MỞ ĐẦU Việt Nam đƣợc quốc tế công nhận là một trong những quốc gia có tính đa dạng sinh học cao nhất 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 3.260 km làm ranh giới phía tây của biển Đông, với diện tích mặt nƣớc rộng hơn 1.000 km2 là một trong những vùng biển quan trọng của thế giới. Bên cạnh đó, vùng biển Việt Nam có hệ sinh thái rất đa dạng và phong phú, trong đó có cỏ biển. Cỏ biển (seagrass) là nhóm thực vật có hoa duy nhất sống trong môi trƣờng biển và nƣớc lợ. Tuy có số lƣợng loài tƣơng đối ít so với các nhóm sinh vật biển khác, nhƣng cỏ biển có vai trò sinh thái rất quan trọng không kém rạn san hô và rừng ngập mặn.
Hội nghị quốc tế về cỏ biển lần thứ III họp tại Manila – Philipin tháng 4/1998 đã nhất trí thông qua ―Hiến chương cỏ biển‖ gửi Tổng thƣ ký Liên hợp quốc và các nƣớc có biển cần phải quan tâm tới việc bảo vệ và phát triển nguồn lợi cỏ biển [1]. Hệ sinh thái cỏ biển là một trong ba hệ sinh thái biển điển hình của vùng biển nhiệt đới (gồm rừng ngập mặn, cỏ biển, san hô). Hệ sinh thái cỏ biển đóng vai trò rất quan trọng, chúng tham gia chu trình dinh dƣỡng trong biển và đại dƣơng thế giới ƣớc tính khoảng 3,8 nghìn tỷ USD và giá trị trung bình đạt 212.000 USD/ha cỏ biển/năm. Ngoài giá trị sinh thái nhƣ điều chỉnh môi trƣờng, bãi đẻ của một số loài hải sản.
Cỏ biển còn đƣợc sử dụng trực tiếp trong nhiều ngành kinh tế quốc dân (nhƣ làm giấy viết, hóa chất, chất cách âm cách nhiệt, thuốc chữa bệnh, thực phẩm, thủ công mỹ nghệ, phân bón, thức ăn gia súc,…) [1]. Hiện nay, có khoảng 14 loài cỏ biển đƣợc ghi nhận tại Việt Nam (Cymodocea rotundata, Cymodocea serrulata, Enhalus acoroides, Halodule pinifolia, Halodule uninervis, Halophila beccarii, Halophila decipiens, Halophila nhỏ, Halophila ovalis, Ruppia maritima, Syringgodium isoetifolium, Thalassia hemprichii, Ciliatum Thalassodendron và Zostera japonica), trong số này có loài cỏ lá dừa Enhalus acoroides là một trong Luan van 6 những loài cỏ biển có phân bố rộng rãi với trữ lƣợng lớn ở vùng biển Nha Trang. Cỏ biển từ lâu đã đƣợc sử dụng trong những bài thuốc dân gian để điều trị một số bệnh nhƣ: sốt, bệnh về da, đau cơ, bỏng, các vấn đề về dạ dày, thuốc giảm đau cho trẻ con,… Các công dụng trị bệnh của cỏ biển đƣợc cho là do trong thành phần của chúng có chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học nhƣ polyphenol, flavonoid, terpenoid, pectin,… Trong đó, pectin là một trong 03 polysaccharide tự nhiên chủ yếu của thành tế bào thực vật, thuật ngữ pectin đƣợc sử dụng cho một nhóm các acidic heteropolysaccharide. Mạch polymer của pectin đƣợc tạo nên bởi các gốc acid D-galacturonic liên kết với nhau thông qua liên kết α(14)-, mạch nhánh có thể đƣợc tạo thành bởi các gốc đƣờng khác thông qua liên kết α(12)- với gốc acid galacturonic nhƣ: arabinose, galactose, rhamnose, galactopyranse, arabinofuranose, fucopyranose, apiose,… Tƣơng tự nhƣ các polysaccharide thực vật khác, cấu trúc và thành phần của pectin của cỏ biển thay đổi theo loài cũng nhƣ điều kiện môi trƣờng sống.
Pectin chủ yếu đƣợc sử dụng trong công nghiệp thực phẩm nhờ tính chất tạo gel của chúng. Ngoài ra, pectin cũng đƣợc sử dụng làm thuốc và thực phẩm chức năng nhờ các hoạt tính sinh học quý nhƣ: chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng virus, kháng ung thƣ, kháng viêm, liên kết mạnh với một số kim loại nặng nhƣ Hg, Pb, Cd, Ce,… Vùng biển Nha Trang với nguồn thảm cỏ biển dồi dào và đa dạng, nhƣng các nghiên cứu về cỏ biển ở Việt Nam lại tập trung chủ yếu về sinh thái, sự phân bố, phân loại và bảo tồn. Trong khi đó các hợp chất có hoạt tính sinh học quý có trong cỏ biển chƣa đƣợc quan tâm nghiên cứu, trong đó có pectin. Vì vậy, việc “Xác định một số tính chất hóa lý và đặc điểm cấu trúc của pectin từ cỏ biển Enhalus acoroides ở Khánh Hòa” là cần thiết nhằm đánh giá giá trị của cỏ biển về mặt dƣợc liệu và đồng thời tìm ra các hoạt tính sinh học mới từ cỏ biển.
Luan van 7 Mục tiêu của luận văn: Phân tích thành phần hóa học và đặc điểm cấu trúc của pectin thu nhận đƣợc từ cỏ biển Enhalus acoroides. Để đạt đƣợc các mục tiêu đề ra, nội dung nghiên cứu của luận văn bao gồm: Thu thập cỏ biển Enhalus acoroides tại vùng biển Cam Lâm (Khánh Hòa). Tách chiết và phân đoạn pectin từ cỏ biển thu đƣợc. Phân tích thành phần hóa học của pectin và các phân đoạn của chúng.
Xác định một số chỉ số đặc trƣng của pectin thu đƣợc. Xác định đặc điểm cấu trúc của phân đoạn pectin thu đƣợc từ cỏ biển Enhalus acoroides. Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ cung cấp thông tin về phƣơng pháp chiết tách, thu nhận và đặc điểm cấu trúc của pectin có trong cỏ biển Enhalus acoroides tại vùng biển Cam Lâm (Khánh Hòa). Từ đó làm cơ sở khoa học cho các nghiên cứu sâu hơn về loại cỏ biển này và một số loài cỏ biển khác.
Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả của đề tài sẽ góp phần đánh giá giá trị của cỏ biển nhƣ là nguồn hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học, đồng thời giúp định hƣớng nghiên cứu khai thác và sử dụng bền vững nguồn lợi từ cỏ biển nhằm tạo ra các sản phẩm có giá trị sử dụng cao trong lĩnh vực: thực phẩm, thực phẩm chức năng, mỹ phẩm và dƣợc phẩm. Luan van 8 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỎ BIỂN 1. Giới thiệu và sự phân bố cỏ biển 1.
Giới thiệu chung về cỏ biển Cỏ biển (seagrasses) là nhóm thực vật có hoa duy nhất sống trong môi trƣờng biển và nƣớc lợ, thuộc ngành Anthophyta, lớp một lá mầm Monocotyledoneae, bộ Helobiae. Cũng giống nhƣ các loài thực vật bậc cao trên cạn, cỏ biển có rễ, thân bò, thân đứng, lá, bẹ lá, cuống lá, hoa, quả và hạt. Cỏ biển khác các cây trên cạn là có một số cấu trúc thích nghi với môi nƣớc biển ven bờ, ven đảo. Cùng với các loài sinh vật phù du, rong biển và cây ngập mặn, cỏ biển đã tạo nên nhóm những loài thực vật biển rất quan trọng đối với hệ sinh thái biển nói chung [2].
Thảm cỏ biển cùng với rạn san hô và rừng ngập mặn tạo thành ba hệ sinh thái quan trọng bậc nhất vùng bờ. Thảm cỏ biển đƣợc mệnh danh “rừng mƣa nhiệt đới dƣới biển” vì tính phức tạp về cấu trúc và tính đa dạng sinh học đi kèm, cũng nhƣ năng suất sinh học rất cao [2]. Hệ sinh thái cỏ biển là một trong những hệ sinh thái biển nhiệt đới điển hình, đóng vai trò quan trọng trong điều hòa và ổn định môi trƣờng của vùng nƣớc biển ven bờ, tạo nguồn thức ăn, nơi cƣ trú và sinh sản cho các loài thủy sản và là nguồn cung cấp vật chất hữu cơ. Cách đây 100 triệu năm, các nhà khoa học dựa vào kết quả nghiên cứu hóa thạch đã tìm ra loại cỏ biển đầu tiên, cho đến nay trên thế giới có khoảng 60 loài thuộc 4 họ [3].
Do đặc điểm sống trong môi trƣờng có độ muối cao, khả năng thẩm thấu mạnh nên cỏ biển có chứa một số hợp chất chuyển hóa thứ cấp khác so với các thực vật sống ở nƣớc ngọt và ở trên cạn. Cỏ biển nói riêng và thực vật biển nói chung là nguồn tạo ra một lƣợng lớn và đa dạng về cấu trúc các chất chuyển hóa có hoạt tính sinh học cao nhƣ (polyphenol, flavonoid, terpenoid, polysaccharide, polysaccharide sulfat hóa…). Các hợp chất này có tiềm năng rất lớn để phát triển thành các sản phẩm hữu ích có giá trị cao trong các lĩnh vực nhƣ: thực phẩm bổ sung, mỹ phẩm, dƣợc phẩm. Chính nhờ các hợp chất có hoạt tính Luan van 9 sinh học tốt mà cỏ biển từ xa xƣa cũng đã đƣợc sử dụng trong những bài thuốc dân gian để điều trị một số bệnh nhƣ: sốt, các bệnh về da, đau cơ, bỏng, các vấn đề về dạ dày, thuốc giảm đau cho trẻ con,… [4].
Khi nhắc đến cỏ biển, rong biển và tảo biển, thông thƣờng dễ bị nhầm lẫn các loài này với nhau. Tuy nhiên, chúng có rất nhiều điểm khác nhau nhƣ: cỏ biển thƣờng phát triển thành đồng cỏ rộng lớn nơi chúng mọc. Xét về tiến hóa thì cỏ biển tiến hóa cao hơn tảo; cỏ biển có hoa, quả và hạt, còn tảo thì chỉ có bào tử; tảo có rễ giả nhƣng cỏ biển thì có rễ, lá và thân ngầm; cỏ biển là thực vật có mạch, hệ thống các mạch có nhiêm vụ dẫn truyền các chất đến khắp nơi nuôi dƣỡng cơ thể, còn tảo chỉ có các quản bào nên khả năng dẫn truyền kém [4]. Về đặc điểm hình thái, các loài cỏ biển đã đƣợc nghiên cứu tƣơng đối đầy đủ.
Hầu hết cỏ biển có hình thái ngoài khá giống nhau, bao gồm thân bò phân đốt, thân đứng, rễ, chồi mang lá, hoa và quả tùy thuộc vào từng thời điểm sinh trƣởng [5, 6] (Hình 1.1: Hình thái chung của cỏ biển.org) + Rễ (root): Rễ thƣờng mọc ra từ các đốt ở phần dƣới của thân bò, hệ thống rễ phát triển mạnh, rễ của mỗi loài đều có đặc điểm riêng, phân nhánh nhƣ ở chi Cymodoceae hoặc ít phát triển, không phân nhánh kèm theo nhiều Luan van 10 lông mịn nhƣ ở chi Halophila. Số lƣợng rễ ở mỗi đốt có thể là một hay nhiều tùy vào mỗi loài. Thân thƣờng có dạng hình trụ tròn hoặc dẹp; chia nhánh theo kiểu đơn trục hay không có qui luật. Trên thân bò có nhiều đốt, khoảng cách giữa các đốt là lóng (gióng).
Tùy loài mà thân bò mọc ngầm dƣới lớp bùn (cát) đáy hoặc bò lan trên mặt nền đáy. Từ đốt mọc lên một hay nhiều chồi đứng, chồi đứng thƣờng mang các lá. + Lá – phiến lá (leaf blade): Lá hình thành từ mô sinh trƣởng ở các mấu thân; có hình dải dài, ô van hay trụ tròn. Đây là chỉ tiêu hình thái quan trọng trong định loại cỏ.
Đa phần các loài cỏ có lá không có cuống, ngoại trừ ở một số chi Halophila. Lá có cuống thƣờng có hình ô van, còn các lá không cuống có hình dải dài nhƣ ở chi Cymodoceae. Trên lá có các gân chạy song song hay gần hình lông chim, các gân song song đƣợc nối với nhau bằng cách vách ngăn. Chóp lá tròn nhẵn hay có gai nhọn.
Lƣỡi (bìa) lá nhẵn hoặc có răng cƣa nhỏ.