CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN 1. Giới thiệu rong biển Rong biển là những loài thực vật bậc thấp sống ở biển, chúng có thể là đơn bào, đa bào, sống thành quần thể với nhiều hình dạng đa dạng có thể là hình cầu, hình sợi, hình phiến lá hoặc hình thù rất đặc biệt. Rong biển sinh trưởng nhanh, vòng đời không quá một năm, tốc độ tăng trọng nhanh và tạo ra sinh khối lớn.
Chúng là một nguồn thực phẩm và dược phẩm rất có ích cho con người. Đồng thời, do có sinh khối lớn nên rong biển đã tạo ra nguồn vật chất dồi dào cho hệ sinh thái biển và lượng lớn oxygen cho sự hô hấp của con người và động vật trên cạn [15][16]. Dựa vào thành phần cấu tạo, đặc điểm hình thái và màu sắc, rong biển có thể được chia thành một số ngành rong chính: 1. Ngành rong nâu (Phaeophyta).
Ngành rong xanh (Chlorophyta). Hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứu phát hiện loài mới bổ sung vào tổng số loài rong biển phân bố trên toàn thế giới. Trong số các ngành rong lục, rong nâu và rong đỏ thì rong nâu là ngành rong có trữ lượng lớn nhất và phân bố đa dạng nhất với hơn 1800 loài đã được phân loại [17][3]. Giới thiệu rong nâu Rong nâu là nhóm rong có kích thước lớn (macroalgae), gồm 4 chi lớn: Sargassum, Turbinaria, Dictyota, Padina.
Đặc biệt, chi Sargassum sinh trưởng rất mạnh, có thể hình thành các thảm rong biển rộng từ vài hecta đến vài chục hecta. Chúng phân bố rộng, chiếm ưu thế trên các bãi triều ven biển của các vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới. Rong nâu phân bố nhiều nhất là ở Nhật Bản, tiếp theo là Việt Nam, Canada, Hàn Quốc, Alaska, Ai-len, Mỹ, Pháp, Ấn Độ. Trong đó, hai chi Sargassum và Turbinaria thuộc họ Sargassaceae (bộ Fucales) phân bố ở Luan van 9 vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới là hai đối tượng phổ biến và kinh tế nhất.
Sản lượng rong nâu lớn nhất thế giới tập trung tại Trung Quốc với trên 667.000 tấn khô, tiếp đến là Hàn Quốc, Nhật Bản, Na Uy, Chile [18]. Ở Việt Nam, tính đến năm 2015, có khoảng 147 loài rong nâu đã được phân loại, trong đó các loài thuộc chi Sargassum có trữ lượng lớn nhất, ước tính trên 10. Chúng phân bố tập trung chủ yếu ở các vùng biển từ Đà Nẵng đến Vũng Tàu gồm: chân đèo Hải Vân, bán đảo Sơn Trà (Đà Nẵng); Cù Lao Chàm, Núi Thành (Quảng Nam); Bình Châu, Lý Sơn, Sa Huỳnh (Quảng Ngãi); Phù Mỹ, Quy Nhơn (Bình Định); vịnh Xuân Đài, Cù Mông (Phú Yên); vịnh Vân Phong, Hòn Khói, vịnh Nha Trang, vịnh Cam Ranh (Khánh Hoà); Ninh Hải, Ninh Phước (Ninh Thuận). Ngoài ra, rong nâu còn xuất hiện tại vùng biển từ phường Bình San đến xã Mỹ Đức của thị xã Hà Tiên (Kiên Giang).
Trong đó khu vực vịnh Nha Trang được đánh giá rất thuận lợi để sinh nâu sinh trưởng và phát triển. Dựa vào phương pháp hình thái so sánh đặc điểm của cơ quan sinh sản là cơ quan ít biến đổi theo các điều kiện sinh thái, các tác giả trong và ngoài nước đã có những công bố tương đối đầy đủ về mặt phân loại rong nâu ở Việt Nam. Một số chi rong nâu có thể thống kê được: chi Dictyota có 14 loài, chi Padina 5 loài, chi Turbinaria 5 loài (4 loài, 1 thứ), chi Sargassum 68 loài trong đó ở Khánh Hoà 39 loài [3][11]. Tại tỉnh Khánh Hòa, nguồn lợi rong nâu phân bố tập trung tại 4 khu vực ven biển theo trình tự từ Bắc xuống Nam.
+ Khu vực 1: Vịnh Vân Phong (Hòn Bịp, Hòn Ó, Hòn Dút, Cù Meo, Rạn Trào, Rạn Tướng, Mũi Dù, Mũi Đá Son, Lạch Cổ Cò, Sùng Ké. + Khu vực 2: Ven biển xã Ninh Thủy, Ninh Phước, Ninh Vân, Đầm Nha Phu (Bãi Đá Lát, Mỹ Giang, Hòn Khô, Bãi Đá Nọc, Bãi Cây Tra, Bãi Cỏ, Bãi Cây Bàn,. và vài bãi cạn ngầm (Bãi Cỏ - Thị xã Ninh Hòa). + Khu vực 3: Vịnh Nha Trang (Mũi Kê Gà, Bãi Tiên – Đường Đệ, Hòn Chồng, Hòn Đỏ, Hòn Rùa, Hòn Tre, Bãi Rạn, Bãi Ngéo, Hòn Một, Hòn Mun, Bãi rạn ngầm Lớn, Mũi cá sấu Trí Nguyên, Sông Lô, Mũi Cầu).
Luan van 10 + Khu vực 4: Đảo Bình Ba – xã Cam Lập (Dọc theo bờ đông bán đảo Cam Lập, từ Mũi Sốp đến Mũi Cà Tiên) – Thành phố Cam Ranh. Bản đồ vị trí khu vực điều tra phân bố một số chi rong nâu tỉnh Khánh Hòa [21][17] 1. Một số thành phần hóa học trong rong nâu Rong biển nói chung và rong nâu nói riêng có thành phần hoá học rất đa dạng và có giá trị lớn về mặt dinh dưỡng cũng như dược tính như: các hợp Luan van 11 chất polysaccharide, axit amin, vitamin và khoáng chất, terpenoid, các hợp chất phenolic, các hợp chất màu carotenoid và một số hợp chất khác. Thành phần hóa học của một số loài rong trong 3 ngành rong chính (Tỉ lệ tính trên 100g rong tươi) [18] Ascophylm Laminaria Alari Palmaria Porpha Porphyra Ulva sp.
nodosum digitata aesculenta palmata sp. yezoensis Ngành rong Nâu Nâu Nâu Đỏ Đỏ Đỏ Lục Nước 70 - 85 73 - 90 73 - 86 79 - 88 86 70 78 Tro 15 - 25 10 - 25 14 - 27 15 - 30 8 - 16 7,8 13 - 22 Alginic acid 15 - 30 20 - 45 21 - 42 0 0 0 0 Xylan 0 0 0 29 - 45 0 0 0 Laminaran 0 - 10 0 - 18 0 - 34 0 0 0 0 Mannitol 5 - 10 4 - 16 4 - 13 0 0 0 0 Fucoidan 4 - 10 2-4 nd 0 0 0 0 Floridosid 0 0 0 2 - 20 nd nd 0 Protein 5 - 10 8 - 15 9 - 18 8 - 25 33 - 47 43,6 15 - 25 Chất béo 2-7 1-2 1-2 0,3 - 0,8 0,7 2,1 0,6 - 0,7 Tannin 2 - 10 0,1 0,5 - 6,0 nd nd nd nd Kali 2-3 1,3 - 3,8 nd 7-9 3,3 2,4 0,7 Natri 3-4 0,9 - 2,2 nd 2,0 - 2,5 Nd 0,6 3,3 Magie 0,5 - 0,9 0,5 - 0,8 nd 0,4 - 0,5 2,0 nd nd Iod 0,01 - 0,1 0,3 - 1,1 0,05 0,01 - 0,1 0,0005 nd nd nd: Không phát hiện thấy Luan van 12 1. Polysaccharide Polysaccharide là thành phần chính của rong nâu, bao gồm alginate, laminaran, fucoidan và các dẫn xuất của chúng. - Alginate là muối của Alginic acid, là một polysaccharide dị thể được tạo thành từ các khối mannuronic acid và guluronic acid, tỉ lệ và thành phần của các khối tùy thuộc vào loài rong và các phương pháp chiết.
Hàm lượng Alginate trong rong nâu chiếm khoảng từ 2-4% so với rong tươi, hàm lượng này tùy thuộc vào loài rong, vị trí địa lí, môi trường mà rong nâu sinh trưởng. Tại miền Trung nước ta, hàm lượng Alginate trong rong nâu đạt tỉ lệ cao nhất vào khoảng tháng tư hằng năm [22]. Phân tử Alginic acid (G: guluronic acid, M: mannuronic acid) - Laminaran là tinh bột trong rong nâu, là một polysaccharide của glucose (1(3)-(-D-glucan), gốc đường cuối mạch có thể là Mannitol (M- series) hoặc vẫn là Glucose (G-series). Một số nghiên cứu gần đây còn cho thấy ngoài liên kết 13, Laminaran còn có thể có liên kết 16.
Laminaran có hàm lượng chiếm từ 10-15% trọng lượng rong khô, còn tùy thuộc vào loài rong, vị trí địa lí, môi trường mà rong nâu sinh trưởng. Thường vào mùa hè, khi rong nâu phát triển sinh khối mạnh mẽ thì hàm lượng Laminaran sẽ bị giảm xuống do tiêu hao cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cây rong [22]. Luan van 13 Hình 1. Cấu trúc của Laminaran - Fucoidan được mô tả lần đầu tiên bởi Kylin vào năm 1913 khi tiến hành phân lập từ rong Laminaria digitata.
Với thành phần cấu trúc rất phức tạp trong đó fucose chiếm từ 18,6% đến 60%, sulfate chiếm từ 17,7% đến 32%, ngoài ra còn có các phân tử đường khác như galactose, glucose, mannose, xylose. và uronic acid làm cho fucoidan sở hữu rất nhiều hoạt tính sinh học thú vị như: kháng u, kháng viêm, chống đông tụ máu, kháng virus, chống bổ thể, chống oxi hoá. Chính vì có tiềm năng rất lớn trong điều chế thực phẩm chức năng và làm thuốc nên fucoidan thu hút được nhiều sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới [9]. Một đoạn cấu trúc Fucoidan Luan van 14 1.
Hợp chất Phenolic Hợp chất Phenolic là các hợp chất chuyển hóa thứ cấp của thành phần hóa học trong rong nâu, là hợp chất chứa các nhóm –OH gắn trực tiếp vào nhân benzen, bao gồm các hợp chất flavonoid, lignnin, tannin và phlorotannin. Các hợp chất này đều chứa hoạt tính khác nhau [20][23]. Hợp chất Carotenoid Carotenoid là các hợp chất màu tự nhiên được tìm thấy ở nhiều loài động vật và thực vật. Trong rong nâu có thể tìm thấy một số Carotenoid như lutein, zeaxanthin, fucoxanthin.
Các Carotenoid trong rong nâu được ghi nhận nhiều hoạt tính sinh học quý như: hoạt tính chống oxi hóa, chống ung thư, chống viêm và chống virus. Các hợp chất a-carotene, b-carotene, chlorophyll-a và phaeophytin-a đều là các hợp chất có hoạt tính sinh học quý [20][23]. Hợp chất Terpenoid Một số Terpenoid được tách ra từ rong nâu như: sargaquinone, sargaquinoic acid, sargahidroquinoic acid, fallachoromonoic acid, fallahidroquinone, fallaquinone, sargachromenol được xác định có hoạt tính chống oxi hóa và chống ung thư. Các hợp chất atomarianone A và atomarianone B được tách ra từ Taonia atomania có hoạt tính gây độc tế bào ung thư [20][23].
Ngoài ra, một số hợp chất diterpenoic được tách ra từ rong nâu Cystoseira meditteranea như taondiol, isoepitaondiol, stypodiol và sargaol đều được ghi nhận có hoạt tính chống oxi hóa và chống ung thư. Protein Protein trong rong nâu tại vùng biển Nha Trang dao động từ 8,05-21% so với trọng lượng rong khô. Một số protein được tách ra từ rong nâu sỡ hữu một số hoạt tính sinh học quý như deoxylapachol a 1,4-Naphthoquinone và dẫn xuất được tách ra từ rong nâu Landsburgia quercifolia, Sargachromannol E tách ra từ rong nâu Sargassum siliquastrum có khả năng gây độc tế bào ung thư [20][23]. TỔNG QUAN VỀ FUCOIDAN 1.
Thành phần hóa học của fucoidan Fucoidan được phân lập từ rong nâu lần đầu tiên bởi Kylin vào năm 1913, khi đó ông đặt tên cho nó là “fucoidin” theo tên gọi của hợp chất đường fucose là thành phần chính cấu tạo nên hợp chất này. Tuy nhiên, nếu căn cứ theo danh pháp carbohydrate nghiêm ngặt thì “fucoidin” chưa chính xác vì các polysaccharide được tạo nên bởi fucose và sulfate phải được đặt tên là sulfate fucan, các polysaccharide này thường thấy trên ngành Da gai, cụ thể là Cầu gai và Hải sâm. Trong khi đó, thành phần và cấu trúc của Polysaccharide sulfate được chiết từ rong nâu lại phức tạp hơn rất nhiều.