Cấu trúc của Fucoidan được chiết xuất từ rong biển vô cùng phức tạp và không đồng nhất với những thay đổi trong trật tự liên kết, sự phân nhánh, vị trí nhóm sulfate và các loại đường khác nhau trong polysaccharide, phụ thuộc vào nguồn gốc của chúng. Chính vì vậy việc phân tích cấu trúc của chúng vẫn còn là vấn đề nan giải, ngay cả khi sử dụng các k thuật quang phổ NMR phân giải cao mới nhất. Đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm xác định cấu trúc tinh vi của Fucoidan đã được công bố, nhưng mới chỉ có một vài kết quả nghiên cứu phát hiện được tính quy luật trong cấu trúc của Fucoidan.
Hình 1.3. Cấu trúc của Fucoidan từ Fucus vesiculosus được mô tả vào năm 1950 [13].
Năm 1950 Percival, Ross và cộng sự đã mô tả cấu trúc Fucoidan từ rong nâu thường gặp Fucus vesiculosus là một polysaccharide có bộ khung chính là α -L-fucose(1→2), vị trí nhánh là α -L-fucose(1→3) và các nhóm sulfate ở vị trí 4 của gốc đường L-fucospyranose. Mô hình cấu trúc này của Fucoidan đã tồn tại 43 năm [13,14]. Đến năm 1993, cấu trúc Fucoidan của chính loài rong này đã được nghiên cứu lại bởi Patankar và công sự, kết quả
cho thấy có sự khác nhau ở bản chất liên kết glycoside của Fucoidan này với mạch chính là α -L-fucose(1→3) thay vì α - L-fucose(1→2), nhóm sulfate được tìm thấy chủ yếu ở vị trí C4, phù hợp với mô hình đã công bố trước. Sự khác nhau về cấu trúc Fucoidan so với công bố của Percival và Ross được Pantakar giải thích bởi việc sử dụng dung môi chiết khác nhau và sự đưa sử dụng k thuật phân tích hiện đại là GC-EI/MS đã xác định sự có mặt các nhóm acetyl (axetyl) tại vị trí khác nhau của vòng pyranose trong phương pháp methyl hoá.
Cấu trúc Fucoidan từ loài rong Ecklonia kurome đã được công bố năm 1991 bởi Nishino và Nagumo mới chỉ đưa ra đặc điểm chung của cấu trúc là sự có mặt của gốc α -L-fucose(1→3) với các nhóm sulfate ở C-4, không loại trừ sự có mặt của các nhóm sulfate khác hoặc các nhánh ở vị trí 2 [15]. Trong khi đó disaccharide →3)fuc(2-OSO3-)(1→3)fuc(1→ có mặt trong Fucoidan chiết Sargassum binderi [16].
Hình 1.4. Cấu trúc của Fucoidan có sunfat ở vị trí 4 và liên kết 3-O-linked từ loài rong E. Kurome được mô tả vào năm 1991 [16].
Cấu trúc tinh vi của phân đoạn Fucoidan F32 phức tạp chiết từ rong nâu Hizikia fusiforme đã được công bố [17]. Cấu trúc của phân doạn F32 bao gồm →2)-α-D-Man(1→ và →4)-β-D-GlcA(1→ luân phiên nhau, một lượng ít →4)-β-D-Gal(1→ đã được trộn lẫn. Nhóm sulfate ở vị trí C-6 của →2,3)Man(1→, C4 và C6 của →2)Man(1→, C3 của →6)Gal(1→, C2, C3 hoặc C4 của fucose.
Hình 1.5. Cấu trúc Fucoidan phân đoạn F32 tách từ rong nâu
Hizikia fusiforme [17].
Phần lớn các nghiên cứu về cấu trúc Fucoidan chỉ đưa ra vị trí liên kết, kiểu liên kết và vị trí nhóm sulfate . Cấu trúc của oligo Fucoidan chiết từ rong nâu Ascorphylum nodosum được nghiên cứu bằng 02 phương pháp thủy phân hóa học và bằng enzym đều có cấu trúc là cấu thành bởi các liên kết luân phiên α- (1→3) và α- (1→4) tương ứng vói các gốc α -L-fucose(1→3) và α -L-fucose(1→4) [18,19]. [→3)-α-L-Fucp (2SO3 - )-(1→4)-α-L-Fucp (2,3SO3 - )-1→]n
Hình 1.6. Cấu trúc của một phân đoạn Fucoidan tách và phân lập từ rong nâu
Năm 1999, cấu trúc Fucoidan của 3 loài rong Cladosiphon Okamuranus (Chordariales) [20], Chorda filum (Laminariales) và
Ascophyllum nodosum (Fucales) [18,19] đã được công bố. Cấu trúc Fucoidan của rong Cladosiphon Okamuranus và Chorda filum được tạo thành bởi các gốc α-L-fucose(1→3) lặp lại đều đặn, với một số nhóm sulfate ở vị trí C2 (2-O-sulfateation) hoặc vị trí C4 (4- O-sulfateation) [20]. Sự xuất hiện của các nhóm O-acetyl và các mạch nhánh trong phân tử Fucoidan càng làm tăng thêm tính dị thể về cấu trúc của chúng.
R R
Hình 1.7. Cấu trúc của một phân đoạn Fucoidan tách và phân lập từ rong nâu
R1 : SO3-, H hoặc COCH3 R2 : SO3- hoặc H
Hình 1.8. Cấu trúc của một phân đoạn Fucoidan tách và phân lập từ rong nâu
Chorda filum [20].
Năm 2002, cấu trúc Fucoidan trọng lượng phân tử cao được phân lập từ rong Fucus evanescens đã được nghiên cứu bởi Bilan và cộng sự, cấu trúc của Fucoidan này tương đồng với cấu trúc Fucoidan của rong A.nodosum [21]. Sau đó vào các năm 2004 và 2006, nhóm tác giả này tiếp tục công bố thêm hai cấu trúc Fucoidan từ rong Fucus distichus L và Fucus serratus được tạo thành bởi các gốc 1→3)α-L-Fucp và 1→4)α-L-Fucp liên kết lặp lại một cách tuần tự, nhóm sulfate chủ yếu ở vị trí C2 và C2,4 [22,23].
[→3)- α -L-Fucp-(2,4 SO3 - )-(1→4)- α -L-Fucp-(2SO3 - )-(1→]n →3)- α -L-Fucp(2R1,4R2)-(1→4)- α -L-Fucp(2SO3 - )-(1→
Trong đó: R1 = SO3
-
, R2 = H chiếm 50%
R1 = H, R2 = α -L-fucp-(1→4)- α -L-fucp(2SO3-)-(1→3) α -L-fucp(2SO3-)- (1→ chiếm 50%
Hình 1.9. Cấu trúc Fucoidan từ Fucus serratus [23].
Trải qua năm thập kỷ, kể từ bài báo công bố về cấu trúc Fucoidan đầu tiên vào năm 1950 cho đến nay, đã có rất nhiều công bố về cấu trúc Fucoidan tách chiết từ các loài rong nâu sinh trưởng tại các vùng biển trên thế giới, tuy nhiên các công bố chủ yếu là đưa ra cấu trúc chi tiết một phân đoạn của Fucoidan dạng fucan sulfate. Đặc điểm cấu trúc chung của Fucoidan dạng fucan sulfate là cấu trúc bao gồm các gốc fucopyranosyl liên kết với nhau qua liên kết α (1→3), α (1→4), mạch nhánh (1→2) và nhóm sulfate ở vị trí C2, C3
và C4 trong vòng pyrannose. Trong khi đó các nghiên cứu về cấu trúc của Fucoidan dạng fucogalactan sulfate không nhiều. Chúng có cấu trúc phức tạp bởi sự có mặt đồng thời của 02 gốc đường fucopyranosyl và galactopyranosyl liên kết với nhau dạng α hoặc dạng β(1→3), α (1→4), liên kết mạch nhánh có thể là (1→2), (1→6) và nhóm sulfate có thể ở các vị trí khác nhau của 02 gốc đường. Chính vì vậy mà việc nghiên cứu cấu trúc của Fucoidan dạng fucogalactan sulfate là thách thức không nhỏ đối với các nhà hóa học hữu cơ.