ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

HOÀNG DUY TĂNG

PHÂN LẬP VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ TÁC DỤNG SINH HỌC
CỦA POLYSACCHARIDE TỪ LÁ CÂY THANH TÁO
(Justicia gendarussa Burm f.)

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC ỨNG DỤNG

THÁI NGUYÊN – 2022


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

HOÀNG DUY TĂNG

PHÂN LẬP VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ TÁC DỤNG SINH HỌC
CỦA POLYSACCHARIDE TỪ LÁ CÂY THANH TÁO
(Justicia gendarussa Burm f.)
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: 8420201
LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC ỨNG DỤNG

Người hướng dẫn khoa học:
1.TS. Vũ Thị Lan
Trường Đại học Khoa học, ĐHTN
2.TS. Võ Hồi Bắc
Viện Cơng nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm

KH&CN Việt Nam

Thái Nguyên - 2022


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi thực hiện dưới sự
hướng dẫn của TS. Vũ Thị Lan và TS. Võ Hoài Bắc. Mọi trích dẫn trong luận
văn đều ghi rõ nguồn gốc. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là
trung thực và chưa từng ai công bố trong một công trình nào khác.

Thái Ngun, ngày ..... tháng....... năm 2022
Tác giả

Hồng Duy Tăng


ii

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Vũ Thị Lan,
Khoa Công nghệ sinh học, Trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Ngun và
TS. Võ Hồi Bắc, Phịng Sinh hóa thực vật, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn
lâm Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp
đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện và hồn thành luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Khoa học-Đại
học Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm Khoa Công nghệ sinh học, phịng Sinh hóa
thực vật, Viện cộng nghệ sinh học và các thầy cô giáo, cán bộ trong Khoa Công

nghệ sinh học, đặc biệt là sự quan tâm, giúp đỡ của các anh chị kỹ thuật viên
phịng thí nghiệm khoa đã tạo điều kiện giúp đỡ tơi trong q trình làm luận văn
thạc sĩ.
Tơi xin cảm ơn gia đình và bạn bè ln bên cạnh ủng hộ, khuyến khích,
động viên tạo động lực để tơi hồn thành luận văn này.
Trong q trình làm luận văn khơng tránh khỏi những sai sót, tơi mong
nhận được sự đóng góp q báu từ phía thầy cơ và bạn bè để tơi hồn thành bản
luận văn.
Thái Nguyên, ngày ..... tháng ..... năm 2022
Tác giả

Hoàng Duy Tăng


iii

MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT............................................................................ vi
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề.......................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................... 2
3. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 3
1.1. Tổng quan về Polysaccharide......................................................................... 3
1.1.1. Oligosaccharide ..................................................................................... 3
1.1.2. Polysaccharide....................................................................................... 4
1.2. Vai trò sinh học và tác dụng của polysaccharide thực vật. ............................ 6
1.2.1.Vai trò sinh học và ý nghĩa kinh tế ........................................................ 6
1.2.2. Tác dụng chữa bệnh của một số polysaccharide thực vật..................... 8
1.3. Nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam về cây Thanh táo (Justicia gendarussa

Burm f.) ................................................................................................................. 9
1.3.1. Mô tả thực vật ....................................................................................... 9
1.3.2. Nghiên cứu trên thế giới về cây Thanh táo (Justicia gendarussa Burm f.)......10
1.3.3. Nghiên cứu tại Việt Nam về cây Thanh táo (Justicia gendarussa Burm f.) ....10
1.4. Phương pháp chiết xuất bằng siêu âm ......................................................... 11
1.4.1. Nguyên tắc, cơ chế hoạt động của siêu âm ......................................... 11
1.4.2. Tác động của sóng siêu âm ................................................................. 12
1.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chiết xuất bằng siêu âm ............................ 13
1.4.4. Tính ưu việt của phương pháp chiết xuất bằng siêu âm so với phương
pháp chiết xuất thường .................................................................................. 13
1.5. Phản ứng viêm .............................................................................................. 14
1.5.1. Vai trò của đại thực bào (macrophage) trong đáp ứng viêm .............. 15
1.5.2. Vai trò của các cytokine trong đáp ứng viêm ..................................... 15
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 18


iv

2.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu ................................................................. 18
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ................................................................ 18
2.3. Hóa chất, thiết bị .......................................................................................... 19
2.4. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 19
2.4.1. Xử lý nguyên liệu ................................................................................ 19
2.4.2. Nghiên cứu các điều kiện thích hợp để chiết xuất polysaccharide bằng
phương pháp siêu âm .................................................................................... 19
2.4.3. Chiết xuất polysaccharide theo phương pháp thơng thường có khuấy trộn 21
2.4.4. Các phản ứng định tính polysaccharide .............................................. 21
2.4.5. Định lượng polysaccharide bằng phương pháp phenol-sunfuric acid 22
2.4.6. Phương pháp tinh sạch polysaccharide. .............................................. 22
2.4.7. Xác định ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến chất lượng chế phẩm

polysaccharide ............................................................................................... 25
2.4.8. Phương pháp nghiên cứu một số tác dụng sinh học của polysaccharie
tinh sạch từ cây Thanh táo ............................................................................ 25
2.4.9. Phân tích thống kê ............................................................................... 30
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 31
3.1. Định tính polysaccharide từ dịch chiết lá cây Thanh táo. ............................ 31
3.2. Nghiên cứu các điều kiện thích hợp chiết xuất polysaccharide bằng phương
pháp siêu âm ........................................................................................................ 33
3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất chiết xuất polysaccharide ...... 33
3.2.2. Ảnh hưởng của tần số sóng siêu âm đến khả năng chiết xuất
polysaccharide................................................................................................ 34
3.2.3. Xác định tỷ lệ (ngun liệu/dung mơi) và thời gian thích hợp chiết
xuất polysaccharide ....................................................................................... 35
3.3. So sánh chiết xuất polysaccharide bằng phương pháp siêu âm và phương
pháp thông thường............................................................................................... 36
3.4. Tinh sạch polysaccharide ............................................................................. 38


v

3.4.1. Tinh sạch sơ bộ polysaccharide bằng TCA ........................................ 38
3.4.2. Tinh sạch bằng sắc ký qua cột DEAE- cellulose ................................ 39
3.4.3. Tinh sạch bằng sắc ký qua cột Sephadex G100 .................................. 41
3.4.4. Đánh giá độ tinh sạch của chế phẩm polysaccharide.......................... 42
3.4.5. Sơ đồ tinh sạch polysaccharide TT ..................................................... 42
3.4.6. Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến chất lượng của chế phẩm
polysaccharide TT ......................................................................................... 44
3.5. Nghiên cứu một số tác dụng sinh học của polysaccharide tinh sạch ........... 45
3.5.1. Đánh giá hoạt tính độc tố của polysaccharide đến khả năng sống của tế
bào macrophage ............................................................................................ 45

3.5.2. Đánh giá ảnh hưởng của polysaccharide đến sự giải phóng các
cytokine tiền viêm và viêm ........................................................................... 46
3.5.3. Xác định hoạt tính kháng khuẩn của polysaccharide.......................... 48
3.5.4. Đánh giá hoạt tính độc tố của polysaccharide đến khả năng sống của tế
bào nguyên sợi da người. .............................................................................. 51
3.5.5. Đánh giá tác dụng làm lành vết thương của TT trên tế bào nguyên sợi
da người ......................................................................................................... 51
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................. 54
1. Kết luận ........................................................................................................... 54
2. Đề nghị ............................................................................................................ 54
CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
A490

: Bước sóng 490nm

A585

: Bước sóng 585nm

A 660

: Bước sóng 660nm


BSA

: Albumin huyết thanh bị

IL-10

: Interleukin-10

IL-6

: Interleukin-6

IL-8

: Interleukin-8

MTT

: [3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5diphenyltetrazolium bromide]

OD

: Optical density

TCA

: Tricloacetic acid

TNFα


: Tumor necrosis factor-alpha

TT

: Thanh táo


vii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Xây dựng đồ thị chuẩn glucose ........................................................... 22
Bảng 2.2. Xây dựng đồ thị chuẩn protein theo phương pháp Lowry ................. 24
Bảng 3.1. Phản ứng định tính nhận biết polysaccharide ..................................... 31
Bảng 3.2. So sánh chế phẩm polysaccharide thu được từ 2 phương pháp chiết xuất ....37
Bảng 3.3. So sánh các phương pháp loại protein ................................................ 38
Bảng 3.4 Các bước tinh sạch polysaccharide chiết siêu âm từ lá Thanh táo ...... 41
Bảng 3.5. Xác định hoạt tính kháng khuẩn của polysaccharide TT ................... 49


viii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Cây Thanh táo (Justicia gendarussa Burm f.) ........................................ 9
Hình 2.1 Hình ảnh lá cây Thanh táo (Justicia gendarussa Burm f.) thu nhận tại
Hà Nội ................................................................................................... 18
Hình 2.2 Máy siêu âm xử lý nguyên liệu ............................................................ 20
Hình 3.1. Phản ứng định tính nhận biết polysaccharide ..................................... 32
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng polysaccharide chiết xuất ... 34
Hình 3.3. Ảnh hưởng của tần số sóng siêu âm đến hàm lượng polysaccharide

chiết xuất ............................................................................................... 35
Hình 3.4. Tỷ lệ (ngun liệu/dung mơi) và thời gian thích hợp chiết xuất
polysaccharide ....................................................................................... 36
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn phổ UV của dịch chiết polysaccharide TT bằng
phương pháp siêu âm và phương pháp thơng thường có khuấy trộn ... 38
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn phổ UV của polysaccharide từ lá cây Thanh Táo tinh
sạch bằng các phương pháp khác nhau ................................................. 39
Hình 3.7. Sắc kí qua cột trao đổi ion DEAE cellulose ........................................ 40
Hình 3.8. Sắc ký qua cột Sephadex G100 ........................................................... 41
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn phổ hấp thụ ánh sáng của polysaccharide từ lá cây
Thanh Táo ............................................................................................. 42
Hình 3.10. Sơ đồ tinh sạch chế phẩm polysaccharide TT................................... 43
Hình 3.11. Ảnh hưởng của pH acid đến chế phẩm polysaccharide TT .............. 44
Hình 3.12. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chế phẩm polysaccharide TT.............. 45
Hình 3.13. Ảnh hưởng của polysaccharide lên khả năng sống của tế bào
RAW264.7 ............................................................................................ 46
Hình 3.14. Ảnh hưởng của polysaccharide tinh sạch TT trên sự giải phóng của
các cytokine viêm và tiền viêm ............................................................. 47
Hình 3.15. Xác định hoạt tính kháng khuẩn của peptide TT .............................. 50
Hình 3.16. Ảnh hưởng của polysaccharide TT lên khả năng sống của tế bào
nguyên sợi da người .............................................................................. 51
Hình 3.17. Hình ảnh kính hiển vi vùng tổn thương trên tế bào nguyên sợi da
người khi xử lí bằng polysaccharide TT ............................................... 52
Hình 3.18. Mức độ hàn gắn vết rạch của polysaccharide TT trên nguyên bào sợi ..... 53


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, polysaccharide là nhóm hợp chất được các nhà
khoa học trên thế giới quan tâm do các tác dụng quan trọng của chúng về kháng
viêm, kháng khuẩn, làm lành vết thương… Polysaccharide là hợp chất hydrate
carbon cao phân tử do nhiều gốc monosaccharide kết hợp với nhau. Các
polysaccharide như: Beta-glucans, pectin, chất nhầy (nhóm galactomannan) có
tác dụng tăng cường miễn dịch, kháng viêm cao. Gần đây, nhiều nghiên cứu đã
chứng minh polysaccharide có hoạt tính kháng khuẩn như polysaccharide từ
Cordyceps cicadae, polysaccharide hòa tan trong nước từ hạt Lallemantia
royleana. Polysaccharides từ một số cây thuốc đã được chứng minh kích thích
sự tăng sinh của tế bào sừng và nguyên bào sợi. Với vai trò và tác dụng như vậy,
nhu cầu sử dụng polysaccharide từ thực vật hiện nay ngày càng gia tăng nên
việc điều tra, khai thác nguồn polysaccharide mới từ thực vật có hoạt tính sinh
học là rất cần thiết. Tại Việt Nam, đa số các thuốc điều trị bệnh thường sử dụng
các loại thuốc hóa học tổng hợp. Một số thuốc cần phải sử dụng dài ngày và
thường gây tác dụng phụ cho sức khỏe người bệnh. Vì vậy, hướng nghiên cứu
sử dụng các hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên trong Y, Dược đang thu hút sự
quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới nói chung và các nhà khoa học tại
Việt Nam nói riêng, bởi việc sử dụng các thuốc có nguồn gốc thảo dược sẽ giảm
tác dụng phụ và chi phí điều trị.
Kinh nghiệm dân gian cho thấy cây Thanh táo (Justicia gendarussa Burm
f.) có tác dụng chữa đau xương, vàng da, ho sốt. Năm 2015, Pal và cộng sự đã
xác định cây Thanh táo có hàm lượng carbohydrate hịa tan và amino acid cao
[34] nhưng chưa đi sâu phân tích cấu trúc và hoạt tính sinh học của
polysaccharide từ cây thuốc này. Cho đến nay, chưa có nghiên cứu về hoạt tính
sinh học của polysaccharide từ cây thuốc Thanh táo. Chính vì các vấn đề thực


2

tiễn trên, chúng tôi sẽ tiến hành đề tài “Phân lập và đánh giá một số tác dụng

sinh học của polysaccharide từ lá cây Thanh táo (Justicia gendarussa Burm f.)”
nhằm góp phần bổ sung những thơng tin khoa học mới về cây thuốc quý của
Việt Nam, đồng thời có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng nguồn dược liệu
trong nước với chất lượng cao, an toàn và giá thành rẻ để phục vụ nhân dân.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Phân lập và tinh sạch được polysaccharide có độ sạch đạt trên 80%, điều
tra một số tác dụng dược lý của polysaccharide tinh sạch từ lá cây Thanh táo:
kháng viêm, kháng khuẩn và làm lành vết thương.
3. Nội dung nghiên cứu
(1) Nghiên cứu các điều kiện thích hợp chiết xuất polysaccharide
(2) Nghiên cứu tinh sạch polysaccharide
(3) Xác định ảnh hưởng của pH, nhiệt độ đến chất lượng chế phẩm
polysaccharide
(4) Đánh giá một số tác dụng sinh học của polysaccharide tinh sạch:
- Đánh giá hoạt tính độc tố của polysaccharide đến khả năng sống của tế
bào macrophage.
- Đánh giá ảnh hưởng của polysaccharide đến sự giải phóng các cytokine
tiền viêm.
- Đánh giá độc tố của polysaccharide tinh sạch được trên tế bào da thường.
- Đánh giá tác dụng làm lành vết thương trên tế bào nguyên sợi da người.
- Xác định hoạt tính kháng khuẩn của polysaccharide


3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. 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 .

1.1.1. Oligosaccharide
Oligosaccharide bao gồm khơng q 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. Ngồi disaccharide cịn có
trisaccharide, tetrasaccharde…
Các disaccharide phổ biến là mantose, lactose và saccatose. Ví dụ:
+ Mantose (cịn gọi là đường mạch nha), được cấu tạo từ 2 phân tử α-Dglucose. 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 cịn 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 khơng có tính
khử, sucrose hịa 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 khơng có tính khử vì tất cả các nhóm OHglucoside đều tham gia tạo thành liên kết glucoside.


4

1.1.2. 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 đi ‘ose’ thành đi ‘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 Dgalactopyranose 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 khơng 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 hịa 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 khơng hịa tan của chúng. Tinh bột
có đặc tính hịa 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, ngơ, 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 khơng cao.
Amylopectin chỉ hịa tan trong nước nóng khi có áp suất và trong dung dịch có
độ nhớt rất cao. Amylose có phân tử lượng 10.000-100.000 Da, còn phân tử
lượng của amylopectin lại xê dịch 50.000-1.000.000 Da. 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 khơng 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
50.000-106 Da. 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 khơng
hịa tan nằm trong thành tế bào và các lớp gian bào và pectin hòa tan có trong
dịch tế bào .
Gơm 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. Gơm 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 Dgalactopyranose (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 cịn có nhiều khó khăn và cịn rất
hạn chế.
1.2. Vai trò sinh học và tác dụng của polysaccharide thực vật
1.2.1.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 q 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, ngồi ra cịn làm tác nhân nhũ hóa tốt khi kết
hợp cùng với gơm 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 bơi da. Gơm Arabic cịn
có tác dụng làm dịu tại chỗ nơi bị viêm như viêm họng, viêm dạ dày [59].
+ Ngồi ra nhóm polysaccharide nhầy với cấu trúc phức tạp và đa dạng có
vai trị quan trọng trong y học, dược học, công nghiệp thực phẩm...
1.2.2. 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 cơng 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. Một số galaclomannan và các dẫn xuất chứa sunfate của chúng
được chiết xuất từ một số cây họ đậu có hoạt tính chống đơng máu, phân hủy
fibrin và kháng virut CB5 invitro [31] . Polysaccharide trung tính (Seleroglucan)
từ Selerotium glucanicum có tác dụng kháng virut mụn rộp Herpes [42].
Nhiều nghiên cứu cho thấy các polysaccharide từ thực vật có khả năng
kháng viêm làm tan các cục máu đơng, cải thiện hệ tuần hồn máu ở tim, khả
năng quét các gốc tự do và chống ung thư [31]. Ví dụ các polysaccharide tách từ
Lentinula edodes [51], Sclerotium rofsii [36] các furanose chiết tách từ P
quiquefolium và pectin từ Buplerum falcatum và Malus (apple) spp đã tăng khả


9

năng miễn dịch trong các chuột khỏe mạnh [6]. Fucans, polysaccharide từ tảo
Lobophora variegate có khả năng chống oxy hóa, quét các gốc tự do [24], giảm

sự giải phóng các TNFα [33]. Nghiên cứu trên thế giới về tác dụng của
polysaccharide từ thực vật có tác dụng giảm các cytokine tiền viêm ở chuột khi
tiêm LPS [32]; [39].
1.3. Nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam về cây Thanh táo (Justicia
gendarussa Burm f.)
1.3.1. Mơ tả thực vật

Hình 1.1 Cây Thanh táo (Justicia gendarussa Burm f.)
Cây Thanh táo, còn gọi là Tần cửu, thuộc họ Ơrơ (Acanthaceae) [2]. Cây
nhỏ, thân thường cao từ 1-1.5m. Thân cành non có màu xanh hoặc tím sẫm. Lá
mọc đối, hình mũi mác hẹp, có gân chính màu tím, khơng lơng. Hoa được bao
bởi nhiều lá bắc hình sợi mọc thành bơng ở ngọn hay ở nách lá về phía ngọn.
Đài 5, hợp ở gốc cao 3-5 mm. Tràng màu trắng hay lồng có đốm tía, chia 2 môi.
Nhị 2, bao phấn 2 ô. Quả nang hình đinh, dài 12 mm.
Nơi sống và thu hái: Cây của phân vùng Ấn độ - Malaysia, mọc hoang và
thường được trồng ở nhiều nơi làm hàng rào, Có thể trồng bằng hạt, nhưng
thường được trồng bằng cành. Các bộ phận của cây được thu hái quanh năm,
dùng tươi hoặc phơi khô dùng dần.


10

1.3.2. Nghiên cứu trên thế giới về cây Thanh táo (Justicia gendarussa Burm f.)
Trên thế giới đã có một số nghiên cứu cho thấy các cây thuộc họ Ơrơ
(Acanthaceae) có nhiều tác dụng sinh học. Một số cây thuốc thuộc họ này đã
được sử dụng để chữa bệnh ngoài da, ho, nhiễm trùng, hàn gắn vết thương,
viêm, tiêu chảy, phù nề… [25]. Nhóm nghiên cứu của Thái Lan trước đây đã xác
định cây thuốc Acanthus ebracteatus Vahl, thuộc họ Ơrơ chứa polysaccharide có
thành phần đường đặc biệt 3-O-methylgalactose và có ảnh hưởng trên hệ thống
bổ thể của hệ miễn dịch [21].

Cây Thanh táo là một cây thuốc thuộc họ Acanthaceae. Một số các chất
thứ cấp đã được phân lập từ cây Thanh táo và xác định cấu trúc như: 2-amino
benzyl alcohol [9], stigmasterol, lupeol, 16-hydroxylupeol [50], ß-sitosterol,
aromadendrin, ß -Sitosterol- ß -D-glycoside [5]… Nghiên cứu của Pal và cộng
sự (2015) mới xác định cây Thanh táo có hàm lượng carbohydrate hịa tan và
amino acid cao [34] nhưng chưa nghiên cứu đi sâu phân tích cấu trúc và hoạt
tính sinh học của polysaccharide từ cây thuốc này. Jothimanivannan và cộng sự
(2010) đã chứng minh dịch chiết bằng ethanol cây Justicia gendarussa có tác
dụng kháng viêm và giảm đau [23,]. Dịch chiết nước của lá và thân cây thuốc
này đã chỉ ra hoạt tính kháng khuẩn: Staphylococcus aureus, Shigella flexneri,
Proleus mirabilis, Escherchia coli, Bacillus subtilis, Salmonella paratypi A, và
Salmonella typhimusium [43]. Dịch chiết chloroform của Justicia gendarussa có
hoạt tính kháng Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeroginosa hơn là
kháng Echerichia coli, Proteus mirabilis và Vibrio chlorea [41]. Tuy nhiên chưa
có nghiên cứu chỉ ra hoạt chất nào kháng viêm, kháng khuẩn, đặc biệt chưa có
nghiên cứu về tác dụng sinh học của polysaccharide từ cây thuốc này.
1.3.3. Nghiên cứu tại Việt Nam về cây Thanh táo (Justicia gendarussa Burm f.)
Tại Việt Nam chỉ có một số thông tin sử dụng của cây thuốc này theo kinh
nghiệm dân gian: lá hoặc cành giã nát đắp vào các vết sưng đau, có tác dụng sát
trùng, chữa đau xương, chữa vàng da, ho sốt. Bột từ cây thuốc có tác dụng trừ


11

sâu mọt. Rễ có vị hơi chua cay, tính bình có tác dụng hoạt huyết, làm lợi đại tiểu
tiện, tán phong thấp [2].
Ở Việt Nam, cịn rất ít nghiên cứu phân lập và đánh giá tác dụng sinh học
của polysaccharide từ các cây thuốc thuộc họ Acanthaceae. Một số nghiên cứu
đã cho thấy 2 cây thuốc thuộc họ Acanthaceae là: cây Xuân Hoa trắng
Pseuderanthemum palatiferum (Ness) Radlk và Xuân Hoa đỏ Pseuderanthemum

carruthersii (Seem.) Guill. var. atropurpureum (Bull.) có chứa hàm lượng
polysaccharide hịa tan cao[3]; [52].
Năm 2019, Võ Hồi Bắc và cộng sự đã tinh sạch và xác định được thành
phần cấu trúc của polysaccharide trung tính từ lá cây Xuân Hoa đỏ P.
carruthersii, đây là một polysaccharide trung tính mới thuộc nhóm galactan, có
thành phần gồm: galactose (77,0%), 3-O-methyl galactose (20,0%), và arabinose
(3,0%) và có khả năng kháng viêm trên tế bào macrophage [53]. Đây cũng là cơ
sở để chúng tơi tiếp tục điều tra, nghiên cứu polysaccharide mới có hoạt tính sinh
học từ cây thuốc Thanh táo (Justicia gendarussa Burm f.).
1.4. Phương pháp chiết xuất bằng siêu âm [56], [27]
1.4.1. Nguyên tắc, cơ chế hoạt động của siêu âm
Khi xuyên qua tế bào, chỉ một lượng rất nhỏ của sóng siêu âm bị các mơ
hấp thụ và chuyển thành nhiệt năng. Sự tỏa nhiệt này không kéo dài, không làm
tăng bề mặt nhiệt độ tại chỗ.
Phần lớn năng lượng của sóng siêu âm chuyển thành cơ năng (làm rung).
Sự rung kéo dài sẽ làm vỡ các bọt khí tại chỗ, gây tổn thương tại chỗ, đôi khi
nghiêm trọng.
Dưới tác dụng của siêu âm: dung môi tại các hốc nhỏ/dược liệu bị sủi bọt,
đẩy chất cần chiết ra khỏi dược liệu, chất tan vào trong dung môi (chiết xuất).


12

1.4.2. Tác động của sóng siêu âm
- Rung: Chuyển động sóng siêu âm tạo ra là rất nhanh, tác động lên các
mô, giống như massage nhẹ. Tất cả các tác động khác của sóng (nhiệt và tạo
bong bóng) đều dựa trên tác động rung này.
- Nhiệt: Chuyển động do sóng siêu âm là nguyên nhân chính tạo ra tác
dụng nhiệt. Siêu âm có thể tạo nhiệt độ cao như nhiệt độ của bề mặt mặt trời và
áp suất lớn như áp suất dưới lòng đại dương. Trong một vài trường hợp sóng

siêu âm có thể làm tăng tốc độ phản ứng lên gần một triệu lần.
- Sự tạo và vỡ bọt (cavitation): Trong môi trường dung môi chiết suất dưới
tác dụng của sóng siêu âm tạo ra một năng lượng lớn, do năng lượng này gây nên
một hiện tượng vật lý là tạo và vỡ bọt, quá trình này vừa bị biến đổi nhanh, vừa
biến đổi chậm, khi bị kéo thì dãn ra, tạo ra khơng ít bọt nhỏ li ti trong lịng dịch
chiết. Bọt li ti này nhanh chóng bị tan rã, đồng thời tạo ra sóng xung kích rất
mạnh. Hiện tượng này trong vật lý học gọi là hiện tượng khơng hóa.
Vì tần số của sóng siêu âm rất cao, bọt nhỏ li ti này nhanh chóng sinh ra
và mất đi, mất đi và sinh ra. Sóng xung kích sinh ra khơng giống nhau phụ thuộc
vào mơi trường. Mơi trường lỏng tạo ra một chu trình dãn nở, gây ra áp suất
chân không (negative pressure). Thông thường quá trình tạo, vỡ bọt bắt nguồn từ
quá trình tạo mầm, phát sinh từ những bọt khí rất nhỏ phân tán lơ lửng tồn tại
thời gian ngắn trước khi sự tạo, vỡ bọt xảy ra. Hầu hết các chất lỏng đều có thể
tạo ra các khoảng trống đặc biệt trong nguyên liệu chiết đều có những mầm tạo
bọt này. Những bọt khí nhỏ dưới tác động siêu âm sẽ hấp thu dần năng lượng và
sẽ lớn dần. Phát triển của bọt phụ thuộc vào cường độ siêu âm. Ở cường độ siêu
âm cao, bọt này sẽ phát triển nhanh qua tương tác qn tính. Nếu chu kỳ giãn nở
của sóng đủ nhanh, bọt khí sẽ giãn ra ở nữa chu kỳ đầu và nữa chu kỳ còn lại là
nén bọt, nhưng bọt chưa kịp nén thì lại được giãn tiếp, cứ thế bọt lớn dần lên và
vỡ. Sự nén khí sinh ra nhiệt. Nén khí cũng xảy ra khi các bọt bị vỡ bên trong


13

chất lỏng sinh ra áp lực, quá trình này sinh ra một lượng nhiệt. Tuy nhiên trong
môi trường xung quanh là chất lỏng lạnh và sự gia nhiệt nhanh chóng kết thúc,
nên quá trình này tồn rất ngắn.
1.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chiết xuất bằng siêu âm
Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình và hiệu quả chiết suất bằng sóng
siêu âm. Các yếu tố bao gồm các thơng số liên quan như:

- Tần số sóng âm
- Cường độ âm
- Mật độ năng lượng âm
- Nguyên liệu chiết
- Đặc tính vật lý dung mơi
- Cũng như tác động của con người vào các yếu tố: thời gian, nhiệt độ…
Siêu âm có biên độ cao hơn sẽ hình thành hiện tượng sủi bong bóng ở
cường độ mạnh hơn. Độ nhớt của chất lỏng cũng ảnh hưởng đến hiện tượng sủi
bong bóng. Trong mơi trường có độ nhớt cao, sự lan truyền của các phần tử
trong trường siêu âm bị cản trở và do đó làm giảm mức độ sủi bong bóng. Trong
trường hợp này, siêu âm có tần số thấp hơn và năng lượng cao hơn có khả năng
xuyên thấu vào nguyên liệu chiết tốt hơn là siêu âm có tần số cao hơn.
1.4.4. Tính ưu việt của phương pháp chiết xuất bằng siêu âm so với phương
pháp chiết xuất thường
- Thời gian trích ly nhanh: Sóng siêu âm có tần số lớn hơn 20 Khz tức là
hơn 20000 dao động trong một giây xung động truyền qua môi trường vật chất
(khí, lỏng, rắn) vào tận trong tế bào, đồng thời nó cịn làm tăng nhiệt độ. Những
tác động đó làm tăng vận tốc hịa tan, khuếch tán hoạt chất vào dung mơi, vì vậy
rút ngắn thời gian trích ly.


14

- Giảm được nhiệt độ và áp suất, ưu điểm này được ưu tiên áp dụng để
chiết cho các hoạt chất khơng bền với nhiệt.
- Hiệu suất trích ly cao hơn so với một số phương pháp trích ly thơng thường.
- Sản phẩm trích ly chất lượng tốt.
- Tăng được khối lượng dịch chiết và rút ngắn được thời gian chiết, và
như vậy cũng kéo theo tiết kiệm năng lượng đầu vào.
- Thiết bị dễ sử dụng, không quá đắt tiền, an tồn và bảo vệ mơi trường.

Làm tăng tốc độ hòa tan chất phản ứng, làm tăng tốc độ phản ứng và do
đó rút ngắn thời gian phản ứng.
- Sản lượng sản phẩm thu được cao hơn.
- Lượng hóa chất độc hại (acid sulfuric) sử dụng ít hơn.
1.5. Phản ứng viêm
Viêm (inflammation) là những đáp ứng sinh học phức tạp của các mao
mạch tại các vị trí bị tổn thương trên cơ thể do bị tác động hoặc kích thích bởi
các mầm bệnh hoặc là những tế bào bị hỏng. Q trình này có tác dụng bảo vệ
các cơ quan, loại bỏ hoặc sửa chữa những vị trí bị thương và bị lỗi. Khi phản
ứng viêm xảy ra, nhiều loại tế bào sẽ được hoạt hóa và tập trung đến ổ viêm nhờ
các loại tế bào di chuyển gồm: các tế bào lympho, tiểu cầu, bạch cầu đơn nhân,
bạch cầu đa nhân, tế bào nội mạc… Các tế bào này giải phóng ra hàng loạt các
chất trung gian, phần lớn là các chất bradykinin, histamine, prostaglandins,
leukotrienes, nhân tố hoạt hóa tiểu cầu và interleukin-1. Các chất này lại tiếp tục
hoạt hố các tế bào khác làm giải phóng ra hàng loạt các enzyme, chủ yếu phân
giải protein nhờ các proteinase, các interleukin, yếu tố hoại tử khối u (TNF-α),
các superoxide, H+, hydroperoxide gây ra tổn thương mơ, qua đó khép kín q
trình viêm mạn tính. Q trình tiết ra của các chất trung gian như trên làm tăng
dòng chảy của máu tới những vùng bị xâm nhập và dẫn tới hiện tượng bị đỏ,


15

nóng. Một vài chất tiết ra làm hẹp dịng chảy của máu dẫn tới bị sưng. Khi quá
trình viêm kéo dài sẽ dẫn tới hiệu quả tích lũy và trạng thái mất cân bằng do qúa
trình viêm chiếm ưu thế hơn q trình kháng viêm và q trình đơng tụ chiếm
ưu thế hơn quá trình phân giải tơ huyết (fibrin). Q trình nghẽn mạch, thiếu
máu cục bộ, các mơ bị tổn thương sẽ là hậu quả tiếp sau dẫn tới viêm nặng và
choáng do viêm, mất chức năng của đa cơ quan và tử vong [14].
1.5.1. Vai trò của đại thực bào (macrophage) trong đáp ứng viêm

Đại thực bào (macrophage) là phân nhóm và những tế bào bạch cầu, có
vai trò quan trọng trong hệ miễn dịch đặc hiệu miễn dịch không đặc hiệu cũng
như hệ miễn dịch không đặc hiệu hệ ở động vật có xương sống. Vai trị chính
của chúng là thực bào các các và thành phần cặn bã của tế bào. Ngồi ra, chúng
cịn đóng vai trị các tế bào trình diện kháng ngun khởi động đáp ứng miễn
dịch đặc hiệu của cơ thể [18]. Do đóng vai trị quan trọng trong q trình thực
bào của cơ thể, đại thực bào có liên quan đến một số tình trạng bệnh lý do miễn
dịch. Ví dụ các đại thực bào tham gia vào quá trình hình thành u hạt (granuloma)
hay các tổn thương viêm do nhiều nguyên nhân khác nhau. Trong hội chứng đáp
ứng viêm hệ thống và trong nhiễm trùng huyết, đại thực bào giải phóng các
cytokine gây viêm mạnh, đóng vai trị quan trọng trong quá trình bệnh lý của các
hội chứng này. Các cytokine chính được phóng thích bởi đại thực bào gồm:
interleukin-1 (IL-1), yếu tố họai tử khối u TNF-α, IL-6, IL-8, IL-12, IFN-γ,
nitric oxide (NO) vàc các phân tử dính kết tế bào dẫn đến làm tăng qúa trình
viêm. Nồng độ cao của các cytokine này trong máu có thể dẫn đến tử vong cao ở
các bệnh nhân bị nhiễm trùng huyết [8], [19]. Như vậy, việc kiểm soát sản xuất
các cytokine có thể làm giảm khả năng viêm quá mức ở các bệnh nhân nhiễm
trùng nặng.
1.5.2. Vai trò của các cytokine trong đáp ứng viêm
Trong đáp ứng với các trường hợp nhiễm trùng hoặc tổn thương mơ thì