(TIỂU LUẬN) NGHIÊN cứu đặc điểm THỰC vật và THÀNH PHẦN hóa học RONG KHẾ THU hái tại hải PHÒNG

Gần 1000 loài rong biển ở nước ta đã được ghi nhận, phân bố rộng rãi khắp cácvùng biển từ Bắc vào Nam.[2] Ở Việt Nam, khí hậu nóng ẩm thuận lợi đã giúp cho họ Rong Mơ Sargassaceae phát t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC HẢI PHÒNG

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC HẢI PHÒNG

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC HÌNH, BẢNG iv

ĐẶT VẤN ĐỀ v

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Tổng quan về họ Sargassaceae 1

1.1.1 Vị trí phân loại 1

1.1.2 Phân bố và thu hái 1

1.1.3 Đặc điểm hình thái các đại diện của họ Sargassaceae 2

1.1.4 Thành phần hóa học 4

1.1.5 Tác dụng sinh học 7

1.2 Tổng quan về loài Rong Khế 8

1.2.1 Vị trí phân loại 8

1.2.2 Đặc điểm hình thái 9

1.2.3 Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học 9

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11

2.1 Đối tượng nghiên cứu 11

2.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 11

2.2.1 Hóa chất 11

2.2.2 Dụng cụ và thiết bị 11

2.3 Phương pháp nghiên cứu 12

2.3.1 Quá trình thu thập và xử lý mẫu, lên tiêu bản dược liệu khô 12

2.3.2 Nghiên cứu về đặc điểm hình thái, giải phẫu rong 13

2.3.3 Nghiên cứu về thành phần hóa học của Rong Khế 14

CHƯƠNG 3: DỰ KIẾN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 20

3.1 Nghiên cứu đặc điểm thực vật 20

3.1.1 Đặc điểm hình thái ngoài 20

3.1.2 Đặc điểm vi phẫu 20

3.2 Nghiên cứu về thành phần hóa học 21

3.2.1 Định tính các nhóm chất trong Rong Khế dựa trên các phản ứng hóa học 21

3.2.2: Định tính bằng sắc ký lớp mỏng (SKLM) 22

CHƯƠNG 4: DỰ KIẾN BÀN LUẬN 24

4.1 Về đặc điểm thực vật 24

4.2 Về thành phần hóa học 24

4.2.1 Kết quả định tính các nhóm chất hữu cơ bằng phản ứng hóa học24 4.2.2 Kết quả định tính bằng sắc ký lớp mỏng 24

CHƯƠNG 5: DỰ KIẾN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 25

5.1 Dự kiến kết luận 25

5.2 Dự kiến kiến nghị 25

KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH, BẢNG Hình 1.1: Nghiên cứu hiện trạng rong biển tại 19 đảo: Họ Sargassaceae có số

loài nhiều nhất (33 loài) trong tổng số 62 họ đã xác định [5] 2

Hình 1.2: Một số cơ quan đặc trưng của các loài thuộc họ Sargassaceae[3] 3

Hình 1.3: Cấu trúc hóa học của Alginate 5

Hình 1.4: Cấu trúc hóa học của Fucoidan 5

Hình 1.5: Cấu trúc hóa học của Laminarin 6

Hình 1.6: Cấu trúc hóa học của Phlorotannin 6

Hình 1.7: Hình ảnh mẫu vật Hormophysa cuneiformis 9

Bảng 3.1: Kết quả định tính các nhóm chất trong Rong Khế 22

ĐẶT VẤN ĐỀ

Rong biển là nhóm thực vật bậc thấp sống ở biển, một nguồn tàinguyên quan trọng của đại dương bao la Chúng đóng vai trò thiết yếu đối vớichức năng của hệ sinh thái, không chỉ hỗ trợ cung cấp oxy cho biển mà còn làmột trong những nhà sản xuất chính trong chuỗi thức ăn ở biển Bên cạnh giátrị sinh thái cao, rong biển còn có tầm quan trọng về mặt kinh tế Chúng được

sử dụng rộng rãi làm thực phẩm, làm nguyên liệu trong mỹ phẩm và phânbón, và trong sản xuất hydrocolloid (ví dụ: thạch và alginat).[1]

Việt Nam với đường bờ biển dài 3 260 km và diện tích vùng biển lêntới 1 triệu km2 đã trở thành cơ hội to lớn để chúng ta có thể không ngừngkhám phá và nghiên cứu về nguồn tài nguyên rong biển quý giá này Gần

1000 loài rong biển ở nước ta đã được ghi nhận, phân bố rộng rãi khắp cácvùng biển từ Bắc vào Nam.[2]

Ở Việt Nam, khí hậu nóng ẩm thuận lợi đã giúp cho họ Rong Mơ

(Sargassaceae) phát triển với tốc độ nhanh chóng, trữ lượng tự nhiên lên tới

khoảng 70.000 tấn tươi/năm [2] được nhân dân ta biết đến và sử dụng rấtnhiều trong các lĩnh vực: thực phẩm, dược phẩm và nguyên liệu cho côngnghiệp

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn cùng với mong muốn đóng góp vào việc

bảo tồn nền đa dạng sinh học của họ Rong Mơ (Sargassaceae), chúng tôi thực

hiện đề tài “Nghiên cứu đặc điểm thực vật và thành phần hóa học của Rong Khế thu hái tại Hải Phòng” với các mục tiêu sau:

1 Mô tả về đặc điểm hình thái và giải phẫu của loài Rong Khế

2 Khảo sát thành phần hóa học của loài Rong Khế thu hái tại Hải Phòng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về họ Sargassaceae

Ngành tảo nâu: Phaeophyceae

Bộ rong Đuôi ngựa: Fucales

Họ Rong mơ: Sargassaceae

Theo hệ thống phân loại của Agardh, J.G (1889), họ Rong mơSargassaceae gồm có 3 chi:

 Chi Hormophysa Kuetzing 1843 (Rong Khế)

 Chi Turbinaria Lamouroux 1828 (Rong Cùi bắp)

 Chi Sargassum Agardh, C 1821 (Rong Mơ) gồm 5 phân chi:

Phyllotricha J Ag, Schizophycus J Ag, Bactrophycus J Ag, Arthrophycus J Ag, Eusargassum J Ag.[3]

1.1.2 Phân bố và thu hái

1.1.2.1 Phân bố

Họ Rong mơ (Sargassaceae) thuộc ngành Rong Nâu (Phaeophyceae)gồm những loài phân bố chủ yếu ở vùng biển nhiệt đới, kích thước lớn, có sảnlượng cao nhất trong số các giống loài rong biển Việt Nam

Trên thế giới, họ Rong mơ phân bố chủ yếu ở Trung Quốc, Nhật Bản,Australia, Philippines, Ở Việt Nam, họ Rong mơ thường tập trung nhiều ởcác đảo và ven biển các tỉnh Quảng Ninh, Hải Phòng, Thanh Hóa, Nghệ Tĩnh,Bình Trị Thiên, Nghĩa Bình, Phú Khánh, Thuận Hải, Đồng Nai, KiênGiang, [4]

Hình 1.1: Nghiên cứu hiện trạng rong biển tại 19 đảo: Họ Sargassaceae có số loài

nhiều nhất (33 loài) trong tổng số 62 họ đã xác định [5]

1.1.2.2.Thu hái

Rong trưởng thành và phóng thích giao tử vào các tháng 3, 4, 5 Sảnlượng cao nhất vào tháng 3, vào lúc rong chưa bị sóng nhổ, nhưng rong chưatrưởng thành và hàm lượng acid alginis còn thấp nên cần được khai thác vàotháng 4 và các tháng sau đó.[6] Điều này rất có ý nghĩa vì sự khai thác nhưvậy sẽ bảo tồn được nòi giống cho mùa sau

1.1.3 Đặc điểm hình thái các đại diện của họ Sargassaceae

Các đơn vị phân loại trong họ Sargassaceae có những đặc điểm hìnhthái rất đặc biệt, bề ngoài rất giống với thực vật bậc cao Cơ quan bám códạng rễ, phân nhánh phát triển nhiều ở các chi Hormophysa, Turbinaria vàmột số loài của chi Sargassum

“Lá” là cơ quan dinh dưỡng quan trọng, hình dạng và kích thước rấtbiến thiên, có thể phân nhánh Mép “lá” có răng cưa to, nhọn hoặc cùn, có khimất hẳn và mép “lá” trở nên trơn nhẵn Một cơ quan đặc biệt của Rong mơ cóchứa không khí gọi là phao hay túi khí Phao có quan hệ mật thiết với “lá” và

có nhiều tính chất cho thấy phao do “lá” mà ra, có khuynh hướng chuyển hóatách ra khỏi lá để có dạng riêng biệt

Cơ quan sinh sản gọi là đế Ở cây đực và cây cái, chúng có hình dạngkhác nhau Đế đực thường có hình trụ, đế cái dẹp hoặc có 3 cạnh, có răng haygai, mọc đơn giản hay thành chùm dày phân nhánh phức tạp.[3]

Hình 1.2: Một số cơ quan đặc trưng của các loài thuộc họ Sargassaceae[3]

1.1.4 Thành phần hóa học

Họ Rong mơ Sargassaceae có thành phần hóa học rất phong phú và đadạng với các hợp chất mang giá trị dinh dưỡng cao

Theo nghiên cứu kết quả phân tích được từ các loài rong, thành phầncủa rong gồm: nước chiếm khoảng 80 – 90%, protein chiếm khoảng 5 –20,5% trọng lượng khô, 17 loại acid amin (được định lượng qua phương phápsắc ký lỏng cao áp), hàm lượng lipid chiếm từ 0,2 – 0,6% các loại sắc tố, chấtkhoáng, các hợp chất chống oxy hóa, các nguyên tố đa lượng (K, Na, Mg, S,

…) và đặc biệt là các nguyên tố vi lượng (hàm lượng các nguyên tố Fe, Mn,

Cu và Zn trong Rong Mơ rất cao mà không phải loài thực vật nào trên cạncũng đạt được).[7]

Thành phần hóa học quan trọng của Rong nâu nói chung và họ Rong

mơ (Sargassaceae) nói riêng là các glucid, chúng được chia thành 2 nhóm:monosaccharide và polysaccharide

 Monosaccharide:

Nhóm monosaccharide gồm các đường đơn như: mannitol, fucose,galactose, manose, xylose,….trong đó quan trọng nhất là mannitol Hàmlượng manitol từ 14 – 25% trọng lượng rong khô tùy thuộc vào hoàn cảnh địa

lý nơi sinh sống, thường cao vào các tháng mùa hè và có xu hướng tăng dầntheo thời gian sinh trưởng của rong.[8,9]

 Polysaccharide:

Polysaccharide trong họ Rong mơ chiếm một tỷ lệ lớn, bao gồm acidalginic, laminaran, fucoidan và dẫn xuất của chúng

a) Acid alginic:

Acit alginic là polysaccharide chứa cacboxyl được tạo thành bằng cáchtham gia axit β-D-mannuronic và axit α-L-guluronic thông qua liên kết β - (1

→ 4) / α - (1 → 4) glycosidic.[10]

Hình 1.3: Cấu trúc hóa học của Alginate

Hàm lượng acid alginic trong các loài thuộc họ Rong Mơ khoảng 2 –4% đối với rong tươi và 13 – 15% đối với rong khô Hàm lượng và các thuộctính lý, hóa sinh học của alginate biến đổi theo loài rong, giai đoạn trưởngthành, mùa vụ và môi trường sống của rong [11]

b) Fucoidan:

Fucoidan, một dị trùng hợp sulfat tự nhiên hòa tan trong nước với cácnhóm fucose và acid sulfuric làm cấu trúc cốt lõi, chủ yếu được liên kết bởiL-fucose thông qua liên kết glycosidic α - (1 → 3) và có hoạt tính sinh họcmạnh nhất.[12] Trong đó, fucose chiếm từ 18,6 – 60%, sulfate chiếm từ 17,7– 39,2%.[7]

Hình 1.4: Cấu trúc hóa học của Fucoidan

c) Laminaran:

Hình 1.5: Cấu trúc hóa học của Laminarin

Laminarin là một polysaccharide lưu trữ β - glucan trọng lượng phân tửthấp có trong Rong Nâu, có thể được biến đổi về mặt hóa học để tăng cườnghoạt tính sinh học của nó và được sử dụng trong các liệu pháp điều trị ungthư, phân phối thuốc/gen, kỹ thuật mô, chất chống oxy hóa và chống viêm,…[13]

Laminarin có hàm lượng từ 10 – 15% trọng lượng rong khô tùy thuộcvào loại rong, vị trí địa lý và môi trường sinh sống của họ Rong mơ [7]

1.1.4.3 Hợp chất chống oxy hóa:

Polyphenol là một hợp chất chuyển hóa thứ cấp có trong họ Rong mơ,

là hợp chất chứa các nhóm OH gắn trực tiếp vào nhân benzen, bao gồm cáchợp chất flavonoid, lignnin, tannin và phlorotannin Các hợp chất này cónhiều hoạt tính khác nhau.[14]

Hình 1.6: Cấu trúc hóa học của Phlorotannin

Phlorotannins là nhóm duy nhất của tanin của họ Rong mơ ở biển, cóhàm lượng đạt tới 1 – 15% trọng lượng khô của Rong Mơ Phlorotannins làhợp chất rất ưa nước và nó cũng được cho là hợp chất có khả năng chống oxyhóa của họ Sargassaceae.[7]

1.1.4.4 Protein, chất khoáng và các hợp chất khác

Protein có trong họ Rong mơ (Sargassaceae) không cao lắm nhưng kháhoàn hảo Các phân tích và nghiên cứu dinh dưỡng toàn diện đã chứng minhrằng các protein này có chất lượng cao và có thể so sánh với các protein thựcvật thông thường [15] Do vậy, các loài trong họ Rong Mơ có thể sử dụng làmthực phẩm Ngoài ra, Protein của họ Sargassaceae thường ở dạng kết hợp vớiiod tạo nên iod hữu cơ như: MonoIodinzodizin, DiIodinzodizin rất có giá trịtrong y học Do vậy, chúng được dùng làm thuốc trong phòng chống và chữabệnh bướu cổ (Basedow).[7]

Các loài thuộc họ Rong mơ (Sargassaceae) chứa nhiều vitamin, đạm,chất xơ, các nguyên tố đa vi lượng như natri, kali, iod, magie, kẽm, đồng.Rong Mơ được sử dụng là nguồn thực phẩm quan trọng ở Nhật Bản và TrungQuốc Bên cạnh đó, chúng cũng được dùng làm nguồn bổ sung dưỡng chất và

sử dụng trong nông nghiệp do chứa một lượng đáng kể các chất kích thíchsinh trưởng như olioalginate, laminaran cùng các hợp chất như auxin,gibberelin, cytokinin.[16,17]

1.1.5 Tác dụng sinh học

Nguồn lợi mà họ Rong mơ (Sargassaceae) mang lại cho thế giới vôcùng to lớn, không chỉ trong lĩnh vực thực phẩm, nông nghiệp, công nghiệpnói chung mà còn cho cả nền y học vì mục tiêu sức khỏe con người

Cụ thể như mannitol, một monosaccharide phổ biến trong các loàithuộc họ Sargassaceae, vì có độ ngọt cao (bằng 50% độ ngọt của đường) nênmanitol được dùng thay thế đường cho người mắc bệnh tiểu đường với liều 5

– 20 g.[18] Ngoài ra, người ta còn sử dụng dung dịch tiêm truyền manitol ưutrương để làm phương tiện bài niệu thẩm thấu.[19]

Một polysaccharide điển hình của họ Sargassaceae là Fucoidan vớinhững hoạt tính sinh học quý giá bao gồm chống đông máu và chống huyếtkhối, chống vi-rút, kháng u và điều hòa miễn dịch, chống viêm, giảm lipidmáu, đặc tính chống oxy hóa và chống bội nhiễm, hoạt động chống lại bệnhgan, bệnh u bướu và bệnh thận, tác dụng bảo vệ dạ dày và khả năng điều trịtrong phẫu thuật.[12,20]

Là một hợp chất chống oxy hóa đặc trưng thu được từ họ Rong mơSargassaceae, Phlorotannin đã được chứng minh khả năng bảo vệ tế bào khỏitổn thương do bức xạ gây ra trong quá trình điều trị ung thư.[21]

1.2 Tổng quan về loài Rong Khế

1.2.1 Vị trí phân loại

Nước ta có hơn 3260 km bờ biển với nguồn tài nguyên rong biển rấtphong phú, Rong Nâu là nguồn lợi rong biển tự nhiên lớn nhất, trong đó chirong có trữ lượng lớn nhất là Sargassum (Rong Mơ) và Hormophysa (RongKhế).[22]

Hormophysa cuneiformis hay Hormophysa articulata (tên Tiếng Việt

còn được gọi là Rong Khế) là loài thực vật thuộc chi Hormophysa họ Rong

Mơ Sargassaceae, ngành Rong Nâu Loài Rong Khế này được phát hiện trong

bộ sưu tập Herbarium Pacificum của Bảo tàng Bishop.[23] Tại Việt Nam, có

1 mẫu Hormophysa cuneiformis đã được thu hái từ rất lâu trước đây hiện vẫn

đang được lưu giữ và vẫn còn sử dụng được tại Bảo tàng Hải dương học trongtổng số 651 mẫu của 209 loài rong biển khác nhau đang được trưng bày tạiđây

1.2.2 Đặc điểm hình thái.

Hình 1.7: Hình ảnh mẫu vật Hormophysa cuneiformis

Tản rong Hormophysa cuneiformis cao từ 20 – 50 cm, có màu nâu vàng

hoặc nâu sẫm, bám vào vật bám bằng rễ giả hình trụ, phân nhánh chằng chịt.Gồm 2 – 3 nhánh chính hình trụ, đường kính từ 1 – 2 mm, phân thành nhiềunhánh, sắp xếp xen kẽ các nhánh theo mọi hướng, trong nhiều mặt phẳng.Phiến lá dài từ 0,5 - 3 cm, rộng tới 4 mm, mép có răng cưa lớn Phao làmthành chuỗi ở giữa lá và nhánh, mọc theo 2 hoặc thường 3 hướng khác nhau,hình thuôn dài hoặc hình elip, dài 5-10 mm Chúng tập trung nhiều trên cácphiến lá hẹp hơn ở các nhánh phía trên cùng.[3,24]

1.2.3 Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học

H cuneiformis là một nguồn tiềm năng của alginat và các sản phẩm tự

nhiên khác bao gồm polyphenol, carotene, chlorophyll a, chlorophyll c,mannitol, fucoxanthin, tannins và laminarin Theo như báo cáo về kết quả

nghiên cứu thành phần polysaccharide tách chiết từ Rong Nâu Hormophysa

cuneiformis thu thập được ở vịnh Nha Trang cho thấy hàm lượng Fucoidan

chiếm 2,03% trên trọng lượng rong khô.[25] Mặt khác, đối với các mẫu H.

cuneiformis thu được từ Alabat, Quezon (Philippines), hiệu suất axit alginic là

41,8% đã được ghi nhận Đối với mẫu rong thu hái từ Đảo Magnetic,Queensland (Australia) theo thử nghiệm Folin-Denis, hàm lượng phenolic 2,3

± 0,1% (khối lượng khô) đã được báo cáo, trong khi mẫu từ Qatar (Vịnh ẢRập) có 1,2% sterol, được tạo thành từ 3,2 % cholesterol, 86,7% fucosterol và10,1% 24-methylene-cholesterol

Các chiết xuất metanol và hexan của Hormophysa articulata (= H.

cuneiformis) đã được thử nghiệm cho thấy hoạt tính kháng khuẩn, đặc biệt là

chống lại vi khuẩn gram dương như Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus,Pseudomonas aeruginosa và Klebsiella pneumoniae Tuy nhiên, không cóchiết xuất nào được tìm thấy là có hoạt tính chống lại K pneumoniae.[26]

Hiện nay, việc khám phá các loại thuốc chống ung thư hiệu quả mới từnguồn tự nhiên đã và đang là lĩnh vực được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm.Trong 1 nghiên cứu mới nhất được thực hiện để sàng lọc hoạt động chống ung

thư của 6 loài rong biển khác nhau, kết quả cho thấy H cuneiformis là chiết

xuất tốt nhất trong việc ngăn chặn 4 dòng tế bào ung thư bao gồm HL60,A549, HCT116 [27]

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu dự kiến là mẫu toàn cây Rong Khế (Hormophysa

cuneiformis hay Hormophysa articulata) thu hái tại vùng biển Đồ Sơn thuộc

thành phố Hải Phòng

Tiêu chuẩn lựa chọn đối tượng nghiên cứu: chọn những mẫu không quágià, cũng không quá non Nếu mẫu quá lớn cần chọn những đặc điểm điểnhình thể hiện được cơ quan dinh dưỡng và cơ quan sinh sản của mẫu Vớirong biển cần chọn mẫu có đủ đĩa bám, trục chính, các trục phụ, “lá”, túi bàotử…

Thời gian ngiên cứu dự kiến từ tháng 1 năm 2022 tại phòng thực hành

Bộ môn Thực vật – Dược liệu của Trường Đại học Y Dược Hải Phòng

2.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

2.2.1 Hóa chất

- Hóa chất nghiên cứu đặc điểm hình thái, giải phẫu của mẫu vật: Javen,

acid acetic, xanh methylen 0,5%, đỏ carmin bão hòa, nước cất

- Hóa chất định tính thành phần hóa học có trong mẫu vật: Các thuốc thử

định tính cho phản ứng hóa học và thuốc thử hiện màu sắc ký lớp mỏng đạttiêu chuẩn theo Dược điển Việt Nam VI

- Dung môi: methanol, ethanol, chloroform, …

2.2.2 Dụng cụ và thiết bị

- Dụng cụ nghiên cứu đặc điểm hình thái, giải phẫu của mẫu vật: Kính

hiển vi Leica, tại phòng thực tập Bộ môn Thực vật – Dược liệu, Trường Đạihọc Y Dược Hải Phòng cùng với các dụng cụ cắt và lên tiêu bản vi phẫu (đĩapetri, mặt kính đồng hồ, kim mũi mác, phiến kính, lá kính, pipet, dao lam,chổi lông, khoai lang hoặc cà rốt)