Luận Văn Nghiên cứu hoàn thiện quy trình tách chiết fucoidan từ rong Sargassum polycystum Khánh Hòa

Đồ án tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Nghiên cứu hoàn thiện quy trình tách chiết fucoidan từ rong Sargassum polycystum Khánh Hòa


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU . 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3
1.1. GIỚI THIỆU VỀ RONG BIỂN . 4
1.2. PHÂN LOẠI RONG BIỂN . 5
1.3. NGUỒN LỢI RONG BIỂN 8
1.3.1. Nguồn lợi rong biển thế giới 8
1.3.2. Nguồn lợi rong biển Việt Nam 10
1.4. ỨNG DỤNG CỦA RONG BIỂN TRONG THỰC TẾ: . 11
1.4.1. Trong thực phẩm 11
1.4.2. Trong công nghiệp 12
1.4.3. Trong y học 13
1.5. MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG HƯ HỎNG CỦARONG VÀ CÁCH BẢO QUẢN
RONG KHÔ 14
1.6. RONG NÂU . 15
1.6.1. Giới thiệu chung về rong nâu 15
16.2. Thành phần hóa học của rong nâu 17
1.6.3. Giới thiệu về rong Nâu Sargassum polycystum . 18
1.7. GIỚI THIỆU VỀ FUCOIDAN . 20
1.7.1. Cấu trúccủa Fucoidan 20
1.7.2. Tính chất hóa lý của Fucoidan 22
1.7.4. Các tác dụngchữa bệnhcủa Fucoidan 22
1.8. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT FUCOIDAN TRONG VÀ
NGOÀI NƯỚC 26
1.8.1. Trên thế giới . 26
1.8.2. Trong nước . 28
1.9. NGUYÊN LÝ TÁCH CHIẾT FUCOIDAN 28
CHƯƠNG II 31
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 31
2.1. ĐỐI TƯỢNG 32
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 32
2.2.1. Các phương pháp phân tích, đánh giá . 32
2.2.2. Phương pháp tách chiết, thu nhận fucoidan . 33
2.2.3. Phương pháp xác định Fucoidan . 40
2.2.4. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện tách chiết Fucoidan 41
2.3. CÁC HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN . 46
2.3.1. Dụng cụ sử dụng: 46
2.3.2. Thiết bị sử dụng 46
2.3.3.Hóa chất . 46
2.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 47
iv
CHƯƠNG III 48
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 48
3.1. THỬ NGHIỆM TÁCH CHIẾT FUCOIDANBẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP
KHÁC NHAU . 49
3.2. XÁC ĐỊNH MỘT SỐ YẾU TỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH THU . 52
NHẬN FUCOIDAN TỪ RONG NÂU . 52
3.2.1. Xác định nhiệt độnấu chiết fucoidan từ rong nâu . 52
3.2.2. Xác định thời gian nấu chiết fucoidan . 53
3.2.3. Xác định tỉ lệ cồn trongviệc kết tủa thu nhận fucoidan . 55
3.5. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẤU TRÚC FUCOIDAN 57
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 63
PHỤ LỤC 66
v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AIDS : Acquired immune deficiency syndrome.
C2 : Vị trí cacbon số 2
Da : Dalton
DNA : Acid Deoxyribo Nucleic
FDA : Food and Drug Administration
F-GX : Fucoidan - Glycalyx.
Fuc : L-Fucose
Gal : D-Galactose
Gr : Gram
HIV : Human immunodeficiency virus
Man : D-Mannose
MWCO : Moleculare weightcut off
Rha : D-Rhamnose
WHO : World Health Organization
Xyl : D-Xylose
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Số bảng
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 2.1
Bảng 2.2
Bảng 2.3
Bảng 2.4
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Bảng 3.3
Bảng 3.4
Tên bảng
Thành phần hoá học (trên 100g rong) của một số loài
rong trong 3 ngành chính.
Nguồn lợi rong biển trên thế giới, sản lượng thu hoạch
và tiềm năng sản xuất (1.000 tấn)
Diện tích rong Nâu mọc tự nhiên ở một số tỉnh
Dụng cụ sử dụng trong thínghiệm
Thiết bị sử dụng trong thí nghiệm
Các chỉ tiêu chất lượng của KOH
Các chỉ tiêu chất lượng của CaCl
2
Hàm lượng fucoidan thu nhận từ rong nâu (g/100g
mẫu) bằng các phương pháp thu nhận khác nhau
Kết quả khối lượngfucoidan thu được ở nhiệt độ nấu
khác nhau
Kết quả lượng fucoidan thu được ứng với các thời gian
nấu khác nhau
Kết quả khối lượng fucoidan thu được theo các tỉ lệ
cồn/dịch khác nhau
Trang
7
9
16
46
46
47
47
49
52
54
55
vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Số hình
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 1.5
Hình 1.6
Hình 1.7
Hình 1.8
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Tên hình
Rong lục
Rong nâu
Rong đỏ
Cấu trúc màng tế bào của rong nâu
Rong nâu Sargassum polycystum
Cấu trúc Fucoidan từ Fucus evanescens
Cấu trúc Fucoidan từ Ascophyllum nodosum
Đơn vị cấu trúc của Fucoidan: liên kết (13)
Rong nâu Sargassum polycystumtrước và sau khi
nghiền
Sơ đồ chiết fucoidan theo bản quyền US6573250B2
Sơ đồ chiết fucoidan theo bản quyền EP0645143A1
Sơ đồtách chiết fucoidan dựkiến
Sơ đồbốtrí thí nghiệm xác định nhiệt độnấu chiết
fucoidan
Sơ đồbốtrí thí nghiệm xác định thời giannấu chiết
fucoidan
Sơ đồbốtrí xác định tỉlệcồn cho kết tủa
Sựthay đổi hàm lượng fucoidan thu nhận từrong nâu
khi sửdụng các phương pháp tách chiết khác nhau
Sựthay đổi hàm lượng Fucoidan tương đối khi nấu
chiết ởcác nhiệt độkhác nhau
Sự thay đổihàm lượng Fucoidan tương đối khi nấu
chiết ở các thời gian khác nhau
Sự thay đổi hàm lượng Fucoidan tương đối khi tách
chiết ở các tỉ lệ cồn / dịch khác nhau
Trang
6
6
6
18
20
21
21
22
40
33
35
37
42
44
45
50
52
54
56
viii
19
20
21
22
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Phổ HNMR của fucoidan thô được đo tại viện Hóa
học
Phổ HNMR của fucoidan thô được đo tại Viện Sinh
hóa Thái Bình Dương-Vladivostok -Viện Hàn lâm
Nga
Sơ đồ quy trình thu nhận fucoidan từ rong nâu
Sargassum polycystum
Fucoidan thu được khi tách chiết theo phương pháp đồ
án lựa chọn
57
58
59
61
1
LỜI MỞ ĐẦU
Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, có bờ biển dài hơn 3.200km, là
điều kiện thuận lợ cho nghề nuôi trồng và thu hái rong phát triển. Rong biển là loại
thực vật có chứa nhiều chất có lợi cho sức khỏe con người như iod, photphas
Trong số các loài rong biển Việt Nam thì loài rong nâu có ý nghĩa quan trọng hơn
cả nếu xét theo khía cạnh giàu các chất có hoạt tính chống oxi hóa. Người ta đã phát
hiện ra trong rong biển có chứa một hợp chất hữu cơ quan trọng mang tên fucoidan.
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 Fucoidan không gây độc cho người, đã được FDA cho phép sử dụng làm
thực phẩm chức năng vào năm 2001. Fucoidan trong rong nâu chiếm hàm lượng rất
lớn khoảng 4-8% trọng lượng khô. Do vậy trong những năm gần đây fucoidan được
các nhà khoa học trên thế giới liên tục đầu tư nghiên cứutrên mọi lĩnh vực và đã
phát hiện thấy fucoidan có tiềm năng ứng dụng rất lớn trong phòng và chữa trị các
chứng bệnh nan y cũng nhưsử dụngtrong các ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ
phẩm.
Việt Nam có nguồn tài nguyên rong nâu rất phong phú, riêng chi Sargassum
đã phát hiện được trên 70 loài với sản lượng khai thác ước tính đạt trên 10.000 tấn
khô/năm, tương đương với 400 đến 800 tấn fucoidan thô. Việc liên tục xảy ra các
làng ung thư ở Việt Nam, đại dịch HIV bùng nổ, cùng với bệnh đốm trắng của tôm
làm thiệt hại nặng nề nền kinh tế thuỷ sản nước ta có thể giải quyết bằng cách sử
dụng fucoidan được chiết tách từ rong nâu. Vì vậy việc nghiên cứu fucoidan để đáp
ứng các yêu cầu của cuộc sống có ý nghĩa rất quan trọng và cấp thiết. Nước ta rong
nâu phân bố tập trung chủ yếu ở miền trung, trong đó Khánh Hoà là một trong
những nơi có sản lượng khai thác lớn nhất.
Từ nhu cầu hoàn chỉnh thêm những nghiên cứu về fucoidan, nhằm khai thác
nguồn tài nguyên biển dồi dào để tạo ra những chế phẩm phục vụ chăm sóc sức
2
khoẻ cộng đồng , tôi được khoa Công nghệ thực phẩm phân công thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu hoàn thiện quy trình tách chiết fucoidan từ rong Sargassum
polycystum Khánh Hòa” với mục đích tìm điều kiện thích hợp để thu nhận triệt để
fucoidan từ rong nâu.
Nội dung của đồ án như sau:
- Thử nghiệm sử dụng một số phương pháp khác nhau để tách chiết fucoidan
từ rong nâu Sargassum polycystum Khánh Hòa.
- Xác định một số yếu tố thích hợp cho quá trình thu nhận fucoidan từ rong
nâu: nhiệt độ nấu chiết, thời gian nấu chiết, tỉ lệ cồn sử dụng để kết tủa fucoidan từ
dịch chiết.
- Đề xuất quy trình thực hiện việc thu nhận fucoidan từ rong Sargassum
polycystum Khánh Hòa.
Do thời gian nghiên cứu có hạn nên báo cáo này không tránh khỏi những hạn
chế, rất mong nhận được ý kiến đóng góp để cho bài báo cáo này thật hoàn chỉnh.
Xin chân thành cảm ơn.
3
CHƯƠNG I:TỔNG QUAN
4
1.1. GIỚI THIỆU VỀ RONG BIỂN:
Rong biển là loại thực vật biển quý giá được dùng làm nguyên liệu chế biến
thành các sản phẩm có giá trị trong công nghiệp và thực phẩm. Từ lâu rong biển
được đã được coi là đối tượng nghiên cứu của nhiều nước trên thế giới. Ở nước ta
trữ lượng rong biển rất lớn, là nguồn tài nguyên biển vô cùng phong phú, rong biển
chiếm vị trí quan trọng trong lĩnh vực kinh tế biển Việt Nam.
Rong biển đã được sử dụng từ rất sớm, khoảng 2700 năm trước công nguyên
ở Trung Quốc, 600 năm trước công nguyên, rong biển đã được chế biến thành một
món ăn quí chủ yếu được sử dụng trong triều đình và chỉ hoàng tộc, khách của
hoàng thân mới được thưởng thức[19].
Ngoài ra,rong biển cũng đã được sử dụng để điều chế các chất như Iod,xà
phòng, KCl, than hoạt tính, Agar, Alginate, Carageenan [4]
Vị hoàng đế đầu tiên của Trung Hoa là Tần Thủy Hoàng cách đây 200năm
trước công nguyên đã sử dụng “thuốc trường sinh bất tử”, và sau hơn 2000 năm
khoa học hiện đại đã chứng minh đó chính là hợp phần của rong nâu.
Trong 10 năm gần đây, Trung Quốc đã chi đến 12 triệu USD để phát triển
một loại thuốc có khả năng diệt virut HIV, tăng sức chịu đựng của hệ miễn dịch của
cơ thể người từ rong nâu với tên thương phẩm là F-GC. Loại thuốc tự nhiên nàycó
khả năng diệt virut 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 ứng dụng [8].
Người Nhật sử dụng rong nâu làm thức ăn từ rất sớm, từ thế kỷ thứ V. Cuối
năm 2000 cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm của Mỹ đã xem xét và xác
nhận các sản phẩm thực phẩm chức năng ở Nhật được bổsung thêm thành phần
fucoidan có tác dụng tăng cường hệ miễn dịch, giảm cholesterol, giảm mỡ máu
[16], các sản phẩm này đã trở thành thực phẩm hỗ trợ bệnh nan y phổ biến của nước
Nhật.
Bởi vậy, rong biển có thể xem là đặc sản của châu Á. Trung Quốc, Nhật Bản,
Hàn Quốc là các nước tiêu thụ rong biển thực phẩm lớn nhất thế giới vào các món
5
ăn truyền thống như: gỏi hải sản, shushi, canh rong biển Đương nhiên, cư dân
vùng biển Châu Âu, Châu Mỹ, Châu Đại dương vốn sành ăn không kém nên không
thể bỏ qua loại thực phẩm giá trị này và cũng đã sử dụng từ rất lâu đời.
Rong biển đúng là một thực phẩm giá trị dinh dưỡng cao. Người ta có thể
dùng rong biển như là thực phẩm chức năng, giúp chữa bệnh:người bị bướu giáp
đơn thuầndo rong biển có nhiều i-ốt,người béo phì, đái tháo đường vì thành phần
alga alkane mannitolcho rất ít calo năng lượng,làm thực phẩm cho người tăng
huyết áp, xơ vữa động mạch do rong biển có tác dụng chống vón tiểu cầu,cho trẻ
còi xương nhờ rong chứa nhiều can-xi vàgần đây nhiều nhà khoa họcNhật Bản cho
rằng rong biển có khả năng thải độc và chống nhiễm phóng xạ.Rong biển còn được
sử dụng chữa trị ung thư theo các bài thuốc gia truyền kết hợp với các thuốc khác
và polyphenol trong rong nâu cũng được dùng làm trà chống lão hóa [24].
1.2. PHÂN LOẠI RONG BIỂN:
[4]
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 đây:
1) Ngành rong Lục (Chlorophyta)
2) Ngành rong Trần (Englenophyta)
3) Ngành rong Giáp (Pyrophyta)
4) Ngành rong Khuê (Bacillareonphyta)
5) Ngành rong Kim (Chrysophyta)
6) Ngành rong Vàng (Xantophyta)
7) Ngành rong Nâu (Phacophyta)
8) Ngành rong Đỏ (Rhodophyta)
9) Ngành rong Lam (Cyanophyta)
Trong đó ba ngành chính mang lại giá trị kinh tế caolà rong Lục, rong Nâu
và rong Đỏ.
Sau đây là một vài hình ảnh của rong Lục, rong Nâu và rong Đỏ:


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
1. Nguyễn Duy Nhứt (2008), Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học
của polysaarit trong một số loài rong nâu ở tỉnh Khánh Hòa, tài liệu lưu hành nội
bộ,Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang.
2. Nguyễn Hữu Đại (1997), Rong mơ (Sargassaceae) Việt Nam nguồn lợi và sử
dụng, Nhà xuất bản Nông Nghiệp, Hà Nội.
3. Trần Đình Toại, Châu Văn Minh (2005),Rong biển dược liệu Việt Nam, Nhà
xuất bản Khoa họcvàKỹ thuật.
4. Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn, Ngô Đăng Nghĩa (2004),
Chế biến rong biển, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.
5. Trần Đình Toại, Nguyễn Văn Năm (2007), Fucoidan –polysaccharide chiết từ
rong nâu, sản phẩm có hoạt tính sinh học cao, “ứng dụng trong y học và nuôi
trồng thủy sản”, tạp chí khoa học và công nghệ, tập 45, số 1, trang 39 - 46.
Tiếng Anh:
6. Colliec, S. et al. (1991), "Anticoagulant Properties of a Fucoidan Fraction"
Thromb Responsibilities : 64(2):143-54
7. Dararad Choosawad, Ureporn Leggat, Chavaboon Dechsukhum, Amornrat
Phongdara and Wilaiwan, (2005),ChotigeatAnti-tumour activities of fucoidan
from the aquatic plant Utricularia aurea lour Songklanakarin J. Sci. Technol.,
Dec. 27(Suppl. 3) : 799-807.
8. Investment Promotion Agency of Administrative Committee of Yantai
Economic & Technological Development Area, August 3, 2007,
http://www.yantaiinvest.gov.cn/htm_eng/project_auto_1.htm.
9. Itoh, Hiroko; Noda, Hiroyuki; Amano, Hideomi; Zhuaug, Cun; Mizuno,
Takashi; Ito, Hitosh (1993),Antitumor activity and immunological properties of
marine algal polysaccharides, especially fucoidan, prepared from Sargassum
thunbergii of Phaeophyceae. i. Anticancer Res. 13(6A):2045-52
64
10. Kobayashi T, Honke K, Miyazaki T, Matsumoto K, Nakamura T, Ishizuka I,
Makita A. 1994. Hepatocyte growth factor (HGF) specifically binds to
sulfoglycolipids. J.Biol chem Apr 1;269(13):9817-21.
11. Koyanagi S.; Tanigawa N.; Nakagawa H.; Soeda S.; Shimeno H.(2003).
Oversulfation of fucoidan enhances itsanti-angigogenic and antitumor
activities biochemical pharmacology 65173-179
12. Lionel Chevolot , Alain Foucault , Frederic Chaubet , Nelly Kervarec , Corinne
Sinquin, Anne-Marie Fisher, Catherine Boisson-Vidal. (1999),Further data on
the structure of brown seaweed fucans: relationships with anticoagulant activity
Carbohydrate Research 319 154–165
13. Maria I. Bilan, Alexey A. Grachev, Alexander S. Shashkov, Nikolay E,
Nifantiev and Anatolii I. Usov(2004),A highly regular fraction of a fucoidan
from the brown seaweed Fucus distichus LCarbohydrate Research 339 511-517
14. Maruyama, Hiroko) (2003),Tamauchi, Hidekazu; Hashimoto, Minoru; Nakano,
Takahisa. Antitumor activity and immune response of Mekabu fucoidan
extracted from Sporophyll of Undaria pinnatifida. In Vivo 17(3), 245-249.
15. Pearce -Pratt R, et al. (1996). "Sulfated polysaccharides inhibit lymphocyte -to -epithelial transmission of human immunodeficiency virus -1" Biological
Reproduction : 54:173-82.
16. Public Heath service Food and drug Administration Washington DC November
14,2000
17. Rita Elkins M.H.,.(2001). Limu Moui –prize sea plant of tonga and the south
pacific. Woodland Publishing -Utah –USA 32 pagine (ed. 2001)
18. Shibata, Hideyuki; Iimuro, Masaki; Uchiya, Naoaki; Kawamori, Toshihiko;
Nagaoka, Masato; Ueyama, Sadao; Hashimoto, Shusuke; Yokokura, Teruo;
Sugimura, Takashi; Wakabayashi, Keiji. (2003). Preventive effects of
Cladosiphon fucoidan against Helicobacter pylori infection in Mongolian
gerbils. Cancer Prevention Division, National Cancer Center Research
Institute, Chuo-ku, Tokyo, Japan. Helicobacter 8(1), 59-65
65
19. Teas J., Pino S., Critchley A., Braverman L. E., Thyroid, (2004) Variability of
iodine content in common commercially available edible seaweeds. Vol.14,
No. 10, p. 836-841 .
20. W.A.P.Black,1952 .Laboratory -Scale Isolation of Fucoidin from Brown
Marine Algae J.Sci.Fd.Agric, 1952, 3, 122.
21. Vaugelade, P. et al. 2000. "Non -strarch polysaccharides extracted from
seaweed can modulate intestinal absorption of glucose and insulin response in
the pig" Reproductive and Nutritional Development (Jan -Feb): 40 (1): 33-47
22. Verdrengh M. Erlandsson-Harris H. Tarkowski A. 2000. Role of selectins in
experimental Staphylococcus aureus-induced arthritis. European Journal of
Immunology. 30(6):1606-13, Jun.
Tài liệu Internet:
23. http://devi-renewable.com/2012/03/05/potential-of-seaweed-for-ethanol
production-in-vietnam/
24. http://nongnghiep.vn/nongnghiepvn/72/5/5/58007/Rong-bien-Can-khai-thac
che-bien-hop-ly.aspx
25. http://sonongnghiep.bentre.gov.vn/qlcl-a-vsattp/vsattp/711-rong-bin-co-th-ci
thin-c-cht-lng-va-an-toan-thc-phm.html