Lectin và polypeptide:
Peptides được dùng để ức chế vi sinh vật được nghiên cứu và cơng bố đầu tiên vào năm 1942. Peptides được tích điện dương và cĩ chứa liên kết cầu disulfua.
Chất kháng khuẩn thực vật Trang 31 Cơ chế kháng khuẩn là do cĩ 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 đĩ chúng cịn phá vỡ màng tế bào, cản trở sự trao đổi chất và ảnh hưởng tới các thành phần tế bào chất. Gần đây cĩ nhiều nghiên cứu về anti-HIV peptides và lectin, về sự ức chế các vi khuẩn và nấm bởi các đại phân tử, chẳng hạn như từ các Amaranthus thân thảo. Một số loại cây thân thảo như cây bạc hà, rau dền, húng chanh, dừa cạn đã đước sử dụng từ rất lâu.
Hình 42Hình 2.41: Cây húng chanh
Hình 43Hình 2.42: Dừa cạn
Hình 44Hình 2.43: Rau dền
Thionins là peptide thường được tìm thấy trong lúa mạch và lúa mì và bao gồm 47 amino acid. Chúng là những chất ức chế nấm men, gram âm và vi khuẩn Gram dương. Thionins AX1 và AX2 cĩ trong củ cải đường cĩ tác dụng chống lại nấm nhưng cĩ tác dụng ức chế vi khuẩn. Fabatin là một loại peptide cĩ trong đậu fava, cĩ cấu trúc liên quan tới -thionins từ ngũ cốc và nĩ ức chế E. coli, P. aeruginosa, và Enterococcus hirae nhưng khơng ức chế Candida hoặc
Saccharomyces.
Các phân tử lectin cĩ cấu trúc lớn, trong đĩ bao gồm mannose là một loại lectin cụ thể từ thực vật, MAP30 từ trái khổ qua, GAP31 từ Gelonium multiflorum, và jacalin, chúng ức chế sự phát triển của virus (HIV, cytomegalovirus), cơ chế là do sự ngăn cản lẫn nhau của virut với sự cấu thành tế bào chủ. Điều đĩ nhấn mạnh rằng các phân tử và các hợp chất cĩ thể ngăn cản sự bám dính sẽ khơng được phát hiện bằng cách sử dụng kháng sinh thực vật thơng thường bằng sự rây sàng, thậm chí ngay cả với những phép thử sinh học biện pháp cất phân đoạn.
Chất kháng khuẩn hỗn hợp:
Chất kháng khuẩn thực vật Trang 32 răng miệng viện trợ (thay bàn chải đánh răng). Những chewing stick được tạo từ các lồi thực vật khác nhau, và trong một stick thì thành phần hĩa học cĩ thể khơng đồng nhất. Chiết xuất thơ của một số lồi thực vật được sử dụng cho việc tạo ra những sản phẩm này, Serindeia werneckei, ức chế các tác nhân gây bệnh nha chu Porphyromonas gingivalis và Bacteroides melaninogenicus. Thành phần cĩ tác dụng ức chế vi khuẩn của chewing stick Nigeria đã được tìm thấy bao gồm nhiều alkaloid. Cho dù các hợp chất này được sử dụng lâu dài trong sự phát triển đi lên đất nước, cĩ thể tìm thấy sự sử dụng ở phương Tây nhưng vẫn chưa được biết đến rộng rãi trên tồn thế giới.
Đu đủ (Carica đu đủ) cĩ chứa nhiều lượng sữa nhựa, thường được gọi là cao su, là một hỗn hợp phức tạp của nhiều hĩa chất. Chiếm nhiều nhất trong các hợp chất đĩ là papain, một loại enzyme quan trọng cĩ tác dụng thủy phân Protein. Một số alkaloid, carpaine cũng được tìm thấy. Terpenoid cũng là một chất quan trọng và cũng cĩ đặc tính kháng khuẩn. Osato đã tìm thấy rằng nhựa mủ cĩ tác dụng kìm hãm được vi khuẩn B.subtilis, Enterobacter cloacae, E. coli,
Salmonella typhi, Staphylococcus aureus, và Proteus vulgaris.
Ayurveda là một phương pháp chữa bệnh, điều trị vết thương ở Ấn Độ nhưng nĩ khơng được biết tới nhiều tại Hoa Kỳ. Ayurvedic được tạo nên từ những chiết xuất của thực vật, ví dụ như bạch đậu khấu và quế.
Hình 45Hình 2.44: Cây bạch đậu khấu và hạt
Ayurveda cĩ thể được tạo từ một lồi thực vật hoặc cĩ thể được pha trộn từ hàng trăm cây thuốc khác nhau. Các loại thuốc cĩ tên trữ tình, như Ashwagandha (Withania somnifera root), Cauvery 100 (một loại hỗn hợp), và Livo-vet. Các loại thuốc này được dùng để điều trị cho động
Chất kháng khuẩn thực vật Trang 33 vật cũng như con người. Ngồi hoạt động kháng khuẩn, người ta đã tìm thấy cĩ antidiarrheal, sự miễn dịch, tác dụng chống ung thư, và điều trị tâm thần. Trong các nghiên cứu của Abana, một số cấu trúc của Ayurvedic, cĩ tác dụng làm giảm hiện tượng rối loạn nhịp tim. Hai loại vi sinh vật bị ức chể bởi Ayurvedic là Aspergillus spp và Propionibacterium acnes. (Các nghiên cứu đã được tiến hành với cơ thể sốnglà chuột, và vì thế khơng thể xác định được tác dụng đĩ là do sự kích thích dựa trên hoạt động đại thực bào trong cơ thể động vật hay là do tác dụng trực tiếp từ đặc tính kháng khuẩn).
Gần đây cĩ một số thơng tin về độc tính của các chế phẩm Ayurvedic, trong thành phần của chúng cĩ chứa một số kim loại gây tác dụng xấu đối với con người. Prpic-Majic đã tìm thầy cĩ một lượng chì khá cao trong máu của những người đã sử dụng Ayurvedi mà khơng theo một quy tắc nào.
Sáp ong là chiết xuất dầu thơ của nhựa thơm từ những cây khác nhau, nĩ thường được gọi là kẹo ong, vì ong mật thu thập nĩ từ cây. Thành phần hĩa học của nĩ rất phức tạp: như latexes đã được mơ tả ở trên, terpenoids, cũng như các chất flavonoid, axit benzoic và este, và axit phenolic thay thế và este. Cĩ sự tổng hợp axit cinnamic, giống với những chất từ kẹo ong, cĩ tác dụng ức chế hoạt động của hemagglutination virus cúm. Amoros thấy rằng sáp ong cĩ hoạt động chống đột biến của HSV-1, adenovirus loại 2, virus gây bệnh viêm miệng, và poliovirus. Hỗn hợp các hĩa chất, như được tìm thấy trong cao su và sáp ong, cĩ thể là synergistically. Trong khi các thành phần flavone và flavonol cĩ hoạt động tích cực trong sự cơ lập đối với HSV-1, nhiều flavonoid nuơi cấy đồng thời với loại virus này đã cĩ hiệu quả hơn so với các hĩa chất đơn giản. Tất nhiên, hỗn hợp cĩ nhiều khả năng chứa các thành phần độc hại, và chúng phải được điều tra kỹ lưỡng và được chuẩn hĩa trước khi phê duyệt để sử dụng trên cơ sở quy mơ lớn ở phương Tây.
Những hợp chất khác:
Nhiều phytochemicals khơng được đề cập ở trên đã được tìm thấy cũng cĩ đặc tính kháng sinh. Cĩ báo cáo về đặc tính kháng sinh kết hợp với polyamines (trong spermidine cụ thể), isothiocyanates, thiosulfinates , và glucosides.
Polyacetylenes rất cần thiết để đề cập tới và nghiên cứu. Cơ lập một hợp chất polyacetylene C17 từ Bupleurum salicifolium, một lồi thực vật cĩ nguồn gốc ở quần đảo Canary. Các hợp chất 8S-heptadeca-2(Z),9(Z)-diene-4,6-diyne-1,8-diol đã ức chế được S.aureus và B.subtilic nhưng khơng cĩ khản năng ức chế vi khuẩn gram âm hoặc nấm men. Acetylen và các hợp chất
Chất kháng khuẩn thực vật Trang 34 flavoinoid từ các thực vật truyền thống được sử dụng ở Brazin để điều trị bệnh sốt rét, sốt và rối loạn gan cũng đã được kết hợp với thuốc chống sốt rét và đã cho kết quả là hoạt động cĩ hiệu quả.
Rất nhiều bài viết về tác dụng rất tốt đối với cơ thể của các loại nước ép. Từ rất lâu, những người phụ nữ đã cho biết rằng uống nước trái cây để ngăn cản và thậm chí chữa bệnh nhiễm trùng đường tiểu. Trong những năm 1990, các nhà nghiên cứu thấy rằng các monosacharide như fructose cĩ trong các loại nước ép đã cĩ tác dụng cạnh tranh ức chế sự hấp thụ của E.coli gây bệnh cho các tế bào, biểu mơ đường tiết niệu,tác dụng đĩ cũng tương tự cho mannose. Các nhà nghiên cứu lâm sàng đã khẳng định tác dụng bảo vệ cơ thể của nước ép. Nhiều loại trái cây cĩ chứa đường fructose, tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đang tìm ra các hợp chất thứ hai từ nước ép cũng cĩ hoạt động gĩp phần vào việc kháng khuẩn.
Glucoside:
Theo nghĩa rộng, glucoside là những hợp chất hữu cơ tạo thành do sự ngưng tụ giữa một glucid (glucose) với một phân tử hữu cơ khác phi đường (aglucon) như rượu, acid, aldehyd, phenol, tannin với điều kiện nhĩm hydroxy bán acetal của phần đường phải tham gia vào sự ngưng tụ.
Theo quan niệm trên thì các oligosaccharid hoặc polysaccharid cũng là những glycosid và được gọi là “holosid”.
Theo quan niệm chặt chẽ, glycosid chỉ dùng cho những chất tạo thành do sự ngưng tụ giữa một phần là đường và một phần khơng phải đường do đĩ cĩ tên gọi là heterosid để phân biệt với holosid.
Phần khơng phải là đường được gọi là aglycon hoặc genin, cĩ cấu trúc hĩa học rất khác nhau, tác dụng sinh học phụ thuộc vào phần này.
Trước đây, khi nghiên cứu những heterosid đầu tiên, người ta thấy phần đường là glucose nên gọi là glucosid nhưng thật ra phần đường cĩ thể là những đường khác nhau ví dụ: rhamnose, galactose… nên từ glycosid hoặc heteroid được đề nghị thay thế từ glucosid. Tuy vậy từ glucosid cịn được dùng để gọi những glycosid mà cĩ phần đường là glucose cũng như từ rhamnosid để chỉ những glycosid mà phần đường là rhamnose, glactosid thì phần đường là galactose…
Trong trường hợp nhĩm OH bán acetal của phần đường ngưng tụ với nhĩm OH alcol hoặc phenol của aglycol tạo thành cầu nối oxy thì glycosid tạo thành thuộc loại O-glycosid. Nếu nhĩm OH bán acetal của phần đường ngưng tụ với một thiol thì tạo thành S-glycosid. Trong thực vật
Chất kháng khuẩn thực vật Trang 35 cịn cĩ N-glycosid là những glycosid cĩ nhĩm amin liên kết với phần đường và C-glycosid là những glycosid mà phần aglycon và phần đường kết nối với nhau theo dây nối C-C.
Để phân biệt với alcaloid, xu hướng hiện nay người ta dùng đuơi từ “osid” thay cho “in” để gọi tên các glycosid ví dụ rutin thì gọi rutosid, strophathin thì gọi strophanthosid… Tuy nhiên một số glycosid vẫn cịn giữ đuơi “in” ví dụ ouabain, daidzin. Tên của alycon thường cĩ đuơi từ “idin” ví dụ strophanthidin, “ein” ví dụ daidzein, “genin” ví dụ liquiritigenin.
O-Glycosid
Dây nối acetal. Chúng ta biết rằng những aldehyd cĩ thể tồn tại dưới dạng hydrat aldehyd
Khi hydrat aldehyd tác dụng với một phân tử hữu cơ khác cĩ nhĩm OH thì tạo thành bán acetal.
Nếu bán acetal tác dụng với một phân tử thứ hai cĩ OH thì tạo thành acetal.
Các ose cũng tạo được bán acetal và acetal. Thường thì các ose ở dạng bán acetal nội, ví dụ glucose thì cĩ dạng glucopyranose hoặc glucofuranose.
Chất kháng khuẩn thực vật Trang 36 Khi ose ở dạng bán acetal tác dụng với một hợp chất hữu cơ cĩ nhĩm OH khơng phải là đường thì tạo thành một loại acetal đặc biệt chính là glycosid
Phần đường: Nếu cùng một aglycon nhưng phần đường khác nhau thì tạo nên các glycosid khác nhau. Tùy theo cấu hình ở C-1 của đường mà cĩ thể cĩ hay -glycosid, ngồi ra tùy theo cấu tạo vịng pyran hay furan mà ta cĩ thêm đồng phân pyranosid hay furanosid. Ví dụ một glycosid đơn giản: methylglycosid (do glucose tác dụng với alcol methylic) tồn tại 4 dẫn chất: -methylglucopyranosid, - methylglucopyranosid, -methylglucofuranosid, - methylglucofuranosid. Trong các glycosid người ta hay gặp nhiều loại đường khác nhau nhưng đường D-glucose thì hay gặp nhất. trong các glycosid tim cịn cĩ các đường hiếm 2,6-desoxy như digitoxose, oleandrose…Cĩ khi trong phần đường người ta cịn gặp các acid uronic làm cho glycosid mang tính acid.
Chất kháng khuẩn thực vật Trang 37 Mạch đường cĩ thể là monosaccharid hoặc gồm nhiều đơn vị đường nối với nhau theo di hoặc trisaccharid (cĩ trường hợp đến 6 đơn vị). Mạch đường cĩ thể phân nhánh (hay gặp trong saponin). Khi phần aglycon cĩ 2 nhĩm OH trở lên thì cĩ thể cĩ 2 mạch đường tạo thành diglycosid hay bidesmosid (desmos cĩ nghĩa là mạch).
Phần aglycon: Phần này quyết định tác dụng sinh lý của glycosid. Tùy theo cấu tạo hĩa học người ta xếp thành từng nhĩm, ví dụ anthraglycosid là những glycosid cĩ phần aglycon cĩ nhân anthraquinon, xanthonglycosid cĩ nhân xanthon, iridoiglycosid cĩ nhân iridoid…
Aglycon thường là phần thân dầu nên rất ít tan trong nước. Ở dạng glycosid nhờ cĩ gắn phần đường mà dễ tan hơn nhờ đĩ được hịa tan trong dịch tế bào.
C-glycosid
C-glycosid là những glycosid mà phần đường được nối với aglycon theo dây nối C-C. Khi ngưng tụ phần đường với aglycon thì cả nhĩm OH bán acetal bị mất.
(CnH2n -1On -1)OH + HAr (CnH2n -1On -1)-Ar
Ví dụ puerarin là một C-glycosid cĩ trong sắn dây, barbaloin là glycosid cĩ trong lơ hội.
Hình 47Hình 2.46: Puerarin
Hình 48Hình 2.47: Barbaloin
Loại C-glycosid thường khĩ bị thủy phân ngay cả khi đun với dung dịch HCl hoặc H2SO4 lỗng ở 100oC trong vài giờ, C-glycosid cĩ phổ tử ngoại và hồng ngoại gần giống với O-glycosid tương ứng.
S-glycosid
S-glycosid cịn được gọi là thioglycosid hoặc những hợp chất glucosinolat. Ở đây dây nối glycosid đượ tạo thành do tác dụng giữa glucose và một thiol cĩ cơng thức chung:
Chất kháng khuẩn thực vật Trang 38 Các thioglycosid dưới tác dụng của enzym myrosinase (cịn gọi thio-D-glucosidase) thì cho hydrosulfat, một isothiocyanat (R-N=C=S) và -D-glucopyranose, X thường là kali.
Người a biết khoảng 50 thioglycosid phần lớn gặp trong họ Brassicaceae, Capparidaceae và Resedaceae. Các thioglycosid cĩ tác dụng kháng khuẩn. Lấy một vài chất làm ví dụ: sinigrin cĩ trong hắc giới tử Brassica nigra (L.) Kock., R=CH2=CH-CH2-X=K, sinalbin cĩ trong bạch giới tử.
N-glycosid
Các nucleosid là những N--D-glycosid, phần đường là ribose hoặc 2-desoxyribose, carbon anomer của đường nối với các gốc purin như adenin ở N-9 hoặc với các gốc pyrimidin như cytosin ở N-3. Các nucleosid tham gia vào thành phần cấu tạo của các acid nucleic. Crotonosid cĩ trong hạt ba đậu là một N-glycosid.
Gốc adenin Gốc cytosin Crotonosid
Pseudoglycosid
Cĩ một số trường hợp dây nối giữa phần đường và khơng đường là dây nối ester (khơng phải dây nối acetal). Loại này được gọi là pseudoglycosid, ví dụ asiaticosid là saponosid cĩ trong rau má (xem phần saponosid) hoặc tanin của ngũ bột tử (xem phần tanin)
Chất kháng khuẩn thực vật Trang 39
Chương 3: Ứng dụng
Bảng 1Bảng 3.1: Các loại thực vật chứa chất kháng khuẩn
Tên thơng thường
Tên khoa học Hợp chất Loại Hoạt động kháng
khuẩn
Độ độc tương đối
Cỏ linh lăng Medicago sativa Gram dương 2.3
Hạt tiêu Giamaica
Pimenta dioica Eugenol Essential oil Tổng thể 2.5
Cây lơ hội Aloe barbadensis, Aloe vera Latex Hỗn hợp Corynebacterium, Salmonella, Streptococcus, S. aureus 2.7
Táo Malus sylvestris Phloretin Flavonoid derivative
Tổng thể 3.0
Ashwagandha Withania somniferum
Withafarin A Lactone Bacteria, fungi 0.0
Aveloz Euphorbia
tirucalli
S. aureus 0.0
Cây bael Aegle marmelos Essential oil Terpenoid Fungi
Khổ qua Momordica
charantia
1.0 Cây hồng
liên gai
Berberis vulgaris Berberine Alkaloid Bacteria, protozoa
2.0 Cây húng quế Ocimum
basilicum
Essential oils Terpenoids Salmonella,
bacteria
2.5 Cây nguyệt
quế
Laurus nobilis Essential oils Terpenoids Bacteria, fungi 0.7 Cây trầu
khơng
Piper betel Catechols, eugenol Essential oils 1.0
Hạt tiêu đen Piper nigrum Piperine Alkaloid Fungi,
Lactobacillus, Micrococcus, E. coli,
E. faecalis
1.0
Chất kháng khuẩn thực vật Trang 40 Cây gỗ hồng mộc Schinus terebinthifolius Terebinthon Terpenoids 1.0
Buchu Barosma setulina Essential oil Terpenoid 2.0
Cây ngưu bàng
Arctium lappa Polyacetylene,
tannins, terpenoids Bacteria, fungi, viruses 2.3 Cây mao lương hoa vàng Ranunculus bulbosus Protoanemonin Lactone 2.0
Cây carum Carum carvi Coumarins Bacteria, fungi,
viruses Cascara sagrada Rhamnus purshiana Tannins Polyphenols Anthraquinone Viruses, bacteria, fungi 1.0 Cây đào lộn hột Anacardium pulsatilla
Salicylic acids Polyphenols P. acnes
Bacteria, fungi Cây thầu dầu Ricinus communis
Cây quế tích lan Cinnamomum verum Essential oils, others Terpenoids, tannins 2.0 Hoa cúc Matricaria chamomilla
Anthemic acid Phenolic acid M. tuberculosis, S. typhimurium, S. aureus, helminths 2.3 Cây ớt bột Capsicum annuum
Capsaicin Terpenoid Bacteria 2.0
Cây đinh hương
Syzygium aromaticum
Eugenol Terpenoid 1.7
Cây cơca Erythroxylum coca
Cocaine Alkaloid Gram-negative
and -positive
0.5 Cây khoản
đơng
Tussilago farfara 2.0
Cây rau mùi Coriandrum sativum
Bacteria, fungi Cây nam việt
quất
Vaccinium spp. Fructose Monosaccharide Bacteria Cây bồ cơng anh Taraxacum officinale C. albicans, S. cerevisiae 2.7 Cây thì là Anethum graveolens
Chất kháng khuẩn thực vật Trang 41 Cây thuộc họ hoa cúc Echinaceae angustifolia Cây khuynh điệp, cây bạch đàn Eucalyptus globulus Tannin Polyphenol Terpenoid Bacteria, viruses 1.5 Nhựa cây Campuchia Garcinia hanburyi Resin 0.5
Tỏi Allium sativum Allicin, ajoene Sulfoxide Sulfated terpenoids Cây nhân sâm Panax
notoginseng Saponins E. coli, Sporothrix schenckii, Staphylococcus, Trichophyton 2.7
Cây thảo mộc Gloriosa superba Colchicine Alkaloid 0.0
Cây thảo dược Hydrastis canadensis Berberine, hydrastine
Alkaloids Bacteria, Giardia
duodenale,
trypanosomes
2.0
Rau má Centella asiatica Asiatocoside Terpenoid M. leprae 1.7