Khảo sát hoạt tính sinh học và khả năng kháng khuẩn của tinh dầu từ cây Sả chanh Cymbopogon citratus

Nguyễn Thị Thanh Mai, Trần Bảo Trâm, Đỗ Thị Kim Trang, Trần Văn Quảng,
Trương Thị Chiên, Mai Thị Đàm Linh

Báo cáo Khoa học về nghiên cứu và giảng dạy Sinh học ở Việt Nam – Hội nghị Khoa học toàn quốc gia lần thứ 4.

Nghiên cứu này đã tiến hành khảo sát chất lượng và khả năng kháng khuẩn của tinh dầu từ cây Sả chanh (Cymbopogon citratus) trồng tại một số tỉnh miền Bắc Việt Nam như: Hòa Bình, Hà Nam, Nam Định. Kết quả cho thấy hàm lượng citral dao động từ 75,35 – 79,71% (thân Sả chanh) và 77,10 – 80,73% (lá Sả chanh). Tinh dầu Sả chanh thu được có khả năng chống oxy hóa với hàm lượng DPPH đạt 89,31% (thân Sả chanh) và 69,31% (lá Sả chanh). Hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu Sả chanh được thực hiện bằng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch, sử dụng 07 chủng vi sinh vật kiểm định. Kết quả cho thấy tinh dầu Sả chanh C. citratus trong các mẫu thu thập của thí nghiệm này trồng tại Hòa Bình có hoạt tính sinh học và khả năng kháng khuẩn tốt.

MỞ ĐẦU

Sả chanh (Cymbopogon citratus) là một cây thuốc lâu năm thuộc họ Poaceae. Trong y học cổ truyền, Sả chanh có vị the, cay, mùi thơm, tính ấm, có tác dụng làm ra mồ hôi, sát khuẩn, chống viêm, thông tiểu, hạ khí, tiêu đờm (Đỗ Tất Lợi, 2006).

Hình ảnh cây Sả chanh

Theo nghiên cứu, thành phần hóa học chính của tinh dầu tạo nên mùi đặc trưng của Sả chanh là citral luôn dao động trong khoảng 30,0 – 93,76% và neral aldehyde (25 – 38%). Bên cạnh đó, tinh dầu Sả chanh là có khả năng kháng lại một số vi sinh vật, đặc biệt là vi khuẩn gây bệnh.

Việc sử dụng các loại tinh dầu và các chất chiết từ thực vật để kiểm soát mầm bệnh là một xu hướng phát triển tất yếu phù hợp với sự phát triển của xã hội hiện đại. Tính kháng khuẩn của tinh dầu Sả chanh được chứng minh là do sự hiện diện của một số hoạt chất như citral, phenol, terpen và aldoketone (Tatiana et al., 2017).

Do vậy, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu xác định một số thành phần hóa học chính, hàm lượng hoạt chất đặc trưng cũng như khả năng kháng một số vi khuẩn gây bệnh của tinh dầu Sả chanh trồng tại một số tỉnh miền Bắc Việt Nam như: Hòa Bình, Hà Nam và Nam Định từ đó đưa ra các kết quả so sánh chất lượng tinh dầu của các vùng trồng Sả chanh khác nhau và đề xuất hướng ứng dụng tinh dầu sả trong các sản phẩm dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Vật liệu

• Mẫu Sả chanh (Cymbopogon citratus) được thu hái tại các tỉnh Hòa Bình (SHB), Hà Nam (SHN) và Nam Định (SNĐ) sau 4-6 tháng trồng năm 2019.
• Các chủng vi sinh vật kiểm định Enterococcus faecalis (ATCC-33186), Shigella flexneri (ATCC-12022), Escherichia coli (ATCC-25922), Streptococcus pneumoniae (ATCC-49619), Staphylococcus aureus (ATCC-25923), Salmonella typhi (ATCC-14028), Klebsiella pneumoniae (ATCC-70063) được cung cấp bởi Bộ môn Vi sinh vật học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp tách chiết tinh dầu

• Thân củ tươi, lá tươi được tách riêng và cắt nhỏ.
• Chưng cất bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước trong thời gian 3-5 giờ ở áp suất thường (Bộ Y tế, 1974) thu được tinh dầu thân và lá Sả chanh và được làm khan bằng Na2SO4.

Xác định thành phần hóa học chính của tinh dầu Sả chanh

Sử dụng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS): Việc phân tích tinh dầu Sả chanh được thực hiện trên hệ thống thiết bị sắc ký khí GC/MS của hãng Agilent Technologies HP 6890N. Agilent Technologies HP 6890N ghép nối với Mass Selective Detector Agilent HP 5973 MSD. Cột HP5 MS có kích thước 0,25 m x 30 m x 0,25 mm và HP1 có kích thước 0,25 m x 30 m x 0,32 mm. Chương trình nhiệt độ với điều kiện 60 oC/2 phút; tăng nhiệt độ 4 oC/1 phút cho đến 220 oC, sau đó lại tăng nhiệt độ 20 oC/phút cho đến 260 oC; với He làm khí mang.

Khảo sát khả năng quét gốc tự do DPPH

Khả năng quét gốc tự do của tinh dầu Sả (thân, lá) được thực hiện theo phương pháp DPPH (2,2 – Diphenyl – 1 – picrylhydrazyl):

• Tinh dầu được pha thành các nồng độ 50, 100, 150, 200, 250 µL trong methanol.
• Lượng mẫu sử dụng vào phản ứng là 250 µL và DPPH 0,006% là 250 µL.
• Hỗn hợp phản ứng được ủ ở nhiệt độ phòng trong 60 phút trong tối, sau đó đo độ hấp thu quang phổ ở bước sóng 517 nm.
• Khả năng quét gốc tự do được tính dựa vào hiệu suất phản ứng và hàm lượng chất kháng oxy hóa tính tương đương vitamin C (Molyneux., 2004).

Xác định hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu Sả chanh

Khả năng kháng khuẩn của tinh dầu Sả chanh được thực hiện bằng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch.

• Nhỏ 100 µL dịch vi khuẩn kiểm định (đã nuôi qua đêm) vào trên đĩa petri chứa môi trường MPA (agar 20 g/l; cao thịt 3 g/l; pepton 5 g/l; NaCl 5 g/l), trải đều.
• Tiến hành khoan lỗ thạch trên đĩa, sau đó cho 100 µL tinh dầu Sả chanh vào các giếng thạch trên đĩa petri, ủ ở 4 °C trong 2 giờ để hoạt chất kháng khuẩn từ giếng thạch khuếch tán vào môi trường, sau đó ủ đĩa petri ở 37 °C trong 24 h.
• Hoạt tính kháng khuẩn được xác định theo công thức: D – d (mm), trong đó D: đường kính vòng kháng khuẩn (mm), d: đường kính lỗ khoan (mm).
• Đối chứng được sử dụng là kháng sinh vancomycin (ĐC1) 8 µg/mL và ampicillin (ĐC2) 40 µg/mL.

Phương pháp xử lý số liệu

Kết quả được xử lý bằng phần mềm Excel 2010, các thí nghiệm được lặp lại 3 lần (n=3).

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Khảo sát thành phần hóa học chính của tinh dầu Sả chanh trồng tại một số tỉnh miền Bắc Việt Nam

Chất lượng của dầu Sả chanh được đánh giá dựa trên hàm lượng citral. Citral là sự kết hợp của geranial (α-citral) và aldehyde đồng phân (β-citral).

Bằng phương pháp GC/MS nghiên cứu này đã xác định được một số thành phần chính của tinh dầu Sả chanh được chiết xuất từ thân và lá cây sả trồng tại một số tỉnh phía Bắc như Hòa Bình, Hà Nam và Nam Định. Kết quả được thể hiện tại Bảng 1.

Kết quả ở Bảng 1 cho thấy:

• Hàm lượng citral tổng số trong tinh dầu Sả chanh dao động trong khoảng 75,35 – 79,71% (thân) và 77,10 – 80,73% (lá).
• β-myrcene và 2,6- octadien-1-ol 3,7-dimethyl-acetate không tìm thấy ở trong thân Sả mà có ở lá dao động từ 9,96 – 11,15% và 0,98 – 1,12%.
• Một số thành phần còn lại không tìm thấy ở lá nhưng lại có trong thân Sả chanh như eudesm-7(11)-en-4-ol, caryopyllene, β-pinene và 1,3,6- octatriene 3,7-dimethyl.

Kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu của Tajidin et al., 2012 với hàm lượng citral đạt 79,69%, myrcene là 8,05%. Và đồng thời cũng phù hợp với TCVN 11425:2016 (Tiêu chuẩn tinh dầu Sả chanh), hàm lượng citral tối thiểu phải đạt 75%.

Kết quả Bảng 1 cũng cho thấy hàm lượng hoạt chất trong tinh dầu Sả chanh trồng tại Hòa Bình cao hơn so với tinh dầu Sả chanh trồng tại Hà Nam và Nam Định. Kết quả này phản ánh sự khác nhau về chất lượng Sả tại các vùng trồng khác nhau.

Khảo sát khả năng quét gốc tự do DPPH của tinh dầu Sả chanh

Tiến hành khảo sát khả năng quét gốc tự do trên DPPH (2,2-diphenyl-1 picrylhydrazyl) của tinh dầu Sả chanh, kết quả thu được tại Hình 1 và Hình 2.

Kết quả ở Hình 1 và Hình 2 cho thấy:

• Ở tất cả các nồng độ thí nghiệm tinh dầu Sả chanh đều có khả năng quét gốc tự do cả ở thân và lá Sả chanh.
• Tuy nhiên, khả năng quét gốc tự do đạt cao nhất 89,31% (thân Sả chanh) và 69,31% (lá Sả chanh) ở nồng độ tinh dầu bão hòa.
• Kết quả nghiên cứu này phù hợp với kết quả của Rao et al., 2009 cũng báo cáo cho thấy rằng khả năng quét gốc tự do DPPH của tinh dầu Sả chanh là 85%.

Qua đó, cũng cho thấy khả năng quét gốc tự do trong tinh dầu ở thân và lá Sả chanh trồng tại Hòa Bình cao hơn ở Hà Nam và Nam Định.

Hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu Sả chanh

Tiến hành nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu sả với 07 chủng vi khuẩn kiểm định: E. faecalis, S. flexneri, E. coli, S. pneumoniae, S. aureus, S. typhi, K. pneumoniae. Kết quả được thể hiện tại Bảng 2.

Kết quả tại Bảng 2 cho thấy

• Tinh dầu Sả chanh có khả năng ức chế sự phát triển của 06/07 chủng vi khuẩn kiểm định bao gồm E. faecalis, S. flexneri, E. coli, S. pneumoniae, S. aureus, K. pneumoniae, không có khả năng ức chế sự phát triển của S. typhi.
• Tinh dầu SHB có khả năng ức chế mạnh nhất sự phát triển của 02 chủng vi khuẩn S. flexneri và S. pneumoniae với đường kính vòng kháng khuẩn đạt 20 mm và 20,5 mm.
• Ở tinh dầu thân Sả chanh và ở tinh dầu lá Sả chanh là 19 mm đối với vi khuẩn S. pneumoniae. Đặc biệt, một số tinh dầu sả có khả năng kháng khuẩn cao hơn cả đối chứng – là chất kháng sinh thường được dùng trong nhiều trị nhiễm khuẩn hiện nay (như đường kính vòng vô khuẩn của SHB với vi khuẩn S. flexneri là 20 mm trong khi ở kháng sinh ampicilin chỉ là 18mm).

Nghiên cứu của Tatiana et al., 2017 cũng cho thấy rằng tinh dầu Sả chanh có khả năng ức chế sự phát triển của V. cholera, S. paratyphi, E. coli, B. subtilus, S. aureus. Các nghiên cứu trong và ngoài nước đã cho thấy khả năng kháng khuẩn của nhiều loại tinh dầu sả khác nhau, kháng được vi khuẩn Gram âm, vi khuẩn Gram dương, nấm men và nấm mốc (Tatiana et al., 2017, Vyshali et al., 2016).

Kết quả cho thấy tiềm năng ứng dụng của loại tinh dầu Sả chanh và thích hợp cho việc sản xuất các loại nước rửa tay diệt khuẩn – một sản phẩm đang có nhu cầu rất lớn hiện nay

KẾT LUẬN

1. Hàm lượng một số hoạt chất chính trong tinh dầu Sả chanh trồng tại Hòa Bình cao hơn so với tinh dầu thu được từ Sả chanh trồng tại Hà Nam và Nam Định với hàm lượng citral đạt 79,71% (thân) và 80,73% (lá).
2. Tinh dầu thu được cả ở thân và lá cây Sả chanh đều có khả năng quét gốc tự do với hàm lượng DPPH đạt 89,31% (thân) và 69,31% (lá).
3. Tinh dầu Sả chanh trồng tại Hòa Bình có khả năng ức chế mạnh nhất sự phát triển của 02 chủng vi khuẩn S. flexneri và S. pneumoniae với đường kính vòng vô khuẩn đạt 20 mm và 20,5 mm; đối với vi khuẩn S. pneumoniae là 19 mm ở mẫu tinh dầu thân và lá Sả chanh.
4. Tinh dầu Sả chanh có khả năng kháng 06/07 chủng vi khuẩn kiểm định sử dụng bao gồm cả vi khuẩn Gram âm và Gram dương.

Lời cảm ơn: Nghiên cứu này được thực hiện với sự hỗ trợ về kinh phí từ nhiệm vụ KH&CN cấp Bộ Khoa học và Công nghệ: “Đánh giá chất lượng tinh dầu sả thu hồi từ các phương pháp chưng cất khác nhau”.