Khóa luận: Hoạt tính sinh học Polysaccharide từ nấm Cordyceps militaris

Nghiên cứu hoạt tính sinh học của polysaccharide từ đông trùng hạ thảo, chứng minh công dụng kháng oxy hóa và tiềm năng prebiotic cho sức khỏe đường ruột.

• Tác giả: Trương Công Phát
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Bích Hằng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu hoạt tính sinh học của các phân đoạn Polysaccharide chiết xuất từ sợi nấm Đông trùng hạ thảo (Cordyceps militaris)
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. Polysaccharide Đông Trùng Hạ Thảo Nguồn Dinh Dưỡng Quý Hiếm

Đông Trùng Hạ Thảo (Cordyceps) là một loại nấm bào tử quý hiếm được sử dụng trong y học cổ truyền hàng ngàn năm. Polysaccharide trong Đông Trùng Hạ Thảo chứa các hợp chất phức tạp có khả năng tăng cường sức khỏe tổng thể. Các nghiên cứu khoa học hiện đại đã chứng minh rằng thành phần này mang lại nhiều lợi ích vượt trội cho hệ miễn dịch và sức khỏe con người. Việc khai thác công dụng của polysaccharide từ Đông Trùng Hạ Thảo trở thành xu hướng trong lĩnh vực nuôi dưỡng và chăm sóc sức khỏe hiện đại.

1.1. Thành Phần Hóa Học Của Polysaccharide

Polysaccharide Đông Trùng Hạ Thảo bao gồm các chuỗi đường phức tạp như β-glucan và mannose. Những hợp chất này có khả năng kích thích hệ thống miễn dịch tự nhiên của cơ thể. Ngoài ra, polysaccharide còn chứa các nguyên tố vi lượng như kẽm, selen và axit béo omega-3, giúp tăng cường hoạt động của các tế bào miễn dịch.

1.2. Nguồn Gốc Và Cách Khai Thác

Đông Trùng Hạ Thảo tự nhiên được tìm thấy ở vùng núi cao Tây Tạng, Tây Nguyên Trung Quốc và một số vùng Hình Hạng không. Việc nuôi trồng nhân tạo hiện nay giúp tăng sản lượng và đảm bảo chất lượng polysaccharide. Quá trình chiết xuất polysaccharide sử dụng công nghệ lên men vi sinh hoặc nước sôi để tối ưu hóa hàm lượng hoạt chất.

II. Hoạt Động Kháng Oxy Hóa Của Polysaccharide

Tính chất kháng oxy hóa là một trong những công dụng quan trọng nhất của polysaccharide Đông Trùng Hạ Thảo. Các gốc tự do là nguyên nhân chính gây ra lão hóa da, suy giảm miễn dịch và các bệnh mãn tính. Polysaccharide có khả năng trung hòa những gốc tự do này thông qua cơ chế chặn chuỗi oxy hóa. Nhiều nghiên cứu cho thấy polysaccharide từ Đông Trùng Hạ Thảo có độ kháng oxy hóa cao hơn nhiều so với vitamin C và E, hai chất chống oxy hóa phổ biến.

2.1. Cơ Chế Chống Oxy Hóa

Polysaccharide tác động bằng cách tăng cường hoạt động của các enzyme chống oxy hóa như SOD (Superoxide Dismutase) và CAT (Catalase). Những enzyme này là những người chiến sĩ bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do gây ra. Quá trình này diễn ra ở mức độ tế bào, giúp duy trì cân bằng giữa gốc tự do và các chất kháng oxy hóa.

2.2. Lợi Ích Cho Sức Khỏe

Khả năng kháng oxy hóa của polysaccharide giúp giảm viêm, tăng cường năng lượng và cải thiện chất lượng da. Nó cũng hỗ trợ bảo vệ não khỏi tác hại của gốc tự do, giúp ngăn ngừa các bệnh thoái hóa thần kinh như Alzheimer. Các bệnh nhân sử dụng polysaccharide thường báo cáo cảm giác khỏe khoắn và có năng lượng hơn.

III. Chức Năng Prebiotic Của Polysaccharide

Prebiotic là những hợp chất không bị tiêu hóa nhưng có khả năng kích thích sự phát triển của vi khuẩn có lợi trong đường ruột. Polysaccharide Đông Trùng Hạ Thảo hoạt động như một prebiotic tuyệt vời, giúp tăng số lượng các loại bifidobacterium và lactobacillus. Những vi khuẩn này rất quan trọng cho sự cân bằng của hệ vi sinh vật ruột, từ đó cải thiện tiêu hóa và hấp thụ dinh dưỡng.

3.1. Tác Động Lên Hệ Vi Sinh Vật Ruột

Khi tiêu thụ polysaccharide, các vi khuẩn có lợi trong ruột sẽ lên men những hợp chất này và tạo ra axit béo chuyên biệt (SCFA) như butyrate. Những axit này có vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho các tế bào ruột. Sự tăng trưởng của vi khuẩn tốt cũng làm giảm khả năng của các vi khuẩn gây hại phát triển, từ đó giảm nguy cơ nhiễm trùng.

3.2. Tối Ưu Hóa Chức Năng Tiêu Hóa

Hệ tiêu hóa khỏe mạnh là nền tảng của miễn dịch toàn thân mạnh mẽ. Polysaccharide như prebiotic giúp tăng độ pH ruột, tạo môi trường lý tưởng cho vi khuẩn có lợi. Kết quả là cải thiện sự thải độc, giảm táo bón, cải thiện tiêu hóa và tăng khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng từ thực phẩm.

IV. Ứng Dụng Và Cách Sử Dụng Polysaccharide Đông Trùng Hạ Thảo

Polysaccharide Đông Trùng Hạ Thảo được sử dụng dưới nhiều hình thức như chiết xuất lỏng, bột, viên nang hay trong các sản phẩm thực phẩm chức năng. Liều lượng khuyến cáo thường từ 1-3 gam mỗi ngày, tùy thuộc vào nhu cầu cá nhân và sức khỏe. Để đạt kết quả tốt nhất, nên sử dụng liên tục trong ít nhất 2-3 tháng. Sản phẩm này an toàn cho hầu hết mọi người, nhưng phụ nữ mang thai và trẻ em nên tham khảo ý kiến bác sĩ trước khi sử dụng.

4.1. Hình Thức Sản Phẩm Phổ Biến

Polysaccharide Đông Trùng Hạ Thảo hiện có nhiều dạng sản phẩm như chiết xuất nước sôi (ngâm hoặc hầm), bột khô từ thân hoặc nấm, viên nang tiêu chuẩn và trà pha liền. Mỗi loại sản phẩm có mức độ tiêu hóa và hấp thụ khác nhau. Chiết xuất nước được coi là dạng tối ưu vì có tính sinh khả dụng cao nhất, giúp cơ thể hấp thụ tối đa các thành phần có lợi.

4.2. Hướng Dẫn Sử Dụng Hiệu Quả

Để có hiệu quả tối đa, nên sử dụng polysaccharide Đông Trùng Hạ Thảo vào buổi sáng hoặc trưa, trước khi ăn 30 phút. Uống nhiều nước để hỗ trợ quá trình hấp thụ. Không nên dùng cùng các loại thuốc kháng viêm do có thể ảnh hưởng đến hiệu quả. Kết hợp với chế độ ăn uống cân bằng và tập luyện thể dục sẽ giúp tăng cường hiệu quả của sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về nấm Cordyceps militaris 1. Giới thiệu về nấm Cordyceps militaris Hình 1.

Nấm Cordyceps militaris tại khoa Sinh – Môi trường – ĐHSP. Tên khoa học: Cordyceps militaris (Berk) Sacc., thuộc họ Cordycipitaceae, giống Cordyceps Tên khác: Trùng thảo, Hạ thảo Đông trùng Giới: Fungi Ngành: Ascomycota Lớp: Sordariomycetes Bộ: Hypocreales Họ: Cordycipitaceae Chi: Cordyceps Loài: Cordyceps militaris Đặc điểm sinh học và hình thái: C. militaris khi còn sống, người ta có thể trông rõ hình con sâu, với đuôi là một cành nhỏ. Phần “lá” hình dạng giống ngón tay, dài khoảng 4 – 11 cm do sợi nấm mọc dính liền vào đầu sâu non mà thành.

3 Chu trình sống của nấm C. militaris: giống như hầu hết các loài Cordyceps khác, C. militaris là một loài sống ký sinh trên côn trùng và ấu trùng của côn trùng. Chúng chủ yếu lây nhiễm ở giai đoạn nhộng của các loài bướm khác nhau rồi nhân lên trong cơ thể của ký chủ vào mùa đông.

Bào tử nấm theo gió dính vào bên ngoài ký chủ, sau đó bào tử hình thành các ống nảy mầm có các thể bám. Các ống này tiết ra các enzyme như lipase, chitinase, protease làm tan vỏ ngoài của ký chủ và xâm nhập vào cơ thể. Sau đó hệ sợi nấm hút dinh dưỡng và sinh sản mạnh mẽ chiếm toàn bộ cơ thể và gây chết ký chủ. Đến cuối hè hoặc thu quả thể nhô ra khỏi cơ thể và bào tử phát tán vào không khí [7][8].

Giá trị dược liệu: C. militaris chứa 17 acid amin khác nhau, D-mannitol, lipit và các nguyên tố vi lượng như Al, Si, K, Na v. militaris có chứa nhiều hợp chất chứa hoạt tính sinh học trong đó phải kể đến acid cordiceptic, cordycepin, adenosin, hydroxyethyl-adenosin. Đáng chú ý hơn là nhóm hợp chất HEAA (HydroxyEtyl- Adenosin- Analogs).

militaris còn chứa nhiều loại vitamin như: B12, A, C, B2 (riboflavin), E và K. militaris có nhiều tác dụng tốt cho sức khỏe con người: nâng cao khả năng phòng chống ung thư, làm giảm cholesterol trong máu và chống xơ vữa động mạch, chống lại hiện tượng thiếu máu ở cơ tim, giữ ổn định nhịp đập của tim, làm chậm quá trình lão hoá của cơ thể, bảo vệ thận trong trường hợp gặp tổn thương do thiếu máu, tăng cường tác dụng lưu thông máu trong cơ thể, tăng cường tác dụng an thần, trấn tĩnh thần kinh, tăng cường việc điều tiết nồng độ đường trong máu, tăng cường chức năng tiêu hóa và hấp thu các chất dinh dưỡng, kháng viêm và tiêu viêm, hạn chế tác hại của tia gamma đối với cơ thể, cường dương và chống liệt dương [9]. Tình hình nghiên cứu nấm Cordyceps militaris tại Việt Nam và trên thế giới a. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam Hiện nay nước ta đã có nhiều báo cáo khoa học về nhân giống, sản xuất và tách chiết hợp chất sinh học có hoạt tính cao từ nấm C.

militaris, tuy nhiên việc nghiên cứu về điều kiện nuôi cấy, tích lũy và tách chiết các hợp chất sinh học trong môi trường dịch thể vẫn còn hạn chế. Trong Hội nghị nấm học tổ chức tại Trung tâm Công nghệ sinh học TP.HCM (11/2014), một số công trình của các nhóm tác giả Vũ Xuân Tạo và cs, cùng 4 với nhóm tác 6 giả Phạm Nguyễn Duy Bình và Phan Kim Ngọc đã công bố kết quả nghiên cứu về các yếu tố môi trường tác động đến sự sinh trưởng của C. Trần Thị Thu Hà (2015) đã nghiên cứu xây dựng quy trình kỹ thuật nhân giống và nuôi trồng nấm C. militaris mới nhập nội ở Việt Nam.

Kết quả bài nghiên cứu nêu ra được ưu điểm của sản xuất giống sử dụng công nghệ nhân giống dạng dịch thể là cho tiềm năng, năng suất cao hơn trong thời gian ngắn hơn và tỷ lệ nhiễm bệnh thấp hơn [10]. Bên cạnh đó Nguyễn Thị Liên Thương và cs (2016), đã khảo sát về đặc điểm sinh học, giá trị dược liệu và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trồng nấm C. militaris và cải tiến thành công môi trường nuôi trồng nấm Đông trùng hạ thảo bằng cách kiểm soát sự ổn định của các yếu tố như giống, nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng và dinh dưỡng [11]. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Hiện nay, trên thế giới có nhiều báo cáo khoa học cũng như nghiên cứu về các đặc điểm sinh học, điều kiện sinh trưởng, môi trường nuôi cấy, tách chiết các hoạt chất sinh học có giá trị dược liệu cao của giống nấm C.

Có thể kể đến một số nghiên cứu như sau: Theo nghiên cứu của Sung JM, Park YJ, Lee Jo (2006), nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng lớn đến việc tạo quả thể trong nuôi trồng nấm. Nghiên cứu cho thấy khoảng nhiệt độ 18–22°C là tối ưu cho sự sinh trưởng sinh khối nấm và năng suất quả thể. Tuy nhiên, quá trình này sẽ giảm mạnh khi tăng nhiệt độ trên 25°C [12]. Năm 2014, Yuan Dong và cs đã nghiên cứu hoạt động chống đái tháo đường của C.

militaris trên bệnh đái tháo đường týp 2 do streptozotocin gây ra ở chuột. Những con chuột mắc bệnh tiểu đường được cho uống với chiết xuất nước hoặc chiết xuất cồn ở mức 0,05 g/kg và 2 g/kg trong 3 tuần, và sau đó, các yếu tố liên quan đến đường huyết, lipid, các gốc tự do và thậm chí cả bệnh thận được xác định. Thấy được, tương tự như metformin, C. militaris chiết xuất cho thấy làm giảm đáng kể mức đường huyết bằng cách thúc đẩy chuyển hóa đường và ức chế mạnh nồng độ cholesterol toàn phần và triglyceride trong huyết thanh.

Chiết xuất từ C. militaris thể hiện tác dụng chống oxy hóa được chỉ ra bởi mức superoxide dismutase và glutathione peroxidase được bình thường hóa. Tác dụng ức chế nitơ urê trong máu, axit uric và protein cho thấy 7 khả 5 năng bảo vệ của các chất chiết xuất từ C. militaris chống lại bệnh thận do tiểu đường, đã được xác nhận bởi sự cải thiện tình trạng bệnh lý [13].

Bên cạnh đó, nghiên cứu của Aguilar CN và cs (2008), nghiên cứu phương pháp nuôi cấy trên môi trường rắn cho rằng, phương pháp này đã có thể được tối ưu hóa quá trình phát triển của C. militaris dưới các điều kiện như: cho phép hệ sợi phát triển trên bề mặt môi trường rắn, tối ưu hóa dòng khí và các điều kiện hình thành quả thể [14]. Các nghiên cứu gần đây của Jian-Guo Zhang và cs (2013), đã tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy bằng cách lặp đi lặp lại quá trình lên men liên tục để kiểm soát sự sinh, tổng hợp Cordycepin. Kết quả bài nghiên cứu đã tìm ra được điều kiện nuôi cấy và đã chứng minh việc lặp đi lặp lại quá trình lên men là một phương pháp hiệu quả để tăng năng suất Cordycepin [15].

Mặt khác, Hwan Hee Lee và cs (2015) đã nghiên cứu tác dụng chống ung thư của C. militaris đối với tế bào RKO ung thư biểu mô trực tràng ở người kết quả cho thấy chiết xuất etanol của C. militaris có khả năng gây độc tế bào cao đối với các tế bào RKO ung thư biểu mô trực tràng ở người và ức chế sự phát triển của khối u trong mô hình xenograft. Tác dụng chống khối u của C.

militaris có liên quan đến việc kích thích quá trình bắt giữ chu kỳ tế bào và quá trình chết rụng qua trung gian ty thể [16]. Ngoài ra, Lima và cs (2015), khi nghiên cứu những ảnh hưởng của Cordycepin từ C. militaris về bệnh tiểu đường trên cơ thể chuột, làm giảm lượng đường trong máu, cải thiện chỉ số của bệnh tiểu đường và góp phần vào việc điều chỉnh sự trao đổi chất glucose trong gan ở chuột mắc bệnh tiểu đường [17]. Tổng quan về polysaccharide trong nấm Cordyceps militaris Khái niệm: Polysaccharide (PS) là polyme thiên nhiên thuộc nhóm carbohydrate và thường được coi là các polyme sinh học đa năng với các chức năng được biết đến như là nguồn năng lượng dự trữ (tinh bột, glycogen); tạo nên cấu trúc vững chắc cho thực vật hoặc động vật (cellulose, chitin); chất bảo vệ (exopolysaccharide) của vi sinh vật v.

Polysaccharide chiếm 3-8% trong toàn bộ trọng lượng khô và được xem là hoạt chất chính góp phần tạo nên hoạt tính sinh học của Cordyceps, được chia làm hai loại 6 dựa vào vị trí của chúng trong nấm: polysaccharide nội bào và polysaccharide ngoại bào hay còn gọi là exopolysaccharide – EPS. Polysaccharide tham gia tích cực trong việc ngăn chặn sự hình thành và lây lan các khối u, gây ức chế hoạt động của các gốc tự do, kích thích và điều hòa miễn dịch, tham gia phản ứng viêm, kháng oxy hóa v.v…Trong đó hoạt tính kháng oxy đang được quan tâm và nghiên cứu nhiều nhất. Polysaccharide hiện diện ở thành tế bào và tham gia vào cấu trúc thành phần trong tế bào chất của Cordyceps [19]. Các nghiên cứu trong và ngoài nước đã khẳng định polysaccharide chính là thành phần quyết định hoạt tính kháng oxy hoá của C.

Đặc biệt, một số nghiên cứu đã cho thấy rằng dịch nuôi cấy C. militaris cũng chứa một lượng lớn exopolysaccharide có hoạt tính sinh học. Lin và cộng sự (2012) đã nghiên cứu hoạt tính của exopolysaccharide từ C. militaris SU5 – 08, kết quả cho thấy rằng PS có khả năng bắt gốc tự do hydroxyl, superoxide anion và DPPH.

Từ đó có thể kết luận rằng PS của C. militaris SU5 – 08 là một chất kháng oxy hóa và tăng cường phản ứng miễn dịch tiềm năng [20]. Sun và cộng sự (2020) đã nghiên cứu cấu trúc và hoạt động hạ đường huyết của một exopolysaccharide mới của C. Kết quả phân tích hoạt động hạ đường huyết in vivo cho thấy EPS-III có thể làm giảm cân, giảm nồng độ glucose trong huyết tương, cải thiện dung nạp glucose, bảo vệ các cơ quan miễn dịch và sửa chữa rối loạn lipid máu để làm giảm bệnh tiểu đường ở chuột mắc bệnh tiểu đường do STZ [22].

Trong những năm gần đây, nhiều loại PS mới có vai trò quan trọng trong y học và thương mại đã được thu nhận từ quá trình lên men vi sinh vật. Các PS này có thể được sinh tổng hợp từ các loài vi sinh vật gây bệnh hoặc không gây bệnh. Trong đó, các PS được tổng hợp từ các loài vi sinh vật không gây bệnh đã được khai thác vì chúng có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp và trong công nghệ sinh học với những 7 tính chất độc đáo và mới lạ như tạo gel, khả năng tự phân hủy sinh học, tính bám dính sinh học [23]. Giới thiệu chung về prebiotic 1.

Khái niệm Khái niệm prebiotic được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1995 bởi Glenn Gibson và Marcel Roberfroid.