Nghiên cứu hoàn thiện quy trình tách chiết fucoidan từ rong sargassum polycystum khánh hòa

i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này, em xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, phòng Đào tạo Đại học, Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm lời cảm ơn, lời tự hào được học tập tại trường trong những năm qua. Lòng biết ơn sâu sắc nhất xin được giành cho TS. Nguyễn Duy Nhứt – Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang và ThS. Nguyễn Thị Mỹ Trang – Bộ môn Đảm bảo Chất lượng và An toàn Thực phẩm đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em suốt thời gian thực hiện đề tài vừa qua. Xin cảm ơn gửi thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thực phẩm đã giảng dạy và tạo điều kiện cho em trong suốt thời gian học vừa qua. Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Ngọc Bội – Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian thực hiện đồ án này. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè đã quan tâm sâu sắc, chia sẻ khó khăn và động viên em cả về vật chất lẫn tinh thần trong quá trình học tập và thực hiện đề tài. Sinh viên Nguyễn Thị Huyền ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình do tôi nghiên cứu. Các tài liệu trích dẫn theo các nguồn công bố. Kết quả nêu trong đề tài là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Sinh viên Nguyễn Thị Huyền iii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3 1.1. GIỚI THIỆU VỀ RONG BIỂN 4 1.2. PHÂN LOẠI RONG BIỂN 5 1.3. NGUỒN LỢI RONG BIỂN 8 1.3.1. Nguồn lợi rong biển thế giới 8 1.3.2. Nguồn lợi rong biển Việt Nam 10 1.4. ỨNG DỤNG CỦA RONG BIỂN TRONG THỰC TẾ: 11 1.4.1. Trong thực phẩm 11 1.4.2. Trong công nghiệp 12 1.4.3. Trong y học 13 1.5. MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG HƯ HỎNG CỦA RONG VÀ CÁCH BẢO QUẢN RONG KHÔ 14 1.6. RONG NÂU 15 1.6.1. Giới thiệu chung về rong nâu 15 16.2. Thành phần hóa học của rong nâu 17 1.6.3. Giới thiệu về rong Nâu Sargassum polycystum 18 1.7. GIỚI THIỆU VỀ FUCOIDAN 20 1.7.1. Cấu trúc của Fucoidan 20 1.7.2. Tính chất hóa lý của Fucoidan 22 1.7.4. Các tác dụng chữa bệnh của Fucoidan 22 1.8. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT FUCOIDAN TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 26 1.8.1. Trên thế giới 26 1.8.2. Trong nước 28 1.9. NGUYÊN LÝ TÁCH CHIẾT FUCOIDAN 28 CHƯƠNG II 31 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1. ĐỐI TƯỢNG 32 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.2.1. Các phương pháp phân tích, đánh giá 32 2.2.2. Phương pháp tách chiết, thu nhận fucoidan 33 2.2.3. Phương pháp xác định Fucoidan 40 2.2.4. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện tách chiết Fucoidan 41 2.3. CÁC HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 46 2.3.1. Dụng cụ sử dụng: 46 2.3.2. Thiết bị sử dụng 46 2.3.3. Hóa chất 46 2.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 47 iv CHƯƠNG III 48 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 3.1. THỬ NGHIỆM TÁCH CHIẾT FUCOIDAN BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC NHAU 49 3.2. XÁC ĐỊNH MỘT SỐ YẾU TỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH THU 52 NHẬN FUCOIDAN TỪ RONG NÂU 52 3.2.1. Xác định nhiệt độ nấu chiết fucoidan từ rong nâu 52 3.2.2. Xác định thời gian nấu chiết fucoidan 53 3.2.3. Xác định tỉ lệ cồn trong việc kết tủa thu nhận fucoidan 55 3.5. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẤU TRÚC FUCOIDAN 57 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 66 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AIDS : Acquired immune deficiency syndrome. C2 : Vị trí cacbon số 2 Da : Dalton DNA : Acid Deoxyribo Nucleic FDA : Food and Drug Administration F-GX : Fucoidan - Glycalyx. Fuc : L-Fucose Gal : D-Galactose Gr : Gram HIV : Human immunodeficiency virus Man : D-Mannose MWCO : Moleculare weight cut off Rha : D-Rhamnose WHO : World Health Organization Xyl : D-Xylose vi DANH MỤC CÁC BẢNG STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Số bảng Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 2.4 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Tên bảng Thành phần hoá học (trên 100g rong) của một số loài rong trong 3 ngành chính. Nguồn lợi rong biển trên thế giới, sản lượng thu hoạch và tiềm năng sản xuất (1.000 tấn) Diện tích rong Nâu mọc tự nhiên ở một số tỉnh Dụng cụ sử dụng trong thí nghiệm Thiết bị sử dụng trong thí nghiệm Các chỉ tiêu chất lượng của KOH Các chỉ tiêu chất lượng của CaCl 2 Hàm lượng fucoidan thu nhận từ rong nâu (g/100g mẫu) bằng các phương pháp thu nhận khác nhau Kết quả khối lượng fucoidan thu được ở nhiệt độ nấu khác nhau Kết quả lượng fucoidan thu được ứng với các thời gian nấu khác nhau Kết quả khối lượng fucoidan thu được theo các tỉ lệ cồn/dịch khác nhau Trang 7 9 16 46 46 47 47 49 52 54 55 vii DANH MỤC CÁC HÌNH STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Số hình Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Tên hình Rong lục Rong nâu Rong đỏ Cấu trúc màng tế bào của rong nâu Rong nâu Sargassum polycystum Cấu trúc Fucoidan từ Fucus evanescens Cấu trúc Fucoidan từ Ascophyllum nodosum Đơn vị cấu trúc của Fucoidan: liên kết (13) Rong nâu Sargassum polycystum trước và sau khi nghiền Sơ đồ chiết fucoidan theo bản quyền US6573250B2 Sơ đồ chiết fucoidan theo bản quyền EP0645143A1 Sơ đồ tách chiết fucoidan dự kiến Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ nấu chiết fucoidan Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian nấu chiết fucoidan Sơ đồ bố trí xác định tỉ lệ cồn cho kết tủa Sự thay đổi hàm lượng fucoidan thu nhận từ rong nâu khi sử dụng các phương pháp tách chiết khác nhau Sự thay đổi hàm lượng Fucoidan tương đối khi nấu chiết ở các nhiệt độ khác nhau Sự thay đổi hàm lượng Fucoidan tương đối khi nấu chiết ở các thời gian khác nhau Sự thay đổi hàm lượng Fucoidan tương đối khi tách chiết ở các tỉ lệ cồn / dịch khác nhau Trang 6 6 6 18 20 21 21 22 40 33 35 37 42 44 45 50 52 54 56 viii 19 20 21 22 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Phổ HNMR của fucoidan thô được đo tại viện Hóa học Phổ HNMR của fucoidan thô được đo tại Viện Sinh hóa Thái Bình Dương-Vladivostok - Viện Hàn lâm Nga Sơ đồ quy trình thu nhận fucoidan từ rong nâu Sargassum polycystum Fucoidan thu được khi tách chiết theo phương pháp đồ án lựa chọn 57 58 59 61 1 LỜI MỞ ĐẦU Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, có bờ biển dài hơn 3.200km, là điều kiện thuận lợ cho nghề nuôi trồng và thu hái rong phát triển. Rong biển là loại thực vật có chứa nhiều chất có lợi cho sức khỏe con người như iod, photphas… Trong số các loài rong biển Việt Nam thì loài rong nâu có ý nghĩa quan trọng hơn cả nếu xét theo khía cạnh giàu các chất có hoạt tính chống oxi hóa. Người ta đã phát hiện ra trong rong biển có chứa một hợp chất hữu cơ quan trọng mang tên fucoidan. Fucoidan có hoạt tính chống đông cục máu, kháng khuẩn, kháng virus (kể cả HIV), chống nghẽn tĩnh mạch, chống ung thư, chống viêm khớp, chống viêm nhiễm, giảm mỡ máu, hạ cholesterol, ức chế miễn dịch có thể sử dụng cho ghép phủ tạng… Fucoidan không gây độc cho người, đã được FDA cho phép sử dụng làm thực phẩm chức năng vào năm 2001. Fucoidan trong rong nâu chiếm hàm lượng rất lớn khoảng 4-8% trọng lượng khô. Do vậy trong những năm gần đây fucoidan được các nhà khoa học trên thế giới liên tục đầu tư nghiên cứu trên mọi lĩnh vực và đã phát hiện thấy fucoidan có tiềm năng ứng dụng rất lớn trong phòng và chữa trị các chứng bệnh nan y cũng như sử dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm. Việt Nam có nguồn tài nguyên rong nâu rất phong phú, riêng chi Sargassum đã phát hiện được trên 70 loài với sản lượng khai thác ước tính đạt trên 10.000 tấn khô/năm, tương đương với 400 đến 800 tấn fucoidan thô. Việc liên tục xảy ra các làng ung thư ở Việt Nam, đại dịch HIV bùng nổ, cùng với bệnh đốm trắng của tôm làm thiệt hại nặng nề nền kinh tế thuỷ sản nước ta có thể giải quyết bằng cách sử dụng fucoidan được chiết tách từ rong nâu. Vì vậy việc nghiên cứu fucoidan để đáp ứng các yêu cầu của cuộc sống có ý nghĩa rất quan trọng và cấp thiết. Nước ta rong nâu phân bố tập trung chủ yếu ở miền trung, trong đó Khánh Hoà là một trong những nơi có sản lượng khai thác lớn nhất. Từ nhu cầu hoàn chỉnh thêm những nghiên cứu về fucoidan, nhằm khai thác nguồn tài nguyên biển dồi dào để tạo ra những chế phẩm phục vụ chăm sóc sức 2 khoẻ cộng đồng , tôi được khoa Công nghệ thực phẩm phân công thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hoàn thiện quy trình tách chiết fucoidan từ rong Sargassum polycystum Khánh Hòa” với mục đích tìm điều kiện thích hợp để thu nhận triệt để fucoidan từ rong nâu. Nội dung của đồ án như sau: - Thử nghiệm sử dụng một số phương pháp khác nhau để tách chiết fucoidan từ rong nâu Sargassum polycystum Khánh Hòa. - Xác định một số yếu tố thích hợp cho quá trình thu nhận fucoidan từ rong nâu: nhiệt độ nấu chiết, thời gian nấu chiết, tỉ lệ cồn sử dụng để kết tủa fucoidan từ dịch chiết. - Đề xuất quy trình thực hiện việc thu nhận fucoidan từ rong Sargassum polycystum Khánh Hòa. Do thời gian nghiên cứu có hạn nên báo cáo này không tránh khỏi những hạn chế, rất mong nhận được ý kiến đóng góp để cho bài báo cáo này thật hoàn chỉnh. Xin chân thành cảm ơn. [...]... công trình nghiên cứu fucoidan đã được triển khai ở nước ta, trong đó các tác giả Bùi Minh Lý, Nguyễn Duy Nhứt, Trần Thanh Vân và Nguyễn Ngọc Linh đã nhận được giải sáng tạo khoa học công nghệ Việt Nam (Vifotec 2009) với công trình: Nghiên cứu qui trình và thiết bị sản xuất fucoidan qui mô pilot từ rong nâu Việt Nam” Hiện nay việc nghiên cứu tách chiết fucoidan chủ yếu tập trung vào việc tách chiết. .. Alginic axít Xylan 7 Qua các số liệu trong bảng 1.1, ta nhận thấy fucoidan chỉ có trong rong nâu mà trong các loài rong lục và rong đỏ thì không Vì vậy chọn rong Nâu làm đối tượng để nghiên cứu tách chiết thu Fucoidan là hoàn toàn có cơ sở 1.3 NGUỒN LỢI RONG BIỂN: 1.3.1 Nguồn lợi rong biển thế giới :[1] Nguồn lợi rong biển trên thế giới rất lớn, song sản lượng rong được khai thác và sử dụng hàng năm... sản phẩm chứa Fucoidan từ rong nâu Trong khi đó nguồn rong biển của nước ta lại vô cùng đồi dào mà chưa được khai thác và sử dụng hợp lý, có hiệu quả Nguồn rong nâu thì dồi dào mà Fucoidan lại chưa được biết đến, trong khi đó Fucoidan lại là một chất có rất nhiều tác dụng trong việc chữa bệnh Cho nên cần phải đẩy mạnh nghiên cứu tách chiết các chất quý giá trong rong nâu, đặc biệt là fucoidan, nhằm... thu được fucoidan có hoạt tính sinh học định hướng trước, chưa có công trình nào thuần túy khảo sát tổng thể các phương pháp chiết fucoidan nhằm mục đích tìm ra phương pháp đạt hiệu suất cao nhất Vì vậy trong đề tài này chúng tôi tiến hành nghiên cứu quy trình tách chiết fucoidan đạt hiệu quả cao nhất, thu được nhiều fucoidan nhất 1.9 NGUYÊN LÝ TÁCH CHIẾT FUCOIDAN: [1] Sau khi Kylin phát hiện ra Fucoidan, ... (Xantophyta) 7) Ngành rong Nâu (Phacophyta) 8) Ngành rong Đỏ (Rhodophyta) 9) Ngành rong Lam (Cyanophyta) Trong đó ba ngành chính mang lại giá trị kinh tế cao là rong Lục, rong Nâu và rong Đỏ Sau đây là một vài hình ảnh của rong Lục, rong Nâu và rong Đỏ: 5 Hình 1.1 Rong lục Hình 1.2 Rong nâu Hình 1.3 Rong đỏ 6 Thành phần hoá học của rong biển chủ yếu là nước, thành phần các polysacarit trong các loài rong được... thiếu trong ngành công nghiệp thực phẩm Rong biển còn được chế biến thành các sản phẩm rong đông lạnh, rong khô để xuất khẩu hay đồ hộp rong biển, mứt rong, nước giải khát rong biển, trà hòa tan và trà túi lọc rong biển Theo một nghiên cứu mới đây, dịch chiết từ rong biển tự nhiên không chỉ có lợi cho sức khỏe người tiêu dùng mà còn có thể cải thiện được chất lượng và sự an toàn của thực phẩm Dịch chiết. .. cấu trúc của Fucoidan từ rong Nâu Ascophyllum nodosum Năm 2002, Maria I.Bilan, Usov tìm ra được cấu trúc của Fucoidan từ rong Nâu 20 Fucus evanescens [13] Fucoidan từ các loài rong khác nhau có thành phần hóa học và cấu trúc rất khác nhau Một vài cấu trúc của fucoidan từ các loài rong khác nhau được liệt kê dưới đây : Hình 1.6 Cấu trúc fucoidan từ Fucus evanescens Hình 1.7 Cấu trúc fucoidan từ Ascophyllum... nghiệp chế biến rong biển chưa được chú trọng Vì vậy cần đầu tư và phát triển công nghệ rong biển, đặc biệt là việc nghiên cứu tách chiết fucoidan từ rong, nó sẽ mang lại hiệu quả lớn cho nền kinh tế nước nhà Theo số liệu nghiên cứu thì nguồn lợi rong Nâu có giá trị ở vùng biển Quảng Nam, Đà Nẵng, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Định cho thấy khu vực miền Trung và Nam Trung Bộ có trữ lượng rong lớn và chất... như fucoidan Đến nay sản phẩm Fucoidan đã có mặt trên thế giới dùng làm thuốc hỗ trợ sức khỏe và điều trị nhiều loại bệnh Ở nước ta Fucoidan chưa được phổ biến Do vậy việc nghiên cứu Fucoidan trong rong Nâu Việt Nam là việc làm rất cần thiết và có ý nghĩa khoa học cũng như thực tiễn cao 1.8 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT FUCOIDAN TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC: 1.8.1 Trên thế giới: Trên thế giới việc nghiên cứu. .. Trung Bộ có trữ lượng rong lớn và chất lượng cao Trong đó vùng biển 10 Khánh Hòa có trữ lượng rong Nâu lớn nhất, vì vậy việc khai thác nguồn rong này để chiết tách sản xuất Fucoidan là hoàn toàn khả thi 1.4 ỨNG DỤNG CỦA RONG BIỂN TRONG THỰC TẾ: Rong biển là một nhóm thực vật bậc thấp sống ở biển, là một nguồn tài nguyên biển vô cùng quan trọng Từ lâu rong biển đã được biết đến như một nguồn lợi thực . hiện đề tài: Nghiên cứu hoàn thiện quy trình tách chiết fucoidan từ rong Sargassum polycystum Khánh Hòa với mục đích tìm điều kiện thích hợp để thu nhận triệt để fucoidan từ rong nâu. Nội. nhau để tách chiết fucoidan từ rong nâu Sargassum polycystum Khánh Hòa. - Xác định một số yếu tố thích hợp cho quá trình thu nhận fucoidan từ rong nâu: nhiệt độ nấu chiết, thời gian nấu chiết, . lệ cồn sử dụng để kết tủa fucoidan từ dịch chiết. - Đề xuất quy trình thực hiện việc thu nhận fucoidan từ rong Sargassum polycystum Khánh Hòa. Do thời gian nghiên cứu có hạn nên báo cáo này