MỞ ĐẦU Rong biển là nguồn các hoạt chất sinh học bao gồm carotenoid, các acid béo, vitamin, muối khoáng …. Trong số các hoạt chất sinh học trên thì polysaccharide là chất thu hút các nhà nghiên cứu và nhà sản xuất thực phẩm chức năng nhất do có cấu trúc đa dạng và hoạt tính sinh học phong phú. Polysaccharide dạng agar được tách chiết từ các loài rong thuộc ngành rong Đỏ (Agarophyte). Nhờ khả năng tạo gel đặc biệt và hoạt tính oxi hóa cao mà nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghệ chế biến thực phẩm, nông nghiệp, y dược và công nghệ sinh học.
Nguyên liệu chủ yếu để chế biến agar trên thế giới là các loài rong thuộc họ Gracilariales (Gracilaria và Hydropuntia) chiếm 60% sản lượng nguyên liệu và họ Gelidiales (Gelidium và Pterocladia) chiếm 40% sản lượng nguyên liệu [2]. Đã có nhiều công trình công bố về cấu trúc và hoạt tính sinh học của một số loài rong Agarophytes tại các vùng biển khác nhau trên thế giới. Kết quả cho thấy tùy theo loài và vị trí địa lý nơi rong sinh sống mà cấu trúc hóa học, tính chất gel và hoạt tính sinh học của polysaccharide chiết từ các loài rong là rất khác nhau. Tuy nhiên hầu như tất cả các polysaccharide dạng agar đều thể hiện một số hoạt tính sinh học như kháng u, kháng khuẩn và chống oxi hóa [3], [4], [5], [6].
Vùng biển nước ta có nguồn tài nguyên rong biển Agarophytes hết sức phong phú. Chúng gồm tất cả các loài rong thuộc chi Gracilaria và một vài loài thuộc chi Hydropuntia và Gelidiella. Đặc điểm hóa học, tính chất gel và hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các polysaccharide chiết từ các loài rong thuộc chi Hydropuntia , Gracilaria và Gelidiella đã được công bố [7], [8] [9]. Tuy nhiên chưa có công trình nghiên cứu về polysaccharide từ rong Gracilaria Heteroclada (rong câu cước) và Gracilaria Salicornia, mặc dù đây là các loài rong phân bố rộng rãi ở vùng biển miền Trung và đã được dân ven biển thương mại hóa để làm thực phẩm với các hình thức khác nhau.
Do vậy chúng tôi chọn đề tài “ Xác định cấu trúc của polysaccharide dạng agar từ một số loài rong Đỏ”, với mục tiêu nghiên cứu chiết tách, xác định đặc trưng cấu trúc, và hơn thế nữa là để góp phần định hướng cho việc sử 9 dụng trong công nghiệp với những điều kiện như thế nào để đạt được hiệu quả cao nhất từ 02 loài rong Gracilaria Heteroclada, và rong Gracilaria Salicornia từ quá trình khảo sát tính chất gel của polysaccharide chiết tách từ loài rong này. Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đặt ra, chúng tôi đặt ra các nội dung nghiên cứu cụ thể là: 1. Thu thập và định danh rong Đỏ Gracilaria Salicornia và Gracilaria Heteroclada. Chiết tách, tinh chế polysaccharide từ các loài rong này.
Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc của polysaccharide thu được. Khảo sát tính chất gel của polysaccharide thu được. Giới thiệu và phân loại rong Đỏ Rong biển là một nhóm thực vật thủy sinh bậc thấp, có kích thước và hình dạng rất phong phú. Chúng còn được gọi là seaweed, marine algae hay marine plant.
Rong biển sống thành quần thể ở biển hoặc vùng nước lợ ven biển, mọc trên các rạn san hô hoặc trên các vách đá, hoặc có thể mọc dưới tầng nước sâu với điều kiện có ánh sáng mặt trời chiếu tới để quang hợp. Rất đặc biệt so với nhóm thực vật bậc cao, toàn bộ cơ thể của rong có chung một chức năng tự dưỡng, có khả năng quang hợp, hô hấp, trao đổi khí và hấp thụ chất dinh dưỡng từ môi trường. Các bộ phận của rong biển như lá, thân và rễ giả của chúng chưa có chức năng riêng biệt, ví dụ như rễ chỉ là một bộ phận tế bào có nhiệm vụ đính cơ thể rong với vật bám, không hút được chất dinh dưỡng ở vật bám, thân và lá có cùng chức năng tự dưỡng. Quá trình phát sinh không có giai đoạn phôi thai mà chỉ có hợp tử, hợp tử có khả năng phát triển độc lập với cơ thể mẹ [10].
Nhờ có chất diệp lục, rong biển thu nhận nguồn năng lượng từ ánh sáng mặt trời, carbon dioxide (CO2) và nước (H2O) để tổng hợp các chất hữu cơ thông qua quá trình quang hợp. 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. Qua quá trình nghiên cứu, các nhà thực vật học đã chia giới thực vật này ra thành những bậc phân loại cơ bản sau: ngành, lớp, bộ, họ, chi, loài. Trong tiến trình phát triển, phân loại học thực vật nói chung và phân loại rong nói riêng liên tục được cải tiến để ngày càng hoàn thiện hơn các phương pháp nghiên cứu và hoàn thiện dần các hệ thống phân loại [11].
Biểu đồ so sánh các ngành rong trên Thế giới 11 Có nhiều quan điểm khác nhau về cách phân loại rong biển. 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 nhiều ngành khác nhau. Trong đó, ba ngành rong chính có giá trị kinh tế cao là rong Lục (Chlorophyta), rong Nâu (Phaeophyta) và rong Đỏ (Rhodophyta) [10]. Rong Đỏ có mặt ở hầu hết các đại dương nhưng chỉ tập trung ở các vùng biển ấm nhiệt đới.
Rong Đỏ khi tươi thường có màu hồng lục, hồng tím, hồng nâu, do có chứa các sắc tố phycoerythrin và phycocyanin, chlorophyll, β-carotene và một số xanthophyll. Mức độ màu sắc của rong phụ thuộc vào sự phối hợp về tỷ lệ và thành phần giữa các sắc tố này. Điểm khác biệt với hầu hết các loài rong khác là rong Đỏ có sắc tố phycobilin gồm hai sắc tố phycoerythrin và phycocyanin. Thường phycoerythrin chiếm ưu thế hơn phycocyanin ở hầu hết các loài.
Rong Đỏ thường có màu sắc rực rỡ ở những loài sống ở vùng dưới triều hoặc ở vùng bị che bóng. Ngay trong một loài, theo chiều phân bố thẳng đứng, rong cũng thay đổi màu tùy theo chất lượng ánh sáng tới chúng [12]. Khi khô tùy theo phương pháp chế biến, rong chuyển sang màu nâu hay nâu vàng đến vàng [13]. Ngành rong Đỏ có khoảng 2.500 loài, gồm 400 chi thuộc nhiều họ khác nhau, phần lớn chúng được cấu tạo từ nhiều tế bào, còn lại được cấu tạo bởi dạng một tế bào hay quần thể.
Phần lớn rong Đỏ sống ở biển sâu, nơi có thủy triều thấp [10], [13]. Trên thế giới, rong Đỏ được sử dụng với khối lượng lớn để phục vụ cuộc sống con người tùy vào thành phần mà nó cung cấp. Cụ thể, một số loài có hàm lượng cao về agar, carrageenan, furcellaran được sử dụng để chế biến keo rong biển. Các loài rong Đỏ được chia thành các nhóm chính [13]: - Nhóm rong cho agar (Agarophite): Bao gồm các chi như Gelidium, Gracilaria, Gelidiella,.
- Nhóm rong cho carrageenan (Carrageenophite): Bao gồm các chi như Gigartina, Eucheuma, Chondrus, Iridaea. Ngoài ra, còn có nhóm rong furcellaran (Gelan): điển hình của nhóm này là Furcellaria. 12 Tại Việt Nam, có khoảng 827 loài rong biển đã được báo cáo, trong đó, ngành rong Đỏ Rhodophyta chiếm số loài cao nhất (412 loài), tiếp theo là rong Lục (180 loài), rong Nâu Phaeophyceae (147 loài) và cuối cùng là vi tảo Cyanobacteria (88 loài). Số loài này ít hơn so với Philippines (1011 loài), nhưng nhiều hơn so với Đài Loan (288 loài), Thái Lan (182 loài) và Malaysia (241 loài) [14].
Các loài rong Đỏ chứa agar hiện có ở Việt Nam khoảng 51 loài. Chúng thuộc các chi Gracilaria (12 loài), Gracilariopsis (2 loài), Hydropuntia (6 loài), Gelidium (9 loài), Gelidiella (5 loài), Pterocladia (4 loài), Hypnea (13 loài). Trong đó, nhiều loài có tiềm năng khai thác và nuôi trồng [15]. Các tỉnh thuộc khu vực miền Trung Việt Nam như Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận.
có bờ biển dài với đa dạng các kiểu thủy vực như đầm, phá, cửa sông, vũng, vịnh và các loài nền đáy khác nhau như nền đáy cát, sỏi, đá tảng, san hô chết. rất thuận lợi cho các loài rong sinh trưởng và phát triển, đặc biệt là các loài rong Đỏ [14]. Giới thiệu một số loài rong Đỏ ở Việt Nam: Gracilaria Heteroclada và Gracilaria Salicornia Cả hai loại rong Gracilaria Heteroclada và Gracilaria Salicornia đều thuộc chi rong Câu – Gracilaria, họ Gracilariaceae, bộ Gracilariales, lớp Florideophyceae, ngành rong Đỏ - Rhodophyta. Hai loại rong này được đánh giá là có giá trị kinh tế lớn, đang được các ngành tập trung nghiên cứu để khai thác tiềm năng.
Chúng có thể được sử dụng ở cả hai dạng khô và tươi. Gracilaria Heteroclada Gracilaria Heteroclada có tên tiếng Việt là rong câu cước, được phát hiện bởi J. Gracilaria Heteroclada phân bố ở vùng pH trung tính (pH từ 7 -8). Các thủy vực nơi có xuất hiện của rong có độ mặn dao động trong khoảng 20-27 ppt.
Rong Gracilaria Heteroclada có sinh khối lớn, sinh trưởng tốt vào giai đoạn từ tháng 4 đến tháng 6, chúng có thể phát triển trong ao nước lợ và đầm phá, cũng như ở các bãi dưới triều trên nền đất đá, phát triển tốt vào mùa đông - xuân. Loài rong này được sử dụng dạng tươi lẫn dạng khô. 13 Trồng Gracilaria Heteroclada bắt đầu ở Việt Nam vào cuối những năm 80 của thế kỷ trước. Rong này bắt gặp trong tự nhiên (miền Trung Việt Nam) ở hai dạng: sinh sản hữu tính và vô tính, cũng như nhân bản vô tính.
Dạng thứ nhất của Gracilaria phát triển ở vùng biển, trên nền đáy cứng, trong vùng triều, dạng thứ hai - trong các đầm phá nước lợ, trên đáy cát và bùn, thường ở dạng không bám. Hình ảnh của rong Gracilaria Heteroclada Trồng Gracilaria Heteroclada tại các tỉnh miền Trung và miền Nam chủ yếu ở các tỉnh Phú Yên và Bà Rịa Vũng Tàu. Những loài này của Gracilaria không chỉ trồng thâm canh và bán thâm canh, mà còn nuôi ghép với tôm. Rong giống rải trên đáy cát hay bùn.
Rong phát triển nhanh nhất ở độ mặn 25 - 30 ‰ và ở nhiệt độ 26 – 32oC với tốc độ 5-7%/ngày. Độ mặn thấp hơn 20‰ và nhiệt độ cao hơn 34oC thì sự tăng trưởng bị kìm hãm (Phạm Văn Huyên,1998). Nếu độ mặn ở các vùng đầm phá trong năm không giảm xuống dưới 20 ‰, thì Gracilaria Heteroclada có thể trồng được quanh năm. Rong được trồng trong ao nuôi tôm làm gia tăng thu hoạch cả tảo và động vật giáp xác.
Hiện nay, Gracilaria Heteroclada trồng khoảng 100 ha. Năng suất là 1,5 - 2,0 tấn khô/ ha. Rong biển này được trồng chủ yếu để sản xuất agar thực phẩm chất lượng cao. Gracilaria Salicornia Gracilaria Salicornia lần đầu tiên được phát hiện ở bến cảng Hawaii và các khu vực lân cận (Smith Hunter và Smith 2002).