NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHIẾT XUẤT LÁ TRẦU KHÔNG (PIPER BETLE L.) TRONG LỚP PHỦ CHỐNG BÁM BẨN SINH HỌC
Chi nhánh Ven Biển - Trung tâm Nhiệt đới Việt-Nga
Số điện thoại: 0869514226; Email: nda.ttndvn@gmail.com
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt (Abstract)
Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu khả năng sử dụng chiết xuất lá trầu không (Piper betle L.) với vai trò là một loại phụ gia kháng khuẩn cho lớp phủ chống bám bẩn sinh học thân thiện với môi trường. Hoạt chất sinh học của chiết xuất được xác định qua hàm lượng phenolic tổng số. Kết quả cho thấy hàm lượng phenolic tổng số trong chiết xuất đạt 260,3 mg GAE/g chất khô. Hoạt tính kháng khuẩn của chiết xuất được đánh giá bằng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch. Độc tính sinh học được đánh giá trên ấu trùng Artemia salina. Kết quả cho thấy, chiết xuất lá trầu không có hoạt tính kháng khuẩn cao đối với quần xã vi sinh vật biển với đường kính vòng kháng khuẩn đạt 35,1 ± 0,5 mm. Độc tính sinh học của chiết xuất đối với ấu trùng Artemia salina ở mức độ trung bình (LC50 > 100 µg/mL). Kết quả thử nghiệm tự nhiên trong môi trường nước biển trong điều kiện tĩnh cho thấy, việc bổ sung chiết xuất lá trầu không vào thành phần lớp phủ trên cơ sở acrylic copolymer giúp tăng đáng kể hiệu quả chống bám bẩn sinh học của lớp phủ. Tuy nhiên, ở điều kiện thử nghiệm động (thử nghiệm quay) hiệu quả chống bám bẩn của lớp phủ chứa chiết xuất thấp hơn đáng kể so với lớp phủ có sử dụng Cu2O
Abstract
INVESTIGATION OF BIOACTIVITY AND ANTIFOULING EFFICACY OF PIPER BETLE L. EXTRACT IN ACRYLIC-BASED MARINE COATINGS
This study reports the potential use of Piper betle L. extract as an antibacterial additive for the development of environmentally friendly antifouling coatings. The bioactive potential of the extract was characterized through its total phenolic content, which was determined to be 260.3 mg GAE/g dry weight. Antibacterial activity was evaluated using the agar well diffusion method, while the biological toxicity was assessed on Artemia salina nauplii. The results revealed that the extract exhibited strong antibacterial activity against marine bacteria with an inhibition zone diameter of 35.1 ± 0.5 mm. Toxicity assessment on Artemia salina indicated that the extract can be classified as moderately toxic (LC₅₀ > 100 µg/mL). Field immersion tests under static seawater conditions demonstrated that the incorporation of Piper betle L. extract into an acrylic copolymer-based coating significantly enhanced its antifouling performance. However, under dynamic test conditions (rotating panel assay), the antifouling efficacy of the extract-containing coating was considerably lower compared to the coating formulated with Cu2O
Từ khóa (Keywords)
hoạt tính kháng khuẩn, lớp phủ chống bám bẩn sinh học, hiệu quả chống bám bẩn sinh học, độc tính sinh học, Chiết xuất lá trầu không (Piper betle L.), Piper betle L. extract, antibacterial activity, antifouling coatings, antifouling efficiency, toxicity test
Chi tiết bài viết
Bài báo này được cấp phép theo Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Tài liệu tham khảo
2. L. Chen et al., Biomimetic surface coatings for marine antifouling: Natural antifoulants, synthetic polymers and surface microtopography, Science of The Total Environment, Vol. 766, pp. 144469, 2021. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.144469
3. H. B. Rashmi, P. S. Negi, Chapter 3. Chemistry of plant extracts, in Plant Extracts: Applications in the Food Industry, Elsevier, 2022, pp. 39-73. DOI: 10.1016/B978-0-12-822475-5.00004-1
4. X. An, X. Yang, W. Dong, C. Ni and X. Jiang, Synthesis and fouling resistance of capsaicin derivatives containing amide groups, Chemical Physics Letters, Vol. 808, pp. 139824, 2022. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.136361
5. H. Etoh et al., Shogaols from Zingiber ocinale as Promising Antifouling Agents, Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, Vol. 66, No. 8, pp. 1748–1750, 2002. DOI: 10.1271/bbb.66.1748
6. Y. Deng et al., Development of a curcumin-based antifouling and anticorrosion sustainable polybenzoxazine resin composite coating, Composites Part B: Engineering, Vol. 225, pp. 109263, 2021. DOI: 10.1016/j.compositesb.2021.109263
7. D. Feng, W. Wang, X. Wang, Y. Qiu and C. Ke, Low barnacle fouling on leaves of the mangrove plant Sonneratia apetala and possible anti-barnacle defense strategies, Marine Ecology Progress Series, Vol. 554, pp. 169-182, 2016. DOI: 10.3354/meps11585
8. R.S. Peres, E. Armelin, C. Aleman and C.A. Ferreira, Modified tannin extracted from black wattle tree as an environmentally friendly antifouling pigment, Industrial Crops and Products, Vol. 65, pp. 506–514, 2015. DOI: 10.1016/j.indcrop.2014.10.033
9. Lam Thi Truc Nguyen, Thuong Thi Nguyen, Hoa Ngoc Nguyen and Quynh Thi Phuong Bui, Simultaneous determination of active compounds in Piper betle Linn. leaf extract and effect of extracting solvents on bioactivity, Engineering Reports, Vol. 2, pp. e12246, 2020. DOI:10.1002/eng2.12246
10. Nhu Ngoc Nguyen, Nguyet Minh Vu Thi, Tuyen Phung Thi and Huong Lan Nguyen Thi, Antibacterial and antifungal activities of the ethanol extract of some medicinal plants, Vietnamese Journal of Food Control, Vol. 3, No. 4, pp. 261-269, 2020. DOI: 10.47866/2615-9252/vjfc.1760
11. V. L. Singleton, R. Orthofer and M. Lamuela-Raventós Rosa, Analysis of total phenols and other oxidation substrates and an-tioxidants by means of folin-ciocalteu reagent, Methods in Enzymology, Vol. 299, pp. 152-178, 1999. DOI: 10.1016/S0076-6879(99)99017-1
12. U. Kharchenko et al. Antifouling efficiency of polymer coatings with SeNPs-loaded SiO2(rh)-PHMG composite as antimicrobial agent, Journal of Coatings Technology and Research, Vol. 21, pp. 1467-1482, 2024. DOI: 10.1007/s11998-023-00907-y
13. D. Wang, J. Xu, J. Yang and S. Zhou, Preparation and synergistic antifouling effect of self-renewable coatings containing quaternary ammonium-functionalized SiO2 nanoparticles, Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 563, pp. 261-271, 2020. DOI: 10.1016/j.jcis.2019.12.086
14. E. R. Silva et al., Eco-friendly non-biocide-release coatings for marine biofouling prevention, Science of The Total Environment, Vol. 650, No. 2, pp. 2499-2511, 2019. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.10.010
15. Б. Н. Тарасевич, ИК спектры основных классов органических соединений, Справочные материалы, Москва, Изд. МГУ, 2012, 52 с.
16. B. Kaveti, L. Tan, T. S. Kuan and M. Baig, Antibacterial Activity Of Piper Betel Leaves, International Journal of Pharmacy Teaching and Practices, Vol. 2, No. 3, pp. 129-132, 2011
17. Hoàng Thùy Dương et al., Đánh giá hoạt tính sinh học của cao chiết lá trầu không (Piper betle L.) thu nhận bằng phương pháp chiết siêu âm, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ, số 64(3), tr. 37-42, 2022. DOI: 10.31276/VJST.64(3).37-42
18. O. M. Bahurmiz, R. Ahmad, N. Ismail, F. Adzitey and S. F. Sulaiman, Antimicrobial activity of various plant extracts on Pseudomonas species associated with spoilage of chilled fish, Turkish Journal of Agriculture - Food Science and Technology, Vol. 4, No. 11, pp. 1017-1023, 2016. DOI: 10.24925/turjaf.v4i11.1017-1023.668
19. J. Tahera, F. Feroz, J. D. Senjuti, K. K. Das and R. Noor, Demonstration of anti-bacterial activity of commonly available fruit extracts in Dhaka, Bangladesh, American Journal of Microbiological Research, Vol. 2, No. 2, pp. 68-73, 2014. DOI: 10.12691/ajmr-2-2-5
20. U. Taukoorah, N. Lall and F. Mahomoodally, Piper betle L. (betel quid) shows bacteriostatic, additive, and synergistic antimi-crobial action when combined with conventional antibiotics, South African Journal of Botany, Vol. 105, pp. 133-140, 2016. DOI: 10.1016/j.sajb.2016.01.006
21. Y. P. Tan, E. W. C. Chan, Antioxidant, antityrosinase and antibacterial properties of fresh and processed leaves of Anacardium occidentale and Piper betle, Food Bioscience, Vol. 6, pp. 17-23, 2014. DOI: 10.1016/j.fbio.2014.03.001
22. N.M.D.M.W. Nayaka et al., Piper betle L.: recent review of antibacterial and antifungal properties, safety profiles, and commercial applications, Molecules, Vol. 26, No. 8, pp. 2321, 2021. DOI: 10.3390/molecules26082321
23. R. Teanpaisan, P. Kawsud, N. Pahumunto and J. Puripattanavong, Screening for antibacterial and antibiofilm activity in Thai medicinal plant extracts against oral microorganisms, Journal of Tradiional and Complementary Medicine, Vol. 7, No. 2, pp. 172–177, 2016. DOI: 10.1016/j.jtcme.2016.06.007
24. D. Kurnia, G.S. Hutabarat, D. Windaryanti, T. Herlina, Y. Herdiyati and M. H. Satari, Potential allylpyrocatechol derivatives as antibacterial agent against oral pathogen of S. Sanguinis ATCC 10,556 and as inhibitor of MurA Enzymes: In vitro and in silico study, Drug Design, Development and Therapy, Vol. 14, pp. 2977–2985, 2020. DOI: 10.2147/DDDT.S255269
25. Nguyen Chi Mai, Nguyen Tuong Van, Pham Thi Hoe, Vu Huong Giang, Ninh Khac Ban and Tran My Linh, Optimization of brine shrimp lethality test for in vivo toxicity evaluation of poisonous plant species collected from Quang Tri province, Academia Journal of Biology, Vol. 46, No. 1, pp. 55-67, 2024. DOI: 10.15625/2615-9023/18899
26. Y. M. Karchesy, R. G. Kelsey, G. Constatine and J. J. Karchesy, Biological screening of selected Pacific Northwest forest plants using the brine shrimp (Artemia salina) toxicity bioassay, Springer Plus, Vol. 5, pp. 510, 2016. DOI: 10.1186/s40064-016-2145-1
27. B. Panagoula, M. Panayiota and J. Iliopoulou-Georgudaki, Acute toxicity of TBT and IRGAROL in Artemia salina, International Journal of Toxicology, Vol. 21, No. 3, pp. 231-233, 2002. DOI:10.1080/10915810290096360
28. Y. Li, G. Wang, Z. Guo, P. Wang and A. Wang, Preparation of microcapsules coating and the study of their bionic anti-fouling performance, Materials, Vol. 13, No. 7, pp. 1669, 2020. DOI: 10.3390/ma13071669
29. Z. Lu et al., Flexible hydrophobic antifouling coating with oriented nanotopography and nonleaking capsaicin, ACS Applied Materials and Interfaces, Vol. 10, No. 11, pp. 9718–9726, 2018. DOI: 10.1021/acsami.7b19436