XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA POLYSACCHARIDE DẠNG AGAR CHIẾT TỪ MỘT SỐ LOÀI RONG ĐỎ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Bùi Thị Mỹ Trâm XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA POLYSACCHARIDE DẠNG AGAR CHIẾT TỪ MỘT SỐ LOÀI RONG ĐỎ LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Nha Trang - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Bùi Thị Mỹ Trâm XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA POLYSACCHARIDE DẠNG AGAR CHIẾT TỪ MỘT SỐ LỒI RONG ĐỎ Chun ngành: Hóa Phân Tích Mã số: 8440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Hướng dẫn Hướng dẫn PGS TS Trần Thị Thanh Vân PGS TS Thành Thị Thu Thủy Nha Trang – 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sĩ: “ Xác định cấu trúc polysaccharide dạng agar chiết từ số lồi rong Đỏ” tơi thực với hướng dẫn PGS TS Trần Thị Thanh Vân - Viện Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ Nha Trang PGS TS Thành Thị Thu Thủy – Viện Hóa học Đây khơng phải bảng chép cá nhân, tổ chức Các kết thực nghiệm, số liệu, nguồn thông tin luận văn chúng tơi tiến hành, trích dẫn, tính tốn đánh giá Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung mà tơi trình bày luận văn Nha Trang, ngày 29 tháng năm 2019 HỌC VIÊN Bùi Thị Mỹ Trâm LỜI CẢM ƠN Hoàn thành luận văn “Xác định cấu trúc polysaccharide dạng agar chiết từ số loài rong Đỏ” Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cô PGS.TS-Trần Thị Thanh Vân – Viện Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ Nha Trang Cô PGS TS – Thành Thị Thu Thủy – Viện Hóa học Việt Nam hết lòng truyền đạt kiến thức khoa học kinh nghiệm, hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện cho đường nghiên cứu khoa học Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cán phòng Hóa phân tích Triển khai công nghệ - Viện Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ Nha Trang giúp đỡ sở vật chất, thiết bị, dụng cụ thí nghiệm, kiến thức thực nghiệm để tơi hồn thành tốt đề tài Tơi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Học viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Ban Chủ nhiệm Khoa Hóa học Phòng đào tạo giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi thực luận văn hồn thành thủ tục cần thiết Đồng thời, xin cảm ơn bạn học lớp cao học đồng hành với tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Xin cảm ơn gia đình, người thân, đặc biệt bạn đồng nghiệp ủng hộ, chia sẻ khó khăn với tơi sống công việc Và cuối cùng, xin cảm ơn Sở Giáo dục Đào tạo Khánh Hòa, trường THPT Lý Tự Trọng - Nha Trang tạo điều kiện để tơi hồn thành khóa học sau đại học Viện Hóa học Tơi xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, ngày 29 tháng năm 2019 Bùi Thị Mỹ Trâm MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ CHƯƠNG TỔNG QUAN 10 1.1 RONG ĐỎ 10 1.1.1 Giới thiệu phân loại rong Đỏ 10 1.1.2 Giới thiệu số loài rong Đỏ Việt Nam: Gracilaria Heteroclada Gracilaria Salicornia 12 1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ POLYSACCHARIDE DẠNG AGAR 15 1.2.1 Nguồn gốc, tính chất gel ứng dụng 15 1.2.2 Đặc điểm cấu trúc 20 1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA POLYSACCHARIDE 22 1.3.1 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 24 1.3.2 Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 25 1.3.3 Phương pháp phổ hai chiều HSQC, HMBC, COSY 29 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU AGAR TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 30 1.4.1 Tình hình nghiên cứu agar giới 30 1.4.2 Tình hình nghiên cứu agar nước 37 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 39 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.2.1 Phương pháp tách chiết polysaccharide dạng agar 41 2.2.2 Phương pháp xác định thành phần hóa học polysaccharide dạng agar 42 2.2.2.1 Xác định hàm lượng Carbohidrate 42 2.2.2.2 Xác định hàm lượng 3,6-anhydro-L-galactopyranose 42 2.2.2.3 Xác định độ ẩm rong 43 2.2.2.4 Xác định hàm lượng sulfate 43 2.2.2.5 Xác định hàm lượng Agarose 43 2.2.3 Phương pháp phân tích cấu trúc polysaccharide dạng agar 44 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 3.1 CHIẾT POLYSACCHARIDE VÀ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HĨA HỌC CHÍNH 45 3.1.1 Kết việc chiết polysaccharide phân tích thành phần hóa học 45 3.1.2 Kết tính chất gel 51 3.2 PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA POLYSACCHARIDE TỪ 02 LOÀI RONG GRACILARIA SALICORNIA VÀ GRACILARIA HETEROCLADA 54 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 4.1 KẾT LUẬN 81 4.2 KIẾN NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT A A’ AOAC COSY DEAE-C DG DG6M DMSO DSS FTIR G G’ HMBC HSQC LA Me NMR NOESY TMS UV-VIS 2OMeA’ 6OMeG’ : [→4)3,6-anhydro-α-L-galactose (1→] : [→4)2-O-Me-3,6-anhydro-α-L-galactose (1→] : Association of Official Analytical Chemists ( Hiệp hội nhà hố phân tích thống) : Corelation Spectroscopy (phổ tương tác proton) : Diethylaminoethyl cellulose : β – D-galactose : 6-O-Me-β-D-galactose : Dimethyl sulfoxit (CH3)2SO : Acid 4,4-dimethyl-4-silapentane-1-sulfonic : Fourier Transform Infrared spectroscopy ( quang phổ hồng ngoại biến đổi) : [→3) β-D-galactose (1→] : [→3)6-O-Me-β-D-galactose (1→] : Heteronuclear Multiple Bond Correlation (phổ tương tác dị nhân qua nhiều liên kết) : Heteronuclear Single Quantum Correlation (phổ tương tác dị nhân qua liên kết) : 3,6-anhydro-α-L-galactose : Methyl : Nuclear Magnetic Resonance ( phổ cộng hưởng từ hạt nhân) : Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy ( phổ hiệu ứng hạt nhân ) : Tetramethylsilane (Si(CH3)4) : Ultraviolet and Visible ( phổ tử ngoại khả kiến) : nhóm methyl 2-O-Me-3,6-anhydro-α-L-galactose : nhóm methyl 6-O-Me-β-D-galactose DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Số liệu từ trình chiết tách polysaccharide 45 Bảng 3.2 Giá trị mật độ quang tương ứng với nồng độ fructozo 47 Bảng 3.3 Thành phần hóa học polysaccharide chiết từ lồi rong Đỏ Gracilaria Heteroclada rong Gracilaria Salicornia 49 Bảng 3.4 Bảng thông số thể khả tạo gel hai loài rong Gracilaria Heteroclada Gracilaria Salicornia 52 Bảng 3.5 Một số dao động đặc trưng nhóm nguyên tử liên kết agar 54 Bảng 3.6 Một số số sóng đặc trưng phổ phổ hồng ngoại (IR) 02 mẫu agar chiết từ 02 loài rong Gracilaria Heteroclada Gracilaria Salicornia 56 Bảng 3.7 Tỉ lệ cường độ hấp thụ cặp tần số 57 Bảng 3.8 Tỉ lệ cường độ hấp thụ cặp tần số 930/2920 58 Bảng 3.9 Các dạng cấu trúc agar 60 Bảng 3.10 Kết phân tích phổ 13C NMR polysaccharide chiết từ loài rong Gracilaria Salicornia 61 Bảng 3.11 Kết phân tích phổ 1H NMR agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria Salicornia 62 Bảng 3.12 Tín hiệu phổ COSY agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria Salicornia 65 Bảng 3.13 Tín hiệu phổ HSQC agar chiết kiềm từ rong Gracilaria Salicornia 65 Bảng 3.14 Tín hiệu phổ HMBC agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria Salicornia 66 Bảng 3.15 Kết phân tích phổ 13C NMR polysaccharide chiết từ lồi rong Gracilaria Heteroclada 71 Bảng 3.16 Kết phân tích phổ 1H NMR agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria Heteroclada 73 Bảng 3.17 Tín hiệu phổ COSY agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria Heteroclada 76 Bảng 3.18 Tín hiệu phổ HSQC agar chiết kiềm từ rong Gracilaria Heteroclada 77 Bảng 3.19 Tín hiệu phổ HMBC agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria Heteroclada 79 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Biểu đồ so sánh ngành rong Thế giới 10 Hình 1.2 Hình ảnh rong Gracilaria Heteroclada 13 Hình 1.3 Hình ảnh rong Gracilaria Salicornia 14 Hình 1.4 Cơ chế geling agar 18 Hình 1.5 Cấu trúc phân tử Agarose 21 Hình 1.6 Cấu trúc phân tử Agaropectin 22 Hình 2.1 Đầm Cù Mông – Xuân Đài – Phú Yên 39 Hình 2.2 Hình ảnh đồ Hòn Chồng – Nha Trang – Khánh Hòa 39 Hình 2.3 Sơ đồ sơ chế rong lưu giữ mẫu 40 Hình 2.4 Quy trình chiết tách agar 41 Hình 3.1 Hình ảnh nấu chiết agar từ rong Đỏ phòng thí nghiệm Hóa phân tích – Viện Nghiên cứu Ứng dụng Cơng nghệ Nha Trang 45 Hình 3.2 Biểu đồ so sánh hàm lượng agar chiết theo phương pháp tự nhiên chiết xử lý kiềm hai loài rong Gracilaria Heteroclada Gracilaria Salicornia 46 Hình 3.3 Sự thay đổi màu sắc theo thời gian đun nóng - nước bắt đầu đạt nhiệt độ 80oC 48 Hình 3.4 Sự thay đổi màu sắc theo thời gian đun nóng – nhiệt độ cố định 80oC sau phút 48 Hình 3.5 Sự thay đổi màu sắc theo thời gian đun nóng – nhiệt độ cố định 80oC sau 10 phút 48 Hình 3.6 Đồ thị đường chuẩn Nồng độ (µmol/mL) – Mật độ quang 47 Hình 3.7 Phản ứng chuyển hóa porphyran sang agarose 50 Hình 3.8 Biểu đồ so sánh hiệu suất chiết agarose theo phương pháp tự nhiên chiết xử lý kiềm hai loài rong Gracilaria Heteroclada Gracilaria Salicornia 51 Hình 3.9 Biểu đồ so sánh sức đông agar chiết theo phương pháp tự nhiên chiết xử lý kiềm hai loài rong Gracilaria Heteroclada Gracilaria Salicornia 52 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phổ 1H NMR agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria heteroclada Phụ lục 2: Phổ 13C NMR agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria heteroclada Phụ lục 3: Phổ HSQC agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria heteroclada Phụ lục 4: Phổ HMBC agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria heteroclada Phụ lục 5: Phổ COSY agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria heteroclada Phụ lục 6: Phổ 1H NMR agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria salicornia Phụ lục 7: Phổ 13C NMR agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria salicornia Phụ lục 8: Phổ HSQC agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria Salicornia Phụ lục 9: Phổ HMBC agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria Salicornia Phụ lục 10: Phổ COSY agar chiết có xử lý kiềm từ rong Gracilaria salicornia