Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Sử dụng amin bậc 4 (Quaternary ammonium) để xác định hàm lượng Fucoidan trong polysaccharide tách chiết từ rong nâu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:100

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là đề xuất một phương pháp đơn giản để xác định hàm lượng fucoidan dựa trên phản ứng kết tủa fucoidan với cetavlon (một dạng amin bậc 4). Từ đó, đánh giá độ chính xác và hiệu quả sử dụng phương pháp phân tích đã đề xuất.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Sử dụng amin bậc 4 (Quaternary ammonium) để xác định hàm lượng Fucoidan trong polysaccharide tách chiết từ rong nâu

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân dưới sự hướng dẫn của TS.Nguyễn Duy Nhứt có tham khảo thêm các tài liệu đáng tin cậy, có nguồn gốc rõ ràng. Các số liệu, kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn này. Tác giả luận văn Võ Thị Như Trim
ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, trước tiên Tôi xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo viện, các nhà khoa học, anh chị em và bạn bè đang công tác tại Viện nghiên cứu và ứng dụng Công nghệ Nha Trang - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi làm thực nghiệm và luôn động viên giúp đỡ để tôi hoàn thành đề tài luận văn. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy TS.Nguyễn Duy Nhứt – là người thầy bằng cả tâm huyết của mình đã hướng dẫn tôi về khoa học, gợi mở cho tôi các ý tưởng nghiên cứu, tận lực giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi và hỗ trợ hầu hết kinh phí để tôi thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị, các bạn làm công tác nghiên cứu tại Viện nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang đã giúp đỡ tôi nhiệt tình trong suốt quá trình làm luận văn tại Viện. Đặc biệt xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của các anh, chị công tác tại Trung tâm Ứng dụng công nghệ - Viện nghiên cứu và ứng dụng Công nghệ Nha Trang đã tạo điều kiện chia sẽ, giúp đở tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, người thân và các bạn bè tôi, đã quan tâm sâu sắc, chia sẻ khó khăn và động viên để tôi hoàn thành luận văn này. Tác giả luận văn Võ Thị Như Trim
1 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii MỤC LỤC ......................................................................................................... 1 DANH MỤC HÌNH .......................................................................................... 4 DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... 6 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................. 8 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN......................................................................... 11 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RONG BIỂN ............................................ 11 1.1.1. Phân loại rong biển ........................................................................ 11 1.1.2. Ứng dụng của rong biển ................................................................ 13 1.2. PHÂN BỐ RONG NÂU TẠI VIỆT NAM........................................... 14 1.3. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA RONG NÂU .................................. 15 1.4. GIỚI THIỆU VỀ FUCOIDAN ............................................................. 19 1.4.1. Lịch sử phát hiện và cấu trúc fucoidan .......................................... 19 1.4.2. Hoạt tính fucoidan ......................................................................... 23 1.4.2.1. Một số sản phẩm fucoidan trên thế giới và công dụng ghi trên bao bì ............................................................................................................... 23 1.4.2.2. Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của fucoidan ................ 23 1.5. MỘT VÀI PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT FUCOIDAN.................. 30 1.5.1. Phương pháp chiết theo Black ....................................................... 30 1.5.2. Phương pháp chiết của Wan Aida Wan và cộng sự ...................... 31 1.5.3. Một số phương pháp chiết sử dụng trong nghiên cứu cấu trúc fucoidan ........................................................................................................... 32 1.5.4. Phương pháp chiết Soyoung Yang và cộng sự (2011). ................. 34 1.5.5. Phương pháp tinh chế fucoidan: .................................................... 34
2 1.6. MỘT VÀI PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG FUCOIDAN.... 36 1.6.1. Xác định hàm lượng fucoidan trong rong nâu bằng phương pháp phân tích khối lượng........................................................................................ 36 1.6.2. Phương pháp xác địnhhàm lượng fucoidan thông qua hàm lượng fucose .................................................................................................................................38 1.6.2.1. Phương pháp của Usov và cộng sự .......................................... 38 1.6.2.2. Phương pháp của Bùi Minh Lý và cộng sự ............................. 38 1.6.2.3. Phương pháp định lượng fucoidan bằng phương pháp huỳnh quang của U. Warttinger. ................................................................................ 41 1.6.2.4. Phương pháp sử dụng điện cực màng polyion độ nhạy cao của Ji Min Kim và cộng sự .................................................................................... 42 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......... 44 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.............................................................................44 2.1.1. Rong nâu ........................................................................................ 44 2.1.2. Hexadecyltrimethylammonium bromide ....................................... 46 2.1.3. Các hóa chất sử dụng ..................................................................... 46 2.1.4. Máy móc thiết bị ............................................................................ 47 2.1.5. Phần mềm xử lý dữ liệu ................................................................. 47 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................ 47 2.2.1. Dịch chiết polysaccharide rong nâu ..............................................................47 2.2.2. Phương pháp phân tích khối lượng...............................................................48 2.2.3. Ký hiệu mẫu và các sản phẩm trung gian trong phương pháp kiểm. ........49 2.2.4. Xác định hàm lượng fucoidan dựa vào xác định hàm lượng fucose.......50 2.2.4.1. Xây dựng đường chuẩn methylpentose ................................... 50 2.2.4.2. Xác định hàm lượng fucose trong một số loài rong nâu phổ biến ở khánh hòa bằng phương pháp so màu .................................................. 52
3 2.2.4.3. Xác định hàm lượng fucose trong một số loài rong nâu phổ biến ở khánh hòa bằng phương pháp sắc kí khí (GC)..................................... 54 2.2.5. Phương pháp chuẩn độ kết tủa ...................................................... 55 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 59 3.1. ĐỊNH LƯỢNG FUCOIDAN TRONG 6 LOÀI RONG NÂU THU THẬP TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA DỰA VÀO PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG ......................................................................... 59 3.2. HÀM LƯỢNG FUCOIDAN TRONG 6 LOÀI RONG NÂU Ở KHÁNH HÒA DỰA VÀO PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG FUCOSE ..... 63 3.2.1. Xác định hàm lượng fucoidan dựa vào hàm lượng fucose trong rong, fucoidan tinh chế và trong dịch chiết một số loài rong nâu phổ biến ở khánh hòa bằng phương pháp so màu dische z. And shettles l.b.,j.biol. .........................................63 3.2.2. Xác định hàm lượng fucoidan dựa vào hàm lượng fucose trong rong, fucoidan tinh chế và trong dịch chiết một số loài rong nâu phổ biến ở khánh hòa bằng phương pháp sắc kí khí (GC) ..................................................................................67 3.3. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG FUCOIDAN TRONG DỊCH CHIẾT RONG BẰNG QUATERNARY AMMONIUM DẠNG LỎNG .................................. 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 76 PHỤ LỤC ....................................................................................................... 83
4 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Hình thái rong Lục .......................................................................... 12 Hình 1.2. Hình thái rong Nâu .......................................................................... 12 Hình 1.3. Hình thái rong Đỏ............................................................................ 12 Hình 1.4. Phân tử alginic axít (G: guluronic axít, M: mannuronic axít) ........ 17 Hình 1.5. Cấu trúc của laminaran ................................................................... 18 Hình 1.6. Cấu trúc fucoidan từ Fucus vesiculosus mô tả vào năm 1950 ...... 20 Hình 1.7. Cấu trúc fucoidan từ Ascophyllum nodosum ................................. 21 Hình 1.8. Cấu trúc fucoidan từ Fucus evanescens ......................................... 21 Hình 1.9. Cấu trúc fucoidan từ Fucus distichus ............................................. 22 Hình 1.10. Cấu trúc fucoidan từ Fucus serratus............................................. 22 Hình 1.11. Sơ đồ chiết fucoidan của Nora M.A. Ponce (2003) ...................... 32 Hình 1.12. Sơ đồ chiết tinh chế các thành phần của polysaccharide trong rong nâu ................................................................................................................... 35 Hình 1.13. Phản ứng alginate kết tủa với Ca2+................................................ 36 Hình 1.14. Fucoidan phản ứng với cetavlon ................................................... 37 Hình 1.15. Phản ứng fucoidan được giải hấp khỏi cetavlon ........................... 37 Hình 1.16. Sơ đồ phản ứng tạo màu của L-fucose và L-cystein ..................... 40 Hình 1.17. Sơ đồ phản ứng xác định thành phần các gốc đường của fucoidan .....41 Hình 2.1. Mẫu rong Sargassum oligocystum và Sargassum swatzii .............. 44 Hình 2.2. Mẫu rong Sargassum mcclurei và Sargassum duplicatum ............. 45 Hình 2.3. Mẫu rong Turbinaria ornate và Hormophys articulata ................. 45 Hình 2.4. Sơ đồ qui trình chiết tối ưu theo Soyoung Jang và cộng sự (2011) .... 48 Hình 2.5. Sơ đồ tinh chế fucoian từ dịch chiết rong (dd Mi) .......................... 49
5 Hình 2.6. Sơ đồ xác định hàm lượng fucoidan dựa vào hàm lượng fucose bằng phương pháp so màu Dische Z. and Shettles L.B.,J.Biol ............................... 53 Hình 2.7. Sơ đồ phân tích xác định các alditol acetat ..................................... 55 Hình 3.1. Biểu đồ so sánh hàm lượng fucoian trong các loài rong xác định bằng phương pháp phân tích khối lượng......................................................... 61 Hình 3.2. Đường chuẩn methylpentose........................................................... 63 Hình 3.3. Sắc ký đồ GC của glucose được acetyl hoá trực tiếp...................... 67 Hình 3.4. Sắc ký đồ GC của các mẫu đường chuẩn........................................ 68
6 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần hoá học (trên 100g rong) của một số loài rong trong 3 ngành chính ..................................................................................................... 15 Bảng 1.2. Thành phần chính của sản phẩm chiết thô...................................... 33 Bảng 1.3. Tác dụng của nồng độ etanol lên dịch chiết rong ........................... 34 Bảng 3.1. Kết quả hàm lượng fucoidan tính theo khối lượng fucoidan thu được bằng phương pháp chiết trên khối lượng rong khô ................................ 59 Bảng 3.2. Kết quả phân tích dữ liệu so sánh sự khác biệt về hàm lượng fucoidan trong rong giữa các loài rong ở bảng 3.1 (sử dụng phần mềm GrapthPad). ..................................................................................................... 60 Bảng 3.3. Hàm lượng Fucoidan xác định dựa vào hàm lượng fucose (tính theo phương pháp so màu) trong 6 mẫu rong tính từ rong thu thập tại vùng biển Khánh Hòa....................................................................................................... 64 Bảng 3.4. Hàm lượng Fucoidan xác định dựa vào hàm lượng fucose (tính theo phương pháp so màu) trong rong tính từ dịch chiết rong 6 loài rong thu thập ở vùng biển Khánh Hòa...................................................................................... 65 Bảng 3.5. Kết quả phân tích dữ liệu so sánh sự khác biệt giữa hàm lượng fucoidan trong rong tính từ rong và fucoidan trong rong tính từ dịch chiết rong của cùng một loài rong thu được ở bảng 3.3 và bảng 3.4 (sử dụng phần mềm GrapthPad). ............................................................................................ 66 Bảng 3.6. Hàm lượng fucoidan trong dịch chiết rong từ 6 loài rong xác định dựa vào phương pháp sắc kí khí GC ............................................................... 69 Bảng 3.7. Hàm lượng fucoidan tính trên khối lượng rong khô đem chiết xác định bằng phương pháp chuẩn độ kết tủa. ...................................................... 70 Bảng 3.8. Kết quả hàm lượng fucoidan tính theo khối lượng rong đem chiết được định lượng bằng nhiều phương pháp khác nhau .................................... 71
7 Bảng 3.9. Các kết quả phân tích dữ liệu sử dụng phần mềm GrapthPad để so sánh kết quả hàm lượng fucoidan trong dịch chiết được định lượng bằng phương pháp phân tích khối lượng (phương pháp chiết-tinh chế) và phương pháp xác định hàm lượng fucoidan dựa vào hàm lượng fucose trên cùng một loài rong........................................................................................................... 72 Bảng 3.10. Các kết quả phân tích dữ liệu sử dụng phần mềm GrapthPad để so sánh kết quả hàm lượng fucoidan trong dịch chiết được định lượng bằng phương pháp phân tích khối lượng (phương pháp chiết-tinh chế) và phương pháp chuẩn độ kết tủa với cetavlon trên cùng một loài rong .......................... 72
8 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AIDS : Acquired immune deficiency syndrome. Da : Dalton FDA : Food and Drug Administration fuc : L-fucose gal : D-galactose GC : Gas chromatography HIV : Human immunodeficiency virus HPLC : High Performance Liquid Chromatography Cetavlon : Hexadecyltrimethylammonium bromide MWCO : Moleculare weight cut off PLC : Performance Liquid Chromatography S : Sargassum TFA : Trifluoroacetic UV-VIS : Utralviolet- Visible WHO : World Health Organization DT : Diện tích HGF : Hepatocyte growth factor Ac2O : Acetic anhydrit
9 MỞ ĐẦU Fucoidan là tên được dùng để đặt cho một dạng anion polysaccharide trong rong nâu (một số động vật thân mềm sử dụng rong nâu làm thức ăn có thành phần sulfate fucans trong cơ thể chúng, tuy nhiên cấu trúc những sulfate fucan này đơn giản, là mạch thẳng và chỉ có fucose trong thành phần đường). Rong nâu đã được dùng như thực phẩm và thuốc từ cách đây 3000 năm ở Tonga và ít nhất là 2000 năm tại Trung Hoa. Tuy nhiên đến 1913 Kyllin mới xác định và mô tả. Gần đây, việc tìm kiếm các loại thuốc mới đã làm tăng sự quan tâm đến Fucoidan và các phương pháp định lượng Fucoidan. Sau rất nhiều nghiên cứu về fucoidan, dựa vào các công trình đã được công bố, có thể đưa ra khái niệm, fucoidan là một polysaccharide sulfate hoá dị hợp trong mạch có chứa fucose, ngoài ra còn có mặt các thành phần đường khác như Galactose, Glucose, Mannose. Xylose, Rhamnose…và acid uronic. Do vậy, việc mô tả cấu trúc hoàn chỉnh và đưa ra phương pháp định lượng chính xác fucoidan rất khó khăn. Fucoidan đã được tập trung nghiên cứu rất nhiều trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Nhiều sản phẩm phục vụ sức khỏe cộng đồng đã được sản xuất đưa ra thị trường, tuy nhiên một phương pháp kiểm định lượng thống nhất cho fucoidan từ tất cả các loài rong nâu, không mang tính qui đổi từ chuẩn sang mẫu (vì chúng khác nhau), cho đến nay vẫn chưa được đưa ra. Hiện nay có một số phương pháp định lượng fucoidan như phương pháp chiết - tinh chế ( chiết và tinh chế fucoidan bằng cách tạo tủa với fucoidan với cetavlon; sau đó thu tủa rồi xác định khối lượng fucoidan); phương pháp được sử dụng bởi Usov và cộng sự (thủy phân fucoidan bằng TFA rồi định lượng fucose bằng phương pháp so màu), phương pháp được thực hiện bởi Bùi Minh Lý và cộng sự (Tinh chế fucoidan, xác định hàm lượng fucose trong fucoidan tinh chế, sau đó xác định fucose trong mẫu, dựa theo 2 hàm lượng fucose này để tính fucoidan trong mẫu, fucose xác định bằng phương pháp so màu), phương pháp Wattinger (định lượng fucoidan
10 bằng phương pháp huỳnh quang và sử dụng test kit), phương pháp điện hóa của Ji Min Kim và cộng sự (sử dụng điện cực màng polyion),… Tuy nhiên, các phương pháp định lượng trên khá phức tạp và mất nhiều thời gian (do phải qua nhiều công đoạn). Do vậy, việc đưa ra một phương pháp phân tích đơn giản hơn cho phép định lượng fucoidan là nhiệm vụ rất cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng. Từ những lý do nêu trên, đề tài: “Sử dụng amin bậc 4 (quaternary ammonium) để xác định hàm lượng fucoidan trong polysaccharide tách chiết từ rong nâu” được đề xuất thực hiện nhằm đưa ra một phương pháp đơn giản để xác định hàm lượng fucoidan được chiết tách từ rong nâu. Mục tiêu của đề tài là đề xuât một phương pháp đơn giản để xác định hàm lượng fucoidan dựa trên phản ứng kết tủa fucoidan với cetavlon (một dạng amin bậc 4) .Từ đó, đánh giá độ chính xác và hiệu quả sử dụng phương pháp phân tích đã đề xuất. Để đạt được mục tiêu trên , dung thực hiện trong luận văn. - Định lượng fucoidan bằng một số phương pháp đã công bố trong và ngoài nước. - Xác định hàm lượng fucoidan từ một số loài rong nâu phổ biến ở Việt Nam bằng các phương pháp định lượng fucoidan đã công bố, so sánh đánh giá độ chính xác và hiệu quả các phương pháp trên. - Đề xuất quy trình phân tích định lượng fucoidan từ dịch chiết polysaccharide rong nâu bằng quaternary ammonium dạng lỏng.
11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RONG BIỂN 1.1.1. Phân loại rong biển Rong biển hay tảo biển có tên khoa học là marine – algae, marine plant hay seaweed. Rong biển là thực vật thủy sinh có đời sống gắn liền với nước. Chúng có thể là đơn bào, đa bào sống thành quần thể. Hình dạng của chúng có thể là hình cầu, hình sợi, hình phiến lá hay hình thù rất đặc biệt. Rong biển thường phân bố ở các vùng nước mặn, nước lợ, cửa sông, vùng triền sâu, vùng biển cạn… Rong Đỏ và rong Nâu là hai đối tượng được nghiên cứu với sản lượng lớn và được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp và đời sống. Tùy thuộc vào thành phần cấu tạo, thành phần sắc tố, đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh sản mà rong biển được chia thành 9 ngành sau: Ngành rong Lục (Chlorophyta) Ngành rong Trần (Englenophyta) Ngành rong Giáp (Pyrophyta) Ngành rong Khuê (Bacillareonphyta) Ngành rong Kim (Chrysophyta) Ngành rong Vàng (Xantophyta) Ngành rong Nâu (Phaecophyta) Ngành rong Đỏ (Rhodophyta) Ngành rong Lam (Cyanophyta) Trong đó, ba ngành có giá trị kinh tế cao là rong Lục, rong Nâu, rong Đỏ. Ngành rong Lục: có trên dưới 360 chi và hơn 5700 loài, phần lớn sống trong nước ngọt, nét đặc trưng của loài rong này là có màu lục
12 Hình 1.1. Hình thái rong Lục Ngành rong Nâu: có trên 190 chi, hơn 900 loài, phần lớn sống ở biển, số chi, loài tìm thấy trong nước ngọt không nhiều lắm. Hình 1.2. Hình thái rong Nâu Ngành rong Đỏ: rong Đỏ hay tảo là những loại rong biển khi tươi có màu hồng lục, hồng tím, hồng nâu. Khi khô tùy theo phương pháp chế biến chuyển sang màu nâu hay nâu vàng đến vàng. Rong Đỏ có 2500 loài, gồm 400 chi, thuộc nhiều họ, phần lớn sống ở biển. [1 ] Hình 1.3. Hình thái rong Đỏ
13 1.1.2. Ứng dụng của rong biển Rong biển đã được sử dụng từ rất sớm, khoảng 2700 năm trước công nguyên ở Trung quốc. Sze Teu đã viết rằng 600 năm trước công nguyên, rong biển đã được chế biến thành một món ăn quí dành cho vua chúa [3]. Thuốc “trường sinh bất tử” được vị hoàng đế đầu tiên của Trung Hoa là Tần Thuỷ Hoàng sử dụng vào năm 200 trước công nguyên đã được khoa học hiện đại chứng minh đó chính là thành phần của rong Nâu sau hơn 2000 năm. Năm 1812, người ta phát hiện trong rong Nâu có chứa Iod, từ đó người ta dùng nguyên liệu rong Nâu để chế biến Iod. Năm 1870 rong biển đã được quan tâm, người ta điều chế xà phòng từ các chất K2O, Na2O lấy từ rong Nâu. Năm 1914 – 1915 Mỹ, Đức dùng rong Nâu để điều chế KCl, than hoạt tính[1]. Tại Nhật rong Nâu đã được sử dụng làm thức ăn từ thế kỷ thứ V [3], cuối năm 2000 cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm đã xem xét và cấp phép cho các sản phẩm thực phẩm chức năng của Nhật được bổ sung thêm thành phần fucoidan để tăng cường hệ miễn dịch, giảm cholesterol, giảm mỡ máu … [4] và trở thành thực phẩm hỗ trợ trị bệnh nan y phổ biến của nước Nhật. Trong những năm cuối thế kỷ 20, chính quyền Trung Quốc đã chi phí đến 12 triệu USD để phát triển một loại thuốc trị AIDS từ rong Nâu với tên thương phẩm là FUCOIDAN-GLYCALYX (F-GX). Loại thuốc tự nhiên này có khả năng diệt virus HIV, tăng sức chịu đựng của phân tử miễn dịch. Ngày 01 tháng 01 năm 2003 loại thuốc này đã được chính phủ Trung Quốc cấp phép cho sản xuất và đưa vào sử dụng [5]. Rong biển đã được dùng làm thực phẩm trên toàn thế giới rất quen thuộc với chúng ta (rong Đỏ: agar, carrageenan, rong Nâu: alginat), chúng cũng là nguồn bổ sung dưỡng chất (protein, vitamin, khoáng vi lượng) cho thức ăn nuôi tôm, thức ăn gia súc, được dùng trong công nghiệp dệt, nhuộm, mực in, sơn, hàn điện, lọc và hấp phụ các hợp chất, công nghiệp giấy, trong kỹ thuật nuôi cấy vi sinh, điện di, agar, nó còn là nguyên liệu không thể thiếu cũng như trong công nghiệp nước giải khát và đồ hộp, socola, mỹ phẩm cao cấp (carrageenan), ngoài ra rong biển còn dùng làm chất kích thích sinh
14 trưởng với chất oligo alginat, laminaran (rong Nâu) cùng các hợp chất như auxin, gibberelin, cytokinin (trong hầu hết các ngành rong). Rong biển còn được sử dụng chữa trị ung thư theo các bài thuốc gia truyền dưới dạng dùng kết hợp với các thuốc khác [6] và polyphenol trong rong nâu cũng được dùng làm trà chống lão hoá. Trong thời gian gần đây (2007) tại trung tâm đăng ký phát minh sáng chế của Mỹ đã có qui trình sản xuất biodiesel từ rong. 1.2. PHÂN BỐ RONG NÂU TẠI VIỆT NAM Theo số liệu nghiên cứu nguồn lợi rong Nâu có giá trị ở vùng biển Quảng Nam, Đà Nẵng, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Định cho thấy khu vực miền Trung và Nam Trung Bộ trữ lượng rong lớn nhất và cho chất lượng cao. Rong Nâu phân bố ở vùng biển Quảng Nam - Đà Nẵng không nhiều so với vùng biển Khánh Hòa và Ninh Thuận. Quảng Nam - Đà Nẵng tuy có nhiều triền đá dốc, bãi đá cội, bãi san hô chết nhưng có chiều ngang rất hẹp (1÷10m) nên diện tích phân bố rất nhỏ, trữ lượng không cao. Diện tích rong Mơ tại chỗ vùng biển Quảng Nam- Đà Nẵng khoảng 190000m2. Trữ lượng rong mọc tại chỗ có thể thu được vào tháng 4 khoảng hơn 800 tấn rong tươi. Vùng biển Khánh Hòa là vùng có diện tích rong Mơ mọc cao nhất trong các tỉnh điều tra, tổng diện tích rong lên tới 2.000.000 m2, trữ lượng khai thác được hàng năm có thể ước tính hơn 11.000 tấn rong tươi. Khánh Hòa có nhiều vùng rong như Hòn Chồng, Bãi Tiên, bán đảo Cam Ranh, Hòn Tre và một số đảo khác. Trong đó hai vùng Hòn Chồng và Bãi Tiên là tiếp giáp nhau có các điều kiện thuận lợi cho rong mọc với mật độ khá dày đặc, sinh lượng trung bình khá cao lên tới hơn 5,5 kg/m2. Vùng Hòn Chồng, Bãi Tiên là vùng rong lớn, dễ khai thác nhất, nó nằm ngay bên cạnh đường lộ và rong mọc tập trung gần bờ. Sinh lượng rong mọc tại chỗ đo được đều có xu hướng giảm dần từ tháng 3 đến tháng 5. Nhưng về độ trưởng thành thì ngược lại. Vào tháng 3
15 rong hãy còn non, thể hiện ở kích thước còn bé, chưa phóng thích các bào tử, thành phần các chất tích lũy hãy còn thấp. Đa phần các loài rong trưởng thành vào tháng 4 đầu tháng 5, do vậy tốt nhất là thu hoạch rong vào tháng 4 và những tháng sau đó để rong đã trưởng thành, phóng thích các giao tử để duy trì và bảo vệ nguồn lợi rong cho những năm sau. Sở dĩ có tình trạng vào tháng 3 rong chưa trưởng thành nhưng có sinh lượng mọc tại chỗ cao nhất vì vào tháng 4 trở đi cây rong trưởng thành, kích thước khá lớn, có nhiều phao mọc trên mình, rong bị sóng gió nhổ đứt trôi dạt vào bờ, làm trữ lượng rong mọc tại chỗ giảm đáng kể.[1] 1.3. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA RONG NÂU Thành phần hóa học cơ bản của các ngành rong được thể hiện trong bảng 1.1. Bảng 1.1. Thành phần hoá học (trên 100g rong) của một số loài rong trong 3 ngành chính.[60] Alaria esculenta Ascophyllum Porphyra sp. Laminaria yezoensis nodosum Porphyra Palmaria palmata digitata species Ulva Nhóm rong Nâu Nâu Nâu Đỏ Đỏ Đỏ Lục Nước (%) 70-85 73-90 73-86 79-88 86 Nd 78 Tro 15-25 73-90 73-86 15-30 8-16 7,8 13-22 hydratcacbon - - - - 40 44,4 42-46 Alginic axít 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
16 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 Qua các số liệu trong bảng 1.1, ta nhận thấy alginat và fucoidan chỉ có trong rong Nâu. Chính vì vậy, rong Nâu được xem là nguồn nguyên liệu chính cho công nghiệp sản xuất fucoidan trên thế giới cũng như ở Viêt Nam. Thành phần hóa học của rong nâu bao gồm : * Sắc tố Sắc tố trong rong Nâu là diệp lục tố (chlorophyl), diệp hoàng tố (xantophyl), sắc tố màu nâu (fucoxanthin), sắc tố đỏ (carotene). Tùy theo tỷ lệ loại sắc tố mà rong Nâu có màu nâu - vàng nâu - nâu đậm - vàng lục. Nhìn chung sắc tố của rong Nâu khá bền. * Gluxit * Monosacaride Monosacaride quan trọng trong rong Nâu là đường mannitol được Stenhuods phát hiện vào năm 1884 và được Kylin (1993) chứng minh thêm. Mannitol có công thức tổng quát: HOCH2 – (CHOH)4 – CH2OH. mannitol tan được trong alcol, dễ tan trong nước có vị ngọt. hàm lượng từ 14÷25% trọng lượng rong khô tùy thuộc vào hoàn cảnh địa lý nơi sinh sống.
17 Mannitol dùng trong y học chữa bệnh cho người già yếu; trong quốc phòng dùng điều chế thuốc nổ theo tỷ lệ hỗn hợp mannitol với hyderogen và nitơ. Ngoài ra mannitol còn dùng điều chế thuốc sát trùng. * Polysacaride từ rong nâu: Dịch chiết Polysaccharide từ rong nâu bao gồm alginate, fucoidan, laminaran, và monosaccharide mannitol. [Carbohydr Polym. 2017;175:395-408], ngoài fucoidan đã được mô tả mục 1.3 còn có các thành phần còn lại như: Alginic: Alginic acid là polysacarit dị hợp được tạo thành từ các khối mannuronic acid và guluronic acid. Thành phần của các khối phụ thuộc vào loài rong được dùng để chiết xuất và phương pháp chiết. Hình 1.4. Phân tử alginic axít (G: guluronic axít, M: mannuronic axít) Trong rong alginic axít cùng với fucoidan nằm ở màng tế bào xen lẫn với các sợi cellulose.
18 Hàm lượng alginic trong rong Nâu khoảng 2 ÷ 4% so với rong tươi và 13 ÷ 15% so với rong khô. Hàm lượng này phụ thuộc vào loài rong và vị trí địa lý môi trường mà rong sinh sống. Hàm lượng alginic trong rong Nâu ở các tỉnh miền Trung Việt Nam thường cao nhất vào tháng 4 trong năm. Laminarin: laminarin là tinh bột của rong Nâu. Cấu trúc của laminaran: CH 2OH CH 2OH O O H H O H O H OH H H HO H HO H HO H OH H OH HO OH (a) Mạch M OH OH Mannitol CH 2OH CH 2OH CH 2OH O O O H H O H OH H O H O H OH H H O H HO H HO H HO H H OH H OH H OH Glucose (b) Mạch G Hình 1.5.Cấu trúc của laminaran Laminaran là polysacarit của glucose (1(3)-(-D-glucan, gốc đường cuối mạch có thể là mannitol (M-series) hoặc vẫn là glucose (G-series). Một số công trình nghiên cứu gần đây đã tìm ra được là: ngoài liên kết 13 laminaran còn có thể có liên kết 16 .Laminarin có hàm lượng từ 10 ÷ 15% trọng lượng rong khô tùy thuộc vào loại rong, vị trí địa lý và môi trường sinh sống của từng loại rong Nâu. Thường thì mùa hè hàm lượng laminarin giảm vì phải tiêu hao cho quá trình sinh trưởng và phải tiêu hao cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cây rong. Cellulose: là thành phần tạo nên vỏ cây rong. Hàm lượng cellulose trong rong Nâu nhiều hơn rong Đỏ. Mannitol: là một monomer có cấu trúc: