6. Bố cục luận văn
3.2. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC DẪN XUẤT SELEN HÓA TỪ PECTIN
3.3.1. Cấu trúc của dẫn xuất pectin Selen hóa
Khối lƣợng phân tử trung bình khối lƣợng (Mw), khối lƣợng phân tử trung bình số(Mn), khối lƣợng phân tử trung bình z(Mz), độ phân tán (PDI, Mw / Mn) cho tất cả các mẫu đƣợc trình bày trong Bảng 3.5. Kết quả cho thấy các dẫn xuất pectin Selen hóa có hàm lƣợng Se và trọng lƣợng phân tử khác nhau thu đƣợc bằng cách thay đổi các điều kiện phản ứng. Kết quả cho thấy các mẫu dẫn xuất có độ phân tán tăng nhẹ so với pectin không đƣợc Selen hóa.
Bảng 3.5. Khối lƣợng phân tử của pectin và các dẫn suất Selen hóa
Mẫu Hàm lƣợng
Se (μg/g) Mw x 10
4
Mn x 104 Mz x 104 Mw/Mn
Pectin 0 1,39 1,15 1,74 1,21
Pectin Selen hóa 1 1887 2,47 1,90 3,23 1,30
Pectin Selen hóa 2 1695 2,45 1,92 3,20 1,28
Giá trị Mw tăng có thể là do các -OH mà đã đƣợc thay thế bởi [28]. Vì vậy, có thể giả định rằng Mw của các mẫu pectin Selen hóa cao hơn có thể là do sự hiện diện của các nhóm chức chứa Selen mới thêm vào thay thế nhóm hydroxyl trong pectin.
Hình 3.10. Phổ FT-IR của TDP (trên) và dẫn xuất pectin Selen hóa TDP-Se (dƣới)
Phổ FT-IR của pectin và dẫn xuất pectin Selen hóa khá tƣơng đồng đƣợc minh họa trong Hình 3.11. Đỉnh khoảng 3400 và 2930 cm-1 trong TDP và Se-TDP tƣơng ứng sự hấp thụ C-H và dao động kéo dài O-H. Các dao động thuộc vùng từ 2200 đến 950 cm-1, đƣợc coi là "dấu vân tay" của cacbohydrat, đặc trƣng cho từng
loại polysaccharide [26]. Các dải 1722 và 1651 cm-1 đƣợc quy kết tƣơng ứng với nhóm cacbonyl (C = O) dao động hóa trị của các nhóm methyl este hóa và không este hóa và carboxyl pectin. Đặc biệt, so sánh phổ hồng ngoại của pectin và pectin Selen hóa cho thấy, trên phổ của dẫn xuất Selen hóa xuất hiện thêm một dải hấp thụ ở 640 cm-1, trong khi đó vạch hấp thụ này không xuất hiện trong phổ của TDP. Theo nghiên cứu trƣớc đây [41], dải đặc trƣng giữa 600 - 700 cm-1 biểu hiện dao động kéo dài Se-O-C bất đối xứng. Điều này chứng tỏ rằng dẫn xuất pectin Selen hóa đã đƣợc tổng hợp thành công theo quy trình. Qua so sánh Phổ 13
C NMR của mẫu TPD-Se hoàn toàn giống phổ 13C NMR của mẫu TDP-S, nên chúng tôi tiến hành khảo sát thêm phổ khối lƣợng của mẫu TDP-Se so với mẫu TDP.
Nhƣ đã biết, phổ khối lƣợng ESI-MS là một trong những công cụ nghiên cứu cấu trúc hữu hiệu đối với các hợp chất hữu cơ nói chung và các polysaccharide nói riêng. Con đƣờng phân mảnh chính để tạo nên các ion trong quá trình ion hóa các phân tử polysaccharide dựa trên sự phân ly của liên kết C-O giữa các đơn vị saccharide của chuỗi phân tử [24]. Trong phổ MS của TDP (Hình 3.11), đỉnh cơ bản (đỉnh có cƣờng độ cao nhất) tại m/z 177 và đỉnh tại m/z 189 chỉ ra rằng axit galacturonic là thành phần chính trong phân tử TDP. Thêm vào đó, đỉnh 358 chỉ ra sự tồn tại của các đơn vị rhamnose galacturonic liên kết trong phân tử.Trong phổ này, đỉnh tại m/z 475 có cƣờng độ thấp đƣợc gán cho phân mảnh [(GalA - OH + Na) RhaAra] + cho thấy sự thay thế của arabinose ở các chuỗi bên trái của xƣơng sống rhamnogalacturonan. Tuy nhiên, trong phổ MS của TDP-Se (Hình 3.12), đỉnh m/z 475 này có cƣờng độ cao nhất là do sự góp mặt đáng kể của ion mới [(GalA-O) (NaSeO3) Rha + H+]. Bên cạnh đó, trên phổ Se-TDP còn xuất hiện một số ion mới trong nhƣ 521, 645, điều này không chỉ chứng minh sự thành công của quá trình Selenyl hóa mà còn khẳng định mối liên kết homogalacturan và rhamnogalacturonan của TDP (Bảng 3.6.). Nói tóm lại, các kết quả trên đã chứng minh rằng các nhóm Selenyl đã đƣợc thay thế thành công trên TDP trong quá trình Selenyl hóa.
Hình 3.11. Phổ ESI-MS của mẫu TDP
Bảng 3.6. Các phân mảnh chính trên phổ khối ESI-MS của các mẫu pectin và pectin Selen hóa
m/z Phân mảnh TDP TDP- Se1 TDP- Se2 TDP- Se3 177 [GalA – OH]+ x x x x
189 [GalA –CO + Na]+ x x x x
340 [GalARha ]+ x x x
358 [GalARha + H2O]+ x x x x
475 [(GalA – O –H+ +Na+)RhaAra ]+ x x x x [{(GalA–O )(NaSeO3)} Rha +H+ ]+ x x x 521 [GalA{(GalA–OH) (NaSeO3)} + H2O]+ x x x
534 [GalAGalARha + H2O]+ x x x x
645 [GalA{(GalA-OH)(NaSeO3)}Rha – Na+ + H3O]+
x x x
3.3.2. Hoạt tính chống oxy hóa của pectin và dẫn xuất Selen hóa
Đồ thị biểu diễn khả năng quét gốc hydroxyl tự do của pectin từ cúc quỳ và các dẫn xuất Selen hóa đƣợc trình bày trên hình 3.14.
Từ đồ thị cho thấy, trong khoảng nồng độ nghiên cứu từ 0,01 – 5 mg/mL, khi nồng độ pectin TDP và dẫn xuất TDP-Se tăng, khả năng quét gốc tự do của pectin và các dẫn xuất tăng dần. Hoạt tính của dẫn quét gốc hydroxyl của mẫu TDP-Se1 là cao nhất so với pectin va các dẫn xuất. Tại nồng độ nghiên cứu 5 mg/mL, khả năng quét gốc hydroxyl tự do của các mẫu TDP-Se1, TDP-Se2, TDP- Se3 lần lƣợt là 65,7, 59,5 và 55,3% trong khi đó khả năng quét gốc tự do của pectin ở nồng độ này chỉ đạt 42,8%. Kết quả cho thấy rằng quá trình Selen hóa giúp tăng cƣờng rõ rệt hoạt tính chống oxy hóa của pectin.
Hình 3.14. Khả năng quét gốc hydroxyl tự do của pectin và các dẫn xuất Selen hóa
3.3.3. Xác định khả năng gây độc tế bào ung thƣ của pectin và dẫn xuất Selen hóa Selen hóa
Hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ của các mẫu TDP-Se và TDP đƣợc khảo sát bằng các thử nghiệm SBR trên các dòng tế bào MKN7. Kết quả đƣợc trình bày trên bảng 3.7.
Bảng 3.7. Hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ MKN7 của các mẫu TDP và TDP-Se Nồng độ (µg/ml) TDP- Se1 TDP- Se2 TDP- Se3 TDP Nồng độ (µg/ml) Ellipticine 200 89,94 80,96 77,65 22,13 10 96,47 100 64,98 61,95 59,67 10,79 2 90,28 50 51,15 47,85 43,76 3,7 0,4 55,11 20 21,12 20,09 18,87 -2,5 0,08 19,79 IC50 72,93 ± 0,07 83,59 ± 0,10 92,58 ± 0,05 >100 IC50 0,35 ± 0,03 0 1 2 3 4 5 0 20 40 60 80 100 S ca ve n g ing e fe ct ( %) Concentration (mg/ml) TDP TDP-Se1 TDP-Se2 TDP-Se3 Vitamin C
Kết quả cho thấy chỉ ra rằng TPD-Se có thể ức chế sự gia tăng tế bào ung thƣ dạ dày ngƣời MKN7, tỷ lệ ức chế của Se-TDP tăng đáng kể khi tăng liều và tỷ lệ ức chế của Se-TDP cao hơn hẳn so với TDP. Ngoài ra, TDP với liều thấp có thể tạm thời gây ra sự tăng sinh tế bào. Giá trị IC50 của TDP-Se1 (72.93 μg/mL), TDP-Se2 (83.59 μg/mL), TDP-Se3 (92.58 μg/mL) thu đƣợc từ tỷ lệ ức chế. Điều này cũng gợi ý rằng Seleno-polysaccharide thu đƣợc từ Selenyl hóa có thể tăng lên đáng kể độc tế bào đối với tế bào khối u, hứa hẹn là một trong những giải pháp tạo dẫn xuất có hoạt tính chống ung thƣ.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
Pectin phân lập từ cúc quỳ thuộc loại pectin có mức độ este hóa thấp có khối lƣợng phân tử trung bình là 1.39 x 104
g/mol.
Cấu trúc của pectin đƣợc tạo nên từ các các đơn vị (1→2)- rhamnose và (1 →4)-galacturonic acid tạo nên mạch chính. Mạch nhánh của pectin thuộc loại mạch giàu arabinan đƣợc tạo nên từ các đơn vị (1 →5) arabinose.
Pectin từ cúc quỳ có khả năng quét gốc hydroxyl tự do với giá trị IC50 là 4,73 mg/ml, hứa hẹn có thể sử dụng là nguồn chất chống oxi hóa dồi dào từ thiên nhiên.
Dẫn xuất Sulfat hóa của pectin đã đƣợc tổng hợp thành công và đƣợc xác định cấu trúc bằng GPC, FT-IR và 13C-NMR. Nghiên cứu hoạt tính chống oxi hóa và gây độc tế bào ung thƣ MKN7 của pectin và dẫn xuất Sulfat hóa cho thấy quá trình Sulfat hóa giúp tăng cƣờng hoạt tính chống oxi hóa nhƣng không làm thay đổi rõ nét hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ MKN7 so với pectin ban đầu.
Cấu trúc và khả năng gây độc tế bào ung thƣ của pectin Selen hóa đƣợc nghiên cứu so sánh với pectin. Kết quả nghiên cứ hoạt tính cho thấy các nhóm Selen đƣợc thêm phân tử pectin có thể làm tăng hoạt tính chống oxi hóa và cả hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ trên dòng MKN7. Kết quả này hứa hẹn quá trình Selenyl hóa là giải pháp hiệu quả nâng cao hoạt tính chống ung thƣ của pectin.
Kiến nghị
Do thời gian và kinh phí nghiên cứu có hạn, thông qua kết quả của đề tài tiếp tục nghiên cứu hoàn chỉnh quy trình phân lập pectin, qui trình bán tổng hợp dẫn suất Selen hóa và Sulfat hóa để nâng cao hiệu suất và tiến hành trên quy mô lớn.
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] Phạm Hoàng Hộ (1999), Cây cỏ Việt Nam, Nhà xuất bản Trẻ.
[2] Nguyễn Ngọc Hƣng, Trần Thị Vân Thi (2014), Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Huế, tập 2, số 1.
[3] Bùi Minh Lý, Thành Thị Thu Thủy, Trần Thị Thanh Vân, Bilan M.I. và Usov A.I. (2012), Nghiên cứu cấu trúc của Fucoidan tách chiết từ tảo nâu
Sargassum Polycystumn, Tạp chí hóa học, T. 50 (4A), tr. 215 – 218
[4] Nguyễn Duy Nhứt, Bùi Minh Lý, Nguyễn Mạnh Cƣờng, Trần Văn Sung (2007 h n ậ đ c đ củ c n từ n ơ n n , Tạp chí Hóa học, số 3, tập 45, tr. 339-345.
[5] Trần Minh Trang, Phạm Tiến Dũng, Lê Quốc Phong, Đinh Minh Hiệp (2016),
Nghiên cứu khả năn hấp thu Selenium của nấm Ophiocordyceps sinensis trong nuôi cấy lỏng, Tạp chí phát triển KH&CN, Tập 19, Số T6, 53-60.
Tiếng Anh
[6] A.F. Martinez, L. Charlet (2009), Reviews in Environmental Science and
Biotechnology 8, 81–110.
[7] AOAC International (1996), Official Methods of Analysis of the Association of
Official Analytical Chemists,16th edition, Gaithersburg, USA,136.
[8] B. Frei, M. Baltisberger, O. Sticher, M. Heinrich (1998), Medical ethnobotany of the Zapotecs of the Isthmus-Sierra (Oaxaca, Mexico), documentation and assessment of indigenous uses, J. Ethnopharmacol, 62, 149.
[9] Bo Yuan, Xu-qin Yang, Meng Kou, Chang-yan Lu, Yuan-yuan Wang, Jun Peng, Ping Chen, and Ji-hong Jiang (2017), Selenylation of Polysaccharide from the Sweet Potato and Evaluation of Antioxidant, Antitumor, and Antidiabetic Activities, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 65 (3), 605-617.
[10] D.J. Shang, J.N. Zhang, L. Wen, Y. Li, Q. Cui (2009), Journal of Agricultural
[11] Deng C, Xu J, Fu H , Chen J, Xu X (2015), Characterization, antioxidant and cytotoxic activity of Sulfated derivatives of a water-insoluble polysaccharides
from Dictyophora indusiata, Molecular Medicine Reports 11, 2991-2998.
[12] Deng H, Li X, Ding B, Du Y, Li G, Yang J (2011), et al. Carbohydr Pol,
83(2), 973 – 978.
[13] Dodgson KS (1961), Determination of inorganic sulphate in studies on the enzymic and non-enzymic hydrolysis of carbohydrate and other sulphate
esters, Biochem J 78:312-319.
[14] Duan J, Wang X, Dong Q, Fang J-n, Li X (2003), Structural features of a pectic arabinogalactan with immunological activity from the leaves of
Diospyros kaki. Carbohydrate Research, 338(12):1291-1297.
[15] Duan JY, Chen VL, Dong Q, Ding K, Fang JN (2010), Int J Biol Macromol, 46: 465 – 470.
[16] Duan JY, Zhen Y, Dong Q, Fang JN (2004), Phytochemistry, 65:609 – 615. [17] E. Malinowska, W. Krzyczkowski, F. Herold, G. Lapienis, J. Slusarczyk, P.
Suchocki, M.L. Kuras, J. Turlo (2009), Enzyme and Microbial Technology 44, 334–343.
[18] Ellen G. Maxwell, Nigel J. Belshaw, Keith W. Waldron and Victor J. Morris (2012), Pectin – An emerging new bioactive food polysaccharide, Trends in Food Science & Technology, 24 64- 73.
[19] Habibi Y, Heyraud A, Mahrouz M, Vignon MR (2005), Arabinan-rich polysaccharides isolated and characterized from the endosperm of the seed
of Opuntia ficus-indica prickly pear fruits Carbohydr. Polym , 60: 319–329.
[20] J. Yu, P.J. Cui, W.L. Zeng, X.L. Xie, W.J. Liang, G.B. Lin, L. Zeng (2009),
Food Chemistry 117, 42–47.
[21] Jatem-Lasser, M. S. Ricardi, G. Adamo (1998), Herbal traditional medicine of
Venezuelan Andes: an ethnopharmacological study, Phytother. Res, 12, S53.
[22] Ji Y-B, Dong F, Lang L, et al (2012), Optimization of Synthesis, Characterization and Cytotoxic Activity of Seleno-Capparis spionosa L.
Polysaccharide, International Journal of Molecular Sciences,13(12):17275- 17289.
[23] Jiao G, Yu G, Zhang J, Ewart HS (2011), Chemical Structures and Bioactivities of Sulfated Polysaccharides from Marine Algae, Marine Drugs, 9(2):196-223.
[24] Kailemia MJ, Ruhaak LR, Lebrilla CB, Amster IJ. (2014), Oligosaccharide
Analysis By Mass Spectrometry: A Review Of Recent Developments,
Analytical chemistry, 86(1):196-212.
[25] Khodaei N, Karboune S. (2013), Extraction and structural characterisation of
rhamnogalacturonan I-type pectic polysaccharides from potato cell wall,
Food Chemistr, 139(1):617-623.
[26] Kyomugasho C, Christiaens S, Shpigelman A, Van Loey AM, Hendrickx ME. (2015), FT-IR spectroscopy, a reliable method for routine analysis of the degree of methylesterification of pectin in different fruit- and vegetable-based
matrices, Food Chemistry, 176:82-90.
[27] L. Wang, G.Y. Wang, J.J. Zhang, G.Q. Zhang, L. Jia, X.N. Liu, P. Deng, K.M. Fan (2011),Carbohydrate Polymers 86, 1745–1750.
[28] Lee J-H, Lee Y-K, Chang YH. (2017), Effects of Selenylation modification on structural and antioxidant properties of pectic polysaccharides extracted from
Ulmus pumila, L. International Journal of Biological Macromolecules,
104:1124-1132.
[29] Lei Chen, Jie Liu, Yaqiong Zhang, Bona Dai, Yuan An, and Liangli (Lucy) Yu (2015), Structural, Thermal, and Anti-inflammatory Properties of a Novel Pectic Polysaccharide from Alfalfa (Medicago sativa L.) Stem, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 63 (12), 3219-3228.
[30] Lian K-X, Zhu X-Q, Chen J, Liu G, Gu X-L (2018), Selenylation modification: enhancement of the antioxidant activity of a Glycyrrhiza
[31] M. Heinrich, M. Robles, J. E. West, B. R. O. de Montellano, E. Rodriguez (1998), Ethnopharmacology of Mexican asteraceae (Compositae)Ann. Rev,
Pharmacol. Toxicol, 38, 539.
[32] M. Takahashi (1998), Compositions for curing diabetes mellitus, processes for
the preparation of same, and usage of same, US Pat. 5,773,004, 814–01.
[33] M.P F (1992), Practical infrared spectroscopy of pectic substances, Food Hydrocolloids, 6:115-42.
[34] Michel Dubois, Gilles K.A, Hamilton J.K, Rebers P.A, and Fred Smith, (1956), Colorimetric Method for Determination of Sugars and Related
Substances, Anal. Chem. 28, pp.350-356. 138
[35] Monks. A, Scudiero.D , Skehan. P, Shoemake.R, Paull. K, Vistica. D, Hose. C, Langley. J, Cronise. P, Campbell. H, Mayo. J, Boyd M (1991), Feasibility of a high-flux anticancer drug screen using a diverse panel of cultured human tumor cell lines, Journal of National Cancer Institute, No.11, Vol. 83, pp.757- 766. 141
[36] Nanditha Billa, Dylan Hubin-Barrows, Tylor Lahren, Lawrence P. Burkhard, (2014), Evaluation of micro-colorimetric lipid determination method with samples prepared using sonication and accelerated solvent extraction
methods, Talanta 119, pp. 620–622.1 132
[37] Navarini L, Gilli R, Gombac V, Abatangelo A, Bosco M, Toffanin R (1999),
Polysaccharides from hot water extracts of roasted Coffea arabica beans:
isolation and characterization, Carbohydrate Polymers, 40(1):71-81.
[38] Nielsen SS (2010), Phenol-Sulfuric Acid Method for Total Carbohydrates. In:
Nielsen SS, editor. Food Analysis Laboratory Manual. Boston, MA: Springer
US, p. 47-53.
[39] Oliveira RCR, Almeida RR, Goncalves TA (2016), A Review of Plant Sulfated Polysaccharides and their Relations with Anticoagulant Activities, J Dev Drugs 5:166.
[40] Phan Thi Cong, Roel Merck (2005), Improving phosphorus availability in two upland soils of Vietnam using Tithonia diversifolia H, Plant and Soil, 269: 11– 23.
[41] Qin T, Chen J, Wang D, Hu Y, Wang M, Zhang J, Nguyen TL, Liu C, Liu X (2013), Optimization of Selenylation conditions for Chinese angelica
polysaccharide based ống nghiệm immune-enhancing activity, Carbohydrate
Polymers, 92(1):645-650.
[42] Qiu S, Chen J, Chen X, Fan Q, Zhang C, Wang D, Li X, Chen X, Chen X, Liu C et al (2014), Optimization of Selenylation conditions for lycium barbarum
polysaccharide based on antioxidant activity, Carbohydrate Polymers,
103:148-153.
[43] S.R. Stapleton (2000), Cellular and Molecular Life Sciences 57, 1874–1879. [44] Sun Y, Zhou C, Huang S, Jiang C. (2017), Selenium Polysaccharide SPMP-2a
from Pleurotus geesteranus Alleviates H(2)O(2)-Induced Oxidative Damage
in HaCaT Cells, BioMed Research International, 4940384.
[45] T. Miura, K. Nosaka, H. Ishii, T. Ishida (2005), Antidiabetic effect of Nitobegiku, the herb Tithonia diversifolia, in KK-Ay diabetic mice. Biol. Pharm. Bull, 28, 2152.
[46] Thakur BR, Singh RK, Handa AK (1997 Feb), Chemistry and uses of pectin — A review, Crit Rev Food Sci Nutr. ;37(1):47-73.
[47] Vichai V, Kirtikara K (2006), Sulforhodamine B colorimetric assay for cytotoxicity screening [10.1038/nprot.2006.179], Nat Protocols, 1(3):1112- 1116.
[48] Vissotto LC, Rodrigues E, Chisté RC, Benassi MdT, Mercadante AZ (2013),
Correlation, by multivariate statistical analysis, between the scavenging capacity against reactive oxygen species and the bioactive compounds from frozen fruit pulp, Food Science and Technology, 33:57-65.
[49] W.Z. Shen, H. Wang, G.Q. Guo, J.J. Tuo (2008), Science in China Series C: Life Sciences 51, 795–801.
[50] Wang J, Zhao B, Wang X, Yao J, Zhang J. (2012), Synthesis of Selenium- containing polysaccharides and evaluation of antioxidant activity in vitro,
International Journal of Biological Macromolecules, 51(5):987-991.
[51] Xu D-J, Xia Q, Wang J-J, Wang P-P (2008), Molecular Weight and
Monosaccharide Composition of Astragalus Polysaccharides, Molecules,
13(10):2408.
[52] Yuan B, Yang X-q, Kou M, Lu C-y, Wang Y-y, Peng J, Chen P, Jiang J-h. (2017), Selenylation of Polysaccharide from the Sweet Potato and Evaluation of Antioxidant, Antitumor, and Antidiabetic Activities, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 65(3):605-617.
[53] Zhi Z, Chen J, Li S, Wang W, Huang R, Liu D (2017), et al. Fast preparation of RG-I enriched ultra-low molecular weight pectin by an ultrasound accelerated Fenton process, Scientific Reports, 7:541.
Websites [54] http://ydvn.net/contents/view/2597.cay-huong-duong-dai-tithonia- diversifolia.html [55] https://vi.wikipedia.org/wiki/D%C3%A3_qu%E1%BB%B3 [56] http://vienyhocungdung.vn/vai-tro-thiet-yeu-cua-nguyen-to-Selen-doi-voi-suc- khoe-20160517120839408.htm