15.01.24  Изучать и понимать эту книгу. Др. Берга представление

Редакторы: Икбал Ахмад, Фаррух Акил и Мохаммад Оваис

Биоактивные фитосоединения: новые подходы в фитонауке 1 Рикардо Рамос Мендонса-Фильо 

1.1 Введение 2 

1.2 Разработка быстрых и надежных методов экстракции и высокопроизводительного скрининга (HTS) сырых растительных экстрактов: новые задачи 3 

1.3 Антимикробные биоактивные фитосоединения от экстракции до идентификации: Стандартизация процессов 6 

1.4 Проблемы, связанные с эффективностью, стабильностью и контролем качества препаратов растительного происхождения 13 

1.5 Новые биоактивные фитосоединения против бактерий с множественной лекарственной устойчивостью

Борьба с инфекционными и хроническими заболеваниями Болезни 17 1.6 Режим действия биоактивных фито-соединений и их взаимодействия с макромолекулами и токсичностью 18 1.7 Биоактивные фитофункулы и перспективы на будущее 21 Отзывы 23

2 Контроль качества, скрининг, токсичность и регулирование лекарственных средств 25 Викрамасинге М. Бандаранаяке 2.1 Введение 26 2.2 Подготовка лекарственных трав 29 2.3 Контроль качества травяных лекарственных 2.3.1 Параметры контроля качества травяных лекарственных 2.3.1.1 Микроскопическая оценка 34 2.3.1.2 Определение иностранного дела 2.3.1.3 Определение золы 35 2.3.1.4 Определение содержания тяжелых металлов 35

2.3.1.5 Определение микробных загрязнителей и афлатоксинов 35 2.3.1.6 Определение остаточных количеств пестицидов 2.3.1.7 Определение уровня радиоактивного 2.3.1.8 Аналитические методы 37 2.3.1.9 Проверка достоверности 38 2.4 Растительные добавки 39 2.5 Фальсификация лекарственных трав 40 2.6 Заражение травяных препаратов и взаимодействия трав и лекарственных средств 41 2.7 Токсичность лекарственных трав 43 2.8 Скрининг лекарственных трав 45 2.9 Маркировка растительных продуктов 46 2.10 Политика и правила 47 2.11 Тенденции и изменения 49 2.12 Выводы 50 Отзывы 53

З Травяные лекарства: перспективы и ограничения Икбал Ахмад, Фаррух Акил, Фарах Ахмад, и Мохаммад Оваис 3.1 Введение 59 3.1.1 Традиционные медицинские системы 61 3.1.1.1 Азиатская лекарственная система 61 3.1.1.2 Европейские травоведения 61 3.1.1.3 Неозападные травоведение 61 3.1.2 Современная фитомедицина 61 3.2 Перспективы развития травяной медицины 62 3.2.1 Индиец ...

3.2.1 Лекарственные травы на основе индийской системы 64 3.2.2 Прогресс в области фармакокинетики и биодоступности травяной медицины 67 З.З Ограничения в области фитотерапии 68 3.3.1 Воспроизводимость биологической активности растительных экстрактов 68 3.3.2 Токсичность и неблагоприятные последствия 68 З.З.З Фальсификация и загрязнение 69 3.3.4 Взаимодействие между травами и лекарствами 69 3.3.5 Стандартизация 71 3.3.6 Проблемы нормативного регулирования 3.4 Надлежащая производственная практика (GMP) для травяной медицины 72 3.5 Повышение качества, безопасности и эффективности лекарственных трав 72 3.5.1 Управление качеством 73 3.5.2 Поощрение развития 3.5.3 Правильная идентификация растительного материала 74 3.5.4 Сведение к минимуму загрязнения травяных лекарственных 3.6 Выводы 74 Выражения признательности 75 Ссылки 76 Содержание VI

Биоактивные фито-активные соединения и продукты, традиционно используемые в Японии 79 Jin-ichi Sasaki 4.1 Введение 80 4.2 Чеснок 80 4.2.1 Введение 80 4.2.2 Биологическое воздействие чеснока 81 4.2.2.1 Антибактериальные эффекты 81 4.2.2.2 Антикоагулянтные эффекты 84 4.2.2.3 Антиоксидантная активность 86 4.2.2.4 Терапевтические влияния порошка чеснока в органофосфате Соединение отравляя мышь как модель SARS 87 4.3 Грибы 87 4.3.1 Введение 87 4.3.2 Биологические последствия 88 4.3.2.1 Противоопухолевая активность 88 4.4 Сахарная кукуруза 92 4.4.1 Введение 92 4.4.2 Биологические последствия 92 4.4.2.1 Противоопухолевая активность сахарной кукурузы 92 4.5 Масло и аромат дерева Hiba (японский кипарис) (хинокитиол) 94 4.5.1 Введение 94 4.5.2 Биологические последствия 94 4.6 Выводы 95 Выражения признательности 96 Ссылки 96

5 растительных экстрактов, используемых для управления бактериальных, грибковых и паразитических Распространение инфекции в южной части Африки J.N. Eloff и L.J. McGaw 5.1 ...Растительные экстракты, используемые для управления бактериальными, грибковыми и паразитарными Распространение инфекции в южной части Африки J.N. Eloff и L.J. McGaw 5.1 Введение 98 5.2 Биологическое разнообразие в южной части 5.3 Использование растений в традиционной медицине в южной части Африки 5.4 Потребность в антидепрессантах 100 5.5 Выбор видов растений для исследования 100 5.5.1 Этноботанический подход 101 5.5.2 Хемотаксономия 101 5.5.3 Случайный выбор 101 5.6 Сбор, сушка и хранение растительных материалов 102 5.7 Извлечение растительного материала 103 5.7.1 Что такое лучший экстрагент? 103 5.7.2 Период извлечения и эффективность 104 5.7.3 Селективное извлечение 104 5.7.4 Повторное извлечение количественных данных 105 5.7.5 Хранение экстрактов 105 5.8 Оценка количественной противомикробной активности 105 VIICONTENTS

5.9 Оценка качественной биологической активности 106 5.10 Выражение результатов 107 5.11 Антибактериальная деятельность 108 5.12 Результаты на антибактериальной активности полученной с членами Комитет по экономическим, социальным и 5.12.1 Введение 109 5.12.2 Комбретум эритрофиллум 109 5.12.3 Антибактериальная активность южноафриканских членов Комитет по экономическим, социальным и 5.12.4 Стабильность экстрактов 110 5.12.5 Противовоспалительная деятельность 110 5.12.6 Другие виды деятельности, связанные с экстрактами 5.12.7 Изоляция и биологическая активность антибактериальных соединений из С. erythrophyllum 111 5.12.8 Комбретум вуди 111 5.12.9 Неопубликованная работа над другими членами Комбретецкого комитета 112 5.13 Противогрибковая деятельность 112 5.14 Антипаразитарная активность 113 5.15 Другие исследования в области борьбы с 5.16 Цитотоксичность 115 5.17 Этноветеринарные исследования 116 5.18 Определение эффективности экстрактов in vivo и Изолированной ...

5.18 Определение эффективности экстрактов in vivo и изолированных соединений 117 5.19 Заключение 118 Ссылки 119

6 Биологические и токсикологические свойства марокканских экстрактов растений: Достижения в области научных исследований M. Larhsini 6.1 Введение 123 6.2 Этноботаника и этнофармология традиционного марокканского языка Растения 125 6.2.1 Этноботанические обследования 125 6.2.2 Биологическая деятельность 126 6.2.2.1 Антимикробные свойства 126 6.2.2.2 Противодиабетическая деятельность 128 6.2.2.3 Другая биологическая деятельность 131 6.3 Токсикологические анализы 131 6.4 Выводы 132 Ссылки 133

7 Деятельность фитоалексинов и фитонцидов по борьбе с МРПВ и СВВ Изолированные от тропических растений 137 Yoshikazu Sakagami 7.1 Введение 138 VIII содержание 7.2 Фитоалексины и фитонциды 139 7.3 Антибиотики 140 7.4 Бактерии и бульон 140 7.4.1 VRE 140 7.4.2 VSE 141 7.4.3 МРСА 141 7.4.4 МССА 141 7.4.5 Бульон 141 7.5 Изоляция фитоалексинов и...7.5 Изоляция фитоалексинов и фитонцидов 141 

7,6 минимальная инхибиторы концентрация 142 

7.7 Синергизм антибактериальных соединений с коммерческими Доступные антибиотики 142 

7.8 Антибактериальная деятельность 143 

7.8.1 Sophoraflavanone G 143 

7.8.2 Каложейлоксантоне 144 

7.8.3 α-Mangostin 144 

7.8.4 Гнемоноль В и Гнетин Е 145 

7.8.5 Краткая характеристика ВПК фитоалексина и фитонцида Против МРСА и ВР 146 

7.9 Синергизм между тестируемыми соединениями и коммерческими антибиотиками Против ВР, МРСО, ВСЭ и МССА 147

 7.9.1 Sophoraflavanone G 147 

7.9.2 Каложейлоксантоне 148 7.9.3 α-Mangostin 148 

7.9.4 Stilbene Oligomer 151

 7.9.5 Резюме синергических эффектов между испытательными соединениями и коммерческих антибиотиков против VRE и MRSA 153 Отзывы 154

8 Методы тестирования антимикробной активности экстрактов 157 Jenny M. Wilkinson 8.1 Введение 157 8,2 Антибактериальные Ассайс 158 8.2.1 Методы полураспада подложки 161 8.2.1.1 Метод диффузии диска 161 8.2.1.2 Метод разбавления агара 162 8.2.1.3 Методы разбавления бульона 163 8.2.1.4 Тонкослойная хроматография-биография 164 8.3 Противогрибковые анализы 165 8.4 Ин виво оценка антибактериальной и противогрибковой деятельности 166 8.5 Методы оценки противовирусной активности 167 8.6 Скрининг растительных экстрактов для противопаразитарной деятельности 167 8.7 Выводы 168 Ссылки 169 IXContents

9 Целевой скрининг биоактивных растительных экстрактов и фито-соединений Против проблематичных групп мульти-лекарственно-устойчивых бактерий 173 Фаррух Акил, Икбал Ахмад и Мохаммад Оваис 9.1 Введение 174 9.1.1 Множественная устойчивость к антибиотикам в бактериях 174 9.1.2 Растения как источник новых биоактивных соединений 177 9.2 ...9.2 Подходы к целевому скринингу против бактерий МЛУ 179

9.2.1 Ингибиторы насоса MDR Efflux от растений 180 Ингибиторы лактамазы 181 9.2.3 Синергия между фитофункулами и антибиотиками 182 9.2.4 Борьба с вирулентностью и патогенностью 9.2.5 Ингибиторы чувства кворума 186 9.3 Другие потенциальные подходы 189 9.3.1 Механизмы передачи генов 9.3.2 Ликвидация R-плазмид 190 9.4 Выводы и будущие направления Выражения признательности 192 Отзывы 193

10 Деятельность растительных экстрактов и растительных производных соединений против Устойчивые к лекарствам микроорганизмы 199 Antonia Nostro 10.1 Введение 199 10.2 Растительные материалы с общей антимикробной активностью, включая некоторые Штаммы, устойчивые к лекарственным средствам, 200 10.3 Материалы завода с специфической противомикробной деятельностью против лекарства- Устойчивые штаммы 201 10.3.1 Грамотрицательные бактерии 201, устойчивые к лекарствам 10.3.2 Грам-отрицательный ...Грамотрицательные бактерии 211

10.3.3 Другие лекарственно-устойчивые микроорганизмы 212 10.4 Растительные материалы, восстанавливающие эффективность противомикробных агентов и/или блокируют механизмы лекарственной устойчивости 223 10.4.1 Другие механизмы 225 10.5 Выводы 226 Ссылки 226

11 Альтернативный целостный медицинский подход в Общий Менеджмент Печеночных Расстройств: Новый политравяной состав 233 Мохаммад Оваис, Икбал Ахмад, Шазия Хан, Амбер Хан, и Надим Ахмад 11.1 Введение 233 11.2 Обычные лекарства от заболеваний печени 236 11.3 Лекарственные травы - потенциальные терапевтические средства с минимальными Побочные эффекты 237 Содержание Х

11.4 Вклад элементологии в потенциальное лечение печени Расстройства 1

1.5 Другие альтернативы в терапии печени 

11.6 Выводы 242 Ссылки 243 

12 Традиционные растения и травяные средства правовой защиты, используемые в лечении диарейные заболевания: способ действия, качество, эффективность, и безопасности 247 Enzo A. Palombo 

12.1 Введение 248 

12.2 Методы, используемые для оценки биоактивности лекарственных растений 249 12.2.1 Предупреждение злоупотребления наркотиками 249

 12.2.2 Активность антипротозоала 250 

12.2.3 Деятельность по борьбе с гельминтами 250 

12.2.4 Противовирусная активность 250 

12.2.5 Диарея 251 12.3 Традиционные лекарственные растения, используемые при лечении диареи который показывает антимикробную активность 252 

12.4 Традиционные лекарственные растения, используемые при лечении диареи что дисплей Антидиарейная активность 255 

12.5 фитохимический анализ, идентификация активных растительных компонентов,

и механизм действия лекарственных растений, используемых в лечении от диареи 260 12.6 Качество, эффективность и соображения безопасности 263 12.7 Выводы 266 Выражения признательности 267 Ссылки 267

13 Мутагенность и антимутагенность лекарственных растений 271 Джавед Мусаррат, Фаррух Акил и Икбал Ахмад 13.1 Введение 271 13.2 Растения как защитные агенты против повреждения ДНК 272 13.3 Антимутагенные свойства съедобных и лекарственных растений 274 13.4 Мутагенность растительных экстрактов и фитокомплексов 279 13.5 "Канцерогены и мутагены Януса" 280 13.6 Химическая природа фитоантамутагенных соединений 281 13.6.1 Флавоноиды 282 13.6.2 Фенольные соединения 282 13.6.3 Кумарины 282 13.6.4 Дитерпеноиды 282 13.6.5 Органические соединения 283 13.7 Анализ на мутагенность и антимутагенность 283 13.8 Парадигмы антимутагенных исследований...

13.8 Парадигмы антимутагенных исследований 285 XIContents 13.9 Выводы 285 Ссылки 286

14 Потенциал продуктов, получаемых из растений, в процессе обработки микобактериальных инфекций 293 Дипа Бист, Мохаммад Овайс и К. Венкатесан 14.1 Введение 293 14.2 Текущая терапия туберкулеза и проказы 294 14.3 Потребность в новых антимикобактериальных препаратах 295 14.4 Растительные экстракты 295 14.5 Хорошо охарактеризованные соединения на основе растений 297 14.5.1 Алканы, алкены, алкины, жирные кислоты и их эфиры и простых ароматических веществ 297 14.5.2 Алкалоиды 299 14.5.3 Фенолы и уксусные хиноны 302 14.5.4 Терпен 304 14,5,5 стероидов 308 14.6 Заключение 308 Выражение признательности Ссылки 309 15 Этномедицинальные антивирусы: Сфера применения и возможности 313 Debprasad Chattopadhyay 15.1 Введение 313 15.1.1 Этномедицины и лекарственные средства 314 15.1.2 Вирусы: Бесклеточный паразит клеточных хозяев 315 15.1.2.1 ...

15.1.2.1 Контроль за вирусной инфекцией 316 15.2 Антивирусные этномедицины против семейств распространенных вирусов 316 15.3 Основные группы антивирусных препаратов растений 321 15.3.1 Фенолы и полифенолы 322 15.3.2 Кумарины 323 15.3.3 Квинонес 324 15.3.4 Флавоны, флавоноиды и флавонолы 324 15.3.5 Танины 327 15.3.6 Лигнанс 327 15.3.7 Терпеноиды и эфирные масла 328 15.3.8 Алкалоиды 329 15.3.9 Лектины, полипептиды и сахаросодержащие соединения 330 15.4 Смеси и другие соединения 330 15.5 Экспериментальные подходы 331 15.5.1 Эффективность в пробирке 331 15.5.2 Клинические испытания на людях 332 15.6 Перспективы на будущее 334 15.7 Выводы 334 Выражения признательности 335 Отзывы 335 XII содержание

16 Иммуномодулирующие эффекты фито-соединений 341 Букет Cicio[Glu Arıdo[gan 16.1 Введение 342 16.1.1 Общие свойства и классификация 16.2 Влияние конкретных лекарственных трав на иммунную систему и иммунных клеток 343 16.3 Общие свойства эхинацеи 344 16.4 Воздействие вида эхинацеи на иммунную систему и различных иммунных клеток 345 16,5 Asteraceae 349 16.6 Литоспермий эритрорризон 351 16.7 Guarana 352 16.8 Побочные и побочные эффекты некоторых фито-соединений 352 16.9 Вывод 353 Ссылки 354 17 Использование липосомальной системы доставки для терапии на травяной основе (с акцентом на гвоздичное масло) 357 Надим Ахмад, Маруф Алам, Икбал Ахмад и Мохаммад Оваис 17.1 Введение 357 17.1.1 Масло корицы 359 17.1.2 Ореганское масло 359 17.1.3 Гвоздичное масло 359 17.1.3.1 Состав используемого масла гвоздики 360 17.2 Обоснование для использования липосомизированной рецептуры...

17.2 Обоснование использования липосомизированной формулы масла гвоздики 361 17.2.1 Преимущества липосом 362 17.3 Эксперименты по разработке липосомно-гвоздичного масла Формулировка 362 17.3.1 Определение ВП гвоздичного масла против Candida albicans 363 17.3.2 Определение ВП гвоздичного масла против кишечной палочки 363 17.3.3 Результаты теста на антибактериальную активность Vitro 363 17.3.4 Результаты испытаний противогрибковой деятельности в Vitro (таблица 17.4) 364 17.3.5 В виво результаты теста противогрибковой деятельности против экспериментального влагалищного Candidiasis 364 17.3.5.1 Оценка эффективности липосомического гвоздичного масла 364 17.3.5.2 Оценка маршрута управления 17.4 Выводы 366 Ссылки 366 Предметный указатель

Список участников XVII Farah Ahmad Министерство сельского хозяйства Микробиология Факультет сельскохозяйственных наук Алигархский мусульманский университет Aligarh 202002 Индия

Iqbal Ahmad Министерство сельского хозяйства Микробиология Факультет сельскохозяйственных наук Алигархский мусульманский университет Aligarh 202002

Индия

Nadeem Ahmad Факультет фармацевтики Университет Джамия Хамадарда New Delhi-110062 Индия

Maroof Alam Междисциплинарная группа по биотехнологии Алигархский мусульманский университет Aligarh 202002 Индия

Farrukh Aqil Министерство сельского хозяйства Микробиология Факультет сельскохозяйственных наук Алигархский мусульманский университет Aligarh 202002 Индия

Букет Cicio[Glu Arıdo[ gan Университет Сулеймана Демиреля Медицинский факультет Микробиология и клинические исследования Кафедра микробиологии Испата Турция

Викрамасинге М. Бандаранаяке Австралийский институт морских наук Мыс Фергюсон, Таунсвилл, MSC 4810 Квинсленд Австралия

Deepa Bisht

Nadeem Ahmad Факультет фармацевтики Университет Джамия Хамадарда New Delhi-110062 Индия

Maroof Alam Междисциплинарная группа по биотехнологии Алигархский мусульманский университет Aligarh 202002 Индия

Farrukh Aqil Министерство сельского хозяйства Микробиология Факультет сельскохозяйственных наук Алигархский мусульманский университет Aligarh 202002 Индия

Букет Cicio[Glu Arıdo[ gan Университет Сулеймана Демиреля Медицинский факультет Микробиология и клинические исследования Кафедра микробиологии Испата Турция

Викрамасинге М. Бандаранаяке Австралийский институт морских наук Мыс Фергюсон, Таунсвилл, MSC 4810 Квинсленд Австралия

Deepa Bisht Кафедра биохимии Центральный институт по борьбе с проказой и других микобактериальных заболеваний (ICMR) Агра; UP 282001 Индия

--------------------------------------------------------------

Биоактивные фито-активные соединения и продукты, традиционно используемые в Японии 79 Jin-ichi Sasaki 4.1 Введение 80 4.2 Чеснок 80 4.2.1 Введение 80 4.2.2 Биологическое воздействие чеснока 81 4.2.2.1 Антибактериальные эффекты 81 4.2.2.2 Антикоагулянтные эффекты 84 4.2.2.3 Антиоксидантная активность 86 4.2.2.4 Терапевтические влияния порошка чеснока в органофосфате Соединение отравляя мышь как модель SARS 87 4.3 Грибы 87 4.3.1 Введение 87 4.3.2 Биологические последствия 88 4.3.2.1 Противоопухолевая активность 88 4.4 Сахарная кукуруза 92 4.4.1 Введение 92 4.4.2 Биологические последствия 92 4.4.2.1 Противоопухолевая активность сахарной кукурузы 92 4.5 Масло и аромат дерева Hiba (японский кипарис) (хинокитиол) 94 4.5.1 Введение 94 4.5.2 Биологические последствия 94 4.6 Выводы 95 Выражения признательности 96 Ссылки 96

In this chapter I describe the functions of general vegetables and plants available in Japan, such as garlic powder (antibacterial activity, prolongation of blood coagulation, antioxidant activity), garlic odor (antibacterial activity), Japanese cypress oil and oil flavor (antibacterial activity), edible mushrooms (Grifola frondosa, maitake) or nonedible mushrooms (Lampteromyces japonicus Singer, tsukiyotake), and

sweetcorn powder (cancer-curing activity).

79

Introduction

Throughout the world, there has been an upsurge of interest in the topic of func-

tional foods in relation to lifestyle-related diseases, such as arterial sclerosis, hyper-

tension, malignancy, diabetes, and others. The Ministry of Health and Welfare in

Japan has stated that the modification of the daily diet can reduce the incidence of

a wide variety of cancers by 30%.

In the US the National Cancer Institute launched a major project 15 years ago

called the “Designer Foods Project,” which aimed to provide citizens with benefi-

cial scientific information to restrain an outbreak of cancer [1]. Since then, nation-

wide studies have been carried out with the same objective to improve the health of

the Japanese population.

In 1996 there was a serious outbreak of food poisoning in Japan caused by enter-

ohemorrhagic Escherichia coli O157 : H7. It was estimated to have affected over

12 000 people and resulted in at least 12 deaths. However, despite intensive investi-

gations, the source and carrier of the infection remained unclear. The whole nation

went into panic about the unknown source of the infection and many studies were

immediately initiated to seek for functional foods with bacteria-killing potency.

To date, although numerous food-related books have been published in this area

in Japan, many of them lack their own data, and are just collections from other

books. Information is passed around from book to book just by changing the titles

and they are repeatedly using the same old data.

In this chapter, I will advance the debate on the food functions of garlic, vegeta-

ble odors (flavors), sweetcorn, mushrooms, and Japanese cypress oil (hinokitiol) by

introducing our own new data.

4.2

Garlic

4.2.1

Introduction

Garlic is found almost everywhere in the world (from Polynesia to Siberia) and has

been used in traditional medicine for over 4000 years to treat disorders of arthritis,

common cold, diabetes, malaria, and tuberculosis [1]. The microbiologist Louis Pas-

teur studied the bactericidal properties of garlic, and during the Second World War

garlic was called “Russian penicillin” because the Russian government turned to this

ancient treatment for its soldiers when supplies of antibiotics had been exhausted.

It has been shown experimentally that garlic possesses therapeutic and preven-

tive activities against bacterial infection, atherosclerosis, high total cholesterol, and

hypertension; it also protects against free radicals and also aids in prolongation of

blood coagulation time [1, 2]. It is ranked at the top as the strongest cancer preven-

tive vegetable on the “Designer Foods Project” [1].

80 4 Bioactive Phytocompounds and Products Traditionally Used in Japan

In Japan, garlic has traditionally been used as a folk medicine from ancient

times. Aomori prefecture is a region well known for the production of high-quality

garlic and its crop represents 60% of Japan’s output. We describe here the new

functions of garlic that were recently researched in our laboratory.

4.2.2

Biological Effect of Garlic

4.2.2.1 Antibacterial Effects

Against Enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7

Food poisoning caused by enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 was first re-

ported in 1983 by Riley et al. [3]. The symptoms of this unusual gastrointestinal ill-

ness were characterized by the sudden onset of severe abdominal cramps and

bloody diarrhea with no fever or low-grade fever. The illness sometimes develops a

hemolytic uremic syndrome (HUS), which differentiates it from other types of

food poisoning and can often be fatal to the patient, especially in infants.

After the huge outbreak of O157-caused food poisoning in Japan in 1996, spo-

radic outbreaks continued to occur nationwide, and are still reported even now.

This suggests that O157 has already become indigenous to Japan and our sur-

roundings are polluted by this bacterium. O157 is a remarkably resistant organism

that can survive for over three years just in water without any nutrients. It can also

change certain biochemical characters, often leading to microbiological misdiag-

nosis.

We began our study by looking for Japanese foods that have anti-O157 activity,

and soon found that garlic powder was effective [4]. The garlic powder used was

prepared from garlic harvested one year previously. Briefly, garlic bulbs were dried

in the shade for one year, cut into small pieces followed by drying at 60 °C for 6 h,

and grinding into a powder with a mill. Fresh garlic powder was similarly prepared

without air-drying from fresh garlic after harvesting, and used for antibacterial

tests against O157. The antibacterial activity of garlic powder was mainly tested by

the test-tube method, combined with the nutrient agar plate method. Garlic pow-

der easily killed O157 as shown in Table 4.1.

814.2 Garlic

Table 4.1 Anti-O157 activity of garlic powder prepared from old or fresh garlic bulbs.

Sample Number of O157 (cfu mL–1)

0 h 6 h 24 h (treatment)

1% Old garlic powder 4.0 × 107 8.0 × 106 0

1% Fresh garlic powder 4.0 × 107 0 0

Control (water alone) 4.0 × 107 8.0 × 107 8.0 × 108

cfu, colony forming unit.

Using the nutrient agar plate test, it was additionally found that garlic powder

killed other species of pathogens, such as methicillin-resistant Staphylococcus aure-

us (MRSA), Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli and Bacillus subtilis (Fig. 4.1).

For this test half of the nutrient agar in the Petri dish was replaced by the garlic

powder-supplemented nutrient agar. Then the bacteria were streaked on both

types of agar to examine the growth inhibition activity of the samples.

It is known that the processing of garlic and onion into extracts, essence, and de-

hydrated foods leads to the formation of products with significantly different phy-

sicochemical and biological characteristics [2]. The garlic oil extracted by distilla-

tion in boiling water consists of dimethylsulfides, diallylsulfides, methyl allyl sul-

fides, and others, which have all been shown to process biological properties such

as antioxidant effects. However, it lacks bactericidal and antithrombotic activity.

When garlic is extracted with ethanol and water at room temperature, it yields the

oxide of diallyl disulfide, allicin, which is the source of the garlic odor. Under the

influence of allinase the precursor alliin decomposes to 2-propenesulfenic acid. Al-

licin possesses hypolipidemic, antimicrobial, and hypoglycemic activities [2], and

heat-unstable allicin is considered to be a principal antibacterial constituent [5].

However, as shown in Table 4.2, heat treatment at 100 °C for 20 min could not

eliminate the bactericidal potency and its activity remained in the garlic powder [4].

Thus it seems that garlic contains two types of antibacterial ingredients: the heat-

labile allicin and heat-stable sulfur compounds [6], both of which work together

against bacteria.

82 4 Bioactive Phytocompounds and Products Traditionally Used in Japan

Fig. 4.1 Bactericidal activity of garlic powder

prepared from old garlic bulbs. Pathogenic

bacteria were streaked on both sides of a Petri

dish (upper: control, bottom: 1% (left) and

2% (right) garlic-supplemented). Bacteria

failed to grow on the lower side. From left to

right: Pseudomonas aeruginosa, methicillin-

resistant Staphylococcus aureus (MRSA),

Escherichia coli, enterohemorrhagic E. coli

O157, and Bacillus subtilis.

Table 4.2 Thermostability of anti-O157 activity in powder prepared from old garlic bulbs.

Sample Number of O157 (cfu mL–1) after 24 h incubation

1% Garlic powder 0

1% Garlic powder (100 °C, 10 min) 0

1% Garlic powder (100 °C, 20 min) 0

Control (water) 6.2 × 107

cfu, colony forming unit. Garlic powder solution was heat-treated above described conditions.

Against Bacillus anthracis

The outbreak of anthrax in the USA in 2002, thought to have been linked with ter-

rorism, killed four people and generated widespread panic in the US. Anxious cit-

izens were reported to be asking doctors for antibiotics to prevent infection.

Anthrax is primarily a disease of cattle and sheep; horses and pigs are also sus-

ceptible, but are less commonly affected. The bacillus is almost always transmitted

to humans from lower animals rather than from other humans. The pulmonary

form of anthrax, transmitted by inhalation of the microorganisms (spores) floating

in the air, is the most dangerous [7].

In serial experiments on the functional activities of garlic, we found that 1% of

garlic powder in water killed Bacillus anthracis at 107 mL–1 after 3 h of treatment

[8] (Table 4.3). Most experiments reported were carried out in vitro [4, 9, 10], and

there have been very few in vivo studies.

Next we designed an experiment with mice to find out how garlic powder worked

against living bacteria in the intestine. Briefly, 1% of garlic powder in water was ad-

ministered orally to mice by catheter once daily for three days, and the number of

living bacteria in feces were counted. It was found that oral administration of gar-

lic powder worked effectively in vivo to reduce the number of living bacteria in the

intestine (Table 4.4). This result suggests that garlic (powder) probably works in vi-

vo against an invading pathogen. However, it is not recommended to take raw gar-

lic in large doses, because it can cause numerous symptoms, such as stomach dis-

orders, heartburn, nausea, vomiting, diarrhea, and others.

834.2 Garlic

Table 4.3 Bacillus anthracis-killing potency of garlic powder prepared from old garlic bulbs.

Incubation time (h) Number of living bacteria (cfu mL–1)

In 1% garlic powder In distilled water

0 2.0 × 107 2.0 × 107

1 4.1 × 104 ND

3 0 1.0 × 107

6 0 4.0 × 107

cfu, colony forming unit.

B. anthracis was added to 1% garlic powder in water and kept at room temperature for analysis [8].

Table 4.4 Effect of feeding garlic powder to mice on the number of living bacteria in the feces.

Group Number of living bacteria (cfu/excrement)

1% Garlic powder fed 2.3 × 105

Water fed 5.4 × 106

cfu, colony forming unit one excrement.

One per cent solution of garlic powder was fed by catheter once daily for three days, then animals were

sacrificed on day 4 for analysis.

Antibacterial Activity of Garlic Odor

A variety of foodstuffs and plants are known to produce odor (flavor) either in the

raw state or in the process of cooking. Some studies suggest that odor modulates

mental activity to reduce stress and aids recovery from distress [11, 12]. However,

there has been little research to date on the odor (flavor) of vegetables or plants and

little scientific information has accumulated.

Our recent data showed that garlic’s odor (flavor) had a bactericidal potency due

to the volatiles released from grated garlic or its juice. For this experiment, grated

garlic or other samples were placed in the lid of the Petri dish, which was then cov-

ered with the bacteria-streaked agar dish. After sealing with Scotch tape, the dish

was cultivated. The result obtained is shown in Fig. 4.2. Other types of foodstuffs,

such as onion, horseradish, and Houttuynia cordata, produced similar results and

their odor also killed bacteria.

84 4 Bioactive Phytocompounds and Products Traditionally Used in Japan

Fig. 4.2 Inhibition of bacterial growth by

garlic odor released from chopped fresh garlic

bulb. Pathogenic bacteria failed to grow when

exposed to garlic odor released from grated

bulbs placed on the lid of Petri dish (right).

Control dish without garlic odor (left). From

left to right: Pseudomonas aeruginosa, Bacillus

subtilis, enterrohemorrhagic E. coli O157, and

methicillin-resistant Staphylococcus aureus

(MRSA).

The volatile allicin in garlic is primarily responsible for garlic’s odor and sulfur

compounds are produced when cells are ruptured, resulting in the formation of

different thiosulfinates and related sulfonic acid-derived compounds by reaction

taking place between the enzyme allinase and the volatile precursor alliin [13]. It

can also blister the skin and kill bacteria, viruses, and fungi. The evidence suggests

that garlic uses allicin for protection against bacteria and parasitic threats. This is a

kind of defense system acquired over evolution to guard against attack [1].

4.2.2.2 Anticoagulation Effects

It has long been known that garlic and onion have an anti-aggregation effect on

platelets, and several mechanisms appear to be associated with this process, such

as modification of the platelet membrane properties, inhibition of calcium mobil-

ization, and inhibition steps of the arachidonic acid cascade in blood platelets [14,

15].

Our animal experiments also suggested a prolongation of blood coagulation

time in garlic powder-fed mice. In this experiment, 1 mL of 5% garlic powder in

water was administered orally once daily for three days by catheter and coagulation

time was measured. Garlic-fed mice clearly demonstrated a prolonged blood coag-

ulation time (Table 4.5, Fig. 4.3).

Administration of 800 mg of garlic powder to a human over a period of four

weeks made spontaneous platelet aggregation disappear [13]. Blood thinning as a

positive action of garlic sometimes leads to negative effect such as induction of

bleeding. Because of this care should be taken in ingesting garlic (pills) prior to

surgery or labor and delivery, due to the risk of excessive bleeding. Similarly, gar-

854.2 Garlic

Fig. 4.3 Prolongation of blood coagulation time in garlic powder-fed mice.

These pictures correspond to the results given in Table 4.5. The blood

coagulation time in three mice was prolonged after they were fed with garlic

powder.

Table 4.5 Prolongation of blood coagulation time in mice fed with garlic powder.

Mouse number (n = 3) Coagulation time (s) Average

Before feedingof garlic powder

Mouse 1 150 170 ± 28.3

Mouse 2 150

Mouse 3 210

After feeding of 5% garlic powder

Mouse 1 240 390 ± 106.8

Mouse 2 480

Mouse 3 450

lic should not be combined with blood-thinning drugs, such as warfarin, heparin,

aspirin, or pentoxifylline [1].

Concerning safety issues of garlic, no negative effects were observed in rats fed

with high doses of garlic (200 mg kg–1 body weight) for six months [2, 16]. Howev-

er, care should be observed in taking excessive raw garlic as it produces numerous

symptoms as described above.

4.2.2.3 Antioxidant Activity

Antioxidation is one of the most important mechanisms for preventing or delaying

the onset of major degenerative diseases [2]. Active oxygen (hydroxyl, peroxy radi-

cals, and single oxygen) is highly toxic and one of the strongest causative agents of

many diseases, including cancer, heart disease, cataracts, and cognitive disorder.

Antioxidants block the oxidation processes that contribute towards these chronic

diseases and delay the onset of degenerative diseases of aging [17, 18].

The antioxidative activity of garlic powder has been evaluated to compare it with

that of horseradish and shellfish extracts. Garlic powder showed the strongest anti-

oxidant activity, and its activity was dose dependent (Table 4.6).

Antioxidant properties in garlic extracts are mostly attributed to the presence of

allicin, as antioxidant activity of allicin-free garlic extracts was much lower than

that of the garlic extracts [19]. Antioxidant mechanisms are believed to exert their

effects by blocking oxidative processes and free radicals that contribute to the caus-

ation of these chronic diseases [2, 17, 18]. Like the constituents of grapes, such as

catechins, flavonols, anthocyanins, and tannins [20], garlic is thought to possess

similar antioxidant activity.

86 4 Bioactive Phytocompounds and Products Traditionally Used in Japan

Table 4.6 Antioxidant activity of garlic, Japanese horseradish, Western horseradish,

and scallop extracts.

Specimen Concentration (mg mL–1) Comparative activity to BHA

(1 mg per 100 mL) (%)

Garlic 5 66.5

2.5 60.1

1.25 53.2

Japanese horseradish 5 56.0

2.5 23.0

1.25 22.2

Western horseradish 5 –28.6

2.5 –39.1

1.25 8.5

Scallop extracts 5 36.7

2.5 19.0

1.25 5.6

BHA, butylated hydroxyanisole.

4.2.2.4 Therapeutic Effects of Garlic Powder in the Organophosphate Compound

Poisoning Mouse as a Model of SARS

In 2002, an outbreak of severe acute respiratory syndrome (SARS) occurred in

Guangdong Province, China, and 800 of 8000 infected people became the victims of

the SARS coronavirus infection. There are very few effective antibiotics or chemi-

cals for the treatment of this virus infection, and patients have to wait over 10 days

for the production of virus-specific antibody to recover from virus-caused infections.

My co-worker, Dr Lu Changlong of the China Medical University, found a novel

biological function in garlic powder, which was effective in detoxifying organoph-

osphate compound poisoning in mice used as a SARS model. This alternative

SARS model shows close similarity on pathohistological findings in lung to those

of the SARS-infected human.

After a week’s administration of 1% garlic powder solution, the organophos-

phate solution was given orally to mice to develop the SARS mimicking disease.

The curative effect induced by the garlic powder was more than that expected and

75% of the garlic powder-fed mice (9/12) recovered from the disease, whereas in

the control group only 8% survived (1/12) (Fig. 4.4).

874.3 Mushroom

Fig. 4.4 Therapeutic effects of

garlic powder in response to

organophosphate poisoning used

as a SARS model in mice. An

improved survival rate was clearly

observed in the garlic-treated

group.

The detoxification potency of the organophosphate by garlic powder was prob-

ably due to the chelating activity of garlic powder. This newly found property in

garlic is a very promising complementary therapeutic approach for the treatment

of cases of organophosphate poisoning.

4.3

Mushroom

4.3.1

Introduction

There are over 1500 mushroom species growing in Japan, of which around 300

species are edible. In the autumn, Japanese enjoy harvesting mushrooms, espe-