VIỆN ĐẠI HỌC MỜ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHẸ SINH HỌC
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Bấlàk
Thư viện V iện Đại học M ở Hà Nội
“Nghiên cứu thu nhận fucoxanthin từ rong mo- và ứng dụng
làm trà hòa tan hỗ trợ làm giảm mở nội tạng.”
Giáo viên hướng dẫn
TS. NGUYỄN ĐÚC TIÉN
Sinh viên thực hiện
CAO THỊ PHƯƠNG
Lớp
CNTP 12.01
Hà Nội - 2016
Khóa Luận Tốt Nghiệp
Viện Đại học M ở Hà Nội
LÒI CẢM ƠN
Có được kêt quả nghiên cứu này tôi xin được bày tỏ lòng biết Đưa ra được quy trình tinh chế fucoxanthin từ rong mơ
> Đề xuất quy trình ứng dụng chế phẩm fucoxanthin tạo ra cho chế
biến trà hòa tan 1'ucoxanthin
Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội
Cao Thị Phương
2
Lớp: C N T P 1201
Khóa Luận Tốt Nghiệp
Viện Dại học M ở Hà Nội
PHẦN 1: TỐNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.
Giói thiệu về rong mơ
1.1.1. Nguồn gốc, phân bo. phân loại, đặc điểm thực vật học
1.1.1.1. Nguồn gốc, phân bo
Rong mơ tên khoa học là Sargassum, là một giống Tâo lớn thuộc ngành
rong Nâu , được các thủy thủ người Bồ Đào Nha tìm thấy trong vùng biền
Sargasso.[8]
Rong mơ sống tập trung ờ vùng ven biển, tại các vùng có bãi đá ngầm.
Rong mơ phân bố chủ yếu ớ Truns Quốc, Nhật Bản, Philipin, ú c...Ờ Việt
Nam trong mơ phân bố dọc bờ biển. Khu vực miền Trung và phía Nam thì tập
trung chủ yếu tại các tỉnh: Quáng Bình, Quáng Nam, Thừa Thiên Huế, Quảng
Trị, Đà Nằng, Vũng Tàu, Quáng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa,
Ninh Thuận, Bình Thuận, Kiên Giang. Năng suất ở các vùng lập trung đó có
khi lên đến 7kg/m2 mặt nước , bình quận trên dưới 5,5kg/m2, tạo nên nguồn
nguyên liệu bền vững cho việc khai thác chế biến và cũng điềm chỉ những
môi trường trồng thuận lợi. [4]
Rong mơ là loài chiếm ưu thế nhất ờ các khu vực với trữ lượng chiếm
98% tống trữ lượng của các bãi rong, mật độ cây trung bình là 43,8 ± 20,2
cây/nr và sinh lượng trung bình đạt 456 ± 64,2 g khô/nr [51
Bùng 1.1.Diện tích và mật độ rong mơ vùng biên Việt Nam năm 2010131
Tinh
Quàng Nam-Đà
Diện tích (m2)
Mật độ (kg/m)
Mùa vụ sinh trưởng
190.000
2,0-7,0
3,4,5
Bình Định
42.750
2,5
3,4,5
Khánh Hòa
2000.000
5,5
3,4,5
Ninh Thuận
1.500.000
7,0
3,4,5
nằng
Cao Thị Phương
3
Lớp: C N T P 1201
Khóa Luận Tốt Nghiệp
Viện Dại học M ở Hà Nội
Vùng biển Khánh Hòa có diện tích rong lớn n h ấ t, tổng diện thích lên
đến 2000.000m2 với mật độ là 5,5kg/m. Tiếp theo là vùng biển Ninh Thuận
với diện tích 1.500.000m2 , mật độ 7,0kg/m. Thấp nhất là vùng biển Bình
Định với diện tích 42.750m2, mật độ 2,5kg/m
1.1.1.2. Phân loại
Phân loại khoa học rong I1 1 Ơ theo Wikipedia. [8]
Vực (domain)
Eukaryota
Giới (regnum)
Chromalveolata
Ngành (phylum)
Heterokontophyta
Lớp (class)
Phaeophyceae
Bộ (ordo)
Fucales
Họ ựamilia)
Sargassaceae
Chi (genus)
Sargassum
Các loài: Sargassum muticum và khoáng 250 loài khác.
1.1.1.3. Đặc điểrtìựftW y ệặ fịọ y jệ n Đ ạ i h ọ c M ơ
Hà Nội
Sargassum muticum là một loài rong nâu lớn, màu sắc thay thôi từ nâu
sẫm đến nhạt, vàng nâu tùy thuộc vào mùa vụ và điều kiện phát triển. Các
nhánh của 5. muticum mọc so le đều đặn trên thân. Nó được gắn vào đĩa bám,
có rất nhiều phao nhò 2 - 3 mm hình tròn hoặc hình quà lê dạng bóng khí trên
thân cây và giúp cho chúng đứng tháng trong nước hoặc nồi nếu các bộ phận
của cây bị tách khỏi thân gốc.
s. muticum có thế dài từ 75 -
120cm, nhưng
thường đạt tới chiều dài 1,5 - 2m ở vùng biển Thụy Điển, 6 - 7m ở Pháp và
lên đen 8,5 m trong vùng bicn Na Uy. Nhánh bên bị tách ra khỏi thân vào
mùa hè hoặc mùa thu, đế lại một thân gốc ngắn qua mùa đông (Wallentinus,
1999) [28]
Nhiều nghiên cứu đã chi ra rằng thời gian tăng trường của
s. muticum
khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ nước mà nó đang sinh sống. Trong các khu
vực có khí hậu ấm hơn thì 5. muticum đã được chứng minh là phát triển quanh
năm, nhưng nó vẫn bị mất nhánh (Norton, 1976; Arenas & Frenández, 2000:
Cao Thị Phương
4
Lớp: C N T P 1201
Khóa Luận Tốt Nghiệp
Britton-Simmons, 2004).
Viện Dại học M ở Hà Nội
s. muticum có cả hai hình thức sinh sán là vô tính và
hữu tính. Một nghiên cứu đã chứng minh rằng nhiệt độ tăng trưởng tối ưu của
s. muticum là 25°c, và nghiên cứu này cũng cho thấy 5. muticum có thể chịu
được nhiệt độ từ 10°c - 30°c [30]
Hình ì. ì: s.muticum
I . 1.2. Thành phần hóa học
-Thành phấthbpahọc
Viện Đại học Mơ Hà Nội
Mầu nâu của rong mơ là kết quà của sắc tố hoàng thế tố fucoxanthin,
thành phần chính của rong mơ là các polysaccharide (cellulose, alginate,
laminaran, fucoidan...), ngoài ra còn có mannitol, gibberellin, cytokinin...
và nhiều loại vitamin. Hàm lượng alginic acid trung bình từ 20 - 30% trọng
lượng khô. Một loại đường khác có giá trị trong rong mơ là mannitol với
hàm lượng từ 7 - 10% trọng lượng khô. Hàm lượng protein có từ 5 - 15%.
Tồng lượng khoáng có từ 20 - 40% trong đó có đầy đũ các nguyên tố
khoáng cần thiết cho cơ thề sinh vật, đặc biệt là iod với hàm lượng từ 0,08 0,34% là nguồn dược liệu để chữa bệnh bướu cổ. Ngoài ra rong mơ còn
chứa các phospho lipid dùng trôna y dược và các hợp chất có hoạt tính sinh
học khác [6].
Theo kết quả nghiên cứu về thành phần dinh dưỡng và hóa học cùa loài
Sargassum nao/houense (tính theo trọng lượng khô) thì có hàm lượng protein
II, 20%, chất khoáng 35,18%, lipid 1,06%, carbohydrate tổng số 47,73%,
Cao Thị Phương
5
Lớp: C N T P 1201
Khóa Luận Tốt Nghiệp
Viện Dại học M ở Hà Nội
tổng carbohydrate tan trong nước 29,74%, polysaccharide tan trong nước
21,01%, và chất xơ tổng số 4,83% [34 ].
Kotake-Nara và cộng sự (2005) nghiên cho thấy rong nâu chi
Sargassum và Turbinaria ở vùng nhiệt đới thường có hàm lượng phénol và
tannin tương đối thấp hơn nhiều so với ở vùng ôn đới, do đó 2 chi rong nâu ớ
vùng nhiệt đới thường là thức ăn cho cá, động vật ăn cò... (ở vụng nhiệt đới
dao động giữa 0 và 1,6% trọng lượng khô, vùng ôn đới dao động từ 3 đến
12% trọng lượng khô ) [351
Rong mơ có khả năng tích lũy hàng loạt các nguyên tố hóa học với hệ
số tập trung cao, nồng độ các nguyên tố này trong tro của chúng có thể gấp
hàng vạn hay hàng triệu lần so với trong nước biển. Đã tìm thấy khá nhiều
nguyên tố hóa học trong rong mơ: Al, Si, Ma, Ca, Sr, Ba, fe, V, Mn, Ti, Co,
Ni, Cr, Sn, Ag, Bi, Cu, Pb, Zn, Ga, Be, Na, K... [6]
1.1.3. Giá trị của rong mơ
Nguồn lợi mà rong mơ đem lại c[to thế giới lỊất.lớn. Các sản phẩm
truyền thống của nó là mannitol (35000 tấn/năm), alginate (hàng triệu
tấn/nãm) [6].. Trong khoảng chục năm gần đây, các nghiên cứu phát hiện
rong mơ có chứa một số thành phần quan trọng, đó chính là fucoxanthin,
phlorotannins, fucoidan.... với những hoạt tính sinh học quý, như: Chống ung
thư, giảm mỡ nội tạng, chống cục máu đông, kháng khuấn. kháng virut (kề cả
virut HIV), chống nahẽn tĩnh mạch... 1361
Rong mơ được sử dụng đầu tiên ở Nhật Bán và Trung Quốc trong vai
trò là nguồn thực phâm quan trọng. Hàm lượng iod trong rong mơ (0,25 0,35% khối lượng khô) cao hơn hàm lượng iod của thực vật ở đất liền vài
trăm lần. Rong mơ được sử dụng như một loại dược thào chữa bệnh bướu cổ,
nó không chi cung cấp iod và các nguyên lố vi lượng cho con người mà còn
cung cấp một số vitamin như A, B, c, D, E, K và hầu hết các acid amin không
thay thế.
Cao Thị Phương
6
Lớp: C N T P 1201
Khóa Luận Tốt Nghiệp
Viện Dại học M ở Hà Nội
Thành phần hóa học có trona vách tẻ bào của rong mơ có ý nghĩa rất
lớn. Alginic acid là một loại polysaccharidc có giá trị sử dụng. Đây là loại
nguyên liệu quan trọng dùng đổ trích ly keo alginate, dùng trong nhiều ngành
công nghiệp, như: công nghiệp giấy, sơn, cao su, phim ánh, mỹ phẩm, công
nghiệp thực phẩm, hoặc thay thế carbon metyl cellulose (CMC) làm phụ gia
cho xi măng dùng cho giếng khoan dầu ở biền, có tác dụng làm tăng thời gian
quánh của xi măng, giải quyết sự cố xi măng đông kết sớm gây khó khăn cho
quá trình xây dựng các công trình, có độ bền uốn cao hơn đảm bảo độ bền cho
công trình... Keo alginate cồn được ứng dụng sản xuất một số dụng cụ trong
ngành y (băng gạc, chân tay giả,...). Mannitol là một loại polyol. đồng phân
của sorbitol, loại đường rượu này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp
thực phấm và dược phấm. Mannitol có tác dụng ngăn ngừa hoặc điều trị nước
trong cơ thể dư thừa. Mannitol là giải pháp hiệu quả làm giảm áp suất trong
mắt, giám sưng não sau chấn thương đầu, điều trị bệnh giãn mạch vành, trị
ung thư, rất có lợi cho người bị bệnh tiểu (lường,.,, ị ;a \ ò j
1.2. Giói thiệu về fucoxanthin
1.2.1. Khái niệm, cấu trúc
Fucoxanthin là một carotenoid, có công thức phân tử là C j2H3S0 6, trọng
lượng phân tử là 658,91 g/mol, bị nóng chảy ở nhiệt độ 168°c. Fucoxanthin
có cấu trúc allene và epoxide và các nhóm hydroxyl. cấu trúc đầy đù cùa
íucoxanthin được xác định bời Englert và cộng sự 114|
Hình 1.2. Cầu trúc phân tứ của ỷucoxanthin
Trạng thái vật lý: Fucoxanthin ờ dạng tinh thể màu vàng nâu, không
hòa tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ ethanol, acetone,
Cao Thị Phương
1
Lớp: C N T P 1201
Khóa Luận Tốt Nghiệp
Viện Dại học M ở Hà Nội
methanol.... Độ hòa tan của fucoxanthin trong dung môi xấp xỉ 10
mg/ml.[l6]
OH
Fucoxanthinol
Hình 1.3. Các dạng chuyển hóa của fucoxanthin [17]
Đặc biệt fucoxanthin là một carotenoid allenic đầu tiên được tìm thấy
trong rong Nâu. Fucoxanthin tồn tại ờ cả hai cấu hình cis và trans, trong đó
cấu hình dạng trans (chiếm gần 80%) là đồng phân chính của fucoxanthin
[18] và hồn hợp đồng phân dạng cis (13-cis và 9-cis)[19|. cấu hình trans cùa
fucoxanthin ồn định hơn so với dạng cis.
Nakazawa và cộng sự (2009) đã nghiên cứu được dạng đồng phân trans
của fucoxanthin có sự hấp thu và tích hợp vào các tế bào chất béo nhanh hơn
so với dạng cis. Tuy nhiên, đồng phân cis được tìm thấy là có hiệu quà hơn
trong việc ức chế các tế bào trên người bị bệnh bạch cầu so với dạng trans.
Fucoxanthin cũng tồn tại ở dạng khác là fucoxanthinol, được tìm thấy trong
các tế bào ruột của người và chuột sau khi tiêu thụ fucoxanthin. [17]
Cao Thị Phương
8
Lớp: C N T P 1201
Khóa Luận Tốt Nghiệp
Viện Dại học M ở Hà Nội
ì.2.2. Sự ôn định cùa/ucoxanthin
- Khả năng chịu nhiệt của 1'ucoxanlhin
Theo một nghiên cứu về sự ổn định của fucoxanthin đối với nhiệt độ,
đã đánh giá trên hai chế phâm là fucoxanthin-l và fucoxanthin-Pl ở nhiệt độ
80°c và 100°c trong vòng một giờ. Ket quâ cho thấy, fucoxanthin-l tương
đối ốn định ở nhiệt độ 80°c. Tuy nhiên nó bị biến đối tại nhiệt độ 100°c
trong một giờ. Do đó khuyến cáo rằng fucoxanthin-1 nên được xử lý ờ nhiệt
độ dưới 100°c. Còn fucoxanthin-Pl thì ở nhiệt độ 80°c và 100°c trong một
giờ đều ốn định. Vì vậy fucoxanthin-Pl có thề được thao tác theo nhiệt độ xử
lý thông thường cho thực phẩm [20].
- Điều kiện pH cho khá năng ồn định của tucoxanthin
Fucoxanthin dễ bị phân húy do oxy hóa bời các tác nhận bên ngoài như
nhiệt độ, độ pH thấp và ánh sáng do chuyến từ dạng đồng phân trans sang
dạng cis kém ổn định.
Năm 2010 Hii và cộng sự đã nghiên cứu tính ôn định của 1'ucoxanthin.
Họ thấy rằng nếu bảo quản íucoxanthin trong điều kiện ánh sang nhân tạo thì
hàm lượng íucoxanthin không đối trong 3 ngày. Tuy nhiên khi bảo quản trong
điều kiện bóng tối và có bố sung acid ascorbic thì hàm lượng fucoxanthin
không đối trong một tuần. Cũng theo nghiên cứu này, tác giả bảo quản dịch
chiết íucoxanthin trong cùng điều kiện bóng tối nhưng thay đối độ pH khác
nhau (pH3, pH5, pH7, pH9). Kết quá là pH9 trong điều kiện bóng tối là ổn
định nhất. [21]
Cao Thị Phương
9
Lớp: C N T P 1201
Khóa Luận Tốt Nghiệp
Viện Dại học M ở Hà Nội
1.2.3. Tác dụng sinh học cùa ýucoxanthin
Hình 1.4. Con đường chuyến hóa sinh học cùa fucoxanthin [20]
Vào năm 2002, Suravvara và cộng sự
đã kiểm tra sự hấp thụ
fucoxanthin trong các tế bào Caco-2. Ket quả cho thấy, fucoxanthin và
fucoxanthinol VỚI niiom 'acetyl tíỉuy pểan ìắa^được tlm \hầỹvà được xác định
trong các tế bào Caco-2. Người ta cho rằng nhóm acetyl bị thủy phân bởi các
hoạt động của enzyme esterolytic tồn tại trong đường tiêu hóa và
fucoxanthinol tự do được hấp thụ. Sự trao đổi chất cùa fucoxanthin đã được
nghiên cứu trên chuột. Mồi con chuột được cho uống 40 nmol fucoxanthin
trong một giờ và sau đó huyết tương của chúng được lấy đi phân tích. Mặc
dù không tìm thấy fucoxanthin nhưng chất chuyến hóa của nó là
fucoxanthinol và amarouciaxanthin A đã được phát hiện. Theo kết quả kiểm
tra thì sau khi uống, fucoxanthin bị thủy phân thành fucoxanthinol bởi
enzyme lipase từ dịch tụy, enzyme phân hủy các ester trong acid béo như
ascholesterol esterase, hoặc esterase từ các tế bào biểu mô ruột non. Sau đó
fucoxanthin được hấp thụ bới các tế bào biếu mô đường tiêu hóa, vận chuyền
đến gan thông qua dịch bạch huyết và máu, và được chuyển hóa thành
amaroucixanthin A [20|.
Cao Thị Phương
10
Lớp: C N T P 1201
Khóa Luận Tốt Nghiệp
Viện Dại học M ở Hà Nội
1.2.3.1. Tác dụng chống oxy hóa
Hoạt động chống oxi hóa là một trong những đặc tính quan trọng cùa
các carotcnoid và nhiều tác dụng sinh học cùa nó có liên quan đến khá năng
loại bó các dạng oxi hoạt động, đó là một trong những phương thức cho hoạt
động chống bệnh tật của nó (Sachindra và cộng sự, 2007). Các nghiên cứu
trước đó đã chỉ ra rang fucoxanthin cũng là một tác nhân loại bó các gốc tự do
có hiệu quả (Nomura và cộng sự, 1997; Yan và cộng sự, 1999). Các gốc tự do
sử dụng đế đánh giá hoạt động chống oxi hóa của fucoxanthin bao gồm DPPH
(l,l-diphenyl-2-picrylhydrazyl), 12-DS (acid 12-doxyl-stearic), (Airanthi và
cộng sự, 2011; Zaragoza và cộng sự, 2008; Nishono và cộng sự, 1998) [32)
Sachandra và cộng sự (2007) đã đánh giá các hoạt động chống oxi hóa
của fucoxanthin và hai chất chuyến hóa của nó là fucoxanthinol và
halocynlhiaxanthin trong ống nghiệm liên quan đến việc loại bó các gốc tự do
(DPPH, H+) và cho rang fucoxanthin và fucoxanlhinol thể hiện những hoạt
tính chống oxi hóa éặỸỊ hơn hoặc tương tự như, $-tocopherol, còn
halocynthiaxanthin thì thấp hơn [27]
¡.2.3.2. Tác dụng chong viêm
Phàn ứng chống viêm là một phản ứng tự vệ chống lại các nhân gây
bệnh khác nhau, được đặc trưng bởi việc tập trung một lượng lớn bạch cầu
(neutrophiles, monocytes-macrophages, và dưỡng bào) đến khu vực bị viêm,
trong đó các tế bào viêm được kích hoạt bởi các chất trung gian viêm và tạo
ra anion superoxide và các gốc nitric oxide và có thể trở thành một quá trình
tự hoại, theo công bố của Zaraaoza M.c. và cộng sự; Choi S.K. và cộng sự
năm 2008 [22]
Heo và cộng sự (2008); Kim và cộng sự (2010) đã chứng minh tác
dụng ức chế của fucoxanthin trên các cytokine gây viêm và các trung gian
trong lipopolysaccharide được kích thích bởi đại thực bào RAW 264.7.
Những kết quả này cho thấy fucoxanthin ức chế chất cảm ứng nitric oxide và
cyclooxygenase 2, và làm giảm mức nitric oxide, prostaglandin E2,
Cao Thị Phương
ĩĩ
Lớp: C N T P 1201
Khóa Luận Tốt Nghiệp
Viện Dại học M ở Hà Nội
interleukin lß và interleukin 6 thông qua việc ức chế sự kích hoạt tác nhân
nguyên tử kB và phán ứng phosphoryl hóa mitogen - được kích hoạt bời
enzyme kinase [22].
1.23.3. Tác dụng chống tình trạng thừa cân, béo phì
Trong báo cáo, Maeda và cộng sự đã chi ra rằng các chất béo từ
Undaria pinnatifida làm giảm trọng lượng mô mỡ trắng tại vùng bụng ờ
những con chuột cống Wistar và chuột nhà KK-Ay. Nghiên cứu đã khắng
định fucoxanthin và fucoxanthinol đã ức chế sự tích lũy lipid nội bào và làm
giàin hoạt tính enzyme glycerol-3-phosphate dehydrogenase trong suốt sự
phân hóa thành tế bào mỡ của các tể bào. Nghiên cứu của Miyashita cho thấy
fucoxanthin ờ trong thức ăn khi ăn vào cơ thể giúp tăng UCP1 (protein tách
cặp 1) biếu hiện trong các mô mỡ trắng, làm giảm mỡ trắng ớ nội tạng, giảm
cân. Một số nghiên cứu cho thấy rằng dùng thực phẩm bồ sung fucoxanthin
làm giảm cân ở phụ nữ béo phì trung bình 4,9 kg trong thời gian 16 tuần.
Cũng trong các nghiên cứu này, Maedá vịị cộng sự đã cho thấy 1'ucoxanthin
làm giảm đáng kể lượng đường trong máu và mức insulin huyết tương, cũng
như lượng nước uống vào của chuột nhà KK-Ay bị tiều dường, béo phì [22].
1.23.4. Tác dụng chống ung thư
Hiệu ứng gây chết tế bào đã được Hosokawa và cộng sự, Nakazawa và
cộng sự, Kotake-Nara và cộng sự đề xuất là cơ chế sinh hóa mà fucoxanthin đã
gây tác dụng ức chế tế bào ung thư. Năm 2001 Kotake và cộng sự đã chi ra
rằng fucoxanthin làm giảm đáng kể khả năng tồn tại của ba dòng tế bào ung thư
tuyển tiền liệt trên người bao gồm PC-3, DU 145 và LNCaP tương ứng 14,9%,
5,0% và 9,8% thông qua cơ chế gây chết tế bào trên các tế bào ung thư. Nghiên
cứu đã chứng minh rang fucoxanthin tác động lên cơ chế gây chết tế bào trên
các tế bào PC-3 thông qua việc kích hoạt enzyme caspase-3 [22],
1.23.5. Tác dụng làm đẹp da, trang da
Vào năm 2009 Heo và cộng sự ; Urikura và cộng sự, năm 201 lđã chi
ra ràng việc tiếp xúc với ánh sáng mặt trời tạo ra các dạng oxi hoạt dộng, phàn
Cao Thị Phương
12
Lớp: C N T P 1201
- Xem thêm -