Tài liệu Luận văn thạc sĩ phân tích cấu trúc của sulfate polysaccharide chiết tách từ rong lục chaetomorpha linum

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ -------------------------------- Nguyễn Hải Minh PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA SULFATE POLYSACCHARIDE CHIẾT TÁCH TỪ RONG LỤC CHAETOMORPHA LINUM. LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ -------------------------------- Nguyễn Hải Minh PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA SULFATE POLYSACCHARIDE CHIẾT TÁCH TỪ RONG LỤC CHAETOMORPHA LINUM. Chuyên ngành: Hóa Phân tích. Mã số: 8440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Hướng dẫn 1: PGS.TS Thành Thị Thu Thủy Hướng dẫn 2: PGS.TS Trần Thị Thanh Vân Hà Nội - 2020 i LỜI CAM ĐOAN Luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS.TS Thành Thị Thu Thủy và PGS.TS Trần Thị Thanh Vân. Các số liệu, những kết luận nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận văn này hoàn toàn trung thực. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này. Nha Trang, ngày ... tháng ... năm 2020 Tác giả luận văn Nguyễn Hải Minh ii LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự nỗ lực cố gắng của bản thân còn có sự hƣớng dẫn nhiệt tình của quý Thầy Cô, cũng nhƣ sự động viên ủng hộ của gia đình và bạn bè trong suốt thời gian học tập nghiên cứu và thực hiện luận văn thạc sĩ. Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến PGS.TS Thành Thị Thu Thủy và PGS.TS Trần Thị Thanh Vân, ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ về kiến thức, tài liệu và phƣơng pháp để tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này. Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Ban lãnh và toàn thể quý Thầy, Cô phòng Đào tạo trong Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cũng nhƣ tạo mọi điều kiện thuận lợi tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu và cho đến khi thực hiện đề tài luận văn. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn đến gia đình, các anh chị và các bạn đồng nghiệp đã hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ một cách hoàn chỉnh. Nha Trang, ngày ... tháng ... năm 2020 Học viên thực hiện Nguyễn Hải Minh iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT APTT Activated Partial Thromboplastin Time Thời gian Thromboplastin hoạt hóa từng phần Da Dalton Trọng lƣợng DMSO Dimethylsulfoxide (CH3)2SO FT - IR Fourier transform Infrared spectroscopy Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Gal Galactose Glc Glucose GPC Gel Permeation Chromatography Sắc ký thẩm thấu gel HMBC Heteronuclear Mutiple Bond Cohence Phổ tƣơng tác dị hạt nhân qua nhiều liên kết 1 Proton Magnetic Resonance spectroscopy Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân proton HSQC Heteronuclear single-quantum coherence Phổ tƣơng tác dị hạt nhân qua một liên kết HPLC High Performance Liquid Chromatography Sắc ký lỏng hiệu năng cao IR Infrared spectroscopy Phổ hồng ngoại MWCO Molecular weight cut-off Trọng lƣợng phân tử cắt Mw Molecular weight Mn Molecular number Trọng lƣợng phân tử khối H-NMR 13 Trọng lƣợng phân tử số C-NMR Carbon 13 Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy NMR Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy Phổ cổng hƣởng từ hạt nhân carbon 13 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân iv NOESY Nuclear overhauser effect spectroscopy TPP Tetrapolyphosphate PCL Polysaccharide Chaetomorpha ligustica RID Refractive Index Detector Phổ NOESY Đầu dò RID v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần loài và phân bố của rong lục....................................... 10 Bảng 1.2. Phân loài rong lục trên thế giới có sulfate polysaccharide ............ 16 Bảng 1.3: Một số nhóm đặc trƣng của phổ FT-IR của polysaccharide. ......... 23 Bảng 1.4. Độ chuyển dịch hoá học δ (ppm) từ cơ sở dữ liệu SUGABASE của dạng glucose và galactose ............................................................................... 26 Bảng 3.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên hiệu suất chiết polysaccharide .......... 41 Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ DM:NL lên hiệu suất chiết polysaccharide .. 42 Bảng 3.3. Ảnh hƣởng của thời gian chiết lên hiệu suất chiết polysaccharide 42 Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất chiết polysaccharide ................. 43 Bảng 3.5. Hiệu suất chiết tách polysaccharide (% khối lƣợng rong khô) ...... 44 Bảng 3.6. Thành phần hóa học của rong (% trọng lƣợng rong khô) .............. 46 Bảng 3.7. Thành phần hóa học của polysaccharide (%w/w) .......................... 48 Bảng 3.8. Kết quả đánh giá hoạt tính oxi hóa của SP1 và SP2....................... 48 Bảng 3.9. Kết quả đánh giá hoạt tính chống đông tụ máu của SP1 và SP2 .... 49 Bảng 3.10. Khả năng chống đông tụ máu của SP1 ......................................... 50 Bảng 3.11. Kết quả đo GPC của SP1 và SP2.................................................. 51 Bảng 3.12. Kết quả phân tích phổ IR của SP1 ............................................... 52 Bảng 3.13. Kết quả phân tích phổ 1H và 13C NMR ........................................ 60 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Hình ảnh về một số loài rong nâu ..................................................... 5 Hình 1.2. Hình ảnh về một số loài rong đỏ ....................................................... 6 Hình 1.3. Hình ảnh về một số loài rong lục ...................................................... 7 Hình 1.4. Hình ảnh về rong Chaetomorpha linum ............................................ 9 Hình 1.5. Cấu trúc một số phân đoạn của arabinogalactan chiết từ rong lục chi Chaetomorpha ................................................................................................. 19 Hình 1.6. (a) Phổ 1H-NMR của hỗn hợp liên kết (13)(14)-β-D-glucan; (b) Phổ 13C-NMR của hỗn hợp liên kết (13)(14)-β-D-glucan ................ 25 Hình 1.7. Độ dịch chuyển hóa học của các nhóm trong phân tử polysaccharide ......................................................................................................................... 28 Hình 1.8. Sơ đồ nguyên lý của một máy đo SAXS ........................................ 29 Hình 2.1. Hình ảnh rong Chaetomorpha linum a) và Chaetomorpha ligustica b) ......................................................................................................................... 31 Hình 3.1. Phổ 1H-NMR của polysaccharide C.ligus a) và C.linum b) ........... 45 Hình 3.2. Sắc ký đồ phép đo GPC của 2 mẫu SP1 Và SP2 ............................ 51 Hình 3.3. Phổ IR.............................................................................................. 52 Hình 3.4. Phổ 1H NMR................................................................................... 54 Hình 3.5. Phổ 13C NMR .................................................................................. 55 Hình 3.6. Phổ COSY ....................................................................................... 56 Hình 3.7: Phổ HSQC ....................................................................................... 58 Hình 3.8: Phổ HMBC ...................................................................................... 59 Hình 3.9. Cấu trúc hóa học của arabinogalactan sulphate .............................. 60 Hình 3.10. Biểu đồ Kratky của dung dịch SP1 1% trong nƣớc ...................... 61 Hình 3.11. Biểu đồ Guinier của dung dịch SP 1%.......................................... 62 vii MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 3 1.1. RONG BIỂN VÀ SULFATE POLYSACCHARIDE TỪ RONG BIỂN .. 3 1.1.1. Phân loài rong biển.................................................................................. 4 1.1.2. Giới thiệu về rong Lục Chaetomorpha linum ......................................... 8 1.1.2.1. Tên gọi và phân loại thực vật ............................................................... 8 1.1.2.2. Đặc điểm loài, phân bố, sử dụng .......................................................... 9 1.1.3. Thành phần dinh dƣỡng, ứng dụng của rong biển và polysaccharide từ rong biển .......................................................................................................... 11 1.1.4. Sulfate polysaccharide từ rong biển ...................................................... 14 1.1.4.1. Sulfate polysaccharide từ rong nâu .................................................... 14 1.1.4.2. Sulfate polysaccharide từ rong đỏ ...................................................... 15 1.1.4.3. Sulfate polysaccharide từ rong lục ..................................................... 15 1.1.4.4. Polysaccharide chiết xuất từ rong lục chi Chaetomorpha.................. 18 1.1.4.5. Hoạt tính sinh học của polysaccharide chiết xuất từ một số loài rong lục chi Chaetomorpha ..................................................................................... 19 1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA POLYSACCHARIDE ..................................................................................... 21 1.2.1. Phƣơng pháp sắc kí thẩm thấu gel (GPC) ............................................. 21 1.2.2. Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (IR) ........................................................ 22 1.2.3. Phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân (NMR) .............................. 24 1.2.4. Phƣơng pháp tán xạ tia X góc nhỏ (SAXS) .......................................... 29 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 31 2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ................................................................. 31 2.2. THU THẬP VÀ XỬ LÝ RONG.............................................................. 31 viii 2.3. CHIẾT TÁCH VÀ TINH CHẾ SULFATE POLYSACCHARIDE ........ 32 2.4. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC ......................................................................... 34 2.4.1. Phân tích thành phần hóa học ............................................................... 34 2.4.1.1. Phƣơng pháp xác định thành phần hóa học của rong ........................ 34 2.4.1.2. Phân tích thành phần hóa học của sulfate polysaccharide [33, 34] ... 36 2.4.2. Phƣơng pháp sắc ký thẩm thấu gel (GPC) ............................................ 38 2.4.3. Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (IR) ........................................................ 38 2.4.4. Phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân (NMR) .............................. 38 2.4.5. Phƣơng pháp tán xạ tia X góc nhỏ (SAXS) .......................................... 38 2.5. ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC.................................................... 39 2.5.1. Hoạt tính chống oxy hóa ....................................................................... 39 2.5.2. Hoạt tính chống đông tụ máu ................................................................ 39 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 41 3.1. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT ......................................................................................................................... 41 3.2. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC ............................ 46 3.3. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SİNH HỌC ................................. 48 3.4. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẤU TRÚC ..................................................... 50 CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................. 64 4.1. KẾT LUẬN .............................................................................................. 64 4.2. KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 65 1 MỞ ĐẦU Rong biển là nguồn các hoạt chất sinh học bao gồm carotenoid, các axit béo, vitamin, muối khoáng... Trong số các hoạt chất sinh học trên thì polysaccharide là chất thu hút các nhà nghiên cứu và nhà sản xuất thực phẩm chức năng nhất do có cấu trúc đa dạng và hoạt tính sinh học phong phú. Rong lục đƣợc biết đến nhƣ là nguồn nguyên liệu để tách chiết các chất có hoạt tinh sinh học nhƣ lipid, protein, peptide, polysaccharide, carotenoid, hợp chất phenolic, alkaloid,… trong đó polysaccharide đƣợc quan tâm nghiên cứu nhiều nhất do khả năng ứng dụng đa dạng của nó. Việt Nam là đất nƣớc có một vùng biển nhiệt đới rộng với bờ biển dài hơn 3000 km, là nguồn cung cấp các loài rong biển phong phú và đa dạng, rong lục với trữ lƣợng rất lớn lên tới 152 loài, chủ yếu thuộc về các chi Ulva, Caulerpa, Chaetomorpha, Enteromorpha, trong đó chi Chaetomorpha gồm 69 loài với loài phổ biến nhất ở biển Nha Trang là Chaetomorpha linum [13]. Nhƣ đã biết, cấu trúc của polysaccharide biến đổi tùy theo loài rong, vị trí địa lí thu hái cũng nhƣ phƣơng pháp chiết. Vì thế, mỗi loại polysaccharide mới đƣợc chiết tách từ một loại rong biển là một hợp chất mới với cấu trúc riêng và do vậy tiềm ẩn hoạt tính sinh học mới. Với hơn 150 loài đã đƣợc định danh, ngành rong lục ở nƣớc ta có tiềm năng lớn nhƣng việc khai thác nguồn tài nguyên biển này còn hạn chế khi so sánh với ngành rong đỏ và rong nâu. Nguyên nhân một phần là do các thành phần có hoạt tính bao gồm các polysaccharide từ rong lục chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều. Polysaccharide chiết tách từ rong đỏ và rong nâu nhƣ carrageenan, alginate và fucoidan đã đƣợc nghiên cứu và thu đƣợc các kết quả tốt ứng dụng vào cuộc sống thì cho đến nay rất ít công bố về polysaccharide từ các loài thuộc ngành rong lục nói chung và chi Chaetomorpha nói riêng. Trên thế giới hoạt tính chống đông tụ máu và chống huyết khối là tính chất đƣợc nghiên cứu rộng rãi nhất của sulfate polysaccharide chiết tách từ rong biển chi Chaetomorpha. Ở Việt Nam, rong lục chi Chaetomorpha hay còn gọi là rong mền có trữ lƣợng không lớn so với các chi rong khác gồm các loài chủ yếu nhƣ 2 Chaetomorpha linum, Chaetomorpha ligustica, Chaetomorpha antennia và Chaetomorpha sinensis đƣợc tìm thấy ở những vùng nƣớc lợ. Với mong muốn góp một cái nhìn đầy đủ hơn về nguồn lợi rong lục ở Việt Nam đặc biệt của các chi rong sinh trƣởng ở vùng nƣớc lợ, từ đó định hƣớng sử dụng nguồn nguyên liệu này, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu của luận án “Phân tích cấu trúc của sulfate polysaccharide chiết tách từ rong lục Chaetomorpha linum” với mục tiêu chiết tách, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học của sulfate polysaccharide từ loài Chaetomorpha linum ở Việt Nam. Mục tiêu của đề tài: Xác định thành phần, cấu trúc hóa học và đánh giá hoạt tính sinh học của sulfate polysaccharide chiết tách từ rong lục Chaetomorpha linum thu thập ở vùng biển Khánh Hòa. Để đạt đƣợc mục tiêu nghiên cứu đặt ra, các nội dung nghiên cứu cụ thể là: 1. Thu thập và định danh rong lục Chaetomorpha linum. 2. Chiết tách, tinh chế sulfate polysaccharide từ loài rong này. 3. Nghiên cứu đặc trƣng cấu trúc của sulfate polysaccharide thu đƣợc. 4. Đánh giá hoạt tính sinh học bao gồm hoạt tính chống oxi hóa và chống đông tụ máu của polysaccharide. 3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. RONG BIỂN VÀ SULFATE POLYSACCHARIDE TỪ RONG BIỂN Rong biển hay còn gọi là tảo bẹ, tên khoa học là marine – algae, marine plant hay seaweed là nững loài thực vật sinh sống ở biển, thuộc nhóm tảo biển. Rong biển có thể sống ở cả hai môi trƣờng nƣớc mặn và nƣớc lợ, chúng mọc trên các rạn san hô hoặc trên các vách đá, có thể mọc dƣới tầng nƣớc sâu với điều kiện có ánh sáng mặt trời chiếu tới để quang hợp. Chúng có thể là đơn bào hay đa bào sống thành quần thể. Có kích thƣớc hiển vi hoặc có thể dài hàng mét [24]. Các yếu tố sinh thái có thể ảnh hƣởng đến đời sống của rong biển nhƣ: địa bàn sinh trƣởng, nhiệt độ, ánh sáng, độ muối, độ pH, muối dinh dƣỡng, khí hòa tan trong nƣớc, mức chiều, sóng, gió, hải lƣu… Rong biển từ những năm cuối thế kỉ XIX đã đƣợc sử dụng để chế ra xà phòng bằng việc chiết các chất K2O, Na2O lấy từ rong biển. Sau đó ngƣời ta lại phát hiện trong rong nâu chứa Iod do đó ngƣời ta sử dụng rong nâu để chiết Iod. Đến đầu thế kỉ XX, Mỹ và Đức dùng rong nâu để điều chế KCl và than hoạt tính… Tuy nhiên các ứng dụng này của rong biển đều đƣợc thay thế bằng các nguyên liệu khác. Đến năm 1930 công nghệ chế biến các chất nhƣ alginate, mannitol, agar từ rong biển ra đời và phát triển cho đến ngày nay. Giá trị công nghiệp của rong biển là cung cấp các chất keo rong quan trọng nhƣ agar, alginat, carrageenan, furcellazan dùng cho công nghiệp thực phẩm, dƣợc phẩm, mỹ phẩm, công nghệ sinh học… Rong biển có giá trị dinh dƣỡng cao khi cung cấp đầy đủ các chất khoáng, đặc biệt là các nguyên tố vi lƣợng, các acid amin cần thiết cho cơ thể, các loại vitamin (nhóm A, B, C, E…), các carbohydrat đặc trƣng và các chất có hoạt tính sinh học (lectin, sterol, antibiotics,…) có lợi cho cơ thể và có khả năng phòng bệnh tật (huyết áp, nhuận tràng, béo phì, đông tụ máu). Do đó 4 ngày nay rong biển đƣợc xếp vào loại thực phẩm chức năng và đang ngày càng đƣợc ƣa chuộng trên thế giới. 1.1.1. Phân loài rong biển Trên thế giới, các nhà khoa học đã xác định đƣợc khoảng 10.000 loài rong biển. Căn cứ vào thành phần cấu tạo, đặc điểm hình thái, thành phần sắc tố, nơi sinh sống mà rong biển đƣợc chia thành 10 ngành bao gồm: Rhodophyta, Phaetophyta, Cyanophyta, Chlorophyta, Xanthophyta, Euglenophyta, Chrysophyta, Pyrrophyta, Cryptophyta, Bacillarriophyta. Trong đó 3 ngành rong đỏ (Rhodophyta), rong nâu (Phaetophyta), rong lục (Chlorophyta) có tiềm năng kinh tế lớn, đƣợc nghiên cứu khai thác nhiều. So với các nƣớc vùng Đông Nam Á, nƣớc ta thuộc vào nƣớc có nguồn rong biển đa dạng và phong phú [20]. Các khảo sát điều tra cho thấy số lƣợng các loài rong biển tại các vùng biển nhƣ sau: Phú Quốc có 108 loài; Trƣờng Sa 66 loài; Vịnh Hạ Long 99 loài; Cồn Cỏ 48 loài; Bạch Long Vĩ 46 loài. Riêng vùng Nha Trang có 210 loài. Năm 2003, tác giả Đàm Đức Tiến, Trần Đình Toại và CS cho biết riêng vùng ven biển Bắc Bộ đã có 259 loài [10, 11]. Với tổng số gần 800 loài rong tìm thấy ở vùng biển Việt Nam, các nhà khoa học Việt Nam cùng thống nhất xếp chúng vào 3 ngành trong hệ thống phân loại 10 ngành của Gollerbakh năm 1977 [12]: + Ngành rong đỏ (Rhodophyta) + Ngành rong nâu (Phaeophyta) + Ngành rong lục (Chlorophyta) Rong nâu: Là loài rong thƣờng có kích thƣớc lớn, loại lớn thƣờng dài khoảng 20 mét, loài trung bình dài từ 2-4 mét, các loài nhỏ hơn dài từ 30 - 60 cm [2]. Chúng chứa sắc tố xanthophyll-fucoxanthin cùng với chlorophyll a và c nên cá thể của rong nâu đều thể hiện màu nâu lục đặc trƣng. Rong nâu là loài rong phổ biến nhất với trữ lƣợng lớn, khoảng 1800 loài, thƣờng sinh trƣởng ở vùng biển đá, nƣớc biển lạnh thuộc bán cầu Bắc, chúng không chỉ 5 mọc trên đá mà còn trên các chân đập, cầu cảng, san hô, động vật thân mềm và ngay cả trên các loài rong khác. Rong nâu phân bố nhiều nhất ở Nhật Bản, tiếp đến là Canada, Việt Nam, Hàn Quốc, Alaska, Ireland, Mỹ, Pháp, Ấn Độ…. Trƣớc đây, rong nâu đƣợc sử dụng để tách iodine và kalium. Trong thời gian gần đây, rong nâu đƣợc khai thác rộng rãi để chiết tách alginate và fucoidan. Hình 1.1 là ảnh của một số loài rong nâu. Sargassum microcystum Padina australis Hình 1.1. Hình ảnh về một số loài rong nâu Rong đỏ: Là loài rong có kích thƣớc nhỏ hơn rong nâu, thƣờng dài từ vài centimet đến hàng mét; tuy nhiên rong đỏ không luôn luôn có màu đỏ: thỉnh thoảng chúng có màu tím, thậm chí là nâu đỏ nhƣng chúng vẫn đƣợc xếp vào ngành rong đỏ do những đặc tính khác nhƣ màu sắc của chúng là do các hạt sắc tố phycobilin tạo thành, phycobilin là sắc tố đặc trƣng cho rong đỏ. Ngành rong đỏ có khoảng 6500 loài, gồm 400 chi thuộc nhiều họ. Phần lớn các loài rong đỏ sống ở biển, có cấu tạo từ nhiều tế bào, trừ một số ít thuộc dạng một tế bào hay quần thể. Rong đỏ có dạng hình trụ dẹp dài, phiến chia hoặc không chia nhánh, phần lớn chia nhánh kiểu một trục, một số ít theo kiểu hợp trục [26, 20]. Hình 1.2 là ảnh của một số loài rong đỏ. 6 Porphyra Vietnameusis Acanthophora spicifera Hình 1.2. Hình ảnh về một số loài rong đỏ Rong đỏ phân bố nhiều ở Việt Nam, Nhật Bản, Hàn Quốc, Chile, Indonesia, Philippine tiếp đến là Thailand, Brazil, Pháp, Trung Quốc, Hawaii, Ấn Độ, Anh, Mỹ … Trên thế giới, rong đỏ đƣợc sử dụng với khối lƣợng lớn để phục vụ cuộc sống con ngƣời, một số loài có hàm lƣợng cao về agar, carageenan, furcellaran đƣợc sử dụng để chế biến keo rong biển và làm phụ gia thực phẩm. Các loài rong đỏ đƣợc chia thành hai nhóm chính [12]: - Nhóm rong cho agar (Agarophit): Bao gồm các loại nhƣ Gelidium, Gracilaria và Acanthopeltis. - Nhóm rong cho carrageenan (Carrageenophit): Bao gồm các loại nhƣ Gigartina, Eucheuma, Chondrus, Iridaea và Furcellaria. + Ngành rong lục (Chlorophyta) Rong lục là loài rong có kích thƣớc nhỏ giống nhƣ rong đỏ, chúng bao gồm cả những loài đơn bào và đa bào. Rong lục chứa chlorophylls cả hai dạng a và b. Trên thế giới, rong lục phân bố chủ yếu tập trung tại Philipine, tiếp theo là Hàn Quốc, Indonesia, Nhật Bản và ít hơn là ở Việt Nam với các loài nhƣ Ulva reticulata, Ulva lactuca, Caulerpa racemosa,… Ngoài ra, rong lục còn phân bố rải rác ở các nƣớc: Canada, Chile, Pháp, Israel, Italy, Malaysia, Achentina, Bangladesh… [20]. Hình 1.3 là ảnh của một số loài rong lục. 7 Theo các mô tả của tác giả Nguyễn Hữu Dinh, Phạm Hoàng Hộ, Tsutsuicho đến nay các nhà nghiên cứu đã tìm thấy trong ngành rong lục có trên dƣới 360 chi và hơn 5700 loài, phần lớn là sống trong nƣớc ngọt, còn nƣớc mặn chủ yếu là những chi sau đây: Monostroma, Enteromorpha, Ulva, Ulothrix, Rhizoclonium, Cladophora, Chaetomorpha, Cladophoropsỉs, Boergesenm, Valonia, Valoniopsis, Struvea, Boodlea, Microdyction, Caulerpa, Bryopsis, Codium, Acetabularia v.v... Hình 1.3. Hình ảnh về một số loài rong lục Chúng có nhiều hình dạng và kích thƣớc khác nhau nhƣ: dạng sợi, dạng vảy, dạng lá cờ, …Thành tế bào cấu tạo từ xenluloza và pectin. Rong lục có màu xanh do các sắc tố diệp lục a và b chiếm ƣu thế. Ngoài ra, chúng cũng chứa một vài các sắc tố khác nhƣ: β-carotenes, lutein, xanthophylls,… Chất diệp lục cho phép chúng hấp thụ ánh sáng mặt trời, thực hiện quá trình quang hợp để chuyển hóa nó thành thức ăn, nuôi sống tế bào. 8 Trong số các loài rong lục đƣợc biết đến, có khoảng 10% sống ở biển, còn lại sống ở các vùng nƣớc ngọt, nƣớc lợ - những nơi có nhiều ánh sáng mặt trời. Ngành rong lục đƣợc chia thành 5 lớp: Chlorophyceae, Ulvophyceae, Trebouxiophyceae, Pedinophyeae, Chlorodendrophyceae. Trong đó, Chlorophyceae, Ulvophyceae, Trebouxiophyceae là 3 lớp chiếm số lƣợng nhiều nhất, cũng nhƣ cung cấp nguồn polysaccharide nhiều nhất. Nguyên sinh chất có thành mỏng, ngay sát thành là vỏ tế bào; ở giữa là một túi lớn chứa đầy dịch bào. Trong chất nguyên sinh còn có những túi nhỏ chứa sản phấm của quá trình trao đổi chất. Thành phần nguyên sinh chất: Thể sắc tố có nhiều dạng khác nhau: phiến, đai vành móng ngựa, sao nhiều cạnh, xoắn lò xo, mắt lƣới, hạt nhỏ v.v...; sắc tố chủ yếu là chlorophyll và carotenoid, trong thể sắc tố còn có các hạt tạo bột hình tròn nhỏ và chứa tinh thể protit ở giữa, hạt tạo bột khi gặp dung dịch KI dễ bắt màu, nên trở thành một trong những tiêu chuẩn phân loại. Nhân thƣờng nằm ở giữa khoang túi dịch bào, hay sát bên thành lớp nguyên sinh, thể nhiễm sắc hình que ngắn hay hạt nhỏ. Trong dịch bào, sản phẩm của quá trình trao đổi chất chủ yếu là đƣờng, tanin, sunfat canxi và các chất có màu antoxyan. Ở một vài loài, sản phẩm quang hợp không phải là tinh bột mà là những giọt giống nhƣ chất bơ. Sinh sản bằng nhiều hình thức khác nhau. Sinh sản dinh dƣỡng: một tế bào mẹ cắt thành hai tế bào mới; loại nhiều tế bào thì có thể một phần cơ thể đứt ra rồi phát triển thành cây riêng khác. Sinh sản vô tính: tế bào dinh dƣỡng phân chia thành nhiều bào tử, gặp điều kiện thuận lợi hình thành vỏ tế bào và phát triển thành cá thể mới. Sinh sản hữu tính bằng sự thụ tinh giữa phối tử đực với phối tử cái, phức tạp hơn là đã hình thành tinh tử và trứng gọi là noãn phối. Sự hiểu biết chi tiết về sinh sản sẽ là tiền đề tạo ra sinh khối bền vững cho phát triển nhiên liệu. 1.1.2. Giới thiệu về rong Lục Chaetomorpha linum 1.1.2.1. Tên gọi và phân loại thực vật  Tên gọi: Tên khoa học Chaetomorpha linum 9  Phân loại thực vật: - Giới: Plantae - Ngành: Chlorophyta - Lớp: Ulvophyceae - Bộ: Cladopholares - Họ: Cladophoraceae - Chi: Chaetomorpha - Loài: Chaetomorpha linum 1.1.2.2. Đặc điểm loài, phân bố, sử dụng Hình 1.4. Hình ảnh về rong Chaetomorpha linum Chaetomorpha linum có dạng sợi, không phân nhánh, màu xanh đậm, dài từ 5 – 10 cm, các sợi rong khá thô, rối, đan xen nhau, đƣờng kính (40-) 60 – 80 (-100) µm. Các tế bào hình trụ, dài từ 1 – 3 (-4) µm. Thành tế bào dày, dày từ 2 – 3 (-5) µm, nhiều lớp, không bị giới hạn bởi các liên kết, khớp nối [27]. Các tế bào đa nhân với 20 – 50 nhân mỗi tế bào. Tế bào cơ sở có đƣờng kính từ 50 – 300 µm, và dài từ 350 – 450 µm, phần cuối tế bào có dạng thùy, mỏng, mịn [27, 28]. Phát triển trên các chất nền cứng, ở khu vực giữa mực thủy triều cao và thấp (vùng ven bờ), đôi khi chúng phát triển trên nền đất 10 mềm, hoặc biểu mô trên các loài rong khác ở các khu vực có mái che hay cửa sông. Chaetomorpha linum có ở khu vực Bắc Cực, châu Âu, biển Trắng, biển Đen, quần đảo Đại Tây Dƣơng, Bắc, Trung và Nam Mỹ, châu Phi, các đảo Ấn Độ Dƣơng, Tây Nam Á, châu Á (Trung Quốc, Nga: đảo Commander, Kamchatka, vịnh Karaginsky, đảo Sakhalin), Đông Nam Á (Việt Nam, Thái Lan, Singapore, Philippines), Australia, New Zealand, Thái Bình Dƣơng [24]. Loài Chaetomorpha linum nói riêng và chi rong Chaetomorpha nói chung có khả năng chịu đƣợc dao động nhiệt độ cao (22 – 450C), và phát triển tốt trong môi trƣờng có độ mặn cao (32 – 38‰), vì vậy chúng xuất hiện nhiều vào tháng 4 – 12 trong năm [4]. Điều này đƣợc thể hiện trong bảng 1.1 dƣới đây: Bảng 1.1: Thành phần loài và phân bố của rong lục tại các điểm nghiên cứu STT Độ Nhiệt độ mặn (0C) (‰) Sinh lƣợng (g khô/m2) Độ phủ (%) Địa điểm Sinh cảnh Đồng rọ, Vĩnh Thái, Nha Trang Ao tôm 23 - 45 38 340 60 quốc Lộ 1A, Cam Thịnh Đông, Cam Ranh Ao xử lý nƣớc 22 - 44 35 210 45 Chaetomorpha Cầu Trà Long Ao xử 1, Ba Ngoài, lý aerea 23 - 44 36 300 80 Tên loài Chaetomorpha 1 Linum (Müller) Kützing Chaetomorpha 2 Capillaris (Kützing) Børgesen 3