(Luận văn thạc sĩ) xác định thành phần hóa học và đặc điểm cấu trúc của polysaccharide sulfate được phân lập từ rong nâu sargassum microcystum

Lời cam đoan
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân dưới sự
hướng dẫn của PGS.TS. Trần Thị Thanh Vân và tham khảo thêm các tài
liệu đáng tin cậy, có nguồn gốc rõ ràng. Các số liệu, kết quả trong luận văn là
hoàn toàn trung thực và chưa được cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn này.

Nha Trang, ngày 25 tháng 12 năm 2020
Tác giả luận văn

Trần Nữ Ngọc Minh

Luan van


Lời cảm ơn
Trong q trình nghiên cứu và hồn thành luận văn, tôi đã nhận được
rất nhiều sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô giáo, các nhà khoa học thuộc
nhiều lĩnh vực cùng đồng nghiệp và bạn bè.
Đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới
PGS.TS. Trần Thị Thanh Vân đã gợi mở cho tơi các ý tưởng nghiên cứu,
tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp tơi hồn thành đề tài
này.
Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Lãnh đạo Học viện Khoa học và
Công nghệ Việt Nam, Ban chủ nhiệm Khoa Hóa học và Phịng Đào tạo đã
tổ chức cơng tác giảng dạy, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tơi hồn thiện
luận văn và các thủ tục cần thiết.
Tôi chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và tạo điều kiện về mọi mặt của Lãnh
đạo Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang cũng như các
anh chị em công tác tại phịng Hóa Phân tích đã tạo mọi điều kiện tốt nhất

để tôi làm thực nghiệm và luôn động viên, giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn
Tơi xin gửi lời cảm ơn tới Sở Y tế Ninh Thuận, Trung tâm kiểm soát
bệnh tật tỉnh Ninh Thuận đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tơi có thời gian
học tập và nghiên cứu, hồn thành luận văn này.
Cuối cùng, tơi xin gửi lời tri ân của mình tới gia đình, bạn bè, những
người thân luôn động viên và giúp đỡ tôi trong suốt q trình học tập và hồn
thành luận văn này.
Nha Trang, ngày 25 tháng 12 năm 2020
Xin chân thành cảm ơn!

Trần Nữ Ngọc Minh

Luan van


Danh mục các kí hiệu và chữ viết tắt
Carbon-13 NMR
Spectroscopy

Phổ CHTHN Carbon 13

COSY

Correlation
Spectroscopy

Phổ tương tác hai chiều
đồng hạt nhân

DMSO

Dimethylsulfoxide

Dimethylsulfoxid

DSS

4,4-dimethyl-4silapentane-1-sulfonic
acid

EtOH

Ethanol

Ethanol

Electron Spray Ionization
- Mass

Phổ khối ion hóa bằng
nguồn mù electron

Electron Spray Ionization
- Mass/Spray Ionization Mass

Phổ khối ion hóa bằng
nguồn mù electron hai
lần

Fuc

Fucose

Đường fucose

Fucf

Fucofuranose

Fucofuranose

Fucp

Fucopyranose

Fucopyranose

Gal

Galactose

Đường galactose

GlaNA

N-Acetylgalactosamine

Đường NAcetylgalactosamine

GPC

Gel permeation
chromatography

13

C-NMR

ESI-MS

ESI-MS/MS

Luan van

Axit 4,4-dimethyl-4silapentane-1-sulfonic

Sắc ký lọc gel


Gluc

Glucose

Đường glucose

GlucA

Glucuronic Axit

Axit glucuronic

HPLC

High Performance
Liquid Chromatography

Sắc ký lỏng cao áp

HSQC

Heteronuclear Single
Quantum Coherence

Phổ tương tác dị nhân
qua một liên kết

1

Proton NMR
Spectroscopy

Phổ CHTHN proton

IR

Infrared Spectroscopy
desorption/ionization

Phổ hồng ngoại

Man

Mannose

Đường mannose

MeOH

Methanol

Methanol

NMR

Nuclear Magnetic
Resonance

Cộng hưởng từ hạt nhân
(CHTHN)

TFA

Trifluoroacetic axit

Axit trifluoroacetic

TMS

Tetra metyl silan

Tetra metyl silan

Xyl

Xylose

Đường xylose

H-NMR

Luan van


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hoá học (%) của một số loài rong biển. ...................... 11
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của một số Fucoidan .................................... 18
Bảng 1.3. Sự phân bố trọng lượng phân tử của Fucoidan .............................. 25
Bảng 1.4. Cấu trúc hóa học của các Fucoidan từ một số loài rong nâu…….. 30
Bảng 1.5. Hàm lượng, thành phần hóa học và KLPT trung bình của các mẫu
Fucoidan phân lập từ 6 loài rong nâu Việt Nam …………………………….36
Bảng 1.6. Hoạt tính gây độc tế bào của các mẫu Fucoidan trên các dòng tế bào
ung thư gan Hep-G2 và ung thư mô liên kết RD ……………………………38
Bảng 2.1. Các mảnh đặc trưng cho các sulfate fucose có nhóm sulfate ở các vị
trí khác nhau trong phổ khối dạng ion âm…………………………………...47
Bảng 3.1. Hàm lượng thu nhận và thành phần hóa học Fucoidan từ hai khu
vực biển khác nhau…………………………………………………………..50
Bảng 3.2. Hàm lượng Fucoidan thu nhận từ 06 loài rong nâu Việt Nam……51
Bảng 3.3. Hàm lượng Fucoidan thu nhận từ 07 loài rong nâu thế giới...……52
Bảng 3.4. Hàm lượng thu nhận và thành phần hóa học Fucoidan từ hai khu
vực biển khác nhau..........................................................................................54

Bảng 3.5. Thành phần hóa học mẫu Fucoidan chiết từ rong S.microcystum..55
Bảng 3.6. Hàm lượng, thành phần hóa học và KLPT trung bình của các mẫu
Fucoidan phân lập từ 6 lồi cùng chi với S.microcystum rong nâu Việt
Nam………………………………………………………………………….56
Bảng 3.7. Hàm lượng thu nhận các phân đoạn Fucoidan…………………...59
Bảng 3.8.Thành phần hóa học các phân đoạn chiết từ rong S.microcystum...62
Bảng 3.9. Một số mảnh đặc trưng trên phổ ESI-MS của Fucoidan………….72

Luan van


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Biểu đồ so sánh các ngành rong trên Thế giới……………………..8
Hình 1.2. Bản đồ vị trí khu vực điều tra phân bố một số chi rong nâu tỉnh
Khánh Hịa ...................................................................................................... 14
Hình 1.3. Cấu trúc của Fucoidan từ F.vesiculosus được mô tả vào năm 1950
......................................................................................................................... 19
Hình 1.4. Cấu trúc của Fucoidan có sunfat ở vị trí 4 và liên kết 3-O-linked từ
lồi rong E. Kurome được mơ tả vào năm 1991 ........................................... 20
Hình 1.5. Cấu trúc Fucoidan phân đoạn F32 tách từ rong nâu Hizikia
fusiforme..........................................................................................................21
Hình 1.6. Cấu trúc của một phân đoạn Fucoidan tách và phân lập từ rong nâu
A.nodusum ....................................................................................................... 21
Hình 1.7. Cấu trúc của một phân đoạn Fucoidan tách và phân lập từ rong nâu
Cladosiphon okamuranus................................................................................ 22
Hình 1.8. Cấu trúc của một phân đoạn Fucoidan tách và phân lập từ rong nâu
Chorda filum ................................................................................................... 23
Hình 1.9. Cấu trúc Fucoidan từ Fucus serratus. ............................................. 24
Hình 1.10. Cấu trúc của Fucoidan từ Sargassum polycystum. ....................... 34
Hình 1.11. Mảnh cấu trúc cơ bản Fucoidan chiết tách từ rong Turbinaria

decurrens ......................................................................................................... 37
Hình 1.12. Sơ đồ cấu trúc deS-2, deS-4, deS-6 rong Sargassum aquifolium .39
Hình 2.1. Mẫu rong Sargassum microcystum ................................................. 40
Hình 2.2. Sơ đồ chiết theo bản quyền Nga (Paten WO 2005,014657) ........... 41
Hình 2.3. Nguyên lý hoạt động của k thuật ion hóa ESI-MS .......................45
Hình 2.4. Cơ chế phân mảnh của carbohydrate……………………………...46
Hình 2.5. Cơ chế phân mảnh của carbohydrate……………………………46
Hình 3.1. Sắc ký đồ HPLC của các mẫu đường đơn chuẩn…………………53

Luan van


Hình 3.2. Phân đoạn Fucoidan được chiết từ rong S.microcystum bằng sắc ký
trao đổi anion trên cột DEAE-cellulose……………………………………...59
Hình 3.3. Sắc ký đồ HPLC xác định thành phần đường đơn phân đoạn
F1…………………………………………………………………………….60
Hình 3.4. Sắc ký đồ HPLC xác định thành phần đường đơn phân đoạn
F3…………………………………………………………………………….61
Hình 3.5. Sắc ký đồ HPLC xác định thành phần đường đơn phân đoạn
F4…………………………………………………………………………….61
Hình 3.6. Sắc ký đồ HPLC xác định thành phần đường đơn phân đoạn F5..61
Hình 3.7. Phổ hồng ngoại IR của mẫu Fucoidan thơ được chiết tách từ rong
Sargassum microcystum……………………………………………………..65
Hình 3.8. Phổ hồng ngoại IR của phân đoạn F4 S.microcystum....................66
Hình 3.9a. Phổ 1H-NMR của F4......................................................................67
Hình 3.9b. Phổ 13C-NMR của F4....................................................................68
Hình 3.10. Phổ HSQC phân đoạn F4..............................................................70
Hình 3.11. Phổ ESI-MS của phân đoạn F4....................................................72
Hình 3.12. Phổ ESIMS/MS của ion [FucSO3]-, m/z 243……………………74
Hình 3.13. Phổ ESIMS/MS của ion [Fuc2SO3]-, m/z 389…………………...75

Hình 3.14. Phổ ESIMS/MS của ion [FucGalSO3]-, m/z 405………………..76
Hình 3.15. Sự phân mảnh của Fucoidan từ rong nâu Sargassum microcystum
dựa vào phổ ESI-MS/MS……………………………………………………78
Hình 3.16. Cấu trúc của Fucoidan F4 từ rong nâu Sargassum microcystum..79

Luan van


1

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 7
1.1. TỔNG QUAN VỀ RONG NÂU ............................................................. 7
1.1.1. Giới thiệu về rong biển ...................................................................... 7
1.1.2. Giới thiệu về rong nâu ..................................................................... 12
1.1.2.1. Phân loại và phân bố rong nâu trên thế giới ............................... 12
1.1.2.2. Phân loại và phân bố rong nâu ở Việt Nam................................. 12
1.1.3. Thành phần hóa học của rong Nâu .................................................. 15
1.1.3.1. Polysaccharide ............................................................................. 15
1.1.3.2. Một số hợp chất khác ................................................................... 16
1.2. TỔNG QUAN VỀ FUCOIDAN ........................................................... 17
1.2.1. Giới thiệu chung về Fucoidan ......................................................... 17
1.2.2. Thành phần hóa học của Fucoidan trong một số lồi rong nâu ...... 17
1.2.3. Cấu trúc hóa học của Fucoidan ....................................................... 19
1.2.4. Tính chất hóa lý của Fucoidan ........................................................ 24
1.2.5. Hoạt tính sinh học và ứng dụng của Fucoidan ................................ 25
1.2.5.1. oạt t nh chống

ng t máu và chống hu ết khối...................... 25

1.2.5.2. oạt t nh chống virus ................................................................... 26
1.2.5.3. oạt t nh kháng u và iều hòa miễn dịch .................................... 26
1.2.5.4. oạt t nh chống ox hóa .............................................................. 27
1.2.5.5. Giảm lipid máu ............................................................................. 27
1.2.5.6. Kháng viêm ................................................................................... 27
1.2.5.7. Chống lại các bệnh về gan ........................................................... 28
1.2.5.8. oạt t nh kháng khuẩn ................................................................. 28

Luan van


2

1.2.5. . ác d ng giảm l ợng

ng hu ết trong máu. ............................ 28

1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI................. 29
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .................................................. 29
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam................................................... 32
CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ
THỰC NGHIỆM ............................................................................................. 40
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .............................................................. 40
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................... 40
2.2.1. Phương pháp chiết tách và phân đoạn Fucoidan............................. 40
2.2.1.1. Ph ơng pháp chiết tách Fucoidan từ rong nâu ........................... 40
2.2.1.2. Ph ơng pháp phân oạn Fucoidan .............................................. 40
2.2.2. Phương pháp phân tích cấu trúc của Fucoidan ............................... 41

2.2.2.1. Ph ơng pháp xác ịnh hàm l ợng tổng carboh drate ................ 41
2.2.2.2. Ph ơng pháp xác ịnh thành phần monosaccharide ................... 41
2.2.2.3. Ph ơng pháp xác ịnh hàm l ợng sulfate ................................... 42
2.2.2.4. Ph ơng pháp xác ịnh hàm l ợng uronic axit ............................ 42
2.2.2.5. Ph ơng pháp phổ hồng ngoại IR ................................................. 42
2.2.2.6. Ph ơng pháp phổ cộng h ởng từ hạt nhân NMR ........................ 42
2.2.2.7. Ph ơng pháp phổ MS ................................................................... 45
2.3. THỰC NGHIỆM .................................................................................. 47
2.3.1. Chiết tách và phân đoạn tinh chế Fucoidan từ rong nâu ................. 47
2.3.2. Phân tích hàm lượng tổng carbohydrate.......................................... 48
2.3.3. Phân tích thành phần monosaccharide ............................................ 48
2.3.4. Phân tích hàm lượng sulfate ............................................................ 49

Luan van


3

2.3.5. Phân tích hàm lượng uronic axit ..................................................... 49
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................. 50
3.1. CHIẾT TÁCH VÀ PHÂN LẬP FUCOIDAN TỪ RONG NÂU ........ 50
3.2. PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC ........................................... 53
3.2.1. Xây dựng đường chuẩn ................................................................... 53
3.2.2. Phân tích thành phần hóa học của Fucoidan ................................... 54
3.2.3. Tách phân đoạn và thành phần hóa học các phân đoạn Fucoidan .. 58
3.3. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA POLYSACCHARIDE SULFATE ..... 64
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................. 80
4.1. KẾT LUẬN ........................................................................................... 80
4.2. KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 82

Luan van


4

MỞ ĐẦU
Theo các tài liệu thống kê, Việt Nam được quốc tế cơng nhận là một
trong 25 quốc gia có tính đa dạng sinh học cao nhất thế giới với dự tính có thể
có tới 20.000-30.000 lồi thực vật. Việt Nam được xếp thứ 16 về mức độ đa
dạng sinh học (chiếm 6,5% số lồi có trên thế giới). Với nhiều kiểu rừng,
đầm lầy, sông suối, biển… Nằm ở trung tâm Đơng Nam Á, Việt Nam có tổng
chiều dài bờ biển khoảng 3260 km làm ranh giới phía tây của biển Đơng, với
diện tích mặt nước rộng hơn 1.000.000 km2 là một trong những biển quan
trọng nhất của thế giới, có nguồn rong biển đa dạng và phong phú[1,2,3].
Theo các kết quả nghiên cứu thì hiện nay Việt Nam đã phát hiện gần
1000 lồi rong biển, trong đó có khoảng 143 lồi rong nâu (Phaeophyta) là
nhóm rong có kích thước cá thể rất lớn, dài và có sinh lượng lớn. Vì vậy,
rong nâu được coi là nguồn ngun liệu vơ cùng quý giá của hiện tại và trong
tương lai cho nông nghiệp, công nghiệp sản xuất dược liệu, thực phẩm chức
năng và m phẩm. Trong các ngành công nghiệp sản xuất dược liệu, rong nâu
được sử dụng làm nguồn nguyên liệu chính để chiết tách các hợp chất có hoạt
tính sinh học như polysaccharide bao gồm Fucoidan, laminaran, alginate và
hợp chất khác như phlorotannin, mannitol,… với khả năng ứng dụng hết sức
rộng lớn [4,5,6].
Trong số đó, Fucoidan là hợp chất được đặc biệt quan tâm nghiên cứu.
Fucoidan là tên gọi chung cho các polysaccharide sulfate có trong thành phần
của rong nâu. Từ hơn 100 năm qua kể từ lần đầu tiên Fucoidan được phát hiện
trong thành phần của rong nâu bởi Kylin và cộng sự vào năm 1913, cho tới
nay Fucoidan vẫn đang là hợp chất đặc biệt thu hút được sự quan tâm nghiên

cứu của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới nhờ sự đa dạng về cấu trúc cũng
như phổ rộng các hoạt tính sinh học như: kháng ung thư, kháng viêm, chống
đông máu, kháng virut, chống tạo mạch (antiangiogenic), chống oxy hóa, điều
hịa miễn dịch, [6].... Chính vì vậy, Fucoidan đã trở thành một nguồn dược
liệu đầy tiềm năng cho các ứng dụng làm thực phẩm chức năng, m phẩm,
thực phẩm bổ dưỡng và thuốc.

Luan van


5

Fucoidan rong nâu là một polymer dị thể có cấu trúc rất phức tạp bởi
tính đa dạng về thành phần đường đơn, khả năng phân nhánh cũng như các vị
trí nhóm sulfate trên các gốc đường biến đổi khơng theo quy luật. Thành phần
của nó bao gồm nhiều loại đường, chủ yếu là fucose và một số các gốc đường
khác như galactose, glucose, mannose, xylose..., bên cạnh đó trong một số
trường hợp cịn phát hiện thấy sự có mặt của các nhóm uronic axit và acetyl.
Ngồi ra, các nghiên cứu trước đây còn chỉ ra rằng sự biến đổi về cấu trúc của
Fucoidan phụ thuộc vào loài rong, mùa vụ thu hoạch, vùng địa lý thu mẫu
cũng như các k thuật chiết tách.
Việt Nam có nguồn tài nguyên rong nâu rất đa dạng và phong phú với
hơn 100 loài đã được phát hiện gồm nhiều chi rong khác nhau, trong đó riêng
chi Sargassum chiếm khoảng hơn 60 lồi, ước tính đạt tới 10.000 tấn rong
khô/năm [4,5]. Đây được coi là nguồn tiềm năng rất lớn cho các nghiên cứu
về Fucoidan theo hướng phát triển thành các sản phẩm có giá trị cao ứng dụng
trong lĩnh vực y dược. Fucoidan đã được nghiên cứu ở Việt Nam trong hơn
một thập kỷ qua, các kết quả mà các nhà khoa học trong nước thu được là rất
có ý nghĩa, bước đầu đã đưa được sản phẩm Fucoidan từ rong nâu Việt Nam
vào phục vụ cuộc sống... Tuy nhiên, các nghiên cứu về cấu trúc và hoạt tính

sinh học của Fucoidan từ rong nâu nói chung và chi rong Sargassum nói riêng
ở Việt Nam vẫn cịn rất ít, theo các tài liệu tham khảo cho thấy tại Việt Nam
chưa có cơng trình nào nghiên cứu về polysaccharide sulfate được phân lập
từ loài rong Sargassum microcystum. Trong khi đó, đây là một trong số các
lồi rong tương đối phổ biến và có trữ lượng tự nhiên lớn so với một số loài
rong khác trong cùng chi Sargassum, có khả năng khai thác để sử dụng làm
nguyên liệu cho việc sản xuất Fucoidan vào mục đích làm thực phẩm chức
năng hoặc làm thuốc. Vì vậy, thực hiện đề tài “Xác định thành phần hóa
học và đặc điểm cấu trúc của Polysaccharide Sulfate được phân lập từ
rong nâu Sargassum microcystum” là cần thiết nhằm đóng góp thêm các
nghiên cứu về Fucoidan từ rong nâu ở Việt Nam theo hướng phát triển các
hoạt chất mới cũng như khả năng ứng dụng hiệu quả Fucoidan trong lĩnh vực
y dược.

Luan van


6

Mục tiêu của đề tài:
- Nghiên cứu chiết tách và phân đoạn Fucoidan từ rong nâu Sargassum
microcystum Việt Nam.
- Phân tích thành phần hóa học mẫu Fucoidan thơ sau khi được chiết tách
và các phân đoạn sau khi được tách bằng phương pháp sắc kí trao đổi
ion.
- Phân tích một số đặc điểm cấu trúc của phân đoạn Fucoidan đại diện
thu nhận được.
Để đạt được mục tiêu đề ra, nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:
- Thu thập rong nâu Sargassum microcystum tại một số nơi ở vùng biển
Nha Trang.

- Tách chiết và phân đoạn Fucoidan từ rong nâu thu được.
- Phân tích thành phần hóa học của Fucoidan và các phân đoạn của chúng.
- Xác định các đặc trưng cấu trúc của phân đoạn Fucoidan có đặc điểm
quan tâm.

Luan van


7

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ RONG NÂU
1.1.1. Giới thiệu về rong biển
Rong biển là một nhóm thực vật thủy sinh bậc thấp, có kích thước và
hình dạng rất phong phú. Chúng còn được gọi là seaweed, marine algae hay
marine plant. Rong biển sống thành quần thể ở biển hoặc vùng nước lợ ven
biển, mọc trên các rạn san hơ hoặc trên các vách đá, hoặc có thể mọc dưới
tầng nước sâu với điều kiện có ánh sáng mặt trời chiếu tới để quang hợp. Rất
đặc biệt so với nhóm thực vật bậc cao, tồn bộ cơ thể của rong có chung một
chức năng tự dưỡng, có khả năng quang hợp, hơ hấp, trao đổi khí và hấp thụ
chất dinh dưỡng từ mơi trường. Do có sinh khối lớn nên rong biển đã tạo ra
nguồn vật chất dồi dào cho hệ sinh thái biển và lượng lớn oxygen cho sự hô
hấp của con người và động vật trên cạn.
Sản lượng rong biển hàng năm cuả thế giới ước tính đạt khoảng 15
triệu tấn và dự tính khoảng 22 triệu tấn vào năm 2020[5].
Thành phần Alga alkane mannitol có trong rong biển là loại đường có
hàm lượng calo thấp, bổ máu, giúp tiêu hoá nhanh và loại bỏ nhanh các các
chất cặn bã có trong cơ thể. Dưới góc độ y học, rong biển là một thực phẩm
dưỡng sinh tốt, thường được dùng phối hợp trong thực đơn của người bị béo
phì, người đái tháo đường, làm thực phẩm cho người bị tăng huyết áp nhờ khả

năng chống vón tiểu cầu. Gần đây nhiều nhà khoa học Nhật Bản cho rằng
rong biển có khả năng chống phóng xạ và thải độc. Rong biển ở Nhật Bản
được biết đến như là một thực phẩm giúp con người có thể trường thọ.
Hiện nay đã có nhiều cơng trình nghiên cứu phát hiện loài mới bổ sung
vào tổng số loài rong biển phân bố trên toàn thế giới. Trong số các ngành
rong lục, rong nâu, rong đỏ và rong lam thì rong nâu là ngành rong có trữ
lượng lớn nhất và phân bố đa dạng nhất với hơn 1800 loài đã được phân loại.
Tại các vùng biển ở Việt Nam, tổng số lồi rong biển ước tính khoảng
1.000 lồi, trong đó có khoảng 639 lồi có trữ lượng lớn với 151 loài thuộc
ngành rong lục (Chlorophyta), 143 loài thuộc ngành rong nâu (Phaeophyta),

Luan van


8

269 loài thuộc ngành rong đỏ (Rhodophyta) và 76 loài thuộc ngành rong lam
(Cyanophyta) [6]. Trong tất cả các loài này, 310 loài phân bố ở vùng ven biển
các tỉnh phía Bắc và 484 lồi hiện diện ở các tỉnh phía Nam, 156 lồi phân bố
ở cả hai vùng [3,4,5].
 Thành phần hóa học có trong rong biển
Tùy thuộc vào loài rong, điều kiện sống, sinh trưởng và phát triển của
rong mà hàm lượng của các chất có trong rong biển khác nhau. Theo kết quả
phân tích ở các lồi rong đã được nghiên cứu, thành phần trong rong biển
gồm có : nước chiếm 80 – 90 %, protein chiếm khoảng 5 – 20,5% trọng
lượng khơ, 17 loại axít amin, trong đó có mặt tất cả các amino axit thiết yếu,
hàm lượng lipid trong rong chiếm từ 0,2 – 0,6%, các loại sắc tố : sắc tố màu
nâu (fucoxanhthin), các sắc tố xanthophyll khác là violaxanthin,
antheraxanthin, neoxanthin, diainoxanthin và diatoxanhthin, chất khoáng, các
nguyên tố đa lượng ( K, Na, Mg, S, P,…) và đặc biệt là các nguyên tố vi

lượng ( Sr, Fe, Cu, Zn, Mn, Mo,…). Có nhiều quan điểm khác nhau về cách
phân loại rong biển. 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 nhiều ngành
khác nhau. Trong đó, ba ngành rong chính có giá trị kinh tế cao
Ngành rong lục (Chlorophyta): 900 loài
Ngành rong nâu (Phaeophyta): 1800 loài
Ngành rong đỏ (Rhodophyta): 4000 lồi

Hình 1.1. Biểu đồ so sánh các ngành rong trên Thế giới [7].
Trong số các ngành rong trên loài rong biển màu nâu có khá nhiều hợp
chất, các axit amin và khống chất. Thành phần hóa học quan trọng của rong
nâu là các glucid, chúng được chia thành 2 nhóm : monosaccharide và

Luan van


9

polysaccharide. Nhóm monosaccharide gồm các đường đơn như : mannitol,
fucose, galactose, mannose, xylose,….trong đó quan trọng nhất là mannitol.
Chúng được sử dụng nhiều trong dược phẩm, trong công nghiệp để làm
nguyên liệu tổng hợp một số hợp chất hữu cơ, làm thuốc nổ, diêm và trong
công nghiệp thực phẩm đặc biệt là trong công nghiệp bánh kẹo để sản xuất
các loại bánh gato có độ ngọt cao nhưng đảm bảo độ mềm và xốp của bánh .
Nhóm polysaccharides gồm có : Fucoidan, laminaran, alginate, agar và
carrageenan. Trong đó, hợp chất Fucoidan được đặc biệt chú ý nhiều hơn cả
do chúng sở hữu nhiều hoạt tính sinh học thú vị với tiềm năng lớn trở thành
nguồn dược liệu quý .
+ Fucoidan có khả năng tăng cường miễn dịch, chống đơng tụ máu,
chống viêm nhiễm, kháng virus, điều trị rối loạn đường huyết và hỗ trợ trong

điều trị ung thư [7,8,9].
+ Laminaran đóng vai trị như chất dự trữ trong rong nâu. Laminaran là
chất tạo hệ miễn dịch ở động vật có vú, laminaran sulfate hóa đã được chứng
minh là có đặc tính giống heparin… Laminaran có hoạt tính chống đơng tụ
máu và chống ung thư [7,8,9].
+ Agar và alginate được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm
làm chất ổn định trong bánh kẹo, kem, nước ngọt hay làm chất làm đông đặc
và tạo gel trong sản xuất thịt đông lạnh; trong công nghệ sinh học được dùng
làm môi trường ni cấy, trong y học dùng làm vải băng bó vết thương truyền
thống, lấy dấu răng, pha thuốc, pha huyết thanh, trong một số công thức
chống chảy máu dạ dày, trong việc cấy ghép tế bào, tác động vào các tế bào
sản xuất insulin để điều trị bệnh tiểu đường loại 1.
+ Carrageenan là một ionic polysaccharide, mạch thẳng được sulfate
hóa, chúng mang đầy đủ tính chất đặc trưng của polysaccharide. Carrageenan
là polysaccharide có khả năng tạo gel và làm đặc dung dịch, chúng tồn tại
trong một số loài rong đỏ thuộc họ Rhodophyceae. Hiện nay, carrageenan
thường được chiết từ một số loài rong như Gigartina, Chondrus, Iridea,
Eucheuma. Carrageenan tách chiết từ các lồi rong khác nhau có thành phần
hóa học, đặc điểm cấu trúc cũng như khả năng tạo gel khác nhau.

Luan van


10

Ngồi ra, rong biển cịn được sử dụng để làm thức ăn cho nuôi tôm,
thức ăn gia súc, được dùng trong công nghiệp dệt, nhuộm, mực in, sơn, hàn
điện, lọc và hấp thụ các hợp chất, công nghiệp giấy, trong k thuật nuôi cấy vi
sinh. Rong biển cũng là nguồn nguyên liệu cho công nghiệp nước giải khát,
đồ hộp, socola, m phẩm cao cấp. Rong biển cũng được sử dụng chữa trị ung

thư theo các bài thuốc gia truyền dưới dạng dùng kết hợp với các thuốc khác.
Polyphenol trong rong nâu cũng được dùng làm trà chống lão hóa. Năm 2007,
tại M đã có quy trình sản xuất biodiesel từ rong biển. Thực tế cịn cho thấy
rong biển có tiềm năng sử dụng trong xử lý nước thải. Một số lồi rong biển
có khả năng hấp thụ các ion kim loại nặng như : Zn và Cd từ nước bị ô nhiễm.
Do khả năng hấp thụ cao mà một số vi lượng có trong rong khá cao nên rong
được dùng làm thức ăn bổ sung để phòng bệnh thiếu một số chất như sắt,
iod…

Luan van


11

Bảng 1.1. Thành phần hoá học (%) của một số loài rong biển [8].
Laminaria Alariaes Palmaria Porpha Porphyra
Ascophyl digitata culenta palmata sp.
yezoensis
m
nodosum

Ulva
sp.

Ngành
rong

Nâu

Nâu

Nâu

Đỏ

Đỏ

Đỏ

Lục

Nước

70 - 85

73 - 90

73 - 86

79 - 88

86

70

78

Tro

15 - 25

10 - 25

14 - 27

15 - 30

8 - 16

7,8

13 - 22

Alginic
axít

15 - 30

20 - 45

21 - 42

0

0

0

0

Xylan

0

0

0

29 - 45

0

0

0

Laminara
n

0 - 10

0 - 18

0 - 34

0

0

0

0

Mannitol

5 - 10

4 - 16

4 - 13

0

0

0

0

Fucoidan

4 - 10

2-4

nd

0

0

0

0

Floridosi
d

0

0

0

2 - 20

nd

nd

0

Protein

5 - 10

8 - 15

9 - 18

8 - 25

33 - 47

43,6

15 - 25

Chất béo

2-7

1-2

1-2

0,3 - 0,8

0,7

2,1

0,6 - 0,7

Tannin

2 - 10

0,1

0,5 - 6,0

nd

nd

nd

nd

Kali

2-3

1,3 - 3,8

nd

7-9

3,3

2,4

0,7

Natri

3-4

0,9 - 2,2

nd

2,0 - 2,5

Nd

0,6

3,3

Magie

0,5 - 0,9

0,5 - 0,8

nd

0,4 - 0,5

2,0

nd

nd

0,05

0,01 0,1

0,0005

nd

nd

Iod

0,01 - 0,1 0,3 - 1,1

Nd : Không phát hiện thấy

Luan van


12

1.1.2. Giới thiệu về rong nâu
Rong nâu là nhóm rong có kích thước lớn (macroalgae), chủ yếu gồm 4
chi Sargassum, chi Turbinaria, chi Dictyota, chi Padina, sản lượng tự nhiên
cao nhất so với các nhóm rong biển khác. Đặc biệt chi rong Sargassum, chúng
hình thành các thảm rong biển rộng từ vài hecta cho đến cả vài chục hecta,
các chi còn lại mật độ vừa phải, chúng mọc trên các bãi triều và rạn ngầm có
nền đáy đá hoặc san hô. Chúng phân bố rộng, chiếm ưu thế ở các bãi triều ven
biển ở vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới. Đặc biệt, những vùng có nền đáy
cứng, nước trong, sóng mạnh, những bãi triều có độ dốc 5-25% rong phát
triển tốt nhất [1,2,3,4,5].
1.1.2.1. Phân loại và phân bố rong nâu trên thế giới

Việc phân loại tùy thuộc vào thành phần cấu tạo, đặc điểm hình thái,
đặc điểm sinh sản, giải phẫu, sinh lý sinh hố, phơi sinh học...người ta chia
rong thành một số ngành riêng biệt. Con số các ngành rong hiện nay vẫn chưa
thống nhất tùy theo các tác giả khác nhau.
Rong nâu (Phaeophyta) phân bố nhiều nhất ở Nhật Bản, tiếp theo là
Canada, Việt Nam, Hàn Quốc, Alaska, Ai-len, M , Pháp, Ấn Độ, kế tiếp là
Chi Lê, Argentina, Brazil, Hawaii, Malaysia, Mexico, Myanmar, Bồ Đào
Nha. Trong đó bộ Fucales, đối tượng phổ biến và kinh tế nhất của rong nâu
đại diện là họ Sargassaceae với hai giống Sargassum và Turbinaria phân bố
chủ yếu ở vùng cận nhiệt đới. Sản lượng rong nâu lớn nhất thế giới tập trung
tại Trung Quốc với trên 667.000 tấn khô, tập trung vào 3 chi Laminaria,
Udaria, Ascophyllum. Hàn Quốc khoảng 96.000 tấn với 3 chi Udaria,
Hizakia, Laminaria. Nhật Bản khoảng 51.000 tấn Laminaria, Udaria,
Cladosiphon, Na Uy khoảng 40.000 tấn, Chile khoảng 27.000 tấn.
1.1.2.2. Phân loại và phân bố rong nâu ở Việt Nam
Có bờ biển dài 3260km với diện tích mặt nước khoảng 1 triệu km2, Việt
Nam rất thích hợp cho việc phát triển ngành rong biển, đặc biệt là vùng miền
Trung có bờ biển đá và dải biến thiên nhiệt độ hẹp[11,12].

Luan van


13

Đối với rong nâu Việt Nam, các tác giả trong nước và nước ngoài đã
nghiên cứu tương đối đầy đủ về mặt phân loại. Việc phân loại được thực hiện
theo phương pháp hình thái so sánh, trong đó các tiêu chí phân loại là đặc
điểm của cơ quan sinh sản vì đây là cơ quan ít biến đổi theo các điều kiện sinh
thái, được sử dụng phổ biến ở Việt Nam và trên thế giới.
Hiện nay, một số chi rong nâu được thống kê bao gồm: Chi Dictyota 14

loài, chi Padina 5 loài, chi Turbinaria 5 loài, chi Sargassum 68 lồi trong đó
ở Khánh Hịa hiện nay khảo sát có 39 lồi [11,12].
Năm 2013, theo cơng bố của Nguyễn Văn Tú, Lê Như Hậu và cộng sự
đã có tổng số 827 lồi được cơng bố, trong đó chi rong nâu Chlorophyta (180
loài). So với các nước Philippin, Đài Loan, Thái Lan hay Malaysia, rong biển
Việt Nam rất đa dạng về số lượng loài [12].
Nguồn lợi rong nâu được tập trung phân bố trên 4 khu vực ven biển
Khánh Hòa theo trình tự từ Bắc đến Nam (Hình 1.1)
+ Khu vực 1: Vịnh Vân Phong (Hịn Bịp, Hịn Ĩ, Hịn Dút, Cù Meo,
Rạn Trào, Rạn Tướng, Mũi Dù, Mũi Đá Son, Sủng Rong, Lạch Cổ Cò, Sủng
Ké..).
+ Khu vực 2: ven biển xã Ninh Thuỷ, xã Ninh Phước, xã Ninh Vân,
Đầm Nha Phu (Bãi Đá lát, M Giang, Hịn khơ, Bãi Đá nọc, Bãi Cây Tra, Bãi
Cỏ, Bãi Cây Bàn, Bãi Vũng Tàu, Hòn Thị, Đảo Khỉ... và vài bãi cạn ngầm Bãi
Cỏ - Thị xã Ninh Hòa.
+ Khu vực 3: Vịnh Nha Trang (Mũi Kê Gà, Bãi tiên Đường Đệ, Hòn
Chồng, khu vực Hòn Đỏ, Hòn Rùa, Đảo Hòn Tre - Mũi Nam Bãi Trủ, Bãi
Rạn, Bãi Ngéo, Hòn Một, Hịn Mun, Bãi rạn ngầm Lớn, Mũi Cá sấu Trí
Ngun, Sơng Lơ, Mũi Cầu.
+ Khu vực 4: Đảo Bình Ba, xã Cam Lập ( dọc theo bờ Đông bán đảo
Cam Lập, từ mũi Sốp đến mũi Cà Tiên) – Thành phố Cam Ranh.

Luan van


14

Hình 1.2. Bản đồ vị trí khu vực điều tra phân bố một số chi rong nâu tỉnh
Khánh Hòa [4].

Luan van


15

1.1.3. Thành phần hóa học của rong Nâu
1.1.3.1. Polysaccharide
Polysaccharide là thành phần chính và có nhiều ứng dụng quan trọng
nhất trong rong nâu, bao gồm Fucoidan, alginate, laminaran và dẫn xuất của
chúng. Một số thành phần khác như porphyran, axít alginic và ascophyllan
đã được tìm thấy ở một số lồi rong nâu [8,9,10]. Ascophyllan đã được tách
chiết từ rong nâu Ascophyllum nodosum ức chế sự phát triển và tiêu diệt tế
bào ung thư.
*Fucoidan là một anion polysaccharide sulfate hóa dị thể nằm trong
thành tế bào của rong nâu, hợp chất này được Kylin mô tả đầu tiên vào năm
1913 từ loài rong nâu Laminaria digitata. Thành phần cấu tạo rất phức tạp,
trong đó fucose chiếm từ 18,6% đến 60%, sulfate chiếm từ 17,7% đến 32,9%,
ngồi ra cịn có mặt các thành phần đường khác như galactose, glucose,
mannose, xylose, rhamnose ,..và uronic axit.
*Alginate: Thành phần hóa học của alginate gồm 2 thành phần chính là
axít β-D-mannuronic (M) và axít α-L-guluronic axit (G) liên kết với nhau bởi
liên kết (1→4) glycoside. Axít β-D-mannuronic (M) và axít α-L-guluronic
axit (G) có cấu hình khác nhau. Chính sự khác nhau về mạch cấu trúc này nên
hai uronic thể hiện các tính chất hóa học, sinh học khác nhau [8,9].
*Laminaran là một polysaccharide tạo thành từ glucose, có tên thường
gọi là laminarin, tên gọi theo danh pháp quốc tế là : 1,3 – β – D – glucan.
Laminaran là một polysaccharide dự trữ của rong nâu, hàm lượng từ 1 – 15%
trọng lượng rong khô tùy thuộc vào từng loại rong, vị trí địa lý và mơi trường
sinh sống của từng loại rong. Laminaran được hình thành từ các gốc D-glucan
kết hợp với nhau bằng các liên kết β-(1→3) và một ít liên kết β-(1→6), gốc

đường cuối mạch của một số phân tử có thể có các gốc mannitol hay vẫn là
glucose. Các gốc laminaran từ các lồi rong khác nhau thì khác nhau rõ rệt về
tỉ lệ của các liên kết β-(1→3) và liên kết β-(1→6) cũng như cách thức nối của
các liên kết này trong chuỗi glucan[8,9].

Luan van


16

1.1.3.2. Một số hợp chất khác
*Hợp chất phenolic : Hợp chất phenolic là các hợp chất chuyển hóa
thứ cấp của thành phần hóa học rong nâu, là hợp chất chứa các nhóm - OH
gắn trực tiếp vào nhân bezen, bao gồm các hợp chất flavonoid, lignnin, tannin
và phlorotannin. Các hợp chất này có nhiều hoạt tính khác nhau.
*Hợp chất Carotenoid : Carotenoid là các hợp chất màu tự nhiên
được tìm thấy ở nhiều loài thực vật và động vật. Trong thành phần hóa học
của rong nâu có chứa các hợp chất catatonic bao gồm lutein, zeaxanthin và
fucoxanthin. Rong nâu được coi là giàu có hợp chất chuyển hóa thứ cấp đặc
biệt như carotenoid có nhiều hoạt tính sinh học như hoạt tính chống oxi hóa,
chống ung thư, chống viêm và chống virus. Các hợp chất a-carotene, bcarotene, chlorophyll a và phaeophytin a đều có những hoạt tính sinh học vơ
cùng quý giá.
*Hợp chất Terpenoid: Một số terpenoid được tách từ rong nâu
Sargassum fallax, sargaquinone, axít sargaquinoic, axít sargahydroquinoic,
axít fallachromonoic, fallahydroquinone, fallaquinone, sargachromenol . Các
hợp chất này có họat tính chống oxi hóa và ngăn ngừa ung thư. Các hợp chất
atomarianone A , và atomarianone B đã được tách từ Taonia atomania có
hoạt tính gây độc tế bào ung thư.
Hợp chất diterpenoid tách từ rong nâu Cystoseira mediterranea như
taondiol , isoepitaondiol , stypodiol , stypoldione và sargaol , các hợp chất này

có hoạt tính chống oxi hóa và chống ung thư. Hợp chất 2β,3α-epitaondiol,
flabellinol đã được tách từ rong nâu Styporodium flabelliforme có hoạt tính
gây một số tế bào ung thư.
Ngồi các hợp chất được nêu trên đây, một số nhà khoa học còn tiến
hành nghiên cứu cấu trúc và hoạt tính sinh học của protein được nghiên cứu
tách chiết từ một số loài rong nâu. Các aminoaxit đã được nghiên cứu nhiều
gồm : Deoxylapachol a 1,4 - Naphthoquinone và dẫn xuất đã được tách từ
rong nâu Landsburgia quercifolia hay Sargachromanol E tách từ rong
Sargassum siliquastrum, các hợp chất này có khả năng gây độc tế bào ung
thư. Hợp chất ergosterol tách từ rong nâu Lyengaria stellata, Fucosterol tách

Luan van


17

từ rong nâu Pelvetia siliquosa, Cystoseira foeniculacea và Sargassum
angustifolium. Các hợp chất axít α-linolenic, axít γ-linolenic và axít
docosahexaenoic ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư.
1.2. TỔNG QUAN VỀ FUCOIDAN
1.2.1. Giới thiệu chung về Fucoidan
Fucoidan là một anion polysaccharide sulfate hóa nằm trong thành tế
bào của rong nâu, hợp chất này được phân lập và mô tả lần đầu tiên bởi
Kylin vào năm 1913 [6], khi đó nó được đặt tên là “fucoidin” theo tên gọi
của gốc đường fucose là thành phần chính cấu tạo nên polysaccharide này.
Các polysaccharide như vậy trên thực tế chỉ có mặt trong ngành Da gai, cụ
thể là cầu gai và hải sâm. Ngược lại, thành phần và cấu trúc của các
polysaccharide rong nâu phức tạp hơn nhiều. Ngồi hai thành phần chính là
fucose và sulfate, trong phân tử của Fucoidan cịn có thể chứa thêm các
đường đơn khác như: galactose, xylose, mannose, glucuronic axít , đồng thời

có thể bị acetyl hóa một phần. Nhờ sự đa dạng về thành phần và cấu trúc mà
Fucoidan sở hữu nhiều hoạt tính sinh học thú vị như: kháng đông tụ máu,
kháng huyết khối, kháng virut, chống kết dính tế bào, chống tạo mạch
(antiangiogenic), kháng viêm, kháng u, kháng bổ thể (anticomplementary),
điều biến hệ miễn dịch, v.v... Chính vì vậy, Fucoidan đã trở thành đối tượng
thu hút được nhiều sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế
giới với tiềm năng ứng dụng rất lớn trong các lĩnh vực như thực phẩm chức
năng, thực phẩm bổ dưỡng và dược liệu.
1.2.2. Thành phần hóa học của Fucoidan trong một số loài rong
nâu
Lần đầu tiên thành phần của Fucoidan trong dịch chiết nước được xác
định là một polysaccharide có chứa L-fucose và D-xylose, trong khi đó Dgalactose và uronic axit được xem như là tạp chất [8].
Theo Percival và Ross thì thành phần Fucoidan trong dịch chiết nước
nóng của các lồi rong Fucus vesiculosus, Fucus spiralis and Himanthalia
lorea là 38% ester sulfate, 56,7% fucose, 4% galactose, 1,5% xylose, 3%

Luan van


18

uronic axit và 8% khống [13,14]. Fucoidan chiết từ lồi rong khác nhau thì
có tỉ lệ fucose/galactose cũng khác nhau [13,14]. Cụ thể như sau Fucoidan từ
loài rong A. nodosum có tỉ lệ fucose: galactose là 8:1 [14], trong khi Fucoidan
chiết từ rong Macrocystis pyrifera có tỉ lệ fucose:galactose = 18:1 [13,14].
Ngoài ra, các thành phần đường khác (như xylose) cũng được xác nhận là
thành phần của Fucoidan . Thành phần của Fucoidan từ rong F. vesiculosus là
44.1% fucose, 26.3% sulfate, 31.1% tro và một lượng nhỏ amino-glucose
[13,14]. Do vậy, thành phần của Fucoidan có thể biến đổi theo các loài rong
(bảng 1.2) và phương pháp chiết khác nhau.

Bảng 1.2. Thành phần hóa học của một số Fucoidan [7].
Thành phần hóa học

Rong nâu
F. vesiculosus

Fucose/sulfate (1/1.20)

F. evanescens

Fucose/sulfate/acetate (1/1.23/0.36)

F. distichus

Fucose/sulfate/acetate (1/1.21/0.08)

F. serratus L.

Fucose/sulfate/acetate (1/1/0.1)

Lessonia vadosa

Fucose/sulfate (1/1.12)

Macrocytis pyrifera

Fucose/galactose (18/1), sulfate

Pelvetia wrightii

Fucose/galactose (10/1), sulfate

Undariapinnatifida

Fucose/galactose (1/1.1), sulfate (10.4 %)

(Mekabu)
Ascophyllum nodosum

Fucose/xylose/GlcA (4.9/1/1.1), sulfate
(12%)

Himanthalia lorea

Fucose/xylose/GlcA (2.2/1.0/2.2), sulfate
(13%)

và Bifurcaria bifurcate
Padina pavonia

Fucose/xylose/mannose/glucose/galactose

Luan van