(Luận văn thạc sĩ) đánh giá sự biến đổi thành phần hóa học của fucoidan được phân lập từ rong nâu sargassum mcclurei theo các phương pháp chiết khác nhau

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Nguyễn Trần Bảo Huy ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN ĐỔI THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA FUCOIDAN ĐƯỢC PHÂN LẬP TỪ RONG NÂU SARGASSUM MCCLUREI THEO CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT KHÁC NHAU Chuyên ngành: Mã số: Hố phân tích 8440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Phạm Đức Thịnh PGS.TS Trần Thị Thanh Vân Hà Nội - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn TS Phạm Đức Thịnh PGS.TS Trần Thị Thanh Vân Các số liệu nêu luận văn trung thực Những kết luận khoa học luận văn chưa cơng bố cơng trình khác Nha Trang - 2021 Tác giả Nguyễn Trần Bảo Huy LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu hồn thành luận văn này, tơi nhận quan tâm giúp đỡ quý báu thầy cô, bạn bè đồng nghiệp Đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc đến TS Phạm Đức Thịnh PGS.TS Trần Thị Thanh Vân tận tình hướng dẫn tạo điều kiện tốt giúp tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ TS Cao Thị Thúy Hằng; ThS Đinh Thành Trung CN Nguyễn Thị Khánh Vy tận tình giúp đỡ, động viên tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tạo điều kiện mặt quý thầy cô, anh chị học viên cao học lớp CHE18 CHE19 công tác học tập Viện Nghiên cứu Ứng dụng công nghệ Nha Trang Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ứng dụng công nghệ Nha Trang Ban lãnh đạo Khoa Hóa học tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi hồn thành học phần luận văn thủ tục cần thiết Tôi xin cảm ơn Sở Giáo dục Đào tạo Khánh Hòa, Ban lãnh đạo trường THPT Lý Tự Trọng, anh chị em đồng nghiệp tạo điều kiện công việc, động viên trợ giúp để dành thời gian chuyên tâm học tập hồn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân bạn bè quan tâm, động viên giúp đỡ tơi suốt q trình học tập hồn thành luận văn Nha Trang - 2021 Tác giả Luận văn Nguyễn Trần Bảo Huy DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT NMR IR HPLC Nuclear Magnetic Resonance Infrared Spectroscopy desorption/ionization High Performance Liquid Chromatography Cộng hưởng từ hạt nhân Phổ hồng ngoại Sắc ký lỏng hiệu cao CS Cell Survival Tế bào sống sót IC50 Inhibitory Concentration 50% MeOH Methanol Methanol EtOH Ethanol Ethanol TFA Trifluoroacetic acid Axit trifluoroacetic DPPH 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl Man Mannose Đường mannose Fuc Fucose Đường fucose Gal Galactose Đường galactose Gluc Glucose Đường glucose Xyl Xylose Đường xylose GluA Glucuronic Acid Axit glucuronic ManA Mannuronic Acid Axit mannuronic GuluA Guluronic Acid Axit guluronic Nồng độ ức chế 50% tăng trưởng đối tượng thử DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1 Bản đồ vị trí khu vực điều tra phân bố số chi rong nâu 10 Hình Phân tử Alginic acid .12 Hình Cấu trúc Laminaran 13 Hình Một đoạn cấu trúc Fucoidan 13 Hình Cấu trúc fucoidan có sunfat vị trí C-4 liên kết 3-O-linked từ lồi rong E Kurome mơ tả vào năm 1991 .17 Hình Cấu trúc fucoidan từ Fucus serratus 18 Hình Cấu trúc fucoidan từ Sargassum polycystum 30 Hình Mảnh cấu trúc fucoidan chiết từ rong T decurrens 32 Hình Sơ đồ cấu trúc deS-2, deS-4, deS-6 rong Sargassum aquifolium 34 Hình Rong khô S mcclurei 36 Hình 2 Sơ đồ chiết fucoidan từ rong nâu nước nóng .38 Hình Sơ đồ chiết fucoidan từ rong nâu theo Bản quyền Nga (Patent WO 2005/014657) 39 Hình Sơ đồ chiết fucoidan từ rong nâu dung dịch CaCl2 2% 40 Hình Sơ đồ chiết fucoidan từ rong nâu có hỗ trợ enzyme 41 Hình Cơ chế hòa tan xenlulose BmimCl 41 Hình Sơ đồ chiết fucoidan từ rong nâu chất lỏng ion 42 Hình Mơ hình cấu trúc thành tế bào rong nâu 50 Hình 3 Hình điện di C-PAGE fucoidan chiết phương pháp chiết khác 53 Hình Phổ hồng ngoại IR mẫu fucoidan thô chiết từ TN1 62 Hình Phổ hồng ngoại IR mẫu fucoidan thơ chiết từ TN2 63 Hình Phổ hồng ngoại IR mẫu fucoidan thô chiết từ TN3 64 Hình Phổ hồng ngoại IR mẫu fucoidan thơ chiết từ TN4 65 Hình Phổ hồng ngoại IR mẫu fucoidan thô chiết từ TN5 65 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 Thành phần hóa học số lồi rong 11 Bảng Thành phần hóa học số fucoidan 16 Bảng Cấu trúc hóa học fucoidan từ số loài rong nâu 26 Bảng Hàm lượng, thành phần hóa học KLPT trung bình mẫu fucoidan phân lập từ loài rong nâu Việt Nam 32 Bảng Hoạt tính gây độc tế bào mẫu fucoidan dòng tế bào ung thư gan Hep-G2 ung thư mô liên kết RD 33 Bảng Các đỉnh phổ đặc trưng fucoidan phổ hồng ngoại 45 Bảng Kết phân tích thành phần hóa học rong nguyên liệu 49 Bảng Hiệu suất thu nhận fucoidan từ phương pháp chiết 52 Bảng 3 Hàm lượng fucoidan thu nhận từ loài rong 55 Bảng Thành phần hóa học fucoidan thu nhận 56 Bảng Nhận xét số thành phần hóa học fucoidan thu nhận 57 Bảng 6.Thành phần đường đơn fucoidan thu nhận 58 Bảng 7.Kết phân tích phổ hồng ngoại mẫu 61 Bảng 8.Hàm lượng hoạt tính oxy hóa tổng fucoidan thu nhận 67 Bảng 9.Khả bắt gốc DPPH fucoidan chiết từ rong nâu 68 DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC Phụ lục Đường chuẩn carbohydrate tổng số 79 Phụ lục Đường chuẩn Fucose 80 Phụ lục Đường chuẩn Galactose .81 Phụ lục Đường chuẩn Glucose 82 Phụ lục Đường chuẩn Sulfate 83 Phụ lục Đường chuẩn Uronic acid 84 Phụ lục Đường chuẩn Poly phenol 85 Phụ lục Đường chuẩn Protein 86 Phụ lục Đường chuẩn Hoạt tính chống oxy hóa tổng số 87 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN 1.1.1 Giới thiệu rong biển 1.1.2 Giới thiệu rong nâu 1.1.3 Một số thành phần hóa học rong nâu 10 1.1.3.1 Polysaccharide 12 1.1.3.2 Hợp chất Phenolic 14 1.1.3.3 Hợp chất Carotenoid 14 1.1.3.4 Hợp chất Terpenoid 14 1.1.3.5 Protein 14 1.2 TỔNG QUAN VỀ FUCOIDAN 15 1.2.1 Thành phần hóa học fucoidan 15 1.2.2 Đa dạng cấu trúc fucoidan 16 1.2.3 Hoạt tính sinh học fucoidan 18 1.2.3.1 Hoạt tính kháng khuẩn kháng virus 18 1.2.3.2 Hoạt tính chống oxy hóa 19 1.2.3.3 Hoạt tính kháng u điều hòa miễn dịch 19 1.2.3.4 Hoạt tính chống đơng tụ máu chống huyết khối 20 1.2.3.5 Chống lại bệnh gan 21 1.2.3.6 Giảm lipid máu 21 1.2.4 Ứng dụng fucoidan 22 1.3 TỔNG QUAN MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHIẾT FUCOIDAN 23 1.3.1 Phương pháp chiết fucoidan axit pH 2-3 23 1.3.2 Phương pháp chiết fucoidan nước nóng 23 1.3.3 Phương pháp chiết fucoidan dung dịch CaCl2 2% 23 1.3.4 Phương pháp chiết fucoidan ethanol 24 1.3.5 Phương pháp chiết fucoidan chất lỏng ion 24 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU FUCOIDAN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 26 1.4.1 Tình hình nghiên cứu fucoidan giới .26 1.4.2 Tình hình nghiên cứu fucoidan Việt Nam 28 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 35 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 35 2.1.1 Rong nâu Sargassum mcclurei 35 2.1.2 Chuẩn bị hóa chất thiết bị .36 2.1.2.1 Hóa chất 36 2.1.2.2 Thiết bị .37 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.2.1 Phương pháp chiết fucoidan 37 2.2.1.1 Phương pháp chiết fucoidan nước nóng 37 2.2.1.2 Phương pháp chiết fucoidan dung dịch HCl (pH:2-3) 38 2.2.1.3 Phương pháp chiết fucoidan dung dịch CaCl2 2% 39 2.2.1.4 Phương pháp chiết fucoidan có hỗ trợ enzyme 40 2.2.1.5 Phương pháp chiết fucoidan chất lỏng ion .41 2.2.2 Phương pháp xác định thành phần hóa học fucoidan 42 2.2.2.1 Phương pháp phân tích hàm lượng tổng carbohydrate 42 2.2.2.2 Phương pháp phân tích thành phần đường đơn 43 2.2.2.3 Phương pháp phân tích hàm lượng sulfate 43 2.2.2.4 Phương pháp phân tích hàm lượng uronic acid 43 2.2.2.5 Phương pháp phân tích hàm lượng polyphenol .44 2.2.2.6 Phương pháp phân tích hàm lượng protein .44 2.2.2.7 Phương pháp phân tích vị trí nhóm sulfate fucoidan 44 2.2.2.8 Phương pháp điện di gel carbonhydrate-polyacrilamide 45 2.2.3 Phương pháp thử hoạt tính chống oxy hóa fucoidan 46 2.2.3.1 Phương pháp xác định hoạt tính oxy hóa tổng số 46 2.2.3.2 Phương pháp thử nghiệm hoạt tính chống oxy hóa DPPH 46 2.3 THỰC NGHIỆM 47 2.3.1 Thu thập xử lý rong nâu Sargassum mcclurei 47 2.3.2 Chiết fucoidan rong nâu Sargassum mcclurei 47 2.3.3 Xác định thành phần hóa học fucoidan 48 2.3.4 Xác định hoạt tính chống oxy hóa fucoidan 48 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .49 3.1 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN 49 3.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN RONG NGUYÊN LIỆU .49 3.3 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HIỆU SUẤT CHIẾT FUCOIDAN TỪ RONG SARGASSUM MCCLUREI BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC NHAU 51 3.4 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP CHIẾT LÊN THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA FUCOIDAN CHIẾT TỪ RONG NÂU SARGASSUM MCCLUREI 55 3.5 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP CHIẾT LÊN VỊ TRÍ CỦA NHĨM SULFATE TRÊN FUCOIDAN CHIẾT TỪ RONG NÂU SARGASSUM MCCLUREI 60