Nghiên cứu điều chế alginate khối lượng phân tử thấp dùng làm thực phẩm chức năng hỗ trợ phòng chống đông máu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG NGUYỄN VĂN THÀNH NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ ALGINATE KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP DÙNG LÀM THỰC PHẨM CHỨC NĂNG HỖ TRỢ PHÒNG CHỐNG ĐÔNG MÁU Chuyên ngành

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

NGUYỄN VĂN THÀNH

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ ALGINATE KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP DÙNG LÀM THỰC PHẨM CHỨC NĂNG HỖ TRỢ PHÒNG CHỐNG ĐÔNG MÁU

Chuyên ngành : Công nghệ chế biến thủy sản

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Một số kết quả trong luận

án này được tài trợ kinh phí từ Đề tài hợp tác quốc tế: “Polysaccharide sulfate từ

tảo nâu Việt Nam: Cấu trúc và hoạt tnh sinh học”, Mã số: VAST.HTQT.NGA 06/13-14,

thuộc chương trình hợp tác quốc tế giữa Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ

Nha Trang với Liên bang Nga, Đề tài “Cấu trúc và hoạt tnh sinh học của một vài ionic

Polysaccharide chiết tách từ tảo biển ở Nhật Bản và Việt Nam”, Mã số:

VAST.HTQT.NHATBAN.02/13-15, thuộc chương trình hợp tác quốc tế giữa Viện

Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang với Nhật Bản và Đề tài: “Nghiên cứu

điều chế dẫn xuất polyguluronat sunphat hóa trọng lượng phân tử thấp từ nguồn rong mơ Việt Nam để ứng dụng trong dược phẩm”, Mã số: VAST06.05/12-13 mà tôi là

một trong những thành viên tham gia thực hiện và đã được Chủ nhiệm đề tài đồng ýcho phép sử dụng trong báo cáo Luận án Các kết quả, số liệu nêu trong luận án làtrung thực, chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào

Khánh Hòa, Ngày tháng 3 năm 2019

NGHIÊN CỨU SINH

NGUYỄN VĂN THÀNH

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Luận án này,

Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủnhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm, Lãnh đạo khoa Sau Đại học sự kính trọng, niềm tựhào được học tập và nghiên cứu tại Trường trong những năm qua

Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được giành cho các thầy: PGS TS Vũ Ngọc Bội Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang và PGS TS Trần ThịThanh Vân - Nguyên Trưởng phòng Hóa phân tích - Viện Nghiên cứu và Ứng dụngCông nghệ Nha Trang đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quátrình thực hiện Luận án

-Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Bùi Minh Lý - người thầy

đã tận tình hướng dẫn, truyền cảm hứng, định hướng nghiên cứu cho tôi trong giaiđoạn đầu thực hiện Luận án này Vì lý do sức khỏe nên Thầy đã không thể tiếp tụchướng dẫn nghiên cứu

Xin chân thành cám ơn: Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Chủ nhiệm đề tài quốc tế, mã số:VAST.HTQT.NGA 06/13-14, VAST.HTQT.NHATBAN.02/13-15 và VAST06.05/12-

-13 đã hỗ trợ kinh phí để tôi hoàn thành Luận án có chất lượng

Xin cám ơn Lãnh đạo Trường Đại học Kiên Giang đã giúp đỡ và tạo điều kiện chotôi được đi học và hoàn thành Luận án này

Xin chân thành cám ơn các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên quýbáu để công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng

Đặc biệt, xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của: các cán bộ thuộc ViệnNghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang, Gia đình và bạn bè thân thiết đã giúp

đỡ, chia

sẻ cùng tôi trong quá trình nghiên cứu

Khánh Hòa, Ngày tháng 3 năm 2019

NGHIÊN CỨU SINH

NGUYỄN VĂN THÀNH

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .viDANH MỤC CÁC BẢNG viiDANH MỤC CÁC HÌNH viiiTÓM TẮT NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN .xi MỞĐẦU 1CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 41.1 NGUỒN LỢI RONG NÂU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 4

1.3 ĐIỀU CHẾ ALGINATE KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP 20

1.3.1 Các nghiên cứu trên thế giới điều chế alginate khối lượng phân tử thấp 20

1.3.2 Các nghiên cứu trong nước điều chế alginate khối lượng phân tử thấp 25

1.4 ỨNG DỤNG CỦA ALGINATE VÀ ALGINATE KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP 28

1.5 QUÁ TRÌNH ĐÔNG MÁU VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG ĐÔNG MÁU CỦA

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41

44

2.2.5 Phương pháp định lượng vi sinh vật 44

2.2.6 Phương pháp xác định hoạt tính chống đông máu và độc tính của SGS 44

2.2.7 Phương pháp bố trí thực nghiệm .47

2.3 HÓA CHẤT VÀ CÁC THIẾT BỊ CHỦ YẾU ĐÃ SỬ DỤNG 58

2.4 PHƯƠNG PHÁP THU THẬP VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 59

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 60

3.1 NGHIÊN CỨU SÀNG LỌC LOÀI RONG NÂU DÙNG CHO SẢN XUẤT FUCOIDAN VÀ SODIUM ALGINATE 60

3.1.1 Đánh giá hàm lượng fucoidan và sodium alginate ở một số loài rong nâu .60

3.1.2 Xác định thành phần hóa học cơ bản của rong nâu T ornata .66

3.2 NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA CÔNG ĐOẠN NẤU CHIẾT SODIUM ALGINATE TỪ RONG NÂU T ORNATA 70

3.3 NGHIÊN CỨU THU NHẬN SODIUM ALGINATE TỪ RONG NÂU VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SODIUM ALGINATE 83

3.3.1 Nghiên cứu xác định nồng độ ethanol kết tủa thu nhận sodium alginate 83

3.3.2 Đề xuất quy trình sản xuất sodium alginate từ rong nâu T ornata .84

3.3.3 Sản xuất thử và đánh giá chất lượng sản phẩm sodium alginate 87

3.3.4 Xác định khối lượng phân tử trung bình của sodium alginate .89

3.3.5 Xác định các đặc tính cấu trúc của sodium alginate thu nhận từ rong T ornata 92 3.4 NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ SODIUM ALGINATE KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP VÀ XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TÍNH CỦA SODIUM ALGINATE KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP .104

3.4.1 Xác định hàm lượng các sodium alginate khối lượng phân tử thấp .104

3.5 NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ SODIUM GULURONATE SULFATE (SGS) TỪ SODIUM

ALGINATE TÁCH CHIẾT TỪ RONG T.ORNATA VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA SGS

3.6.1 Đánh giá hoạt tính chống đông máu in vitro của SGS 131

3.6.2 Đánh giá độc tính của SGS trên chuột thí nghiệm 137

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 147

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 149

TÀI LIỆU THAM KHẢO 150 PHỤ LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

máu nội sinh)

cP : Centipoise (đơn vị đo độ nhớt)

DS : Degree of substitution (Độ thay thế)

FT-IR : Fourrier Transformation InfraRed spectroscopy (Quang

phổ hồng ngoại)

G : Guluronate (guluronic acid)

GPC : Gel Permeation Chromatography (Sắc ký thẩm thấu gel)

IR : InfraRed spectroscopy (Phổ hồng ngoại)

M : Mannuronate (mannuronic acid)

S mcclurei : Sargassum mcclurei

SMG : Sodium mannuronate - sodium guluronate

S polycystum : Sargassum polycystum

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam T

ornata : Turbinaria ornata

TT : Thrombin time (Thời gian đông máu chung)

v : Volume (Thể tích)

w : Weight (Khối lượng)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1 Thiết kế nghiên cứu độc tính của SGS 46

Bảng 2.2 Các tiêu chí đánh giá kết quả trong nghiên cứu độc tính của SGS 46

Bảng 3.1 Thành phần hóa học cơ bản của rong nâu T ornata 67

Bảng 3.2 Điều kiện thí nghiệm được chọn 70

Bảng 3.3 Kết quả ma trận thực nghiệm trực giao cấp I 71

Bảng 3.4 Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa theo hàm lượng sodium alginate .75

Bảng 3.5 Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa theo độ nhớt sodium alginate .80

Bảng 3.6 Hệ số của phương trình hàm đa mục tiêu 81

Bảng 3.7 Kết quả thí nghiệm tối ưu hàm đa mục tiêu 82

Bảng 3.8 Trạng thái chất lượng của sodium alginate 87

Bảng 3.9 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu lý hóa của sodium alginate 88

Bảng 3.10 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vi sinh của sodium alginate 88

Bảng 3.11 Kết quả phổ IR của sodium alginate từ rong nâu T ornata 93

Bảng 3.12 Kết quả phân tích phổ 13C-NMR của sodium alginate từ rong T ornata 96

Bảng 3.13 Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của sodium alginate từ rong T ornata 98

Bảng 3.14 Tương tác proton từ phổ 1H-1H COSY của sodium alginate từ rong Turbinaria ornata 100

Bảng 3.15 Khối lượng trung bình của chuột nhóm I (đánh giá độc tính cấp) 138

Bảng 3.16 Khối lượng trung bình của chuột nhóm II (giai đoạn hồi phục) 139

Bảng 3.17 Tổng hợp kết quả xét nghiệm nước tiểu chuột nhóm I 141

Bảng 3.18 Kết quả xét nghiệm nước tiểu chuột nhóm II 142

Bảng 3.19 Kết quả xét nghiệm huyết học và sinh hóa máu 143

Bảng 3.20 Kết quả quan sát xác định khối lượng tươi của gan, lách, thận của chuột thí nghiệm 144

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Liên kết (14) glycosidic giữa các uronic 11

Hình 1.2 Cấu trúc 2 gốc uronic trong phân tử alginate 11

Hình 1.3 Độ dài trung bình giữa các uronic trong các block của alginate 11

Hình 1.4 Sự sắp xếp các block polysaccharide trong phân tử alginate 12

Hình 1.5 Các giai đoạn của quá trình đông máu 33

Hình 1.6 Cơ chế tạo thành phức hợp prothrombinase theo con đường nội sinh và ngoại sinh 34

Hình 2.1 Hình ảnh về rong mơ Sargassum mcclurei Setchell 39

Hình 2.2 Hình ảnh về rong mơ Sargassum polycystum C Agardh 39

Hình 2.3 Hình ảnh về rong cùi bắp Turbinaria ornata (Turner) J Agardh 39

Hình 2.4 Vị trí thu mẫu rong mơ 39

Hình 2.5 Sơ đồ cách thức tiếp cận các nội dung nghiên cứu của luận án 47

Hình 2.6 Sơ đồ sàng lọc loài rong nâu 49

Hình 2.7 Sơ đồ tối ưu hóa công đoạn nấu chiết sodium alginate .50

Hình 2.8 Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ethanol kết tủa sodium alginate 51

Hình 2.10 Sơ đồ điều chế sodium alginate khối lượng phân tử thấp .52

Hình 2.10 Phản ứng điều chế tác nhân sulfate hóa 53

Hình 2.11 Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng điều chế tác nhân sulfate hóa đến độ thay thế của SGS 54

Hình 2.12 Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng điều chế tác nhân sulfate hóa đến độ thay thế của SGS 54

nhân sulfate hóa đến độ thay thế của SGS 55Hình 2.14 Phản ứng tổng hợp sodium guluronate sulfate

55Hình 2.15 Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng tổng hợp đến độ thay

thếcủa SGS 56

Hình 2.16 Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng tổng hợp đến độ thay thế

của SGS 57

Hình 2.17 Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ NaNO2/SG phản ứng tổng hợp đến độ thay thế của SGS 57

Hình 2.18 Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của pH phản ứng tổng hợp đến độ thay thế của SGS 58

Hình 3.1 Sự biến đổi hàm lượng fucoidan ở 3 loài rong nâu theo thời gian thu mẫu 60

Hình 3.2 Sự biến đổi hàm lượng sodium alginate ở 3 loài rong nâu theo thời gian thu mẫu 6

4 Hình 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hàm lượng sodium alginate thu được sau kết tủa .83

Hình 3.4 Sơ đồ quy trình sản xuất sodium alginate từ rong nâu T ornata 85

Hình 3.5 Sắc ký đồ GPC của sodium alginate 90

Hình 3.6 Sự phân bố khối lượng phân tử của sodium alginate 90

Hình 3.7 Phổ hồng ngoại của sodium alginate từ rong nâu T ornata 92

Hình 3.8 Phổ ESI-MS của sodium alginate từ rong nâu T ornata 93

Hình 3.9 Phổ ESI-MS của disaccharide tại m/z 369 94

Hình 3.10 Phổ 13C-NMR của sodium alginate từ rong nâu T ornata 95

Hình 3.11 Phổ 1H -NMR của sodium alginate thu được từ rong nâu T ornata 97

Hình 3.12 Phổ COSY của sodium alginate từ rong nâu T ornata 100

Hình 3.13 Phổ HSQC của sodium alginate từ rong nâu T ornata 101

Hình 3.14 Phổ HMBC của sodium alginate từ rong nâu T ornata 102

Hình 3.15 Phổ ROESY của sodium alginate từ rong nâu T ornata 103

Hình 3.16 Tương tác của các proton trên phổ ROESY của sodium alginate từ rong nâu T ornata 104

Hình 3.17 Hàm lượng các sodium alginate khối lượng phân tử thấp 105

Hình 3.18 Phổ 13C-NMR của sodium guluronate 107

Hình 3.19 Phổ 1H-NMR của sodium guluronate 109

Hình 3.20 Phổ 13C-NMR của sodium polymannuronate 110

Hình 3.21 Phổ 1H-NMR của sodium polymannuronate 111

Hình 3.22 Sắc ký đồ của GPC của sodium guluronate 112

Hình 3.23 Sự phân bố khối lượng phân tử của sodium guluronate .112

Hình 3.24 Sắc ký đồ của GPC của sodium mannuronate 114

Hình 3.25 Sự phân bố khối lượng phân tử của sodium mannuronate .114

Hình 3.26 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng điều chế tác nhân sulfate hóa đến độ thay thế của SGS .116

Hình 3.27 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng điều chế tác nhân sulfate hóa đến độ thay thế của SGS .118

Hình 3.28 Ảnh hưởng của tỷ lệ NaHSO3/NaNO2 của phản ứng điều chế tác nhân sulfate hóa đến độ thay thế của SGS .119

Hình 3.29 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tổng hợp đến độ thay thế của SGS 121

Hình 3.30 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng tổng hợp đến độ thay thế của SGS 122

Hình 3.31 Ảnh hưởng tỷ lệ nồng độ NaNO2/SG đến độ thay thế của SGS 123

Hình 3.32 Ảnh hưởng của pH phản ứng tổng hợp đến độ thay thế của SGS 125

Hình 3.33 Quy trình điều chế sodium guluronate sulfate 127

Hình 3.34 Phổ FT-IR của (a) sodium guluronate và (b) sodium guluronate sulfate 129

Hình 3.35 Sắc ký đồ GPC của SGS 130

Hình 3.36 Sự phân bố khối lượng phân tử của SGS 130

Hình 3.37 Ảnh hưởng của khối lượng phân tử trung bình của SGS đến thời gian đông máu 13

2 Hình 3.38 Ảnh hưởng của nồng độ SGS có khối lượng phân tử trung bình 25 kDa đến thời gian đông máu .134

Hình 3.39 Hình ảnh vi thể của gan, lách, thận chuột lang uống SGS 145

TÓM TẮT NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

Đề tài luận án: Nghiên cứu điều chế alginate khối lượng phân tử thấp dùng làm

thực phẩm chức năng hỗ trợ phòng chống đông máu

Chuyên ngành: Công nghệ Chế biến Thủy sản Mã số: 9540105

Nghiên cứu sinh: Nguyễn Văn Thành Khóa: 2012

Người hướng dẫn: 1 PGS TS Vũ Ngọc Bội

2) Luận án đã xác định được điều kiện tối ưu cho quá trình nấu chiết sodium alginate có độ nhớt cao từ rong mơ T ornata: dung dịch nấu chiết có pH thích hợp là

11 (điều chỉnh bằng Na 2 CO 3 ), nhiệt độ nấu chiết thích hợp là 59 o C và thời gian nấu chiết là 1,5 giờ, nồng độ ethanol thích hợp để kết tủa sodium alginate từ dịch chiết là 70% Sodium alginate sản xuất từ rong mơ T ornata có độ tinh sạch cao, có tỷ lệ M/G

là 1,06 và có khối lượng phân tử trung bình 648,32 kDal, độ polymer hóa phân tử trung bình là 1037, chỉ số đa phân tán là 3,56 với hiệu suất nấu chiết đạt 87,93% Sản phẩm sodium alginate sản xuất theo quy trình đạt tiêu chuẩn cảm quan, hóa học và vi sinh vật theo quy định hiện hành của Bộ Y tế.

3) Luận án đã điều chế được sodium alginate khối lượng phân tử thấp bằng phương pháp thủy phân bằng acid Sản phẩm sodium alginate khối lượng phân tử thấp thu được bao gồm sodium guluronate chiếm 49,17 ± 1,21%, sodium mannuronate chiếm

38,13 ± 1,16% và sodium guluronate - mannuronate chiếm 3,96 ± 1,08% Sodium guluronate và sodium mannuronate thu được đều có độ tinh sạch cao, có khối lượng

phân tử trung bình tương ứng là 21,661 kDa và 33,759 kDa, độ polymer hóa phân tử trung bình tương ứng là 89 và 128, chỉ số đa phân tán tương ứng là 1,38 và 1,49 4) Luận án đã xác định được các điều kiện thích hợp cho quá trình điều chế SGS như sau: các điều kiện của phản ứng điều chế tác nhân sulfate hóa là: tỷ lệ NaHSO 3 /NaNO 2 là 4,25/1 mol/g, nhiệt độ phản ứng 90 o C và thời gian phản ứng 90 phút; các điều kiện của quá trình tổng hợp SGS là: pH = 9, tỷ lệ nồng độ tác nhân sulfate hóa/sodium guluronate là 2/198 mol/g, nhiệt độ phản ứng là 40 o C và thời gian phản ứng tổng hợp là 4 giờ Từ đó, xây dựng được quy trình sản xuất SGS từ sodium alginate của rong nâu T ornata Chế phẩm SGS sản xuất theo quy trình có độ tinh sạch cao, có khối lượng phân tử trung bình 25,408 kDa, độ polymer hóa phân tử trung bình là 107, chỉ số đa phân tán là 1,35.

5) Kết quả đánh giá hoạt tnh chống đông máu của SGS cho thấy hoạt tnh chống đông máu phụ thuộc vào khối lượng phân tử trung bình và nồng độ của SGS Chế phẩm SGS có tác dụng kéo dài thời gian đông máu nội sinh (APTT) và thời gian đông máu chung (TT), nhưng tác dụng kéo dài thời gian đông máu ngoại sinh (PT) không đáng kể Bên cạnh đó, SGS không độc đối với chuột thí nghiệm Do vậy, chế phẩm SGS

có thể sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất thực phẩm chức năng hỗ trợ phòng chống đông máu

ở người.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN NGHIÊN CỨU SINH

PGS TS Vũ Ngọc Bội PGS TS Trần Thị Thanh Vân Nguyễn Văn Thành

xii

MỞ ĐẦU

Rong biển là một nguồn lợi sinh vật biển tự nhiên, quý giá đã và đang được sửdụng trong các lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm và một số ngành côngnghiệp khác Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc, sản lượng thuhoạch rong biển của thế giới đạt 25 triệu tấn tươi/năm, khoảng 80% sản lượng rongbiển thế giới được cung cấp từ các nước châu Á Thái Bình Dương Trong nguồn lợirong biển, ngành rong râu có giá trị cao, với tổng giá trị thương mại rong nâu khô trêntoàn thế giới hằng năm vào khoảng trên 300 triệu đô la Hàng năm, ngành côngnghiệp chế biến rong biển sản xuất ra nhiều loại sản phẩm với giá trị vào khoảng 6,4 tỷ

đô la [75] Trong đó, các sản phẩm thực phẩm chức năng có nguồn gốc từ rong biển cógiá trị khoảng 5 tỷ đô la và ngày càng có xu hướng tăng [186]

Việt Nam có hơn 3200 km bờ biển trải dài từ Bắc vào Nam với diện tích mặt

và phong phú, với hơn 120 loài đã được phân loại, sản lượng thu hoạch rong nâu ướcđạt

35 nghìn tấn khô/năm [206] Rong nâu có một số loại polysaccharide có giá trị nhưalginate, laminaran, fucoidan, Do vậy, chúng được coi là nguồn nguyên liệu quý giá

để sản xuất dược phẩm [182], thực phẩm chức năng [191] và mỹ phẩm [220]

Trong rong nâu, hàm lượng fucoidan chiếm khoảng 4 ÷ 8% khối lượng rong khô[18] Fucoidan là polysaccharide sulfate có nhiều hoạt tính sinh học đáng quý nhưhoạt tính chống đông máu [228], kháng khối u [218], kháng khuẩn, kháng virus (kể cảHIV) [121], chống ung thư [20, 69], chống viêm khớp, viêm nhiễm [124], giảmcholesterol máu [190] Ở nước ta, hiện nay bên cạnh thu hoạch rong nâu để làm phânbón hoặc bán dưới dạng nguyên liệu thô cho thương lái nước ngoài, rong nâu cònđược dùng để sản xuất fucoidan thô với sản lượng ước đạt khoảng 400 ÷ 800tấn/năm [18] Sau khi sản xuất fucoidan, phần bã rong nâu còn lại chỉ dùng làm phânbón hoặc bỏ đi trong khi phần bã rong vẫn còn chứa alginate với hàm lượng cao Dovậy, cần sử dụng rong nâu để thu nhận đồng thời fucoidan và alginate nhằm hạn chế

sự lãng phí tài nguyên biển

Hàm lượng alginate ở rong nâu có thể chiếm tới 40% khối lượng rong khô [194].Hiện alginate được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, mỹ phẩm và dượcphẩm [194], [209, [213] Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu trên thế giớicho thấy alginate khối lượng phân tử thấp có nhiều hoạt tính sinh học quý giá hơnhẳn alginate khối lượng phân tử lớn Alginate khối lượng phân tử thấp có hoạt tínhchống

oxy hóa (anti-oxidant) [73], [117], kháng viêm (anti-inflammatory) [224], [241], chống

dị ứng (anti-allergy) [227], kháng khuẩn (anti-bacteria) [41], [232], chống béo phì(anti- obesity) [110], chống đông máu (anti-coagulant) [60], [181], [229], [230], khángung thư (anti-cancer) [59], ngăn ngừa tăng huyết áp (anti-hypertensive) [52], giảmcholesterol và giảm lượng đường huyết [172] Nhiều nghiên cứu còn cho thấy alginatekhông có hoạt tính chống đông máu, nhưng alginate sulfate (alginate được sulfatehóa) nhất là alginate sulfate khối lượng phân tử thấp lại có khả năng tương thích caovới máu do có cấu trúc tương tự như cấu trúc của heparin và có hoạt tính chống đôngmáu [37], [240] Hoạt tính chống đông máu của alginate sulfate phụ thuộc vào khốilượng phân tử, tỷ lệ M/G, trình tự sắp xếp các uronic,… [136] Ngày nay các nhà khoahọc tập trung nghiên cứu alginate sulfate khối lượng phân tử thấp có hoạt tính chốngđông máu nhằm ứng dụng trong y dược và thực phẩm chức năng [151], [191] Hiệnchưa có một công trình nào công bố nghiên cứu về alginate sulfate khối lượng phân

tử thấp có hoạt tính chống đông máu từ rong nâu Việt Nam Do vậy, việc “Nghiên

cứu điều chế alginate khối lượng phân tử thấp dùng làm thực phẩm chức năng hỗ trợ phòng chống đông máu” từ rong nâu Việt Nam là cần thiết.

* Mục tiêu chính của luận án: Điều chế được alginate khối lượng phân tử thấp

từ rong nâu thu mẫu tại vịnh Nha Trang, có hoạt tính chống đông máu dùng làmnguyên liệu để sản xuất thực phẩm chức năng

* Mục tiêu cụ thể của luận án:

1) Xác định được loài rong nâu thu mẫu tại vịnh Nha Trang dùng làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất fucoidan và alginate.

2) Thu nhận được alginate từ rong nâu và đánh giá chất lượng alginate đã thu nhận được.

3) Điều chế được alginate khối lượng phân tử thấp có hoạt tnh chống đông máu từ

alginate thu nhận từ rong nâu dùng làm nguyên liệu để sản xuất thực phẩm chức năng.

* Nội dung nghiên cứu của luận án:

1) Nghiên cứu sàng lọc nguyên liệu rong nâu thích hợp dùng cho cho sản xuất fucoidan và alginate.

2) Nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn nấu chiết alginate từ rong nâu và đánh giá chất lượng alginate đã sản

xuất.

* Ý nghĩa khoa học của luận án:

Lần đầu tiên ở Việt Nam, luận án xây dựng được quy trình điều chế alginate khối

lượng phân tử thấp có hoạt tính chống đông máu từ rong nâu Turbinaria ornata Kết

quả nghiên cứu của luận án tạo dữ liệu khoa học mới về khối lượng phân tử, cấu trúc

của alginate và alginate khối lượng phân tử thấp có hoạt tính chống đông máu Đồng

thời, kết quả nghiên cứu của luận án tạo bộ dữ liệu khoa học mới được nghiên cứumột cách có hệ thống, có giá trị tham khảo cho các nhà nghiên cứu, giảng viên, sinhviên và doanh nghiệp chế biến Thủy sản nghiên cứu, sản xuất alginate và alginatekhối lượng phân tử thấp có hoạt tính chống đông máu dùng làm nguyên liệu để sảnxuất thực phẩm chức năng

* Ý nghĩa thực tiễn của luận án:

Kết quả nghiên cứu của luận án sẽ nâng cao hiệu quả khai thác và sử dụng hợp lýnguồn tài nguyên rong nâu dồi dào của Việt Nam Mặt khác, kết quả nghiên của luận

án tạo ra một sản phẩm mới và quy trình chuẩn cho điều chế alginate khối lượngphân tử thấp có hoạt tính chống đông máu để doanh nghiệp lựa chọn dùng làmnguyên liệu sản xuất thực phẩm chức năng nhằm nâng cao sức khỏe cộng đồng, nângcao giá trị nguồn nguyên liệu rong nâu, góp phần tạo công ăn việc làm, xóa đói giảmnghèo và nâng cao chất lượng cuộc sống cho cư dân ven biển

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 NGUỒN LỢI RONG NÂU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1.1 Giới thiệu chung về rong nâu

Rong nâu là nhóm thực vật đa bào, tự dưỡng, thuộc ngành tảo nâu Phaeophyta

[4] Rong nâu có chứa các sắc tố là diệp lục a, diệp lục c, Xanthophyll, carotene vàfucoxanthin (đây là loại sắc tố có màu nâu, không tan trong nước và chỉ có ở rongnâu) Vì vậy, rong nâu có nhiều màu sắc khác nhau (nâu đậm, nâu vàng) và mầu sắccủa rong nâu phụ thuộc vào thành phần và tỷ lệ các sắc tố trên [15] Trên thế giới đãtìm thấy khoảng 2060 loài rong nâu [187], trong đó trên 95% loài rong có nguồn gốc ởbiển [221] Đa số loài rong nâu phân bố chủ yếu ở vùng biển nhiệt đới, trong đó bộ

Fucales là phổ biến nhất và có giá trị kinh tế hơn cả, mà đại diện là họ Sargassaceae

với hai chi Sargassum và Turbinaria [138].

Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc, tính theo sản lượng

của 3 ngành rong chủ yếu (rong nâu Phaeophyta; rong đỏ Rhodophyta và rong lục

-Chlorophyta) thì Trung Quốc là nước có sản lượng thu hoạch rong nâu lớn nhất thế

giới với trên 667 nghìn tấn rong khô/năm (chủ yếu 3 chi chính là Laminaria, Udaria,

Ascophyllum) Tiếp theo là Hàn Quốc với sản lượng khoảng 96 nghìn tấn rong khô/

năm (với 3 chi Udaria, Hizakia, Laminaria) Sản lượng thu hoạch rong nâu của Nhật

Bản đứng thứ ba trên thế giới và đạt vào khoảng 51 nghìn tấn rong khô/ năm (với 3

chi Laminaria, Udaria, Cladosiphon) Các nước Na Uy và Chile có sản lượng thu hoạch

rong nâu tương ứng khoảng 40 nghìn tấn rong khô/ năm và 27 nghìn tấn rong khô/năm Tổng giá trị thương mại của rong nâu khô trên toàn thế giới hằng năm đạt trên

300 triệu USD [75]

1.1.2 Một số thành phần hóa học của rong nâu

Thành phần chủ yếu trong thành tế bào rong nâu là các anionic polysaccharidenhư alginate, fucoidan, fucin [173] và phlorotannin [83] Hàm lượng các thành phầnhóa học của rong nâu thay đổi tùy theo loài rong, mùa vụ, vị trí cơ thể rong, điều kiệnmôi trường, vị trí địa lý [118]

Hàm lượng carbohydrate ở rong nâu tương đối cao, có thể đạt đến 75% khối

lượng rong khô đối với loài Eiseina bicyclis [125] Trong đó, alginate có hàm lượng cao

nhất, có thể đạt đến 40% so với khối lượng rong khô [194] Hàm lượng alginate thayđổi tùy

theo loài rong, mùa vụ, thời kỳ sinh trưởng, vị trí địa lý [116]

Fucoidan có hàm lượng từ 4 ÷ 8% khối lượng rong khô, là polysaccharide sulfate

có từ 20 ÷ 60% L-fucose gồm galactose, mannose, xylose, glucose và acid glucuronic[18] Hàm lượng fucoidan ở rong nâu khác nhau tùy thuộc vào mùa vụ thu hoạch,điều kiện khí hậu, loài rong [118]

Hàm lượng mannitol chiếm tỷ lệ tương đối cao và thay đổi theo từng bộ phậncủa rong, loài rong, thời tiết, môi trường địa lý [244] Chẳng hạn, đối với các họ rong

Laminaria và Saccharina có hàm lượng mannitol từ 20 ÷ 30% khối lượng rong khô,

nhưng với loài Ascophyllum nodosum thì hàm lượng mannitol chỉ khoảng 16% khối

lượng rong khô [106] Mannitol tan được trong alcol, dễ tan trong nước và có vị ngọt.Mannitol được ứng dụng tương đối rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuấtbánh kẹo, trong y học, thực phẩm và mỹ phẩm [225] Mannitol được bổ sung vàothành phần của thực phẩm để tăng cường khả năng chống các chất có khả năng oxyhóa cơ thể [86]

Laminaran có hàm lượng từ 2 ÷ 30% khối lượng rong khô tùy theo loài rong, độtuổi, vị trí trên cơ thể, mùa vụ [123] Khả năng hòa tan của laminaran phụ thuộc vàoloại M-Laminaran (gốc khử cuối gắn với mannitol) hay G-Laminaran (gốc khử cuối gắnvới glucose) [246] Laminaran có khả năng kháng u, chống đông máu, kháng ung thư[152]

Rong nâu có hàm lượng protein từ 3 ÷ 15% khối lượng rong khô [198], thấp hơn

so với hàm lượng protein ở rong đỏ và rong lục (từ 10 ÷ 47% khối lượng rong khô)[137] Hàm lượng protein và thành phần các amino acid trong rong nâu thay đổi theoloài rong, mùa vụ [198]

Hàm lượng lipid ở rong nâu thấp từ 1÷ 5% khối lượng rong khô [87] So với thựcvật trên cạn thì hàm lượng các acid béo không no (như omega 3 và omega 6) của rongnâu cao hơn rất nhiều Chính vì thế, rong nâu có tác dụng phòng trị bệnh suy nhược

cơ thể, viêm xương khớp, tiểu đường [158] Thành phần và hàm lượng các acid béotrong rong phụ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng, giống loài, mùa vụ, vị trí địa lý [153]

Hàm lượng các chất khoáng ở rong nâu cao gấp từ 10 ÷ 20 lần so với thực vậttrên cạn, đặc biệt rất giàu calcium, potassium, phosphorus, magnesium và iodine

[198] Hằng ngày chỉ dùng với một lượng nhỏ rong nâu (khoảng 25 gam) có thể cungcấp đầy đủ nhu cầu về khoáng chất cho người trưởng thành [157] Hàm lượng khoángcũng thay đổi theo loài rong, thời kỳ sinh trưởng, vị trí địa lý [198]

1 0

Rong nâu có các sắc tố rất có lợi cho sức khỏe con người, đặc biệt là nhóm chấtcarotenoid có chức năng là tiền vitamin A có tác dụng kháng viêm và kháng ung thư.Ngoài ra, hàm lượng fucoxanthin chiếm từ 3 ÷ 6% tổng hàm lượng carotenoid cótrong rong nâu và là chất có khả năng chống oxy hóa, chống bệnh tiểu đường và béophì, giúp làm trắng da [159]

Vitamin có trong rong nâu ở cả 2 dạng hòa tan trong nước và hòa tan trong dầu,gồm có beta-caroten, thiamin (B1), riboflavin, (B2), cobalamin (B12), acid ascorbic (C)[187] Hàm lượng vitamin C ở rong nâu cao hơn các loài rong đỏ và rong lục [143] Đặcbiệt, trong rong nâu có cả α-, - và - tocopherol (vitamin E) (trong khi rong đỏ vàrong

lục chỉ có α-tocopherol) nên rong nâu có tác dụng chữa bệnh tim mạch và bảo vệ sứckhỏe [78] Hàm lượng vitamin ở rong nâu thay đổi phụ thuộc vào giống loài, thời kỳsinh trưởng, điều kiện môi trường sống [44]

Các hợp chất phenolic trong rong nâu có tác dụng hỗ trợ tích cực cho sức khỏecon người [237], đặc biệt là phlorotannin Phlorotannin chỉ có ở rong nâu, hàm lượng

có thể lên đến 25% khối lượng rong khô, là hợp chất sinh học đã được ứng dụng trongsản xuất thực phẩm chức năng, dược phẩm và mỹ phẩm [48] Hàm lượng các hợpchất phenolic ở rong nâu phụ thuộc vào giống loài, vị trí địa lý, mùa vụ [147]

1.1.3 Tình hình sử dụng rong nâu trên thế giới

Rong nâu giàu protein, vitamin, carbohydrate, khoáng chất và amino acid nên

các họ rong nâu như Durvillaea, Ecklonia, Fucus, Hizikia, Laminaria và Undaria đã

được con người sử dụng làm thực phẩm từ rất xa xưa ở các nước phương Tây vàphương Đông [143] Chúng thường được sử dụng ở dạng tươi hoặc chế biến nhưsalat, súp, sushi, muối chua, chất tạo đông, … hoặc trong các dạng bánh biscuit, snack

và trà Sử dụng rong nâu làm thực phẩm có độ an toàn cao đối với con người [119].Bên cạnh đó, rong nâu còn được sử dụng với tỷ lệ bổ sung từ 5 ÷ 10% thay cho lượngprotein trong thức ăn gia cầm, dùng làm thức ăn cho ngựa, cừu, heo, chim, bò sữa[71], [195] Ngày nay, rong nâu đã được đưa vào sản xuất thực phẩm chức năng,đóng vai trò tích cực hỗ trợ và bảo vệ sức khỏe cho con người [191]

1 1

Trong các ngành công nghiệp, các họ rong nâu Ascophyllum, Laminaria,

Macrocystis, Durvellia, Sargassum, Cystoseira và Ecklonia được sử dụng làm nguồn

nguyên liệu chính để chiết tách các hợp chất có hoạt tính sinh học như fucoidan,mannitol, laminaran và alginate [91], [96], [213]

Rong nâu được xem là nguồn nguyên liệu sản xuất phân bón hữu cơ, có nhiều

ưu điểm nổi trội như dễ dùng, chi phí thấp, dinh dưỡng cao, giàu các nguyên tố vilượng (Fe, Cu, Zn, B, Mn, Co, Mo) và đa lượng (Ca, K, P), vitamin, chất kích thích sinhtrưởng (auxin, betaine, cytokinin, gibberellin), Do đó, trong nông nghiệp rong nâuđược dùng để cải tạo đất trồng và kích thích sự sinh trưởng của cây trồng [34] Ở cácnước như Trung Quốc, Pháp, Nhật Bản, Hàn Quốc, Hà Lan, Philippine, hầu hết các loài

rong nâu như Ascophyllum nodosum, Dictyopteris australis, Durvillaea potatorum,

Ecklonia maxima, Fucus, Laminaria, Macrocystis pyrifera, Sargassum và Turbinaria

được dùng để sản xuất phân bón sinh học [242]

Dược tính được biết đến đầu tiên của rong nâu Aethiops vegetabilis là chữa bệnh bướu cổ ở Châu Âu, Laminaria chữa bệnh đau đầu ở Alaska, Sargassum và

Laminaria còn dùng chữa bệnh huyết áp và làm sạch máu, các dịch chiết suất từ Ascophyllum điều trị bong gân và thấp khớp, Cutleria multifda dùng điều trị bệnh loét

dạ dày [217] Các nghiên cứu gần đây cho thấy dịch chiết suất từ rong nâu có cáchoạt tính chống đông máu và chống ung thư [165], kháng viêm [224], ngăn ngừa gốc

tự do [90], ức chế sự phát triển của các vi sinh vật gây hại cho sức khỏe con người[31] Chính vì vậy, rong nâu là nguồn nguyên liệu vô cùng quý giá trong hiện tại vàtương lai của ngành công nghiệp dược [182], sản xuất thực phẩm chức năng [191],[216] và mỹ phẩm [40], [220]

Ngoài ra, rong nâu còn được cho là nguồn nguyên liệu quan trọng và tiềm nănglớn trong sản xuất nhiên liệu sinh học (biodiesel, biogas và bioethanol) Nhu cầu nănglượng của thế giới ngày càng cao, nhiên liệu sinh học có tính thân thiện với môitrường cho nên rong biển nói chung, rong nâu nói riêng chính là nguồn nguyên liệu đểsản xuất và tái tạo nhiên liệu, năng lượng [85], [215]

1.1.4 Rong nâu Việt Nam

Việt Nam hiện đã tìm thấy trên 120 loài rong nâu và rong nâu phát triển mạnh

từ tháng 11 hàng năm đến tháng 7 năm sau Khai thác rong nâu được người dân thựchiện chủ yếu từ tháng 4 đến tháng 6 hàng năm là thời điểm rong trưởng thành, đạtkích thước lớn với sản lượng thu hoạch có thể lên đến 35 nghìn tấn rong khô [22]

Trong ngành rong nâu, họ rong mơ thuộc chi Sargassum có trữ lượng lớn nhất với

khoảng 73 loài, trong đó có những loài phổ biến như S mcclurei, S polycystum, S.

crassifolium, S henslowianum, S siliquosum, S oligocystum, S serratum Phần lớn

chúng phân bố ở ven bờ các đảo phía Bắc vịnh Bắc Bộ, ven biển miền Trung và vịnhThái Lan [8] Sản

lượng thu hoạch rong mơ ở khu vực miền Trung hàng năm vào khoảng 20 nghìn tấnrong khô [7] Riêng vùng biển Khánh Hòa đã phát hiện và phân loại được trên 39 loài

rong nâu thuộc chi Sargassum Vịnh Nha Trang là nơi có trữ lượng rong nâu lớn, đã

phát hiện trên 21 loài với sản lượng ước tính vào khoảng 4800 tấn rong khô/ năm[204]

Rong mơ sinh trưởng và phát triển ở dạng sống bám, thích hợp với môi trường

có độ mặn cao, nước trong và có sóng Các vùng ven biển và các đảo có bãi triều đáycứng (đá san hô chết, các rạn ngầm, đá tảng) là nơi phân bố phổ biến của rong mơ[4]

Ở nước ta, rong mơ tập trung nhiều nhất dọc theo các vùng biển miền Trung từ

Đà Nẵng (chân đèo Hải Vân, bán đảo Sơn Trà), Quảng Nam (Cù Lao Chàm, Núi Thành),Quãng Ngãi (Bình Châu, Đảo Lý Sơn, Sa Huỳnh), Bình Định (Phù Mỹ, Qui Nhơn), PhúYên (vịnh Xuân Đài, Cù Mông), Khánh Hòa (vịnh Vân Phong, Hòn Khói, vịnh Nha Trang,vịnh Cam Ranh), Ninh Thuận (huyện Ninh Hải, Ninh Phước, Sơn Hải) do đặc điểmphân bố của rong mơ thích hợp ở những bãi triều có nhiều vách đá, san hô chết, độmặn nước biển cao, nước trong và sóng lớn Các vùng bờ biển từ Bình Thuận đến BàRịa - Vũng Tàu rong mơ phân bố không nhiều bởi đặc điểm địa hình chủ yếu là các bãitriều đáy cát, một ít rong nâu có ở Mũi Né, Long Hương (Bình Thuận), Long Hải (BàRịa - Vũng Tàu) [1], [3] Ở vùng biển phía Tây Nam, rong mơ phân bố nhiều từ HònChông, Hòn Trẹm (xã Bình An tỉnh Kiên Giang) đến thị xã Hà Tiên, giáp biên giớiCampuchia có nhiều bãi triều đá nên rong nâu phát triển [24] và có nhiều ở các đảo,quần đảo của huyện Kiên Hải tỉnh Kiên Giang [5]

Chi rong Turbinaria (rong Cùi bắp) phân bố rộng khắp nơi ở các vùng biển Đà

Nẵng, Quảng Nam, Quãng Ngãi, Quy Nhơn, Khánh Hòa, Phan Rang, Phan Thiết, VũngTàu, Kiên Giang Xét sự phân bố theo độ sâu thì chi rong Cùi bắp mọc cao nhất, trong

đó loài T ornata có thể mọc lên gần mực triều trung bình (khoảng 1 mét) và có thể

chịu được sự lộ thiên không có nước biển khi triều xuống [4]

Tình hình khai thác và sử dụng rong mơ ở Việt Nam vẫn chưa được thống kê mộtcách đầy đủ và chính xác Tuy vậy, ở các vùng ven biển người dân thu hoạch và sửdụng rong mơ cho nhiều mục đích khác nhau như làm phân bón để trồng các loại cây

thuốc lá, khoai lang, hành tỏi, … hoặc sử dụng một số loài rong mơ như rong mơ vàng

(S flavicans), rong mơ chụm (S carpophyllum), rong mơ mềm (S tenerrimum) như

một loại rau, còn đa phần chúng được dùng làm thức ăn gia súc như là một nguồncung cấp khoáng chất và các nguyên tố vi lượng quan trọng cho gia súc Bên cạnh đó,người dân

cũng đã sử dụng rong mơ như là một loài dược thảo thông qua việc làm trà để chữabệnh bướu cổ và cung cấp vi lượng cho cơ thể con người Sử dụng rong mơ phục vụcho sản xuất alginate ở quy mô công nghiệp đã bắt đầu phát triển tại Việt Nam trongthời gian từ 1980 - 1985 Tuy vậy do sản phẩm alginate của chúng ta sản xuất khôngthể cạnh tranh với sản phẩm nhập khẩu nên việc sản xuất alginate ở Việt Nam bị đìnhtrệ dần và đến nay không còn cơ sở nào trong nước sản xuất alginate Ngoài ra, việcnghiên cứu về alginate trong nước cũng chưa được quan tâm đúng mức nên việcnghiên cứu chuyên sâu về nguồn polysaccharide quý giá này ít được chú trọng Dovậy, nguồn nguyên liệu rong mơ của nước ta hiện nay chủ yếu được khai thác và bándưới dạng nguyên liệu thô cho thương lái bán lại cho Trung Quốc nên giá trị kinh tếrất thấp [6]

Các loài rong mơ thường có chu kỳ sống trong vòng 1 năm và sẽ tự tàn lụi saugiai đoạn trưởng thành Vào những khi sóng biển mạnh, rong sẽ bị đứt và trôi dạt vào

bờ hoặc trôi nổi trên biển Do vậy, với trữ lượng rong mơ của nước ta khá lớn, có thể

là nguyên nhân gây nên vấn đề ô nhiễm môi trường nước biển [4], [6]

Bên cạnh thu hoạch rong mơ để làm phân bón hoặc bán dưới dạng nguyên liệuthô, thì rong mơ ở nước ta còn được sử dụng chủ yếu dùng cho sản xuất fucoidan thô

với sản lượng vào khoảng 400 ÷ 800 tấn fucoidan thô mỗi năm [18] Rong mơ sau khi

được sử dụng cho sản xuất fucoidan, phần còn lại được dùng làm phân bón hoặc bỏ

đi Như vậy, có thể thấy chúng ta đã lãng phí nguồn tài nguyên alginate hầu như còn lại nguyên vẹn trong rong sau chiết rút fucoidan Do vậy, việc nghiên cứu thu nhận alginate từ rong mơ sau khi đã chiết rút fucoidan là việc làm hết sức cần thiết, góp phần nâng cao giá trị cho nguồn tài nguyên rong mơ Chính vì vậy luận án sẽ tiếp cận theo hướng nghiên cứu thu nhận alginate từ rong mơ sau khi đã dùng rong mơ để chiết rút fucoidan với mong muốn góp phần làm tăng hiệu quả sử dụng nguồn lợi rong mơ của Việt Nam.

1.2 TỔNG QUAN VỀ ALGINATE

1.2.1 Giới thiệu về alginate

Alginate là tên gọi chung cho các muối của acid alginic, là anionic polysaccharideđược tách chiết từ rong nâu và hàm lượng có thể đạt đến 40% so với trọng lượng

rong khô [194] Hàm lượng và chất lượng của alginate có sự thay đổi theo giống loài,mùa vụ, độ tuổi của rong, bộ phận cây rong và điều kiện sống [116]

Hiện nay, alginate thương mại chủ yếu được sản xuất từ các loài rong nâu:

Laminaria hyperborea, Macrocystis pyrifera, Laminaria digitata, Ascophyllum

nodosum, Laminaria japonica, Ecklonia maxima, Lessonia nigrescen, Durvillaea antarctica và Sargassum spp [91] Ngoài ra, alginate còn được sản xuất từ một số loài

vi khuẩn như Azotobacter vinelandii, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas

mendicina, Pseudomonas putida, Pseudomonas phaseolicola và Pseudomonas Fluorescens [178] Trong đó, alginate được sản xuất từ loài vi khuẩn Azotobacter vinelandii có hàm lượng guluronic acid khá cao, từ 45% đến 69% và có thể đạt trên

90% [70], trong khi alginate tách chiết từ rong nâu thì hàm lượng acid guluronic daođộng từ

10 ÷ 70% [33]

Nhu cầu sử dụng alginate trên thế giới ngày càng tăng, cụ thể: năm 1970 nhucầu toàn thế giới là 13 nghìn tấn, năm 1986 là 22 nghìn tấn, năm 2003 là 30 nghìn tấn,đến năm 2009 đạt 38 nghìn tấn Nhu cầu alginate trên thế giới hàng năm tăng trungbình

10% [75] Trong đó, 33% alginate được dùng trong ngành thực phẩm và y dược, 67%còn lại được dùng cho các ngành kỹ thuật khác [65] Alginate được xem là nguồnpolysaccharide vô tận và tái tạo, đáp ứng nhu cầu cho tất cả các nền sản xuất côngnghiệp phát triển mạnh mẽ trong tương lai [42]

Alginate không độc, không gây miễn dịch, có khả năng thích ứng và phân hủysinh học cao nên còn được gọi là “Hợp chất xanh” và được xem là vật liệu mới phục vụcho các ngành công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm, ngành dệt, [128] Đặcbiệt, các nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra các tính chất quý giá của alginate khốilượng phân tử thấp được ứng dụng mạnh mẽ vào các ngành công nghiệp quan trọngnhư thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm [115]

1.2.2 Cấu trúc và tnh chất hóa học của alginate

Alginate là anionic polysaccharide, là một co-polymer mạch thẳng được tạothành từ liên kết (14) glycosidic của β-D-mannuronic acid (M) và α-L-guluronic acid(G)

(Hình 1.1) [55]

Theo công thức cổ điển của Haworth, hai monomer này chỉ khác nhau ở nhómcarboxyl nằm ở trên và dưới mặt phẳng của vòng pyranose, còn theo quan niệm hiện