Đánh giá khả năng chống oxy hóa và ức chế Enzyme A-Glucosidase trong dịch chiết bằng enzyme từ một số loài tảo nội địa

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Đánh giá ảnh hưởng của loại enzyme đến hiệu suất trích ly, hàm lượng hoạt chất sinh học, khả năng chống oxy hóa của các loài rong biển. - Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ và thời gian sử dụng enzyme hỗ trợ trích ly đến hiệu suất trích ly, hàm lượng hoạt chất sinh học, khả năng chống oxy hóa của các loài rong biển. - Đánh giá khả năng ức chế enzyme a-glucosidase trong chiết xuất từ một số loài rong biển phổ biến tại Việt Nam.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ NGUYỄN THANH NGÂN

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA VÀ ỨC CHẾ ENZYME A-GLUCOSIDASE TRONG DỊCH CHIẾT BẰNG

ENZYME TỪ MỘT SỐ LOÀI TẢO NỘI ĐỊA.

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2019

Công trình được hoàn thành tại: Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Đặng Quốc Tuấn

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 :

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh ngày tháng năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1

2

3

4

5

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC

SĨ

Họ và tên học viên: Lê Nguyễn Thanh Ngân MSHV: 1570257

Ngày tháng năm sinh: 15/10/1989 Nơi sinh: Ninh Thuận

Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học Mã số: 60420201

I TÊN ĐỀ TÀI: Đánh giá khả năng chống oxy hóa và ức chế enzyme glucosidase trong dịch chiết bằng enzyme từ một số loài tảo nội địa

a-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Đánh giá ảnh hưởng của loại enzyme đến hiệu suất trích ly, hàm lượng hoạtchất sinh học, khả năng chống oxy hóa của các loài rong biển

- Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ và thời gian sử dụng enzyme hỗ trợ trích lyđến hiệu suất trích ly, hàm lượng hoạt chất sinh học, khả năng chống oxy hóa của cácloài rong biển

-Đánh giá khả năng ức chế enzyme a-glucosidase trong chiết xuất từ một số loàirong biển phổ biến tại Việt Nam

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

HI NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

IV HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐẶNG QUỐC TUẤN

Tp Hồ Chi Minh, ngày thảng năm 2019

TS Đặng Quốc Tuấn PGS TS Lê Thị Thủy Tiên

LỜI CẢM ƠN

Chân thành cảm ơn PGS TS Lê Thị Thủy Tiên - Chủ nhiệm bộ môn Công nghệSinh học, PGS TS Nguyễn Thúy Hương và các Thầy Cô giảng viên bộ môn Côngnghệ Sinh học, Khoa Kỹ thuật Hóa học, trường Đại học Bách khoa - ĐHQG TP.HCMtrong thời gian qua đã truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích

Chân thành cảm ơn TS Đặng Quốc Tuấn đã hướng dẫn em trong quá trình thựchiện đề tài tốt nghiệp

Cảm ơn Ban giám đốc Trung tâm Quan trắc và tài nguyên môi trường đã tạo điềukiện về thời gian cho tôi hoàn thành văn bằng thạc sĩ

TÓM TẮT

Rong biển là nguồn nguyên liệu có nhiều hợp chất sinh học Mục tiêu của đề tài

là xây dựng phương pháp trích ly vật liệu rong biển có sự hỗ trợ của enzyme, nhằmthu nhận sản phẩm có hoạt tính chống oxy hóa cao và hoạt tính ức chế enzyme a-

glucosidase Có 3 loài rong biển phổ biến ở Việt Nam là rong nho, rong sụn (K alvarezii) và rong mơ (Sargassum sp.) được khảo sát trích ly bằng nước nóng và bằng

sự hỗ trợ enzyme thủy phân Bốn loại enzyme hỗ trợ ly trích bao gồm 2 loạicarbohydrase (Termamyl, Viscozyme L) và 2 loại protease (Flavourzyme, Alcalase)

Kết quả cho thấy rong nho (C lentillife ra) cho hiệu suất trích ly cao nhất với sự hỗ trợ của Alcalase (59,93%), Viscozyme L phù hợp với rong sụn (K alvarezii) cho hiệu suất trích ly cao nhất (39,83%), rong mơ (Sargassum sp.) cho hiệu suất trích ly cao

nhất với sự hỗ trợ của Alcalase (27.31%) Tất cả các mẫu dịch chiết bằng enzyme đềutăng hiệu suất trích ly khác biệt so với điều kiện trích ly không có enzyme Sản phẩm

chiết xuất từ rong mơ (Sargassum sp.) với Viscozyme có hàm lượng polyphenol tổng

và khả năng chống oxy hóa cao nhất (tương ứng là 12,48 mgGAE/g rong biển khô và

52,07% khả năng khử gốc tự do DPPH); rong nho (C lentillifera) với Alcalase (3,37 mgGAE/g rong biển khô, 31,70% khả năng khử gốc tự do DPPH) và rong sụn (K alvarezii) với Flavourzyme (0,98 mgGAE/g rong biển khô, 25,53% khả năng khử gốc

tự do DPPH) Cuối cùng, các enzyme lựa chọn phù hợp cho trích ly rong mơ, nho rong

và rong sụn lần lượt là Viscozyme L, Alcalase và Flavourzyme Các điều kiện trích lyphù hợp như nồng độ enzyme và thời gian trích ly đã được chọn Trên rong mơ

Sargassum sp (7% Viscozyme, 2411) cho chất chiết xuất có khả năng ức chế glucosidase IC50 = 0,10 mg/ml); trên rong nho c lentillifera (7% Alcalase, 24h) cho khả năng ức chế a- glucosidase IC50 = 9,00 mg/ml và rong sụn K alvarezii (7%

a-Flavourzyme, 1211) cho khả năng ức chế a- glucosidase IC50 = 10,48 mg/ml

a-Caulerpa lentillifera, K alvarezii and Sargassum sp was extracted by hot water and

by enzyme-assistant method Four type of enzymes, consist of two types ofcarbohydrase (Termamyl, Viscozyme L) and two types of protease (Flavourzyme,

Alcalase) were used for seaweed extraction The results reported that c lentillifera had the highest extraction yield for Alcalase (59,93%), K alvarezii recorded the highest extraction yield for for Viscozyme L (39,83%) and Alcalase for Sargassum sp.

(27.31%) All samples extracted by different enzyme expressed a significant increase

in the extraction yield compared to the enzyme-free extraction conditions Product

extracted from Sargassum sp for Viscozyme had the highest polyphenol content and

antioxidant activity (12,48 mgGAE/g dried seaweed and 52,07% DPPH radical

scavenging activity); Caulerpa lentillifera for Alcalase (3,37 mgGAE/g dried seaweed, 31,70% DPPH radical scavenging activity) and Kappaphycus alvarezii for

Flavourzyme (0,98 mgGAE/g dried seaweed, 25,53% DPPH radical scavenging

activity) Finally, the suitable enzymes for Sargassum sp., Caulerpa lentillifer a and Kappaphycus alvarezil extract were Viscozyme L, Alcalase and Flavourzyme,

respectively Appropriate extraction conditions such as enzyme concentration and

extraction time were selected Sargassum sp (7% Viscozyme, 24h) expressed glucosidase inhibitor activity at IC50 = 0,10 mg/ml while Caulerpa lentillifera Alcalase, 2411) at IC50 = 9,00 mg/ml and Kappaphycus alvarezii Flavourzyme, 1211)

a-at IC50 = 10,48 mg/ml

Key words: Seaweeds, enzyme-assisted extraction, Sargassum sp., Caulerpa lentillifera, Kappaphycus alvarezii.

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Đặng Quốc Tuấn

Các số liệu, bảng biểu, hình ảnh là kết quả nghiên cứu của nhóm thực hiện đề tài

Tác giả

MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ix

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu đề tài 2

1.3 Đối tượng nghiên cứu 2

1.4 Nội dung nghiên cứu 3

1.5 Ý nghĩa của đề tài 3

Chương 2: TÔNG QUAN 4

2.1 Rong biển 4

2.2 Thành phần hóa học chủ yếu của các loại rong biển 10

2.3 Các hợp chất có hoạt tính sinh học trong rong biển 13

2.4 Hoạt tính chống oxy hóa từ rong biển 14

2.5 Hoạt tính sinh học từ rong biển chống bệnh đái tháo đường thông qua khả năng ức chế a-glucosidase 16

2.6 Các phương pháp trích ly 19

2.7 Các phương pháp nghiên cứu hoạt tính sinh học 23

Chương 3: ĐỐI TUỢNG VÀ PHUƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

3.1 Vật liệu nghiên cứu 25

3.2 Thiết bị, hóa chất 26

3.3 Thiết kế thí nghiệm 27

3.4 Phương pháp 30

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 37

4.1 Kết quả ảnh hưởng của loại enzyme đến hiệu suất và hàm lượng TPC và khảnăng chống oxy hóa của dịch chiết rong biển 37

4.2 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian trích ly đến hiệu suất, hàm lượng

polyphenol tổng và khả năng chống oxy hóa của các dịch chiết rong biển 43

4.3 Kết quả đánh giá khả năng ức chế enzyme a-glucosidase trong các dịch chiết rong biển 48

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

5.1 Kết luận 50

5.2 Kiến nghị 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

PHỤ LỤC 61

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DNA Deoxyribonucleic acid

GAE Gallic acid equivalent

TCA Trichloroacetic acid

TPC Polyphenol tong

DPPH 1,1-diphenyl- 2-picrylhydrazyl

ROS Reactive Oxygen Species

RNS Reactive Nitrogen Species

P-NP-G p-nitrophenyl-a-Dglucopyr anosid

có sự hỗ trợ của enzyme trên đối tượng rong biển 22Bảng 3.1 Điều kiện tối ưu tương ứng với các enzyme 29Bảng 4.1 Ảnh hưởng của loại enzyme hỗ trợ trích ly đến hiệu suất thu dịch chiết (%) 38Bảng 4.2 Hàm lượng pholyphenol tổng (mg GAE/g nguyên liệu khô) từ dịch chiết thunhận được qua quá trình trích ly sử dụng các enzyme hỗ trợ khác nhau 39Bảng 4.3 Ảnh hưởng của nồng độ và thời gian sử dụng enzyme đến hiệu suất trích lydịch chiết 44Bảng 4.5 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian trích ly đến hàm lượngpolyphenol tổng trong dịch chiết 45Bảng 4.7 Kết quả đánh giá khả năng ức chế enzyme a-glucosidase 48

DANH MỤC CÁC HÌNH

•

Hình 2.1 Rong sụn K Alvarezii tại Ninh Thuận 6

Hình 2.2 Rong mơ Sargassum 6

Hình 2.3 Rong nho Caulerpa lentillifera 8

Hình 2.4 Sơ đồ chuyển hóa đuờng trong cơ thể 16

Hình 3.1 (A) Rong sụn (B)Rongmơ (C) Rong nho 25

Hình 3.2 Sơ đồ tổng quát các buớc tiến hành thí nghiêm 27

Hình 3.3 Sơ đồ thí nghiệm nghiên cứu ảnh huởng loại enzyme 28

Hình 3.4 Sơ đồ thí nghiệm nghiên cứu ảnh huởng nồng độ enzyme và thời gian trích ly 29

Hình 4.1 Ảnh huởng của loại enzyme đến khả năng chống oxy hóa của dịch chiết rong biển 41

Hình 4.2 Ảnh huởng của nồng độ và thời gian sử dụng enzyme đến khả năng chống oxy hóa của dịch chiết 47

Chương 1: MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài

Theo số liệu thống kê từ Tổ chức nông lương liên hiệp quốc (FAO), đến thờiđiểm năm 2012, toàn thế giới đã có 23,8 triệu tấn rong biển tươi được thu hoạch.Trong đó, có khoảng 95% được sản xuất trong nuôi trồng thủy sản chủ yếu ở châu Á,phần còn lại được thu hoạch từ tự nhiên cả ở châu Á và châu Âu (FAO, 2014; Hansen,2013) Việt Nam đã xác định được 800 loài rong biển với trữ lượng tự nhiên 80 -100

tỷ tấn tính đến đầu năm 2018 Hiện nay, có 2 nhóm loài rong biển có trữ lượng nguồnlợi tự nhiên lớn là rong mơ và rong câu; 7 loài rong có giá trị kinh tế là rong nho, rongcâu chỉ vàng, rong câu thắt, rong câu cước, rong sụn, rong bắp sú, rong sụn gai đangđược nuôi trồng phổ biến ở Việt Nam (Văn Viện, 2018)

Hoạt tính sinh học của các chất chuyển hóa thứ cấp được trích ly từ các loài rongbiển là một chủ đề quan trọng của nhiều nghiên cứu khoa học Rong biển đã được xácnhận có đóng góp vào việc phòng chống các bệnh nghiêm trọng như giảm huyết áp vàđường huyết, chống viêm, chống oxy hoá, điều hòa miễn dịch và ảnh hưởng thầnkinh, Đáng chú ý là hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết từ các loại rong biển và

có thể sử dụng như một loại thuốc hiệu quả giúp bảo vệ chống lại tác hại của các gốc

tự do Ngoài ra, một số nghiên cứu còn chỉ ra rằng hoạt chất sinh học từ rong biển còn

có khả năng chống đái tháo đường thông qua khả năng ức chế enzyme a-glucosidase(Kurihara, 1999; Zhang và cộng sự, 2007) Ngày nay, tuy đã có rất nhiều hợp chấtchống oxy hoá cũng như các chất ức chế enzyme a-glucosidase được tổng hợp nhưngcác hợp chất tổng hợp thường gây nhiều phản ứng phụ Vì vậy, việc tìm kiếm các hoạtchất sinh học tự nhiên vẫn đang được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới.Một số phương pháp trích ly các hoạt tính sinh học từ rong biển đã được thửnghiệm như trích ly bằng nước nóng, trích ly bằng phương pháp vật lý, hóa học, Trong khi đó, phương pháp trích ly được hỗ trợ enzyme đang được chú ý bởi hiệu quả

do hoạt động thủy phân của enzyme mang lại trên rong biển Nó có thể làm suy yếuhoặc phá vỡ cấu trúc thành tế bào và phá vỡ các hợp chất lưu trữ phức tạp, giải phóngcác hợp chất như polysaccharide, peptide, axit amin nội bào (Wang và cộng

sự, 2010) Một số nghiên cứu đã báo cáo khả năng trích ly cao các hợp chất hoạt tínhsinh học từ một số loài rong biển và đây được xem là phương pháp kinh tế, an toàntrong thực phẩm và thân thiện môi trường dựa trên quá trình không dung môi với thấpchi phí, tỷ lệ chiết xuất cao, năng suất cao (Heo và cộng sự, 2003; Hardouin và cộng

sự, 2014)

Việt Nam có sản lượng rong biển tự nhiên và nuôi trồng lớn sẽ là nguồn nguyênliệu dồi dào và đầy tiềm năng để tạo ra các loại dịch chiết rong biển có hoạt tính sinhhọc cao Tuy nhiên, hiện nay tại Việt Nam lại chưa có nhiều nghiên cứu ứng dụng vềđối tượng này Các nghiên cứu thu nhận dịch chiết có hoạt tính sinh học trên rong biển

đa số chỉ sử dụng phương pháp trích ly bằng dung môi Phương pháp này cho hiệusuất trích ly tương đối cao nhưng mất nhiều thời gian, đòi hỏi lượng dung môi hữu cơlớn gây ô nhiễm môi trường và độ an toàn trong thực phẩm và dược phẩm thấp

Xuất phát từ những tiền đề trên, đề tài “Đánh giá khả năng chống oxy hóa và ứcchế enzyme a-glucosidase trong dịch chiết bằng enzyme từ một số loài tảo nội địa”được thực hiện

1.2 Mục tiêu đề tài

Nghiên cứu này nhằm đánh giá hoạt tính sinh học polyphenol tổng, khả năngchống oxy hóa và khả năng ức chế enzyme a-glucosidase trong dịch chiết thu nhậnđược từ các đại diện của rong đỏ, rong nâu và rong lục phổ biến tại Việt Nam Nhằmtìm kiếm và bổ sung nguồn nguyên liệu tự nhiên đầy tiềm năng và phong phú với khảnăng chống đái tháo đường và chống oxy hóa hiệu quả

Khảo sát hiệu quả sử dụng phương pháp trích ly hỗ trợ với các loại enzyme thủyphân thích hợp, cũng như sự ảnh hưởng của các điều kiện trong quá trình trích ly đếncác hoạt tính này

1.3 Đối tượng nghiên cứu

- Rong mơ Sargassum sp được thu thập từ tự nhiên tại vùng biển phường Đông

Hải, thành phố Phan Rang Tháp Chàm, tỉnh Ninh Thuận

- Rong sụn Kappaphycus alvarezii được thu thập vào mùa thu hoạch tại vùng

nuôi rong sụn thuộc thôn Sơn Hải, xã Cà Ná, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận

- Rong nho Caulerpa lentillifera được thu thập tại ao nuôi tại thôn Phương

Cựu, xã Phương Hải, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận

1.4 Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát ảnh hưởng của 4 loại enzyme đến hiệu suất trích ly và hàm lượngpolyphenol tổng số, khả năng chống oxy hóa thông qua khả năng khử gốc tự do DPPHcủa dịch chiết rong biển

- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian xử lý đến hiệu suất trích

ly và hàm lượng phenolic tổng số, khả năng chống oxy hóa thông qua khả năng khửgốc tự do DPPH của dịch chiết rong biển

- Đánh giá khả năng ức chế enzyme a-glucosidase của dịch chiết của 3 đại diệnrong biển với những điều kiện trích ly đã được chọn lọc

1.5 Ý nghĩa của đề tài

- Ý nghĩa khoa học

Kết quả của nghiên cứu này giúp đánh giá ảnh hưởng của một số điều kiện trongphương pháp trích ly được hỗ trợ bằng enzyme đến hoạt chất sinh học liên quan đếnkhả năng chống oxy hóa cũng như đánh giá khả năng ức chế enzyme a-glucosidasetrong đại diện của 3 phân lớp rong biển lớn tại Việt Nam

- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Đánh giá hoạt tính sinh học của các đại diện rong phổ biến tại Việt Nam, gópphần tạo cơ sở cho việc phát triển công nghệ trích ly thu nhận các hoạt chất sinh họcrong biển sử dụng trong thực phẩm chức năng, thực phẩm bổ sung và dược phẩm

Chương 2: TỔNG QUAN

2.1 Rong biển

Tảo được phân loại là vi tảo đơn bào và rong biển là thực vật vĩ mô của sinh vật biển Vitảo được tìm thấy trong cả môi trường sinh vật đáy, sinh vật sống ven biển và cả trên vùng biểnđại dương Rong biển phát triển trong vùng triều cũng như trong khu vực dưới triều lên đến một

độ sâu nhất định nơi có rất ít ánh sáng quang hợp (Dhargalkar và Pereữa, 2005)

2.1.1 Phân loại rong biển

Rong biển thường được mô tả, được phân loại chủ yếu theo màu thành ba loại chính làrong biển màu lục, đỏ và nâu:

+ Rong Đỏ: Rong Đỏ (Rhodophyta) phân bố nhiều ở Việt Nam Tiếp đó cùng với số lượngloài tương đương nhau ở Nhật Bản, Chile, Indonesia, Philippine, Canada, Hàn Quốc tiếp theosau là Thái Lan, Brazil, Pháp, Bồ Đào Nha, Trung Quốc,

+ Rong Nâu: Rong Nâu (Phaeophyta) 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

+ Rong Lục: Xét về số lượng các loài rong, thì rong Lục (Chlorophyta) trên thế giới chủyếu phân bố tập trung tại Philippin, tiếp theo là Hàn Quốc, kế tiếp là Indonesia, Nhật Bản vàViệt Nam

2.1.2 Rong biển tại Việt Nam

Trong năm 2010-2011, dự án “Điểu tra tong thể đa dạng sinh học các hệ sinh thái rạn san hô và vùng ven đảo ở vùng biển Việt Nam phục vụ phát triển bển vững” đã tiến hành nghiên

cứu, đánh giá hiện hạng thành phần loài rong biển tại 19 vùng đảo ở biển Việt Nam Bằngphương pháp hình thái so sánh và phân tích cấu trúc tế bào, tác giả đã xác định được 376 loàirong biển, thuộc 62 họ, 31 bộ thuộc 4 ngành rong biển Trong đó, ngành rong đỏ (Rhodophyta)

có 178 loài, ngành rong lục (Chlorophyta) có 94 loài, ngành rong nâu (Ochrophyta) có 80 loài

và ngành rong lam (Cyanobacteria) có 24 loài (Đỗ Anh Duy, Đỗ Văn Khương; 2012)

Đối với loại rong có sản lượng tự nhiên lớn: rong nâu (Sargassum, Hormophysa, Hydroclathrus)', rong đỏ (Gracỉlarỉa, Hydropuntỉa, Hypnea)', rong lục (Ulva, Chaetomorpha, Cladophora, Caulerpa lentillifera và một số loài khác, được nuôi hồng trong ao đìa, vịnh, bãi

triều ven biển (Hoàng My, 2016)

Đối với loại rong nuôi hồng có sản lượng tự nhiên lớn: Hiện nay, 07 loài rong kinh te

(rong nho Caulerpa lentillifera, rong câu chỉ vàng Gracỉlarỉa tenuỉstỉpỉtata, rong câu thắt Gracilariafirma, rong câu cước - Gracilariopsis bailinae, rong sụn - Kappaphycus alvarezii, rong bắp sú - Kappaphycus strỉatus, rong sụn gai - Eucheuma denticulatum) đang được hồng

-phổ biến ở Việt Nam (Nguyen Van Tu, 2015) Hiện tại, cả nước nuôi trồng khoảng 10.000 harong biển, sản lượng đạt hơn 101.000 tấn rong tươi/năm Trong đó, Bắc bộ có gần 6.600 ha,Bắc Trung bộ hơn 2.000 ha, Nam Trung bộ 1.400 ha và đồng bằng sông Cửu Long 100 ha (VănViện, 2018)

2.1.3 Loài rong biển nghiên cứu

a Rong sụn

Rong sụn có tên khoa học là Kappaphycus alvarezii, thuộc ngành tảo đỏ Đây là một

trong những nguồn quan họng nhất cung cấp carrageenan, là nhóm polysaccharid tạo gel và tạo

độ nhớt

- Phân bố và sản lượng:

Là loài rong nhập từ Nhật Bản vào Việt Nam tháng 2 năm 1993 Hiện được trồng ở một

số tỉnh Miền trung và Miền Nam Ở Miền Bắc mới thử nghiệm trồng ở Quảng Ninh, Hải Phòng

và Nghệ An Phân bố ở các nước Philippin, Nhật Bản, Indonesia, Polynexia, Pháp Rong sụn K alvarezii được trồng nhiều nhất ở các tỉnh Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, năng suất trung

bình 20-30 tấn khô/ha/năm và đã trở thành một loài thuỷ sản quan họng ở một số tỉnh ở miềnnam Việt Nam (Danida và Suma, 2002) Trong những năm gần đây, theo số liệu thống kê từViện nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Nha Trang, năm 2010, sản lượng nuôi trong trung bìnhcủa loài rong này lên đến 3.000 tấn khô/năm

Hình 2.1 Rong sụn K Atvarezii tại Ninh Thuận

- Thành phần hóa học:

Thành phần hóa học của rong sụn Kappaphycus alvarezii được thu thập ở Vịnh

Ninh Vân, Khánh Hòa đã được khảo sát bời Hong và cộng sự năm 2007 (Bảng 2.1)

Bảng 2.1 Thành phần chính của rong sụn (g/100g khối lượng khô) (Hong và cộng sự, 2007)

Loài Phốt pho Nitơ Protein Lipid

Chi rong mơ có tên khoa học là Sargassum, thuộc ngành rong nâu Phacophyta, họ Rong

mơ Sargassaceae là đối tượng được sử dụng trong thực phẩm, dược phẩm và nguyên liệu cho

công nghiệp của nhiều nước trên thế giới (Nguyen Van Tu, 2015)

Hình 2.2 Rong mơ Sargassum

- Phân bố và sản lượng:

Ở Việt Nam có khoảng 147 loài rong nâu đã được phân loại, trong đó các loài rong thuộc

chi Sargassum (rong mơ) có trữ lượng lớn nhất (68 loài), phân bố dọc ven biển Việt Nam và

sản lượng ước tính trên 10.000 tấn khô/năm (Nguyễn Hữu Dinh, 2001) Khu vực miền Trung vàNam Trung Bộ có trữ lượng rong lớn nhất và chất lượng cao, đặc biệt ở vùng biển Khánh Hòa

và Ninh Thuận Theo điều tra tới năm 2011, có 39 loài rong nâu thuộc chi Sargassum phân bố ở

vùng biển Khánh Hòa, tập trung nhiều nhất và có trữ lượng lớn nhất là ở vịnh Nha Trang với 21loài phổ biến và sản lượng ước tính gần 4.800 tấn khô/năm (Bùi Minh Lý, 2010) Tại Ninh

Thuận, các loài phổ biến như rong lá mơ (5 oligocystum), rong mơ nhiều phao (5 polysystưm), rong lá mơ (5 mcclureĩ), rong mơ lá dày (5 crassifolium), rong mơ phao nhỏ (5 microcystum), rong mơ bìa đôi (5 duplicatum), rong lá mơ (5 dentỉcarpum), rong lá mơ Swartz (5 swartzii)

Vào mùa vụ khai thác rong mơ tự nhiên ở Ninh Thuận, trữ lượng thu được ước tính hơn 6.000tấn tươi (Đỗ Kim Tâm, 2011)

- Thành phần hóa học chính:

Theo nghiên cứu thành phần hóa học chính trong rong mơ ở vùng biển Nha Trang thìhàm lượng quan trọng nhất của rong mơ là polysaccharide (mà chủ yếu là alginate) chiếm 19-44% trọng lượng rong khô (Nguyễn Hữu Đại, 1997) So với các loài rong nâu trên thế giới,rong mơ Việt Nam có hàm lượng alginate khá cao (Bùi Văn Nguyên, 2018)

Hàm lượng protein trong rong mơ ở vùng biển Nha Trang dao động từ 8.05 - 21.11% sovới trọng lượng rong khô Lượng protein này không chỉ phụ thuộc vào thành phần loài mà cònphụ thuộc vào quá trình phát triển của cá thể, điều kiện sống của rong, cách phơi sấy, bảo quảnrong Rong mơ chứa 17 loại axit amin trong đó có mặt tất cả các axit amin thiết yếu Vì vậyprotein của rong mơ có tính dinh dưỡng cao hơn so với protein của các cây trồng trên cạn Hàmlượng lipid chỉ chiếm một phần nhỏ so với các chất hữu cơ khác trong rong, hàm lượng khoảng0,2 -0,6% so với trọng lượng khô (Trần Thị Luyến và cộng sự, 2004)

Hỗn hợp polysaccharide ly trích từ Sargassum chứa các hợp chất có hoạt tính sinh học

như: các hợp chất polyphenol, flavonoid thể hiện hoạt tính chống oxi hóa và tăng cường miễndịch (Blondin và cộng sự, 1994; Franz và cộng sự, 2000) Theo nghiên cứu gần đây, rong mơ

S.MỈcrocystum tại Khánh Hoà có hàm lượng polysaccharide trích ly cao nhất 40,2 ± 1,8%, hàm

lượng protein đạt giá trị 9,3% (Huỳnh Trường Giang, 2013)

c Rong nho

Rong nho biển tên thường gọi là “sea grapes” được mô tả lần đầu tiên bởi J Agardh năm

1873 Rong nho biển hay còn gọi là rong cầu lục bi nhỏ, có tên khoa học Caulerpa lentillifera, thuộc chi Caulerpa, bộ rong cầu lục Caulerpales, ngành rong lục Chlorophyta.

- Phân bố và sản lượng:

Năm 2006, Viện Hải dương học Nha Trang triển khai trồng thử nghiệm đối tượng nàytrong bể composit cho kết quả khá Đến nay, diện tích trồng rong có tiềm năng khoảng 900nghìn ha, tương đương với sản lượng 600.000 - 700.000 tấn khô/năm trong giai đoạn 2010 -2015

Hinh 2.3 Rong nho Caulerpa lentillifera

- Thành phần hóa học:

Các hàm lượng của carbohydrate, protein thô, lipid thô, chất xơ và tro trong rong nho

Caulerpa lentillifera (tính theo họng lượng khô) theo các nghiên cứu trên rong nho tại Đài Loan

và Thái Lan (Nguyen, 2011; Pattama, 2006) được thống kê theo bảng sau:

Bảng 2.2. Các hàm lượng (tính theo % trọng lượng khô) của carbohydrate,

protein thô, lipid thô, chất XO’ và tro của Caulerpa lentillifera

Thành phần Hàm lượng rong nuôi tại Đài

lục) thu hoạch ở biển Malaysia có hàm lượng protein, carbohydrate, lipid, Na, Mg, Cu đều cao

hơn so với Eucheumar cottonii - tên gọi khác của Kappaphycus alvarezii (thuộc rong đỏ) và Sargassum polycystum (thuộc rong nâu) Cả 3 loài rong nho c lentillifera, E cottonii và 5 polycystum đều có chứa 16 axit amin Asp, Glu, Ser, Gly, His, Arg, Thr, Ala, Pro, Tyr, Vai, Met, lie, Leu, Phe, Lys Hầu hết các axit amin trong c lentillifera đều cao hơn so với E cottonii và 5 polycystum (Patricia và cộng sự, 2009) Tổng hợp các nghiên cứu độc lập về các thành phần chính của 3 loại rong K alvarezii, s Mỉcrocystum và c.lentillifera ở các vùng địa lý khác nhau tại Bảng 2.3 cũng cùng cho kết quả tương tự rằng c lentillifera có hàm lượng protein, carbohydrat và lipit cao hơn so với K alvarezii và 5 Microcystum.

Bảng 2.3 Bảng tổng hợp khảo sát thành phần chính của các loại rong nghiên

cứu (g/100g khối lượng khô)

pho Nitơ Protein Lipid

hydrate

Carbo-Chất

xơ Tro

Nguồn tham khảo

Kappaphycus

alvarezii 0,091 0,474 3,0 0,7 56,1 6,3 33,8

Hong vàcộng sự,2007

Carbo-Chất

xơ Tro

Nguồn tham khảo

Caulerpa

lentillifera - - 9,261 1,57 64 2,97 22,20

Nguyen,2011

2.2. Thành phần hóa học chủ yếu của các loại rong biển

Thành phần chủ yếu của các loại rong biển là polysaccharide, protein, khoáng chất,vitamin, chất xơ và chất béo (Peng và cộng sự, 2013) Đặc biệt, chất lượng protein và lipidtrong rong biển được hấp thụ nhiều nhất so với các loại rau khác, chủ yếu là do hàm lượng axitamin thiết yếu và hàm lượng axit béo không bão hòa tương đối cao Chúng có hơn 54 nguyên tố

vi lượng, cần thiết cho các chức năng sinh lý của cơ thể người với số lượng vượt xa các loại rau

và thực vật trên đất khác (Chapman và Chapman, 1980) Các thành phần sinh hoá của rong biểnphụ thuộc vào loài, vùng địa lý và nhiều điều kiện ngoại cảnh khác như: nhiệt độ nước, cường

độ chiếu sáng và các nồng độ dinh dưỡng trong nước Ngoài ra, thành phần sinh học của rongbiển thể hiện sự khác biệt lớn về nồng độ của các yếu tố dinh dưỡng như protein, chất béo, chấtkhoáng hoặc chất xơ (Stengel và cộng sự, 2011)

Rong biển được đánh giá về hàm lượng polysaccharide cao (bao gồm agar, alginate vàcarageenan) Các thành phần chính của polysaccharide rong biển là galactose, mannose vàglucose Do đó, rong biển có chứa một lượng đáng kể các polysaccharide hòa tan có chức năng

là tiền chất xơ (Venugopal, 2009)

Polysaccharide là các polymer của monosaccharide Hàm lượng polysaccharide trongrong biển lên đến 76% họng lượng khô (Antunes và cộng sự, 2003) Rong nâu có hàm lượngcao của polysaccharide chiếm 35% - 70%, trong rong đỏ có thể được tìm thấy khoảng 38% -76% polysaccharide và rong lục có 15% - 65% (Bixler và Porse, 2011)

Như thống kê tại Bảng 2.4, các polysaccharide lưu trữ quan họng của nhiều loại rong biển

là a-glucan, chẳng hạn như glycogen và tinh bột Trong rong lục, polysaccharide chủ yếu là tinhbột Nó được hình thành bởi sự pha trộn giữa amylopectin không hòa tan và amylase hòa tan(polymer-d-glucose liên kết với nhau) Trong rong đỏ, tinh bột floridean là đơn vị lưu trữ chính

Nó có cấu trúc tương tự như tinh bột không có amylose Polysaccharide rong nâu có đơn vị lưutrữ chính được gọi là laminaran cấu trúc hóa học của laminaran có (1,3)—d-glucan với 0- (1,6).Hàm lượng polysaccharide trong rong biển thay đổi tùy theo tuổi, mùa, loài, vị trí địa lý và điềukiện khí hậu (Saravana và cộng sự, 2017)

Bảng 2.4 Thành tế bào và carbohydrate với vai trò là yếu tố cấu trúc trong các nhóm rong biển

Phân loại Sản phẩm tích trữ Thành tế bào

Rong đỏ Tinh bột (amylose và

amylopectin)

Cellulose (P-1,4 glucopyroside), hydroxyl proline glucoside; xylan and manan

Rong nâu Laminaran (P -1,3-

glucopyranoside) Cellulose, axit alginic và fucoidanRong lục Tinh bột Floridean Cellulose, xylan, galactant, alginate

Polysaccharide có hoạt tính sinh học từ rong biển

Polysaccharide có nguồn gốc từ rong biển là nhóm các chất chuyển hóa được nghiên cứurộng rãi nhất (Cardozo và cộng sự, 2007) Ngoài ra, polysaccharide được tìm thấy trong thành

tế bào của rong biển không độc hại cho con người Fucans và các dẫn xuất của alginic acidđược biết với các đặc tính sinh học khác như thuốc chống đông máu, kháng viêm, kháng virus

và các hoạt động chống ưng thư (Boisson- Vidal và cộng sự, 1995; Costa và cộng sự, 2010).Một điều đáng chú ý là một số polysaccharide chỉ có trong rong biển và không ở thực vật trêncạn Ví dụ: galactan, fucoidan, laminarin, và alginate là các polysaccharide quan họng chỉ tìmthấy trong rong biển (Feniera và cộng sự, 2012) Điều này cho thấy tính đặc trưng củapolysaccharide có nguồn gốc từ rong biển

Theo số liệu thu thập từ các nghiên cứu trên thế giới, hàm lượng protein trong rong nâuchiếm tỷ lệ 5-15%, rong lục có hàm lượng 15-25% và rong đỏ chiếm 15- 30% (Misurcova,2011) Trong khi nghiên cứu của Murata và Nakazoe năm 2001 trên đối tượng rong biển tại

Nhật Bản, đã báo cáo hàm lượng protein ở loài rong biển Undaria (thuộc rong nâu) thì chỉ chiếm 24%, loài Porphyra (thuộc rong đỏ) và Ulva (thuộc rong lục) lại có hàm lượng protein

lên đến 44% Mức này tương đương với hàm lượng protein tìm thấy trong các loại rau giàuprotein như đậu nành (protein chiếm 40% khối lượng khô) (Holdt and Kraan, 2011) Protein cómặt ở nhiều dạng và vị trí tế bào khác nhau, ví dụ như một thành phần của thành tế bào, cácenzyme, liên kết với các sắc tố và carbohydrate (Stengel và cộng sự, 2011)

Trước đây, Protein của rong biển ít thu hút sự chú ý, cấu trúc và tính chất sinh học củachúng không có nhiều tài liệu ghi nhận nhiều như polysaccharide (Chojnacka và cộng sự,2012) Tuy nhiên, gần đây, protein của rong biển đã nhận được ngày càng nhiều sự chú ý bởi

các hoạt tính sinh học của chúng có tiềm năng cho các ứng dụng xa hơn (Michalak vàChojnacka, 2015) Protein rong biển, đặc biệt từ tảo đỏ, chứa tất cả các axit amin thiết yếu, mức

độ này đủ để đáp ứng các liệu trình chế độ ăn uống (Dawczynski và cộng sự, 2007) Do đó, tảo

đỏ đại diện cho một nguồn protein quan trọng

Peptide có hoạt tính sinh học từ rong biển

Các peptide hoạt tính sinh học có thể được tạo ra bởi các phản ứng thủy phân bằng cácprotease khác nhau (Roufik và cộng sự, 2006) Hai nhóm protein có hoạt tính sinh học có mặttrong một số rong biển là lectin và phycobiliprotein Lectin là một nhóm các carbohydrate liênkết protein biểu thị các hoạt động sinh học kháng khuẩn, chống ung thư, kháng HIV và kháng

viêm; lectin đã được phân lập thành công từ một số loài rong biển bao gồm Eucheuma sp và Codium Một nhóm protein nữa là phycobiliproteins, biểu thị chất chống oxy hóa, chống viêm,

làm giảm cholesterol và hoạt động kháng virus Axit amin hoạt tính sinh học khác có trong rongbiển bao gồm laminine, akainoid, Những axit amin có một loạt các đặc tính sinh học bao gồmchất chống oxy hóa, hạ huyết áp, thuốc trừ sâu, thuốc trừ giun sán Ngoài axit amin hoạt tínhsinh học, một số peptide hoạt tính sinh học đã được tách từ rong biển bao gồm carnosine vàglutathione cả hai đều là peptide chống oxy hóa, bảo vệ tế bào khỏi bị hư hại gây ra bởi các loàioxy phản ứng (Simon Faulkner và cộng sự, 2013)

Tuy nhiên, chiết xuất protein từ tảo biển gặp nhiều khó khăn do sự hiện diện của lượnglớn polysaccharide vách tế bào, chẳng hạn như alginate của rong nâu hoặc carrageenan của một

2.3 Các hợp chất có hoạt tính sinh học trong rong biển

Rong biển chứa một nguồn hợp chất có chất hoạt tính sinh học được chú ý vì có thể tạo rarất nhiều chất chuyển hóa thứ cấp có khả năng hoạt động sinh học rộng (Bansemir và cộng sự,

2006) Các hợp chất với khả năng kháng vi-rút, kháng nấm, kháng khuẩn và chống oxy hóa đãđược phát hiện trong cả rong lục, rong nâu và rong đỏ Trong những năm gần đây, nhiều nhànghiên cứu đã tập trung vào đối tượng rong biển Thành phần của chúng được sử dụng trongdược phẩm và thực phẩm chức năng phục vụ sức khỏe nhờ vào các axit béo omega-3, chấtchống oxy hóa và các chất sinh học khác (Shahidi, 2009).

Polyphenol là hợp chất tự nhiên chứa nhóm chức phenolic, nhóm lớn các chất chuyển hóathứ cấp này tồn tại cả trong môi trường trên cạn và dưới nước (Shibata và cộng sự, 2002;Susanto và cộng sự, 2009) Bên cạnh những đặc tính chống oxy hóa mạnh, các polyphenol tựnhiên được biết là có nhiều hoạt tính sinh học khác như chống viêm, chống dị ứng, khángkhuẩn, ức chế kháng plasmin, ức chế matrix metalloproteinase và chống ưng thư (Wijesinghe

và cộng sự, 2012) Do đó, khả năng các hợp chất có hoạt tính sinh học này được sử dụng trongnhiều ứng dụng công nghiệp như các thành phần chức năng là rất rõ ràng

Các hợp chất phenolic (polyphenol) là các hợp chất có một hoặc nhiều vòng thơm với mộthoặc nhiều nhóm hydroxy Với hơn 8.000 cấu trúc đã được tìm thấy, polyphenol đại diện chomột loại hợp chất đa dạng bao gồm flavonoid, lignin, tocopherol, tannin và axit phenolic(Shukla và cộng sự, 1997)

Flavonoid, nhóm hợp chất phenolic lớn nhất, được biết với các hoạt tính sinh học bao gồmcác đặc tính chống oxy hóa và gốc tự do (Kahkonen et al., 1999) Flavonoid bao gồm flavonol,flavon, catechin, proanthocyanidin, anthocyanidin và isoflavonoid (Ndhlala và cộng sự, 2007)

Tannin được định nghĩa là các hợp chất polyphenol thực vật tự nhiên và phổ biến ở cả cácloài thực vật trên cạn và dưới biển Phlorotannin là các hợp chất tannin chỉ được tìm thấy trongrong biển Phlorotannin được hình thành từ sự trùng hợp của các đơn vị monomephloroglucinol (1,3,5-trihydroxybenzene) và được tổng hợp trong con đường acetate-malonatetrong tảo biển (Ragan và Glombitza, 1986; Waterman và Mole, 1994; Arnold và Targett, 1998).Phlorotannin được tinh chế từ một số loại rong nâu đã được báo cáo là có hoạt tính chống oxyhóa mạnh (Ahn và cộng sự, 2007)

2.4 Hoạt tính chống oxy hóa từ rong biển

2.4.1 Gốc tự do và chất chống oxy hóa

Gốc tự do

Các gốc tự do hay nói chính xác hơn là các chất hoạt động chứa oxy và nitơ (ReactiveOxygen Species-ROS và Reactive Nitrogen Species -RNS) là các chất dạng khử của oxy vànitơ phân tử Các ROS và RNS phản ứng rất nhanh với các phân tử quanh nó, do đó gây tổnthương và làm thay đổi giá trị sinh học của các đại phân tử sinh học như DNA, protein và lipid(Proctor, 1989) Khi số lượng gốc tự do nằm trong khả năng kiểm soát của cơ thể, chúng đóngvai trò rất quan trọng như: điều hòa phân ly tế bào, kích hoạt các yếu tố phiên mã (NFkB,p38MAP kinase, ) cho các gen tham gia quá trình phiên dịch, kháng viêm và điều hòa biểuhiện các gen mã hóa cho các enzyme chống oxy hóa Thế nhưng khi cơ thể không đạt trạng tháikhỏe mạnh, cân bằng vốn có giữa gốc tự do và chất chống oxy hóa bị phá vỡ Ở nồng độ cao,các ROS và RNS oxy hóa các đại phân tử sinh học gây nên: đột biến ở DNA; biến tính protein;oxy hóa lipid là nguyên nhân của rất nhiều bệnh nguy hiểm (Lại Thị Ngọc Hà và Vũ Thị Thu,2009)

Các chất chống oxy hóa

Các chất chống oxy hóa là các hợp chất có khả năng làm chậm, ngăn cản hoặc đảo nguợcquá trình oxy hóa các hợp chất có trong tế bào của cơ thể Dụa trên nguyên tắc hoạt động, cácchất chống oxy hóa đuợc phân thành 2 loại:

+ Các chất chống oxy hóa bậc một khử hoặc kết hợp với các gốc tự do, làm kìm hãm phakhởi phát hoặc bẻ gãy dây chuyền phản ứng của quá trình oxy hóa

+ Các chất chống oxy hóa bậc hai làm kìm hãm sụ tạo thành các gốc tự do (hấp thu các tiacục tím; tạo phức với các kim loại kích thích sụ tạo thành các gốc tự do Fe, Cu; bất hoạt oxyđơn) (Singh and Rajini, 2004)

2.4.2 Các nghiên cứu về hoạt tính chống oxy hóa từ rong biển

Trong nhiều năm qua, polyphenols từ rong biển đã đuợc nghiên cứu rộng rãi về hoạt tínhsinh học của nó bao gồm hoạt tính chống oxy hóa (Ahn và cộng sụ, 2007; Li và cộng sụ, 2009).Rong biển đã đuợc chứng minh là một nguồn polyphenol vuợt trội hơn so với thục vậttrên cạn vì thục vật trên cạn có chứa polyphenol với số luợng vòng thấp hơn trong cấu trúc,trong khi polyphenol của rong biển là nhiều vòng (Burtin, 2003) Polyphenol chứa số luợngvòng nhiều hơn trong cấu trúc của chúng thể hiện hoạt động chống oxy hóa lớn hơn (Gupta vàAbu-Ghannam, 2011) Có thể cho đến nay, hoạt tính chống oxy hóa này là hoạt tính nổi bật và

thu hút đuợc nhiều nghiên cứu nhất của đối tuợng rong biển (có đến khoảng 36.500 nghiên cứutrên toàn thế giới).

Ở Việt Nam, đối với đối tuợng rong biển, các nghiên cứu đa số là đánh giá hoạt tínhkháng oxy hóa, ví dụ nhu nghiên cứu sàng lọc hoạt tính kháng oxy hóa của một số loài rong mơ

Sargassum ở Khánh Hòa: s angustifolium, s aemulum, s assimile, s.feldmanii và s Ilicifolium

bằng phuơng pháp trích ly dung dung môi hoá học Hoạt tính chống oxy hóa dựa trên hoạt tínhchống oxy hóa tổng, khử Fe và DPPH Ket quả cho thấy hàm lượng polyphenol và khử Fe của rong 5 Angustifolium là cao nhất (Đặng Xuân Cường và cộng sự, 2013).

2.5 Hoạt tính sinh học từ rong biển chống bệnh đái tháo đường thông qua khả năng ức chế gỉucosỉdase

a-2.5.1 Bệnh đái tháo đường

Bệnh đái tháo đường (bệnh tiểu đường) là một bệnh do rối loạn chuyển hốa carbohydrate khỉ hooc-mon insulin của tụy bị thiếu hay giảm tác động trong cơ thể, biểu hiện bằng mức đường trong mấu luôn cao (Cefalu và cộng sự, 2007).

2.5.2 Cứ chế chổng đái đường thông qua khả năng ức chế a-glucosidase

Thức ăn được hấp thụ vào cơ thể thì các carbohydrate trong thức ăn được thủy phân thành những phân tử đường nhỏ hơn bồi những enzyme trong ruột non Tiến trình phân hóa này đòi hỏi tụy tạng phải tiết ra enzyme d-amylase dùng đề phá vỡ các phân tử carbohydrate lớn thành oligosaccharide Enzyme a-glucosidase ở màng ruột non lại tiếp tục phan hoá các oligosaccharide thành các phân tử đường nhỏ hơn nữa rồi mới thẩm thấu vào mảu làm cho lượng đường trong máu tăng Bằng cách kiềm chế hoạt động của enzyme a-glucosidase cố thể làm giảm sự thủy giải của carbohydrate và làm chậm sự thẩm thấu glucose vào mạch máu (Huỳnh Ngọc Thụy, 2011).

Hình 2.4 Sơ đồ chuyển hóa đường trong cơ thể

2.5.3 Hợp chất ức chế a-glucosidase

a Các họp chất ức chế enzyme a-glucosidase tổng họp

Hiện nay có 3 loại thuốc thuộc nhóm chất ức chế enzyme a-glucosidase tổng hợp bao gồmAcarbose, Voglibose và Miglitol Tác dụng của thuốc là ức chế enzyme a-glucosidase, mộtenzyme nằm ở tế bào biểu mô niêm mạc ruột non đảm nhận việc phân giải các đườngdisaccharide và carbohydrate, vì vậy sẽ làm giảm sự hấp thu đường tại ruột Các chất này có tácdụng làm sự tiêu hóa các carbohydrate bị chậm lại, do đó không làm tăng nồng độ đường huyếtsau khi ăn

Voglibose

Voglibose là chất ức chế enzyme a-glucosidase được phân lập từ Streptocomyces hygroscopicus thuộc phân loài Lỉmoneus Khi điều trị, voglibose không xâm nhập vào máu mà

chỉ ức chế enzyme a-glucosidase Do đó, nó sẽ làm giảm glucose trong máu sau khi ăn Tuynhiên, nếu dùng voglibose không đúng cách thì nó sẽ gây ra nhiều phản ứng phụ như rối loạntiêu hóa, rối loạn chức năng gan, thận trầm trọng

Chất ức chế enzyme a-glucosidase tổng hợp sẽ gây ra nhiều tác dụng phụ gây ảnh hưởngxấu đến sức khỏe người sử dụng Vì vậy, các hợp chất có nguồn gốc từ tự nhiên cần thiết được

sử dụng để thay thế cho các chất tổng hợp này

b Các họ*p chất ức chế enzym a-glucosidase cô lập tự nhiên

Nói chung, nghiên cứu về khả năng chống lại bệnh tiểu đường của rong biển ít hơn so vớicác nghiên cứu khác Các nghiên cứu về đặc tính chống tiểu đường bao gồm polyphenol từ rongbiển là nổi bật đáng kể với nhiều loại các hợp chất polyphenol được trích ly với mục tiêu chốngtiểu đường Kumar và cộng sự đã chỉ ra rằng nhiều hợp chất được phân lập từ tự nhiên có khảnăng ức chế enzyme a- glucosidase, bao gồm: flavonoid, alkaloid, phenolic, curcuminoid và terpinoid (Kumar và cộng sự, 2011)

Hợp chất polyphenol được biết là tạo thành phức hợp khi tương tác với nhiều protein vànhững chất có nguồn gốc từ rau quả có nhiều hoạt động như chống bệnh tiểu đường (Anhe vàcộng sự, 2013) Khả năng chống bệnh tiểu đường của các hợp chất hoạt tính sinh học từ rongbiển bao gồm khả năng ức chế enzyme tham gia vào việc duy trì sự cân bang glucose như a-amylase, a-glucosidase, aldose reductase và protein tyrosine phosphatase IB, (Yusrizam vàcộng sự, 2015)

2.5.5 Một sổ nghiên cứu về hoạt tính sinh học của rong biển chống lại bệnh tiểu đường trên thế giới

Một nghiên cứu về polyphenol rong biển như nghiên cứu của Celikler và cộng sự, 2008,cho thấy hàm lượng polyphenol cao (4.32 ± 0.74 pmol Gallic acid/g) trong chiết xuất ethanol

của rong lục Ulva rigida cũng có thể mang lại hiệu quả chống tăng đường huyết và chống oxy

hóa ở cơ thể (Teixera và cộng sự, 2007)

Đối với rong nâu, đã chứng minh thành phần polyphenol trong dịch chiết được làm giàu

từ rong nâu Ascophyllum nodosum giúp cải thiện đường huyết lúc đói ở chuột đái tháo đường

và làm giảm cholesterol trong máu so với nhóm không được điều trị (Zhang và cộng sự, 2007)

Trong dich chiết từ rong nâu Ecklonia stolonifera bằng dung môi methanolic và nước được tìm thấy có hoạt tính ức chế a-glucosidase chống lại Saccharomyces và glucosidase trong ruột chuột Chiết xuất methanolic E stolonifera cho thấy hoạt tính ức chế a-glucosidase mạnh hơn

trong ống nghiệm dựa trên các giá trị IC50 so với chiết nước và được cho là có hàm lượngpolyphenolic cao hơn nghiên cứu trước đây, cái mà được ước lượng là các chất phlorotannin(Iwai và cộng sự, 2008)

Một số bromophenol trích ly từ rong biển đỏ Odonthalia corymbifera cho thấy sự ức chế mạnh mẽ đối với hoạt tính a-glucosidase từ Saccharomyces cerevisiae với các giá trị IC50 dao động từ 0,098 pM đến 89,0 pM Bromophenol từ các loài rong biển đỏ khác Symphyocladia latiuscula cũng ức chế mạnh a-glucosidase của s Cerevisiae (Kurihara, 1999).

2.6 Các phương pháp trích ly

Phương pháp này được dựa trên năng lực trích ly của các dung môi khác nhau Để cóđược các hợp chất hoạt tính sinh học từ thực vật, các kỹ thuật cổ điển là: chiết Soxhlet, ngâm vàchưng cất Hydro Hiệu quả trích ly của phương pháp này thông thường chủ yếu phụ thuộc vào

sự lựa chọn của dung môi Những thách thức lớn của phương pháp này còn là thời gian trích lydài, đòi hỏi dung môi có độ tinh khiết cao và tốn kém, bốc hơi lượng lớn dung môi, sự chọn lọctrích ly thấp và gây ra sự phân hủy nhiệt của các hợp chất không ổn định nhiệt (Luque de Castro

và García-Ayuso, 1998) Ngoài ra, đối với đối tượng rong biển thì sự hiện diện củapolysaccharide khác nhau với số lượng lớn trong tế bào làm giảm mạnh hiệu quả trích ly trongquá trình áp dụng các phương pháp chiết xuất cổ điển này

2.6.3 Phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của enzyme

a Hiệu quả của phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của enzyme so vói các phưong pháp khác trên rong biển

Thành tế bào và lớp biểu bì rong biển có cấu trúc hóa học phức tạp và đồng nhất hơn sovới các thực vật hên cạn Hiệu quả trích ly các thành phần hoạt tính từ rong biển bị giảm là do

sự hiện diện của vách tế bào phức tạp polysaccharides như alginat và carrageenan (Yang vàcộng sự, 2011).Vì vậy, rõ ràng các rào cản vật lý do thành tế bào polysaccharide làm hạn chếhiệu quả của quy trình trích ly các hợp chất hoạt tình từ rong biển Phân rã polymer thành tế bàobằng enzyme đã nhận được sự chú ý trong nhiều năm và đang trở thành phương pháp hấp dẫn

để thay thế ngày càng nhiều hơn cho các phương pháp trích ly hoá học và cơ học do giá trị kinh

tế, an toàn trong thực phẩm và thân thiện môi trường dựa trên quá trình không dung môi vớithấp chi phí, tỷ lệ chiết xuất cao, năng suất cao (Heo và cộng sự, 2003; Hardouin và cộng sự,2014)

Mới đây, một nghiên cứu so sánh hiệu quả của phương pháp trích ly thu nhận từ các loài

rong mơ 5 aquifolium, s ilicifolium và s polycystum sử dụng dung môi nước, methanol,

methanol 50%, ethanol 75% và chiết xuất hỗ trợ của 2 loại enzyme là Viscozyme và Protamex.Dựa trên kết quả năng suất, hàm lượng phenolic và hoạt tính chống oxy hóa trong dịch tríchly,kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng hiệu suất và các hoạt tính sinh hoc của dịch chiết

xuất rong nâu Sargassum với enzyme cao hơn dịch chiết xuất với dung môi hữu cơ (Puspita và

cộng sự, 2017)

b Các điều kiện ảnh hưởng đến phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của enzyme

bl Vai trò của việc chọn lọc enzyme

Enzyme là những chất xúc tác sinh học đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dựngthương mại Do đó, các enzyme thủy phân của các chất phụ thuộc vào nhiều yếu tố hóa lý Lựachọn các enzyme thủy phân thích hợp hoặc tối ưu điều kiện enzyme là rất quan trọng để có