CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.2. Sử dụng cao chiết thực vật và hoạt chất thiên nhiên để kiểm soát bùng nổ
1.2.1. Hoạt tính sinh học của cao chiết và các hợp chất thiên nhiên
Trong vòng hai thập kỉ gần đây, xu hướng quay lại sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc thiên nhiên bao gồm các hợp chất của phenolics, carotenoid, anthocyanin và tocopherols để phịng, trị bệnh, chăm sóc sức khỏe trong mỹ phẩm làm đẹp, để kháng khuẩn và kháng nấm trở nên phổ biến [67]. Các lồi thực vật có thể tạo ra một lượng lớn hợp chất hóa học có hoạt tính sinh học đa dạng, là nguồn ngun liệu phong phú cung cấp các chất chống oxy hóa, như các hợp chất vitamin A, C, E và phenolic
21
như flavonoid, tannin và lignin [68]. Những hoạt chất này giúp giảm tổn thương và kìm hãm q trình oxy hóa trong thực phẩm bằng cách trì hỗn hoặc ức chế q trình oxy hóa gây ra bởi các gốc tự do chứa oxy. Beta carotene, axit ascorbic và nhiều phenolics đóng vai trị quan trọng trong việc trì hỗn lão hóa, giảm viêm và ngăn ngừa một số bệnh ung thư. Ngoài ra các hợp chất sinh học phân lập từ thực vật cịn có tính kháng khuẩn, chống đơng máu, chống oxy hóa, chống ung thư. Theo các nghiên cứu được công bố hoạt tính sinh học của các cao chiết, các hợp chất hóa học từ thực vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố như dung môi tách chiết, công nghệ tách chiết, phân lập chất sạch, nhiệt độ, ánh sáng….
Ảnh hưởng của dung môi
Các nhà khoa học đã chứng minh ảnh hưởng của các dung mơi lên q trình tách chiết, phân lập các hợp chất hóa học từ các phần khác nhau của thực vật (thân, rễ, lá) do đó ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học như khả năng diệt khuẩn, diệt nấm hoặc điều trị các tế bào ung thư [69-71]. Ví dụ dung mơi axetone và dung mơi N, N dimethylformamide (DMF) phù hợp để chiết xuất các hợp chất chống oxy hóa trong khi dung môi metanol hiệu quả hơn khi tách phân lập các hợp chất phenol từ quả óc chó [67]. Hoặc cao chiết etanol của của cây Ivorian phân lập các hợp chất phenolics với hàm lượng hơn so với cao chiết khác trong dung môi axetone, cồn và metanol
[72]. Theo Qiao phân đoạn etyl axetat ức chế sinh trưởng mạnh các vi sinh vật, đặc
biệt là Pseudomonas aeruginosa và Bacillus subtilis (với nồng độ ức chế thấp nhất ghi nhận là 125 μg/mL và 62,5 μg/mL), trong khi phân đoạn cồn và dầu hỏa, nước thì chỉ đạt được mức gây ức chế trung bình và yếu [70].
Quy trình cơng nghệ tạo cao chiết và tinh sạch các hợp chất từ thực vật
Lựa chọn quy trình cơng nghệ và các phương pháp để tinh sạch hợp chất từ thực vật là một nhiệm vụ quan trọng trong hóa học các hợp chất thiên nhiên để thu được hiệu xuất tổng hợp cao cũng như tìm kiếm được các hoạt chất quý hiếm. Bên cạnh đó loại bỏ dung mơi cịn tồn đọng trong cao chiết là khâu quan trọng góp phần giảm ảnh hưởng độc hại của dung môi trong mẫu khi tiến hành thực nghiệm, đặc biệt là các thử nghiệm về độc tính trên các lồi sinh vật. Ngày nay, máy cơ quay chân không thường được sử dụng rộng rãi để loại bỏ dung môi khỏi cao chiết bằng phương pháp bay hơi
22
dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ sôi, nhiệt độ bay hơi của các dung môi. Nghiên cứu của Davea cho thấy ảnh hưởng hóa sinh của dung mơi sử dụng trong chiết tách đến các lồi sinh vật có ích trong mơi trường như tảo lục Chlorella emersonii, cá Salmo
gairdneri, hai loài vi khuẩn phân hủy xenlulozo như Cellulomonas sp. và Sporocytophaga myxococcoides [73]. Các dung môi ức chế sinh trưởng, ảnh hưởng
đến quá trình sinh sản của cá bằng cách tác động gián tiếp đến nội tiết tố [74].
Nhiệt độ
Trong nhiều nghiên cứu, cao chiết cần phải bảo quản ở nhiệt độ thấp đến 40C
[55] hoặc thấp hơn -5 đến -10 0C cho đến khi sử dụng trong thực nghiệm [75]. Dưới
ảnh hưởng của nhiệt độ cao, cao chiết có thể bị phân hủy và mất hoặc yếu đi hoạt tính kháng khuẩn. Theo Gibson và cộng sự [76] khi mẫu rơm được xử lý nhiệt bằng cách hấp thanh trùng thì khơng cịn khả năng ức chế sinh trưởng của M. aeruginosa. Tương tự, Yan xử lý mẫu cao chiết từ rễ cây Ephedra equisetina tại nhiệt độ 35 0C trong thời gian 7 ngày không quan sát thấy sự khác biệt giữa các mẫu thực nghiệm và mẫu đối
chứng (p>0,05) [59].
Ánh sáng
Ánh sáng ảnh hưởng đến cấu trúc của các hợp chất thiên nhiên từ đó ảnh hưởng đến hoạt tính kháng khuẩn của chúng [59]. Các cao chiết thực vật thường được bảo quản trong bóng tối, tránh ánh sáng hoặc ánh nắng tác động trực tiếp [55].