28 tháng 08 năm 2024

Bộ môn Công nghệ Sinh học - Thực phẩm

Tóm tắt
Curcuma thorelii Gagnep. và Curcuma cotuana Luu, Škorničk. & H.Đ.Trần là những loài hiếm chỉ được tìm thấy ở Đông Nam Á. Nghiên cứu hiện tại là nghiên cứu đầu tiên khám phá thành phần hóa học và hiệu quả kháng khuẩn của chiết xuất acetone từ toàn bộ cây của hai loài này. Tổng cộng có 41 và 31 hợp chất đã được xác định trong chiết xuất của C. thorelii và C. cotuana bằng phương pháp sắc ký khí/phổ khối lượng. Theo đó, chiết xuất C. thorelii chứa chủ yếu (E)-labda-8(17),12-diene-15,16-dial (33,37%), vitamin E (12,33%), phytol (9,83%) trong khi chiết xuất C. cotuana chứa chủ yếu (E)-labda-8(17),12-diene-15,16-dial (14,58%), axit n-hexadecanoic (10,96%), 3,7,11,15-tetramethylhexadec-2-en-1-yl acetate (8,13%), γ-sitosterol (7,97%). Hơn nữa, kết quả từ thử nghiệm khuếch tán đĩa đã cho thấy chiết xuất acetone của C. thorelii có hiệu quả ức chế đối với 5 trong số 10 chủng vi khuẩn gây bệnh như Bacillus cereus (ATCC 11778), Listeria monocytogenes (ATCC 19111), Staphylococcus aureus (ATCC 25923), S. aureus (ATCC 29213) và S. saprophyticus (BAA750), trong khi chiết xuất acetone của C. cotuana chỉ có hiệu quả chống lại B. cereus. Kết quả thu được cho thấy các chiết xuất acetone của C. thorelii và C. cotuana có nhiều hợp chất hoạt tính sinh học có giá trị cũng như hoạt tính kháng khuẩn đầy hứa hẹn, đặt nền tảng tốt cho việc phát triển các sản phẩm dược phẩm trong tương lai.

Giới thiệu
Chi Curcuma bao gồm khoảng 108 loài phân bố rộng rãi ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, đặc biệt là ở miền Bắc Úc, Malaysia, Thái Lan, Đông Dương, Ấn Độ và Việt Nam [1,2]. Các nghiên cứu trước đây đã ghi nhận khoảng 29 loài Curcuma trong hệ thực vật Việt Nam [2-4]. Một số loài Curcuma đã được sử dụng thương mại nhờ vào đặc tính hương liệu và bảo quản tốt [1], cũng như sử dụng trong y học cổ truyền để điều trị áp xe, tiêu chảy, vết thương nhiễm trùng, khí hư, viêm phổi, các bệnh phế quản và vết cắn của côn trùng [5] Hơn nữa, các hợp chất hoạt tính sinh học và các hoạt động sinh học của nhiều loài Curcuma đã được nghiên cứu thực nghiệm [6-10].
Ví dụ, xanthorrhizol, một thành phần hoạt tính sinh học được chiết xuất từ thân rễ của Curcuma xanthorrhiza đã được chứng minh có hiệu quả chống lại sự phát triển của màng sinh học Candida albicans [6]. Tinh dầu chiết xuất từ C. xanthorrhiza đã được báo cáo có hoạt tính gây độc tế bào đối với dòng tế bào ung thư vú YMB-1 [7]. Các chiết xuất từ Curcuma longa và hợp chất hoạt tính sinh học chính của chúng, curcumin, có khả năng chống ký sinh trùng và chống viêm khi được sử dụng bằng đường tiêm hoặc đường uống trong các mô hình động vật [10]. Gần đây, một nghiên cứu đã tiết lộ rằng tinh dầu của Curcuma gracillima chứa nhiều hợp chất hoạt tính sinh học như α-cucumene, caryophylene, allo-aromadendrene, caryophylene oxide, 3-carene, và α-pinene [9].

Vật liệu nghiên cứu
⦁ Thu thập mẫu thực vật:
Mẫu cây toàn bộ của Curcuma cotuana được thu thập từ huyện Tây Giang, tỉnh Quảng Nam, Việt Nam, và Curcuma thorelii được thu thập từ Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu-Phước Bửu, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, Việt Nam. Các mẫu cây đối chứng của C. cotuana và C. thorelii đã được lưu giữ tại Phòng Tiêu bản thuộc Bộ môn Sinh thái và Tiến hóa, Khoa Sinh học & Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (PHH) với số hiệu tiêu bản lần lượt là Van HT 132b và Van HT 132c (Hình 1).
Curcuma thorelii Gagnep. lần đầu tiên được phát hiện ở Lào bởi Gagnepain vào năm 1907. Cho đến nay, loài cây này chỉ được tìm thấy ở Lào, Campuchia, Thái Lan và Việt Nam (11). Trong khi đó, mẫu vật đầu tiên của Curcuma cotuana Luu, Škorničk. & H.Đ.Trần được thu thập từ tỉnh Quảng Nam, Việt Nam vào năm 2017 (12). Cho đến nay, chỉ có một nghiên cứu về thành phần hóa học và tác dụng kháng khuẩn của tinh dầu C. thorelii đã được thực hiện (13). Vì vậy, nghiên cứu này là nghiên cứu đầu tiên khám phá thông tin về thành phần hóa học và đặc tính sinh học của các chiết xuất acetone từ C. thorelii và C. cotuana, qua đó nâng cao tiềm năng của chúng, đặc biệt trong các ứng dụng y học.
⦁ Các chủng vi khuẩn dùng trong nghiên cứu
Năm chủng vi khuẩn Gram dương gồm Bacillus cereus (ATCC 11778), Listeria monocytogenes (ATCC 19111), Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Staphylococcus aureus (ATCC 29213), Staphylococcus saprophyticus (BAA750) và các vi khuẩn Gram âm gồm Escherichia coli (ATCC 25922), Klebsiella pneumoniae (ATCC 13883), Salmonella enteritidis (ATCC 13072), Salmonella typhimurium (ATCC 13311), Shigella flexneri (ATCC 9199) được sử dụng để xác định hoạt tính kháng khuẩn của các chiết xuất từ C. thorelii và C. cotuana.

Kết quả

Hình 1: Hai loài Curcuma trong nghiên cứu này. C. thorelii: A. toàn bộ cây, B. hoa;
C. cotuana: C. hoa, D. toàn bộ cây.
Bảng 1: Thành phần của chiết xuất acetone từ C. thorelii và C. cotuana

Hình 2: Sắc ký khí của chiết xuất acetone từ C. thorelii (A) và C. cotuana (B)

Bảng 2: Vùng ức chế của chiết xuất acetone thu được từ C. thorelii và C. cotuana

Kết luận
Trong nghiên cứu này, 41 và 31 hợp chất hóa học đã được xác định thành công trong các chiết xuất acetone của C. thorelii và C. cotuana tương ứng. Chiết xuất từ C. thorelii chứa nhiều (E)-labda-8(17),12-diene-15,16-dial (33,37%), vitamin E (12,33%), phytol (9,83%), squalene (9,62%), γ-sitosterol (5,63%) trong khi (E)-labda-8(17),12-diene-15,16-dial (14,58%), axit n-hexadecanoic (10,96%), 3,7,11,15-tetramethylhexadec-2-en-1-yl acetate (8,13%) là các hợp chất chính trong chiết xuất từ C. cotuana. Không có chủng vi khuẩn Gram âm nào bị ức chế bởi hai chiết xuất acetone này. Chiết xuất từ C. thorelii được tìm thấy có hiệu quả chống lại cả 5 chủng vi khuẩn Gram dương bao gồm B. cereus, L. monocytogenes, S. aureus (ATCC 25923), S. aureus (ATCC 29213) và S. saprophyticus, trong khi chiết xuất từ C. cotuana chỉ được phát hiện có hiệu quả cao chống lại B. cereus. Curcuma thorelii và C. cotuana là những loài hiếm và có quần thể tương đối nhỏ được tìm thấy ở rất ít vùng của Việt Nam. Để đảm bảo sự phát triển và bảo tồn các loài này, một số ít mẫu đã được thu thập và công việc tiếp theo của chúng tôi là nhân giống hai loài này để có được nguồn mẫu phong phú hơn. Nghiên cứu này chỉ là bước đầu cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn và đặt nền tảng tốt cho các ứng dụng trong tương lai của C. cotuana và C. thorelii trong các sản phẩm dược phẩm và các lĩnh vực liên quan khác.
Nguồn: Van, H. T., Tran, M. D., Tran, T. K. N., Nguyen, H. T. D., Nguyen, N. A., Huynh, N. T. A., ... & Pham, T. V. (2023). Chemical profiles and antibacterial activity of acetone extract of two Curcuma species from Vietnam. Plant Science Today, 10(2), 83-89.

Tài liệu tham khảo:
[1] Rahaman M, Rakib A, Mitra S, Tareq A, Emran T, Shahid-UdDaula A et al. The Genus Curcuma and Inflammation: Overview of the Pharmacological Perspectives. Plants 2021;63(10):2020. https://doi.org/10.3390/plants10010063.
[2] Leong-Škorničková J, Ly NS, Nguyen QB. Curcuma arida and C. sahuynhensis, 2 new species from subgenus Ecomata (Zingiberaceae) from Vietnam. Phytotaxa. 2015;192(3):181-9. https://doi.org/10.11646/phytotaxa.192.3.4.
[3] Pham HH. An Illustrated Flora of Vietnam. Vol. 3. Araceae. Young Publishing House, Ho Chi Minh City; 2000.
[4] Nguyen QB. Zingiberaceae-Flora of Vietnam. Science and Technology Publishing, Ha Noi; 2017.
[5] Akarchariya N, Sirilun S, Julsrigival J, Chansakaowa S. Chemical profiling and antimicrobial activity of essential oil from Curcuma aeruginosa Roxb., Curcuma glans K. Larsen & J. Mood and Curcuma cf. xanthorrhiza Roxb. collected in Thailand. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 2017; 7(10): 881-85. https://doi.org/10.1016/j.apjtb.2017.-09.009.
[6] Rukayadi Y, Hwang JK. In vitro activity of xanthorrhizol isolated from the rhizome of Javanese turmeric (Curcuma xanthorrhiza Roxb.) against Candida albicans biofilms. Phytotherapy Research. 2013;27(7):1061-66. https://doi.org/10.1002/ptr.4834.
[7] Udin Z. Sitotoksisitas Xanthorrhizol Dari Minyak Atsiri Rimpang Curcuma Xanthorrhiza Roxb. Terhadap Sel Kanker Payudara YBM-1. Jurnal Kimia Terapan Indonesia. 2013;15(1):23-19. https://doi.org/10.14203/jkti.v15i1.101.
[8] Araujo C, Leon L. Biological activities of Curcuma longa L. Memórias do Instituto Oswaldo Cruz. 2001;96:723-28. https://doi.org/10.1590/S0074-02762001000500026.
[9] Van HT, Phan UTX, Doan VD, Le VS. Chemical Constituents of Essential Oil from Rhizomes and Aerial Parts of Curcuma gracillima. Chemistry of Natural Compounds. 2021;57(3):569-71. https://doi.org/10.1007/s10600-021-03419-6.
[10] Azeez TB, Lunghar J. Antiinflammatory effects of Turmeric (Curcuma longa) and Ginger (Zingiber officinale). Inflammation and Natural Products. 2021:127-46. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819218-4.00011-0.
[11] Leong‐Škorničková J, Šída O, Tran HD. Curcuma pygmaea sp.nov. (Zingiberaceae) from Vietnam and notes on two related species C. parviflora and C. thorelii. Nordic Journal of Botany. 2014;32(1):119-27. https://doi.org/10.1111/njb.91749
[12] Luu HT, Tran HD, Nguyen TQT, Leong‐Škorničková J. Curcuma cotuana sp. nov. (Zingiberaceae: Zingibereae) from central Vietnam. Nordic Journal of Botany. 2017;35(5):-552-56. https:// doi.org/10.1111/njb.01594
[13] Van HT, Luu LT, Pham TV, Tran MD, Nguyen TKN, Le VS, Nguyen QH, Le TT, Nguyen PN. Chemical constituents and antibacterial activity of essential oils of Curcuma thorelii Gagnep. (Zingiberaceae). Chem Nat Compd. 2023;59(1):176-179. https:// doi.org/10.1007/s10600-023-03947-3