Nghiên cứu chế biến trà hòa tan từ bột hỗn hợp chất chiết thu nhận từ rong mơ ninh thuận

Hiện trong nước đã có một số công trình nghiên cứu chiết rút các chất có hoạt tính sinh học từ rong mơ.. Phân loại rong biển Nước ta có trữ lượng rong biển lớn và phong phú, trong đó ro

Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Vũ Ngọc Bội

Khánh Hòa 7/2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN TRÀ HÒA TAN

TỪ BỘT HỖN HỢP CHẤT CHIẾTTHU NHẬN TỪ

RONG MƠ NINH THUẬN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã số sinh viên : 56132169

Cán bộ hướng dẫn : PGS TS Vũ Ngọc Bội

Khánh Hòa 7/2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan kết quả của đồ án là công trình nghiên cứu của cá nhân dưới sự tài trợ kinh phí của đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp tỉnh Ninh Thuận

“Nghiên cứu sản xuất một số sản phẩm mới từ rong mơ (Sargassum) tại Ninh

Thuận” do PGS TS Vũ Ngọc Bội làm Chủ nhiệm Các kết quả nghiên cứu chưa

từng được công bố trong bất cứ công trình khoa học nào khác và đã được chủ nhiệm đề tài cho phép sử dụng trong đồ án

Khánh Hòa, ngày tháng 7 năm 2018

Sinh viên

Nguyễn Bá Duy

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này,

Trước tiên, Em cũng xin gửi đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Lãnh đạo Phòng Đào tạo Đại học, quý thầy cô khoa Công nghệ Thực phẩm sự kính trọng, niềm tự hào được học tập tại trường, được quý thầy cô tận tình giảng dạy, hướng dẫn trong thời gian theo học tại Trường

Em xin giành lời cảm ơn sâu sắc tới quí thầy, cô: thầy PGS TS Vũ Ngọc Bội - Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm, cô ThS Nguyễn Thị Mỹ Trang - Bộ môn Công nghệ thực phẩm, thầy TS Đặng Xuân Cường - Viện Nghiên cứu Ứng dụng và Công nghệ Nha Trang đã tận tình hướng dẫn và tài trợ mọi kinh phí cho em trong suốt quá trình thực hiện Đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Khoa Công nghê thực phẩm và các cán bộ quản lý phòng thí nghiệm - Trung tâm Thực hành Thí nghiệm đã tận giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và thực hiện nghiên cứu vừa qua

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè

đã quan tâm sâu sắc, chia sẻ khó khăn và động viên em trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này

Nha Trang, ngày… tháng… năm…

Người thực hiện

Nguyễn Bá Duy

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Bá Duy Lớp: 56TP-1

Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Tên đề tài: “Nghiên cứu chế biến trà hòa tan từ bột hỗn hợp chất chiết thu nhận từ

rong mơ Ninh Thuận”

Số trang: 60 Số chương: 03 Số tài liệu tham khảo: 27

Hiện vật: Quyển đề tài tốt nghiệp

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận:……

Nha Trang, ngày … tháng…… năm 2018

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ii

LỜI CẢM ƠN iii

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH ix

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xi

MỞ ĐẦU 1

1.1 TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN 2

1.1.1 Phân loại rong biển 2

1.1.2 Sản lượng rong biển trên thế giới 4

1.1.3 Ứng dụng của rong biển 4

1.2 TỔNG QUAN VỀ RONG MƠ 6

1.2.1 Sự phân bố của rong mơ 6

1.2.2 Đặc điểm hình thái của rong mơ 7

1.2.3 Thành phần hóa học của rong mơ 8

1.2.4 Điều kiện sinh trưởng và phát triển của rong mơ 9

1.2.5. Giới thiệu chi rong mơ Sargassum 9

1.3 CÁC HỢP CHẤT CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC CAO TRONG RONG MƠ 11

1.3.1 Fucoidan 11

1.3.1.1 Giới thiệu về fucoidan 11

1.3.1.2 Cấu trúc của fucoidan 12

1.3.1.3 Thành phần của fucoidan trong rong mơ 14

1.3.1.4 Hoạt tính sinh học của fucoidan 15

1.3.1.5 Một số ứng dụng của fucoidan 18

1.3.2 Phlorotannin 20

1.3.2.1 Giới thiệu về phlorotannin 20

1.3.2.2 Cấu trúc phlorotannin và thành phần trong trong mơ 20

1.3.2.3 Hoạt tính sinh học của phlorotannin 22

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ RONG NÂU TRÊN THẾ GIỚI 23

1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ RONG NÂU TRONG NƯỚC 24

1.6 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT 25

1.6.1 Cơ sở của quá trình tách chiết 25

1.6.2 Giới thiệu môt số phương pháp chiết 26

1.6.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết 26

1.7 KHÁI NIỆM VỀ KỸ THUẬT KHUẾCH TÁN LÀM GIÀU 28

1.8 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SẢN XUẤT TRÀ HÒA TAN 29

1.8.1 Lịch sử, hiện trạng và tiềm năng của sản phẩm trà hòa tan 29

1.8.2 Nguyên tắc làm trà hòa tan 30

CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 31

2.1.1 Rong mơ nguyên liệu 31

2.1.2 Các phụ gia sử dụng 31

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.2.1 Phương pháp phân tích 31

2.2.1.1 Xác định hàm lượng fucoidan 31

2.2.1.2 Xác định hàm lượng Phlorotannin 32

2.2.1.3 Phương pháp xác định độ ẩm 32

2.2.1.4 Phương pháp phân tích vi sinh 32

2.2.1.5 Phương pháp định lượng một số thành phần khác 32

2.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 33

2.3 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 36

2.3.1 Hóa chất 36

2.3.2 Thiết bị chủ yếu sử dụng trong đồ án 36

2.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 37

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 ĐÁNH GIÁ DỊCH CHIẾT CÁC CHẤT TỰ NHIÊN TỪ RONG MƠ BẰNG NƯỚC VÀ BẰNG ETHANOL 38

3.2 THU NHẬN CÁC CHẤT TỰ NHIÊN TỪ RONG MƠ VÀ SẤY PHUN TẠO BỘT CÁC CHẤT TỰ NHIÊN 44

3.2.1 Chiết rút các chất tự nhiên từ rong mơ bằng nước 44

3.2.2 Sấy phun dịch chiết 45

3.3 THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG BỘT SẤY PHUN TỪ DỊCH CHIẾT RONG MƠ TRONG SẢN XUẤT TRÀ HÒA TAN 47

3.3.1 Xác định tỷ lệ đường Aspartame 47

3.3.2 Xác định tỷ lệ bổ sung acid ascorbic thích hợp 48

3.4 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT TRÀ HÒA TAN TỪ BỘT SẤY PHUN CÁC CHẤT CHIẾT TỪ RONG MƠ VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 50

3.4.1 Đề xuất quy trình sản xuất trà hòa tan từ bột sấy phun các chất chiết từ rong mơ 50

3.4.2 Sản xuất thử sản phẩm trà hòa tan và đánh giá chất lượng sản phẩm 52

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

PHỤ LỤC 60

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của fucoidan từ một số loài rong 14

Bảng 3.1 Kết quả phân tích hàm lượng phlorotannin thu nhận từ rong mơ ở các nhiệt độ và dung môi chiết khác nhau 38

Bảng 3.2 Kết quả phân tích hàm lượng fucoidan thu nhận từ rong mơ ở các nhiệt độ và dung môi chiết khác nhau 41

Bảng 3.3 Kết quả phân tích hàm lượng fucoidan và phlorotannin chiết rút trong nước từ rong mơ Sargassum polycystum 45

Bảng 3.4 Kết quả sấy phun tạo bột các chất sinh học từ rong mơ 45

Bảng 3.5 Kết quả phân tích thành phần kim loại nặng sản phẩm 46

Bảng 3.6 Kết quả phân tích vi sinh của sản phẩm 46

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của tỷ lệ đường Aspartame đến chất lượng cảm quan của sản phẩm trà hòa tan 48

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của tỷ lệ Acid ascorbic đến chất lượng cảm quan trà hòa tan 49

Bảng 3.9 Tỷ lệ phối chế các thành phần tạo trà hòa tan 50

Bảng 3.10 Kết quả đánh giá chỉ tiêu hoá lý sản phẩm trà rong mơ hòa tan 53

Bảng 3.11 Kết quả đánh giá trạng thái cảm quan sản phẩm trà hòa tan 53

Bảng 3.12 Kết quả đánh giá tổng điểm cảm quan chung của sản phẩm trà rong mơ hoà tan 53

Bảng 3.13 Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm trà hòa tan 54

Bảng 3.14 Kết quả sơ bộ tính toán chi phí nguyên vật liệu sử dụng trong sản xuất trà hòa tan 54

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hình dạng và đặc điểm cấu tạo chung của rong mơ 7

Hình 1.2 Hình ảnh thực tế loài rong Sargassum mcclurei 10

Hình 1.3 Hình dạng thực tế loài rong Sargassum serratum 10

Hình 1.4 Hình dạng thực tế loài rong Sargassum polycystum 11

Hình 1.5 Cấu trúc fucoidan từ Fucus serratus L 13

Hình 1.6 Cấu trúc fucoidan từ Laminaria saccharina 13

Hình 1.7 Cấu trúc fucoidan từ Ascophyllum nodosum 14

Hình 1.8 Thực phẩm chức năng ứng dụng fucoidan điều trị ung thư dạ dày 19

Hình 1.9 Sản phẩm Sữa chua và nước yến có bổ sung fucoidan 20

Hình 1.10 Cấu trúc các loại phlorotannin được hình thành từ đơn phân phloroglucinol 21

Hình 1.11 Mô hình phlorotannin liên kết cộng hóa trị với acid alginic của màng tế bào rong Nâu 22

Hình 1.12 Sơ đồ mô tả nguyên lý chiết theo phương pháp khuyết tán làm giàu 29

Hình 1.13 Sơ đồ mô tả nguyên lý chiết theo phương pháp ngâm chiết thường 29

Hình 2.1 Hình ảnh rong mơ Sargassum polycystum 31

Hình 2.2 Sơ đồ chiết hợp chất từ rong mơ 33

Hình 2.3 Rong tươi sau khi sấy khô 34

Hình 2.4 Rong đã nghiền thành dạng bột 35

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 36

Hình 2.6 Hình ảnh về hệ thống máy sấy phun sương KBC-SP-2 37

Hình 3.1 Sự thay đổi hàm lượng phlorotannin trong các mẫu chiết bằng các dung môi khác nhau ở nhiệt độ 40oC (mẫu 1 và mẫu 5) 39

Hình 3.2 Sự thay đổi hàm lượng phlorotannin trong các mẫu chiết bằng các dung môi khác nhau ở nhiệt độ 50oC (mẫu 2 và mẫu 6) 40 Hình 3.3 Sự thay đổi hàm lượng phlorotannin trong các mẫu chiết bằng các dung môi khác nhau ở nhiệt độ 60oC (mẫu 3 và mẫu 7) 40 Hình 3.4 Sự thay đổi hàm lượng phlorotannin trong các mẫu chiết bằng các dung môi khác nhau ở nhiệt độ 70oC (mẫu 4 và mẫu 8) 40 Hình 3.5 Sự thay đổi hàm lượng fucoidan trong các mẫu chiết bằng các dung môi khác nhau ở nhiệt độ 40oC (mẫu 1 và mẫu 5) 42 Hình 3.6 Sự thay đổi hàm lượng fucoidan trong các mẫu chiết bằng các dung môi khác nhau ở nhiệt độ 50oC (mẫu 2 và mẫu 6) 42 Hình 3.7 Sự thay đổi hàm lượng fucoidan trong các mẫu chiết bằng các dung môi khác nhau ở nhiệt độ 60oC (mẫu 3 và mẫu 7) 42 Hình 3.8 Sự thay đổi hàm lượng fucoidan trong các mẫu chiết bằng các dung môi khác nhau ở nhiệt độ 70oC (mẫu 4 và mẫu 8) 43 Hình 3.9 Hình ảnh bột các chất sinh học từ rong mơ sấy phun từ dịch chiết trong nước 47 Hình 3.10 Quy trình chế biến trà hòa tan từ bột sấy phun các chất chiết từ rong mơ 51

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

C2 : Vị trí cacbon số 2

Da : Dalton

DM: Dung môi

HIV : Human immunodeficiency virus

NK : Natural killer (cell) - tế bào tiêu diệt tự nhiên

NL: Nguyên liệu

UV-VIS : Utralviolet- Visible

MỞ ĐẦU

Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới với hơn 3.200 km bờ biển trải dài từ Bắc xuống Nam và diện tích mặt nước rộng hơn 1.000.000 km2 là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển khai thác chế biến thủy sản, trong đó có rong biển Biển Việt Nam

có nguồn tài nguyên rong biển, trong đó có rong nâu rất đa dạng và phong phú Theo số liệu điều tra chưa đầy đủ, hiện biển nước ta có khoảng 147 loài rong nâu Ở Việt Nam,

chi rong mơ (Sargassum) thuộc họ rong mơ (Sargassaceae) được biết là chi rong có

sản lượng lớn và có giá trị cao, do chi rong này có chứa nhiều hoạt chất sinh học có giá trị như fucoidan, laminaran, alginate, phlorotannin,

Hiện trong nước đã có một số công trình nghiên cứu chiết rút các chất có hoạt tính sinh học từ rong mơ Tuy nhiên việc nghiên cứu tách chiết các chất từ rong mơ chủ yếu

là thực hiện theo hướng nghiên cứu trên một hợp chất đơn lẻ dẫn tới việc lãng phí nguồn tài nguyên Để tận dụng các chất chiết có sẵn trong dịch chiết và làm cho quy trình sản

xuất đơn giản để sản phẩm có giá thành thấp, em được giao thực hiện đề tài: “Nghiên

cứu chế biến trà hòa tan từ bột hỗn hợp chất chiết thu nhận từ rong mơ Ninh Thuận”

Mục tiêu đề tài: Tạo ra sản phẩm trà hòa tan từ hỗn hợp bột thu được từ dịch chiết

rong mơ Ninh Thuận

Nội dung thực hiện:

1) So sánh đánh giá dịch chiết các chất tự nhiên từ rong mơ bằng nước và bằng ethanol

2) Thu nhận dịch chiết từ rong mơ và sấy phun tạo bột các chất tự nhiên từ rong mơ 3) Thử nghiệm tạo trà hòa tan từ bột các chất tự nhiên từ rong mơ đã tạo được

Do bước đầu tiếp cận với nghiên cứu khoa học và kiến thức của bản thân còn hạn chế, nên báo cáo này chắc hẳn không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được các góp ý của quý thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để báo cáo thêm hoàn chỉnh Em xin chân thành cám ơn các ý kiến góp ý cho đề tài

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN

Rong biển tên khoa học là marine-alage, marine plant hay seaweed Rong biển là thực vật thủy sinh có đời sống gắn liền với nước Chúng có thể đơn bào, đa bào sống thành quần thể, có kích thước hiển vi hoặc có thể dài hàng chục mét Hình dạng có thể

là hình cầu, hình sợi, hình phiến lá hay hình thù rất đặc biệt

Rong biển là loại thực vật biển quý giá được dùng làm nguyên liệu chế biến thành các sản phẩm có giá trị trong công nghiệp và thực phẩm Từ lâu rong biển được

đã được coi là đối tượng nghiên cứu của nhiều nước trên thế giới Ở nước ta trữ lượng rong biển rất lớn, là nguồn tài nguyên biển vô cùng phong phú, rong biển chiếm vị trí quan trọng trong lĩnh vực kinh tế biển Việt Nam Rong biển đã được sử dụng từ rất sớm, khoảng 2700 năm trước công nguyên ở Trung Quốc, 600 năm trước công nguyên, rong biển đã được chế biến thành một món ăn quý chủ yếu được sử dụng trong triều đình và chỉ hoàng tộc, khách của hoàng thân mới được thưởng thức Ngoài ra, rong biển cũng

đã được sử dụng để điều chế các chất như Iod, xà phòng, KCl, than hoạt tính, Agar, Alginate, Carageenan…

Rong biển đúng là một thực phẩm giá trị dinh dưỡng cao Người ta có thể dùng rong biển như là thực phẩm chức năng, giúp chữa bệnh: người bị bướu giáp đơn thuần

do rong biển có nhiều i-ốt, người béo phì, đái tháo đường vì thành phần alga alkane mannitol cho rất ít calo năng lượng, làm thực phẩm cho người tăng huyết áp, xơ vữa động mạch do rong biển có tác dụng chống vón tiểu cầu, cho trẻ còi xương nhờ rong chứa nhiều can-xi và gần đây nhiều nhà khoa học Nhật Bản cho rằng rong biển có khả năng thải độc và chống nhiễm phóng xạ Rong biển còn được sử dụng chữa trị ung thư theo các bài thuốc gia truyền kết hợp với các thuốc khác và polyphenol trong rong nâu cũng được dùng làm trà chống lão hóa

1.1.1 Phân loại rong biển

Nước ta có trữ lượng rong biển lớn và phong phú, trong đó rong Đỏ và rong Nâu

là hai đối tượng được nghiên cứu với sản lượng lớn và được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp và đời sống Tùy thuộc vào thành phần cấu tạo, thành phần sắc tố, đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh sản mà rong biển được chia thành 9 ngành sau [1]:

1) Ngành rong Lục (Chlorophyta)

2) Ngành rong Trần (Englenophyta)

3) Ngành rong Giáp (Pyrophyta)

4) Ngành rong Khuê (Bacillareonphyta)

5) Ngành rong Kim (Chrysophyta)

6) Ngành rong Vàng (Xantophyta)

7) Ngành rong Nâu (Phaecophyta)

8) Ngành rong Đỏ (Rhodophyta)

9) Ngành rong Lam (Cyanophyta)

Trong đó, ba ngành có giá trị kinh tế cao là rong Lục, rong Nâu, rong Đỏ [1]

Ngành rong Lục (Chlorophyta) : có trên dưới 360 chi và hơn 5700 loài, phần lớn

sống trong nước ngọt, nét đặc trưng của loài rong này là có màu lục Rong Lục trên thế giới chủ yếu phân bố tập trung tại Philippin, tiếp theo là Hàn Quốc, kế tiếp là Indonesia,

Nhật Bản và ít hơn là ở Việt Nam với các loài Caulerpa racemosa, Ulva reticulata, Ulva lactuca [1]

Ngành rong Nâu (Phaecophyta): có trên 190 chi, hơn 900 loài, phần lớn sống ở

biển, số chi, loài tìm thấy trong nước ngọt không nhiều lắm Rong Nâu phân bố nhiều nhất ở Nhật Bản, tiếp theo là Canada, Việt Nam, Hàn Quốc, Alaska, Ireland, Mỹ, Pháp,

Ấn Độ, kế tiếp là Chile, Achentina, 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 [1]

Ngành rong Đỏ (Rhodophyta): rong Đỏ là những loại rong biển khi tươi có màu

hồng lục, hồng tím, hồng nâu Khi khô tùy theo phương pháp chế biến chuyển sang màu nâu hay nâu vàng đến vàng Rong Đỏ có 2500 loài, gồm 400 chi, thuộc nhiều họ, phần lớn sống ở biển Rong Đỏ phân bố nhiều ở Việt Nam Sau đó cùng với số lượng loài tương đương nhau ở Nhật Bản, Chile, Indonesia, Philippin, Canada, Hàn Quốc tiếp theo sau là Thái Lan, Brazil, Pháp, Bồ Đào Nha, Trung Quốc, Hawaii, Myanmar, Nam Phi,

ít hơn nữa là Anh, Bangladesh, Caribbe, Ireland, Peru, Tây Ban Nha, Achentina, Ấn Độ, Italy, Malaysia, Mexico, New Zealand, Mỹ sau hết là rải rác có mặt ở Iceland, Alaska, Kenya, Madagascar, Kiribati, Ai Cập, Israel, Ma rốc, Namibia, Tanzania [1]

1.1.2 Sản lượng rong biển trên thế giới

Rong Lục chủ yếu là của Nhật Bản khoảng 4.000 tấn khô với các chi như Enteromorpha, Monostroma, Ulva, trong đó nuôi trồng khoảng 2.500 tấn, kế tiếp là Hàn Quốc khoảng 1.000 tấn chi Enteromorpha, Philippines khoảng 800 tấn chi Caulerpa, gần như toàn bộ do nuôi trồng

Rong Đỏ chủ yếu là ở Pháp khoảng 600.000 tấn, chi Maerl, tiếp theo là Anh khoảng 200.000 tấn, chi Maerl, ít hơn là Chile khoảng 75.000 tấn gồm các chi Gracilaria, Gigatina, Gelidium Nhật Bản khoảng 65.000 tấn, trong đó khoảng 60.000 tấn là do nuôi trồng, gồm các chi Porphyra và Gelidium Philippines khoảng 40.000 tấn do nuôi trồng bao gồm chi Euchuema và Kapaphycus Hàn Quốc cũng có sản lượng tương đương với chi Porphyra, tiếp đến là Trung Quốc với khoảng 31000 tấn chủ yếu là Porphyra, Indonesia khoảng 26000 tấn chi Euchuema và Gracilaria…

Việt Nam khoảng 2.000 tấn chi Gracilaria 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 1.000 tấn Laminaria, Udaria, Cladosiphon, Na Uy khoảng 40.000 tấn, Chile khoảng 27.000 tấn…

1.1.3 Ứng dụng của rong biển

Rong biển ngày càng được sử dụng nhiều trên thế giới và được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau

• Trong thực phẩm:

Đối với ngành công nghiệp thực phẩm thì rong biển được sử dụng rất nhiều như dùng để sản xuất agar, carageenan, alginate… các chất này được dùng để tạo ra sản phẩm trực tiếp hoặc dùng làm các chất phụ gia không thể thiếu trong ngành công nghiệp thực phẩm Rong biển còn được chế biến thành các sản phẩm rong đông lạnh, rong khô

để xuất khẩu hay đồ hộp rong biển, mứt rong, nước giải khát rong biển, trà hòa tan và trà túi lọc rong biển Một lĩnh vực tiềm năng khác có thể sử dụng rong biển là bảo quản thực phẩm Nguồn iode và chất xơ phong phú trong rong biển có thể giúp cải thiện chất lượng thực phẩm Ngoài ra rong biển còn được sử dụng trực tiếp trong các bữa ăn hàng ngày, chúng được chế biến thành các món ăn ngon phục vụ cho nhu cầu dinh dưỡng của con người như: chè rong biển, canh rong biển, gỏi rong biển…

• Trong công nghiệp:

Rong biển có rất nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp như công nghiệp dệt, công nghiệp giấy, công nghệ mỹ phẩm

- Hợp chất alginate trong rong biển được ứng dụng trong công nghiệp dệt vì chúng

có độ nhớt cao, có tính đàn hồi tốt, bóng nên khi người ta dùng hồ vải cho sợi bền, giảm bớt tỉ lệ đứt, nâng cao hiệu suất dệt

- Hợp chất carageenan trong rong biển là môi trường cố định enzyme, là chất xúc tác trong công nghệ tổng hợp và chuyển hóa các chất khác Hợp chất này được bổ sung vào dung dịch sơn nước để tạo độ đồng nhất, khả năng nhũ hóa tốt hơn cho sơn; bổ sung vào kem đánh răng để chống lại sự tách lỏng, tạo các đặc tính tốt cho sản phẩm Ngoài

ra chúng còn được ứng dụng trong công nghiệp sợi nhân tạo, phim ảnh, sản xuất giấy [1]

- Tại Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang đã chứng minh rong biển cũng là một nguyên liệu dùng để sản xuất cồn Từ rong biển người ta có thể sản xuất ra 19.000 lít cồn, tức là gấp 5 lần năng xuất sản xuất cồn từ ngô, và gấp 2 lần năng xuất sản xuất cồn từ mía đường Trong khi ngô hay mía đường đều đòi hỏi những diện tích canh tác và lượng nước ngọt lớn, cạnh tranh với các nguồn lực trong công nghiệp Riêng rong biển lại có thể sinh trưởng trong nước mặn, có hàm lượng đường cao, chỉ cần sử dụng một ít diện tích mặt nước ở các vùng ven biển là có thể nuôi trồng được rong để sản xuất cồn [3]

• Trong y học:

Trong biển có nhiều chủng loại và là thực phẩm rất tốt cho sức khỏe, có thể dự trữ được trong nhiều năm Rong biển đã dần trở nên phổ biến ở nhiều nước trên thế giới Trong y học, alginate trong rong biển được dùng làm chất trị bệnh nhiễm phóng

xạ Trong công nghệ bào chế thuốc thì alginate natri được sử dụng làm chất ổn định, làm vỏ bọc thuốc, làm chất phụ gia chế tạo các loại thức ăn kiêng Trong nha khoa thì dùng acid alginate thay thạch cao để làm khuôn răng, nó giúp giữ hình răng chính xác Dựa vào tính chất là carrageenan mang điện tích âm nên được ứng dụng trong việc điều chế thuốc loét dạ dày và đường ruột

Hiện nay với hoạt chất đang được nghiên cứu chiết xuất tại Việt Nam có tác dụng

rất lớn trong y học là fucoidan Fucoidan là một hợp chất có nhiều trong rong Nâu Các nghiên cứu hiện đại đã chỉ ra rằng fucoidan có trong rong Nâu chính là chìa khóa lý giải

bí mật về sự khỏe mạnh và trường thọ Từ lâu cộng đồng dân cư các vùng biển đảo khắp nơi trên thế giới đã được thụ hưởng khi sử dụng rong biển trong ẩm thực truyền thống

và chăm sóc sức khỏe Fucoidan đã được giới y học chú ý và trở thành hợp chất được xem là giá trị nhất của đại dương bởi các tác dụng thần kỳ của nó Theo các sản phẩm trên thị trường thế giới thì fucoidan có thể hỗ trợ điều trị được rất nhiều chứng bệnh như chống ung thư, kháng khuẩn và kháng virut, giảm cholesterol và trị huyết áp, ổn định đường huyết, điều trị viêm loét dạ dày…

1.2 TỔNG QUAN VỀ RONG MƠ

1.2.1 Sự phân bố của rong mơ

Theo số liệu nghiên cứu nguồn lợi rong mơ có giá trị ở vùng biển Quảng Nam, Đà Nẵng, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Định cho thấy khu vực miền Trung và Nam Trung

Bộ trữ lượng rong lớn nhất và cho chất lượng cao Rong mơ phân bố ở vùng biển Quảng Nam - Đà Nẵng không nhiều so với vùng biển Khánh Hòa và Ninh Thuận Diện tích rong Nâu tại vùng biển Quảng Nam - Đà Nẵng khoảng 190.000 m2 Trữ lượng rong mọc tại chỗ có thể thu được vào tháng 4 khoảng hơn 800 tấn rong tươi Vùng biển Khánh Hòa là vùng có diện tích rong mơ mọc cao nhất trong các tỉnh điều tra, tổng diện tích rong lên tới 2 triệu m2, trữ lượng khai thác được hàng năm có thể ước tính hơn 11.000 tấn rong tươi [1]

Theo kết quả điều tra trước đây của Viện Hải Dương học Nha Trang về nguồn lợi

thủy sản thì vùng biển Ninh Thuận có 188 loài rong biển Trong đó rong mơ Sargassum khoảng 18 loài, có trữ lượng lớn nhất Các loài phổ biến ở Ninh Thuận như S oligocystum, S polycystum, S mcclurei, S crassifolium, S microcystum… Mùa vụ khai

thác tự nhiên từ tháng 2 đến tháng 5 hàng năm, trữ lượng ước tính hơn 6000 tấn rong tươi [1]

Về rong mơ Việt Nam, năm 1790 Loureiro là tác giả đầu tiên để ý đến một số loài rong mơ nhưng chỉ mô tả sơ lược, không hình vẽ trong thực vật chí Đông Dương “Flora Cochinchinensis” Năm 1837 cuộc thám hiểm bờ biển Việt Nam được thực hiện trên tàu

“La Bonite”, Gaudichaud đã thu được một loài Turbinaria và 4 loài Sargassum, sau đó

Busseuil thu thêm 4 loài nữa Mãi đến năm 1954 Dawson đến làm việc tại Viện Hải Dương Học Nha Trang có mô tả thêm 2 loài Toàn bộ các mẫu vật đó hiện nay đều không còn lưu giữ tại Việt Nam Giáo sư Phạm Hoàng Hộ năm 1961 trong luận án đã

mô tả 15 loài, đến năm 1967 mô tả được 41 loài Ở miền bắc, Nguyễn Hữu Dinh trong luận án năm 1972 mô tả được 22 loài, nếu so với rong miền Nam đã bổ sung được 9 loài cho hệ rong mơ Việt Nam Năm 1992 Nguyễn Hữu Đại trong luận án đã mô tả 52 loài

và trong “Rong mơ Việt Nam nguồn lợi và sử dụng” 1997 đã mô tả 68 loài [2]

1.2.2 Đặc điểm hình thái của rong mơ

Trong số các rong biển của ta, rong mơ có những đặc điểm hình thái hết sức đặc sắc, rất giống với thực vật bậc cao Ngoài ra, đặc điểm hình thái đặc biệt của chi rong này là hệ thống phao hay túi khí Vị trí, hình dạng và sự sắp xếp của chúng rất khác nhau trong các loài [2]

Hình 1.1 Hình dạng và đặc điểm cấu tạo chung của rong mơ [2]

Rong mơ là loại rong to mọc thành bụi, gồm vài chục chính quanh nhánh, nhánh mang phiến dạng của lá, phiến có răng mịn giống như lá mơ do đó có tên là rong lá mơ hay gọi tắt là rong Mơ Hầu như các loài rong mơ đều có phao, tuy nhiên số lượng và kích thước của các phao khác nhau Phao có dạng hình cầu hay trái xoan, đường kính

của phao nhỏ khoảng 0,5-0,8 mm, phao lớn khoảng 5-10 mm [2]

1.2.3 Thành phần hóa học của rong mơ

a) Sắc tố

Sắc tố trong rong là diệp lục tố (chlorophyl), sắc tố màu nâu (fucoxanthin), sắc tố

đỏ (caroten) Tùy theo tỉ lệ các loại sắc tố mà rong có màu từ nâu – vàng nâu – nâu đậm – vàng lục, nhìn chung sắc tố của rong nâu khá bền

b) Gluxit

• Monosaccharide: Monosaccharide quan trọng của rong nâu là đường mannitol được Stenhouds phát hiện ra năm 1884 sau đó được Kylin chứng minh thêm (1913) Monosaccharide tan được trong alcol, dễ tan trong nước có vị ngọt, hàm lượng

từ 14% đến 25% trọng lượng rong khô tùy thuộc vào hoàn cảnh địa lý nơi sinh sống [1]

• Polysaccharide:

Bao gồm các hợp chất sau đây:

 Alginate: là một polysaccharide tập trung ở giữa vách tế bào, là thành phần chủ yếu tạo nên tầng phía ngoài của màng tế bào rong nâu Hàm lượng alginate trong các loại rong nâu khoảng 2-4% so với rong tươi và 13-15% so với rong khô Hàm lượng này tùy thuộc vào từng loài rong và vị trí địa lý môi trường mà rong sinh sống Các loài rong nâu ở vùng biển miền Trung Việt Nam có hàm lượng này là cao nhất, dao động từ 12,3-35,9% Turbinaria ornata [1]

 Fucoidan: là sulfate polysaccharide dị hợp Hàm lượng khoảng 8-10% rong khô tuyệt đối Fucoidan có tính chất gần giống với alginate

 Laminaran: là tinh bột của rong nâu Laminaran thường ở dạng bột không màu, không mùi và có hai loại là loại hòa tan trong nước và loại không hòa tan trong nước Laminaran có hàm lượng từ 10-15% trọng lượng rong khô tùy thuộc vào loại rong nâu, vị trí địa lý và môi trường sinh sống Thường thì vào mùa hè hàm lượng laminaran giảm do phải tiêu hao cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cây rong [1]

 Cellulose: là thành phần tạo nên vỏ cây rong Hàm lượng này của rong nâu nhiều hơn so với rong đỏ

c) Protein

Protein của rong nâu không cao lắm nhưng khá hoàn hảo, do vậy rong nâu có thể

sử dụng làm thực phẩm, hàm lượng protein chiếm từ 8,05-22,14% so với trọng lượng rong khô tùy vào loài [1]

d) Chất khoáng

Hàm lượng các nguyên tố khoáng trong rong mơ thướng lớn hơn nước biển Có chứa nhiều nguyên tố khoáng vi lượng có giá trị cao, đặc biệt là Iod Iod trong rong thường kết hợp với protein tạo thành các phức hợp Iod hữu cơ như MonoIodInzodizin, DiIodInzodizin có giá trị cao trong y học như phòng bứu cổ Tổng lượng khoáng thay đổi rất lớn tùy theo loài Hàm lượng khoáng dao động từ 21,08-42,43% phụ thuộc vào loài, mùa vụ và thời kỳ sinh trưởng [1] [2]

1.2.4 Điều kiện sinh trưởng và phát triển của rong mơ

Rong mơ là một trong các loài rong biển sinh sống ở biển là chủ yếu

Rong mơ là loài mọc ở những vùng biển ấm nóng, trên nền đá vôi, san hô chết, nơi sóng mạnh và nước trong, nhất là các ven đảo Chúng mọc trên tất cả các loài vật bám cứng, trên vách đá dốc cứng, trên các bãi đá tảng Trên các bờ dốc đứng, chúng phân bố thành các đai hẹp ở các mức thủy triều thấp đến sâu khoảng 0,5m Đa số chúng thích mọc ở những nơi sóng mạnh, ở các đảo, bờ phía đông chúng mọc dày hơn bờ phía tây

Ở các bãi đá hướng ra biển khơi chúng phát triển mạnh và sinh lượng nhiều hơn Chúng sinh trưởng mạnh vào các tháng 2-3, đa số các loài có kích thước tối đa vào tháng 3 đến tháng 4 và hình thành cơ quan sinh sản, sau đó bị sóng biển nhổ, đánh tấp vào bờ và tàn lụi Đến tháng 7 các bãi rong đều trơ [2]

1.2.5 Giới thiệu chi rong mơ Sargassum

Rong mơ Sargassum được phân loại như sau:

Ngành: Ochrophyta/Phaeophyta

Lớp: Phaeophyceae

Bộ: Fucales

Họ: Sargassaceae

Chi: Sargassum

Một số loài rong mơ tiêu biểu như là: S serratum, S polycystum, S olygocystum

S mcclurei,…

Hình 1.2 Hình ảnh thực tế loài rong Sargassum mcclurei

Hình 1.3 Hình dạng thực tế loài rong Sargassum serratum

Hình 1.4 Hình dạng thực tế loài rong Sargassum polycystum

1.3 CÁC HỢP CHẤT CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC CAO TRONG RONG

MƠ

Rong mơ có chứa các thành phần hợp chất có hoạt tính sinh học rất cao, tiêu biểu

có giá trị cao nhất đó là: fucoidan, phlorotannin, alginate,… Dưới đây chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về chúng

1.3.1 Fucoidan

1.3.1.1 Giới thiệu về fucoidan

Fucoidan là thành phần tự nhiên được chiết xuất từ chất nhờn của rong nâu, những loài thuộc ngành rong này đều chứa nhiều chất dinh dưỡng quý giá, nhiều nguyên tố vi lượng, khoáng chất, và giàu polysaccharide Fucoidan là một trong 3 loại polysaccharide

có hoạt tính sinh học đáng lưu ý nhất

Fucoidan lần đầu tiên được Kylin mô tả và đặt tên vào năm 1913 Sau đó tác giả

đã tách chiết được fucoidin vào năm 1915 từ loài rong nâu Laminaria digitata, cho thấy

rằng methyl pentose có mặt trong dung dịch thuỷ phân [10] Fucoidan gần đây đã được giới y học chú ý đến vì không những giúp nâng cao khả năng miễn dịch cho cơ thể mà còn có khả năng chống ung thư

Hơn 40 năm sau Kylin, McNeely đổi tên fucoidin thành fucoidan vào năm 1959 Năm 1948 Vasseur tìm thấy methyl pentose sulfat cũng có trong các loài động vật nhuyễn thể dưới biển, mặc dù vậy cho mãi đến năm 1987 không có nghiên cứu cấu trúc nào cho dạng fucan sulfat của động vật này Theo IUPAC định nghĩa: tên của polysaccharide là tên của đường đơn được thay ‘-ose’ bằng ‘-an’ Vậy fucan sulfat là polymer của fucose sulfat, và thường chỉ dùng cho polysaccharide có fucose trong động vật, còn fucoidan dùng để mô tả polysaccharide sulfat tách chiết từ rong nâu, trong đó fucose khoảng chừng 20-60% [10]

1.3.1.2 Cấu trúc của fucoidan

Cấu trúc Fucoidan bao gồm một chuỗi đa đường phân tử có một số thành tố như đường glucose, galactose, xylose, mannose, và đặc biệt, thành phần chính là các phân

tử đường fucose

Kể từ khi Kylin phân lập fucoidan lần đầu tiên vào năm 1913, các cấu trúc của

fucoidan khác nhau từ rong nâu khác nhau Fucoidan từ một số loài rong nâu, ví dụ fucus vesiculosus, có thành phần hóa học đơn giản, chủ yếu được cấu tạo của fucose và sulfate

Nhưng các thành phần hoá học của hầu hết các fucoidan đều phức tạp Ngoài fucose và sulfate, chúng còn chứa các monosaccharide khác (mannose, galactose, glucose, xylose, vv…) và các acid uronic, thậm chí các acid acetyl và protein Hơn nữa, cấu trúc của fucoidan từ các loài rong nâu khác nhau thì khác nhau Mặc dù vậy, một số cấu trúc của fucoidans đã được làm sáng tỏ [10] Một số nghiên cứu gần đây cho các dạng khác của fucoidan đã được công bố, nói chung các cấu trúc đó bao gồm mạch chính có L-fucose liên kết ở các vị trí 1-2, 1-3, 1-4, và nhóm sulfat ở các vị trí C-2, C-3, C-4, thay đổi theo các loài khác nhau Fucoidan của rong biển có thể là mạch nhánh, trong phân tử có thể

có sự hiện diện của một số các gốc đường khác nhau và có thể có các gốc acetyl cũng như sulfat phân bố không theo một qui luật nào Do đó, cho đến nay việc mô tả hoàn chỉnh cấu trúc của fucoidan rong biển là việc vô cùng khó khăn [11]

Fucoidan chế biến từ fucus vesiculosus gồm 44,11% fucose, 26,3% sulfat và 31,1%

tro, cộng thêm một ít aminoglucose Trên cơ sở các kết quả của việc xử lý methyl hóa

và kiềm, Conchie và O'Neill đã tìm ra đơn vị thành phần chính là 1,2-α- fucose và hầu hết các nhóm sulfate được đặt tại vị trí C-4 của các đơn vị Fucose [10]

Dưới đây là một số ví dụ về cấu trúc của fucoidan được phân lập từ rong biển:

Hình 1.5 Cấu trúc fucoidan từ Fucus serratus L [11]

Hình 1.6 Cấu trúc fucoidan từ Ascophyllum nodosum [11]

Hình 1.7 Cấu trúc fucoidan từ Laminaria saccharina [11]

1.3.1.3 Thành phần của fucoidan trong rong mơ

Hàm lượng của fucoidan phụ thuộc vào loài rong, địa điểm và thời gian thu hái

Năm 1994, Koo đã công bố hàm lượng Fucoidan được phân lập từ các loài rong L religiosa, U pinnatifida, H fusiforme và S.fulvellum lần lượt là 2.7%; 6.7%; 2.5%;

1.6% [12]

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của fucoidan từ một số loài rong [10]

F vesiculosus Fucose, sulfate

F evanescens C.Ag Fucose / sulfate / acetate (1 / 1,23 / 0,36)

F distichus Fucose / sulfate / acetate (1 / 1,21 / 0,08)

F serratus L Fucose / sulfate / acetate (1/1 / 0,1)

Lessonia vadosa Fucose / sulfate (1 / 1,12)

Macrocytis pyrifera Fucose / galactose (18/1), sulfat

Pelvetia wrightii Fucose / galactose (10/1), sulfate

Undaria

pinnatifida (Mekabu) Fucose / galactose (1 / 1,1), sulfat

Ascophyllum nodosum Fucose (49%), xylose (10%), GlcA (11%), sulfat

Himanthalia

Lorea và Bifurcaria chia

hai đường

Fucose, xylose, GlcA, sulfate

Pavonia Padina Fucose, xylose, mannose, glucose, galactose,

sulfate

Laminaria angustata Fucose / galactose / sulfate (9/1/9)

Ecklonia kurome Fucose, galactose, mannose, xylose, GlcA, sulfate

Sargassum stenophyllum Fucose, galactose, mannose, GlcA, glucose,

xylose, sulfate

Adenocytis utricularis Fucose, galactose, mannose, sulfate

Hizikia fusiforme Fucose, galactose, mannose, xylose, GlcA, sulfate

Dictyota menstrualis Fucose / xylose / acid uronic / galactose / sulfate

(1 / 0,8 / 0,7 / 0,8 / 0,4) và (1 / 0,3 / 0,4 / 1,5 / 1,3)

Spatoglossum schroederi Fucose / xylose / galactose / sulfat (1 / 0.5 / 2/2)

1.3.1.4 Hoạt tính sinh học của fucoidan

a) Hoạt tính kháng đông tụ máu và kháng huyết khối

Fucoidan có rất nhiều hoạt tính sinh học, nhưng hoạt tính chống đông máu được nghiên cứu sớm nhất Theo Nishino và cộng sự, đã thử nghiệm hoạt tính chống đông

máu của fucoidan được phân lập từ các loài rong E Kurome, H.fusiforme, L.angustata var longissima kết quả cho thấy chúng có hoạt tính kháng đông tụ máu cao hơn so với

Heparin Hàm lượng sulfate có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính kháng đông tụ máu của

fucoidan từ một số loài rong (E.kurome, H.fusiforme, vv…), hàm lượng sulfate càng cao

thì hoạt tính kháng đông tụ càng lớn Vị trí của các nhóm sulfate trên các gốc đường cũng rất quan trọng với hoạt tính kháng đông tụ của fucoidan Fucoidan sulfate hóa ở vị trí C-2 hoặc C-2, C-3 thể hiện hoạt tính kháng đông tụ, trong khi đó nhóm sulfate ở vị trí C-4 không thể hiện hoạt tính này [10]

Trọng lượng phân tử fucoidan cũng có ảnh hưởng lên hoạt tính kháng đông tụ máu

của chúng Fucoidan tự nhiên từ Lessonia vadosa (Phaeophyta) có khối lượng phân tử

lớn (320.000 Da) có hoạt tính chống đông máu tốt hơn, trong khi các fucoidan đề polymer hóa có khối lượng phân tử nhỏ (32.000 Da) thể hiện hoạt động chống đông tụ máu yếu [10]

Như vậy, fucoidan có thể có nhiều ứng dụng tiềm năng như thuốc chống đông máu, thuốc chống huyết khối hoặc thực phẩm chức năng và nguyên liệu sinh học, y học

ít có tác dụng phụ

b) Hoạt tính chống ung thư và điều hòa miễn dịch

Hoạt tính chống khối u của nhiều polysaccharides đã được báo cáo trong những

năm gần đây Fucoidan của L japonica có thể ức chế tế bào gan QGY7703 vào giai

đoạn logarit, phù hợp kiềm chế tăng trưởng của khối u [10] Fucoidan được phát hiện

có khả năng ức chế sự phát triển và gây chết tế bào trong dòng tế bào u lympho

HS-Sultan của người.[13] Fucoidan từ các loài rong L saccharina, L digitata, F serratus,

F distichus và F vesiculosus có tác dụng khóa chặt tế bào ung thư vú MDAMB-231

ngăn kết dính với các tiểu cầu, tác dụng này có ý nghĩa quan trọng trong quá trình di căn khối u

Fucoidan từ rong L japonica có khả năng thúc đẩy sự phục hồi chức năng miễn

dịch trên các con chuột bị chiếu xạ Bên cạnh trực tiếp ức chế sự tăng trưởng của tế bào ung thư, fucoidan cũng có thể kiềm chế sự phát triển và sự khuếch tán của các tế bào khối u thông qua tăng cường hoạt động miễn dịch của cơ thể Fucoidan có thể trực tiếp giết chết các tế bào khối u, nó có tác dụng chống ung thư trực tiếp lên nhân tế bào HS-Sultan.[13] Fucoidan tăng số lượng đại thực bào, và làm trung gian khối u phá hủy thông qua tế bào T-helper loại 1 (Th1) và tế bào NK

c) Hoạt tính chống virus

Trong những năm gần đây, các thử nghiệm về hoạt tính kháng virus của fucoidan

đã được thực hiện bằng cả “in vitro” và “in vivo” yếu tố gây độc tế bào thấp của chúng

so với các thuốc kháng virus khác đang được quan tâm xem xét sử dụng trong y học lâm

sàng.[10] Fucoidan từ các loài rong Adenocytis utricularis, Undaria pinnatifida (Mekabu), Stoechospermum marginatum, Undaria pinnatifida, Cystoseira indica và Undaria pinnatifida cho thấy hoạt tính kháng virus HSV-1 và HSV-2 mà không gây độc

cho tế bào Vero Hơn nữa, fucoidan còn cho thấy hoạt tính ức chế chống lại sự tái tạo nhiều loại virus màng bao gây ra hội chứng suy giảm miễn dịch của người và virus cytomegalo (CMV)

Không có sự tương quan giữa virus và các đặc tính chống đông máu.[10] Một số fucoidans có hoạt tính chống virus nhưng không có hoạt động chống đông máu

d) Hoạt tính chống oxy hóa

Rất nhiều công bố cho thấy rằng fucoidan thể hiện hoạt tính oxy hóa quan trọng trong các thí nghiệm in vitro Nó là một chất chống oxy hóa tự nhiên tuyệt vời để ngăn ngừa các bệnh gây ra bởi các gốc tự do.[10] Tác dụng ức chế sự hình thành các gốc tự

do hydroxyl và gốc peoxit của fucoidan (homofucan) từ F.vesiculosus và fucan

(heterofucans) từ Padina gymnospora đã được nghiên cứu bởi Micheline và cộng sự, kết

quả cho thấy fucan có hoạt tính chống oxy hóa thấp so với fucoidan.[14]

e) Chống viêm

Năm 2007, Cumashi và cộng sự đã nghiên cứu hoạt tính chống viêm của fucoidan thu nhận được từ chín loài rong nâu Kết quả cho thấy tất cả fucoidan của 9 loài rong đều có khả năng ức chế sự tăng số lượng bạch cầu trên mô hình chuột bị viêm, hiệu quả chống viêm của fucoidan trong mô hình này không bị ảnh hưởng nhiều bởi hàm lượng của gốc fucose và sulfate cũng như các đặc tính cấu trúc khác của bộ khung mạch polysacarit của chúng.[15]

f) Giảm lipid trong máu

Fucoidan là hợp chất có hoạt tính tương tự như axít sialic, nó có thể làm tăng các điện tích âm của bề mặt tế bào đến mức có hiệu lực với sự tích tụ của cholesterol trong máu, kết quả làm giảm lượng cholesterol trong huyết thanh Các nghiên cứu cho thấy

fucoidan từ rong L japonica giảm đáng kể cholesterol toàn phần, triglyceride và

LDL-C mà không có tác dụng phụ gây tổn hại cho gan và thận Hoạt tính giảm lipid máu của fucoidan phụ thuộc vào trọng lượng phân tử của chúng, trọng lượng phân tử càng thấp thì hoạt tính càng cao.[6]

g) Bảo vệ gan

Fucoidan ngăn chặn tổn thương gan gây ra bởi concanavalin A bằng việc gián tiếp sinh ra interleukin (IL)-10 nội sinh và ức chế yếu tố tiền viêm (proinflammatory cytokine) ở chuột Một số nghiên cứu cho thấy fucoidan có thể là một chất chống xơ rất tốt nhờ sở hữu chức năng kép, cụ thể là: bảo vệ tế bào gan và ức chế sự tăng sinh tế bào gan hình sao

h) Bảo vệ dạ dày

Fucoidan từ Cladosiphon okamuranus tokida là một chất an toàn với khả năng bảo

vệ dạ dày Fucoidan như là một tác nhân chống viêm loét và ức chế kết dính với vi khuẩn Helicobacter pyroli (một loại vi khuẩn gây viêm loét dạ dày) Fucoidan từ rong

Cladosiphon okamuranus có khả năng ức chế sự tăng trưởng của tế bào ung thư dạ dày

nhưng không cho thấy bất kỳ ảnh hưởng nào lên tế bào bình thường.[10]

i) Tiềm năng điều trị trong phẫu thuật

Các đặc điểm về cấu trúc và anion của fucoidan là tương tự như của heparin Heparin kích thích sản xuất các yếu tố tăng trưởng tế bào gan (HGF), trong đó có vai

trò quan trọng trong việc tái tạo mô Fucoidan và oligosaccharide fucoidan có khả năng tương tự để kích thích sản xuất HGF như heparin và oligosaccharide heparin Do đó Fucoidan có thể hữu ích để bảo vệ các mô và nội tạng từ chấn thương khác nhau và các bệnh, thông qua cơ chế liên quan đến HGF Fucoidan đã được chứng minh để điều chỉnh những tác động của một loạt các yếu tố tăng trưởng thông qua các cơ chế được cho là tương tự như tác dụng của heparin Nó có các tính chất mà có thể mang lại lợi ích trong việc điều trị chữa lành vết thương

j) Bảo vệ thận

Oxalate, một trong những thành phần chủ yếu gây sỏi thận, được biết là gây ra các

gốc tự do làm hỏng màng thận Fucoidan từ F vesiculosus có thể làm giảm oxalat

Fucoidan có thể cải thiện quá trình chuyển đổi biểu mô-trung mô và xơ hóa thận trong adenine gây ra ở chuột suy thận mãn tính Các cao niệu bài tiết protein và plasma creatinine do cảm ứng của Heymann viêm thận đã được giảm đáng kể bởi fucoidan từ

L japonica bằng cách đặt nội khí quản Điều này chỉ ra rằng fucoidan có tác dụng bảo

vệ thận về hoạt động Heymann viêm thận và là một tác nhân điều trị đầy hứa hẹn cho viêm thận

k) Fucoidan với bệnh khớp

Trong năm 1995, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng fucoidan giúp đẩy mạnh việc tạo ra một chất được gọi là fibronectin có vai trò quan trọng trong việc giữ các khớp được bôi trơn và linh động Nghiên cứu phát hiện ra rằng sự có mặt của fucoidan đã góp phần cho việc sản xuất bình thường chất này gợi ý rằng việc bổ sung fucoidan có thể có tác dụng hữu ích trong việc tái tạo sụn cho các khớp đau

- Fucoidan Tongan Limu Moui của công ty AHD International, LLC, Mỹ có tác dụng trị tim mạch, chống lão hóa, tăng cường miễn dịch,…

- U-Fucoidan sản phẩm của tập đoàn Pharmaceutical Grade Nutritional & Dietary Anti-aging Supplements, Mỹ gây ra sự giáng hóa các tế bào ung thư,…

- Fucoidan của tập đoàn Qingdao Yijia Huayi Import & Export Co.,Ltd., Trung Quốc được sử dụng để phục hồi khả năng kháng ung thư, sản phẩm thuốc kháng virut, điều trị ung thư và tim mạch,…

- Best fucoidan 70% của công ty Doctor’best INC., Mỹ có tác dụng hỗ trợ điều trị ung thư, ngăn ngừa lão hóa, tăng cường hệ miễn dịch,…

Ở nước ta hiện nay, các sản phẩm fucoidan từ rong nâu Việt Nam đã xuất hiện trên thị trường dưới dạng thực phẩm chức năng hỗ trợ điều trị bệnh ung thư và viêm loét dạ dày do Công ty Cổ phần Fucoidan Việt Nam sản xuất là: FucoUmi, FucoAntiK và Fucogastro Ngoài ra, fucoidan cũng được sử dụng như một thành phần chức năng trong sản phẩm sữa chua fucoidan và nước yến fucoidan của Công ty Sannet Khánh Hòa Như vậy có thể thấy, fucoidan với rất nhiều hoạt tính sinh học thú vị cũng như tiềm năng ứng dụng hết sức rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống đang ngày càng thu hút sự quan tâm nghiên cứu mạnh mẽ của các nhà khoa học trên toàn thế giới

Hình 1.8 Thực phẩm chức năng ứng dụng fucoidan điều trị ung thư dạ dày

Hình 1.9 Sản phẩm Sữa chua và nước yến có bổ sung fucoidan

1.3.2 Phlorotannin

1.3.2.1 Giới thiệu về phlorotannin

Phlorotannin là hợp chất phenolic rất phổ biến trong rong nâu, thuộc nhóm hợp chất polyphenol Plorotannin là chất chuyển hóa thứ cấp, xuất hiện chủ yếu ở các mô, tại đó hàm lượng trong rong nâu từ 3,2 đến 5,2% so với trọng lượng rong khô [16] Phlorotannin là một trong những hoạt chất chống oxy hóa mạnh mẽ có nguồn gốc

từ rong mơ Phlorotannin có các đơn vị cơ bản là phloroglucinol trihydroxybenzene) với kích thước phân tử dao động rong khoảng 126 Da - 650 kDa và

(1,3,5-có các kiểu liên kết đặc trưng trong cấu trúc như: liên kết ether, liên kết phenyl, liên kết ether và liên kết phenyl, liên kết dibenzodioxin

1.3.2.2 Cấu trúc phlorotannin và thành phần trong trong mơ

Phlorotannin là các polyme của phloroglucinol (1,3,5-trihydroxybenzen) và có thể chiếm lên đến 15% trọng lượng khô của tảo nâu Các mối quan hệ của phenolic với chất phloroglucinol trong rong nâu lần đầu tiên được đề cập bởi Crato (1983) và sau đó nghiên cứu thêm ra rất nhiều các khối lượng phân tử của phlorotannin khác nhau từ 126

- 650 kDa,nhưng hầu hết thường thấy trong phạm vi 10 đến 100 kDa.[17]

Phlorotannin có thể chia thành sáu nhóm cụ thể: fucol, phlorethol, fucophlorrethol, fuhalol, isofuhalol, và eckol, đặc trưng bởi sự khác nhau trong bản chất của mối liên kết cấu trúc giữa các đơn vị phloroglucinol và số lượng của nhóm hydroxyl Phlorotannin được hình thành thông qua con đường acetate-malonat, cũng được biết đến như là con đường polyketide, trong một quá trình có thể liên quan đến một polyketide synthase - một loại enzym phức tạp.[17]

Trong rong mơ plorotannin có chức năng làm tăng tính liên kết và độ chắc cho thành tế bào, plorotannin tiết ra từ các tế bào cuối cùng tạo phức với acid alginic Các hợp chất phenol được liên kết bởi bốn loại liên kết: liên kết kị nước, liên kết hydro, liên kết ion và liên kết cộng hóa trị Liên kết giữa màng tế bào (acid alginic) và plorotannin

là liên kết este

Bức xạ có thể làm tổn thương tế bào rong do sự peroxide hóa lipid của màng tế bào Để ngăn chặn quá trình oxy hóa trong tế bào, phlorotannin được tổng hợp Phlorotannin hấp thu tia UV, chủ yếu là UVC và một phần UVB, với bức sóng cực đại tại 195nm và 265nm

Hình 1.10 Cấu trúc các loại phlorotannin được hình thành từ đơn phân

phloroglucinol

Hình 1.11 Mô hình phlorotannin liên kết cộng hóa trị với acid alginic của màng tế

bào rong Nâu

1.3.2.3 Hoạt tính sinh học của phlorotannin

Giống như các hợp chất polyphenolic, Phlorotannin đã được coi là tiềm năng mang lại lợi ích cho sức khỏe con người Phlorotannin hoạt động như một chất chống oxy hóa bằng cách góp phân tử hydro phản ứng với gốc tự do cao, do đó ngăn cản triệt để sự hình thành gốc tự do Khả năng chống oxy hóa phụ thuộc vào số lượng và sự sắp xếp các nhóm hydroxyl và mức độ cấu trúc của liên hợp, cũng như sự có mặt của electron cho và electron nhận trong nhóm thế vào cấu trúc vòng [18]

Ngày nay, hoạt tính sinh học đa dạng của Phlorotannin được báo cáo như sau:

- Phlorotannin được sử dụng làm chất chống oxy hóa, chống viêm và chống lão hóa Lão hóa ở cấp độ tế bào được đặc trưng bởi sự stress oxy hóa, viêm nhiễm và quá

trình lão hóa tế bào Phlorotannin chiết xuất từ rong nâu Ascophyllum nodosum, ở mức 0,2% đã ngăn cản tBHP sản xuất gây ra phản ứng oxy hóa Chiết xuất A.nodosum có

thể được sử dụng trong các công thức để điều trị chống lão hóa

- Phlorotannin từ tảo Nâu có tác dụng diệt khuẩn, chống lại vi khuẩn gây bệnh

truyền qua thực phẩm, methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) (9 chủng)

và Streptococcus pyogenes (một dòng vi khuẩn) đã được kiểm tra và so sánh với

catechin Các phlorotannin hiệu quả chống lại MRSA như chống lại các vi khuẩn khác được thử nghiệm Tại hai lần gấp 2 lần nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (Minimum

Bactericidal Concentration-MBC), tất cả các vi khuẩn Vibrio parahaemmolyticus đã bị

tiêu diệt trong vòng 4 giờ.[19]

- Phlorotannin có khả năng kháng nấm: chống lại hai loại nấm giống T.rubrum và C.albicans

- Ngoài ra Phlorotannin có tác dụng chống dị ứng, ức chế virut gây suy giảm miễn dịch của người (HIV-1), chống đái tháo đường…[17]

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ RONG NÂU TRÊN THẾ GIỚI

Rong nâu là nguồn nguyên liệu quý, với nhiều ứng dụng có ích, do đó việc nghiên cứu về các thành phần của rong biển, biện pháp thu nhận và sử dụng hiệu quả trên thế giới đã được chú ý và tiến hành từ rất lâu, và đã có rất nhiều công bố về nghiên cứu về lĩnh vực này

Trong một ấn bản năm 1995 của các nhà nghiên cứu chống ung thư, các nhà khoa học Nhật Bản báo cáo rằng Fucoidan ức chế sự lây lan của ung thư phổi Tương tự như vậy, các nhà khoa học Pháp đã phát hiện ra tác dụng chống khối u tương tự và tham khảo 'hiệu ứng chống tăng sinh' của Fucoidan trên các tế bào ung thư trong ấn bản Nghiên cứu chống ung thư năm 1993

Năm 1995, các nhà khoa học Rumani đã công bố rằng fucoidan có khả năng ức chế đáng kể sự phát triển của các vi khuẩn, trong khi đó lại khích thích hệ thống miễn dịch bằng cách tăng cường thực bào.[22][23]

Năm 2007, Cumashi và cộng sự đã nghiên cứu hoạt tính chống viêm của fucoidan thu nhận được từ chín loài rong nâu

Năm 2008, Li B, Lu F, Wei X và cộng sự, đã trinhd bày nghiên cứu: "Fucoidan: Cấu trúc và hoạt tính sinh học”.[10] Cùng năm, Hayashi K, Nakano T, Hashimoto M

và cộng sự đã trình bày nghiên cứu: "Tác dụng ngăn ngừa của fucoidan từ rong nâu

Undaria pinnatifida chống lại sự lây nhiễm virus gây lở herpes simplex (HSV)"

Năm 2003, Toshiyuki Shibata, Kohki Nagayama, Ryusuke Tanaka, Kuniko Yamaguchi và Takashi Nakamura đại học Kyushu Nhật Bản đã đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của phlorotannin từ loài Laminariaceae.[24]

Năm 2007, các tác giả Mayalen Zubia, Daniel Robledo, Yolanda FreilePelegrin đã chiết xuất phlorotannin và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của 48 loài tảo biển ở bờ biển Yucantan và Quintana Roo (Mecico) [21]

Năm 2008, Riitta Koivikko đã chiết tách hàm lượng phlorotannin từ các loại tảo nâu Dung môi được sử dụng là nước kết hợp với methanol, ethanol, acetone.[18] Năm 2011, Muhammad Tanvir Hossain Chowdhury, Issa Bangoura1, Ji-Young Kang, Nam Gyu Park, Dong-Hyun Ahn và Yong-Ki Hong đã nghiên cứu chiết phlorotannin bằng các dung môi khác nhau từ rong nâu Ecklonia Cava Cũng trong năm

2011, Yong-Xin Li, Isuru Wijesekara, Yong Li, Se-Kwon Kim, đã nghiên cứu chất phlorotannin và hoạt tính sinh học của nó từ rong nâu.[20]

Năm 2015, Ammar Altemimi, Ruplal Choudhry, Dennis G Watson, David A Lightfoot, đã nghiên cứu ảnh hưởng của sóng siêu âm đến hàm lượng và hoạt tính chống oxy hóa của phlorotannin từ rau bina

1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ RONG NÂU TRONG NƯỚC

Ở trong nước, các đề tài nghiên cứu về rong nâu đã bắt đầu từ những năm 60 của thế kỉ trước, nhưng nội dung nghiên cứu chủ yếu đi vào phân loại xác định đặc điểm hình thái, mô tả hoặc định danh các loại rong mới Các nghiên cứu của các giáo sư nước

ta thời kì đó như là GS Phạm Hoàng Hộ với các đề tài vào các năm 1961, 1969, 1985, Nguyễn Hữu Dinh với các báo cáo vào năm 1972 và với các cộng sự 1994, TS Nguyễn Hữu Đại với báo cáo vào năm 1992 đã tiến hành mô tả định danh hàng chục loài rong nâu khắp đất nước

Từ đầu những năm 2000 đến nay, với sự tiến bộ khoa học công nghệ và nhu cầu của xã hội, các nghiên cứu về rong nâu bắt đầu tiến hành về các mảng tinh chiết các hợp chất, đánh giá hoạt tính sinh học và ứng dụng thực tiễn trong các ngành thực phẩm và y dược Năm 2006, lần đầu tiên tại Việt Nam, Phân viện Khoa học Vật liệu tại Nha Trang (nay là Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang) đã đưa ra quy trình công nghệ chiết xuất và phân lập fucoidan từ rong nâu Việt Nam Đây là một quy trình công nghệ cao, sử dụng màng siêu lọc cho phép đồng thời cô đặc và loại bỏ tạp chất khỏi dung dịch fucoidan tại nhiệt độ phòng, nhờ vậy giữ nguyên được hoạt tính sinh học tự nhiên vốn có của chúng

Năm 2005 fucoidan từ rong nâu Việt Nam được nhóm nghiên cứu trên đưa đi khảo

sát hoạt tính độc tố tế bào tại Viện sinh học và công nghệ sinh học Hàn Quốc, kết quả

cho thấy fucoidan từ Sargassum ở Việt Nam có hoạt tính kháng tế bào ung thư vú

Năm 2006, các tác giả Nguyễn Duy Nhất, Bùi Minh Lý-phân viện Khoa học Vật liệu tại Nha Trang, Nguyễn Mạnh Cường, Trần Văn Sung-Viện Hóa học trong đề tài nghiên cứu “Phân lập và đặc điểm của fucoidan từ năm loài rong Mơ ở miền Trung” đã

sử dụng S.mcclurei để tách chiết và tinh chế fucoidan”

Năm 2007, nhóm nghiên cứu này cũng có 2 công bố về đặc điểm cấu trúc của 5 loài rong nâu phổ biến ở miền trung Năm 2008, nhóm nghiên cứu này cũng có công bố

về hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các phân đoạn fucoidan từ rong nâu Sargassum swartzii trên kết tủa với nhựa lỏng cetavlon cũng đã được khảo sát

Năm 2009, Đặng Xuân Cường đã nghiên cứu thành công việc thu nhận dịch chiết

kháng khuẩn chứa polyphenol/phlorotannin từ rong nâu Dictyota dichotoma

Năm 2010 đến nay, nghiên cứu xây dựng quy trình chiết tách và sàng lọc các chất phlorotannin có hoạt tính sinh học từ rong Nâu tại vùng biển Nam Trung Bộ đang được thực hiện bởi Trần Thị Thanh Vân và cộng sự

Năm 2012, công bố nghiên cứu thu nhận phlorotannin từ rong mơ (Sargassum) tại

Nha Trang-Khánh Hòa và thử nghiệm sử dụng phlorotannin làm thực phẩm chức năng chống oxy hóa đang được thực hiện bởi Đặng Xuân Cường dưới sự hướng dẫn của TS

Vũ Ngọc Bội và TS Trần Thị Thanh Vân.[5]

Ngoài ra có một số công bố về chiết tách và nghiên cứu biến động phlorotannin từ rong Nâu đã được công bố bởi Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang

Sự tích lũy và phân bố phlorotannin chống oxy hóa trong một số loài rong nâu

Sargassum Khánh Hòa theo thời gian sinh trưởng đã được công bố năm 2011

Năm 2011, Đặng Xuân Cường, Trần Thị Thanh Vân, Vũ Ngọc Bội đã ứng dụng

mô hình đáp ứng bề mặt Box-Behnken trong tối ưu hóa công đoạn chiết phlorotannin từ

rong Nâu (Sargassum aemulum Sonder) Khánh Hòa

1.6 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT

1.6.1 Cơ sở của quá trình tách chiết

Phương pháp chiết là phương pháp thu lấy một hay nhiều chất từ hỗn hợp đã tách biệt, cô lập và tinh chế các cấu tử có trong hỗn hợp thành những cấu tử riêng biệt Quá trình tách chiết bao gồm hai giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Dung môi thấm ướt lên bề mặt nguyên liệu, sau đó thấm sâu vào bên trong do quá trình thẩm thấu tạo ra dung dịch chứa các hợp chất Sau đó dung môi tiếp tục hòa tan các chất trên bề mặt bằng cách đẩy các bọt khí chiếm đầy trong các khe vách trống của tế bào

- Giai đoạn 2: Giai đoạn tiếp tục hòa tan các hoạt chất trong các ống mao dẫn của nguyên liệu nhờ vào dung môi đã thấm sâu vào các lớp bên trong

1.6.2 Giới thiệu môt số phương pháp chiết

- Chiết bằng phương pháp ngấm kiệt

- Chiết bằng phương pháp ngâm dầm

- Phương pháp tách chiết hồi lưu

- Phương pháp tách chiết lôi cuốn hơi nước

- Phương pháp chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn

- Phương pháp chiết sử dụng năng lượng vi sóng

- Phương pháp chiết sử dụng năng lượng sóng siêu âm

- Phương pháp chiết sử dụng chất lỏng ion

- Phương pháp chiết sử dụng áp lực thủy tĩnh cao

- Phương pháp chiết sử dụng enzyme

1.6.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết

a) Dung môi

Qua nhiều nghiên cứu cho thấy rằng với mỗi dung môi khác nhau thì khả năng chiết tách không giống nhau Một số yếu tố của dung môi có ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất là: độ phân cực, độ nhớt, sức căng bề mặt

- Độ phân cực của dung môi: dung môi kém phân cực thì dễ hòa tan những chất không phân cực, dung môi càng phân cực mạnh càng dễ hòa tan các chất phân cực

- Độ nhớt và sức căng bề mặt: độ nhớt càng thấp hoặc sức căng bề mặt càng nhỏ thì dung môi càng dễ thấm sâu vào nguyên liệu, không cản trở quá trình khuếch tán chất cần chiết Độ nhớt cao sẽ cản trở quá trình khuếch tán của chất chiết làm giảm hiệu quả