1.7.1. Cấu trúc của Fucoidan:
Polysacarit trong rong nâu gồm 3 thành phần chính: alginat, laminaran và fucoidan. Trong đó, mỗi thành phần đều có hoạt tính sinh học riêng, tuy nhiên đáng kể nhất chính là fucoidan.
Được phát hiện từ năm 1913, với tên gọi ban đầu là Fucoidin,do giáo sư Kylin.H.Z của đại học Uppsala Thủy Điện điều chế thành công từ rong Nâu, Fucoidan gần đây đã được giới y học chú ý đến vì không những giúp nâng cao khả năng miễn dịch cho cơ thể mà còn có khả năng chống ung thư. Tác giả Kylin.H.Z đã tách chiết được fucoidin bằng phenylhydrazone vào năm 1915 từ loài rong Nâu
Laminaria digitata, cho thấy rằng methyl pentose có mặt trong dung dịch thuỷ phân
fucoidin [20]. Năm 1937, Lunde, Heen và Oy đã kết tủa dịch chiết fucoidin bằng cồn. Năm 1950, Percival và Ross đã chiết fucoidin trong nước sôi ở 24 giờ. Hơn 40 năm sau Kylin, Fucoidin được đổi thành Fucoidan dựa trên nguyên tắc IUPAC (nguyên tắc quốc tế về đặt tên cho các loại đường).
Gần đây một số dạng khác của Fucoidan đã được công bố. Năm 2001, Marie và các cộng sự đã tìm ra cấu trúc của Fucoidan từ rong Nâu Ascophyllum nodosum. Năm 2002, Maria I.Bilan, Usov tìm ra được cấu trúc của Fucoidan từ rong Nâu
Fucus evanescens [13]. Fucoidan từ các loài rong khác nhau có thành phần hóa học
và cấu trúc rất khác nhau. Một vài cấu trúc của fucoidan từ các loài rong khác nhau được liệt kê dưới đây :
Fucoidan có mạch thẳng với đơn vị cấu trúc (16)-β-D-galactose và hoặc (12)-β-D-mannose, có phân nhánh tại vị trí (16) và hoặc (14)-α-L-fucose, (14)-α-D-glucuronic acid, β-D-xylose đầu cuối và đôi khi (14)-α-D-glucose.
Hình 1.6. Cấu trúc fucoidan từ Fucus evanescens
Các dạng cấu trúc điển hình với liên kết (13) được thể hiện qua hình sau :
Hình 1.8. Đơn vị cấu trúc của Fucoidan: liên kết (13)
Về khía cạnh hóa học, Fucoidan là hợp chất polysacarit cao phân tử với thành phần chính là sulfate fucose. Ngoài fucose, chuỗi saccarit chứa Fucoidan còn chứa acid galactose, mannose, xylose và uronic… đồng thời có thể các gốc ester sulfate và acetate phân bố một cách ngẫu nhiên không theo bất kỳ quy luật nào. Cái tên Fucoidan không thể hiện các chất trong một cấu trúc nhất định mà là một thuật ngữ liên quan đến hợp chất polysaccarit cao phân tử với thành phần chính là fucose.
1.7.2. Tính chất hóa lý của Fucoidan: [5]
Fucoidan có trọng lượng phân tử không lớn. Trọng lượng phân tử phụ thuộc vào quá trình chiết tách cùng với sự sử dụng các hóa chất khác nhau. Quá trình chiết tách với các tác nhân khác nhau cũng có thể gây nên hiệu ứng gãy mạch polysaccarit. Do đó từ một loài rong có thể thu được các phân đoạn với các trọng lượng phân tử khác nhau. Chẳng hạn như khi hạ độ acid của dịch chiết tới pH = 2.0 để kết tủa Fucoidan từ Hizikia fusiformis, ngoài phân đoạn có trọng lượng phân tử 105 kDa còn thu được phân đoạn có trọng lượng phân tử 26 kDa.
Fucoidan có độ nhớt không cao lắm. Độ nhớt không cao chính là do polysaccarit này chiết từ các loài rong nâu khác nhau thường có mạch không dài và trọng lượng phân tử không lớn. Fucoidan có tính chất hóa học đặc biệt, tính chất lưu biến khi thay đổi nhiệt độ.
Từ rất lâu người dân vùng ven biển và vùng đảo đã biết sử dụng rong nâu làm thuốc để duy trì sinh lực, tăng cường sức khoẻ. Cũng chính vì thực tế có nhiều người sống thọ trên 100 tuổi ở vùng đảo Tonga (nam Thái Bình Dương) mà các nhà khoa học đã tìm đến nghiên cứu và phát hiện ra fucoidan.
Fucoidan là một loại dược phẩm có khả năng điều trị được rất nhiều chứng bệnh khác nhau. Các nghiên cứu khoa học đã công bố cho thấy Fucodan có các tác dụng như sau:
- Tác dụng kích hoạt và tăng cường miễn dịch: Trong các nghiên cứu mới đây liên tục xuất hiện quan điểm cho rằng sự trục trặc miễn dịch là nguyên nhân thật sự tạo điều kiện gây ra các bệnh tim, béo phì và nhiều loại xơ cứng mô . Ngăn chặn bệnh bằng điều chỉnh nhẹ nhàng và hỗ trợ hệ thống miễn dịch là sự đầu tư tốt nhất chúng ta cần làm để kéo dài tuổi thọ và tăng cường sức khỏe và tăng cường sức khỏe mà không làm tổn hại nhiều đến các cơ quan, bộ phận của cơ thể. Fucoidan kích thích sự sản xuất tế bào miễn dịch cần cho sự sống, giúp cho cơ thể có được vũ khí tốt hơn có khả năng chống lại những kẻ thù chết người như vi khuẩn, virut, nấm, ký sinh trùng và ngay cả các tế bào ung thư [15].
- Tác dụng kháng khuẩn và kháng virut của Fucoidan: Năm 1995, các nhà khoa học Rumani đã công bố rằng fucoidan có khả năng ức chế đáng kể sự phát triển của các vi khuẩn gram dương (Gr(+)) và vi khuẩn gram âm (Gr(-)).Hơn thế nữa, fucoidan được công bố ngăn chặn loại viêm nguy hiểm xuất hiện trong viêm màng não một biến chứng của viêm do virut và vi khuẩn. Phát hiện này cùng những phát hiện khác đã chỉ ra rằng fucoidan làm được những việc mà ít thuốc nào có thể làm, đó là diệt vi khuẩn trong khi đó lại tăng cường hệ miễn dịch. Tiềm năng của fucoidan chống lại các virút như HIV có lẽ là còn hấp dẫn hơn khả năng kháng vi khuẩn của nó. Fucoidan được liệt kê là một hợp chất dùng điều trị HIV. Nhờ hiệu ứng này, các nhà khoa học tin rằng fucoidan có thể cung cấp một sự điều trị rất hiệu quả chống lại các virút gây ra viêm gan, mệt mãn tính và ngay cả AIDS [Bui Huu Tai, Nguyen Duy Nhut, Nguyen Manh Cuong, ..(2011). An evaluation of the RNase
H inhibitory effects of Vietnamese medicinal plant extracts and natural compounds, Pharm.Biol.Oct.49(10):1046-51.].
Fucoidan còn thể hiện khả năng liên kết với các virut cản trở khả năng tấn công vào tế bào chủ của chúng. Nếu một virut không thể tấn công vào tế bào chủ, nó sẽ không thể sao chép.
- Tác dụng làm giảm cholesterol và trị cao huyết áp: Theo nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của Mỹ, những con chuột ăn rong nâu có mức mở máu thấp hơn đáng kể so với những con không ăn rong. Sau 21 ngày thử rong biển các nhà khoa học đã kết luận rằng các hợp chất rong nâu làm thay đổi hoạt tính của các enzym trong gan, kiểm soát cách các axít béo được chuyển hóa, dẫn đến mức cholesterol thấp hơn trong máu.
Các nhà nghiên cứu của Nhật Bản đã tiến hành một nghiên cứu mà trong đó các đối tượng kiểm tra được cho ăn 5g rong biển (có chứa fucoidan)/ngày trong 3 tuần. Kết quả, huyết áp và mức cholesterol cao của họ được cải thiện đáng kể. Các kết quả như vậy đã được công bố bởi tổ chức y tế thế giới (WHO) và họ khẳng định rằng thành phần fucoidan xúc tiến việc đốt chất béo trong gan-một tác động hỗ trợ và bảo vệ hệ tim mạch. Hoạt tính này đã được khảo sát trên người và đã được FDA của Mỹ cấp chứng nhận [16].
- Tác dụng chống đông máu của fucoidan:
Một số nghiên cứu khoa học khẳng định khả năng của fucoidan ngăn chặn sự tạo thành cục máu đông. Các bác sỹ Thụy Điển ở bệnh viện trường đại học Malmo còn công bố rằng fucoidan ức chế việc tạo thành các cục máu bằng cách ngăn chặn các tố huyết kết thành nhóm và dính vào thành động mạch [6], [12].
- Tác dụng điều trị ung thư của fucoidan:
Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng fucoidan có hiệu quả lâm sang thực sự trong việc ngăn chặn ung thư trong cơ thể, fucoidan có tác dụng chống sinh sôi nảy nở các tế bào ung thư. Các nghiên cứu cho thấy fucoidan chữa ung thư theo ba cơ chế:
+ Các hợp chất fucoidan trên thực tế thúc đẩy các tế bào ung thư tự phá hủy. Những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng các hợp chất fucoidan thực sự ngăn chặn sự phát triển tế bào lạ thường. Dường như fucoidan bật công tắc tế bào loại bỏ sự sao chép ác tính. Nói cách khác DNA được tìm thấy bên trong các tế bào ung thư cá thể này bị bẽ gãy bởi các enzym sống trong bản thân các tế bào đó. Từ đó bảo vệ cơ thể chúng ta không bị ung thư [7].
+ Fucoidan có thể ngăn chặn sự phân chia tế bào nguy hiểm, làm suy giảm sự phát triển của các u ác tính. Fucoidan tác dụng thẳng lên tế bào ung thư ngăn chặn không cho chúng phát triển [11].
+ Các tính chất tăng cường hệ miễn dịch của fucoidan có thể kiềm hãm sự phát triển của tế bào ung thư. Các tế bào ung thư được phép tái tạo do hệ miễn dịch không còn nhận biết và tiêu diệt chúng. Fucoidan sản xuất ra các hợp chất interleukin và interferon trong hệ miễn dịch ngăn chặn sự phát triển tế bào ác tính, nhờ vậy nó có tác dụng kháng ung thư [14].
- Tác dụng ổn định đường huyết của fucoidan:
Fucoidan có thể giúp đỡ những người bị đái tháo đường. Các nhà nghiên cứu đã công bố rằng các polysacarit tìm thấy trong rong biển tác động dương tính lên phản ứng insulin và đường huyết trong các động vật thí nghiệm, nhờ vậy giúp giữ mức đường máu ổn định và ngăn chặn phản ứng insulin quá mức [21].
- Tác dụng của fucoidan đối với các bệnh về dạ dày:
Fucoidan còn có thể có ích cho các vấn đề về dạ dày và ruột non. Trong một số nghiên cứu của người Nhật ở Tokyo, việc bổ sung fucoidan thích hợp có tác dụng cải thiện hoạt động của đường dẫn dạ dày-ruột non. Hơn nữa các nhà khoa học mới đây đã công bố rằng fucoidan ngăn chặn sự gắn của Helicobacteria pylori (một loại vi khuẩn gây loét dạ dày) lên tế bào tạo thành lớp lót dạ dày. Họ đã phỏng đoán rằng hợp chất fucoidan này có thể bao phủ bề mặt vi khuẩn làm cho chúng khó bám vào các tế bào dạ dày [18].
Trong năm 1995, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng fucoidan giúp đẩy mạnh việc tạo ra một chất được gọi là fibronectin có vai trò quan trọng trong việc giữ các khớp được bôi trơn và linh động. Nghiên cứu phát hiện ra rằng sự có mặt của fucoidan đã góp phần cho việc sản xuất bình thường chất này gợi ý rằng việc bổ sung fucoidan có thể có tác dụng hữu ích trong việc tái tạo sụn cho các khớp đau [22].
- Fucoidan với bệnh về da:
Các nhà khoa học Nhật Bản đã công bố rằng thành phần fucoidan của rong thúc đẩy việc sản xuất một protein được gọi là integrin làm tăng sự săn chắc và sự phục hồi da. Công bố còn khẳng định rằng fucoidan thúc đẩy sự co của collagen, giúp tăng cường sự phục hồi vết thương [17]. Các hợp chất rong nâu thực ra làm ngắn chu kỳ mà trong đó các tế bào da tự thay thế. Làm như vậy da sẽ chậm bị nhăn hơn và khôi phục nhanh hơn.
- Fucoidan và khả năng điều trị bệnh về gan:
Fucoidan tìm thấy trong rong Nâu làm tăng đáng kể việc sản xuất một chất có khả năng kích thích việc tái tạo tế bào gan, đồng thời nó có thể ngăn chặn viêm gan, điều trị xơ gan, liệt gan, xơ hóa phổi và làm chậm quá trình già hóa [10].
Hiếm thấy một hợp chất thiên nhiên nào có tác dụng tích cực đồng thời cùng một lúc đến nhiều cơ quan khác nhau trong cơ thể, mang lại nhiều lợi ích về sức khỏe cho con người như fucoidan. Đến nay sản phẩm Fucoidan đã có mặt trên thế giới dùng làm thuốc hỗ trợ sức khỏe và điều trị nhiều loại bệnh. Ở nước ta Fucoidan chưa được phổ biến. Do vậy việc nghiên cứu Fucoidan trong rong Nâu Việt Nam là việc làm rất cần thiết và có ý nghĩa khoa học cũng như thực tiễn cao.
1.8. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT FUCOIDAN TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC: NGOÀI NƯỚC:
1.8.1. Trên thế giới:
Trên thế giới việc nghiên cứu và ứng dụng Fucoidan được bắt đầu mạnh mẽ từ những năm 80 của thế kỷ 20. Hiện nay, đã có nhiều công bố về việc khảo sát nguyên liệu, chiết tách Fucoidan cũng như tính chất của polysaccharide này, đặc
biệt là hoạt tính sinh học của nó. Tới nay, Fucoidan đã có ứng dụng thực tế trong sản xuất thuốc chống phóng xạ, điều trị bệnh nhân ung thư. Ở Nhật Bản, người ta đã sản xuất viên nang Fucoidan oligosaccharide. Viên nang Fucoidan này có tác dụng như là chất ức chế di căn u mới sinh và chống nấm. Một viên nang gồm (mg): Fucoidan 25, lactose 50, starch 23, và magnesium stearate 2. Trên thị trường Châu Âu, đã xuất hiện Modifilan. Đây là sản phẩm của các nhà khoa học Nga sản xuất, do nhu cầu bức bách của việc khắc phục các hậu quả của tai nạn nhà máy điện nguyên tử Chemobyl để làm thuốc có tác dụng hạn chế ung thư. Trong thành phần của modifilan thì Fucoidan là chính, chiết từ rong Nâu Laminaria Japonica, ngoài
ra còn có Laminaran, Alginate và Iod. Một lọ Moddifilan chứa 500 mg Fucoidan cùng tá dược được bán với giá 29 USD.
Chính vì có tính chất kháng virut rất mạnh mà Fucoidan có hiệu quả rất rõ rệt trong tác dụng trừ bệnh đốm trắng cho tôm. Tác dụng này đã được thử nghiệm tại Thái Lan và Nhật Bản [5].
Sau đây xin giới thiệu một số sản phẩm Fucoidan trên thế giới và công dụng ghi trên bao bì như sau: [1]
Fucoidan
QINGDAO YIJIA HUAYI IMPORT AND EXPORT CO.,LTD.
Được sử dụng để phục hồi khả năng kháng ung thư, sản phẩm thuốc kháng virus, đIều trị ung thư, tim mạch.
Arabino Fucoidan
PHARMACEUTICAL GRADE NUTRITIONAL & DIETARY ANTI-AGING SUPPLEMENTS
Gây tự chết cho tế bào ung thư
Fucoidan Tongan Limu Moui
AHD INTERNATIONAL, LLC COMPANY
Trị tim mạch, chống lão hoá, tăng cường miễn dịch, giảm cân…
LCR fucoidan
Điều trị các bệnh ung thư: bọng đái xương, vú, cổ, ruột kết, buồng trứng, tuỵ, dạ dày, da…, các bệnh khác như: dị ứng, chống lão hoá, suyễn, đái đường, giảm cholesterol, cao huyết áp, loét dạ dày…
Nhiều loại fucoidan nhãn hiệu khác với các tác dụng giới thiệu trên sản phẩm tương tự như trên.
1.8.2. Trong nước:
Nhắc đến Fucoidan thì chất này còn rất mới mẻ đối với mọi người dân Việt Nam, bởi trên thị trường nước ta vẫn chưa xuất hiện các sản phẩm chứa Fucoidan từ rong nâu. Trong khi đó nguồn rong biển của nước ta lại vô cùng đồi dào mà chưa được khai thác và sử dụng hợp lý, có hiệu quả. Nguồn rong nâu thì dồi dào mà Fucoidan lại chưa được biết đến, trong khi đó Fucoidan lại là một chất có rất nhiều tác dụng trong việc chữa bệnh. Cho nên cần phải đẩy mạnh nghiên cứu tách chiết các chất quý giá trong rong nâu, đặc biệt là fucoidan, nhằm khai thác nguồn tài nguyên biển dồi dào và để tạo ra các loại dược phẩm chăm sóc sức khỏe cho con người.
Nhiều công trình nghiên cứu fucoidan đã được triển khai ở nước ta, trong đó các tác giả Bùi Minh Lý, Nguyễn Duy Nhứt, Trần Thanh Vân và Nguyễn Ngọc Linh đã nhận được giải sáng tạo khoa học công nghệ Việt Nam (Vifotec 2009) với công trình: Nghiên cứu qui trình và thiết bị sản xuất fucoidan qui mô pilot từ rong nâu Việt Nam”.
Hiện nay việc nghiên cứu tách chiết fucoidan chủ yếu tập trung vào việc tách chiết theo một phương pháp có sẵn nhằm mục đích thu được fucoidan có hoạt tính sinh học định hướng trước, chưa có công trình nào thuần túy khảo sát tổng thể các phương pháp chiết fucoidan nhằm mục đích tìm ra phương pháp đạt hiệu suất cao nhất. Vì vậy trong đề tài này chúng tôi tiến hành nghiên cứu quy trình tách chiết fucoidan đạt hiệu quả cao nhất, thu được nhiều fucoidan nhất.
1.9. NGUYÊN LÝ TÁCH CHIẾT FUCOIDAN:[1]
Sau khi Kylin phát hiện ra Fucoidan, nhiều nhà nghiên cứu khoa học đã tìm cách chiết tách Fucodan từ rong nâu. Nhưng nguyên lý chung của việc chiết tách
Fucoidan từ rong nâu là dựa vào các tính chất hóa lý của các thành phần chính trong rong nâu. Như đã biết, trong rong Nâu Sargassum polycystum ngoài Fucoidan ra
còn có chứa rất nhiều thành phần ví dụ như Laminaran, Alginate, các Polyphenol,