Nghiên cứu cấu trúc và khảo sát hoạt tính sinh học của fucoidan và alginate từ hai loài rong nâu Sargassum henslowianum và Sargassum swartzii của Việt Nam

1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Polysaccharide là các polymer sinh học tìm thấy trong tự nhiên trên cả thực
vật và Ďộng vật, cả trên cạn và dưới nước, trong Ďó rong biển Ďược xem là một
nguồn cung cấp polysaccharide rất phong phú và Ďa dạng. Trong phân tử của
polysaccharide từ rong biển thường có chứa các nhóm chức như carboxyl, sulfate
hoặc amino nên phân tử của chúng mang Ďiện và Ďược gọi là các ionic
polysaccharide. Nhiều ionic polysaccharide từ rong biển như fucoidan, alginate hay
carrageenan có hoạt tính sinh học quí báu như chống ung thư, chống HIV, chống
Ďông máu hay có các tính chất lý thú như khả năng tồn tại ở trạng thái gel trong môi
trường nước. Chính vì vậy mà chúng Ďược sử dụng nhiều trong công nghiệp dược
phẩm, hóa mỹ phẩm và thực phẩm [24].
Trên thế giới có khoảng 6.000 loài rong biển Ďã Ďược xác Ďịnh và chia làm
03 ngành rong chính dựa trên sắc tố của chúng là rong lục (Chlorophytes), rong nâu
(Pheophytes) và rong Ďỏ (Rhodophytes). Bên cạnh khả năng cung cấp các hợp chất
có hoạt tính sinh học quý báu như các polymer sinh học (fucoidan, laminaran,
alginate), rong biển còn cung cấp các chất chuyển hóa thứ cấp như alkaloid,
phlorotannin, acetogenin và terpene [19].
Hoạt tính sinh học của ionic polysaccharide phụ thuộc nhiều vào trọng lượng
phân tử, sự phân bố trọng lượng phân tử, cấu trúc và thành phần hóa học, Ďặc biệt
phụ thuộc vào vị trí và hàm lượng của các nhóm chức trong phân tử của chúng [45].
Các ionic polysaccharide có khả năng tạo thành các dạng cấu trúc khác nhau. Từ
một monosaccharide có thể tạo nên nhiều loại polysaccharide bởi các kiểu liên kết
glycoside khác nhau dẫn tới tính chất của các polysaccharide khác nhau và tạo
nhiều hoạt tính sinh học, ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Ví dụ, cellulose và
amylose là 2 loại polysaccharide Ďều tạo thành từ D-glucose, nhưng kiểu liên kết
của chúng khác nhau nên dẫn tới tính chất của chúng khác nhau, cellulose không tan
trong nước, nhưng amylose lại tan tốt trong nước. Curdlan có cấu trúc không gian là
chuỗi xoắn 3, không có hoạt tính sinh học, nhưng khi bị sulfate hóa thành curdlan
sulfate lại có hoạt tính chống HIV và cấu trúc không gian của nó là dạng sợi [141].

Như vậy, cấu trúc hóa học và cấu trúc không gian Ďều ảnh hưởng Ďến tính chất và
hoạt tính sinh học của polysaccharide [92].
Hoạt tính sinh học của polysaccharide còn phụ thuộc vào nguồn gốc Ďịa lý
của rong biển. Cùng một loại rong biển nhưng thu thập ở các vị trí Ďịa lý khác nhau sẽ
cho các polysaccharide có các tính chất và hoạt tính sinh học khác nhau [113].
So với các nước vùng Đông Nam Á, Việt Nam với tổng chiều dài bờ biển
hơn 3.600km làm ranh giới phía tây của biển Đông có diện tích trên 3,5 triệu km
2
, là
một trong những biển quan trọng của thế giới, có nguồn rong biển Ďa dạng và phong

2
phú, có khả năng cung cấp các ionic polysaccharide với nhiều hoạt tính sinh học
Ďáng quan tâm [24].
Trong các năm gần Ďây, các nghiên cứu khoa học công nghệ theo hướng Hoá
sinh biển, nhằm quản lý, khai thác một cách hiệu quả tài nguyên biển ở nước ta
Ďang là vấn Ďề Ďược nhà nước Ďặc biệt quan tâm và khuyến khích. Việc nghiên cứu
qui trình chiết tách, xác Ďịnh cấu trúc và hoạt tính của polysaccharide nói chung và
các ionic polysaccharide nói riêng từ các loài rong thu thập ở biển Việt Nam có ý
nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn, từ Ďó Ďịnh hướng và nâng cao hiệu quả khai
thác, nuôi trồng rong biển, chủ Ďộng thu hoạch nguồn nguyên liệu, tạo ra sản phẩm
có giá trị cao từ nguồn nguyên liệu rong phong phú ở ven biển nước ta.
Ở Việt Nam, các nghiên cứu về polysaccharide từ rong biển Ďã Ďược một số
nhà khoa học tiến hành [17], [21], [23]. Các nghiên cứu này tập trung theo hướng
khai thác rong, chiết tách các polysaccharide từ các rong thu Ďược, xác Ďịnh thành
phần, cấu trúc hóa học và Ďánh giá hoạt tính sinh học của chúng. Tuy vậy, các
nghiên cứu về cấu trúc bao gồm cả cấu trúc hóa học và cấu trúc không gian của các
ionic polysaccharide có hoạt tính sinh học chiết tách từ nguồn rong biển Việt Nam
vẫn còn chưa nhiều. Nhằm góp phần Ďi sâu vào việc nghiên cứu về thành phần hóa
học, cấu trúc và hoạt tính sinh học của các ionic polysaccharide Ďể mở rộng khả

năng ứng dụng của nguồn rong biển Việt Nam, chúng tôi chọn Ďề tài luận án là

hai          
Nam
 :
1. 
không gian fucoidan và alginate 
.
2.  fucoidan .

Với mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu của luận án bao gồm:
- Thu thập hai loài rong nâu Sargassum henslowianum và Sargassum
swartzii ở các vùng biển của Việt Nam.
- Xây dựng quy trình chiết tách fucoidan và alginate từ các loài rong này.
- Xác Ďịnh thành phần hóa học của các fucoidan và alginate.
- Xác Ďịnh cấu trúc bao gồm cả cấu trúc hóa học và cấu trúc không gian của
fucoidan và alginate.
- Khảo sát hoạt tính sinh học của fucoidan phân lập Ďược từ hai loài rong này.

3
Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về rong biển
1.1.1. Phân loài
Việc nghiên cứu rong biển Việt Nam trước năm 1954 hoàn toàn do người
nước ngoài thực hiện. Các nghiên cứu Ďã Ďề cập tới thành phần loài và phân bố rong
biển Việt Nam trong vùng nhiệt Ďới ở mức Ďộ lẻ tẻ, tản mạn, trong Ďó có nhiều loài
cho tới nay không còn nữa [5], [24], [75].
Sau năm 1954, cùng với việc Ďẩy mạnh công tác Ďiều tra nghiên cứu biển,
Nhà nước Ďã quan tâm Ďến việc Ďiều tra nghiên cứu nguồn lợi từ rong biển. Viện
nghiên cứu Biển (nay là Viện Hải Dương học) và Viện nuôi trồng Nước lợ (nay là

Viện nghiên cứu Hải sản) là những cơ quan Ďầu tiên Ďược Nhà nước giao nhiệm vụ
theo hướng này. Bên cạnh Ďó có những công trình Ďiều tra về nguồn lợi rong biển
Ďã Ďược công bố [2], [3].
Nguyễn Hữu Dinh [2] Ďã công bố Việt Nam có tổng số 794 loài trong Ďó 488
loài ở miền Nam và 247 loài ở miền Bắc. Trong Ďó 309 loài rong Ďỏ Rhodophyta,
124 loài rong nâu Phaeophyta và 152 loài rong lục Chlorophyta.
So với các nước vùng Đông Nam Á, nước ta thuộc vào nước có nguồn rong
biển Ďa dạng và phong phú [5]. Các khảo sát Ďiều tra cho thấy số lượng các loài
rong biển tại các vùng biển như sau: Phú Quốc có 108 loài; Trường Sa 66 loài; Vịnh
Hạ Long 99 loài; Cồn Cỏ 48 loài; Bạch Long Vĩ 46 loài. Riêng vùng Nha Trang có
210 loài [17]. Năm 2003, tác giả Đàm Văn Tiến [23] cho biết riêng vùng ven biển
Bắc Bộ Ďã có 259 loài.
Với tổng số gần 800 loài rong tìm thấy ở vùng biển Việt Nam, các tác giả
Việt Nam Ďều thống nhất quan Ďiểm xếp chúng vào 3 ngành trong hệ thống phân
loại 10 ngành của Gollerbakh năm 1977 [24]: rong Ďỏ (Rhodophyta); rong nâu
(Phaeophyta) và rong lục (Chlorophyta).
10 ngành rong theo phân loại của Gollerbakh là:
 Ngành rong Lục (Chlorophyta)

4
 Ngành rong Trần (Englenophyta)
 Ngành rong Giáp (Pyrophyta)
 Ngành rong Khuê (Bacillareonphyta)
 Ngành rong Vàng ánh (Chrysophyta)
 Ngành rong Vàng (Xantophyta)
 Ngành rong Nâu (Phacophyta)
 Ngành rong Đỏ (Rhodophyta)
 Ngành rong Lam (Cyanophyta)
 Ngành rong Vòng (Charophyta)

Sargassum swartzii (rong nâu)


Eucheuma denticulatum  Ulva lactuca (rong xanh)
Hình 1.1. Hình nh ca mt s loài rong bin  Vit Nam [5]

5
Sản lượng rong hàng năm còn phụ thuộc vào Ďiều kiện thời tiết, Ďặc biệt là
các bãi rong gần cửa biển. Nếu thời tiết thay Ďổi, mưa nhiều và mưa sớm, khi rong
chưa Ďạt mức tăng trưởng cao nhất, Ďộ mặn vùng biển giảm xuống rong sẽ tàn lụi
nhanh chóng. Tỷ lệ của các loài rong trong quần thể cũng có sự dịch chuyển trong
sự phân bố các loài một vùng từ năm này sang năm khác [4].
Rong nâu (Phaeophyta) là nhóm sinh vật Ďa bào, tự dưỡng, thuộc lớp
Phaeophyceae của phân giới Chromophyta. Hiện nay, trên thế giới Ďã tìm thấy
khoảng 1.500 – 2.000 loài rong nâu. Chúng chứa sắc tố xanthophyll-fucoxanthin
cùng với chlorophyll a và c nên cá thể của rong nâu Ďều thể hiện màu nâu lục Ďặc
trưng. Sắc tố màu nâu rất quan trọng giúp rong nâu thích nghi với môi trường sống
trong các biển sâu và Ďại dương. Rong nâu thường sống trong môi trường biển, chỉ
một số ít loài sống trong nước ngọt [8].
Rong nâu là nhóm sinh vật phức tạp nhất của giới rong, có cấu tạo nhiều tế
bào, dạng màng giả (pseudoparenchyma), dạng phiến, dạng sợi Ďơn giản một hàng
tế bào chia nhánh, dạng ống hoặc phân hóa phức tạp hơn thành dạng cây có gốc, rễ,
thân và lá. Trong chu kì sống có sự chuyển tiếp giữa giai Ďoạn cây bào tử với cây
phối tử khác nhau rõ rệt về hình thái cấu tạo. Thành tế bào rong nâu chứa cellulose
và acid alginic. Không như rong lục, rong nâu không chứa tinh bột thực sự. Trong
rong chứa các loại Ďường, các alcol bậc cao và hỗn hợp các polysaccharide. Các loài
rong nâu Ďược khai thác thương mại bao gồm các loài thuộc các bộ Laminarales và
Fucales. Trước Ďây, rong nâu Ďược sử dụng Ďể tách iod và kali. Trong thời gian gần
Ďây, rong nâu Ďược khai thác rộng rãi Ďể chiết tách alginate và fucoidan. Đa số rong
nâu sống ở vùng biển Ďá, chúng không chỉ mọc trên Ďá mà còn trên các chân Ďập,

cầu cảng, san hô, Ďộng vật thân mềm và ngay cả trên các loài rong khác [8].
Kết quả Ďiều tra Ďã chỉ ra một số nguồn lợi rong biển Ďáng kể ở Việt Nam
trong Ďó bao gồm rong mơ (Sargassum), rong câu (Gracilaria) và rong sụn
(Carrageenophytes) là những nguyên liệu chính cho sản xuất polysaccharide [4].
Các loài rong này phân bố tại các thủy vực khác nhau dọc theo hơn 3.600 km bờ
biển và có thể tái tạo lại bằng các phương pháp trồng và phát triển tự nhiên.

6
Trữ lượng rong mơ mọc ở ven biển nước ta tính khoảng 30.000-35.000 tấn.
Qua Ďiều tra khảo sát các nhà khoa học thấy rằng ở ven biển phía Bắc, khu vực
Quảng Ninh có trữ lượng rong mơ lớn nhất (12.200 tấn), còn các vùng từ vĩ tuyến
17 trở vào ven biển miền Trung thì khu vực từ Đà Nẵng tới Bình Thuận có nguồn
lợi rong mơ cao hơn cả (khoảng 21.500 tấn). Các vùng có khả năng khai thác lớn
nguồn lợi rong mơ ở các tỉnh phía Nam theo thứ tự là: Khánh Hòa, Bình Định, Ninh
Thuận, Đà Nẵng, Quảng Ngãi, Quảng Nam và Phú Yên [4].
  [24]
Stt
Tên vùng (tỉnh)
Trữ lƣợng (tấn tƣơi)/2004
1
Quảng Ninh
12.200
2
Hải Phòng
270
3
Thanh Hóa
100
4
Nghệ An - Hà Tĩnh

370
5
Quảng Bình
480
6
Vĩnh Linh
80
7
Quảng Nam - Đà Nẵng
2.000
8
Quảng Ngải - Bình Định
4.500
9
Phú Yên
15.000

Tổng cộng
35.000

Rong Ďỏ là những loài rong biển khi tươi có màu hồng lục, hồng tím hay
hồng nâu. Khi khô tùy theo phương pháp sơ chế mà có thể chuyển sang màu nâu
hay nâu vàng Ďến vàng. Ngành rong Ďỏ có 2.500 loài, gồm 400 chi thuộc nhiều họ,
phần lớn sống ở biển, có cấu tạo từ nhiều tế bào, trừ một số ít thuộc dạng một tế bào
hay quần thể. Rong có dạng hình trụ dẹp dài, phiến chia hoặc không chia nhánh.
Phần lớn chia nhánh kiểu một trục, một số ít theo kiểu hợp trục [8].
Trên thế giới, rong Ďỏ Ďược sử dụng với khối lượng lớn Ďể phục vụ cuộc
sống con người, một số loài có hàm lượng cao về agar, carageenan, furcellaran Ďược
sử dụng Ďể chế biến keo rong biển.
Các loài rong Ďỏ Ďược chia thành hai nhóm chính [8]:

7
- Nhóm rong cho agar (Agarophit): Bao gồm các loại như Gelidium,
Gracilaria và Acanthopeltis. Trong Ďó Gelidium và Gracilaria Ďược dùng nhiều
trên thế giới Ďể sản xuất agar.
- Nhóm rong cho carrageenan (Carrageenophit): Bao gồm các loại như
Gigartina, Eucheuma, Chondrus, Iridaea và Furcellaria.
Vào năm 2005, loài Eucheuma denticulatum thuộc họ Solieriaceae có
nguồn gốc từ Philippines Ďã Ďược Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha
Trang di nhập vào Việt Nam.
Rong lục có nhiều loài khác nhau như: Ulva lactuca, Ulva pertusa, Ulva
rigida, U. rotundata, U. spinulosa, Enteromorpha intestinalis, E. compressa [30].
Rong lục Ulva, loài rong phân bố rộng và mọc tự nhiên ven biển, Ďược Ďánh giá là
giàu ulvan - một loại sulfate polysaccharide có nhiều hoạt tính như chống Ďông
máu, chống oxy hóa, hạ mỡ máu, chống ung thư, kháng nấm…
Ulvan là sulfate polysaccharide hòa tan Ďược trong nước và tạo bởi các thành
phần chủ yếu là rhamnose, glucuronic, iduronic acid, xylose và nhóm sulfate Ďể tạo
thành mạch polymer sinh học với disaccharide chính là ulvanobiuronic acid 3-
sulfate dạng A (

-D-GlcA (1 4)

-L-Rha 3S 1) và ulvanobiuronic acid 3-
sulfate dạng B (

-L-IdoA (1 4)

-L-Rha 3S 1)Hình 1.2 [80], [83]. Cấu trúc
hóa học này tương tự như các glycosaminoglycans (GAGs) của Ďộng vật có vú, có
hoạt tính chống Ďông máu như heparin.

Hình 1.2. polysaccharide trong rong xanh chi Ulvan
Ở nước ta trong dân gian nhiều loài rong lục thuộc chi Ulva Ďược sử dụng
làm rau ăn và chữa bệnh như Ulva lactuca , U. fenestrata, U. conglobata
Trên thế giới, chi Ulvan từ rong lục Ďã Ďược các nhà khoa học quan tâm
nghiên cứu từ những năm 1950. Thời gian Ďầu, các nghiên cứu chủ yếu tập trung
vào việc chiết tách và xác Ďịnh thành phần Ďường trong ulvan từ các loài rong lục

8
khác nhau. Percival [97] Ďã xác Ďịnh sulfate, rhamnose, xylose và glucuronic acid là
các thành phần hóa học có trong ulvan. Tuy nhiên, phải Ďến năm 1997, Quemener
và cộng sự [102], nhờ vào phương pháp cắt mạch hóa học kèm enzyme, mới phát
hiện ra iduronic acid (1,1-9,1%) cũng là một Ďơn vị Ďường trong ulvan.
Gần Ďây, nhóm nghiên cứu của Anabela Alves [29], [30] Ďã nghiên cứu hoạt
tính chống khối u của ulvan từ Ulva lactuca và Ďã tổng quan về tình hình nghiên
cứu và các khả năng ứng dụng của chúng.
1.1.2. Thành phần có trong rong biển và các ứng dụng
Hàm lượng các thành phần trong rong phụ thuộc vào sự biến Ďổi theo các
loài khác nhau, nơi thu mẫu và các Ďiều kiện sống khác nhau.
Theo kết quả phân tích ở các loài rong Ďã Ďược nghiên cứu, thành phần trong
rong ngoài nước (80-90%), protein (khoảng 5 – 20,5% trọng lượng khô), 17 loại
amino acid, trong Ďó có mặt tất cả các amino acid thiết yếu, lipid (hàm lượng trong
rong tương Ďối, chiếm từ 0,2 - 0,6%), sắc tố: fucoxanthin, các sắc tố xanthophyll khác
là violaxanthin, antheraxanthin, neoxanthin, diainoxanthin và diatoxanthin (làm cho
rong có mầu nâu), chất khoáng và các nguyên tố vi lượng trong rong: bao gồm các
nguyên tố Ďa lượng (K, Na, Mg, S, P….) và Ďặc biệt là các nguyên tố vi lượng (Sr,
Fe, Cu, Zn, Mn, Mo…) [26]. Hàm lượng iod rất cao trong rong nâu (0,05 - 0,34%) là
nguồn cung cấp quí báu cho nhu cầu iod của Ďời sống. Hàm lượng iod ở các loài rong
nâu có thành phần cao hơn so với các loài rong Ďỏ và hàm lượng iod trong rong nâu ở
vùng biển phía Bắc thấp hơn phía Nam Việt Nam. Hàm lượng iod trong rong về mùa

Ďông cao hơn mùa hè từ 2 - 4 lần, cao hơn trong nước biển hàng nghìn lần [1], [2].
Thành phần hóa học quan trọng của rong nâu là các glucid, chúng Ďược chia
làm 2 nhóm: monosaccharide và polysaccharide.
Nhóm monosaccharide gồm các Ďường Ďơn như: mannitol, fucose, galactose,
mannose, xylose…Trong Ďó quan trọng nhất là mannitol, hàm lượng của nó trong
một số loại rong mơ nằm trong khoảng 19 - 44% khối lượng rong khô [26].
Mannitol thuộc nhóm Ďường kép của rong nâu, Ďược phát hiện Ďầu tiên vào
năm 1884 và nghiên cứu sâu hơn vào năm 1913.

9
Mannitol cũng là một thành phần Ďáng chú ý trong rong mơ. Ở trong rong
Việt Nam hàm lượng này nằm trong khoảng 3,20 - 17,68% (trọng lượng rong khô).
Trong Ďó rong Sargassum mcclurei có hàm lượng cao nhất (7,66 - 17,68%). Cũng
như các hợp chất khác trong rong, mannitol tích lũy trong rong thay Ďổi theo mùa và
nơi sống. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rong ở vùng biển phía Nam có hàm
lượng mannitol cao hơn ở phía Bắc [17]. Hàm lượng này thường cao vào các tháng
mùa hè và có xu hướng tăng dần theo thời gian sinh trưởng của rong. Một số tác giả
cũng Ďã nghiên cứu và Ďề xuất quy trình chiết tách mannitol ở quy mô phòng thí
nghiệm dựa trên nguyên tắc: làm lạnh dung dịch mannitol sau khi Ďã Ďược chiết
bằng cồn nóng Ďể thu các tinh thể mannitol [17].
Mannitol Ďược sử dụng nhiều trong dược phẩm, trong công nghiệp Ďể làm
nguyên liệu tổng hợp một số chất hữu cơ, làm thuốc nổ, diêm và trong công nghiệp
thực phẩm Ďặc biệt là trong công nghiệp bánh kẹo Ďể sản xuất các loại bánh gato có
Ďộ ngọt cao nhưng Ďảm bảo Ďộ mềm và xốp của bánh.
Nhóm polysaccharide gồm có: agar, alginate, fucoidan, laminaran và
carrageenan.
Agar và alginate Ďược sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm: Ďược
sử dụng làm chất ổn Ďịnh trong bánh kẹo, kem, nước ngọt…hay làm chất làm Ďông
Ďặc và tạo gel trong sản xuất thịt Ďông lạnh; trong công nghệ sinh học: môi trường
nuôi cấy; trong y học: 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 Ďộng vào các tế bào sản xuất insulin Ďể Ďiều trị bệnh tiểu Ďường
Typ I, tơ Ďược tạo từ alginate dùng Ďể khâu vết thương. Vỏ nang bằng alginate
không bị dịch tiêu hóa phân hủy và chỉ tan trong ruột. Màng Ďược tạo thành từ
alginate và gelatin kết hợp với một số chất như tinh dầu tràm, rau má, nghệ, dầu mù
u có tác dụng trong Ďiều trị vết thương như vết bỏng, làm giảm sự nhiễm khuẩn,
viêm làm nhanh lành vết thương; trong công nghiệp giấy: alginate Ďược trộn lẫn với
bột giấy rồi xử lý, sẽ cho bề mặt giấy nhẵn, mịn không xù xì; trong công nghiệp dệt
và tơ nhân tạo: alginate cho nhũ tương mịn và bền nên Ďược dùng trong kỹ nghệ
sơn, xà phòng, cao su, phim ảnh, vải lợp nhuộm vecni và sơn Ďể tăng Ďộ bền của
màu. Màu vẽ có alginate dễ tan Ďều trong nước [6], [13].

10
Laminaran Ďóng vai trò như chất dự trữ trong rong nâu. Laminaran không tạo
thành tế bào nhưng nó dự trữ 1 lượng lớn -glucans. Laminaran là chất tạo hệ miễn
dịch ở Ďộng vật có vú, laminaran sunfate hóa Ďã Ďược chứng minh là có Ďặc tính
giống heparin.
Laminaran Ďược hòa tan, nhưng mức Ďộ hòa tan phụ thuộc vào mức Ďộ phân
nhánh, Ďộ phân nhánh càng cao thì mức Ďộ hòa tan càng cao, do Ďó nếu Ďộ phân
nhánh nhỏ thì chỉ có thể hòa tan trong nước ấm (60-80
0
C), chúng có hoạt tính kháng
Ďông tụ máu và ung thư [84].
Fucoidan là hợp chất Ďược Ďặc biệt quan tâm nghiên cứu nhờ các tính chất
sinh học Ďa dạng và Ďặc thù của nó như khả năng tăng cường miễn dịch, kháng Ďông
tụ máu, chống viêm nhiễm, kháng virus, Ďiều trị rối loạn Ďường huyết và hỗ trợ
trong Ďiều trị ung thư [16], [25].
Do Ďặc tính tạo gel quý báu, carrageenan Ďược sử dụng ngày càng rộng rãi
trong các ngành công nghiệp, phổ biến là công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và
hóa mỹ phẩm. Chúng có những tính chất quý báu mà không loại keo nào có thể thay

thế Ďược. Cùng với agar, carrageenan là sản phẩm từ rong biển Ďược sử dụng rộng
rãi nhất trên thế giới hiện nay.
Trong lĩnh vực thực phẩm, carrageenan Ďược xếp vào danh sách các chất an
toàn và Ďược sử dụng rộng rãi Ďể tạo gel, là chất ổn Ďịnh, làm Ďặc và làm tăng Ďộ
nhớt của dung dịch… Bên cạnh Ďó, carrageenan còn có ưu Ďiểm là tăng khẩu vị và
cảm quan cho thực phẩm. Nhờ vào khả năng tạo gel ở nồng Ďộ tương Ďối thấp nên
carrageenan Ďược biết Ďến là tác nhân làm Ďông rất có giá trị, Ďặc biệt là khi kết hợp
với các sản phẩm từ sữa như socola sữa, thức ăn cho trẻ em, kẹo sữa, kem, bánh…
Các nhà khoa học Ďã khám phá ra rằng carrageenan ở nồng Ďộ vô cùng loãng
hoạt Ďộng như một chất chống Ďông máu. Trong các loại carrageenan thì

-
carrageenan là tác nhân chống Ďông máu tốt nhất ở nồng Ďộ thấp [59]. Nhiều tác giả
cho thấy khả năng chống các loài virus của carrageenan: iota-carrageenan có hoạt
tính chống virus HSV-1;

-carrageenan ức chế hoạt tính enzyme phiên mã ngược
của virus HIV, ức chế Ďối với nhiều loài virus có vỏ bọc; sulfate oligosaccharide từ

11

-carrageenan thể hiện rõ hoạt tính chống u bướu Ďối với một số dạng ung thư. Ở
Pháp và Anh, carrageenan Ďược sử dụng Ďể chữa chứng loét dạ dày [123].
Trong lĩnh vực hóa mỹ phẩm, carrageenan là thành phần quan trọng Ďược sử
dụng trong kem Ďánh răng, kem dưỡng da, kem dưỡng tóc,… Trong dược phẩm,
carrageenan chiết cùng với KCl Ďược dùng làm vỏ bọc của thuốc [122].
Carrageenan còn Ďược sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác. Trong công nghiệp
dệt: chất tạo hồ làm cứng vải, là vật liệu liên kết, là chất “cắn màu” cho việc nhuộm,
in hoa trên vải. Carrageenan còn Ďược dùng làm chất liên kết trong Ďá kháng sinh Ďể
bảo quản cá.

1.1.3. Tình hình khai thác và sử dụng rong biển.
Rong biển Ďã Ďược sử dụng làm thức ăn từ thế kỷ thứ 14 ở Nhật Bản, thế kỷ
thứ 16 ở Trung Quốc và gần Ďây nữa là ở Hàn Quốc. Trên thế giới hàng năm thu
chừng 6,1 triệu tấn rong tươi, trong Ďó 4 triệu tấn phục vụ làm thực phẩm. Trung
Quốc là nước sản xuất rong biển có thể ăn Ďược lớn nhất thế giới, sản lượng hàng
năm Ďạt cỡ 4,5 triệu tấn rong tươi Laminaria japonica (kombu). Hàn Quốc trồng cỡ
800.000 tấn tươi Undaria pinnatifida (Wakame). Sản lượng của Nhật Bản là cỡ
600.000 tấn tươi (Porphyra, kombu, Wakame). Phillipine: 268.000, Indonexia:
73.000, Chile: 13.000, Nam Phi: 12.000 tấn [24].
Trong các loài rong biển Việt Nam, hiện nay các loài rong mơ và rong câu là
hai nhóm rong tự nhiên có ý nghĩa kinh tế lớn nhất, Ďang Ďược khai thác, sử dụng.
Sản lượng khai thác rong tự nhiên hàng năm khoảng 6.000 - 7.000 tấn tươi, phần
lớn là rong câu chỉ vàng (chiếm 90 - 95%). Sản lượng rong câu nuôi trồng hàng năm
khoảng 50.000 – 60.000 tấn. Hàng năm Ďã bán ra nước ngoài 85 - 90% nguyên liệu
rong câu ở dạng chưa tinh chế, chủ yếu qua Nhật Bản. Hiện nay, một số loài rong
câu và rong Ďỏ Agarophyta mọc ở bãi triều bỏ phí, hầu như chưa Ďược khai thác như
rong câu thừng (Gracilaria lemaneiformis); rong nâu dòn (Gracilaria
bursapastoris) hay rong gai (Acanthophora spicifera) [17].
Cho Ďến nay Ďã phát hiện Ďược hơn 60 loài rong mơ phân bổ phổ biến và
rộng khắp ven biển và các Ďảo với sản lượng khai thác ước tính Ďạt khoảng 10.000
tấn tươi/năm. Mức Ďộ khai thác hàng năm chỉ Ďạt khoảng 2 - 5% trữ lượng tự nhiên,

12
năm nào khai thác nhiều nhất là 25 - 30%. Lượng thu hoạch dùng chủ yếu trong
phân bón trong nông nghiệp, một số ít dùng làm thức uống giống như chè [4].
Alginate và fucoidan Ďược sản xuất từ rong nâu. Hàng năm trên thế giới thu
hoạch Ďược cỡ 126.500 tấn rong nâu khô. Trong Ďó, sản lượng Ascophyllum là cỡ
20.000 tấn khô Ďến từ Ireland, Na Uy, Pháp; sản lượng Durvillaea là 4.500 tấn khô
Ďến từ Australia và Chile; Ecklonia là 500 tấn khô Ďến từ Nam Phi; Laminaria là
30.500 tấn khô từ Châu Mỹ; Macrocystis là 35.000 tấn khô Ďến từ USA, Mexico và

Chile: Sargassum và Turbinaria là 10.000 tấn khô Ďến từ Ấn Độ, Indonexia,
Philipine và Việt Nam [21].
Alginate Ďược sản xuất chủ yếu bằng cách chiết chúng từ rong nâu khai thác
tự nhiên. Trị giá thu Ďược từ alginate hàng năm có giá trị khoảng 213 triệu USD
[21]. Nguồn cung cấp nguyên liệu alginate cho những ứng dụng công nghiệp hiện
nay vẫn là khai thác từ nguồn rong nâu tự nhiên. Các loài rong nâu chủ yếu Ďể sản
xuất alginate là: Laminaria hyperborea, Laminaria digitata, Laminaria japonica,
Maccrocystis pyrifra, Ascophyllum nosodum, Ecklonia, Lessonia negrescens và
các loài thuộc chi rong mơ Sargassum. Trung Quốc là quốc gia thành công nhất
trong việc trồng rong Laminaria japonica với sản lượng lên Ďến hàng triệu tấn
tươi/năm [21].
Carrageenan Ďược chiết xuất từ các loài rong carrageenophytes. Hàng năm
trên thế giới thu hoạch Ďược cỡ 120.000 tấn rong Kappaphycus alvarezii khô chủ
yếu là từ Philipine, Indonesia, Tanzania (Zanzibar). Cũng từ các nước trên, sản
lượng thu hoạch rong Eucheuma denticulatum là 30.000 tấn khô/năm, rong
Betaphycus gelatinum khoảng 300 tấn khô/năm Ďược thu hoạch ở Ďảo Hải Nam-
Trung Quốc. Carrageenan chủ yếu Ďược sử dụng làm chất ổn Ďịnh, chất tạo nhũ
hoặc chất tạo kết cấu cho nhiều ứng dụng trong nông nghiệp và công nghiệp [8].
Việc sản xuất carrageenan ban Ďầu phụ thuộc vào rong tự nhiên. Tuy nhiên
kể từ Ďầu những năm 70 của thế kỷ XX, công nghiệp sản xuất carrageenan Ďã mở
rộng rất nhanh do có những loài rong chứa carrageenan khác mà Ďã Ďược trồng
thành công ở các nước có vùng biển nước ấm với giá nhân công thấp [8].

13
Trong những năm gần Ďây một số dự án lớn tập trung nghiên cứu khả năng
sử dụng rong biển như một nguồn nhiên liệu gián tiếp. Ngoài ra, do khả năng ứng
dụng hết sức rộng lớn nhờ Ďặc Ďiểm cấu trúc và tính chất Ďặc thù của chúng, một số
nhà khoa học trên thế giới Ďã nghiên cứu tổng hợp thử các polysaccharide giống keo
rong biển. Tuy nhiên, cho Ďến nay chưa có một sản phẩm nào tổng hợp ra có Ďược
tính chất keo cũng như Ďộ nhớt tương tự các keo rong biển tự nhiên.

Các loài rong Ďỏ và nâu khác Ďược sử dụng Ďể sản xuất ba loại keo
(hydrocolloids): agar, alginate và carrageenan. Hydrocolloids là chất không kết tinh
với phân tử rất lớn và khi hòa tan trong nước cho ra một dung dịch quánh Ďặc
(viscous).
Thực tiễn cho thấy rong biển còn có tiềm năng sử dụng trong xử lý nước
thải. Một số loài rong biển có khả năng hấp thụ các ion kim loại nặng như: Zn và
Cd từ nước bị ô nhiễm [8]. Do khả năng hấp thụ cao mà một số vi lượng có trong
rong khá cao nên rong còn Ďược dùng làm thức ăn bổ sung Ďể phòng bệnh thiếu một
số chất như sắt, iod….[24].
Từ rong biển, sản xuất ra rất nhiều loại sản phẩm mà tổng giá trị hàng năm
Ďược ước tính Ďạt cỡ 5,5-6,0 tỷ USD [24]. Trong Ďó các polysaccharide Ďóng góp
phần lớn giá trị của rong. Trong số này chỉ khoảng 10% là thu hoạch từ nguồn rong
tự nhiên còn hơn 90% là nhờ canh tác. Việc trồng rong Ďã Ďược mở rộng rất nhanh
do nhu cầu Ďã vượt quá khả năng cung cấp từ nguồn lợi tự nhiên. Các sản phẩm mỹ
phẩm, như kem bôi da, nước hoa (mỹ phẩm lỏng) mà trong nhãn của nó có chứa các
cụm từ “marine extract”, “extract of laga”, “seaweed extract” hoặc tương tự, thường
có nghĩa là nó chứa một trong số các hydrocolloids Ďược chiết từ rong biển [62].
1.2. Các Ionic polysaccharide có trong rong biển
1.2.1. Fucoidan
Năm 1913, Kylin tìm ra một loại fucoidan Ďầu tiên, sau Ďó cấu trúc của nhiều
loại fucoidan của nhiều loại rong nâu Ďược tìm ra [82], [94].
Theo IUPAC, fucan sulfate hóa là một polysaccharide có nền chính là L-
fucose sulfate hóa với các Ďường Ďơn khác nhỏ hơn 10%. Fucan sulfate hóa của

14
rong nâu thường Ďược gọi là fucoidan [54]. Cấu trúc của fucoidan trong rong biển là
vô cùng phức tạp và không giống nhau với những thay Ďổi trong liên kết, sự phân
nhánh, vị trí nhóm sulfate và các loại Ďường Ďơn khác nhau trong polysaccharide
[73], [99]. Cấu trúc của fucoidan còn phụ thuộc vào nguồn gốc của chúng. Vì vậy,
cho tới nay, việc làm sáng tỏ cấu trúc của chúng vẫn còn là vấn Ďề khó khăn, ngay

cả khi sử dụng các kỹ thuật NMR phân giải cao mới nhất [78], [90].
1.2.1.1. 
Trong rong nâu, fucoidan chiếm hàm lượng khoảng 0,6 - 4% trọng lượng khô
và cấu trúc của nó thay Ďổi theo loài nhưng thành phần chính vẫn là fucose và
sulfate [15].
Fucoidan là một polysarccharide sulfate hóa, có cấu tạo chủ yếu từ -L-
fucose sulfate, ngoài ra còn có các tỷ lệ khác nhau của các Ďường Ďơn khác là D-
galactose, D-mannose, D-xylose, acid uronic và sulfate. Nhóm sulfate tham gia
trong cấu trúc của fucoidan gắn vào vị trí C-4

(tới 30% trong mắt xích fucose)
(Hình 1.3) [48].

Hình 1.3. ucus
vesiculosus


15
Conchie và Percival [48] Ďã chiết fucoidan bằng nước sôi trong 24 giờ, xác
Ďịnh Ďược trong dịch thủy phân từ Fucus vesiculosus, Fucus spiralis, Himanthalia
lorea và Laminaria cloustoni ngoài fucose còn có acid uronic, galactose, xylose, với
tổng sulfate 32,4%. Lần Ďầu tiên Ďã xác Ďịnh Ďược cấu trúc của một phân Ďoạn
fucoidan, Ďó là fucan polysulfate, với liên kết 1→2 glycoside và sulfate ở vị trí C-4.
Cấu trúc này Ďược khẳng Ďịnh lại một lần nữa bởi O' Neill [94].
-L-fucp-4(SO
3
-
)

3

→2)--L-fucp-(1→2)--L-fucp-(1→2) --L-fucp-(1→2) --L-fucp-(1→2)
4 4 4 4

SO
3
-
SO
3
-
SO
3
-
SO
3
-


Hình 1.4. Cu trúc ca mn fucoidan
Gần Ďây một số dạng cấu trúc khác của fucoidan Ďã Ďược công bố. Năm 2001,
Marais và các cộng sự [87] Ďã tìm ra cấu trúc fucoidan từ rong nâu Ascophyllum
nodosum có công thức với mạch fucan có liên kết 1→3, 1→4, nhánh 1→2 và nhóm
sulfate ở vị trí C-2, C-3. Trong khi Ďó vào năm 2007, Roogis Daniel và cộng sự [56]
tìm Ďược cấu trúc fucoidan của loài rong này với nhóm sulfate chỉ ở vị trí C-2.
Việc phân tích cấu trúc của các polysaccharide nói chung và fucoidan nói
riêng là một trong những thách thức lớn trong hóa học các chất hữu cơ có gốc
Ďường. Các fucoidan có cấu trúc phức tạp bao gồm nhiều vấn Ďề cần làm sáng tỏ
như thành phần các Ďường Ďơn, các dạng Ďồng phân của Ďường, mức Ďộ phân nhánh
và polymer hóa của chúng. Hiện nay việc sử dụng phương pháp phổ khối ion hóa
bụi electron (ESI-MS) Ďang Ďược nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm, ứng
dụng trong nghiên cứu cấu trúc fucoidan [31], [34].

Bằng phương pháp sắc ký, phổ IR và NMR Ďã cho các thông tin về thành
phần Ďường, kiểu liên kết của các Ďường trong phân tử fucoidan, nhưng các thông
tin về trật từ sắp xếp của các Ďường cũng như vị trí của nhóm sulfate trong phân tử
vẫn chưa Ďược xác Ďịnh, do Ďó chưa giải thích Ďược các Ďặc tính sinh học khác nhau
của các phân Ďoạn fucoidan một cách rõ ràng và thuyết phục [33].



16
1.2.1.
Fucoidan có hoạt tính sinh học rất phong phú, nhiều hoạt tính sinh học quí
báu như hoạt tính chống khối u, hoạt tính chống oxy hóa, hoạt tính kháng khuẩn,
kháng nấm, chống Ďông tụ máu và hoạt tính chống lại các virus như HIV [25], [37].
Ngoài ra, fucoidan còn Ďược mô tả có nhiều tác dụng sinh học lý thú khác như tác
dụng hạ cholesterol, giảm mỡ máu, giảm LDL-cholesterol, triglyceride máu, tăng
HDL-cholesterol, ức chế miễn dịch nên có thể sử dụng fucoidan trong các trường
hợp ghép phủ tạng … [28], [32], [75], [89].
Thực tế cho thấy, các thành phần của fucoidan rất tốt cho cơ thể. Qua nghiên
cứu, tiến sĩ Kyosuke OWA, nhà nghiên cứu khoa học Nhật Bản, Ďã so sánh
fucoidan giống như sữa mẹ trong vai trò làm tăng sức Ďề kháng. Kyosuke OWA giải
thích rằng fucoidan kích thích quá trình sản xuất các tế bào miễn dịch, cung cấp cho
cơ thể sức Ďề kháng cao Ďể chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn, virus, nấm, ký sinh
trùng và thậm chí là ức chế sự phát triển của tế bào ung thư [85].
*   máu
Người ta thấy rằng, sự hiện diện của nhóm sulfate là yêu cầu cần thiết Ďể
chống Ďông tụ máu [131]. Ở hoạt tính này, fucoidan có hoạt tính giống heparin.
Rất nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng hoạt tính của fucoidan phụ thuộc vào thành
phần và vị trí của nhóm sulfate, khối lượng phân tử và Ďường tham gia cấu tạo.
Nghiên cứu cho thấy số lượng nhóm sulfate càng lớn thì hoạt tính chống Ďông tụ
máu của fucoidan càng cao [136].

Fucoidan khối lượng phân tử thấp thu Ďược từ Ascophyllum nodosum bằng
thủy phân acid có cấu trúc là →3)--L-Fuc(2SO
3
)-(1→4)--L-Fuc(2,3 di SO
3
-)-1]
n

và toàn bộ khối lượng là 3.090 Da, có hoạt tính chống Ďông tụ máu, Ďiều này chỉ ra
rằng cấu trúc nhánh không ảnh hưởng tới hoạt tính chống Ďông tụ máu, mức Ďộ
sulfate hóa của fucoidan khối lượng phân tử thấp là 3 sulfate/2 disaccharide, Ďiều
này gần giống với thành phần chính của heparin [56].
Một số nghiên cứu cho rằng thành phần Ďường (fucose, galactose, ) có thể
liên quan tới hoạt tính chống Ďông tụ máu. Tuy nhiên khi Ďi sâu vào nghiên cứu, các
nhà khoa học thấy rằng, không phải Ďường mà là nhóm sulfate trên phân tử Ďường

17
mới tạo ra hoạt tính chống Ďông tụ máu. Kết quả nghiên cứu của Pereira và cộng sự
[98] chỉ ra rằng liên kết 3--L-galactan, chứ không phải -L-fucan, có khả năng
kiềm chế thrombin.
Acid uronic không cần thiết cho hoạt tính chống Ďông tụ máu, nhưng nó có
thể làm tăng khả năng chống Ďông tụ máu thông qua việc cải thiện Ďộ linh hoạt của
chuỗi Ďường [49].
* vi 
Năm 1995, các nhà khoa học Rumani [107] Ďã công bố rằng fucoidan có khả
năng ức chế Ďáng kể sự phát triển của các vi khuẩn Gram dương (Gr(+)) và vi
khuẩn Gram âm (Gr(-)), trong khi Ďó lại kích thích hệ thống miễn dịch bằng cách
tăng cường thực bào. Với liều 6,2mg/ml fucoidan từ Laminaria saccharina có thể
ức chế các vi sinh vật kiểm Ďịnh S. abony, E. faecalis, P. aeruginosa và L.
monocytogenes với mức Ďộ tương ứng là 98,16; 97,07; 93,66 và 93,49%. Ngoài ra,

nghiên cứu sâu hơn Ďã phát hiện fucoidan có khả năng ngăn chặn một số loại viêm
nguy hiểm xuất hiện trong màng não, một biến chứng nguy hiểm của viêm do virus
và vi khuẩn. Phát hiện này cùng những nghiên cứu khác Ďã chỉ ra rằng fucoidan làm
Ďược những việc mà ít thuốc nào có thể làm, Ďó là diệt vi khuẩn trong khi Ďó lại
tăng cường hệ miễn dịch [88].
* rus
Những năm gần Ďây, nhiều nghiên cứu Ďã chỉ ra rằng các sulfate
polysaccharides có hoạt tính kháng virus cả in vivo lẫn in vitro [71].
Khả năng của fucoidan chống lại các virus như HIV có lẽ là còn hấp dẫn hơn
khả năng kháng khuẩn của nó. Các phân mảnh galactofucan (chứa 21-24% sulfate
và 4-7% uronic axit) từ Adenocytis utricularis, Stoechospermum marginatum,
Cystoseira indica và Undaria pinnatifida có khả năng chống lại virus HSV-1 và
HSV-2 (IC
50
từ 0,28-0,87 và 0,52-1,36 μg/ml tương ứng với HSV-1 và HSV-2)
[64], [101].
Fucoidan làm tăng khả năng sản xuất các dạng interleukin và interferon Ďược
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

18
(T cells, NK cells và macrophage-Ďại thực bào) cần thiết Ďể phòng nhiễm khuẩn và
bệnh tật. Các nhà khoa học [142] tin rằng fucoidan có thể cung cấp liệu pháp Ďiều
trị rất hiệu quả chống lại các virus gây ra viêm gan, mệt mãn tính và ngay cả AIDS.
Fucoidan còn thể hiện khả năng liên kết với các virus Ďể 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 [96].
Nhóm sulfate là rất cần thiết cho hoạt tính kháng virus. Nhóm sulfate tại vị
trí C-4 của liên kết (1→3) fucopyranosyl Ďóng vai trò rất quan trọng cho khả năng
kháng virus viêm gan của fucoidan [115].

Cho tới nay vẫn chưa nhận thấy có mối tương quan giữa hoạt tính kháng
virus và chống Ďông tụ máu. Một vài fucoidan có hoạt tính kháng virus nhưng lại
không có hoạt tính chống Ďông tụ máu, trong khi Ďó một số loại fucoidan có cả 2
loại hoạt tính này [17].
* Hot tính chng khu hòa min dch
Rất nhiều fucoidan có hoạt tính chống khối u và Ďiều hòa miễn dịch [116],
[139]. Fucoidan chiết xuất từ Laminaria japonica ức chế sự gia tăng tế bào ung thư
và gây ra quá trình giáng hóa tế bào ung thư với IC
50
từ 0,013 to 0,047 mg/ml [114].
Fucoidan thúc Ďẩy tăng cường integrin21 biểu hiện trên bề mặt nguyên bào sợi và
do Ďó có thể Ďẩy nhanh quá trình chữa lành vết thương [143].
Fucoidan tìm thấy trong rong nâu làm tăng Ďáng kế việc sản xuất một chất Ďược
gọi IT-IGF hoặc HGF [61]. Phòng thí nghiệm nghiên cứu Công nghệ sinh học ở Nhật,
Ďã nghiên cứu cấu tạo xơ của một vài loại rong, trong khi tiến hành các nghiên cứu này
họ Ďã phát hiện ra rằng F-fucoidan tìm thấy trong nhiều loài rong nâu có thể làm tăng
Ďáng kể việc sản xuất HGF. HGF là một cytokine rất Ďặc biệt, nó là một protein làm
chậm quá trình lão hóa, không chỉ kích thích việc tái tạo các tế bào gan mà Ďồng 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 Ďược coi là quan trọng Ďể
tạo thành sẹo và phục hồi các mô cơ thể. HGF có thể ngăn chặn viêm gan, Ďiều trị xơ
gan, liệt gan, xơ hóa phổi và làm chậm quá trình già hóa.

19
Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, fucoidan có tác dụng thúc Ďẩy các tế bào
ung thư tự chết theo chương trình (apoptosis) và tiêu diệt các khối u Ďại thực bào.
Một số fucoidan, Ďặc biệt là fucoidan từ loài rong Fucus vesiculosus có thể ức chế
hình thành mạch máu mới bằng cách gắn các yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu
và yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi cơ bản với các thụ thể tương ứng của nó [61].
* Hot tính làm sch gc t do và chng oxi hóa

Tất cả các dẫn xuất fucoidan Ďều cho thấy có hoạt tính làm sạch gốc tự do và
mạnh hơn fucoidan. Nghiên cứu cho thấy phosphate hóa, sulfate hóa glucan cho thấy
hoạt tính oxy hóa mạnh hơn, Ďiều này chỉ ra rằng các nhóm mang Ďiện giống như là
glucan sulfate hay phosphate có thể làm tăng hoạt tính làm sạch gốc tự do [138]. Qua
nghiên cứu cho thấy, khả năng làm sạch gốc tự do giảm lần lượt theo thứ tự: fucoidan
Ďược acetyl hóa > fucoidan Ďược sulfate hóa toàn phần > fucoidan benzoyl hóa [135].
Rất nhiều nghiên cứu Ďã chỉ ra rằng fucoidan có khả năng chống oxi hóa trên
in vitro [51], [137].
Khả năng chống oxy hóa liên quan Ďến khối lượng phân tử và thành phần
sulfate của fucoidan. Fucoidan từ Laminaria japonica có khả năng phân hủy gốc
superoxide và acid hypochloride, ngoại trừ mảnh có lượng sulfate hóa cao [136].
Cả khối lượng phân tử và thành phần sulfate của fucoidan Ďều có vai trò
quan trọng trong việc ảnh hưởng tới gốc azo 2-2’-azobis(2-amidinopropane)
dihydrochloride (AAPH) làm giảm oxy hóa LDL.
Sự liên quan giữa thành phần sulfate và sự phân hủy gốc superoxide có quan
hệ tuyến tính, tỷ lệ sulfate/fucose là một chỉ số chỉ ra mức Ďộ chống oxy hóa. Tuy
nhiên, mối quan hệ giữa cấu trúc và cơ chế chống oxy hóa cho tới nay vẫn chưa
Ďược làm sáng tỏ [137].
* Hot tính h m máu
Giống acid sialic, fucoidan có thể làm tăng Ďiện tích dương của bề mặt tế bào
Ďể tác Ďộng tới sự tăng cholesterol trong máu, dẫn tới kết quả là giảm lượng
cholesterol trong máu. Fuicodan từ Laminaria japonica có tác dụng làm giảm lượng
cholesterol, triglyceride, LDL-cholesterol và làm tăng lượng HDL-cholesterol trong
huyết tương của chuột. Nó cũng có tác dụng làm giảm cholesterol và triglyceride

20
trong huyết tương của bệnh nhân có máu nhiễm mỡ mà không gây tác dụng phụ tới
gan và thận [114].
Những fucan sulfate có khối lượng phân tử thấp (có khối lượng phân tử trung
bình là Mw=8.000 Da) chiết xuất từ Laminaria japonica có thể làm giảm một cách

rõ rệt lượng lipid trong máu của chuột [74].
* Hot tính chng viêm
Nghiên cứu cho thấy fucoidan (với liều 4mg/kg) phản ứng với L và P-seletin,
làm giảm thoát bạch cầu trung tính (bạch cầu Ďa nhân PMNs) vào khoang bụng trên
chuột thí nghiệm bị viêm phúc mạc cấp tính [104]. Đặc biệt fucoidan từ loài
Laminaria saccharina và Fucus evanescens ức chế sự thoát của bạch cầu trung tính
tới hơn 90% [134].
Ở một nghiên cứu khác cũng Ďã chỉ ra rằng, thành phần fucose và sulfate
cũng như cấu trúc của fucoidan ảnh hưởng tới khả năng kháng viêm [134].
1.2.2. Alginate
Acid alginic với công thức tổng quát (C
6
H
8
O
6
)
n
là một polysaccharide làm
nguyên liệu cấu tạo thành tế bào của các loài rong biển thuộc ngành Phaeophyta.
Khi Ďược chiết ra khỏi tế bào của rong biển thì polysaccharide này có thể ở dạng
acid hoặc dạng muối (alginate) tùy thuộc vào Ďiều kiện chiết tách [21].
Alginate là tên gọi chung họ các muối của acid alginic.
1.2.2.
Alginate Ďược khám phá Ďầu tiên ở Anh vào năm 1883 và Ďến năm 1896 mới
tách Ďược ở dạng tinh khiết [1].
Alginate tồn tại khá phong phú trong tự nhiên, trong thành phần cấu trúc
trong rong nâu lên Ďến 40% khối lượng khô và dưới dạng các polysaccharide vỏ
ngoài của vi khuẩn Ďất. Gần Ďây Ďã có một số kết quả nghiên cứu theo hướng sản
xuất alginate bằng phương pháp vi sinh cũng như bằng phương pháp biến tính

polymer hóa phân tử alginate. Tuy nhiên, toàn bộ alginate thương mại hiện nay vẫn
lấy từ nguồn tách ra từ rong biển [11].

21
Alginate là một polysaccharide mạch thẳng có phân tử lượng lớn từ 10
5
-
10
6
Da tùy thuộc vào từng loại rong biển và phương pháp chiết tách. Người ta Ďã
thu Ďược alginate thương phẩm có khối lượng phân tử lên Ďến 150.000 Da với Ďộ
polymer hóa là 750 [124], [127].
Về mặt cấu trúc, alginate là co-polymer của acid -D- mannuronic (ký hiệu
là M) và acid -D-guluronic (ký hiệu là G) qua liên kết glycoside 1→4.
Cấu tạo của 2 monomer theo công thức cổ Ďiển Haworth Ďược chỉ ra trên
Hình 1.5, theo công thức này, 2 monomer chỉ khác nhau ở chỗ nhóm carboxyl nằm
ở trên và dưới mặt phẳng của vòng pyranose [21].

Acid -D-mannuronic Acid -L-guluronic
Hình 1.5. r 
Theo quan Ďiểm hiện Ďại, hai gốc uronic Ďó có cấu tạo dạng ghế nhưng cấu
hình khác nhau, acid manuronic có cấu hình
4
C
1 ,
còn acid guluronic có cấu hình
1
C
4.
Như vậy, trong cả hai cấu hình, nhóm carboxyl Ďều gắn vào vòng pyranose ở vị trí

xích Ďạo (equatorial).
Hai monomer này gắn với nhau bằng các liên kết 14 glycoside. Nhưng sự
kết hợp này không phải là ngẫu nhiên mà thành 3 loại chuỗi như sau (Hình 1.6):
Chuỗi homopolymannuronic: gồm các gốc mannuronic MMMMMM
Chuỗi homopolyguluronic: gồm các gốc guluronic GGGGGG
Chuỗi luân phiên: 2 gốc luân phiên nhau MGMGMGM

22


Hình 1.6. 
Trong Ďó chuỗi polyG có dạng gấp nếp, còn chuỗi polyM có dạng phẳng.
Chính Ďặc thù này sẽ quy Ďịnh tính chất khác nhau của chúng khi kết hợp với các
ion Ďa hóa trị.
Chiều dài của các chuỗi, sự phân bố của chúng trong mạch alginate biến Ďổi
nhiều theo loài và cũng thay Ďổi phụ thuộc vào giai Ďoạn trưởng thành, vào các bộ
phận của cá thể và môi trường sống của rong. Điều này làm cho phân tử alginate rất
Ďa dạng và có tính chất khác nhau.
Trong phân tử alginate, các gốc acid -D-mannuronic và acid -D-guluronic
này có thể kết hợp với nhau tạo thành các block kiểu M-block, G-block và MG-
block (Hình 1.7). Thành phần và cấu trúc của các block này ảnh hưởng trực tiếp Ďến
tính chất alginate [108].

23

Hình 1.7. a) monomer, bc

Ở dạng acid hay muối kết hợp với các ion kim loại hóa trị 2 trở lên, polymer
này không tan trong nước nhưng có khả năng hút nước rồi trương nở tạo thành thể
gel. Khi kết hợp với các cation hóa trị một như Na

+
, K
+
, NH
4
+
, alginate tan trong
nước tạo thành các dung dịch có Ďộ nhớt cao. Các muối alginate tan trong nước
Ďược sử dụng như các chất làm tăng Ďộ nhớt, các chất ổn Ďịnh và các tác nhân tạo
màng… trong các ngành công nghiệp dược, thực phẩm, dệt và công nghiệp
giấy [6], [13].
1.2.2
Qua nghiên cứu, các nhà khoa học thấy rằng alginate có ảnh hưởng khác nhau
Ďến các hệ sinh học, phụ thuộc rất lớn vào thành phần hóa học và khối lượng phân tử
của alginate. Hoạt tính sinh học của alginate Ďược thử nghiệm Ďầu tiên trong các cuộc
thử nghiệm cấy ghép các tiểu Ďảo Langerhans Ďã Ďược bọc alginate trên các súc vật
Ďể kiểm soát bệnh tiểu Ďường. Kết quả cho thấy sự tăng trưởng quá nhanh các thực
bào và nguyên bào sợi, tương tự như một phản ứng viêm với dị vật. Các thí nghiệm
cho thấy mức Ďộ cảm ứng các yếu tố gây ra hoại tử khối u và interleukin 1 phụ thuộc

24
hàm lượng acid manuronic trong mẫu alginate. Kết quả này giải thích các phân Ďoạn
giàu mannuronat không tham gia vào việc tạo gel sẽ thoát ra ngoài các viên nang và
khởi Ďộng một phần phản ứng miễn dịch này có thể có liên quan một phần với các
liên kết (1→4)glycoside, vì các polyuronat homopolymer diequartorial khác như acid
D-glucuronic cũng thể hiện tính chất này. Khả năng miễn dịch của các
polymanuronat Ďến nay Ďã Ďược chứng minh trong các thử nghiệm lâm sàng Ďể ngăn
ngừa các bệnh nhiễm khuẩn, Ďể làm tăng khả năng miễn dịch không Ďặc hiệu [115].
Một số tài liệu Ďã chứng minh hoạt tính sinh học của alginate, hoạt tính tẩy
xạ. Khi cơ thể bị nhiễm chất phóng xạ strontium bằng con Ďường tiêu hóa, có thể

dùng natri alginate Ďể Ďưa chất phóng xạ này ra ngoài cơ thể. Alginate tạo kết tủa
bền với strontium do Ďó ngăn Ďược sự hấp thu strontium vào trong máu và phức hợp
này sẽ Ďược thải theo phân ra ngoài. Việc dùng alginate làm chất tẩy xạ không ảnh
hưởng Ďến quá trình trao Ďổi ion Ca
++
và khả năng phát triển bình thường của cơ thể
[72]. Ngoài ra một số nghiên cứu cho thấy alginate còn có khả năng chống oxy hóa,
tác dụng chống Ďông tụ máu, phòng xơ vữa Ďộng mạch ở trẻ em [8].
Alginate có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Các ứng dụng của alginate
Ďều dựa trên ba Ďặc Ďiểm Ďó là khả năng tạo dung dịch có Ďộ nhớt cao; khả năng tạo
gel khi thêm muối calci vào dung dịch natri alginate trong nước; khả năng tạo màng
natri hay calci alginate và sợi calci alginate [11].
Ngày nay các alginate Ďang Ďược sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, các
ngành công nghiệp dệt may và các lĩnh vực bao gồm cả giấy mạ, dược phẩm và
hàn Ví dụ trong kỹ nghệ thức ăn, người ta dùng rất nhiều alginate Ďể làm kem,
socola, bánh, món tráng miệng. Trong công nghiệp, alginate Ďược sử dụng rất nhiều
trong kỹ nghệ giấy, dệt, vải hồ, kỹ nghệ cao su. Nhu cầu alginate dùng trong in vải
sợi chiếm khoảng 50% tổng lượng alginate sản xuất Ďược trên toàn thế giới [11].
Trong công nghệ dược phẩm, alginate thường dùng làm chất nhũ hóa và chất
gây thấm trong các dạng thuốc có cấu trúc nhũ tương và hỗn dịch, dùng trong tá
dược bao của viên nén hay tham gia vào thành phần của vỏ nang. Alginate có thể
Ďược sử dụng Ďể kết hợp Ďể làm bao màng của viên tan trong ruột, Ďiều này rất có
lợi cho việc bào chế các thuốc ảnh hưởng Ďến Ďường tiêu hóa, tương kỵ với dịch

25
vị Alginate dùng Ďể sản xuất lớp màng chống chất phóng xạ, nó thường dùng Ďể
chỉ thị Ďộ ô nhiễm phóng xạ của vùng biển [127].
Màng Ďược tạo thành từ gelatin và alginate mang thuốc có thể Ďược sản xuất
công nghiệp ứng dụng trong Ďiều trị tổn thương bỏng. Màng này có tác dụng ngăn
cản sự xâm nhiễm, giảm viêm Ďẩy mạnh quá trình lành hóa vết thương, Ďặc biệt có

hiệu quả ở dạng bỏng khô [21].
1.2.3. Carrageenan
Carrageenan là polysaccharide có khả năng tạo gel và làm Ďặc dung dịch,
chúng tồn tại trong một số rong Ďỏ thuộc họ Rhodophyceae. Hiện nay,
carrageenan thường Ďược chiết từ một số loài rong như Gigartina, Chondrus,
Iridaea, Eucheuma [14].
Carrageenan Ďược tạo thành từ các galactose mạch thẳng với mức Ďộ sulfate
hóa khác nhau (dao Ďộng từ 15% - 40%). Các loại carrageenan khác nhau thì khác
nhau về thành phần và cấu trúc, vì thế chúng tạo nên một khoảng biến Ďổi rộng các
tính chất lưu biến cũng như các tính chất Ďặc biệt khác [123].
Cũng như các polysaccharide tự nhiên khác, carrageenan cũng không có khối
lượng phân tử xác Ďịnh. Carrageenan thương mại loại thực phẩm có khối lượng
trung bình nằm trong khoảng 200.000Da. Các tính chất của carrageenan phụ thuộc
rất lớn vào khối lượng mol phân tử của chúng và chúng gần như mất Ďi nếu mol
phân tử nhỏ hơn 100.000Da [122].

Carrageenan là họ các polysaccharide mạch thẳng Ďược sulfate hóa, chúng
mang Ďầy Ďủ các tính chất Ďặc trưng của polysaccharide.
Carrageenan là ionic polysaccharide. Tất cả các carrageenan Ďều có Ďặc
trưng cấu trúc chung là Ďược tạo nên từ các gốc D-galactopyrano và 3,6 - anhydro-
D-glactopyrano bằng liên kết 1,3-

và 1,4-

-D, trong Ďó các mắt xích galactose bị
sulfate hóa một phần ở vị trí 2 hoặc/ và 6 hoặc/ và 3,6-anhydride. Do carrageenan là
polymer Ďược tạo thành từ khoảng 1.000 mắt xích nên khả năng của sự biến Ďổi cấu
trúc là rất lớn. Cho Ďến nay, ba loại carageenan chính tồn tại trong tự nhiên là