MỞ ĐẦU Theo các tài liệu thống kê, Việt Nam được quốc tế công nhận là một trong 25 quốc gia có tính đa dạng sinh học cao nhất thế giới với dự tính có thể có tới 20.000 loài thực vật. Việt Nam được xếp thứ 16 về mức độ đa dạng sinh học (chiếm 6,5% số loài có trên thế giới). Với nhiều kiểu rừng, đầm lầy, sông suối, biển… Nằm ở trung tâm Đông Nam Á, Việt Nam có tổng chiều dài bờ biển khoảng 3260 km làm ranh giới phía tây của biển Đông, với diện tích mặt nước rộng hơn 1.000 km2 là một trong những biển quan trọng nhất của thế giới, có nguồn rong biển đa dạng và phong phú[1,2,3]. Theo các kết quả nghiên cứu thì hiện nay Việt Nam đã phát hiện gần 1000 loài rong biển, trong đó có khoảng 143 loài rong nâu (Phaeophyta) là nhóm rong có kích thước cá thể rất lớn, dài và có sinh lượng lớn.
Vì vậy, rong nâu được coi là nguồn nguyên liệu vô cùng quý giá của hiện tại và trong tương lai cho nông nghiệp, công nghiệp sản xuất dược liệu, thực phẩm chức năng và m phẩm. Trong các ngành công nghiệp sản xuất dược liệu, rong nâu được sử dụng làm nguồn nguyên liệu chính để chiết tách các hợp chất có hoạt tính sinh học như polysaccharide bao gồm Fucoidan, laminaran, alginate và hợp chất khác như phlorotannin, mannitol,… với khả năng ứng dụng hết sức rộng lớn [4,5,6]. Trong số đó, Fucoidan là hợp chất được đặc biệt quan tâm nghiên cứu. Fucoidan là tên gọi chung cho các polysaccharide sulfate có trong thành phần của rong nâu.
Từ hơn 100 năm qua kể từ lần đầu tiên Fucoidan được phát hiện trong thành phần của rong nâu bởi Kylin và cộng sự vào năm 1913, cho tới nay Fucoidan vẫn đang là hợp chất đặc biệt thu hút được sự quan tâm nghiên cứu của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới nhờ sự đa dạng về cấu trúc cũng như phổ rộng các hoạt tính sinh học như: kháng ung thư, kháng viêm, chống đông máu, kháng virut, chống tạo mạch (antiangiogenic), chống oxy hóa, điều hòa miễn dịch, [6]. Chính vì vậy, Fucoidan đã trở thành một nguồn dược liệu đầy tiềm năng cho các ứng dụng làm thực phẩm chức năng, m phẩm, thực phẩm bổ dưỡng và thuốc. 5 Fucoidan rong nâu là một polymer dị thể có cấu trúc rất phức tạp bởi tính đa dạng về thành phần đường đơn, khả năng phân nhánh cũng như các vị trí nhóm sulfate trên các gốc đường biến đổi không theo quy luật. Thành phần của nó bao gồm nhiều loại đường, chủ yếu là fucose và một số các gốc đường khác như galactose, glucose, mannose, xylose., bên cạnh đó trong một số trường hợp còn phát hiện thấy sự có mặt của các nhóm uronic axit và acetyl.
Ngoài ra, các nghiên cứu trước đây còn chỉ ra rằng sự biến đổi về cấu trúc của Fucoidan phụ thuộc vào loài rong, mùa vụ thu hoạch, vùng địa lý thu mẫu cũng như các k thuật chiết tách. Việt Nam có nguồn tài nguyên rong nâu rất đa dạng và phong phú với hơn 100 loài đã được phát hiện gồm nhiều chi rong khác nhau, trong đó riêng chi Sargassum chiếm khoảng hơn 60 loài, ước tính đạt tới 10.000 tấn rong khô/năm [4,5]. Đây được coi là nguồn tiềm năng rất lớn cho các nghiên cứu về Fucoidan theo hướng phát triển thành các sản phẩm có giá trị cao ứng dụng trong lĩnh vực y dược. Fucoidan đã được nghiên cứu ở Việt Nam trong hơn một thập kỷ qua, các kết quả mà các nhà khoa học trong nước thu được là rất có ý nghĩa, bước đầu đã đưa được sản phẩm Fucoidan từ rong nâu Việt Nam vào phục vụ cuộc sống.
Tuy nhiên, các nghiên cứu về cấu trúc và hoạt tính sinh học của Fucoidan từ rong nâu nói chung và chi rong Sargassum nói riêng ở Việt Nam vẫn còn rất ít, theo các tài liệu tham khảo cho thấy tại Việt Nam chưa có công trình nào nghiên cứu về polysaccharide sulfate được phân lập từ loài rong Sargassum microcystum. Trong khi đó, đây là một trong số các loài rong tương đối phổ biến và có trữ lượng tự nhiên lớn so với một số loài rong khác trong cùng chi Sargassum, có khả năng khai thác để sử dụng làm nguyên liệu cho việc sản xuất Fucoidan vào mục đích làm thực phẩm chức năng hoặc làm thuốc. Vì vậy, thực hiện đề tài “Xác định thành phần hóa học và đặc điểm cấu trúc của Polysaccharide Sulfate được phân lập từ rong nâu Sargassum microcystum” là cần thiết nhằm đóng góp thêm các nghiên cứu về Fucoidan từ rong nâu ở Việt Nam theo hướng phát triển các hoạt chất mới cũng như khả năng ứng dụng hiệu quả Fucoidan trong lĩnh vực y dược. 6 Mục tiêu của đề tài: - Nghiên cứu chiết tách và phân đoạn Fucoidan từ rong nâu Sargassum microcystum Việt Nam.
- Phân tích thành phần hóa học mẫu Fucoidan thô sau khi được chiết tách và các phân đoạn sau khi được tách bằng phương pháp sắc kí trao đổi ion. - Phân tích một số đặc điểm cấu trúc của phân đoạn Fucoidan đại diện thu nhận được. Để đạt được mục tiêu đề ra, nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm: - Thu thập rong nâu Sargassum microcystum tại một số nơi ở vùng biển Nha Trang. - Tách chiết và phân đoạn Fucoidan từ rong nâu thu được.
- Phân tích thành phần hóa học của Fucoidan và các phân đoạn của chúng. - Xác định các đặc trưng cấu trúc của phân đoạn Fucoidan có đặc điểm quan tâm. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TỔNG QUAN VỀ RONG NÂU 1.
Giới thiệu về rong biển Rong biển là một nhóm thực vật thủy sinh bậc thấp, có kích thước và hình dạng rất phong phú. Chúng còn được gọi là seaweed, marine algae hay marine plant. Rong biển sống thành quần thể ở biển hoặc vùng nước lợ ven biển, mọc trên các rạn san hô hoặc trên các vách đá, hoặc có thể mọc dưới tầng nước sâu với điều kiện có ánh sáng mặt trời chiếu tới để quang hợp. Rất đặc biệt so với nhóm thực vật bậc cao, toàn bộ cơ thể của rong có chung một chức năng tự dưỡng, có khả năng quang hợp, hô hấp, trao đổi khí và hấp thụ chất dinh dưỡng từ môi trường.
Do có sinh khối lớn nên rong biển đã tạo ra nguồn vật chất dồi dào cho hệ sinh thái biển và lượng lớn oxygen cho sự hô hấp của con người và động vật trên cạn. Sản lượng rong biển hàng năm cuả thế giới ước tính đạt khoảng 15 triệu tấn và dự tính khoảng 22 triệu tấn vào năm 2020[5]. Thành phần Alga alkane mannitol có trong rong biển là loại đường có hàm lượng calo thấp, bổ máu, giúp tiêu hoá nhanh và loại bỏ nhanh các các chất cặn bã có trong cơ thể. Dưới góc độ y học, rong biển là một thực phẩm dưỡng sinh tốt, thường được dùng phối hợp trong thực đơn của người bị béo phì, người đái tháo đường, làm thực phẩm cho người bị tăng huyết áp nhờ khả năng chống vón tiểu cầu.
Gần đây nhiều nhà khoa học Nhật Bản cho rằng rong biển có khả năng chống phóng xạ và thải độc. Rong biển ở Nhật Bản được biết đến như là một thực phẩm giúp con người có thể trường thọ. Hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứu phát hiện loài mới bổ sung vào tổng số loài rong biển phân bố trên toàn thế giới. Trong số các ngành rong lục, rong nâu, rong đỏ và rong lam thì rong nâu là ngành rong có trữ lượng lớn nhất và phân bố đa dạng nhất với hơn 1800 loài đã được phân loại.
Tại các vùng biển ở Việt Nam, tổng số loài rong biển ước tính khoảng 1.000 loài, trong đó có khoảng 639 loài có trữ lượng lớn với 151 loài thuộc ngành rong lục (Chlorophyta), 143 loài thuộc ngành rong nâu (Phaeophyta), 8 269 loài thuộc ngành rong đỏ (Rhodophyta) và 76 loài thuộc ngành rong lam (Cyanophyta) [6]. Trong tất cả các loài này, 310 loài phân bố ở vùng ven biển các tỉnh phía Bắc và 484 loài hiện diện ở các tỉnh phía Nam, 156 loài phân bố ở cả hai vùng [3,4,5]. Thành phần hóa học có trong rong biển Tùy thuộc vào loài rong, điều kiện sống, sinh trưởng và phát triển của rong mà hàm lượng của các chất có trong rong biển khác nhau. Theo kết quả phân tích ở các loài rong đã được nghiên cứu, thành phần trong rong biển gồm có : nước chiếm 80 – 90 %, protein chiếm khoảng 5 – 20,5% trọng lượng khô, 17 loại axít amin, trong đó có mặt tất cả các amino axit thiết yếu, hàm lượng lipid trong rong chiếm từ 0,2 – 0,6%, các loại sắc tố : sắc tố màu nâu (fucoxanhthin), các sắc tố xanthophyll khác là violaxanthin, antheraxanthin, neoxanthin, diainoxanthin và diatoxanhthin, chất khoáng, các nguyên tố đa lượng ( K, Na, Mg, S, P,…) và đặc biệt là các nguyên tố vi lượng ( Sr, Fe, Cu, Zn, Mn, Mo,…).
Có nhiều quan điểm khác nhau về cách phân loại rong biển. 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 nhiều ngành khác nhau. Trong đó, ba ngành rong chính có giá trị kinh tế cao Ngành rong lục (Chlorophyta): 900 loài Ngành rong nâu (Phaeophyta): 1800 loài Ngành rong đỏ (Rhodophyta): 4000 loài Hình 1. Biểu đồ so sánh các ngành rong trên Thế giới [7].
Trong số các ngành rong trên loài rong biển màu nâu có khá nhiều hợp chất, các axit amin và khoáng chất. Thành phần hóa học quan trọng của rong nâu là các glucid, chúng được chia thành 2 nhóm : monosaccharide và 9 polysaccharide. Nhóm monosaccharide gồm các đường đơn như : mannitol, fucose, galactose, mannose, xylose,….trong đó quan trọng nhất là mannitol. Chúng được sử dụng nhiều trong dược phẩm, trong công nghiệp để làm nguyên liệu tổng hợp một số hợp chất hữu cơ, làm thuốc nổ, diêm và trong công nghiệp thực phẩm đặc biệt là trong công nghiệp bánh kẹo để sản xuất các loại bánh gato có độ ngọt cao nhưng đảm bảo độ mềm và xốp của bánh.
Nhóm polysaccharides gồm có : Fucoidan, laminaran, alginate, agar và carrageenan. Trong đó, hợp chất Fucoidan được đặc biệt chú ý nhiều hơn cả do chúng sở hữu nhiều hoạt tính sinh học thú vị với tiềm năng lớn trở thành nguồn dược liệu quý. + Fucoidan có khả năng tăng cường miễn dịch, chống đông tụ máu, chống viêm nhiễm, kháng virus, điều trị rối loạn đường huyết và hỗ trợ trong điều trị ung thư [7,8,9]. + Laminaran đóng vai trò như chất dự trữ trong rong nâu.
Laminaran là chất tạo hệ miễn dịch ở động vật có vú, laminaran sulfate hóa đã được chứng minh là có đặc tính giống heparin… Laminaran có hoạt tính chống đông tụ máu và chống ung thư [7,8,9].