Tách chiết và tinh sạch fucoxanthin từ chủng tảo nâu undria pinnatifida thu mẫu từ vùng biển thanh hóa

Khóa luận tốt nghiệp

Lưu Thị Thày Dương
VIỆN DẠI HỌC MỎ HÀ NỘI

KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC
----------- C8Ga«ĩ»K)8í>............. -

KHĨA LUẬN TĨT NGHIỆP

Dồ tài:

TÁCH CHIẾT VÀ TINH SẠCH FUCOXANTHIN TÙ CHÚNG TẢO
NÂU UNDRIA FINNATIFIDA THU MẨU TỪ VÙNG BIÊN THANH HÓA

Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội

Ngưòi hướng dẫn

:TS. Trịnh Tất Cường

TS. Đoàn Duy Tiên

Sinh viên thực hiện

: Lưu Thị Thùy Dưong

Lóp

:KS CNSH 11.02

Hà Nội - 2015


Khóa luận tốt nghiệp

Lưu Thị Thày Dương
LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian nghiên cứu và thực hiện khóa luận tốt nghiệp, em đã hồn

thành báo cáo khóa luận tốt nghiệp. Trong thời gian này, em đã nhận được sự
động viên, quan tâm, hướng dẫn và giúp đờ rat nhiệt tình cúa các thầy cơ, gia
đình và bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Công nghệ sinh học -

Viện Đại học Mỡ Hà Nội, những người đã giăng dạy và cho em những kiến thức
hữu ích trong quá trình học và cà kiến thức cho sau này.

Em xin gứi lòng cảm ưn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn, TS.Trịnh Tất
Cường đã lận tình hướng dẫn. báo em trong suốt thời gian làm thực nghiệm và

viết khóa luận. TS. Đoàn Duy Tiên đã động viên và tạo điều kiện cho em trong
suốt quá trình nghiên cứu.

Em cũng xin chân thành cảm ơn tới tập thể các cán bộ, các anh chị nghiên
cứu sinh, cao học, sinh viên thuộc phịng Enzyme học và Phân tích hoạt tính sinh
học thuộc phịng Íhí nghtệhí tfdrfg điểm dơng nghẹ Enzyme và Protein thuộc

trường Khoa học Tự Nhiên - ĐHQGHN đã động viên, đóng góp ý kiến, tạo điều
kiện đê em có thể hồn thành khóa luận này.

Cuối cùng em xin được bày tó lịng biết ơn chân thành đối với gia đình và
bạn bè đã động viên, khích lệ, chia sẻ, giúp đỡ em rất nhiều.

Một lan nữa em xin kính chúc quý thay cô lời chúc sức khỏe, thành công
trong công việc giáng dạy cũng như trong cuộc sống.
Hà Nội, ngày 22 tháng 05 năm 2015

Sinh viên

Lưu Thị Thùy Dương


Khóa luận tốt nghiệp

Lưu Thị Thày Dương

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC
CÁC TỪ VIẾT TẢT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC HÌNH VẼ
MỞ ĐÀU...................................................................................................................... 1

Chưong 1: TƠNG QUAN TÀI LIỆU.................................................................... 2

1.1.

Giói thiệu về tảo............................................................................................. 2

1.1.1.

Giói thiệu chung về táo............................................................................... 2

1.1.2.

Đặc diêm sinh học của tao..........................................................................2

1.1.2.1.

VỊ trí phân loại và phân bố của tao trong tự nhiên............................. 2

ỉ. 1.2.2. Đặc điếm dinh dưững.................................................................................... 5

ỉ. 1.2.3. Đặc điếm sinh trưởng và sinh sán.............................................................. 5

1.1.3. Ưng dụng
*Vĩển'ĐaTTiọq KTÕ^ITẩ^ộĩ............... 7
1.1.3.1. Ưng dụng trong công nghiệp thực phàm............................................... 7
1.1.3.2.

Sản xuất nhiên liệu sinh học (NLSH)................................................... 7

1.1.3.4.

ứng dụng trong xử lý mơi trường......................................................... 9

1.2.

Tảo nâu Undaria pinnatifida.......................................................................10

1.2.1.

VỊ trí phân loại............................................................................................ 10

1.2.2.

Đặc điếm hình thái và cấu trúc của tảo nâu c.pinnatifida.................. 11

1.2.3.

Tình hình sử dụng.................................................................................. 11

1.2.4.

Phăn bố địa lý......................................................................................... 12

1.2.5.

Thành phần dinh dưững............................................................................ 13

1.3.

Fucoxanthin................................................................................................... 14

1.3.1.

Dặc diem, cấu trúc và các tính chất của Fucoxanthin......................... 14

1.3.2.

Cơng dụng sinh học cứa Fucoxanthin.................................................... 16

Chuông 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP........................................... 18
2.1.

2.1.1.

Nguyên liệu và hóa chất............................................................................... 18
Nguyên liệu..................................................................................................18


Khóa luận tốt nghiệp

Thiết bị thí nghiệm...................................................................................... 18

2.1.2.

Hóa chất....................................................................................................... 19

2.1.3.
2.2.

Lưu Thị Thày Dương

Phuong pháp nghiên cún........................................................................... 20

2.2.1.

Phương pháp tách chiết............................................................................ 20

2.2.2.

Phương pháp sắc ký bản mỏng................................................................20

2.2.2.1.

Giới thiệu phương pháp........................................................................ 20

2.2.2.2.

Nguyên lý tiến hành................................................................................ 21

2.2.2.3.

Cách tiến hành chạy sắc ký bủn mỏng định tính Fucoxanthin...... 22
Phương pháp tinh sạch Fucoxanthin hang sắc ký cột........................ 23

2.2.3.

2.2.3.1.

Nguyên tắc.............................................................................................. 23

2.2.3.2.

Dụng cụ, thiết bị, hóa chất.................................................................... 23

2.2.3.3.

Tiến hành thí nghiệm............................................................................ 23

2.2.4.

Phương pháp tạo mẫu đơng khô từ dịch chiết tảo............................... 24

2.2.5.

Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)............................... 24

2.2.5.1.

Giói thiệu phương pháp........................................................................ 24

2.2X2. Nguyên (íta

________ 26

2.2.5.3. Cách tiến hành chạy HPLC định tính và định lượng Fucoxanthin... 27
Chuông 3. KẾT QUẢ VÀ THÁO LUẬN............................................................ 29
3.1.

Quy trình tách chiết và tinh sạch Fucoxanthin từ tảo nâu u.pinnatifida.. 29

3.2.

Định tính Fucoxanthin bang phưong pháp sắc ký................................ 30

3.3.

Tách chiết Fucoxanthin bằng sắc ký cột..................................................32

3.4.

Fucoxanthin có trong thành phần dịch chiết của tảo nâu V.pinnatifida33

KÉT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................... 38


Khóa luận tốt nghiệp

Lưu Thị Thày Dương
CÁC TỪ VIẾT TẮT

co2

Cacbon đioxit

h2o

Nước cất

HPLC

High-performance liquid chromatography

(Sắc ký lỏng hiệu năng cao)

NLSH

Nhiên liệu sinh học

PUFAs

Polyunsaturated fatty acids

TB

Tố bào

TLK

Trọng lượng khô

u.pinnatifida

Undaria pinnatifida

,
v/v

Thư V ten Viện Đại học Mở Hà Nội
Volume/ volume

VK

Vi khuẩn

w/v

Weight/ volume


Khóa luận tốt nghiệp

Lưu Thị Thày Dương

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Giá trị dinh dưỡng cùa tảo nâu u.pinnatifida trên 100 gam
Bảng 2.1.Đanh sách thiết bị được sử dụng trong thí nghiệm
Bảng 2.2. Danh sách các hóa chất được dùng trong thí nghiệm
Bảng 3.1. Diện tích PIC mẫu thơ với thề tích chạy là 50g 1

Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội


Khóa luận tốt nghiệp

Lưu Thị Thày Dương

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Hình thái về tảo Lục
Hình 1.2. Hình thái cúa tảo Nâu
Hình 1.3. Hình thái của tảo Đị
Hình 1.4. Năm pha sinh trướng cúa tào

Hình 1.5. Sân phâm nhựa được sản xuất từ tào
Hình 1.6. Hệ thống ni tào qui mơ lớn

Hình 1.7. Cấu trúc cúa tào nâu u.pinnatifida
Hình 1.8. Cấu trúc Fucoxanthin
Hình 2.1.Tảo nâu u.pinnatifida

Hình 2.2. Máy sắc ký lịng hiệu năng cao (HPLC)
Hình 3.1. Quy trình tách chiết và tinh sạch Fucoxanthin từ tào nâu u.pinnatifida

w
. iHnr yj£iLVi&]^i hocMa Hà Nội
Hình 3.2. Sân phâm sau khi tach chiet Fucoxanthin
Hình 3.3. Kct quá kiếm tra Fucoxanthin bang phương pháp sắc ký
Hình 3.4. Ket quà kiếm tra fucxanthin bằng phương pháp sắc ký cột
Hình 3.7. Fucoxanthin tách chiết từ tão nâu
Hình 3.5. Dịch chiết thơ từ mẫu tảo nâu
Hình 3.6. Fucoxanthin chuan (Sigma)
Hình 3.8. Đường chuẩn Fucoxanthin
Hình 3.9. Mầu thơ Fucoxanthin được đưa lên đường chuẩn


MỎ ĐÀU
Tào là thực vật bậc thấp hiện nay đang được các nhà khoa học quan tâm

nghiên cứu vì trong tào biên chứa nhiều hợp chất có lợi cho sức khởe con người.
Đặc biệt tảo cho khả năng khai thác được lượng nhiều, đem lại lợi ích kinh tế

cao. Các lồi tảo biến cung cấp các thành phần có giá trị dinh dường như protein,
carbohydrate, lipit và vitamin. Hơn nữa chúng cịn chứa nhiều hợp chất thiên

nhiên có hoạt tính sinh học có giá trị, trong đó có các hợp chất carotenoit [61.
Trong số khống 600 hợp chất carotenoit tìm thấy trong tự nhiên, gần đây

hợp chat Fucoxanthin được các nhà khoa học dành cho nhiều sự quan tâm vì có

rất nhiều tác dụng có lợi cho sức khỏe con người. Các nhà khoa học Nhật Bàn
trong một cơng trình nghiên cứu của mình đã chứng minh fucoxanthin có khả
năng làm giám các triệu chứng của bệnh béo phì trên chuột [17,18],

Fucoxanthin có nhiều trong một số lồi táo nâu, đặc biệt là loài tảo nâu

thực phâm u.pinnatifida cùa Nhật Bàn và đã có những cuộc khảo sát một số
lồi táo nâu của Việt Nam. Tuy nhiên, đế có được hàm lưựngfucoxanthintinh
yt,...
rv.:
X4„. II,'. -nta;,
chất cao thì cần xây dựng được quy trình tách chiết và tinh sạch
fucoxanthin.Chinh vì vậy, đề tài“Tách chiết và tinh sạch Fucoxanthin từ chúng
tào nâu Undaria pinnatifida thu mẫu tại vùng biển tinh Thanh Hóa” được thực

hiện nham tách chiết và tinh sạch fucoxanthin với hiệu quà cao nhất.

Nhiệm vụ (Mục tiêu) đặt ra của khóa luận này là:

1. Xây dựng được quy trình tách chietFucoxanthin từ chùng tảo nâu

u.pinnatifida thu mẫu tại Thanh Hóa

2. Tinh sạch Fucoxanthin
3. Đánh giá độ tinh sạch cùa Fucoxanthin trong q trình tách chiết

Nơi dung nghiên cửu:

1. Xây dựng quy trình tách chiết Fucoxanthin
2. Định tính Fucoxanthin bang phương pháp TLC
3. Tinh sạch Fucoxanthin bàng sẳc ký cột

4. Kiểm tra độ tinh sạch và đánh giá hàm lượng Fucoxanthin thu được bàng
phương pháp HPLC

1


Chương 1: TÔNG QUAN TÀI LIỆU

Giới thiệu về tảo:

1.1.

/. 1.1. Giới thiệu chung về tảo:

Tảo (Algae) là thực vật bậc thấp (thực vật có bào tử, cơ the khơng phân
chia thành thân, rễ, lá), đa số có cấu trúc đơn giãn. Trong tế bào (TB) táo ln có

chứa diệp lục nên chủ yếu sống tự dưỡng. Một số ít cộng sinh với nấm thành Địa

y. Tảo sống chù yếu trong nước, một số ít sống trên đất ấm hoặc trên vở cây.
Táo có cấu trúc rất đa dạng: đơn bào, tập đoàn hay đa bào. Hầu hết các loại
tào đều sống trong môi trường nước, từ nước ngọt đen nước mặn và nước lợ. Vai

trò cúa tào trong hệ sinh thái nước tương tự như vai trò cùa thực vật bậc cao

trong hệ sinh thái trên cạn. Mặc dù về cấu tạo. hình dạng, kích thước và màu sắc

của táo rất khác nhau nhưng các ngành Tào cũng có 1 số điếm chung nhau như:
tào có cơthể dạng tàn chưa phân hóa thành thân, rề, lá —♦ gọi là Tàn thực
vật(Thallophyta) và cũng chưa có các loại mơ dien hình trong cấu trúc cùa tản.

Cơ thể của tảo gọi là tail (thảllus)i vì.thiểu thân,, rễ .và lá nhưng chúng lại có
chlorophylla- sắc tố quang hợp điền hình [3].

Táo có một vài hình thức sinh sàn cũng như mơi trường phân bo gan
giống nhau... nên người ta thường gộp chúng thành một nhóm có ý nghĩa sinh

học.Vách tế bào cùa táo bàng cellulose và pectin. Một vài ngành Tào: Táo silic,
Tảo vàng ánh: vách thấm thêm silic, hoặc Tâo vòng, Tảo đỏ: vách có thêm canxi

cacbonat.
1.1.2. Đặc điểm sinh học cùa tảo:

1.1.2.1.

Vị trí phân loại và phân ho cùa táo trong tự nhiên :

Vi trí
Đa phần tào thuộc về giới Nguyên sinh (Protisa). Một số ít lồi tăo lớn lại
được xếp vào giới Thực vật và được phân chia thành thực vật bậc thấp. Dạng

thực vật bậc thấp này khơng có phôi, đây là đặc điểm phân biệt giới Nguyên sinh
với thực vật bậc cao thông thường.

2

Phân loại

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hệ thống phân loại táo cùa nhiều tác già:

hệ thống của Pascher (1931), hệ thống của West & Fritsch (1927) và Fritsch
(1935), hệ thống cùa Chadefaud (1960), hệ thống của Chadefaud được Fett sửa

đổi (1967).
Các hệ thống phân loại này đều dựa vào màu sắc và cấu trúc tán đê phân
loại. Hiện nay con so các ngành Táo vần chưa thống nhất.Gần đây nhiều tác giả

thường xếp nhóm táo vào 9 ngành sau đây tùy thuộc vào thành phần cấu tạo,

thành phan sắc to, đặc điếm hình thái, đặc điểm sinh sản [28]:

1.

Ngành tảo Lục (Chlorophyta)

2.

Ngành tảo Trần (Englenophytà)

3.

Ngành tảo Giáp (Pyrophyta)

4.

Ngành tào Khuê (Bacillareonphyta)

5.

Ngành tào Kim (Chrysophyta)

6.

Ngành táo Vàng {Xantdphỳfd)Đ'ậ\

7.

Ngành tào Nâu (Phaecophytá)

8.

Ngành tào Đó (Rhodophyta)

9.

Ngành tảo Lam (Cyanophytà)

học Mơ I là Nội

Trong đó, ba ngành có giá trị kinh tế cao là tảo Lục, tào Nâu, tảo

ĐỎ(Tiemey, Croft, & Hayes, 2010).

Ngành tảo Lục: có trên dưới 360 chi và hơn 5700 loài, phần lớn sống
trong nước ngọt, nét đặc trưng cùa lồi tảo này là có màu lục.

Hình 1.1. Hình thái về tảo Lục


Ngành tảo Nâu: có trên 190 chi. hơn 900 lồi, phần lớn sống ờ biền, số

chi, lồi tìm thấy trong nước ngọt khơng nhiều lắm.

Hình 1.2. Hình thái của tảo Nâu
Ngành tảo Đỏ: tào Đó là những loại tào 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. Tảo Đó có 2500 lồi, gồm 400 chi, thuộc nhiều họ,
phần lớn sống ở biển.

Hình 1.3. Hình thái của tảo Đỏ
Phân bố

Táo có mặt ở khắp nơi trên trái đất, từ đinh núi cao cho tới biến sâu, thậm
chí ở cả độ sâu khoảng 200m dưới biển nếu như nước biển ở đó rất sạch [7],

Những loài tảo sống trong các thúy vực được gọi là tảo phù du (phytoplankton)

còn những tảo sống bám đáy thủy vực, bám trên các vật sống hay các thành tàu

thuyền được gọi là tảo đáy (Phytobentos). Táo bao gồm các táo đơn bào
(Protista) và các loại có kích thước lớn như của táo đỏ, táo nâu và táo lục. Tảo

mọc thành từng đám lớn, làm nơi trú ngụ và làm thức ăn cho sự đa dạng của cá

và nhiều động vật không xương sống khác. Một số táo biển là thức ăn của con

người.


Các TB tào quang hợp nhỏ và vi khuẩn lam trôi nổi trong nước được gọi là

các thực vật phù du là mắt xích đầu tiên của chuỗi thức ăn cùa các sinh vật dị
dưỡng ờ đại dương cũng như ớ nước ngợt. Dạng tào cộng sinh với nam thành

Địa y cũng là dạng phân bố rất rộng rãi và nhiều loài đã được khai thác dùng làm

dược phấm, nước hoa, phẩm nhuộm và các mục đích kinh tế khác (hiện đã biết
tới 20.000 loài Địa y thuộc 400 chi khác nhau) L27J.
/. 1.2.2.

Đặc điếm dinh dưỡng

Phương thức dinh dưỡng của tào được phân thành hai loại chính: quang tự
dưỡng (photoautotrophy) và dị dường (heterotrophy). Dạng trung gian cùa hai

hình thức trên là tạp dưỡng (mixotrophy) [2]. Những táo sống trên bề mặt thì cần
ánh sáng đế quang hợp. Quá trình quang hợp sử dụng co2 và ánh sáng mặt trời

để tạo ra các vật chất hữu cơ. ớ dạng tạp dường, quang hợp vần là quá trình cơ
bàn để tạo chất hữu cơ nhưng trong một số trường hợp, táo sứ dụng được cà các
chất hữu cơ có sẵn.

ì. 1.2.3.

Đặc điểm sihlĩ trưởng vâáiẪtì.sản 3C

Mơ I la Nội

Sinh trưõng

Sự tăng trưởng cùa táo nuôi trồng trong điều kiện vô trùng được đặc trưng

bởi 5 pha [22] được thề hiện ở Hình 1.4.

Hình 1.4. Năm pha sinh truỏng của tảo


J Pha chậm hoặc pha cảm ứng (1): Tảo sinh trướng chậm, mật độ TB tăng ít

do phải thích nghi dần với mối trường sống mới.
J Pha sinh trưởng theo hàm số mũ (2): Ớ pha này mật độ TB tăng nhanh.

J Pha giảm tốc độ sinh trưởng (3): Sự phân chia TB sẽ chậm lại khi các chất

dinh dưỡng, ánh sáng, độ pH, COj hoặc các yếu tố lý hóa khác bắt đầu
hạn chế sự sinh trướng.
J Pha ơn định (4): Mật độ TB tương đối ổn định, không thay đoi do các yếu

tố hạn chế và tốc độ sinh trướng ở trạng thái cân bàng.
J Pha tàn lụi (5): Chất lượng môi trường trớ nên xấu đi, các chất dinh dưỡng

suy kiệt tới mức khơng thể duy trì được sự sinh trưởng. Mật độ TB giảm
mạnh.
Sinh sàn

Một số cấu trúc dạng tân của tảo mà chúng ta thường gặp là cấu trúc moonat,
cấu trúc palmella, cấu trúc hạt. cấu trúc sợi, cấu trúc dạng bàn và cấu trúc ống

(siphon). Nhìn chung tao có 3 phương thức sinh sàn là sinh sán sinh dưỡng, sinh

sân vơ tính và sinh sản hữu tính [3J. Nhiều tào có sự xen kẽ the hệ.
J Sinh sàn sinh dưỡng: Được thực hiện bằng những phần riêng rẽ cùa cơ
thê. khơng chun hóavê chức phận sinh sàn.

• Ĩ các tảo đơn bào, sinh sản sinh dưỡng thực hiện bằng cách phân đơi
TB.

• Ở các tảo tập đồn có một số TB phân chia nhanh hình thành những
tập đồn nhó bên trong tập đồn mẹ (ở tảo Volvox, tào lưới).

• Ĩ các tào dạng sợi thực hiện bàng cách đứt đoạn gợi là táo đoạnhay
hình thành chồi ở táo vịng (Chara).

J Sinh sán vơ tính: Được thực hiện bằng các bào tứ chuyên hóa, có roi (bào
tử động) hay không roi (bào tử bất động), hình thành trong túi bào tử. về
sau bào tử nãy mầm thành tàn mới.

J Sinh săn hữu tính: Được thực hiện bang sự kết họp của những TB chuyên

hóa gọi là giao tứ, hình thành trong các túi giao từ đơn bào.Dựa vào mức

6

độ giống hay khác nhau cùa các giao tử mà có 3 hình thức sinh sản hữu
tính: đăng giao, dị giao và nỗn giao.ơ một số tào cịn có q trình sinh
sàn hữu tính đặc biệt theo lối tiếp hợp giữa hai TB sinh dưỡng và không
tạo thành giao tử (ở Táo xoắn). Một số táo có sự xen kẽ thế hệ trong quá

trình song. Sự xen kẽ the hệ có thể là đắng hình hay dị hình.
1.1.3.

Úng dụng

/. 1.3.1.

ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Tào là nguồn thực phâm chức năng quan trọng cho người và động vật
nuôi. Bất kì một loại protein đơn bào nào cũng phải trải qua thừ nghiệm cấn thận

trước khi trớ thành thức ăn cho người hoặc động vật.
Vào những năm gần đây việc sứ dụng tào làm nguồn dinh dưỡng cho con

người đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học, nhà sán xuất và người tiêu

dùng. Sinh khối táo có giá trị dinh dưỡng cao và khơng có độc tố. Nhưng hiện nay
việc sừ dụng tảo làm nguồn thực phàm cịn gặp nhiều hạn chế vì giá thành sán xuất

cao. thứ nghiệm dinh dưỡng chưa đù thuyết phục, thiếu cơ chế kiểm tra chất lượng

thường xuyên và thói quen sử dụng các loại thức ăn truyền thống của người tiêu

dùng. Trong tương lai. tào hứa hẹn là nguồn thực phẩm sử dụng phố biến cho mọi gia

đình.
1.1.3.2.

Sán xuất nhiên liệu sinh học (NLSH)

Nhiều quốc gia và các công ty lớn trên thế giới đã đầu tư cho các nồ lực

nghiên cứu nhằm tối ưu hóa cơng nghệ sản xuất NLSH từ táo, giám xuống tối
thiếu chi phí sản xuất, khiến cho công nghệ sán xuất này trở nên khả thi về mặt

thương mại. Ỏ nhiều nơi người ta nuôi trồng tào với lượng lớn đế sàn xuất etanol

sinh học, diezen sinh học, butanol sinh học và các loại NLSH khác [41.
Những lợi ích của việc sản xuất NLSH từ tào là:

v' Hoạt động ni trồng tảo chi có những tác động tối thiểu đối với nguồn nước
'd NLSH từ tảo có thể được sản xuất bằng cách sứ dụng nước thải hoặc nước

biển

7


J NLSH từ tào có thế phân húy sinh học và vô hại đối với môi trường, ngay
cà khi bị đố vãi.
ì. 1.3.3.

Khai thác các chất có hoạt tính sinh học

Hiện nay, các sản phấm và dich chiết từ sinh khối táo đã có một vị trí nhất
định trên thị trường. Táo được coi là nguồn tiềm năng trong việc khai thác các
hoạt chất có hoạt tính sinh học như PUFAs, chat chống oxy hóa, các protein cám

nhiệt, vitamin, các sac tố.
J Vitamin

Các loài tào được dùng đế khai thác vitamin, chủ yếu là vitamin hòa tan trong

nước ở tào lam, táo lục và táo silic. Hàm lượng vitamin trong sinh khối tảo phụ

thuộc vào kiểu gen, chu trình sinh trưởng, điều kiện nuôi trồng và các thao tác di
truyền. Hiện nay ở Đài Loan và Nhật Bản các chúng tào Chlorella và

Porphyridium được nuôi trồng tạp dường trong hệ thống kín đê sàn xuat vitamin
(Đặng Đình Kim, 1999).

z AxitbÉoklỉlỉ)'ràiâíVi?n Dal h9C Mờ Hà Nộ'
Tảo đơn bào chứa nhiều chất béo với hàm lượng rất cao dao động trong khoảng
từ 20- 40% TLK. Nguồn PUFAs tách từ tăo đang được coi là lợi thế hơn so với các

nguồn truyền thống như dầu cá vì khơng có mùi khó chịu hay sự tích lũy các kim
loại nặng, ớ châu Âu, các PUFAs tách từ tào đã được tinh chế và bố sung vào sữa

bột cho tre. Các loại mỹ phâm có chứa lipit dạng kem hoặc dạng dung dịch với hai
tác dụng vừa bão vệ và chăm sóc da đang dần chiếm lĩnh thị trường (Gross và Pulz,
2004).

J Chất chong oxy hóa

Táo cũng giống như các thực vật bậc cao, có khả năng thích nghi với các điều
kiện khắc nghiệt của môi trường. Hầu hết các tảo là sinh vật quang dưỡng,
thường xuyên chịu tác động của ánh sáng mạnh, lượng oxy cao và các yếu tố bất

lợi khác. Do vậy, để thích nghi và tồn tại, các hệ thống báo vệ cơ thế được cúng
cố, nhằm chong lại quá trình oxy hóa và các yếu tố gây stress. Cơ chế bảo vệ

8


ởtảo cho phép ngăn chặn sự tích lũy các gốc tự do và phản ứng oxy hóa. Nhờ
vậy nó có thể chống lại những tác động gây hại đến TB. Các vitamin, superoxy

dismutase (SOD), catalaza và glutation peoxydase. Dunaliella,Haematococcus

pluvialis và Porphyridium cruentum đang là nguồn khai thác P- carotene,
astaxanthin và SOD (Đặng Đình Kim, 1999; Gross và Pulz, 2004).

1.1.3.4.

ủng (lụng trong xử lý mơi trường

Xứ lí nước thải
So với các phương pháp xử lý nước thái truyền thống, việc sử dụng tảo để

xử lý nước thài có những lợi ích quan trọng như sau [4].

J So với các quy trình xử lý bùn và các quy trình xứ lý thứ cấp khác, sử

dụng tảo là phương pháp chi phí thấp đế loại bỏ các hợp chất phosphat

cũng như các hợp chất nito và các mầm bệnh.

J Các quy trình xử lý nước thải bang tảo sản xuất ra oxy cần thiết cho các
VK ưa khí
Các cơ sờ liỉpty 'nlróy tìĩàVTẲầi§‘ịẢJYạ& rầ^éùri ỈấÌ sình*'khối tảo với hàm

lượng năng lượng cao, có thế được xử lý tiếp để sản xuất phân bón hoặc
NLSH.

J Sinh khối táo là nguồn nguyên liệu cho sản xuất diezen sinh học.

Hình 1.5. Sản phấm nhựa đưọc sản xuất tù' tảo


Các ứng dung thân thiên với mơi trưịng khác cúa tảo
V

Táo có thể sử dụng để thu giữ phân bón trong nước thài nông nghiệp. Sau

khi thu hoạch, tào lại được làm phân bón.

J Tào khơng cạnh tranh về đất canh tác. Khi ni trồng táo người ta có the
sử dụng nước thải mà không cần sử dụng nguồn nước nông nghiệp.

J Tảo không phụ thuộc vào các điều kiện mùa vụ. Tào có thể phát triền tốt ờ
bất cứ nơi nào có khí hậu ấm và nhiều ánh nắng Mặt trời.

J Tâo có thể được ni trồng trong điều kiện khắc nghiệt như trên sa mạc

trong nước thải và nước có chứa các hợp chat photsphat. nitrat hoặc các

chất nhiễm độc khác.

V

Tảo giúp lay CO2 ra khỏi khơng khí nên các trại ni trồng tảo có thế

được đặt gần các nhà máy nhiệt điện hoặc các nhà máy thài

Hình 1.6. Hệ thống nuôi tảo qui mô lớn
1.2.

1.2.1.

Tảo nâu Undaria pinnatifida

VỊ trí phân loại

Vị trí cùa u.pinnitifida trong hệ thống phân loại như sau:
Giới: Chromalveolata

Ngành: Heterokontophyta
Lớp: Phaeophyceae

Bộ: Laminariales

co2.


Họ: Alariaceae

Chi: Undaria
Lồi: u.pinnatifida

1.2.2.

Đặc điềm hình thái và cấu trúc cùa tào nâu u.pinnatifida
u.pinnatifida là một loài táo biền nâu lớn thuộc trật tự Laminariales.ư.

pinnatifida có thế đạt chiều dài tồng thê từ 1-3 mét và bao gồm một lá bào tứ

dạng xoắn ốc, các cơ quan sinh sản cùa táo biến, một gân giữa của phiến lá và

cuống lá cùa tảo biến.

Fig. 1: Medical parts ot Undariapiniiatifidii (wakame)

Hình 1.7. Cấu trúc của tảo nâu u.pinnatifida

1.2.3. Tình hình sứ dụng
u.pimtatifida có giá trị dinh dưỡng cao, chứa hàm lượng canxi, iod,

thiamin, niacin, sat, vitamin B12 và protein. Nó cũng là một nguồn giàu các axit

eicosapentaenoic, axit béo omega-3 và polysaccharides. Fucoxanthin có trong
u.pinnatifida giúp đốt cháy các mơ mỡ trong cơ thể, vì thế nó có ứng dụng rất

nhiều trong việc giám béo phì [17]. Trong Đơng y, u.pinnatifida được sừ dụng

đế lọc máu, sức khỏe đường ruột, da, tóc, cơ quan sinh sán,...[16]

u.pinnatifida có ý nghĩa về mặt kinh tế, nó được người Nhật sử dụng làm

thực phẩm cả dạng tươi và khô.ở các nước Đông Á tào biểnt/.pinnatifida được


gọi là wakame và được coi là một món ăn, thường được thêm vào súp miso. Ở

Hàn Quốc, wakameđược sử dụng trong món salad hoặc súp miyeokguk. Nhiều
phụ nữ trong thời kì mang thai sử dụngmiyeokgukvì nó chứa một hàm lượng

canxi và iod, chất dinh dưỡng quan trọng, ơ châu Âu, nó cũng được sử dụng

trong một loạt các liệu pháp làm đẹp tại chỗ và các sản phẩm chăm sóc cơ thể,
do thành phan polysaccharide cao và khả năng cung cap độ ấm.
u.pinnatifida là một thành phần quan trọng có trong các sản phấm ở các

nước trong đó bao gồm Pháp, Ý, Anh. Tây Ban Nha, Trung Quốc, Nhật Bàn,
Hàn Quốc, New Zealand. Australia, Canada, và Hoa Kỳ. Sán phẩm y tế và chăm
sóc cơ thề chứa u.pinnatifida như một thành phần tất yếu bao gồm:
z dầu gội đầu. chăm sóc tóc, sàn phấm chăm sóc tay và chân.

z sữa tắm, sữa rứa mặt, các loại kem ban ngày và ban đêm.
z sản phàm làm sạch răng.
z xà phòng và các săn phẩm mực in.

1.2.4. Phânbốđịĩffiư

vjện Viện £)ạj học Mỏ‘ Hà Nội

u.pinnatifida là tào bẹ Laminarian bàn địa ở phía tây bắc Thái Bình

Đương và các khu vực ven biên ôn đới lạnh của Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn

Quốc và Đơng Nam nước Nga. u.pinnatifida đã có mặt ờ khắp nơivì bám dưới

các thân tàu. phạm vi cùa nó được lan rộng ra bốn châu lục kể từ năm 1980. Hiện
nay, nó đang phát triển trong ơn đới Thái Bình Dương, ơn đới đơng nam Àn Độ

Dương. Địa Trung Hái, phía bắc ơn đới và phía nam Đại Tây Dương. Những
quốc gia có u.pinnatifida xuất hiện từ những năm 1980 bao gồm Argentina, Hoa
Kỳ, Mexico, Pháp. Anh. Tây Ban Nha, Ý. Bi, Australia và New Zealand.

12


Thành phần dinh dưỡng

1.2.5.

Bảng 1.1. Giá trị dinh dưỡng của tảo nâu u.pinnatifida trên 100 gam

Giá trị dinh dưỡng trên 100 g
Năng lượng

188 kJ (45 kcal)

Carbohydrates

9,I4g

Đường

0,65g

Chất xơ thực phẩm

0.5 g

Mỡ

0,64 g

Protein

3,03 g

Vitamin

Thinamine (B|)

0,06 mg

Riboflavin (B2)

0,23 mg

(5%)
(19%)

Niacin (B3)

1,6 mg

(11%)

Axit Pantothenic (B5)

0,697 mg

(14%)

Folate (B9)y|lir vjện Viện £)ại họ(Ị9^Ịpgị là xw>)
Vitamin c

3 mg

(4%)

Vitamin E

1 mg

(7%)

Vitamin K

5,3 mg

(5%)

Canxi

150 mg

(15%)

Sắt

2,18 mg

(17%)

Magie

107 mg

(30%)

Kim loại đánh dấu

Mangan

1,4 mg

(67%)

Phospho

80 mg

(11%)

Natri

872 mg

(58%)

Kẽm

0,38 mg

(4%)

13


1.3.

Fucoxanthin

1.3.1. Đặc diem, cấu trúc và các tính chất cùa Fucoxanthin

Đăc điềm
Fucoxanthin là một xanthophyll, có cấu trúc carotenoid được tìm thay
trong tảo biến và vi tàocũng như một vài nguồn vật biến khácvà có lẽ là

carotenoid nối tiếng thứ hai trên biển chi sau Astaxanthin [20]. Nó là một phân
tử có cấu trúc tương tự nhưp-carotene và vitamin A. Fucoxanthinhap thụ ánh

sáng chu yếu trong các màu xanh-màu xanh lá cây để phần màu vàng-xanh của

quang phơ nhìn thay, hấp thụ đáng kê trong khoảng từ 450 đến 540 nm.Một số
nghiên cứu dinh dưỡng đượcthực hiện trên chuột cho thấy răng fucoxanthin thúc

đẩy đốt cháy chất béo trong các TB mỡtrắng bàng cách tăng sự biếu hiện của

thermogenin. Fucoxanthin là một thành phần cúa chế độ ăn uống đem lại lợi ích
sức khỏe cùa người Nhật Bàn [11,13].

Fucoxanthin có thề được tìm thấy trong các lồi táo biến sau:
I hir 1AT1 Vií»n 4-101 hrư> ivirr I-IO IXJA1

•

Myagroides Myagropsis với 9,01 mg/g [11].

•

Dictyota coriacea với 6,42mg / g [ 11 ].

•

Himanthalia elongate [25].

•

Petalonia binghamiae (Vinogradova) với 3.57 mg / g [ 14],

•

Undaria pinnatifida (Wakame) [8,23].

•

Hijikiafusiformis (Hijiki) [8].

•

Laminaria japonica (Ma-Kombu) [8].

•

Ecklonia cava [11].

• Các họ Sưz-£íỉ.v.vMzzz_(fulvellum. coreanum, hemiphyllum, horneri. vv)

[8,11],
• Phaeodactylum tricornutum (vi tào) với 15,42-16,51 mg /g [15].
• Odontella aurita (vi tào) với 6.34- 20.63mg/g trọng lượng khô tùy thuộc
vào khâ năng cung nitơ [26].

Ngồi ra. fucoxanthincung được tìm thấy với số lượng nhó hơn nhiều trong

14


tào đõ (loại thường được sử dụng ờ dạng cuộn sushi Nhật Băn) và tảo biến
xanh.Fucoxanthin được tìm thấy với nồng độ cao trong tảo biên nên đem lại

nhiều lợi ích cho sức khỏe con người ngay cà việc bố sung các sàn phàm của nó

trong chế độ ăn.

Cấu trúc
Fucoxanthin thuộc tính cấu trúc giống với lớp carotenoid các chất dinh dưỡng

như P-carotene (so sánh tiêu chuấn) và các dẫn xuất thú vị hơn như Astaxanthin.
Tuy nhiên, Fucoxanthin có xu hướng được quan tâm nhiều hơn do nó cócấu trúc

riêng biệt bao gồm một liên kết bất thường allenic, nhóm epoxide và nhóm
cacbonyl liên hợp trong chuồi polyene với đặc tính chống oxy hóa.

Hình 1.8. Cấu trúc Fucoxanthin

Có một số phân từ có liên quan được coi là chất chuyên hóa của
Fucoxanthin nhưng khơng phải là từ sự trao đối chat của con người, mà là sự

trao đôi chất cùa các nguồn thực vật của Fucoxanthin, chăng hạn như
halocynthiaxanthin [21].
Các tính chất của Fucoxanthin

Fucoxanthin hịa tan trong chất béo [19] do đó sự hấp thụ của nó là tăng

sự có mặt cũa các axit béo (nó đã được chứng minh bang cách trộn với


triglycerides chuồi trung bình ở mức 0,9% của các chế độ ăn uống ờ chuột) 119].
Fucoxanthinla một phi vitamincarotenoid (tức là một carotenoid mà không tạo

thành vitaminA trong cơ the). Fucoxanthin đã được ghi nhận giám stress oxy hóa
[10] và các hoạt động enzyme chống oxy hóa ở chuộtgây nên bởi thiếu vitamin

A [25],
1.3.2. Công dụng sinh học cùa Fucoxanthin

Hoat đơng chống béo phì

Các nghiên cứu khoa học gần đây đã chi ra rang ăn tào biến là một giãi
pháp chống béo phì. Các hợp chat Fucoxanthin có trong tào biên giúp làm giám

sự tích tụ chất béo và bù năng lượng đã tiêu hao đi của cơ thế. Do khá năng giúp
tăng q trình oxy hóa của chất béo, táo biển chứa fucoxanthin được tin dùng

trong chế độ ăn uống của nhiều người bệnh và một vài người dùng thuốc uống
dạ dày.
Hoat động chống bênh tiều đường

Thư viên Viên Đai hoe Mị' Hà Nơi

Hiện nay Fucoxanthin trong tào nâu đã được chứng minh có kết quà tốt
trong việc chống bệnh tiểu đường. Hơn nữa, sự hấp thu chất béo trung tính của
tăo biển cùng được đánh giá cao về có kết quá tốt với bệnh tiểu đường.

Hoạt động chống oxy hóa

Tăo biến có khá năng giữ gìn da khỏi tác hại dần đến do tiếp xúc với tia tứ
ngoại B từ ánh sáng mặt trời. Tác động tích cực là do chat Fucoxanthin trong tảo
biển và chất này cũng hỗ trợ đề phịng các tơn thương TB và nâng cao tỷ lệ sống

cùa các TB đã bị tác động xấu. Fucoxanthin cịn là chất chống oxi hóa, báo vệ da
khói ánh nắng, sự hình thành nếp nhãn và là một thành phần được sử dụng trong

ngành công nghiệp mỹ phẩm đế sàn xuất một so loại kem chống nang. Nhiều

nghiên cứu kỹ dược tiến hành diều tra tác động cùa thành phần sản xuất từ tào

biền có thê chống lại tiếp xúc với bức xạ gamma.

16


Hoat động chống ung thư

Tảo biển chứa một số thành phần kháng TB ung thư và đã chứng minh
được tác dụng cùa nó trong cái thiện bi kịch các khoi u ung thư hay chi tiết hơn

là ờ ung thư ruột kết, ung thư máu. Táo nâu như wakamc chứa fucoxanthin có
chất kích thích miễn dịch, chống virus và chống ung thư. Nghiên cứu về tác

động cùa che độ ăn có tào biến với bệnh ung thư vú đã cho thấy kết quă khá
quan trong việc làm giảm việc sàn sinh nội tiết tố - nguyên do làm tãng bệnh ung

thư bao gom cả estrogen và có khá năng ức chế sự phát triển của các TB ung thư

ác tính.
Hoạt đơng trong sức khóe tim mạch

Tão biển chứa fucoxanthin rất có ích trong việc duy trì mức độ thấp của

triglyceride và cholesterol trong cơ thể. Điều này giúp cơ thế bảo qn và giữ gìn
một trái tim khóe mạnh, giúp mạch máu lưu thông tốt và ngăn chặn các nguy cơ

gầy tử vong như suy tim, xơ vữa động mạch và các bệnh động mạch ngoại vi.
Bao ve mãt

Thư viện Viện Đại học Mớ Hà Nội

Fucoxanthin trong tảo biến có thế phòng tránh biến chứng mờ dạng viên

nang sau phẫu thuật đục thúy tinh thể. Fucoxanthin là một thành phần trong các

thực phấm chức năng dùng trong cấy ghép mắt hay phẫu thuật đục thủy tinh thể
đê tránh nguy cơ gây biến chứng.

17


Chng 2. NGUN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1.

2.1.1.

Ngun liệu và hóa chất
Ngun liệu

Tảo nâu u.pinnati/idâược lấy từ vùng biên Thanh Hóa, là giong tảo bẹ.

được dùng làm nguyên liệu chiết xuất dịch chiết cho nghiên cứu tiếp theo.

Hình 2.1. Tảo nâu v.pinnatifida
2.1.2.

Thiết bị thí nghiệm
Các thiết bị' ẩử dụrig trong nghíếh cứu thuộc phịng Enzyme học và Phân

tích hoạt tính sinh học thuộc phịng thí nghiệm trọng diêm Cơng nghệ Enzyme

và Protein, trường đại học Khoa học tự nhiên- ĐHQGHN (Bâng 2.1).
Bảng 2.1. Danh sách thiết bị được sủ’ dụng trong thí nghiệm

Thiết bị và dụng cụ

Máy khuấy từgia nhiệt IKA RET basic.

Hãng sản xuất (nước)
1KA (Đức)

Máy chạy sắc ký HPLC

Shimadzu (Nhật)

Máy đông khô

Dura- Stop (Mỹ)

Máy ly tâm lạnh 5417 R

Eppendorf (Đức)

Máy ly tâm

Sigma (Mỳ)