MỞ ĐẦU Theo ƣớc tính ban đầu về trữ lƣợng rong Cheatomorpha sp. (rong mền) đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) của Dự án SenterNovem ITB-Algen (2010-2013), có khoảng 10% diện tích nuôi tôm quảng canh nƣớc lợ tại Cà Mau có rong mền phát triển, các ao này thƣờng có mực nƣớc trên mặt trảng trong ao thấp (khoảng 10-20cm) và chế độ trao đổi nƣớc kém. Trong các ao đầm có điều kiện phù hợp này, rong mền thƣờng có lƣợng sinh khối tĩnh trung bình là 1,5kg/m2. ĐBSCL hiện có khoảng 347.000ha diện tích nuôi tôm quảng canh, lƣợng sinh khối rong mọc tự nhiên trong khu vực có thể đƣợc thu hoạch khoảng 3 lần trong một năm với tổng sản lƣợng khoảng 1,5 triệu tấn rong tƣơi hay 150.000 tấn rong khô/năm.
Với đặc điểm có tốc độ tăng trƣởng nhanh (trung bình 5-7% trọng lƣợng/ngày), có thể chủ động việc nuôi kết hợp rong mền trên 20% diện tích nuôi tôm quảng canh tại ĐBSCL và thu hoạch 9 vụ/năm (thu 1 lần/tháng trong 9 tháng mùa vụ thuận lợi) ở mật độ 2 kg/m2, sản lƣợng rong có thể đạt con số rất lớn, lên tới 1,2 triệu tấn khô. Hiện nay, nguồn sinh khối nhiều tiềm năng này tại ĐBSCL còn bị bỏ phí và chƣa đƣợc sử dụng hiệu quả. Chỉ một lƣợng nhỏ sinh khối rong đƣợc sử dụng làm phân bón; một lƣợng lớn sinh khối rong đƣợc bà con nông dân vớt ra khỏi ao và để thành đống thối rữa trên bờ, vừa lãng phí vừa gây ô nhiễm môi trƣờng. Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu trong và ngoài nƣớc liên quan đến khai thác và sử dụng nguồn rong biển nhƣng các nghiên cứu về sử dụng rong nƣớc lợ hầu nhƣ rất hiếm.
Ở Việt Nam, chỉ có một nghiên cứu về thu nhận protein từ rong nƣớc lợ Cheatomorpha sp. với kết quả khả quan là dịch trích protein sau khi kết tủa tại điểm đẳng điện thu đƣợc protein có hàm lƣợng 58,51% khi sử dụng kết hợp sóng siêu âm trong quá trình trích ly protein của tác giả Bạch Ngọc Minh [1]. Tuy nhiên, protein thô này chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu để sản xuất các sản phẩm thực phẩm. Do vậy, việc hoàn thiện phƣơng pháp trích ly protein và tinh sạch protein từ rong nƣớc lợ Chetomorpha sp.
có ý nghĩa kinh tế và thực tiễn sâu sắc. Mục tiêu của luận văn: Nghiên cứu nâng cao độ tinh khiết của protein từ rong nƣớc lợ Cheatomorpha sp. lên > 75% để phù hợp sử dụng trong thực phẩm. 1 Tính mới của luận văn: - Đã nghiên cứu phối hợp phƣơng pháp trích ly bằng enzyme và bằng kiềm để thu nhận protein thô từ rong nƣớc lợ Cheatomorpha sp.
Có hiệu suất thu hồi protein cao. - Đã nâng cao độ tinh khiết của protein từ rong nƣớc lợ Cheatomorpha sp. lên 83,21%, đạt yêu cầu sử dụng trong thực phẩm. Tổng quan về rong 1.
Giới thiệu chung về rong Rong (hay còn gọi là tảo) là những sinh vật có nhân thật, trong tế bào luôn có chất diệp lục và chủ yếu sống quang tự dƣỡng. Về mặt phân loại, rất khó để phân loại tảo một cách chính xác bởi sự phức tạp trong cấu trúc. Đa số loài rong gần với thực vật nhƣng một số lại đƣợc xem nhƣ vi sinh vật (vi khuẩn lam hay tảo lam). Trong số các loại rong có kích thƣớc lớn (macroalgae) trong tự nhiên thì rong Lục, rong Nâu, rong Đỏ có giá trị kinh tế cao.
Các loài này đƣợc sử dụng rộng rãi nhất nhờ đa dạng về chủng loại và năng suất thu hoạch cao. Rong đƣợc sử dụng trong các ngành thực phẩm làm thức ăn cho con ngƣời, trong y học và các hợp chất trích ly từ chúng (agar, alginate, carrageenan.) đƣợc ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp [2]. Rong đƣợc coi là một trong những ứng cử viên tốt cho con ngƣời trong việc tận dụng tài nguyên mặt nƣớc và là một đối tƣợng phù hợp để chuyển đổi cơ cấu nông nghiệp - thủy sản trong bối cảnh biến đổi khí hậu ở các vùng ven bờ và các vùng đất ngập mặn. Rong có khả năng xử lý ô nhiễm môi trƣờng nƣớc và khả năng hấp thu CO2 trong quá trình quang hợp để chuyển hóa sinh khối, góp phần bảo vệ môi trƣờng và giảm thiểu khí gây hiệu ứng nhà kính.
Gần đây, các nhà khoa học trên thế giới quan tâm đến nhóm rong sống trong vùng nƣớc lợ. Đây là vùng thủy vực ở các cửa sông hoặc các vùng nƣớc mặn nhân tạo bên trong vùng châu thổ để nuôi thủy hải sản. Do sự giao thoa giữa hai vùng nƣớc nên rong sống trong khu vực này có những đặc điểm khác biệt với các loại rong sống trong hai vùng nƣớc riêng biệt. Các loại rong nƣớc lợ phần lớn di chuyển từ biển vào và thích nghi dần với độ mặn thấp hơn của vùng nƣớc này.
Tuy nhiên việc nghiên cứu và ứng dụng các loại rong này chƣa nhiều. Protein trong rong 1. Nguồn protein trong rong biển Ngày nay, tảo biển đƣợc khai thác chủ yếu nhƣ là nguồn thực phẩm ở các nƣớc châu Á và nguồn polysaccharide có tính chất chức năng nhƣ (agar, carageenan, alginate) ở phƣơng Tây. Tuy nhiên tảo biển đã bắt đầu nổi lên nhƣ là nguồn thay thế 3 protein hằng ngày cũng nhƣ là nguồn tiềm năng chứa các hợp chất protein có hoạt tính sinh học [3].
Hàm lƣợng protein trong tảo biển thay đổi nhiều tùy thuộc vào chủng loại và mùa vụ. Nhìn chung, protein cao nhất trong tảo đỏ (47%w/w), cao vừa phải trong tảo lục (9-26%w/w) và trong tảo nâu (3-15%w/w). Protein của tảo chứa hầu hết các acid amin thiết yếu, hàm lƣợng cao với acid glutamic và aspartic, hàm lƣợng thấp với threonine, lysine, tryptophan, histidine, systein và methionine [4]. Tỉ lệ protein trong tảo thay đổi lớn theo mùa, sự thay đổi này liên quan đến rất nhiều nhân tố nhƣ : vị trí địa lý, nguồn cung cấp dinh dƣỡng, điều kiện môi trƣờng (ánh sáng, nhiệt độ và độ mặn của nƣớc) [5, 6, 7, 8, 9].
- Giá trị dinh dƣỡng: Protein là một trong những chất dinh dƣỡng thiết yếu có tác dụng điều chỉnh các chức năng sinh lý và sinh học của cơ thể ngƣời. Sau khi đƣợc hấp thụ vào cơ thể, protein của thức ăn bị thủy phân bởi enzyme protease thành những peptide nhỏ hơn trong dạ dày. Để cung cấp acid amin thiết yếu mà cơ thể không tổng hợp đƣợc. Những acid amin thiết yếu này có chức năng liên kết với acid mật, điều hòa áp suất thẩm thấu, phát triển võng mạc, thần kinh, miễn dịch và duy trì mức calcium [10].
Giá trị dinh dƣỡng của protein của tảo phụ thuộc nhiều vào cấu tạo, hàm lƣợng và tỉ lệ và hoạt tính sinh học của amino acid [11, 12]. - Giá trị dƣợc phẩm: Ngày nay, yêu cầu cấp bách đạt ra phải tách peptide có hoạt tính tính học từ tảo biển. Thực sự là loại peptide này sẽ mở ra một viễn cảnh mới để phát triển và thƣơng mại hóa thuốc chữa bệnh [13]. Mặt khác, công nghiệp dƣợc phẩm dựa vào sự nghiên cứu những hợp chất và những loại thuốc có tính cải tiến.
Tuy nhiên, chi phí rất cao và ƣớc tính tiêu tốn để tạo ra một loại thuốc mới trên thị trƣờng khoảng hơn 802 triệu đô la [14]. Tuy nhiên, phải mất khoảng 10-12 năm để đạt đƣợc sự phê chuẩn cho một loại thuốc mới. Trong những năm gần đây, những công ty dƣợc đã hƣớng tới việc sử dụng các loại tảo biển với khía cạnh peptid sinh học của chúng. Hơn nữa, nghiên cứu chỉ ra rằng hoạt tính chữa bệnh của peptid có độc tính thấp, không hoặc ít tích tụ trong các mô trong cơ thể để tập hợp thành cấu trúc khác biệt [15].
Peptid sinh học thay đổi các thuộc tính chức năng của cơ thể và có ảnh hƣởng tích cực thông qua liên kết với các 4 thụ thể và tƣơng tác với tế bào mục tiêu hoặc hạn chế hoạt động của enzyme [16], [17]. Vì vậy, nhu cầu ngày càng tăng trong việc tách các protein chức năng mới hoặc peptid sinh học từ tảo biển [18]. - Giá trị mỹ phẩm: Việc sử dụng các chế phẩm rong biển trong công nghiệp mỹ phẩm đang giành đƣợc nhiều sự quan tâm [19]. Khả năng chống lão hóa, sáng da và tăng khả năng bảo vệ da ngƣời đƣợc đặc biệt chú ý [20].
Việc sử dụng protein từ tảo có khả năng cải thiện sự nuôi dƣỡng tóc và làn da trong quá trình giữ ẩm. Những nghiên cứu gần đây đã khẳng định quan điểm cho rằng protein từ nguồn tảo đóng vai trò quan trong trong sự cải thiện sức khỏe và dinh dƣỡng cho con ngƣời. Theo hƣớng tiếp cận protein từ biển để nghiên cứu peptid có hoạt tính sinh học nhƣ là một hƣớng đi mới trong công nghiệp dƣợc phẩm. Sự phân tích toàn diện sẽ mang đến sự thừa nhận rộng rãi trong việc sử dụng chúng nhƣ là thực phẩm chức năng với vai trò chữa bệnh.
Cũng nhƣ protein lấy từ tảo biển, peptid cũng có tiềm năng nhƣ là những nguyên liệu có hoạt tính là nguồn đƣợc ứng dụng dinh dƣỡng, dƣợc phẩm và mỹ phẩm trong tƣơng lai. Tuy nhiên để thƣơng mại hóa chúng cần có thời gian, kinh phí và chiến lƣợc hợp lý để phân loại, tinh sạch và tiếp thị. Protein phycocyanin trong rong Phycocyanin là chất màu protein thuộc họ phycobiliprotein, cùng với allophycocyanin và phycoerythin. Nó tiến hóa trƣớc Chlorophyll (sắc tố diệp lục) hàng tỉ năm.
Có lẽ nó là tiền thân của Chlorophyll và Hemoglobin, bởi vì nó có cả nguyên tố sắt và magie ở nhân. Phycocyanin có lẽ là nguồn gốc sự sống ngày nay của động thực vật [21]. Cấu trúc của phycocyanin [35] Màu xanh đậm của tảo Spirulina là do phycocyanin, nó làm cho cả hồ nƣớc trồng tảo có màu xanh đậm rất đặc trƣng. Hợp chất protein này chiếm khoảng 14% 5 trong Spirulina.
Ở Việt Nam, Viện nghiên cứu ứng dụng công nghệ (Bộ khoa học & Công nghệ Môi trƣờng) đã thành công trong việc chiết xuất phycocyanin từ Spirulina để điều trị ung thƣ vùng hàm, vòm họng [22]. Nghiên cứu cho thấy phycocyanin kích thích hệ miễn dịch, sản sinh hồng cầu và bạch cầu và hỗ trợ tiêu độc trong cơ thể. Các nhà khoa học Trung Quốc cho rằng Phycocyanin giới hạn sự sản sinh của các bạch huyết cầu khi các tế bào xƣơng bị hóa chất độc hoặc nhiễm xạ phá hủy. Phycocyanin còn có khả năng kích thích tạo máu, tăng cƣờng tác động của hormon erythropoetin (EPO).
EPO do thận sản xuất, kích thích tế bào gốc tuỷ xƣơng sinh huyết cầu. Phycocyanin cũng kích thích sản sinh dòng tế bào bạch huyết, ngay cả khi tế bào gốc tuỷ xƣơng bị phá huỷ bởi độc chất hay tia phóng xạ. Thành phần phycocyanin có tác dụng oxy hóa nên làm ức chế độc tố gan hepatotoxin.