TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA THỦY SẢN NGÔ NGUYỄN HẢI KIM SO SÁNH HÀM LƯỢNG VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA CỦA HỖN HỢP POLYSACCHARIDE LY TRÍCH TỪ CÁC BỘ PHẬN KHÁC NHAU CỦA RONG MƠ Sargass
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA THỦY SẢN
NGÔ NGUYỄN HẢI KIM
SO SÁNH HÀM LƯỢNG VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA
CỦA HỖN HỢP POLYSACCHARIDE LY TRÍCH
TỪ CÁC BỘ PHẬN KHÁC NHAU CỦA RONG MƠ
Sargassum microcystum (J.Agardh, 1848)
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH QUẢN LÝ NGUỒN LỢI THỦY SẢN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Th.S Huỳnh Trường Giang Th.S Dương Thị Hoàng Oanh
2014
Trang 2THÔNG TIN LUẬN VĂN/LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC, CAO HỌC VÀ NGHIÊN CỨU SINH KHOA THỦY SẢN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
Tên đề tài So sánh hàm lượng và hoạt tính chống oxy
hóa của hỗn hợp polysaccharide ly trích từ các bộ phận khác nhau của rong mơ
Sargassum microcystum (J.Agardh, 1848)
Sinh viên/ học viên/ NCS thực hiện (MSSV) Ngô Nguyễn Hải Kim (4118373)
Hoàng Oanh
Tóm tắt
Nghiên cứu này được thực hiện với mục tiêu so sánh hàm lượng, hoạt tính chống oxy hóa và thành phần hóa học của hỗn hợp polysaccharide ly trích từ các bộ phận: lá, thân
và phao của rong mơ Sargassum microcystum Hỗn hợp polysaccharide được ly trích bởi hai dung môi khác nhau: nước 100 oC, 6 giờ và HCl 0,1N 100oC, 3 giờ Kết quả cho thấy hàm lượng polysaccharide khi ly trích bằng dung môi HCl 0,1N cao hơn dung môi nước Trong ba bộ phận, lá có hàm lượng cao nhất (22,2 và 11,3%) so với thân (21,7 và 11%) và phao (20,4 và 10,7%) khi ly trích bằng dung môi HCl 0,1N và nước Hoạt tính khử DPPH●, tạo phức với Fe2+ và hoạt tính khử Fe3+ của hỗn hợp khi ly trích bằng dung môi nước cao hơn dung môi HCl 0,1N và hỗn hợp của lá có hoạt tính cao nhất trong ba
bộ phận Khi ly trích bằng nước, hàm lượng protein cao hơn khi ly trích bằng HCl 0,1N Hỗn hợp của lá có hàm lượng protein cao hơn (11,4%) so với phao (9,7%) và thân (8,6%) khi ly trích bằng nước
Từ khóa: Sargassum microcystum, hoạt tính chống oxy hóa, hỗn hợp polysaccharide, lá,
thân và phao
(Ghi chú: - Tên File: Họ và tên tác giả - năm – Tên đề tài)
- Tóm tắt đề tài: New Romance, size 10; Trong 1 trang này đối với Đề tài đại học, 1-2 trang đối
với đề tài cao học và NCS; Đầy đủ thông tin mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả, kết luận, ý nghĩa )
Trang 3SO SÁNH HÀM LƯỢNG VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA
CỦA HỖN HỢP POLYSACCHARIDE LY TRÍCH
TỪ CÁC BỘ PHẬN KHÁC NHAU CỦA RONG MƠ
Sargassum microcystum (J.Agardh, 1848)
Ngô Nguyễn Hải Kim, Huỳnh Trường Giang và Dương Thị Hoàng Oanh
ABSTRACT
This study was conducted with the aim is compare yield, antioxidant activities and evaluate the chemical composttion of polysaccharide extracted from different part of brown seaweed Sargassum microcystum Polysaccharie was extracted by two
results showed that polysaccharide was extracted by 0.1N HCl exhibited higher yield than hot-water solvent The leaves have highest yield (22,2 and 11,3%), follow
by the stem (21,7 and 11%) and float (20,4 and 10,7%) when using two solvents on
reducing power when extracted by hot-water solvent higher than 0.1N HCl solvent and mixed of the leaves are highest in three part of S microcystum Yield of protien extracted by hot-water solvent higher than 0.1N HCl solvent Mixed of the leaves are yeild of protein higher than (11,4%) float (9,7%) and stem (8,6%) when extracted
by hot-water solvent
Key words: Sargassum microcystum, antioxidant activities, polysaccharide, the leaves, stem and float
Title: Comparison of yield and antioxidant activities of polysaccharide extracted from different part of brown seaweed Sargassum microcystum
TÓM TẮT
Nghiên cứu này được thực hiện với mục tiêu so sánh hàm lượng, hoạt tính chống oxy hóa và thành phần hóa học của hỗn hợp polysaccharide ly trích từ các bộ phận: lá, thân và phao của rong mơ Sargassum microcystum Hỗn hợp polysaccharide được
Kết quả cho thấy hàm lượng polysaccharide khi ly trích bằng dung môi HCl 0,1N cao hơn dung môi nước Trong ba bộ phận, lá có hàm lượng cao nhất (22,2 và 11,3%) so với thân (21,7 và 11%) và phao (20,4 và 10,7%) khi ly trích bằng dung
hỗn hợp của lá có hoạt tính cao nhất trong ba bộ phận Khi ly trích bằng nước, hàm lượng protein cao hơn khi ly trích bằng HCl 0,1N Hỗn hợp của lá có hàm lượng protein cao hơn (11,4%) so với phao (9,7%) và thân (8,6%) khi ly trích bằng nước
Từ khóa: Sargassum microcystum, hoạt tính chống oxy hóa, hỗn hợp
polysaccharide, lá, thân và phao
Trang 41 GIỚI THIỆU
Rong nâu Sargassum (Phaeophyceae) – nguồn tài nguyên sẵn có và dồi dào phân bố
rộng rãi ở vùng nhiệt đới và ôn đới với hơn 400 loài đã được tìm thấy (Shimabukuro
et al., 2008) Các hợp chất polysaccharide ly trích từ rong biển có hoạt tính sinh học cao được xem như là chất chống oxy hóa (antioxidant activity), chất chống đông máu (anticoagulant), chống ung thư (antitumour), chất kháng khuẩn (antibacterial activity), chất kích thích hệ miễn dịch (immunostimulant) Trong nuôi trồng thủy
sản, các hỗn hợp polysaccharide được ly trích từ một số loài rong mơ đã được sử dụng như là hợp chất chống oxy hóa, tăng cường miễn dịch và sức đề kháng trên cá,
tôm Rong mơ S duplicatum được sử dụng cho tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamie) để tăng khả năng miễn dịch và sức đề kháng (Yeh et al., 2006), tôm thẻ đuôi đỏ (Fenneropenaeus indicus) được tắm trong nước biển có chứa chất chiết xuất
từ rong mơ S glaucescens để diệt khuẩn (Ghaednia et al., 2011)
Tùy vào từng loài rong mơ và tùy theo giai đoạn phát triển của rong mơ sẽ có hàm lượng polysaccharide khác nhau cũng như thành phần hóa học và hoạt tính chống oxy hóa của hỗn hợp polysaccharide Rong tươi có hàm lượng iod cao hơn trong rong biển đã phơi hoặc sấy khô Ngoài ra lá ở giai đoạn khác nhau cũng ảnh hưởng đến hàm lượng iod trong rong mơ, những lá non sẽ chứa nhiều iod hơn lá trưởng thành (Huỳnh Trường Giang, 2012) Hơn thế nữa, tùy theo từng loại dung môi ly trích mà các bộ phận sẽ có hàm lượng và hoạt tính khác nhau Vì vậy tính chất và hoạt tính chống oxy hóa trong từng bộ phận của rong như thân, lá và phao sẽ khác nhau và tùy theo từng loại dung môi ly trích Vì vậy nghiên cứu này được thực hiện với mục tiêu so sánh hàm lượng polysaccharide, thành phần hóa học và hoạt tính
chống oxy hóa của hỗn hợp polysaccharie từ các bộ phận khác nhau của rong mơ S microcystum ly trích bằng hai dung môi khác nhau Kết quả đạt được sẽ là cơ sở cho
việc sàng lọc hoạt tính chống oxy hóa và sử dụng hiệu quả hỗn hợp polysaccharide Đồng thời có những đề xuất nghiên cứu ứng dụng những hợp chất này vào để đạt năng suất cao trong nuôi trồng thủy sản.
2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Thời gian và địa điểm thu mẫu
Nghiên cứu này được thực hiện từ tháng 08 đến tháng 12 năm 2014 Mẫu rong S microcystum được thu tại vùng ven biển Kiên Giang Quá trình ly trích, xác định hàm lượng polysaccharide và hoạt tính chống oxy hóa của từng bộ phận rong mơ S microcystum (lá, thân, phao) được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Phân tích chất
lượng nước, Khoa Thủy Sản, Trường Đại Học Cần Thơ
2.2 Phương pháp chuẩn bị mẫu
Mẫu rong S microcystum sau khi được làm sạch bằng nước máy để loại bỏ tạp chất
và vận chuyển về phòng thí nghiệm Sau đó mẫu rong được tráng bằng nước cất và sấy ở 37oC cho đến khi trọng lượng không đổi Tiếp theo sẽ tiến hành tách riêng các
Trang 5bộ phận của rong: lá, thân và phao Cuối cùng, các mẫu rong lá, thân, phao đã được tách riêng lần lượt sẽ được nghiền bằng máy và sàn qua mắc lưới 125µm Bột rong
sẽ được bảo quản ở 4oC cho đến khi tiến hành ly trích
2.3 Phương pháp thí nghiệm
Nghiên cứu bao gồm 2 thí nghiệm như sau:
Thí nghiệm 1: Đánh giá hàm lượng hỗn hợp polysaccharide từ các bộ phận khác
nhau của loài rong mơ S microcystum bằng các dung môi khác nhau
Các bộ phận của rong mơ S microcystum được ly trích bằng dung môi HCl 0,1N
100oC và nước 100oC ở các khoảng thời gian khác nhau
Nghiệm thức 1: Lá của rong mơ S microcystum được ly trích bằng dung môi HCl
0,1N, 100oC trong 3 giờ
Nghiệm thức 2: Thân của rong mơ S microcystum được ly trích bằng dung môi HCl
0,1N, 100oC trong 3 giờ
Nghiệm thức 3: Phao của rong mơ S microcystum được ly trích bằng dung môi HCl
0,1N, 100oC trong 3 giờ
Nghiệm thức 4 : Lá của rong mơ S microcystum được ly trích bằng dung môi nước
100oC trong 6 giờ
Nghiệm thức 5: Thân của rong mơ S microcystum được ly trích bằng dung môi
nước 100oC trong 6 giờ
Nghiệm thức 6: Phao của rong mơ S microcystum được ly trích bằng dung môi nước
100oC trong 6 giờ
Thí nghiệm 2: Xác định thành phần hóa học và hoạt tính chống oxy hóa của các
hỗn hợp polysaccharide ly trích từ các bộ phận khác nhau của rong mơ S microcystum
Các hỗn hợp polysaccharide từ thí nghiệm 1 được tiến hành phân tích thành phần hóa học và hoạt tính chống oxy hóa
Hoạt tính chống oxy hóa
Hoạt tính loại bỏ gốc DPPH● tự do được xác định dựa theo phương pháp của
Shimada et al (1992) Hoạt tính tạo phức với Fe2+ được xác định bằng phương pháp
nghiên cứu bởi Dinis et al (1994) Xác định khả năng khử Fe3+ của các hỗn hợp polysaccharide được xác định theo phương pháp của Oyaizu (1988)
Thành phần hóa học
Hàm lượng protein và photpho được xác định theo phương pháp của APHA et al
(1999); Hàm lượng đường L-fucose và glucose bằng phương pháp Phenol-sufuric
acid (Dubois et al., 1956); SO42- được phân tích theo Terho và Hartiala (1971);
Phlorotannin được phân tích theo phương pháp Folin-Ciocalteu Phenol (Koivikko et al., 2005)
Trang 62.4 Xử lý số liệu
Hàm lượng polysaccharide được tính giá trị trung bình và độ lệnh chuẩn ở các nghiệm thức Các chỉ tiêu hoạt tính loại bỏ gốc DPPH●; hoạt tính tạo phức với Fe2+
và khả năng khử Fe3+ dựa vào nồng độ polysaccharide và hoạt tính (%) được xử lý
để đánh giá độ tương quan IC50 là giá trị nồng độ polysaccharide mà hoạt tính đạt được là 50% được ước lượng thông qua phương trình tương quan Y = aX+ b giữa nồng độ polysaccharide và hoạt tính (%) Sự khác biệt giữa các nghiệm thức (lá, thân và phao) được sử lý bằng phần mềm thống kê SAS 9.1 computer software (SAS Institute, Cary, NC, Mỹ), bằng phép thử Ducan ở mức ý nghĩa p=0,05
3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Hàm lượng polysaccharide ly trích từ các bộ phận khác nhau: Lá, Thân và
Phao của S microcystum thu hoạch
Hàm lượng polysaccharide thu được khi ly trích bằng HCl 0,1N cho hàm lượng cao
hơn khi ly trích với nước Trong các bộ phận khác nhau của S microcystum, hàm
lượng hỗn hợp của lá đều cao hơn khi ly trích bằng dung môi HCl 0,1N (22,2%) và dung môi nước (11,3%), trong khi đó phao có hàm lượng thấp nhất khi ly trích bằng dung môi HCl 0,1N (20,4) và dung môi nước (10,7%) (Hình 1) Khi ly trích bằng dung môi HCl 0,1N và dung môi nước, hàm lượng polysaccharide của các bộ phận: lá, thân và phao khác biệt không có ý nghĩa thống kê (p>0,05) (Bảng 1).
Theo nghiên cứu của Badrinathan et al (2011) rong mơ S microcystum được ly
trích bằng dung môi methanol:chloroform tỉ lệ 2:1 cho sản lượng cao nhất (11,36%) Dung môi chloroform cho hàm lượng polysaccharide thu được khi ly trích ở nhiệt độ thường với 17,12% Methanol chỉ ở mức 9,17% và nước cũng cho hàm lượng thấp
với 5,58% Lim et al (2002) cũng sử dụng 4 dung môi khác nhau: methanol, ethyl
Hình 1: Hàm lượng polysaccharide của các bộ phận như lá, thân và phao của S microcystum khi ly trích bằng dung môi nước 100o C, 6 giờ (A) và dung môi HCl 0,1N
100 o C, 3 giờ (B)
Trang 7acetate, butanol và nước để ly trích polysaccahride từ rong S siliquastrum Hàm
lượng thu được lần lượt là: 6,24; 0,35; 0,87; 2,14% Khi ly trích hỗn hợp
polysaccharide từ rong F vesiculosus bằng dung môi KOH 2M ở 37oC thu được
hàm lượng hỗn hợp khá cao 25,7% (Ruprez et al., 2002) Nghiên cứu của Boonchum
et al (2011) từ 4 loài rong được ly trích bằng 2 dung môi : nước và ethanol Hàm lượng polysaccharide thu được khi ly trích bằng dung môi nước, loài S binderi có hàm lượng cao nhất với 12,25% và thấp nhất là H macroloba với 2,52%
Bảng 1: Hàm lượng polysaccharide ở các bộ phận khác nhau được ly trích
bằng các dung môi khác nhau
Các số liệu (Trung bình SE) có kí tự giống nhau thì khác biệt không có ý nghĩa thống kê (p>0,05)
3.2 Hoạt tính chống oxy hóa của hỗn hợp polysaccharide ly trích từ các bộ phận
khác nhau: Lá, Thân, Phao của rong mơ S microcystum
Hoạt tính loại bỏ gốc tự do DPPH● của hỗn hợp polysaccharide khi được ly trích bằng dung môi nước lớn hơn khi ly trích bằng dung môi HCl 0,1N Trong từng bộ phận, hỗn hợp polysaccharide của lá có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất với 89,6%
và thấp nhất là thân với 80,7% ở nồng độ 0,8 mg/mL khi ly trích bằng dung môi nước Đối với dung môi HCl 0,1N lá cũng có hoạt tính cao nhất và thấp nhất là phao (Hình 2)
Hình 2: Hoạt tính loại bỏ gốc DPPH● của: lá, thân và phao của S microcystum khi ly
trích bằng dung môi nước 100 o C, 6 giờ (A) và dung môi HCl 0,1N 100 o C, 3 giờ (B)
Trang 8Đặng Xuân Cường và ctv (2013) thực hiện nghiên cứu sàng lọc hoạt tính chống oxy hóa của 5 loài rong nâu Trong đó khả năng khử gốc tự do thấp nhất ở loài S angustifolium được tính trung bình là 64,2%±16,7% và cao nhất ở loài S binderi đạt được trung bình 83,2%±3,9% Theo Hwang et al (2010), ở loài rong S hemiphyllum
hỗn hợp polysaccharide ly trích bằng nước 100oC có khả năng loại bỏ gốc oxy hóa DPPH● ở giá trị IC50 là 1,58mg/ml Loài T conoides có giá trị IC50 tương đối thấp
với 5,29±0,088 mg/ml khi ly trích bằng dung môi nước (Boonchum et al., 2011) Trong nghiên cứu của Luo et al (2010) ly trích hỗn hợp polysaccharide từ một số loài rong Loài S kjellmanianum có hoạt tính cao nhất với 58,25% và thấp nhất là rong S fusiforme (24,20%)
Hoạt tính cao nhất ở hỗn hợp polysaccharide của lá với 89,7% và thấp nhất ở hỗn hợp của phao với 72,6% ở nồng độ 0,8 mg/mL khi ly trích bằng dung môi nước Giá trị IC50 là 0,333; 0,372 và 0,392 mg/mL tương ứng với lá, thân và phao Khi ly trích bằng HCl 0,1N thì hỗn hợp của lá có hoạt tính cao hơn ở nồng độ 0,8 mg/mL so với hỗn hợp của phao và thân (Hình 3)
Trong nghiên cứu của Vinayak et al (2010) loài D autralis hoạt tính tạo phức với
Fe2+ cao nhất có giá trị IC50 0,93±0,029 mg/mL, và thấp nhất là loài S marginatum
với IC50 9,17±0,413 mg/mL Và ở loài rong mơ S hemiphyllum có giá trị là IC50
2,07 mg/mL (Hwang et al., 2010) Chiết xuất polysaccharide giàu sulfate từ S
al., 2011)
Khi ly trích bằng dung môi nước, hỗn hợp polysaccharide của phao có hoạt tính khử
Fe3+ là cao nhất (Y=0,1008X + 0.4708; r2=0,9422), tiếp theo hỗn hợp của lá và thân Giá trị IC50 lần lượt 0,29; 1,38 và 2,19 mg/mL Đối với dung môi HCl 0,1N, thì hỗn
Hình 3: Hoạt tính tạo phức Fe 2+ của: lá, thân và phao của S microcystum khi ly
trích bằng dung môi nước 100 o C, 6 giờ (A) và dung môi HCl 0,1N 100 o C, 3 giờ (B)
B
A
Trang 9hợp polysaccharide lá lại có hoạt tính cao nhất (Y=0,1376X + 0.4733; r =0,9487), kế đến là hỗn hợp của phao và thân Giá trị IC50 lần lượt 0,23; 1,9 và 2,423 mg/mL (Hình 4)
Một nghiên cứu của Kayalvizhi et al (2014), hai loài rong được ly trích bằng dung môi methanol, loài T ornata có hoạt tính khử Fe3+ cao nhất ở nồng độ polyaccharide
84,45±2,14 µg/mL và loài P tetrastromatica thấp hơn và có hoạt tính khử Fe3+ cao
nhất ở nồng độ 81,05±8,09 µg/mL Loài rong mơ S hemiphyllum có hoạt tính khử
Fe3+ với giá trị IC50 0,41 mg/mL (Hwang et al., 2010)
3.3 Thành phần hóa học của hỗn hợp polysaccharide ly trích từ các bộ phận
khác nhau: Lá, Thân, Phao của rong mơ S microcystum
3.3.1 Hàm lượng protein và photpho
Khi ly trích bằng dung môi nước, các bộ phận của rong có hàm lượng protein và photpho cao hơn so với dung môi HCl 0,1N Hỗn hợp polysaccharide của lá có hàm lượng protein cao nhất ở cả hai dung môi nước và HCl 0,1N (11,4 và 4,5%), thấp nhất là hỗn hợp của thân (8.6 và 1,6%) Hàm lượng photpho rất thấp, dao động từ 0,15-0.4% (Hình 5)
Hàm lượng protein ở một số loài rong mơ dao động từ 9,68-22,14%, cao nhất là ở
loài S tenerrinum và thấp nhất là loài S kjellmaninum So với các loài rong đã được
nghiên cứu, protein trong rong đỏ thường có hàm lượng khá cao từ 7,62-35,6%, ở rong nâu 5-20,5% và rong lục 5,81-31,55% Hàm lượng protein không những thay đổi theo từng loài khác nhau mà còn thay đổi theo quá trình phát triển và điều kiện
sống của rong (Lâm Ngọc Trâm, 1999) Rong mơ S microcystum thì hàm lượng protein tương đối thấp 3,6% (Badrinathan et al., 2011) Bên cạnh đó rong F vesiculosus cũng có hàm lượng protein tương đối thấp khi ly trích bằng nhiều dung môi khác nhau (1,4-6,1%) (Ruprez et al., 2002)
Hình 4: Hoạt tính khử Fe 3+ của: lá, thân và phao của S microcystum khi ly trích bằng
dung môi nước 100 o C, 6 giờ (A) và dung môi HCl 0,1N 100 o C, 3 giờ (B)
Trang 103.3.2 Đường L-fucose, glucose và SO 4 2-
Hàm lượng đường glucose, hỗn hợp polysaccharide của phao khi ly trích bằng dung môi nước là lớn nhất với 27,8% và thấp nhất là thân với 24,3% ở nồng độ 1mg/mL Trong khi đó ly trích bằng HCl 0,1N có hàm lượng đường tương đối thấp, thấp nhất
là hỗn hợp của thân với 3,6% và cao nhất với lá là 7,8% Cũng tương tự như glucose, hàm lượng đường L-fucose khi ly trích bằng dung môi nước cao hơn HCl 0,1N, dao động từ 4,2-28,8% Đối với SO42- thì không có sự chênh lệch quá nhiều
giữa các bộ phận của S microcystum khi ly trích bằng hai dung môi trên Trong đó
hỗn hợp của thân có hàm lượng SO42- cao nhất và thấp nhất là ở hỗn hợp của lá (Hình 6 và Hình 7A)
L-fucose và sulfate ester chiếm tỷ lệ đáng kể và là thành phần chính của fucoidan
Có nhiều trong một số loài rong biển, đặc biệt là rong nâu (Li et al., 2008) Trong nghiên cứu của Nguyễn Duy Nhứt (2007) về 5 loài rong ở Việt Nam Loài S mcclurei có hàm lượng đường L-fucose lớn nhất với 50,51% và nhỏ nhất với 28,9%
ở loài S denticarpum Loài S mcclurei cũng có hàm lượng sunfate (33%) và nhỏ nhất ở rong S swarrtzii (20,4%) Khi ly trích bằng HCl 0,1M ở 37oC, hàm lượng
đường glucose có trong rong F vesiculosus là cao nhất với 25,3% và hàm lượng
L-Hình 5: Hàm lượng protein (A) và photpho (B) trong các hỗn hợp polysaccharide
Hình 6: Hàm lượng L-fucose (A) và glucose (B) trong các hỗn hợp polysaccharide
A
B
