NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN, CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA FUCOIDAN CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ MỘT SỐ LOÀI RONG NÂU Ở VỊNH NHA TRANG - LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

 

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM
KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN HĨA HỌC
 

PHẠM ĐỨC THỊNH

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN,
CẤU TRÚC HĨA HỌC CỦA FUCOIDAN
CĨ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ MỘT SỐ LOÀI
RONG NÂU Ở VỊNH NHA TRANG
Chun ngành: Hóa phân tích
Mã số: 62.44.01.18

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
Hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Bùi Minh Lý
2. PGS. TS. Lê Lan Anh

Hà Nội, 2015


 

 

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu nêu
trong luận án là trung thực. Những kết luận khoa học của luận án là chưa từng
được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. 

Hà Nội, 2015
Tác giả

Phạm Đức Thịnh 
Thịnh 


 

LỜI CẢM ƠN
Trong q trình nghiên cứu và hồn thành luận án này, tôi đã nhận được rất
nhiều sự quan tâm, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các nhà khoa học thuộc nhiều
lĩnh vực cùng bạn bè và đồng nghiệp.
Đầu tiên tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến PGS.TS
Bùi Minh Lý và PGS.TS Lê Lan Anh đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt
nhất giúp tơi hồn thành bản luận
l uận án này.
Tiếp theo, tôi xin chân thành cảm ơn Quỹ Nafosted (Đề tài nghiên cứu khoa
học cơ bản, mã số: 104.01.59.09) và Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam (Đề tài hợp
tác quốc tế, mã số: VAST.HTQT.NGA. 06/13-14) đã hỗ trợ kinh phí cho việc thực
hiện Luận án.
Tơi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và tạo điều kiện về mọi mặt của các cô
chú, các anh chị em của phịng:
-  Phịng Hóa phân tích và Triển khai cơng nghệ nói riêng cũng như Viện Nghiên

cứu và Ứng dụng cơng nghệ Nha Trang nói chung.
c hung.
-  Phịng Hóa phân tích, Trung tâm các phương pháp phổ ứng dụng - Viện Hóa
học. Phịng thử nghiệm hoạt tính sinh học - Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên.
-  Phịng Hóa enzym, Phịng cộng hưởng từ hạt nhân và khối phổ- Viện Hóa sinh
Hữu cơ Thái Bình Dương, Viện Hàn lâm Khoa học Nga, Chi nhánh Viễn Đông,
Liên Bang Nga.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Viện Hóa học, Phịng Quản lý
Đào tạo sau Đai học - Viện Hóa học đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tơi hồn
thành các học phần của luận án và mọi thủ tục cần thiết.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn
 bè đã luôn quan tâm, động viên và giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập và hoàn
thành luận án.
Hà Nội, ngày 20 tháng 04 năm 2015
Tác giả Luận án

Phạm Đức Thịnh


 

 

i

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC......................

LỤC...................................
...........................
.........................
.......................
........................
.........................
............................
..................i
...i
DANH MỤC CÁC CHỮ VI
VIẾT
ẾT TẮT............
TẮT.........................
........................
........................
..........................
.......................iv
..........iv
DANH MỤC CÁC BẢNG.........
BẢNG......................
..........................
.........................
........................
.........................
..........................
................vi
...vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ...........
VẼ........................
.........................

........................
........................
........................
.....................viii
.........viii
DANH MỤC PHỤ LỤC.........
LỤC......................
........................
........................
..........................
.........................
........................
.....................ix
.........ix
MỞ ĐẦU................................................................................................................1 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN..................................................................................3 
2.3.  RONG BIỂN..................................................................................................3 
1.1.1  Giới thiệu chung về rong biển .....................................................................3  
1.1.2   Phân loại và phân bố của rong biển............................................................4
biển ............................................................4  
1.1.3  Thành phần hóa học có trong rong
ron g biển .....................................................5  
1.2  FUCOIDAN...................................................................................................6  
1.2.1  Giới thiệu chung về fucoidan ......................................................................6  
2.3.1.  Thành phần của fucoidan trong rong nâu
n âu ..................................................7  
1.2.3.  Đa dạng cấu trúc của fucoidan....................................................................9
fucoidan....................................................................9  
1.2.4.  Các phương pháp chiết tách fucoidan từ rong nâu...................................13
nâu ...................................13  

1.2.5.  Hoạt tính sinh học và ứng dụng của fucoidan ..........................................15  
1.3  CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA FUCOIDAN.....20  
1.3.1   Phương pháp phân tích thành phần đường ..............................................20
đường ..............................................20  
1.3.2   Phương pháp phân tích liên kết .................................................................21
.................................................................21  
1.3.3   Phương pháp phổ hồng ngoại (IR)............................................................22
(IR)............................................................22  
1.3.4   Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)..................................23
(NMR) ..................................23  


 

 

ii

1.3.5   Phương pháp phổ khối lượng (MS)...........................................................26
(MS)...........................................................26  
1.4.  TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM LIÊN
QUAN ĐẾN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN...............................32 
1.4.1.  Tình hình nghiên cứu fucoidan trên thế giới. ...........................................32  
1.4.2.  Tình hình nghiên cứu fucoidan ở Việt Nam. ............................................34  
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................36  
VÀ THỰC NGHIỆM .........
..................
................
................
.................

................
.................
................
................
..................
...............36
......36 
2.1  ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.....................................................................36 
2.2  PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...............................................................37 
2.2.1   Phương pháp chiết tách và phân đoạn fucoidan.......................................37
fucoidan .......................................37  
2.2.2   Phân tích hàm lượng tổng carbohydrate và thành phần đường ...............38
đường ...............38 
2.2.3   Phương pháp phân tích hàm lượng sulfate...............................................38
sulfate ...............................................38  
2.2.4   Phương pháp khử sulfate ..........................................................................38  
2.2.5   Phương pháp phân tích hàm lượng uronic axít ........................................38
axít ........................................38  
2.2.6    Phương pháp phân tích liên kết bằng methyl hóa.....................................38
hóa .....................................38  
2.2.7    Phương pháp thủy phân tạo oligosacarit ...................................................39
...................................................39  
2.2.8   Phương pháp phổ hồng ngoại IR ..............................................................39  
2.2.9   Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR ....................................39  
2.2.10  Phương
Phương pháp phổ khối lượng MS .............................................................39
MS .............................................................39  
2.2.11  Phương
Phương pháp thử hoạt tính sinh học và xử lý số liệu................................39
liệu................................39  

2.3.  THỰC NGHIỆM.........................................................................................40 
2.3.1.  Chiết tách và phân đoạn tinh chế fucoidan từ rong nâu ...........................40  
2.3.2.  Phân tích hàm lượng tổng carbohydrate và thành phần đường ...............41
đường ...............41 
2.3.3.  Phân tích hàm lượng sulfate .....................................................................41  
2.3.4.   Phân tích hàm lượng uronic axít ...............................................................42
2.3.4.
...............................................................42  
2.3.5.  Khử sulfate.................................................................................................42
sulfate.................................................................................................42  
2.3.6.  Phương pháp phân tích liên kết bằng methyl hóa.....................................42
hóa .....................................42  


 

 

iii

2.3.7.  Thủy phân tạo fucoidan oligosacarit .........................................................43
oligosacarit .........................................................43  
2.3.8.  Phổ khối MALDI-TOF/MS và ESI-MS của fucoidan oligosacarit ...........43
oligosacarit ...........43 
2.3.9.  Khảo sát hoạt tính gây độc tế bào của fucoidan ........................................44  
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................47  
3.1.  CHIẾT TÁCH VÀ PHÂN LẬP FUCOIDAN TỪ RONG NÂU................47  
3.2.  PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HĨA HỌC CỦA FUCOIDAN
FUCOIDAN .........
................

.........48
..48  
3.3.  TÁCH PHÂN ĐOẠN VÀ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CỦA CÁC PHÂN
ĐOẠN FUCOIDAN.............................................................................................51 
3.4.  HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA FUCOIDAN ........
.................
.................
................
................
...........62
...62  
3.4.1.  Hoạt tính gây độc tế bào ung thư của fucoidan.........................................62
fucoidan.........................................62  
3.4.2.  Hoạt tính gây độc tế bào của các phân đoạn fucoidan được phân lập từ
rong Sargassum swartzii và Sargassum mcclurei ................................................64
mcclurei ................................................64  
3.5. ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC CỦA CÁC PHÂN ĐOẠN FUCOIDAN.........
FUCOIDAN.........69
69 
3.5.1. Các đặc trưng cấu trúc thu được từ phổ IR
IR................................................69
................................................69  
3.5.2. Các đặc trưng cấu trúc thu được từ phổ NMR
NMR...........................................72
...........................................72  
3.6.  PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA PHÂN ĐOẠN FUCOIDAN SmF3 ĐƯỢC
CHIẾT TÁCH TỪ RONG NÂU SARGASSUM MCCLUREI.........................77 
3.7.  ĐÁNH GIÁ MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ
HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA FUCO
FUCOIDAN

IDAN ........
................
.................
.................
................
................
...........97
...97  
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................
..........................................
............................................
...................................
.............99
99 


 

 

1

MỞ ĐẦU
Trong đa dạng và vô tận của thảm thực vật đại dương, rong nâu là một trong
số các loài thực vật biển có thể tự tái tạo đáng lưu ý nhất mà con người đã phát hiện
ra. Rong nâu chứa rất nhiều polysacarit sinh học quí như alginate, laminaran,
fucoidan với khả năng ứng dụng hết sức rộng lớn [29,103].
Trong số đó fucoidan là hợp chất được đặc biệt quan tâm nghiên cứu do có
nhiều hoạt tính sinh học q như: hoạt tính chống đơng tụ máu và chống huyết khối,
chống virus, chống ung thư và điều biến miễn dịch, chống viêm, giảm lipid máu,

chống oxy hóa và các đặc tính chống bổ thể (anticomplementary), chống lại các
 bệnh về gan, về đường tiết niệu (uropathy renalpathy), tác dụng bảo vệ dạ dày và
khả năng điều trị trong phẫu thuật [69,88]. Fucoidan là một sulfate polysacarit có
cấu trúc hóa học rất phức tạp bởi tính đa dạng của liên kết glycoside và khả năng
 phân nhánh với các vị trí nhóm sulfate được sắp xếp không theo quy luật trên mạch
 polymer. Thành phần của nó bao gồm nhiều loại đường, chủ yếu là fucose và một
số các gốc đường khác như galactose, glucose, manose, xylose..., đơi khi cịn có axít
uronic [23,36,69,71].
Mặc dù có rất nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm xác định cấu trúc chi tiết
của fucoidan, nhưng các kết quả nghiên cứu phát hiện được tính quy luật trong cấu
trúc của chúng về trật tự liên kết giữa các gốc đường, sự phân nhánh và vị trí các
gốc sulfate vẫn cịn rất hạn chế [23,34,35,36,48]. Mặt khác, mối quan hệ giữa cấu
trúc và hoạt tính sinh học của fucoidan thực tế cho đến nay vẫn chưa được sáng tỏ
[88,36,38,48,69]. Để giúp cho việc nghiên cứu cơ chế tác dụng của fucoidan lên các
tế bào sinh vật và tiến tới sử dụng fucoidan để làm dược liệu thì việc xác định chính
xác thành phần và cấu trúc hóa học của fucoidan là điều tiên quyết và đang thu hút
sự chú ý của nhiều nhà khoa học trên thế giới.
 Nước ta có hơn 3.
3.200
200 km bờ biển trải dài từ Bắc xuống Nam, với diện tích
mặt nước rộng hơn 1.000.000 km2 được thiên nhiên ban tặng cho nguồn tài nguyên
rong nâu rất đa dạng và phong phú, hiện tại đã có khoảng 147 lồi rong nâu được
 phân loại [1,8], trong đó các lồi rong thuộc chi Sargassum có 
có  trữ lượng lớn nhất


 

 

2

với hơn 60 lồi và sản lượng ước tính đạt tới 10.000 tấn rong khô/năm [58]. Tuy
nhiên cho đến nay ở nước ta vẫn chưa có một cơng trình nghiên cứu có tính hệ
thống về thành phần hóa học, cấu trúc và hoạt tính sinh học của fucoidan rong nâu
Việt Nam.
Do vậy, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên
“ Nghiên cứu phân tích thành phần, cấu
trúc hóa học của fucoidan có hoạt tính sinh học từ một số lồi rong nâu ở vịnh
Nha Trang”
Trang” nhằm hoàn chỉnh thêm những nghiên cứu về fucoidan của rong nâu
Việt Nam theo định hướng tìm kiếm những nguồn dược liệu mới phục vụ sức khỏe
cộng đồng và phát triển kinh tế xã hội.
Mục tiêu của luận án:
Chiết tách và phân đoạn fucoidan từ một số lồi rong nâu Việt Nam. Phân
tích thành phần, xác định đặc điểm cấu trúc và mối quan hệ giữa cấu trúc với hoạt
tính sinh học của fucoidan.
Để đạt được mục tiêu đề ra, nội
ra,  nội dung nghiên cứu của luận án bao
án  bao gồm: 
gồm: 
-  Thu thập các lồi rong nâu có trữ lượng lớn ở vùng biển vịnh Nha Trang.
-  Tách chiết và phân đoạn fucoidan từ các loài rong thu được.
-  Phân tích thành phần hóa học và thăm dị hoạt tính sinh học của fucoidan
và các phân đoạn của chúng.
-  Xác định cấu trúc của fucoidan có hoạt tính
tí nh quan tâm.
-  Đánh giá mối tương quan giữa hoạt tính sinh học với đặc trưng cấu trúc
của fucoidan

 

 

3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
2.3  RONG BIỂN
1.1.1  Giới thiệu chung về rong biển
Hàng năm đại dương cung cấp cho trái đất khoảng 200 tỷ tấn rong biển.
 Nhiều nhà khoa học cho rằng trên 90% cacbon trên trái đất được tổng hợp nhờ
quang hợp, trong đó 20% có nguồn ngốc từ rong biển [83,97]
Việc tiêu thụ sản phẩm từ rong biển (tảo đa bào ở biển) đã trải qua thời kì
lịch sử rất lâu dài. Các dấu vết khảo cổ học cho thấy, người Nhật đã dùng rong biển
từ hơn 10.000 năm trước. Trong nền văn hoá Trung Quốc
Q uốc cổ đại, rong biển được coi
là đặc sản dùng trong các món ăn của triều đình và chỉ hồng tộc hay khách của
hồng thân, quốc thích mới được thưởng thức. Dù rong biển được coi là món ăn đặc
trưng của châu Á, nhưng trên thực tế các quốc gia có bờ biển trên thế giới như
Scotland, Ireland, Newzealand, quần đảo nam Thái Bình Dương và các nước Nam
Mỹ ven biển cũng đã sử dụng rong
ron g biển từ rất lâu.
Rong biển cũng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác. Chúng là nguồn
nguyên liệu tự nhiên cho công nghiệp thực phẩm (Cải biển Ulva lactuca, bột rong
 biển, chất tạo gel E400, E401 Alginate–Agar E406, E407, Carrageenan...), mỹ
 phẩm (chất tạo kết cấu và hoạt hóa), cơng nghiệp (Phycocolloids, hydrocolloids tạo
độ sánh, gel hoặc chất ổn định), thức ăn gia súc, nông nghiệp ... Qua các tài liệu
tham khảo trong lịch sử và trong thời gian sử dụng lâu dài, khơng có nguy cơ gây
hại sức khỏe nào được đề cập đến rong biển. Vì vậy, rong biển được xếp vào loại

thực phẩm chức năng ngày càng được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
Hiện nay, Nhật Bản, Trung Quốc và Hàn Quốc là những nước tiêu thụ rong
 biển thực phẩm lớn nhất và nhu cầu của họ là cơ sở của một nghề ni trồng thủy
sản với sản lượng hằng năm trên tồn thế giới khoảng 6 triệu tấn rong tươi, trị giá
lên đến 5 tỉ USD [97]. Các nước và lãnh thổ cung cấp rong biển thực phẩm chính là
Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc và Đài Loan. Các nước cung cấp chính rong biển
cho cơng nghiệp là Đan Mạch, Pháp, Na Uy,
U y, Tây Ban Nha, Mỹ và Nhật.


 

 

4

1.1.2   Phân loại và phân bố của rong biển
* Phân loại và phân bố của rong biển trên thế giới
Dựa vào thành phần cấu tạo, đặc điểm hình thái và màu sắc, rong biển có thể
được chia thành 3 ngành rong chính [30]:
1. Ngành rong nâu (Phaeophyta)
2. Ngành rong đỏ (Rhodophyta)
3. Ngành rong lục (Chlorophyta)
Trong số 03 ngành rong trên, rong nâu là ngành rong có trữu lượng lớn nhất
và phân bố đa dạng nhất với hơn 1800 loài đã được phân loại. Trên thế giới hiện
nay chỉ riêng các loài rong thuộc họ Sargassaseae
Sargassaseae,, bộ Fucales
bộ  Fucales đã
 đã phân loại được
khoảng hơn 400 loài [1, 8].

Rong nâu (Phaeophyta) phân bố nhiều nhất ở Nhật Bản, tiếp theo là
Canada, Việt Nam, Hàn Quốc, Alaska, Ireland, Mỹ, Pháp, Ấn Độ, kế tiếp là Chile,
Achentina, 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 loài 
loài  Sargassum và Turbinaria  phân bố chủ yếu
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, với 3 chi chính là  Laminaria, Udaria, Ascophyllum
Ascophyllum.. Hàn Quốc
khoảng 96.000 tấn với 3 chi Udaria, Hizakia, Laminaria.
Laminaria. Nhật Bản khoảng 51.000
tấn  Laminaria, Udaria, Cladosiphon
Cladosiphon,, Na Uy khoảng 40.000 tấn, Chile khoảng
27.000 tấn [5].
* Phân loại và phân bố các loài rong nâu ở Việt Nam
Ở Việt Nam đến nay có khoảng 147 lồi rong nâu đã được phân loại, trong
đó các lồi rong thuộc chi Sargassum
Sargassum có
 có trữ lượng lớn nhất với khoảng 68 loài phân
 bố dọc ven biển Việt Nam và sản lượng ước tính trên 10.000 tấn
tấ n khơ/năm [9]. Theo
điều tra tới năm 2011 có 39 lồi rong nâu thuộc chi Sargassum
Sargassum phân
 phân bố ở vùng biển
Khánh Hòa, tập trung nhiều nhất và có trữ lượng lớn nhất là ở vịnh Nha Trang với
21 loài phổ biến và sản lượng ước tính gần 4.800 tấn khơ/năm [1].
[1].  
Rong nâu phân bố phổ biến ở các vùng biển Đà Nẵng (chân đèo Hải Vân,
 bán đảo Sơn Trà), Quảng Nam (Cù Lao Chàm, Núi Thành), Quảng Ngãi (Bình

 

 

5

Châu, đảo Lý Sơn, Sa Huỳnh), Bình Định (Phù Mỹ, Qui Nhơn), Phú n (vịnh
Xn Đài, Cù Mơng), Khánh Hịa (vịnh Vân Phong, Hịn Khói, vịnh Nha Trang,
vịnh Cam Ranh), Ninh Thuận (huyện Ninh Hải, Ninh
N inh Phước). Trong khi đó vùng bờ
 biển từ Bình Thuận đến Bà Rịa-Vũng Tàu khơng phát hiện sự có mặt của rong nâu.
Đoạn bờ biển Tây Nam Bộ thuộc tỉnh Kiên Giang từ Hòn Chơng, Hịn Trẹm (xã
Bình An) đến thị xã Hà Tiên, Mỹ Đức, giáp biên giới Campuchia là vùng biển có
nhiều điều kiện thuận lợi cho rong nâu phát triển [1].
 Nhìn một cách tổng quan hai khu vực ở ven biển phía N
Nam
am Việt Nam rong
nâu phân bố tập trung là vùng ven biển và đảo từ Đà Nẵng đến Vũng Tàu và huyện
Hà Tiên (từ xã Bình An đến Mỹ Đức
Đ ức Hà Tiên) [8].
1.1.3  Thành phần hóa học có trong rong
ron g biển
Rong biển có chứa đa dạng các thành phần hoá học, chúng đều là các thành
 phần rất có giá trị về mặt dinh dưỡng cũng như dược liệu bao gồm: các axít amin,
các axít béo nhiều nối đơi, các vitamin và khống chất, polyphenol, các hợp chất
chứa iốt, laminaran, alginat và fucoidan (bảng 1.1). Trong số các hợp chất
 polysacarit của rong biển thì fucoidan là hợp chất được đặc biệt quan tâm nghiên
cứu do chúng sở hữu rất nhiều hoạt tính sinh học thú vị (kháng u, kháng đơng tụ

máu, kháng virus, kháng viêm, chống oxi hóa,…) với tiềm năng ứng dụng rất lớn để
làm dược liệu [69, 132]. Từ kết quả các số liệu trong bảng 1.1, ta thấy fucoidan chỉ
có trong thành phần của ngành rong nâu mà khơng có trong thành phần của hai
ngành rong đỏ và rong lục [5].
Bảng 1.1: Thành phần hoá học (%) của một số loài rong biển.
 Ascophyllum  Laminaria  Alaria  Palmaria  Porphyra  Porphyra Ulva
nodosum   digitata
nodosum
digitata   esculenta
esculenta    palmata
 palmata    sp.
 sp.    yezoensis
 yezoensis   sp.
 Ngành rong

Nâu

Nâu

Nâu

Đỏ

Đỏ

Đỏ

Lục

 Nước

70-85

73-90

73-86

79-88

86

Nd

78

Tro

15-25

73-90

73-86

15-30

8-16

7,8

13-22

Alginic axít

15-30

20-45

21-42

0

0

0

0

0

0

0

29-45

0

0

0

Xylan


 

 

6

Laminaran

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

Floridosid

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

Iod

0,01-0,1

0,3-1,1

0,05

0,01-0,1

0,0005

nd

nd

1.2  FUCOIDAN
1.2.1  Giới thiệu chung về fucoidan
Fucoidan là một anion polysacarit 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
[67], khi đó nó được đặt tên là “fucoidin” theo tên gọi của gốc đường fucose là
thành phần chính cấu tạo nên polysacarits này. Nhưng theo danh pháp carbohydrate
nghiêm ngặt, thuật ngữ này là khơng chính xác, vì các polysacarit được tạo nên bởi
fucose và sulfate được đặt tên là sulfate fucan. Các polysacarit như vậy trên thực tế
chỉ có mặt trong ngành Da gai, cụ thể là cầu gai và hải sâm [125]. Ngược lại, thành
 phần và cấu trúc của các polysacarit rong nâu phức tạp hơn nhiều. Ngồi hai thành
 phần chính là fucose và sulfate, trong phân tử của fucoidan còn có thể chứa thêm
các đường đơn khác như: galactose, xylose, manose, glucuronic axít , đồng thời có
thể bị acetyl hóa một phần. Cấu trúc hóa học chi tiết của các polyme sinh học phức
tạp này trong nhiều trường hợp còn chưa được biết đến. Chính vì vậy, tên gọi phổ
thơng “fucoidan” là thích hợp nhất nhằm dùng cho tất cả các polysacarit sulfate hóa


 

 

7

của rong nâu, nó khơng liên quan đến thành phần của chúng, nhưng hiển nhiên

không được sử dụng cho fucan sulfate hóa có nguồn gốc động vật [125].
 Nhờ sự đa dạng về thành phần và cấu trúc mà fucoidan sở hữu nhiều hoạt
tính sinh học thú vị như: kháng đơng 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... [69]. Nhờ 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. Cùng với đó số các cơng trình nghiên
cứu về fucoidan đã tăng vọt trong khoảng hơn 10 năm trở lại đây (Hình 1.1) [81]

Hình 1.1 Số các cơng trình cơng bố có liên quan đến fucoidan từ năm 1980-2010
Thành phần của fucoidan trong rong nâu
Hàm lượng của fucoidan phụ thuộc vào loài rong, địa điểm và thời gian thu
hoạch rong. Năm 1997, Park và cộng sự đã công bố hàm lượng fucoidan từ 1-20%
trọng lượng rong khơ và phụ thuộc vào lồi rong [100]. Trước đó, công bố của
Stewart và cộng sự (1961) cho rằng hàm lượng fucoidan của rong nâu không thay
đổi nhiều khi thu rong ở các mùa vụ khác nhau [120]. Tuy nhiên, sau đó cơng bố


 

 

8

này đã được hiệu chỉnh lại trong nhiều nghiên cứu, theo các công bố [100,126] hàm
lượng fucoidan phụ thuộc vào vùng địa lý, loài rong và thời điểm thu hoạch. Năm
1994, Koo đã công bố hàm lượng fucoidan được phân lập từ các loài rong
 L. religiosa
religiosa,, U. pinnatifida,

pinnatifida,  H. fusiforme và S. fulvellum 
fulvellum  lần lượt là 2,7%; 6,7%;
2,5% và 1,6% [66].
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của một số fucoidan [69]
Rong nâu
 F. vesiculosus
 F. evanescens 
evanescens 
 F. distichus
 F. serratus L.
L.
 Lessonia vadosa
 Macrocytis pyrifera 
pyrifera 

Thành phần hóa học (tỉ lệ mol)
Fucose/sulfate (1/1,20)
Fucose/sulfate/acetate (1/1,23/0,36)
Fucose/sulfate/acetate (1/1,21/0,08)
Fucose/sulfate/acetate (1/1/0,1)
Fucose/sulfate (1/1,12)
Fucose/galactose (18/1)

 Pelvetia wrightii
Undaria pinnatifida (Mekabu)
 Ascophyllum nodosum
 Himanthalia lorea
và Bifurcaria
và Bifurcaria bifurcate 
bifurcate 

 Padina pavonia

Fucose/galactose (10/1)
Fucose/galactose (1/1,1)
Fucose/xylose/GlcA (4,9/1/1,1)
Fucose/xylose/GlcA (2,2/1,0/2,2)

 Laminaria angustata
 Ecklonia kurome
Sargassum stenophyllum
 Adenocytis utricularis
 Hizikia fusiforme
 Dictyota menstrualis
Spatoglossum schroederi

Fucose/xylose/mannose/glucose/galactose
(1,5/1,5/1,2/1,2/1)
Fucose/galactose/sulfate (9/1/9)
Fucose/galactose/mannose/xylose (1/0,67/0,03/0)
Fucose/galactose/mannose/xylose (1/0,2/0,02/0,24)
Fucose/galactose/mannose (1/0,38/0,15)
Fucose/galactose/mannose/xylose/GlcA
(1/0,72/0,72/0,2/0,25)
Fucose/xylose/uronic acid/galactose/sulfate
(1/0,8/0,7/0,8/0,4) và (1/0,3/0,4/1,5/1,3)
Fucose/xylose/galactose/sulfate (1/0,5/2/2)

Fucoidan là một sulfate polysacarit dị thể với thành phần cấu tạo hết sức
 phức tạp. Lần đầu tiên thành phần của fucoidan trong dịch chiết nước được xác định
là một polysacarit có chứa L-fucose và D-xylose, trong khi đó D-galactose và

 

 

9

uronic axít được xem là các tạp chất
chất [102]. Tuy nhiên, trong cô bố của Percival và
Ross (1950) cho thấy fucoidan trong dịch chiết nước nóng của các lồi rong Fucus
rong  Fucus
vesiculosus, Fucus spiralis and
and Himanthalia
 Himanthalia lorea có
lorea có chứa 38% ester sulfate, 56,7%
fucose, 4% galactose, 1,5%
1,5% xylose, 3% uronic axít và 8% khống [103]. Tỉ lệ
fucose/galactose trong phân tử fucoidan cũng phụ thuộc vào các loài rong
[80,92,102]. Dillon và cộng sự. (1953) đã phân lập được fucoidan từ lồi rong
 Ascophyllum nodosum có tỉ lệ fucose: galactose là 8:1 [43], trong khi fucoidan được
 phân lập từ rong
rong Macrocystis
 Macrocystis pyrifera có tỉ lệ fucose:galactose = 18:1 
18:1  [69]. Ngoài
ra, các thành phần đường khác (như xylose, mannose,...) cũng được xác nhận là hợp
 phần của fucoidan [102]. Thành phần của fucoidan từ rong
rong F.
 F. vesiculosus là 44,1%
fucose, 26,3% sulfate, 31,1% tro và một lượng nhỏ amino-glucose [69,103]. Như

vậy, thành phần của fucoidan phụ thuộc vào các loài rong (bảng 1.2) [69,81]. Ngồi
ra phương pháp chiết cũng có thể ảnh hưởng tới thành phần của fucoidan [81]. Theo
công bố [81], tác giả Percival (1968) đã phân lập fucoidan từ rong  Ascophyllum
nodosum bằng
nodosum
 bằng cách chiết với nước nóng và dung dịch kiềm lỗng nóng, kết quả thu
được fucoidan có thành phần gồm fucose, xylose, sulfate và uronic axít , trong khi
đó cũng với loài rong Ascophyllum
rong  Ascophyllum nodosum
nodosum tác
 tác giả Marais và Joseleau (2001) đã
tiến hành chiết bằng dung dịch 0,01% NaCl và 1% CaCl 2  thu được fucoidan có
thành phần là fucose, glucose, galactose và sulfate [80].
1.2.3.  Đa dạng cấu trúc của fucoidan
Việc phân tích cấu trúc của các polysacarit nói chung và fucoidan nói riêng
là một trong những thách thức lớn trong hóa học các chất hữu cơ có gốc đường. Cấu
trúc của fucoidan rong biển là vô cùng phức tạp và không đồng nhất [23] với những
thay đổi về mơ hình liên kết (linkages), sự phân nhánh (branching), vị trí nhóm
sulfate cũng như các gốc đường trong polysacarit này phụ thuộc vào nguồn gốc của
chúng [25,34,35]. Vì vậy, việc phân tích cấu trúc của chúng vẫn còn là vấn đề nan
giải, ngay cả khi sử dụng các kỹ thuật phổ NMR phân giải cao mới nhất [88]. Đã có
nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm xác định cấu trúc chi tiết của fucoidan được cơng
 bố, nhưng mới chỉ có một vài kết quả nghiên cứu phát hiện được tính quy luật trong
cấu trúc của fucoidan.


 

 

10

-L-fucp-4(SO3-)
 
3
2)--L-fucp-(12)--L-fucp-(12)--L-fucp-(12)--L-fucp-(12)
4
4
4
4
  3SO

 3SO

  3- 
SO

  3- 
SO

Hình 1.2. Cấu trúc của fucoidan từ F.
từ  F. vesiculosus được mô tả vào năm 1950 [103]
Percival và Ross (1950) đã mô tả cấu trúc fucoidan từ rong  Fucus
vesiculosus là
vesiculosus
 là một polysacarit có bộ khung mạch chính là -L-fucose(12), vị trí
mạch nhánh là gốc đường -L-fucose(13) và nhóm sulfate chủ yếu gắn ở vị trí C4 của gốc đường L-fucospynanose (hình 1.2) [103]. Mơ hình cấu trúc fucoidan này
tồn tại hơn 40 năm. Năm 1993, cấu trúc fucoidan của rong  F.vesiculosus
 F.vesiculosus đã
 đã được

nghiên cứu lại bởi Patankar và công sự, kết quả cho thấy có sự khác nhau ở bản chất
liên kết glycoside của fucoidan này với mạch chính là -L-fucose(13) thay vì L-fucose(12), nhóm sulfate được tìm thấy chủ yếu ở vị trí 4, phù hợp với mơ hình
đã công bố trước [101]. Sự khác nhau về cấu trúc fucoidan so với công bố của
Percival và Ross được Pantakar giải thích như sau: đầu tiên là kỹ thuật chiết tách
khác nhau, fucoidan được Percival và Ross chiết trong dung mơi nước nóng, thay vì
được chiết trong dung mơi axít như Pantakar; thứ hai là sự khác nhau về phương
 pháp methyl hóa và cuối cùng là sự khác nhau về phương pháp phân tích cấu trúc.
Percival và Ross phân tích cấu trúc fucoidan dựa trên các tính chất về sắc ký và hóa
học của sản phẩm methyl hóa, trong khi đó các sản phẩm methyl hóa được Patankar
 phân tích bằng phương pháp GC-EI/MS.
Cấu trúc fucoidan từ loài rong  Ascopphyllum nodosum
nodosum   ( A.
 A. nodosum)
nodosum) đã
được công bố trong các nghiên cứu [34,35,40,42]. Năm 2001, Chevolt và cộng sự
đã phân lập được fucoidan từ rong nâu  Ascorphylum nodosum [35]  , ,  cấu trúc
fucoidan oligosacarit (bậc polyme hóa từ 8-14) của lồi rong này được cấu thành
 bởi các liên kết luân phiên (13) và (14) (hình 1.3) [35].
Cấu trúc fucoidan từ A.nodosum
từ  A.nodosum cũng
 cũng đã được Daniel và cộng sự nghiên cứu


 

 

11

khi sử dụng các enzym đặc hiệu làm xúc tác sinh học để thủy phân tạo fucoidan

oligosacarit, kết quả cho thấy sự có mặt của lượng lớn các liên kết glycoside của
gốc -L-fucose(13) và -L-fucose(14) [40].
[3)-α-L-Fuc p (2SO
 p (2SO3-)-(14)-α-L-Fuc p
 p (2,3SO
 (2,3SO3-)-1]n
H

CH3 

H

1
H

-

H

HO

O3SO

H

3
H

CH3 

H

1

4
-

H

O3SO

-

H

Hình 1.3. Cấu trúc của một phân đoạn fucoidan
tách và phân lập từ rong nâu A.
nâu A. nodusum. 
nodusum. 

H

OSO3

Cấu trúc fucoidan từ lồi rong Ecklonia
rong  Ecklonia kurome
kurome đã
 đã được cơng bố năm 1991
 bởi Nishino và Nagumo. Do tính dị thể trong phân tử của fucoidan nên phổ NMR
của chúng quá phức tạp để có thể giải thích cấu trúc một cách trực tiếp. Cấu trúc

 phân tử trung bình của fucoidan này chủ yếu được tạo thành bởi liên kết α-Lfucose(13) với phần lớn nhóm sulfate gắn ở vị trí C-4 và một phần ở C-2 hoặc vị
trí C-2 là các điểm chẻ nhánh (hình 1.4) [91].
H

CH3 

H

H

H

-

H

O3SO

H

CH3 
 

-

O3SO

H

OH

OH

H

H

Hình 1.4. Cấu trúc fucoidan có sulfat ở vị trí 4
và liên kết 3-O-linked của loài rong E.kurome
rong  E.kurome  

H

 Năm 1999, cấu trúc fucoidan của 3 loài rong Cladosiphon Okamuranus 
Okamuranus 
(Chordariales) [89], Chorda filum 
filum  (Laminariales) và  Ascophyllum nodosum
nodosum  
(Fucales) [34,41] đã được công bố. Cấu trúc fucoidan của rong Cladosiphon


 

 

12

okamuranus và
okamuranus
 và Chorda filum được

filum được tạo thành bởi các gốc α-L-fucose(13) lặp lại
đều đặn, với một số nhóm sulfate ở vị trí C-2 (2-O-sulfateation) hoặc vị trí C-4 (4O-sulfateation) (hình 1.5). Sự xuất hiện của các nhóm O-acetyl và các mạch nhánh
trong phân tử fucoidan càng làm tăng thêm tính dị thể về cấu trúc của chúng.
H

H

CH3 

1

H

H

H

H

2

R O

3

R O

H

CH3 

R O
H

H

CH3 

H

H

2

R O

H

R 1  = SO3-  hoặc H hoặc
COCH3
R 2 = SO3- hoặc HH

1

H

2

R O

H

R O

H
H

CH3 

H

CH3 

H
1

2

R O
H

H

2

R O

H

H

H

H

H

CH3 

1

2

R O

H

1

R O

OH
H

R O

R O

H

Hình 1.5. Cấu trúc trung bình của fucoidan được
 phân lập từ rong Chorda filum [36]
filum [36]

H

 Năm 2002, cấu trúc fucoidan trọng lượng phân tử cao được phân lập từ rong
 Fucus evanescens đã
evanescens đã được nghiên cứu bởi Bilan và cộng sự, kết quả họ đã phát hiện
thấy có sự tương đồng giữa cấu trúc fucoidan này với cấu trúc fucoidan của rong
 A.nodosum [23].
 A.nodosum
 [23]. Sau đó vào các năm 2004 và 2006, nhóm tác giả này tiếp tục công
 bố thêm hai cấu trúc fucoidan từ rong Fucus
rong  Fucus distichus L và
L và Fucus
 Fucus serratus được
serratus được tạo
thành bởi các gốc 1→3)α-L-Fuc p và
 p và 1→4)α-L-Fuc p
 p liên
 liên kết lặp lại một cách tuần
tự, nhóm sulfate chủ yếu ở vị trí C-2 và C-2,4 (hình 1.6 và hình 1.7) [24,25].


 

 

13

[3)--L-Fuc p-(2,4
 p-(2,4 SO3-)-(14)--L-Fuc p
 p-(2SO
-(2SO3-)-(1]n

1
H

H

2
H

CH3 

HO

H

-

OSO3

4
-

O3SO

CH3 
1

H

H
3

H

H
2

OSO3

Hình 1.6. Cấu trúc của một phân đoạn fucoidan
được phân lập từ rong Nâu Fucus
Nâu Fucus distichus L. 
L. 

-

3)--L-Fucp(2R 1,4R 2)-(14)--L-Fucp(2SO3-)-(1 
Trong đó:
R   = SO -, R   = H chiếm 50% và
1
3
2
R 1 = H, R 2 = -L-fucp-(14)--L-fucp(2SO3-)-(13)-L-fucp(2SO3-)-(1 chiếm 50%
Hình 1.7. Cấu trúc 
trúc fucoidan từ Fucus
từ Fucus serratus.
serratus. 

 Như vậy, mặc dù có mối liên hệ rõ ràng giữa các loài rong và cấu trúc
fucoidan, nhưng chưa đủ bằng chứng để thiết lập bất cứ mối tương quan hệ thống
giữa cấu trúc fucoidan với các Bộ rong (algal order). Hầu hết các công bố về cấu
trúc của fucoidan được phân lập từ các lồi rong ở vùng ơn đới, thành phần hóa học
của các loại fucoidan này nhìn chung là đơn giản với chỉ một gốc đường fucose và
sulfate. Tuy nhiên, fucoidan của các lồi rong ở vùng nhiệt đới thì thành phần hóa
học của chúng phức tạp hơn nhiều khi trong phân tử của chúng thường tồn tại đồng
thời nhiều gốc đường khác nhau điều đó gây ra rất nhiều khó khăn cho việc phân
tích cấu trúc của những loại fucoidan này. Đó cũng là lý do tại sao khơng có nhiều
cơng bố về cấu trúc của fucoidan rong biển ở vùng nhiệt đới, cho dù hoạt tính sinh
học của chúng vơ cùng thú vị.
1.2.4.  Các phương pháp chiết tách fucoidan từ rong nâu
Một số quy trình khác nhau đã được sử dụng để chiết fucoidan. Mối bận tâm
chính trong quy trình tách chúng là nhiễu gây bởi các polysacarit khác như


 

 

14

laminaran và alginat. Những thử nghiệm chiết đầu tiên được tiến hành với dung môi
là nước.
 Năm 1950, fucoidan từ rong  Fucus vesiculosus
vesiculosus   và  Fucus spiralis
spiralis   đã được
Percival và Ross chiết tách bằng nước sơi trong 24 giờ, sau đó loại bỏ alginate và
 protein bằng Pb-acetate, tiếp theo fucoidan được kết tủa dưới dạng phức hydroxide
khi cho phản ứng với Ba(OH)2. Phức thu được, đem thủy phân trong dung dịch

H2SO4 loãng, fucoidan được tách ra và làm sạch bằng màng thẩm tách [103].
 Năm 1952, Black đã khảo sát
s át ảnh hưởng của pH, nhiệt độ, thời gian chiết và
tỷ lệ dung dịch chiết với rong nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi fucoidan. Kết quả
cho thấy điều kiện tối ưu để chiết fucoidan bao gồm khuấy huyền phù rong với
dung dịch HCl ở pH: 2,0-2,5 (tỷ lệ 1:10) tại 70oC trong 1h. Bằng cách xử lý này chỉ
1 lần chiết có thể phân lập được cỡ 50% fucoidan trong khi 3 lần chiết có thể tách ra
được hơn 80% fucoidan. Fucoidan cịn có thể được chiết bằng đun nóng một phần
rong khơ với 10 phần H2O tại 100oC trong 3-7,5h, bằng cách này có thể thu được
55-60% fucoidan. Khi tăng tỉ lệ H2O : rong, thời gian chiết hoặc số lần chiết có thể
tăng được hiệu suất chiết. Theo tác giả chiết nước đơi khi khơng thích hợp do khó
tách cặn rong khỏi dung dịch nước. Fucoidan thô được tách khỏi dịch chiết axít
 bằng trung hịa và cho bay hơi đến khơ, hòa tan lại trong nước và kết tủa thu các
 phân đoạn fucoidan với cồn ở nồng độ 30% và 60% (v/v). Phân đoạn 60%, fucoidan
thơ có chứa 30-36% fucose. Có thể tách được fucoidan với hàm lượng fucose lớn
hơn 40% từ sản phẩm thô bằng cách xử lý rong nguyên liệu với formaldehyde [29].
 Những nỗ lực đầu tiên nhằm đưa ra một phương pháp chiết fucoidan có hệ
thống đã được thực hiện bởi Mian và Percival [84]. Họ đã tiến hành chiết tuần tự,
đầu tiên là xử lý rong nguyên liệu với formaldehyde, tiếp theo xử lý với cồn ở nồng
độ 80% để loại bỏ mannitol, các hợp chất màu và các sản phẩm khối lượng phân tử
thấp, sau đó rong được chiết bằng cách khuấy trộn với dung dịch CaCl2 2% (ở nhiệt
độ phòng và 70oC) để phân lập laminaran và fucoidan (alginate được cố định dưới
dạng muối Ca-alginat không tan). Fucoidan được chiết tiếp với dung dịch HCl
loãng (pH: 2). Sau cùng bã rong được chiết với 3% Na 2CO3 để thu lại alginate dưới
dạng muối tan Na-alginat. Hai dung môi bổ sung cuối cùng nhằm chiết ra thêm các


 

 

15

 phân đoạn fucoidan. Quy trình chiết tuần tự phức tạp này hầu như không được sử
dụng về sau, nhưng đã trở thành cơ sở
s ở cho các nghiên cứu tiếp theo.
Các tách giả Zvyagintseva và Duarte [48,143] đã sử dụng các phương pháp
chiết fucoidan đơn giản nhưng lại áp dụng các bước làm sạch phức tạp tốn nhiều
công sức.
Fucoidan từ rong  Adenocystis utricularis 
utricularis  đã được phân lập bởi Ponce và
cộng sự [96] như sau: đầu tiên rong được xử lý với cồn 80%. Sau đó để thu nhận
fucoidan, rong được chiết riêng biệt với ba dung môi khác nhau thường được sử
dụng để thu nhận fucoidan là nước cất, dung dịch CaCl 2  2% và dung dịch HCl
loãng (pH: 2). Trong cả 3 trường hợp việc chiết được thực hiện ở nhiệt độ phịng và
sau đó ở 70oC. Hiệu suất chiết và đặc tính của các sản phẩm thu được trong ba
trường hợp là tương tự nhau với chỉ một số ít khác biệt. Các dung dịch chiết ở nhiệt
độ phòng cho ra sản phẩm fucoidan giàu L-fucose, D-galactose và ester sulfate
được gọi đặt tên là “galactofucan”, thể hiện đặc tính ức chế chống lại herpes
simplex virus 1 và 2 nhưng không gây độc tế bào. Sản phẩm khác là thành phần
chính của dịch chiết thu được ở 70oC, bao gồm chủ yếu là fucose cùng với các
monosacarit khác (phần lớn là Man, nhưng đồng thời có cả Glc, Xyl, Rha, Gal), một
lượng đáng kể axít

uronic và lượng nhỏ sulfate ester, được gọi chung là

“uronofucoidan”, khơng thể hiện hoạt tính kháng virus, nhưng lại thể hiện hoạt tính
gây độc tế bào.
 Như vậy có thể thấy phương pháp chiết có ảnh hưởng rất lớn đến thành phần,
cấu trúc cũng như hoạt tính sinh học của fucoidan. Hiện nay vẫn chưa có phương

 pháp chuẩn áp dụng để chiết tách fucoidan từ các loài rong khác nhau. Hầu hết các
 phương pháp chiết fucoidan hiện nay đều hướng đến mục tiêu bảo toàn cấu trúc tự
nhiên vốn có của fucoidan, đồng thời hạn chế tối đa sự nhiễm tạp của các thành
 phần không mong muốn.
1.2.5.  Hoạt tính sinh học và ứng dụng của fucoidan
a.   Hoạt tính kháng đơng tụ máu và kháng huyết khối
Fucoidan có phổ hoạt tính sinh học rộng và đa dạng, nhưng hoạt tính chống
đơng máu của chúng được nghiên cứu sớm nhất. Nishino và cộng sự, đã thử nghiệm


 

 

16

hoạt tính chống đơng máu của fucoidan được phân lập từ các loài rong  E. Kurome,
Kurome ,
 H.fusiforme,   L.angustata
 H.fusiforme,
L.angustata var. longissima kết
longissima kết quả cho thấy chúng có hoạt tính kháng
đơng tụ máu cao hơn so với Heparin [92]. Hàm lượng sulfate có ảnh hhưởng
ưởng lớn đến
hoạt tính kháng đơng tụ máu của fucoidan từ một số loài rong ( E.kurome,
 E.kurome,
 H.fusiforme, vv…), hàm lượng sulfate càng cao thì hoạt tính kháng đơng tụ càng
 H.fusiforme,
lớn [31,38,70,91,93,108]. Vị trí của các nhóm sulfate trên các gốc đường cũng rất
quan trọng với hoạt tính kháng đơng tụ của fucoidan. Theo các nghiên cứu

[34,35,48,118,137] fucoidan sulfate hóa ở vị trí C-2 hoặc C-2, C-3 thể hiện hoạt
tính kháng đơng tụ, trong khi đó nhóm sulfate ở vị trí C-4 khơng thể hiện hoạt tính
này.
Trọng lượng phân tử fucoidan cũng có ảnh hưởng lên hoạt tính kháng đơng
tụ máu của chúng. Fucoidan tự nhiên từ  Lessonia vadosa
vadosa   (Phaeophyta) có khối
lượng phân tử (320.000 Da MW) cho thấy hoạt tính chống đơng máu tốt hơn các
fucoidan đề polymer hóa có khối lượng phân tử (32.000 MW) [31,35].
Một số nghiên cứu khác cho thấy thành phần đường (fucose, galactose, v.v)
của fucoidan có ảnh hưởng đến hoạt tính chống đơng máu [44,95,104,105,106].
Thành phần axít uronic khơng ảnh hưởn
hưởngg trực tiếp lên hoạt tính chống đơng
đơng máu,
nhưng nó gián tiếp làm tăng hoạt tính chống đông máu của fucoidan thông qua việc
làm cho chuỗi đường trở nên linh động hơn [70].
Hoạt tính chống huyết khối của fucoidan cũng đã được thử nghiệm in vivo
theo mơ hình ngẽn tĩnh mạch và động mạch ở động vật thí nghiệm [87]. Sulfate
galactofucan được phân lập từ rong Spatoglossum schroederi khơng
schroederi khơng thể hiện hoạt
tính chống đơng máu trên một số thử nghiệm in vitro. Tuy nhiên, nó lại thể hiện
hoạt tính kháng huyết khối mạnh khi thực hiện thí nghiệm in vivo, điều này có thể
được giải thích do ảnh hưởng của yếu tố thời gian đến hoạt tính kháng huyết khối
của fucoidan [110].
 Như vậy có thể thấy rằng fucoidan có tiềm năng rất lớn để sử dụng làm thuốc
chống đông máu, thuốc chống huyết khối hoặc thực phẩm chức năng và dược liệu
mà hầu như khơng có tác dụng phụ [33,70,87].


 

 

17

b.   Hoạt tính chống virus
Trong những năm gần đây, các thử nghiệm về hoạt tính kháng virus của
fucoidan đã được thực hiện bằng cả “in vitro” và “in vivo” yếu tố gây độc tế bào
thấp của chúng so với các thuốc kháng virus khác đang được quan tâm xem xét sử
dụng trong y học lâm sàng. Fucoidan từ các loài rong  Laminaria japonica
japonica   [75],
 Adenocytis utricularis [107], Undaria pinnatifida (Mekabu)
pinnatifida (Mekabu) [68], Stoechospermum
marginatum   [13], Undaria pinnatifida 
marginatum
pinnatifida  [55], Cystoseira indica 
indica  [79] và Undaria
 pinnatifida [54]
 pinnatifida
 [54] cho thấy hoạt tính kháng virus HSV-1 và HSV-2 mà khơng gây độc
cho tế bào Vero [79]. Hơn nữa, fucoidan còn cho thấy hoạt tính ức chế chống lại sự
tái tạo nhiều loại virus màng bao gây ra hội chứng suy giảm miễn dịch của người và
cytomegalovirus [107]. Hoạt tính antiprion và kìm hãm sự khởi phát bệnh khi bị
nhiễm trùng prion đường ruột của fucoidan đã được công bố bởi Doh-ura và cộng
sự [46].
c.   Hoạt tính kháng u và điều hịa miễn dịch
Hoạt tính kháng u của nhiều polysacarit đã được công bố trong những năm
gần đây. Fucoidan từ rong  Eisenia bicyclics và 
và  Laminaria japonica có tác dụng
chống u báng 180 [115,119,127]. Fucoidan được phát hiện có khả năng ức chế sự
tăng sinh và gây chết tế bào trong dòng tế bào u lympho HS-Sultan của người [14].

Fucoidan từ các loài rong L.
rong  L. saccharina, L. digitata, F. serratus, F. distichus và F.
và F.
vesiculosus có tác dụng 
dụng  khóa chặt tế bào ung thư vú MDA-MB-231 ngăn kết dính
với các tiểu cầu, tác dụng này có ý nghĩa quan trọng trong q trình di căn khối u
[38, 52, 82].
Khả năng phục hồi các chức năng miễn dịch của fucoidan từ rong
 L. japonica đã
japonica  đã được thử nghiệm in vivo [131]. Fucoidan giúp thúc đẩy sự phục hồi
chức năng miễn dịch trên các con chuột bị chiếu xạ [133,134]. Fucoidan có thể làm
tăng khả năng sản xuất interleukin-1 (IL-1) và interferon-γ (IFN-γ) trong các thử
nghiệm in vitro, tăng cường các chức năng của tế bào lympho T, tế bào B, đại thực
 bào, tế bào giết tự nhiên (NK tế bào) và thúc đẩy các kháng thể chính phản ứng lại
với tế bào hồng cầu máu cừu (SRBC) trong thí nghiệm in vivo [136]. Fucoidan
trọng lượng phân tử cao được điều chế từ Okinawa Mozuku 
Mozuku  (Cladosiphon


 

 

18

okamuranus)) thúc đẩy sự gia tăng tỷ lệ gây độc tế bào T ở chuột [117]. Fucoidan từ
okamuranus
rong F.vesiculosus
rong
 F.vesiculosus có

 có các tác dụng lên sự trưởng thành và điều hòa miễn dịch trên
các tế bào tua (DCs), đây là các tế bào có kháng ngun mạnh mẽ, thơng qua con
đường liên quan ít nhất đến yếu tố nhân tế bào (Nuclear factor - κB (NF- κB)) [65].
d.   Hoạt tính chống oxy hóa
Rất nhiều công bố cho thấy rằng fucoidan thể hiện hoạt tính chống oxy hóa
quan trọng trong các thí nghiệm in vitro. Nó là một chất chống oxy hóa tự nhiên
tuyệt vời để ngăn ngừa các bệnh gây ra bởi các gốc tự do [139]. Tác dụng ức chế sự
hình thành các gốc tự do hydroxyl và gốc peoxit của fucoidan (homofucan) từ
 F.vesiculosus và
 F.vesiculosus
 và fucan (heterofucans) từ  Padina gymnospora
gymnospora đã
 đã được nghiên cứu
 bởi Micheline và cộng sự, kết quả cho thấy fucan có hoạt tính chống oxy hóa thấp
so với fucoidan [85].
Hoạt tính chống oxy hóa liên quan đến trọng lượng phân tử và hàm lượng
sulfate của fucoidan [23]. Các phân đoạn fucoidan từ  L
 L..  japonica có khả năng làm
mất gốc peoxit và axít hypochlorous tuyệt vời [140]. Cả khố
khốii lượng phân tử và hàm
lượng sulfate của fucoidan đều đóng vai trị rất quan trọng trong việc tác động lên
các gốc azo 2-2'-Azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride (AAPH) gây ra q
trình oxy hóa LDL [76].
e.  Giảm lipid máu
Fucoidan là hợp chất có hoạt tính tương ttựự như axít sialic, nó có thể làm
tăng các điện tích âm của bề mặt tế bào đến mức có hiệu lực với sự tích tụ của
cholesterol trong máu, kết quả làm giảm lượng cholesterol trong huyết thanh. Các
nghiên cứu [73,74,77,130] cho thấy fucoidan từ rong  L. japonica 
japonica  giảm đáng kể
cholesterol tồn phần, triglyceride và LDL-C mà khơng có tác dụng phụ gây tổn hại

cho gan và thận. Hoạt tính giảm lipid máu của fucoidan phụ thuộc vào trọng lượng
 phân tử của chúng, trọng lượng phân tử càng thấp thì hoạt
hoạt tính càng cao [51].
 f.  Chống viêm
 Năm 2007, Cumashi và cộng sự đã nghiên cứu hoạt tính chống viêm của
fucoidan thu nhận được từ chín lồi rong nâu. Kết quả cho thấy tất cả fucoidan của
9 lồi rong đều có khả năng ức chế sự tăng số lượng bạch cầu trên mơ hình chuột bị


 

 

19

viêm, hiệu quả chống viêm của fucoidan trong mơ hình này không bị ảnh hưởng
nhiều bởi hàm lượng của gốc fucose và sulfate cũng như các đặc tính cấu trúc khác
của bộ khung mạch polysacarit của chúng [38]. Ngoài ra hoạt tính kháng viêm của
fucoidan cũng đã được nghiên cứu bởi các tác giả [82,135].
 g.   Bảo vệ dạ dày
Fucoidan từ Cladosiphon okamuranus tokida 
tokida  là một chất an toàn với khả
năng bảo vệ dạ dày [116]. Fucoidan như là một tác nhân chống viêm loét và ức chế
kết dính với vi khuẩn Helicobacter
khuẩn  Helicobacter pyroli (một
pyroli  (một loại vi khuẩn gây viêm loét dạ dày)
[59]. Fucoidan từ rong Cladosiphon okamuranus có
okamuranus có khả năng ức chế sự tăng trưởng
của tế bào ung thư dạ dày nhưng không cho thấy bất kỳ ảnh hưởng nào lên tế bào
 bình thường [62].

h.  Chống lại bệnh về gan
Fucoidan ngăn chặn tổn thương gan gây ra bởi concanavalin A bằng việc
gián tiếp sinh ra interleukin (IL)-10 nội sinh và ức chế yếu tố tiền viêm
(proinflammatory cytokine) ở chuột [113]. Một số nghiên cứu [54,63,64] thấy cho
fucoidan có thể là một chất chống xơ rất tốt năng nhờ sở hữu chức năng kép, cụ thể
là: bảo vệ tế bào gan và ức
ứ c chế sự tăng sinh tế bào gan hình sao.
i.  Các ứng dụng của fucoidan
 Những nghiên cứu
cứ u trong suốt thập niên vừa qua đã đưa ra số lượng lớn bằng
chứng khoa học về những lợi ích sức khỏe của fucoidan, một loại polysacarit sulfat
hóa giàu fucose từ rong nâu. Nghiên cứu về hoạt tính sinh học của fucoidan chiết
xuất từ rong nâu đã mở ra những cơ hội tiềm năng cho ngành công nghiệp dược
 phẩm, thực phẩm dinh dưỡng, mỹ phẩm và thực phẩm chức năng. Hiện nay, trên thị
trường đã xuất hiện nhiều loại fucoidan với thành phần, tác dụng và nhãn mác khác
nhau như: LCR fucoidan của Larson Century Ranch, INC, Mỹ có tác dụng điều trị
các bệnh ung thư vú, ruột kết, buồng trứng, cũng như tác dụng chống dị ứng, chống
lão hóa, chống đái tháo đường, giảm cholesterol, loét dạ dày,… Fucoidan Tongan
Limu Moui của cơng ty AHD International, LLC, Mỹ có tác dụng trị tim mạch,
chống lão hóa, tăng cường miễn dịch, … U-Fucoidan sản phẩm của tập đoàn
Pharmaceutical Grade Nutritional & Dietary Anti-aging Supplements, Mỹ gây ra