nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất fucoidan từ một số loài rong nâu phổ biến tại khánh hòa

Trong đó, có một số hoạt chất sinh học đã được nghiên cứu và ứng dụng trong sản xuất thực phẩm, dược phẩm và các sản phẩm chức năng [27].. Được sự đồng ý của chủ nhiệm đề tài và Trường Đ

BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

-

NGUYỄN THỊ MINH TÙY

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT FUCOIDAN TỪ MỘT SỐ LOÀI RONG NÂU PHỔ BIẾN

TẠI KHÁNH HÒA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Nha Trang - 2013

BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

-

NGUYỄN THỊ MINH TÙY

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT FUCOIDAN TỪ MỘT SỐ LOÀI RONG NÂU PHỔ BIẾN

TẠI KHÁNH HÒA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành : Công nghệ sau thu hoạch

Mã số : 60.54.01.04

Người hướng dẫn khoa học: TS Vũ Ngọc Bội

TS Nguyễn Duy Nhứt

Nha Trang - 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Luận văn này

Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm sự kính trọng, niềm tự hào được học tập và nghiên cứu tại trường trong những năm qua

Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được giành cho thầy: TS Vũ Ngọc Bội - Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm và TS Nguyễn Duy Nhứt - Phó phòng Hóa phân tích và Triển khai Công nghệ - Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin cám ơn quý thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thực phẩm và các cán bộ - phòng Hóa phân tích và Triển khai Công nghệ - Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian qua Xin cám ơn các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên quí báu để công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng

Đặc biệt xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của gia đình và bạn bè luôn luôn chia sẻ cùng tôi trong quá trình nghiên cứu

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 GIỚI THIỆU VỀ RONG NÂU 3

1.1.1 Đặc điểm sinh học 3

1.1.2 Phân bố và trữ lượng rong nâu 4

1.1.3 Thành phần hóa học của rong nâu 6

1.2 CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH RONG BIỂN 9

1.2.1 Giới thiệu công nghệ sau thu hoạch rong biển 9

1.2.2 Một số hiện tượng hư hỏng của rong 11

1.2.3 Các biện pháp bảo quản rong khô 11

1.3 FUCOIDAN 12

1.3.1 Khái niệm về fucoidan 12

1.3.2 Đặc điểm, cấu trúc và các tính chất của fucoidan 13

1.3.3 Công dụng sinh học của fucoidan 15

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT FUCOIDAN TRÊN THẾ GIỚI 24

1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU FUCOIDAN Ở VIỆT NAM 27

CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 31

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.2.1 Phương pháp phân tích hóa học 31

2.2.2 Phương pháp tách chiết fucoidan 31

2.2.3 Bố trí thí nghiệm nghiên cứu 35

2.3 DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT CHỦ YẾU 47

2.3.1 Dụng cụ và thiết bị 47

2.3.2 Hóa chất 47

2.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 48

CHƯƠNG 3:KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 49

3.1 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THU NHẬN FUCOIDAN TỪ 3 LOẠI RONG NÂU PHỔ BIẾN Ở KHÁNH HÒA 49

3.1.1 Thành phần hóa học cơ bản của 3 loại rong nâu thu mẫu ở Khánh Hòa 49

3.1.2 Xác định phương pháp định lượng fucoidan 50

3.2 XÂY DỰNG QUI TRÌNH CẢI TIẾN THU NHẬN FUCOIDAN TỪ RONG NÂU 56

3.2.1 Tách chiết fucoidan từ rong nâu S.polycystum theo 3 qui trình 56

3.2.2 Tách chiết fucoidan từ rong nâu S.mcclurei theo 3 qui trình 58

3.2.3 Tách chiết fucoidan từ rong nâu S.oligocystum theo 3 qui trình 60

3.2.4 Xây dựng qui trình cải tiến tách chiết fucoidan từ rong nâu 64

3.3 ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH THU NHẬN FUCOIDAN VÀ SẢN XUẤT THỬ SẢN PHẨM 71

3.3.1 Đề xuất qui trình thu nhận fucoidan từ rong nâu 71

3.3.2 Sản xuất thử và đánh giá hiệu quả thu fucoidan so với các quy trình hiện hành 75

3.3.3 Xác định sự có mặt của fucoidan và độ tinh sạch của fucoidan trong sản phẩm 78

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 83

1 KẾT LUẬN: 83

2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ESI-MS : Electrospray Ionisation – Mass Spectroscopy

Gr (+) : Gram dương

Gr (-) : Gram âm

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các giống loài rong nâu tìm thấy và phân bố [3] 4

Bảng 1.2 Diện tích rong nâu mọc tự nhiên ở một số tỉnh [3] 4

Bảng 2.1 Ảnh hưởng của điều kiện tách chiết đến hiệu suất tách fucoidan theo Black (1952) 40

Bảng 2.2 Kết quả phân tích tương quan giữa điều kiện và hiệu suất chiết fucoidan 40

Bảng 2.3 Bảng biểu diễn hiệu suất liên hệ với nhiệt độ, thời gian và pH 41

Bảng 2.4 Bảng biểu diễn hiệu suất liên hệ với nhiệt độ, thời gian và pH với một loài rong khác 41

Bảng 3.1 Thành phần hóa học chính của 3 loài rong nâu nguyên liệu 49

Bảng 3.2 Hàm lượng fucose trong các mẫu rong nâu và mẫu fucoidan tương ứng 53

Bảng 3.3 Hàm lượng fucoidan của các mẫu rong nâu (tính toán theo PP1) 53

Bảng 3.4 Hàm lượng fucoidan thu được từ các mẫu rong nâu khi tính toán theo PP2 54

Bảng 3.5 Hàm lượng fucoidan thu được từ các mẫu rong nâu khi tách chiết và tinh chế theo PP2 và PP3 54

Bảng 3.6 Hàm lượng fucoidan thu được từ các mẫu rong nâu S.mcclurei, S.polycystum, S.oligocystum khi tách chiết và tinh chế theo PP3 55

Bảng 3.7 Kết quả đánh giá fucoidan thu nhận từ rong nâu S.polycystum tách chiết theo 3 qui trình khác nhau 57

Bảng 3.8 Kết quả đánh giá fucoidan thu nhận từ rong nâu S.mcclurei tách chiết theo 3 qui trình khác nhau 59

Bảng 3.9 Kết quả đánh giá fucoidan thu nhận từ rong nâu S.oligocystum tách chiết theo 3 phương pháp khác nhau 61

Bảng 3.10 Hàm lượng fucoidan (g/100g rong khô) thu được ở các chế độ xay khác nhau 64

Nhận xét: 65

Bảng 3.11 Ảnh hưởng của các biến độc lập đến sản lượng fucoidan trong công đoạn xay 66

Bảng 3.12 Kết quả phân tích phương sai ANOVA sản lượng fucoidan 70

Bảng 3.13 Kết quả điều kiện tối ưu của quá trình 71

Bảng 3.14 Hàm lượng fucoidan thô thu được từ rong nâu S.mcclurei, S.polycystum, S.oligocystum khi tách chiết theo qui trình đối chứng và qui trình mới (g/1 kg rong khô) 76

Bảng 3.15 Tỷ lệ fucoidan tinh khiết trong sản phẩm thô thu được khi tách chiết theo qui trình đối chứng và qui trình mới từ các mẫu rong nâu S.mcclurei, S.polycystum, S.oligocystum 76

Bảng 3.16 Hiệu suất thu nhận fucoidan tinh khiết (%) khi tách chiết theo qui trình đối chứng và qui trình mới từ các mẫu rong nâu S.mcclurei, S.polycystum, S.oligocystum 76

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh rong nâu 3

Hình 1.2 Hình ảnh về rong S mcclurei 8

Hình 1.3 Hình ảnh về rong S.polycystum 8

Hình 1.4 Hình ảnh về rong S.olygocystum 9

Hình 1.5 Qui trình công nghệ sau thu hoạch rong biển ở Việt Nam 10

Hình 1.6 Cấu trúc fucoidan từ Fucus vesiculosus mô tả vào năm 1950 [47] 13

Hình 1.7 Cấu trúc từ Fucus anescens [43] 14

Hình 1.8 Cấu trúc fucoidan từ Fucus distichus L [42] 14

Hình 1.9 Cấu trúc fucoidan từ Fucus serratus [41] 14

Hình 1.10 Cấu trúc fucoidan từ Ascophyllum nodosum [44] 15

Hình 1.11 Hình ảnh rong nâu và các sản phẩm fucoidan 15

Hình 1.12 Hình ảnh về công thức cấu trúc của fucoidan trong kết quả đo ESI-MS ion dương của một đoạn trong phân đoạn fucoidan F20 từ rong S swartzzii 29

Hình 2.1 Qui trình chiết fucoidan của Viện Nghiên cứu và Ứng dụng 32

Hình 2.2 Qui trình chiết fucoidan theo bản quyền EP0645143A1 34

Hình 2.3 Bố trí thí nghiệm tách chiết fucoidan theo 3 qui trình 38

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm sản xuất thử và đánh giá hiệu quả thu fucoidan so với qui trình hiện hành 47

Hình 3.1 Sắc ký đồ GC của hexaacetat glucitol và sắc ký đồ GC của các đường chuẩn 51

Hình 3.2 Sắc ký đồ của các sản phẩm thủy phân fucoidan của S.mcclurei và S.polycystum 51

Hình 3.3 Sắc ký đồ của các sản phẩm thủy phân rong nâu S.mcclurei, S.polycystum 52 Hình 3.4 Sự biến đổi hàm lượng fucoidan thu nhận từ các mẫu rong nâu S.mcclurei, S.polycystum, S.oligocystum khi tách chiết và tinh chế theo PP3 55

Hình 3.5 Sự thay đổi tỷ lệ fucoidan tinh khiết trong các mẫu sản phẩm fucoidan thô thu nhận từ rong nâu S polycystum tách chiết theo 3 qui trình khác nhau 57

Hình 3.6 Hiệu suất thu nhận fucoidan tinh khiết từ rong nâu S.polycystum khi tách chiết theo 3 qui trình khác nhau 58

Hình 3.7 Sự thay đổi tỷ lệ fucoidan tinh khiết trong các mẫu sản phẩm fucoidan thô thu nhận từ rong nâu S.mcclurei tách chiết theo 3 qui trình khác nhau 59

Hình 3.8 Hiệu suất thu nhận fucoidan tinh khiết từ rong nâu S.mcclurei khi tách 60

chiết theo 3 qui trình khác nhau 60

Hình 3.9 Sự thay đổi tỷ lệ fucoidan tinh khiết trong các mẫu sản phẩm fucoidan thô thu

nhận từ rong nâu S.oligocystum tách chiết theo 3 qui trình khác nhau 61

Hình 3.10 Hiệu suất thu nhận fucoidan tinh khiết từ rong nâu S.oligocystum khi 62

tách chiết theo 3 qui trình khác nhau 62

Hình 3.11 Hàm lượng fucoidan thu được theo các chế độ xay khác nhau 65

Hình 3.12 Các biểu đồ thể hiện mức độ ảnh hưởng và mối tương quan giữa các yếu tố đến hàm lượng fucoidan tinh khiết thu được 69

Hình 3.13 Qui trình sản xuất fucoidan 72

Hình 3.14 Tỷ lệ fucoidan tinh khiết (% so với sản phẩm thô) thu được khi tách chiết theo qui trình đối chứng và qui trình mới từ các mẫu rong nâu S.mcclurei, S.polycystum, S.oligocystum 77

Hình 3.15 Hiệu suất thu nhận fucoidan tinh khiết (%) khi tách chiết theo qui trình đối chứng và qui trình mới từ các mẫu rong nâu S.mcclurei, S.polycystum, S.oligocystum 77

Hình 3.16 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton của các mẫu fucoidan thu từ 3 loài rong nâu S.mcclurei, S.polycystum, S.oligocystum 81

MỞ ĐẦU

Việt Nam có trữ lượng rong nâu tự nhiên khá lớn vào khoảng 10.000 tấn khô/năm, với hơn 120 loài Rong nâu là loài rong biển có chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học Trong đó, có một số hoạt chất sinh học đã được nghiên cứu và ứng dụng trong sản xuất thực phẩm, dược phẩm và các sản phẩm chức năng [27]

Fucoidan là một polysacarit sulfat được tách chiết từ rong nâu, có cấu tạo gồm mạch chính chứa -L-fucose sulfat Ngoài ra trong cấu tạo của fucoidan có thể có D-galactose, D-mannose, D-xylose, L-rhamnose, D-glucose, D-uronic axít cũng như có thể có phân bố ngẫu nhiên của các gốc acetyl [42] Fucoidan có hoạt tính chống đông máu, kháng khuẩn, kháng virus, chống nghẽn tĩnh mạch, chống ung thư, chống viêm khớp, chống viêm nhiễm, giảm mỡ máu, hạ cholesterol, ức chế miễn dịch có thể sử dụng cho ghép phủ tạng… [14]

Fucoidan trong rong nâu chiếm hàm lượng rất lớn vào khoảng 4-8% trọng lượng khô Do vậy trong những năm gần đây fucoidan được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm đầu tư nghiên cứu ứng dụng trong phòng và hỗ trợ chữa trị các chứng bệnh nan y cũng như trong công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm Do vậy, sản xuất fucoidan đã phát triển rất mạnh ở nhiều nước như Nga, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc…[17]

Những năm gần đây các nhà khoa học Việt Nam đã bắt đầu nghiên cứu về fucoidan từ rong nâu Viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia đã có chương trình nghiên cứu khoa học trọng điểm quốc gia về lĩnh vực Hóa dược trong đó có chương trình nghiên cứu về fucoidan và giao cho Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang chủ trì việc nghiên cứu này Năm 2010, Viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia Việt Nam đã giao cho TS Nguyễn Duy Nhứt triển khai thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu qui trình công nghệ sản xuất nguyên liệu hỗ trợ điều trị ung thư từ rong nâu Việt Nam” Sau đó Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Khánh Hòa cũng giao TS Nguyễn Duy Nhứt thực hiện đề tài: “Nghiên cứu qui trình sản xuất fucoidan khối lượng phân tử thấp ứng dụng trong hỗ trợ điều trị rối loạn chuyển hóa lipid máu”

Được sự đồng ý của chủ nhiệm đề tài và Trường Đại học Nha Trang, tôi thực hiện đề

tài: “Nghiên cứu xây dựng qui trình sản xuất fucoidan từ một số loài rong nâu phổ biến tại Khánh Hoà” với mục đích nâng cao hiệu suất thu nhận fucoidan từ rong nâu

tại Khánh Hòa

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Xác định được loài rong nâu cho hàm lượng fucoidan cao

Xây dựng được qui trình phù hợp cho sản xuất fucoidan từ một số loài rong nâu phổ biến tại Khánh Hòa

Nội dung của luận văn:

1) Đánh giá khả năng thu nhận fucoidan từ 3 loại rong nâu phổ biến ở Khánh Hòa 2) Xây dựng qui trình cải tiến thu nhận fucoidan từ rong nâu

3) Sản xuất thử và đánh giá hiệu quả thu fucoidan

Ý nghĩa khoa học của đề tài

Kết quả nghiên cứu của đề tài là nguồn tài liệu mới bổ sung dữ liệu phục vụ cho nghiên cứu và giảng dạy về rong biển nói chung và rong nâu nói riêng

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Nghiên cứu của đề tài là cơ sở để thu nhận fucoidan từ rong nâu tại Khánh Hòa là

cơ sở cho việc sản xuất thực phẩm chức năng chứa fucoidan, hỗ trợ chữa bệnh cho con người

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU VỀ RONG NÂU

1.1.1 Đặc điểm sinh học

Rong nâu là một trong các loài rong biển sinh sống ở biển là chủ yếu Rong nâu

có nhiều loài, có độ đậm nhạt của màu nâu khác nhau do sự khác nhau về các thành phần sắc tố trong cấu tạo Cây rong tùy vào từng loại mà có độ dài khác nhau nhưng đều là loài rong to, mọc thành bụi, có nhánh mang phiến có dạng lá, phiến có răng mịn Hầu như các loài rong nâu đều có phao, tuy nhiên số lượng và kích thước của các phao khác nhau Phao có dạng hình cầu hay trái xoan, đường kính của phao nhỏ khoảng 0,5-0,8 mm, phao lớn khoảng 5-10 mm

Hình 1.1 Hình ảnh rong nâu Điều kiện sinh trưởng và phát triển của rong nâu

Rong nâu là loài mọc ở những vùng biển ấm nóng, trên nền đá vôi, san hô chết, nơi sóng mạnh và nước trong, nhất là các ven đảo Chúng mọc trên tất cả các loài vật bám cứng, trên vách đá dốc cứng, trên các bãi đá tảng Trên các bờ dốc đứng, chúng phân bố thành các đai hẹp ở các mức thủy triều thấp đến sâu khoảng 0,5 m Đa số chúng thích mọc ở những nơi sóng mạnh, ở các đảo, bờ phía đông chúng mọc dày hơn

bờ phía tây Ở các bãi đá hướng ra biển khơi chúng phát triển mạnh và sinh lượng nhiều hơn Chúng sinh trưởng mạnh vào các tháng 2 - 3, đa số các loài có kích thước tối đa vào tháng 3 đến tháng 4 và hình thành cơ quan sinh sản, sau đó bị sóng biển nhổ, đánh tấp vào bờ và tàn lụi Đến tháng 7 các bãi rong đều trơ

1.1.2 Phân bố và trữ lượng rong nâu

Các loài rong nâu tìm thấy và trữ lượng ở vùng biển một số địa phương miền Trung Việt Nam cho thấy trên các bảng sau:

Bảng 1.1 Các giống loài rong nâu tìm thấy và phân bố [3]

Địa phương

Đà Nẵng

Bình Định

Khánh Hòa

Ninh Thuận

-3 Sargassum phamhoangii (một loài

rong mới tìm thấy ở VN)

-Bảng 1.2 Diện tích rong nâu mọc tự nhiên ở một số tỉnh [3]

(m 2 )

Năng suất sinh

Mùa vụ (tháng)

Hầu hết các loài rong nâu sinh trưởng và phát triển ở dạng sống bám, thích hợp với điều kiện sinh thái môi trường có độ mặn cao, nước trong và có sóng Vì vậy rong nâu phân bố phổ biến ở các bãi triều đáy cứng (đá tảng, đá, san hô chết, các rạn ngầm…) ven biển và các đảo Do đặc điểm của địa hình có nhiều núi ở ven biển hoặc lấn ra sát biển, tạo thành nhiều mũi và bãi triều đáy đá cứng và có nhiều rạn san hô chết kéo dài, độ muối ổn định và cao quanh năm, các dòng sông ngắn và có nhiều đảo, nên vùng biển Đà Nẵng (chân đèo Hải Vân, bán đảo Sơn Trà), Quảng Nam (Cù Lao Chàm, Núi Thành), Quảng Ngãi (Bình Châu, đảo Lý Sơn, Sa Huỳnh), Bình Định (Phù

Mỹ, Qui Nhơn), Phú Yên (vịnh Xuân Đài, Cù Mông), Khánh Hòa (vịnh Văn Phong, Hòn Khói, vịnh Nha Trang, vịnh Cam Ranh), Ninh Thuận (huyện Ninh Hải, Ninh Phước) có nhiều rong nâu Vùng bờ biển từ Bình Thuận đến Bà Rịa - Vũng Tàu, ven biển có nhiều bãi triều đáy cát, chỉ có một ít mũi bãi triều đáy đá ở mũi Né, Long Hương (Bình Thuận), Long Hải, Vũng Tàu (Bà Rịa - Vũng Tàu) nên không có nhiều rong nâu

Theo dõi bảng trên chúng ta thấy rong nâu phân bố tại 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 nên diện tích phân bố rất nhỏ, trữ lượng không cao

Vùng biển Khánh Hòa là vùng biển có diện tích rong mơ mọc cao nhất trong các tỉnh điều tra, tổng diện tích có rong lên tới 2.000.000 m2, trữ lượng có thể khai thác được hàng năm có thể ước tính hơn 11.000 tấn rong tươi Khánh Hòa có nhiều vùng rong như Hòn Chồng, Bãi Tiên, bán đảo Cam Ranh, Hòn Tre và một số đảo khác

Trong đó vùng biển Hòn Chồng và Bãi Tiên là hai vùng 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 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 mọc tập trung gần bờ Vì vậy việc khai thác rong nâu ở vùng biển này là rất khả quan

Nói thêm về rong mơ Việt Nam, năm 1790 Loureiro là tác giả đầu tiên để ý đến một số loài rong mơ nhưng chỉ mô tả sơ lược, không hình vẽ trong thực vật chí Đông Dương “Flora Cochinchinensis” Năm 1837 cuộc thám hiểm bờ biển Việt Nam được

thực hiện trên tàu “La Bonite”, Gaudichaud đã thu được một loài Turbinaria và 4 loài Sargassum, sau đó Busseuil thu thêm 4 loài nữa Mãi đến năm 1954 Dawson đến làm

việc tại Viện Hải Dương Học Nha Trang có mô tả thêm 2 loài Toàn bộ các mẫu vật đó hiện nay đều không còn lưu giữ tại Việt Nam Giáo sư Phạm Hoàng Hộ năm 1961 trong luận án đã mô tả 15 loài, đến năm 1967 mô tả được 41 loài Ở miền bắc, Nguyễn Hữu Dinh trong luận án năm 1972 mô tả được 22 loài, nếu so với rong miền nam đã bổ sung được 9 loài cho hệ rong mơ Việt Nam Năm 1992 Nguyễn Hữu Đại trong luận án đã mô

tả 52 loài và trong “Rong mơ Việt Nam nguồn lợi và sử dụng” 1997 đã mô tả 68 loài

1.1.3 Thành phần hóa học của rong nâu

Sắc tố

Sắc tố trong rong nâu là diệp lục tố (chlorophyl), sắc tố màu nâu (fucoxanthin), sắc tố đỏ (caroten) Tùy theo tỉ lệ các loại sắc tố mà rong có màu từ nâu – vàng nâu – nâu đậm – vàng lục, nhìn chung sắc tố của rong nâu khá bền

Gluxit

- Monosaccharide

Monosaccharide quan trọng của rong nâu là đường mannitol được Stenhouds phát hiện ra năm 1884 sau đó được Kylin chứng minh thêm (1913) Monosaccharide tan được trong alcol, dễ tan trong nước có vị ngọt, hàm lượng từ 14 đến 25% trọng lượng rong khô tùy thuộc vào hoàn cảnh địa lý nơi sinh sống

- Polysaccharide

Bao gồm các hợp chất sau đây:

o Alginic: là một polysaccharide tập trung ở giữa vách tế bào, là thành phần chủ yếu tạo nên tầng phía ngoài của màng tế bào rong nâu Hàm lượng alginic trong các loại rong nâu khoảng 2 – 4% so với rong tươi và 13 – 15% so với rong khô Hàm lượng này tùy thuộc vào từng loài rong và vị trí địa lý môi trường mà rong sinh sống, trong đó hàm lượng này của các loài rong ở vùng biển miền Trung Việt Nam là cao hơn cả, dao động từ 12,3 – 35,9%

o Fucoidan: Fucoidan là một polysaccharide sulfat được tách chiết từ rong nâu, có cấu tạo gồm mạch chính có mặt -L-fucose sulfat, ngoài ra có thể có D-galactose, D-mannose, D-xylose, L-rhamnose, D-glucose, D-uronic axít và có thể có phân bố ngẫu nhiên của các gốc acetyl [42] Fucoidan có hoạt tính chống đông cục máu, kháng khuẩn, kháng virus (kể cả HIV), chống nghẽn tĩnh mạch, chống ung thư, chống viêm khớp, chống viêm nhiễm, giảm mỡ máu, hạ cholesterol, ức chế miễn dịch

có thể sử dụng cho ghép phủ tạng…

o Laminaran: là tinh bột của rong nâu Laminaran thường ở dạng bột không màu, không mùi và có hai loại là loại hòa tan trong nước và loại không hòa tan trong nước Laminaran có hàm lượng từ 10 – 15% trọng lượng rong khô tùy thuộc vào loại rong, vị trí địa lý và môi trường sinh sống của rong nâu Thường thì vào mùa hè hàm lượng laminaran giảm do phải tiêu hao cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cây rong

o Cellulose : là thành phần tạo nên vỏ cây rong Hàm lượng này của rong nâu nhiều hơn so với rong đỏ

Protein

Protein của rong nâu không cao lắm nhưng khá hoàn hảo, do vậy rong nâu có thể sử dụng làm thực phẩm, hàm lượng protein của rong tại vùng biển Nha Trang từ 8,05 đến 21,11% so với trọng lượng rong khô

Chất khoáng

Hàm lượng các nguyên tố khoáng trong rong nâu thường lớn hơn nước biển Hàm lượng khoáng của loài rong nâu tại vùng biển Nha Trang dao động từ 15,51 đến 46,30% phụ thuộc vào mùa vụ và thời kỳ sinh trưởng

Nguyên liệu rong sử dụng trong nghiên cứu là ba loài rong nâu S.mcclurei, S polycystum, S.oligocystum đã được thu mẫu tại Vịnh Nha Trang - tỉnh Khánh Hòa

+ S.mcclurei: là loại rong nâu dài 1 - 2m, có khi dài đến 4 m hay hơn Đĩa bám

rộng khoảng 1 cm, thường mọc liên kết 2 - 3 đĩa bám chung Đĩa bám có xẻ thùy nhưng không sâu Trục chính hình trụ ngắn hơn 1 cm Nhánh chính nhiều 3 - 5, hình trụ, không gai, to 1,5 – 2 mm, các nhánh bên mọc cách 3 – 7 cm, dài 20 cm Lá hơi dày và dai chắc, có hình bầu dục kéo dài, dài 1 – 3 cm, mép có răng cưa nhọn, đôi khi

lá dày lên, mép có hai hàng răng hay có mâm nhỏ khi chúng mọc nơi sóng mạnh Gân giữa không rõ, ổ long rải rác, cuống lá ngắn Phao nhiều, hình xoan hay hơi kéo dài, to

2 – 5 mm, thường nằm trong một lá nhỏ hình dạng rất biến thiên Khi rong còn non hay ở phần gốc, phao có cánh bao quanh hình dạng giống như lá Ở các nhánh thụ cánh này nhỏ hơn hay có khi là mũi dài ở cuối phao

Rong là cây khác gốc, cây đực và cây cái riêng Đế cái hình ba cạnh, có gai mọc thành chùm 2 - 3 không chia nhánh Đế đực hình trụ có u, không gai Ở các nhánh thụ

phao rất nhiều, trà trộn với các chùm đế S.mcclurei thích nghi với các dạng vật bám

và điều kiện môi trường khác nhau Chúng có thể mọc lên cao đến vùng triều thấp hay xuống sâu đến 4 - 5 m tùy điều kiện môi trường và vật bám, nhưng thường bị giới hạn bởi đai san hô và hoa đá mềm ở độ sâu 2 – 4 m Ở nơi sóng mạnh, lá dày, cứng, mép

có hai hàng răng cưa hay chót lá dày lên thành mâm nhỏ, ở nơi sóng yếu lá mỏng, mép không có bìa đôi [1]

Hình 1.2 Hình ảnh về rong S mcclurei + S.polycystum (Rong mơ nhiều phao)

Rong mọc thành bụi to có khi dài 2 m Đĩa bám hình nón to cỡ 1 cm, có các rễ bò phân nhánh, phát triển nhiều Trục chính hình trụ dài 0,5 – 1 cm, mang theo 3 – 5 nhánh chính hình trụ to 1 – 2 mm có nhiều gai nhỏ, đơn hay kép, đầu thường phù ra, các nhánh bên mọc dày Lá hình bầu dục dài 2 – 4 cm, nhánh và lá rất dày Phao nhiều, hình cầu to 2 mm, phao luôn luôn có cánh nhỏ, cánh này nhiều khi chỉ là một mũi nhỏ

ở đầu hay nhiều gai nhỏ

Hình 1.3 Hình ảnh về rong S.polycystum

Đây là loài rong gặp phổ biến khắp nơi, thích nghi rộng ngoại trừ những nơi có sóng mạnh, chúng có khả năng mọc gần cửa sông Chúng bao phủ các vùng san hô chết từ phía trên mực thủy triều cho đến nhiều mét sâu hơn Các cá thể ở vùng trên

thường bị bày khô nhiều giờ khi triều xuống Rong trưởng thành phóng thích giao tử vào tháng 4 Vào lúc phần lớn các loài rong biển hay rong mơ khác tàn lụi (tháng 9,

10), ta vẫn gặp các quần thể S.polycystum Nhờ hệ thống rễ bò phát triển, chúng có thể

sinh sản sinh dưỡng Các rễ này như những nhánh có mang các lá nhỏ, ở các nách lá này sẽ nảy chồi cho ra cây mầm và đĩa bám, bám vào vật bám cho ra cây mới [1]

+ Rong mơ S.olygocystum montagne

Rong cao 1,5 – 2 m, mọc thành đám lớn trên đá ở sâu - vùng dưới triều (sâu 2 –

4 m hay hơn) Mùa trưởng thành tương đối muộn từ tháng 5 - 6 Loài này có nhiều ở ven biển Khánh Hòa và Ninh Thuận, góp phần đáng kể trong nguồn lợi rong mơ

Hình 1.4 Hình ảnh về rong S.olygocystum

1.2 CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH RONG BIỂN

1.2.1 Giới thiệu công nghệ sau thu hoạch rong biển

Hình 1.5 Qui trình công nghệ sau thu hoạch rong biển ở Việt Nam

Các bước tiến hành

 Phân loại: loại bỏ tạp chất, xác rong chết, vỏ nhuyễn thể, rong tạp…

Cần ưu tiên sơ chế trước những lô rong ẩm nhiều tạp chất

 Rửa lần một

Thực hiện tại nơi thu hái và cần làm khô ngay sau 6 giờ thu hoạch lên khỏi mặt nước Rong được rửa sơ bộ bằng nước biển, phơi trên các giàn phơi cách mặt đất 0,5 ÷ 0,8 m Độ dày của lớp rong nhỏ hơn 3cm, rong được trải đều, không vón cục, đảo đều trong quá trình phơi

Yêu cầu rong phải đạt được sạch tạp chất, khô đều, cây rong dai, mềm mại

Độ dày: < 3cm Phơi trên giàn

W < 26%

Lý do:

 Sau khi rửa bằng nước mặn và phơi khô sơ bộ, độ ẩm của rong còn cao, khoảng 30%, có khi lên đến 40% Rong vẫn hô hấp tế bào, sinh nhiệt phá hủy các chất hữu cơ làm hỏng rong

 Rong đưa về Viện nghiên cứu thường chưa được chế biến ngay mà cần bảo

quản, dự trữ trong kho một thời gian nào đó

Ngâm rửa nước ngọt: rong được rửa nhiều lần (4 - 5 lần) trong thùng nước

 Phơi khô

Rong cần phơi trên các nong tre hoặc các giàn phơi cách mặt đất 0,5 ÷ 0,8 m,

độ dày lớp rong nhỏ hơn 3 cm, sau 2 ÷ 3 ngày rong khô Độ ẩm đạt ≤ 25%

Hiệu suất sơ chế lần hai đạt 40 ÷ 60% rong sơ chế lần 1 (tùy thuộc vào từng loại

và độ nhiễm bẩn của rong)

Tiêu chuẩn rong thành phẩm: rong khô W ≤ 25%, sạch bùn đất tạp chất, thân cây cứng, dai, màu vàng, nâu, đen Nắm trong tay không thấy có độ ẩm của muối, hàm lượng muối ≤ 0,8% Sau khi phơi cần để rong trong mát để cân bằng độ ẩm, sau đó mới bảo quản [3]

1.2.2 Một số hiện tượng hư hỏng của rong

Trạng thái cây rong bị thay đổi: rong mủn Rong mủn là do sơ chế nước ngọt không đúng kĩ thuật, hàm lượng muối còn nhiều Các loại vi sinh vật như

Cellulomonas, Aspegillus, Streptococcus, Psedomonas và Penicilium hoạt động mạnh

phân hủy cellulose và các chất keo rong [3]

Rong hao hụt trọng lượng do độ ẩm cao

Rong hư cục bộ: do trải rong xuống sàn nhà mà không tản nhiệt, xuất hiện sự tự phát nhiệt làm nấm mốc phát triển

1.2.3 Các biện pháp bảo quản rong khô

Rong phải thông thoáng, lưu thông không khí Không khí trong kho có độ ẩm ≤ 80% Ngày khô ráo phải mở cửa kho để giảm độ ẩm của kho

Các kiện rong được để trên các giàn cách mặt đất 15 ÷ 20 cm Giữa các giàn có lối đi lại để thường xuyên kiểm tra

Phát hiện rong ẩm phải đưa đi chế biến ngay Khi rong mốc phải loại bỏ phần mốc, rửa, sấy lại

Các kiện rong phải được sắp xếp theo chất lượng và thời gian sản xuất, rong nhập kho trước phải đưa đi sản xuất trước Rong khô đúng tiêu chuẩn, bảo quản đúng chế độ thời gian tối đa là 1 năm [3]

1.3 FUCOIDAN

1.3.1 Khái niệm về fucoidan

Fucoidan lần đầu tiên được Kylin mô tả và đặt tên vào năm 1913 Sau đó tác giả

đã tách chiết được fucoidin vào năm 1915 từ loài rong nâu Laminaria digitata, cho

thấy rằng methyl pentose có mặt trong dung dịch thuỷ phân fucoidin [33] Percival và

Ross vào năm 1950 đã xác định được trong dịch thuỷ phân fucoidin từ Fucus vesiculosus, F.spiralis, Himanthalia lorea, L.cloustoni, ngoài fucose còn có uronic

acid, galactose, xylose [22] Hơn 40 năm sau Kylin, McNeely đổi tên fucoidin thành fucoidan vào năm 1959 Năm 1948 Vasseur tìm thấy methyl pentose sulfat cũng có trong các loài động vật nhuyễn thể dưới biển, mặc dù vậy cho mãi đến năm 1987 không có nghiên cứu cấu trúc nào cho dạng fucan sulfat của động vật này Theo IUPAC định nghĩa: tên của polysaccharide là tên của đường đơn được thay ‘-ose’ bằng

‘-an’ Vậy fucan sulfat là polymer của fucose sulfat, và thường chỉ dùng cho polysaccharide có fucose trong động vật, còn fucoidan dùng để mô tả polysaccharide sulfat tách chiết từ rong nâu [50], trong đó fucose khoảng chừng 20-60% [41], 18,6-32,8% [40], và đó cũng là từ mà nhiều tác giả khác dùng để chỉ sản phẩm polysacharide sulfat tách từ rong nâu của mình bên cạnh các tên khác như fucogalactan sulfat, fucoglucuronomannan sulfat, xylofucoglucuronan sulfat,… Howard C.Krivan có viết “fucan sulfat, fucoidin, dextran sulfat khối lượng thấp thì tác dụng ức chế yếu …”[26] có nghĩa fucoidan và fucan sulfat là hai hợp chất khác nhau Vài tác giả đã dùng từ fucan sulfat cho một dạng của fucoidan vì trong đó thành phần đường gần như chỉ có fucose

Cấu trúc của fucoidan chiết từ Fucus vesiculosus được Percival và Ross mô tả

vào năm 1950, đó là fucan polysulfat, với liên kết 12glycosit và sulfat ở vị trí C-4, cấu trúc này được khẳng định lại một lần nữa bởi O Neill (1954), Côte (1959) và nó tồn tại đến 40 năm sau [21] Một số nghiên cứu gần đây cho các dạng khác của fucoidan đã được công bố, nói chung các cấu trúc đó bao gồm mạch chính có L-fucose liên kết ở các vị trí 12, 13, 14, và nhóm sulfat ở các vị trí C-2, C-3, C-4, thay đổi theo các loài khác nhau Với các fucan sulfat ở động vật nhuyễn thể, cấu trúc cũng

được tiếp tục nghiên cứu vào năm 1987 (Mourao và Basto), 1994 (Ribeiro et al), 1997 (Alves et al), 1999, 2002 (Vilela-Silva et al) Đặc điểm phân biệt các cấu trúc của fucoidan và fucan sulfat từ động vật là fucan sulfat có dạng mạch thẳng được tạo thành

do những đơn vị cấu trúc lặp đi lặp lại, có thể được xác định chính xác bởi phổ cộng hưởng từ hạt nhân, và quan hệ hoạt tính cấu trúc có thể được thành lập Fucoidan của rong biển có thể là mạch nhánh, trong phân tử có thể có sự hiện diện của một số các gốc đường khác nhau và có thể có các gốc acetyl cũng như sulfat phân bố không theo một qui luật nào [24] Kết quả của phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân cũng chỉ cho biết một phần thông tin về cấu trúc của chúng mà thôi V́ vậy, cho đến nay việc mô tả hoàn chỉnh cấu trúc của fucoidan rong biển là việc vô cùng khó khăn

Sau gần 100 năm kể từ khi được Kyllin phát hiện ra (1913), cấu trúc của fucoidan chỉ được mô tả trong từng trường hợp tách chiết riêng biệt của từng loài rong khác nhau và chỉ là cấu trúc cho những đoạn mạch rất ngắn, nhiều nghiên cứu khác nhau đưa ra những cấu trúc khác nhau trên cùng một loài rong

1.3.2 Đặc điểm, cấu trúc và các tính chất của fucoidan

Fucoidan là một polysaccharide sulfat được tách chiết từ rong nâu, có cấu tạo gồm mạch chính có mặt -L-Fucose sulfat, ngoài ra có thể có D-Galactose, D-Mannose, D-Xylose, L-Rhamnose, D-Glucose, D-Uronic axít và có thể có phân bố ngẫu nhiên của các gốc acetyl [42] Fucoidan trong rong nâu chiếm hàm lượng rất lớn khoảng 4 - 8% trọng lượng khô

Cấu trúc đầu tiên của fucoidan

Năm 1937 Lunde, Heen và Oy phát hiện được fucoidin kết tủa trong alcohol và

họ xác định được công thức phân tử của fucoidin là: (R.R1.O.SO2.OM)n

Trong đó R là fucose, M có thể là Na, K, Ca, Mg, R1 không rõ là gì [21]

Dưới đây là một số ví dụ về cấu trúc của fucoidan được phân lập từ rong biển:

Hình 1.6 Cấu trúc fucoidan từ Fucus vesiculosus mô tả vào năm 1950 [47]

-L-fucp-4(SO3-) 

SO3

-Hình 1.7 Cấu trúc từ Fucus anescens [43]

Hình 1.8 Cấu trúc fucoidan từ Fucus distichus L [42]

Hình 1.9 Cấu trúc fucoidan từ Fucus serratus [41]

-)-(13)-L-fucp(2SO3

-)-(1

Hình 1.10 Cấu trúc fucoidan từ Ascophyllum nodosum [44]

1.3.3 Công dụng sinh học của fucoidan

1.3.3.1 Một số tác dụng chữa bệnh của fucoidan

Từ rất lâu người dân vùng ven biển và vùng đảo đã biết sử dụng rong nâu làm thuốc để duy trì sinh lực, tăng cường sức khoẻ Cũng chính vì thực tế có nhiều người sống thọ trên 100 tuổi ở vùng đảo Tonga (nam Thái Bình Dương) mà các nhà khoa học đã tìm đến nghiên cứu và phát hiện ra fucoidan

Hình 1.11 Hình ảnh rong nâu và các sản phẩm fucoidan

Các hoạt tính sinh học của fucoidan được tác giả Rita Elkins M.H [56] tổng kết dựa trên nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới, các ứng dụng chữa bệnh của fucoidan có thể kể ra như sau:

- Sự hớt da, sự mài mòn, vết da bong

- Xơ vữa động mạch

- Viêm (nhiễm trùng) bàng quang

- Bỏng

- Tuần hoàn máu kém

- Sự xung huyết (huyết khối)

- Bệnh đái tháo đường

- Viêm nhiễm đường hô hấp

- Họng loét đau phía sau miệng

- Giảm chức năng tuyến giáp

- Rối loạn thần kinh

- Rối loạn miễn dịch

- Rối loạn gan

1.3.3.2 Các nghiên cứu về hoạt tính của fucoidan

* Chất kích hoạt và tăng cường miễn dịch

Các hệ thống miễn dịch của chúng ta nằm dưới sự tấn công không ngừng và các rối loạn miễn dịch leo thang ở một mức độ lo ngại khác nhau Trong các nghiên cứu mới đây liên tục xuất hiện quan điểm cho rằng sự trục trặc miễn dịch là nguyên nhân gây ra các bệnh tim, béo phì và nhiều loại xơ cứng mô Ngăn chặn bệnh bằng điều chỉnh nhẹ nhàng và hỗ trợ hệ thống miễn dịch là việc chúng ta cần làm để kéo dài tuổi thọ

và tăng cường sức khỏe

Fucoidan, một hợp chất thiên nhiên có tính chất kháng u, kháng ung thư Nó được so sánh với sữa mẹ do sự hỗ trợ chống miễn dịch siêu đẳng của nó Fucoidan kích thích sự sản xuất tế bào miễn dịch cần cho sự sống, giúp cho cơ thể có được vũ khí tốt hơn có khả năng chống lại những kẻ thù chết người như vi khuẩn, virut, nấm,

ký sinh trùng và ngay cả các tế bào ung thư

Fucoidan chứa các đường đặc biệt được gọi là gluconutrients thúc đẩy các tế bào diệt tự nhiên (natural killer - NK) chống tất cả các bệnh Phòng tuyến bảo vệ hệ miễn dịch đầu tiên của chúng ta là các tế bào NK Nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi những người sức khỏe yếu nên tăng mức sử dụng glyconutrients, số tế bào NK tăng lên đáng

kể làm cho họ có khả năng tự bảo vệ bản thân nhiều hơn khỏi sự suy nhược của các

mô mà nó đi kèm với bệnh tật, thoái hóa Tập hợp cân bằng các glyconutrients của fucoidan làm tăng sự tái tạo tế bào NK và tế bào B, nhờ vậy làm tăng tốc độ miễn dịch của cơ thể, chống lại sự xâm nhập bên ngoài

Trong một nghiên cứu được tiến hành ở phòng thí nghiệm nông học trường đại học Kagoshima, fucoidan chứa trong rong biển được cho chuột ăn trong 20 ngày Qua xét nghiệm, các tế bào diệt tự nhiên và các đại thực bào của động vật thử nghiệm đã tăng lên hai lần [20, 51]

* Fucoidan kháng khuẩn và kháng virus

Năm 1995, các nhà khoa học Rumani đã công bố rằng fucoidan có khả năng ức chế đáng kể sự phát triển của các vi khuẩn gram dương (Gr(+)) và vi khuẩn gram âm (Gr(-)), trong khi đó lại khích thích hệ thống miễn dịch bằng cách tăng cường thực bào (một tế bào nuốt và tiêu hóa các vi khuẩn và các hạt lạ)

Hơn thế nữa, fucoidan được công bố ngăn chặn loại viêm nguy hiểm xuất hiện trong viêm màng não một biến chứng của viêm do virut và vi khuẩn Phát hiện này

cùng những phát hiện khác đã chỉ ra rằng fucoidan làm được những việc mà ít thuốc nào có thể làm, đó là diệt vi khuẩn trong khi đó lại tăng cường hệ miễn dịch [37]

Tiềm năng của fucoidan chống lại các virus như HIV [16] Fucoidan được liệt

kê là một hợp chất dùng điều trị HIV [18], fucoidan làm tăng khả năng sản xuất các dạng interleukin và interferon được tiết ra nhờ các tế bào miễn dịch giống tế bào T Nói cách khác, fucoidan tăng cường việc sản xuất interleukins và interferons kích hoạt các tế bào miễn dịch khác nhau (T cells, NK cells và macrophage - đại thực bào) cần thiết để đề phòng nhiễm trùng và bệnh tật Nhờ hiệu ứng này, các nhà khoa học tin rằng fucoidan có thể cung cấp một sự điều trị rất hiệu quả chống lại các virus gây ra viêm gan, mệt mãn tính và ngay cả AIDS [51]

Các nghiên cứu còn đề xuất rằng uống fucoidan bằng đường miệng có thể hữu ích đối với những người bị nhiễm trùng virus mãn tính, ví dụ như herpes và cytomegalovirus - một loại virus có thể gây ra các dị tật khi sinh và sẩy thai [37] Fucoidan còn thể hiện khả năng liên kết với các virus cản trở khả năng tấn công vào tế bào chủ của chúng Nếu một virus không thể tấn công vào tế bào chủ, nó sẽ không thể sao chép

* Fucoidan, cholesterol và cao huyết áp

Mặc dù fucoidan được biết đến bởi sự hỗ trợ hệ miễn dịch của nó, đồng thời nó còn có tác dụng dương tính lên các hệ cơ thể khác Thực ra, số liệu từ phòng thí nghiệm cho thấy rằng, những con chuột ăn rong nâu có mức mỡ máu thấp hơn đáng kể

so với những con không ăn rong Sau 21 ngày thử rong biển các nhà khoa học đã kết luận rằng các hợp chất rong nâu làm thay đổi hoạt tính của các enzym trong gan, kiểm soát cách các axit béo được chuyển hóa, dẫn đến mức cholesterol thấp hơn trong máu [53]

Các nhà nghiên cứu của Nhật Bản đã tiến hành một nghiên cứu mà trong đó các đối tượng kiểm tra được cho ăn 5g rong biển (có chứa fucoidan)/ngày trong 3 tuần Kết quả, huyết áp và mức cholesterol cao của họ được cải thiện đáng kể Các kết quả như vậy đã được công bố bởi tổ chức y tế thế giới (WHO) và họ khẳng định rằng thành phần fucoidan của một số thực vật biển xúc tiến việc đốt chất béo trong gan - một tác động hỗ trợ và bảo vệ hệ tim mạch Fucoidan đồng thời còn tối ưu hóa các mức của men HGF trong gan mà ở đó cholesterol được tạo ra và các axit béo được tổng hợp Hơn nữa, fucoidan có thể ngăn chặn sự tạo thành các cục máu đông, làm

giảm rủi ro do các cơn đau tim và đột quỵ Hoạt tính này đã được khảo sát trên người

và đã được FDA của Mỹ cấp chứng nhận [53]

* Tác dụng chống đông máu của fucoidan

Một số nghiên cứu khoa học khẳng định khả năng của fucoidan ngăn chặn sự tạo thành cục máu đông Các nhà khoa học kết luận fucoidan là một polysaccharide sulfat chống tăng sinh hiệu nghiệm hơn heparin Các bác sỹ Thụy Điển ở bệnh viện trường đại học Malmo còn công bố rằng fucoidan ức chế việc tạo thành các cục máu bằng cách ngăn chặn các tố huyết kết thành nhóm và dính vào thành động mạch [19, 34]

* Fucoidan điều trị ung thư

Xét về hoạt tính kháng ung thư, năm 1990 Noda, Hiroyuki, Amano và các cộng

sự đã sàng lọc trên 46 loài rong ở dạng bột khô (trong đó có 4 loài rong lục, 21 loài rong nâu, 21 loài rong đỏ), hoạt tính chống ung thư biểu mô dạng Ehrlich có tín hiệu ở

rong nâu Scytosiphon lomentaria (ngăn chặn 69,8%), Lessonia nigrescens (60,0%), Laminaria japonica (57,6%), Sargassum ringgoldianum (46,5%), rong đỏ Porphyra yezoensis (53,2%), Eucheuma gelatinae (52,1%) và rong lục Enteromorpha prolifera (51,7%) Năm loài rong nâu và bốn loài rong đỏ cho tín hiệu chống ung thư dạng

Meth-A fibrosarcoma [48] Ba năm sau cũng nhóm tác giả này tiến hành chiết các hợp chất trong rong nâu theo 31 phân đoạn từ trung tính đến axít, đem thử hoạt tính kháng ung thư và họ nhận ra rằng hai phân đoạn 13500 Da và 19000 Da có hoạt tính kháng ung thư Chúng đã tương tác trực tiếp với tế bào ung thư và tiêu diệt chúng, hai phân đoạn này không tan trong nước và phải chiết ra bằng axit nóng Bằng các phương pháp phân tích hoá học cũng như các phương pháp phổ cơ bản họ đã chứng minh được các hợp chất này chính là fucoidan [66]

Năm 1995 qua tạp chí Nghiên cứu chống ung thư (Anticancer Research) các nhà khoa học đã công bố rằng fucoidan ức chế việc lan truyền ung thư phổi Dùng chuột thí nghiệm họ đã phát hiện ra rằng, tiêm fucoidan ngăn chặn ung thư biểu bì phổi lan truyền Họ đã kết luận rằng những phát hiện của họ làm xuất hiện khả năng rõ ràng rằng fucoidan có thể có giá trị lâm sàng thực sự trong việc ngăn chặn ung thư trong cơ thể Các nhà khoa học đã khám phá ra tác dụng chống ung thư tương tự và ám chỉ cho fucoidan tác dụng chống sinh sôi nảy nở trong các tế bào ung thư trong một ấn phẩm xuất bản năm 1993 [28]

Hơn nữa, khoa học phương Tây bây giờ ủng hộ truyền thống sử dụng fucoidan

ở Châu Á và Nam Thái Bình Dương để điều trị các u ung thư Các số liệu khẳng định rằng lượng fucoidan từ rong nâu thể hiện khả năng kháng ung thư Một cách rõ ràng cụ thể hơn, các nhà khoa học tin tưởng rằng tính chất tăng cường miễn dịch của fucoidan

có thể liên quan đến các tác dụng tốt của nó lên các khối u

* Ba cơ chế chống ung thư của fucoidan

- Các hợp chất fucoidan trên thực tế thúc đẩy các tế bào ung thư tự phá hủy Những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng các hợp chất fucoidan thực sự ngăn chặn sự phát triển tế bào lạ thường Ung thư thực ra là hiện tượng các tế bào tự sinh sản nhưng không kiểm soát được Một nghiên cứu của người Nhật đã phát hiện ra rằng khi U - fucoidan được đưa vào các tế bào ung thư trong ống nghiệm, chúng sẽ bị chết trong vòng 72 giờ Dường như fucoidan tạo điều kiện tế bào loại bỏ sự sao chép ác tính Nói cách khác DNA được tìm thấy bên trong các tế bào ung thư, cá thể này bị bẻ gãy bởi các enzym sống trong bản thân các tế bào đó Về phương diện kỹ thuật, đây là một quá trình được gọi là giáng hóa (tế bào tự chết) một cơ chế bảo vệ giúp chúng ta không bị ung thư [20]

- Những nghiên cứu thêm ở phòng thí nghiệm chỉ ra rằng fucoidan có thể ngăn chặn sự phân chia tế bào nguy hiểm Trong các thử nghiệm sử dụng các tế bào ung thư biểu bì tĩnh mạch phế quản người (tế bào ung thư phổi) fucoidan ngăn chặn pha phân chia tế bào G1, làm suy giảm sự phát triển của các u ác tính Fucoidan tác dụng thẳng lên tế bào ung thư ngăn chặn không cho chúng phát triển [32, 55]

- Các tính chất tăng cường hệ miễn dịch của fucoidan có thể kiềm hãm sự phát triển của tế bào ung thư Các tế bào ung thư được phép tái tạo do hệ miễn dịch không còn nhận biết và tiêu diệt chúng Fucoidan sản xuất ra các hợp chất interleukin và interferon trong hệ miễn dịch ngăn chặn sự phát triển tế bào ác tính, nhờ vậy nó có tác dụng kháng ung thư Với cách làm như vậy, hiệu quả của tế bào giết tự nhiên được tăng lên cho phép hệ miễn dịch hủy diệt các tế bào ác tính một cách có hiệu quả hơn

Vì những tác dụng này, fucoidan có thể đóng một vai trò then chốt trong phản ứng miễn dịch của chúng với ung thư và nhiễm trùng Thực ra, hiện nay nó được sử dụng cho ung thư dạ dày Và trong điều trị của người Nhật nó được sử dụng để điều trị ung thư phổi và ruột kết cũng như ung thư máu Các bác sĩ sử dụng bổ sung fucoidan trên các bệnh nhân có hiệu quả và không có tác dụng phụ

Sự suy yếu trong hệ thống kiểm soát miễn dịch của chúng ta dẫn đến các tế bào ung thư phát triển không nhận biết được Fucoidan phục hồi lại các tế bào phòng vệ miễn dịch, chúng có thể trở nên cảnh giác hơn trong việc nhằm vào các tế bào khác thường để phá hủy Hệ miễn dịch vừa là hàng rào phòng thủ đầu tiên và vừa là cuối cùng chống lại ung thư [45]

* Kiểm soát đường huyết với fucoidan

Fucoidan có thể giúp đỡ những người bị đái tháo đường Các nhà nghiên cứu đã công bố rằng các polysaccharide tìm thấy trong rong biển tác động dương tính lên phản ứng insulin và đường huyết trong các động vật thí nghiệm Việc đưa thêm các polysaccharide này được họ mô tả như một chất làm giảm đột ngột cân bằng hấp thụ đường Điều này giả thiết rằng các hợp chất polysaccharide giống fucoidan làm chậm việc truyền glucose vào máu từ ruột, nhờ vậy giúp giữ mức đường máu ổn định và ngăn chặn phản ứng insulin quá mức [62]

* Fucoidan với viêm loét và các vấn đề dạ dày

Fucoidan còn có thể có ích cho các vấn đề về dạ dày và ruột non Trong một số nghiên cứu của người Nhật ở Tokyo, fucoidan được sử dụng trong các đối tượng thử nghiệm có các vấn đề về dạ dày thường gặp Việc bổ sung fucoidan thích hợp có tác dụng cải thiện hoạt động của đường dẫn dạ dày - ruột non Hơn nữa các nhà khoa học mới đây đã công bố rằng fucoidan ngăn chặn sự gắn của Helicobacteria pylori (một loại vi khuẩn gây loét dạ dày) lên tế bào tạo thành lớp lót dạ dày Họ đã phỏng đoán rằng hợp chất fucoidan này có thể thực chất bao phủ bề mặt vi khuẩn làm cho chúng khó bám vào các tế bào dạ dày [57, 58]

* Fucoidan dành cho khớp

Trong năm 1995, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng fucoidan giúp đẩy mạnh việc tạo ra một chất được gọi là fibronectin có vai trò quan trọng trong việc giữ các khớp được bôi trơn và linh động Nghiên cứu phát hiện ra rằng sự có mặt của fucoidan đã góp phần cho việc sản xuất bình thường chất này, gợi ý cho việc bổ sung fucoidan có thể có tác dụng hữu ích trong việc tái tạo sụn cho các khớp đau [63]

* Fucoidan với da

Như đã nói từ đầu, fucoidan có thể kích thích sự thay đổi mô trong da Các nhà khoa học Nhật Bản đã công bố rằng thành phần fucoidan của rong thúc đẩy việc sản xuất một protein được gọi là integrin làm tăng sự săn chắc và sự phục hồi da [23]

Công bố còn khẳng định rằng fucoidan thúc đẩy sự co của collagen, giúp tăng cường

sự phục hồi vết thương Các hợp chất rong biển khác cũng giúp chống sự khô da gây

ra sự già sớm Các chất trong rong biển rất tuyệt vời bởi vì nó thường xúc tiến việc giữ

độ ẩm

Thực ra, các dịch chiết keo rong biển đã thường được sử dụng trong việc làm mềm da và làm tóc Thử nghiệm trên các động vật thí nghiệm đã chỉ ra rằng ứng dụng dịch chiết rong nâu (với hàm lượng fucoidan cao) trong một vài tuần làm cho da căng hơn Điều đó đồng thời khẳng định rằng các hợp chất rong nâu thực ra làm ngắn chu

kỳ mà trong đó các tế bào da tự thay thế Làm như vậy da sẽ chậm bị nhăn hơn và khôi phục nhanh hơn [23]

* Fucoidan và khả năng điều trị gan

Các nhà khoa học Nhật Bản khám phá ra rằng, fucoidan tìm thấy trong rong nâu làm tăng đáng kể việc sản xuất một chất được gọi IT-IGF hoặc HGF Hơn 10 năm trước đây, phòng thí nghiệm nghiên cứu công nghệ sinh học ở Nhật, thực hiện việc nghiên cứu cấu tạo xơ của một vài loại rong Trong khi tiến hành các nghiên cứu này

họ đã phát hiện ra rằng F-fucoidan tìm thấy trong nhiều loài rong nâu có thể làm tăng đáng kể việc sản xuất HGF [31]

HGF là một cytokin rất đặc biệt, nó không chỉ kích thích việc tái tạo các tế bào gan mà đồng thời còn tăng cường việc sản xuất các tế bào da, tế bào cơ tim, sụn Các nghiên cứu cho thấy HGF thực hiện một tổ hợp rộng các chức năng sinh hóa và được coi là quan trọng để tạo thành sẹo và phục hồi các mô cơ thể Chúng ta còn biết rằng HGF là một protein làm chậm quá trình lão hóa Một số nghiên cứu tiền lâm sàng được tiến hành sau 1992 đã phát hiện ra rằng HGF có thể ngãn chặn viêm gan, ðiều trị xõ gan, liệt gan, xõ hóa phổi và làm chậm quá trình già hóa

Việc khám phá ra các hợp chất fucoidan có thể tăng cường việc sản xuất HGF, không chỉ chứa một niềm hy vọng lớn đối với những người bị đau do các bệnh gan,

mà còn cho niềm hy vọng đối với tất cả những ai chịu đựng các bệnh suy thoái, bao gồm suy yếu mô xuất hiện khi có tuổi [31]

Cho đến nay, đã có khoảng hai trăm patent được đăng ký tại Mỹ và Châu Âu có liên quan tới chế biến và hoạt tính fucoidan Nhiều chế phẩm chứa fucoidan đã được bán ra thị trường với nhiều loại mẫu mã khác nhau

Tuy nhiên, việc xác định quan hệ hoạt tính đến cấu trúc của fucoidan đến nay vẫn chưa rõ ràng và chưa có một kết quả tương đối tổng quát nào được công bố Các nhà khoa học chỉ có thể kết luận cho phần nghiên cứu riêng của mình trong từng trường hợp riêng biệt, ví dụ đối với hoạt tính chống đông cục máu (anticoagulant) trong phân tử fucoidan phải có số nhóm sulfat nhiều hơn hoặc bằng số nhóm đường và phải ở vị trí C2 của gốc đường [15] Đối với hoạt tính kháng virus người ta lại nhận thấy galactofucan có hoạt tính kháng khuẩn mạnh hơn nhưng không có hoạt tính độc

tố tế bào, trong khi đó uronofucan không có hoạt tính kháng virus mà lại có thể kháng được ung thư [48] Đồng thời hoạt tính kháng ung thư lại tăng theo qui luật: Fucoidan desulfat < fucoidan tự nhiên< fucoidan sulfat hoá [46]

Do chỉ mới được nghiên cứu mạnh trong vòng 10 năm lại đây, nên fucoidan chưa được FDA của Mỹ cấp phép sử dụng làm thuốc điều trị bệnh nan y, nhưng ở các nước khác người ta đã sử dụng các chế phẩm fucoidan rất nhiều, đặc biệt là ở Châu Á (Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc) Đến nay sản phẩm fucoidan đã có mặt trên toàn thế giới (Việt Nam chưa có trên thị trường) Do vậy việc nghiên cứu fucoidan trong rong nâu Việt Nam là việc làm rất cần thiết có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao

1.3.3.3 Một số sản phẩm fucoidan trên thế giới và Việt Nam và công dụng ghi trên bao bì

- Sản phẩm Fucoidan được sản xuất bởi Qingdao Yijia Huayi Import And Export Company, LTD Sản phẩm được sử dụng để phục hồi khả năng kháng ung thư, sản phẩm thuốc kháng virus, điều trị ung thư, tim mạch

- Sản phẩm Arabino Fucoidan được sản xuất bởi Pharmaceutical Grade Nutritional and Dietary Antiaging Supplements Sản phẩm gây tự chết cho tế bào ung thư

- Sản phẩm Fucoidan Tongan Limu Moui được sản xuất bởi Ahd International, LLC Company Sản phẩm trị tim mạch, chống lão hóa, tăng cường miễn dịch, giảm cân…

- Sản phẩm LCR fucoidan được sản xuất bởi Larson Century Ranch, INC Sản phẩm điều trị các bệnh ung thư: bọng đái, xương, vú, cổ, ruột kết, buồng trứng, tuỵ, dạ dày, da…, các bệnh khác như: dị ứng, chống lão hoá, suyễn, đái đường, giảm cholesterol, cao huyết áp, loét dạ dày…

Nhiều loại fucoidan nhãn hiệu khác với các tác dụng giới thiệu trên sản phẩm tương tự như trên

Việt Nam hiện nay có 2 sản phẩm fucoidan, đều là sản phẩm của các đề tài nghiên cứu khoa học:

 FUCOGASTRO: sản phẩm đề tài “Nghiên cứu qui trình và thiết bị sản xuất fucoidan qui mô pilot từ rong nâu Việt Nam” do TS Bùi Minh Lý làm chủ nhiệm đề tài, tác dụng hỗ trợ điều trị đau dạ dày, tăng cường miễn dịch và ngăn ngừa khối u

 PHYTOCOIDAN: sản phẩm của đề tài “Nghiên cứu qui trình sản xuất fucoidan khối lượng phân tử thấp ứng dụng trong hỗ trợ ðiều trị rối loạn chuyển hóa lipid máu”

do TS Nguyễn Duy Nhứt làm chủ nhiệm đề tài Sản phẩm sử dụng hỗ trợ điều trị rối loạn chuyển hóa lipid máu, tang cường miễn dịch, sử dụng cho người đã hoặc đang hóa, xạ trị

Trong đó PHYTOCOIDAN là sản phẩm đã được lâm sàng trên động vật thực nghiệm, và hiện đã được hội đồng đạo đức trong nghiên cứu Y sinh tỉnh Khánh Hòa chấp thuận cho tiến hành lâm sàng trên người, là các bệnh nhân tình nguyện, đang được tiến hành tại Bệnh Viện 87 - Hải Quân

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT FUCOIDAN TRÊN THẾ GIỚI

Nghiên cứu tài liệu tham khảo về các phương pháp tách chiết fucoidan từ rong nâu đã được công bố cho đến nay cho thấy các quá trình tách chiết này thường bao gồm một số công đoạn như sau:

1 Loại bỏ các hợp chất có trọng lượng phân tử (TLPT) thấp bằng các dung môi khác nhau [60, 39]

2 Chiết bột rong Nâu với dung dịch nước nóng (nhiều khi ở nhiệt độ khác nhau: 20 - 250C và 60 – 900C) [39, 22] hoặc nước có pha thêm CaCl2, hoặc dung dịch axit loãng có thêm formaldehyd để loại bỏ polyphenol

3 Tách laminaran ra khỏi fucoidan bằng cách tạo phức kết tủa giữa fucoidan với cetavlon, hoặc tách trên cột sắc ký trao đổi anion trong đó fucoidan được giữ lại trên cột trong khi laminaran đi qua [22, 64]

Dưới đây là một số phương pháp điều chế fucoidan từ rong nâu đã được biết: Năm 1950 Percival và Ross [22] đã điều chế fucoidan từ Fucus vesiculosus, F spiralis, bằng cách:

Chiết với nước sôi trong 24 giờ Loại bỏ alginate và protein bằng Pb-acetate Kết tủa fucoidan như một phức hydroxit bằng cách thêm Ba(OH)2 Phức thu được sau

đó được thủy phân với dung dịch axit sunfuric loãng và fucoidan được phân lập sau một quá trình thẩm tách kéo dài

Phương pháp này rõ ràng không thích hợp cho việc sản xuất fucoidan dùng cho thực phẩm chức năng và dược liệu vì sử dụng nhiều chất độc như chì và bari

Năm 1952 Black [64] đã áp dụng 2 phương pháp chiết fucoidan trong nước nóng và trong dung dịch axit loãng và khảo sát ảnh hưởng của pH, nhiệt độ, thời gian chiết, tỷ lệ giữa dung dịch chiết và rong lên hiệu suất thu hồi fucoidan:

- Điều kiện chiết fucoidan tối ưu bao gồm khuấy huyền phù rong với dung dịch HCl (1:10) ở pH = 2,0 - 2,5 tại nhiệt độ 700C trong 1 giờ Theo tác giả, bằng cách xử

lý này chỉ 1 lần chiết có thể thu được 50% fucoidan, còn nếu chiết 3 lần - hơn 80% fucoidan

- Fucoidan thô được tách khỏi dung dịch axit bằng cách trung hòa và cho bay hơi đến khô, hòa tan lại trong nước rồi kết tủa phân đoạn với cồn ở nồng độ 30% và 60% (v/v) Phân đoạn 60% cồn là fucoidan thô chứa 30 - 36% fucose Có thể điều chế fucoidan với hàm lượng fucose lớn hơn 40% từ sản phẩm thô bằng cách xử lý với formaldehyde và tách hợp chất không tan tạo thành

- Fucoidan còn có thể thu nhận bằng cách chiết trong nước nóng theo tỷ lệ 1 phần rong khô: 10 phần nước tại 1000C trong 3 - 7,5 giờ Bằng cách tăng tỉ lệ nước/rong, thời gian chiết

và số lần chiết có thể đạt hiệu suất thu hồi fucoidan 55 - 60%

Những nỗ lực đầu tiên nhằm đưa ra một phương pháp mang tính tổng quát để chiết fucoidan đã được thực hiện bởi Mian và Percival (1973) [13]:

Tiến hành chiết tuần tự, bắt đầu bằng xử lý với formaldehyde Tiếp theo chiết với cồn ở nồng độ 80% để loại bỏ mannitol, muối và các sản phẩm khối lượng phân tử thấp Sau đó rong được khuấy trộn với dung dịch CaCl2 2% (ở nhiệt độ phòng và

700C) để chiết laminaran và fucoidan (khi đó alginate được cố định dưới dạng muối Canxi không tan) Fucoidan được chiết tiếp với dung dịch HCl (pH = 2) Cuối cùng, bã được chiết với Na2CO3 để thu lại alginate hòa tan Hai dung môi bổ sung cuối cùng nhằm chiết tận thu các phân đoạn fucoidan

Quy trình chiết tuần tự phức tạp này hầu như không được sử dụng về sau, nhưng đã trở thành cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo

Zvyagintseva và Duarte (1999, 2001) [59, 38] đã sử dụng các phương pháp chiết thô fucoidan tương đối đơn giản nhưng sau đó sử dụng các bước làm sạch tương

đối phức tạp và tốn nhiều công sức hơn Trước tiên, bột rong được cho chiết với cồn ở nhiệt độ phòng (24 giờ), sau đó bã rong chiết tiếp với aceton và clorofoc ở nhiệt độ phòng (24 giờ), chiết tiếp bã rong bằng dung dịch axit 0,1N HCl cùng với một lượng nhỏ focmandehyd khuấy ở nhiệt độ phòng (4 giờ), tiếp tục chiết bằng nước nóng (600C) Sau đó fucoidan được tách khỏi laminaran bằng cách cho đi qua cột polyteflon Đến năm 2005 tác giả Zvyagintseva đã đưa ra phương pháp mới chỉ sử dụng cồn cho công đoạn trước khi chiết fucoidan

Trong rong nâu thường có nhiều kim loại nặng trong đó có nhiều nguyên tố độc hại đối với người Chii-Fa-Lin và cs (1978), đã làm sạch polysaccharide rong nâu bằng cách ngâm chiết rong với dung dịch 3M KCl trong 30 phút ở nhiệt độ phòng trước khi tách chiết polysaccharide, nhờ vậy đã loại được 80% Asenic Tuy nhiên phương pháp này không tránh khỏi sự mất mát fucoidan

Kimura và cs (1995) [30] đã thu nhận fucoidan từ các loài rong nâu nhằm sử dụng chữa ung thư dạ dày bằng cách chiết bột rong trong dung dịch axit acetic loãng nồng độ 0,01 mol (pH = 4) với nhiệt độ từ nhiệt độ phòng rồi nâng dần lên 1000C Sau khi loại bỏ bã rong bằng ly tâm, phần dung dịch được trung hòa bằng NaOH và sau đó loại bỏ axit alginic bằng cách kết tủa nó với dung dịch CaCl2 Dung dịch chứa fucoidan cho lọc qua màng siêu lọc để cô đặc và loại các phân tử trọng lượng thấp cỡ

5000 Da, sau đó cho thẩm tách để loại bỏ phân tử lượng nhỏ hơn 8000 Da Cuối cùng dung dịch fucoidan được làm sạch bằng sắc ký gel nhằm đạt tiêu chuẩn chất lượng dùng chữa bệnh

Trong quy trình này các tác giả chiết luôn cả axit alginic cùng với fucoidan rồi sau

đó mới loại alginat canxi, nhờ vậy độ sạch của sản phẩm fucoidan có thể đạt 90%, tuy nhiên các gốc sunfat của fucoidan kết hợp với canxi tạo thành muối khó tan

Theo patent của Nga RF N02240816, 2003 trước tiên rong được xử lý bằng dung dịch cồn 50%, sau đó chiết với dung dịch axit HCl 0,2M; dịch chiết được cô đặc tới 1/5 thể tích bằng hệ thống màng siêu lọc có kích thước từ 5,000 – 100,000 Da, trung hòa tới pH = 6 bằng dung dịch NaOH, sau đó cô đặc trên thiết bị cô quay và cuối cùng là kết tủa fucoidan bằng cồn và sấy để thu nhận sản phẩm bột fucoidan

Năm 2007 trên European Patent Office có công bố đăng ký patent RU2302429: rong được cắt nhỏ cỡ mm, chiết trong acid thực phẩm 1%, dịch chiết được cô đặc bằng màng siêu lọc 100kDa, sau đó sấy phun thu sản phẩm Patent này hoàn toàn tương tự

qui trình của các tác giả Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang, đã thực hiện xong vào năm 2006 được nghiệm thu xuất sắc với đề tài " Nghiên cứu công nghệ

và thiết bị sản xuất fucoidan qui mô pilot từ một số loài rong nâu Việt Nam“

Các bài viết và đăng ký phát minh sáng chế khác về sau này cũng chiết fucoidan bằng phương pháp tương tự Cho đến nay, các phương pháp như trên cho ra fucoidan sạch, và được coi là các phương pháp tách chiết hiện đại, tuy nhiên giá thành khá lớn và thiết bị siêu lọc công suất lớn đầu tư quá đắt Đồng thời hiệu suất chiết rất thấp (do chiết một lần chỉ thu được 50% fucoidan [64] nhưng nếu chiết tiếp lần nữa thì chi phí hóa chất, nước và chi phí tách loại nước về sau cao hơn giá mua rong nguyên liệu nên buộc phải bỏ bã rong vẫn còn chứa fucoidan) và có nhiều khả năng bị nhiễm bẩn vi sinh vì thời gian ngâm chiết quá dài [65]

Năm 2010 Wilson, Sonsini, Goodrich & Rosati (Mỹ) đã có một đăng ký mới ở cục quản lý phát minh sáng chế Mỹ về phương pháp mới chiết fucoidan (US patent 20100056473), họ sử dụng sóng siêu âm có gia nhiệt để đưa fucoidan vào dịch chiết nước pH=7, không có alginic acid tan theo dịch chiết Trong thực tế dù không có siêu

âm, đun nóng rong trong nước 600C kéo dài 4 giờ vẫn thu được dịch chiết tương tự, tất nhiên hiệu suất thấp hơn nhưng tránh được đầu tư thiết bị siêu âm có gia nhiệt cho sản xuất lớn

1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU FUCOIDAN Ở VIỆT NAM

Viện nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học trọng điểm của Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam : "Nghiên cứu công nghệ và thiết bị sản xuất fucoidan qui mô pilot từ một số loài rong nâu Việt Nam“ vào năm 2006 tiếp theo đó là đề tài nghiên cứu cơ bản cấp bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam "Nghiên cứu cấu trúc fucoidan trong một số loài rong nâu Việt Nam“ vào năm 2006 - 2008

Với các đề tài này các tác giả đã đưa ra được qui trình công nghệ sản xuất fucoidan qui mô pilot đầu tiên tại Việt Nam cùng với việc thiết kế xây dựng thiết bị phục vụ cho qui trình Kết quả nghiên cứu của đề tài đã được chuyển giao cho công ty

cổ phần fucoidan Việt Nam Nhóm làm việc 4 nhà khoa học bao gồm: TS Bùi Minh

Lý, TS Nguyễn Duy Nhứt, TS Trần Thị Thanh Vân, KS Nguyễn Ngọc Linh đã được nhận giải sáng tạo khoa học Việt Nam (Vifotec) 2009 cho công trình nghiên cứu này

Năm 2005 fucoidan từ rong nâu Việt Nam được nhóm nghiên cứu trên đưa đi khảo sát hoạt tính độc tố tế bào tại Viện sinh học và công nghệ sinh học Hàn Quốc, kết

quả cho thấy fucoidan từ Sargassum ở Việt Nam có hoạt tính kháng tế bào ung thư vú [35]

Năm 2007, nhóm nghiên cứu này cũng có 2 công bố về đặc điểm cấu trúc của 5 loài rong nâu phổ biến ở miền trung, hàm lượng D-galactose chiếm tỉ lệ gần bằng của

L-fucose trong bốn loài S polycystum, S swartzii, S oligocystum và S denticarpum, trừ mẫu fucoidan từ rong S mcclurei Các đường D-xylose và D-glucose chiếm tỉ lệ

nhỏ hơn (2-9 %) so với đường D-rhamnose và D-manose với khoảng 9-17% Hàm

lượng đường D-xylose lớn nhất ở loài S denticarpum (9,24 %), nhỏ nhất ở loài S mcclurei (2,53%) Đường D-rhamnose lớn nhất ở S mcclurei (25,25%), nhỏ nhất ở loài S polycystum (9,71%) Đường D-manose nhiều nhất ở loài S oligocystum (17,76

%), và ít nhất ở loài S polycystum (9,71%) Hàm lượng đường D-glucose dao động không nhiều, lớn nhất ở S denticarpum (9,83%), nhỏ nhất ở S mcclurei (4,04%) Hàm

lượng sulfat dao động trong khoảng 20 - 33% (w/w) so với tổng lượng mẫu phân tích,

lớn nhất ở S mcclurei (33%), nhỏ nhất ở S swartzii (20,4%) Hàm lượng uronic axit

dao động trong khoảng 14 - 23% [36, 10]

Năm 2008, nhóm nghiên cứu này cũng có công bố về hoạt tính gây độc tế bào

ung thư của các phân đoạn fucoidan từ rong nâu Sargassum swartzii trên kết tủa với

nhựa lỏng cetavlon cũng đã được khảo sát Trong các phân đoạn fucoidan, hàm lượng sulfat của 2 phân đoạn F20, F25 là cao nhất, và chỉ có 2 phân đoạn này có hoạt tính, như vậy cũng tương tự như fucoidan từ rong nâu ở nước ngoài, hàm lượng sulfat cao chính là một trong những yếu tố gây nên hoạt tính gây độc tế bào ung thư của fucoidan

từ rong nâu Việt Nam [4]

Cũng trong thời gian này, cấu trúc phân đoạn fucoidan từ Sargassum swartzii

có hoạt tính gây độc tế bào ung thư phổi, ung thư màng tim người, ung thư gan đã được nhóm nghiên cứu xác định [5] Kết quả cũng được báo cáo tại 2 hội nghị:

- Hội nghị khoa học sự sống lần thứ nhất của Viện sinh hóa hữu cơ Thái Bình Dương, chi nhánh Viện Hàn Lâm Nga tại Vladivostok tháng 9/2008

- Hội nghị khoa học vật liệu và kỹ thuật nano tại Nha Trang tháng 9/2008 Cấu trúc này có thể biễu diễn trên (hình 1.9) Các ký hiệu trên (hình 1.9) có ý nghĩa như sau: các đường glucose, galactose, mannose có cùng khối lượng phân tử (180) được ký hiệu chung là hex Các đường fucose và rhamnose có cùng khối lượng

phân tử (164) được ký hiệu chung là fuc, axít glucuronic (194) ký hiệu là uro; các mũi tên Bi-Yi và Ci-Zi là sơ đồ cắt mảnh của phân tử polysaccharide:

Hình 1.12 Hình ảnh về công thức cấu trúc của fucoidan trong kết quả đo ESI-MS

ion dương của một đoạn trong phân đoạn fucoidan F20 từ rong S swartzzii

(a): cấu trúc của một đoạn trong phân đoạn fucoidan F20, (b): sơ đồ cắt

mảnh của một đoạn trong phân đoạn fucoidan F20

Bên cạnh những công trình nghiên cứu đã được công bố trên các tạp chí, các tác giả thuộc Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang cũng đã và đang thực hiện một số đề tài nghiên cứu khoa học liên quan đến fucoidan và ứng dụng của nó Năm 2007-2009 Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang chủ trì thực hiện chương trình hợp tác nghiên cứu cơ bản giữa Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam với Quỹ nghiên cứu cơ bản L.B.Nga với đề tài: “Nghiên cứu toàn diện các hợp chất từ rong nâu Việt Nam Nghiên cứu cấu trúc, hoạt tính sinh học của các polysaccharide và những sản phẩm chuyển hóa của chúng bằng enzym”, cũng trong năm 2007-2009 nhóm nghiên cứu đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng tạo một số chế phẩm từ hoạt chất chiết rút từ rong biển để phòng bệnh đốm trắng (White spot syndrome virus)

ở tôm sú cấp bộ Thủy sản Năm 2009-2010, thực hiện dự án sản xuất thử nghiệm

“Hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất fucoidan và công nghệ alginat từ bã thải rong nâu” thuộc chương trình KC.02/06-10

Me OSO 3 H

O

O O

HO 3 SO Me OSO 3 H O

O O

H Me OSO3H

OH OH

CH2OH

O O

Y1 Z1 Y2 Z2

Y3 Z3 Y4 Z4

Y5 Z5 Y6 Z6

B1 C1 B2 C2

B3 C3 B1’’ C1’’

Cũng trong năm này một dự án “Nghiên cứu qui trình tách chiết fucoidan từ rong nâu và sản xuất biofuco hỗ trợ điều trị ung thư” được Bộ KH&CN duyệt cho Công ty công nghệ hóa sinh Việt Nam thực hiện với kinh phí trên 4 tỉ đồng Tuy nhiên, sau một năm thực hiện dự án đã bị hủy bỏ do chủ nhiệm trả lại dự án

Với đề tài: KC.09.15: “Bào chế thuốc điều trị ung thư từ rong và tảo biển” do GS.TS Châu Văn Minh, Viện trưởng Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam làm chủ nhiệm đề tài, đã đưa ra sản phẩm hỗ trợ điều trị ung thư Salamin, tuy nhiên đề tài này nghiên cứu trên tổng các sản phẩm chiết nước của rong nâu (hải tảo), không đi sâu vào nghiên cứu thành phần fucoidan của sản phẩm

Năm 2010 Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang thực hiện đề tài cấp tỉnh: “Ứng dụng thực phẩm chức năng fucoidan trong hỗ trợ điều trị rối loạn chuyển hóa lipid máu” đề tài này do Sở Y tế Khánh Hòa chủ trì, mục đích của đề tài là thử nghiệm lâm sàng sử dụng fucoidan đã được đăng ký thành thực phẩm chức năng

để hỗ trợ điều trị bệnh nhân mắc bệnh rối loạn lipid máu và năm 2011 triển khai đề tài nghiên cứu khoa học trọng điểm cấp nhà nước lĩnh vực hóa dược “Nghiên cứu qui trình tạo nguyên liệu hỗ trợ điều trị ung thư từ rong nâu Việt Nam”, tôi đã tham gia thực hiện nội dung các đề tài và một phần kết quả đã được lập thành dữ liệu báo cáo của luận văn này