Đánh giá khả năng kháng nấm của cao chiết từ phân đoạn phân cực rong mơ sargassum

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
..

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG NẤM CỦA
CAO CHIẾT TỪ PHÂN ĐOẠN PHÂN CỰC
RONG MƠ “ SARGASSUM”
Ngành:

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Chuyên ngành: THỰC PHẨM

Giảng viên hướng dẫn : ThS. Trần Thị Ngọc Mai
Sinh viên thực hiện
MSSV: 1051110157

:

Nguyễn Thị Thuý
Lớp: 10DSH01

TP. Hồ Chí Minh, 2014


Đồ án tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan:
-

Những kết quả nghiên cứu trong đề tài này chưa được bất kì ai cơng bố
trước đây.

-

Những nội dung thí nghiệm trong đề tài này là do em thực hiện dưới sự
hướng dẫn trực tiếp của cô Trần Thị Ngọc Mai.

-

Mọi tham khảo dùng trong đề tài đều được trích dẫn rõ ràng, đầy đủ,
chĩnh xác về tác giả, tên cơng trình, thời gian công bố.

Nếu xảy ra bất kỳ trường hợp nào liên quan đến bản quyền, em xin chịu hoàn
toàn trách nhiệm.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2014

Nguyễn Thị Thuý

i


Đồ án tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn Nhà Trường đã cho chúng em có một môi
trường học tập thật tốt, sắp xếp những môn học hợp lý phù hợp với năng lực của

mình. Cảm ơn cơ Trần Thị Ngọc Mai đã rất tận tình hướng dẫn, giúp đỡ để em
hoàn thành tốt đồ án này. Cô là người đã truyền thụ cho em nhiều kiến thức và kinh
nghiệm bổ ích trong q trình thực hiện đồ án, và đây cũng là hành trang để chúng
em có thể vững vàng bước vào đời theo ngành mình đã chọn sau khi rời trường.
Thứ hai, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến q thầy cơ Khoa Công Nghệ
Sinh Học – Thực Phẩm – Môi Trường Trường Đại Học Công Nghệ Tp. HCM đã
giảng dạy, truyền đạt nguồn tri thức q báu giúp em có thể hồn thành tốt đồ án của
mình.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên cùng khoá và các anh
chị sinh viên khóa trước đã đóng góp ý kiến giúp em hoàn thành đồ án.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy cùng quí thầy cơ và gửi lời chúc
sức khỏe đến q thầy cơ!

ii


Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................................. vi
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................................ vii
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................................... viii
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................................... 1
1.

Đặt vấn đề ........................................................................................................................... 1

2.

Mục tiêu đề tài .................................................................................................................... 2

3.

Giới hạn đề tài .................................................................................................................... 2

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN .......................................................................................................... 3
1.1 Tổng quan về rong Nâu ...................................................................................................... 3
1.1.1

Phân loại khoa học [1,2,6] ....................................................................................... 3

1.1.2 Sự phân bố của rong nâu.................................................................................................. 3
1.1.2

Đặc điểm thực vật [1,2,7].......................................................................................... 4

1.1.3

Thành phần hóa học của rong nâu.......................................................................... 5

1.1.5 Nguồn lợi – tình hình khai thác và sử dụng rong nâu ....................................................... 9
1.2. Tổng quan về polyphenol trong rong nâu ............................................................................ 11
1.2.1 Đặc điểm ........................................................................................................................ 11
1.2.2 Cơ chế kháng nấm của polyphenol .................................................................................. 12
1.3 Tổng quan về q trình trích ly ............................................................................................ 13
1.3.1 Định nghĩa...................................................................................................................... 13
1.3.2 Cơ sở khoa học ............................................................................................................... 13

1.3.3 Phương pháp trích ly ...................................................................................................... 13
1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trích ly .................................................................... 14
1.3.5 Tìm hiểu dung mơi trích ly trong đề tài .......................................................................... 16
1.4 Tổng quan về phương pháp đánh giá khả năng kháng nấm .................................................. 17
1.4.1 Giới thiệu về nấm Aspergillus niger .................................................................................. 17
1.4.2 Phương pháp đánh giá khả năng kháng nấm ................................................................. 18
CHƯƠNG II : VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................................. 20
2.1 Vật liệu................................................................................................................................. 20
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu .................................................................................................... 20
2.1.2 Hoá chất và dụng cụ - thiết bị ........................................................................................ 20
iii


Đồ án tốt nghiệp
2.1.2.1 Hoá chất ...................................................................................................................... 20
2.2. Các phương pháp nghiên cứu .............................................................................................. 20
2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ....................................................................................................... 23
2.3.1

Đối với dung mơi trích ly là nước ............................................................................ 23

2.3.1.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát thời gian trích ly ....................................................................... 24
2.3.2

Đối với dung mơi trích ly là ethanol ........................................................................ 25

2.4 Cách tính tốn các chỉ tiêu xác định................................................................................ 28
2.4.1.1

Cách tính tỉ lệ thu hồi .............................................................................................. 28

2.4.1.2

Cách tính hàm lượng polyphenol ............................................................................. 28

2.5 Thí nghiệm khảo sát tính kháng nấm.................................................................................... 29
2.5.1 Khảo sát hoạt tính kháng nấm của dịch chiết bằng nước ............................................... 29
2.5.2. Khảo sát hoạt tính kháng nấm của dịch chiết ethanol .................................................... 29
2.5.3 Các chỉ tiêu theo dõi ....................................................................................................... 30
2.6 Sơ đồ và thuyết minh quy trình trích ly thu nhận polyphenol ............................................. 31
2.6.1

Sơ đồ quy trình ........................................................................................................ 31

2.6.2 Thuyết minh quy trình..................................................................................................... 32
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 34
3.1 Kết quả ................................................................................................................................. 34
3.1.1 Đối với dung môi là nước ............................................................................................... 34
3.1.2 Đối với dung môi là EtOH .............................................................................................. 42
3.4 Kết quả kháng nấm của dịch chiết thu được ....................................................................... 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................... 52

iv


Đồ án tốt nghiệp

v

Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
❖ EtOH: Ethanol
❖ NL: nguyên liệu
❖ DM: dung môi
❖ P.p: polyphenol
❖ HQ % : hiệu quả kháng nấm

vi


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH

Hình 2. 1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng ngun liệu: dung mơi
đến hiệu quả trích ly. ....................................................................................................................... 23
Hình 2. 2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả trích ly ............ 24
Hình 2. 3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của dung nhiệt độ đến hiệu quả trích ly. .... 25
Hình 2. 4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng nguyên liệu: dung môi
đến hiệu quả trích ly ........................................................................................................................ 26
Hình 2. 5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả trích ly ............ 27
Hình 2. 6. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ EtOH đến hiệu quả trích ly ........................................ 28
Hình 2. 7. Sơ đồ quy trình trích ly thu nhận polyphenol ................................................................ 31

vii


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC BẢNG

viii


Đồ án tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Trong thảm thực vật đa dạng và vô tận của đại dương, rong nâu là một trong
các lồi thực vật biển có khả năng tự tái tạo đáng được lưu ý nhất. Rong nâu chứa
nhiều các hợp chất thiên nhiên có giá trị dinh dưỡng và dược dụng cao. Đó là các
chất dinh dưỡng đường (galactose, manose, xylose,…); 17 acid amin; các acid béo
khơng no; các chất khống; keo và các vitamin cần thiết cho cơ thể sống; các
polyphenol có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ bảo vệ cơ thể loại trừ các gốc tự
do nguy hiểm; iốt hữu cơ giúp tuyến giáp hoạt động tối ưu ; alginat là chất giải độc
thiên nhiên; polyuronan có hoạt tính kháng u não; laminaran có tác dụng rất tích cực
trong việc hỗ trợ điều trị bệnh có liên quan đến mạch máu tim, chất kháng ung
thư,chất bảo vệ phóng xạ, kháng đơng lạnh, chất kích thích hạt giống nảy mầm, tăng
trưởng cây trồng và fucoidan có khả năng kích thích hệ miễn dịch, chống viên
nhiễm, ngăn ngừa ung thư. Trong rong nâu, hàm lượng polysaccharide chiếm
khoảng từ 40 - 80% khối lượng rong khô, là những chất có giá trị nhất và có ứng
dụng hết sức rộng rãi nhờ các đặc điểm cấu trúc và tính chất đặc thù của chúng.
Theo các nhà khoa học Nga, polysaccharide tồn tại trong rong nâu được chia làm 2
nhóm chính: nhóm tan trong kiềm là acid alginic, đã được nghiên cứu từ những năm
30 của thế kỷ trước và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp,
thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm; nhóm tan trong nước bao gồm fucoidan,
laminaran và polyuronan là những chất có nhiều hoạt tính sinh học q giá mới
được nghiên cứu sử dụng trong khoảng vài thập kỷ trở lại đây. Đặc biệt fucoidan

được tìm thấy trong vách tế bào rong nâu là chất có nhiều hoạt tính sinh học q giá:
hoạt tính chống đơng máu và chống đơng tụ (Anticoagulant và Antithrombotic),
hoạt tính kháng u, tăng cường miễn dịch, hoạt tính kháng virus, trị bệnh dạ dày,
bệnh về da. Ngồi ra fucoidan cịn được sử dụng để điều trị các bệnh dị ứng, lão
hóa, viêm khớp, suyễn, đái tháo đường, tăng nhãn áp, huyết áp cao, cholesterol cao,
bệnh tim, viêm gan C, HIV, bệnh gan, loét dạ dày, đột quỵ, tuyến giáp, thiên đầu
thống. Việt Nam có hệ động vật, thực vật vơ cùng phong phú, có nhiều gen quý
hiếm đặc trưng cho khí hậu nhiệt đới nóng ẩm. Một trong những điều kiện tạo nên
sự phong phú và giàu có ấy chính là vùng biển nhiệt đới rộng với bờ dài hơn 3200
1


Đồ án tốt nghiệp
km bao bọc hết phía đơng và nam đất nước. Một trong những nguồn tài nguyên
phong phú và có giá trị mà vùng biển ban tặng cho chúng ta là rong biển.
Nhằm đáp ứng nhu cầu của xã hội hiện đại, đồng thời tận dụng được nguồn
nguyên liệu dồi dào, các nhà khoa học của nước ta đã và đang tăng cường nghiên
cứu, chuyển nguồn rong biển và phế thải từ rong biển thành các sản phẩm có giá trị,
bằng cách sản xuất ra các loại thực phẩm khác nhau, tách chiết ra các thành phần
khác nhau có hoạt tính sinh học hoặc hỗn hợp các thành phần có hoạt tính sinh học
để gia tăng giá trị rong biển Việt Nam.
Đi chung với xu hướng đó nhóm thực hiện đề tài tiến hành nghiên cứu :
“Đánh giá khả năng kháng nấm của cao chiết từ phân đoạn phân cực rong mơ
Sargassum”.
2. Mục tiêu đề tài
Đánh giá khả năng kháng nấm của cao chiết từ phân đoạn phân cực rong mơ
Sargassum ở các nồng độ khác nhau.
3. Giới hạn đề tài
Bước đầu tiếp cận với nghiên cứu khoa học, trong điều kiện kiến thức còn hạn
chế, điều kiện cơ sở vật chất, kinh phí nghiên cứu cịn thiếu thốn, ngoài việc nỗ lực

của bản thân, sự giúp đỡ của giảng viên hướng dẫn cùng với các Thầy phụ trách
phịng thí nghiệm Khoa Cơng nghệ sinh học - Thực phẩm - Mơi trường, nhóm
nghiên cứu đã hồn thành đề tài được giao. Tuy nhiên, đề tài không tránh khỏi
những thiếu sót, nhóm thực hiện đề tài rất mong được sự góp ý chân thành của các
Thầy/Cơ để đề tài được hoàn thiện hơn.

2


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN
1.1

Tổng quan về rong Nâu

1.1.1 Phân loại khoa học [1,2,6]
Ngành: Ochrophyta
Lớp: Phaeophyceae
Bộ: Fucales
Họ: Sargassaceae
Chi: Sargassum
Loài: Sargassum virgatum (rong mơ chổi), Sargassum feldmannii
P.Hoang (rong mơ Việt Nam), Sargassum mcclurei setchell (rong mơ
McClurei), Sargassum graminifolium (rong mơ cỏ), Sargassum carpophyllum
(rong mơ chụm), Sargassum horneri (rong mơ Horner), v.v …
1.1.2 Sự phân bố của rong nâu
Rong nâu phân bố dọc theo bờ biển nước ta, ở miền Trung và miền Nam rong
tập trung chủ yếu ở các tỉnh: Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng
Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú n, Khánh Hồ, Ninh Thuận,

Bình Thuận, Vũng Tàu, Kiên Giang và các đảo: Lý Sơn, Phú Quý, Phú Quốc,
quần đảo Trường Sa. Ở các tỉnh phía Bắc, rong nâu có ở các tỉnh: Quảng Ninh,
Hải Phịng, và một số đảo như Cơ Tơ, Cát Bà…
2

Diện tích rong nâu ở vùng biển Quảng Nam Đà Nẵng khoảng 190.000 m ,
trữ lượng khoảng 800 tấn rong tươi. Diện tích rong nâu ở tỉnh Bình Định
2

khoảng hơn 40.000 m , trữ lượng rong khoảng hơn 100 tấn/năm. Vùng biển
2

Khánh Hồ là vùng biển có diện tích rong nâu mọc cao nhất khoảng 2.000.000 m ,
trữ lượng có thể khai thác được hàng năm khoảng 11.000 tấn rong tươi. Sản lượng
rong nâu trung bình của các tỉnh duyên hải miền trung là 18,00 tấn rong tươi/vụ .

3


Đồ án tốt nghiệp
1.1.2 Đặc điểm thực vật [1,2,7]
Rong dài ngắn tùy lồi và tùy thuộc
vào điều kiện mơi trường, thường gặp
rong dài từ vài chục centimet đến vài ba
mét hay hơn. Chúng bám vào vật bám
nhờ đĩa bám hay hệ thống rễ bò phân
nhánh. Đĩa bám thường chắc hơn rễ và
sóng biển thường đánh đứt rong hơn là
nhổ được đĩa bám.
Thân rong gồm một trục chính rất

ngắn, đa số thường dài trên dưới 1cm,

Hình 1. 1. Hình thái rong nâu
hình trụ, sần sùi. Đỉnh của trục chính sẽ phân ra làm 2 đến 5 nhánh chính, hai bên
Hình 1. 2

nhánh chính sẽ mọc ra nhiều nhánh bên. Nhánh chính và nhánh bên sẽ tạo ra chiều
dài của rong. Chiều dài này khác nhau tuỳ vào các chi, loài và trong cùng một lồi
kích thước này cũng thay đổi tuỳ vào điều kiện sống, nơi phân bố.
Trên các nhánh có các cơ quan dinh dưỡng gần giống như lá và các túi
chứa đầy khơng khí được gọi là phao. Khi rong trưởng thành trên các nhánh bên
mọc ra các nhánh phụ, ngắn (thường từ tháng 3 đến tháng 6) có mang nhiều cơ
quan sinh sản đực và cái gọi là đế. Nhờ có hệ thống phao rong ln giữ vị trí
thẳng đứng trong mơi trường biển. Nếu nước cạn rong khá dài thì phần trên của
rong nằm trên mặt nước.

4


Đồ án tốt nghiệp
1.1.3 Thành phần hóa học của rong nâu
Bảng 1. 1. Thành phần hố học chính của rong nâu

1.1.3.1 Sắc tố
Sắc tố trong rong nâu là diệp lục tố (Chlorophyl), diệp hoàng tố (Xantophyl),
sắc tố màu nâu (Fucoxanthin), sắc tố đỏ (Caroten). Tùy theo tỷ lệ các loại sắc tố
mà rong có màu từ nâu – vàng nâu – nâu đậm – vàng lục. Nhìn chung sắc tố của
rong nâu khá bền [1].
1.1.3.2 Gluxit
➢ Monosacaride [1].

Monosacaride quan trọng trong rong nâu là đường mannitol được Stenhouds
phát hiện ra năm 1884 và được Kylin (1913) chứng minh thêm. Mannitol có cơng
thức tổng qt: HOCH2 – (CHOH)4 – CH2OH. Mannitol tan được trong alcol,
dễ tan trong nước, có vị ngọt. Hàm lượng từ 14% ÷ 25% trọng lượng rong khơ
tùy thuộc vào hồn cảnh địa lý nơi sinh sống.
➢ Polysaccharide
• Alginic
Công thức cấu tạo của acid alginic là (C6H6O6)n. Là một acid hữu cơ có trong
tảo nâu, có trọng lượng phân tử từ 32.000 - 200.000, do D - Mannuroic acid và L Guluronic acid liên kết với nhau bởi liên kết glucozit. Nó tồn tại dưới dạng sợi, hạt
hay bột màu trắng đế vàng nâu, được dùng làm chất tạo đơng, chất ổn định, chất tạo
gel, chất nhủ hóa, không tan trong nước và dung môi hữu cơ, tan chậm trong dung
dịch carbonate natri, hydroxide natri.
5


Đồ án tốt nghiệp

Hình 1. 2. Cấu trúc của acid alginic
•

Axit Fucxinic: có tính chất gần giống với axit alginic.

•

Fuccoidin: Là loại muối giữa axit fuccoidinic với các kim loại hóa trị

khác nhau như: Ca, Cu, Zn. Fuccoidin có tính chất gần giống với alginic, nhưng
hàm lượng thấp hơn alginic.
Fuccoidin hay fucoidan là một polysaccharide sulfate hóa dị hợp, trong đó
fucose chiếm từ 18,6% ÷ 60% [18], sulfate chiếm từ 17,7% ÷ 39,2%, ngồi ra cịn

có mặt các thành phần đường khác như: galactose, glucose, mannose, xylose,
rhamnose, và acid uronic. Hàm lượng fucoidan trong các loại rong nâu khoảng 2
÷ 9% so với rong khô. Hàm lượng này phụ thuộc vào lồi rong và vị trí địa lý
mơi trường mà rong sinh sống .
Fucoidan là môt hợp chất chống oxy hóa được chiết xuất từ thành phần chất
nhờn “sliminess” của tảo nâu Mozuku (Cladosiphon okamuranus) và Mekabu (phần
cuốn nằm gần gốc của Wakame). Cấu trúc hóa học của fucoidan là một chuỗi dài
polysaccharide giàu sulfate fucose. Giáo sư Kylin.H.Z của đại học Uppsala Thụy
Điển, vào năm 1913 đã điều chế thành cơng fucoidan từ tinh chất nhờn của lồi rong
Konbu và đặt tên là fucoidin. Sau đó, hiệp hội thế giới đồng ý đổi tên fucoidin thành
fucoidan.
Fucoidan được chiết xuất từ tảo nâu Okinawa Mozuku và Mekabu. Nhiều
nghiên cứu đã chứng minh fucoidan tăng cường hoạt động của các Natual Killer Cell
(tạm dịch là tế bào tiêu diệt tự nhiên) cũng như thúc đẩy sự hoạt động của
Macrophage (đại thức bào), Helper T - cells và B - cells làm cho các tế bào có hại
trong cơ thể giảm đi đáng kể và thậm chí tự tiêu biến đi. Đó là kết quả chứng tỏ

6


Đồ án tốt nghiệp
fucoidan đã tăng cường miễn dịch cho cơ thể và để tấn công trực tiếp loại bỏ các tế
bào có hại (hiện tượng này được gọi là Apoptosis).
Fucoidan là thành phần chứa nhóm các phân tử đường (polysaccharide) chỉ có
trong các loại tảo biển, có tác dụng đặc biệt khiến cho tế bào ung thư vốn liên tục tự
tăng lên có thể tự tiêu diệt (apoptosis).
Fucoidan chính là thành phần “nhớt” đặc biệt có trong các loại tảo biển màu
nâu, một loại sợi thuộc nhóm hợp chất đa đường phân tử cao do đường fucoza kết
hợp với axit sulfuric tạo thành đường fucoza chứa lưu huỳnh hóa trị cao, cùng với
các loại đường như galactoze, mannoza liên kết với nhau.

Có 3 loại Fucoidan là F - FUCOIDAN, U - FUCOIDAN, G - FUCOIDAN.
Trong 3 loại này, U - FUCOIDAN là loại được quan tâm nhiều nhất. Đó là do các
nghiên cứu đã chứng minh trong U - FUCOIDAN có chất làm cho tế bào ung thư
trong cơ thể con người tự hủy diệt. U - FUCOIDAN có nhiều trong các loại tảo biển
như Konbu, Mozuku, Hijiki, trong đó các phân tử đường đơn như glucuronic acid,
mannoza, fucoza đứng cạnh nhau.
CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA U - FUCOIDAN
Tế bào con nguời sau khi hoàn thành nhiệm vụ của mình thì sẽ tự chết đi (hiện
tượng apoptosis), đây là cơ chế mang tính di truyền. Tuy nhiên, riêng đối với tế bào
ung thư, khác với tế bào thường, cơ chế này không xảy ra và tế bào ung thư cứ được
nhân lên mãi.
Tuy nhiên, một loại U - FUCOIDAN bao gồm các sợi đa đường vốn có nhiều
trong các loại tảo biển Konbu, Wakame, Mozuku…có tác dụng làm các tế bào ung thư
tự tiêu biến.
Khi U - FUCOIDAN kết hợp với cơ quan thụ cảm, sẽ xuất hiện dấu hiệu khởi
động cơ chế tự tiêu biến của tế bào ung thư, khi đó tế bào ung thư sẽ tự cắt DNA đi
và mất khả năng sinh tồn. Hiện tượng này đã được xác minh tại Nhật Bản. Phương
pháp này là phương pháp tiêu diệt tế bào ung thư từ bên trong, khác với phương pháp
dùng tế bào miễn dịch tấn cơng tế bào ung thư từ bên ngồi.
•

Laminarin: Laminarin là tinh bột của rong nâu. Laminarin thường ở

dạng bột khơng màu, khơng mùi và có hai loại: loại hịa tan và loại khơng hịa tan

7


Đồ án tốt nghiệp
trong nước. Laminarin có hàm lượng từ 10% ÷ 15% trọng lượng rong khơ tùy

thuộc vào loại rong, vị trí địa lý và mơi trường sinh sống của rong nâu.
•

Cellulose: là thành phần tạo nên vỏ cây rong. Hàm lượng cellulose

trong rong nâu nhiều hơn rong đỏ.
1.1.3.3

Protein

Protein của rong nâu thường ở dạng kết hợp với iod tạo iod hữu cơ như:
monoiodinzodizin, diiodinzodizin. Hàm lượng protein rong nâu vùng biển Nha
Trang dao động từ 8,05% ÷ 21,11% so với trọng lượng rong khô.
1.1.3.4

Hỗn hợp Phenolic

Theo Ragan và Glombitza, hợp chất rất phổ biến trong rong nâu thuộc nhóm
hợp chất polyphenolic là phlorotannin. Phlorotannin là chất chuyển hóa thứ cấp,
xuất hiện chủ yếu ở các mơ, tại đó nồng độ có thể tới 20% so với khối lượng tịnh
của rong biển. Schoenwaelder (2002) chỉ ra một số chức năng của chúng như tăng
tính liên kết và độ chắc cho thành tế bào. Phlorotannin hấp thụ bước sóng UV, chủ
yếu là UVC và một phần UVB, với cực đại tại 195 nm và 265 nm [9].
Polyphenol là một nhóm các hợp chất mà trong cơng thức cấu tạo có chứa
vòng benzen và ít nhất 2 nhóm - OH trở lên. Lượng polyphenol có trong hầu hết các
loại rau, củ, quả..., tùy theo loại nguyên liệu mà hàm lượng polyphenol sẽ khác
nhau, cùng tồn tại trong nguyên liệu đó là enzym polyphenoloxidase. Khi tiếp xúc
với oxi khơng khí sẽ kích hoạt enzym polyphenoloxidase hoạt động và xúc tác cho
phản ứng oxi hóa các hợp chất polyphenol thành những hợp chất mới gây sẫm màu
và tạo vị đắng cho rau quả.Ví dụ: Trong khoai tây là pirocatechol và dẫn xuất tạo từ

tyrozyl bị oxi hóa thành dopaquinon gây sẫm màu khoai tây.
Hợp chất phenol rất dễ bị oxy hóa trong các điều kiện khác nhau: chúng có thể
bị oxi hóa bình thường trong mơi trường khơng khí ẩm, phản ứng được tăng cường
trong mơi trường kiềm.
1.1.3.5 Chất khống
Hàm lượng các ngun tố khoáng trong rong nâu thường lớn hơn trong nước
biển. Hàm lượng c h ấ t khống trong các lồi rong nâu ở Nha Trang dao động
từ 15,51 ÷ 46,30% phụ thuộc vào mùa vụ, thời kỳ sinh trưởng.
8


Đồ án tốt nghiệp
1.1.5 Nguồn lợi – tình hình khai thác và sử dụng rong nâu
1.1.5.1 Nguồn lợi.
Nguồn lợi rong nâu chủ yếu tập trung ở các nước Châu Âu và Bắc Mỹ.
Canada tập trung hơn 75% khối lượng rong nguyên liệu sản xuất alginate , trong
khi đó khối lượng rong nâu Châu Á chỉ khoảng 5% [1].
Trên thế giới alginate được sản xuất từ rong nâu có sản lượng lớn hơn agar,
carrageenan, furcellanan được sản xuất từ rong đỏ. Về sản lượng rong nâu thì khu
vực Bắc Mỹ có sản lượng lớn nhất, tiếp đến là Châu Âu, Mỹ La Tinh và Châu Á.
Đối với rong đỏ thì sản lượng chủ yếu tập trung lớn tại Châu Á, đến Châu Mỹ La
Tinh, rồi đến Châu Âu.
Việt Nam có nguồn lợi rong biển rất đa dạng và phong phú. Theo các kết quả
nghiên cứu gần đây, ở nước ta có khoảng 794 loài rong biển, phân bố ở vùng
biển miền Bắc 310 lồi (các nghiên cứu từ Quảng Bình trở ra), miền Nam có 484
lồi (các nghiên cứu từ Đà Nẵng trở vào), 156 lồi được tìm thấy ở cả 2 miền
(Nguyễn Hữu Dinh, 1998). Trong đó có các đối tượng quan trọng là: rong câu
(Gracilaria), rong nâu (Sargassum)……
Sản lượng và nguồn lợi rong biển trên thế giới được thể hiện trên bảng sau:
Bang 1.2. Nguồn lợi, sản lượng thu hoạch và tiềm năng sản xuất rong biển [1].

(Đơn vị: 1.000 tấn)
Rong đỏ
Khu vực

Rong nâu

Sản lượng Nguồn lợi Sản lượng Nguồn lợi

Bắc cực

-

-

-

-

Tây bắc Đại Tây dương

35
thu

100

6
thu

500

72
hoạch

150

223
hoạch

2,00

Đông bắc Đại Tây dương
Trung tâm tây Đại Tây dương

-

10

1

01,00

Trung tâm đông Đại Tây

10

50

1

0 150

dương
Địa Trung
Hải và biển đen

50

1,000

1

50

Tây nam Đại Tây dương

23

100

75

2,00

Đông nam Đại Tây dương

7

100

13

0 100

9


Đồ án tốt nghiệp
Tây Ấn Độ dương

4

120

5

150

Đông Ấn Độ dương

3

100

10

500

Tây bắc Thái Bình dương

545

650

822

1,50

Đơng bắc Thái Bình dương

-

10

-

01,50

Trung tâm tây Thái Bình

20

100

1

0 50

dương
Trung tâm
đơng Thái Bình

7

50

153

dương
Tây nam
Thái Bình dương

1

20

1

0 100

Đơng nam Thái Bình dương

30

100

1

1,50

Nam cực

-

-

-

Tổng cộng

807

2,660

1,315

1.1.5.2 Tình hình khai thác và sử dụng rong nâu

3,50

0 14,6
00

Tại Nhật Bản, rong nâu đã được sử dụng làm thức ăn từ thế kỷ thứ V, cuối
năm 2001 cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm đã xem xét và cấp phép cho
các sản phẩm thực phẩm chức năng của Nhật được bổ sung thêm thành phần
fucoidan để tăng cường hệ miễn dịch, giảm cholesterol, giảm mỡ máu… và trở
thành thực phẩm hỗ trợ điều trị bệnh nan y ngay cả ung thư.
Các polysaccharide từ rong nâu được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp
thực phẩm, công nghệ sinh học và y học. Ngồi ra trong cơng nghiệp chế biến phức
hợp rong biển ta cũng có thể thu nhận các thành phần có các giá trị khác nhau như:

fucoidan, laminaran và những chất chuyển hoá phân tử thấp như mannitol, các acid
amin tự do, polyphenol, các hợp chất chứa iod, các vitamin và acid béo.

10


Đồ án tốt nghiệp

Hình 1. 3. Biểu đồ biểu diễn sản lượng khai thác rong nâu toàn cầu (thống kê
của FAO)

Hình 1. 4. Biểu đồ biểu diễn sản lượng ni trồng rong nâu trên toàn cầu (thống kê
của FAO)
1.2. Tổng quan về polyphenol trong rong nâu
1.2.1 Đặc điểm
Polyphenol là các hợp chất mà phân tử của chúng chứa nhiều vòng benzene,
trong đó có một, hai hoặc nhiều hơn hai nhóm hydroxyl. Dựa vào đặc trưng của
cấu tạo hoá học người ta chia các hợp chất polyphenol thành ba nhóm:
11


Đồ án tốt nghiệp
Nhóm hợp chất phenol C6 – C1: Acid Gallic
Nhóm hợp chất phenol C6 – C3: Acid Cafeic
Nhóm hợp chất phenol C6 – C3 – C6: Catechin, Flavonoid

Hình 1. 5. Hợp chất polyphenol
Tính chất: Các polyphenol có chứa gốc pyrocatechic hoặc pyrogalic nên
chúng có thể tham gia phản ứng oxy hoá – khử, phản ứng cộng và ngưng tụ.
Phản ứng oxy hoá – khử: Dưới tác dụng của enzyme polyphenol

oxydase, các polyphenol bị oxy hoá tạo thành các quinon.
Phản ứng cộng: Khi có mặt các acid amin thì các quinon này sẽ tiến
hành phản ứng cộng với acid amin để tạo thành các octoquinon tương ứng.
Phản ứng ngưng tụ: Các octoquinon này dễ dàng ngưng tụ với nhau
để tạo thành các sản phẩm có màu gọi chung là flobafen.
1.2.2 Cơ chế kháng nấm của polyphenol
Các hợp chất polyphenol phát huy tác dụng bằng cách thay đổi màng tế bào
nấm. Tương tác với 14 - alpha demethylase, một enzym cytochrom P - 450 cần để
chuyển lanosterol thành ergosterol, ức chế tổng hợp ergosterol. Kết quả là làm tǎng
tính thấm tế bào, gây rò rỉ chất chứa trong tế bào. Những tác dụng chống nấm khác
của các hợp chất polyphenol đã được đề xuất bao gồm: ức chế hô hấp nội sinh,
tương tác với các phospholipid màng, và ức chế sự chuyển dạng nấm men thành
dạng sợi.

12


Đồ án tốt nghiệp
1.3 Tổng quan về q trình trích ly
1.3.1 Định nghĩa
Bản chất của q trình trích ly (q trình chiết) là sự rút chất hịa tan trong
chất lỏng hay chất rắn bằng một chất hòa tan khác (gọi là dung mơi) nhờ q trình
khuếch tán giữa các chất có nồng độ khác nhau. Trích ly chất hịa tan trong chất
lỏng được gọi là trích ly lỏng, cịn trích ly chất hịa tan trong chất rắn là trích ly chất
rắn.
1.3.2 Cơ sở khoa học
Độ hoà tan vào nhau của hai chất lỏng phụ thuộc vào hằng số điện môi. Hai
chất lỏng có hằng số điện mơi càng gần nhau thì khả năng tan lẫn vào nhau càng lớn.
1.3.3 Phương pháp trích ly
Trích ly (chiết xuất) là một q trình tách chiết hồn tồn các chất có trong

hỗn hợp. Các chất này có độ hồ tan khác nhau trong một dung môi hoặc trong
những hệ dung môi khác nhau. Quá trình trích ly là q trình phức tạp, có thể xảy ra
được là nhờ hiện tượng khuếch tán, hoà tan, thẩm thấu, thẩm tích, … của chất tan
vào dung mơi.
Phương pháp trích ly là bao gồm cả việc chọn dung mơi, dụng cụ trích ly và
cách trích ly. Một phương pháp trích ly thích hợp chỉ có thể được hoạch định khi
biết rõ thành phần của các chất cần trích ly trong nguyên liệu ra. Mỗi loại hợp chất
có độ hồ tan khác nhau trong từng loại dung mơi. Vì vậy khơng thể có phương
pháp trích ly chung áp dụng cho tất cả nguyên liệu.
Phương pháp thực hiện quá trình trích ly:
Các cơng đoạn chủ yếu của q trình trích ly là: Cho hỗn hợp cần trích ly tiếp
xúc với dung mơi rồi tách các pha, sau đó tách và thu hồi dung môi và tiến hành
phân tách riêng.
➢

Phương pháp ngâm: Ngun liệu được ngâm với dung mơi trong bồn

trích ly ở nhiệt độ phòng, thỉnh thoảng đảo trộn. Thời gian ngâm tuỳ thuộc vào loại
nguyên liệu.
➢

Có thể thực hiện q trình trích ly gián đoạn hoặc liên tục; trích ly

một hoặc nhiều bậc, dung mơi có thể chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều.
13


Đồ án tốt nghiệp
➢

Có thể trích ly ở nhiệt độ thường hoặc trích ly nóng. Hai cách trích

ly ở nhiệt độ thường là ngấm kiệt và ngâm phân đoạn. Phương pháp ngấm kiệt
cho kết quả tốt hơn vì trích ly được nhiều hoạt chất và ít tốn dung mơi, nhất là khi
áp dụng cách trích ly ngấm kiệt ngược dịng. Khi trích ly nóng, nếu dung mơi là các
chất bay hơi thì áp dụng cách chiết liên tục hoặc chiết hồi lưu. Nếu dung mơi là
nước thì sắc hoặc hãm phân đoạn.
➢

Phương pháp ngấm kiệt và phương pháp ngược dòng: được thực hiện

trong bồn chiết có van điều chỉnh để dịch chiết chảy xuống theo mong muốn
sau khi ngâm nguyên liệu với dung môi trong một thời gian nhất định. Dịch rút ra
từ bồn thứ nhất dùng để ngâm nguyên liệu ở bồn thứ hai, tiếp tục thực hiện cho
đến bồn chiết sau cùng. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất.
1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới q trình trích ly
Thực chất q trình trích ly là quá trình khuếch tán. Vì vậy sự chênh lệch
nồng độ giữa hai pha (gradient nồng độ) chính là động lực của quá trình. Khi chênh
lệch nồng độ lớn, lượng chất trích ly tăng; thời gian trích ly giảm ta thực hiện bằng
cách tăng tỷ lệ của dung môi so với ngun liệu. Q trình trích ly polyphenol
(phlorotannin) hiện nay được thực hiện bằng nhiều loại dung môi. Nguyên tắc của
trích ly bằng dung mơi dựa trên sự thẩm thấu dung mơi vào tế bào, chất cần trích ly
hịa tan vào dung mơi và khuếch tán ra ngồi tế bào. Q trình trích ly bằng dung
mơi có ưu điểm là thiết bị đơn giản, có thể xử lý một lượng lớn ngun liệu và có
thể sử dụng ở quy trình liên tục.
Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly bằng dung mơi:
➢

Lựa chọn dung mơi trích ly: Dung mơi trích ly là dung mơi hịa tan

được hợp chất cần trích ly. Các polyphenol (phlorotannin) là các hợp chất phân cực
nên chủ yếu sử dụng các dung môi phân cực như: nước, ethanol, acetone, ethyl
acetate…
➢

Diện tích tiếp xúc giữa ngun liệu và dung mơi. Cần tăng diện tích

này để làm tăng hiệu quả của quá trình. Với các nguyên liệu rắn cần tăng diện tích
tiếp xúc giữa chúng và dung môi. Điều này thực hiện bằng cách nghiền nhỏ, thái
nhỏ, băm nhỏ vật liệu. Nó cịn làm phá vỡ cấu trúc tế bào, thúc đẩy quá trình tiếp
xúc triệt để giữa dung mơi và vật liệu. Tuy nhiên kích thước và hình dạng của vật
14


Đồ án tốt nghiệp
liệu khi làm nhỏ cũng có giới hạn vì nếu chúng quá mịn sẽ bị lắng đọng lên lớp
nguyên liệu, làm tắc các ống mao dẫn hoặc bị dịng dung mơi cuốn vào mixen
(hỗn hợp) làm cho dung dịch có nhiều cặn gây phức tạp cho quá trình xử lý tiếp
theo.
➢

Khuấy trộn: Khuấy trộn giúp tăng cường hiệu quả trích ly, do tăng

cường q trình truyền khối.
➢

pH: Polyphenol (phlorotannin) rất bền ở pH acid và kém bền ở pH

bazo. Khi thực hiện trích ly ở pH thấp sẽ tránh được hiện tượng oxy hóa polyphenol
và tăng hiệu quả q trình trích ly. Tuy nhiên, cũng có nghiên cứu cho rằng ảnh

hưởng của pH không làm ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả trích ly, chỉ cần đảm bảo
pH trung tính hoặc thấp hơn.
➢

Tính chất của vật liệu cũng ảnh hưởng lớn đến hiệu suất trích ly. Vật

liệu là hỗn hợp lỏng - lỏng hoặc hỗn hợp rắn – lỏng cộng với một dung môi hoặc
tập hợp một số loại dung mơi. Chúng có độ hịa tan khác nhau, nồng độ các chất
khác nhau và có tác dụng tương hỗ, khuếch tán vào nhau. Như khi trích ly đầu nếu
độ ẩm nguyên liệu giảm, tốc độ trích tăng lên, vì độ ẩm tác dụng với protein và các
chất háo nước khác ngăn cản sự dịch chuyển của dung môi thấm sâu vào trong
nguyên liệu, làm chậm quá trình khuếch tán.
➢

Nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán và giảm độ nhớt, phần tử

chất hòa tan chuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phần tử dung mơi. Tuy
nhiên nhiệt độ là một yếu tố có giới hạn. Vì khi nhiệt độ q cao có thể xảy ra các
phản ứng khác khơng cần thiết (làm oxi hóa polyphenol cần trích ly), gây khó khăn
cho q trình cơng nghệ. Do đó trong tồn bộ q trình nhiệt độ khơng nên vượt q
800C.
➢

Sử dụng chất kháng oxy hóa hỗ trợ: Việc sử dụng các chất kháng oxy

hóa bổ sung như acid ascorbic, acid citric, …được xác nhận làm tăng hiệu quả trích
ly cũng như làm giảm sự oxy hóa polyphenol.
➢

Yếu tố thời gian cũng ảnh hưởng đến quá trình trích ly. Khi thời gian

tăng lên, lượng chất khuếch tán tăng, nhưng thời gian phải có giới hạn. Vì khi đã đạt
được mức độ trích ly cao nhất, nếu kéo dài thời gian sẽ không mang lại hiệu quả
kinh tế.

15


Đồ án tốt nghiệp
1.3.5 Tìm hiểu dung mơi trích ly trong đề tài
1.3.5.1 Nước
Phân tử nước được cấu tạo từ một phân tử oxy và hai phân tử hydro, mà hai
electron trong môi trường liên kết này bị kéo lệch về phía oxy nên phân tử nước có
tính phân cực, do đó nước dễ liên kết với các nguyên tử, phân tử và các chất khác.
Mặt khác, các phân tử nước liên kết với nhau bằng các liên kết hydro (liên kết
kém bền) nên các phân tử, nguyên tử hoặc các chất khác dễ bẻ gãy liên kết đó để
tạo nên chất mới.
1.3.5.2 Ethanol
Ethanol là một ancol mạch thẳng, công thức hóa học của nó là C2H6O hay
C2H5OH. Một cơng thức thay thế khác là CH3 - CH2 - OH thể hiện carbon ở nhóm
metyl (CH3 – ) liên kết với carbon ở nhóm metylen ( – CH2 – ), nhóm này lại liên kết
với oxy của nhóm hydroxyl ( – OH). Nó là đồng phân hố học của dimetyl ete.
Ethanol thường được viết tắt là EtOH, sử dụng cách ký hiệu hố học thường dùng đại
diện cho nhóm etyl (C2H5) là Et.
Các tính chất của ethanol chủ yếu do sự hoạt động của nhóm hydroxyl (OH) và
do mạch cacbon ngắn. Vì có nhóm OH nên có thể tham gia vào các liên kết với phân
tử hydro, làm cho nó có độ nhớt và ít bay hơi so với các hợp chất hữu cơ cùng trọng
lượng phân tử.
Nhóm phân cực của hydroxyl làm ethanol có thể hịa tan các hợp chất ion đặc
biệt như natri và kali hydroxit, magiesium chloride, clorua calci….Vì các phân tử

ethanol có cấu trúc khơng phân cực nên sẽ hịa tan các chất khơng phân cực, bao gồm
các loại tinh dầu, nhiều hương liệu, màu sắc.

16