Chuyên đề 4: “Nguồn tài nguyên sinh vật biển dùng làm thuốc”

Đại dương là mái nhà của tập hợp đa dạng các dạng sống dùng nó làm nơi cư trú. Do ánh sáng Mặt Trời chỉ chiếu sáng ở các tầng nước trên cùng, cho nên phần lớn đại dương chìm trong bóng tối vĩnh viễn. Mỗi vùng khác nhau về nhiệt độ và độ sâu cung cấp nơi trú ngụ cho một tập hợp duy nhất các loài sinh vật, môi trường biển trên tổng thể bao trùm toàn bộ sự sống đa dạng rộng lớn.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Cho đến nay, phần lớn nguồn nguyên liệu làm thuốc, đặc biệt thuốc y học cổ truyền được lấy từ các sinh vật hoang dã hoặc nuôi trồng trên đất liền, chỉ một phần nhỏ được khai thác từ các sinh vật sống ở biển Nguồn nguyên liệu từ sinh vật hoang

dã trên mặt đất thì ngày càng cạn kiệt, còn nguồn từ sinh vật biển thì vô cùng phong phú và đa dạng, nhưng còn ít được khai thác và sử dụng

Biển và đại dương thế giới chiếm 71% diện tích bề mặt trái đất, đồng thời là nơi chiếm đến trên 90% thể tích khu vực sinh sống của trái đất Với khoảng 300.000 loài động thực vật như rong biển, ruột khoang, hải miên, thân mềm, các loài vi khuẩn biển…sinh sống Ngoài vai trò to lớn trong ngành công nghiệp thực phẩm, những sản phẩm của đại dương cũng bước đầu được nghiên cứu và sử dụng trong ngành công nghiệp dược Trong nhiều năm gần đây, các hoạt chất từ thiên nhiên đã dần dần được phân lập và đánh giá hoạt tính sinh học

Việt Nam là quốc gia có bờ biển dài hơn 3.260 km chạy dọc từ Bắc vào Nam,hàng nghìn hòn đảo ven biển, đặc biệt có hai quần đảo Trường Sa và Hoàng Sa nằmgiữa biển Đông Điều kiện địa lý đó đã đem lại nhiều thuận lợi, tiềm năng về nguồntài nguyên thiên nhiên phong phú cho đất nước, tạo nên hệ sinh vật biển vô cùngphong phú, dồi dào cả về trữ lượng và thành phần loài Với khoảng 12.000 loài baogồm 2.000 loài cá, 6.000 loài động vật đáy, 653 loài rong biển và hàng ngàn loài độngthực vật phù du Sau 2 năm nghiên cứu, các nhà khoa học của Viện Hàn lâm Khoahọc và Công nghệ Việt Nam (HLKH&CN VN) đã thu thập tổng số 310 mẫu sinh vậtbiển, trong đó xác định được 136 loài sinh vật, 77 giống, 13 chi và 66 họ thuộc 6nhóm sinh vật (thân mềm, da gai, hải miên, san hô cứng, san hô mềm và rong, cỏbiển).[5] Đây là các mẫu sinh vật biển quý giá, phục vụ cho công tác nghiên cứu khaithác các hợp chất thứ cấp có hoạt tính sinh học dùng làm thuốc chữa bệnh và bảo tồnnguồn gen vi sinh vật

Ngoài ra, trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã phân lập và xác định cấu trúc hóa học của 329 hợp chất, trong đó 97 hợp chất phân lập từ 10 loài hải miên;

74 hợp chất từ 11 loài san hô mềm; 65 hợp chất từ 12 loài da gai; 82 hợp chất từ 15 chủng vi sinh vật biển; 6 hợp chất từ 2 loài rong cỏ biển và 5 hợp chất từ động vật thân mềm [5] Hiện nay, có một số hoạt chất có nguồn gốc từ sinh vật biển sản xuất thành thuốc, được phép lưu hành trên thị trường như Ziconotide (-conotoxin

MVIIA) - một chuỗi peptit (peptide) có nguồn gốc từ loài Ốc nón nhiệt đới Thuốc này được Mỹ chứng nhận vào năm 2004 có tên thương mại là Prialt được sử dụng để điều trị cơn đau mãn tính do tổn thương tủy sống [6] Theo cơ quan kiểm định thực phẩm dược phẩm Mỹ (FDA) và Đại diện châu Âu về đánh giá các thuốc (EMA), từ năm 1940 đến 2010, có 113 thuốc chống ung thư có nguồn gốc thiên nhiên được chứng nhận, trong đó có 3 thuốc có nguồn gốc từ sinh vật biển bao gồm Cytarabine, Trabectedin và Eribulin [7]

Hiện nay xu hướng “Trở về với thiên nhiên” ngày càng được con người ưu tiên lựa chọn trong liệu trình phòng và điều trị bệnh Chính vì vậy, việc phát triển các phương pháp chiết xuất, phát triển các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên là rất cần thiết

Chuyên đề 4: “Nguồn tài nguyên sinh vật biển dùng làm thuốc”

1 Khái quát một số động - thực vật ở biển được sử dụng làm thuốc.

Đại dương là mái nhà của tập hợp đa dạng các dạng sống dùng nó làm nơi cư trú Do ánh sáng Mặt Trời chỉ chiếu sáng ở các tầng nước trên cùng, cho nên phần lớnđại dương chìm trong bóng tối vĩnh viễn Mỗi vùng khác nhau về nhiệt độ và độ sâu cung cấp nơi trú ngụ cho một tập hợp duy nhất các loài sinh vật, môi trường biển trên tổng thể bao trùm toàn bộ sự sống đa dạng rộng lớn Nơi cư ngụ biển có phạm vi từ vùng nước bề mặt cho tới những rãnh đại dương sâu nhất, bao gồm rạn san hô, rừng tảo biển, đồng cỏ biển, vũng nước triều, bãi bùn và bãi cát, tầng đá đáy biển và

vùng biển khơi Sinh vật sống trong vùng biển có kích cỡ lớn như cá voi dài 30 mét cho đến thực vật nổi và động vật phù du cỡ vài micrô mét, nấm, vi khuẩn và vi rút, bao gồm các vi rút ăn vi khuẩn biển mới được khám phá gần đây (những vi rút mà sống bên trong vi khuẩn).[1] Sự sống ở biển đóng một vai trò quan trọng trong chu trình cacbon nhờ các sinh vật quang tổng hợp biến đổi cacbon dioxit hòa tan trong nước biển thành cacbon hữu cơ và nó có tầm quan trọng kinh tế đối với con người trong vai trò cung cấp và khai thác nguồn thủy sản.[2]

Việt Nam được thiên nhiên ưu đãi với ba mặt giáp biển, với dải bờ chạy dàitrên 3260 km, diện tích trên 1 triệu km2 Đồng thời, nước ta ở vào vùng khí hậu nhiệtđới gió mùa, quanh năm khí hâu ấm áp vô cùng thuận lợi cho sinh vật sinh trưởng vàphát triển Bởi vậy, chúng ta có được nguồn tài nguyên sinh vật biển nhiệt đới đa dạng

về số lượng và giàu về hàm lượng 12.000 loài sinh vật biển Việt Nam, bao gồm cảđộng và thực vật Các nghiên cứu đã chứng minh nguồn lợi hải sản Việt Nam phongphú đa dạng bao gồm khoảng trên 2.000 loài cá, gần 6.000 loài động vật đáy, 653 loàitảo, 5 loài rùa, 12 loài rắn biển Trong đó, có một số nhóm sinh vật biển có giá trịkinh tế quan trọng như cá, tôm, mực… đã được xác định khu vực phân bố, trữ lượng

và khả năng khai thác Trữ lượng cá đáy và cá nổi khoảng 3.0-3.5 triệu tấn (chưa kể

cá nổi di cư xa, cá sống ở ven các đảo ), với khả năng khai thác (exploitationpotential) khoảng 1.5 – 1.7 triệu tấn Bên cạnh đó, nghiên cứu đa dạng hóa về sảnphẩm biển đang là hướng đi rất tích cực, nhằm giảm bớt áp lực lên các đối tượng khaithác truyền thống Các loài thân mềm (ngao, nghêu, tu hài, hàu, vẹm, ốc hương…)đang được coi là đối tượng khai thác, nuôi trồng chỉ đứng sau cá Đặc biệt trong một

số năm gần đây, các nhà khoa học Viện KHCN Việt Nam đã tìm được nhiều chất cógiá trị dược liệu quý từ các loài hải miên, da gai, san hô, sứa biển… Đây là hướng đirất tích cực trong nghiên cứu, sử dụng hợp lý nguồn lợi sinh vật biển Ngoài ra, việcthường xuyên nghiên cứu, biên tập Sách Đỏ Việt Nam cũng góp phần đáng kể vàoviệc bảo vệ nguồn lợi sinh vật biển [3]

Cho đến nay, phần lớn nguồn nguyên liệu làm thuốc, đặc biệt thuốc y học cổtruyền được lấy từ các sinh vật hoang dã hoặc nuôi trồng trên đất liền, chỉ một phầnnhỏ được khai thác từ các sinh vật sống ở biển Nguồn nguyên liệu từ sinh vật hoang

dã trên mặt đất thì ngày càng cạn kiệt, còn nguồn từ sinh vật biển thì vô cùng phongphú và đa dạng, nhưng còn ít được khai thác và sử dụng

Đại dương bao la chiếm 71% bề mặt trái đất, người ta ước tính có hàng chụctriệu loài sinh vật biển (chủ yếu là các vi sinh vật) đang sống Nếu như trên đất liền cókhoảng 270.000 loài thực vật đã biết cho tới nay và hàng triệu loài côn trùng và visinh vật đang sinh sống thì số sinh vật biển lớn hơn rất nhiều Nhiều hoạt chất lấy từ

các sinh vật biển có tác dụng mạnh gấp hàng trăm lần so với các chất lấy từ sinh vậttrên đất liền.

Trong chiến lược phát triển kinh tế biển, chúng ta chỉ quan tâm chủ yếu tớinhững loài sinh vật biển có giá trị thực phẩm, mà ít chú ý tới giá trị cung cấp các chất

có hoạt tính sinh học cao để làm thuốc Trong số đó, nhóm sinh vật đã biết có chứacác chất hoạt tính sinh học tiềm năng rất phong phú (như hải miên, san hô mềm ), kể

cả những sinh vật có độc tố (như cá nóc, rắn biển, xoang tràng ) Đại dương chính lànơi cung cấp nguồn nguyên liệu làm thuốc vô tận cho ngành dược Các nhà hóa học

và dược học đang hy vọng sẽ tìm ra những loại thuốc thế hệ mới được điều chế từ cácsinh vật biển để chữa trị những căn bệnh nan y hiện nay

Gần đây, cụm công trình “Khai thác sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên sinh vật biểnViệt Nam nhằm tạo ra các sản phẩm có giá trị phục vụ cuộc sống”, các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu trên 5 loài sinhvật biển được chọn lọc, gồm hải miên cành (Haliclona sp.), bọt biển xốp đen (Icrinia echinata), cầu gai (Diadema setosum), hải sâm (Holothuria vagabunda và Holothuria scabra), đã phát hiện được hàng trăm hợp chất hóa học, trong đó có những chất mới

có hoạt tính sinh học cao, như chống ung thư và kháng sinh Từ các hoạt chất này sẽ được nghiên cứu về tác dụng sinh học nhằm tạo ra các sản phẩm thuốc dùng trong điều trị những bệnh hiểm nghèo [4]

Như vậy, với tiềm năng lớn mạnh về nguồn lợi sinh vật biển chúng ta cần có một biện pháp hợp lí để chiết xuất các hoạt chất có hoạt tính sinh học ứng dụng trong ngành y- dược Phục vụ cho nhu cầu của con người đang có xu hướng “trở về với thiên nhiên” trong việc sử dụng thuốc phòng và điều trị bệnh ngày nay

2 Khái niệm, chiết xuất, tác dụng và sản phẩm hiện có của các thuốc từ động

- thực vật.

2.1 Tảo Spirulina ( Tảo xoắn)

2.1.1 Tên khoa học: Arthrospira platensis, thuộc bộ Oscilatoriales, họ

 Hàm lượng vitamin rất cao Cứ 1 kg tảo xoắn Spirulina chứa

55 mg vitamin B1, 40 mg vitamin B2, 3 mg vitamin B6, 2 mg vitamin B12, 113 mg vitamin PP, 190 mg vitamin E, 4.000 mg caroten trong

đó β-Caroten khoảng 1700 mg (tăng thêm 1000% so với cà rốt),

0,5 mg axít folic, inosit khoảng 500-1.000 mg

 Hàm lượng khoáng chất có thể thay đổi theo điều kiện nuôi trồng, thông thường sắt là 580–646 mg/kg (tăng thêm 5.000% so với rau chân

 Hàm lượng cacbon hydrat khoảng 16.5%, hiện nay đã có những thông tindùng glucoza chiết xuất từ tảo Spirulina để tiến hành những nghiên cứu chống ung thư

2.1.4 Tác dụng [9]

 Phòng tránh bệnh thiếu máu do thiếu dinh dưỡng

 Chống oxy hóa, làm chậm sự lão hóa của tế bào, hỗ trợ điều trị các bệnh thường gặp ở người già như thiếu máu, xốp xương,…

 Ngăn ngừa các bệnh thời đại như béo phì, tim mạch, tiểu đường, huyết

áp cao, ung thư,

 Làm đẹp da, giảm các vết nhăn, nám Hỗ trợ giảm cân

 Tang cường thị lực

 Tăng sức đề kháng, tăng sức dẻo dai trong vận động

2.1.5 Nuôi trồng và phát triển Spirulina tại Việt Nam

 Tảo Spirulina được giáo sư Ripley D.Fox đưa vào Việt Nam vào năm 1985

 Do dễ nuôi trồng, khả năng sinh trưởng phát triển nhanh, sản lượng cao (theo cấp số nhân) Cùng với giá trị dinh dưỡng cao, giúp ngăn ngừa và

hỗ trợ điều trị nhiều bệnh tật, được sử dụng ngày càng rộng rãi Hiện nay

đã có những cơ sở nuôi tảo tại Việt Nam như Vĩnh Hảo (Bình Thuận), Châu Cát (Thuận Hải), Suối Nghệ (Đồng Nai) Năm 2008, công ty Cổ Phần Tảo Vĩnh Hảo chính thức sản xuất tảo ở quy mô công nghiệp, diện tích nuôi trồng được mở rộng trên 12000 m2 Năm 2013, sản lượng của riêng một đơn vị trong tỉnh là Công ty Cổ Phần Tảo Vĩnh Hảo đã đạt gần

17 tấn

2.1.6 Quy trình chiết xuất [10]

Về công nghệ sản xuất spirulina, xin giới thiệu khái quát một giải pháp hữu ích đã đăng ký độc quyền ở Việt Nam, số 2-0000820, công bố ngày 25/3/2010

của tác giả Lê Văn Lăng: “Quy trình sản xuất tảo Spirulina sạch”, bao gồm 3

công đoạn như sau:

(a) Nuôi cấy trung chuyển: do tảo Spirulina rất dễ bị sốc và chết khi thay đổi đột ngột môi trường sống nên phải cấy và nuôi thích nghi tảo giống trong

bể ở khu vực có che chắn xung quanh và phía trên, thời gian nuôi trung chuyển tối thiểu là 1-3 ngày với cường độ ánh sáng không quá 10.000 Lux (nhiệt độ khoảng 23-28°C) Môi trường nuôi cấy là nước sạch (đảm bảo độ trong suốt, không nhiễm hóa chất độc như thuốc bảo vệ thực vật, kim loại nặng như As,

Hg, Pb, Cd,…, không nhiễm vi sinh như E Coli, Coliorm,…), điều chỉnh độ

pH, độ thẩm thấu và bổ sung các dưỡng chất với nồng độ thích hợp, khuấy và/hoặc sục khí liên tục hay gián đoạn (khoảng 8-12 lần mỗi ngày, mỗi lần khoảng 5-7 phút) để tạo dòng lưu chuyển kín trong phương tiện nuôi cấy ) để dưỡng chất và không khí trộn đều vào môi trường nuôi cấy, giúp giải phóng oxy do tảo thải ra mà vẫn tiết kiệm được năng lượng và/hoặc nhân lực Tốc độ

dòng chảy của môi trường nuôi cấy từ 15-20 m/giây để phù hợp với tốc độ tự bơi của tảo.

(b) Cấy và nuôi cấy để thu sinh khối: phương tiện nuôi cấy cũng được đặt trong khu vực có che chắn như ở bước (a), sử dụng ánh sáng tự nhiên để nuôi cấy tảo, cường độ ánh sáng trung bình là 25.000 ± 10% Lux (không quá 30.000

± 10% Lux) Môi trường nuôi cấy là nước sạch, điều chỉnh độ pH, độ thẩm thấu

và bổ sung các dưỡng chất với nồng độ thích hợp, khuấy và/hoặc sục khí liên tục hay gián đoạn để tạo dòng lưu chuyển kín trong phương tiện nuôi cấy

(c) Lọc thu sinh khối: Khi nồng độ Spirulina nuôi ở bước (b) đạt khoảng 0,9-1,1 g/l, tiến hành lọc thu sinh khối tảo ướt Nếu thu hoạch ở nồng độ thấp hơn thì năng suất thấp, ở nồng độ cao hơn thì không kinh tế do thời gian nuôi lâu, hơn nữa các cá thể quá già bị chết, làm giảm năng suất Sử dụng màng lọc (vật liệu sợi bông pha lanh hoặc vật liệu tương tự) có lỗ xốp với đường kính 1/8-1/4 mm, hay đường kính ≥ 150 μm hay số lỗ lọc (mesh) nằm trong khoảng m hay số lỗ lọc (mesh) nằm trong khoảng 50-120 mesh để lọc thu sinh khối tảo đạt kích thước chuẩn Tảo kích thước nhỏ hơn sẽ tiếp tục được nuôi để thu sinh khối sau

caroten, ylinolenic, Linoleic acid, vitamin (B1,B2,B6,B12,E), Niacin, Acidpantothenic và khoáng chất (Natri, canxi,sắt , kali, magie, kẽm, đồng, mangan, selen, phosphor, crom, iod) có

trong tảo xoắn spirulina cho cơ thể.

2.Tảo Spirulina Vĩnh Hảo

Thành phần: Tảo Spirulina 100g

Khối lượng: 100g

Công dụng: bổ sung các acid amin thiết

yếu, vitamin, khoáng chất và các chất chống oxy hóa từ tảo Spirulina nguyên chất giúp:

– Bổ sung dưỡng chất, nâng cao sức đề kháng, tăng cường sức khỏe

– Chống suy nhược cở thể, giảm mệt mỏi

– Giúp giảm cholesterol trong máu

3.Tảo xoắn Spirulina- Calicium

Thành phần: -Bột tảo Spirulina Nguyên

chất 350mg-Calicium Carbonate 50mg

Dạng bào chế: viên nén 500mg Công dụng:

- Bổ sung Calci cho cơ thể, hỗ trợ phòngchống loãng xương, còi xương

Bổ sung protein, vitamin, Beta Carotene và khoáng chất tự nhiên từ tảoxoắn giúp chống lão hóa, tăng cường sức

-đề kháng

- Hỗ trợ điều trị bệnh tim mạch, phòngbiến chứng của bệnh tiểu đường

 Trong mỹ phẩm

1 Sữa Tắm Organic Tảo Xoắn Pizu

Thành phần: Spirulina Platensis

Extract (dịch tiết tảo biển,…

Thể tích: 300ml Công dụng: giúp dưỡng trắng và làm

da mịn màng căng bóng…giúp dưỡng

da khỏe trắng hồng mịn màng, phòng

và chống viêm tắc lỗ chân lông, lấy đi chất bẩn, chất bã nhờn trên da, ngăn ngừa các bệnh ngoài da như viêm da,

dị ứng, mụn trứng cá ở lưng, cung cấp dưỡng ẩm cho da

2.Mặt nạ tảo xoắn Spirulina

Thành phần:100% Spirulina tự nhiên Khối lượng: 100gr

Công dụng:

 Trị mụn, trị nám, trắng hồngmịn màng da mặt

 Làm se khít lỗ chân lông, kiểmsoát bã nhờn, chống nhăn, ngănngừa các nguyên nhân gây mụn

 Sản phẩm thích hợp cho mọiloại da, đặc biệt là những người cólàn da dầu, hỗn hợp

 Trong thực phẩm

2.2 Rong câu chỉ vàng

2.2.1 Tên khoa học: Gracilaria asiatica Chang et Xia (tên khoa học cũ là

Gracilaria verrucosa (Huds Papenf) Họ Rong câu Gracilariaceae

Một số loại tảo được dung để sản xuất Agar tại Việt Nam

2.2.2.1 Xử lí hóa chất

* Gelidium chỉ đơn giản là rửa sạch để loại bỏ cát, muối, vỏ và các tạp chất khác sau

đó đem đi trích ly bằng nước nóng

* Gracilaria cũng được rửa sạch, nhưng nó phải được xử lí với kiềm trước khi trích ly

Mục đích: Làm thay đổi tính chất của agar, kết quả làm tang độ chắc của gel Nếu không xử lí bằng kiềm trước, chất lượng của agar thành phẩm thấp

Thực hiện: Xử lí kiềm bằng cách đun tảo biển trong dung dịch NaOH 2- 5% ở 85- 900C trong 1h, sau đó được rửa bằng nước hoặc acid yếu để trung hòa kiềm dư.2.2.2.2 Trích ly

* Gelidium: Trích ly bằng nước nóng ở 105- 1100C, 2- 4h (do Gelidium có cấu trúc bền hơn)

* Gracilaria trích ly bằng nước nóng ở 95- 1000C, 2- 4h

Phần còn lại của quy trình là như nhau cho cả hai nguyên liệu:

2.2.2.3 Lọc

* Mục đích: Loại bỏ các cặn tảo biển, làm dichjh lọc trong hơn

* Phương pháp sử dụng thiết bị lọc khung bản

- Khung giữ vai trò chứa bã lọc và là nơi nhập huyền phù vào

- Bản tạo ra bề mặt lọc với các rãnh dẫn dich lọc