NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH XỬ LÝ ENZYME ĐỂ NÂNG CAO HIỆU SUẤT TRÍCH LY VÀ PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG KHÁNG OXY HÓA CỦA DỊCH TRÍCH LIPID TỪ RONG BIỂN NÂU

30 2.4 Quy trình đề xuất trích ly lipid và phân tích các chất kháng oxy hóa trong dịch trích lipid thô của rong nâu.... 31 2.4.2 Phân tích khả năng kháng oxy hóa và thành phần acid béo t

Lời Cảm Ơn

Xin chân thành cảm ơn ThS Trần Thị Ngọc Mai - giảng viên khoa Công Nghệ Thực Phẩm, trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt nhiều kiến thức, kinh nghiệm và hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy cô bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm của trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh đã gi ảng dạy và truyền đạt kiến thức cơ bản cũng như chuyên ngành cho em trong suốt những năm học qua

Xin cảm ơn tất cả quý thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm Công Nghệ Thực Phẩm đã giúp đỡ và tạo điều kiện để em có thể hoàn thành đề tài nay

Xin gửi lời cảm ơn đến các em sinh viên khóa dưới đã hỗ trợ em thực hiện đề tài

Trong nghiên cứu không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được những nhận xét, góp ý của quý thầy cô để bài báo cáo được hoàn thiện hơn

Cuối cùng, kính gửi lời chúc sức khỏe đến tất cả quý thầy cô khoa Công Nghệ Thực Phẩm, chúc trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh ngày càng phát triển và thành công hơn trong sự nghiệp giáo dục và đào tạo

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Đề tài “Nghiên cứu quá trình xử lý enzyme để nâng cao hiệu suất trích ly và phân tích khả năng kháng oxy hóa của dịch trích lipid từ rong biển nâu” Thí nghiệm được tiến hành trên cơ sở phân tích và lựa chọn các điều kiện thích hợp cho việc trích ly lipid từ rong mơ đạt

tỷ lệ thu hồi dịch trích lipid thô cao Y ếu tố khảo sát gồm có: lựa chọn kích thước nguyên liệu, nồng độ enzyme, nhiệt độ và thời gian ủ enzyme để đạt được tỷ lệ thu hồi dịch trích cao Kết quả khảo sát thí nghiệm trước là cơ sở tiến hành thí nghiệm tiếp theo Tiến hành phân tích khả năng kháng oxy hóa và thành phần acid béo của dịch trích thu được từ quá trình trích ly với các điều kiện khảo sát trên

Sau thời gian nghiên cứu và tìm hiểu thí nghiệm thu được kết quả như sau: kích thước nguyên liệu thích hợp cho trích ly là 0,25 mm, nồng độ enzyme là 1,5% với nhiệt độ và thời gian ủ enzyme P-glucanase là 55 - 600C trong 4h, Viscozyme là 45 - 500C trong 8h

Đối với kết quả phân tích thành phần aicd béo thì hàm lượng các acid béo no cao hơn hàm lượng acid béo không no, tuy nhiên tỷ lệ các acid béo không no quan trong (Omega 3, 6,

9, tiền DHA) thì chiếm tỷ lệ tương đối cao Có nhiều yếu tố thể gây ảnh hưởng đến kết quả (nguyên liệu, quy trình, nhiệt độ, ánh sáng, oxy, phương pháp bảo quản, ) do có nhiều hạn chế trong quá trình thực hiện nên còn nhiều thiếu sót, để hoàn thiện đề tài kiến nghị cần có thêm các nghiên cứu khác

MỤC LỤC Trang

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI L IỆ U 3

1.1 Tổng Quan Về Rong N â u 3

1.1.1 Phân loại thực v ậ t 3

1.1.2 Phân bố 3

1.1.3 Đặc điểm thực v ật 4

1.1.3.1 Hình th á i 4

1.1.3.2 Cấu t ạ o 5

1.1.4 Thành phần hóa học 9

1.1.4.1 Lục lạp và sắc tố 10

1.1.4.2 Glucid 11

1.1.4.3 P rotein 13

1.1.4.4 Lipid 13

1.1.4.5 Chất khoáng 16

1.1.5 Tình hình nuôi trồng, khai thác và sử dụng ở Thế Giới và Việt Nam 17

1.2 Tổng quan về các chất kháng oxy hóa trong rong n âu 20

1.2.1 Tocopherol 20

1.2.2 Carotenoid: 21

1.2.3 Các hợp chất polyphenol: 22

1.3 Tổng quan về phương pháp trích ly kết hợp enzyme 23

1.3.1 Cở sở lý thuyết của phương pháp trích ly 23

1.3.2 Cơ chế tác động của enzyme 23

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly (có hỗ trợ của enzyme) 24

1.3.3.1 Nguyên liệ u 24

1.3.3.2 Tỷ lệ dung môi và nguyên liệu 24

1.3.3.3 Nhiệt độ trích ly 24

1.3.3.4 Thời gian trích l y 25

1.3.3.5 Chủng loại enzym e 25

1.3.3.6 Loại dung m ôi 25

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.1 Đối tượng nghiên cứu 26

2.1.1 Rong n â u 26

2.1.2 Viscozyme 26

2.1.3 Enzyme P- glucanase 26

2.2 Phương pháp nghiên cứu 26

2.2.1 Phương pháp 26

2.2.2 Hóa chất và dụng c ụ 27

2.3 Bố trí thí n g h iệ m 27

2.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến tỷ lệ thu hồi của quá trình trích ly 27

2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến quá trình trích ly 28

2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ủ enzyme 28

2.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát thời gian ủ enzyme 29

2.3.5 Thí nghiệm 4: Phân tích thành phần acid béo có trong dịch trích lipid 30

2.3.6 Thí nghiệm 5: Kiểm tra khả năng kháng oxy hóa từ dịch trích lipid thô 30

2.4 Quy trình đề xuất trích ly lipid và phân tích các chất kháng oxy hóa trong dịch trích lipid thô của rong nâu 31

2.4.1 Quy trình trích ly lipid từ rong nâu 31

2.4.2 Phân tích khả năng kháng oxy hóa và thành phần acid béo trong dịch trích lipid thô của rong nâu 33

CHƯƠNG 3: KẾT QỦA VÀ BIỆN LU Ậ N 34

3.1 Khảo sát ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến tỷ lệ thu hồi của dịch trích 34

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 37

3.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ủ enzyme đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 41

3.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 44

3.5 Khả năng kháng oxi hóa từ dịch trích lipid thô của rong nâu theo cơ chế bắt gốc tự do DPPH 47

3.6 Phân tích thành phần acid béo có trong dịch trích lipid 48

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

TÀI LIỆU THAM K HẢ O 51

D A N H M Ụ C H ÌN H

Hình 1.1: Hình thái rong m ơ 5

Hình 1.2: Các cơ quan b á m 5

Hình 1.3: Các kiểu nhánh chính của rong biển 6

Hình 1.4: Các kiểu lá của rong mơ 6

Hình 1.5: Các kiểu phao của rong m ơ 7

Hình 1.6: Các kiểu đế của rong m ơ 7

Hình 1.7: Cấu tạo hình thái S.polycystum 8

Hình 1.8: Cấu tạo hình thái crassifolium 9

Hình 1.9: Cấu trúc của acid alginic 12

Hình 1.10: Công thức cấu tạo fucoxanthin 16

Hình 7.11: Biểu đồ sản lượng khai thác rong nâu toàn cầu (thống kê của FAO) 18

Hình 1.12: Biểu đồ sản lượng nuôi trồng rong nâu trên toàn cầu (thống kê của FAO) 18

Hình 1.13: UCP1 biểu hiện ở WAT trong bụn g 22

Hình 2.1: Quy trình dự kiến trích ly lipid thô từ rong nâu 31

Hình 2.2: Sơ đồ phân tích dịch trích lipid thô của rong nâu 33

Hình 3.1: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của kích thước rong đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 36

Hình 3.2: Biểu đồ biểu diễn sự ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 40 Hình 8: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ ủ enzyme đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 43

Hình 3.4: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 46

DANH MỤC BẢNG TrangBảng 1.1: Diện tích rong nâu theo vùng biển các tỉnh 4Bảng 1.2: Thành phần hóa học của rong n â u 9Bảng 1.3: Thành phần hóa học của một số loại rong b iể n 10Bảng 1.4: Thành phần acid béo chính của lipid trong rong nâu (Glycolipids, Phospholipid, vàcác triacylglycerol) 14Bảng 1.5: Hàm lượng lipid thu được từ một số loài rong nâu 15Bảng 2.1: Tóm tắt khảo sát sự ảnh hưởng của kích thước đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 28Bảng 2.2: Tóm tắt khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 28Bảng 2.3: Tóm tắt khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 29Bảng 2.4: Tóm tắt khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ủ đến tỷ lệ thu hồi dịch tríc h 30Bảng 3.1: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của kích thước đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 34Bảng 3.2: Kết quả xử lý ANOVA và LSD khảo sát sự ảnh hưởng của kích thước rong đến tỷ

lệ thu hồi dịch trích có hỗ trợ của enzyme p - glucanase 34Bảng 3.3: Kết quả xử lý ANOVA và LSD khảo sát sự ảnh hưởng của kích thước rong đến tỷ

lệ thu hồi dịch trích có hỗ trợ của Viscozyme 35Bảng 3.4: Kết quả sự ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến tỷ lệ thu hồi dịch tríc h 35Bảng 3.5: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng nồng độ enzyme đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 38Bảng 3.6: Kết quả xử lý ANOVA và LSD đối với khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme P-

glucanase đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 38Bảng 3.7: Kết quả xử lý ANOVA và LSD đối với khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme

Viscozyme đến tỷ lệ thu hồi dịch tríc h 39Bảng 3.8: Kết quả sự ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến tỷ lệ thu hồi dịch tríc h 39Bảng 3.9: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng nhiệt độ ủ enzyme đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 41Bảng 3.10: Kết quả xử lý ANOVA và LSD khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ủ enzyme p -

glucanase đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 41Bảng 3.11: Kết quả xử lý ANOVA và LSD đối với khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ủ

Viscozyme đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 42Bảng 3.12: Kết quả sự ảnh hưởng của nhiệt độ ủ enzyme đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 42Bảng 3.13: Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ủ đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 44Bảng 3.14: Kết quả xử lý ANOVA và LSD khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme P-

glucanase đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 44

Bảng 3.15: Kết quả xử lý ANOVA và LSD đối với khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ

Viscozyme đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 45

Bảng 3.16: Kết quả ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme đến tỷ lệ thu hồi dịch trích 46

Bảng 3.17: Kết quả phân tích khả năng kháng oxy hóa bằng phương pháp DPPH 47

Bảng 3.18: Kết quả phân tích thành phần acid béo bằng phương pháp sắc ký k h í 48

LỜI MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Xã hội ngày càng phát triển, đời sống con người được nâng cao Con người không chỉ quan tâm đến vấn đề ăn mặc, ở đơn giản như trước đây mà còn có những yêu cầu cao hơn Khi đời sống được nâng cao, con người ngày càng quan tâm hơn đến sức khỏe của mình Do

đó, những thực phẩm, vật dụng có thể gây hại cho sức khỏe dần bị loại bỏ và được thay thế bằng các sản phẩm được sản xuất từ các thành phần chiết xuất từ thiên nhiên Nhu cầu của con người là một trong những yếu tố quan trọng thúc đẩy xã hội phát triển và cũng là động lực thúc đẩy các nhà khoa học, nhà sản xuất tìm tòi, sáng tạo ra nhiều sản phẩm mới

Với sự phát triển của khoa học, con người đã biết cách chiết xuất ra nhiều hợp chất có nguồn gốc tự nhiên có lợi cho sức khỏe con người và ứng dụng chúng vào các ngành công nghiệp trong đời sống thông qua nhiều ngành công nghiệp như: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt may, xây dựng Trong đó, việc ứng dụng các thành tựu khoa học vào ngành công nghiệp thực phẩm đóng vai trò quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người Hiện nay, có rất nhiều hợp chất được chiết xuất từ thiên nhiên đã được ứng dụng rộng rãi vào đời sống Những chất được trích ly đó thường là hợp chất có khả năng kháng oxy hóa như hợp chất polyphenol (phlorotannin), carotenoid, flavonoid, các thành phần này được sử dụng trong thực phẩm như một loại thực phẩm chức năng phòng ngừa bệnh

Việt Nam có hệ động vật, thực vật vô 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 với bờ biển dài 3200km bao bọc hết phía đông 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 Rong biển là loại thực vật biển phong phú, quý giá được dùng làm nguyên liệu chế biến thành các sản phẩm có giá trị trong công nghiệp và thực phẩm Từ lâu rong biển đã được coi là đối tượng nghiên cứu của nhiều nước trên thế giới Ở nước ta trữ lượng rong biển rất lớn, là nguồn tài nguyên chiếm vị trí quan trọng trong lĩnh vực kinh tế biển Việt Nam Ngành rong biển có nhiều loài, một trong những loài có nhiều tính năng ưu việt được các nhà nghiên cứu quan tâm tới là ngành rong Nâu, điển hình là rong Mơ Gần đây, ngành nuôi trồng và chế biến rong biển nổi lên như một ngành công nghiệp mới mang lại một

số thành tựu nhất định Nhiều công trình nghiên cứu về giá trị dinh dưỡng cũng như dược học

từ rong biển đã được công bố và ứng dụng rộng rãi trên toàn cầu Người ta phát hiện ra nhiều

(phlorotannin, fucoxanthin ), các acid béo, Ngày nay, nhiều công dụng khác của rong biển đang được các nhà nghiên cứu tiếp tục khám phá Xuất phát từ 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, tách chiết ra các thành phần hoặc hỗn hợp các thành phần khác nhau có hoạt tính sinh học để gia tăng giá trị rong biển Việt Nam Để góp phần vào xu thế đó, tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu quá trình xử lý enzyme để nâng cao hiệu suất trích ly và phân tích khả năng kháng oxy hóa của dịch trích lipid từ rong biển nâu” Đề tài gồm các nội dung:

1 Tìm hiểu một số thành phần hóa học chủ yếu của nguyên liệu rong Nâu

2 Khảo sát điều kiện xử lý enzyme ản hưởng đến quá trình trích ly lipid

3 Phân tích khả năng kháng oxy hóa và thành phần acid béo của lipid thô thu được

2 M ục tiêu nghiên cứu

- Khảo sát ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu sau quá trình xay đến hiệu suấttrích ly

- Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hiệu suất trích ly

- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ủ đến hiệu suất trích ly

- Phân tích thành phần acid béo có trong dịch trích lipid

- Phân tích khả năng kháng oxy hóa của dịch trích trong các khảo sát trên

3 Giới h ạn của đề tài:

Bước đầu tiếp cận với nghiên cứu, trong điều kiện:

- Kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm chưa có

- Điều kiện cơ sở vật chất, kinh phí còn thiếu thốn, thiết bị thô sơ

- Thời gian nghiên cứu ngắn nên không thể khảo sát nhiều loại rong khác nhau hay khảo sát nhiều yếu tố ảnh hưởng khác

- Không thể thực hiện nhiều phương pháp trích ly khác nhau để so sánh

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng Q uan Về Rong N âu

> 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 P hân bố

- Rong nâu sống bám vào các vật thể khác nhờ đĩa bám, do đó rong nâu thường sống

ở các vùng biển đá hoặc nơi có các vật bám khác như chân đập, cầu cảng, san hô Rong nâu tại các vùng ôn đới, hàn đới có kích thước cá thể lớn, số lượng cá thể nhiều, số loài ít Còn ở vùng nhiệt đới, á nhiệt đới, rong nâu có kích thước cá thể nhỏ, số lượng loài phong phú Nguồn lợi rong nâu chủ yếu tập trung ở các nước châu Âu và Bắc Mỹ Ở châu Á, rong nâu phân bố dọc theo ven biển các nước Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Ãn Độ, khu vực Đông Nam Á [6]

- Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới, có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho rong biển phát triển Theo thống kê, nước ta có khoảng 794 loài rong biển, phân bố ở vùng biển phía bắc

310 loài, miền Nam 484 loài, 156 loài tìm thấy ở cả hai miền

- Rong phát triển trên vùng bãi triều nền cứng Các nguồn dự trữ lớn nhất của

Sargassum tập trung ở phía Bắc ở vịnh Bắc bộ, ở miền Trung và ven bờ biển phía Nam Việt Nam ở vịnh Thái Lan Mùa sinh trưởng đối với hầu hết các loài Sargassum kéo dài từ tháng

11 đến tháng 6 Chúng mọc trên nền đáy cứng là các đá tảng, sinh trưởng trong vực nước có nhiệt độ và độ mặn tương đối cao (nhiệt độ: 29,3 ± 2,23°C và độ mặn 25^ 34,5%o), độ bao phủ

456,1 ± 64,2 g khô/m2 Sự tương quan giữa chiều dài với trọng lượng các thể của các loài rong

Mơ có giá trị trung bình là 0,7 và giữa chiều dài với sinh lượng là 0,78 Rong Mơ phân bố phổ biến từ 0 m hải đồ cho đến chiều sâu 15 m nước, mùa vụ khai thác rong Mơ được phân làm ba thời điểm theo ba vùng: Vùng bãi rong cạn, sâu và cạn ngầm

- Rong mơ 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,

Quãng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận, Vũng Tàu, Kiên

Giang và các đảo: Lý Sơn, Phú Quý, Phú Qu ốc, quần đảo Trường Sa Ở các tỉnh phía Bắc

rong mơ có ở các tỉnh: Quảng Ninh, Hải Phòng và một số đảo như Cô Tô, Cát B à,

Bảng 1.1: Diện tích rong nâu theo vùng biển các tỉnh [25]

Các địa danh Diện tích (m2) N ăng su ất (kg/m2) M ùa vụ (tháng)

1.1.3 Đặc điểm thự c v ật [1,4,5]

1.1.3.1 H ình thái

- Rong dài ngắn tùy loài và tùy thuộc vào điều kiện môi trường, thường gặp rong dài

từ vài chục cm đến vài ba mét hay hơn Chúng bám vào vật bám nhờ đĩa bám hay hệ thống rễ

bò phân nhánh Đĩa bám thư ờng 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 trụ,

sần sùi Đỉnh của trục chính sẽ phân ra làm 2 đến 5 nhánh chính, hai bên 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 tùy vào các chi, loài và trong cùng một loài kích thước này cũng thay đổi tùy vào

điều kiện sống, tùy nơi phân bố

- Trên các nhánh có các cơ quan dinh dưỡng gần giống như lá và các túi chứa đầy

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 luôn giữ vị trí thẳng đứng trong môi trường biển Nếu nước cạn

rong khá dài thì phần trên của rong nằm trên mặt nước

I Đế

- Nhánh thụ

- "* '*f Phao

LáNhánh bên

Nhánh chínhTrục chính , Đĩa bám

H ình 9.1: Hình thái rong mơ.

1.2c: Đĩa bám hình nón dày 1.2d: Đĩa bám dạng đĩa

b T rục chính

- Mỗi rong chỉ có một trục chính, thường có hình trụ, sần sùi Cây mầm mọc ra trục

chính, trục chính phát triển đến chiều dài nhất định khác nhau tùy mỗi loài, sau đó sẽ ngừng

tăng trưởng và phân ra các nhánh chính Đây là cơ chế đặc biệt cho các loài của họ

Sargassaceae.

c Các nh án h chính và n h án h bên

- Các nhánh chính quyết định chiều dài của rong Số lượng các nhánh chính của một

cây rong thay đổi tùy loài Các nhánh bên mọc chung quanh các nhánh chính theo cách xoay

tròn hay mọc hai bên trong một mặt phẳng, thường mọc hướng lên trên nhưng cũng có loài

mọc cong xuống (Sargassnm serrci-tifolium, Sarsassnm tortile y

H ình 1.12: Các kiểu lá của rong mơ.

1.4a: Lá phân nhánh hình lông chim 1.4b: Lá xẻ sâu

1.4c: Mép lá có răng cưa nhọn, xẻ sâu 1.4d: Mép lá có chia đôi hay mâm nhỏ

e Phao

- Sự hiện diện của phao hay túi khí là một tính chất rất đặc sắc của họ Sargassaceae

Hệ thống phao giữ cho rong nổi lơ lửng trong môi trường biển Hình dạng, vị trí, cấu tạo phao

có khác nhau và đều có quan hệ mật thiết với lá

H ình 1.13: Các kiểu phao của rong mơ

- Số lượng, hình dạng, kích thước của phao cũng thay đổi theo tùy loài Có loài phao

rất nhiều, làm thành chùm như chùm nho ở Sargassum polycystum nhưng cũng có loài phao

rất ít như Sargassum swartzii, Sargassum crassifolium Đa số chúng có hình cầu, hình xoan,

một số ít có hình thoi kéo dài (Sargassum herklotsii).

f Đế

- Khi rong trưởng thành mọc ra các nhánh hình trụ ngắn, trên đó có mang các chùm

đế Đế đực thường có dạng hình trụ hay hình bắp, có u, đôi khi có gai Đế cái thường ngắn

hơn đế đực, hẹp hoặc có hình 3 cạnh và có gai nhất là ở phần chót đế

Hình1 14: Các kiểu đế của rong mơ

1.6a: Đế mọc xung quanh một trục

1.6b: Đế mọc cô đơn ở nách lá

1.6c: Các chùm đế dày với phao lá

1.6d: Đế phân nhánh nhiều, dẹp hay ba cạnh

❖ Đặc điểm một số loại thuộc rong nâu [12,13,15]

Sargassum polycystum (rong mơ): Thân chính với phân nhánh phát triển tươi tốt trong

bùn Đế đực dạng trụ tròn, chia nhánh hoặc không, dài 14 mm, đường kính 1 mm Đế cái dẹp hoặc có dạng tam lăng, dài 4 mm, đường kính 1 mm, chia nhánh Cấu tạo trong đế đực gồm các ổ sinh sản hình tứ diện, bên trong chứa các giao tử phòng đực sinh giao tử đực Đế cái gồm các ổ sinh sản, mỗi ổ chỉ chứa một noãn bào hình cầu Quá trình phát triển của

S.polycystum có liên quan chặt chẽ vào vị trí phân bố của nó trên vùng triều.

Bảng 1.3: Thành phần hóa học của một số loại rong biển [27]

Ascophyllum nodosum

Lam inaria digitata

Alaria esculenta

Palmaria palm ata

Porphyra yezoensis

- Lục lạp được bao bọc bởi bốn lớp màng trong đó gồm hai lớp màng của lục lạp và hai lớp màng lưới nội sinh chất lục lạp Mạng lưới nội sinh chất lục lạp nối với màng nhân Giữa màng nhân và hai lớp màng của lục lạp có periplastidal Periplastidal gồm hệ thống các

vi ống liên kết với nhau ở khoảng hẹp giữa màng nhân và hai lớp màng của lục lạp

- Phía trong lục lạp, ba thylacoid thường xếp chồng lên nhau tạo thành các tấm lamella Lục lạp của tảo nâu có các lamella ngoại vi chạy sát màng lục lạp, bao bọc các lamella khác ở phía trong Đặc điểm cấu tạo lục lạp của tảo nâu cũng là m ột trong những đặc điểm quan trọng để xếp tảo nâu vào cùng một ngành với tảo silic, tảo vàng, tảo vàng ánh và các lớp khác vào cùng một ngành Cấu trúc lục lạp của tảo nâu giống với cấu trúc điển hình

của ngành Heterokontophyta ADN của lục lạp có dạng vòng.[10]

b Sắc tố

- Sắc tố trong rong nâu là diệp lục tố (chlorophyll), 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 đậm - vàng lục Nhìn chung sắc tố của rong mơ là khá bền

- Sắc tố quang hợp của tảo nâu hòa tan trong lục lạp không tập trung thành các phycobilisome trên bề mặt của thylacoid như ở tảo đỏ hay tảo lam Sắc tố quang hợp là chlorophyll a, chlorophyll c, không có chlorophyll b Sắc tố quang hợp phụ là fucoxanthin và các sắc tố xanthophyll cùng có hiện diện ở tảo nâu như: violaxanthin, antheraxanthin, neoxanthin, diadinoxanthin, diatoxanthin Bên cạnh đó còn có p_carotene Ở tảo nâu các sắc

tố quang hợp phụ đặc biệt là fucoxanthin có màu sắc lấn át sắc tố quang hợp nên tảo có màu

nâu Ở Chrysophyceae và Bacillariophyceae cũng có màu nâu do s ắc tố fucoxanthin.[10]

1.1.4.2 Glucid:

- Monosacharide: quan trọng nhất trong rong là đường Mannitol, được Stenhouds phát hiện năm 1884 và được Kylin (1913) chứng minh thêm Mannitol có công thức tổng quát: HOCH2 - (CHOH) 4 - CH2OH

+ Mannitol tan được trong alcol, dễ tan trong nước có vị ngọt Hàm lượng từ 14 - 25% trọng lượng rong khô tùy thuộc vào hoàn cảnh địa lý nơi sinh sống

+ Hàm lượng Mannitol biến động theo thời gian sinh trưởng trong năm của rong khá

rõ rệt, tăng dần từ tháng 1, tập trung cao vào mùa hè (tháng 4) rồi sau đó giảm đi Theo Kylin (1993) và Vedrinski (1938) cho thấy hàm lượng Mannitol đạt 25% về mùa hè rồi bị phân hủy dần trong các tháng mùa đông chỉ còn 4 - 6%

+ Rong bảo quản không tốt, độ ẩm cao làm cho Mannitol bị phá hủy

+ Công dụng của Mannitol: dùng trong y học chữa bệnh cho người già yếu, trong quốc phòng dùng điều chế thuốc nổ theo tỷ lệ hỗn hợp Mannitol với Hydrogen và Nitơ Ngoài

ra Mannitol còn dùng điều chế thuốc sát trùng (Mannitol với kim loại có tác dụng diệt trùng cao).[10]

- Polysacaride:

+ Alginic: Là một polysacaride tập chung ở giữa vách tế bào, là thành phần chủ yếu tạo thành tầng bên ngoài của màng tế bào rong Alginic và các muối của chúng có nhiều công dụng trong ngành công nhiệp, y học, nông học và thực phẩm Hàm lượng alginic của loài

S.mcclurei khoảng 29,98 - 39,30% so với trọng lượng khô và đạt cao nhất vào tháng 4.

s Alginic là một polysaccharide tập trung ở giữa vách tế bào, là thành phần chủ

yếu tạo thành tầng bên ngoài của màng tế bào Alginic và các muối của nó có nhiều công dụng trong ngành công nghiệp, y học, nông học và thực phẩm.[7,10]

s Hàm lượng alginic trong các loại rong nâu khoảng 2 - 4% so với rong tươi và

13 - 15% so với rong khô Hàm lượng này phụ thuộc vào loài rong và vị trí địa lý môi trường

mà rong sinh sống Hàm lượng alginic trong rong nâu ở các tỉnh miền trung Việt Nam thường cao nhất vào tháng 4 trong năm.[7,10]

<KăC«) a t»-4>l o('c«) «(!-«>, v ifr,) IK1-4), M(*cễ) PU-*), o(‘c 4)'

H ình 1.9: Cấu trúc của acid alginic

s Hàm lượng alginic có ở các loài rong ở biển miền Trung Việt Nam là khá cao,

dao động từ 12,3 - 35,9% so với trọng lượng rong khô tuyệt đối tùy thuộc vào loài và vùng địa lý mà rong sinh sống.[10]

+ Fucxinic: Có tính chất gần giống với acid alginic Acid fucxinic tác dụng với acid sunfuric tạo hợp chất màu phụ thuộc vào nồng độ acid sunfuric Có tính chất gần giống với alginic Acid fucxinic tác dụng với acid sunfuric tạo hợp có chất màu phụ thuộc vào nồng độ acid sunfuric, nhờ tính chất này mà fucxinic được ứng dụng vào sản xuất sợi tơ màu, phim ảnh màu.[10]

+ Fucoidan: là một polysaccharide với bộ khung chính được tạo bởi a-L-fucose sulfat (chiếm hơn 90%) và một lượng nhỏ các đường đơn khác như: D-manose, D-galactose, D-xylose, L-rhamnonse, D-glucose và acid D-uronic Là muối giữa acid fucoidinic với các kim loại hóa trị khác nhau như Ca, Cu, Zn Fucoidan có tính chất gần giống với acid alginic, nhưng hàm lượng thấp hơn Những nghiên cứu gần đây cho thấy fucoidan thể hiện nhiều hoạt tính sinh học đặc biệt như chống đông tụ, chống viêm nhiễm và điều tiết miễn dịch, ức chế sự phát triển u bướu và ung thư, kháng virút kể cả virút HIV.[7]

+ Laminarin: Là tinh bột của rong Laminarin thường ở dạng bột không màu, không mùi có hai loại: tan trong nước và không tan trong nước Laminaran là một glucose polysaccharide chỉ có trong rong nâu Laminaran được biết đến như là những chất kháng ung thư, chất bảo vệ phóng xạ và chống đông tụ máu [7]

+ Cellulose: Là thành phần tạo nên vỏ cây rong Là thành phần tạo nên vỏ cây rong.Hàm lượng cellulose trong rong nâu nhiều hơn rong đỏ

Công dụng: dùng cho công nghiệp giấy, trong công nghiệp xây dựng (l2 phụ gia kết cấu xi măng) [ 10]

1.1.4.3 P rotein

- Protein của rong nâu không cao lắm nhưng khá hoàn hảo Do vậy rong nâu có thể

sử dụng làm thực phẩm Protein của rong nâu thường ở dạng kết hợp với Iod tạo Iod hữu cơ như: Monoiodinzodizin, Diodinzodizin Iod có giá trị trong y học, do vậy rong nâu còn được dùng làm thuốc phòng chống và chữa bệnh bướu cổ

- Hàm lượng các acid amin cũng đáng kể và có giá trị cao trong protein của rongbiển

- Hàm lượng protein rong nâu vùng biển Nha Trang dao động từ 8,05 -21,11% so với trọng lượng rong khô và hàm lượng cũng phụ thuộc vào loài, giai đoạn phát triển và đặc biệt là điều kiện sống [10]

1.1.4.4 Lipid

- Lipid chiếm 1 - 10%, trong đó có chứa các thành phần phụ như glycolipids (giàu omega- 3 và omega- 6), carotenoid (đặc biệt là fucoxanthin), phospholipid, và tocopherol [19]

Bảng 1.4: Thành phần acid béo chính của lipid trong rong nâu (Glycolipids, Phospholipid, và

Uganomoku (n=17)

Kitahiwahig

e (n=10)

Matsumo (n=8)

-n-3

Bảng 1.5: Hàm lượng lipid thu được từ một số loài rong nâu [23]

Loài (tên khoa học)

Tên địa phương (Nhật)

Lipid tổng (mg/g khối lượng khô)

H àm lượng lipid tổng tối đ a (mg/g khối lượng khô)

Sargassum thunbergii Umitoranoo 31,8 ± 13,1 50,0

Cystoseira hakodatensis Uganomoku 42,9 ± 6,2 59,1

Sargassum confusum Fujisujimoku 47,4 ± 12,8 66,2

Silvetia babingtonii Ezoishige 39,1 ± 11,8 55,0

Melanosiphon intestinale Kitaiwahige 34,9 ± 17,1 55,0

- Lipid trong rong nâu chứa tới 6 - 15% hàm lượng arachidonic acid

- Arachidonic acid (20:4n-6) cũng rất cần thiết đối với sức khỏe con người

- Gần đây, có sự quan tâm đặc biệt về tầm quan trọng của acid arachidonic lên các chức năng của não bộ

- Ngoài ra, các chất béo là nguồn tốt đối với chức năng của các hợp chất hóa học như carotenoids và polyphenol

b Fucoxanthin

- Fucoxanthin chứa liên kết allenic,

chứa nhóm epoxy, keto, và hai nhóm hydroxyl

- Fucoxanthin cụ thể là carotenoid chỉ

tìm thây trong rong biên màu nâu và vi tảo H ình 1.10: Công thức cấu tạo fucoxanthin Fucoxanthin chứa dồi dào các carotenoid, được thống kê là trên10% trong tổng số sản lượng thu được tự nhiên của carotenoids

- Thuộc tính sinh lý của fucoxanthin, theo nghiên cứu thì fucoxanthin có tác dụng phòng chống béo phì và đáy tháo đường Ngoài ra, còn là chất chuyển đổi omega-3 thành DHA.[18,19]

- Đối với fucosterol và tocopherols của chất béo được biết đến do một số hoạt động sinh học bao gồm: ức chế hấp thu cholesterol và hoạt động chống oxy hóa

c Phospholipid

- Phospholipid đóng vai trò là ch ất hoạt động bề mặt trong trao đổi chất, chuyển hóa chất béo trong quá trình thẩm thấu qua màng tế bào, vừa là chất chống oxy hóa vừa là chất hỗ trợ sự oxy hóa dầu tùy thuộc vào hàm lượng phospholipid và kim loại xúc tác

- Cơ chế chống oxy hóa của phosphplipid vẫn chưa được giải thích cụ thể nhưng những nhóm phân cực đóng một vai trò quan trọng, đặc biệt là các phospholipid chứa Nitơ như phosphatidylcholine và phosphatidyethanolamine có hiệu quả chống oxy hóa dưới mọi điều kiện

- Phospholipid làm giảm sự oxy hóa bằng cách cô lập kim loại, chỉ thể hiện tính oxy hóa khi có sự hiện diện của sắt bằng cách cô lập sắt

1.1.4.5 C h ất khoáng

- Rong nâu có khả năng tích lũy hàng lo ạt các nguyên tố với hệ số tập trung cao, nồng độ của các nguyên tố này trong tro của chúng có thể gấp hàng vạn lần so với nước biển

Có 23 nguyên tố là Al, Si, Mg, Ca, Sr, Ba, Fe, V, Mor, Ti, Co, Ni, Cr, Sn, As, Bi, Cu, Pb, Zn,

Ga, Be, Na và K Đặc biệt, rong mơ chứa một lượng khá lớn nguyên tố Strontium (Sr), cao hơn khoảng 100 lần hàm lượng trong nước biển Vì Sr là thành phần của chất thải phóng xạ nên tính chất này của rong mơ góp phần làm sạch chất thải phóng xạ trong nước biển Người

ta còn phát hiện chất Natri alginate chiết từ rong mơ có thể chữa được bệnh nhiễm phóng xạ

vì chất này uống vào sẽ hấp thu Sr phóng xạ đã bị nhiễm trong cơ thể rồi thải ra ngoài

- Hàm lượng Iod trong một số loài rong nâu dao động 0,05 - 0,16 % so với rong khô tuyệt đối Sự biến đổi hàm lượng Iod khá rõ rệt, thường vào mùa đông rong nâu có hàm lượng Iod cao hơn mùa hè [10]

1.1.5 Tình hình nuôi trồng, khai thác v à sử dụng ở Thế Giới và Việt Nam

a Ở Thế Giới

- Rong biển đã được sử dụng từ rất sớm, khoảng 2700 năm trước công nguyên ở Trung Quốc 600 năm trước công nguyên, rong biển đã được chế biến thành một món ăn quý dành cho vua chúa Thuốc “trường sinh bất tử” được Tần Thuỷ Hoàng vị hoàng đế đầu tiên của Trung Hoa sử dụng vào năm 200 trước công nguyên, nhưng mãi hơn 2000 năm sau khoa học hiện đại mới chứng minh được đó chính là thành phần của rong nâu Trong mười năm gần đây, chính quyền Trung Quốc đã chi phí đến 12 triệu USD để phát triển một loại thuốc trị AIDS từ rong nâu với tên thương phẩm là Fucoidan Glycocalyx (FGC) Loại thuốc tự nhiên này có khả năng diệt virút HIV, tăng cường hệ miễn dịch Ngày 01 tháng 01 năm 2003 loại thuốc này đã được chính phủ Trung Quốc cấp phép sản xuất và đưa vào sử dụng

- Tại Nhật Bản rong nâu đã được sử dụng làm thức ăn từ thế kỷ thứ V [22], 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, [21] và trở thành thực phẩm hỗ trợ điều trị bệnh nan y ngay cả ung thư

- Theo số liệu công bố hằng năm của tổ chức FAO [25], rong biển ngày càng được

ưa chuộng sử dụng nhiều hơn trên thế giới và trong vòng 30 năm trở lại đây sản lượng rong biển đã tăng lên 4 lần đạt gần 10 triệu tấn tươi/năm, trong đó chỉ khoảng 10% là nhờ khai thác

tự nhiên, còn lại hơn 90% là nhờ canh tác Các sản phẩm polysaccharide công nghiệp chính từ rong biển là Agar, Agarose, Carrageenan và Alginate Chúng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm để làm chất phụ gia thức ăn, thực phẩm chức năng, đồ uống, sản xuất bia, chế biến thịt, cá hộp, sản xuất sữa và bánh kẹo, trong mỹ phẩm, nha khoa và y dược, trong các ngành công nghiệp, dệt may, công nghệ sinh học, v v

H ình 15.11: Biểu đồ sản lượng khai thác rong nâu toàn cầu (thống kê của FAO).

H ình 1.12: Biểu đồ sản lượng nuôi trồng rong nâu trên toàn cầu (thống kê của FAO).

- Các polysaccharide từ rong nâu được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, công nghệ sinh học và y học Ngoài ra trong công nghiệp chế biến phức hợp rong biển

ta cũng có thể thu nhận các thành phần có giá trị khác như: fucoidan, laminaran và những chất

chuyển hóa phân tử thấp như mannitol, các acid amin tự do, polyphenol, các hợp chất chứa

- Nguồn lợi rong biển trên thế giới rất lớn, song sản lượng rong được khai thác và sử dụng hàng năm không đều (theo tài liệu của FAO về sản lượng rong biển hàng năm trên thế giới: 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% Theo FAO ước tính mỗi năm trên thế giới rong Nâu được khai thác dọc bờ Đại Tây Dương kể cả biển Đen và Địa Trung Hải 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

- Việc chọn loại rong nào làm nguyên liệu chính để sản xuất các loại keo rong phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau Một trong các yếu tố quan trọng nhất là tính chất ổn định

và nguồn nguyên liệu, hay nói một cách khác là phụ thuộc vào khả năng phát triển của loài rong đó trong điều kiện tự nhiên của mỗi nước cũng như chất lượng keo rong được chiết rút từ loài rong đó

b Ở Việt Nam

- Ở nước ta có khoảng 794 loài rong biển phân bố ở miền Bắc 310 loài, miền Nam

484 loài Trong đó có các đối tượng quan trọng là: Rong Câu, Rong Mơ, Rong Đông, Rong Mứt, Rong Bún

- Diện tích rong mơ ở vùng biển Quảng Nam Đà Nẵng khoảng 190.000m2, trữ lượng khoảng 800 tấn rong tươi Diện tích rong mơ của tỉnh Bình Định khoảng hơn 400.00m2, trữ lượng rong khoảng hơn 100 tấn/năm.Vùng biển Khánh Hòa là vùng có diện tích rong mơ mọc cao nhất khoảng 2.000.000m2, trữ lượng có thể khai thác được hàng năm khoảng 11.000 tấn rong tươi Sản lượng rong mơ trung bình của các tỉnh duyên hải miền Trung là 18.000 tấn rong tươi/vụ Trữ lượng rong thu hái tự nhiên của Việt Nam là 100 - 105 tấn khô/năm Trong các đối tượng trên thì rong mơ và rong câu được chú trọng khai thác để chiết xuất keo rong và làm thực phẩm, chữa bệnh, thức ăn gia súc Rong biển mọc tự nhiên rải khắp bờ biển các tỉnh Quảng Ninh đến Cà Mau, Hà Tiên nhưng nhiều nhất là từ Quảng Bình đến Khánh Hòa

- Mặc dù được thiên nhiên ưu đãi về biển nhưng sự đầu tư phát triển nuôi trồng, chế biến và khai thác rong biển vẫn còn hạn chế và chưa hiệu quả Sinh khối của rong nâu của nước ta là rất lớn và đa dạng, song thành phần, cấu trúc và tính chất của các chất chứa trong

đó lại chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ, ngay cả những đối tượng đã được quan tâm

nguồn cung cấp các hợp chất có phổ hoạt tính sinh học rộng Ngành công nghiệp sản xuất rong biển chưa phát triển, hiện nay nước ta mới chỉ có nhà máy cá hộp Hạ Long - Hải Phòng sản xuất với công suất nhỏ Năm 1985, bộ Thủy sản xuất khẩu được 150 tấn và năm 1986 xuất khẩu được 100 tấn rong khô cho Nhật Bản Nhu cầu alginat và agar ngày càng tăng, có nhiều

cơ sở công nghiệp phải mua alginat của Nhật với giá rất cao Trong thời gian tới nền công nghiệp càng phát triển nhu cầu về alginat và agar sẽ còn tăng cao gấp bội N ếu được đầu tư và định hướng phát triển đúng mức, công nghệ rong biển sẽ mang lại hiệu quả lớn cho nền kinh

tế nước nhà

- Các nhà khoa học Viện Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ N ha Trang đánh giá, Việt Nam có vùng biển rộng lớn, thuận tiện để trồng rong biển nhằm chiết xuất etanol Ước tính diện tích mặt nước có tiềm năng nuôi trồng và khai thác rong biển trong thời kỳ 2010 -

2015 là 900,000 ha với sản lượng 600 - 700 ngàn tấn khô/năm, trong đó nhóm rong Lục có tiềm năng lớn nhất về diện tích và sản lượng nuôi trồng

1.2 Tổng quan về các chất kháng oxy hóa trong rong nâu [9, 20]

- Chất chống oxy hóa là chất có khả năng ngăn ngừa, chống lại và loại bỏ tác dụng độc hại của các gốc tự do một cách trực tiếp hoặc gián tiếp

- Chất chống oxy hóa có thể trực tiếp phản ứng các gốc tự do như gốc alkyl lipid, gốc peroxy lipid, cô lập kim loại chuyển tiếp, vô hoạt các chất làm tăng độ nhạy quang học cho lipid, ức chế các enzyme xúc tác cho các quá trình sinh ra gốc tự do nhằm ngăn cản sự hình thành gốc tự do

- Chất chống oxy hóa có thể nhường điện tử cho gốc tự do, để khử các gốc tự do và chuyển chúng thành các chất không còn gốc tự do (dạng bền hơn, trung hòa điện tích)

- Các hợp chất chống oxy hóa có trong rong nâu như tocopherol, carotenoid, polyphenol, polysaccharide

1.2.1 Tocopherol

- Tocopherol là chất chống oxy hóa tan trong lipid Tocopherol cạnh tranh với các acid béo không bão hòa và với các gốc peroxy Các gốc peroxy phản ứng với tocopherol nhanh hơn nhiều so với lipid

- Tocopherol nhường điện tử cho gốc peroxy và hình thành nên hydroperoxide (ROOH) và gốc tocopheroxy Gốc tocopheroxy bền hơn gốc peroxy Vì thế, sự oxy hóa lipid giảm

- Ngoài ra, tocopherol còn làm giảm sự oxy hóa do ánh sáng theo cơ chế dập tắt 1O2,

- Tocopherol có 4 dạng đồng phân: a - tocopherol (vitamin E), p - tocopherol, Y - tocopherol, ô - tocopherol, trong đó, a - tocopherol là hợp chất thể hiện hoạt tính chống oxy hóa cao nhất.

1.2.2 C arotenoid:

- Carotenoids là nhóm chất màu hoàn tan trong chất béo, là nhóm hợp chất có công thức cấu tạo tương tự nhau và tác dụng bảo vệ cũng tương tự nhau Gồm có: Carotene, Xanthophylls, Capsanthin, Lycopene, Lutein, Fucoxanthin, Zeaxanthin Carotenoid nhạy cảm với O2 và ánh sáng Khi các tác nhân bị loại bỏ, Carotenoid trong thực phẩm rất bền, kể

cả ở nhiệt độ cao Tất cả carotenoid đều rất nhạy đối với acid và chất oxy hóa nhưng lại bền vững trong môi trường kiềm

- p - carotene có thể làm giảm sự oxy hóa lipid bằng cách lọc ánh sáng, dập tắt oxy đơn bội, vô hoạt chất nhạy ánh sáng và loại bỏ các gốc tự do

- Các carotenoid vô hoạt các chất nhạy ánh sáng bằng cách hấp thu năng lượng từ chúng Các carotenoid hoạt hóa này sẽ quay trở lại trạng thái cơ bản bằng cách phóng thích năng lượng của nó vào trong lipid Do carotenoid có điện thế khử cao (E0 = 1060mV) nên khó

có thể nhường điện tử cho alkyl (E0 = 600mV) hoặc gốc peroxy (E0 = 770 - 1440mV), tuy nhiên, có thể nhường điện tử cho gốc hydroxy (E0 = 2310mV) và hình thành gốc carotene Gốc carotene là một loại gốc bền Gốc carotene này có thể phản ứng với các gốc khác như peroxy để tạo thành sản phẩm không còn gốc tự do

Carotenoid + HO^ -> Carotene^ + H2O Carotene^ + ROO^ -> Car-OOR (carotene-peroxy)

> Fucoxanthin:

❖ C ơ chế chống béo phì của fucoxanthin

- Fucoxanthin là chất chuyển hóa chủ yếu trong mô mỡ tích tụ trong bụng Chống béo phì hiệu quả của fucoxanthin được dựa trên các tác động trực tiếp trên một số phân tử sinh học trong tế bào mỡ Trong số đó việc tách cặp protein1 (UCP1) là một phân tử sinh học quan trọng

- Cơ chế như sau: Fucoxathin sẽ tách cặp protein1 (UCP1) làm trung gian tiêu tán

năng lượng từ quá trình oxy hóa lipid, có nghĩa là sản sinh ra nhiệt Sinh nhiệt thích ứng này đóng một vai trò quan trọng trong vai trò cân bằng năng lượng, bằng cách phân năng lượng dư thừa dưới dạng nhiệt để chống lại sự gia tăng WAT trong bụng [16,18]

H ình 1.13: UCP1 biểu hiện ở WAT trong bụng.[16]

❖ Tác đông của fucoxanthin

- Fucoxanthin làm giảm lượng tế bào CD8+T xâm nhập vào mô mỡ và ngăn sự tiết

ra MCP-1

- Fucoxanthin còn làm giảm TLR4 (toll-like receptor4) trong mô mỡ Vì tế bào mỡ tương tác với tế bào đại thực bào thông qua TLR4 Đây chính là con đường tạo ra các nhân tố gây bệnh

- Ngoài ra, nó còn tác dụng ức chế sự xâm nhập của đại thực bào vào mô mỡ

- Các nghiên cứu đã tìm thấy: [14]

+ Hiệu quả của việc chống béo phì và chống bệnh tiểu đường đã được tăng rõ rệt khi kết hợp 2 chất fucoxanthin và Omega-3 HUFA

+ Ngoài ra, fucoxanthin còn là chất chuyển hóa Omega-3 HUFA (18:03n-3,

18:04n-3, 20:05n-3) thành DHA có nhiều trong rong biển nâu

- Theo nghiên cứu của Tsukui et al thì việc chuyển hóa Omega-3 HUFA thành DHA trong rong biển nâu tương tương với hàm lượng DHA của các loài cá mòi đáp ứng [24]

1.2.3 C ác hợp chất polyphenol: [9]

- Polyphenol là hợp chất chứa nhiều nhóm chức phenol trong cấu trúc phân tử, chúng có khả năng ngăn chặn các chuỗi phản ứng dây chuyền gây ra bởi các gốc tự do bằng cách phản ứng trực tiếp với gốc tự do đó tạo thành một gốc tự do mới bền hơn, ngăn chặn sự phân hủy hydroperoxide thành các gốc tự do, hoặc cũng có thể tạo phức với các ion kim loại

- Flavonoid là nhóm hợp chất polyphenol Chúng được đặc trưng bởi mạch carbon

một mạch 3 carbon Do bản chất là polyphenol, các flavonoid có tính chống oxy mạnh giúp cơ thể chống lại các tổn thương do gốc tự do một cách hữu hiệu flavonoid gồm: flavonol, isoflavone, flavonone, chalcone.

- Cơ chế chống oxy hóa của flavonoid: trung hòa các gốc tự do (các anion superoxide, gốc peroxy và gốc hydroxyl), triệt tiêu oxy đơn bội, tạo phức với các ion kim loại

do đó ngăn chặn sự peroxid hóa lipid, ức chế việc tạo ra gốc tự do bằng cách ức chế một số enzyme như xanthin, oxidase, cyclooxygenase, lipoxygenase

1.3 Tổng quan về phương pháp trích ly kết hợp enzyme

Trích ly kết hợp hỗ trợ enzyme là quá trình tách một hoặc một số chất tan trong nguyên liệu bằng dung môi dưới sự kết hợp của enzyme phân hủy vách tế bào thực vật, sẽ cải thiện hiệu suất trích ly

- Tách chiết dầu bằng enzyme được xem là một kỹ thuật mới trong công nghiệp khai thác dầu và chất béo do nó có nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống:

+ Hạn chế việc sử dụng dung môi, tiết kiệm chi phí đầu tư và năng lượng

+ Cho phép loại bỏ các độc tố và hợp chất phi dinh dưỡng trong nguyên liệu

1.3.1 C ở sở lý thuyết của phương pháp trích ly

- Độ hòa tan vào nhau của chất phụ thuộc vào hằng số điện môi, hai chất lỏng có hằng số điện môi càng gần nhau thì khả năng tan lẫn vào nhau càng lớn

- Hằng số điện môi lipid khoảng 3 đến 3,2 các dung môi hữu cơ có hằng số điện môi khoảng 2 đến 10, do đó có thể dùng các dung môi hữu cơ để hòa tan lipid chứa trong nguyên liệu, dưới tác dụng của enzyme phân hủy vách tế bào thực vật làm tăng khả năng thấm của vách tế bào Như vậy, phương pháp trích ly lipid kết hợp enzyme là phương pháp dùng enzyme phá hủy cấu trúc nguyên liệu, dùng dung môi hữu cơ để hòa tan lipid có trong nguyên liệu rắn ở điều kiện xác định Vì vậy, bản chất của quá trình trích ly là quá trình khuếch tán.1.3.2 C ơ chế tác động của enzyme [14]

- Lớp vách bao quanh tế bào: gồm có cellulose, hemicellulose, ligin, pectin, Trong phương pháp chiết xuất bằng dung môi, hạt được nghiền nhỏ làm vách tế bào bị đứt gãy, phơi bày các túi dầu bên trong tế bào để lipid dễ dàng khuếch tán vào dung môi, trong khi đó protein được giữ lại cùng với chất xơ và carbohydrat

- Trong phương pháp tách chiết dầu bằng enzyme, các enzyme như cellulase, hemicellulase hay pectinase nhằm phá vỡ cấu trúc của vách tế bào hoặc protease để thủy phân protein trên màng tế bào cũng như bên trong tế bào chất Ngoài ra, các protease thủy phân

1.3.3 C ác yếu tố ảnh hưởng đến q u á trìn h trích ly (có hỗ tr ợ của enzyme)[14].

1.3.3.1 Nguyên liệu

a M ức độ p h á vỡ cấu trú c nguyên liệu:

- Mức độ cơ học hay lý học của các mô ảnh hưởng ngược lại trên năng suất trích ly Đây là một nhân tố cơ bản đẩy nhanh và làm triệt để tiến trình trích ly bởi dung môi Với cấu trúc tế bào hoàn toàn bị phá vỡ, các phân tử có thể tiếp xúc hoàn toàn với dung môi (Kitrigin, 1976)

- Kích thước và hình dáng các hạt nguyên liệu ảnh hưởng nhiều đến vận tốc chuyển động của dung môi qua lớp nguyên liệu, quá trình thẩm thấu sẽ làm nhanh hay chậm quá trình trích ly, nếu kích thước và hình dáng thích hợp, sẽ có được vận tốc chuyển động tốt nhất của dung môi vào khe vách cũng như các hệ mao quản của nguyên liệu, kích thước các hạt bột trích ly dao động từ 0,5mm đến 10mm (tùy bản chất nguyên liệu), nếu kích cỡ quá mịn sẽ làm giảm khả năng thấm của lớp vật liệu rắn vào dung môi, do làm tắt ống mao dẫn dung môi không thể thấm qua

b Ả m độ của các ph ân tử:

- Ẩm độ cao sẽ làm chậm quá trình khuếch tán và gây ra sự dính bết giữa các phân

tử Nước còn lại trong nguyên liệu sẽ liên kết protein và các chất háo nước khác, ngăn chặn sự thấm của dung môi, làm chậm quá trình khuếch tán và đối lưu

1.3.3.2 Tỷ lệ dung môi v à nguyên liệu

- Với khối lượng nguyên liệu ban đầu cố định, khi lượng dung môi gia tăng, quá trình trích ly diễn ra nhanh chóng và lượng dầu còn lại trong bã sẽ giảm

- Theo lý thuyết, khi giảm tỷ lệ nguyên liệu: dung môi thì sự chênh lệch về nồng độ giữa dung môi và nguyên liệu càng lớn tức động lực quá trình khuếch tán càng lớn Do đó, các thành phần trong nguyên liệu có xu hướng đi vào dung môi nhiều hơn, tuy nhiên, không phải giảm tỷ lệ nguyên liệu: dung môi là độ khuếch tán liên tục tăng mà tăng chậm dần và hầu như không tăng nữa ở một tỷ lệ nhất định

1.3.3.3 N hiệt độ trích ly

- Bản chất tán sẽ được tăng cường do độ nhớt của lipid trong nguyên liệu giảm làm tăng vận tốc chuyển động của lipid vào dung môi Nhưng nhiệt độ quá cao sẽ gây tổn thất nhiều dung môi và lipid bị biến tính

1.3.3.4 Thời gian trích ly

- Sự kéo dài của thời gian kéo theo sự tăng năng suất trích ly nhưng không nên kéo dài vì hiệu suất trích ly không tăng lên bao nhiêu Thời gian trích ly hợp lý sẽ tiết kiệm được năng lượng và dung môi mà lượng chất trích ly là tương đối cao nhất

1.3.3.5 C hủng loại enzyme

- Các enzyme khác nhau sẽ có vai trò khác nhau trong việc thủy phân cấu trúc nguyên liệu Carbohydrase (pectinase, cellulase, hemicellulase) đặc hiệu cho các thành phần vách tế bào thúc đẩy quá trình giải phóng dầu trong dung môi

- Lượng enzyme bổ sung vào càng cao, thời gian phản ứng càng dài thì lượng chất trích ly được càng tăng

- Ngoài ra, nhiệt độ ủ và pH cũng có ảnh hưởng đến hiệu quả tác động của enzyme.1.3.3.6 Loại dung môi

- Nhiều dung môi như benzen, etanol, propan, aceton, n - h e x a n , đã được dùng để trích ly lipid Việc lựa chọn dung môi dựa trên các vấn đề: hằng số điện môi là một dấu hiệu tốt cho độ phân cực, điểm sôi, hay các chỉ số khác như khả năng trộn lẫn với các dung môi khác hay tính dễ dàng làm sạch nó Trong thực tế không tồn tại dung môi lý tưởng, nhưng lựa chọn dung môi sử dụng phải dựa vào các yêu cầu sau:

+ Hoà tan chọn lọc: dung môi chỉ hòa tan cấu tử cần tách

+ Không tác dụng hoá học

+ Khối lượng riêng khác: phân lớp tốt với dung dịch còn lại, khối lượng riêng của dung môi chọn phải nhỏ hơn khối lượng riêng của dung môi đầu

+ Không phá hủy thiết bị

+ Không biến đổi khi bảo quản

+ Không gây độc, rẻ, dễ kiếm

+ Dễ tách và thu hồi

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Rong nâu

- Đối tượng nghiên cứu là rong mơ nâu có tên khoa học là Sargassum feldmannii

được thu mua từ Khánh Hòa, có độ ẩm ban đầu là 16%

2.1.2 Viscozyme

- Viscozyme được sản xuất bởi một chủng chọn của nấm Aspergillus aculeatus.

- Viscozyme chứa một loạt các carbohydrases bao gồm arabanase, cellulase, beta- glucanase, hemixenlulaza, xylanase và pentosanase Nó cũng phá vỡ các chất pectin nhánh tìm thấy trong thành tế bào thực vật Các điều kiện tối ưu cho Viscozyme là pH 7 - 8 và nhiệt độ

50 - 550C

2.1.3 Enzym e P- glucanase

- SEBflo-TL là một endoglucanase (hay endo - P-1,4-glucanase) thủy phân ngẫu nhiên bên trong phân tử cellulose tạo thành oligosaccharide có chiều dài khác nhau Exoglucanase thủy phân các liên kết ở đầu khử và đầu không khử của chuỗi cellulose để giải

phóng ra glucose hoặc cellobise Được sản xuất từ chủng Trichoderma (Claeyssens et

al.,1989)

- Endo-P -1,4-glucanase là một trong ba dạng của cellulase Chúng thuộc nhóm enzyme thủy phân, có khả năng phân cắt liên kết p -1,4-glucosidie bên trong phân tử cellulose, oligosaccharide, disaccharide và một số cơ chất tương tự khác để giải phóng ra cellulosedextrin, cellobise và glucose Endo-P -1,4-glucanase phân giải mạnh mẽ cellulose vô định hình

- Nhiệt độ hoạt động ổn định của SEBflo-TL là 30 - 700C, hoạt tính enzyme giảm và ngừng hoạt động tại 700C pH tối ưu là 4 - 6,5 Tại điểm pH thấp hơn 3 hoặc pH lớn hơn 6,5 enzyme bắt đầu ngừng hoạt động

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Thí nghiệm 1: K hảo sát ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến tỷ lệ th u hồi

- Mục đích: Chọn ra kích thước thích hợp cho quá trình trích ly

- Tiến hành: Thí nghiệm được tiến hành đối với hai loại enzyme p - glucanase,

Viscozyme tương ứng rong mơ có 3 kích thước khảo sát: 0,25mm, 0,5mm, 0,63mm Rong nâu trộn với nước theo tỷ lệ rong nâu/nước (g/ml) là 1:7, nhiệt độ ủ 550C, thời gian ủ là 6 giờ

Rong sau khi ủ enzyme sẽ được sấy ở 400C đến khối lượng không đổi Sau đó, Cân 10g bột rong (đã ủ enzyme) cho vào erlen ngâm trong hỗn hợp dung môi gồm methanol và chlorofom (2:1) Tỷ lệ rong và dung môi là 1:6 Ngâm dung môi trong 16h và tiến hành lọc để tách bã ra khỏi dịch trích Dịch trích sẽ được tách dung môi bằng cách bốc hơi tự nhiên Bã sẽ được đem sấy về khối lượng không đổi để tính tỷ lệ thu hồi Thực hiện 3 lần

- Chỉ tiêu xác định: tỷ lệ thu hồi lipid