CHƯƠNG 1. Tổng quan về rong 1. Tổng quan về rong biển Giới thiệu chung Rong (rong biển hay rong nước lợ) là loại rong dạng sợi dài kết thành khối lớn trôi nổi trong thủy vực có thể dễ dàng khai thác và sử dụng, các loại rong này còn được gọi là rong lớn (macroalgae) để phân biệt với một số loại rong nhỏ (vi tảo: microalgae). Về mặt phân loại, rong rất khó để phân loại một cách chính xác bởi sự phức tạp trong cấu trúc, đa số loài rong gần với thực vật nhưng một số lại được xem như vi sinh vật (vi khuẩn lam hay tảo lam).
Trong số các loại rong trong tự nhiên thì rong biển được sử dụng rộng rãi nhất vì đa dạng về chủng loại và năng suất thu hoạch cao. Rong biển được sử dụng trong các ngành thực phẩm, y học và các hợp chất trích ly từ chúng được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Các loại rong nước ngọt được ứng dụng ít hơn rong biển do sự giới hạn diện tích của thủy vực nước ngọt, việc nghiên cứu và ứng dụng rong nước ngọt chỉ phát triển mạnh trong những năm của thế kỷ 20 cùng với sự phát triển của công nghệ sinh học do đa số trong chúng là các loại vi tảo. Hiện nay, giống Spirulina spp.
được sử dụng nhiều nhất bởi chúng hình thành cấu trúc sợi lớn nên dễ khai thác và có nhiều giá trị đặc biệt trong thực phẩm và y học. Gần đây, các nhà khoa học trên thế giới quan tâm đến nhóm rong sống trong vùng nước lợ. Nhóm rong này sống ở vùng thủy vực ở các cửa sông hoặc các vùng nước mặn nhân tạo bên trong vùng châu thổ để nuôi thủy hải sản. Do sự giao thoa giữa hai vùng nước nên rong sống trong khu vực này có những đặc điểm khác biệt với các loại rong sống trong hai vùng nước riêng biệt.
Các loại rong nước lợ phần lớn di chuyển từ biển vào và thích nghi dần với độ mặn thấp hơn của vùng nước này. Tuy nhiên việc nghiên cứu và ứng dụng các loại rong này chưa nhiều. 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 9 ngành sau: − Ngành rong Lục (Chlorophyta) − Ngành rong Trần (Englenophyta) luan an 4 − Ngành rong Giáp (Pyrophyta) − Ngành rong Khuê (Bacillareonphyta) − Ngành rong Kim (Chrysophyta) − Ngành rong Vàng (Xantophyta) − Ngành rong Nâu (Phaecophyta) − Ngành rong Đỏ (Rhodophyta) − Ngành rong Lam (Cyanophyta) Trong đó, ba ngành có giá trị kinh tế cao là rong Lục, rong Nâu, rong Đỏ. Ứng dụng của rong biển Từ lâu, rong đã được sử dụng rộng rãi trong khẩu phần ăn của người, đặc biệt là ở Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc.
Những loài rong thường được sử dụng trong thực phẩm như rong mứt (Porphyra sp. Ở góc độ dinh dưỡng, rong là loại thực phẩm năng lượng thấp, ít lipid, giàu khoáng chất và protein. Rong là nguồn cung cấp các loại vitamin như A, B C, D, E và các loại khoáng như calcium, phosphorus, sodium, potassium. Rong cũng chứa một lượng lớn polysaccharide, thường là polysaccharide cấu trúc của thành tế bào.
Các thành phần polysaccharide của rong như agar, carrageenan, ulvans, fucoidan không được thủy phân bởi amylase trong hệ tiêu hóa của người và động vật, vì thế đây là một nguồn chất xơ và prebiotic có triển vọng để sử dụng trong thực phẩm chức năng. Sự lên men có chọn lọc các chất xơ prebiotic bởi hệ vi khuẩn có ích trong đường ruột sẽ giúp ức chế hoạt động của các vi khuẩn có hại, cải thiện sức khỏe của hệ tiêu hóa và tăng cường khả năng miễn dịch của người sử dụng. Việc sử dụng rong thường xuyên trong khẩu phần ăn đã được chứng minh là mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe của con người. Tại Hàn Quốc, sử dụng khẩu phần ăn hàng ngày chứa Porphyra sp.
giúp giảm đáng kể nguy cơ ung thư vú và giảm nguy cơ tiểu đường [3]. Đối với thức ăn chăn nuôi, đặc biệt trong ngành thủy sản rong được sử dụng để thay thế một phần nguồn thức ăn hoặc thay thế hoàn toàn. Kalla và cộng sự nhận thấy luan an 5 việc bổ sung Porphyra spp. vào khẩu phần ăn của cá vền (Seabream) hoặc Valente và cộng sự cũng nhận thấy việc thay thế 5-10% bột cá trong thức ăn của cá vược châu Âu bằng Gracilaria busra-pastonis sẽ làm tăng tốc độ tăng trưởng riêng.
Nhiều nghiên cứu cho thấy việc sử dụng rong dạng phụ gia bổ sung vào khẩu phần ăn của thủy sản ngoài việc làm gia tăng thể trọng còn góp phần cải thiện các hoạt động sinh lý, đáp ứng stress, sức nhịn đói, kháng bệnh và chất lượng thịt của cá nuôi [4, 5]. Đối với lĩnh vực y học, rong thường được sử dụng như một vị thuốc trong Đông y (Côn bố). Tác động hỗ trợ điều trị bệnh của rong phần lớn do các thành phần dinh dưỡng có giá trị cao như protein, vitamin… như Spirulina. Gần đây nhiều công trình nghiên cứu đã phát hiện thấy một số tác động đặc biệt của một số thành phần hóa học của rong, ví dụ Sheih và cộng sự đã phát hiện thấy một số đoạn peptide từ protein của Chlorella vulgaris có khả năng kháng ung thư cũng như khả năng kháng oxi hóa.
Zbakh và cộng sự đã trích ly được một số hợp chất có khả năng kháng vi sinh vật từ một số loại rong ở tầng đáy của Địa Trung Hải hay Lordan và cộng sự đã khảo sát một số loại rong có tiềm năng giảm bớt nguy cơ mắc một số bệnh mãn tính [6-9]. Trong công nghiệp, rong được xem như nguồn thu nhận các hợp chất có giá trị cao như: agar, carageenan, alginate…các hợp chất này được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và chế biến. Chúng đều có chung đặc tính tạo cấu trúc cho nhiều sản phẩm công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp thực phẩm. Rong lục Rong lục là các sinh vật nhân thật, có hệ thống quang hợp là các phân tử chlorophyll a và b, bên cạnh đó trong tế bào còn chứa các sắc tố phụ như beta carotene và xanthophylls.
Rong có dạng tế bào đơn giản hoặc phức tạp, nhiều tế bào dạng hình phiến hay dạng sợi, chia nhánh hoặc không chia nhánh. Dựa trên dữ liệu phân tử cho thấy tổ tiên chung gần đây nhất của tất cả các loài rong lục có thể đã tồn tại 1100-1200 triệu năm trước [10]. Việc phân loại rong lục rất phức tạp. Trước đây, việc phân loại rong lục dựa vào nhiều tiêu chí khác nhau như hình thái, siêu âm, phân tử.
Sự phát triển của kính hiển vi điện tử vào những năm 70 của thế kỷ trước đã tiết lộ nhiều đặc điểm tế bào quan trọng để phân loại rong lục. Mattox và Stewart đã đề xuất một cách phân loại mới, trong đó sự khác biệt trong các tế bào roi (flagellated cells) và cytokinesis trong quá trình nguyên luan an 6 phân là hai đặc tính quan trọng nhất. Trong 20 năm qua, sự ra đời của sinh học phân tử đã tạo ra một cuộc cách mạng để phân loại nhiều loài và rong là một trong những loài bị ảnh hưởng nhiều nhất. Dữ liệu trình tự DNA được sử dụng để phân loại rong đã chỉ ra rằng sự khác biệt về đặc điểm hình thái ở rong lục thường không tương quan với sự phát sinh loài [11-15].
Hiện tại người ta đã xác định rằng rong lục thuộc về một ngành riêng gọi Viridiplantae. Viridiplantae (thực vật xanh) là một nhánh bao gồm tảo lục và thực vật trên cạn. Trong một số hệ thống phân loại nhánh này được coi như là một giới dưới các tên gọi khác nhau, như Viridiplantae, Chlorobionta hay đơn giản chỉ là Plantae. Adl và cộng sự đã đưa ra một phân loại cho toàn bộ thực vật nhân chuẩn vào năm 2005, cũng đã đề xuất tên gọi Chloroplastida cho nhóm này, để chỉ nhóm sinh vật có các lục lạp với diệp lục chủ yếu là màu xanh.
Các nhóm đơn ngành Chlorophyta và Streptophyta được phân loại là thuộc về Viridiplantae. Tổng cộng có trên 350.000 loài sinh vật thuộc về Viridiplantae.000 loài rong lục, với nhiều dạng sống khác nhau, từ dạng sống tế bào đơn lẻ, trong khi một số các loài khác hình thành coenobia (khuẩn lạc), các sợi dài hoặc các sợi rong biển lớn gồm rất nhiều tế bào. Rong lục là sinh vật nhân chuẩn sinh sản theo chu kỳ xen kẽ các thế hệ. Sinh sản thay đổi từ sự hợp nhất của các tế bào giống hệt nhau (isogamy) đến sự thụ tinh của một tế bào không di động lớn bằng một tế bào nhỏ hơn (oogamy).
Tuy nhiên, cũng có một số biến thể, đáng chú ý nhất là quá trình liên hợp thường xảy ra ở các loài rong lục, tiêu biểu là ở Spirogyra. Các tế bào tảo đơn bội (chỉ chứa một bản sao DNA của chúng) có thể hợp nhất với các tế bào đơn bội khác để tạo thành hợp tử lưỡng bội. Khi các sợi rong làm điều này, chúng tạo thành cầu nối giữa các tế bào, hợp nhất vào một tế bào và để lại các thành tế bào trống phía sau có thể dễ dàng quan sát dưới kính hiển vi quanh học. Các loài rong Ulva có khả năng sinh sản đẳng giao, giai đoạn sinh dưỡng lưỡng bội là nơi sinh sôi và giải phóng các bào tử đơn bội, nảy mầm và phát triển tạo ra một pha đơn bội xen kẽ với giai đoạn sinh dưỡng.
Xét về số lượng các loài rong, thì rong lục (Chlorophyta) trên thế giới chủ yếu phân bố tập trung tại Philippin, tiếp theo là Hàn Quốc, kế tiếp là Indonesia, Nhật Bản và ít hơn là ở Việt Nam. Ngoài ra, rong lục còn phân bố rải rác ở các nước bao gồm: Achentina, Bangladesh, Canada, Chile, Pháp, Hawaii, Israel, Italy, Kenya, Malaysia, luan an 7 Myanmar, Bồ Đào Nha, Thái Lan… Xét về sản lượng thì rong lục chủ yếu là của Nhật Bản khoảng 4.000 tấn rong khô / năm với các chi như Enteromorpha, Monostroma, Ulva, trong đó nuôi trồng khoảng 2.500 tấn, kế tiếp là Hàn Quốc khoảng 1.000 tấn chi Enteromorpha, Philippin khoảng 800 tấn chi Caulerpa, gần như toàn bộ do nuôi trồng. Rong Chaetomorpha Rong lục thuộc chi Chaetomorpha là các cơ thể đa bào được tạo thành bởi các tế bào hình trụ. Chi này được đặc trưng bởi các sợi không phân nhánh, làm cho nó đặc biệt.
Họ hàng gần nhất của nó là các loài phân nhánh của chi Cladophora. Ngành : Chlorophyta Lớp : Ulvophyceae Bộ : Cladophorales Họ : Cladophoraceae Chi : Chaetomorpha Hình 1. Hình thái rong Chaetomorpha aerea và Chaetomorpha linum. Có khoảng 50 loài Chaetomorpha hiện được công nhận dựa trên một số đặc điểm hình thái, chẳng hạn như hình thức tăng trưởng, kích thước tế bào và hình dạng của các tế bào đính kèm [16].
Protein thu nhận từ rong 1.