Tài liệu Nghiên cứu chiết phlorotannin chống oxy hóa từ rong mơ sargassum mcclurei bằng phương pháp hồi lưu gia nhiệt

  • Số trang: 100 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 59 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 27125 tài liệu

Mô tả:

i LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp này, Trước hết, em xin gửi tới Ban Giám hiệu- Trường Đại Học Nha Trang, Lãnh đạo phòng Đào tạo Đại học và Lãnh đạo khoa Công nghệ thực phẩm lời cám ơn, niềm kính trọng và lòng tự hào vì được học tập tại Trường trong những năm qua. Lòng biết ơn sâu sắc xin được gửi tới TS.Vũ Ngọc Bội- Trưởng khoa Công nghệ thực phẩm và ThS. Đặng Xuân Cường- Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian làm đồ án vừa qua. Xin chân thành cám ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ Thực phẩm và các thầy cô trong nhà trường đã giảng dạy em trong những năm tháng qua. Xin tỏ lòng biết ơn cha mẹ và gia đình đã tạo điều kiện cho em được học tập và xin cám ơn bạn bè đã động viên giúp đỡ em trong quá trình học tập vừa qua. Nha Trang, ngày 25 tháng 6 năm 2012 Người thực hiện Nguyễn Thị Thảo ii MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN ..............................................................................................................i MỤC LỤC ...................................................................................................................ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................................... v DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................vi DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................vii MỞ ĐẦU ....................................................................................................................ix CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ....................................................................................... 1 1.1. Rong mơ Sargassum mcclurei ....................................................................... 1 1.1.1. Sự phân bố của rong mơ.......................................................................... 1 1.1.2. Đặc điểm của rong mơ Sargassum mcclurei .......................................... 2 1.1.3. Thành phần hóa học trong rong mơ Sargassum mcclurei ...................... 3 1.1.4. Công dụng và vai trò sinh học của rong mơ .......................................... 4 1.1.5. Tình hình nghiên cứu và sử dụng rong mơ S. mcclurei tại Việt Nam ............. 6 1.2. Quá trình oxy hóa và phlorotannin chống oxy hóa ......................................... 7 1.2.1. Quá trình oxy hóa và các gốc tự do ........................................................ 7 1.2.2. Phlorotannin ......................................................................................... 13 1.2.3. Hoạt tính sinh học của phlorotannin ..................................................... 17 1.2.4. Tình hình nghiên cứu phlorotannin chống oxy hóa trên thế giới .......... 18 1.2.5. Tình hình nghiên cứu phlorotannin chống oxy hóa ở Việt Nam .......... 21 1.3. Một số phương pháp chiết xuất phlorotannin ............................................... 22 1.3.1. Cơ sở của quá trình tách chiết .............................................................. 22 1.3.2. Chọn dung môi để chiết xuất ............................................................... 22 1.3.3. Các phương pháp chiết tách bằng dung môi ......................................... 25 1.3.4. Một số phương pháp chiết tách khác .................................................... 26 1.4. Một số quá trình xảy ra trong quá trình chiết ............................................... 29 1.4.1. Quá trình khuếch tán ............................................................................. 29 1.4.2. Quá trình thẩm thấu ............................................................................... 31 iii 1.4.3. Quá trình thẩm tích ................................................................................ 32 1.5. Một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chiết ................................................ 32 1.5.1. Dung môi ............................................................................................... 32 1.5.2. Những yếu tố về kỹ thuật ..................................................................... 33 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 36 2.1. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................... 36 2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 36 2.2.1. Phương pháp xác định hàm ẩm ............................................................. 36 2.2.2. Phương pháp định lượng hàm lượng phlorotannin tổng số .................. 36 2.2.3. Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa tổng .......................... 36 2.2.5. Quy trình dự kiến chiết phlorotannin chống oxy hóa từ rong S. mcclurei ........................................................................................................... 37 2.2.6. Bố trí thí nghiệm ................................................................................... 39 2.3. Hóa chất và thiết bị........................................................................................ 46 2.3.1. Hóa chất................................................................................................. 46 2.3.2. Thiết bị .................................................................................................. 46 2.4. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................................. 46 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 47 3.1. Xác định các thông số ảnh hưởng đến quá trình chiết phlorotannin ............. 47 3.1.1. Ảnh hưởng của dung môi đến khả năng chiết phlorotannin ................. 47 3.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi ethnol đến khả năng chiết phlorotannin .................................................................................................... 50 3.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ DM/NL đến khả năng chiết phlorotannin ........... 54 3.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng chiết phlorotannin ................... 57 3.1.5. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng chiết phlorotannin .................. 61 3.1.6. Ảnh hưởng của số lần chiết đến khả năng chiết phlorotannin .............. 64 3.1.7. Ảnh hưởng của pH dung đến khả năng chiết phlorotannin................... 67 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ cô đặc đến hàm lượng phlorotannin và hoạt tính chống oxy hóa tổng ....................................................................................... 70 iv 3.3. Đề xuất quy trình chiết phlorotannin thô từ rong mơ sargassum mcclurei ........... 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 77 1. Kết luận ............................................................................................................ 77 2. Kiến nghị .......................................................................................................... 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AA : Acid ascorbic EtOH : Ethanol EtOAC : Ethyl acetate DM : Dung môi NL : Nguyên liệu DPPH : 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl h : giờ vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Diện tích rong Mơ theo vùng biển các tỉnh ............................................... 1 Bảng 1.2. Hợp chất polyphenol trong một số loại trái cây ....................................... 11 Bảng 1.3. Hàm lượng phlorotannin trong một số loại tảo nâu ................................. 20 Bảng 1.4. Bảng tính chất của một số dung môi phổ biến trong chiết xuất hợp chất tự nhiên ............................................................................................................. 23 Bảng 1.5. Độ nhớt (η) và sức căng bề mặt ( δ ) của một số dung môi thường gặp ở nhiệt độ 200C ( xếp theo thứ tự tăng dần). ...................................................... 33 vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Rong mơ mang nhiều trứng các loài thủy sản bị giật cả gốc, mang theo cả san hô ............................................................................................................. 5 Hình 1.2. Rong mơ bị khai thác phơi trên bãi biển ..................................................... 6 Hình 1.3. Quá trình gây hại của gốc tự do .................................................................. 9 Hình 1.4. Cấu trúc hóa học của phlorogluciol (i) và các nhóm của phlorotannin [ tetrafucol A (ii), tetraphlorethol B(iii), fucodiphlorethol A(iv), tetrafuhalol A (v), tetrasofuhalol (vi), phlorofucofuroeckol (vii) .................................................... 14 Hình 1.5: Sự kết hợp của nhóm acetate ................................................................... 15 Hình 1.6. Sự hình thành phloroglucinol .................................................................... 15 Hình 1.7. Mô hình phlorotannin liên kết cộng hóa trị với acid alginic của màng tế bào tảo nâu. ........................................................................................................... 16 Hình 2.1. Loài Sargassum mcclurei tại Hòn Chồng, Nha Trang, Khánh Hòa .......... 36 Hình 2.2. Quy trình dự kiến chiết xuất phlorotannin từ rong sargassum mcclurei ... 37 Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của dung môi đến khả năng chiết phlorotannin .............................................................................................................. 39 Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của tỷ lệ DM/NL đến khả năng chiết phlorotannin...................................................................................................... 40 Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng chiết phlorotannin .............................................................................................................. 41 Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của thời gian đến khả năng chiết phlorotannin .............................................................................................................. 42 Hình 2.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của số lần chiết đến khả năng chiết phlorotannin...................................................................................................... 43 Hình 2.8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của pH dung môi đến khả năng chiết phlorotannin...................................................................................................... 44 Hình 2.9. Xác định nhiệt độ cô đặc dịch chiết thu cao thô ....................................... 45 Hình 3.1. Ảnh hưởng của dung môi đến hàm lượng phlorotannin ........................... 47 Hình 3.2. Ảnh hưởng của dung môi đến hoạt tính chống oxy hóa tổng ................... 48 viii Hình 3.3. Sự tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa tổng và hàm lượng phlorotannin .............................................................................................................. 48 Hình 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hàm lượng phlorotannin ............. 51 Hình 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hoạt tính chống oxy hóa tổng ..... 51 Hình 3.6. Sự tương quan của hoạt tính chống oxy hóa tổng và hàm lượng phlorotannin .............................................................................................................. 52 Hình 3.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ DM/NL đến hàm lượng phlorotannin ..................... 54 Hình 3.8. Ảnh hưởng của tỷ lệ DM/NL đến hoạt tính chống oxy hóa tổng ............ 55 Hình 3.9. Sự tương quan của hoạt tính chống oxy hóa tổng và hàm lượng phlorotannin .............................................................................................................. 55 Hình 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng phlorotannin ........................... 58 Hình 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính chống oxy hóa tổng ................... 58 Hình 3.12. Sự tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa tổngvà hàm lượng phlorotannin .............................................................................................................. 59 Hình 3.13. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng phlorotannin ................. 61 Hình 3.14. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hoạt tính chống oxy hóa tổng ......... 62 Hình 3.15. Sự tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa và hàm lượng phlorotannin .............................................................................................................. 62 Hình 3.16. Ảnh hưởng của số lần chiết đến hàm lượng phlorotannin ...................... 65 Hình 3.17. Ảnh hưởng của số lần chiết đến hoạt tính chống oxy hóa tổng .............. 65 Hình 3.18. Sự tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa tổng và hàm lượng phlorotannin .............................................................................................................. 66 Hình 3.19. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng phlorotannin ................................... 67 Hình 3.20. Ảnh hưởng của pH dung môi đến hoạt tính chống oxy hóa ................... 68 Hình 3.21. Sự tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa và hàm lượng phlorotannin .............................................................................................................. 68 Hình 3.22. Ảnh hưởng của nhiệt độ cô đặc đến hàm lượng phlorotannin ................ 71 Hình 3.23. Ảnh hưởng của nhiệt độ cô đặc đến hoạt tính chống oxy hóa tổng ........ 71 Hình 3.24. Sự tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa tổng và hàm lượng phlorotannin .............................................................................................................. 72 Hình 3.25. Quy trình chiết xuất dịch thô phlorotannin từ Sargassum mcclurei ....... 75 ix MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Rong biển được coi là loài thực vật biển quý giá do giá trị dinh dưỡng. Trong rong biển có chứa các chất tự nhiên có hoạt tính sinh học như: iod, alginate, fucoidan, phlorotannin… Việt Nam là đất nước ở vùng nhiệt đới và có thềm lục địa rộng trên 1 triệu km2, là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển nghiên cứu về rong biển. Rong biển Việt Nam khá phong phú vì thành phần loài, trữ lượng và hiện cũng chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ. Trong rong biển, rong mơ là đối tượng có giá trị cao do chứa các chất có khả năng chống oxy hóa như phlorotannin. Hiện trong nước đã có một số nghiên cứu về rong mơ và phlorotannin từ rong mơ. Tuy vậy việc nghiên cứu chỉ mới được bắt đầu và được thực hiện chủ yếu ở Viện nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang. Trên cơ sở được sự đồng ý của Viện nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang và khoa Công nghệ thực phẩm, em đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu chiết phlorotannin chống oxy hóa từ rong mơ Sargassum mcclurei bằng phương pháp hồi lưu gia nhiệt” Mục đích nghiên cứu Xác định các thông số ảnh hưởng đến quá trình chiết và cô đặc phlorotannin và từ đó hoàn thiện quy trình thu nhận dịch phlorotannin thô. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là loài Sargassum mcclurei được thu hái ở Hòn Chồng – Tp.Nha Trang –Khánh Hòa. Nội dung nghiên cứu 1. Xác đinh một số thông số của quá trình chiết phlorotannin bằng phương pháp hồi lưu gia nhiệt: thời gian, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ, pH, …. 2. Khảo sát quá trình cô đặc dịch phlorotannin thô. x 3. Đề xuất quy trình thu nhận phlorotannin chống oxy hóa từ rong mơ Sargassum mcclurei. Ngoài sự nỗ lực của bản thân, cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô, bạn bè tôi đã hoàn thành đề tài được giao. Trong quá trình thực hiện đề tài, do thời gian thực tập ngắn, kiến thức còn hạn chế và bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học nên không tránh khỏi thiếu sót. Tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Rong mơ Sargassum mcclurei [8] Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới, có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho rong biển phát triển. Theo thống kê, nước ta có khoảng 794 loài rong biển, phân bố ở vùng biển phía bắc 310 loài, miền Nam 484 loài, 156 loài tìm thấy ở cả hai miền (Nguyễn Hữu Dinh, 1998). Trong đó 90 loài đã sử dụng cho chế phẩm công nghiệp 24 loài, dược liệu 18 loài, thực phẩm 30 loài, thức ăn gia súc 10 loài. Các đối tượng quan trọng là: rong Câu (Gracilaria), rong mơ (Sargassum), rong Đông (Hypnea), và rong Bún (Enteromorpha). Trong đó rong mơ Sargassum mcclurei được phân loại như sau: Ngành Ochrophyta Lớp Phaeophyceae Bộ Fucales Họ Sargassaceae Chi Sargassum Loài Sagarssum mcclurei 1.1.1. Sự phân bố của rong mơ Rong mơ phân bố dọc bờ biển nước ta. Khu vực miền Trung và phía Nam, rong mơ tập trung chính tại các tỉnh: Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Kháng Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận, Vũng Tàu, Kiên Giang, cụ thể ở bảng 1.1 sau: Bảng 1.1. Diện tích rong Mơ theo vùng biển các tỉnh [8] Diện tích (m2) Năng suất sinh lượng (kg/m2) Mùa vụ (tháng) Quảng Nam- Đà Nẵng 190.000 2-7 3–4- 5 Bình Định 42.750 2,5 3–4- 5 Khánh Hòa 2.000.000 5,5 3–4- 5 Ninh Thuận 1.500.000 7 3–4- 5 Các địa danh 2 Vùng biển Khánh Hòa có diện tích rong mơ mọc cao nhất, tổng diện tích lên đến 2.000.000 m2, sinh lượng khá cao có thể lên tới hơn 5,5 kg/m2,trữ lượng có thể khai thác hàng năm có thể ước tính hơn 11.000 tấn rong tươi [8]. Theo kết quả khảo sát của tiến sĩ Bùi Minh Lý, Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang cho thấy: rong mơ là loài chiếm ưu thế nhất ở các khu vực với trữ lượng chiếm 98% tổng trữ lượng của các bãi rong, mật độ cây trung bình 43,8 ±20,2 cây/m2 và sinh lượng trung bình đạt 456 ± 64,2 g khô/ m2. Diện tích phân bố rong mơ tại Khánh Hòa ước tính là 1.167,33 ha, trữ lượng 7.302,12 tấn khô/năm, tập trung ở 4 khu vực chính: Vịnh Vân Phong, đầm Nha Phu, vịnh Nha Trang, vịnh Cam Ranh. Số lượng loài ưu thế tạo nên sinh lượng lớn ở các điểm khảo sát là 21 loài. Trong đó có loài Sagarssum mcclurei có tần suất xuất hiện cao trên 95%, thường thấy ở phần lớn các bãi triều ven bờ với độ sâu từ 1 đến 6m [9]. 1.1.2. Đặc điểm của rong mơ Sargassum mcclurei [11] Sargassum mcclurei dài 1 -2 m, có khi dài đến 4 m hay hơn khi mọc ở sâu. Đĩa bám rộng khoảng 1 cm, thường mọc liên kết 2 – 3 đĩa bám chung. Đĩa bám có xẻ thùy nhưng không sâu. Trục chính hình trụ ngắn khoảng 1cm. Nhánh chính hình trụ không có gai, to khoảng 1,5 – 2 mm, các nhánh bên mọc cách nhau 3 – 7 cm dài 20 cm, lá hơi dày và dai chắc có hình bầu dục kéo dài, dài 1 – 3 cm, mép lá có răng cưa nhọn. Gân giữa không rõ, cuống lá ngắn. Phao nhiều, hình xoắn hay hơi kéo dài,to 2-5mm thường nằm trong 1 lá nhỏ hình dạng rất biến thiên. Khi rong còn non hay ở phần gốc, phao có cánh bao quanh, hình dạng giống như lá. S. mcclurei thích nghi rộng với các dạng vật bám và điều kiện môi trường khác nhau. Chúng có thể mọc trên vách đá dốc đứng hay bãi san hô bằng phẳng. Chu kỳ sống của rong mơ S. mcclurei là một năm kể từ khi rong bắt đầu mọc. S. mcclurei có xu hướng tăng trưởng rất chậm về chiều dài, giai đoạn này tương ứng với việc rong hoàn thành giai đoạn pháp triển trục chính. Từ tháng 1 trở đi các nhánh chính của rong phát triển nhanh về chiều dài và đạt kích thước tối đa vào tháng 4, giai đoạn này tương ứng với thời kỳ rong phát triển nhanh chóng các nhánh thứ cấp. Sau khi đạt kích thước tối đa, rong sẽ dần tàn lụi vào tháng sau đó. 3 1.1.3. Thành phần hóa học trong rong mơ Sargassum mcclurei [8] Rong được lấy tại Hòn Chồng - Nha Trang, và thành phần hóa học như sau: 1.1.3.1. Sắc tố Sắc tố trong rong nâu là diệp lục tố (chlorophyl), diệp hoàng tố (xantophyl), sắc tố màu nâu (fucoxanthin), sắc tố đỏ (caroten). Tùy theo tỷ lệ các loại sắc tố mà rong có màu từ nâu - vàng - nâu đậm - vàng lục. Nhìn chung sắc tố của rong mơ là khá bền. 1.1.3.2. Glucid - Monosacharide: quan trọng nhất trong rong là đường Mannitol, được Stenhouds phát hiện năm 1884 và được Kylin (1913) chứng minh thêm. Hàm lượng Mannitol trong loài S. mcclurei có hàm lượng cao nhất khoảng 11,3- 16,73% so với trọng lượng khô, tùy thuộc vào thời gian sinh trưởng trong năm của rong và đạt cao nhất vào đầu mùa hè (tháng 4). - Polysacaride: + Alginic: Là một polysacaride tập chung ở giữa vách tế bào, là thành phần chủ yếu tạo thành tầng bên ngoài của màng tế bào rong. Alginic và các muối của chúng có nhiều công dụng trong ngành công nhiệp, y học, nông học và thực phẩm. Hàm lượng alginic của loài S. mcclurei khoảng 29,98 - 39.30% so với trọng lượng khô và đạt cao nhất vào tháng 4. + Fucxinic: Có tính chất gần giống với acid alginic. Acid fucxinic tác dụng với acid sunfuric tạo hợp chất màu phụ thuộc vào nồng độ acid sunfuric. + Fucoidin: Là muối giữa acid fucoidinic với các kim loại hóa trị khác nhau như Ca, Cu, Zn. Fucoidin có tính chất gần giống với acid alginic, nhưng hàm lượng thấp hơn. + Laminarin: Là tinh bột của rong. Laminarin thường ở dạng bột không màu, không mùi có hai loại: tan trong nước và không tan trong nước. + Cellulose: Là thành phần tạo nên vỏ cây rong. 4 1.1.3.3. Protein Protein trong rong nâu nói chung không cao lắm, nhưng khá hoàn hảo. Protein thường kết hợp với Iod tạo Iod hữu cơ rất có giá trị trong y học. 1.1.3.4. Chất khoáng Nghiên cứu về các loài rong Việt Nam cho thấy rong mơ có khả năng tích lũy hàng loạt các nguyên tố hóa học. Hàm lượng các nguyên tố khoáng trong rong thường lớn hơn nước biển chẳng hạn: lượng I2 của rong Nâu lớn hơn trong nước biển từ 80- 90 lần. Do đó Iod trong rong được nghiên cứu nhiều để sản xuất muối. Hàm lượng trung bình Iod trong S. mcclurei là 0,09% so với trọng lượng khô. 1.1.4. Công dụng và vai trò sinh học của rong mơ [41] 1.1.4.1. Công dụng của rong mơ - Rong mơ được coi là thực phẩm rất bổ dưỡng, có thể phòng ngừa và điều trị một số bệnh, đặc biệt là bệnh bứu cổ do rong mơ chứa nhiều iot. - Rong mơ là nguyên liệu chính cho sản xuất keo alginate, rất quý cho công nghiệp, được dùng để bao viên thuốc, làm huyết thanh nhân tạo, làm chỉ khâu vết mổ, chất sát trùng, thuốc cầm máu…vv. - Trong công nghiệp, dùng để chế phẩm in hoa, hồ vải, dán gỗ, chế tơ nhân tạo, làm diêm. Trong nông nghiệp dùng làm phân bón, pha chế thuốc trừ sâu, thay thế phèn chua. - Trong thực phẩm, dùng để chế các loại rượu, bánh kẹo, đồ uống. Ngoài ra, bã rong mơ có thể tận dụng, để chế than hoạt tính dùng trong y dược. 1.1.4.2. Vai trò sinh học của rong mơ Rong mơ có vai trò rất quan trọng về mặt sinh thái học. Cùng với các nhóm rong biển và cỏ biển khác, rong mơ đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa, cân bằng hệ sinh thái ven biển. Rong mơ hấp thu chất dinh dưỡng, làm sạch nước, là một mắc xích quan trọng trong mối quan hệ hữu cơ và sự tương tác giữa các thành tố trong hệ sinh thái rạn san hô. Đặc biệt các bãi rong mơ chính là nơi cư ngụ, ươm nuôi ấu trùng, sinh trưởng và sinh sản của rất nhiều loài thủy hải sản như cá chuồn, cá dìa, mực…vv 5 - Do chưa nhận thấy được những giá trị to lớn về mặt sinh thái của rong mơ, cũng như mong muốn tìm được một nguồn thu cho gia đình đã có những thời điểm, người dân khai thác rong mơ một cách rầm rộ để bán cho các thương lái. Nguy hiểm hơn, ngư dân lại khai thác vào thời điểm rong đang độ phát triển mạnh (từ tháng 3 đến tháng 7), đây là thời điểm mà trên các nhánh rong chứa vô số trứng của các loài cá chuồn, cá dìa, mực và rất nhiều loài hải sản khác. Hình 1.1. Rong mơ mang nhiều trứng các loài thủy sản bị giật cả gốc, mang theo cả san hô (Photo: Chu Mạnh Trinh, 7/2011). Để khai thác rong mơ, người dân lặn xuống và giật mạnh từng bụi rong làm vỡ nát, hư hại nhiều diện tích san hô, các riềm đá, kéo theo sự hủy hoại các hợp phần đáy và các quần xã sinh vật sống cùng. Với phương cách khai thác như vậy, ngư dân đã vô tình làm hủy hoại nghiêm trọng môi trường sống, cắt đứt nhiều mắc xích quan trọng trong chuỗi thức ăn tự nhiên. Việc khai thác rong mơ đồng nghĩa với việc mất đi một số lượng lớn trứng các loài thủy sản do chúng dính vào rong. Một số trứng bị tách khỏi giá thể (cành rong), trôi lơ lửng làm mồi cho địch hại. Cá thể nhỏ không có nơi cư trú, cá trưởng thành không có nơi sinh sản… và toàn bộ ngôi nhà sinh thái của chúng bị đảo lộn hoàn toàn. Rong mơ phơi khô được các thương lái mua với giá 5.000 đ/kg. Theo các nhà khoa học ước tính trong 1 kg rong mơ đó có hàng ngàn trứng các loài thủy sản 6 mà theo tự nhiên chúng sẽ phát triển cung cấp cho ngư trường hàng tạ sản lượng thủy sản vào năm sau. Hình 1.2. Rong mơ bị khai thác phơi trên bãi biển Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang và Viện Hải dương học Nha Trang, đã tiến hành nghiên cứu nhiều đề tài khoa học về rong mơ, nhằm đánh giá hiện trạng và tìm các giải pháp bảo vệ nguồn lợi này. 1.1.5. Tình hình nghiên cứu và sử dụng rong mơ S. mcclurei tại Việt Nam S. mcclurei thuộc nhóm rong mơ là loài có nhiều ưu thế, sản lượng cao, phân bố rộng do đó chúng được nghiên cứu rất nhiều. Năm 2001, tác giả Khổng Trung Thắng đã hoàn thành đề tài “ nghiên cứu hoàn thiện quy trình chiết tách alginate natri từ rong nâu qua xử lý CaCl2 và ứng dụng làm chất mang cố định tế bào trong lên men dịch chiết dứa”. Tác giả đã sử dụng S. mcclurei làm đối tượng nghiên cứu[11]. Năm 2004, các tác giả Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn, Ngô Đăng Nghĩa trường Đại học Thủy sản Nha trang cho xuất bản các kết quả nghiên cứu của mình trong cuốn Chế biến rong biển tại nhà xuất bản Nông nghiệp, tp. Hồ Chí Minh, trong đó rong mơ S. mcclurei được phân loại và xác định thành phần hóa học. Các tác giả cũng khẳng định rong đủ tiêu chuẩn chất lượng để sản xuất alginate với chất lượng tốt[8]. Năm 2006, các tác giả Nguyễn Duy Nhứt, Bùi Minh Lý- phân viện Khoa học Vật liệu tại Nha Trang, Nguyễn Mạnh Cường, Trần Văn Sung- viện Hóa học trong 7 đề tài nghiên cứu “ Phân lập và đặc điểm của fucoidan từ năm loài rong mơ ở miền Trung” đã sử dụng S. mcclurei để tách chiết và tinh chế fucoidan”. Năm 2010, TS Lê Như Hậu Viện nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang cùng cộng sự đã nghiên cứu đề tài “Tiềm năng rong biển làm nguyên liệu sản xuất ethanol nhiên liệu tại Việt Nam”, S. mcclurei được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ethanol. 1.2. Quá trình oxy hóa và phlorotannin chống oxy hóa 1.2.1. Quá trình oxy hóa và các gốc tự do [5] 1.2.1.1. Quá trình oxy hóa Quá trình oxy hóa là quá trình phản ứng hóa học xảy ra, trong đó electron được chuyển sang chất oxy hóa. 1.2.1.2. Gốc tự do Theo định nghĩa, gốc tự do (Free radical) là bất cứ chất nào chỉ có một điện tử duy nhất (electron mang điện âm) hay một số lẻ điện tử. Trong diễn tiến hóa học, một điện tử bị tách rời khỏi nhóm và phân tử đó trở thành một gốc tự do với số lẻ điện tử. Do đó, chúng không cân bằng, nên rất bất ổn, dễ tạo ra phản ứng. Chúng luôn luôn tìm cách chiếm đoạt điện tử mà nó thiếu từ các phân tử khác, và lần lượt tạo ra một chuỗi những gốc tự do mới, gây rối loạn cho sinh hoạt bình thường của tế bào. Năm 1954, bác sĩ Denham Harman thuộc Đại học Berkeley, California, là khoa học gia đầu tiên nhận ra sự hiện hữu của gốc tự do trong cơ thể, với nguy cơ gây ra những tổn thương cho tế bào. Trước đó, người ta cho rằng gốc tự do này chỉ có ở ngoài cơ thể. 1.2.1.3. Ảnh hưởng của gốc tự do tới cơ thể Các gốc tự do có thể tấn công vào cơ thể vào mọi lúc. Dược sĩ Bruce Ames, Đại học California, đã ước lượng mỗi tế bào trong cơ thể chúng ta phải hứng chịu khoảng 10.000 gốc tự do tấn công mỗi ngày. Trải qua 70 năm cuộc đời, cơ thể hình thành ước chừng đến 17 tấn gốc tự do. 8 Gốc tự do có tác dụng không tốt cho cơ thể, liên tục ngay từ lúc con người mới sinh ra và mỗi tế bào chịu sự tấn công của cả chục ngàn gốc tự do mỗi ngày. Ở tuổi trung niên cơ thể mạnh trấn áp được chúng, nhưng tuổi cao sức yếu, gốc tự do lấn át, gây thiệt hại nhiều gấp mười lần ở người trẻ. Nếu không bị kiểm soát, kiềm chế, gốc tự do gây ra nhiều tác dụng xấu đối với sức khỏe. Gốc tự do gây ra những tổn thương: - Phá rách màng tế bào khiến chất dinh dường thất thoát, tế bào không tăng trưởng, tu bổ, rồi chết. - Tạo ra chất lipofuscin tích tụ dưới da khiến ta có những vết đồi mồi trên mặt, trên mu bàn tay. - Tiêu hủy hoặc ngăn cản sự tổng hợp các phân tử chất đạm, đường bột, mỡ, enzyme trong tế bào. - Gây tổn hại cho các nhiễm sắc thể, DNA, RNA làm cho quá trình sao mã không chính xác dẫn đến đột biến gen. Người già có tỷ lệ đột biến cao gấp 9 lần so với trẻ nhũ nhi. Chính những những đột biến này làm tăng tỷ lệ ung thư. - Gây ra tổn thương cho tất cả các chất liệu và mô trong cơ thể như màng tế bào, protein và mỡ. Mô mỡ là nơi bị tổn thương sớm nhất và thường gặp nhất, vì đó là loại mô rất dễ bị oxy hóa. Các chuyên gia dùng thuật ngữ “sự peroxide hóa Lipid” để mô tả sự oxy hóa của mỡ trong cơ thể. Sự peroxide hóa lipid làm khởi phát một chuỗi phản ứng liên tục trên các chất mỡ và chỉ có thể bị chặn đứng bởi một chất chống oxy hóa. - Kích hoạt gen sinh ung thư, còn gọi là oncogene. - Ức chế hệ miễn dịch cơ thể – bất hoạt hàng rào phòng thủ bảo vệ cơ thể (làm hệ miễn dịch của cơ thể suy yếu dẫn đến một loạt bệnh nguy hiểm như: HIV/AIDs, viêm gan virus B, C…). - Gây tổn thương protein, dẫn đến sự rối loạn chức năng của nhiều cơ quan trong cơ thể. Ví dụ như, các protein collagen ở da, gây tổn hại da; hay các enzyme (bản chất là protein) bị tổn thương sẽ không hoạt động hiệu quả để xúc tác các phản ứng sinh hóa trong cơ thể. Các enzyme sẽ không được sửa chữa phục hồi vì nồng độ 9 các gốc tự do cao, vòng xoắn bệnh lý này dần dần làm cơ thể lão hóa nhanh hơn và có thể tạo ung thư. - Theo các nhà nghiên cứu, gốc tự do hủy hoại tế bào như sau: Hình 1.3. Quá trình gây hại của gốc tự do - Trước hết, gốc tự do oxy hóa màng tế bào, gây trở ngại trong việc thải chất bã và tiếp nhận thực phẩm, dưỡng khí; rồi gốc tự do tấn công các ty lập thể, phá vỡ nguồn cung cấp năng lượng. Sau cùng, bằng cách oxy hóa, gốc tự do làm suy yếu kích thích tố, enzym khiến cơ thể không tăng trưởng được. - Trong tiến trình hóa già, gốc tự do cũng dự phần và có thể là nguy cơ gây tử vong. Hóa già được coi như một tích tụ những đổi thay trong mô và tế bào. Theo bác sĩ Denham Harman, các gốc tự do là một trong nhiều nguyên nhân gây ra sự hoá già và sự chết cuả các sinh vật. Ông ta cho là gốc tự do phản ứng lên ty lạp thể, gây tổn thương các phân tử bằng cách làm thay đổi hình dạng, cấu trúc, khiến chúng mất khả năng sản xuất năng lượng. - Do quan sát, người ta thấy gốc tự do có ít ở các sinh vật non, có nhiều hơn ở sinh vật sống lâu. Người cao tuổi có nhiều gốc tự hơn là khi người đó còn trẻ. - Theo các nhà khoa học thì gốc tự do có thể là thủ phạm gây ra tới trên 60 bệnh, đáng kể nhất gồm có: bệnh vữa xơ động mạch, ung thư, Alzheimer, Parkinson, đục thuỷ tinh thể, bệnh tiểu đường, cao huyết áp không nguyên nhân, xơ gan. 10 1.2.1.4. Một số hợp chất chống oxy hóa hiện nay [18]  Một số hợp chất tự nhiên trong thực vật Polyphenol phân bố rộng rãi ở thực vật, có hoạt tính chống oxy hóa và được nghiên cứu rất nhiều. Polyphenol được chia thành các nhóm chính là: flavonoids, acid phenolic, tannin. - Flavonoid: [43] Flavonoid là một trong những nhóm hợp chất phong phú và đa dạng vào bậc nhất trong thiên nhiên, có mặt không những chỉ trong những thực vật bậc cao, mà còn trong một số thực vật bậc thấp, thậm chí còn có cả trong các loài tảo. Hơn một nửa rau quả thông thường có chứa flavonoid. Chúng cũng là thành phần hay gặp trong dược liệu có nguồn gốc thực vật. Đến nay, flavonoid vẫn là lớp chất được các nhà hoá học các hợp chất tự nhiên quan tâm nghiên cứu, có khoảng trên 11.000 hợp chất flavonoid đã được biết về cấu trúc. Flavonoid không những có giá trị về mặt cảm quan mà được khai thác, sử dụng trong nhiều lĩnh vực: Thực phẩm, mỹ phẩm và có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong y dược. Flavonoid có ứng dụng trong y học để điều trị một số bệnh như: viêm nhiễm, dị ứng, loét dạ dày và hành tá tràng, giúp cơ thể điều hoà các quá trình chuyển hoá, chống lão hoá, làm bền thành mạch máu, và giảm lượng cholesterol trong máu. Với các nhà hoá sinh thì cho rằng flavonoid là một chất chống oxi hoá lý tưởng. Hiện nay nhiều flavonoit được phân lập từ thực vật đã được ứng dụng thành các chế phẩm đặc trị bệnh và sử dụng trong bảo quản thực phẩm, được thế giới công nhận là một trong những lớp chất thiên nhiên có tác dụng làm chậm quá trình lão hoá và đột biến của các tế bào trong cơ thể. - Acid phenolic:[18] được chia thành hai loại là dẫn xuất của acid benzoic, chẳng hạn như acid gallic, và các dẫn xuất của acid cinnamic, acid caffeic và các acid ferulic. Các acid cinnamiac phổ biến hơn. Thực phẩm giàu acid phenolic có lợi cho sức khỏe, chúng có khả năng chống oxy hóa, ngăn ngừa tổn thương tế bào do phản ứng oxy hóa các gốc tự do. Acid phenolic chiếm khoảng một phần ba của hợp chất phenol trong chế độ ăn uống, có thể có mặt ở thực vật trong các hình thức tự do và liên kết với các thành phần khác. Phenol có thể được liên kết với các
- Xem thêm -