32

1.4 Hoạt tính chống oxi hóa 36

1.4.1 Khái niệm về gốc tự do 36

1.4.2 Lợi ích của gốc tự do đối với cơ thể 36

1.4.3 Tác hại của gốc tự do đối với cơ thể 37

1.4.4 Chất chống oxy hóa trong thực vật 38

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39

2.1 Địa điểm và thời gian 39

2.1.1 Địa điểm nghiên cứu 39

2.1.2 Thời gian nghiên cứu 39

2.2 Vật liệu 39

2.2.1 Nguồn mẫu 39

2.2.2 Vi khuẩn chỉ thị 39

2.2.3 Hóa chất, dung môi 39

2.2.4 Thiết bị và dụng cụ 40

2.3 Phương pháp nghiên cứu 41

2.3.1 Phương pháp thu và xử lý nguồn mẫu 41

2.3.2 Phương pháp tách chiết và thu nhận cao thực vật 41

2.3.3 Phương pháp bảo quản và giữ giống vi sinh vật 41

2.3.4 Phương pháp tăng sinh, xác định mật độ tế bào vi sinh vật chỉ thị 42

2.3.5 Phương pháp pha loãng mẫu 43

2.3.6 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn 43

2.3.7 Phương pháp xác định khả năng kháng oxy hóa của dịch chiết 44

2.3.8 Phương pháp xác định thành phần hóa học có trong cao chiết 46

2.3.9 Phương pháp xử lý số liệu 49

2.4 Bố trí thí nghiệm 50

2.4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của dung môi tách chiết đến hiệu suất thu hồi cao chiết từ bồ công anh 51

2.4.2 Thí nghiệm 2: Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của LiEE 53

2.4.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát khả năng oxy của LiEE 54

2.4.4 Thí nghiệm 4: Định tính một số thành phần hóa học cơ bản của LiEE 56

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58

3.1 Kết quả hiệu suất thu hồi cao chiết EtOH 70% từ Bồ công anh (LiEE) 58

3.2 Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của LiEE đối với vi khuẩn chỉ thị 59

3.2.1 Kết quả hoạt tính kháng nhóm E.coli của LiEE 59

3.2.2 Kết quả hoạt tính kháng nhóm Salmonella của LiEE 60

3.2.3 Kết quả hoạt tính kháng nhóm Shigella của LiEE 61

3.2.4 Kết quả hoạt tính kháng nhóm Vibrio spp của LiEE 63

3.2.5 Kết quả hoạt tính kháng nhóm vi khuẩn khác của LiEE 64

3.2.6 Tổng hợp kết quả kháng khuẩn của cao chiết ethanol từ Bồ Công anh đối với vi khuẩn chỉ thị 66

3.3 Kết quả khảo sát hoạt tính kháng oxy hoá của cao chiết ethanol từ Bồ Công anh 67

3.3.1 Kết quả khảo sát hoạt tính kháng oxy hoá dựa trên sự loại bỏ gốc tự do DPPH của vitamin C 67

3.3.2 Kết quả khảo sát hoạt tính kháng oxy hoá của LiEE 69

3.4 Kết quả xác định sơ bộ thành phần hoá học của LiEE 71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Trang

Hình 1.1: Thân và hoa của cây bồ công anh 4

Hình 1.2: Sơ đồ phân loại carbohydrate theo từng nhóm 6

Hình 1.3: Một vài disaccharide tiêu biểu 7

Hình 1.4: Các polysaccharide thường gặp ở thực vật A) amylose, B) amylopectin, C) cellulose, D) chitin 8

Hình 1.5: Cấu trúc hóa học của một số chất thuộc nhóm alkaloid 13

Hình 1.6: Sơ đồ phân loại saponin (Nguyễn Tấn Thịnh, 2013) 15

Hình 1.7: Một số euflavonoid thường gặp 17

Hình 1.8: Một số chất thuộc nhóm steroid thường gặp 18

Hình 1.9: Sơ đồ phân loại tannin 19

Hình 1.10: Vị trí các hợp chất tự nhiên có hoạt tính kháng khuẩn tác động lên vi khuẩn 22

Hình 1.11: Cấu trúc hóa học của phân tử Solamargine 23

Hình 1.12: Cấu trúc hóa học của phân tử: quinone (A); anthraquinone (B); hypericin (C) 24

Hình 1.13: Cấu trúc hóa học của phân tử capsaicin 26

Hình 1.14: Methol từ cây bạc hà (Nguyễn Tiến Thắng, 2012) 26

Hình 1.15: E.coli quan sát dưới kính hiển vi với kích thước 2 µm (Bact, 2005) 28

Hình 1.16: Vi khuẩn Salmonella typhi (Nguyễn Thúy Hương, 2011) 29

Hình 1.17: Vi khuẩn V cholerae (Nguyễn Thúy Hương, 2011) 26

Hình 1.18: Hình thái của vi khuẩn Shigella spp (Reynolds, 2011) 31

Hình 1.19: Vi khuẩn Listeria spp 32

Hình 1.20: Vi khuẩn Pseudomonas 33

Hình 1.21: Vi khuẩn Enterococcus 34

Hình 1.22: Vi khuẩn Staphylococus aureus 35

Hình 2.1: DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 44

Hình 2.2: Phản ứng trung hòa gốc DPPH 45

Hình 2.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 50

Hình 2.4: Quy trình tách chiết và thu hồi cao từ cây Lactuca indica L 51

Hình 2.5: Mẫu lá bồ công anh 52

Hình 2.7: Quy trình đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa 55

Hình 2.8: Quy trình định tính một số thành phần hóa học của LiEE 56

Hình 3.1: Mẫu cao chiết ethanol từ Bồ Công Anh (LiEE) 58

Hình 3.2: Đường kính vòng ức chế của LiEE ở các nồng độ khác nhau đối với E.coli 59

Hình 3.3: Đường kính vòng ức chế của LiEE ở các nồng độ khác nhau đối với Salmonella 61

Hình 3.4: Đường kính vòng ức chế của LiEE ở các nồng độ khác nhau đối với Shigella 62

Hình 3.5: Đường kính vòng ức chế của LiEE ở các nồng độ khác nhau đối với Vibrio 63

Hình 3.6: Đường kính vòng ức chế của LiEE ở các nồng độ khác nhau đối với các chủng vi khuẩn chỉ thị khác 65

Hình 3.7: Đường chuẩn khảo sát khả năng kháng oxy hoá của vitamin C 68

Hình 3.8: Khả năng bắt gốc tự do DPPH của LiEE ở các nồng độ khác nhau 69

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1: Chức năng sinh lý của một số amino acid trong quá trình trao đổi chất 9

Bảng 3.1: Kết quả đường kính vòng ức chế (mm) của LiEE từ các nồng độ khác

nhau trên 20 chủng vi khuẩn gây bệnh 66

Bảng 3.2: Hàm lượng chất kháng oxy hoá tương đương g/ml vitamin C ở các

nồng độ cao chiết khảo sát 67

Bảng 3.3: Hiệu quả loại bỏ 50% gốc tự do của LiEE và vitamin C 71 Bảng 3.4: Kết quả định tính một số thành phần hóa học trong LiEE 72

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

TSB: Trypticase Soya Broth

TSA: Trypticase Soya Agar

DMSO: Dimethyl sulfoxide

LiEE: Lactuca indica L ethanolic extract

NA: Non Activity

DPPH: 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl

RNA: Ribonucleic Acid

DNA: Deoxyribonucleic Acid

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng các loại cây cỏ thiên nhiên nhằm mục đích trị bệnh, vì đây là một liệu pháp an toàn, dễ tìm, đồng thời mang đến hiệu quả cao Khi xã hội ngày càng phát triển cùng với những tiến bộ của khoa học kỹ thuật thì các nhà khoa học đã không ngừng nghiên cứu tạo ra các loại thuốc tây y giúp hỗ trợ điều trị bệnh tốt hơn, trong đó, phần lớn là các loại thuốc kháng sinh Mặc dù kháng sinh giải quyết rất nhiều vấn đề liên quan đến trị bệnh và mang lại lợi ích rất lớn cho con người, nhưng cũng chính việc sử dụng kháng sinh cũng dẫn đến hiện tượng kháng thuốc xảy ra nhiều hơn Nguyên nhân chủ yếu là do việc lạm dụng, sử dụng thuốc kháng sinh tùy tiện, tràn lan của con người Dẫn đến hiện tượng xuất hiện ngày càng nhiều chủng vi khuẩn kháng kháng sinh, kể cả những loại kháng sinh thế hệ mới Để giải quyết vấn đề này là sử dụng các nhóm chất kháng khuẩn có nguồn gốc từ thực vật kết hợp với y học hiện đại để thay thế dần các loại kháng sinh hiện nay vì vừa có thể mang lại hiệu quả điều trị bệnh vừa đảm bảo an toàn đồng thời phòng ngừa hiện tượng kháng thuốc của vi sinh vật gây bệnh

Đất nước ta vốn nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới có nền thực vật vô cùng phong phú, nguồn dược liệu cùng với nền y học lâu đời Chính vì điều đó nên việc ứng dụng các loại thực vật vào trong thuốc chữa bệnh là một thành phần không thể thiếu trong cuộc sống Theo số liệu thống kê gần đây, hệ thực vật Việt Nam có trên

10000 loài và theo tác giả Võ Văn Chi nước ta có khoảng 3200 loài cây thảo dược Không chỉ riêng ở Việt Nam mà cả trên thế giới, việc nghiên cứu về hoạt tính sinh học và thành phần hóa học của các loài thực vật đã giúp các nhà khoa học tìm hiểu sâu hơn và sử dụng hiệu quả hơn nguồn dược liệu sẵn có, đồng thời phát hiện thêm các loại thảo dược mới, quý hiếm, có khả năng kháng được nhiều chủng vi khuẩn gây bệnh hơn Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện đại việc nghiên cứu các loại thảo dược ở nước ta những năm gần đây đã có nhiều bước phát triển Hoạt tính kháng khuẩn của các loại thảo dược đã được nghiên cứu song song cùng việc xác định những thành phần các hoạt chất có trong thực vật Các loại thảo dược

điển hình như trầu không (Piper betle L.), sống đời (Kalanchoe pinnata), lô hội (Aloe barbadensis), dâu tằm (Morus acidosa Griff), khổ qua (Momordica charantia L.)… đã được xác định là có hoạt tính kháng khuẩn rất mạnh đối với nhiều loại vi khuẩn gây bệnh như Escherichia coli, Salmonella spp., Shigella spp

Cây bồ công anh (Lactuca indica L.) là một cây thuốc mọc hoang ở khắp nước

ta, dược liệu này rất dễ trồng trọt, thu hái, chế biến Mặc dù bồ công anh đã được sử dụng từ lâu đời nhưng những công trình nghiên cứu về cây vẫn còn hạn chế Việc đánh giá hoạt tính sinh học của bồ công anh là điều hết sức cần thiết, góp phần hoàn thiện một phương thuốc dân gian có tiềm năng sử dụng trong điều trị bệnh Với cơ

sở khoa học và ý nghĩa thực tiễn trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Đánh

giá hoạt tính kháng khuẩn và kháng oxy hóa của cao chiết ethanol 70% từ cây bồ công anh (Lactuca indica L)” Đề tài này được thực hiện tại Phòng Thí nghiệm

Khoa Công nghệ sinh học - Thực phẩm - Môi trường, Trường Đại học Công nghệ

Tp Hồ Chí Minh

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Khảo sát khả năng kháng khuẩn của cao chiết Lactuca indica L

- Khảo sát một số hoạt tính sinh học từ cao chiết từ ethanol của bồ công anh

(Lactuca indica L)

- Xác định sơ bộ thành phần hóa học của cao chiết ethanol từ bồ công anh

3 Nội dung nghiên cứu

- Tách chiết cao từ lá bồ công anh bằng ethanol 70%

- Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn và hoạt tính kháng oxy hóa của cao chiết

- Xác định sơ bộ thành phần hóa học của cao chiết

4 Phạm vi nghiên cứu

- Chỉ khảo sát hoạt tính sinh học của cao chiết ethanol 70% từ lá bồ công anh

- Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn trên một số chủng vi khuẩn chỉ thị

Escherichia Coli, Samonella spp., Vibrio spp., Shigella spp., Listeria spp., Pseudomonas spp

- Bước đầu định tính và định lượng thành phần hóa học của cao chiết

1.1.1.2 Phân loại khoa học

Cây bồ công anh mọc hoang, phân bố chủ yếu ở các nước Châu Á như Nhật

Bản, Indonesia, Philippinnes, Trung Quốc Tại Việt Nam bồ công anh phân bố rải rác khắp mọi nơi Từ miền núi như Đà Lạt, Sa Pa, Tam Đảo (thường ở độ cao dưới 1000m) trung du đến đồng bằng Bắc bộ [3,4,5,8,9]

1.1.2 Đặc điểm thực vật học của cây bồ công anh

Bồ công anh là cây thân thảo, thân nhẵn, thẳng không lông, có tuổi thọ trung bình từ 1 đến 2 năm, cao từ 60 cm đến 200 cm, thân thường đơn hoặc chẻ nhánh ở phần trên, ít phân cành Lá mọc so le, gần như không đều Phiến lá thuôn dài hoặc dạng hình mũi mác, kích thước phiến lá dài khoảng từ 13 – 25 cm, rộng từ 1,5 – 11

cm, đầu lá nhọn, đuôi lá hình nêm hoặc men cuống, cuống lá thường ngắn hoặc men cuống tới tận nách lá Mép lá nguyên hoặc xẻ thùy hoặc có răng cưa thô to Mặt trên phiến lá màu xanh lục, mặt dưới có màu xanh xám Các lá mọc ở phía trên gần đỉnh ngọn sinh hoa thường nhỏ hơn và thẳng Hoa mọc ở đầu ngọn và đầu cành Hoa tự hình chùy, đầu cụm hoa rộng khoảng 2 cm; cuống dài 10 – 25 mm, mọc thẳng Kích thước chùm hoa thường cao 10 – 13 cm, rộng 5 – 6 mm, các lá ngoài hình trứng, dài

2 – 3 mm, các lá trong hình trứng – mũi mác Hoa thường màu vàng, kích thước hoa

12 – 13 mm Quả bế màu đen hình elip, phẳng, kích thước quả dài 4 – 4,5 mm, rộng 2,3 mm; mỏ quả dài 1 – 1,5 mm Bồ công anh có số nhiễm sắc thể 2n = 18 (Peng & Hsu, 1978) Mùa hoa vào khoảng tháng 6 – 7 và mùa quả vào tháng 8 – 9

Hình 1.1: Thân và hoa của cây bồ công anh

1.1.3 Thành phần hóa học của cây bồ công anh

Trong cây bồ công anh chứa nhựa, tinh dầu, acid béo (acid melissic) và sáp (ceryl palmitat) [4] Ngoài ra còn có chứa flavonoid, saponin thuộc nhóm steroid, coumarin, serquiterpen lacton, tanin và sterol [10] Lá tươi và hoa của cây có chứa khoảng 90,8% nước; 0,6% protein; 3,7% carbohydrate, và 73mg/100g vitamin C [4,7] Năm 1995, Park Hee Juhn đã phát hiện trong cây Lactuca indica L có 3 dạng

sterol là β- sitosterol, compesterol, stigmasterol và 4 triterpen là β- amyrin, lupeol, pseudotarasterol, taraxasterol [22]

Trên thế giới một số nghiên cứu về cây cùng chi bồ công anh cho thấy trong rễ

cây Lactuca virosa L có serquiterpen lacton [23] Cây Lactuca saligna L và cây

Lactuca savita L xác định có serquiterpen lacton, triterpen, sterol, coumarin,

- Đảm bảo cung cấp khoảng 60% năng lượng cho các quá trình sống

- Có vai trò bảo vệ (mucopolysaccharide)

- Chống tạo thể cetone (mang tính acid gây độc cho cơ thể)

Dựa vào cấu tạo, tính chất, số lượng carbon, và bản chất của nhóm carbonyl mà carbohuydrate được chia thành ba nhóm lớn

Hình 1.2: Sơ đồ phân loại carbohydrate theo từng nhóm

Monosaccharide

Nhóm các carbohydrate đơn giản nhất và không bị thủy phân nên còn được gọi là đường đơn Chúng là các aldehyde (-CHO) hoặc keton (-C=O) có chứa một hoặc nhiều hơn hai nhóm hydroxyl (-OH) Công thức chung của nhóm monosaccharide là (CH2O)n với số n dao động từ 3 đến 7 Monosaccharide đơn giản nhất là các dihydroxyacetone và D- và L-glyceraldehyde có ít nhất 3 carbon Đường

6 carbon là glucose, fuctose đóng vai trò quan trọng trong hoạt đông sống của tế bào

Oligosaccharide

Còn gọi disaccharide là hợp chất trung gian giữa monosaccharide và polysaccharide Oligosaccharide có từ 2 – 10 monosaccharide liên kết với nhau bằng các liên kết O –glycoside Công thức hóa học của disaccharides là C12H22O11 Mặc dù có trong tự nhiên tồn tại nhiều dạng disaccharide nhưng chỉ một số ít được chú ý như sucrose, lactose,maltose , cellobiose

Hình 1.3: Một vài disaccharide tiêu biểu

Polysaccharide

Là một trong các chất phổ biến nhất trong cuộc sống Trong thành phần của polysaccharide có rất nhiều monosaccharide Các monosaccharide này được nối với nhau bởi các liên kết glycoside có thể là dạng α- hoặc β-glycoside Tinh bột là polysaccharide dự trữ thực vật phổ biến nhất, là một hỗn hợp của amylose và amylopectin, trong đó amylopectin chiếm khoảng 80% Polysaccharide trong động vật là glycogen tồn tại chủ yếu ở trong gan, trong mô và cơ có chức năng dự trữ

Hình 1.4: Các polysaccharide thường gặp ở thực vật A) amylose, B) amylopectin,

C) cellulose, D) chitin

1.1.3.2 Amino acid

a)Định nghĩa:

Amino acid (acid amin) là đơn vị cấu trúc cơ bản của protein Amino Acid là

những hợp chất hữu cơ sinh học quan trọng chứa nhóm chức amin (-NH2) và acid

cacboxylic (-COOH), cùng với một nhóm biến đổi (nhóm R) khác nhau cho mỗi

animo acid Các amino acid tồn tại chủ yếu trong tự nhiên đều thuộc loại α-amino

acid có nhóm amine đứng ở bên trái trục, được gọi là amino acid dạng L Ngoài các

nhóm –NH2, −COOH, trong amino acid tự nhiên còn chứa các nhóm chức khác

như: −OH, HS−, −CO−…

b)Vai trò

- Thúc đẩy quá trình sinh tổng hợp trao đổi chất

- Tăng tính hữu hiệu sinh học của các nguyên tố dinh dưỡng và vi lượng

- Tăng hiệu quả của thuốc bảo vệ thực vật

- Nâng cao khả năng thụ phấn và kéo dài thời gian sống của hạt phấn

- Tăng khả năng ra hoa và tỷ lệ đậu trái

Bảng 1.1: Chức năng sinh lý của một số amino acid trong quá trình trao đổi chất

Glycine Là tiền chất của cholorophyll

Giúp cân bằng sinh trưởng trong cây trồng

Proline và

Hydroxyproline

Proline có ích cho mạch dẫn và các mô liên kết, tạo nhiều năng lượng cho thân cành mập hơn và tạo thêm tế bào mới Điều chỉnh trạng thái cân bằng nước

Cấu tạo nên thành tế bào (nematostatic action)

Thiết yếu để tạo phấn hoa (tốt cho đậu trái)

Serine Điều chỉnh trạng thái cân bằng nước, rất quan trọng cho quá

trình tổng hợp cholorophyll

Tái tạo năng lượng cho tết bào, giúp ích cho sự phát triển đồng bộ và cải thiện sự trao đổi chất nhanh và hiệu quả, giúp tăng khả năng miễn dịch

Arginine Là tiền chất của polyamine, rất quan trọng để để phân chia tế

bào

Giúp ích cho cây tạo hormone tăng trưởng, cải thiện hệ miễn dịch, tạo ra tế bào mới và khỏe mạnh

Phenylalanine Tiền chất cấu tạonên lignine, tạo các chồi gỗ khỏe hơn

Alanine Vai trò rất quan trọng trong việc tạo hoocmon trao đổi chất và

kháng virus Tryptophan Tiền tố của indol-acetic acid, các chất kích thích sinh trưởng

tự nhiên

Aspartic Chuyển hóa (tinh bột) thành năng lượng cho cây trồng

Tăng cường sức đề kháng và hạn chế lượng độc tố trong cây sau mỗi năm

Cystine Tăng sức đề kháng và giúp cải thiện quá trình tự phục hồi cây,

tái tạo cho cây trồng già nua và kém phát triển

Hạn chế tác hại của vô cơ và thuốc bảo vệ thức vật, giúp tạo diệp lục tố

Ornithine Tạo hormone tăng trưởng, hỗ trợ quá trình tái tạo, tăng cường

sức miễn dịch và hỗ trợ cây tăng đề kháng sâu bệnh và các lọai nấm

Tyrosine Tiền thân của dopamine và epinephrine

Kéo dài sự sống cho hạt phấn, giúp tạo hormone tăng trưởng Leucine Làm lành và tái tạo vùng da tổn thương cho cây trồng

Lysine Giúp phát triển các cành và thân cây nhờ làm tăng lượng

collagen

Histadine Vai trò quan trọng trong việc tái tạo các mô và tế bào mới cho

cây trồng

c)Phân loại

Trong tự nhiên có khoảng 150 loại acid amin khác nhau nhưng chỉ có 22 loại

acid amin đóng vai trò quan trọng E coli, tảo và hầu hết thực vật có khả năng tổng

hợp tất cả amino acid từ các tiền chất Trong đó, cơ thể người có thể tự tổng hợp từ các nguyên liệu sẵn có (các acid béo, amiac, amid…) thành 14 loại acid amin (arginin, taurin, cystein, tyrosin…), còn 8 acid amin (leucin, isoleucin, lysine, phenylalanine, threonin, tryptophan, valin, methionon) rất cần thiết cho cơ thể để

cho quá trình sinh trưởng và phát triển nhưng cơ thể không tự tổng hợp được và phải thường xuyên đưa từ bên ngoài vào

Dựa vào cấu tạo của gốc R các amino acid cơ bản chia thành 4 nhóm (Hồ Chí Tuấn, 2009):

- Các amino acid có gốc R không phân cực kị nước: Glysine (G), Alanine (A), Valine (V), Leucine (L), Isoleucine (I), Proline (P)

- Các amino acid có gốc R là nhân thơm: Phenylanine (F), Tyrosine (Y), Tryptophan (W)

- Các amino acid có gốc R bazơ, tích điện dương: Lysine (K), Arginine (R), Histidine (H) Tích điện âm: Aspartate (D), Glutamate (E)

- Các amino acid có gốc R phân cực, không tích điện: Serine (S), Threonine (T), Cysteine (C), Methionine (M), Asparagine (N), Glutamine (Q)

1.1.3.3 Alkaloid

a) Định nghĩa

Alkaloid là những hợp chất hữu cơ có chứa nitơ, đa số có nhân dị vòng, có phản ứng kiềm, là amin nguồn gốc tự nhiên thường gặp trong thực vật và đôi khi trong động vật Các alkaloid thông thường là các dẫn xuất của các acid amin và phần nhiều trong số chúng có vị đắng Chúng được tìm thấy như là các chất chuyển hóa phụ trong thực vật (ví dụ khoai tây hay cà chua), động vật (ví dụ các loại tôm, cua, ốc, hến) và nấm Hàm lượng alkaloid trong cây thường rất thấp, trừ một số trường hợp như cây canhkina hàm lường alkaloid đạt 6 – 10%, trong nhựa thuốc phiện (20 – 30%) Một dược liệu chứa 1 – 3% alkaloid đã được coi là có hàm lượng alkaloid khá cao Trong một các loại rau quả thông dụng như khoai tây, chè, cà phê hàm lượng alkaloid có thể đạt tới 10% Dưới tác động của nấm mốc, vi khuẩn, ánh sáng, khoai tây sản sinh nhiều loại alkaloid nhưng trong đó nguy hiểm nhất là solamin và chaconin Nhiều alkaloid có thể được tinh chế từ các dịch chiết thô bằng phương pháp chiết acid - base (Tôn Nữ Minh Nguyệt và ctv, 2010)

Đặc biệt, alkaloid có hoạt tính sinh lý rất cao đối với cơ thể con người và động vật, nhất là đối với hệ thần kinh Với một lượng nhỏ có alkaloid là chất độc gây chết

người nhưng lại có khi nó là thần dược trị bệnh đặc hiệu Hầu hết các alkaloid là dễ dàng hòa tan trong rượu, ít hòa tan trong nước nhưng muối của chúng thường tan Alkaloids có ứng dụng dược lý như thuốc mê và các chất kích thích thần kinh trung ương (Madziga và ctv, 2010) Trong cây, alkaloid ít khi ở trạng thái tự do (alkaloid base), mà thường ở dạng muối của các acid hữu cơ như citrate, tactat, malat, oxalate, acetate… (đôi khi có ở dạng muối của acid vô cơ) tan trong dịch tế bào, ở một số cây alkaloid kết hợp với tannin hoặc kết hợp với acid đặc biệt của chính cây

đó như acid meconic trong thuốc phiện, acid tropic trong một số cây họ cà, acid aconitic có trong cây ô đầu… Có một số ít trường hợp alkaloid kết hợp với đường

tạo ra dạng glycoalcaloid như solasonin và solamacgin trong cây cà lá xẻ (Solanum

laciniatum)

Alkaloid có 2 phản ứng chính là phản ứng tạo tủa và phản ứng tạo màu Có 2 nhóm thuốc thử tạo tủa với alkaloid Nhóm thứ nhất cho tủa rất ít tan trong nước, tủa này sinh ra hầu hết là do sự kết hợp của 1 cation lớn là alkaloid với 1 nhóm anion lớn thường là anion phức hợp của thuốc thử và nhóm thứ hai cho kết tủa ở dạng tinh thể Đối với phản ứng tạo màu, có 1 số thuốc thử tác dụng với alkaloid cho những màu đặc biệt khác nhau Phản ứng tạo tủa cho ta biết có alkaloid hay không, còn phản ứng tạo màu cho biết những chất có trong alkaloid (Phạm Thanh

Kỳ, 1998)

b) Vai trò

Đa số các alkaloid đều có tác dụng diệt khuẩn, một số loại có tác động lên hệ thần kinh như morphin, codein, cocain,… Ngoài ra, alkaloid còn làm hạ huyết áp và giúp chống ung thư (Vũ Xuân Tạo, 2013)

c) Phân loại

Các alkaloid thông thường được phân loại theo đặc trưng phân tử chung của chúng, dựa trên kiểu trao đổi chất được sử dụng để tạo ra phân tử

Alkaloid có phổ biến trong thực vật tồn tại lượng lớn trong hạt và rễ, ngày nay

đã biết khoảng trên 6000 alkaloid từ hơn 5000 loài, hầu hết lở thực vật bậc cao chiếm khoảng 15 – 20% tổng số các loài cây, tập trung ở một số họ: Apocynaceae

(họ Trúc đào) có gần 800 alkaloid, Papaveraceae (họ Thuốc phiện) gần 400 alkaloid, Fabaceae (họ Đậu) 350 alkaloid, Rutaceae (họ Cam) gần 30 alkaloid, Liliaceae (họ Hành) gần 250 alkaloid Các nhóm alkaloid hiện nay bao gồm:

- Nhóm pyridine: piperin, coniin, trigonellin, arecaidin, guvacin, pilocarpin, cytisin, nicotin, spartein, pelletierin

- Nhóm isoquinolin: morphin, codein, thebain, papaverin, narcotin, sanguinarin, narcein, hydrastin, berberin

- Nhóm pyrrolidin: hygrin, cuscohygrin, nicotin

- Nhóm tropan: atropin, cocain, ecgonin, scopolamin

- Nhóm quinolin: quinin, quinidin, dihydroquinin, dihydroquinidin, strychnin, brucin, veratrin, cevadin

- Nhóm phenethylamin: mescalin, ephedrin, dopamin, amphetamin

- Nhóm indol:

 Các tryptamin: DMT, N-metyltryptamin, psilocybin, serotonin

 Các ergolin: Các ancaloit từ cựa ngũ cốc/cỏ như ergin, ergotamin, acid lysergic

 Các beta-cacbolin: harmin, harmalin, yohimbin, reserpin , emetin

- Nhóm purin: Các xanthin như caffein, theobromin, theophyllin

strychnine

reserpine

caffeine nicotine

coniine

vinblastine

D-tubocurarine saxitoxin

Hình 1.5: Cấu trúc hóa học của một số chất thuộc nhóm alkaloid

1.1.3.4 Glycoside

Khái niệm

Glycoside là những hợp chất sản phẩm ngưng tụ của đường, dạng phổ biến của nhiều hợp chất tự nhiên với cấu trúc gồm hai thành phần – phần đường và phần không đường Phần đường của glycoside gọi là glycon, phần không đường gọi là aglycon hoặc genin Hai phần liên kết với nhau bằng dây nối acetal vì vậy phân tử glycoside dễ bị phân huỷ khi có nước dưới ảnh hưởng của các enzyme (men) có chứa trong cây

Phần đường trong glycoside chủ yếu là monosaccarid hoặc oligosaccarid, thường là glucose, rhamnose, galactose… Phần aglycon của các glycosid có thể thuộc các nhóm chất hữu cơ khác nhau ví dụ ethanol, andehyde, acid, phenol, dẫn chất anthracen…đôi khi có các aglycon có chứa nitơ, lưu huỳnh song thường chứa carbon, hydro, oxy

Glycoside thường là dạng rắn, chất kết tinh được, một số ở dạng vô định hình hoặc lỏng sánh Hợp chất này thường không màu hoặc có một số có màu, thường tan trong nước, cồn, ít hoặc không tan trong dung môi hữu cơ (ether, chloroform) Độ

tan của chúng phụ thuộc vào mạch đường dài hay ngắn và các nhóm ái nước trong phần aglycon

- Nhóm hợp chất không đường : Saponin, Cardiac glycoside, Anthraquinone

glycoside, Flavonoid glycoside, Phenolic glycoside, Cyanogenic glycoside, Alcoholic glycoside, Coumarin glycoside, Chromone glycoside, Steviol glycoside, Thioglycoside

Một số glycosise quan trọng:

a) Saponin

Saponin là một glycoside tự nhiên thường gặp trong nhiều loài thực vật Dưới tác dụng của các enzyme thực vật, vi khuẩn hay acid loãng, saponin bị thuỷ phân thành genin (gọi là sapogenin) và phần glucid

Saponin thường ở dạng vô định hình, có vị đắng, tan trong nước, alcol, rất ít tan trong aceton, ether, hexan Hòa tan saponins vào nước  giảm sức căng bề mặt của dung dịch và tạo bọt

Hình 1.6: Sơ đồ phân loại saponin (Nguyễn Tấn Thịnh, 2013)

Vai trò

- Ở nồng độ thấp có tác dụng điều hòa nhịp tim

- Ở nồng độ cao sẽ gây nôn mửa, loạn nhịp tim, tiêu chảy, giảm sức co bóp của tim

c) Flavonoid

Flavonoid được khám phá bởi nhà sinh hóa Albert Szent-Gyorgyi là một nhóm hợp chất lớn thường gặp trong thực vật, một sắc tố sinh học, sắc tố thực vật quan trọng tạo ra màu sắc của hoa, giúp sản xuất sắc tố vàng, đỏ, xanh cho cánh hoa Bộ khung cơ bản kiểu C6C3C6 gồm 2 vòng benzen A và B nối với nhau qua một mạch 3 carbon Hơn một nửa rau quả thường dùng có chứa flavonoid Flavonoid cũng là thành phần hay gặp trong dược liệu nguồn gốc từ thực vật Cho đến nay có khoảng 4000 chất đã được xác định cấu trúc Phần lớn các chất flavonoid có màu vàng, tuy nhiên một số có màu xanh, tím, đỏ, một số khác lại không màu cũng thuộc nhóm flavonoid

Flavonoid có cấu trúc mạch C6C3C6, đều có 2 vòng thơm Tuỳ thuộc vào cấu tạo của mạch C trong bộ khung C6C3C6, flavonoid được phân thành các nhóm sau

- Euflavonoid: Flavonoid, flavonol, flavanon, flavanol ( flavan-3-ol ), chalcon, antocyanin, anthocyanidin, auron, dihydrochalcon…

- Isoflavonoid: isolavon, isoflavanon, rotenoid

- Neoflavonoid: calophylloi

Hình 1.7: Một số euflavonoid thường gặp

Vai trò

- Là chất bảo vệ, chống oxy hoá, bảo tồn acid ascorbic trong tế bào, ngăn cản

1 số tác nhân gây hại cho cây (vi khuẩn, virus, côn trùng…)

- Tham gia lọc tia cực tím (UV), cộng sinh cố định đạm

- Tạo ra sức hấp dẫn để dụ ong bướm đến thụ phấn góp phần cho cây tồn tại

và phát triển Trong việc tạo màu các flavonon, flavonol, chalcon cho màu vàng trong khi các autoxyanin cho màu hồng, đỏ, tím hoặc xanh thẫm

1.1.3.5 Steroid

Steroid là một loại hợp chất hữu cơ, có nhiểu trong thiên nhiên và tạo thành một nhóm hợp chất phân phối rộng khắp trong động thực vật Đặc điểm cấu tạo có chứa một sự sắp xếp đặc trưng của hệ vòng cyclopentanoperhyrophenantren, có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp Khi đun nóng với Se ở 3600C sẽ tạo hợp chất hidrocacbon diel có công thức C18H16

Những loại quan trọng trong steroid là sterol (cholesterol, stigmasterol), acid mật, kích thích tố nội tiết sinh dục (estron, progestron, hocmon sinh dục nam, nữ),

hocmon tuyến thượng thận, glucoside trợ tim (có gắn thêm đường trong cấu trúc), saponin (chất hoạt động bề mặt), alkaloid steroid

Vai trò

- Tham gia vào các quá trình sinh học trong cơ thể sống

- Thường dùng làm các thuốc kích thích, thuốc trợ tim

Hình 1.8: Một số chất thuộc nhóm steroid thường gặp

1.1.3.6 Tannin

Tannin được dùng đầu tiên vào năm 1796 để chỉ những chất có mặt trong dịch

chiết từ thực vật có khả năng kết hợp với protein của đa sống động vật làm cho da biến thành da thuộc không thối và bền Do đó, tanin được định nghĩa là những hợp chất polyphenol có trong thực vật, có vị chát được phát hiện dương tính với “thí nghiệm thuộc da” Tannin có khả năng tạo liên kết bền vững với các protein và các hợp chất hữu cơ cao phân tử khác (amino acid và alkaloid) Chúng thường gặp chủ yếu trong thực vật bậc cao ở những cây hai lá mầm

Tannin tan trong nước, kiềm loãng, cồn, glycerin và aceton, đa số không tan trong các dung môi hữu cơ và đồng thời tủa với alkaloid, muối kim loại nặng (chì, thuỷ ngân, kẽm, sắt) Tannin bị oxi hóa sâu sắc và triệt để khi tác dụng với KMnO4trong môi trường acid hoặc với dung dịch iot trong môi trường kiềm

Vai trò

- Tannin sẽ tạo kết tủa tannat với protein và các chất keo tự nhiên khác Sử dụng kết hợp với gelatin để làm trong dịch ép trái cây và rượu vang

- Bảo vệ thực vật khỏi các loài côn trùng, tác dụng như thuốc trừ sâu

- Tác dụng kháng khuẩn, thường dùng làm thuốc súc miệng

- Công dụng chữa viêm ruột, tiêu chảy, phòng chống lão hóa…

Phân loại

Dựa vào phân loại của Poker và các kết quả nghiên cứu, nhà khoa học Freukebberg đã chia tannin thành 2 nhóm

- Tannin thủy phân được hay tanin pyrogalli (Gallic acid)

- Tannin ngưng tụ hay còn gọi là tanin pyrocatechic (Flavone)

Hình 1.9: Sơ đồ phân loại tannin

1.1.4 Công dụng

1.1.4.1 Theo y học cổ truyền

Cây bồ công anh có vị cam khổ, tính hàn, quy vào các kinh can, tỳ, vị Công năng: giải độc, tiêu viêm, thanh nhiệt, lương huyết, tán ứ, trợ tiêu hoá, lợi sữa Có khả năng trị tỳ vị có hoả uất, sưng vú, tràng nhạc, đinh độc nhiệt ung nhọt, ghẻ lở, đầy bụng, khó tiêu Kiêng kị dùng cho người có ung nhọt đã vỡ [2,7Error! Reference

source not found.]

1.1.4.2 Theo y học hiện đại

Về độc tính, nước lá cây bồ công anh liều 200g/kg trọng lượng chuột không gây ngộ độc [10] Flavonoid của bồ công anh đã được chứng minh có khả năng ức

Tannin

Tannin thủy phân

Pyrogallic Tannin (Gallo-Tannin)

Tannin Ellagic (Ellagi-Tannin)

Tannin ngưng tụ

chế men oxy hóa khử peroxidase và catalase máu chuột cống trắng [3], kìm hãm hoạt động của peroxydase và làm tăng lượng nhóm thiol tự do trong huyết thanh thỏ [19, 20] Cao lá với liều lg dược liệu/20g chuột có tác dụng giảm đau và tác dụng này mạnh hơn là flavonoid toàn phần với liều 0,07g flavonoid /20g chuột (thử tác dụng giảm đau nội tạng - theo phương pháp của Kosteng) [10] Trên thế giới các nhà khoa học sử dụng dịch chiết methanol và ethanol của cây bồ công anh để thử tác dụng dược lý, kết quả cho thấy cả 2 dịch chiết có tác dụng làm giảm cholesterol huyết thanh tương đương nhau [22] Ngoài ra thành phần serquiterpen lacton là lactucain c, lactucasid trong cây còn có tác dụng chống đái tháo đường [25]

1.2 Tổng quan cơ chế kháng khuẩn của các hợp chất có nguồn gốc thực vật

1.2.1 Cơ chế kháng khuẩn của các hợp chất có nguồn gốc từ thực vật

1.2.1.1 Khái niệm

Hợp chất kháng khuẩn có nguồn gốc thực vật (Kháng khuẩn thực vật) là tên gọi chung chỉ các hợp chất hữu cơ có trong thực vật có khả năng tiêu diệt hay kìm hãm, ức chế sự phát triển của vi sinh vật Các chất kháng khuẩn thường có tác dụng đặc hiệu lên các loài vi sinh vật khác nhau ở một nồng độ thường rất nhỏ (Silva và Fernandes, 2010)

1.2.1.2 Cơ chế kháng khuẩn

Cơ chế hoạt động khác nhau của các hợp chất kháng khuẩn có trong thực vật

đã được nghiên cứu Chúng có thể ức chế các vi sinh vật, gây trở ngại cho một số quá trình trao đổi chất hoặc có thể điều chỉnh biểu hiện gen và con đường truyền tín hiệu (Etherton và ctv, 2002; Manson, 2003; Surh, 2003)

Ức chế quá trình tổng hợp vách của vi khuẩn (vỏ) của vi khuẩn Gồm có penicillin, bacitracin, vancomycin Do tác động lên quá trình tổng hợp vách nên làm cho vi khuẩn dễ bị các đại thực bào phá vỡ do thay đổi áp suất thẩm thấu

Ức chế chức năng của màng tế bào Gồm có: colistin, polymycin, gentamicin, amphoterricin Cơ chế làm mất chức năng của màng làm cho các phân tử có khối lượng lớn và các ion bị thoát ra ngoài

Ức chế quá trình sinh tổng hợp protein: Nhóm aminoglycosid gắn với receptor trên tiểu phân 30S của ribosome làm cho quá trình dịch mã không chính xác Nhóm chloramphenicol gắn với tiểu phân 50S của ribosome ức chế enzyme peptidyltransferase ngăn cản việc gắn các acid amin mới vào chuỗi polypeptide Nhóm macrolides và lincoxinamid gắn với tiểu phân 50S của ribosome làm ngăn cản quá trình dịch mã các acid amin đầu tiên của chuỗi polypeptide

Ức chế quá trình tổng hợp acid nucleic: Nhóm refampin gắn với enzyme RNA polymerase ngăn cản quá trình sao mã tạo thành mRNA (RNA thông tin) Nhóm quinolone ức chế tác dụng của enzyme DNA gyrase làm cho hai mạch đơn của DNA không thể duỗi xoắn làm ngăn cản quá trình nhân đôi của DNA Nhóm sulfamide có cấu trúc giống PABA (p aminobenzoic acid) có tác dụng cạnh tranh PABA và ngăn cản quá trình tổng hợp acid nucleotid Nhóm trimethoprim tác động vào enzyme xúc tác cho quá trình tạo nhân purin làm ức chế quá trình tạo acid nucleic

Không phải tất cả các cơ chế hoạt động đều làm việc trên các mục tiêu cụ thể,

và một số vùng khác của tế bào có thể bị ảnh hưởng bởi các cơ chế khác được thể hiện ở hình 1.10

Hình 1.10: Vị trí các hợp chất trong tự nhiên có hoạt tính kháng khuẩn tác động lên

vi khuẩn Cao chiết từ các loại thực vật có thể biểu hiện hoạt tính kháng lại các chủng vi khuẩn ở các mức độ khác nhau như sự can thiệp vào các lớp đôi phospholipid của màng tế bào gây hậu quả làm gia tăng độ thấm, tổn hại các thành phần tế bào, phá hủy các enzyme tham gia vào việc hình thành năng lượng tế bào, tổng hợp các thành phần cấu trúc, và đồng thời phá hủy hoặc làm bất hoạt các vật liệu di truyền Nói chung, cơ chế tác động của hợp chất kháng khuẩn tự nhiên có liên quan đến sự rối loạn, phá vỡ màng tế bào chất, làm gián đoạn mất ổn định lực chuyển động của proton (PMF), dòng điện tử, sự vận chuyển tích cực, và đông tụ các thành phần của

Kháng khuẩn tốt nhất đối với 2 nhóm Giardia và Entamoeba, chúng liên quan

trực tiếp đến việc kháng khuẩn đối với các vi khuẩn gây bệnh tiêu chảy

Hình 1.11: Cấu trúc hóa học của phân tử Solamargine

b) Berberine

Berberine là một đại diện quan trọng của alkaloid có trong các cây: hoàng

đằng, hoàng bá, hoàng liên… có tác dụng kháng khuẩn rộng đối với Shigella spp.,

Staphylococcus spp (tụ cầu khuẩn), Vibrio spp., Streptococcus spp Những năm gần

đây, một số nghiên cứu mới nhất cho thấy berberine có tính kháng khuẩn với nhiều

vi khuẩn Gram dương, Gram âm và các vi khuẩn acid Ngoài ra có còn chống lại một số nấm men gây bệnh và một số động vật nguyên sinh

Berberine kháng khuẩn hiệu quả đối với các nhóm vi khuẩn gây bệnh sốt rét

do berberine có khả năng gây đột biến RNA của vi khuẩn gây bệnh sốt rét, chính vì điều này mà tác dụng kháng khuẩn của Berberine khá mạnh đối với loại vi khuẩn

gây bệnh này

1.2.2.2 Hợp chất phenolic

Nguyên nhân dẫn đến độc tính của các hợp chất phenolic đối với vi sinh vật là

do sự ức chế enzyme bởi các hợp chất oxy hóa, có thể thông qua phản ứng với nhóm sulfhydryl hoặc thông qua sự tương tác không đặc hiệu của các chất này với protein

Người ta nhận thấy rằng anthraquinone được lấy từ một loài cây có nguồn gốc

từ Pakistan có khả năng kìm hãm vi khuẩn Bacillus anthracis, Corynebacterium

pseudodiphthericum, và Pseudomonas aeruginosa, có khả năng diệt khuẩn đối với Pseudomonas pseudomalliae

Hypericin, một anthraquinone cho thấy là có khả năng chống bệnh trầm cảm

Catechin là những hợp chất flavonoid được nghiên cứu rộng rãi do chúng có mặt trong trà xanh oolong Qua những nghiên cứu, người ta nhận thấy trà xanh có

hoạt tính kháng khuẩn đã ức chế Vibrio cholerae O1, Streptococcus mutans,

Shigella spp., và các vi sinh vật khác

Nhiều nghiên cứu khác cũng cho thấy rằng các dẫn xuất của flavones có khả năng ức chế virus (RSV) Người ta đã tìm ra hoạt tính và phương thức hoạt động của quercetin, naringin, hesperetin và catechin Trong khi naringin không ức chế virus type 1(HSV-1) gây bệnh mụn giộp, polyvirus type 1, virus type 3 gây bệnh khó thở ở trẻ hoặc RSV, thì ba flavanoid khác lại có tác dụng theo những phương thức khác nhau Hesperetin làm giảm sự sao chép nội bào của các loài virus trên, catechin ức chế sự lây nhiễm nhưng không làm giảm sự sao chép nội bào của RSV

và HSV-1, quercetin là chất có hiệu quả tốt trong việc giảm tính lây nhiễm các loại

bệnh do vi sinh vật gây ra Người ta cho rằng sự khác nhau nhỏ về cấu tạo trong các hợp chất cũng ảnh hưởng rất quan trọng đến hoạt tính kháng khuẩn của chúng c) Tannin

Một trong những tính chất rất đặc trưng của tannin là tạo phức với các protein thông qua các liên kết không đặc hiệu như liên kết hydro và các liên kết cộng hóa trị Khi liên kết với protein chúng có thể làm mất hoạt tính của các protein chức năng Các protein này có thể là enzymes, các protein vận chuyển hay thành tế bào polypeptids…

Scalbert xem xét lại các tính chất kháng khuẩn của tannin vào năm 1991 Ông đưa ra 33 nghiên cứu ghi nhận tính kháng khuẩn của tannin Theo các nghiên cứu này, tannin có thể ức chế sự phát triển của nấm sợi, nấm men và các vi khuẩn Tính kháng khuẩn của tannin được tăng cường bởi tia cực tím (UV) ở mức ánh sáng kích hoạt bước sóng khoảng 320 đến 400 nm Ngoài ra, có ít nhất hai nghiên cứu đã chỉ

ra rằng tannin có thể ức chế virus nhờ cơ chế đảo ngược quá trình phiên mã DNA của virus

1.2.2.3 Nhóm terpenoids và tinh dầu

Terpenenes và terpenoid có hoạt tính kháng khuẩn đối với nấm, vi khuẩn, virus và động vật nguyên sinh Năm 1977, có nghiên cứu cho rằng 60% các dẫn xuất của tinh dầu có khả năng ức chế nấm, trong khi khoảng 30% ức chế được vi khuẩn Cơ chế tác động của tecpen chưa được khẳng định rõ ràng, nhưng được suy đoán là liên quan đến sự phá vỡ màng tế bào bởi các hợp chất lipophilic

Các nhà khoa học cũng đã tìm thấy các terpenoid hiện diện trong các loại tinh

dầu thực vật có ích trong việc kiểm soát Listeria monocytogenes Đồng thời, các

acid betulinic triterpenoid là một trong nhiều terpenoid có khả năng ức chế được HIV

a) Capsaicin

Capsaicin là một hợp chất có trong ớt Hoạt tính kháng khuẩn của capsaicin khá mạnh, nên chất này thường được dùng để bảo quản thực phẩm tránh những tác

động của vi sinh vật Cơ chế kháng khuẩn của capsaicin được dự đoán là rất phức tạp chủ yếu là phá vỡ màng tế bào vi khuẩn

Hình 1.13: Cấu trúc hóa học của phân tử capsaicin

Gần đây, Cichewicz và Thorpe cho rằng capsaicin có thể thúc đẩy sự tăng

trưởng của Candida albicans nhưng nó thể hiện khả năng ức chế vi khuẩn rất rõ

ràng và tùy thuộc vào từng loại vi khuẩn mà mức độ ức chế sẽ khác nhau Tính chất được quan tâm nhất của capsaicin là khả năng kháng khuẩn đối với vi khuẩn

Helicobacter pylori (HP), là vi khuẩn chủ yếu gây viêm loét dạ dày

b) Monoterpene

Monoterpene chủ yếu có mặt trong tinh dầu, có mùi thơm và thường được tách chiết bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước một vài đại diện tiêu biểu của monoterpene là menthol, geraniol và citral được sử dụng rất rộng rãi trong y học,

mỹ phẩm và thực phẩm

Hình 1.14: Methol từ cây bạc hà (Nguyễn Tiến Thắng, 2012)

Sesquiterpene có cấu tạo từ pharnesylpyrophosphate thường có mặt trong tinh

dầu và nhựa thực vật Một số loại serquiterpene là hormone ảnh hưởng đến quá trình lột xác của sâu bọ, chất thơm và chất gay ngán ăn ở thực vật

Farnesol, abscisic acid và phaseic acid là một số hợp chất sesquiterpene thường thấy.(Nguyễn Tiến Thắng, 2012)

1.2.2.4 Nhóm lectins và polypeptides

Cơ chế kháng khuẩn của lectins and polypeptides là do có sự hình thành của các ion trên màng vi sinh vật, hoặc do sự cạnh tranh và ức chế sự bám dính protein trên cơ quan nhận cảm vật chủ ở vi sinh vật Bên cạnh đó chúng còn phá vỡ màng tế bào, cản trở sự trao đổi chất và ảnh hưởng tới các thành phần tế bào chất

Thionins là peptide thường được tìm thấy trong lúa mạch và lúa mì, bao gồm

47 amino acid Chúng có khả năng ức chế nấm men, vi khuẩn gram âm và gram dương

Fabatin là một loại peptide có trong đậu fava, có cấu trúc liên quan tới

γ-thionins từ ngũ cốc và nó ức chế được E coli, P aeruginosa, và Enterococcus hirae nhưng lại không ức chế Candida hoặc Saccharomyces

1.3 Đại cương một số nhóm vi khuẩn gây bệnh

1.3.1 Nhóm vi khuẩn gây bệnh tiêu chảy

1.3.1.1 Các vi khuẩn thuộc nhóm Escherichia Coli

a) Đặc điểm

Escherichia coli là trực khuẩn gram âm hình que thẳng, kích thước dài ngắn

khác nhau, trung bình từ 2 – 3 µm, rộng 0,5 µm, đôi khi trong môi truờng nuôi cấy trực khuẩn dài 6 – 8 µm Trực khuẩn có thể có vỏ, có lông, di động (có thể một số chủng không di động), không sinh bào tử

Trực khuẩn E coli hiếu khí và kỵ khí tùy nghi, có thể phát triển ở nhiệt độ từ

150C – 400C, phát triển thích hợp ở nhiệt độ 370C với pH = 7,2 –7,4 ; phát triển được ở pH = 5,5 – 8,0 (Nguyễn Như Thanh và ctv, 1997)

- Trong môi trường lỏng, sau 4 – 5 giờ, E coli đã làm đục nhẹ môi trường,

càng để lâu càng đục nhiều và sau vài ngày có thể có váng mỏng trên mặt môi trường, để lâu vi khuẩn lắng xuống đáy ống

- Trên môi trường thạch thường, sau 18 – 24 giờ, khuẩn lạc tròn, bờ đều, bóng, không màu hay màu xám nhẹ, đường kính 2 – 3 mm

Hình 1.15 : E.coli quan sát dưới kính hiển vi với kích thước 2 µm (Bact, 2005)

b) Khả năng gây bệnh

E coli là vi khuẩn chiếm nhiều nhất trong số các vi khuẩn hiếu khí sống ở

đường tiêu hóa Tuy là vi khuẩn cộng sinh với người nhưng E coli có thể gây bệnh

cơ hội Khi cơ thể bị nhiễm E coli với số lượng lớn kèm theo độc tố sẽ gây tiêu

chảy, ngoài ra chúng có thể gây viêm đường tiêu hóa, tiết niệu, sinh dục, đường mật, đường hô hấp và nhiễm khuẩn huyết Nhưng nhiễm khuẩn quan trọng nhất là

viêm dạ dày ruột ở trẻ em E.coli gây bệnh thực nghiệm: khả năng gây bệnh cho

súc vật yếu phải dựa một số lượng lớn vi khuẩn vào phúc mạc chuột nhắt hoặc đường tĩnh mạch cho thỏ mới gây chết được súc vật

1.3.1.2 Các vi khuẩn thuộc nhóm Samonella spp

Hình 1.16: Vi khuẩn Salmonella typhi (Nguyễn Thúy Hương, 2011)

a) Đặc điểm

Salmonella spp là nhóm trực khuẩn Gram âm, hiếu khí và kị khí tùy nghi, có

dạng hình que thẳng, nhỏ kích thước khoảng 2–3 × 0,4–0,6 μm, có tiêm mao di

động, không sinh bào tử, S.enteritidis được Gaeter phân lập từ bò mắc bệnh năm

1888 (Nguyễn Thế Hùng và ctv, 1997)

- Nuôi cấy trên môi trường lỏng: sau khi cấy vài giờ Salmonella spp làm môi

trường đục nhẹ, sau 18 giờ làm đục nhiều, nuôi cấy lâu sẽ có cặn ở đáy ống nghiệm

và có màng mỏng trên bề mặt môi trường (Nguyễn Như Thanh, 1997)

- Nuôi cấy trên môi trường thạch: vi khuẩn mọc thành các khuẩn lạc tròn, nhỏ, trong hoặc xám, nhẵn, bóng hay lồi lên ở giữa

b) Khả năng gây bệnh

Salmonella spp gây bệnh cho người: bệnh thương hàn chủ yếu do S typhii

gây thương tổn mảng Peyer, xuất huyết tiêu hóa, có thể gây thủng ruột; ngoài ra, còn gây trạng thái sốt kéo dài, li bì, biến chứng trụy tim mạch… Các bệnh khác (không phải thương hàn) thường là nhiễm trùng giới hạn ở ống tiêu hóa chủ yếu là

do 2 tác nhân S typhimurium, S enteritidis gây ra, bệnh có biểu hiện gây sốt, nôn, tiêu chảy Ngoài ra, Salmonella có thể gây nên các tổn thương ở ngoài đường tiêu

hóa như viêm màng não, thể nhiễm trùng huyết đơn thuần, nhiễm trùng phổi

Salmonella spp gây bệnh thực nghiệm: trên gia cầm, vi khuẩn Salmonella gây

3 thể bệnh: bệnh thương hàn, phó thương hàn và bệnh bạch lỵ Đối với gia súc, S

choleraesuis chủng Kunzendorf và S typhisuis chủng Voldagsen gây bệnh phó

thương hàn cho heo, S enteritidis chủng Dublin và Rostok gây bệnh phó thương hàn cho bò, bê, S abortusovis gây bệnh sẩy thai ở cừu, S gallinarum – pullorum gây bệnh thương hàn cho gà (Nguyễn Như Thanh, 1997)

1.3.1.3 Các vi khuẩn thuộc nhóm Vibrio spp

a) Đặc điểm

Vibrio spp thuộc họ Vibrionaceae là nhóm vi khuẩn Gram âm, hình que hai

đầu không đều nhau tạo thành hình dấu phẩy, kích thước 0,3 – 0,5 x 1,4 – 2,6 µm Chúng không sinh bào tử và chuyển động nhờ một hay nhiều tiên mao mảnh nằm ở

một đầu Tất cả những loài vi khuẩn thuộc nhóm Vibrio spp đều là vi khuẩn kỵ khí

tùy nghi, phát triển trong môi trường bổ sung muối (NaCl) và không sinh H2S

b) Khả năng gây bệnh

Vibrio spp gây bệnh cho người: bệnh tả là một bệnh nhiễm trùng đường ruột

do V cholerae gây ra, độc tố của vi khuẩn này gây tiêu chảy nặng kèm theo mất

nước, ói mửa và có thể dẫn đến tử vong trong một số trường hợp

Bệnh do một số loài vi khuẩn thuộc nhóm Vibrio spp đã được công bố là tác

nhân gây bệnh nghiêm trọng ở một số đối tượng thủy sản (Austin & Austin 1993)

Một số bệnh ở thủy sản do Vibrio spp gây ra như bệnh phát sáng ở ấu trùng tôm,

Hình 1.17: Vi khuẩn V cholerae (Nguyễn Thúy Hương, 2011)