nghiên cứu quy trình thu nhận chondroitin sulfate từ nguyên liệu thủy sản bằng phương pháp sinh học

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chúng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố ở bất kỳ hình thức
nào khác.


Tác giả luận văn



ii
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành Luận văn này
Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ
nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm sự kính trọng, niềm tự hào được học tập và nghiên
cứu tại trường trong những năm qua.
Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được giành cho: TS. Võ Hoài Bắc - Viện Công
nghệ sinh học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam: Số 2- Hoàng Quốc Việt - Cầu
Giấy - Hà Nội và TS. Nguyễn Minh Trí - Khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại
học Nha Trang đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện
Luận văn.
Xin cảm ơn quý thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thực phẩm đã tận tình giúp
đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian qua. Xin cảm ơn các thầy cô phản biện
đã cho tôi những lời khuyên quí báu để công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất
lượng.
Đặc biệt xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của gia đình và bạn bè luôn
luôn chia sẻ cùng tôi trong quá trình nghiên cứu.

iii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC HÌNH vii
KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. Sụn động vật 3
1.2. Chondroitin sulfate 4
1.2.1. Đặc điểm và cấu trúc của Chondroitin sulfate 4
1.2.2. Thu nhận và định lượng Chondroitin sulfate 7
1.2.2.1. Các phương pháp thu nhận Chondroitin sulfate thô 8
1.2.2.2. Các phương pháp tinh chế Chondroitin sulfate 8
1.2.2.2. Các nghiên cứu chiết xuất và định lượng Chondroitin sulfate 9
1.2.3. Ứng dụng của Chondroitin sulfate 10
1.2.3.1. Ứng dụng trong y học 10
1.2.3.2. Các ứng dụng khác 12
1.3. Protease 12
1.4. Giới thiệu về cá đuối và cá nhám 14
1.4.1. Cá đuối 14
1.4.2. Cá nhám 16
CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 19
2.1. Vật liệu 19
2.2. Phương pháp nghiên cứu 19
2.2.1. Xác định sự có mặt của Chondroitin sulfate trong sản phẩm theo
phương pháp tách chiết và tinh chế: 19

2.2.2. Xác định hoạt độ protease theo phương pháp Anson cải tiến 20
2.2.3. Định lượng Chondroitin sulfate bằng so màu với Dimethylmethylene
blue theo Farndale và cộng sự 21
iv
2.2.4. Xác định hàm lượng protein theo phương pháp Lowry 22
2.2.5. Phương pháp sinh học tách chiết Chondroitin sulfate 23
2.2.6. Xác định một số tính chất và chất lượng của chế phẩm Chondroitin
sulfate 23
2.2.6.1. Xác định độ bền nhiệt của chế phẩm Chondroitin sulfate 23
2.2.6.2. Xác định độ bền acid của chế phẩm Chondroitin sulfate 23
2.2.6.3. Phương pháp xác định hàm ẩm 24
2.2.6.4. Xác định vết kim loại nặng: gửi mẫu kiểm tại Viện Hóa Học 24
2.2.7. Bố trí thí nghiệm 24
2.2.7.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm thu nhận và tinh sạch Chondroitin sulfate 24
2.2.7.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn điều kiện tối thích cho hoạt động của
protease ngoại bào B26 . 26
2.2.7.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn điều kiện tối ưu cho hoạt động của
chế phẩm ETM 29
2.3. Phương pháp xử lý số liệu 31
CHƯƠNG III : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32
3.1. Xác định hàm lượng Chondroitin sulfate trong sụn cá đuối (Dasyatis
kuhlii) và cá nhám (Carcharhinus sorrah) ở Việt Nam 32
3.2. Lựa chọn nguồn enzyme thích hợp 33
3.2.1. Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm protease từ chủng B26 để thủy phân
sụn cá 34
3.2.1.1. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho hoạt động của chế phẩm
protease từ chủng B26 34
3.2.2. Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm protease ETM để thủy phân sụn cá và
chiết rút Chondroitin sulfate 36
3.2.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ 36

3.2.2.2. Ảnh hưởng của pH 37
3.2.2.3. Xác định thời gian và nồng độ chế phẩm ETM thủy phân tối ưu
sụn cá 38
3.2.3. So sánh khả năng thủy phân sụn cá của papain, bromelain, ETM và
protease ngoại bào từ chủng B26 40
3.3. Nghiên cứu quy trình tinh sạch 41
v
3.3.1. Hiệu suất thu hồi CS bằng ethanol 41
3.3.2. Khả năng chiết rút Chondroitin sulfate từ sụn cá bằng phương pháp
hóa học và bằng phương pháp sinh học 43
3.3.3. Thu nhận Glycosaminoglycan (GAGs) 43
3.3.4. Phân tách Chondroitin sulfate trong phức hợp tủa CS-CPC 44
3.3.5. Kiểm tra độ tinh sạch của chế phẩm Chondroitin sulfate 45
3.3.6. Quy trình tinh sạch Chondroitin sulfate từ sụn cá đuối, cá nhám bằng
phương pháp sinh học 47
3.4. Xác định một số tính chất của Chondroitin sulfate tinh sạch 48
3.4.1. Độ bền với nhiệt và acid của chế phẩm Chondroitin sulfate tinh sạch 48
3.4.2. Một số chỉ tiêu phân tích chế phẩm Chondroitin sulfate tinh sạch 49
3.4.3. Dự toán giá thành sản xuất Chondroitin sulfate từ sụn cá đuối, cá
nhám bằng phương pháp sinh học 50
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO 53
PHỤ LỤC


vi
DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Thành phần chính của mô sụn 3
Bảng 1.2. Phân loại chondroitin sulfate 7

Bảng 1.3. Hàm lượng CS được tách từ các nguồn sụn khác nhau 10
Bảng 2.1. Xác định đường cong chuẩn của tyrosine 21
Bảng 2.2. Xác định đường cong chuẩn CS4 22
Bảng 2.3. Xác định đường cong chuẩn protein 23
Bảng 3.1. Hàm lượng CS trong các mẫu sụn cá đuối và cá nhám Việt Nam 33
Bảng 3.2. Hiệu quả thuỷ phân sụn cá trong 48 giờ của các protease 40
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hiệu suất thu hồi CS 42
Bảng 3.4. Hàm lượng CS trong chế phẩm tinh sạch sơ bộ 42
Bảng 3.5. So sánh khả năng chiết rút CS từ sụn cá bằng phương pháp hóa học và
bằng phương pháp sinh học 43
Bảng 3.6. Hiệu suất tủa GAGs 44
Bảng 3.7. Hiệu suất thu hồi CS bằng tủa ethanol 45
Bảng 3.8. Hiệu suất thu CS tinh sạch 45
Bảng 3.9. Hàm lượng một số kim loại nặng trong chế phẩm CS 49
Bảng 3.10. Một số chỉ tiêu phân tích chế phẩm CS 49
Bảng 3.11. Sơ lược tính giá thành cho 100g CS tinh sạch (hàm lượng CS ~ 90%)
từ sụn cá nhám, cá đuối 50
Bảng 3.12. Sơ lược tính giá thành cho 100g CS thô (hàm lượng CS 51,8%) sụn
cá nhám, cá đuối 51

vii
DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Cấu trúc hoá học của một đơn vị trong chuỗi CS 5
Hình 1.2. Cấu trúc mạch của các CS 5
Hình 3.1. Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính protease của chủng B26 34
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính protease của chủng B26 35
Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian lên quá trình thuỷ phân sụn cá của protease
từ chủng B26 35
Hình 3.4. Ảnh hưởng nồng độ protease của chủng B26 lên quá trình thủy phân

sụn cá 36
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt độ thủy phân của ETM và hàm lượng
CS giải phóng 37
Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH lên hoạt độ thủy phân của ETM và hàm 38
lượng CS giải phóng 38
Hình 3.7. Hiệu quả thủy phân của ETM theo thời gian. 38
Hình 3.8. Ảnh hưởng nồng độ enzym ETM lên hoạt độ thuỷ phân sụn cá 39
Hình 3.9. Khả năng thủy phân sụn cá nhám, cá đuối của enzym ETM 40
Hình 3.10. Độ bền với nhiệt của chế phẩm CS 48
Hình 3.11. Độ bền với pH acid của chế phẩm CS 48


viii
KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
A660 Đo OD ở bước sóng 660 nm
A750 Đo OD ở bước sóng 750 nm
B26 Bacillus subtilis VTCC-B-26
BSA Albumin huyết thanh bò
CĐ Cá đuối
CPC Cetylpyridium chloride
CS Chondroitin sunfate
CS4 Chondroitin-4-sulfate
CS6 Chondroitin-6-sulfate
CTAB Cetyltrimethylamnonium bromide
DMMB 1,9-dimethylmethylene blue
GAG Glycosaminoglycan
GalNAc N-acety-D-lgalactosamine
OD Optical Density
PG Proteoglycan
TCA Tricloacetic

1

MỞ ĐẦU
Hiện nay, nước ta có khoảng 300 cơ sở chế biến thủy sản và 200 nhà máy
chuyên sản xuất các sản phẩm đông lạnh phục vụ xuất khẩu. Theo báo cáo “Đánh giá
tác động môi trường trong lĩnh vực thủy sản năm 2002” thì tổng lượng chất thải rắn
như: đầu, xương, da, vây, vẩy… từ các nhà máy chế biến thủy sản được ước tính
khoảng hàng trăm tấn/năm
[63].
Nhiều dược liệu quý đã được chiết xuất từ phế thải
của các nhà máy chế biến thuỷ sản như glucosamine được chiết xuất từ vỏ tôm
[35;
39], c
hondroitin từ sụn cá mập
[44].
Điều đáng chú ý là trong sụn cá thường có hàm
lượng chondroitin sulfate cao hơn các đối tượng nghiên cứu khác. Vì vậy, việc điều
tra và nghiên cứu nguồn dược liệu từ phế thải sau chế biến thủy sản là rất cần thiết,
không những giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường mà còn tận dụng được
nguồn dược liệu, giảm giá thành nhập khẩu thuốc.
Chondroitin sulfate (CS) là thành phần cơ bản cấu tạo nên sụn khớp, CS còn có
mặt trong các tổ chức sợi chun (gân, cơ, dây chằng…) tạo sự vận động linh hoạt và
tính đàn hồi trong hoạt động khớp, tạo độ bền khi bị nén ép. CS có tác dụng hỗ trợ
điều trị các bệnh lý về xương khớp. CS làm tăng sản xuất chất nhầy và khả năng bôi
trơn của dịch khớp, đảm bảo chức năng dinh dưỡng và sự vận động linh hoạt của
khớp. Vì vậy, CS giúp giảm và ngăn chặn quá trình thoái hoá khớp
[15]
. CS còn có
vai trò bảo vệ sụn khớp bằng ức chế các enzym phá huỷ sụn khớp như collagenase,

phospholipase A2, N–acetylglucosamindase
[12]
. Ngoài ra CS cũng góp phần nuôi
dưỡng các tế bào của giác mạc mắt, tái tạo lớp giác mạc. Một trong những tác dụng
quan trọng khác của CS là khả năng ức chế hoạt chất angiogenesis - chất kích thích
tạo tân mạch trong các khối u, làm cho khối u hạn chế phát triển. CS có khả năng
kháng viêm, ức chế sự tiết các cytokine tiền viêm TNF-α, interleukin-1β, nitric oxid và
các gốc oxy hóa tự do
[24]
. Hiện nay các thuốc kết hợp CS và glucosamine đang
được sử dụng hiệu quả để điều trị bệnh viêm khớp.
Do phân tử CS rất đa dạng và phức tạp, cho nên CS chưa được tổng hợp bằng
con đường hóa học mới chỉ được tách chiết từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên. Những
năm trước đây CS được tinh chế chủ yếu từ sụn cá mập, do đó giá thành rất cao. Một
số nghiên cứu trên thế giới đã tách chiết CS từ một số nguồn nguyên liệu như từ da
của cá Labeo rohita [51], sụn của mực [61], cá mập [44], sụn gà [34], sụn bò [41]
2
Việc nghiên cứu để tách chiết CS từ các nguồn nguyên liệu khác nhau vẫn được các
nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm đặc biệt nhằm hạ giá thành sản phẩm.
Nghiên cứu ứng dụng enzym thay thế các chất hóa học trong quá trình thu nhận
CS từ sụn động vật (đặc biệt các nguồn sụn nguyên liệu thuỷ sản) là rất cần thiết để
giảm độ độc hại trong khi sản xuất cũng như tăng chất lượng của chế phẩm CS.
Ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu thu nhận CS còn rất mới mẻ, chưa có một công
trình nào đề cập đến vấn đề này. Do vậy, đề tài: "Nghiên cứu quy trình thu nhận
chondroitin sulfate từ nguyên liệu thủy sản bằng phương pháp sinh học” có ý
nghĩa thực tiễn cao và nhiều triển vọng để ứng dụng vào thực tế sản xuất dược
phẩm nước nhà trong giai đoạn tới.
Đề tài cần thực hiện nhiệm vụ chính sau:
- Xây dựng được quy trình tách chiết và tinh sạch chondroitin sulfate từ sụn
cá đuối (Dasyatis kuhlii) và sụn cá nhám (Carcharhinus sorrah) bằng công nghệ enzym.

- Nghiên cứu một số tính chất của chế phẩm CS tinh sạch.
Ý nghĩa khoa học của đề tài.
Lần đầu tiên nghiên cứu một cách có hệ thống việc tìm chọn các thông số cho
quy trình tách chiết chondroitin sulfate từ sụn cá nhám và cá đuối, vì vậy là nguồn bổ
sung các tư liệu có tính khoa học về các tính chất dược lý của CS. Các kết quả thu
được của đề tài sẽ bổ sung hữu ích nguồn tài liệu phong phú cho các nhà nghiên cứu
các sản phẩm có giá trị gia tăng từ phế thải thuỷ sản.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở cho các nhà thực nghiệm thử nghiệm sử
dụng các chất có tính dược học vào đời sống con người, góp phần nâng cao giá trị sử
dụng của sụn cá.



3
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Sụn động vật
Sụn động vật là loại mô liên kết đặc tồn tại trong cơ thể động vật có xương
sống, cũng như ở động vật không xương sống (sam, sên biển và động vật chân đầu
(cephalopod) )
[63]

Trong cơ thể người và các loài động vật có xương sống khác, sụn có ở nhiều bộ
phận như các khớp, xương sườn, tai, mũi, ống hô hấp, đĩa đệm cột sống… Sụn là phần
chính trong bộ xương của bào thai, nhưng nó sẽ biến đổi thành xương khi cơ thể
trưởng thành. Các loài cá sụn (chondrichthyes) như cá mập, cá đuối là những loài động
vật có xương sống nhưng bộ xương chứa hoàn toàn sụn cả khi ở tuổi trưởng thành.
Sụn khác biệt ở chỗ chỉ chứa một loại tế bào, không có mạch máu, không chứa các tế
bào thần kinh (aneurol) và không chứa hệ bạch huyết (alymphatic)

[63]

Có hai loại sụn là sụn khớp và sụn chêm. Thành phần hoá học của cả hai loại
sụn nêu trên đều bao gồm hai pha chủ yếu là pha lỏng bao gồm nước và các chất điện
phân, pha rắn do các đại phân tử tạo thành gồm sợi collagen (collagen loại II trong sụn
chêm và loại I trong sụn khớp), proteoglycan và tế bào sụn (chondrocytes). Tế bào sụn
tạo nên chất cơ bản (matrix) của sụn
[63]

Bảng 1.1. Thành phần chính của mô sụn
Mô Nước (%) Collagen (%) Proteoglycan (%)
Sụn khớp 68,0 – 85,0 10,0 - 20,0 ( loại I) 5,0-10,0
Sụn chêm 60,0 – 70,0 15,0 - 25,0 ( loại II) 1,0- 2,0

Thành phần chính của hai loại sụn được thể hiện trong bảng 1.1. Ba thành phần
chính này tác động đồng bộ, tạo nên đặc tính cơ học của sụn. Sự thay đổi của các
thành phần này (do bị bệnh lão hoá ) sẽ làm thay đổi đặc tính cơ học phụ thuộc vào
thời gian của sụn. Có tới 30% nước nằm trong khoảng không giữa các sợi collagen.
Kích thước sợi collagen và hàm lượng nước được xác định nhờ áp suất trương sinh ra
do mật độ điện tích của các đại phân tử proteoglycan mang điện tích âm phân bố trong
khối collagen. Sự gắn kết của proteoglycan ảnh hưởng đến trương lực và sự chuyển
động của pha lỏng khi bị nén ép. Chondroitin là thành phần cơ bản của proteoglycan
chứa trong sụn
[63].

4
1.2. Chondroitin sulfate
1.2.1. Đặc điểm và cấu trúc của Chondroitin sulfate
CS được phát hiện và lần đầu tiên được tách chiết từ những năm 60 do
Davidson và Meyer. CS thuộc nhóm chất heteropolysaccharide gọi là

glycosaminoglycan (GAG) ngoại bào được tìm thấy trong tự nhiên như một polime
mạch thẳng gồm các đơn vị cơ bản cấu tạo bởi 2 đường (disaccharide) N-acetyl-D-
galactosamine (GalNAc) và D-glucuronic acid (GlcA) xen kẽ nhau (polymeric D-
galactosamine and D-glucuronic acid), các gốc đường này được sulfate hoá hay
không bị sulfate hoá
[23]
, một số gốc GlcA bị epime hoá thành L-iduronic acid
(IdoA). CS là một polime có phân tử lớn gồm 15-150 đơn vị cấu trúc 2 đường đơn của
GlcA và GalNAc. Khối lượng phân tử của CS thường biến động trong khoảng
10.000 - 100.000 Dalton
[29]
.
Kato (1994) và Bernfield (1999) đã nhận thấy CS thường gắn với các
protein bằng liên kết o-glycosid tạo thành một proteoglycan (PG) (glucoprotein),
là hợp chất hữu cơ thuộc nhóm mucopolysaccharide
[14]
.
Sự kết hợp giữa nhóm sulfate (SO
4
2-
) của gốc đường với các nhóm carboxyl
(-COO
-
) của gốc đường acid làm cho phân tử chondroitin có mật độ điện tích âm
rất cao (anionic polysaccharide) dễ dàng liên kết đồng hoá trị với các protein trong
cấu tạo của PG. Chuỗi CS được gắn với nhóm -OH của gốc serine ở một số protein.
Các protein gắn chọn lọc chính xác như thế nào với GAG vẫn chưa được làm sáng
tỏ. GAG được tổng hợp trong mạng lưới nội bào và trong thể Golgi. Sự gắn kết
của chuỗi GAG bắt đầu với 4 gốc đường đơn theo phương thức cố định là Xyl-
Gal-Gal-GlcA; xylose được gắn với protein trong mạng lưới nội bào, còn các phân

tử đường khác được gắn trong hệ Golgi
[56]
.
CS ưa nước vì thế hàm lượng nước trong mô sụn cao. Các điều kiện thủy
phân cũng có thể làm giảm trọng lượng phân tử trung bình của sản phẩm thu được.
Mỗi phân tử đường có thể không bị sulfate hoá, bị sulfate hoá 1 lần hay 2 lần. Đa
phần nhóm OH ở vị trí carbon 4 và 6 của GalNAc được sulfate hoá, đối với một số
chuỗi GAG khác thì ở vị trí 2 của GlcA. Quá trình sulfate hoá là nhờ các enzym
sulfotransferase đặc hiệu. Việc sulfate hoá ở các vị trí khác nhau tạo nên hoạt tính
sinh học đặc thù của CS.
5
Trong cơ thể sống, các PG và GAG giữ vai trò quan trọng trong nhiều quá
trình khác nhau như: điều hòa hoạt động của enzym và sự bám dính, phát triển và di
thực của tế bào
[36; 53; 59]
. GAG còn có chức năng cấu trúc và điều khiển trong cơ
thể sống. Về cấu trúc, nó là thành phần chính của mô sụn. Về điều khiển, CS rất dễ
gắn kết với protein trong mô tế bào nhờ có điện tích âm, mối quan hệ này rất quan
trọng cho việc điều hoà các hoạt động của tế bào. Phân tử (monomer) PG của mô
sụn (chứa khoảng 80-100 mạch CS) cùng với protein gắn kết và acid hyaluronic tạo
thành một phức hệ thuỷ động học có khả năng nén thuận nghịch rất cần thiết cho
sụn để chống lại sự ép nén với sự biến dạng nhỏ nhất
[23]
Công thức hoá học của chondroitin sulfate (C
14
H
21
NO
14
S)

n
:

Hình 1.1. Cấu trúc hoá học của một đơn vị trong chuỗi CS.
Chondroitin-4-sulfate: R
1
= H; R
2
= SO
3
H; R
3
= H.
Chondroitin-6-sulfate: R
1
= SO
3
H; R
2
, R
3
= H.
n
Hình 1.2. Cấu trúc mạch của các CS
Chondroitin có 3 loại chính là A, B và C chúng đặc trưng bởi số lượng và vị
trí của nhóm sulfate trong nhóm disaccharide lặp lại của chuỗi polysaccharide.
Chondroitin sulfate A: gốc sulfate gắn ở vị trí C-4 (chondroitin-4-sulfate, CS4), có
nhiều ở mô sụn, CS có thể kết hợp với protein tạo nên chondromucoit. Chondroitin
6
sulfate C: gốc sulfate gắn ở vị trí C-6 (chondroitin-6-sulfate, CS6). Chondroitin

sulfate B: acid iduronic thay thế acid glucuronic. Loại A và B (CS4) thường được
tìm thấy ở sụn động vật có vú (bò và lợn), ngược lại loại C (CS6) được tìm thấy
chủ yếu ở các loài cá sụn (cá mập, cá đuối (rays, skates) ). Tuy nhiên, CS từ các
nguồn nguyên liệu khác nhau rất đa dạng về cấu trúc và kích thước, chúng chứa ở
mức độ nhiều hay ít một số lượng các isome của CS, có tới 16
n
isome của CS, phụ
thuộc vào sự thay đổi vị trí sulfate hoá của các cặp đường đôi tạo nên 16 isome/ mỗi
cặp
[49]
. Trong đó CS A và CS C là những thành phần chủ yếu hình thành PG
[56].

+ Chondroitin Sulfate A (GlcA-GalNAc-4S)-CS4

+ Chondroitin sulfate B (IdoA-GalNAc-4S) -CS4
Tên cũ là dermatan sulfate (iduronic acid thay cho glucuronic acid), thường
có nhiều ở da, còn thấy có ở van tim, gân, thành mạch. Vị trí bị sulfate hoá ở C-4
của GlcNAc và C-5 của glucuronic acid bị epime hoá thành iduronic acid.






7
+ Chondroitin Sulfate - C (GlcA-GalNAc-6S ) - CS6

CS được tách chiết trước khi cấu trúc của nó được xác định. Vì vậy tên gọi
của CS cũng có sự thay đổi. Ngoài ra còn có chondroitin sulfate D và E. Phân loại

các CS được tóm tắt trong bảng 1.2.
Bảng 1.2: Phân loại chondroitin sulfate
Tên Vị trí bị sulfate hoá Tên phân loại
Chondroitin sulfate A
Carbon 4 của đường - N-
acety-D-galactosamine
(GalNAc)
Chondroitin-4-sulfate (CS4); ở người
có trong: sụn khớp, giác mạc, da, th
ành
mạch
Chondroitin sulfate B
( Dermatant sulfate)
Carbon 4 của GalNAc –
L-iduronic acid
Chondroitin-4-sulfate (CS4)
Chondroitin sulfate C

Carbon 6 của GalNAc Chondroitin-6-sulfate (CS6)
Chondroitin sulfate D

Carbon 2 của glucuronic
acid and 6 của GalNAc
Chondroitin-2,6-sulfate (C2,S6)
Chondroitin sulfate E
Carbons 4 và 6 của
GalNAc
Chondroitin-4,6-sulfate (C4,S6)

CS tinh chế là chất bột màu trắng hoặc trắng ngà, hoà tan tốt trong nước vì

thế rất dễ hút ẩm; nhưng không hoà tan trong ethanol, methanol, cetone Khối
lượng phân tử của CS nguyên liệu thường được sử dụng trong chế phẩm thuốc là thấp
hơn, khoảng 15000 - 20000 Dalton.
1.2.2. Thu nhận và định lượng Chondroitin sulfate
Cấu trúc phân tử CS rất đa dạng và phức tạp nên chưa thu nhận CS được bằng
con đường tổng hợp hoá học, cho đến nay mới chỉ tổng hợp được các mạch
8
oligosaccharide ngắn có trình tự giống một đoạn mạch CS như một số CS
tetrasaccharide (4 gốc đường đơn) có khả năng kích thích sự phát triển và phân hoá
của neron thần kinh
[50],
còn phân tử disaccharide thì không có tác dụng trên.
Vì thế, hiện nay nguyên liệu CS thô mới chỉ được thu nhận duy nhất từ các
nguồn tự nhiên nhờ chiết xuất CS từ các loại mô động vật. Sụn cá mập (xương sọ,
xương sống, vây ) là nguồn nguyên liệu CS phổ biến nhất trong các chế phẩm thuốc
và chế phẩm bổ sung dinh dưỡng.
CS trong mô động vật liên kết chặt với protein trong dạng phức proteoglycan.
Cho nên việc đầu tiên là phải tách CS ra khỏi protein nhờ việc làm yếu mối liên kết
giữa CS-protein và phân huỷ protein để giải phóng các phân tử CS.
1.2.2.1. Các phương pháp thu nhận Chondroitin sulfate thô
Quá trình thu nhận chế phẩm CS thô từ sụn có thể được thực hiện bằng
phương pháp hoá học hoặc phương pháp sinh học (dùng enzym) để thuỷ phân sụn.
Trong phương pháp hoá học mô sụn được xử lý bằng nước nóng, dung dịch
muối, kiềm (NaOH) hoặc acid (HCl, CH
3
COOH ) để tách GAG khỏi các phân tử
khác (protein, hyaluronic acid…). Phương pháp này đã áp dụng để thu CS từ sụn gà
[34],
sụn bò
[41]

tuy nhiên, đã xuất hiện việc phá vỡ các liên kết glycoside của CS
khi thu nhận CS.
Phương pháp sinh học dùng enzym để thuỷ phân mô sụn là phương pháp có
hiệu quả để thu nhận CS không bị biến đổi về cấu trúc, giữ được hoạt tính sinh học
của chúng và làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do các hoá chất (muối, kiềm,
acid ) gây nên. Nhiều nghiên cứu đã sử dụng các protease (papain, actinase,
pronase…) để thuỷ phân sụn giải phóng GAG khỏi các protein liên kết. Sau khi loại
bỏ protein thì CS được tách ra và tinh sạch. Phương pháp này đã được dùng để thu
nhận GAG từ da cá Labeo rohita
[51]
, sụn của mực
[61]
, cá mập
[44]
, cá sấu, cá đuối
Các chuỗi dài hydrophilic polymers GAG không tan trong ethanol, cetone và
methanol, vì vậy có thể sử dụng các dung môi này để thu CS thô. Một số nghiên
cứu cho thấy ethanol 60-70% tủa được hàm lượng CS cao nhất và tách CS với một
số polysaccharide khác
[55].
1.2.2.2. Các phương pháp tinh chế Chondroitin sulfate
Chế phẩm CS thô thu được còn chứa một lượng tạp chất nào đó như
collagen, cặn protein, hyaluronic acid, muối khoáng Cho nên cần phải tiến hành
các bước tinh sạch tiếp theo để loại các tạp chất trên.
Để thu CS có thể sử dụng các muối của ammonium như cetylpyridium
chloride (CPC) hoặc cetyltrimethylamnonium bromide (CTAB) để tạo phức tủa với
9
các GAG và các polysacharid khác, các collagen phần lớn sẽ bị loại bỏ trong giai
đoạn này
[28].

Các GAG gốc sulfate thấp trong phức hợp tủa CPC-GAG và CTAB-
GAG đó sẽ bị hòa tan trong một số muối NaCl hoặc KCl nồng độ thấp (0,3-0,4M).
Sau khi loại bỏ các GAG gốc sulfate thấp như hyaluronic acid, chỉ còn lại tủa CPC-
GAG và CTAB-GAG chứa các GAG gốc sulfate cao, chủ yếu là CS.
CS trong phức tủa CPC-GAG và CTAB-GAG sẽ được hòa tan phần lớn
trong các muối nồng độ cao (0,9-2,0M KCl; 2,0M NaCl; 1N MgCl
2
và 0,7N-1,5M
MgSO
4
) và tiếp tục được

tinh chế bằng thẩm tích và kết tủa bằng dung môi để thu
CS tinh khiết. Scott đã mô tả cụ thể về phương pháp này và đây cũng là phương
pháp hiệu quả để tách và tinh sạch các loại polysaccharide và nucleic acid
[52
;
21]
.
Vì CS là một polyanion có điện tích âm (-) rất cao, nên CS rất dễ liên kết và
bám dính trên các cột sắc ký. Vì vậy, còn có thể tinh sạch CS bằng sàng lọc phân tử
nhờ các cột sắc ký trao đổi ion (DEAE-Sephacel, DOWEX 50 ) hoặc bằng sắc ký
lọc gel (Sepharose CL-6B, Sephacryl S-300 )
[44]
.
1.2.2.2. Các nghiên cứu chiết xuất và định lượng Chondroitin sulfate
Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã tách chiết CS từ một số nguồn nguyên liệu
như từ da của cá Labeo rohita [51], sụn của cá mực [61], cá mập [44], sụn gà [34],
sụn bò [41] Các loài cá sụn (chondrichthyes) như cá mập, cá đuối là những loài
động vật có xương sống nhưng bộ xương chứa hoàn toàn sụn cả khi ở tuổi trưởng

thành. Đây là nguồn nguyên liệu dễ kiếm và có chứa thành phần CS. Cho đến nay, tại
Việt Nam chưa có công trình nào nghiên cứu tách chiết CS từ sụn cá đuối và cá nhám.
Vì phân tử CS rất đa dạng và phức tạp, cho nên mới chỉ tổng hợp được các
mạch oligosaccharid ngắn có trình tự giống một đoạn mạch CS: tổng hợp được một
số CS tetrasaccharid [28], có khả năng kích thích sự phát triển và phân hoá của
neron trong khi đó disaccharid không có tác dụng trên. Vì vậy, các CS chủ yếu
được tách chiết từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên
Xác định hàm lượng CS theo sự thay đổi quang phổ hấp thụ của chất màu
DMMB (1,9-dimethylmethylene blue) khi nó gắn với CS. Hoà tan bột CS khô vào
nước đã loại ion để nhận dung dịch 8-12% (w/v) và xác định hàm lượng CS của
dung dịch theo Farndale và cộng sự dùng CS4 và CS6 tinh khiết làm chất chuẩn, và
đo độ hấp thụ của dung dịch màu ở bước sóng 525nm trên máy quang phổ
[19]
.
10
Hàm lượng CS được thu nhận từ các nguồn nguyên liệu sụn khác nhau qua
các phương pháp đã mô tả được tóm tắt trong bảng 1.3.
Bảng 1.3. Hàm lượng CS được tách từ các nguồn sụn khác nhau [21].
STT Nguyên liệu CS4 (%) CS4 (%) Loại CS
1 Vây cá mập 9,60 ± 1,05 8,76 ± 0,96 CS6,CS4
Cá sấu:
Sụn lưỡi 14,84 ± 0,38 13,54 ± 0,35 CS6,CS4
Xương sườn 5,56 ± 0,96 5,08 ± 0,87 CS6,CS4
Xương ức 11,55 ± 0,88 10,54 ± 0,80 CS6,CS4


2


Cổ họng 9,51 ± 1,99 8,68 ± 1,81 CS6,CS4

3 Cá đuối 5,27 ± 0,91 4,81 ± 0,84 CS6,CS4
4 Xương lưỡi hái của gà 14,08 ± 2,51 13,38 ± 4,74 CS4,CS6
5 Sụn mũi bò 11,50 CS4, CS6

Như vậy hàm lượng CS trong các nguyên liệu sụn biến động từ khoảng 10,0 -
28,3%, phần lớn chứa cả 2 loại CS4 và CS6.
1.2.3. Ứng dụng của Chondroitin sulfate
CS đã được sử dụng rộng rãi trong các loại chế phẩm bổ sung dinh dưỡng
(dietary supplements) khác nhau trong thời gian dài và đang ngày càng được mở
rộng ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Thị trường chế phẩm bổ sung CS và
glucosamine rất lớn. Trong một năm (1998-1999) doanh thu bán lẻ ở Mỹ đạt tới
500 triệu USD
[11]
. CS có nhiều tác dụng trong điều trị bệnh lý cũng như trong các
lĩnh vực khác.
1.2.3.1. Ứng dụng trong y học
+ Bệnh khớp (osteoarthritis):
Nhiều nghiên cứu trên thế giới
[15]
cho thấy CS đã được ứng dụng rộng rãi
trong điều trị các bệnh lý về xương khớp, đặc biệt là bệnh viêm khớp theo các cơ chế :
- Giảm đau, kháng viêm, giảm sưng khớp do làm giảm tạo ra tân dịch.
- CS còn được tìm thấy trong hoạt dịch, chất lỏng bao quanh khớp, giúp bôi
trơn khớp, tăng sự mềm mại của khớp.
- Tham gia vào cấu trúc tái tạo sụn khớp.
- Bảo vệ khớp bằng cách ức chế các enzym phá hủy sụn khớp như
11
collagenase, elastase, proteoglycanase, phospholipase A2 và N
acetylglucosamindase; kích thích hoạt động các enzym xúc tác phản ứng tổng hợp
hyaluronic acid giúp khớp hoạt động tốt

[12]
.
Điều trị CS với liều 800 mg/ngày trong 3 tháng với liệu trình 2 đợt một năm
có tác dụng giảm đau và cải thiện chức năng rõ rệt ở bệnh nhân bị viêm khớp
[38
;
60]
.
Các nghiên cứu dược lý tại châu Âu trong khoảng 10 năm gần đây cho thấy
CS được sử dụng điều trị cho bệnh nhân đã không có một phản ứng phụ nào
nghiêm trọng xảy ra
[30]
.
+ Bệnh mắt:
CS là chất sinh lý của giác mạc duy trì độ trong suốt cho mắt, tạo độ nhớt
thích hợp và bồi bổ nội mô giác mạc, nuôi dưỡng các tế bào giác mạc mắt, tái tạo
lớp phím nước mắt trước giác mạc, tăng cường độ đàn hồi của thấu kính, chống
tình trạng khô mắt. Mac Rae và cộng sự đã chỉ ra CS có tác dụng giảm sự tổn
thương thấu kính mắt. CS được dùng trong thuốc nhỏ mắt để phòng ngừa và điều trị
các tình trạng khô mắt, mỏi mắt, thoái hoá võng mạc
[27]
. Ngoài ra CS còn được sử
dụng để điều chế chất nhầy thường được dùng trong phẫu thuật lấy thủy tinh thể và đặt
thủy tinh thể nhân tạo nhằm bảo vệ biểu mô và nội mô của giác mạc
[7]
. Công ty
TNHH ROHTO-MENTHOLATUM (Việt Nam) sản xuất thuốc nhỏ mắt New V.Rohto
có chứa CS chữa các bệnh: mỏi mắt, xung huyết kết mạc, bệnh mắt do tia cực tím hay
các tia sáng khác, nhìn mờ do tiết dịch, mắt ngứa, viêm mi
+ Các bệnh khác

CS của sụn cá mập được một số công trình nghiên cứu chứng minh là có khả
năng ức chế một số loại ung thư. Vì từ sụn cá mập tinh chế chứa các chất có khả năng
ức chế sự hình thành các vi mao mạch tân sinh mà các mô ung thư rất cần để phát
triển, nên có thể hạn chế các khối u. CS cùng với mitomycin C có thể ức chế các tế
bào ung thư cổ trướng sarcoma 180.
Sụn cá mập cũng có khả năng tăng cường hệ miễn dịch nên giúp giảm nhẹ các
chứng miễn dịch như thấp khớp, đau nhức xương (phong thấp), vẩy nến, chàm
(eczema), luput đỏ
[7].

Nhiều nghiên cứu cho thấy CS có khả năng tăng cường kháng viêm
[31]
, ức chế
sự tiết các cytokine tiền viêm TNF-α, interleukin-1β
[26]
, nitric oxid và các gốc oxy
hóa tự do
[24
;
62]
.
12

1.2.3.2. Các ứng dụng khác
CS có trong thành phần các mỹ phẩm (tác nhân dưỡng tóc, kem dưỡng và
chất giữ ẩm…)
[17]
. CS còn có trong thành phần các chế phẩm chứa gelatin (thực
phẩm, mỹ phẩm, thuốc, nguyên liệu công nghiệp và làm ảnh).
CS còn có thể bổ sung để điều trị và ngăn tắc nghẽn động mạch, có tác động

chống đông máu.
CS có tác động điều khiển tế bào. CS làm tăng sinh một số loại tế bào bạch cầu,
tăng tổng hợp RNA trong tế bào sụn nuôi cấy do đó làm tăng tổng hợp proteoglycogens
và collagens, thúc đẩy sự tích luỹ hyalin trong gan, tuỵ và hạt lympho
[63]
.
1.3. Protease
Protease là những enzym xúc tác quá trình thuỷ phân mối liên kết peptit của các
peptit hoặc protein. Trong các protease, protease tiêu hóa được nghiên cứu sớm hơn cả. Từ
thế kỉ XVIII, nhà tự nhiên học người Pháp Reomur đã phát hiện ra trong dich dạ dày của chim
ăn thịt có tác dụng tiêu hoá thịt. Corvisart (1857) đã tách được tripxin từ dịch tụy. Đó là
protease đầu tiên nhận được ở dạng chế phẩm. Sau đó, Bruke đã tách pepxin từ dạ dày chó
(1861)… Ngoài ra, thời bấy giờ người ta cũng đã có những quan sát đầu tiên về protease trong
máu. Các protease ở thực vật được phát hiện muộn hơn và Warts được coi là người đầu tiên
tách được protease ở thực vật vào năm 1879. Đó là papain từ đu đủ (Carica papaya). Đến nửa
đầu thế kỉ 20, người ta phát hiện thêm các peptithydrolase khác là bromelain ở dứa, catepxin ở
mô cơ động vật. Tuy nhiên nguồn protease chủ yếu là từ các vi sinh vật, đặc biệt từ các vi sinh
vật Bacillus, Aspergilus, Streptomyces…Các vi sinh vật này thường tổng hợp nhiều protease
khác nhau.
Cùng với những hiểu biết về protease, việc phân loại và gọi tên các protease
cũng thay đổi qua các thời kỳ. Năm 1960, Harley phân chia protease thành 4 nhóm
theo cơ chế xúc tác, nhưng do có những hiểu biết mới về mặt hoá học của trung tâm
xúc tác ở các nhóm này nên Barrett (1980) đã sửa đổi cho phù hợp và được uỷ ban
danh pháp hoá sinh quốc tế công nhận (1984). Theo Barrett, tên gọi của 4 nhóm
protease này bao gồm tên của acid amin quan trọng nhất đối với vai trò xúc tác
trong trung tâm hoạt động và theo đó chúng được chia thành 4 nhóm nhỏ Chúng là
các enzym thuộc nhóm 3-hydrolases (thuỷ phân), và phân nhóm 3.4 - peptide
hydrolases (thuỷ phân peptide) hay peptidases, có ký hiệu chung là nhóm EC 3.4.
Theo tên của acid amin quan trọng nhất hay nhóm hoạt chất đóng vai trò xúc tác
13

trong trung tâm hoạt động mà protease được chia thành 4 nhóm nhỏ: Protease-
serine [E.C 3.4.21]; Protease-cysteine (thiol) [E.C 3.4.22]; Protease-aspartic hay
endopeptidase [E.C 3.4.23] và Protease kim loại (metallo-protease hay
metalloendopeptidase) [E.C 3.4.24] [13; 8].
Nhiều protease, đặc biệt protease của động vật được tổng hợp ở dạng không
hoạt động gọi là tiền enzym (zimogen hay proenzym). Các zimogen có thể chuyển
thành dạng hoạt động nhờ quá trình thuỷ phân giới hạn hoặc quá trình chuyển vị
cầu disulfit.
Các protease tham gia vào hầu hết các quá trình quan trọng của hệ thống
sống, chúng không chỉ đóng vai trò là chìa khoá trong việc điều hoà quá trình đổi
mới protein trong tế bào mà còn tham gia điều hoà nhiều quá trình sinh lý khác.
Protease được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: công nghiệp,
nông nghiệp, y dược và trong nghiên cứu khoa học… Ở nước ta việc nghiên cứu và
sử dụng protease đã được bắt đầu từ những năm 60 và cũng thu được một số thành
tựu đáng kể và tạo nhiều chế phẩm có ý nghĩa thực tiễn lớn như: sản xuất nước
mắm ngắn ngày, bột làm mềm thịt, bột dinh dưỡng cao cấp
Các protease chiếm vị trí then chốt về chức năng sinh lý trong cơ thể sống
đồng thời có tiềm năng ứng dụng thương mại rất lớn, chiếm khoảng 60% thị phần
enzym công nghiệp toàn cầu [20;16]. Nguồn nguyên liệu để thu protease rất đa
dạng và phong phú bao gồm các cơ thể thực vật, động vật và vi sinh vật.
Nhiều protease thực vật như Papain từ nhựa của thân, lá, quả đu đủ (Carica
papaya); Bromelain từ quả, đọt và chồi dứa (Ananas sativa); Phycin từ nhựa cây cọ
(Ficus carica); Keratinase thuỷ phân tóc và len đã được nghiên cứu và thu nhận.
Papain và Bromelin là những enzym thực vật đã được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực (dược phẩm, mỹ phẩm, chế biến thực phẩm ). Việc sản xuất
protease thực vật bị hạn chế vì phụ thuộc vào các yếu tố như diện tích và điều kiện
khí hậu để trồng nguyên liệu, hơn nữa quy trình thu nhận enzym tốn nhiều thời
gian.Vì thế cho đến nay chỉ có Papain và Bromelain còn đang được sản xuất để ứng
dụng [46; 20].
Các protease có nguồn gốc động vật cũng đã được nghiên cứu nhiều như

trypsin, chymotrypsin, pepsin và rennin từ tuyến tuỵ, dạ dày Tuy nhiên, nguồn
14
nguyên liệu để thu các enzym này cũng bị hạn chế vì phụ thuộc nhiều vào sự phát
triển của ngành chăn nuôi
[16]
.
Khối lượng protease thực vật và động vật thu được không có khả năng đáp
ứng nhu cầu ngày càng tăng của thực tiễn cho nên các protease từ vi sinh vật (vi
khuẩn, nấm, virut ) đang được quan tâm đặc biệt. Riêng protease vi khuẩn chiếm
trên 40% thị phần enzym toàn cầu. Đặc điểm ưu việt là chúng có tất cả các đặc tính
cần thiết cho các ứng dụng về công nghệ sinh học, nguồn nguyên liệu lại vô cùng
lớn, đa dạng và phong phú, hơn nữa quy trình thu nhận lại ít tốn kém về thời gian
và chi phí, hạ được giá thành Trong phạm vi đề tài này chỉ đề cập tới nhóm
protease của vi khuẩn là những vi sinh vật sản sinh nhiều loại protease ngoại bào
đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ dược phẩm, dệt may, tẩy rửa, thực
phẩm và xử lý phế thải.
Đa số các protease thương mại từ vi khuẩn chủ yếu thuộc loại enzym trung
tính và kiềm được sản suất từ chi (giống) Bacillus. Các protease vi khuẩn trung tính
hoạt động trong dải pH hẹp (pH 5-8) và nhiệt độ tương đối thấp, chúng làm giảm vị
đắng (so với protease động vật) cho các sản phẩm thuỷ phân protein, có ái lực cao
với các amino acid kỵ nước nên nó được ưa chuộng cho công nghệ chế biến thực
phẩm và sữa. Một số protease trung tính thuộc protease chứa kim loại nên đòi hỏi
các ion kim loại hoá trị 2 cho hoạt động của chúng. Các protease vi khuẩn mang
tính kiềm có hoạt độ cao ở pH cao (pH 10) và có đặc thù về phổ cơ chất rộng, nhiệt
độ tối ưu khoảng 60
o
C cho nên rất thích hợp cho công nghệ giặt tẩy
[22]
.
Ở nước ta việc nghiên cứu và sử dụng protease đã được bắt đầu từ những

năm 60 và cũng thu được một số thành tựu đáng kể tạo nhiều chế phẩm có ý nghĩa
thực tiễn lớn như: thuốc, thực phẩm (sản xuất nước mắm ngắn ngày, bột làm mềm
thịt, bột dinh dưỡng cao cấp), chế biến sữa, dệt may, thức ăn cho chăn nuôi và thuỷ
sản, xử lý môi trường
[4] .
1.4. Giới thiệu về cá đuối và cá nhám
1.4.1. Cá đuối
Cá đuối (CĐ) thuộc lớp cá sụn (Chondrichthyes) là cá có cơ thể bẹt, và,
giống như cá nhám và cá mập, là các loài cá sụn chủ yếu sinh sống ngoài biển,
nghĩa là chúng có bộ xương không cấu tạo từ chất xương mà là từ chất sụn cứng và
đàn hồi. Phần lớn các loài cá đuối có 5 lỗ huyệt cơ thể giống như khe hẹp ở bụng,
15
gọi là các khe mang dẫn tới các mang, nhưng họ Hexatrygonidae có 6 lỗ
huyệt. Phần lớn các loài cá đuối có 5 khe mang nhưng có loài có tới 6 khe mang,
các khe mang của các loài cá đuối nằm dưới các vây ngực trên mặt bụng, trong khi
ở cá nhám và cá mập thì các khe mang ở hai bên đầu. Phần lớn các loài cá đuối có
thân phẳng, giống như cái đĩa bẹt, với ngoại lệ là cá giống và cá đao, trong khi
phần lớn các loài cá nhám có cơ thể thuôn động học. Nhiều loài cá đuối có các vây
ngực phát triển thành các phần phụ rộng và bẹt, giống như cánh. Chúng không có
vây hậu môn. Các mắt và các lỗ thở nằm trên đỉnh đầu.
Phần lớn các loài cá đuối sống tại đáy biển, trong các khu vực địa lý khác
nhau - nhiều loài trong vùng nước ven bờ, một vài loài tại vùng biển sâu tới độ sâu
ít nhất là 3.000 m (9.800 ft), phần lớn các loài cá đuối có sự phân bố rộng khắp thế
giới, trong các môi trường nhiệt đới và cận nhiệt đới, ôn đới hay vùng nước lạnh.
Chỉ vài loài, như cá ó nạng hải (Manta birostris), là sinh sống ngoài biển khơi, và
chỉ vài loài sinh sống trong vùng nước ngọt. Một số loài cá đuối có thể sống trong
các vùng nước lợ và cửa sông. Các loài cá đuối sinh sống tại tầng đáy thở bằng
cách lấy nước vào thông qua các lỗ thở, chứ không phải thông qua miệng như phần
lớn các loài cá khác vẫn làm, và đẩy nước qua các mang ra ngoài.
Phần lớn các loài cá đuối có các răng phát triển, nặng, thuôn tròn để nghiền

mai hay vỏ cuat các loài sinh vật tầng đáy như ốc, trai, hàu, động vật giáp xác, và
một vài loài cá, phụ thuộc vào từng loài. Cá ó nạng hải ăn các thức ăn là động vật
phù du.
Cá đuối được chia thành 2 bộ:
- Bộ Cá đuối thường (Rajiformes) không có cơ quan phát điện. B
ộ c
á này
trông giống như cá mập, có đuôi để bơi và các vây ức nhỏ hơn so với phần lớn các
loài cá đuối khác. Các vây ức của chúng gắn với phần trên của mang như ở mọi loài
cá đuối khác, làm cho chúng có bề ngoài với đầu rộng. Chúng có mõm dài, phẳng
với một hàng các tấm răng ở cả hai hàm. Mõm chúng dài tới 1,8 mét (6 ft), và rộng
30 cm (1 ft), được dùng để chém và xiên qua các con cá nhỏ cũng như để thăm dò
trong bùn nhằm tìm kiếm các sinh vật ẩn nấp trong đó. Cá đao có thể tiến vào các
sông và hồ nước ngọt. Một vài loài dài tới 6 mét (20 ft). Bộ CĐ thường gồm nhiều
họ: CĐ đĩa (Platyrhinidae), CĐ bướm (Gymnuridae), ngoài ra còn có các họ cá ó,
có hình dạng như hình con chim, là loài cá đắt nhất do thịt của chúng rất ngon như
16
cá ó thường (Myliobatidae), cá ó dơi (Mobulidae), cá ó một hàng răng
(Aetobatidae), cá ó mõm bò (Rhinopteridae).
- Bộ CĐ điện (Torpediniformes) có cơ quan phát điện, có hình dạng như cây
đàn ghi ta, nếu đâm chúng bằng xiên sắt tay sẽ bị tê giật như điện giật. Cá đuối điện
có các cơ quan phát ra điện trong các tấm vây ức. Các cơ quan này được sử dụng để
phóng ra tia điện nhằm làm tê liệt con mồi và để phòng ngự. Dòng điện này đủ
mạnh để làm con người bất tỉnh, và những người Hy Lạp cùng La Mã cổ đại sử
dụng các loài cá này để điều trị chứng đau đầu.
Bộ CĐ điện có 2 họ: CĐ điện hai vây lưng (Torpedinidae) và CĐ điện một
vây lưng (Narkidae).
Cá đuối rất đa dạng, nặng từ vài kilôgam đến trên một tấn, dài từ vài chục
centimet đến 6 - 7m, phần lớn là cá đáy, ăn chủ yếu các loài động vật trôi nổi, động
vật đáy, thân mềm, giáp xác, cá con. Ở Việt Nam, đã phát hiện 33 loài, thuộc 16

chi, 10 họ. Loài có giá trị kinh tế đáng kể nhất: CĐ bồng gai (Dasyatis uarnak) có
thể dài đến 2m, được khai thác chủ yếu bằng lưới kéo đáy. Cá đuối thường xuất
hiện nhiều từ tháng giêng đến tháng ba âm lịch, xương của chúng không giống như
xương cá bình thường mà là những đốt sụn có thể nhai được. Bộ xương của các loài
cá sụn có thành phần chủ yếu là sụn. Trong sụn cá đuối với hàm ẩm 65% thì có
khoảng 13,8 % protein; 0,19% chất béo; 17,12% là các chất khoáng và khoảng 3,61%
là các hydrate cacbon khác
[21]
.
1.4.2. Cá nhám

Cá nhám thuộc bộ cá sụn cỡ lớn và vừa, sống ở biển. Thân thon dài, mõm nhọn,
vây ngực rộng, nằm dọc; vây đuôi lớn, khoẻ, hai thùy không bằng nhau. Nhiều loài có
giá trị kinh tế lớn, thường được khai thác lấy gan làm dầu cá, vây làm cước cá, thịt để
ăn, da làm hàng mỹ nghệ. Có nhiều họ: cá nhám búa (Sphyrnidae); cá nhám xà
(Carchariidae); cá nhám góc (Squalidae); cá nhám hổ (Heterodontidae); cá nhám mèo
(Scyliorhinidae); cá nhám thu (Lamnidae); cá nhám voi (Cetorhinidae); cá nhám kình
(Rhincodontidae). Ở biển Việt Nam, gặp nhiều loài cá nhám khác nhau.
Cá nhám sinh sống trong các đại dương thuộc vùng nhiệt đới và ôn đới ấm của
thế giới. Được coi là sống ngoài đại dương nhưng chúng cũng tụ tập lại theo mùa ở
một vài khu vực ven bờ như dải đá ngầm Ningaloo ở khu vực miền tây Úc cũng
như Pemba và Zanzibar ở khu vực ven bờ đại dương của Đông Phi. Khu vực phân bố
17
của chúng giới hạn trong khoảng vĩ độ ±30 ° tính từ các khu vực này. Cá nhám chủ
yếu sống cô độc và ít khi thấy chúng bơi thành đàn. Người ta tin rằng chúng sống di
trú, nhưng các chuyên gia vẫn không rõ chúng có thể di cư xa bao nhiêu (có thể là di
trú xuyên đại dương).
Cá nhám ăn các loại sinh vật phù du, tảo lớn, nhuyễn thể hay các loại mực và
động vật có xương sống nhỏ. Các răng nỏ li ti không giúp ích gì cho quá trình ăn uống
của nó, thay vì thế, nước bị hút vào qua miệng và đi qua mang lược và sau đó bị tống

ra khỏi bằng mang cung. Những gì mắc lại tại mang lược được nó nuốt hết. Cá nhám
có thể luân chuyển nước với tốc độ tới 1,7 L/s (3,5 panh (pint) Hoa Kỳ/s). Tuy nhiên,
cá nhám là loài tích cực săn mồi và chúng phát hiện các mục tiêu như các chỗ có nhiều
sinh vật phù du hay cá nhờ các tín hiệu khứu giácchứ không phải luôn luôn chỉ là cơ
chế 'hút bụi'.
Theo những thủy thủ thì cá nhám voi tập trung tại các bãi đá ngầm ngoài khơi
bờ biển Belize (vùng Caribe), là nơi có thể bổ sung thêm cho thức ăn thông thường của
chúng các loại trứng cá chỉ vàng, được các loài cá này đẻ vào giai đoạn từ tháng 5 đến
tháng 7 hàng năm trong khoảng thời gian 6-7 ngày kể từ ngày trăng tròn trong các
tháng này.
Các loài cá nhám thường được lấy gan làm dầu cá, gan chiếm 10-15% trọng
lượng cơ thể, khoảng 50% dầu gan có hàm lượng vitamin A và D cao hơn dầu gan cá
thu. Thịt cá nhám chứa hàm lượng cao protit, 1,9% lipit trong đó có 0,5% omega-3.
Sụn có độ ẩm khoảng 6% thì chứa khoảng 40% protein, trong đó chủ yếu là
mucopolisacaridos (chondroitin) và collagen. Sụn cá nhám chứa 6% canxi và 9%
phospho.
Giống như phần lớn các loại cá mập khác, tập tính sinh sản của cá nhám vẫn
chưa được rõ. Dựa trên nghiên cứu một quả trứng đơn lẻ tìm thấy ngoài
khơi Mexico vào năm 1956, người ta cho rằng chúng là loài đẻ trứng, nhưng con cá
nhám cái có chửa bị bắt vào tháng Bảy năm 1996 chứa tới 300 cá nhám con lại chỉ ra
rằng chúng là loài đẻ con với sự phát triển của cơ chế đẻ trứng thay. Các trứng phát
triển thành cá con trong cơ thể con mẹ bằng các nguồn dưỡng chất ngay trong trứng và
con mẹ sẽ đẻ các con non dài 40 - 60 cm. Người ta tin rằng cá nhám đạt tới độ tuổi
trưởng thành vào khoảng 30 năm và chúng có tuổi thọ ước tính khoảng 60 - 150 năm.