Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Xác định thành phần hóa học và đặc điểm cấu trúc của Polysaccharide Sulfate được phân lập từ rong nâu Sargassum microcystum

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:109

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn trình bày nghiên cứu chiết tách và phân đoạn Fucoidan từ rong nâu Sargassum microcystum Việt Nam; Phân tích thành phần hóa học mẫu Fucoidan thô sau khi được chiết tách và các phân đoạn sau khi được tách bằng phương pháp sắc kí trao đổi ion; Phân tích một số đặc điểm cấu trúc của phân đoạn Fucoidan đại diện thu nhận được.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Xác định thành phần hóa học và đặc điểm cấu trúc của Polysaccharide Sulfate được phân lập từ rong nâu Sargassum microcystum

Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Trần Thị Thanh Vân và 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. Nha Trang, ngày 25 tháng 12 năm 2020 Tác giả luận văn Trần Nữ Ngọc Minh
Lời cảm ơn Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô giáo, các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực cùng đồng nghiệp và bạn bè. Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS.TS. Trần Thị Thanh Vân đã gợi mở cho tôi các ý tưởng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp tôi hoàn thành đề tài này. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Lãnh đạo Học viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Ban chủ nhiệm Khoa Hóa học và Phòng Đào tạo đã tổ chức công tác giảng dạy, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thiện luận văn và các thủ tục cần thiết. Tôi chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và tạo điều kiện về mọi mặt của Lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang cũng như các anh chị em công tác tại phòng Hóa Phân tích đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi làm thực nghiệm và luôn động viên, giúp đỡ để tôi hoàn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Sở Y tế Ninh Thuận, Trung tâm kiểm soát bệnh tật tỉnh Ninh Thuận đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi có thời gian học tập và nghiên cứu, hoàn thành luận văn này. Cuối cùng, tôi xin gửi lời tri ân của mình tới gia đình, bạn bè, những người thân luôn động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Nha Trang, ngày 25 tháng 12 năm 2020 Xin chân thành cảm ơn! Trần Nữ Ngọc Minh
Danh mục các kí hiệu và chữ viết tắt Carbon-13 NMR 13 C-NMR Spectroscopy Phổ CHTHN Carbon 13 Correlation Phổ tương tác hai chiều COSY Spectroscopy đồng hạt nhân DMSO Dimethylsulfoxide Dimethylsulfoxid 4,4-dimethyl-4- Axit 4,4-dimethyl-4- silapentane-1-sulfonic silapentane-1-sulfonic DSS acid EtOH Ethanol Ethanol Electron Spray Ionization Phổ khối ion hóa bằng - Mass nguồn mù electron ESI-MS Electron Spray Ionization Phổ khối ion hóa bằng - Mass/Spray Ionization - nguồn mù electron hai Mass lần ESI-MS/MS Fuc Fucose Đường fucose Fucf Fucofuranose Fucofuranose Fucp Fucopyranose Fucopyranose Gal Galactose Đường galactose GlaNA N-Acetylgalactosamine Đường N- Acetylgalactosamine Gel permeation GPC chromatography Sắc ký lọc gel
Gluc Glucose Đường glucose GlucA Glucuronic Axit Axit glucuronic HPLC High Performance Sắc ký lỏng cao áp Liquid Chromatography HSQC Heteronuclear Single Phổ tương tác dị nhân Quantum Coherence qua một liên kết 1 H-NMR Proton NMR Phổ CHTHN proton Spectroscopy IR Infrared Spectroscopy Phổ hồng ngoại desorption/ionization Man Mannose Đường mannose MeOH Methanol Methanol NMR Nuclear Magnetic Cộng hưởng từ hạt nhân Resonance (CHTHN) TFA Trifluoroacetic axit Axit trifluoroacetic TMS Tetra metyl silan Tetra metyl silan Xyl Xylose Đường xylose
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần hoá học (%) của một số loài rong biển. ...................... 11 Bảng 1.2. Thành phần hóa học của một số Fucoidan .................................... 18 Bảng 1.3. Sự phân bố trọng lượng phân tử của Fucoidan .............................. 25 Bảng 1.4. Cấu trúc hóa học của các Fucoidan từ một số loài rong nâu…….. 30 Bảng 1.5. Hàm lượng, thành phần hóa học và KLPT trung bình của các mẫu Fucoidan phân lập từ 6 loài rong nâu Việt Nam …………………………….36 Bảng 1.6. 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 ……………………………38 Bảng 2.1. Các mảnh đặc trưng cho các sulfate fucose có nhóm sulfate ở các vị trí khác nhau trong phổ khối dạng ion âm…………………………………...47 Bảng 3.1. Hàm lượng thu nhận và thành phần hóa học Fucoidan từ hai khu vực biển khác nhau…………………………………………………………..50 Bảng 3.2. Hàm lượng Fucoidan thu nhận từ 06 loài rong nâu Việt Nam……51 Bảng 3.3. Hàm lượng Fucoidan thu nhận từ 07 loài rong nâu thế giới...……52 Bảng 3.4. Hàm lượng thu nhận và thành phần hóa học Fucoidan từ hai khu vực biển khác nhau..........................................................................................54 Bảng 3.5. Thành phần hóa học mẫu Fucoidan chiết từ rong S.microcystum..55 Bảng 3.6. Hàm lượng, thành phần hóa học và KLPT trung bình của các mẫu Fucoidan phân lập từ 6 loài cùng chi với S.microcystum rong nâu Việt Nam………………………………………………………………………….56 Bảng 3.7. Hàm lượng thu nhận các phân đoạn Fucoidan…………………...59 Bảng 3.8.Thành phần hóa học các phân đoạn chiết từ rong S.microcystum...62 Bảng 3.9. Một số mảnh đặc trưng trên phổ ESI-MS của Fucoidan………….72
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Biểu đồ so sánh các ngành rong trên Thế giới……………………..8 Hình 1.2. Bản đồ vị trí khu vực điều tra phân bố một số chi rong nâu tỉnh Khánh Hòa ...................................................................................................... 14 Hình 1.3. Cấu trúc của Fucoidan từ F.vesiculosus được mô tả vào năm 1950 ......................................................................................................................... 19 Hình 1.4. Cấu trúc của Fucoidan có sunfat ở vị trí 4 và liên kết 3-O-linked từ loài rong E. Kurome được mô tả vào năm 1991 ........................................... 20 Hình 1.5. Cấu trúc Fucoidan phân đoạn F32 tách từ rong nâu Hizikia fusiforme..........................................................................................................21 Hình 1.6. Cấu trúc của một phân đoạn Fucoidan tách và phân lập từ rong nâu A.nodusum ....................................................................................................... 21 Hình 1.7. Cấu trúc của một phân đoạn Fucoidan tách và phân lập từ rong nâu Cladosiphon okamuranus................................................................................ 22 Hình 1.8. Cấu trúc của một phân đoạn Fucoidan tách và phân lập từ rong nâu Chorda filum ................................................................................................... 23 Hình 1.9. Cấu trúc Fucoidan từ Fucus serratus. ............................................. 24 Hình 1.10. Cấu trúc của Fucoidan từ Sargassum polycystum. ....................... 34 Hình 1.11. Mảnh cấu trúc cơ bản Fucoidan chiết tách từ rong Turbinaria decurrens ......................................................................................................... 37 Hình 1.12. Sơ đồ cấu trúc deS-2, deS-4, deS-6 rong Sargassum aquifolium .39 Hình 2.1. Mẫu rong Sargassum microcystum ................................................. 40 Hình 2.2. Sơ đồ chiết theo bản quyền Nga (Paten WO 2005,014657) ........... 41 Hình 2.3. Nguyên lý hoạt động của k thuật ion hóa ESI-MS .......................45 Hình 2.4. Cơ chế phân mảnh của carbohydrate……………………………...46 Hình 2.5. Cơ chế phân mảnh của carbohydrate……………………………46 Hình 3.1. Sắc ký đồ HPLC của các mẫu đường đơn chuẩn…………………53
Hình 3.2. Phân đoạn Fucoidan được chiết từ rong S.microcystum bằng sắc ký trao đổi anion trên cột DEAE-cellulose……………………………………...59 Hình 3.3. Sắc ký đồ HPLC xác định thành phần đường đơn phân đoạn F1…………………………………………………………………………….60 Hình 3.4. Sắc ký đồ HPLC xác định thành phần đường đơn phân đoạn F3…………………………………………………………………………….61 Hình 3.5. Sắc ký đồ HPLC xác định thành phần đường đơn phân đoạn F4…………………………………………………………………………….61 Hình 3.6. Sắc ký đồ HPLC xác định thành phần đường đơn phân đoạn F5..61 Hình 3.7. Phổ hồng ngoại IR của mẫu Fucoidan thô được chiết tách từ rong Sargassum microcystum……………………………………………………..65 Hình 3.8. Phổ hồng ngoại IR của phân đoạn F4 S.microcystum....................66 Hình 3.9a. Phổ 1H-NMR của F4......................................................................67 Hình 3.9b. Phổ 13C-NMR của F4....................................................................68 Hình 3.10. Phổ HSQC phân đoạn F4..............................................................70 Hình 3.11. Phổ ESI-MS của phân đoạn F4....................................................72 Hình 3.12. Phổ ESIMS/MS của ion [FucSO3]-, m/z 243……………………74 Hình 3.13. Phổ ESIMS/MS của ion [Fuc2SO3]-, m/z 389…………………...75 Hình 3.14. Phổ ESIMS/MS của ion [FucGalSO3]-, m/z 405………………..76 Hình 3.15. Sự phân mảnh của Fucoidan từ rong nâu Sargassum microcystum dựa vào phổ ESI-MS/MS……………………………………………………78 Hình 3.16. Cấu trúc của Fucoidan F4 từ rong nâu Sargassum microcystum..79
1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 7 1.1. TỔNG QUAN VỀ RONG NÂU ............................................................. 7 1.1.1. Giới thiệu về rong biển ...................................................................... 7 1.1.2. Giới thiệu về rong nâu ..................................................................... 12 1.1.2.1. Phân loại và phân bố rong nâu trên thế giới ............................... 12 1.1.2.2. Phân loại và phân bố rong nâu ở Việt Nam................................. 12 1.1.3. Thành phần hóa học của rong Nâu .................................................. 15 1.1.3.1. Polysaccharide ............................................................................. 15 1.1.3.2. Một số hợp chất khác ................................................................... 16 1.2. TỔNG QUAN VỀ FUCOIDAN ........................................................... 17 1.2.1. Giới thiệu chung về Fucoidan ......................................................... 17 1.2.2. Thành phần hóa học của Fucoidan trong một số loài rong nâu ...... 17 1.2.3. Cấu trúc hóa học của Fucoidan ....................................................... 19 1.2.4. Tính chất hóa lý của Fucoidan ........................................................ 24 1.2.5. Hoạt tính sinh học và ứng dụng của Fucoidan ................................ 25 1.2.5.1. oạt t nh chống ng t máu và chống hu ết khối...................... 25 1.2.5.2. oạt t nh chống virus ................................................................... 26 1.2.5.3. oạt t nh kháng u và iều hòa miễn dịch .................................... 26 1.2.5.4. oạt t nh chống ox hóa .............................................................. 27 1.2.5.5. Giảm lipid máu ............................................................................. 27 1.2.5.6. Kháng viêm ................................................................................... 27 1.2.5.7. Chống lại các bệnh về gan ........................................................... 28 1.2.5.8. oạt t nh kháng khuẩn ................................................................. 28
2 1.2.5. . ác d ng giảm l ợng ng hu ết trong máu. ............................ 28 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI................. 29 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .................................................. 29 1.3.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam................................................... 32 CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM ............................................................................................. 40 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .............................................................. 40 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................... 40 2.2.1. Phương pháp chiết tách và phân đoạn Fucoidan............................. 40 2.2.1.1. Ph ơng pháp chiết tách Fucoidan từ rong nâu ........................... 40 2.2.1.2. Ph ơng pháp phân oạn Fucoidan .............................................. 40 2.2.2. Phương pháp phân tích cấu trúc của Fucoidan ............................... 41 2.2.2.1. Ph ơng pháp xác ịnh hàm l ợng tổng carboh drate ................ 41 2.2.2.2. Ph ơng pháp xác ịnh thành phần monosaccharide ................... 41 2.2.2.3. Ph ơng pháp xác ịnh hàm l ợng sulfate ................................... 42 2.2.2.4. Ph ơng pháp xác ịnh hàm l ợng uronic axit ............................ 42 2.2.2.5. Ph ơng pháp phổ hồng ngoại IR ................................................. 42 2.2.2.6. Ph ơng pháp phổ cộng h ởng từ hạt nhân NMR ........................ 42 2.2.2.7. Ph ơng pháp phổ MS ................................................................... 45 2.3. THỰC NGHIỆM .................................................................................. 47 2.3.1. Chiết tách và phân đoạn tinh chế Fucoidan từ rong nâu ................. 47 2.3.2. Phân tích hàm lượng tổng carbohydrate.......................................... 48 2.3.3. Phân tích thành phần monosaccharide ............................................ 48 2.3.4. Phân tích hàm lượng sulfate ............................................................ 49
3 2.3.5. Phân tích hàm lượng uronic axit ..................................................... 49 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................. 50 3.1. CHIẾT TÁCH VÀ PHÂN LẬP FUCOIDAN TỪ RONG NÂU ........ 50 3.2. PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC ........................................... 53 3.2.1. Xây dựng đường chuẩn ................................................................... 53 3.2.2. Phân tích thành phần hóa học của Fucoidan ................................... 54 3.2.3. Tách phân đoạn và thành phần hóa học các phân đoạn Fucoidan .. 58 3.3. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA POLYSACCHARIDE SULFATE ..... 64 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................. 80 4.1. KẾT LUẬN ........................................................................................... 80 4.2. KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 82
4 MỞ ĐẦU Theo các tài liệu thống kê, Việt Nam được quốc tế công nhận là một trong 25 quốc gia có tính đa dạng sinh học cao nhất thế giới với dự tính có thể có tới 20.000-30.000 loài thực vật. Việt Nam được xếp thứ 16 về mức độ đa dạng sinh học (chiếm 6,5% số loài có trên thế giới). Với nhiều kiểu rừng, đầm lầy, sông suối, biển… Nằm ở trung tâm Đông Nam Á, Việt Nam có tổng chiều dài bờ biển khoảng 3260 km làm ranh giới phía tây của biển Đông, với diện tích mặt nước rộng hơn 1.000.000 km2 là một trong những biển quan trọng nhất của thế giới, có nguồn rong biển đa dạng và phong phú[1,2,3]. Theo các kết quả nghiên cứu thì hiện nay Việt Nam đã phát hiện gần 1000 loài rong biển, trong đó có khoảng 143 loài rong nâu (Phaeophyta) là nhóm rong có kích thước cá thể rất lớn, dài và có sinh lượng lớn. Vì vậy, rong nâu được coi là nguồn nguyên liệu vô cùng quý giá của hiện tại và trong tương lai cho nông nghiệp, công nghiệp sản xuất dược liệu, thực phẩm chức năng và m phẩm. Trong các ngành công nghiệp sản xuất dược liệu, rong nâu được sử dụng làm nguồn nguyên liệu chính để chiết tách các hợp chất có hoạt tính sinh học như polysaccharide bao gồm Fucoidan, laminaran, alginate và hợp chất khác như phlorotannin, mannitol,… với khả năng ứng dụng hết sức rộng lớn [4,5,6]. Trong số đó, Fucoidan là hợp chất được đặc biệt quan tâm nghiên cứu. Fucoidan là tên gọi chung cho các polysaccharide sulfate có trong thành phần của rong nâu. Từ hơn 100 năm qua kể từ lần đầu tiên Fucoidan được phát hiện trong thành phần của rong nâu bởi Kylin và cộng sự vào năm 1913, cho tới nay Fucoidan vẫn đang là hợp chất đặc biệt thu hút được sự quan tâm nghiên cứu của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới nhờ sự đa dạng về cấu trúc cũng như phổ rộng các hoạt tính sinh học như: kháng ung thư, kháng viêm, chống đông máu, kháng virut, chống tạo mạch (antiangiogenic), chống oxy hóa, điều hòa miễn dịch, [6].... Chính vì vậy, Fucoidan đã trở thành một nguồn dược liệu đầy tiềm năng cho các ứng dụng làm thực phẩm chức năng, m phẩm, thực phẩm bổ dưỡng và thuốc.
5 Fucoidan rong nâu là một polymer dị thể có cấu trúc rất phức tạp bởi tính đa dạng về thành phần đường đơn, khả năng phân nhánh cũng như các vị trí nhóm sulfate trên các gốc đường biến đổi không theo quy luật. Thành phần của nó bao gồm nhiều loại đường, chủ yếu là fucose và một số các gốc đường khác như galactose, glucose, mannose, xylose..., bên cạnh đó trong một số trường hợp còn phát hiện thấy sự có mặt của các nhóm uronic axit và acetyl. Ngoài ra, các nghiên cứu trước đây còn chỉ ra rằng sự biến đổi về cấu trúc của Fucoidan phụ thuộc vào loài rong, mùa vụ thu hoạch, vùng địa lý thu mẫu cũng như các k thuật chiết tách. Việt Nam có nguồn tài nguyên rong nâu rất đa dạng và phong phú với hơn 100 loài đã được phát hiện gồm nhiều chi rong khác nhau, trong đó riêng chi Sargassum chiếm khoảng hơn 60 loài, ước tính đạt tới 10.000 tấn rong khô/năm [4,5]. Đây được coi là nguồn 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. Fucoidan đã được 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... Tuy nhiên, các nghiên cứu về cấu trúc và hoạt tính sinh học của Fucoidan từ rong nâu nói chung và chi rong Sargassum nói riêng ở Việt Nam vẫn còn rất ít, theo các tài liệu tham khảo cho thấy tại Việt Nam chưa có công trình nào nghiên cứu về polysaccharide sulfate được phân lập từ loài rong Sargassum microcystum. Trong khi đó, đây là một trong số các loài rong tương đối phổ biến và có trữ lượng tự nhiên lớn so với một số loài rong khác trong cùng chi Sargassum, có khả năng khai thác để sử dụng làm nguyên liệu cho việc sản xuất Fucoidan vào mục đích làm thực phẩm chức năng hoặc làm thuốc. Vì vậy, thực hiện đề tài “Xác định thành phần hóa học và đặc điểm cấu trúc của Polysaccharide Sulfate được phân lập từ rong nâu Sargassum microcystum” là cần thiết nhằm đóng góp thêm các nghiên cứu về Fucoidan từ rong nâu ở Việt Nam theo hướng phát triển các hoạt chất mới cũng như khả năng ứng dụng hiệu quả Fucoidan trong lĩnh vực y dược.
6 Mục tiêu của đề tài: - Nghiên cứu chiết tách và phân đoạn Fucoidan từ rong nâu Sargassum microcystum Việt Nam. - Phân tích thành phần hóa học mẫu Fucoidan thô sau khi được chiết tách và các phân đoạn sau khi được tách bằng phương pháp sắc kí trao đổi ion. - Phân tích một số đặc điểm cấu trúc của phân đoạn Fucoidan đại diện thu nhận được. Để đạt được mục tiêu đề ra, nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm: - Thu thập rong nâu Sargassum microcystum tại một số nơi ở vùng biển Nha Trang. - Tách chiết và phân đoạn Fucoidan từ rong nâu thu được. - Phân tích thành phần hóa học của Fucoidan và các phân đoạn của chúng. - Xác định các đặc trưng cấu trúc của phân đoạn Fucoidan có đặc điểm quan tâm.
7 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. TỔNG QUAN VỀ RONG NÂU 1.1.1. Giới thiệu về rong biển Rong biển là một nhóm thực vật thủy sinh bậc thấp, có kích thước và hình dạng rất phong phú. Chúng còn được gọi là seaweed, marine algae hay marine plant. Rong biển sống thành quần thể ở biển hoặc vùng nước lợ ven biển, mọc trên các rạn san hô hoặc trên các vách đá, hoặc có thể mọc dưới tầng nước sâu với điều kiện có ánh sáng mặt trời chiếu tới để quang hợp. Rất đặc biệt so với nhóm thực vật bậc cao, toàn bộ cơ thể của rong có chung một chức năng tự dưỡng, có khả năng quang hợp, hô hấp, trao đổi khí và hấp thụ chất dinh dưỡng từ môi trường. 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. Sản lượng rong biển hàng năm cuả thế giới ước tính đạt khoảng 15 triệu tấn và dự tính khoảng 22 triệu tấn vào năm 2020[5]. Thành phần Alga alkane mannitol có trong rong biển là loại đường có hàm lượng calo thấp, bổ máu, giúp tiêu hoá nhanh và loại bỏ nhanh các các chất cặn bã có trong cơ thể. Dưới góc độ y học, rong biển là một thực phẩm dưỡng sinh tốt, thường được dùng phối hợp trong thực đơn của người bị béo phì, người đái tháo đường, làm thực phẩm cho người bị tăng huyết áp nhờ khả năng chống vón tiểu cầu. Gần đây nhiều nhà khoa học Nhật Bản cho rằng rong biển có khả năng chống phóng xạ và thải độc. Rong biển ở Nhật Bản được biết đến như là một thực phẩm giúp con người có thể trường thọ. 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, rong đỏ và rong lam 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. Tại các vùng biển ở Việt Nam, tổng số loài rong biển ước tính khoảng 1.000 loài, trong đó có khoảng 639 loài có trữ lượng lớn với 151 loài thuộc ngành rong lục (Chlorophyta), 143 loài thuộc ngành rong nâu (Phaeophyta),
8 269 loài thuộc ngành rong đỏ (Rhodophyta) và 76 loài thuộc ngành rong lam (Cyanophyta) [6]. Trong tất cả các loài này, 310 loài phân bố ở vùng ven biển các tỉnh phía Bắc và 484 loài hiện diện ở các tỉnh phía Nam, 156 loài phân bố ở cả hai vùng [3,4,5].  Thành phần hóa học có trong rong biển Tùy thuộc vào loài rong, điều kiện sống, sinh trưởng và phát triển của rong mà hàm lượng của các chất có trong rong biển khác nhau. Theo kết quả phân tích ở các loài rong đã được nghiên cứu, thành phần trong rong biển gồm có : nước chiếm 80 – 90 %, protein chiếm khoảng 5 – 20,5% trọng lượng khô, 17 loại axít amin, trong đó có mặt tất cả các amino axit thiết yếu, hàm lượng lipid trong rong chiếm từ 0,2 – 0,6%, các loại sắc tố : sắc tố màu nâu (fucoxanhthin), các sắc tố xanthophyll khác là violaxanthin, antheraxanthin, neoxanthin, diainoxanthin và diatoxanhthin, chất khoáng, các nguyên tố đa lượng ( K, Na, Mg, S, P,…) và đặc biệt là các nguyên tố vi lượng ( Sr, Fe, Cu, Zn, Mn, Mo,…). Có nhiều quan điểm khác nhau về cách phân loại rong biển. 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 nhiều ngành khác nhau. Trong đó, ba ngành rong chính có giá trị kinh tế cao Ngành rong lục (Chlorophyta): 900 loài Ngành rong nâu (Phaeophyta): 1800 loài Ngành rong đỏ (Rhodophyta): 4000 loài Hình 1.1. Biểu đồ so sánh các ngành rong trên Thế giới [7]. Trong số các ngành rong trên loài rong biển màu nâu có khá nhiều hợp chất, các axit amin và khoáng chất. Thành phần hóa học quan trọng của rong nâu là các glucid, chúng được chia thành 2 nhóm : monosaccharide và
9 polysaccharide. Nhóm monosaccharide gồm các đường đơn như : mannitol, fucose, galactose, mannose, xylose,….trong đó quan trọng nhất là mannitol. Chúng được sử dụng nhiều trong dược phẩm, trong công nghiệp để làm nguyên liệu tổng hợp một số hợp chất hữu cơ, làm thuốc nổ, diêm và trong công nghiệp thực phẩm đặc biệt là trong công nghiệp bánh kẹo để sản xuất các loại bánh gato có độ ngọt cao nhưng đảm bảo độ mềm và xốp của bánh . Nhóm polysaccharides gồm có : Fucoidan, laminaran, alginate, agar và carrageenan. Trong đó, hợp chất Fucoidan được đặc biệt chú ý nhiều hơn cả do chúng sở hữu nhiều hoạt tính sinh học thú vị với tiềm năng lớn trở thành nguồn dược liệu quý . + Fucoidan có khả năng tăng cường miễn dịch, chống đông tụ máu, chống viêm nhiễm, kháng virus, điều trị rối loạn đường huyết và hỗ trợ trong điều trị ung thư [7,8,9]. + Laminaran đóng vai trò như chất dự trữ trong rong nâu. Laminaran là chất tạo hệ miễn dịch ở động vật có vú, laminaran sulfate hóa đã được chứng minh là có đặc tính giống heparin… Laminaran có hoạt tính chống đông tụ máu và chống ung thư [7,8,9]. + Agar và alginate được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm làm chất ổn định trong bánh kẹo, kem, nước ngọt hay làm chất làm đông đặc và tạo gel trong sản xuất thịt đông lạnh; trong công nghệ sinh học được dùng làm môi trường nuôi cấy, trong y học dùng làm vải băng bó vết thương truyền thống, lấy dấu răng, pha thuốc, pha huyết thanh, trong một số công thức chống chảy máu dạ dày, trong việc cấy ghép tế bào, tác động vào các tế bào sản xuất insulin để điều trị bệnh tiểu đường loại 1. + Carrageenan là một ionic polysaccharide, mạch thẳng được sulfate hóa, chúng mang đầy đủ tính chất đặc trưng của polysaccharide. Carrageenan là polysaccharide có khả năng tạo gel và làm đặc dung dịch, chúng tồn tại trong một số loài rong đỏ thuộc họ Rhodophyceae. Hiện nay, carrageenan thường được chiết từ một số loài rong như Gigartina, Chondrus, Iridea, Eucheuma. Carrageenan tách chiết từ các loài rong khác nhau có thành phần hóa học, đặc điểm cấu trúc cũng như khả năng tạo gel khác nhau.
10 Ngoài ra, rong biển còn được sử dụng để làm thức ăn cho nuôi tôm, thức ăn gia súc, được dùng trong công nghiệp dệt, nhuộm, mực in, sơn, hàn điện, lọc và hấp thụ các hợp chất, công nghiệp giấy, trong k thuật nuôi cấy vi sinh. Rong biển cũng là nguồn nguyên liệu cho công nghiệp nước giải khát, đồ hộp, socola, m phẩm cao cấp. Rong biển cũng được sử dụng chữa trị ung thư theo các bài thuốc gia truyền dưới dạng dùng kết hợp với các thuốc khác. Polyphenol trong rong nâu cũng được dùng làm trà chống lão hóa. Năm 2007, tại M đã có quy trình sản xuất biodiesel từ rong biển. Thực tế còn cho thấy rong biển có tiềm năng sử dụng trong xử lý nước thải. Một số loài rong biển có khả năng hấp thụ các ion kim loại nặng như : Zn và Cd từ nước bị ô nhiễm. Do khả năng hấp thụ cao mà một số vi lượng có trong rong khá cao nên rong được dùng làm thức ăn bổ sung để phòng bệnh thiếu một số chất như sắt, iod…
11 Bảng 1.1. Thành phần hoá học (%) của một số loài rong biển [8]. Laminaria Alariaes Palmaria Porpha Porphyra Ulva Ascophyl digitata culenta palmata sp. yezoensis sp. m nodosum Ngành Nâu Nâu Nâu Đỏ Đỏ Đỏ Lục rong 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 15 - 30 20 - 45 21 - 42 0 0 0 0 axít Xylan 0 0 0 29 - 45 0 0 0 Laminara 0 - 10 0 - 18 0 - 34 0 0 0 0 n Mannitol 5 - 10 4 - 16 4 - 13 0 0 0 0 Fucoidan 4 - 10 2-4 nd 0 0 0 0 Floridosi 0 0 0 2 - 20 nd nd 0 d 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 - 0,0005 nd nd 0,1 Nd : Không phát hiện thấy
12 1.1.2. Giới thiệu về rong nâu Rong nâu là nhóm rong có kích thước lớn (macroalgae), chủ yếu gồm 4 chi Sargassum, chi Turbinaria, chi Dictyota, chi Padina, sản lượng tự nhiên cao nhất so với các nhóm rong biển khác. Đặc biệt chi rong Sargassum, chúng hình thành các thảm rong biển rộng từ vài hecta cho đến cả vài chục hecta, các chi còn lại mật độ vừa phải, chúng mọc trên các bãi triều và rạn ngầm có nền đáy đá hoặc san hô. Chúng phân bố rộng, chiếm ưu thế ở các bãi triều ven biển ở vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới. Đặc biệt, những vùng có nền đáy cứng, nước trong, sóng mạnh, những bãi triều có độ dốc 5-25% rong phát triển tốt nhất [1,2,3,4,5]. 1.1.2.1. Phân loại và phân bố rong nâu trên thế giới Việc phân loại tùy thuộc vào thành phần cấu tạo, đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh sản, giải phẫu, sinh lý sinh hoá, phôi sinh học...người ta chia rong thành một số ngành riêng biệt. Con số các ngành rong hiện nay vẫn chưa thống nhất tùy theo các tác giả khác nhau. Rong nâu (Phaeophyta) phân bố nhiều nhất ở Nhật Bản, tiếp theo là Canada, Việt Nam, Hàn Quốc, Alaska, Ai-len, M , Pháp, Ấn Độ, kế tiếp là Chi Lê, Argentina, Brazil, Hawaii, Malaysia, Mexico, Myanmar, Bồ Đào Nha. Trong đó bộ Fucales, đối tượng phổ biến và kinh tế nhất của rong nâu đại diện là họ Sargassaceae với hai giống Sargassum và Turbinaria phân bố chủ yếu ở vùng cận nhiệt đới. Sản lượng rong nâu lớn nhất thế giới tập trung tại Trung Quốc với trên 667.000 tấn khô, tập trung vào 3 chi Laminaria, Udaria, Ascophyllum. Hàn Quốc khoảng 96.000 tấn với 3 chi Udaria, Hizakia, Laminaria. Nhật Bản khoảng 51.000 tấn Laminaria, Udaria, Cladosiphon, Na Uy khoảng 40.000 tấn, Chile khoảng 27.000 tấn. 1.1.2.2. Phân loại và phân bố rong nâu ở Việt Nam Có bờ biển dài 3260km với diện tích mặt nước khoảng 1 triệu km2, Việt Nam rất thích hợp cho việc phát triển ngành rong biển, đặc biệt là vùng miền Trung có bờ biển đá và dải biến thiên nhiệt độ hẹp[11,12].
13 Đối với rong nâu Việt Nam, các tác giả trong nước và nước ngoài đã nghiên cứu tương đối đầy đủ về mặt phân loại. Việc phân loại được thực hiện theo phương pháp hình thái so sánh, trong đó các tiêu chí phân loại là đặc điểm của cơ quan sinh sản vì đây là cơ quan ít biến đổi theo các điều kiện sinh thái, được sử dụng phổ biến ở Việt Nam và trên thế giới. Hiện nay, một số chi rong nâu được thống kê bao gồm: Chi Dictyota 14 loài, chi Padina 5 loài, chi Turbinaria 5 loài, chi Sargassum 68 loài trong đó ở Khánh Hòa hiện nay khảo sát có 39 loài [11,12]. Năm 2013, theo công bố của Nguyễn Văn Tú, Lê Như Hậu và cộng sự đã có tổng số 827 loài được công bố, trong đó chi rong nâu Chlorophyta (180 loài). So với các nước Philippin, Đài Loan, Thái Lan hay Malaysia, rong biển Việt Nam rất đa dạng về số lượng loài [12]. Nguồn lợi rong nâu được tập trung phân bố trên 4 khu vực ven biển Khánh Hòa theo trình tự từ Bắc đến Nam (Hình 1.1) + Khu vực 1: Vịnh Vân Phong (Hòn Bịp, Hòn Ó, Hòn Dút, Cù Meo, Rạn Trào, Rạn Tướng, Mũi Dù, Mũi Đá Son, Sủng Rong, Lạch Cổ Cò, Sủng Ké..). + Khu vực 2: ven biển xã Ninh Thuỷ, xã Ninh Phước, xã Ninh Vân, Đầm Nha Phu (Bãi Đá lát, M Giang, Hòn khô, Bãi Đá nọc, Bãi Cây Tra, Bãi Cỏ, Bãi Cây Bàn, Bãi Vũng Tàu, Hòn Thị, Đảo Khỉ... 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, khu vực Hòn Đỏ, Hòn Rùa, Đảo Hòn Tre - Mũi Nam Bãi Trủ, Bãi Rạn, Bãi Ngéo, Hòn Một, Hòn Mun, Bãi rạn ngầm Lớn, Mũi Cá sấu Trí Nguyên, Sông Lô, Mũi Cầu. + 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.