NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH POLYSACCHARIDE TỪ RONG Ceratophyllum submersum BẰNG PHƯƠNG PHÁP CARBOXYMETHYL HÓA
DOI:
https://doi.org/10.62985/j.huit_ojs.vol26.no4.668Từ khóa:
Biến tính, carboxymethyl, Ceratophyllum submersum, polysaccharide.Tóm tắt
Polysaccharide là nhóm hợp chất sinh học cao phân tử có nhiều hoạt tính sinh học và được chú ý trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu nhờ tiềm năng ứng dụng như y sinh và dược phẩm. Ceratophyllum submersum là loài rong nước ngọt chứa hàm lượng polysaccharide đáng kể. Tuy nhiên, các nghiên cứu về biến tính cấu trúc để cải thiện hoạt tính sinh học của polysaccharide từ loài rong này vẫn còn khá ít. Nghiên cứu này được thực hiện với mục tiêu tìm ra điều kiện tối ưu cho quá trình biến tính polysaccharide bằng phương pháp carboxymethyl hóa và đánh giá ảnh hưởng của quá trình này đến hoạt tính sinh học. Nội dung khảo sát liên quan đến điều kiện carboxymethyl hóa bao gồm nồng độ acid chloroacetic (MCA), nhiệt độ phản ứng và thời gian phản ứng. Kết quả cho thấy điều kiện tối ưu đạt được tại nồng độ MCA 2,5 M, nhiệt độ 60 °C và thời gian phản ứng 4 giờ, cho mức độ thay thế DS tương ứng là 0,876 ± 0,032; 1,134 ± 0,063 và 1,313 ± 0,038. Đánh giá sự biến đổi cấu trúc bằng phổ FT-IR cho thấy sự xuất hiện của nhóm CH2COO- thay thế nhóm OH- vào mạch carbon. Hoạt tính sinh học được đánh giá thông qua khả năng kháng oxy hóa bằng các phương pháp 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), nitric oxide (NO), khử sắt (III) thành sắt (II) (RP) và khả năng kháng khuẩn. Polysaccharide sau biến tính thể hiện khả năng bắt gốc tự do mạnh hơn với giá trị IC50 lần lượt là 181,65 µg/mL (ABTS), 63,79 µg/mL (NO), tính khử sắt thể hiện qua sự tăng độ hấp thụ, sau khi polysaccharide biến tính giá trị độ hấp thụ cao hơn so với khi chưa biến tính, đồng thời có khả năng ức chế Salmonella và Staphylococcus aureus. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc biến tính cấu trúc polysaccharide bằng phương pháp carboxymethyl giúp cải thiện đáng kể hoạt tính sinh học, qua đó khẳng định tiềm năng ứng dụng của polysaccharide từ Ceratophyllum submersum trong các lĩnh vực y học, dược phẩm và thực phẩm chức năng.
Tài liệu tham khảo
[1] H. Cheng and G. Huang, "The antioxidant activities of carboxymethylated garlic polysaccharide and its derivatives," Int J Biol Macromol, vol. 140, pp. 1054-1063, 2019, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.08.204
[2] G. G. d'Ayala et al., "Marine derived polysaccharides for biomedical applications: chemical modification approaches," Molecules, vol. 13, no. 9, pp. 2069-106, 2008, https://doi.org/10.3390/molecules13092069
[3] Y. Wu et al., "Application of polysaccharide-rich solution derived from waste macroalgae Enteromorpha prolifera in cherry tomato preservation and utilizing post-extraction residue for crude bio-oil production," Food Chem, vol. 409, pp. 135301, 2023, https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.135301
[4] X. Chen et al., "Immunomodulatory activity and mechanism of Chinese yam polysaccharide after sulfated modification," Industrial Crops and Products, vol. 197, 2023, https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2023.116549
[5] L. Liang et al., "Sulfated modification and anticoagulant activity of pumpkin (Cucurbita pepo, Lady Godiva) polysaccharide," Int J Biol Macromol, vol. 106, pp. 447-455, 2018, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.08.035
[6] T. Zhao et al., "Structural modification and biological activity of polysaccharides," Molecules, vol. 28, no. 14, 2023, https://doi.org/10.3390/molecules28145416
[7] Z. W. Li et al., "Chemical modification, characterization, and activity changes of land plant polysaccharides: A review," Polymers (Basel), vol. 14, no. 19, 2022, https://doi.org/10.3390/polym14194161
[8] Y. Liu et al., "Characterization of carboxymethylated polysaccharides from Catathelasma ventricosum and their antioxidant and antibacterial activities," Journal of Functional Foods, vol. 38, pp. 355-362, 2017, https://doi.org/10.1016/j.jff.2017.09.050
[9] H. Musarurwa and N. T. Tavengwa, "Application of carboxymethyl polysaccharides as bio-sorbents for the sequestration of heavy metals in aquatic environments," Carbohydr Polym, vol. 237, pp. 116142, 2020, https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.116142
[10] J. Jebamalar and V. Judia Harriet Sumathy, "Comparison of polysaccharide characterization of Chaetomorpha antennina and Ceratophyllum submersum," International Journal of Recent Scientific Research, vol. 10, 2019, https://doi.org/10.24327/ijrsr.2019.1007.3700
[11] M. J. Shi et al., "Carboxymethylated degraded polysaccharides from Enteromorpha prolifera: Preparation and in vitro antioxidant activity," Food Chem, vol. 215, pp. 76-83, 2017, https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.07.151
[12] Ž. Stojanović et al., "A comparison of some methods for the determination of the degree of substitution of carboxymethyl starch," Starch - Stärke, vol. 57, no. 2, pp. 79-83, 2005, https://doi.org/10.1002/star.200400342
[13] J. Liu et al., "Determination of degree of substitution of carboxymethyl starch by Fourier transform mid-infrared spectroscopy coupled with partial least squares," Food Chemistry, vol. 132, no. 4, pp. 2224-2230, 2012, https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.12.072
[14] V. Bondet et al., "Kinetics and mechanisms of antioxidant activity using the DPPH free radical method," LWT - Food Science and Technology, vol. 30, no. 6, pp. 609-615, 1997, https://doi.org/10.1006/fstl.1997.0240
[15] L. Yang et al., "Carboxymethylation of polysaccharides from Auricularia auricula and their antioxidant activities in vitro," Int J Biol Macromol, vol. 49, no. 5, pp. 1124-30, 2011, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2011.09.011
[16] I. G. Munteanu and C. Apetrei, "Analytical methods used in determining antioxidant activity: A review," Int J Mol Sci, vol. 22, no. 7, 2021, https://doi.org/10.3390/ijms22073380
[17] V. Mareček et al., "ABTS and DPPH methods as a tool for studying antioxidant capacity of spring barley and malt," Journal of Cereal Science, vol. 73, pp. 40-45, 2017, https://doi.org/10.1016/j.jcs.2016.11.004
[18] I. Gulcin, "Antioxidant activity of food constituents: an overview," Arch Toxicol, vol. 86, no. 3, pp. 345-91, 2012, https://doi.org/10.1007/s00204-011-0774-2
[19] O. Tusevski et al., "Phenolic production and antioxidant properties of some Macedonian medicinal plants," Open Life Sciences, vol. 9, no. 9, pp. 888-900, 2014, https://doi.org/10.2478/s11535-014-0322-1
[20] M. Oyaizu, "Studies on products of browning reaction. Antioxidative activities of products of browning reaction prepared from glucosamine," The Japanese Journal of Nutrition and Dietetics, vol. 44, no. 6, pp. 307-315, 1986, https://doi.org/10.5264/eiyogakuzashi.44.307
[21] Deepshikha Gupta, "Methods for determination of antioxidant capacity: A review," International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research, vol. 6, no. 2, 2015, https://doi.org/10.13040/ijpsr.0975-8232.6(2).546-66
[22] Sreejayan and M. N. Rao, "Nitric oxide scavenging by curcuminoids," J Pharm Pharmacol, vol. 49, no. 1, pp. 105-7, 1997, https://doi.org/10.1111/j.2042-7158.1997.tb06761.x
[23] M. N. Alam et al., "Review on in vivo and in vitro methods evaluation of antioxidant activity," Saudi Pharm J, vol. 21, no. 2, pp. 143-52, 2013, https://doi.org/10.1016/j.jsps.2012.05.002
[24] S. K. Sharma and A. P. Singh, "In vitro antioxidant and free radical scavenging activity of Nardostachys jatamansi DC," J Acupunct Meridian Stud, vol. 5, no. 3, pp. 112-8, 2012, https://doi.org/10.1016/j.jams.2012.03.002
[25] A. A. Ismail et al., "Fourier transform infrared spectroscopy: principles and applications," in Techniques and instrumentation in analytical chemistry, vol. 18: Elsevier, 1997, pp. 93-139.
[26] P. Rachtanapun et al., "Effect of monochloroacetic acid on properties of carboxymethyl bacterial cellulose powder and film from Nata de Coco," Polymers (Basel), vol. 13, no. 4, 2021, https://doi.org/10.3390/polym13040488
[27] E. Machova et al., "Effect of carboxymethylation on antioxidant properties and radical degradation of mannans and glucans," Carbohydr Polym, vol. 112, pp. 603-7, 2014, https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.06.050
[28] Y. Xu et al., "Sulfated modification of the polysaccharide from Sphallerocarpus gracilis and its antioxidant activities," Int J Biol Macromol, vol. 87, pp. 180-90, 2016, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2016.02.037
[29] V. Varshney and S. Naithani, "Chemical functionalization of cellulose derived from nonconventional sources," in Cellulose Fibers: Bio-and nano-polymer composites: Green chemistry and technology: Springer, 2011, pp. 43-60.
[30] Q.-Y. Yu et al., "Extraction, preparation and an assessment of the activity of carboxymethyl polysaccharide from Panax japonicus," Food Science and Technology, vol. 42, 2022, https://doi.org/10.1590/fst.82221
[31] L. Yang et al., "Carboxymethylation of polysaccharides from Auricularia auricula and their antioxidant activities in vitro," International Journal of Biological Macromolecules, vol. 49, no. 5, pp. 1124-1130, 2011.
[32] X. L. Li et al., "Effects of different chemical modifications on the antibacterial activities of polysaccharides sequentially extracted from peony seed dreg," Int J Biol Macromol, vol. 116, pp. 664-675, 2018, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.05.082
[33] B.-J. Chen et al., "Sulfation, characterization, antibacterial activity, and action mechanism of rice bran polysaccharides," Food Bioscience, vol. 59, 2024, https://doi.org/10.1016/j.fbio.2024.103953
[34] Z. Wang et al., "Improvement of antibacterial activity of polysaccharides via chemical modification: A review," Int J Biol Macromol, vol. 269, no. Pt 2, pp. 132163, 2024, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.132163
[35] X. Zhang et al., "Structure characterization and antioxidant activity of carboxymethylated polysaccharide from Pholiota nameko," J Food Biochem, vol. 46, no. 7, pp. e14121, 2022, https://doi.org/10.1111/jfbc.14121
[36] Y. Y. Cao et al., "Effects of sulfated, phosphorylated and carboxymethylated modifications on the antioxidant activities in-vitro of polysaccharides sequentially extracted from Amana edulis," Int J Biol Macromol, vol. 146, pp. 887-896, 2020, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.09.211
