Luận án Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính kháng vi sinh vật của nấm isaria japonica và phellinus pini ở Bắc Trung Bộ

1. Lí do chọn đề tài Nấm là sinh vật không thể thiếu trong đời sống, không có nấm, chu trình tuần hoàn vật chất sẽ bị mất một mắt xích quan trọng trong việc phân hủy chất bã hữu cơ. Nấm là nguồn thực phẩm giàu đạm, đầy đủ các axit amin thiết yếu, hàm lƣợng chất béo ít chủ yếu là những axit béo chƣa bão hòa, giá trị năng lƣợng cao, giàu khoáng chất và các vitamin có tác dụng tốt cho sức khỏe con ngƣời. Ngoài ra, trong nấm còn chứa nhiều hoạt chất có hoạt tính sinh học, góp phần ngăn ngừa và điều trị bệnh cho con ngƣời. Ngày nay, ngày càng nhiều các nhà khoa học tập trung nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài nấm nhằm phát hiện các hoạt chất có dƣợc tính mạnh đối với các căn bệnh nan y nhƣ viêm gan, kháng viêm ung thƣ, HIV Việc đƣa vào sử dụng rộng rãi các chế phẩm đƣợc tách chiết từ nấm sẽ giúp con ngƣời khỏe mạnh, phòng chống đƣợc nhiều căn bệnh tiềm ẩn, nguy hiểm [1], [2], [5], [6], [13]. Việt Nam là một trong những quốc gia có sự đa dạng sinh học cao trên thế giới với cấu trúc địa chất độc đáo, địa lý thủy văn đa dạng, khí hậu nhiệt đới gió mùa, những kiểu sinh thái khác nhau góp phần tạo nên sự đa dạng của khu hệ nấm Việt Nam. Đến năm 2010, có khoảng 2500 loài nấm đã đƣợc ghi nhận cho lãnh thổ Việt Nam, trong số đó khoảng 1400 loài thuộc 120 chi là những loài nấm lớn [3], [4], [9].

pdf245 trang | Chia sẻ: tranhieu.10 | Lượt xem: 606 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính kháng vi sinh vật của nấm isaria japonica và phellinus pini ở Bắc Trung Bộ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN NGỌC TUẤN NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH KHÁNG VI SINH VẬT CỦA NẤM Isaria japonica VÀ Phellinus pini Ở BẮC TRUNG BỘ LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGHỆ AN - 2017 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN NGỌC TUẤN NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH KHÁNG VI SINH VẬT CỦA NẤM Isaria japonica VÀ Phellinus pini Ở BẮC TRUNG BỘ Chuyên ngành : HOÁ HỮU CƠ Mã số: 62.44.01.14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. GS. TS TRẦN ĐÌNH THẮNG 2. GS. TS TIAN-SHUNG WU NGHỆ AN - 2017 2 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Vinh, ngày 25 tháng 5 năm 2017 Ký tên Nguyễn Ngọc Tuấn 3 LỜI CẢM ƠN Luận án đƣợc thực hiện tại các phòng thí nghiệm chuyên đề Hoá hữu cơ - khoa Hoá học, phòng thí nghiệm Trung tâm Phân tích thực phẩm và Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Vinh, Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, khoa Công nghệ sinh học, khoa Hóa học - Đại học Quốc gia Cheng Kung, Đài Loan. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến GS. TS Trần Đình Thắng - Trƣờng Đại học Vinh, GS. TS Tian-Shung Wu - Đại học Quốc gia Cheng Kung, Đài Loan là những ngƣời thầy đã giao đề tài, tận tình hƣớng dẫn, tạo điều kiện tốt nhất, giúp tôi từng bƣớc trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS. TS Nguyễn Hoa Du, PGS. TS Hoàng Văn Lựu đã tạo điều kiện thuận lợi, động viên tôi trong quá trình làm luận án. Tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn PGS. TS Ping-Chung Kuo - Đại học Quốc gia Cheng-Kung, Đài Loan đã giúp đánh giá kết quả. PGS. TS Trần Ngọc Lân - Viện Nghiên cứu và Phát triển vùng - Bộ Khoa học và Công nghệ (MOST) và PGS. TS. Ngô Anh khoa Sinh học, Đại học Khoa học Huế đã giúp chúng tôi định danh các mẫu nấm. Nhân dịp này, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu, các phòng ban chức năng, các thầy cô, cán bộ phòng Đào tạo Sau đại học, khoa Hoá học, trƣờng Đại học Vinh, các bạn đồng nghiệp, học viên cao học, sinh viên, gia đình và ngƣời thân đã động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này. Nghệ An, ngày 25 tháng 5 năm 2017 Nguyễn Ngọc Tuấn i MỤC LỤC MỤC LỤC .................................................................................................................... i DANH SÁCH BẢNG .................................................................................................. v DANH SÁCH HÌNH .................................................................................................. vi DANH SÁCH SƠ ĐỒ ..............................................................................................viii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT ........................................ ix MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 Chƣơng 1 ..................................................................................................................... 5 TỔNG QUAN ............................................................................................................. 5 1.1. Các hợp chất chuyển hóa bậc hai phân lập từ nấm kí sinh côn trùng ..................... 5 1.1.1 Các polyketide .................................................................................................... 5 1.1.1.1 Các polyketide không bị khử ............................................................................ 5 1.1.1.2 Các polyketide bị khử không hoàn toàn và bị khử hoàn toàn ............................ 8 1.1.2 Các nonribosomal peptide ................................................................................. 10 1.1.2.1 Các nonribosomal peptide mạch thẳng .......................................................... 11 1.1.2.2 Các nonribosomal (depsi)peptide dạng vòng .................................................. 12 1.1.2.3 Các cyclooligomer (depsi)peptide .................................................................. 15 1.1.3. Các hợp chất chuyển hóa kết hợp polyketide–nonribosomal peptide ................ 15 1.1.4 Terpenoid .......................................................................................................... 17 1.1.5 Một số hợp chất khác ........................................................................................ 20 1.2. Nấm Isaria japonica Yasuda ............................................................................... 20 1.2.1. Đặc điểm .......................................................................................................... 20 1.2.2. Thành phần hóa học của nấm ký sinh côn trùng (Isaria japonica Yasuda) ....... 21 1.2.3 Hoạt tính sinh học của nấm kí sinh côn trùng (Isaria japonica Yasuda) ............ 22 1.3. Các hợp chất chuyển hóa bậc hai phân lập từ nấm Phellinus ............................... 23 1.3.1 Polysaccharide và protein-polysaccharide ......................................................... 23 1.3.2. Steroid ............................................................................................................. 24 1.3.3. Terpenoid ......................................................................................................... 26 1.3.3.1. Sesquiterpenoid ............................................................................................. 26 1.3.3.2 Diterpenoid .................................................................................................... 29 ii 1.3.3.3. Triterpenoid .................................................................................................. 30 1.3.4. Flavone ............................................................................................................ 31 1.3.5. Styrylpyrone .................................................................................................... 32 1.3.6. Furane .............................................................................................................. 36 1.3.7 Polychlorinat ..................................................................................................... 36 1.3.8 Một số hợp chất khác ........................................................................................ 36 1.4. Nấm Phellinus pini (Brot.) Bondartsev & Singer ................................................ 36 1.4.1. Đặc điểm loài nấm Phellinus pini (Brot.) Bondartsev & Singer ........................ 36 1.4.2. Thành phần hóa học của Phellinus pini (Brot.) Bondartsev & Singer ............... 37 Chƣơng 2 ................................................................................................................... 38 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM ........................................... 38 2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................................................... 38 2.1.1. Phƣơng pháp lấy mẫu ....................................................................................... 38 2.1.2. Phƣơng pháp chiết xuất, phân lập ..................................................................... 38 2.1.3. Phƣơng pháp khảo sát cấu trúc các hợp chất..................................................... 38 2.1.4. Phuơng pháp thử hoạt tính sinh học.................................................................. 38 2.2. Hóa chất và thiết bị ............................................................................................. 38 2.2.1. Hoá chất ........................................................................................................... 38 2.2.2. Thiết bị ........................................................................................................... 38 2.2.2.1. Sắc ký lớp mỏng (TLC) ................................................................................. 38 2.2.2.2. Sắc ký cột (CC) ............................................................................................. 39 2.2.2.3. Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)................................................................ 39 2.2.2.4. Phổ tử ngoại (UV) ......................................................................................... 39 2.2.2.5. Phổ hồng ngoại (FT-IR) ................................................................................ 39 2.2.2.6. Phổ khối lƣợng (MS) ..................................................................................... 39 2.2.2.7. Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân (NMR) .............................................................. 39 2.2.2.8. Điểm nóng chảy ............................................................................................ 39 2.2.2.9. Độ quay cực riêng ......................................................................................... 39 2.3. Nghiên cứu các hợp chất từ sợi nấm kí sinh côn trùng (Isaria japonica Yasuda) . 40 2.3.1. Quy trình nghiên cứu ....................................................................................... 40 2.3.2. Phƣơng pháp phân lập ...................................................................................... 42 2.3.2.1. Môi trường PDA và phương pháp nuôi cấy ................................................... 42 iii 2.3.2.2. Môi trường lên men lỏng và phương pháp nuôi cấy nấm ............................... 43 2.3.3. Phân lập các hợp chất ....................................................................................... 44 2.3.4. Hằng số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập đƣợc ........................ 48 2.3.4.1. Hợp chất IJM-1 (Chất mới) ........................................................................... 48 2.3.4.2. Hợp chất IJM-2 ............................................................................................. 48 2.3.4.3. Hợp chất IJM-3 ............................................................................................. 49 2.3.4.4. Hợp chất IJM-4 ............................................................................................. 50 2.3.4.5. Hợp chất IJM-5 ............................................................................................. 50 2.3.4.6. Hợp chất IJM-6 ............................................................................................. 51 2.3.4.7. Hợp chất IJM-7 ............................................................................................. 51 2.3.4.8. Hợp chất IJM-8 ............................................................................................. 51 2.3.4.9. Hợp chất IJM-9 ............................................................................................. 52 2.3.4.10. Hợp chất IJM-10 ......................................................................................... 53 2.3.4.11. Hợp chất IJM-11 ......................................................................................... 53 2.3.4.12. Hợp chất IJM-12 ......................................................................................... 54 2.3.4.13. Hợp chất IJM-13 ......................................................................................... 54 2.3.4.14. Hợp chất IJM-14 ......................................................................................... 54 2.3.4.15. Hợp chất IJM-15 ......................................................................................... 55 2.4. Nghiên cứu các hợp chất từ quả thể nấm Phellinus pini (Brot.) Bondartsev & Singer ........................................................................................................................ 55 2.4.1. Mẫu nấm .......................................................................................................... 55 2.4.2. Phân lập các hợp chất ....................................................................................... 55 2.4.3. Hằng số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập đƣợc ........................ 58 2.4.3.1. Hợp chất PPH-1............................................................................................ 58 2.4.3.2. Hợp chất PPH-2............................................................................................ 58 2.4.3.3. Hợp chất PPE-1 ............................................................................................ 59 2.4.3.4. Hợp chất PPE-2 ............................................................................................ 59 2.4.3.5. Hợp chất PPE-3 ............................................................................................ 60 2.5. Thử hoạt tính kháng vi sinh vật và kháng nấm của các hợp chất.......................... 60 Chƣơng 3 ................................................................................................................... 62 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................................... 62 3.1. Nấm Isaria japonica Yasuda ............................................................................... 62 iv 3.1.1. Phân lập các hợp chất ....................................................................................... 62 3.1.2. Xác định cấu trúc các hợp chất ......................................................................... 62 3.1.2.1. Hợp chất IJM-1 (chất mới) ............................................................................ 62 3.1.2.2. Hợp chất IJM-2 ............................................................................................. 74 3.1.2.3. Hợp chất IJM-3 ............................................................................................. 78 3.1.2.4. Hợp chất IJM-4 ............................................................................................. 81 3.1.2.5. Hợp chất IJM-5 ............................................................................................. 82 3.1.2.6. Hợp chất IJM-6 ............................................................................................. 83 3.1.2.7. Hợp chất IJM-7 ............................................................................................. 84 3.1.2.8. Hợp chất IJM-8 ............................................................................................. 86 3.1.2.9. Hợp chất IJM-9 ............................................................................................. 89 3.1.2.10. Hợp chất IJM-10 ......................................................................................... 92 3.1.2.11. Hợp chất IJM-11 ......................................................................................... 94 3.1.2.12. Hợp chất IJM-12 ......................................................................................... 95 3.1.2.13. Hợp chất IJM-13 ......................................................................................... 96 3.1.2.14. Hợp chất IJM-14 ......................................................................................... 97 3.1.2.15. Hợp chất IJM-15 ......................................................................................... 98 3.2. Nấm Phellinus pini (Brot.) Bondartsev & Singer ................................................ 98 3.2.1. Phân lập các hợp chất ....................................................................................... 98 3.2.2. Xác định cấu trúc các hợp chất ......................................................................... 99 3.2.2.1. Hợp chất PPH-1............................................................................................ 99 3.2.2.2. Hợp chất PPH-2.......................................................................................... 107 3.2.2.3. Hợp chất PPE-1 .......................................................................................... 107 3.2.2.4. Hợp chất PPE-2 .......................................................................................... 116 3.2.2.5. Hợp chất PPE -3 ......................................................................................... 118 3.3. Hoạt tính kháng vi sinh vật và kháng nấm của các hợp chất .............................. 118 KẾT LUẬN ............................................................................................................. 123 DANH MỤC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ................................. 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 125 PHỤ LỤC ................................................................................................................ 148 v DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1. Các hợp chất styrylpyrone từ các loài Phellinus và hoạt tính sinh học của chúng ......................................................................................................................... 32 Bảng 3.1. Các hợp chất phân lập từ sợi nấm Isaria japonica Yasuda ......................... 62 Bảng 3.2: Số liệu phổ NMR của IJM-1 ...................................................................... 70 Bảng 3.3: Tính chất lý hóa của IJM-1, IJM-2, beauveriolides I .................................. 72 Bảng 3.4: So sánh số liệu phổ 1H-NMR, 13C-NMR của các phần cấu trúc leucine, 3- hidroxyl-4-methyloctanoic, alanine của IJM-1 và beauveriolides I............................. 73 Bảng 3.5: Số liệu phổ NMR của hợp chất IJM-2 ........................................................ 77 Bảng 3.6: Số liệu phổ NMR của hợp chất IJM-3 ........................................................ 80 Bảng 3.7: Số liệu phổ 1H-NMR của hợp chất IJM-4 .................................................. 82 Bảng 3.8: Số liệu phổ 1H-NMR của hợp chất IJM-6 .................................................. 83 Bảng 3.9: Số liệu phổ 1H-NMR của hợp chất IJM-7 .................................................. 85 Bảng 3.10: Số liệu phổ NMR của hợp chất IJM-8....................................................... 87 Bảng 3.11: Bảng số liệu phổ NMR của hợp chất IJM-9 ............................................. 90 Bảng 3.12: Bảng số liệu phổ NMR của hợp chất IJM-10 ........................................... 93 Bảng 3.13: Bảng số liệu phổ NMR của hợp chất IJM-11 ........................................... 94 Bảng 3.14: Bảng số liệu phổ NMR của hợp chất IJM-13 ........................................... 96 Bảng 3.15: Bảng số liệu phổ NMR của hợp chất IJM-14 ........................................... 97 Bảng 3.16: Bảng số liệu phổ NMR của hợp chất IJM-15 ........................................... 98 Bảng 3.17: Các hợp chất phân lập từ nấm Phellinus pini .......................................... 99 Bảng 3.18: Bảng số liệu phổ NMR của hợp chất PPH-1........................................... 105 Bảng 3.19: Số liệu phổ NMR của hợp chất PPE-1 ................................................... 115 Bảng 3.20: Số liệu phổ NMR của hợp chất PPE-2 ................................................... 117 Bảng 3.21: Kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học của các hợp chất ........................ 119 vi DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1 Nấm Isaria japonica Yasuda ....................................................................... 21 Hình 1.2 Nấm Phellinus pini (Brot.) Bondartsev & Singer......................................... 37 Hình 2.1 Nuôi cấy nấm trên môi trƣờng PDA ........................................................... 43 Hình 2.2 Mô tả các bƣớc cấy nấm trên môi trƣờng lỏng ............................................ 44 Hình 3.1 Phổ khối lƣợng (HR-ESI-MS và ESI-MS) của hợp chất IJM-1.................... 63 Hình 3.2 Phổ hồng ngoại (IR) của hợp chất IJM-1 ..................................................... 64 Hình 3.3. Phổ 1H-NMR của hợp chất IJM-1............................................................... 64 Hình 3.4. Ph
Luận văn liên quan