Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Đánh giá sự biến đổi thành phần hóa học của fucoidan được phân lập từ Rong nâu Sargassum mcclurei theo các phương pháp chiết khác nhau

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:94

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn trình bày các nội dung chính sau: Đánh giá ảnh hưởng của các phương pháp chiết lên sự biến đổi thành phần hóa học và cấu trúc của fucoidan, qua đó làm cơ sở cho việc lựa chọn phương pháp chiết phù hợp cho mỗi mục đích thu nhận fucoidan khác nhau.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Đánh giá sự biến đổi thành phần hóa học của fucoidan được phân lập từ Rong nâu Sargassum mcclurei theo các phương pháp chiết khác nhau

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ------------------------------- Nguyễn Trần Bảo Huy ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN ĐỔI THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA FUCOIDAN ĐƯỢC PHÂN LẬP TỪ RONG NÂU SARGASSUM MCCLUREI THEO CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT KHÁC NHAU Chuyên ngành: Hoá phân tích Mã số: 8 44 01 18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Phạm Đức Thịnh PGS.TS. Trần Thị Thanh Vân Hà Nội - 2021
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Phạm Đức Thịnh và PGS.TS. Trần Thị Thanh Vân. Các số liệu nêu trong luận văn là trung thực. Những kết luận khoa học của luận văn là chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác. Nha Trang - 2021 Tác giả Nguyễn Trần Bảo Huy
LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ quý báu của các thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp. Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS. Phạm Đức Thịnh và PGS.TS. Trần Thị Thanh Vân đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp tôi hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của TS. Cao Thị Thúy Hằng; ThS. Đinh Thành Trung và CN. Nguyễn Thị Khánh Vy đã tận tình giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và tạo điều kiện về mọi mặt của các quý thầy cô, anh chị học viên cao học các lớp CHE18 và CHE19 đang công tác và học tập tại Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang và Ban lãnh đạo Khoa Hóa học đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành các học phần của luận văn và các thủ tục cần thiết. Tôi cũng xin cảm ơn Sở Giáo dục và Đào tạo Khánh Hòa, Ban lãnh đạo trường THPT Lý Tự Trọng, các anh chị em đồng nghiệp đã luôn tạo điều kiện trong công việc, động viên và trợ giúp tôi để tôi dành thời gian chuyên tâm học tập và hoàn thành luận văn. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè đã quan tâm, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Nha Trang - 2021 Tác giả Luận văn Nguyễn Trần Bảo Huy
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT NMR Nuclear Magnetic Resonance Cộng hưởng từ hạt nhân Infrared Spectroscopy IR Phổ hồng ngoại desorption/ionization High Performance Liquid HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao Chromatography CS Cell Survival Tế bào sống sót Nồng độ ức chế 50% IC50 Inhibitory Concentration 50% tăng trưởng của đối tượng thử MeOH Methanol Methanol EtOH Ethanol Ethanol TFA Trifluoroacetic acid Axit trifluoroacetic DPPH 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl Man Mannose Đường mannose Fuc Fucose Đường fucose Gal Galactose Đường galactose Gluc Glucose Đường glucose Xyl Xylose Đường xylose GluA Glucuronic Acid Axit glucuronic ManA Mannuronic Acid Axit mannuronic GuluA Guluronic Acid Axit guluronic
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1. 1. Bản đồ vị trí khu vực điều tra phân bố một số chi rong nâu .......... 10 Hình 1. 2. Phân tử Alginic acid ....................................................................... 12 Hình 1. 3. Cấu trúc của Laminaran ................................................................. 13 Hình 1. 4. Một đoạn cấu trúc Fucoidan........................................................... 13 Hình 1. 5. Cấu trúc của fucoidan có sunfat ở vị trí C-4 và liên kết 3-O-linked từ loài rong E. Kurome được mô tả vào năm 1991 ......................................... 17 Hình 1. 6. Cấu trúc fucoidan từ Fucus serratus .............................................. 18 Hình 1. 7. Cấu trúc của fucoidan từ Sargassum polycystum .......................... 30 Hình 1. 8. Mảnh cấu trúc cơ bản fucoidan chiết từ rong T. decurrens. .......... 32 Hình 1. 9. Sơ đồ cấu trúc deS-2, deS-4, deS-6 rong Sargassum aquifolium .. 34 Hình 2. 1. Rong khô S. mcclurei ..................................................................... 36 Hình 2. 2. Sơ đồ chiết fucoidan từ rong nâu bằng nước nóng . ......................... 38 Hình 2. 3. Sơ đồ chiết fucoidan từ rong nâu theo Bản quyền của Nga (Patent WO 2005/014657) ........................................................................................... 39 Hình 2. 4. Sơ đồ chiết fucoidan từ rong nâu bằng dung dịch CaCl2 2% ........ 40 Hình 2. 5. Sơ đồ chiết fucoidan từ rong nâu có sự hỗ trợ của enzyme .............. 41 Hình 2. 6. Cơ chế hòa tan xenlulose của BmimCl .......................................... 41 Hình 2. 7. Sơ đồ chiết fucoidan từ rong nâu bằng chất lỏng ion . ..................... 42 Hình 3. 2. Mô hình cấu trúc thành tế bào của rong nâu ................................. 50 Hình 3. 3. Hình điện di C-PAGE của fucoidan chiết bằng các phương pháp chiết khác nhau. ............................................................................................... 53 Hình 3. 4. Phổ hồng ngoại IR của mẫu fucoidan thô được chiết từ TN1 ....... 62 Hình 3. 5. Phổ hồng ngoại IR của mẫu fucoidan thô được chiết từ TN2 ....... 63 Hình 3. 6. Phổ hồng ngoại IR của mẫu fucoidan thô được chiết từ TN3 ....... 64 Hình 3. 7. Phổ hồng ngoại IR của mẫu fucoidan thô được chiết từ TN4 ....... 65 Hình 3. 8. Phổ hồng ngoại IR của mẫu fucoidan thô được chiết từ TN5 ....... 65
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. 1. Thành phần hóa học của một số loài rong ..................................... 11 Bảng 1. 2. Thành phần hóa học của một số fucoidan .................................... 16 Bảng 1. 3. Cấu trúc hóa học của các fucoidan từ một số loài rong nâu ......... 26 Bảng 1. 4. Hàm lượng, thành phần hóa học và KLPT trung bình của các mẫu fucoidan phân lập từ 6 loài rong nâu Việt Nam .............................................. 32 Bảng 1. 5. Hoạt tính gây độc tế bào của các mẫu fucoidan trên các dòng tế bào ung thư gan Hep-G2 và ung thư mô liên kết RD. .................................... 33 Bảng 2. 1. Các đỉnh phổ đặc trưng của fucoidan trên phổ hồng ngoại ........... 45 Bảng 3. 1. Kết quả phân tích thành phần hóa học của rong nguyên liệu ........ 49 Bảng 3. 2. Hiệu suất thu nhận fucoidan từ các phương pháp chiết ............... 52 Bảng 3. 3. Hàm lượng fucoidan thu nhận từ các loài rong ............................. 55 Bảng 3. 4. Thành phần hóa học fucoidan thu nhận được................................ 56 Bảng 3. 5. Nhận xét các chỉ số thành phần hóa học fucoidan thu nhận được 57 Bảng 3. 6. Thành phần đường đơn của fucoidan thu nhận được .................... 58 Bảng 3. 7. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của các mẫu ............................ 61 Bảng 3. 8. Hàm lượng hoạt tính oxy hóa tổng fucoidan thu nhận được ......... 67 Bảng 3. 9. Khả năng bắt gốc DPPH của fucoidan chiết từ rong nâu .............. 68
DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC Phụ lục 1. Đường chuẩn carbohydrate tổng số ............................................... 79 Phụ lục 2. Đường chuẩn Fucose...................................................................... 80 Phụ lục 3. Đường chuẩn Galactose ................................................................. 81 Phụ lục 4. Đường chuẩn Glucose .................................................................... 82 Phụ lục 5. Đường chuẩn Sulfate...................................................................... 83 Phụ lục 6. Đường chuẩn Uronic acid .............................................................. 84 Phụ lục 7. Đường chuẩn Poly phenol.............................................................. 85 Phụ lục 8. Đường chuẩn Protein ..................................................................... 86 Phụ lục 9. Đường chuẩn Hoạt tính chống oxy hóa tổng số ............................ 87
1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU........................................................ 8 1.1. TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN ............................................................... 8 1.1.1. Giới thiệu rong biển .......................................................................... 8 1.1.2. Giới thiệu rong nâu ........................................................................... 8 1.1.3. Một số thành phần hóa học trong rong nâu ................................. 10 1.1.3.1. Polysaccharide ........................................................................... 12 1.1.3.2. Hợp chất Phenolic ..................................................................... 14 1.1.3.3. Hợp chất Carotenoid ................................................................. 14 1.1.3.4. Hợp chất Terpenoid ................................................................... 14 1.1.3.5. Protein ........................................................................................ 14 1.2. TỔNG QUAN VỀ FUCOIDAN .............................................................. 15 1.2.1. Thành phần hóa học của fucoidan ................................................ 15 1.2.2. Đa dạng cấu trúc của fucoidan ...................................................... 16 1.2.3. Hoạt tính sinh học của fucoidan .................................................... 18 1.2.3.1. Hoạt tính kháng khuẩn và kháng virus ...................................... 18 1.2.3.2. Hoạt tính chống oxy hóa ............................................................ 19 1.2.3.3. Hoạt tính kháng u và điều hòa miễn dịch .................................. 19 1.2.3.4. Hoạt tính chống đông tụ máu và chống huyết khối ................... 20 1.2.3.5. Chống lại các bệnh về gan ......................................................... 21 1.2.3.6. Giảm lipid máu........................................................................... 21 1.2.4. Ứng dụng của fucoidan ................................................................... 22 1.3. TỔNG QUAN MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHIẾT FUCOIDAN .......... 23
2 1.3.1. Phương pháp chiết fucoidan trong axit pH 2-3............................ 23 1.3.2. Phương pháp chiết fucoidan trong nước nóng ............................. 23 1.3.3. Phương pháp chiết fucoidan trong dung dịch CaCl2 2% ........... 23 1.3.4. Phương pháp chiết fucoidan bằng ethanol ................................... 24 1.3.5. Phương pháp chiết fucoidan bằng chất lỏng ion .......................... 24 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU FUCOIDAN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM ..................................................................................................... 26 1.4.1 Tình hình nghiên cứu fucoidan trên thế giới ................................. 26 1.4.2. Tình hình nghiên cứu fucoidan ở Việt Nam ................................. 28 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM .......................................................................... 35 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ................................................................. 35 2.1.1. Rong nâu Sargassum mcclurei ....................................................... 35 2.1.2. Chuẩn bị hóa chất và thiết bị ......................................................... 36 2.1.2.1. Hóa chất ..................................................................................... 36 2.1.2.2. Thiết bị ....................................................................................... 37 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................ 37 2.2.1. Phương pháp chiết fucoidan .......................................................... 37 2.2.1.1. Phương pháp chiết fucoidan bằng nước nóng ........................... 37 2.2.1.2. Phương pháp chiết fucoidan bằng dung dịch HCl (pH:2-3) ..... 38 2.2.1.3. Phương pháp chiết fucoidan bằng dung dịch CaCl2 2% ........... 39 2.2.1.4. Phương pháp chiết fucoidan có sự hỗ trợ của enzyme .............. 40 2.2.1.5. Phương pháp chiết fucoidan bằng chất lỏng ion ....................... 41 2.2.2. Phương pháp xác định thành phần hóa học của fucoidan .......... 42 2.2.2.1. Phương pháp phân tích hàm lượng tổng carbohydrate............. 42
3 2.2.2.2. Phương pháp phân tích thành phần đường đơn ........................ 43 2.2.2.3. Phương pháp phân tích hàm lượng sulfate ................................ 43 2.2.2.4. Phương pháp phân tích hàm lượng uronic acid ........................ 43 2.2.2.5. Phương pháp phân tích hàm lượng polyphenol ........................ 44 2.2.2.6. Phương pháp phân tích hàm lượng protein ............................... 44 2.2.2.7. Phương pháp phân tích vị trí của nhóm sulfate trong fucoidan 44 2.2.2.8. Phương pháp điện di trên gel carbonhydrate-polyacrilamide .. 45 2.2.3. Phương pháp thử hoạt tính chống oxy hóa của fucoidan ........... 46 2.2.3.1. Phương pháp xác định hoạt tính oxy hóa tổng số ..................... 46 2.2.3.2. Phương pháp thử nghiệm hoạt tính chống oxy hóa bằng DPPH...... 46 2.3. THỰC NGHIỆM ...................................................................................... 47 2.3.1. Thu thập và xử lý rong nâu Sargassum mcclurei ......................... 47 2.3.2. Chiết fucoidan trong rong nâu Sargassum mcclurei .................... 47 2.3.3. Xác định thành phần hóa học của fucoidan ................................. 48 2.3.4. Xác định hoạt tính chống oxy hóa của fucoidan .......................... 48 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 49 3.1. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN ............................................................. 49 3.2. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN RONG NGUYÊN LIỆU ...... 49 3.3. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HIỆU SUẤT CHIẾT FUCOIDAN TỪ RONG SARGASSUM MCCLUREI BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC NHAU .... 51 3.4. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP CHIẾT LÊN THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA FUCOIDAN CHIẾT TỪ RONG NÂU SARGASSUM MCCLUREI.................................................................... 55 3.5. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP CHIẾT LÊN VỊ TRÍ CỦA NHÓM SULFATE TRÊN FUCOIDAN CHIẾT TỪ RONG NÂU SARGASSUM MCCLUREI ....................................................... 60
4 3.6. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP CHIẾT LÊN HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA FUCOIDAN CHIẾT TỪ RONG NÂU SARGASSUM MCCLUREI ............................................................................. 67 3.6.1. Đánh giá hàm lượng hoạt tính oxy hóa tổng số ............................ 67 3.6.2. Đánh giá kết quả thử hoạt tính chống oxy hóa bằng DPPH ....... 67 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................... 70 4.1. KẾT LUẬN .............................................................................................. 70 4.2. KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 71 PHỤ LỤC ....................................................................................................... 79
5 MỞ ĐẦU Rong biển là nguồn cung cấp polysaccharide sulfate đa dạng và phong phú nhất, bao gồm sulfate galactan từ rong đỏ (Rhodophyta), ulvan từ rong xanh (Chlorophyta), fucoidan từ rong nâu (Phaeophyta)[1]. Trong số polysaccharide sulfate kể trên thì fucoidan sở hữu nhiều nhiều hoạt tính sinh học quý được ghi nhận như: hoạt tính chống đông tụ máu và chống huyết khối, chống virus, chống bổ thể, chống ung thư, chống viêm, giảm lipid máu và điều biến miễn dịch,…[2] Vì vậy, fucoidan thực sự trở thành một đối tượng được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu với tiềm năng rất lớn cho các ứng dụng làm thực phẩm chức năng, thực phẩm bổ dưỡng và làm thuốc [3][4]. Fucoidan nằm trong thành tế bào rong nâu, chúng liên kết chặt chẽ với các microfibrils cellulose và tạo liên kết với cặp cellulose và hemicellulose, ngoài ra fucoidan còn tạo liên kết cộng hóa trị với hợp chất phenolic và liên kết với protein. Tất cả các liên kết trên được bó chặt bởi các phức hình thành bởi các polyme như alginate - protein và phlorotannin. Vì vậy, để thu nhận fucoidan có thể sử dụng nhiều phương pháp chiết khác nhau nhằm mục đích phá vỡ các liên kết không bền của fucoidan trong thành tế bào và thu được fucoidan trong dung dịch chiết. Điều thú vị là thành phần hóa học của fucoidan như carbohydrate, sulfate, uronic acid và tỷ lệ các thành phần đường thay đổi tuỳ theo phương pháp chiết và sự thay đổi này ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học của chúng. Ngoài ra, hoạt tính sinh học của fucoidan cũng đã được chứng minh phụ thuộc vào khối lượng phân tử, cấu trúc hóa học của chúng [5][6][7][8]. Do đó, mục đích khi chiết fucoidan là cần phải giữ được cấu trúc hóa học để bảo tồn hoạt tính sinh học của fucoidan. Mặc dù đã có nhiều công trình công bố về quy trình chiết, cấu trúc cũng như hoạt tính sinh học của fucoidan chiết từ các loài rong nâu sinh trưởng tại các vùng khác nhau trên thế giới. Tuy nhiên, có rất ít công trình nghiên cứu sự ảnh hưởng của phương pháp chiết lên thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của fucoidan [9][10].
6 Ở Việt Nam, nguồn tài nguyên rong nâu rất đa dạng và phong phú, tính đến năm 2015, có khoảng hơn 147 loài rong nâu đã được phân loại, trong đó riêng chi Sargassum chiếm khoảng hơn 60 loài, đây được coi là tiềm năng rất lớn cho các nghiên cứu về fucoidan theo hướng phát triển thành các sản phẩm có giá trị cao ứng dụng trong lĩnh vực y dược. Chính vì những lợi ích quý giá và điều kiện thuận lợi về vùng nguyên liệu mà fucoidan đã được quan tâm nghiên cứu ở Việt Nam trong hơn một thập kỷ qua, các kết quả mà các nhà khoa học trong nước thu được là rất có ý nghĩa, bước đầu đã đưa được sản phẩm fucoidan từ rong nâu Việt Nam vào phục vụ cuộc sống. Mặc dù vậy, để có thể khai thác một cách hiệu quả nguồn lợi rong biển cần có nghiên cứu định hướng cho việc ứng dụng cho việc chiết để thu nhận được sản phẩm fucoidan có hoạt tính [11][12][13][14]. Vì vậy, tôi chọn đề tài "Đánh giá sự biến đổi thành phần hóa học của fucoidan được phân lập từ rong nâu Sargassum mcclurei theo các phương pháp chiết khác nhau" nhằm đóng góp thêm những nghiên cứu về fucoidan trong rong nâu của Việt Nam, đồng thời có được một cái nhìn tổng quát hơn, tạo tiền đề cho các nhà nghiên cứu tiếp sau tuỳ vào mục đích tạo ra các fucoidan có hoạt tính sinh học nhất định mà có thể lựa chọn được phương pháp chiết phù hợp, qua đó nâng cao giá trị của fucoidan trong đời sống và sản xuất.
7 Mục tiêu của đề tài: - Mục tiêu tổng quát: Đánh giá ảnh hưởng của các phương pháp chiết lên sự biến đổi thành phần hóa học và cấu trúc của fucoidan, qua đó làm cơ sở cho việc lựa chọn phương pháp chiết phù hợp cho mỗi mục đích thu nhận fucoidan khác nhau. - Mục tiêu cụ thể: Đánh giá sự biến đổi thành phần hóa học (hàm lượng sulfate, uronic acid, tổng carbohydrate) và đặc điểm cấu trúc của fucoidan từ rong nâu S. mcclurei được thu nhận bằng các phương pháp chiết khác nhau. Để đạt được mục tiêu đề ra, nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm: - Chiết fucoidan từ rong nâu S. mcclurei theo một số phương pháp chiết như: Chiết bằng nước nóng, chiết trong môi trường axit loãng (pH 2-3), chiết bằng dung dịch 2% CaCl2, chiết bằng chất lỏng ion và chiết với sự hỗ trợ của enzyme. - Phân tích một số thành phần hóa học chính của fucoidan. - Phân tích vị trí phân bố nhóm sulfate trên phân tử đường của fucoidan. - Khảo sát hoạt tính chống oxy hóa của fucoidan được phân lập từ rong nâu S. mcclurei theo các phương pháp chiết khác nhau.
8 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN 1.1.1. Giới thiệu rong biển Rong biển là những loài thực vật bậc thấp sống ở biển, chúng có thể là đơn bào, đa bào, sống thành quần thể với nhiều hình dạng đa dạng có thể là hình cầu, hình sợi, hình phiến lá hoặc hình thù rất đặc biệt. Rong biển sinh trưởng nhanh, vòng đời không quá một năm, tốc độ tăng trọng nhanh và tạo ra sinh khối lớn. Chúng là một nguồn thực phẩm và dược phẩm rất có ích cho con người. Đồng thời, do có sinh khối lớn nên rong biển đã tạo ra nguồn vật chất dồi dào cho hệ sinh thái biển và lượng lớn oxygen cho sự hô hấp của con người và động vật trên cạn [15][16]. Dựa vào thành phần cấu tạo, đặc điểm hình thái và màu sắc, rong biển có thể được chia thành một số ngành rong chính: 1. Ngành rong nâu (Phaeophyta). 2. Ngày rong đỏ (Rhodophyta). 3. Ngành rong xanh (Chlorophyta). Hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứu phát hiện loài mới bổ sung vào tổng số loài rong biển phân bố trên toàn thế giới. Trong số các ngành rong lục, rong nâu và rong đỏ thì rong nâu là ngành rong có trữ lượng lớn nhất và phân bố đa dạng nhất với hơn 1800 loài đã được phân loại [17][3]. 1.1.2. Giới thiệu rong nâu Rong nâu là nhóm rong có kích thước lớn (macroalgae), gồm 4 chi lớn: Sargassum, Turbinaria, Dictyota, Padina. Đặc biệt, chi Sargassum sinh trưởng rất mạnh, có thể hình thành các thảm rong biển rộng từ vài hecta đến vài chục hecta. Chúng phân bố rộng, chiếm ưu thế trên các bãi triều ven biển của các vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới. Rong nâu phân bố nhiều nhất là ở Nhật Bản, tiếp theo là Việt Nam, Canada, Hàn Quốc, Alaska, Ai-len, Mỹ, Pháp, Ấn Độ... Trong đó, hai chi Sargassum và Turbinaria thuộc họ Sargassaceae (bộ Fucales) phân bố ở
9 vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới là hai đối tượng phổ biến và kinh tế nhất. Sản lượng rong nâu lớn nhất thế giới tập trung tại Trung Quốc với trên 667.000 tấn khô, tiếp đến là Hàn Quốc, Nhật Bản, Na Uy, Chile [18]... Ở Việt Nam, tính đến năm 2015, có khoảng 147 loài rong nâu đã được phân loại, trong đó các loài thuộc chi Sargassum có trữ lượng lớn nhất, ước tính trên 10.000 tấn khô/năm. Chúng phân bố tập trung chủ yếu ở các vùng biển từ Đà Nẵng đến Vũng Tàu gồm: chân đèo Hải Vân, bán đảo Sơn Trà (Đà Nẵng); Cù Lao Chàm, Núi Thành (Quảng Nam); Bình Châu, Lý Sơn, Sa Huỳnh (Quảng Ngãi); Phù Mỹ, Quy Nhơn (Bình Định); vịnh Xuân Đài, Cù Mông (Phú Yên); vịnh Vân Phong, Hòn Khói, vịnh Nha Trang, vịnh Cam Ranh (Khánh Hoà); Ninh Hải, Ninh Phước (Ninh Thuận). Ngoài ra, rong nâu còn xuất hiện tại vùng biển từ phường Bình San đến xã Mỹ Đức của thị xã Hà Tiên (Kiên Giang). Trong đó khu vực vịnh Nha Trang được đánh giá rất thuận lợi để sinh nâu sinh trưởng và phát triển. Dựa vào phương pháp hình thái so sánh đặc điểm của cơ quan sinh sản là cơ quan ít biến đổi theo các điều kiện sinh thái, các tác giả trong và ngoài nước đã có những công bố tương đối đầy đủ về mặt phân loại rong nâu ở Việt Nam. Một số chi rong nâu có thể thống kê được: chi Dictyota có 14 loài, chi Padina 5 loài, chi Turbinaria 5 loài (4 loài, 1 thứ), chi Sargassum 68 loài trong đó ở Khánh Hoà 39 loài [3][11]. Tại tỉnh Khánh Hòa, nguồn lợi rong nâu phân bố tập trung tại 4 khu vực ven biển theo trình tự từ Bắc xuống Nam. + Khu vực 1: Vịnh Vân Phong (Hòn Bịp, Hòn Ó, Hòn Dút, Cù Meo, Rạn Trào, Rạn Tướng, Mũi Dù, Mũi Đá Son, Lạch Cổ Cò, Sùng Ké...). + Khu vực 2: Ven biển xã Ninh Thủy, Ninh Phước, Ninh Vân, Đầm Nha Phu (Bãi Đá Lát, Mỹ Giang, Hòn Khô, Bãi Đá Nọc, Bãi Cây Tra, Bãi Cỏ, Bãi Cây Bàn,... và vài bãi cạn ngầm (Bãi Cỏ - Thị xã Ninh Hòa). + Khu vực 3: Vịnh Nha Trang (Mũi Kê Gà, Bãi Tiên – Đường Đệ, Hòn Chồng, Hòn Đỏ, Hòn Rùa, Hòn Tre, Bãi Rạn, Bãi Ngéo, Hòn Một, Hòn Mun, Bãi rạn ngầm Lớn, Mũi cá sấu Trí Nguyên, Sông Lô, Mũi Cầu).
10 + Khu vực 4: Đảo Bình Ba – xã Cam Lập (Dọc theo bờ đông bán đảo Cam Lập, từ Mũi Sốp đến Mũi Cà Tiên) – Thành phố Cam Ranh. Hình 1. 1. Bản đồ vị trí khu vực điều tra phân bố một số chi rong nâu tỉnh Khánh Hòa [21][17] 1.1.3. Một số thành phần hóa học trong rong nâu Rong biển nói chung và rong nâu nói riêng có thành phần hoá học rất đa dạng và có giá trị lớn về mặt dinh dưỡng cũng như dược tính như: các hợp
11 chất polysaccharide, axit amin, vitamin và khoáng chất, terpenoid, các hợp chất phenolic, các hợp chất màu carotenoid và một số hợp chất khác... Bảng 1. 1. Thành phần hóa học của một số loài rong trong 3 ngành rong chính (Tỉ lệ tính trên 100g rong tươi) [18] Ascophylm Laminaria Alari Palmaria Porpha Porphyra Ulva sp. nodosum digitata aesculenta palmata sp. yezoensis Ngành rong Nâu Nâu Nâu Đỏ Đỏ Đỏ Lục Nước 70 - 85 73 - 90 73 - 86 79 - 88 86 70 78 Tro 15 - 25 10 - 25 14 - 27 15 - 30 8 - 16 7,8 13 - 22 Alginic acid 15 - 30 20 - 45 21 - 42 0 0 0 0 Xylan 0 0 0 29 - 45 0 0 0 Laminaran 0 - 10 0 - 18 0 - 34 0 0 0 0 Mannitol 5 - 10 4 - 16 4 - 13 0 0 0 0 Fucoidan 4 - 10 2-4 nd 0 0 0 0 Floridosid 0 0 0 2 - 20 nd nd 0 Protein 5 - 10 8 - 15 9 - 18 8 - 25 33 - 47 43,6 15 - 25 Chất béo 2-7 1-2 1-2 0,3 - 0,8 0,7 2,1 0,6 - 0,7 Tannin 2 - 10 0,1 0,5 - 6,0 nd nd nd nd Kali 2-3 1,3 - 3,8 nd 7-9 3,3 2,4 0,7 Natri 3-4 0,9 - 2,2 nd 2,0 - 2,5 Nd 0,6 3,3 Magie 0,5 - 0,9 0,5 - 0,8 nd 0,4 - 0,5 2,0 nd nd Iod 0,01 - 0,1 0,3 - 1,1 0,05 0,01 - 0,1 0,0005 nd nd nd: Không phát hiện thấy
12 1.1.3.1. Polysaccharide Polysaccharide là thành phần chính của rong nâu, bao gồm alginate, laminaran, fucoidan và các dẫn xuất của chúng. - Alginate là muối của Alginic acid, là một polysaccharide dị thể được tạo thành từ các khối mannuronic acid và guluronic acid, tỉ lệ và thành phần của các khối tùy thuộc vào loài rong và các phương pháp chiết. Hàm lượng Alginate trong rong nâu chiếm khoảng từ 2-4% so với rong tươi, hàm lượng này tùy thuộc vào loài rong, vị trí địa lí, môi trường mà rong nâu sinh trưởng. Tại miền Trung nước ta, hàm lượng Alginate trong rong nâu đạt tỉ lệ cao nhất vào khoảng tháng tư hằng năm [22]. Hình 1. 2. Phân tử Alginic acid (G: guluronic acid, M: mannuronic acid) - Laminaran là tinh bột trong rong nâu, là một polysaccharide của glucose (1(3)-(-D-glucan), gốc đường cuối mạch có thể là Mannitol (M- series) hoặc vẫn là Glucose (G-series). Một số nghiên cứu gần đây còn cho thấy ngoài liên kết 13, Laminaran còn có thể có liên kết 16. Laminaran có hàm lượng chiếm từ 10-15% trọng lượng rong khô, còn tùy thuộc vào loài rong, vị trí địa lí, môi trường mà rong nâu sinh trưởng. Thường vào mùa hè, khi rong nâu phát triển sinh khối mạnh mẽ thì hàm lượng Laminaran sẽ bị giảm xuống do tiêu hao cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cây rong [22].
13 Hình 1. 3. Cấu trúc của Laminaran - Fucoidan được mô tả lần đầu tiên bởi Kylin vào năm 1913 khi tiến hành phân lập từ rong Laminaria digitata. Với thành phần cấu trúc rất phức tạp trong đó fucose chiếm từ 18,6% đến 60%, sulfate chiếm từ 17,7% đến 32%, ngoài ra còn có các phân tử đường khác như galactose, glucose, mannose, xylose... và uronic acid làm cho fucoidan sở hữu rất nhiều hoạt tính sinh học thú vị như: kháng u, kháng viêm, chống đông tụ máu, kháng virus, chống bổ thể, chống oxi hoá... Chính vì có tiềm năng rất lớn trong điều chế thực phẩm chức năng và làm thuốc nên fucoidan thu hút được nhiều sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới [9]. Hình 1. 4. Một đoạn cấu trúc Fucoidan