$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Oznaczanie związków przeciwdrobnoustrojowych w roślinach wymaga rozdzielenia składników ekstraktu roślinnego, poddania tych składników działania mikroorganizmu testowego i ustalenia, czy wzrost mikroorganizmu został zahamowany przez któryś 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 rozkład związków o różnej polarności po rozdziale na płytce do cienkowarstwowej chromatografii (TLC) na żelu krzemionkowym. Jako przykład wykorzystano związki fenolowe koniczyny czerwonej (Trifolium pratense L.). Związki polarne, takie jak klowamid, wykazują silne powinowactwo do polarnego adsorbentu, 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 można poddać mikroorganizmy testowe działaniu wszystkich związków na płytce, co przyspiesza identyfikację aktywnych składników ekstraktu2. Jeśli kulturę grzybów lub bakterii nałożymy na chromatogram, wzrost mikroorganizmów 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 spryskanie związkami, które zmieniają kolor po zredukowaniu lub hydrolizie przez żywe komórki4. Choć wykorzystanie chromatogramów papierowych lub cienkowarstwowych do testów przeciwdrobnoustrojowych po raz pierwszy zastosowano w przypadku antybiotyków5 i fungicydów3,6, obecnie metodą tą często przesiewa się ekstrakty roślinne w poszukiwaniu związków przeciwdrobnoustrojowych; metoda ta jest często nazywana bioautografią. Opisane tutaj protokoły odnoszą się do bioautografii chromatogramów cienkowarstwowych. TLC jest powszechnie stosowane, ponieważ jest stosunkowo szybkie i może być wykonywane na różnych adsorbentach (np. krzemionce, skrobi, tlenku glinu), a także zapewnia dobrą rozdzielczość i czułość1.
Ekstrakty roślinne do TLC można przygotować na wiele sposobów. Powszechne metody obejmują ekstrakcję materiału roślinnego w mieszaninach alkoholowo-wodnych, takich jak 80% etanol7,8, ewentualnie z dodatkiem kwasu lub zasady9. Po ekstrakcji w takich rozpuszczalnikach, które zawierają wodę i mogą mieć odczyn kwasowy lub zasadowy, ekstrakty muszą zostać zagęszczone, aby można było je nanieść na płyty TLC w minimalnej objętości. Zagęszczanie ekstraktów alkoholowo-wodnych można przeprowadzić 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 dysocjowane anality w ich formy niedysocjowane, które są następnie rozpuszczalne w neutralnych rozpuszczalnikach organicznych9. Fazę organiczną można następnie odparować pod zmniejszonym ciśnieniem lub w strumieniu azotu i doprowadzić do pożądanej objętości do TLC. Mało prawdopodobne jest, aby pH ekstraktu było letalne dla mikroorganizmów w bioanalizie ze względu na rozdział analitów do neutralnych rozpuszczalników, małą końcową objętość oraz odparowanie ekstraktu z płyty 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), jeśli zostaną rozpylone na płytki w roztworze odżywczym i inkubowane w wilgotnym środowisku przez kilka dni3. Ciemna grzybnia C. cucumerinum w strefach niehamujących tworzy ostry kontrast z obszarami wolnymi od wzrostu grzybni. Choć bakterie nanoszono na płytki do chromatografii cienkowarstwowej (TLC) w ten sam sposób4,12, bakterie wylewa się również na powierzchnie płytek TLC w postaci warstw agarowych13,14. Drożdże, takie jak Candida albicans, mogą być również nanoszone w warstwach agarowych14. Alternatywnie, płytki TLC można położyć powierzchnią aktywną do dołu na agar zaszczepiony bakteriami10,15 lub drożdżami8, co jest metodą znaną jako bioautografia kontaktowa2.
Opisujemy metodę bioautografii kontaktowej do przesiewowego wyznaczania przeciwdrobnoustrojowych związków fenolowych z koniczyny czerwonej (Trifolium pratense cv. Kenland). Mikroorganizmem testowym jest Clostridium sticklandii, ruminalna bakteria o wysokiej produkcji amoniaku (HAB) i beztlenowiec obligatoryjny. Choć zastosowane rozdzielenia nie pozwalają na wyizolowanie wszystkich składników ekstraktu, ułatwiają one identyfikację stref aktywności przeciwdrobnoustrojowej, zwężając tym samym pulę potencjalnych związków przeciwdrobnoustrojowych. Protokół wykorzystuje standardowe procedury TLC1. Protokół opisuje również niektóre techniki wymagane do hodowli beztlenowców obligatoryjnych na potrzeby takiego testu, zastosowanie bioautografii kontaktowej15 oraz metodę wizualizacji z użyciem soli tetrazoliowej, która barwi żywe komórki2,4.