ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam có hệ thực vật, động vật vô cùng phong phú. Hệ sinh vật biển góp phần tạo nên sự phong phú và giàu có ấy. Với lợi thế bờ biển dài 3260km, điều kiện khí hậu thuận lợi nên rất thích hợp cho khai thác thủy hải sản. Ngoài những sản phẩm động vật nhƣ: cá, tôm, cua, mực…còn các sản phẩm có nguồn gốc thực vật từ biển cũng rất có giá trị, trong đó rong Mơ là loại sản phẩm biển có giá trị dinh dƣỡng và giá trị kinh tế cao.
Rong Mơ (Sargassum) là một trong những loài rong biển chiếm ƣu thế ở vùng ven biển miền Trung nói chung và khu vực Bắc đèo Hải Vân nói riêng bởi sự đa dạng về thành phần loài và sản lƣợng tự nhiên cao nhất. Với hàm lƣợng axit alginic cao, rong Mơ là một nguồn nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp sản xuất Alginate. Sự đa dạng về cấu trúc đã tạo nên cho Alginate những tính chất đặc thù, làm cho nó đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và đƣợc xem là một trong những polysaccaride có nhiều ứng dụng nhất. Các ứng dụng truyền thống của Alginate đều liên quan đến khả năng giữ nƣớc, tạo gel, tạo độ nhớt và tính chất ổn định của nó.
Các ứng dụng nghiên cứu gần đây cho thấy Alginate có nhiều ứng dụng trong công nghệ sinh: làm chất nền cố định cho tế bào sản xuất các hóa chất trong trong thực phẩm, sản xuất kháng thể dòng, sản xuất giống nhân tạo hàng loạt bằng phƣơng pháp cấy mô… Trên thế giới, nhiều công trình nghiên cứu sản xuất Alginate và các chế phẩm đã đƣợc công bố cho thấy Alginate ngày càng đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp và đời sống. Hiện nay ở Việt nam đã có rất nhiều công trình nghiên cứu tách chiết Alginate và ứng dụng của nó vào trong công nghiệp. Tuy nhiên việc nghiên cứu thu nhận Alginate từ phụ phẩm rong Mơ cụ thể là từ bã rong Mơ sau khi trích ly fucoxanthin còn rất ít. Vì vậy sản xuất Alginate từ bã rong Mơ là rất cần thiết, nhằm gia tăng giá trị sử dụng của rong Mơ, tăng khả năng tận dụng nguồn phụ phẩm.
Chính vì những ý do này mà tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ”. Mục đích và yêu cầu 1. Mục đích Nghiên cứu quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ. Yêu cầu - Xác định đƣợc thành phần hóa học chính của rong Mơ và bã rong Mơ.
- Xác định các thông số ảnh hƣởng đến quá trình nấu chiết Alginate. - Xác định yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình thu nhận Alginate. - Xác định bao bì bao gói chế phẩm Alginate. - Xây dựng đƣợc quy trình tách chiết Alginate từ bã rong Mơ.
3 PHẦN 2 TỔNG QUAN 2. Giới thiệu chung về rong Mơ 2. Nguồn gốc, sự phân bố rong Mơ Các loài rong Mơ Việt Nam chủ yếu thuộc chi rong Mơ (Sargassum), họ rong Mơ (Sgarssaceae), bộ rong đuôi ngựa (Fucales) ngành rong nâu (Phaeophyta). Đây là nhóm rong biển có thành phần loài phong phú, phân bố phổ biến, sản lƣợng cao và là nguồn lợi tự nhiên lớn nhất trong nguồn lợi rong biển Việt Nam.
Rong Mơ có tên khoa học là Sargassum, đƣợc đặt tên bởi các thủy thủ Bồ Đào Nha đã tìm thấy nó trong biển Sargasso. Rong Mơ phân bố chủ yếu ở Trung Quốc, Nhật Bản, Philippin, Úc,… Ở Việt Nam loại thực vật này phân bố rộng, kéo dài từ vùng biển Quảng Ninh đến Kiên Giang và các hải đảo, tập trung nhiều nhất ở vùng bờ biển của thành phố Đà Nẵng và các tỉnh Quảng Nam, Bình Định, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Quảng Ninh rất thuận lợi cho việc khai thác và vận chuyển. Tuy nhiên do mùa vụ ngắn nên cần có biện pháp xử lý và bảo quản nguyên liệu để có thể sử dụng cho cả năm [3]. Sản lƣợng rong Mơ vùng ven biển nƣớc ta khoảng 30000-35000 tấn tƣơi trên năm.
Năng suất ở các vùng tập trung đó có khi lên đến 7kg/m2 mặt nƣớc, bình quân trên dƣới 5,5 kg/m2, đặc biệt có những nơi sinh khối lên tới hơn 12kg/m2 tạo nên nguồn nguyên liệu bền vững cho việc khai thác chế biến [3]. Ở nƣớc ta, số loài rong Mơ ở vùng biển phía Bắc nhiều hơn, bao gồm các loài quen thuộc nhƣ rong Mơ sừng dài S. sliquarum, rong Mơ mảnh S. grucillium, rong Mơ tro S.
glaucescens, rong Mơ thỏi gai S. cinereum, rong Mơ chổi S. virgatum và rong Mơ lá dài S. Nhƣng trữ lƣợng rong Mơ lại lớn hơn nhiều lần ở khu vực các vùng bờ miền Trung, miền Nam và vùng hải đảo.
Đặc biệt chúng phát triển rất mạnh với mật độ cá thể cao ở Hòn Chồng và Bãi Tiên thuộc tỉnh Khánh Hòa, và ở Sơn Hải, Cà Ná, Mỹ Tân thuộc tỉnh Ninh Thuận. Các loài thƣờng gặp và có sản lƣợng cao nhƣ S. Đặc điểm thực vật học của rong Mơ Rong Mơ dài hay ngắn tùy loài và tùy điều kiện môi trƣờng, rong Mơ dài từ vài chục cm cho đến vài ba mét hay hơn. Chúng bám vào vật bám nhờ đĩa bám hay hệ thống rễ bò phân nhánh.
Đĩa bám thƣờng chắc hơn rễ và sóng biển thƣờng đánh đứt rong hơn là nhổ đƣợc đĩa bám. Thân rong gồm một trục chính rất ngắn, đa số thƣờng dài trên dƣới 1 cm, hình trụ, sần sùi. Đỉnh của trục chính sẽ phân ra từ 2 cho đến 4 – 5 nhánh chính. Hai bên nhánh chính mọc ra nhiều nhánh bên.
Các nhánh chính và nhánh bên sẽ tạo ra chiều dài của rong. Chiều dài này khác nhau tùy các chi, loài và trong cùng một loài kích thƣớc này cũng thay đổi tùy điều kiện sống, tùy nơi phân bố. Trên các nhánh có các cơ quan dinh dƣỡng gần giống nhƣ lá và các túi chứa đầy không khí gọi là phao. Khi rong trƣởng thành, trên các nhánh bên sẽ mọc ra các nhánh thụ, ngắn (thƣờng từ tháng 3 đến tháng 6), có mang nhiều cơ quan sinh sản đực và cái gọi là đế [6].
Cơ quan sinh sản của rong Mơ có hình trụ tròn hoặc hình lăng trụ, nhẵn có gai, nguyên hoặc chia nhánh, thƣờng mọc thành chùm. Trên cơ quan sinh sản có thể có lá hoặc túi khí [6].1: Hình ảnh về rong Mơ 5 2. Thành phần chính của rong Mơ Thành phần chính có trong rong Mơ là glucoside, gồm nhóm monosaccaride và polysaccaride. Nhóm monosaccride gồm các đƣờng đơn với các tỷ lệ khác nhau nhƣ mannitol, glactose, mantose.
nhóm polysaccride gồm Alginate, fucoxanthin, fucoidan, cellulose. Hàm lƣợng axit alginic trong các loại rong Mơ chiếm khoảng 20-30% so với trọng lƣợng khô, mannitol với hàm lƣợng 7-10% trọng lƣợng khô. Hàm lƣợng protein có từ 5 – 15%. Tổng lƣợng khoáng có từ 20 – 40% trong đó có đầy đủ các nguyên tố khoáng cần thiết cho cơ thể sinh vật, đặc biệt là iod với hàm lƣợng từ 0,08 – 0,34% làm cho rong Mơ là nguồn dƣợc liệu để chữa bệnh bƣớu cổ.
Ngoài ra rong Mơ còn chứa các phospho lipid dùng trong y dƣợc và các hợp chất có hoạt tính sinh học khác… Hàm lƣợng axit alginic phụ thuộc vào loại rong, vị trí môi trƣờng mà rong phân bố. Thành phần hóa học của một số loài rong Mơ tại Việt Nam [6] Hàm lƣợng (% trọng lƣợng khô) Thành phần S. polycystum Protein 11,35 9,68 6,47 Khoáng 21,87 – 40,30 23,47 – 42,43 25 – 32,72 Axit Alginic 35,5 35,2 24,2 Mannitol 7,66 – 17,68 6,49 – 12,87 6,70 – 11,16 Iod 0,05 – 0,08 0,05 – 0,11 0,06 – 0,11 Theo kết quả nghiên cứu về thành phần dinh dƣỡng và hóa học của loài Sargassum naozhouense (tính theo trọng lƣợng khô) có hàm lƣợng protein 11,20%, chất khoáng 35,18%, lipid 1,06%, carbohydrate tổng số 47,73%, và chất xơ tổng số 4,83% [14]. Rong Mơ có khả năng tích lũy hàng loạt các nguyên tố hóa học, nồng độ các nguyên tố này trong tro của chúng có thể gấp hàng, hàng triệu lần so với trong nƣớc biển.
Đã tìm thấy khá nhiều nguyên tố hóa học trong rong Mơ: Al, Si, Mg, Ca, Sr, Ba, Fe, Mn, Ti, Co, Ni, Cr, Sn, Ag, Bi, Cu, Pb, Zn, Na, K… [4]. Hàm lƣợng các nguyên tố khoáng trong một số loài rong Mơ ở Hòn Chồng - Nha Trang [6] Hàm lƣợng (g/g rong Mơ khô) Tên loài Mg Sr Cr Mn Fe Co Cu Ag Zn 10-3 10-3 10-6 10-6 10-4 10-6 10-5 10-6 10-6 S. congkinhii 8,77 1,51 6,96 3,37 7,70 1,30 4,70 Kết quả bảng trên cho thấy nguyên tố Mg có hàm lƣợng khá cao và biến động khá lớn theo loài từ 2,92 đến 9,45 × 10-3 g/g. Fe có hàm lƣợng cỡ 10-4 g/g, cn lại Cr, Mn, Co, Ag có hàm lƣợng cỡ 10-6 g/g.
Ngoài các nguyên tố có hàm lƣợng cao trong rong Mơ nhƣ Na, K, Ca, rong Mơ có nét đặc sắc ở chỗ nó tập trung khá lớn nguyên tố Sr, cỡ 10-3 g/g [6]. Giá trị của rong Mơ 2. Vai trò của rong Mơ với tự nhiên Rong Mơ chiếm tỉ lệ thành phần loài và trữ lƣợng lớn nhất so với các loài khác của ngành rong Nâu. Chúng góp phần quan trọng vào việc bảo tồn nguồn lợi đa dạng sinh học vùng biển ven bờ, mắt xích trong chuỗi thức ăn, nơi cƣ trú, bãi đẻ của nhiề u loài sinh vật nhƣ các loài thân mềm (ốc cối, ốc nhảy…), các loài giáp xác (cua, tôm) hay các loài cá (cá ngựa, cá sơn…).
Rong Mơ có khả năng làm sạch các chất thải phóng xạ trong môi trƣờg nƣớc. Hàm lƣợng Strongti (Sr) trong rong Mơ khoảng 10-3g/g nhƣ vậy rong Mơ tích tụ Sr trong cơ thể chúng lớn hơn 100 lần so với nƣớc biển. Khả năng tích tụ Sr có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với môi trƣờng vì Sr là thành phần của chất thải phóng xạ. Ngƣời ta cũng đã phát hiện chất Alginate natri chiết từ rong Mơ có thể chữa đƣợc bệnh nhiễm phóng xạ vì chất này uống vào sẽ hấp thu Sr phóng xạ rồi thải ra ngoài trƣớc khi chất phóng xạ này xâm nhập vào máu, tủy xƣơng [6].
Vai trò của rong Mơ với con người Rong Mơ đƣợc sử dụng đầu tiên ở Nhật Bản và Trung Quốc trong vai trò là nguồn thực phẩm quan trọng. Ở Việt Nam, rong Mơ ít đƣợc sử dụng làm thực phẩm, đa phần trong số chúng đƣợc dùng làm thức ăn cho gia súc và đƣợc coi là nguồn cung cấp khoáng và các nguyên tố vi lƣợng quan trọng (P, S, K, Cu, Fe, Mn, Co, Mo,…), hay sƣ̉ dụng làm phân bón cho các lo ại thuốc lá, khoai lang, hành tỏi, rau xanh, các loại hoa … Hàm lƣợng iod trong rong Mơ (0,25 – 0,35% khối lƣợng khô) cao hơn hàm lƣợng iod của các cây trên lục địa vài trăm lần.