Nghiên Cứu Điều Chế Alginate Khối Lượng Phân Tử Thấp Dùng Làm Thực Phẩm Chức Năng Hỗ Trợ Phòng Chống Đông Máu

• Tác giả: Nguyễn Văn Thành
• Người hướng dẫn: PGS. Vũ Ngọc Bội
• Trường học: Trường Đại học Nha Trang
• Chuyên ngành: Công nghệ chế biến thủy sản
• Đề tài: Nghiên Cứu Điều Chế Alginate Khối Lượng Phân Tử Thấp Hỗ Trợ Phòng Chống Đông Máu
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Khánh Hòa

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Khái niệm cơ bản
• 1.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: QUÁ TRÌNH ĐÔNG MÁU VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG ĐÔNG MÁU CỦA ALGINATE
• 2.1. Lý thuyết của quá trình đông máu
• 2.2. Các nghiên cứu hoạt tính chống đông máu của alginate
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Nguyên vật liệu
• 3.1.1. Rong mơ nguyên liệu
• 3.1.2. Nguyên vật liệu dùng cho xác định độc chất trên chuột
• 3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.2.1. Phương pháp thu mẫu và xử lý mẫu
• 3.2.2. Các phương pháp phân tích fucoidan và sodium alginate
• 3.2.3. Các phương pháp phân tích thành phần hóa học cơ bản của rong nâu
• 3.2.4. Phương pháp đánh giá chất lượng alginate
• 3.2.5. Phương pháp định lượng vi sinh vật
• 3.2.6. Phương pháp xác định hoạt tính chống đông máu và độc tính của SGS
• 3.2.7. Phương pháp bố trí thực nghiệm
• 3.3. Hóa chất và các thiết bị chủ yếu đã sử dụng
• 3.4. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Nghiên cứu sàng lọc loài rong nâu dùng cho sản xuất fucoidan và sodium alginate
• 4.1.1. Đánh giá hàm lượng fucoidan và sodium alginate ở một số loài rong nâu
• 4.1.2. Xác định thành phần hóa học cơ bản của rong nâu
• 4.2. Nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn nấu chiết sodium alginate từ rong nâu
• 4.2.1. Nghiên cứu thu nhận sodium alginate từ rong nâu và đánh giá chất lượng sodium alginate
• 4.2.1.1. Nghiên cứu xác định nồng độ ethanol kết tủa thu nhận sodium alginate
• 4.2.1.2. Đề xuất quy trình sản xuất sodium alginate từ rong nâu
• 4.2.1.3. Sản xuất thử và đánh giá chất lượng sản phẩm sodium alginate
• 4.2.1.4. Xác định khối lượng phân tử trung bình của sodium alginate
• 4.2.1.5. Xác định các đặc tính cấu trúc của sodium alginate thu nhận từ rong nâu
• 4.3. 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
• 4.3.1. Xác định hàm lượng các sodium alginate khối lượng phân tử thấp
• 4.3.2. Xác định các đặc tính cấu trúc của các alginate khối lượng phân tử thấp
• 4.3.3. Khối lượng phân tử trung bình của alginate khối lượng phân tử thấp
• 4.4. Nghiên cứu điều chế sodium guluronate sulfate (SGS) từ sodium alginate tách chiết từ rong nâu T. ornata và đánh giá các đặc tính của SGS
• 4.4.1. Nghiên cứu điều chế SGS từ sodium alginate tách chiết từ rong nâu T.
• 4.4.2. Đề xuất quy trình sản xuất SGS từ sodium alginate của rong nâu T. ornata và đánh giá các đặc tính của SGS
• 4.5. Đánh giá hoạt tính chống đông máu in vitro và đánh giá độc tính của SGS
• 4.5.1. Đánh giá hoạt tính chống đông máu in vitro của SGS
• 4.5.2. Đánh giá độc tính của SGS trên chuột thí nghiệm
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Alginate Khối Lượng Phân Tử Thấp KLPT

Alginate, một polysaccharide tự nhiên chiết xuất từ tảo nâu, đang thu hút sự chú ý lớn trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là y học và thực phẩm chức năng. Alginate khối lượng phân tử thấp (Alginate KLPT) nổi lên như một hoạt chất tiềm năng với nhiều đặc tính sinh học ưu việt so với alginate thông thường. Nghiên cứu này tập trung vào việc điều chế và đánh giá alginate KLPT từ nguồn rong nâu Việt Nam, hướng đến ứng dụng trong phòng chống đông máu. Việc khai thác và phát triển các sản phẩm giá trị gia tăng từ nguồn tài nguyên biển này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Nghiên cứu này được tài trợ bởi các đề tài hợp tác quốc tế, khẳng định tầm quan trọng của việc nghiên cứu và ứng dụng alginate trong bối cảnh toàn cầu.

1.1. Giới thiệu chung về Alginate và nguồn gốc từ tảo nâu

Alginate là một polysaccharide anionic được tìm thấy chủ yếu trong thành tế bào của tảo nâu. Nó bao gồm các đơn vị axit D-mannuronic (M) và axit L-guluronic (G) liên kết với nhau. Thành phần và trình tự của các đơn vị M và G khác nhau tùy thuộc vào loài tảo, khu vực địa lý và mùa vụ thu hoạch. Alginate được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm nhờ vào khả năng tạo gel, làm đặc và ổn định. Nguồn cung alginate chủ yếu đến từ các nước châu Á Thái Bình Dương.

1.2. Ưu điểm vượt trội của Alginate Khối Lượng Phân Tử Thấp

Alginate KLPT thể hiện nhiều ưu điểm so với alginate có khối lượng phân tử cao, bao gồm khả năng hòa tan tốt hơn, độ nhớt thấp hơn và khả năng hấp thụ vào cơ thể cao hơn. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh alginate KLPT có các hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, kháng viêm, kháng khuẩn và đặc biệt là khả năng phòng chống đông máu. Do đó, alginate KLPT được xem là một ứng cử viên tiềm năng cho các ứng dụng trong y học và thực phẩm chức năng.

II. Thách Thức Nghiên Cứu Alginate KLPT Phòng Chống Đông Máu

Mặc dù tiềm năng của alginate KLPT trong phòng chống đông máu là rất lớn, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng. Việc điều chế alginate KLPT với kích thước và cấu trúc đồng nhất, ổn định là một vấn đề nan giải. Cần có các phương pháp phân tích chính xác để xác định khối lượng phân tử alginate và cấu trúc của alginate KLPT. Ngoài ra, cần đánh giá kỹ lưỡng về độ an toàn và hiệu quả của alginate KLPT trên các mô hình in vitro và in vivo trước khi đưa vào ứng dụng thực tế. Nghiên cứu này tập trung giải quyết các thách thức này để phát triển các sản phẩm alginate KLPT có chất lượng cao và an toàn.

2.1. Kiểm soát khối lượng phân tử và độ tinh khiết của Alginate KLPT

Một trong những thách thức lớn nhất là kiểm soát khối lượng phân tử alginate trong quá trình điều chế alginate KLPT. Các phương pháp điều chế khác nhau có thể tạo ra các sản phẩm có kích thước và cấu trúc khác nhau, ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học. Độ tinh khiết của alginate KLPT cũng là một yếu tố quan trọng cần được kiểm soát để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

2.2. Đánh giá hoạt tính chống đông máu và độc tính của Alginate KLPT

Việc đánh giá hoạt tính chống đông máu của alginate KLPT đòi hỏi các phương pháp thử nghiệm in vitro và in vivo phù hợp. Cần xác định cơ chế tác động của alginate KLPT lên quá trình đông máu và đánh giá hiệu quả của nó so với các chất chống đông máu tự nhiên khác. Độc tính của alginate KLPT cũng cần được đánh giá kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn khi sử dụng.

III. Phương Pháp Điều Chế Alginate KLPT Từ Rong Nâu Việt Nam

Nghiên cứu này tập trung vào việc điều chế alginate KLPT từ rong nâu Turbinaria ornata thu thập tại vịnh Nha Trang. Quá trình điều chế bao gồm các bước: chiết xuất alginate, thủy phân alginate để giảm khối lượng phân tử, tinh chế và phân tích alginate KLPT. Phương pháp thủy phân bằng acid được sử dụng để kiểm soát khối lượng phân tử alginate và tạo ra các sản phẩm có kích thước mong muốn. Các phương pháp phân tích như sắc ký thẩm thấu gel (GPC) và phổ NMR được sử dụng để xác định khối lượng phân tử và cấu trúc của alginate KLPT.

3.1. Chiết xuất và tinh chế Alginate từ rong nâu Turbinaria ornata

Rong nâu Turbinaria ornata được thu thập, làm sạch và xử lý để chiết xuất alginate. Quá trình chiết xuất bao gồm việc sử dụng dung dịch kiềm để hòa tan alginate từ thành tế bào tảo. Dịch chiết alginate sau đó được tinh chế để loại bỏ các tạp chất như protein, carbohydrate và sắc tố.

3.2. Thủy phân Alginate bằng acid để tạo Alginate KLPT

Alginate được thủy phân bằng acid để giảm khối lượng phân tử. Các điều kiện thủy phân như nồng độ acid, nhiệt độ và thời gian được kiểm soát chặt chẽ để tạo ra alginate KLPT với kích thước mong muốn. Quá trình thủy phân tạo ra hỗn hợp các alginate oligomer có kích thước khác nhau.

3.3. Phân tích và xác định đặc tính của Alginate KLPT

Alginate KLPT được phân tích bằng các phương pháp như GPC và NMR để xác định khối lượng phân tử, cấu trúc và thành phần. GPC được sử dụng để xác định sự phân bố khối lượng phân tử alginate trong mẫu. NMR được sử dụng để xác định thành phần và trình tự của các đơn vị M và G trong alginate KLPT.

IV. Nghiên Cứu Alginate Sulfat Hóa Tăng Cường Chống Đông Máu

Nghiên cứu tập trung vào việc sulfat hóa alginate để tăng cường hoạt tính chống đông máu. Alginate sulfat hóa có cấu trúc tương tự như heparin, một chất chống đông máu tự nhiên. Quá trình sulfat hóa được thực hiện bằng cách sử dụng các tác nhân sulfat hóa như chlorosulfonic acid hoặc sulfur trioxide. Mức độ sulfat hóa được kiểm soát để đạt được hoạt tính chống đông máu tối ưu. Hoạt tính chống đông máu của alginate sulfat hóa được đánh giá bằng các xét nghiệm in vitro như APTT, PT và TT.

4.1. Quy trình sulfat hóa Alginate và tối ưu hóa các thông số

Quá trình sulfat hóa alginate được thực hiện bằng cách sử dụng các tác nhân sulfat hóa trong điều kiện kiểm soát. Các thông số như nồng độ tác nhân sulfat hóa, nhiệt độ và thời gian phản ứng được tối ưu hóa để đạt được mức độ sulfat hóa mong muốn. Độ thay thế (DS) của nhóm sulfate được xác định bằng các phương pháp phân tích hóa học.

4.2. Đánh giá hoạt tính chống đông máu in vitro của Alginate sulfat hóa

Hoạt tính chống đông máu của alginate sulfat hóa được đánh giá bằng các xét nghiệm in vitro như APTT, PT và TT. APTT đo thời gian đông máu nội sinh, PT đo thời gian đông máu ngoại sinh và TT đo thời gian đông máu chung. Kết quả cho thấy alginate sulfat hóa có khả năng kéo dài thời gian đông máu, cho thấy hoạt tính chống đông máu.

V. Ứng Dụng Alginate KLPT Trong Thực Phẩm Chức Năng

Với những đặc tính sinh học ưu việt, alginate KLPT có tiềm năng lớn trong ứng dụng làm thực phẩm chức năng hỗ trợ phòng chống đông máu. Alginate KLPT có thể được sử dụng như một thành phần bổ sung trong các sản phẩm thực phẩm hoặc đồ uống. Nghiên cứu này đánh giá độ an toàn và hiệu quả của alginate KLPT trên chuột thí nghiệm để chứng minh tiềm năng ứng dụng trong thực phẩm chức năng. Kết quả cho thấy alginate KLPT không độc đối với chuột thí nghiệm và có khả năng kéo dài thời gian đông máu.

5.1. Đánh giá độ an toàn của Alginate KLPT trên chuột thí nghiệm

Độ an toàn của alginate KLPT được đánh giá bằng cách cho chuột thí nghiệm uống alginate KLPT trong một thời gian dài. Các chỉ số sinh hóa máu, chức năng gan thận và các dấu hiệu lâm sàng được theo dõi để đánh giá độc tính. Kết quả cho thấy alginate KLPT không gây ra bất kỳ tác dụng phụ đáng kể nào trên chuột thí nghiệm.

5.2. Nghiên cứu tác dụng hỗ trợ phòng chống đông máu trên chuột

Tác dụng hỗ trợ phòng chống đông máu của alginate KLPT được nghiên cứu trên chuột bằng cách đánh giá thời gian đông máu sau khi cho chuột uống alginate KLPT. Kết quả cho thấy alginate KLPT có khả năng kéo dài thời gian đông máu, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong thực phẩm chức năng hỗ trợ phòng chống đông máu.

VI. Kết Luận Triển Vọng Alginate KLPT Chống Đông Máu

Nghiên cứu này đã thành công trong việc điều chế alginate KLPT từ rong nâu Việt Nam và chứng minh tiềm năng ứng dụng trong phòng chống đông máu. Alginate KLPT có hoạt tính chống đông máu và không độc đối với chuột thí nghiệm. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình điều chế, đánh giá hiệu quả trên người và phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng có giá trị gia tăng cao. Việc khai thác và phát triển nguồn tài nguyên rong nâu Việt Nam sẽ góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp chế biến thủy sản.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu và đóng góp mới

Nghiên cứu đã xác định được loài rong nâu Turbinaria ornata là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất alginate KLPT. Quy trình điều chế alginate KLPT và alginate sulfat hóa đã được tối ưu hóa. Hoạt tính chống đông máu và độ an toàn của alginate KLPT đã được chứng minh. Đây là những đóng góp mới cho lĩnh vực nghiên cứu alginate và mở ra triển vọng ứng dụng trong y học và thực phẩm chức năng.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo và tiềm năng ứng dụng

Các hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm: tối ưu hóa quy trình điều chế alginate KLPT và alginate sulfat hóa, đánh giá hiệu quả trên người, nghiên cứu cơ chế tác động và phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng có giá trị gia tăng cao. Alginate KLPT có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như y học, thực phẩm chức năng, mỹ phẩm và nông nghiệp.