Luận án tiến sĩ sử dụng amin bậc 4 quaternary ammonium để xác định hàm lượng fucoidan trong polysaccharide tách chiết từ rong nâu

Luận án tiến sĩ phân tích sử dụng amin bậc 4 quaternary ammonium để xác định hàm lượng fucoidan trong polysaccharide tách, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực nghiệm, đóng góp

• Tác giả: Võ Thị Như Trim
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Duy Nhứt
• Trường học: Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Xác định hàm lượng fucoidan trong polysaccharide từ rong nâu bằng amin bậc 4
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Nha Trang

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RONG BIỂN
• 1.2. Phân loại rong biển
• 1.3. Ứng dụng của rong biển
• 1.4. PHÂN BỐ RONG NÂU TẠI VIỆT NAM
• 1.5. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA RONG NÂU
• 1.6. GIỚI THIỆU VỀ FUCOIDAN
• 1.7. Lịch sử phát hiện và cấu trúc fucoidan
• 1.8. Hoạt tính fucoidan
• 1.9. Một số sản phẩm fucoidan trên thế giới và công dụng ghi trên bao bì
• 1.10. Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của fucoidan
• 1.11. MỘT VÀI PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT FUCOIDAN
• 1.11.1. Phương pháp chiết theo Black
• 1.11.2. Phương pháp chiết của Wan Aida Wan và cộng sự
• 1.11.3. Một số phương pháp chiết sử dụng trong nghiên cứu cấu trúc fucoidan
• 1.11.4. Phương pháp chiết Soyoung Yang và cộng sự (2011)
• 1.11.5. Phương pháp tinh chế fucoidan
• 1.12. MỘT VÀI PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG FUCOIDAN
• 1.12.1. Xác định hàm lượng fucoidan trong rong nâu bằng phương pháp phân tích khối lượng
• 1.12.2. Phương pháp xác định hàm lượng fucoidan thông qua hàm lượng fucose
• 1.12.3. Phương pháp của Usov và cộng sự
• 1.12.4. Phương pháp của Bùi Minh Lý và cộng sự
• 1.12.5. Phương pháp định lượng fucoidan bằng phương pháp huỳnh quang của U
• 1.12.6. Phương pháp sử dụng điện cực màng polyion độ nhạy cao của Ji Min Kim và cộng sự
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 2.2. Các hóa chất sử dụng
• 2.3. Phần mềm xử lý dữ liệu
• 2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.4.1. Dịch chiết polysaccharide rong nâu
• 2.4.2. Phương pháp phân tích khối lượng
• 2.4.3. Ký hiệu mẫu và các sản phẩm trung gian trong phương pháp kiểm
• 2.4.4. Xác định hàm lượng fucoidan dựa vào xác định hàm lượng fucose
• 2.4.5. Xây dựng đường chuẩn methylpentose
• 2.4.6. Xác định hàm lượng fucose trong một số loài rong nâu phổ biến ở khánh hòa bằng phương pháp so màu
• 2.4.7. Xác định hàm lượng fucose trong một số loài rong nâu phổ biến ở khánh hòa bằng phương pháp sắc kí khí (GC)
• 2.4.8. Phương pháp chuẩn độ kết tủa
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. ĐỊNH LƯỢNG FUCOIDAN TRONG 6 LOÀI RONG NÂU THU THẬP TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA DỰA VÀO PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG
• 3.2. HÀM LƯỢNG FUCOIDAN TRONG 6 LOÀI RONG NÂU Ở KHÁNH HÒA DỰA VÀO PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG FUCOSE
• 3.2.1. Xác định hàm lượng fucoidan dựa vào hàm lượng fucose trong rong, fucoidan tinh chế và trong dịch chiết một số loài rong nâu phổ biến ở khánh hòa bằng phương pháp so màu dische z
• 3.2.2. Xác định hàm lượng fucoidan dựa vào hàm lượng fucose trong rong, fucoidan tinh chế và trong dịch chiết một số loài rong nâu phổ biến ở khánh hòa bằng phương pháp sắc kí khí (GC)
• 3.3. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG FUCOIDAN TRONG DỊCH CHIẾT RONG BẰNG QUATERNARY AMMONIUM DẠNG LỎNG
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Fucoidan

Fucoidan là một dạng polysaccharide sulfate hóa có trong rong nâu. Nó được biết đến với nhiều hoạt tính sinh học, bao gồm khả năng chống viêm, chống ung thư và tăng cường hệ miễn dịch. Fucoidan có cấu trúc phức tạp, bao gồm các thành phần như fucose, galactose, glucose, mannose và acid uronic. Việc xác định hàm lượng fucoidan trong polysaccharide từ rong nâu là rất quan trọng để đánh giá giá trị dinh dưỡng và ứng dụng của nó trong thực phẩm chức năng và y học. Nghiên cứu này nhằm mục đích phát triển một phương pháp đơn giản và hiệu quả để xác định hàm lượng fucoidan bằng cách sử dụng amin bậc 4. Phương pháp này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ chính xác trong việc định lượng fucoidan.

1.1. Lịch sử và ứng dụng của Fucoidan

Lịch sử phát hiện fucoidan bắt đầu từ những năm đầu thế kỷ 20, khi Kyllin mô tả cấu trúc của nó. Từ đó, fucoidan đã được nghiên cứu rộng rãi và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ thực phẩm chức năng đến dược phẩm. Các sản phẩm chứa fucoidan đã được chứng minh có tác dụng tích cực trong việc hỗ trợ điều trị nhiều bệnh lý, bao gồm ung thư và các bệnh liên quan đến hệ miễn dịch. Việc xác định hàm lượng fucoidan trong rong nâu không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn trong việc phát triển các sản phẩm sức khỏe từ thiên nhiên.

II. Phương pháp xác định hàm lượng Fucoidan

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp phân tích khối lượng để xác định hàm lượng fucoidan trong polysaccharide từ rong nâu. Phương pháp này bao gồm các bước chiết xuất, tinh chế và định lượng. Đầu tiên, rong nâu được chiết xuất bằng dung môi thích hợp để thu được dịch chiết chứa fucoidan. Sau đó, amin bậc 4 được sử dụng để tạo tủa fucoidan, từ đó xác định khối lượng của nó. Phương pháp này đã được so sánh với các phương pháp khác như phương pháp xác định hàm lượng fucose và phương pháp sắc ký khí (GC). Kết quả cho thấy phương pháp sử dụng amin bậc 4 có độ chính xác cao và dễ thực hiện.

2.1. Quy trình chiết xuất và phân tích

Quy trình chiết xuất fucoidan từ rong nâu bao gồm các bước như sau: đầu tiên, rong nâu được rửa sạch và sấy khô. Sau đó, nó được nghiền nhỏ và chiết xuất bằng dung môi. Dịch chiết thu được sẽ được xử lý bằng amin bậc 4 để tạo tủa fucoidan. Khối lượng fucoidan sau khi tủa sẽ được xác định bằng phương pháp phân tích khối lượng. Kết quả cho thấy hàm lượng fucoidan trong các mẫu rong nâu khác nhau có sự khác biệt rõ rệt, điều này cho thấy sự đa dạng trong thành phần hóa học của rong nâu.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng fucoidan trong các mẫu rong nâu thu thập từ Khánh Hòa dao động từ 4% đến 10%. Phương pháp sử dụng amin bậc 4 cho kết quả tương đương với các phương pháp truyền thống nhưng nhanh chóng và hiệu quả hơn. Việc xác định hàm lượng fucoidan không chỉ giúp hiểu rõ hơn về giá trị dinh dưỡng của rong nâu mà còn mở ra cơ hội phát triển các sản phẩm chức năng từ thiên nhiên. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất và định lượng để nâng cao hiệu quả và độ chính xác.

3.1. Đánh giá giá trị thực tiễn

Việc xác định hàm lượng fucoidan trong polysaccharide từ rong nâu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng và dược phẩm. Fucoidan đã được chứng minh có nhiều tác dụng sinh học, từ việc hỗ trợ hệ miễn dịch đến khả năng chống ung thư. Do đó, nghiên cứu này không chỉ có giá trị khoa học mà còn mang lại lợi ích thực tiễn cho ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm. Các sản phẩm chứa fucoidan có thể được phát triển để phục vụ nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng về sức khỏe và dinh dưỡng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Rong biển, đặc biệt là rong nâu, là nguồn nguyên liệu quý giá chứa nhiều polysaccharide có hoạt tính sinh học, trong đó fucoidan được xem là thành phần quan trọng với nhiều ứng dụng trong y học và công nghiệp. Tại Việt Nam, vùng biển Khánh Hòa được đánh giá có trữ lượng rong nâu lớn nhất miền Trung với sinh khối trung bình lên tới hơn 5,5 kg/m², tạo điều kiện thuận lợi cho việc khai thác và nghiên cứu fucoidan. Fucoidan là polysaccharide sulfat hóa dị hợp, chứa chủ yếu fucose cùng các thành phần đường khác như galactose, glucose, mannose, xylose, rhamnose và acid uronic. Tuy nhiên, cấu trúc phức tạp và đa dạng của fucoidan khiến việc định lượng chính xác trở thành thách thức lớn.

Mục tiêu nghiên cứu là đề xuất một phương pháp đơn giản, hiệu quả để xác định hàm lượng fucoidan trong polysaccharide chiết tách từ rong nâu, dựa trên phản ứng kết tủa với amin bậc 4 (quaternary ammonium). Phạm vi nghiên cứu tập trung vào 6 loài rong nâu phổ biến tại vùng biển Khánh Hòa, thu thập vào tháng 5 năm 2019. Việc phát triển phương pháp định lượng fucoidan đơn giản, nhanh chóng và chính xác có ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng, góp phần nâng cao giá trị kinh tế và ứng dụng của nguồn tài nguyên rong biển Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Cấu trúc và đặc tính hóa học của fucoidan: Fucoidan là polysaccharide sulfat hóa dị hợp, chủ yếu chứa fucose sulfat chiếm từ 18,6% đến 60%, cùng các thành phần đường khác và acid uronic. Cấu trúc fucoidan có thể có mạch nhánh, liên kết glycosidic đa dạng (1→2, 1→3, 1→4), và nhóm sulfat phân bố không đều, gây khó khăn trong việc mô tả và định lượng chính xác.

• Phản ứng kết tủa với amin bậc 4 (quaternary ammonium): Fucoidan có nhóm sulfat mang điện tích âm, có khả năng tạo kết tủa với các amin bậc 4 như cetavlon (hexadecyltrimethylammonium bromide). Phản ứng này được ứng dụng để tách và định lượng fucoidan dựa trên khối lượng kết tủa.

• Phương pháp xác định hàm lượng fucose làm chỉ thị định lượng fucoidan: Fucose là thành phần đặc trưng trong fucoidan, do đó hàm lượng fucose được xác định bằng phương pháp so màu Dische hoặc sắc ký khí (GC) để tính toán hàm lượng fucoidan trong mẫu.

Các khái niệm chính bao gồm: polysaccharide sulfat hóa, quaternary ammonium, phản ứng kết tủa, định lượng fucose, và chiết xuất polysaccharide từ rong nâu.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Rong nâu được thu thập tại vùng biển Khánh Hòa gồm 6 loài: Sargassum oligocystum, Sargassum duplicatum, Sargassum wartzii, Sargassum mcclurei, Turbinaria ornata, và Hormophysa articulata. Mẫu được xử lý sạch, phơi khô, xay bột và sấy đến khối lượng không đổi.

• Phương pháp chiết polysaccharide: Áp dụng phương pháp chiết bằng nước nóng ở 85°C trong 2 giờ, tỉ lệ rong và nước 1:5 (w/v), chiết 5 lần, gộp dịch chiết, lọc thô và qua màng lọc rây phân tử MWCO 5 kDa đến khi còn 1/10 thể tích ban đầu, sau đó định mức lại.

• Phương pháp phân tích:

  • Định lượng fucoidan bằng phản ứng kết tủa với cetavlon trong dung dịch acid sulfuric 0,025M, chuẩn độ đến khi không còn kết tủa.
  • Kết tủa fucoidan được rửa sạch, giải hấp cetavlon bằng dung dịch NaI/ethanol, thu fucoidan tinh khiết, sấy khô và cân khối lượng.
  • Xác định hàm lượng fucose trong mẫu bằng phương pháp so màu Dische và sắc ký khí (GC) để đối chiếu và đánh giá độ chính xác.

• Phân tích dữ liệu: Sử dụng phần mềm GraphPad và UV1601PC để xử lý số liệu, vẽ đường chuẩn và tính toán nồng độ.

• Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu tháng 5/2019, tiến hành chiết và phân tích trong vòng 6 tháng tiếp theo, hoàn thiện báo cáo và đề xuất phương pháp trong 3 tháng cuối.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hàm lượng fucoidan trong 6 loài rong nâu tại Khánh Hòa:

   • Phương pháp phân tích khối lượng cho thấy hàm lượng fucoidan dao động từ khoảng 2,1% đến 10% trên khối lượng rong khô, với loài Sargassum oligocystum có hàm lượng cao nhất (~10%).
   • Phương pháp xác định dựa trên hàm lượng fucose bằng phương pháp so màu Dische cho kết quả tương tự, với sai số dưới 5%, chứng tỏ độ tin cậy cao.

2. Hiệu quả phương pháp kết tủa với quaternary ammonium:

   • Phản ứng kết tủa fucoidan với cetavlon trong dung dịch acid sulfuric 0,025M cho kết quả định lượng nhanh chóng, đơn giản, với độ lặp lại cao (độ lệch chuẩn <3%).
   • So sánh với các phương pháp truyền thống như chiết-tinh chế và chuẩn độ kết tủa, phương pháp đề xuất giảm được 30% thời gian phân tích và giảm các bước trung gian gây sai số.

3. So sánh hàm lượng fucoidan giữa các loài rong:

   • Loài Sargassum mcclurei và Turbinaria ornata có hàm lượng fucoidan trung bình khoảng 5-7%, thấp hơn đáng kể so với Sargassum oligocystum.
   • Sự khác biệt hàm lượng fucoidan giữa các loài có ý nghĩa thống kê (p<0,05), phản ánh ảnh hưởng của loài và điều kiện môi trường.

4. Đánh giá độ chính xác và hiệu quả của phương pháp:

   • Phương pháp định lượng fucoidan dựa trên phản ứng kết tủa với cetavlon có độ chính xác tương đương với phương pháp xác định fucose bằng sắc ký khí (GC), với sai số trung bình dưới 7%.
   • Phương pháp đơn giản, không yêu cầu thiết bị phức tạp, phù hợp cho ứng dụng trong phòng thí nghiệm và sản xuất.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu khẳng định rằng phương pháp sử dụng amin bậc 4 (quaternary ammonium) để kết tủa và định lượng fucoidan là khả thi và hiệu quả. Việc sử dụng cetavlon làm tác nhân kết tủa dựa trên tính chất anion của fucoidan, giúp tách riêng polysaccharide này khỏi các thành phần khác như laminaran và alginate. So sánh với các phương pháp truyền thống như chiết-tinh chế phức tạp hoặc định lượng fucose qua sắc ký khí, phương pháp đề xuất giảm thiểu các bước trung gian, từ đó giảm sai số và thời gian phân tích.

Sự khác biệt hàm lượng fucoidan giữa các loài rong phù hợp với các nghiên cứu trước đây, cho thấy ảnh hưởng của yếu tố sinh học và môi trường đến thành phần polysaccharide. Việc xác định chính xác hàm lượng fucoidan có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá chất lượng nguyên liệu và phát triển sản phẩm chức năng từ rong nâu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cột so sánh hàm lượng fucoidan giữa các loài rong, bảng so sánh kết quả định lượng bằng các phương pháp khác nhau, và biểu đồ đường chuẩn phản ứng kết tủa cetavlon. Các biểu đồ này giúp minh họa rõ ràng hiệu quả và độ chính xác của phương pháp đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp định lượng fucoidan bằng cetavlon trong kiểm soát chất lượng nguyên liệu rong nâu: Đề nghị các cơ sở sản xuất và nghiên cứu sử dụng phương pháp này để đánh giá nhanh hàm lượng fucoidan, nâng cao độ chính xác và tiết kiệm thời gian phân tích. Thời gian áp dụng: trong vòng 6 tháng.

2. Phát triển bộ kit thử nghiệm dựa trên phản ứng kết tủa với amin bậc 4: Thiết kế bộ kit đơn giản, dễ sử dụng cho các phòng thí nghiệm nhỏ và doanh nghiệp vừa và nhỏ, giúp phổ biến phương pháp định lượng fucoidan. Chủ thể thực hiện: Viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ sinh học, trong 12 tháng tới.

3. Mở rộng nghiên cứu đánh giá hàm lượng fucoidan ở các vùng biển khác của Việt Nam: Thu thập và phân tích mẫu rong nâu từ các tỉnh miền Trung và miền Nam để xây dựng cơ sở dữ liệu toàn diện, phục vụ phát triển ngành công nghiệp fucoidan. Thời gian thực hiện: 18 tháng.

4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ cho các đơn vị sản xuất và nghiên cứu: Tổ chức các khóa đào tạo về kỹ thuật chiết và định lượng fucoidan theo phương pháp mới, nâng cao năng lực phân tích và ứng dụng. Chủ thể: Viện nghiên cứu, trường đại học, doanh nghiệp, trong 6 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ sinh học, hóa học và dược học: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về cấu trúc, chiết tách và định lượng fucoidan, hỗ trợ nghiên cứu phát triển sản phẩm từ rong biển.

2. Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm từ nguyên liệu rong biển: Tham khảo phương pháp định lượng fucoidan đơn giản, hiệu quả để kiểm soát chất lượng nguyên liệu và sản phẩm, nâng cao giá trị cạnh tranh.

3. Cơ quan quản lý chất lượng và an toàn thực phẩm: Sử dụng luận văn làm cơ sở khoa học để xây dựng tiêu chuẩn kiểm định hàm lượng fucoidan trong sản phẩm, đảm bảo an toàn và hiệu quả cho người tiêu dùng.

4. Các tổ chức bảo tồn và phát triển nguồn lợi thủy sản: Nghiên cứu phân bố và hàm lượng fucoidan trong rong nâu giúp quản lý bền vững nguồn tài nguyên biển, thúc đẩy phát triển kinh tế biển.

Câu hỏi thường gặp

1. Fucoidan là gì và tại sao nó quan trọng?
   Fucoidan là polysaccharide sulfat hóa chủ yếu có trong rong nâu, có nhiều hoạt tính sinh học như tăng cường miễn dịch, kháng viêm, chống ung thư và hỗ trợ điều trị các bệnh mãn tính. Nó được ứng dụng rộng rãi trong y học và thực phẩm chức năng.

2. Phương pháp định lượng fucoidan bằng cetavlon có ưu điểm gì?
   Phương pháp này đơn giản, nhanh chóng, không cần thiết bị phức tạp, giảm các bước trung gian gây sai số, đồng thời có độ chính xác cao tương đương với các phương pháp truyền thống như sắc ký khí.

3. Tại sao cần xác định hàm lượng fucose để tính fucoidan?
   Fucose là thành phần đặc trưng và chiếm tỷ lệ lớn trong fucoidan. Việc xác định hàm lượng fucose giúp ước lượng chính xác hàm lượng fucoidan trong mẫu, tránh nhầm lẫn với các polysaccharide khác.

4. Phương pháp chiết polysaccharide từ rong nâu được thực hiện như thế nào?
   Chiết polysaccharide bằng nước nóng ở 85°C trong 2 giờ, tỉ lệ rong và nước 1:5, chiết 5 lần, gộp dịch chiết, lọc thô và qua màng lọc rây phân tử MWCO 5 kDa để loại bỏ tạp chất và tập trung dịch chiết.

5. Phương pháp này có thể áp dụng cho các loại rong biển khác không?
   Phương pháp chủ yếu phát triển cho rong nâu do đặc tính fucoidan trong loại rong này. Tuy nhiên, với điều chỉnh phù hợp, có thể áp dụng cho các loại rong biển khác chứa polysaccharide sulfat hóa tương tự.

Kết luận

• Đã phát triển thành công phương pháp định lượng fucoidan đơn giản, hiệu quả dựa trên phản ứng kết tủa với amin bậc 4 (cetavlon), giảm thiểu các bước trung gian và sai số.
• Xác định hàm lượng fucoidan trong 6 loài rong nâu phổ biến tại Khánh Hòa dao động từ 2,1% đến 10%, với sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các loài.
• Phương pháp đề xuất có độ chính xác tương đương với phương pháp xác định fucose bằng sắc ký khí, phù hợp cho ứng dụng trong nghiên cứu và sản xuất.
• Đề xuất áp dụng phương pháp trong kiểm soát chất lượng nguyên liệu, phát triển bộ kit thử nghiệm và mở rộng nghiên cứu tại các vùng biển khác.
• Khuyến nghị đào tạo chuyển giao công nghệ để nâng cao năng lực phân tích và ứng dụng fucoidan trong ngành công nghiệp sinh học biển.

Tiếp theo, cần triển khai áp dụng phương pháp trong thực tế sản xuất và nghiên cứu mở rộng để hoàn thiện quy trình chuẩn, đồng thời phát triển sản phẩm fucoidan chất lượng cao phục vụ thị trường trong nước và quốc tế. Độc giả và các nhà nghiên cứu được khuyến khích tiếp cận và ứng dụng kết quả nghiên cứu nhằm thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp sinh học biển Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RONG BIỂN 1. Phân loại rong biển Rong biển hay tảo biển có tên khoa học là marine – algae, marine plant hay seaweed. Rong biển là thực vật thủy sinh có đời sống gắn liền với nước.

Chúng có thể là đơn bào, đa bào sống thành quần thể. Hình dạng của chúng có thể là hình cầu, hình sợi, hình phiến lá hay hình thù rất đặc biệt. Rong biển thường phân bố ở các vùng nước mặn, nước lợ, cửa sông, vùng triền sâu, vùng biển cạn… Rong Đỏ và rong Nâu là hai đối tượng được nghiên cứu với sản lượng lớn và được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp và đời sống. 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) 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.

Ngành rong Lục: có trên dưới 360 chi và hơn 5700 loài, phần lớn sống trong nước ngọt, nét đặc trưng của loài rong này là có màu lục luan an 12 Hình 1. Hình thái rong Lục Ngành rong Nâu: có trên 190 chi, hơn 900 loài, phần lớn sống ở biển, số chi, loài tìm thấy trong nước ngọt không nhiều lắm. Hình thái rong Nâu Ngành rong Đỏ: rong Đỏ hay tảo là những loại rong biển khi tươi có màu hồng lục, hồng tím, hồng nâu. Khi khô tùy theo phương pháp chế biến chuyển sang màu nâu hay nâu vàng đến vàng.

Rong Đỏ có 2500 loài, gồm 400 chi, thuộc nhiều họ, phần lớn sống ở biển. Hình thái rong Đỏ luan an 13 1. Ứng dụng của rong biển Rong biển đã được sử dụng từ rất sớm, khoảng 2700 năm trước công nguyên ở Trung quốc. Sze Teu đã viết rằng 600 năm trước công nguyên, rong biển đã được chế biến thành một món ăn quí dành cho vua chúa [3].

Thuốc “trường sinh bất tử” được vị hoàng đế đầu tiên của Trung Hoa là Tần Thuỷ Hoàng sử dụng vào năm 200 trước công nguyên đã được khoa học hiện đại chứng minh đó chính là thành phần của rong Nâu sau hơn 2000 năm. Năm 1812, người ta phát hiện trong rong Nâu có chứa Iod, từ đó người ta dùng nguyên liệu rong Nâu để chế biến Iod. Năm 1870 rong biển đã được quan tâm, người ta điều chế xà phòng từ các chất K2O, Na2O lấy từ rong Nâu. Năm 1914 – 1915 Mỹ, Đức dùng rong Nâu để điều chế KCl, than hoạt tính[1].

Tại Nhật rong Nâu đã được sử dụng làm thức ăn từ thế kỷ thứ V [3], cuối năm 2000 cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm đã xem xét và cấp phép cho các sản phẩm thực phẩm chức năng của Nhật được bổ sung thêm thành phần fucoidan để tăng cường hệ miễn dịch, giảm cholesterol, giảm mỡ máu … [4] và trở thành thực phẩm hỗ trợ trị bệnh nan y phổ biến của nước Nhật. Trong những năm cuối thế kỷ 20, chính quyền Trung Quốc đã chi phí đến 12 triệu USD để phát triển một loại thuốc trị AIDS từ rong Nâu với tên thương phẩm là FUCOIDAN-GLYCALYX (F-GX). Loại thuốc tự nhiên này có khả năng diệt virus HIV, tăng sức chịu đựng của phân tử miễn dịch. Ngày 01 tháng 01 năm 2003 loại thuốc này đã được chính phủ Trung Quốc cấp phép cho sản xuất và đưa vào sử dụng [5].

Rong biển đã được dùng làm thực phẩm trên toàn thế giới rất quen thuộc với chúng ta (rong Đỏ: agar, carrageenan, rong Nâu: alginat), chúng cũng là nguồn bổ sung dưỡng chất (protein, vitamin, khoáng vi lượng) cho thức ăn nuôi tôm, thức ăn gia súc, được dùng trong công nghiệp dệt, nhuộm, mực in, sơn, hàn điện, lọc và hấp phụ các hợp chất, công nghiệp giấy, trong kỹ thuật nuôi cấy vi sinh, điện di, agar, nó còn là nguyên liệu không thể thiếu cũng như trong công nghiệp nước giải khát và đồ hộp, socola, mỹ phẩm cao cấp (carrageenan), ngoài ra rong biển còn dùng làm chất kích thích sinh luan an 14 trưởng với chất oligo alginat, laminaran (rong Nâu) cùng các hợp chất như auxin, gibberelin, cytokinin (trong hầu hết các ngành rong). Rong biển còn được sử dụng chữa trị ung thư theo các bài thuốc gia truyền dưới dạng dùng kết hợp với các thuốc khác [6] và polyphenol trong rong nâu cũng được dùng làm trà chống lão hoá. Trong thời gian gần đây (2007) tại trung tâm đăng ký phát minh sáng chế của Mỹ đã có qui trình sản xuất biodiesel từ rong. PHÂN BỐ RONG NÂU TẠI VIỆT NAM Theo số liệu nghiên cứu nguồn lợi rong Nâu có giá trị ở vùng biển Quảng Nam, Đà Nẵng, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Định cho thấy khu vực miền Trung và Nam Trung Bộ trữ lượng rong lớn nhất và cho chất lượng cao.

Rong Nâu phân bố ở vùng biển Quảng Nam - Đà Nẵng không nhiều so với vùng biển Khánh Hòa và Ninh Thuận. Quảng Nam - Đà Nẵng tuy có nhiều triền đá dốc, bãi đá cội, bãi san hô chết nhưng có chiều ngang rất hẹp (1÷10m) nên diện tích phân bố rất nhỏ, trữ lượng không cao. Diện tích rong Mơ tại chỗ vùng biển Quảng Nam- Đà Nẵng khoảng 190000m2. Trữ lượng rong mọc tại chỗ có thể thu được vào tháng 4 khoảng hơn 800 tấn rong tươi.

Vùng biển Khánh Hòa là vùng có diện tích rong Mơ mọc cao nhất trong các tỉnh điều tra, tổng diện tích rong lên tới 2.000 m2, trữ lượng khai thác được hàng năm có thể ước tính hơn 11. Khánh Hòa có nhiều vùng rong như Hòn Chồng, Bãi Tiên, bán đảo Cam Ranh, Hòn Tre và một số đảo khác. Trong đó hai vùng Hòn Chồng và Bãi Tiên là tiếp giáp nhau có các điều kiện thuận lợi cho rong mọc với mật độ khá dày đặc, sinh lượng trung bình khá cao lên tới hơn 5,5 kg/m2. Vùng Hòn Chồng, Bãi Tiên là vùng rong lớn, dễ khai thác nhất, nó nằm ngay bên cạnh đường lộ và rong mọc tập trung gần bờ.

Sinh lượng rong mọc tại chỗ đo được đều có xu hướng giảm dần từ tháng 3 đến tháng 5. Nhưng về độ trưởng thành thì ngược lại. Vào tháng 3 luan an 15 rong hãy còn non, thể hiện ở kích thước còn bé, chưa phóng thích các bào tử, thành phần các chất tích lũy hãy còn thấp. Đa phần các loài rong trưởng thành vào tháng 4 đầu tháng 5, do vậy tốt nhất là thu hoạch rong vào tháng 4 và những tháng sau đó để rong đã trưởng thành, phóng thích các giao tử để duy trì và bảo vệ nguồn lợi rong cho những năm sau.

Sở dĩ có tình trạng vào tháng 3 rong chưa trưởng thành nhưng có sinh lượng mọc tại chỗ cao nhất vì vào tháng 4 trở đi cây rong trưởng thành, kích thước khá lớn, có nhiều phao mọc trên mình, rong bị sóng gió nhổ đứt trôi dạt vào bờ, làm trữ lượng rong mọc tại chỗ giảm đáng kể. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA RONG NÂU Thành phần hóa học cơ bản của các ngành rong được thể hiện trong bảng 1. Thành phần hoá học (trên 100g rong) của một số loài rong trong 3 ngành chính.[60] Alaria esculenta Ascophyllum Porphyra sp. Laminaria yezoensis nodosum Porphyra Palmaria palmata digitata species Ulva Nhóm rong Nâu Nâu Nâu Đỏ Đỏ Đỏ Lục Nước (%) 70-85 73-90 73-86 79-88 86 Nd 78 Tro 15-25 73-90 73-86 15-30 8-16 7,8 13-22 hydratcacbon - - - - 40 44,4 42-46 Alginic axít 15-30 20-45 21-42 0 0 0 0 Xylan 0 0 0 29-45 0 0 0 Laminaran 0-10 0-18 0-34 0 0 0 0 Mannitol 5-10 4-16 4-13 0 0 0 0 luan an 16 Fucoidan 4-10 2-4 nd 0 0 0 0 Floridosid 0 0 0 2-20 Nd nd 0 Protein 5-10 8-15 9-18 8-25 33-47 43,6 15-25 Chất béo 2-7 1-2 1-2 0,3-0,8 0,7 2,1 0,6-0,7 Tannin 2-10 0, 1 0,5-6,0 nd Nd nd nd Kali 2-3 1,3-3,8 nd 7-9 3,3 2,4 0,7 Natri 3-4 0,9-2,2 nd 2,0-2,5 Nd 0,6 3,3 Magie 0,5-0,9 0,5-0,8 nd 0,4-0,5 2,0 nd nd Iod 0,01-0,1 0,3-1,1 0,05 0,01-0,1 0,0005 nd nd Qua các số liệu trong bảng 1.1, ta nhận thấy alginat và fucoidan chỉ có trong rong Nâu.

Chính vì vậy, rong Nâu được xem là nguồn nguyên liệu chính cho công nghiệp sản xuất fucoidan trên thế giới cũng như ở Viêt Nam. Thành phần hóa học của rong nâu bao gồm : * Sắc tố Sắc tố trong rong Nâu là diệp lục tố (chlorophyl), diệp hoàng tố (xantophyl), sắc tố màu nâu (fucoxanthin), sắc tố đỏ (carotene). Tùy theo tỷ lệ loại sắc tố mà rong Nâu có màu nâu - vàng nâu - nâu đậm - vàng lục. Nhìn chung sắc tố của rong Nâu khá bền.

* Gluxit * Monosacaride Monosacaride quan trọng trong rong Nâu là đường mannitol được Stenhuods phát hiện vào năm 1884 và được Kylin (1993) chứng minh thêm. Mannitol có công thức tổng quát: HOCH2 – (CHOH)4 – CH2OH. mannitol tan được trong alcol, dễ tan trong nước có vị ngọt. hàm lượng từ 14÷25% trọng lượng rong khô tùy thuộc vào hoàn cảnh địa lý nơi sinh sống.

luan an 17 Mannitol dùng trong y học chữa bệnh cho người già yếu; trong quốc phòng dùng điều chế thuốc nổ theo tỷ lệ hỗn hợp mannitol với hyderogen và nitơ. Ngoài ra mannitol còn dùng điều chế thuốc sát trùng. * Polysacaride từ rong nâu: Dịch chiết Polysaccharide từ rong nâu bao gồm alginate, fucoidan, laminaran, và monosaccharide mannitol. 2017;175:395-408], ngoài fucoidan đã được mô tả mục 1.3 còn có các thành phần còn lại như: Alginic: Alginic acid là polysacarit dị hợp được tạo thành từ các khối mannuronic acid và guluronic acid.

Thành phần của các khối phụ thuộc vào loài rong được dùng để chiết xuất và phương pháp chiết. Phân tử alginic axít (G: guluronic axít, M: mannuronic axít) Trong rong alginic axít cùng với fucoidan nằm ở màng tế bào xen lẫn với các sợi cellulose. luan an 18 Hàm lượng alginic trong rong Nâu khoảng 2 ÷ 4% so với rong tươi và 13 ÷ 15% so với rong khô. Hàm lượng này phụ thuộc vào loài rong và vị trí địa lý môi trường mà rong sinh sống.

Hàm lượng alginic trong rong Nâu ở các tỉnh miền Trung Việt Nam thường cao nhất vào tháng 4 trong năm. Laminarin: laminarin là tinh bột của rong Nâu. Cấu trúc của laminaran: CH 2OH CH 2OH O O H H O H O H OH H H HO H HO H HO H OH H OH HO OH (a) Mạch M OH OH Mannitol CH 2OH CH 2OH CH 2OH O O O H H O H OH H O H O H OH H H O H HO H HO H HO H H OH H OH H OH Glucose (b) Mạch G Hình 1.