$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Badanie obecności związków przeciwdrobnoustrojowych w roślinach wymaga rozdzielenia składników ekstraktu roślinnego, poddania mikroorganizmu testowego działaniu tych składników i ustalenia, czy wzrost mikroorganizmu jest hamowany przez którykolwiek z tych związków. Rozdzielanie za pomocą chromatografii papierowej lub cienkowarstwowej (PC lub TLC) jest wygodne, ponieważ wiele związków można rozdzielić na powierzchni płaskiej. Rozdzielanie opiera się na polarności, przy czym niektóre związki silnie wiążą się z adsorbentem (celulozą w przypadku PC i różnymi adsorbentami w przypadku TLC) i migrują w mniejszym stopniu niż inne1. Rysunek 1 przedstawia przykład względnych pozycji polarnych i niepolarnych związków fenolowych po rozdzieleniu na płytce TLC z krzemionką.

Rycina 1. Schemat ilustrujący rozmieszczenie związków o różnej polarności po rozdziale na płytce do cienkowarstwowej chromatografii (TLC) z krzemionką. Jako przykład wykorzystano związki fenolowe koniczyny czerwonej (Trifolium pratense L.). Związki polarne, takie jak klowamid, wykazują silne powinowactwo do polarnego adsorbenta, jakim jest krzemionka, i pozostają w pobliżu linii startu (OR), natomiast związki mniej polarne, takie jak trzy izoflawony w pobliżu czoła rozpuszczalnika (SF), łatwiej rozdzielają się do rozpuszczalników (które są mniej polarne niż krzemionka, chyba że dodano wodę, kwasy lub zasady) i migrują wyżej na płytce.
Po rozdzieleniu ekstraktu na płytce TLC, mikroorganizmy testowe mogą zostać poddane działaniu wszystkich związków na płytce, co przyspiesza identyfikację aktywnych składników ekstraktu2. Jeśli hodowla grzybów lub bakterii zostanie naniesiona na chromatogram, wzrost drobnoustrojów będzie następował wszędzie z wyjątkiem obszarów zawierających związki hamujące wzrost. Strefy inhibicji można następnie zwizualizować, obserwując kontrast między wzrostem grzybni a obszarami wolnymi od wzrostu w przypadku zastosowania grzybów3 lub poprzez opryskiwanie związkami, które zmieniają kolor podczas redukcji lub hydrolizy przez żywe komórki4. Choć zastosowanie chromatogramów papierowych lub cienkowarstwowych w testach przeciwdrobnoustrojowych było pierwotnie stosowane w odniesieniu do antybiotyków5 i fungicydów3,6, obecnie za pomocą tej metody, często nazywanej bioautografią, często przesiewowo bada się ekstrakty roślinne pod kątem związków przeciwdrobnoustrojowych. Opisane tutaj protokoły dotyczą bioautografii chromatogramów cienkowarstwowych. TLC jest szeroko stosowane, ponieważ jest stosunkowo szybkie i może być wykonywane na różnych adsorbentach (np. krzemionka, skrobia, tlenek glinu), a także zapewnia dobrą rozdzielczość i czułość1.
Ekstrakty roślinne do TLC można przygotować na wiele sposobów. Powszechnie stosowane metody obejmują ekstrakcję materiału roślinnego w mieszaninach alkoholowo-wodnych, takich jak 80% etanol7,8, opcjonalnie z dodatkiem kwasu lub zasady9. Po ekstrakcji w takich rozpuszczalnikach, które zawierają wodę i mogą być kwaśne lub zasadowe, ekstrakty należy zagęścić, aby można było nanieść je na płytki TLC w minimalnej objętości. Zagęszczanie ekstraktów alkoholowo-wodnych można osiągnąć poprzez rozdział z organicznymi rozpuszczalnikami niemieszalnymi z wodą8 lub mieszaniną takich rozpuszczalników, np. octanu etylu i eteru etylowego (1:1, v/v)10,11. Różne metabolity roślinne są ekstrahowane do różnych rozpuszczalników organicznych w zależności od ich polarności. Aby zapewnić ekstrakcję organicznych kwasów lub zasad roślinnych do rozpuszczalników organicznych na tym etapie, pH ekstraktu alkoholowo-wodnego można podnieść lub obniżyć za pomocą rozpuszczalnego w wodzie kwasu lub zasady, aby przekształcić zdysocjowane anality w ich formy niedysocjowane, które są następnie rozpuszczalne w obojętnych rozpuszczalnikach organicznych9. Fazę organiczną można następnie odparować pod zmniejszonym ciśnieniem lub w strumieniu azotu i doprowadzić do pożądanej objętości do analizy TLC. Mało prawdopodobne jest, aby pH ekstraktu było letalne dla mikroorganizmów w bioanalizie ze względu na rozdział analitów do obojętnych rozpuszczalników, małą objętość końcową oraz odparowanie ekstraktu z płytki TLC przed rozdzieleniem.
Zarówno grzyby, jak i bakterie są wykorzystywane jako mikroorganizmy testowe w bioautografii ekstraktów roślinnych2. Zarodniki niektórych grzybów, takich jak Cladosporium cucumerinum, kiełkują na płytkach TLC (z wyjątkiem obszarów zawierających związki hamujące), jeżeli zostaną rozpylone na płytki w roztworze odżywczym i inkubowane w wilgotnym środowisku przez kilka dni3. Ciemna grzybnia C. cucumerinum w strefach niehamujących stanowi wyraźny kontrast dla stref wolnych od wzrostu grzybni. Chociaż bakterie były nanoszone na płytki do chromatografii cienkowarstwowej (TLC) w ten sam sposób4,12, są one również wylewane na powierzchnie płytek TLC w formie warstw agaru13,14. Drożdże, takie jak Candida albicans, mogą być również nanoszone w warstwach agaru14. Alternatywnie, płytki TLC można położyć stroną aktywną do dołu na agar zaszczepiony bakteriami10,15 lub drożdżami8, co jest metodą znaną jako bioautografia kontaktowa2.
Opisujemy metodę bioautografii kontaktowej do przesiewowego badania przeciwdrobnoustrojowych związków fenolowych z koniczyny czerwonej (Trifolium pratense cv. Kenland). Organizmem testowym jest Clostridium sticklandii, ruminalna bakteria o wysokiej produkcji amoniaku (HAB) i beztlenowiec obligatoryjny. Chociaż zastosowane rozdzielenia nie pozwalają na wyodrębnienie wszystkich składników ekstraktu, ułatwiają one identyfikację stref aktywności przeciwdrobnoustrojowej, zawężając tym samym pulę potencjalnych związków przeciwdrobnoustrojowych. Protokół wykorzystuje standardowe procedury TLC1. Protokół opisuje również niektóre techniki wymagane do hodowli beztlenowców obligatoryjnych w takim badaniu, zastosowanie bioautografii kontaktowej15 oraz metodę wizualizacji z użyciem soli tetrazoliowej, która barwi żywe komórki2,4.