MỞ ĐẦU Rong biển là nguồn các hoạt chất sinh học bao gồm carotenoid, các axit 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. Rong lục đƣợc biết đến nhƣ là nguồn nguyên liệu để tách chiết các chất có hoạt tinh sinh học nhƣ lipid, protein, peptide, polysaccharide, carotenoid, hợp chất phenolic, alkaloid,… trong đó polysaccharide đƣợc quan tâm nghiên cứu nhiều nhất do khả năng ứng dụng đa dạng của nó. Việt Nam là đất nƣớc có một vùng biển nhiệt đới rộng với bờ biển dài hơn 3000 km, là nguồn cung cấp các loài rong biển phong phú và đa dạng, rong lục với trữ lƣợng rất lớn lên tới 152 loài, chủ yếu thuộc về các chi Ulva, Caulerpa, Chaetomorpha, Enteromorpha, trong đó chi Chaetomorpha gồm 69 loài với loài phổ biến nhất ở biển Nha Trang là Chaetomorpha linum [13].
Nhƣ đã biết, cấu trúc của polysaccharide biến đổi tùy theo loài rong, vị trí địa lí thu hái cũng nhƣ phƣơng pháp chiết. Vì thế, mỗi loại polysaccharide mới đƣợc chiết tách từ một loại rong biển là một hợp chất mới với cấu trúc riêng và do vậy tiềm ẩn hoạt tính sinh học mới. Với hơn 150 loài đã đƣợc định danh, ngành rong lục ở nƣớc ta có tiềm năng lớn nhƣng việc khai thác nguồn tài nguyên biển này còn hạn chế khi so sánh với ngành rong đỏ và rong nâu. Nguyên nhân một phần là do các thành phần có hoạt tính bao gồm các polysaccharide từ rong lục chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều.
Polysaccharide chiết tách từ rong đỏ và rong nâu nhƣ carrageenan, alginate và fucoidan đã đƣợc nghiên cứu và thu đƣợc các kết quả tốt ứng dụng vào cuộc sống thì cho đến nay rất ít công bố về polysaccharide từ các loài thuộc ngành rong lục nói chung và chi Chaetomorpha nói riêng. Trên thế giới hoạt tính chống đông tụ máu và chống huyết khối là tính chất đƣợc nghiên cứu rộng rãi nhất của sulfate polysaccharide chiết tách từ rong biển chi Chaetomorpha. Ở Việt Nam, rong lục chi Chaetomorpha hay còn gọi là rong mền có trữ lƣợng không lớn so với các chi rong khác gồm các loài chủ yếu nhƣ luan an 2 Chaetomorpha linum, Chaetomorpha ligustica, Chaetomorpha antennia và Chaetomorpha sinensis đƣợc tìm thấy ở những vùng nƣớc lợ. Với mong muốn góp một cái nhìn đầy đủ hơn về nguồn lợi rong lục ở Việt Nam đặc biệt của các chi rong sinh trƣởng ở vùng nƣớc lợ, từ đó định hƣớng sử dụng nguồn nguyên liệu này, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu của luận án “Phân tích cấu trúc của sulfate polysaccharide chiết tách từ rong lục Chaetomorpha linum” với mục tiêu chiết tách, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học của sulfate polysaccharide từ loài Chaetomorpha linum ở Việt Nam.
Mục tiêu của đề tài: Xác định thành phần, cấu trúc hóa học và đánh giá hoạt tính sinh học của sulfate polysaccharide chiết tách từ rong lục Chaetomorpha linum thu thập ở vùng biển Khánh Hòa. Để đạt đƣợc mục tiêu nghiên cứu đặt ra, các nội dung nghiên cứu cụ thể là: 1. Thu thập và định danh rong lục Chaetomorpha linum. Chiết tách, tinh chế sulfate polysaccharide từ loài rong này.
Nghiên cứu đặc trƣng cấu trúc của sulfate polysaccharide thu đƣợc. Đánh giá hoạt tính sinh học bao gồm hoạt tính chống oxi hóa và chống đông tụ máu của polysaccharide. luan an 3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.
RONG BIỂN VÀ SULFATE POLYSACCHARIDE TỪ RONG BIỂN Rong biển hay còn gọi là tảo bẹ, tên khoa học là marine – algae, marine plant hay seaweed là nững loài thực vật sinh sống ở biển, thuộc nhóm tảo biển. Rong biển có thể sống ở cả hai môi trƣờng nƣớc mặn và nƣớc lợ, chúng mọc trên các rạn san hô hoặc trên các vách đá, có thể mọc dƣới tầng nƣớc sâu với điều kiện có ánh sáng mặt trời chiếu tới để quang hợp. Chúng có thể là đơn bào hay đa bào sống thành quần thể. Có kích thƣớc hiển vi hoặc có thể dài hàng mét [24].
Các yếu tố sinh thái có thể ảnh hƣởng đến đời sống của rong biển nhƣ: địa bàn sinh trƣởng, nhiệt độ, ánh sáng, độ muối, độ pH, muối dinh dƣỡng, khí hòa tan trong nƣớc, mức chiều, sóng, gió, hải lƣu… Rong biển từ những năm cuối thế kỉ XIX đã đƣợc sử dụng để chế ra xà phòng bằng việc chiết các chất K2O, Na2O lấy từ rong biển. Sau đó ngƣời ta lại phát hiện trong rong nâu chứa Iod do đó ngƣời ta sử dụng rong nâu để chiết Iod. Đến đầu thế kỉ XX, Mỹ và Đức dùng rong nâu để điều chế KCl và than hoạt tính… Tuy nhiên các ứng dụng này của rong biển đều đƣợc thay thế bằng các nguyên liệu khác. Đến năm 1930 công nghệ chế biến các chất nhƣ alginate, mannitol, agar từ rong biển ra đời và phát triển cho đến ngày nay.
Giá trị công nghiệp của rong biển là cung cấp các chất keo rong quan trọng nhƣ agar, alginat, carrageenan, furcellazan dùng cho công nghiệp thực phẩm, dƣợc phẩm, mỹ phẩm, công nghệ sinh học… Rong biển có giá trị dinh dƣỡng cao khi cung cấp đầy đủ các chất khoáng, đặc biệt là các nguyên tố vi lƣợng, các acid amin cần thiết cho cơ thể, các loại vitamin (nhóm A, B, C, E…), các carbohydrat đặc trƣng và các chất có hoạt tính sinh học (lectin, sterol, antibiotics,…) có lợi cho cơ thể và có khả năng phòng bệnh tật (huyết áp, nhuận tràng, béo phì, đông tụ máu). Do đó luan an 4 ngày nay rong biển đƣợc xếp vào loại thực phẩm chức năng và đang ngày càng đƣợc ƣa chuộng trên thế giới. Phân loài rong biển Trên thế giới, các nhà khoa học đã xác định đƣợc khoảng 10.000 loài rong biển. Căn cứ vào thành phần cấu tạo, đặc điểm hình thái, thành phần sắc tố, nơi sinh sống mà rong biển đƣợc chia thành 10 ngành bao gồm: Rhodophyta, Phaetophyta, Cyanophyta, Chlorophyta, Xanthophyta, Euglenophyta, Chrysophyta, Pyrrophyta, Cryptophyta, Bacillarriophyta.
Trong đó 3 ngành rong đỏ (Rhodophyta), rong nâu (Phaetophyta), rong lục (Chlorophyta) có tiềm năng kinh tế lớn, đƣợc nghiên cứu khai thác nhiều. So với các nƣớc vùng Đông Nam Á, nƣớc ta thuộc vào nƣớc có nguồn rong biển đa dạng và phong phú [20]. Các khảo sát điều tra cho thấy số lƣợng các loài rong biển tại các vùng biển nhƣ sau: Phú Quốc có 108 loài; Trƣờng Sa 66 loài; Vịnh Hạ Long 99 loài; Cồn Cỏ 48 loài; Bạch Long Vĩ 46 loài. Riêng vùng Nha Trang có 210 loài.
Năm 2003, tác giả Đàm Đức Tiến, Trần Đình Toại và CS cho biết riêng vùng ven biển Bắc Bộ đã có 259 loài [10, 11]. Với tổng số gần 800 loài rong tìm thấy ở vùng biển Việt Nam, các nhà khoa học Việt Nam cùng thống nhất xếp chúng vào 3 ngành trong hệ thống phân loại 10 ngành của Gollerbakh năm 1977 [12]: + Ngành rong đỏ (Rhodophyta) + Ngành rong nâu (Phaeophyta) + Ngành rong lục (Chlorophyta) Rong nâu: Là loài rong thƣờng có kích thƣớc lớn, loại lớn thƣờng dài khoảng 20 mét, loài trung bình dài từ 2-4 mét, các loài nhỏ hơn dài từ 30 - 60 cm [2]. Chúng chứa sắc tố xanthophyll-fucoxanthin cùng với chlorophyll a và c nên cá thể của rong nâu đều thể hiện màu nâu lục đặc trƣng. Rong nâu là loài rong phổ biến nhất với trữ lƣợng lớn, khoảng 1800 loài, thƣờng sinh trƣởng ở vùng biển đá, nƣớc biển lạnh thuộc bán cầu Bắc, chúng không chỉ luan an 5 mọc trên đá mà còn trên các chân đập, cầu cảng, san hô, động vật thân mềm và ngay cả trên các loài rong khác.
Rong nâu phân bố nhiều nhất ở Nhật Bản, tiếp đến là Canada, Việt Nam, Hàn Quốc, Alaska, Ireland, Mỹ, Pháp, Ấn Độ…. Trƣớc đây, rong nâu đƣợc sử dụng để tách iodine và kalium. Trong thời gian gần đây, rong nâu đƣợc khai thác rộng rãi để chiết tách alginate và fucoidan.1 là ảnh của một số loài rong nâu. Sargassum microcystum Padina australis Hình 1.
Hình ảnh về một số loài rong nâu Rong đỏ: Là loài rong có kích thƣớc nhỏ hơn rong nâu, thƣờng dài từ vài centimet đến hàng mét; tuy nhiên rong đỏ không luôn luôn có màu đỏ: thỉnh thoảng chúng có màu tím, thậm chí là nâu đỏ nhƣng chúng vẫn đƣợc xếp vào ngành rong đỏ do những đặc tính khác nhƣ màu sắc của chúng là do các hạt sắc tố phycobilin tạo thành, phycobilin là sắc tố đặc trƣng cho rong đỏ. Ngành rong đỏ có khoảng 6500 loài, gồm 400 chi thuộc nhiều họ. Phần lớn các loài rong đỏ sống ở biển, có cấu tạo từ nhiều tế bào, trừ một số ít thuộc dạng một tế bào hay quần thể. Rong đỏ có dạng hình trụ dẹp dài, phiến chia hoặc không chia nhánh, phần lớn chia nhánh kiểu một trục, một số ít theo kiểu hợp trục [26, 20].2 là ảnh của một số loài rong đỏ.
luan an 6 Porphyra Vietnameusis Acanthophora spicifera Hình 1. Hình ảnh về một số loài rong đỏ Rong đỏ phân bố nhiều ở Việt Nam, Nhật Bản, Hàn Quốc, Chile, Indonesia, Philippine tiếp đến là Thailand, Brazil, Pháp, Trung Quốc, Hawaii, Ấn Độ, Anh, Mỹ … Trên thế giới, rong đỏ đƣợc sử dụng với khối lƣợng lớn để phục vụ cuộc sống con ngƣời, một số loài có hàm lƣợng cao về agar, carageenan, furcellaran đƣợc sử dụng để chế biến keo rong biển và làm phụ gia thực phẩm. Các loài rong đỏ đƣợc chia thành hai nhóm chính [12]: - Nhóm rong cho agar (Agarophit): Bao gồm các loại nhƣ Gelidium, Gracilaria và Acanthopeltis. - Nhóm rong cho carrageenan (Carrageenophit): Bao gồm các loại nhƣ Gigartina, Eucheuma, Chondrus, Iridaea và Furcellaria.
+ Ngành rong lục (Chlorophyta) Rong lục là loài rong có kích thƣớc nhỏ giống nhƣ rong đỏ, chúng bao gồm cả những loài đơn bào và đa bào. Rong lục chứa chlorophylls cả hai dạng a và b. Trên thế giới, rong lục phân bố chủ yếu tập trung tại Philipine, tiếp theo là Hàn Quốc, Indonesia, Nhật Bản và ít hơn là ở Việt Nam với các loài nhƣ Ulva reticulata, Ulva lactuca, Caulerpa racemosa,… Ngoài ra, rong lục còn phân bố rải rác ở các nƣớc: Canada, Chile, Pháp, Israel, Italy, Malaysia, Achentina, Bangladesh… [20].3 là ảnh của một số loài rong lục. luan an 7 Theo các mô tả của tác giả Nguyễn Hữu Dinh, Phạm Hoàng Hộ, Tsutsuicho đến nay các nhà nghiên cứu đã tìm thấy trong ngành rong lục có trên dƣới 360 chi và hơn 5700 loài, phần lớn là sống trong nƣớc ngọt, còn nƣớc mặn chủ yếu là những chi sau đây: Monostroma, Enteromorpha, Ulva, Ulothrix, Rhizoclonium, Cladophora, Chaetomorpha, Cladophoropsỉs, Boergesenm, Valonia, Valoniopsis, Struvea, Boodlea, Microdyction, Caulerpa, Bryopsis, Codium, Acetabularia v.
Hình ảnh về một số loài rong lục Chúng có nhiều hình dạng và kích thƣớc khác nhau nhƣ: dạng sợi, dạng vảy, dạng lá cờ, …Thành tế bào cấu tạo từ xenluloza và pectin.