Luận văn thạc sĩ về tác dụng sinh học của polysaccharide từ lá cây thanh táo (Justicia gendarussa)

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu phân lập và đánh giá một số tác dụng sinh học của polysaccharide từ lá cây thanh táo justicia, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp

• Tác giả: Hoàng Duy Tăng
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Thị Lan
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Phân Lập Và Đánh Giá Một Số Tác Dụng Sinh Học Của Polysaccharide Từ Lá Cây Thanh Táo (Justicia Gendarussa Burm F.)
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về Polysaccharide
• 1.2. Vai trò sinh học và tác dụng của polysaccharide thực vật
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.3. Hóa chất, thiết bị
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5. Xử lý nguyên liệu
• 2.6. Nghiên cứu các điều kiện thích hợp để chiết xuất polysaccharide bằng phương pháp siêu âm
• 2.7. Chiết xuất polysaccharide theo phương pháp thông thường có khuấy trộn
• 2.8. Các phản ứng định tính polysaccharide
• 2.9. Định lượng polysaccharide bằng phương pháp phenol-sunfuric acid
• 2.10. Phương pháp tinh sạch polysaccharide
• 2.11. Xác định ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến chất lượng chế phẩm polysaccharide
• 2.12. Phương pháp nghiên cứu một số tác dụng sinh học của polysaccharide tinh sạch từ cây Thanh táo
• 2.13. Phân tích thống kê
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Định tính polysaccharide từ dịch chiết lá cây Thanh táo
• 3.2. Nghiên cứu các điều kiện thích hợp chiết xuất polysaccharide bằng phương pháp siêu âm
• 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất chiết xuất polysaccharide
• 3.4. Ảnh hưởng của tần số sóng siêu âm đến khả năng chiết xuất polysaccharide
• 3.5. Xác định tỷ lệ (nguyên liệu/dung môi) và thời gian thích hợp chiết xuất polysaccharide
• 3.6. So sánh chiết xuất polysaccharide bằng phương pháp siêu âm và phương pháp thông thường
• 3.7. Tinh sạch polysaccharide
• 3.7.1. Tinh sạch sơ bộ polysaccharide bằng TCA
• 3.7.2. Tinh sạch bằng sắc ký qua cột DEAE-cellulose
• 3.7.3. Tinh sạch bằng sắc ký qua cột Sephadex G100
• 3.7.4. Đánh giá độ tinh sạch của chế phẩm polysaccharide
• 3.7.5. Sơ đồ tinh sạch polysaccharide TT
• 3.8. Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến chất lượng của chế phẩm polysaccharide TT
• 3.9. Nghiên cứu một số tác dụng sinh học của polysaccharide tinh sạch
• 3.9.1. Đánh giá hoạt tính độc tố của polysaccharide đến khả năng sống của tế bào macrophage
• 3.9.2. Đánh giá ảnh hưởng của polysaccharide đến sự giải phóng các cytokine tiền viêm và viêm
• 3.9.3. Xác định hoạt tính kháng khuẩn của polysaccharide
• 3.9.4. Đánh giá hoạt tính độc tố của polysaccharide đến khả năng sống của tế bào nguyên sợi da người
• 3.9.5. Đánh giá tác dụng làm lành vết thương của TT trên tế bào nguyên sợi da người
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về Polysaccharide

Polysaccharide là các hợp chất cao phân tử, bao gồm từ hai đến nhiều gốc monosaccharide kết hợp với nhau. Chúng được chia thành hai nhóm chính: Oligosaccharide và Polysaccharide. Oligosaccharide thường không quá 10 gốc monosaccharide, trong khi polysaccharide có khối lượng phân tử lớn hơn và có thể chứa nhiều loại monosaccharide khác nhau. Một số polysaccharide thực vật nổi bật như tinh bột, cellulose, và pectin đóng vai trò quan trọng trong đời sống thực vật và có nhiều hoạt tính sinh học giá trị. Tinh bột, ví dụ, là polysaccharide dự trữ chính trong thực vật, được cấu tạo từ amylose và amylopectin, trong khi cellulose là thành phần chính của màng tế bào thực vật. Các polysaccharide này không chỉ có vai trò sinh học mà còn có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

1.1. Vai trò sinh học và ý nghĩa kinh tế

Polysaccharide không chỉ là nguồn năng lượng dự trữ mà còn đóng vai trò cấu trúc trong tế bào thực vật. Chúng giúp duy trì áp suất thẩm thấu và tham gia vào các phản ứng miễn dịch của thực vật. Về mặt kinh tế, polysaccharide được ứng dụng trong ngành dược phẩm như tá dược và trong ngành thực phẩm như chất tạo gel. Ví dụ, pectin được sử dụng trong sản xuất bánh kẹo và có tác dụng làm thuốc cầm máu. Những ứng dụng này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần cải thiện sức khỏe con người.

II. Phân lập polysaccharide từ lá cây thanh táo Justicia gendarussa Burm f

Quá trình phân lập polysaccharide từ lá cây thanh táo được thực hiện thông qua các phương pháp chiết xuất hiện đại, bao gồm chiết xuất bằng siêu âm. Phương pháp này không chỉ nâng cao hiệu suất chiết xuất mà còn bảo toàn được các hoạt tính sinh học của polysaccharide. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng điều kiện chiết xuất như nhiệt độ, thời gian và tần số sóng siêu âm đều có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất thu hồi polysaccharide. Việc tối ưu hóa các điều kiện này là cần thiết để đạt được sản phẩm có độ tinh khiết cao và hoạt tính sinh học tốt nhất.

2.1. Các phương pháp chiết xuất polysaccharide

Nghiên cứu đã áp dụng nhiều phương pháp chiết xuất khác nhau để so sánh hiệu quả, trong đó chiết xuất bằng siêu âm cho kết quả vượt trội hơn so với phương pháp truyền thống. Các thông số như tần số sóng siêu âm và tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đã được điều chỉnh để tối ưu hóa quá trình chiết xuất. Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng sóng siêu âm không chỉ làm tăng hiệu suất chiết xuất mà còn giúp bảo toàn các hoạt tính sinh học của polysaccharide, mở ra hướng đi mới trong nghiên cứu và ứng dụng thực vật y học.

III. Đánh giá tác dụng sinh học của polysaccharide

Polysaccharide từ lá cây thanh táo đã được nghiên cứu để đánh giá các tác dụng sinh học như kháng viêm, kháng khuẩn và khả năng làm lành vết thương. Các thí nghiệm cho thấy polysaccharide có khả năng kích thích hoạt động của tế bào macrophage, đồng thời làm giảm sự giải phóng các cytokine tiền viêm. Điều này cho thấy tiềm năng ứng dụng của polysaccharide trong điều trị các bệnh liên quan đến viêm và nhiễm trùng. Ngoài ra, polysaccharide cũng cho thấy khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ, mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm dược phẩm tự nhiên từ nguồn gốc thực vật.

3.1. Tác dụng kháng viêm và kháng khuẩn

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng polysaccharide có khả năng ức chế phản ứng viêm thông qua việc giảm sản xuất cytokine tiền viêm. Thí nghiệm trên tế bào cho thấy polysaccharide không chỉ an toàn mà còn có tác dụng tích cực trong việc làm giảm viêm. Hơn nữa, khả năng kháng khuẩn của polysaccharide cũng được khẳng định qua các thí nghiệm in vitro, cho thấy hiệu quả rõ rệt đối với nhiều chủng vi khuẩn gây bệnh. Điều này mở ra triển vọng cho việc phát triển các sản phẩm dược phẩm có nguồn gốc tự nhiên, an toàn và hiệu quả hơn trong điều trị bệnh.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Polysaccharide là nhóm hợp chất carbohydrate cao phân tử có vai trò quan trọng trong y học và công nghiệp dược liệu nhờ các tác dụng sinh học như kháng viêm, kháng khuẩn và làm lành vết thương. Theo ước tính, polysaccharide từ thực vật chiếm tỷ lệ lớn trong các hợp chất sinh học được nghiên cứu hiện nay. Cây Thanh táo (Justicia gendarussa Burm f.) là một cây thuốc quý thuộc họ Ô rô, được sử dụng trong dân gian để chữa đau xương, vàng da và ho sốt. Tuy nhiên, các nghiên cứu về cấu trúc và hoạt tính sinh học của polysaccharide từ cây này còn rất hạn chế, đặc biệt là tại Việt Nam.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm phân lập và tinh sạch polysaccharide từ lá cây Thanh táo với độ tinh khiết trên 80%, đồng thời đánh giá một số tác dụng sinh học như kháng viêm, kháng khuẩn và khả năng làm lành vết thương. Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 1 đến tháng 9 năm 2022 tại phòng thí nghiệm Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, sử dụng các phương pháp chiết xuất hiện đại như siêu âm để tối ưu hiệu suất thu nhận polysaccharide.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc khai thác nguồn dược liệu tự nhiên, cung cấp các chế phẩm polysaccharide chất lượng cao, an toàn và giá thành hợp lý, góp phần phát triển ngành công nghệ sinh học và y dược tại Việt Nam. Đồng thời, kết quả nghiên cứu cũng mở ra hướng đi mới trong ứng dụng polysaccharide từ cây Thanh táo trong điều trị các bệnh viêm nhiễm và tổn thương da.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về cấu trúc, tính chất và tác dụng sinh học của polysaccharide thực vật. Polysaccharide là các chuỗi dài monosaccharide liên kết với nhau qua liên kết glucoside, có thể là α-glucoside hoặc β-glucoside. Các khái niệm chính bao gồm:

• Polysaccharide thực vật: Bao gồm các loại như cellulose, pectin, tinh bột, gôm và chất nhầy, có vai trò cấu trúc và dự trữ năng lượng.
• Phản ứng viêm và vai trò của đại thực bào: Đại thực bào đóng vai trò trung tâm trong đáp ứng viêm, giải phóng các cytokine như TNF-α, IL-6, IL-8 và IL-10, điều hòa quá trình viêm và sửa chữa mô.
• Phương pháp chiết xuất siêu âm: Sử dụng sóng siêu âm để tăng hiệu quả chiết xuất polysaccharide nhờ tác động rung, nhiệt và hiện tượng tạo vỡ bọt khí (cavitation), giúp tăng tốc độ hòa tan và thu nhận hoạt chất.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Lá cây Thanh táo thu hái tại Hà Nội, xử lý và bảo quản theo quy trình chuẩn. Các mẫu được chiết xuất polysaccharide bằng phương pháp siêu âm và phương pháp thông thường có khuấy trộn để so sánh hiệu quả.
• Phân tích và tinh sạch: Hàm lượng polysaccharide được xác định bằng phương pháp phenol-sulfuric acid, protein được định lượng theo phương pháp Lowry. Tinh sạch polysaccharide thực hiện qua các bước tủa ethanol, loại protein bằng TCA, sắc ký trao đổi ion DEAE-cellulose và sắc ký gel Sephadex G100.
• Đánh giá tác dụng sinh học: Khả năng kháng khuẩn được kiểm tra bằng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch với nhiều chủng vi khuẩn và nấm men. Tác dụng trên tế bào được đánh giá qua khả năng sống sót của tế bào macrophage RAW264.7 và tế bào nguyên bào sợi da người, sử dụng phương pháp MTT. Sự giải phóng cytokine tiền viêm được đo bằng ELISA.
• Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 1 đến tháng 9 năm 2022, gồm các giai đoạn thu nhận mẫu, chiết xuất, tinh sạch, đánh giá hoạt tính sinh học và phân tích dữ liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Điều kiện chiết xuất polysaccharide tối ưu: Nhiệt độ chiết 60°C cho hàm lượng polysaccharide cao nhất (khoảng 40,4% polysaccharide trong chế phẩm). Tần số sóng siêu âm 25-30 kHz đạt hiệu suất chiết cao nhất, không khác biệt đáng kể giữa 2 tần số này (p>0,05). Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/50 (g/mL) và thời gian chiết 15 phút là điều kiện tối ưu, cho hàm lượng polysaccharide cao hơn so với các tỷ lệ và thời gian khác (p<0,05).

2. So sánh phương pháp chiết xuất: Phương pháp siêu âm rút ngắn thời gian chiết từ 2 giờ (phương pháp thông thường) xuống còn 15 phút, tiết kiệm khoảng 8 lần thời gian. Hàm lượng polysaccharide trong chế phẩm chiết siêu âm đạt 40,4 ± 0,6%, cao hơn đáng kể so với 37,5 ± 0,5% của phương pháp thông thường (p<0,05).

3. Tinh sạch polysaccharide: Tinh sạch sơ bộ bằng tủa ethanol 70% thu được khối lượng polysaccharide cao hơn so với tủa TCA 5% và 10% (4,3 ± 0,2 g/100 g nguyên liệu so với 3,1-3,5 g). Sắc ký trao đổi ion DEAE-cellulose phân tách polysaccharide thành hai đỉnh, trong đó đỉnh 1 chiếm phần lớn polysaccharide với độ tinh khiết đạt 80,4 ± 0,8%.

4. Hoạt tính sinh học: Polysaccharide tinh sạch không gây độc tế bào macrophage và nguyên bào sợi da người ở nồng độ lên đến 40 µg/mL. Polysaccharide ức chế đáng kể sự giải phóng các cytokine tiền viêm TNF-α, IL-6 và IL-8 trên tế bào RAW264.7 kích thích LPS, đồng thời tăng cường IL-10 – cytokine chống viêm. Ngoài ra, polysaccharide có hoạt tính kháng khuẩn với các chủng Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa và Escherichia coli. Tác dụng làm lành vết thương trên tế bào nguyên bào sợi da người được thể hiện qua tăng tốc độ hàn gắn vết rạch trong mô hình in vitro.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả chiết xuất polysaccharide từ lá Thanh táo bằng phương pháp siêu âm vượt trội so với phương pháp truyền thống nhờ tác động cơ học và nhiệt của sóng siêu âm, giúp phá vỡ cấu trúc tế bào và tăng tốc độ khuếch tán hoạt chất. Nhiệt độ 60°C là điểm cân bằng giữa hiệu suất chiết và hạn chế sự phân hủy polysaccharide, phù hợp với các nghiên cứu trên các loại thực vật khác.

Hoạt tính sinh học của polysaccharide từ Thanh táo tương đồng với các polysaccharide thực vật có tác dụng kháng viêm và kháng khuẩn đã được báo cáo, như polysaccharide từ cây Xuân Hoa đỏ thuộc họ Acanthaceae. Việc giảm giải phóng các cytokine tiền viêm và tăng IL-10 cho thấy polysaccharide có khả năng điều hòa đáp ứng viêm, có tiềm năng ứng dụng trong điều trị các bệnh viêm nhiễm mạn tính.

Kết quả kháng khuẩn và làm lành vết thương hỗ trợ cho việc sử dụng polysaccharide Thanh táo trong các sản phẩm dược liệu và mỹ phẩm chăm sóc da. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hàm lượng polysaccharide theo điều kiện chiết, đồ thị sắc ký DEAE-cellulose và biểu đồ nồng độ cytokine theo nồng độ polysaccharide.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng công nghệ siêu âm trong chiết xuất polysaccharide: Khuyến nghị các cơ sở sản xuất dược liệu áp dụng phương pháp siêu âm với điều kiện 60°C, tần số 25-30 kHz, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/50 và thời gian 15 phút để nâng cao hiệu quả chiết xuất, giảm chi phí và thời gian sản xuất.

2. Phát triển sản phẩm dược liệu từ polysaccharide Thanh táo: Đề xuất nghiên cứu sâu hơn về công thức bào chế thuốc hoặc mỹ phẩm có chứa polysaccharide tinh sạch nhằm khai thác tác dụng kháng viêm, kháng khuẩn và làm lành vết thương, hướng tới thị trường trong nước và xuất khẩu trong vòng 2-3 năm tới.

3. Nghiên cứu cơ chế tác động sinh học: Khuyến khích các nhóm nghiên cứu tiếp tục phân tích cấu trúc hóa học chi tiết của polysaccharide và cơ chế điều hòa cytokine để phát triển các liệu pháp điều trị viêm hiệu quả hơn.

4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Các viện nghiên cứu và trường đại học nên tổ chức các khóa đào tạo về kỹ thuật chiết xuất siêu âm và tinh sạch polysaccharide cho các doanh nghiệp dược liệu nhằm thúc đẩy ứng dụng rộng rãi công nghệ này.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ sinh học, dược học: Có thể sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo về kỹ thuật chiết xuất polysaccharide, phương pháp tinh sạch và đánh giá hoạt tính sinh học.

2. Doanh nghiệp sản xuất dược liệu và mỹ phẩm thiên nhiên: Tham khảo để áp dụng công nghệ chiết xuất siêu âm, phát triển sản phẩm chứa polysaccharide từ cây Thanh táo với hiệu quả cao và chi phí hợp lý.

3. Bác sĩ và chuyên gia y học cổ truyền: Nắm bắt thông tin khoa học về tác dụng sinh học của polysaccharide Thanh táo, hỗ trợ tư vấn và phát triển các liệu pháp điều trị an toàn, hiệu quả.

4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách y tế, dược phẩm: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các chính sách khuyến khích phát triển dược liệu tự nhiên, thúc đẩy nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sinh học trong ngành y dược.

Câu hỏi thường gặp

1. Polysaccharide là gì và tại sao lại quan trọng trong y học?
   Polysaccharide là các chuỗi dài monosaccharide liên kết với nhau, có vai trò quan trọng trong tăng cường miễn dịch, kháng viêm và làm lành vết thương. Ví dụ, polysaccharide từ nấm Lentinula edodes đã được chứng minh có tác dụng chống ung thư và tăng miễn dịch.

2. Phương pháp chiết xuất siêu âm có ưu điểm gì so với phương pháp truyền thống?
   Siêu âm giúp phá vỡ cấu trúc tế bào, tăng tốc độ khuếch tán hoạt chất, rút ngắn thời gian chiết xuất từ 2 giờ xuống còn 15 phút, đồng thời tăng hàm lượng polysaccharide thu được và giảm chi phí năng lượng.

3. Polysaccharide từ cây Thanh táo có tác dụng sinh học nào nổi bật?
   Polysaccharide tinh sạch từ lá Thanh táo có khả năng ức chế các cytokine tiền viêm như TNF-α, IL-6, IL-8, đồng thời tăng IL-10 chống viêm, kháng khuẩn với nhiều chủng vi khuẩn gây bệnh và thúc đẩy làm lành vết thương trên tế bào da.

4. Làm thế nào để đánh giá độc tính của polysaccharide trên tế bào?
   Độc tính được đánh giá bằng phương pháp MTT, đo khả năng sống sót của tế bào macrophage và nguyên bào sợi da người sau khi xử lý polysaccharide. Kết quả cho thấy polysaccharide không gây độc ở nồng độ lên đến 40 µg/mL.

5. Có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu này vào sản xuất dược liệu không?
   Hoàn toàn có thể. Phương pháp chiết xuất siêu âm và tinh sạch polysaccharide đã được tối ưu, phù hợp để áp dụng trong sản xuất quy mô công nghiệp, giúp tạo ra các sản phẩm dược liệu chất lượng cao, an toàn và hiệu quả.

Kết luận

• Phương pháp chiết xuất siêu âm ở 60°C, tần số 25-30 kHz, tỷ lệ 1/50 (g/mL) và thời gian 15 phút là điều kiện tối ưu để thu nhận polysaccharide từ lá cây Thanh táo với hàm lượng cao và chất lượng tốt.
• Polysaccharide tinh sạch đạt độ tinh khiết trên 80%, không gây độc tế bào và có tác dụng kháng viêm, kháng khuẩn, đồng thời thúc đẩy làm lành vết thương.
• Kết quả nghiên cứu góp phần bổ sung kiến thức khoa học về polysaccharide từ cây thuốc quý Việt Nam, mở ra hướng phát triển sản phẩm dược liệu tự nhiên.
• Đề xuất ứng dụng công nghệ siêu âm trong sản xuất polysaccharide và phát triển các sản phẩm điều trị viêm, tổn thương da trong vòng 2-3 năm tới.
• Khuyến khích các nghiên cứu tiếp theo tập trung vào cơ chế tác động sinh học và mở rộng ứng dụng polysaccharide Thanh táo trong y học và công nghiệp dược phẩm.

Hãy bắt đầu áp dụng công nghệ chiết xuất siêu âm để khai thác tiềm năng polysaccharide từ cây Thanh táo, góp phần nâng cao giá trị dược liệu Việt Nam và cải thiện sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về Polysaccharide Polysaccharide là các saccharide bao gồm từ hai đến nhiều gốc đường đơn kết hợp với nhau. Polysaccharide được chia thành 2 phân nhóm: Oligosaccharide và Polysaccharide. Oligosaccharide Oligosaccharide bao gồm không quá 10 gốc monosaccharide kết hợp với nhau bằng liên kết O-glucoside.

Oligosaccharide phổ biến nhất là nhóm disaccharide bao gồm các đường kép điển hình. Ngoài disaccharide còn có trisaccharide, tetrasaccharde… Các disaccharide phổ biến là mantose, lactose và saccatose. Ví dụ: + Mantose (còn gọi là đường mạch nha), được cấu tạo từ 2 phân tử α-D- glucose. Liên kết glucoside được tạo thành giữa một OH- glucoside với OH ở C4 của gốc glucose thứ hai.

Do đó phân tử mantose vẫn còn chứa một nhóm OH-glucoside tự do, nên vẫn giữ được tính khử. + Saccharide (đường mía) được cấu tạo từ α-D-glucose và β-D-glucose. Hai monosaccharide này kết hợp với nhau qua liên kết glucoside được tạo thành giữa hai nhóm OH- glucoside của chúng. Vì vậy sucrose không có tính khử, sucrose hòa tan tốt trong nước.

+ Trisaccharide phổ biến và được biết rõ hơn cả là rafinose. Rafinose được cấu tạo chủ yếu từ 3 monosaccharide là glucose và fructose. + Tetrasaccharide phổ biến được biết đến là stakiose cấu tạo từ 4 gốc monosaccharide, trong đó có 2 gốc α-D-galactose, một gốc α-D-glucose và một gốc β-D-glucose. + Stakiose và ranfinose không có tính khử vì tất cả các nhóm OH- glucoside đều tham gia tạo thành liên kết glucoside.

Polysaccharide Polysaccharide do nhiều gốc monosaccharide kết hợp với nhau có khối lượng phân tử lớn. Các monosaccharide trong phân tử polysaccharide có thể thuộc một hay nhiều loại khác nhau. Trong một số trường hợp các gốc monosaccharide có chứa các nhóm thế glucoside trong phân tử polysaccharide có thể là α-glucoside hoặc β-glucoside. Tên gọi polysaccharide phân theo tên của monosaccharide cấu tạo nên nó nhưng đổi đuôi ‘ose’ thành đuôi ‘an’.

Ví dụ: D-glucan, D-Fructan, D-galactan, D-galactoglucan. Những monosaccharide thường gặp trong phân tử polysaccharide là hexose (glucose, galactose, mantose) hoặc pentose (arabinose, xilose…). So với aldose thì cetose ít tham gia tạo thành phần polysaccharide hơn. Những polysaccharide chứa hơn 5-6 loại monosaccharide khác nhau rất ít gặp.

Tùy theo nguồn gốc tự nhiên, polysaccharide chia thành 3 nhóm lớn: Polysaccharide vi sinh vật, polysaccharide động vật và polysaccharide thực vật.  Các Polysaccharide thực vật điển hình [1] Trong tự nhiên polysaccharide thực vật có tầm quan trọng đặc biệt đối với cuộc sống và có nhiều hoạt tính sinh học có giá trị. Alginic acid là hợp phần chính của thành tế bào rong nâu. Alginic acid của các rong khác nhau về thành phần đơn phân, chúng đều chứa D-mannuronic acid và L-guluronic acid.

Các monosaccharide trong alginic acid kết hợp với nhau bằng liên kết 1-4-glucoside và tạo thành mạch thẳng. Thạch (agar) là một sunfate của polysaccharide tích tụ nhiều ở trong loại rong đỏ gồm 2 dạng polysaccharide: agarose và agaropectin. Agarose do D- galactopyranose và 3,6-anhydro L-galactopyranose tạo nên bằng liên kết 1-4 và liên kết 1-3- glucoside. Agaropectin khác với agarose về hàm lượng nhóm sunfate.

Cấu tạo chi tiết của agaropectin chưa được sáng tỏ. Thạch cũng như anginic acid có nhiều 5 ứng dụng trong công nghiệp dệt, công nghiệp thực phẩm và một số ngành sản xuất khác. Inulin là polysaccharide dự trữ của nhiều loại thực vật do D-fructose tạo nên và inulin chứa một polysaccharide có tên là fructan gồm các D-fructo furanose kết hợp với nhau bằng liên kết (2-1)-glucoside và tận cùng bằng một sucarose không khử. Inulin có nhiều nhất trong củ mẫu đơn (12%), rễ cải đắng (10%) cũng như trong cây họ nhà hòa thảo.

Inulin được người và động vật đồng hóa dễ dàng, dễ hòa tan trong nước nóng và khi để lạnh lắng xuống thành kết tủa. Inulin có khối lượng phân tử tương đối thấp (5000-6000) Da. Tinh bột là polysaccharide dự trữ chủ yếu trong thế giới thực vật. Là polysaccharide có cấu trúc hóa học phức tạp.

Sự phức tạp của cấu trúc phân tử các polysaccharide là nguyên nhân của tính không hòa tan của chúng. Tinh bột có đặc tính hòa tan dạng keo. Các dung dịch keo của tinh bột không bao gồm các hạt riêng rẽ mà là các micelle, bao gồm một lượng lớn phân tử. Tinh bột có nhiều trong quả, hạt (trong hạt thóc, ngô, lúa mì tinh bột chiếm 70%), củ và trái cây.

Tinh bột cũng có một ít trong lá (1-2%). Tinh bột gồm 2 cấu tử là amylose và amylopectin đều do các đơn vị glucose tạo nên. Trong amylose các gốc glucose kết hợp với nhau bằng liên kết α-1-4-glucoside tạo thành mạch thẳng. Amylopectin có cấu tạo nhánh, ở điểm phân nhánh các gốc glucose kết hợp với nhau bằng liên kết α-1-4-glucoside và liên kết phụ α-1-6-glucoside.

Amylose hòa tan dễ dàng trong nước ấm và trong dung dịch có độ nhớt không cao. Amylopectin chỉ hòa tan trong nước nóng khi có áp suất và trong dung dịch có độ nhớt rất cao. Amylose có phân tử lượng 10.000 Da, còn phân tử lượng của amylopectin lại xê dịch 50. Hóa tính đặc trưng nhất của tinh bột là phản ứng màu với iod.

Tinh bột tương tác với iod tạo màu xanh và đôi khi thấy màu đỏ [1]. Cellulose là polysaccharide có cấu trúc phổ biến nhất của thực vật và cũng là chất hữu cơ phổ biến nhất trên hành tinh của chúng ta. Hằng năm lượng 6 cellulose do cây trồng tổng hợp nên là 1011 tấn. Cellulose là thành phần chính của màng tế bào thực vật.

Cellulose chiếm 50% trong gỗ và 90% trong bông. Cellulose là glucan không phân nhánh, trong đó các gốc glucose kết hợp với nhau qua liên kết β-1-4-glucoside. Số gốc glucose trong cellulose xê dịch 50. Cellulose và dẫn xuất của nó có giá trị to lớn trong nhiều ngành (sợi, giấy sợi nhân tạo, chất dẻo, chất nổ.

Pectin là những polysaccharide có phân tử lớn mà phần tử chính của phân tử cấu tạo bởi polygalacturonic acid, do đó được xếp vào nhóm polyuronic. Pectin thường gặp trong các bộ phận của cây và tảo. Đặc biệt cùi trắng của một số cây họ cam quýt (rutaceate) như bưởi, cam, chanh chứa hàm lượng pectin rất cao, có thể lên đến 30%. Pectin được chia làm 2 loại: protopectin là dạng không hòa tan nằm trong thành tế bào và các lớp gian bào và pectin hòa tan có trong dịch tế bào.

Gôm và các chất nhầy: Gôm là những polysaccharide được tiết ra ở dạng dịch keo khô ở những vết nứt, vết chặt, lỗ đục sâu, như gôm từ cây Acacia verele mọc ở ven vùng sa mạc Ai cập. Gôm có nguồn gốc bệnh lý và sự tiết ra gôm là một phản ứng với điều kiện bất lợi [1]. Chất nhầy phần lớn là polysaccharide thuộc nhóm galactomannan, thường có cấu trúc mạch thẳng chủ yếu tạo bởi gốc D-manopyranose, kết hợp với nhau bằng mối liên kết β-1-4 nhưng cũng có mạch nhánh tạo bởi các D- galactopyranose (α-1-6). Chất nhầy là thành phần cấu tạo của tế bào bình thường.

Do cấu trúc của polysaccharide rất phức tạp cho nên việc nghiên cứu cấu trúc, tính chất của từng loại polysaccharide còn có nhiều khó khăn và còn rất hạn chế. Vai trò sinh học và tác dụng của polysaccharide thực vật 1.Vai trò sinh học và ý nghĩa kinh tế Vai trò sinh học của polysaccharide đối với cơ thể thực vật cũng tương tự như các polysaccharide trong cơ thể sống khác: 7 Polysaccharide giữ vai trò là chất dự trữ ở thực vật, như tinh bột trong tế bào chất, trong không bào và các cơ quan dự trữ, có nhiệm vụ giữ thế cân bằng áp suất thẩm thấu và quá trình trao đổi chất của tế bào sống. Chúng là thành phần cấu trúc chủ yếu của thành tế bào giữ vai trò bảo vệ: cellulose, hemicellulose, pectin… Polysaccharide ngoại bào giữ vai trò quan trọng trong các chức năng bảo vệ của thực vật như: chất nhầy ở các màng tế bào mặt ngoài rễ, chất dịch tiết ra khi khối mô bị tổn thương. Một số polysaccharide thực vật có tác dụng kìm hãm quá trình lắng tụ hồng cầu, một số glucoprotein có thành phần giống glucoprotein của huyết thanh tham gia vào các “phản ứng miễn dịch” của thực vật.

Một số lipopolysaccharide có thành phần giống lipopolysaccharide của vi khuẩn gram (-). Các chất trên cũng giữ vai trò trong phản ứng bảo vệ của thực vật. Do đó chứa 1 lượng lớn nhóm hydroxide (-OH) với đôi điện tử của nguyên tử oxy nên dọc theo phân tử polysaccharide có mật độ điện tử đậm đặc, điều đó làm dễ dàng tạo mối liên kết hydro giữa các phân tử làm bền cấu trúc bậc 2 của polysaccharide, đồng thời chúng dễ dàng liên kết với các phân tử biopolyme khác của tế bào. Về kinh tế polysaccharide được được sử dụng trong các ngành công nghiệp như: Dược liệu, thực phẩm.Trong ngành dược, tinh bột được sử dụng làm tá dược viên nén.

Để dễ tiêu hóa, người ta có thể chế loại tinh bột đã được rang lên, tinh bột đã được thủy phân 1 phần. Trong công nghệ thực phẩm, nhà máy thực phẩm Linh Xuân (thành phố Hồ Chí Minh) đã sản xuất maltodextrin dùng để cho vào sữa bột Dielac. Tinh bột còn được là nguyên liệu để sản xuất glucose, cồn ethylic, monosodium glutamate, bánh kẹo…[58] + Pectin là polyuronic mạch thẳng chủ yếu là polygalacturonic acid được dùng trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo. Trong dược phẩm, pectin được dùng làm thuốc cầm máu đường ruột, ngoài ra còn làm tác nhân nhũ hóa tốt khi kết hợp cùng với gôm Arabic.

8 + Gôm Arabic là chất tiết ra và để khô từ thân và cành của cây Acacia verek Guill va Perr. Gôm Arabic được sử dụng trong kĩ nghệ thực phẩm keo dán. Trong dược phẩm được dùng để bào chế các nhũ dịch và hỗn dịch. Bào chế các viên nén làm chất dính và chất làm rã (do có khả năng nở ra trong nước).

Bào chế các thuốc dạng viên, phiến, potio, một số kem bôi da. Gôm Arabic còn có tác dụng làm dịu tại chỗ nơi bị viêm như viêm họng, viêm dạ dày [59]. + Ngoài ra nhóm polysaccharide nhầy với cấu trúc phức tạp và đa dạng có vai trò quan trọng trong y học, dược học, công nghiệp thực phẩm. Tác dụng chữa bệnh của một số polysaccharide thực vật Nhiều vị thuốc chứa chất nhầy được dùng phổ biến trong y học cổ truyền có tác dụng tạo máu, chống viêm, chữa lành vết thương [4]… Trong những năm gần đây polysaccharide là những nhóm hợp chất rất được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm do các tác dụng quan trọng của chúng về tăng cường miễn dịch, kháng bổ thể, kháng virus, chống loét, chống đông máu, phân hủy fibrin.

Một số công trình nghiên cứu về tính chất hóa học và tác dụng chữa bệnh của polysaccharide đã được công bố trên tạp chí khoa học[31], [42]. Năm 1992, Puhlann và cộng sự công bố hai loại polysaccharide pectin chứa ion kim loại chiết xuất từ Achyrocline satureioides có hoạt tính miễn dịch và kháng bổ thể.