Khảo sát điều kiện chiết tách alginat từ rong mơ

ĐẶT VẤN ĐỀ

Alginat là một polysaccarid tự nhiên, có nguồn gốc từ rong nâu và một

số loài vi sinh vật. Cho tới nay alginat và các muối của nó được ứng dụng

trong nhiều ngành như công nghiệp, dược phẩm và thực phẩm… Trong lĩnh

vực dược phẩm alginat được dùng làm gạc băng vết thương, làm khuôn răng,

làm tá dược sản xuất thuốc… Đặc biệt alginat được sử dụng làm chất mang

rất tốt trong kỹ thuật cố định tế bào. Đây là hướng ứng dụng mới với nhiều

hứa hẹn.

Việt Nam là một nước nhiệt đới, với diện tích vùng biển rộng hơn 1

triệu km2

, đường bờ biển dài hơn 3000km, và một trong những tài nguyên vô

cùng phong phú của biển nước ta là hệ sinh thái rong biển. Với hàm lượng

alginat trong thành phần rong từ 19% đến 44%, cao hơn hẳn các loài rong trên

thế giới, thì đây là một nguồn lợi có ý nghĩa to lớn về mặt khoa học cũng như

thực tiễn [9].

Tuy vậy các nghiên cứu về chiết xuất alginat phục vụ nhu cầu dược

phẩm và ứng dụng gel alginat trong cố định tế bào còn ít được quan tâm. Vì

vậy đề tài “Khảo sát điều kiện chiết tách alginat từ rong mơ” được tiến

hành với hai mục tiêu:

 Bước đầu khảo sát một số điều kiện chiết xuất ảnh hưởng tới

hiệu suất và độ nhớt của alginat thu được.

 Đánh giá khả năng tạo gel và khả năng cố định tế bào nấm men

Saccharomyces cerevisiae của alginat chiết xuất được.

1

Chương I. TỔNG QUAN

1.1. Rong mơ Việt Nam

1.1.1. Phân bố và sản lượng

Các loài rong mơ Việt Nam chủ yếu thuộc chi rong mơ (Sargassum), họ

rong mơ (Sargassaceae), bộ rong đuôi ngựa (Fucales), ngành rong nâu

(Phaeophyta) [6]. Đây là nhóm rong biển có thành phần loài phong phú, phân

bố phổ biến, sản lượng cao và là nguồn lợi tự nhiên lớn nhất trong nguồn lợi

rong biển Việt Nam. Sản lượng rong mơ vùng ven biển nước ta vào khoảng

30.000-35.000 tấn tươi/năm. Đặc biệt có những nơi sinh khối rong mơ lên đến

trên 12kg/m2 [5, 10].

Dọc theo khu vực bờ biển miền Trung có khoảng 68 loài rong mơ đã

được phát hiện, thường phân bố ở các tỉnh như: Quảng Bình, Quảng Trị,

Quảng Nam, Quảng Ngãi, Thừa Thiên Huế…, hay gặp nhất là các loài rong

mơ nhánh bò S. polycystum, rong mơ lá mềm S. tenenium, rong mơ liềm S.

hemiphyllum... [5, 10]. Nhiều vùng rất thuận tiện cho việc khai thác và vận

chuyển, tuy nhiên do mùa vụ ngắn nên cần có biện pháp xử lý và bảo quản

nguyên liệu để có thể sử dụng lâu dài cho cả năm.

1.1.2. Thành phần hóa học của một số loài rong mơ thường gặp

Hàm lượng protein trong rong mơ không cao, chỉ khoảng 5-15% so với

trọng lượng khô. Lượng protein này không chỉ phụ thuộc vào thành phần loài

mà còn phụ thuộc vào quá trình phát triển của cá thể, điều kiện sống của rong,

cách phơi sấy, bảo quản rong nguyên liệu. Rong mơ chứa 17 loại acid amin

trong đó có mặt tất cả các acid amin thiết yếu. Vì vậy protein của rong mơ có

tính dinh dưỡng cao hơn so với các protein của các cây trồng trên cạn [10].

Hàm lượng lipid chỉ chiếm một phần nhỏ so với các chất hữu cơ khác

trong rong. Rong mơ có tới 28 loại acid béo chủ yếu là acid palmitic, acid

2

oleic, acid linoleic với hàm lượng khoảng 0,2-0,6% so với trọng lượng khô

[10].

Thành phần quan trọng nhất trong rong là các glucid, gồm nhóm

monosaccarid và polysaccarid. Nhóm monosaccarid gồm các đường đơn với

các tỷ lệ khác nhau như mannitol, galactose, mannose, xylose… Nhóm

polysaccarid gồm có alginat, laminarin, fucoidan, cellulose… trong đó thành

phần hóa học quan trọng nhất là alginat. Laminarin chiếm 10-15%, có khi tới

43%; fucoidan chiếm khoảng 4%, có khi tới 20%. Dạng chủ yếu của alginat

trong rong là các sợi calci và magie alginat không tan, giúp tạo độ rắn chắc

cho thành tế bào. Phần nhầy vô định hình bao quanh dạng sợi chủ yếu là

alginat tan trong nước hoặc fucoidan [7].

Hàm lượng alginat trong rong vào khoảng 19-44%. So với hàm lượng

các loài rong nâu trên thế giới thì hàm lượng này của rong mơ Việt Nam khá

cao. Đây là một trong những chỉ tiêu cần thiết để rong mơ trở thành nguồn

nguyên liệu có giá trị trong công nghiệp sản xuất alginat [9].

Các chất khoáng có mặt trong rong với tỷ lệ tùy từng loài, nơi phân bố

và giai đoạn phát triển. Tổng lượng khoáng theo trọng lượng khô dao động từ

20-40% [5, 10]. Ngoài các nguyên tố phổ biến như K, Na, Ca, Mg…, rong mơ

Việt Nam cũng có khả năng tích tụ nguyên tố stronti khá cao. Hàm lượng iod

khoảng 0,05-0,25% [9]. Ngoài ra còn có chất diệp lục và một số loại vitamin

khác.

1.1.3. Sử dụng nguồn lợi rong mơ ở nước ta

 Cách sử dụng truyền thống:

Hiện nay chưa có số liệu chính xác về tình hình khai thác và sử dụng

rong mơ trong nước. Nhiều vùng ven biển, rong thường được khai thác và

dùng làm phân bón cho các loài cây như thuốc lá, khoai lang, hành, tỏi… Đa

3

phần vẫn dùng rong làm thức ăn cho gia súc như một nguồn cung cấp khoáng

và các nguyên tố vi lượng quan trọng.

Các hiệu thuốc Đông y bán rong khô như một loại dược thảo. Chúng

được ngâm vào nước nóng và uống như trà để chữa bệnh bướu cổ và cung cấp

các nguyên tố vi lượng khác [5, 10].

 Sử dụng trong công nghiệp:

Rong mơ là nguồn nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp sản xuất

alginat do có sản lượng lớn và chứa hàm lượng alginat cao. Trong khoảng

thời gian 1980-1985 rong mơ được khai thác đáng kể để sản xuất alginat dùng

trong công nghiệp dệt (hồ vải, in trên vải) nhưng sau đó sản phẩm trong nước

đã không cạnh tranh nổi với alginat nhập ngoại về giá cả cũng như chất

lượng. Việc mở ra các hướng ứng dụng mới làm tăng giá trị sản phẩm alginat

là điều cần thiết để có thể khai thác tối đa nguồn lợi rong mơ trong nước [5,

10].

1.2. Alginat

1.2.1. Cấu trúc của alginat

 Hai gốc monome:

Alginat là tên gọi chung các muối của acid alginic. Acid alginic là một

polysaccarid từ rong nâu (Phaeophyta) hay từ một số loài vi sinh vật. Khối

lượng phân tử trung bình của acid alginic là từ 32.000 – 200.000 [9]. Nó được

cấu tạo từ hai gốc thành phần là acid α-L guluronic (G) và acid β-D

mannuronic (M). Hai công thức chỉ khác nhau ở nhóm carboxyl (-COOH)

nằm phía trên hay phía dưới mặt phẳng của vòng pyranose. Hai gốc uronic có

cấu tạo dạng ghế nhưng cấu hình khác nhau. Acid mannuronic có cấu hình 4C1

còn acid guluronic có cấu hình 1C4 [9, 12, 18].

4