Nghiên cứu tài liệu tham khảo về các phương pháp tách chiết fucoidan từ rong nâu đã được công bố cho đến nay cho thấy các quá trình tách chiết này thường bao gồm một số công đoạn như sau:
1. Loại bỏ các hợp chất có trọng lượng phân tử (TLPT) thấp bằng các dung môi khác nhau [60, 39].
2. Chiết bột rong Nâu với dung dịch nước nóng (nhiều khi ở nhiệt độ khác nhau: 20 - 250C và 60 – 900C) [39, 22] hoặc nước có pha thêm CaCl2, hoặc dung dịch axit loãng có thêm formaldehyd để loại bỏ polyphenol.
3. Tách laminaran ra khỏi fucoidan bằng cách tạo phức kết tủa giữa fucoidan với cetavlon, hoặc tách trên cột sắc ký trao đổi anion trong đó fucoidan được giữ lại trên cột trong khi laminaran đi qua [22, 64].
Dưới đây là một số phương pháp điều chế fucoidan từ rong nâu đã được biết: Năm 1950 Percival và Ross [22] đã điều chế fucoidan từ Fucus vesiculosus, F. spiralis, bằng cách:
Chiết với nước sôi trong 24 giờ. Loại bỏ alginate và protein bằng Pb-acetate. Kết tủa fucoidan như một phức hydroxit bằng cách thêm Ba(OH)2. Phức thu được sau
đó được thủy phân với dung dịch axit sunfuric loãng và fucoidan được phân lập sau một quá trình thẩm tách kéo dài.
Phương pháp này rõ ràng không thích hợp cho việc sản xuất fucoidan dùng cho thực phẩm chức năng và dược liệu vì sử dụng nhiều chất độc như chì và bari.
Năm 1952 Black [64] đã áp dụng 2 phương pháp chiết fucoidan trong nước nóng và trong dung dịch axit loãng và khảo sát ảnh hưởng của pH, nhiệt độ, thời gian chiết, tỷ lệ giữa dung dịch chiết và rong lên hiệu suất thu hồi fucoidan:
- Điều kiện chiết fucoidan tối ưu bao gồm khuấy huyền phù rong với dung dịch HCl (1:10) ở pH = 2,0 - 2,5 tại nhiệt độ 700C trong 1 giờ. Theo tác giả, bằng cách xử lý này chỉ 1 lần chiết có thể thu được 50% fucoidan, còn nếu chiết 3 lần - hơn 80% fucoidan.
- Fucoidan thô được tách khỏi dung dịch axit bằng cách trung hòa và cho bay hơi đến khô, hòa tan lại trong nước rồi kết tủa phân đoạn với cồn ở nồng độ 30% và 60% (v/v). Phân đoạn 60% cồn là fucoidan thô chứa 30 - 36% fucose. Có thể điều chế fucoidan với hàm lượng fucose lớn hơn 40% từ sản phẩm thô bằng cách xử lý với formaldehyde và tách hợp chất không tan tạo thành.
- Fucoidan còn có thể thu nhận bằng cách chiết trong nước nóng theo tỷ lệ 1 phần rong khô: 10 phần nước tại 1000C trong 3 - 7,5 giờ. Bằng cách tăng tỉ lệ nước/rong, thời gian chiết và số lần chiết có thể đạt hiệu suất thu hồi fucoidan 55 - 60%
Những nỗ lực đầu tiên nhằm đưa ra một phương pháp mang tính tổng quát để chiết fucoidan đã được thực hiện bởi Mian và Percival (1973) [13]:
Tiến hành chiết tuần tự, bắt đầu bằng xử lý với formaldehyde. Tiếp theo chiết với cồn ở nồng độ 80% để loại bỏ mannitol, muối và các sản phẩm khối lượng phân tử thấp. Sau đó rong được khuấy trộn với dung dịch CaCl2 2% (ở nhiệt độ phòng và 700C) để chiết laminaran và fucoidan (khi đó alginate được cố định dưới dạng muối Canxi không tan). Fucoidan được chiết tiếp với dung dịch HCl (pH = 2). Cuối cùng, bã được chiết với Na2CO3 để thu lại alginate hòa tan. Hai dung môi bổ sung cuối cùng nhằm chiết tận thu các phân đoạn fucoidan.
Quy trình chiết tuần tự phức tạp này hầu như không được sử dụng về sau, nhưng đã trở thành cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.
Zvyagintseva và Duarte (1999, 2001) [59, 38] đã sử dụng các phương pháp chiết thô fucoidan tương đối đơn giản nhưng sau đó sử dụng các bước làm sạch tương
đối phức tạp và tốn nhiều công sức hơn. Trước tiên, bột rong được cho chiết với cồn ở nhiệt độ phòng (24 giờ), sau đó bã rong chiết tiếp với aceton và clorofoc ở nhiệt độ phòng (24 giờ), chiết tiếp bã rong bằng dung dịch axit 0,1N HCl cùng với một lượng nhỏ focmandehyd khuấy ở nhiệt độ phòng (4 giờ), tiếp tục chiết bằng nước nóng (600C). Sau đó fucoidan được tách khỏi laminaran bằng cách cho đi qua cột polyteflon. Đến năm 2005 tác giả Zvyagintseva đã đưa ra phương pháp mới chỉ sử dụng cồn cho công đoạn trước khi chiết fucoidan.
Trong rong nâu thường có nhiều kim loại nặng trong đó có nhiều nguyên tố độc hại đối với người. Chii-Fa-Lin và cs (1978), đã làm sạch polysaccharide rong nâu bằng cách ngâm chiết rong với dung dịch 3M KCl trong 30 phút ở nhiệt độ phòng trước khi tách chiết polysaccharide, nhờ vậy đã loại được 80% Asenic. Tuy nhiên phương pháp này không tránh khỏi sự mất mát fucoidan.
Kimura và cs (1995) [30] đã thu nhận fucoidan từ các loài rong nâu nhằm sử dụng chữa ung thư dạ dày bằng cách chiết bột rong trong dung dịch axit acetic loãng nồng độ 0,01 mol (pH = 4) với nhiệt độ từ nhiệt độ phòng rồi nâng dần lên 1000C. Sau khi loại bỏ bã rong bằng ly tâm, phần dung dịch được trung hòa bằng NaOH và sau đó loại bỏ axit alginic bằng cách kết tủa nó với dung dịch CaCl2. Dung dịch chứa fucoidan cho lọc qua màng siêu lọc để cô đặc và loại các phân tử trọng lượng thấp cỡ 5000 Da, sau đó cho thẩm tách để loại bỏ phân tử lượng nhỏ hơn 8000 Da. Cuối cùng dung dịch fucoidan được làm sạch bằng sắc ký gel nhằm đạt tiêu chuẩn chất lượng dùng chữa bệnh.
Trong quy trình này các tác giả chiết luôn cả axit alginic cùng với fucoidan rồi sau đó mới loại alginat canxi, nhờ vậy độ sạch của sản phẩm fucoidan có thể đạt 90%, tuy nhiên các gốc sunfat của fucoidan kết hợp với canxi tạo thành muối khó tan.
Theo patent của Nga RF N02240816, 2003 trước tiên rong được xử lý bằng dung dịch cồn 50%, sau đó chiết với dung dịch axit HCl 0,2M; dịch chiết được cô đặc tới 1/5 thể tích bằng hệ thống màng siêu lọc có kích thước từ 5,000 – 100,000 Da, trung hòa tới pH = 6 bằng dung dịch NaOH, sau đó cô đặc trên thiết bị cô quay và cuối cùng là kết tủa fucoidan bằng cồn và sấy để thu nhận sản phẩm bột fucoidan.
Năm 2007 trên European Patent Office có công bố đăng ký patent RU2302429: rong được cắt nhỏ cỡ mm, chiết trong acid thực phẩm 1%, dịch chiết được cô đặc bằng màng siêu lọc 100kDa, sau đó sấy phun thu sản phẩm. Patent này hoàn toàn tương tự
qui trình của các tác giả Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang, đã thực hiện xong vào năm 2006 được nghiệm thu xuất sắc với đề tài " Nghiên cứu công nghệ và thiết bị sản xuất fucoidan qui mô pilot từ một số loài rong nâu Việt Nam“
Các bài viết và đăng ký phát minh sáng chế khác về sau này cũng chiết fucoidan bằng phương pháp tương tự. Cho đến nay, các phương pháp như trên cho ra fucoidan sạch, và được coi là các phương pháp tách chiết hiện đại, tuy nhiên giá thành khá lớn và thiết bị siêu lọc công suất lớn đầu tư quá đắt. Đồng thời hiệu suất chiết rất thấp (do chiết một lần chỉ thu được 50% fucoidan [64] nhưng nếu chiết tiếp lần nữa thì chi phí hóa chất, nước và chi phí tách loại nước về sau cao hơn giá mua rong nguyên liệu nên buộc phải bỏ bã rong vẫn còn chứa fucoidan) và có nhiều khả năng bị nhiễm bẩn vi sinh vì thời gian ngâm chiết quá dài [65].
Năm 2010 Wilson, Sonsini, Goodrich & Rosati (Mỹ) đã có một đăng ký mới ở cục quản lý phát minh sáng chế Mỹ về phương pháp mới chiết fucoidan (US patent 20100056473), họ sử dụng sóng siêu âm có gia nhiệt để đưa fucoidan vào dịch chiết nước pH=7, không có alginic acid tan theo dịch chiết. Trong thực tế dù không có siêu âm, đun nóng rong trong nước 600C kéo dài 4 giờ vẫn thu được dịch chiết tương tự, tất nhiên hiệu suất thấp hơn nhưng tránh được đầu tư thiết bị siêu âm có gia nhiệt cho sản xuất lớn.