Tóm tắt Luận án Tiến sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu điều chế alginate khối lượng phân tử thấp dùng làm thực phẩm chức năng hỗ trợ phòng chống đông máu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

NGUYỄN VĂN THÀNH

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ ALGINATE KHỐI LƯỢNG PHÂN
TỬ THẤP DÙNG LÀM THỰC PHẨM CHỨC NĂNG HỖ TRỢ
PHỊNG CHỐNG ĐƠNG MÁU

TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Chun ngành:

Cơng nghệ chế biến thủy sản

Mã số

9540105

:

KHÁNH HÒA - 2019


Cơng trình được hồn thành tại Trường Đại học Nha Trang

Người hướng dẫn khoa học:

1. PGS. TS. Vũ Ngọc Bội
2. PGS. TS. Trần Thị Thanh Vân

Phản biện 1: PGS.TS. Ngô Đăng Nghĩa
Phản biện 2: PGS.TS. Ngô Đại Nghiệp
Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Hữu Đại

Luận án được bảo vệ tại Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại Trường
Đại học Nha Trang vào hồi…....giờ, ngày……tháng……năm 2019

Có thể tìm hiểu luận án tại:

Thư viện Quốc gia
Thư viện Trường Đại học Nha Trang

ii


TÓM TẮT NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Đề tài luận án: Nghiên cứu điều chế alginate khối lượng phân tử thấp dùng làm thực
phẩm chức năng hỗ trợ phòng chống đông máu.
Chuyên ngành: Công nghệ Chế biến Thủy sản

Mã số: 9540105

Nghiên cứu sinh: Nguyễn Văn Thành

Khóa: 2012

Người hướng dẫn: 1. PGS. TS. Vũ Ngọc Bội
2. PGS. TS. Trần Thị Thanh Vân
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Nha Trang
Nội dung:

Luận án đã thu được một số kết quả mới bổ sung vào lĩnh vực nghiên cứu, sản xuất
alginate và alginate khối lượng phân tử thấp từ rong mơ:
1) Luận án đã xác định được 3 loài rong mơ S. mcclurei, S. polycystum và T. ornata
có hàm lượng fucoidan cao nhất khi thu hoạch vào các tháng 4 và tháng 5. Ngoài ra, 2
loài rong nâu S. mcclurei và T. ornata có hàm lượng alginate đạt cao nhất khi thu hoạch
vào tháng 4 và lồi S. polycystum có hàm lượng alginate đạt cao nhất khi thu hoạch vào
tháng 5. Trong số 3 lồi rong đã nghiên cứu thì T. ornata là lồi thích hợp dùng làm
ngun liệu cho q trình sản xuất đồng thời cả fucoidan và alginate.
2) Luận án đã xác định được điều kiện tối ưu cho quá trình nấu chiết sodium
alginate có độ nhớt cao từ rong mơ T. ornata: dung dịch nấu chiết có pH thích hợp là
11 (điều chỉnh bằng Na2CO3), nhiệt độ nấu chiết thích hợp là 59oC và thời gian nấu
chiết là 1,5 giờ, nồng độ ethanol thích hợp để kết tủa sodium alginate từ dịch chiết là
70%. Sodium alginate sản xuất từ rong mơ T. ornata có độ tinh sạch cao, có tỷ lệ M/G
là 1,06 và có khối lượng phân tử trung bình 648,32 kDal, độ polymer hóa phân tử trung
bình là 1037, chỉ số đa phân tán là 3,56 với hiệu suất nấu chiết đạt 87,93%. Sản phẩm
sodium alginate sản xuất theo quy trình đạt tiêu chuẩn cảm quan, hóa học và vi sinh vật
theo quy định hiện hành của Bộ Y tế.
3) Luận án đã điều chế được sodium alginate khối lượng phân tử thấp bằng
phương pháp thủy phân bằng acid. Sản phẩm sodium alginate khối lượng phân tử thấp
thu được bao gồm sodium guluronate chiếm 49,17 ± 1,21%, sodium mannuronate chiếm
38,13 ± 1,16% và sodium guluronate - mannuronate chiếm 3,96 ± 1,08%. Sodium
guluronate và sodium mannuronate thu được đều có độ tinh sạch cao, có khối lượng
iii


phân tử trung bình tương ứng là 21,661 kDa và 33,759 kDa, độ polymer hóa phân tử
trung bình tương ứng là 89 và 128, chỉ số đa phân tán tương ứng là 1,38 và 1,49.
4) Luận án đã xác định được các điều kiện thích hợp cho q trình điều chế SGS
như sau: các điều kiện của phản ứng điều chế tác nhân sulfate hóa là: tỷ lệ
NaHSO3/NaNO2 là 4,25/1 mol/g, nhiệt độ phản ứng 90oC và thời gian phản ứng 90 phút;

các điều kiện của quá trình tổng hợp SGS là: pH = 9, tỷ lệ nồng độ tác nhân sulfate
hóa/sodium guluronate là 2/198 mol/g, nhiệt độ phản ứng là 40oC và thời gian phản
ứng tổng hợp là 4 giờ. Từ đó, xây dựng được quy trình sản xuất SGS từ sodium alginate
của rong nâu T. ornata. Chế phẩm SGS sản xuất theo quy trình có độ tinh sạch cao, có
khối lượng phân tử trung bình 25,408 kDa, độ polymer hóa phân tử trung bình là 107,
chỉ số đa phân tán là 1,35.
5) Kết quả đánh giá hoạt tính chống đơng máu của SGS cho thấy hoạt tính chống
đơng máu phụ thuộc vào khối lượng phân tử trung bình và nồng độ của SGS. Chế phẩm
SGS có tác dụng kéo dài thời gian đông máu nội sinh (APTT) và thời gian đông máu
chung (TT), nhưng tác dụng kéo dài thời gian đông máu ngoại sinh (PT) không đáng kể.
Bên cạnh đó, SGS khơng độc đối với chuột thí nghiệm. Do vậy, SGS có thể sử dụng làm
nguyên liệu để sản xuất thực phẩm chức năng hỗ trợ phòng chống đông máu ở người.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

PGS. TS. Vũ Ngọc Bội

NGHIÊN CỨU SINH

PGS. TS. Trần Thị Thanh Vân

iv

Nguyễn Văn Thành


DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CĨ
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Nguyễn Văn Thành, Vũ Ngọc Bội, Trần Thị Thanh Vân và Nguyễn Đình Thuất
(2017), “Tối ưu hóa các điều kiện phản ứng tổng hợp polyguluronat sulfat”, Tạp chí
Khoa học – Cơng nghệ Thủy sản, số 1/2017, Trường Đại học Nha Trang, trang 82-90.

2. Nguyễn Văn Thành, Bùi Văn Nguyên, Nguyễn Đình Thuất, Trần Thị Thanh
Vân và Vũ Ngọc Bội (2017), “Tối ưu hóa q trình nấu chiết alginate từ bã rong nâu
Turbinaria ornata (TURNER) J. AGARDH”, Tạp chí Đại học Cần Thơ, 49B, Trường
Đại học Cần Thơ, trang 116-121.
3. Nguyễn Văn Thành, Đỗ Thị Thanh Xuân, Ngô Văn Quang, Vũ Ngọc Bội, Bùi
Minh Lý, Trần Thị Thanh Vân và Thành Thị Thu Thủy (2014), “Cấu trúc và hoạt tính
kháng vi sinh vật kiểm định của alginate từ rong nâu Turbinaria ornata”, Tạp chí Hóa
học, T.52 (6A), Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, trang 149-152.
4. Đỗ Thị Thanh Xuân, Nguyễn Văn Thành, Đặng Vũ Lương, Bùi Minh Lý,
Trần Thị Thanh Vân và Thành Thị Thu Thủy (2014), “Nghiên cứu phân lập và cấu trúc
hóa học của alginate và phân đoạn của chúng từ rong nâu Turbinaria ornata (TURNER)
J. AGARDH”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 52(5A), Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam, trang 35-41.

v


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Luận án
Alginate là một trong những hợp chất hydrocolloid (dịch keo) có ứng dụng rộng rãi
trong rất nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là các ngành công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm
và dược phẩm. Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu trên thế giới cho thấy các
alginate trọng lượng phân tử thấp thể hiện nhiều hoạt tính sinh học quý như hoạt tính chống
oxy hóa, kháng viêm, khả năng chống dị ứng, kháng khuẩn, chống béo phì, kháng ung thư,
ngăn ngừa các bệnh tăng huyết áp, giảm cholesteron và giảm lượng đường trong máu, …
Alginate khơng có hoạt tính chống đơng tụ máu, tuy nhiên alginate sulfate (alginate
được sulfate hóa) thì có khả năng tương thích cao với máu bởi vì cấu trúc của nó cũng
tương tự như cấu trúc của heparin và hoạt tính chống đơng máu của nó đã được thế giới
nghiên cứu. Alginate có hàm lượng sulfur khoảng 10 % (w/w) được dùng làm chất kết
dính đặc hiệu và điều khiển tạo ra các chất kháng đông do kết hợp với protein. Tuy nhiên,

hoạt tính chống đơng máu của alginate sulfate phụ thuộc vào trọng lượng phân tử, tỷ lệ
M/G, trình tự sắp xếp các uronic, lồi rong, hàm lượng sulfur, … . Chính vì vậy, các
alginate sulfate trọng lượng phân tử thấp đã và đang mở ra tiềm năng ứng dụng mạnh mẽ
trong các ngành công nghiệp dược phẩm và thực phẩm chức năng.
Luận án “Nghiên cứu điều chế alginate khối lượng phân tử thấp dùng làm thực phẩm
chức năng hỗ trợ phịng chống đơng máu” từ nguồn ngun liệu rong mơ sau khi rong
được chiết fucoidan là yêu cầu hết sức cần thiết, nhằm tăng cường khai thác và sử dụng
hiệu quả nguồn lợi rong mơ, hoàn chỉnh thêm những nghiên cứu về alginate của rong mơ
Việt Nam theo định hướng tìm kiếm, phát hiện hoạt tính chống đơng máu của nó. Từ đó
khơi mở các nghiên cứu ứng dụng alginate khối lượng phân tử thấp vào lĩnh vực sản xuất
thực phẩm chức năng hỗ trợ tích cực chăm sóc sức khỏe cộng đồng và phát triển kinh tế xã
hội trong tương lai.
2. Mục đích của Luận án
Điều chế được alginate khối lượng phân tử thấp từ rong nâu thu mẫu tại vịnh Nha
Trang, có hoạt tính chống đông máu dùng làm nguyên liệu để sản xuất thực phẩm chức năng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu: Alginate từ rong mơ thu tại vùng biển Nha Trang, tỉnh
Khánh Hòa.
1


3.2. Phạm vi nghiên cứu
(1) Nghiên cứu sàng lọc nguồn nguyên liệu rong nâu thích hợp dùng cho sản xuất
fucoidan và alginate; (2) Nghiên cứu tối ưu hóa cơng đoạn nấu chiết alginate từ rong nâu
và đánh giá chất lượng alginate đã sản xuất; (3) Nghiên cứu điều chế alginate khối lượng
phân tử thấp và xác định các đặc tính của alginate khối lượng phân tử thấp; (4) Nghiên cứu
quy trình sản xuất sodium guluronate sulfate (SGS) từ alginate của rong nâu T. ornata và
đánh giá các đặc tính của SGS; (5) Đánh giá in vitro hoạt tính chống đơng máu và đánh giá
độc tính của SGS dùng làm nguyên liệu để sản xuất thực phẩm chức năng.
4. Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại: Phân tích hàm lượng các nguyên tố kim
loại nặng Hg, As, Cd và Pb bằng phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử - lị graphite
- chất cải biến hóa học (CM-GF-AAS); Xác định khối lượng phân tử trung bình của alginate
bằng phương pháp sắc ký thẩm thấu gel (Gel Permeation Chromatography - GPC) tại
Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh; Xác định
hàm lượng sulfate theo phương pháp sulfate bari nephtlometry (dùng ánh sáng phản chiếu
để đo mật độ các hạt trong chất lỏng); Các phương pháp xác định cấu trúc của alginate:
xác định phổ hồng ngoại (IR) bằng máy FT-IR Brucker và phổ cộng hưởng từ hạt nhân
(NMR) được đo ở nhiệt độ 70 ºC với dung môi D2O trên máy Brucker AVANCE 500 MHz
tại Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; ... Đồng thời, luận
án cũng sử dụng phương pháp toán học trong tối ưu hóa q trình thí nghiệm và xử lý thống
kê dữ liệu thu thập nhằm đảm bảo kết quả thí nghiệm có độ tin cậy cao.
5. Kết cấu của luận án
Luận án bao gồm 148 trang, trong đó có 3 trang mở đầu, 35 trang tổng quan, 21 trang
phương pháp nghiên cứu, 87 trang kết quả nghiên cứu, kết luận 2 trang, 22 bảng số liệu,
63 hình, 246 tài liệu tham khảo (tiếng Việt 27 tài liệu, tiếng Anh 219 tài liệu) và phụ lục
52 trang.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. NGUỒN LỢI RONG NÂU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
Trên thế giới đã tìm thấy khoảng 2.060 loài rong nâu và trên 95 % rong nâu có nguồn
gốc ở biển. Trong đó bộ Fucales là đối tượng phổ biến và kinh tế nhất của rong nâu, đại
diện là họ Sargassaceae với hai chi Sargassum và Turbinaria. Trung Quốc là nước có sản
lượng rong nâu lớn nhất thế giới với trên 667.000 tấn rong khô/ năm. Tiếp theo là Hàn
Quốc, Nhật Bản, Na Uy và Chile có sản lượng rong nâu tương ứng khoảng 96.000, 51.000,
40.000 và 27.000 tấn rong khô/ năm.
Việt Nam đã phát hiện trên 120 loài rong nâu. Mùa vụ khai thác chủ yếu từ tháng 4

đến tháng 6 hàng năm. Sản lượng thu hoạch hằng năm khoảng 15.000 - 35.000 tấn rong
khô. Trong đó, các lồi rong nâu thuộc chi Sargassum có trữ lượng lớn nhất với khoảng 68
loài, sản lượng thu hoạch khoảng 10.000 tấn rong khơ/năm. Riêng vùng biển Khánh Hịa
có hơn 39 loài rong nâu thuộc chi Sargassum đã được phân loại, nhưng tập trung và có trữ
lượng lớn nhất là ở vịnh Nha Trang với hơn 21 loài phổ biến và sản lượng ước tính hơn
4.800 tấn rong khơ/năm.
Trong thành tế bào rong nâu, thành phần chính là các anionic polysaccharide như
algin, fucoidin, fucin. Trong đó, alginate chiếm hàm lượng cao nhất, có thể đạt đến 40 %
khối lượng rong khơ; Fucoidan chiếm hàm lượng có thể đến 8% khối lượng rong khơ; Hàm
lượng mannitol có thể đến 30 % khối lượng rong khơ; Hàm lượng Laminaran có thể đến
30 % khối lượng rong khô; Hàm lượng các chất khoáng trong rong nâu cao gấp từ 10 – 20
lần so với thực vật trên cạn, trong đó đặc biệt rất giàu canxi, kali, phốtpho, magiê và iod;
Ngoài ra, rong nâu còn chứa nhiều hợp chất sinh học khác như sắc tố, vitamin, các hợp
chất phenolic, … Nhìn chung, hàm lượng các thành phần hóa học của rong nâu thay đổi
tùy theo loài rong, mùa vụ, thời tiết, điều kiện mơi trường sống, vị trí địa lý, …
Ở nước ta, rong nâu chủ yếu được sử dụng cho sản xuất fucoidan thơ với sản lượng
vào khoảng 400 ÷ 800 tấn fucoidan thơ mỗi năm. Bên cạnh đó nguồn ngun liệu này được
bán dưới dạng nguyên liệu thô cho Trung Quốc với giá trị kinh tế thấp hoặc dùng làm phân
bón, thức ăn gia súc. Rong mơ sau khi được sử dụng cho sản xuất fucoidan, phần còn lại
được dùng làm phân bón hoặc bỏ đi. Như vậy, có thể thấy chúng ta đã lãng phí nguồn tài
nguyên alginate hầu như còn nguyên vẹn trong rong sau chiết rút fucoidan. Do vậy, việc
nghiên cứu thu nhận alginate từ rong nâu sau khi đã chiết rút fucoidan là hết sức cần thiết,
góp phần nâng cao giá trị cho nguồn tài nguyên rong nâu. Chính vì vậy luận án sẽ tiếp cận
3


theo hướng nghiên cứu thu nhận alginate từ rong nâu sau khi đã dùng rong để chiết rút
fucoidan với mong muốn góp phần làm tăng hiệu quả khai thác và sử dụng nguồn lợi rong
nâu của Việt Nam.
1.2. TỔNG QUAN VỀ ALGINATE

Alginate là tên gọi chung cho các muối của acid alginic, là anionic polysaccharide, là
co-polymer mạch thẳng được tạo thành từ liên kết (1 4) glycosid của β-D-mannuronic
acid (M) và α-L-guluronic acid (G). Alginate được tách chiết từ rong nâu. Ngồi ra, alginate
cịn được sản xuất từ một số lồi vi khuẩn.
Tính chất lý học, hóa học và sinh học của alginate thay đổi tùy thuộc vào khối lượng
phân tử, độ nhớt và tỷ lệ M/G cũng như trình tự sắp xếp các uronic trong mạch polymer.
Khả năng hòa tan của alginate phụ thuộc vào dạng tồn tại muối với ion kim loại, ở dạng
muối với các ion kim loại hóa trị I thì chúng tan trong nước, cịn ngược lại với các ion kim
loại hóa trị II thì chúng không tan trong nước.
Công nghệ chiết tách alginate từ rong nâu đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới
nghiên cứu. Các kết quả nghiên cứu cho thấy tùy theo từng lồi rong nâu mà có sự khác
nhau về chế độ xử lý rong. Hiệu suất tách chiết alginate từ rong nâu phụ thuộc vào các yếu
tố công nghệ như nhiệt độ nấu chiết, pH nấu chiết,... và chế độ nấu chiết sẽ ảnh hưởng đến
độ nhớt của alginate. Độ nhớt của alginate là một trong những thông số quan trọng phản
ánh chất lượng của sodium alginate thu nhận và ảnh hưởng đến hiệu suất thu nhận alginate.
Nếu độ nhớt của alginate thấp tức alginate ngắn mạch. Khi cấu trúc mạch alginate bị cắt
ngắn trong quá trình nấu chiết thì hiệu suất thu hồi alginate thấp. Sở dĩ có hiện tượng này
là do alginate mạch phân tử ngắn khó bị kết tủa bởi cồn. Hiệu suất tách chiết và độ nhớt
của alginate có liên quan mật thiết với nhau trong quá trình nấu chiết alginate từ rong nâu.
Ở Việt Nam, các nghiên cứu về công nghệ chiết tách alginate chưa được quan tâm đúng
mức và hiện khơng cịn cơ sở nào ở Việt Nam sản xuất alginate. Alginate có trên thị trường
Việt Nam chủ yếu là được nhập khẩu từ nước ngoài.
Nghiên cứu tách chiết alginate từ bã rong nâu từ qui trình sản xuất fucoidan đã được
nghiên cứu trong nước trong thời gian từ năm 2008 – 2010 của Viện Nghiên cứu và Ứng
dụng công nghệ Nha Trang. Tuy nhiên, nhận thấy còn một số điểm hạn chế như sau: (1)
Bã rong sau khi tách chiết fucoidan tiến hành phơi khơ, sau đó mới chiết tách alginate.
Việc làm khơ sau đó lại ngâm chiết sẽ dẫn đến tốn kém năng lượng, dung môi chiết rút,...
trong khi bã thải rong có thể sử dụng ngay cho việc chiết tách alginate. (2) Sử dụng formol
4

để khử màu của bã rong 24 giờ trước khi tách chiết alginate sẽ có nhiều ảnh hưởng đến sức
khỏe và vệ sinh mơi trường cũng như có ảnh hưởng đến độ nhớt, trọng lượng phân tử của
alginate (3) Sản phẩm thu được là alginate canxi không tan trong nước, để chuyển về dạng
natri alginate hòa tan được trong nước cũng khá phức tạp và quy trình sản xuất thêm nhiều
cơng đoạn. (4) Quy trình sản xuất alginate chưa quan tâm đến độ nhớt của alginate, chưa
đánh giá được chất lượng alginate và cũng chưa xác định được các đặc tính cấu trúc của
alginate.
1.3. ĐIỀU CHẾ ALGINATE KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP
Alginate khối lượng phân tử thấp có thể được điều chế bằng nhiều phương pháp khác
nhau như: phương pháp vật lý, phương pháp hóa học hay phương pháp sử dụng enzyme.
Phương pháp vật lý (phổ biến là sử dụng phương pháp chiếu xạ) địi hỏi phải có thiết bị mà
các phịng thí nghiệm thơng thường khơng có. Phương pháp sử dụng enzyme thủy phân
alginate thành alginate khối lượng phân tử thấp có ưu điểm là khơng gây ơ nhiễm môi
trường, sản phẩm sản xuất theo công nghệ “sạch” nên dễ tinh chế và thu nhận. Tuy nhiên
phương pháp sử dụng enzyme hiện nay vẫn còn khá mới mẻ ở Việt Nam. Mặt khác hiện
chưa có chế phẩm enzyme thủy phân alginate ở dạng thương mại nên việc nghiên cứu và
sử dụng enzyme trong thủy phân alginate gặp nhiều khó khăn. Phương pháp hóa học sử
dụng trong thủy phân alginate có ưu điểm là giá thành khơng cao nhưng có nhược điểm
sau thủy phân cần phải tinh chế sản phẩm. Tuy nhiên sử dụng phương pháp hóa học trong
thủy phân alginate dễ thực hiện và khả năng thành công khá cao, phù hợp với điều kiện
nghiên cứu trong nước. Alginate khối lượng phân tử thấp được điều chế bằng phương pháp
thủy phân hóa học (acid) trong nước tuy cịn chưa được nghiên cứu nhiều, nhưng trên thế
giới đã có nhiều nghiên cứu.
Việc ứng dụng alginate khối lượng phân tử thấp có liên quan tới phương pháp điều
chế alginate khối lượng phân tử thấp. Kết quả tổng quan tài liệu nghiên cứu cho thấy
alginate khối lượng phân tử thấp điều chế bằng phương pháp chiếu xạ chủ yếu được ứng
dụng trong sản xuất nơng nghiệp (cây trồng, vật ni), chưa có nghiên cứu ứng dụng trong
lĩnh vực sản xuất thực phẩm. Trong khi đó, các alginate khối lượng phân tử thấp điều chế
bằng phương pháp hóa học và phương pháp sử dụng enzyme thủy phân hiện đã bắt đầu

được nghiên cứu ứng dụng trong thực phẩm, mỹ phẩm và y dược. Chính vì vậy để điều chế

5


alginate khối lượng phân tử thấp dùng làm nguyên liệu cho sản xuất thực phẩm chức năng,
luận án định hướng lựa chọn phương pháp thủy phân alginate bằng tác nhân hóa học (acid).
1.4. ỨNG DỤNG CỦA ALGINATE VÀ ALGINATE KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP
Alginate là polymer sinh học, được xem là vật liệu mới sử dụng rộng rãi trong các
ngành công nghiệp khác nhau. Tiềm năng ứng dụng alginate trong nước cũng như trên thế
giới còn rất lớn, đặc biệt trong lĩnh vực thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm. Khả năng ứng
dụng của alginate tương đối rộng rãi, thể hiện không chỉ ở khối lượng phân tử cao mà cịn
thể hiện mạnh mẽ hơn khi chúng có khối lượng phân tử thấp. Với các alginate khối lượng
phân tử thấp đã thể hiện nhiều hoạt tính sinh học quý giá và hồn tồn có khả năng ứng
dụng vào lĩnh vực thực phẩm chức năng và y dược.
Ở Việt Nam đến thời điểm hiện tại vẫn chưa có một cơng trình nghiên cứu khoa học
nào công bố nghiên cứu alginate khối lượng phân tử thấp có hoạt tính chống đơng máu
dùng làm nguyên liệu cho sản xuất thực phẩm chức năng. Dựa trên kết quả tổng quan tài
liệu nghiên cứu cho thấy tính khả thi cao trong việc nghiên cứu sản xuất alginate khối
lượng phân tử thấp từ nguồn lợi rong nâu nước ta. Do vậy việc định hướng nghiên cứu
alginate khối lượng phân tử thấp có hoạt tính hỗ trợ phịng chống đơng máu ở con người
là lĩnh vực mới và có nhiều triển vọng.
1.5. Q TRÌNH ĐƠNG MÁU VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG ĐƠNG MÁU CỦA
ALGINATE
Bình thường, trong máu và trong các mơ có các chất gây đơng máu và chất chống
đông, nhưng các chất gây đông máu tồn tại ở dạng tiền chất, khơng có hoạt tính. Khi các
yếu tố gây đơng máu được hoạt hóa thì sẽ thúc đẩy các phản ứng theo kiểu dây chuyền làm
cho máu đơng lại. Sự đơng máu có thể phát động bằng đường nội sinh do sự tiếp xúc của
máu với bề mặt mang điện tích âm, hoặc bằng đường ngoại sinh do sự can thiệp của yếu
tố tổ chức. Cả hai đường đều dẫn đến sự hoạt hóa yếu tố X thành Xa, là yếu tố tác động

biến prothrombin thành thrombin xúc tác cho quá trình chuyển fibrinogen thành fibrin.
Fibrin như cái lưới chứa các đám dính tiểu cầu gây đơng máu.
Alginate khơng có hoạt tính chống đơng máu nhưng các dẫn xuất alginate sulfate
(alginate được sulfate hóa) có tính chất và cấu trúc tương tự như chất chống đông máu
được sản sinh trong tế bào gan (heparin). Alginate khối lượng phân tử thấp khi được sulfate
hóa sẽ có hoạt tính chống đơng máu. Tuy nhiên, hoạt tính chống đơng máu của alginate
khối lượng phân tử thấp phụ thuộc phụ thuộc vào khối lượng phân tử trung bình và nồng
độ của nó. Các nghiên cứu trên thế giới đều cho thấy alginate sulfate có tác dụng chủ yếu
kéo dài thời gian đông máu nội sinh (APTT) và thời gian đông máu chung (TT) và ít có tác
dụng kéo dài thời gian đông máu ngoại sinh (PT).

6


CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
Nguyên liệu rong nâu gồm 2 loài thuộc chi Sargassum C. Agardh 1821 (S. mcclurei
Setchell và S. polycystum C. Agardh) và 01 loài thuộc chi Turbinaria Lamouroux 1828 (T.
ornata (Turner) J. Agardh). Địa điểm thu mẫu: ở Hòn Tre, Hòn Rùa và Bãi Nam thuộc
vùng biển Nha Trang, Khánh Hòa.
Tiến hành thu mẫu rong nâu tươi theo từng loài rong. Khi thu, dùng liềm cắt sát gốc
cây rong, rửa sạch các tạp chất bám trên rong bằng nước biển. Sau đó, rong được vận
chuyển về phịng thí nghiệm của Viện nghiên cứu và Ứng dụng Cơng nghệ Nha Trang. Tại
phịng thí nghiệm, rong được sấy khơ bằng phương pháp sấy lạnh ở nhiệt độ 450C, tốc độ
gió 2m/s cho đến khi rong đạt độ ẩm 14-15% thì ngừng q trình sấy. Sau đó rong khơ
được bao gói bằng bao bì PA hút chân khơng và bảo quản ở nhiệt độ thường, nơi cao ráo,
thoáng mát, để sử dụng làm nguyên liệu trong quá trình nghiên cứu.
Chuột thí nghiệm: chuột lang (Cavia porcellus), có khối lượng trung bình 300 ÷ 350
g/con, số lượng 80 con.
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Cách thức tiếp cận các nội dung nghiên cứu: theo sơ đồ hình 2.1
2.2.2. Các phương pháp phân tích
+ Xác định hàm lượng fucoidan thơ: theo phương pháp của Usov và cs (2001); Xác
định hàm lượng alginate và acid alginic: theo phương pháp của Haug và cs (1968); Xác
định độ ẩm theo TCVN 4326:2001; Xác định hàm lượng protein thô: theo TCVN 3705 1990; Xác định hàm lượng chất béo thô: theo CVN 3703 - 1990; Xác định hàm lượng hàm
lượng tro: theo TCVN 5611 - 1991; Xác định hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng Hg,
As, Cd và Pb bằng phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử - lị graphite - chất cải biến
hóa học (CM-GF-AAS) theo AOAC999.11:2011.
+ Xác định hàm lượng vi sinh vật bằng phương pháp đếm khuẩn lạc: Xác định tổng
số vi khuẩn hiếu khí theo TCVN 4884: 2005; Xác định tổng số bào tử nấm men, nấm mốc
theo TCVN 4993: 1989; Xác định Coliforms theo TCVN 4882: 2007; Xác định Salmonella
theo TCVN 4829:2005.
+ Phương pháp xác định độ nhớt: dung dịch alginate 1% ở 22oC được đo độ nhớt trên
nhớt kế Brookfield, spindle LV-02, tốc độ quay 50 rpm (vòng/phút).
7


Rong nâu
Nghiên cứu sàng lọc loài
rong nâu dùng cho sản
xuất fucoidan và alginate

Chiết fucoidan theo
quy trình của Viện NC
& ƯDCN Nha Trang
Tách chiết sodium
alginate
Thủy phân sodium
alginate bằng phương
pháp hóa học

Thu nhận alginate
khối lượng phân tử
thấp (KLPTT)

Nghiên cứu điều chế
sodium guluronate
sulfate (SGS)

Đánh giá hoạt tính
chống đơng máu và
độc tính của SGS

Xác định thời điểm thu
hoạch rong nâu
Lựa chọn loài rong nâu
cho nghiên cứu
Nghiên cứu chế độ nấu
chiết sodium alginate
Xác định nồng độ ethanol
dùng để kết tủa dịch chiết
Đề xuất quy trình tách
chiết sodium alginate

* Thời gian thu mẫu: từ
tháng 1/2013 ÷ 7/2013
* Hàm lượng fucoidan và
sodium alginate cao nhất

* pH (8÷12), nhiệt độ (50oC

÷ 80oC), thời gian (1÷4 giờ)
* Hàm lượng và độ nhớt
của sodium alginate đạt
đồng thời lớn nhất
* Nồng độ ethanol (50 ÷
80%)
* Hàm lượng sodium
alginate cao nhất

Đánh giá chất lượng
sodium alginate
Xác định hàm lượng các
alginate KLPTT
Đánh giá chất lượng các
alginate KLPTT

Xác định điều kiện phản
ứng điều chế tác nhân
sulfate hóa

* Nhiệt độ (30oC÷90oC);
thời gian (15÷120 phút), tỷ
lệ nồng độ NaHSO3/NaNO2
(3/1÷4,75/1 mol/g)
* DS của SGS lớn nhất

Xác định điều kiện phản
ứng tổng hợp SGS

* Thời gian (1÷6 giờ), Nhiệt

độ (30oC÷50oC); và tỷ lệ
nồng độ NaNO2/SG (1/198
÷3,5/198 mol/g), pH (3÷11)
* DS của SGS lớn nhất

Đề xuất quy trình sản xuất
SGS và đánh giá các đặc
tính của SGS

* Khối lượng phân tử trung
bình (15÷35kDa);
* Nồng độ (25÷75μg/mL)

Đánh giá hoạt tính chống
đơng máu của SGS

* Liều cao (2 mg/ngày), liều
vừa (1 mg/ngày), liều thấp (0,5
mg/ngày).
* Quan sát lâm sàng; khối
lượng; xét nghiệm nước tiểu;
xét nghiệm huyết học và sinh
hóa máu; giải phẩu và quan sát
vi thể.

Đánh giá độc tính của SGS

Hình 2.1. Sơ đồ cách thức tiếp cận các nội dung nghiên cứu

8

+ Xác định khối lượng phân tử trung bình của alginate: bằng phương pháp sắc ký
thẩm thấu gel (Gel Permeation Chromatography - GPC) tại Trường Đại học Khoa học tự
nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.
+ Phương pháp đánh giá chất lượng alginate: theo QCVN 4-16: 2010/BYT: “Quy
chuẩn kỹ thuật Quốc gia về phụ gia thực phẩm - Chất độn.
+ Phương pháp xác định độ thay thế (DS): theo phương pháp sulfate bari
nephtlometry (dùng ánh sáng phản chiếu để đo mật độ các hạt trong chất lỏng) của Dodgson
và cs (1962).
+ Phương pháp phân tích cấu trúc: Phổ hồng ngoại (IR) đo trên máy FT-IR Bruker; Phổ
cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) được đo ở nhiệt độ 70 ºC với dung môi D2O trên máy Bruker
AVANCE 500 MHz tại Viện Hóa học–Viện Hàn lâm Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam.
+ Phương pháp khảo sát hoạt tính chống đông tụ máu của natri guluronate sulfate
(SGS): theo phương pháp Fan và cs (2011). Thí nghiệm được tiến hành ở Học viện Quân
Y - Bệnh viện Trung ương Quân đội 108, Hà Nội.
+ Phương pháp xác định độc tính của sodium guluronate sulfate: theo đường uống,
với 3 mức độ: liều cao (2 mg/ngày/chuột), liều trung bình (1 mg/ngày/chuột và liều thấp
(0,5 mg/ngày/chuột), nhóm đối chứng (nước muối sinh lý). Mỗi mức độ nghiên cứu (cho
uống với hàm lượng 1 ml/ngày/chuột) trên 1 nhóm chuột 20 con và được đánh giá thành 2
đợt, mỗi đợt 10 con. Đợt 1 xác định độc tính cấp, thực hiện ngay sau kết thúc điều trị (main
group). Đợt 2 xác định mức độ hồi phục hay những biểu hiện độc tiềm tàng có thể xảy ra
sau khi kết thúc điều trị 3 tuần (recovery group).
2.3. PHƯƠNG PHÁP THU THẬP VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU
Số liệu thực nghiệm được thu thập bằng phương pháp thống kê, quan sát. Mỗi thí
nghiệm tiến hành lặp lại 3 lần độc lập và số liệu là kết quả trung bình của các lần lặp lại.
Kiểm tra sự khác biệt giữa các số liệu thống kê bằng phần mềm Statgraphics Centurion
XVII trial.
Tối ưu hóa thí nghiệm theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm. Sự khác nhau của
các hệ số phương trình hồi quy được kiểm định theo chuẩn t- Student với mức ý nghĩa α =

0,05 và bậc tự do là 2. Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi quy theo chuẩn fisher.

9


CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. SÀNG LỌC LOÀI RONG NÂU DÙNG CHO SẢN XUẤT FUCOIDAN VÀ
SODIUM ALGINATE
3.1.1. Đánh giá hàm lượng fucoidan và sodium alginate ở một số loài rong nâu
3.1.1.1. Đánh giá hàm lượng fucoidan ở 3 loài rong nâu

Hàm lượng fucoidan (% khối
lượng rong khơ)

3.0

S. mcclurei
S. polycystum
T. ornata

2.8
2.6

2.72c4

2.72c4
2.63c5

2.61c3
2.53b4

2.53b4
2.44b5

2.4

2.25c6

2.2
2.03c2

2.0

1.92b3

1.8

1.92a4

1.87a4

1.72b2

1.72a5

1.67b6

1.61a3

1.6

1.51a2

1.45a6

1.46b1

1.4

1.33a1

1.33c1

1.2
1.0
1

2

3

4

5

6

7

Thời gian thu mẫu (tháng)

Hình 3.1. Sự biến đổi hàm lượng fucoidan ở 3 loài rong nâu theo thời gian thu mẫu
Kết quả phân tích hình 3.1 cho thấy thời điểm thu hoạch rong mơ thích hợp để dùng
làm nguyên liệu sản xuất fucoidan đối với cả 3 loài rong (S. mcclurei, S. polycystum và T.
ornata) ở vùng vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa là vào tháng 4 và tháng 5. Trong số 3 loài
rong nâu đã nghiên cứu, lồi rong T. ornata có hàm lượng fucoidan cao hơn so với 2 loài
S. mcclurei và S. polycystum.
3.1.1.2. Đánh giá hàm lượng sodium alginate ở 3 loài rong nâu
Kết quả phân tích hình 3.2 cho thấy hàm lượng sodium alginate của cả 2 loài rong S.
mcclurei và T. ornata có thời điểm thu hoạch vào tháng 4, cịn đối với loài rong S.
polycystum là vào tháng 5. Hàm lượng sodium alginate có trong lồi rong T. ornata cao
hơn loài S. mcclurei và S. polycystum. Do vậy nếu xét theo khía cạnh dùng làm nguyên liệu
sản xuất sodium alginate thì lồi rong T. ornata có ưu thế hơn và nên được lựa chọn làm
nguyên liệu sản xuất sodium alginate.

10


Hàm lượng sodium alginate
(% khối lượng rong khô)

45

S. mcclurei
S. polycystum
T. ornata

40

38.93c4

36.47c3

35.44a4
c5
33.89 b5 34.18

34.21a3

35

32.64c2

32.12a5

31.42a2

32.11c6

30.09c1

30

28.73a1

24.54 b2

25

25.79 b4

25.02 b3

23.64a6
23.64 b6

22.67c7

21.41 b1

20
13.87a7
14.27 b7

15
10
1

2

3

4

5

6

7

Thời gian thu mẫu (tháng)

Hình 3.2. Sự biến đổi hàm lượng sodium alginate ở 3 loài rong nâu theo thời gian
thu mẫu
Từ những phân tích về hàm lượng fucoidan và sodium alginate ở 3 loài rong nâu S.
mcclurei, S. polycystum và T. ornata cho thấy lồi T. ornata có hàm lượng fucoidan và
alginate cao hơn so với 2 loài rong S. mcclurei và S. polycystum. Do vậy, luận án quyết
định lựa chọn loài rong T. ornata để dùng làm nguyên liệu thu nhận fucoidan và đồng thời
thu nhận sodium alginate.
3.1.2. Một số thành phần hóa học cơ bản của rong nâu Turbinaria ornata
Kết quả phân tích thể hiện ở Bảng 3.1
Kết quả phân tích cho thấy rong nâu T. ornata thu mẫu tại vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh
Hịa có hàm lượng fucoidan và alginate tương đối cao hơn so với các loài rong nâu trên thế
giới. Như vậy, loài rong T. ornata là nguồn nguyên liệu khá thích hợp cho sản xuất fucoidan
và alginate. Do đó luận án sẽ tiến hành tách chiết đồng thời fucoidan trước khi tiến hành
nghiên cứu chiết rút alginate để tránh lãng phí nguồn tài nguyên thiên nhiên từ rong nâu.
Bên cạnh đó, hàm lượng kim loại nặng có trong rong nâu Khánh Hịa lại thấp hơn rất nhiều
so với các loài rong nâu trên thế giới và hoàn toàn đạt tiêu chuẩn của Bộ Y tế. Kết quả này
cho thấy luận án hồn tồn có thể sử dụng loài rong T. ornata thu mẫu tại vịnh Nha Trang,
tỉnh Khánh Hòa làm nguyên liệu thu nhận đồng thời fucoidan và sodium alginate.

11


Bảng 3.1. Thành phần hóa học của nguyên liệu rong nâu Turbinaria ornata
Chỉ tiêu

Stt

Đơn vị tính

Hàm lượng

1

Độ ẩm

% khối lượng rong khô

10,26 ± 0,06

2

Protein

% khối lượng rong khô

8,65 ± 0,08

3

Lipid

% khối lượng rong khô

0,91 ± 0,03

4

Tro

% khối lượng rong khô

18,85 ± 0,23

5

Alginate

% khối lượng rong khô

38,93 ± 0,03

6

Fucoidan

% khối lượng rong khơ

2,73 ± 0,01

7

As

mg/kg

2,8

8

Cd

mg/kg

1,4

9

Hg

mg/kg

1,2

10

Pb

mg/kg

0,9

3.2. NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HĨA CƠNG ĐOẠN NẤU CHIẾT ALGINATE TỪ
RONG NÂU TURBINARIA ORNATA
* Tối ưu hóa để hàm lượng sodium alginate thu được lớn nhất
Kết quả phân tích cho thấy điều kiện tối ưu cho quá trình nấu chiết alginate để thu
được hàm lượng alginate cao nhất, đó là: nồng độ dung dịch kiềm có pH=10,7, nhiệt độ
nấu chiết 68oC và thời gian nấu chiết 2,7 giờ. Khi đó, hàm lượng alginate tách chiết được
là 37,379 ± 0,129% khối lượng rong khơ.
* Tối ưu hóa để độ nhớt của sodium alginate thu được lớn nhất

Kết quả phân tích cho thấy điều kiện tối ưu cho q trình nấu chiết alginate để thu
được alginate có độ nhớt cao nhất, đó là: dung dịch kiềm có pH=11, nhiệt độ nấu chiết
57,6oC và thời gian nấu chiết 1,5 giờ. Khi đó, độ nhớt của alginate đạt 720±5,508 cP.
* Tối ưu hóa để đạt đồng thời hàm lượng và độ nhớt của sodium alginate lớn nhất
Kết quả phân tích cho thấy điều kiện tối ưu để thực hiện quá trình nấu chiết alginate
từ rong nâu Turbinaria ornata nhằm đạt đồng thời hai mục tiêu hàm lượng và độ nhớt của
alginate cao nhất, đó là: Dung dịch Na2CO3 có pH = 11; Nhiệt độ nấu chiết là 59oC; Thời
gian nấu chiết là 1,5 giờ. Với điều kiện này, hàm lượng alginate tách chiết từ rong nâu T.
ornata đạt 34,231 ± 0,21% khối lượng rong khơ, hiệu suất quy trình sản xuất sodium
alginate đạt 87,93%. Độ nhớt của alginate tách chiết từ rong nâu T. ornata là 743 ± 6,245
cP nên được xếp vào loại alginate có độ nhớt tương đối cao nên được ứng dụng trong công
nghiệp thực phẩm và dược phẩm.
12


3.3. NGHIÊN CỨU THU NHẬN SODIUM ALGINATE TỪ RONG NÂU VÀ
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SODIUM ALGINATE
3.3.1. Nghiên cứu xác định nồng độ ethanol kết tủa thu nhận sodium alginate
Kết quả phân tích ở hình 3.3 cho thấy nồng độ ethanol 70% là thích hợp cho kết tủa
hồn tồn sodium alginate có trong dịch chiết rong nâu T. ornata. Do vậy luận án quyết
định chọn nồng độ ethanol sử dụng để kết tủa sodium alginate từ dịch chiết là 70%.
Hàm lượng alginate (% khối
lượng rong khơ)

40
35
30

34.150e

34.177e

34.190e

70

75

80

32.153d
29.137b

30.247c

27.143a

25
20
15
10
5
0
50

55

60

65

Nồng độ ethanol (%)

Hình 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hàm lượng sodium alginate
thu được sau kết tủa
3.3.2. Đề xuất quy trình tách chiết sodium alginate từ rong nâu T. ornata
Quy trình sản xuất sodium alginate theo sơ đồ hình 3.4
Thuyết minh quy trình:
+ Xử lý nguyên liệu: Rong nâu nguyên liệu được cắt nhỏ (0,5 ÷ 1 cm) rồi ngâm rong
với hỗn hợp dung môi (Ethanol 96%/Chloroform/H2O = 89/1/10 (v/v)) theo tỉ lệ 1/10 (w/v)
trong thời gian 10 ÷ 15 ngày. Sau đó, rong được lọc tách và được rửa 3 lần bằng nước RO
đến pH trung tính và để ráo.
+ Chiết fucoidan: Rong nâu được chiết fucoidan qua 3 lần, mỗi lần chiết đều sử dụng
dung dịch HCl 0,1N (pH 2 ÷ 2,5), tỷ lệ rong/dịch chiết là 1/20 (w/v), nhiệt độ chiết 60 oC
trong thời gian 2 giờ. Dịch chiết được lọc thô qua vải lọc để thu nhận dịch chiết fucoidan.
Rong được thu hồi để tiếp tục thu nhận sodium alginate.
+ Rửa: Rong được rửa qua 3 lần bằng nước sạch đến pH trung tính và để ráo.

13


Rong nâu

Xử lý
Fucoidan thô

Chiết fucoidan

Ethanol 96%/Cloroform/H2O= 89/1/10
(v/v); Tỷ lệ rong/dd = 1/10 (w/v); Thời

gian ngâm :10-15 ngày
HCl 0,1N (pH=2-2,5); Tỷ lệ rong/dd =
1/20 (w/v); Nhiệt độ 60oC; Thời gian
chiết: 2giờ/lần; Số lần chiết: 3 lần

Rửa
Nấu chiết alginate

Tỷ lệ rong khô/dd = 1/25 (w/v); pH =
11; Nhiệt độ 59oC; Thời gian: 1,5 giờ

Lọc thơ
Bã rong
Rửa bã rong
Lọc thơ
Bã rong
Phân bón

Lọc tinh
Kết tủa acid alginic
Trung hịa

HCl 10%

Na2CO3 10%

Thẩm tách
Cơ đặc
Kết tủa
Sấy chân không

Nồng độ ethanol: 70%

Nhiệt độ 50oC; Thời gian: 4 giờ

Bao gói, bảo quản

Hình 3.4. Sơ đồ quy trình tách chiết sodium alginate từ rong nâu
+ Nấu chiết sodium alginate:
Chuẩn bị dung dịch Na2CO3 có pH = 11, thể tích dung dịch kiềm gấp 25 lần khối
lượng rong khơ. Q trình nấu chiết tiến hành trong thiết bị auto clave, nhiệt độ nấu chiết
ở 59 oC trong thời gian 1,5 giờ.
+ Lọc thô – lọc tinh:
Sau khi kết thúc chế độ nấu chiết, tiến hành lọc thô qua nhiều lưới lọc có kích thước
từ lớn đến nhỏ để thu dịch chiết. Phần bã rong sau khi lọc thô được khuấy đảo trong dung
14


dịch nước sạch có nhiệt độ 55 – 60 oC để thu hồi lượng dịch cịn bám dính trên bã rong và
thiết bị.
Dịch chiết sau khi được lọc thô tiếp tục lọc tinh bằng thiết bị lọc hút chân không qua
giấy lọc whatman loại 6 (3 micron) có bột trợ lọc diatomit.
+ Kết tủa acid alginic:
Sử dụng dung dịch HCl 10 % để điều chỉnh pH dịch chiết rong về pH = 1,8 kèm theo
khuấy đảo dịch chiết. Acid alginic hình thành và nổi lên trên. Sau đó tiến hành lọc ép để
thu acid alginic.
+ Trung hòa:
Sử dụng dung dịch Na2CO3 10 % cho từ từ vào acid alginic, khuấy đảo trong 8 giờ.
Quá trình kết thúc khi pH của dịch chiết đạt 7,0 – 7,5 thu được một dung dịch keo sánh và
đồng nhất.

+ Thẩm tách: Tiến hành thẩm tích đối nước bằng nước cất sau 72 giờ.
+ Cơ đặc: Sau khi thẩm tách xong, tiến hành cô đặc bằng thiết bị cô quay chân không
ở nhiệt độ 50oC đến khi thể tích cịn lại 1/10.
+ Kết tủa:
Sử dụng ethanol thực phẩm 70 % để kết tủa sodium alginate có trong dịch chiết. Cho
từ từ ethanol vào dung dịch sodium alginate đến nồng độ đạt 70 %, khuấy đảo và để trong
4 giờ, lọc thu được alginate. Ethanol cần được thu hồi bằng cách chưng cất để tái sử dụng.
+ Sấy khơ:
Alginate được trải thành lớp có bề dày 0,5 – 1cm, sấy chân không ở nhiệt độ 50 oC
trong 4 giờ, thu được sodium alginate khô, độ ẩm < 10 %.
+ Bao gói, bảo quản:
Tùy theo từng mục đích sử dụng mà có thể nghiền sodium alginate thành dạng bột.
Sodium alginate khơ được bao gói PA, hút chân không rồi bảo quản ở điều kiện thường.
3.3.3. Sản xuất thử và đánh giá chất lượng sodium alginate
Bảng 3.8. Chất lượng cảm quan của sodium alginate
Chỉ tiêu
1. Trạng thái
2. Màu sắc
2. Mùi vị

Kết quả

QCVN 4 - 16: 2010/BYT

Bột đồng nhất

Dạng hạt, bột hoặc sợi mảnh

Màu trắng đến trắng hơi ngà

Màu trắng đến vàng nâu

Không đặc trưng

-

15


Bảng 3.9. Các chỉ tiêu lý hóa của sodium alginate
Chỉ tiêu

Đơn vị tính

Kết quả

1. Độ ẩm

%

9,01 ± 0,11

2. Hàm lượng tro

%

12,67 ± 0,23

3. Hàm lượng acid
alginic (độ ẩm 8,75%)

%

77,62 ± 0,99

4. Độ tan

%

5. Độ nhớt

cP

743 ± 6,25

- Chì (Pb)

mg/kg

0,02

< 5,0 (3,0*)

- Arsen (As)

mg/kg

0,03

< 3,0

- Cadimi (Cd)

mg/kg

0,002

< 3,0*

- Thủy ngân (Hg)

mg/kg

0,015

< 0,1*

QCVN 4 - 16: 2010/BYT

> 98

6. Kim loại nặng

(*) Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 8-2:2011/BYT: Giới hạn ô nhiễm kim loại
nặng trong thực phẩm chức năng.
Bảng 3.10. Các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm sodium alginate
Chỉ tiêu

Đơn vị tính

Kết quả

QCVN 4 - 16: 2010/BYT

1. Tổng số VSV hiếu khí

CFU/g

15

< 5000

2. Salmonella

CFU/g

Neg

Âm tính

3. Coliforms

CFU/g

Neg

Âm tính

4. Tổng số bào tử nấm men,
nấm mốc

CFU/g

Neg

< 500

Kết quả phân tích cho thấy sản phẩm sodium alginate sản xuất từ rong nâu theo quy
trình của luận án đạt các tiêu chí về chất lượng cảm quan, hóa học và đạt các yêu cầu vi
sinh vật theo Quy định hiện hành của Bộ Y Tế. Như vậy, sản phẩm sodium alginate đã sản
xuất đạt tiêu chuẩn chất lượng để dùng trong sản xuất thực phẩm và thực phẩm chức năng.
3.3.4. Khối lượng phân tử trung bình của alginate rong nâu T. ornata
Kết quả phân tích cho thấy sodium alginate của rong nâu T. ornata thu được có độ
sạch cao; có khối lượng phân tử trung bình ̅̅̅̅̅
Mw là 648,32 kDa; độ polymer hóa phân tử
trung bình ̅̅̅̅̅̅
DPn là 1.037 monomer; chỉ số đa phân tán PI là 3,56. Khối lượng phân tử trung

16


bình của sodium alginate đạt tiêu chuẩn Quy định QCVN 4 - 16: 2010/BYT của Bộ Y tế
(trung bình từ 10 kDa đến 600 kDa).

Hình 3.5. Sắc ký đồ GPC của sodium

Hình 3.6. Sự phân bố khối lượng phân

alginate

tử của sodium alginate

3.3.5. Xác định các đặc tính cấu trúc sodium alginate từ rong nâu T. ornata
Bảng 3.1. Kết quả phổ IR của sodium
alginate từ rong nâu T. Ornata
Nhóm
dao
động

Hình 3.7. Phổ hồng ngoại của sodium
alginate từ rong nâu T. ornata

17

Guluronic
acid (cm-1)

Mannuronic
acid (cm-1)

–OH

3383

3383

–CH

2923

2923

COO–

1622

1735

C–O–C

1037

1090


Hình 3.8. Phổ ESI-MS của sodium

Hình 3.9. Phổ ESI-MS của

alginate từ rong nâu T. ornata

disaccharide tại m/z 369

Hình 3.10. Phổ 13C-NMR của alginate từ rong T. ornata

Hình 3.11. Phổ 1H -NMR của alginate từ rong T. ornata

18

Hình 3.12. Phổ COSY của alginate

Hình 3.13. Phổ HSQC của alginate

Hình 3.14. Phổ HMBC của alginate

Hình 3.15. Phổ ROESY của alginate

1H

HOOC
HO

OH

2

H H
3

OH

O
OH

H

H

HOOC

H H

H2
H

1

H

H5

HOOC
OH

HOOC HO O
H

5

1

H

H
O

O HO

O

1

HOOC
HO O
4H

4

3

OH
O

OH

OH

4

G

G

M

M

G

Hình 3.16. Tương tác của các proton trên phổ ROESY

19


Kết quả phân tích đặc tính cấu trúc của sodium alginate của loài rong nâu Turbinaria
ornata cho thấy: cấu trúc của alginate được tạo thành từ hai gốc acid mannuronic và acid
guluronic qua liên kết (1 4) glycosid; Liên kết glycosid tại cacbon anomer của guluronate
là liên kết kiểu  và của manuronate là kiểu ; Tỷ lệ M/G của alginate là 1,06 cho thấy
trong thành phần alginate thì thành phần acid mannuronic chiếm hàm lượng nhiều hơn so
với thành phần acid guluronic; Alginate được tách chiết có độ tinh sạch cao.
3.4. NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ ALGINATE KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP VÀ
XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TÍNH CỦA ALGINATE KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP
3.4.1. Xác định hàm lượng các alginate khối lượng phân tử thấp

Hàm lượng alginate (%)

60

49.17

50
40

38.13

30
20
10

3.96

0

SM

SG

SMG
Phân đoạn alginate

Hình 3.17. Hàm lượng các alginate khối lượng phân tử thấp
Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng sodium guluronate (SG) thu được tương đối
cao, chiếm 49,17 ± 1,21 % khối lượng alginate. Hàm lượng sodium mannuronate (SM)
tách phân đoạn từ rong nâu T. ornata thu được 38,13 ± 1,16 % khối lượng alginate. Hàm
lượng sodium mannuronate-polyguluronate (SMG) tách phân đoạn từ rong nâu T. ornata
tương đối thấp, chỉ 3,96 ± 1,08 % khối lượng alginate.
3.4.2. Xác định các đặc tính cấu trúc của các alginate khối lượng phân tử thấp
3.4.2.1. Đặc tính cấu trúc của sodium guluronate
Kết quả phân tích cho thấy trên phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13C-NMR của
sodium guluronate chỉ gồm 6 peak thể hiện cho 6 cacbon của acid guluronic. Đồng thời,
phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 1H-NMR vùng anomer chỉ còn 1 peak với cường độ

20