Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân (Khóa luận tốt nghiệp)

Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân (Khóa luận tốt nghiệp)

- -

TRẦN THỊ DIỆU LINH

“NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT

BỘT TRỨNG CẦU GAI THỦY PHÂN”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

- -

TRẦN THỊ DIỆU LINH

“NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT

BỘT TRỨNG CẦU GAI THỦY PHÂN”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Giảng viên hướng dẫn : 1 TS Trần Quốc Toàn

Viện Hóa học các Hợp chất Thiên nhiên

2 ThS NCS Đinh Thị Kim Hoa

Khoa CNSH - CNTP Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

Thái Nguyên - 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là trung thực

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong chuyên đề này đã đƣợc ghi rõ nguồn gốc

Thái Nguyên, ngày 01 tháng 06 năm 2017

Sinh viên

Trần Thị Diệu Linh

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận này lời đầu tiên cho phép tôi gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Ban lãnh đạo Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện cho tôi được thực tập tại Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên

Tôi xin bày tỏ sâu sắc đến TS Trần Quốc Toàn, Th.S Hoàng Thị Bích và Kỹ

sư Lê Xuân Duy cùng anh (chị) phòng trung tâm nghiên cứu và phát triển sản phẩm thiên nhiên – Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên đã tận tình, chu đáo hướng dẫn, giúp đỡ tôi thực hiện và hoàn thành tốt được khóa luận này

Tôi xin cảm ơn sâu sắc đến ThS NCS Đinh Thị Kim Hoa giảng viên Khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tận tình, chu đáo hướng dẫn, giúp đỡ tôi thực hiện và hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn ở bên cạnh động viên, tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Mặc dù đã nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất, xong

do buổi đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực tế sản xuất cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được Tôi rất mong được sự góp ý của quý Thầy, Cô giáo và các bạn để khóa luận của tôi được hoàn chỉnh hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày……tháng….năm 2017

Sinh viên

Trần Thị Diệu Linh

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến quá trình thủy phân 23

Bảng 3.2: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme bổ sung đến quá trình thủy phân 23

Bảng 3.4: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới quá trình thủy phân 25

Bảng 3.5: Thành phần axit amin tự do trước và sau thủy phân 25

Bảng 4.1: Thành phần hóa học cơ bản của trứng Cầu gai (Diadema setosum) 31

Bảng 4.2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến quá trình thủy phân trứng Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase 32

Bảng 4.3: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung enzyme đến quá trình thủy phân trứng Cầu gai (Diadema setosum), bằng enzyme Alcalase 34

Bảng 4.4: Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân trứng Cầu gai, bằng enzyme Alcalase 35

Bảng 4.5: Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng thời gian đến quá trình thủy phân 37

Bảng 4.6: Hàm lượng thành phần acid amin tự do trước và sau thủy phân của trứng Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase 41

Bảng 4.7: Thành phần axit béo của lipid tổng trước và sau thủy phân của trứng Cầu gai (Diadema setosum), bằng enzyme Alcalase 43

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Cầu Gai Bút chì (Nhum đá) 5

Hình 2.2: Diadema antillarum 5

Hình 2.3: Cầu gai đen 5

Hình 2.4: Cầu gai Echinothrix calamaris 5

Hình 2.5: Cấu tạo của Cầu gai 6

Hình 2.6: Các kiểu gai của da gai (theo Hickman) 7

Hình 2.7: Tuyến sinh dục của Cầu gai 7

Hình 2.8: Hình ảnh Cầu gai con 11

Hình 2.9: Sự hình thành liên kết peptid trong protein 14

Hình 4.1: Sản phẩm bột trứng Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase 38

Hình 4.2: Kết quả đánh giá thành phần axit amin tự do trước thủy phân của mẫu trứng Cầu gai (Diadema setosum) 39

Hình 4.3: Kết quả đánh giá thành phần axit amin tự do sau thủy phân của mẫu trứng Cầu gai (Diadema setosum) 40

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 2

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC BẢNG iii

DANH MỤC CÁC HÌNH iv

MỤC LỤC v

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích, yêu cầu 3

1.2.1 Mục đích 3

1.2.2 Yêu cầu 3

1.3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 3

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Cầu gai và trứng Cầu gai 4

2.1.1 Tên gọi, hình dạng, kích thước và cấu tạo của Cầu gai 4

2.1.2 Đặc tính sinh sống và phân bố 7

2.2 Thành phần hóa học của trứng Cầu gai 11

2.3 Hệ enzyme protease và cơ chế thủy phân 13

2.3.1 Hệ enzyme protease 13

2.3.2 Enzyme Alcalase 13

2.3.3 Bản chất, cơ chế của quá trình thủy phân 14

2.4 Tình hình nghiên cứu về thành phần hóa học của trứng Cầu gai trong nước và trên thế giới 16

2.4.1.Tình hình nghiên cứu về thành phần hóa học của trứng Cầu gai trong nước 16

2.4.2 Tình hình nghiên cứu về thành phần hóa học của trứng Cầu gai trên thế giới 18

PHẦN 3.ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

3.1 Đối tượng, địa điểm, thời gian nghiên cứu 21

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 21

3.1.2 Dụng cụ, hóa chất, thiết bị 21

3.1.3 Địa điểm, thời gian nghiên cứu 21

3.2 Nội dung nghiên cứu 22

3.3 Phương pháp nghiên cứu 22

3.3.1 Nội dung 1: 22

3.3.2 Nội dung 2: 22

3.3.3 Nội dung 3: 25

3.3.4 Đánh giá thành phần axit béo của lipit tổng trước và sau thủy phân của trứng Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase 26

3.4 Phương pháp phân tích 26

3.4.1 Xác định độ ẩm theo phương pháp sấy ở nhiệt độ 100-1050 C (TCVN 3700-90) 26

3.4.2 Xác định hàm lượng tro toàn phần theo phương pháp nung mẫu ở 500-5500 C (TCVN 5105-90) 27

3.4.3 Xác định hàm lượng protein hòa tan tổng số theo phương pháp Lowry 28

3.4.4 Xác định hàm lượng lipit tổng theo phương pháp Bligh – Dyer 29

3.4.5 Xác định thành phần và hàm lượng axit amin tự do 30

3.4.6 Xác định chỉ tiêu vi sinh vật 30

3.4.7 Xác định hàm lượng một số nguyên tố vi lượng 30

PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

4.1 Kết quả xác định thành phần sinh hóa của trứng Cầu gai đen (Diadema setosum) 31

4.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình thủy phân trứng Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase 32

4.2.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến quá trình thủy phân trứng Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase 32

4.2.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung enzyme đến quá trình thủy phân trứng Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase 33

4.2.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân trứng Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase 35

4.2.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân trứng Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase 36

4.3 Kết quả đánh giá thành phần axit amin tự do trước và sau thủy phân trứng Cầu

gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase 39

4.4 Kết quả đánh giá thành phần acids béo của lipid tổng trước và sau thủy phân của trứng Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase 42

4.5 Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật của mẫu trứng Cầu gai (Diadema setosum) sau quá trình thủy phân bằng enzyme Alcalase 43

4.4 Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân 44

PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46

5.1 Kết luận 46

5.2 Kiến nghị 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

Tài liệu tiếng Việt: 48

Tài liệu tiếng Anh 49

PHẦN 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Cầu gai là lớp có giá trị kinh tế cao thuộc động vật ngành Da gai ở Việt Nam còn ít được chú ý đến Trứng Cầu gai đã được biết đến từ lâu trong y học dân tộc như là loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng và giá trị dược học cao Mặt khác, trứng Cầu gai chiến tỷ lệ lớn trong cơ thể của chúng, nhất là trong mùa sinh sản, vì vậy việc đánh bắt, thu hoạch sẽ có được sản lượng đáng kể (dự đoán vài tấn/năm/vùng)

Ở Việt Nam Cầu gai chủ yếu được sử dụng để ăn tươi, trong khi các sản phẩm chế biến từ Cầu gai còn chưa phổ biến và chỉ một vài địa phương sử dụng trứng Cầu gai để sản xuất một vài sản phẩm như: Cháo Cầu gai (Phan Thiết); mắm Cầu gai, chả Cầu gai (Trung bộ)…

Ở các nước phát triển trên thế giới, trứng Cầu gai được chế biến và tiêu thụ rất nhiều, các sản phẩm từ trứng Cầu gai đã trở nên quen thuộc, đặc biệt là Nhật Bản, các nước Châu Âu và Nam Mỹ Từ xa xưa, người Hy Lạp và La Mã đã biết thưởng thức món Cầu gai, họ thường dọn những món này trong các bữa tiệc và ăn chung với Sò Huyết [4]

Một số nghiên cứu về Cầu gai cho thấy: Thành phần được tiêu thụ chủ yếu của Cầu gai là tuyết sinh dục hay (thường gọi là trứng Gầu gai) có giá trị dinh dưỡng và giá trị dược học rất cao Kết quả nghiên cứu đã cho thấy sự có mặt của các axit amin, vitamin A, vitamin E, các nguyên tố vi lượng (Fe, Mg và Zn), đây là các chất

có hàm lượng dinh dưỡng rất cao, là những chất cần thiết cho sự miễn dịch của cơ thể [14] Các nghiên cứu gần đây đang ứng dụng trứng Cầu gai vào việc tìm hiểu về các bệnh như ung thư, Alzheimer’s, Parkinson và bệnh teo cơ (muscular dystrophy) Điều này là do, trong trứng Cầu gai có khá nhiều dị thể liên quan đến bệnh Alzheimer’s, Parkinson và một số dị thể gây ung thư nơi người [25, 26] Vấn đề hiếm muộn cũng có thể giải đáp từ các nghiên cứu về trứng Cầu gai (mỗi Cầu gai có thể sản xuất được 20 triệu trứng) Ngoài ra, mặc dù Cầu gai không có mắt, tai hay

mũi nhưng chúng lại có những di thể mà con người có sử đụng để tạo ra thị giác,

thính giác, khứu giác (ScienceDaily March 1, 2007)

Trong trứng Cầu gai còn có các sắc tố thuộc nhóm fucoxanthin (như fucoxanthol

và amarouciaxanthin A), nhóm carotenoid (lutein, beta-carotene); hợp chất loại

cannabinoid; anandamide có tác dụng kích thích thần kinh Trứng Cầu gai còn là món

ăn rất tốt cho sức khỏe sinh sản của nam giới [3, 20]

Đồng thời nhận thấy, protein là một trong những thành phần quan trọng nhất của

cơ thể sống: Động vật, thực vật và vi sinh vật Hàng ngày chúng ta thu nhận protein chủ yếu từ các loại thực phẩm có nguồn gốc động vật Protein là nguồn cung cấp chủ yếu về các peptid, axit amin, đặc biệt là các axit amin không thay thế Các axit amin không thay thế đều là những nguyên liệu của sự sinh tổng hợp protein với tư cách là những phân tử có chức năng sinh học

Những năm gần đây người ta đã phát hiện thấy rằng khi các peptid (protein có trọng lượng phân tử thấp) được đưa vào cơ thể con người bằng đường tiêu hóa, chúng

có thể tham gia vào việc kiểm tra một số chức năng sinh lý của cơ thể sống Trong lĩnh vực nghiên cứu về các peptid có chuỗi mạch ngắn và trọng lượng phân tử thấp, có hoạt tính sinh lý nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới đã phát hiện ra nhiều loại peptid có hoạt tính sinh học

Thủy phân bằng enzyme được ưa dùng hơn so với phương pháp hóa học để tạo ra các dịch thủy phân, các chế phẩm sinh học giàu peptid có chuỗi ngắn, trọng lượng phân tử thấp, axit amin dễ tiêu hóa, phù hợp với trẻ em, người cao tuổi, hoặc

cơ thể suy nhược dùng trong dinh dưỡng Thủy phân bằng enzyme với điều kiện nhất định có thể tạo nên các dịch thủy phân có tỷ lệ thành phần peptid xác định Các công trình nghiên cứu khoa hoạc gần đây đã chứng minh rằng các chế phẩm sinh học có nguồn gốc từ sinh vật biển, có ứng dụng công nghệ enzyme không những là nguồn thực phẩm chức năng giàu peptid, axit amin mà còn chứa phong phú các nguồn hoạt chất sinh học khác nữa

Nhận thấy rằng trứng Cầu gai là nguyên liệu có giá trị dinh dưỡng rất cao, mùi

vị thơm ngon Tuy nhiên, rất dễ hư hỏng, giảm giá trị dinh dưỡng nếu như không

được bảo quản kịp thời cũng như đúng phương pháp Vì vậy, việc tạo ra nhiều sản phẩm mới bổ dưỡng, an toàn, tiện lợi với nguồn nguyên liệu là trứng Cầu gai đáp ứng nhu cầu tiêu dùng lại càng trở nên cấp thiết

Trên cơ sở đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng

quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân” nhằm góp phần vào việc đưa

trứng Cầu gai thành sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và góp phần mang lại sự phong phú và đa dạng cho các sản phẩm từ nguồn thủy sản

1.2 Mục đích, yêu cầu

1.2.1 Mục đích

- Đánh giá được một số thành phần hóa học có trong trứng Cầu gai;

- Xây dựng thành công quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân

1.2.2 Yêu cầu

- Phân tích được một số chỉ tiêu chất lượng của trứng Cầu gai;

- Xác định được một số yêu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy phân;

- Tối ưu các thông số kỹ thuật ảnh hưởng tới quá trình thủy phân trứng Cầu gai;

- Đánh giá chất lượng sản phẩm sau khi thủy phân

1.3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

- Kết quả nghiên cứu là nguồn tư liệu hữu ích phục vụ cho công tác học tập, nghiên cứu ở các trường Đại học và cao đẳng, các trung tâm nghiên cứu về thực phẩm,

đặc biệt là các sản phẩm thực phẩm nguồn gốc từ sinh vật biển;

- Xây dựng được quy trình sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Góp phần khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn trứng Cầu gai;

- Tạo ra sản phẩm mới từ trứng Cầu gai, làm phong phú thêm các sản phẩm

cho ngành chế biến thực phẩm cũng như thủy hải sản

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cầu gai và trứng Cầu gai

2.1.1 Tên gọi, hình dạng, kích thước và cấu tạo của Cầu gai

Tên gọi: Cầu gai có tên khoa học là Echinoidia (còn gọi là nhum biểm hay

chôm chôm) thuộc họ cước bì (còn gọi là da gai – Echidermata); Cầu gai nhìn

giống như một con nhím nhỏ, vỏ có gai tua tủa về các phía, vì vậy nó có tên tiếng Anh là Sea urchin (Urchin là danh từ tiếng Anh cổ có nghĩa là con Nhím, Sea urchin là nhím biển) là một trong những nhóm động vật không xương sống được phân bố rộng rãi tại các vùng biển Việt Nam Đây là một loài có giá trị kinh tế cao nhưng còn ít được chú ý đến

Tên gọi của Cầu gai tại một số nước: Âu Mỹ: Oursin; Đức: Seeigel; Ý: Riccio

di mare; Tây Ban Nha: Erizo de mar; Hy Lạp: Achinos; Nhật: Uni; Philippines: Tinikangitim; Hong Kong: hoy daam…

Hình dạng: Lớp Cầu gai (Echinoidea) thuộc phân ngành Eleutherozoa, thuộc

họ cước bì (còn gọi là Da gai – Echidermata) Có hai phân lớp:

- Phân lớp Cầu gai đều (Regularia): Cơ thể cấu tạo điển hình, hình cầu

- Phân lớp Cầu gai không đều (Irregularia): Cơ thể dẹt theo hướng miệng –

đối miệng, hình đĩa hay hình túi, hậu môn không ở trên trục đối xứng mà chuyển sang mặt phẳng gian phóng xạ Một số nội quan của một số nhóm bị tiêu giảm một phần [9]

Kích thước: Nhìn chung, cơ thể Cầu gai có dạng hình cầu hoặc bán cầu [29]

Cầu gai đực và Cầu gai cái có hình dạng rất giống nhau, chỉ có thể phân biệt đực và cái bằng tuyến sinh dục dưới kính hiển vi Trung bình đường kính của một con Cầu gai

trưởng thành khoảng 10cm [28] Loài có kích thước lớn nhất là Strongylocentus

franciscanus, đường kính khoảng 18cm [30]

Dưới đây là hình ảnh một số loài Cầu gai ở Việt Nam và trên thế giới:

Hình 2.1: Cầu gai Bút chì (Nhum đá)

Cầu gai Bút chì Heterocentrotus

mammillatus phân bố ở vùng biển của

Hình 2.2: Diadema antillarum

Cầu gai Diadema antillarum phân bố

chủ yếu ở vùng biển Florida

Hình 2.3: Cầu gai đen

Cầu gai đen Diadema setosum phân bố

chủ yếu ở vùng biển miền Trung, vịnh

Bắc Bộ, Trường Sa, Côn Đảo, Phú Quốc

Hình 2.4: Cầu gai Echinothrix

calamaris

Cầu gai Echinothrix calamaris phân bố

ở vùng Ấn Độ, Tây Thái Bình Dương (Theo Nguyễn Hữu Khánh (2009), Nghiên cứu các đặc trưng sinh học của lớp Sao biển và Cầu gai trong các rạn san hô ở Vịnh Vân Phong – Bến Gỏi, tỉnh Khánh Hòa, Luận văn thạc sĩ kĩ thuật, Đại học Nha Trang)

Cấu tạo: Cấu tạo của trứng Cầu gai gồm: Vỏ ngoài cứng do chất đá vôi tạo

thành; trên bề mặt của vỏ có rất nhiều gai cứng, các chân ống xếp thành 5 hàng đôi Miệng của Cầu gai nằm ở mặt dưới do một lớp màng mỏng gọi là màng bọc miệng tạo thành và phồng lên thành dạng hình cung, bên trong có 5 mảng xương nhỏ như răng ở các loài động vật khác [29] Đa số miệng của Cầu gai nằm ở giữa trung tâm của bề mặt chứa lỗ miệng hoặc hướng về một phía ở loài có cấu trúc không đối xứng Ở mặt trên, đối diện với lỗ miệng là khu vực bao quanh lỗ hậu môn; khu vực này bao gồm các tấm cứng, số lượng các tấm này thay đổi theo loài [31]

Hình 2.5: Cấu tạo của Cầu Gai

Hình 2.5: Cấu tạo của Cầu gai (Nguồn: https://en.wikipedia.org)

Trên bề mặt các tấm có các gai khớp với các hố nên có thể di động theo mọi hướng Có hai loại gai là gai thường (gai di chuyển) làm nhiệm vụ vận chuyển và gai kìm (cặp) để làm chức phận tự vệ Gai kìm rất linh hoạt, có chứa chất độc, là cơ quan thu dọn rác bám vào thân động vật Cầu Gai và để bảo vệ cơ thể rất hiệu quả [18]

A: Kẹp hai nhánh; B: Hình nón; C: Xoắn; D: Nhô cao; E: Ba cạnh

Hình 2.6: Các kiểu gai của da gai (theo Hickman)

Bên trong vỏ là cơ quan sinh dục và nội tạng của Cầu gai Cơ quan sinh dục gồm 5 tuyến sinh dục to, xếp thành thùy và dính vào vách miền trung gian (miền có nhiều nhúm gai)

Hình 2.7: Tuyến sinh dục của Cầu gai (Nguồn: https://en.wikipedia.org) 2.1.2 Đặc tính sinh sống và phân bố

Đặc tính sinh sống: Đa số Cầu gai là những loài sống ở đáy biển ấm, chỗ có

đá và lưới rạn san hô, từ vùng giữ triều trở lại Ban ngày chúng vùi trong cát bùn, ban đêm ra hoạt động nhờ vào các chân ống và các gai vận động, tiến hành bắt mồi nhờ vào bộ phận nhai nuốt

Cầu gai là động vật thiên về ăn thức ăn thực vật, chủ yếu là các loài rong tảo

biển như rong bẹ (laminania), rong đuôi ngựa (gulfweed)… Cầu gai khi đói cũng ăn các loài rong tảo tạp khác, thậm chí ăn cả vẹm, động vật dạng rêu (Bryozoans) [29]

Phân bố:

- Trên thế giới: Cầu gai có mặt hầu hết trên các vùng biển trên thế giới và thường phân bố theo chiều thẳng đứng từ giữa triều đến vùng biển khơi, sâu ở mức 5000m Sống trên thềm biển và vùi trong cát biển

- Tại Địa Trung Hải, Cầu gai ăn được nổi tiếng nhất là: Paracentrotus lividus;

tại vùng biển Bắc Đại Tây Dương từ eo biển Anh Quốc sang đến New Jersey (Hoa

Kỳ), loài thường gặp nhất: Strongylocentus dorbachiensis; xa hơn về phía Nam Đại Tây Dương, có nhiều loại Cầu gai nhỏ hơn, ít ăn được (trừ loài: Cidaris tribuloides

trong vùng West Indies); dọc ven biển Thái Bình Dương từ Vancouver xuống đến Baja có Cầu gai tím; tại Đông Nam Á, đa số Cầu gai chỉ to bằng quả táo tây, loài

Diadema setosum tuy rất dồi dào nhưng cũng chỉ được tiêu thụ tại một số địa

phương (ngay tại Thái Lan loài này chỉ được dân tại đảo Kor Samuy ăn) [32]

Tại 7 vị trí san hô xung quanh đảo Taiping (còn có tên là đảo Itu-Aba, thuộc

quần đảo Trường Sa) đã phát hiện 6 loại Cầu gai thuộc các họ: Diadematidae,

Stomopneustidase, Toxopneustidase và Echinometridae [7]

- Tại Việt Nam: Tại các vùng biển của Việt Nam cũng đã phát hiện nhiều loài Cầu gai:

Ở vùng biển Côn Đảo, phát hiện 13 loài thuộc 9 họ, bao gồm: họ Cidaridae

(Eucidaris metularia), họ Echinothuridae (Asthenosoma), họ Diadematidae (Temnopleurus toreumaticus), họ Toxopneustidae (Toxopneustidae pileolus, Tripneustes gratilla), họ Echinometra mathaei, họ Echinoneidae (Echinoneus cylostomus), họ Clypeasteridae (Clypeaster humilis) và họ Brissidae (Brissus latecarinatus, Metalia sternalis)

Tại 8 điểm rạn và 2 điểm đáy cát ở Vịnh Nha Trang phát hiện 7 loài Cầu gai:

Diadema savignyi, Diadema setosum, Echinothrix calamaris, Echinotrix diadema, Toxopneustes pileolus, Tripneustes gratilla và lovenia elongate (Diadema setosum)

là loài chiếm ưu thế nhất, chiếm 74% số cá thể thu được và mật độ chung là 100,55

80 cá thể/400m2)

Tại vùng biển Vân Phong – Bến Gỏi và vịnh Thái Lan phát hiện được loài

Heterocentrotus mammillatus (Cầu gai bút chì) là loài có giá trị kinh tế cao (làm

thuốc và làm mỹ nghệ) [7]

Ở vùng biển Phú Yên, Khánh Hòa (đặc biệt là huyện đảo Trường Sa), Ninh

Thuận, Bình Thuận và Côn Đảo đều có loài Tripneustes gratilla (Cầu gai sọ dừa) là

loài thường được sử dụng để chế biến làm món ăn ngon nhất Riêng ở vùng ven biển Phan Thiết (Bình Thuận) được xem là xứ của Cầu gai do đó có một số địa danh liên hệ đến Cầu gai như: Sông Nhum, cầu Nhum, bến Nhum… [33]

2.1.3 Đặc điểm sinh sản

Cơ quan sinh dục của trứng Cầu gai: Tuyến sinh dục của trứng Cầu gai

gồm 4 giai đoạn phát triển:

 Giai đoạn 1: Giai đoạn nghỉ

Cầu gai có tuyến sinh dục ở giai đoạn này bao gồm những cá thể còn non hoặc

đẻ xong Chúng có noãn sào là một dải mỏng màu nâu sậm nằm ở mặt phẳng đường xích đạo trung gian Rất khó phân đực cái ở giai đoạn này vì các tế bào sinh dục có kích thước rất bé (3-5 µm) Đối với cá thể sau khi đẻ xong, vách của nang chứa noãn hay tinh bào thường nhăn nheo; ở bên trong nang, ngoài các tế bào sinh dục có kích thước rất bé còn dễ dàng nhận biết một số tế bào noãn hay tinh trùng giai đoạn

4 còn sót lại Phần lớn các tế bào sinh dục này không có nhân sẽ bị hấp thụ bởi các thực bào Nếu nhìn các nang chứa tế bào sinh dục theo mặt cắt ngang sẽ có mặt trải dài không đều [10]

 Giai đoạn 2: Giai đoạn hồi

Tuyến sinh dục hơi dài hai cực, tuy nhiên vẫn còn ở trạng thái có nếp nhăn

và còn chứa các tế bào giai đoạn 4 Nhìn chung, ở giai đoạn 1 và 2 khá giống nhau ở mặt tổ chức, nhưng sai khác cơ bản là: Ở giai đoạn phục hồi các nang chứa noãn hay tinh hoàn hình cầu tròn, vách của trứng bằng phẳng Ở giai đoạn này đã bắt đầu xuất hiện các tế bào sinh dục ở giai đoạn 3 nằm ở ngoại vi của

nang chứa noãn hay tinh Như vậy, sự hình thành noãn và tinh bào của Cầu gai xảy ra kiểu hướng tâm [10]

 Giai đoạn 3: Giai đoạn thành thục

Tuyến sinh dục dày lên và đồng thời dài ra hai cực, có màu kem nhạt hay hồng nhạt Màng bào tuyến sinh dục và vách của nang chứa tế bào sinh dục vẫn còn mỏng, tuyến sinh dục lúc này mềm nhão Lúc này noãn giai đoạn 4 còn sót lại bị thực bào hoàn toàn Các tinh trùng bắt đầu có đuôi và hoạt động [10]

 Giai đoạn 4: Giai đoạn chín muồi

Tuyến sinh dục đạt kích thước tối đa, dài đến hai cực, phủ đến các miền trung gian của vỏ và mọng chắc, lúc này mỗi tuyến có một múi cam Tuyến sinh dục thường có màu cam tươi, còn tuyến đực thì có màu kem, tuy nhiên dựa vào màu sắc

để phân biệt đực cái không hoàn toàn chính xác vì màu sắc tuyến sinh dục có thể thay đổi tùy theo nguồn thức ăn Do đó, có thể sử dụng kính hiển vi; dưới kính hiển

vi, noãn bào thường có đường kính dao động từ 20-30 µm, đường kính nhân dao động từ 18-25 µm, tinh trùng hoạt động mạnh, thường nằm ở trung tâm nang chứa tinh và bắt phẩm màu nhuộm đậm [10]

Khoảng tháng 10 hệ số sinh dục cực đại (rộ chín muồi); qua tháng 12 thì giảm nhanh (đẻ rộ), sau đó giảm dần và có giá trị cực tiểu vào tháng 1 (nghỉ sinh dục) Bắt đầu khoảng tháng 3 hệ số sinh dục phát triển và phát triển dần đến tháng 5-6 (phục hồi); trong các tháng 7, 8, 9 phát triển nhanh (thành thục) cho đến tháng 10 thì cực đại Vì vậy khi khai thác đánh bắt Cầu gai, nên chọn thời điểm từ tháng 7-11 [33]

Quá trình sinh sản:

Trước tiên, tinh trùng của con đực bắn ra ngoài, con cái đi tới phóng trứng ra

để tinh trùng và trứng gặp nhau Khi trứng được thụ tinh, vỏ bọc của chúng tăng kích thước, tự nó phân ra thành 2, sau đó thành 4, thành 8 thế bào; quá trình này sảy

ra tự do trong biển Khi số lượng tế bào phân chia thành 64 (sau 6 lần phân chia trong khoảng 2-3 giờ), một ấu trùng bơi ra khỏi màng trứng Ấu trùng có bộ phận đầu tiên là lỗ hậu môn, sau đó lỗ miệng xuất hiện Giai đoạn tiếp theo xảy ra sau 1 tuần: Ấu trùng thay đổi hoàn toàn, bộ khung xương bắt đầu xuất hiện, ấu trùng trông giống như hình mũi tên, giai đoạn này ấu trùng được gọi là ấu trùng gai [33]

Một tháng sau đó sự thay đổi hình dáng sảy ra, điều này làm hình thành một con Cầu gai con có tất cả các đặc điểm đặc trưng của một con Cầu gai thông thường [10]

Hình 2.8: Hình ảnh Cầu gai con (Nguồn: https://en.wikipedia.org)

2.2 Thành phần hóa học của trứng Cầu gai

Hiện nay ở Việt Nam chưa có nhiều công trình khoa học nghiên cứu về thành phần hóa học cũng như hoạt tính sinh học của trứng Cầu gai Dưới đây là một số kết quả nghiên cứu đã công bố về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của trứng Cầu gai ở trong nước cũng như trên thế giới

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của trứng Cầu gai

Một phần ăn từ trứng Cầu gai (10g, chừng 2 thìa cafe) chứa:

Kết quả các nghiên cứu về thành phần hóa học của trứng Cầu gai trên thế giới

đã phát hiện ra trong dịch cơ thể của Cầu gai có tác dụng kháng khuẩn [4] Ngoài ra trứng Cầu gai còn có chứa các axit amin thiết yếu, β-carotene và

phần của trứng Cầu Gai chứa 80% axit béo không bão hòa (PUFA), ngoài ra còn chứa eicosapentaenoic acids – Omega-3 (EPA), arachidonic acid – Omega-6 (AA)

và carotene tự nhiên có chứa các chất chống oxy hóa chẳng hạn nhƣ: echinenone, β

2.3 Hệ enzyme protease và cơ chế thủy phân

2.3.1 Hệ enzyme protease

Cho tới nay, người ta được khoảng hơn ba nghìn enzyme, trong đó, số các enzyme thủy phân thuộc lớp 3-hydrolase chiếm hơn 1200 Số lượng các enzyme thủy phân lớn như vậy cũng có nghĩa là vai trò của các enzyme này rất quan trọng trong đời sống của con người

Trong các enzyme hydrolase, thì protease có ý nghĩa vô cùng lớn

Protease là enzyme thủy phân protein, bẻ gãy các mạch liên kết peptide của polypeptide hoặc protein Vì vậy, ngày nay để nói rõ bản chất là thủy phân các liên kết peptide trong protein nên từ “protease” thường hay được thay bằng “peptidase”

2.3.2 Enzyme Alcalase

Đề tài sử dụng enzyme Alcalase được mua tại công ty Novozyme, Tp Hồ Chí

Minh Enzyme Alcalase 2.4 FG thu được từ Bacillus licheniformis Đây là enzyme

được phân tách và tinh sạch từ nguồn vi sinh vật Sử dụng enzyme Alcalase cho phép điều chỉnh dễ dàng độ thủy phân, tính toán được lượng base yêu cầu để duy trì

pH không đổi trong suốt quá trình thủy phân Việc lựa chọn enzyme này cũng dựa trên đặc trưng của nó cho khả năng không hút nước của các axit amin vào giai đoạn cuối, dẫn đến sản phẩm thủy phân không có vị đắng (Adler-Nissen, 1986), đồng thời sản phẩm có sự cân bằng tốt các axit amin thiết yếu (Kristinsson và Rasco, 2000) Hoạt tính 2,4 AU-A/g Nhiệt độ bảo quản tốt nhất là 0÷100C Điều kiện hoạt động tối ưu cho enzyme Alcalase AF 2.4 L: pH = 8, nhiệt độ: 50 ÷ 600C (122 ÷ 1400F) DH (%) tối đa 15 ÷ 25 Để kiểm soát đặc tính chức năng của sản phẩm thủy phân thì nên dừng phản ứng enzyme gần với DH % xác định Tất cả protease có thể

bị bất hoạt bằng cách xử lý nhiệt ở 850C, thời gian 10 phút hoặc protease Alcalase

bị bất hoạt tại pH = 4 hay thấp hơn trong khoảng 30 phút Phản ứng có thể dừng tức thời bằng cách thêm vào các acid thích hợp như: axxit hydrochloric, phosphoric, malic, lactic, acetic Tăng nhiệt độ tức thời khó đạt được dưới các điều kiện công

nghiệp và nó có thể khó để kiểm soát DH % do sự thủy phân vẫn tiếp tục trong suốt giai đoạn bất hoạt

2.3.3 Bản chất, cơ chế của quá trình thủy phân

Các liên kết peptide trong protein, được tạo thành do nhóm carboxyl của axit amin này kết hợp với nhóm axit của axit amin bên cạnh tạo thành (Hình 2.9) Các liên kết peptide nối tiếp nhau tạo thành mạch protein bền vững

Hình 2.9: Sự hình thành liên kết peptid trong protein

Quá trình thủy phân là quá trình phân cắt một số liên kết nhị dương (-CO-NH-) trong hợp chất hữu cơ thành các đơn phân dưới tác dụng của chất xúc tác có sự tham gia của nước trong phản ứng

Cơ sở lý thuyết về tác dụng của enzyme thủy phân vào liên kết nhị dương Đa

số enzyme thủy phân (hydrolase) không có nhóm ngoại Trong trung tâm hoạt động của chúng có chứa gốc axit amin đặc hiệu Đối với hydrolase thường chứa hai nhóm chức.Ví dụ: Vòng imidazol của histidin; Nhóm hydroxy (một số axit amin: serine, threonine) Sự tương tác giữa hai nhóm đặc hiệu (-OH, -imidazol) đã hình thành ái nhân Xung quanh trung tâm hoạt động của hydrolase còn chứa nhiều các axit amin, vai trò của serine có chứa nhóm –OH có tác động rất lớn làm thay đổi trung tâm

hoạt động theo hướng có lợi cho hoạt động xúc tác của enzyme Do cấu trúc bậc 3 của phân tử protein-enzyme là nhóm hydroxyl của serine và vòng imidazol của histidin gần gũi nhau, tạo nên liên kết hydroxyl giữa gốc –OH của serin với nito bậc

3 của histidin Nhờ quá trình đó mà nhóm hydroxyl xuất hiện tính chất ái nhân và có thể tương tác được với liên kết nhị dương của cơ chất

Sự thủy phân của enzyme càng dễ dàng khi sự khuyết điện tử trong liên kết nhị dương càng mạnh mẽ Sự khuyết điện tử có thể được tăng lên khi tăng tổng điện tích dương của hai nguyên tử tạo thành liên kết hóa học hoặc chỉ tăng điện tích của một trong hai khi cơ chất tương tác với enzyme Nếu trong hai phân tử cơ chất có nhiều liên kết giống nhau thì liên kết nào nhị dương hơn cả sẽ bị phân ly thủy phân trước bởi enzyme (với điều kiện không có án ngữ không gian và đặc hiệu lập thể của từng liên kết)

Cơ chế tác dụng của enzyme hydrolase lên cơ chất thủy phân cũng tuân theo

cơ chế chung sau:

cơ chế này xảy ra khi tâm ái nhân của enzyme mạnh và sự khuyết điện tử của liên kết nhị dương lớn

- Kiểu cơ chế thứ hai: Lúc đầu các nguyên tử khuyết điện tử trong liên kết nhị dương chưa thể dính trực tiếp vào tâm ái nhân của trung tâm hoạt động của enzyme

mà cơ chất gắn vào tâm ái nhân bằng một phản ứng hóa học nào đó giữa tâm ái nhân ở trung tâm hoạt động enzyme với một nhóm hóa học ở vị trí liền kề với liên

kết nhị dương trong cơ chất Dưới ảnh hưởng của trung tâm hoạt động của enzyme

sẽ dần dần làm tăng mức độ khuyết điện tử vốn đã tồn tại trước đó, bằng cách tạo liên kết tương ứng với cơ chất ở những vị trí gần gũi với liên kết nhị dương Nhờ vậy, làm cho sự phân bố điện tử trong phân tử cơ chất bị thay đổi theo chiều hướng cần thiết, khiến cho liên kết nhị dương được tăng cường và có thể tương tác với các

ai nhân của trung tâm hoạt động của enzyme và tiến hành làm yếu liên kết, dẫn đến liên kết bị thủy phân khi có yếu tố nước tham gia

Có thể thu nhận protease từ nhiều nguồn khác nhau như động vật, thực vật hay

vi sinh vật Tuy nhiên, protease thực vật đã nhận được sự chú ý đặc biệt trong y học

và công nghệ sinh học do tính chất của chúng Các protease cây Hồng ngọ nổi tiếng

với giá trị thương mại như papain từ cây đu đủ, ficin từ sung Ficusspp và bromelain

từ dứa họ Bromeliaceae trong đó có cây dứa (Ananas comosus) (Hebbar et al.,

(1991) “Sinh vật đáy vùng biển Thuận Ha ̉i – Minh Hải” [1, 9]

Lâm Ngo ̣c Trâm và các cộng tác viên (1993) nghiên cứu về thành phần hoá học của trứng Cầu gai Công trình này chỉ nghiên cứu về thành phần lipid – phosphor lipid và các axit béo của trứng các loài Cầu gai , chưa nghiên cứu về các thành phần hoá học khác [27]

Phạm Thị Dự (2004) nghiên cứu về một số đặc điểm sinh sản của Cầu gai so ̣

dừa Tripneuster gratilla ở vịnh Nha Trang [10]

Luận văn tha ̣c sĩ của Nguyễn Hữu Khánh (trường đa ̣i ho ̣c Nha Trang ) (2009) nghiên cứu các đặc đi ểm sinh ho ̣c của lớp Sao biển và Cầu gai trong các ra ̣n san hô

ở Vịnh Vân Phong - Bến Gỏi, Khánh Hòa: Kết quả khảo sát ta ̣i 10 điểm ra ̣n san hô

ở vịnh Vân Phong - Bến Gỏi đã phát hiện và đi ̣nh loa ̣i được 7 loài Cầu gai , bao

gồm: Diadema setosum, Echinothrix diadema, Echinothrix calamaris, Tripneustes

gratilla, Toxopneustes pileolus, Diadema savignyi, Heterocentrotus mammillatus;

trong đó có 3 loài có giá tri ̣ kinh tế : Tripneustes gratilla, Diadema setosum,

Heterocentrotus mammillatus Mật độ trung bình củ a các loài Cầu gai là 15, 30 con/100 m2 Cầu gai đen Diadema setosum chiếm ưu thế tuyệt đối , chúng chiếm

đến 91, 99% số lượng Cầu gai phát hiện được

Các hợp chất sterol từ loài cầu gai Diadema savignyi được chứng minh có

hoạt tính gây độc tế bào trong khi các dẫn xuất steroit phân lập được từ loài sao biển

Protoreaster nodosus thể hiện hoạt tính kháng viêm mạnh

Ngoài ra, các nghiên cứu đang được hoàn thiện về các loài Sao biển, Hải sâm

và Cầu gai khác cũng thu được nhiều kết quả rất khả quan, góp phần khẳng định giá trị dược liệu da gai của nước ta cũng như đưa các công bố khoa học về nghiên cứu sinh vật biển Việt Nam đến với cộng đồng khoa học quốc tế [2, 3]

Năm 2004, nhóm nghiên cứu của GS Châu Văn Minh đã công bố sự phân lập và xác định cấu trúc của hai hợp chất steroit là 5,8-epiđioxicholest-6-en-3-ol và cholesterol cùng với glycerol 1-palmitat và glyxerol 1,3-đioleat-2-stearat từ cặn chiết metanol của

loài Cầu gai D setosum thu thập tại Hạ Long, Việt Nam Kết quả đánh giá hoạt tính gây

độc tế bào cho thấy hợp chất này thể hiện hoạt tính gây độc tế bào mạnh trên 3 dòng tế bào ung thư người được thử nghiệm là KB (human epidermoid carcinoma - biểu mô), FL (fibrillary sarcoma of the uterus-màng tử cung) và Hep-2 (Hepatocellular carcinoma - gan) với giá trị IC50 lần lượt là 2,0, 3,93 và 2,4 µg/ml [5]

5, 8-epiđioxicholest-6-en-3-ol

Mới đây nhất, trong khuôn khổ đề án nghiên cứu trọng điểm tiềm năng về dược liệu biển vùng biển Đông bắc Việt Nam giai đoạn 2013-2015, GS Châu Văn Minh và cộng sự đã phân lậpvà xác định cấu trúc 08 hợp chất từ cặn chiết n-hexan

hai loài Cầu gai Strongylocentrotus intermedius và Diadema setosum [1]

Trong các nhóm chất phân lập từ ngành da gai, steroid là lớp hợp chất phổ biến nhất và lý thú nhất về phương diện hóa học, giành được sự quan tâm rất lớn của các nhà nghiên cứu ở Việt Nam

Hiện nay, steroit còn dùng điều chế thuốc tránh thai Nhiều ứng dụng của steroit trong chăn nuôi và nông nghiệp ngày càng được công nhận Do tác dụng sinh

lý của steroid nó không những là mối quan tâm khoa học quan trọng mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc sử dụng dược học [2, 3]

2.4.2 Tình hình nghiên cứu về thành phần hóa học của trứng Cầu gai trên thế giới

Hiện còn rất ít các công trình nghiên cứu được công bố về thành phần hóa học

và các hoạt tính sinh học của các loài sinh vật biển thuộc lớp Cầu gai, các nghiên cứu về Cầu gai chủ yếu tập trung vào phân loại, hình thái học, thành phần loài và phân bố

Từ những năm 1980, các hợp chất sắc tố dạng quinoit đã được công bố từ các

loài Cầu gai Diadema setosum và D Savignije [20]

Theo các nhà nghiên cứu và các đồng sự tại Đại học trung tâm Florida (UCF) (2006) bộ gen của Cầu gai giống bộ gen người một cách khác thường, điều này có thể giữ vai trò quan trọng trong việc chữa trị nhiều chứng bệnh ở người [21]

GS Cristina Calestani tại UCF thuộc nhóm giải trình tự bộ gen của Cầu gai

đã hoàn tất phần giải trình tự và công bố phát hiện của mình trên tạp chí khoa học: Bộ gen của Cầu gai tím bao gồm 814 “mẫu tự” mã hóa cho 23.300 gen Cầu gai thuộc loài động vật Da gai, loài sinh vật biển xuất hiện cách đây hơn

540 năm Nguyên nhân dẫn đến mối quan tâm lớn nhất trong việc giải trình tự bộ gen ở loài này là chúng có chung nguồn gốc tổ tiên với loài người Cầu gai có lịch

sử tiến hóa gần với loài người và động vật có xương sống hơn nhiều loài được nghiên cứu rộng rãi như ruồi giấm, các loài gium hay sâu Cầu gai có 7000 gen giống con người, bao gồm các gen liên quan đến bệnh Parkinson, Alzeimer, Huntington và các hội chứng rối loạn teo cơ [12, 15]

Dẫn đầu trong công tác giải trình tự bộ gen là Erica Sodergren và George Weinstock tại trung tâm giải trình tự bộ gen người thuộc trường Dược Baylor tại Houston, cùng với TS Richard Gibbs, giám đốc trung tâm Baylor, TS Eric Davidson và Andrew Cameron tại viện công nghệ California [12]

Sự quan tâm đặc biệt là hoạt động của hệ miễn dịch ở Cầu gai Hệ miễn dịch ở người gồm 02 phần: Miễn dịch thụ động, có từ khi mới được sinh ra và hệ miễn dịch chủ động, là khả năng sản sinh ra kháng thể để đáp ứng lại một sự nhiễm nào

đó Cầu gai chỉ có khả năng miễn dịch thụ động và phát triển gấp từ 10 đến 20 lần

so với ở người [12]

Năm 2008, nhóm nghiên cứu của Nhật Bản đã công bố một số dẫn xuất gangliosit mới là 1-O-[9-O-metyl-(N-axetyl-α-D-neuraminozyl)-(2 → 6)-β-D-glucopiranozyl]-ceramit (DSG-A,1), cùng với 4 gangliosit đã biết Các hợp chất này thể hiện hoạt tính tạo tế bào thần kinh hình sợi (neuritogenic activity) trên dòng tế bào thần kinh nội tiết ở tủy tuyến thượng thận của chuột PC-12 (rat pheochromocytoms cell line) với sự có mặt của nhân tố phát triển dây thần kinh (nerve growth factor) Một điều đáng quan tâm là hợp chất 2 có nhóm metoxin ở đơn vị đường NeuAc thể hiện hoạt tính mạnh nhất Điều này cho thấy, nhánh axit sialic bị O-metyl hóa đóng vai trò quan trọng taọ nên hoạt tính tế bào thần kinh hình sợi của các hợp chất gangliosit phân lập được từ các loài da gai [2, 3]

DSG-A (1)

Gần đây nhất, sự có mặt của các hợp chất sắc tố dạng napthoquinon trong các

loài Cầu gai Tripneustes gratilla, Diadema setosum và Paracentrous lividus cũng

được đánh giá bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao với đầu dò PDA

(photodiode array detector) ghép nối khối phổ ESI (electrospray ionization) Kết quả

phân tích cho thấy, loài D setosum có sự xuất hiện của sắc tố spinochrom E (2), một sản

phẩm oxi hóa của echinochrom A, echinochrom A và

6-etyl-2,7-dihidroxi-3-metoxinaphthazanrin; loài T.gratilla có sự xuất hiện của 2, spinochrom D (3),

2,3-dihidroxi-2,3,7-trihidroxi-2,3-epoxi-6-etylnapthazarin, echinochrom A,

anhidroetyliden-6,6’-bis-(2,3,7-trihidroxinaphtazarin) (4), etyliden-6,6’-bis-(2,3,7-

trihidroxi-naphtazarin); loài P.lividus có sự xuất hiện của 2 và echinochrom A [3, 20]

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng, địa điểm, thời gian nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Trứng Cầu gai đen (Diadema setosum) tại vùng biển Nha Trang, Khánh Hòa

- Mẫu được sơ chế và bảo quản ở -18oC, trước khi được chuyển đến phòng thí nghiệm

- Máy cô quay

- Máy đông khô

- Dụng cụ thủy tinh: Đĩa peptri, cốc đong, bình định mức, bình tam giác, pipet, đũa thủy tinh, nhiệt kế, bình tia…

Hóa chất: Enzyme Alcalase, axit sorbic, NaOH, Na2CO3, abumin, thuốc thử folin, CuSO4.5H2O, C4H4O6KNa.4H2O, MeOH…

3.1.3 Địa điểm, thời gian nghiên cứu

- Thời gian nghiên cứu: Từ ngày 15/11/2016 đến 15/5/2017

- Địa điểm nghiên cứu: Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên - Viện Hàn

lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

3.2 Nội dung nghiên cứu

- Nội dung 1: Xác định một số thành phần sinh hóa cơ bản của trứng Cầu gai

(Diadema setosum)

- Nội dung 2: Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng quá trình thủy phân trứng

Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase

- Nội dung 3: Đánh giá thành phần axit amin tự do trước và sau thủy phân

trứng Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase

- Nội dung 4: Đánh giá thành phần axit béo của lipid tổng trước và sau thủy

phân của trứng Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase

- Nội dung 5: Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất bột trứng Cầu gai thủy phân

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Nội dung 1: Xác định một số thành phần sinh hóa cơ bản của trứng Cầu gai (Diadema setosum)

- Thí nghiệm 1: Tiến hành xác định các chỉ tiêu: Hàm lượng tro, độ ẩm, hàm

lượng protein hòa tan tổng số, hàm lượng lipid tổng

3.3.2 Nội dung 2: Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân trứng Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase

- Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ bổ sung nước/nguyên liệu đến quá

trình thủy phân trứng Cầu gai (Diadema setosum) bằng enzyme Alcalase

Nước là môi trường để phân tán enzyme và cơ chất, là môi trường tăng cường quá trình phân cắt các liên kết nhị dương nên tỷ lệ nước có ảnh hưởng lớn đến tốc

độ, chiều hướng và là một yếu tố điều chỉnh phản ứng thủy phân bởi enzyme Trứng Cầu gai (50g) được xay nhỏ và bổ sung nước/nguyên liệu theo các tỷ lệ 0,5:1; 1:1; 1,5:1; 2:1; 2,5:1 (v/w) Bổ sung 0,5% enzyme alcalase theo khối lượng tươi Tiến hành thủy phân ở điều kiện nhiệt độ 45 – 500C, sau 7h tiến hành đo hàm lượng protein hòa tan tổng số nhằm chọn ra tỷ lệ nước bổ sung thích hợp nhất: