Các kết quả thu nhận Phương pháp chiết Chiết bằng nước nóng Chiết bằng HCl (pH=2-3) Chiết bằng CaCl2 2% Chiết có hỗ trợ enzyme Chiết bằng chất lỏng ion Khối lượng rong
khô đã chiết (g) 50 50 50 50 50
Hiệu suất thu nhận fucoidan (% khối lượng của rong khô)
3,8 ± 0,5 3,4 ± 0,2 2,8 ± 0,2 13,4 ± 0,4 13,1 ± 0,5
Kết quả thực nghiệm tại Bảng 3.2 cho thấy hiệu suất chiết fucoidan từ rong nâu S. mcclurei thu nhận tại cùng 1 địa điểm, cùng 1 thời điểm đối với những phương pháp chiết khác nhau là khác nhau, dao động từ 2,8 ± 0,2 % (đối với chiết bằng CaCl2 2%) đến 13,4 ± 0,4 % (đối với chiết có hỗ trợ enzyme). Trong đó, hiệu suất chiết của 2 phương pháp có hỗ trợ enzyme và sử dụng chất lỏng ion là gần như nhau với các giá trị 13,4 % và 13,1 % và hiệu suất này cao gấp 3,5 đến 4,7 lần so với các phương pháp chiết còn lại là pháp chiết bằng dung mơi trung tính (nước nóng), chiết bằng dung mơi axit, chiết bằng dung dịch CaCl2 2%.
Khi sử dụng phương pháp chiết với sự hỗ trợ của enzyme, hiệu suất thu nhận là lớn nhất đạt 13,4 %. Điều này có thể được giải thích đó là do sự hoạt động của enzyme cellulase và hemicellulase đã phá vỡ cấu trúc bền vững của thành thế bào rong nâu, giải phóng fucoidan vào trong mơi trường chiết. Bên cạnh đó, với điều kiện chiết của enzyme, fucoidan không bị phá vỡ cấu trúc thành những mono hoặc oligosaccharide không thể kết tủa được bằng cồn nên hiệu suất thu nhận được cao. Điều này được chứng minh bằng việc so sánh khối lượng phân tử của fucoidan bằng phương pháp C-PAGE (Hình 3.2)
1 2 3 4 5
Hình 3. 2. Hình điện di C-PAGE của fucoidan chiết bằng các phương pháp
chiết khác nhau: (1) Chiết bằng HCl; (2) Chiết có hỗ trợ enzyme; (3) chiết bằng CaCl2; (4) Chiết bằng chất lỏng ion; (5) Chiết bằng nước nóng.
Theo kết quả phân tích tại Bảng 3.1. (Kết quả phân tích thành phần hóa học của rong ngun liệu) thì hàm lượng carbohydrate chiếm đến 35,3% bao gồm fucoidan, laminaran, cellulose, hemicelulose và lượng nhỏ tinh bột (α-1,4- glucan) khoảng 1-4,0 %. Trong đó, cellulose tan trong chất lỏng ion dạng[Bmim][Cl] do hình thành liên kết hydro giữa OH-cellulose và chất lỏng ion (Ils) theo cơ chế cho nhận Hình 2.6, kết quả là thành tế bào rong nâu hoàn toàn bị phá vỡ kéo theo phần lớn các chất chứa trong chúng được hòa tan trong chất lỏng ion. Sau đó, chiết fucoidan ra khỏi chất lỏng ion và tủa bằng cồn.
Như vậy, chiết với hỗ trợ enzyme và chiết bằng chất lỏng ion đều tác động đến thành tế bào rong nâu thông qua sự phá vỡ liên kết của cellulose, hemicelulose và hòa tan cellulose. Kết quả này dẫn theo các chất tan trong dung dịch chiết sẽ được kéo ra khỏi thành tế bào rong, chính vì vậy mà hiệu suất chiết fucoidan bằng 02 phương pháp nói trên là cao nhất và có giá trị gần như nhau. Trong khi đó, chiết fucoidan bằng 03 phương pháp cịn lại là chiết bằng nước nóng, dung dịch HCl pH=2 và chiết bằng dung dịch CaCl2 2% đều dựa trên khả năng fucoidan và một số hợp chất khác được thẩm thấu qua thành tế bào rong
nâu và hịa tan trong dung mơi chiết, vì vậy hiệu suất chiết fucoidan của cả 03 phương pháp này đều khác biệt hoàn toàn so với hiệu suất của 02 phương pháp có khả năng phá vỡ và hịa tan thành tế bào rong nâu.
Bên cạnh đó, sự khác nhau về hiệu suất chiết fucoidan bằng các dung mơi khác nhau cịn có thể được giải thích là do các dung mơi khác nhau sẽ có độ phân cực, moment lưỡng cực và liên kết hiđro khác nhau..., từ đó chúng sẽ có sự tác động khác nhau để phá vỡ các liên kết không bền của fucoidan trong thành tế bào rong nâu và thu được fucoidan trong dung dịch chiết, chính sự tác động khác nhau này của các phương pháp chiết đã làm cho ở cùng 1 loài rong rong nâu S. mcclurei thu nhận tại cùng 1 địa điểm, cùng 1 thời gian mà hiệu suất chiết fucoidan thu nhận được có sự khác nhau. Cụ thể, khi tiến hành chiết fucoidan với dung dịch CaCl2 2% và dung môi axit, ion Ca2+ và H+ đã xảy ra phản ứng trao đổi với các muối alginate hóa trị (I) ở trong tế bào rong nâu để đưa về dạng kết tủa của muối canxi alginate và axit alginic do đó thành phần alginate được cố định trên bã rong và thuận lợi trong quá trình loại bỏ bằng cách lọc. Tuy nhiên, cũng chính những kết tủa này vơ hình trung đã bó chặt các phân tử fucoidan trên thành tế bào của rong nâu, làm cho hiệu suất chiết fucoidan của phương pháp chiết bằng 2 dung môi này giảm đi rõ rệt so với chiết sử dụng dung mơi nước. Ngồi ra, CaCl2 còn liên kết với các hợp chất polyphenol hình thành phức không tan và cố định trên bã rong, do đó sản phẩm fucoidan thơ thu nhận được khi chiết bằng phương pháp này cũng tinh khiết hơn.
So với các kết quả về hàm lượng fucoidan đã được cơng bố trước đó của các lồi rong cùng chi Sargassum của Việt Nam theo các phương pháp chiết khác nhau: chiết bằng nước nóng, chiết bằng dung dịch axit HCl (pH=2- 3), chiết bằng dung dịch CaCl2 (Bảng 3.3). Có thể thấy hàm lượng fucoidan trong cùng một chi rong theo các phương pháp chiết khác nhau cũng khác nhau, theo các nhà nghiên cứu trước đây sự khác nhau về hàm lượng fucoidan trong các lồi rong này có thể được giải thích là do sự khác nhau về thời gian thu rong, vị trí địa lý và đặc biệt là do sự khác nhau ở phương pháp chiết.