ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

DƢƠNG THU LAN

Tên đề tài:
ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM CHO TRÍCH LY CÁC HOẠT CHẤT
CHỐNG OXY HÓA TỪ RONG MƠ VIỆT NAM

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo:
Chuyên ngành:
Khoa:
Khóa học:

Chính quy
Công nghệ sau thu hoạch
Khoa CNSH - CNTP
2011-2015

Giáo viên hƣớng dẫn:
1. ThS. TRẦN THỊ LÝ
Bộ môn Công nghệ sau thu hoạch - Khoa Công nghệ
sinh học và Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học
Nông lâm - Thái Nguyên
2. ThS. NGUYỄN ĐỨC TIẾN
Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch

Thái Nguyên – 2015



trung thực.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã
được cám ơn và các thông tin được trích dẫn trong khóa luận này đã được ghi rõ
nguồn gốc.
Thái Nguyên, ngày 29 tháng 5 năm 2015
Sinh viên

Dƣơng Thu Lan


i

LỜI CẢM ƠN
Có được kết quả nghiên cứu này, tôi xin trình bày lòng biết ơn sâu sắc đến:
ThS. Nguyễn Đức Tiến - Trưởng Bộ môn Nghiên cứu Phụ phẩm và Môi
trường nông nghiệp thuộc Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch,
người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ, động viên, khuyến khích tôi rất tận
tình và chu đáo trong những lúc khó khăn, truyền cho tôi kiến thức và kinh nghiệm
quý báu để tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.
ThS. Trần Thị Lý và các thầy cô giáo khác trong Bộ môn Công nghệ thực
phẩm - Khoa Công nghê sinh học và Công nghệ thực phẩm - trường Đại học Nông
Lâm Thái Nguyên đã giúp đỡ, hỗ trợ về kiến thức và có những góp ý sâu sắc trong
thời gian tôi thực hiện đề tài.
Đồng thời, tôi xin được cảm ơn các anh, chị ở Bộ môn Nghiên cứu phụ
phẩm và Môi trường nông nghiệp – Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau
thu hoạch đã hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình và những người thân đã
luôn ở bên động viên tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này.
Tôi cũng xin cảm ơn bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi, chia sẻ và tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đề tài tốt nghiệp.

phlorotannin ................................................................................. 49
Bảng 4.8: Ảnh hưởng của thời gian siêu âm tới khả năng trích ly fucoidan và
phlorotannin .............................................................................................50


iii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Rong Mơ.......................................................................................................................... 5
Hình 2.2: Cấu trúc phân tử của fucoxanthin ................................................................................ 9
Hình 2.3: Các dạng chuyển hoá của fucoxanthin ...................................................................... 10
Hình 2.4: Con đường chuyển hóa sinh học của fucoxanthin . .................................................. 11
Hình 2.5: Đơn vị cấu trúc của fucoidan; liên kết 1,3.................................................................. 15
Hình 2.6: Cấu trúc hóa học của các nhóm phlorotannin ........................................................... 20
Hình 2.7: Quá trình hình thành, phát triển và vỡ của bọt khí trong môi trường lỏng ............. 29
Hình 2.8: Sơ đồ cấu tạo thiết bị siêu âm ...................................................................................... 31
Hình 4.1: Sơ đồ quy trình trích ly fucoxanthin, fucoidan và phlorotannin từ rong Mơ.... 52


iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Tên viết tắt

Tên đầy đủ

12-DS

: 12-doxyl-stearic


S

: Sargassum


v

MỤC LỤC
PHẦN 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1
1.1. Đặt vấn đề............................................................................................................1
1.2. Mục đích - yêu cầu ..............................................................................................2
1.2.1. Mục đích ............................................................................................................2
1.2.2. Yêu cầu ..............................................................................................................2
1.3. Ý nghĩa của đề tài ................................................................................................3
1.3.1. Ý nghĩa khoa học ..............................................................................................3
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn ...............................................................................................3
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................................... 4
2.1. Giới thiệu chung về rong Mơ ...............................................................................4
2.1.1. Nguồn gốc, sự phân bố và đặc điểm phân loại rong Mơ ..................................4
2.1.2. Thành phần hóa học của rong Mơ .....................................................................6
2.1.3. Giá trị của rong Mơ ...........................................................................................7
2.1.4. Tình hình khai thác, tiêu thụ rong Mơ ở nước ta ..............................................8
2.2.Giới thiệu về các hoạt chất chống oxy hóa fucoxanthin, fucoidan và
phlorotannin trong rong Mơ ........................................................................................9
2.2.1. Hoạt chất fucoxanthin ......................................................................................9
2.2.2. Hoạt chất fucoidan ..........................................................................................15
2.2.3. Hoạt chất phlorotannin ....................................................................................19
2.2.4. Tình hình nghiên cứu hợp chất chống oxy hóa fucoxanthin, fucoidan và
phlorotannin trong nước và ngoài nước ....................................................................22
2.3. Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình trích ly ................................................28

fucoxanthin ................................................................................................................45
4.1.4. Xác định ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến khả năng trích ly fucoxanthin .....46
4.2. Xác định các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng quá trình ly fucoidan và
phlorotannin ..............................................................................................................47
4.2.1. Xác định ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến quá trình trích ly
fucoidan và phlorotannin...........................................................................................47
4.2.2. Ảnh hưởng của thời gian trích ly tới hàm lượng fucoidan, phlorotannin .......48
4.2.3. Xác định ảnh hưởng của cường độ siêu âm tới khả năng trích ly fucoidan và
phlorotannin ..............................................................................................................49


vii

4.2.4. Xác định ảnh hưởng của thời gian siêu âm tới khả năng trích ly fucoidan và
phlorotannin ..............................................................................................................50
4.3. Bước đầu xây dựng quy trình trích ly fucoxanthin, fucoidan và phlorotannin từ rong
Mơ Việt Nam..............................................................................................................52
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................ 54
5.1. Kết luận ..............................................................................................................54
5.2. Đề nghị ...............................................................................................................54
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................... 55


1

PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu của con người ngày càng tăng cao.
Con người không chỉ quan tâm đến “ăn no, mặc ấm” như trước kia nữa. Hiện nay,
thực phẩm không chỉ duy trì sự sống, cung cấp dinh dưỡng cho con người mà còn

giới cũng như trong nước đã có nhiều công trình tách chiết riêng lẻ fucoxanthin,
fucoidan, phlorotannin, mannitol… nhưng chưa có công bố nào về việc xây dựng
quy trình tách chiết đồng thời các chất chống oxy hóa có trong rong Mơ.
Có nhiều phương pháp chiết xuất các hợp chất chống oxy hóa từ truyền thống
đến hiện đại. Ngày nay, siêu âm là một lĩnh vực nghiên cứu đang phát triển nhanh
chóng, đặc biệt trong ngành công nghệ thực phẩm để phân tích, trích ly các sản
phẩm thực phẩm. Sử dụng sóng siêu âm trong trích ly các chất là một kỹ thuật hiện
đại góp phần khắc phục một số nhược điểm của phương pháp truyền thống như
giảm lượng dung môi, giảm thời gian chiết, thân thiện với môi trường. Ứng dụng
sóng siêu âm trong thực phẩm là một công nghệ mới, trên thế giới có nghiều công
trình nghiên cứu đã áp dụng và cho kết quả cao. Tuy nhiên, ở Việt Nam các công
trình nghiên cứu sử dụng sóng siêu âm chiết xuất các hoạt chất chống oxy hóa từ
rong Mơ còn rất mới mẻ.
Xuất phát từ thực tế trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng sóng
siêu âm cho trích ly các hoạt chất chống oxy hóa từ rong Mơ Việt Nam”.
1.2. Mục đích - yêu cầu
1.2.1. Mục đích
Ứng dụng sóng siêu âm cho trích ly riêng biệt các chất chống oxy hóa
fucoxanthin, fucoidan và phlorotannin từ rong Mơ Việt Nam.
1.2.2. Yêu cầu
Nội dung 1: Xây dựng được quy trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ Việt Nam.
- Xác định ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi tới khả năng trích ly
fucoxanthin từ rong Mơ Việt Nam.
- Xác định thời gian trích ly tới khả năng trích ly fucoxanthin từ rong Mơ Việt Nam.
- Xác định ảnh hưởng của cường độ xử lý sóng siêu âm tới khả năng trích ly
fucoxanthin từ rong Mơ Việt Nam.


3


2.1. Giới thiệu chung về rong Mơ
2.1.1. Nguồn gốc, sự phân bố và đặc điểm phân loại rong Mơ
2.1.1.1. Phân loại thực vật của rong Mơ
Giới (Regnum):

Chromalveolata

Ngành (Divisio): Heterokontophyta
Lớp (Classis):
Bộ (Ordo):

Phaeophyceae
Fucales

Họ (Familia):

Sargassaceae

Chi (Genus):

Sargassum

2.1.1.2. Sự phân bố của rong Mơ
Rong Mơ có tên khoa học là Sargassum, được đặt bởi các thủy thủ Bồ Đào Nha
khi tìm thấy trong biển Sargasso. Rong Mơ là một giống Tảo lớn của lớp rong Nâu
(Phaeophyta). Rong Mơ phân bố chủ yếu ở Trung Quốc, Nhật Bản, Philippin, Úc…
Ở Việt Nam loại thực vật này phân bố rộng, kéo dài từ vùng biển Quảng Ninh đến
Kiên Giang và các hải đảo, tập trung nhiều nhất ở vùng bờ biển của thành phố Đà
Nẵng và các tỉnh Quảng Nam, Bình Định, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Quảng Ninh.
Năng suất ở các vùng tập trung đó có khi lên đến 7 kg/m2 mặt nước, bình quân trên

phóng thích khỏi giao tử đực và có khả năng bơi lội. Giao tử cái gọi là trứng hay
noãn cầu cũng sẽ được phóng thích khỏi giao tử cái. Sự thụ tinh chỉ xảy ra với các
giao tử đã được phóng thích [11].

Hình 2.1: Rong Mơ


6

2.1.2. Thành phần hóa học của rong Mơ
Thành phần chính trong rong Mơ là các polysaccharide (cellulose, alginate,
laminaran, fucoidan…), ngoài ra còn có mannitol, gibberellin, cytokinin… cùng với
nhiều loại vitamin khác. Trong đó, hai thành phần chủ yếu trong rong Mơ là acid
alginic (chiếm khoảng 20 – 30% trọng lượng khô) và manitol (hàm lượng từ 7 –
10% trọng lượng khô). Hàm lượng protein trong rong Mơ chiếm khoảng 5 – 15%.
Tổng lượng khoáng có từ 20 – 40% với đầy đủ các nguyên tố khoáng cần thiết cho
cơ thể sinh vật, trong đó là iod với hàm lượng từ 0,08 – 0,34%. Ngoài ra rong Mơ
còn chứa các phospholipid và các hợp chất có hoạt tính sinh học khác [11].
Khi nghiên cứu về thành phần hóa học của loài Sargassum naozhouense (tính
theo trọng lượng khô) các nhà khoa học đã thấy rằng hàm lượng protein 11,20%,
chất khoáng 35,18%; lipid 1,06%; carbohydrate tổng số 47,73%; tổng carbohydrate
tan trong nước 29,74%; polysaccharide tan trong nước 21,01% và chất xơ tổng số
4,83% [32].
Trong rong Mơ có chứa nhiều nguyên tố hóa học như: Al, Si, Mg, Ca, Sr, Ba,
fe, V, Mn, Ti, Co, Ni, Cr, Sn, Ag, Bi, Cu, Pb, Zn, Na, K… Rong Mơ có khả năng
đặc biệt là tích lũy hàng loạt các nguyên tố hóa học, vì vậy nồng độ các nguyên tố
này trong tro của chúng có thể gấp nhều lần so với trong nước biển [6].
Bảng 2.1: Hàm lƣợng các nguyên tố khoáng trong một số loài rong Mơ
ở Hòn Chồng - Nha Trang [5]
Hàm lượng (g/g rong mơ khô)

10-6

10-5

10-6

10-6

1,29

5,5

1,59

S. mcclurei

9,45 1,30 4,59 15,3 0,21

S. kjellmanianum

6,10 1,56

5,60 2,92 6,01 0,55

7,06

S. feldmannii

2,92 1,96


hiện ra natri alginate chiết từ rong Mơ có thể chữa được bệnh nhiễm phóng xạ vì
chất này uống vào sẽ hấp thu Strongti phóng xạ rồi thải ra ngoài trước khi chất
phóng xạ này xâm nhập vào máu, tủy xương. Từ đó chứng minh được rằng rong
Mơ có khả năng làm sạch các chất thải phóng xạ trong môi trường nước [5].
2.1.3.2.Vai trò của rong Mơ với con người
Nguồn lợi mà rong Mơ đem lại cho thế giới rất lớn. Từ lâu người Nhật Bản và
Trung Quốc đã sử dụng rong Mơ như một thực phẩm quan trọng. Các sản phẩm
được khai thác lâu và phổ biến nhất từ chúng là mannitol (35000 tấn/năm), alginate
(hàng triệu tấn/năm) [11]. Mannitol được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực
phẩm và dược phẩm. Mannitol có tác dụng ngăn ngừa hoặc điều trị dư thừa nước
trong cơ thể. Mannitol hiệu quả trong việc làm giảm áp suất trong mắt, giảm sưng
não sau chấn thương đầu, điều trị bệnh giãn mạch vành, trị ung thư, rất có lợi cho
người bị bệnh tiểu đường…


8

Thành phần được ứng dụng rất nhiều trong sản xuất là acid alginic. Đây là loại
nguyên liệu chính dùng để trích ly keo alginate, dùng trong nhiều ngành công
nghiệp như: công nghiệp giấy, sơn, cao su, phim ảnh, mỹ phẩm, công nghiệp thực
phẩm, hoặc làm phụ gia cho xi măng. Keo alginate còn được ứng du ̣ng sản xuấ t
dụng cụ trong ngành y (băng ga ̣c, chân tay giả ,…).
Gần đây, các nhà khoa học phát hiện rong Mơ có chứa một số thành phần
quan trọng là fucoxanthin, phlorotannins, fucoidan,… với những hoạt tính sinh học
quý như: chống ung thư, giảm mỡ nội tạng, chống cục máu đông, kháng khuẩn,
kháng virut (kể cả virut HIV), chống nghẽn tĩnh mạch... tạo ra một hướng đi mới
cho nghiên cứu [52].
Rong Mơ có chứa hàm lượng lớn iod (0,25 – 0,35% khối lượng khô) cao hơn
hàm lượng iod của thực vật ở đất liền vài trăm lần, chính vì vậy rong Mơ được sử
dụng như một loại thuốc chữa bệnh bướu cổ. Không những thế chúng còn cung cấp


190000

2–7

3, 4, 5

Bình Định

42750

2,5

3, 4, 5

Khánh Hòa

2000000

5,5

3, 4, 5

Ninh Thuận

1500000

7

3, 4, 5

định hơn so với dạng cis do tính lưỡng cực của các nhóm thế ở hai bên làm giảm sự
cản trở về không gian của nó.
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 quả 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, được tìm thấy trong các tế bào ruột của người và chuột sau khi tiêu
thụ fucoxanthin [37].

Hình 2.3: Các dạng chuyển hoá của fucoxanthin [37]


11

2.2.1.2. Tác dụng sinh học của fucoxanthin

Hình 2.4: Con đường chuyển hóa sinh học của fucoxanthin [44].
Vào năm 2002, Surawara và cộng sự đã kiểm tra sự hấp thụ fucoxanthin trong các
tế bào Caco-2. Kết quả cho thấy, fucoxanthin và fucoxanthinol với nhóm acetyl thủy
phân đã được tìm thấy và 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 của fucoxanthin đã được
nghiên cứu trên chuột. Mỗi 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 chuyển 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 bởi các tế bào biểu mô đường tiêu hóa, vận chuyển đến gan
thông qua dịch bạch huyết và máu, và được chuyển hóa thành amaroucixanthin A [44].

nguồn dinh dưỡng. Chúng sản xuất lipase làm giảm chất béo trung tính trong bã nhờn và
tạo ra các chất béo gây ra một loạt các phản ứng viêm, bao gồm sự dịch chuyển của các
tế bào máu trắng lớp hạ bì và tạo ra các yếu tố gây viêm. Yếu tố gây viêm gây kích ứng
da và đẩy nhanh tình trạng viêm của lớp biểu bì. Điều này làm cho mụn trứng cá xuất
hiện và ngày càng nặng hơn. Thử nghiệm cho thấy fucoxanthin ức chế sự kích hoạt của
lipase có nguồn gốc từ vi khuẩn mụn trứng cá giúp chống mụn trứng cá [44].


13

c) Hoạt động 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 chỉ ra rằng fucoxanthin làm giảm
đáng kể khả năng tồn tại của ba dòng tế bào ung thư tuyến 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 rằng fucoxanthin tác động lên cơ
chế gây chết tế bào trên các tế bào PC-3 thông qua việc kích hoạt enzyme caspase-3 [37].
d) Tác dụng chống tình trạng thừa cân, béo phì và trị bệnh tiểu đường
Trong báo cáo, Maeda và cộng sự đã chỉ ra rằng các chất béo từ Undaria
pinnatifida làm giảm trọng lượng mô mỡ trắng tại vùng bụng ở những con chuột cống
Wistar và chuột nhà KK-Ay. Nghiên cứu đã khẳng định fucoxanthin và fucoxanthinol đã
ức chế sự tích lũy lipid nội bào và làm giảm hoạt tính enzyme glycerol-3-phosphate
dehydrogenase trong suốt sự phân hóa thành tế bào mỡ của các tế bào. Nghiên cứu của
Miyashita cho thấy fucoxanthin ở trong thức ăn khi ăn vào cơ thể giúp tăng UCP1
(protein tách cặp 1) biểu hiện trong các mô mỡ trắng, làm giảm mỡ trắng ở nội tạng,
giảm cân. Một số nghiên cứu cho thấy rằng dùng thực phẩm bổ 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, Maeda và cộng sự đã cho thấy fucoxanthin làm giảm đáng kể lượng
đường trong máu và mức insulin huyết tương, cũng như lượng nước uống vào của chuột

gen trên các tế bào tủy xương của chuột gây ra bởi fucoxanthin trong các quan sát
mô học của việc nghiên cứu lặp đi lặp lại. Iio và cộng sự cũng điều tra độc tính của
fucoxanthin trên chuột và đột biến gen ở chuột vào năm 2011, nghiên cứu khẳng
định được với liều 2000 mg/kg thể trọng trong 13 tuần nghiên cứu liều uống, không
thấy có tác dụng phụ không có tử vong và không có sự thay đổi nào được thể hiện.
Những nghiên cứu trên cho thấy fucoxanthin là một hợp chất an toàn và đã không
gây độc và đột biến theo các điều kiện thí nghiệm.


15

2.2.2. Hoạt chất fucoidan
2.2.2.1. Khái quát về fucoidan
Fucoidan là tên được đặt cho một dạng anion polysaccharide chỉ có trong rong
Nâu (một số động vật thân mềm sử dụng rong Nâu làm thức ăn có thành phần
sulfate fucan trong cơ thể chúng, tuy nhiên cấu trúc những sulfate fucan này đơn
giản, là mạch thẳng và chỉ có fucose trong thành phần đường). Rong Nâu đã được
dùng như thực phẩm và thuốc từ cách đây 3000 năm ở Tonga và ít nhất là 2000 năm
tại Trung Hoa. Tuy nhiên đến năm 1913, Kyllin mới xác định sự có mặt và mô tả
fucoidan, ông gọi là fucoidin. Bốn mươi năm sau, fucoidin được đổi tên thành
fucoidan nhưng một số nơi còn gọi là fucan, fucosan hoặc sulfate fucan [6, 15].
Fucoidan là một polysaccharide có chứa tỷ lệ phần trăm L-Fucose và nhóm
ester sulfate lớn, là thành phần của rong Nâu và một số động vật không xương sống
như nhím biển [18].
Fucoidan có mặt trong thành tế bào của các loài rong Nâu chủ yếu thuộc Bộ
Laminariales và Bộ Fucales của lớp Phaeophyceae [15]. Cấu trúc của fucoidan giống
như cấu trúc của chondroitin sulfate, có mạch thẳng với đơn cấu trúc 1,2-β-DGalactose hoặc 1,2-β-D-Mannose, phân nhánh tại vị trí 1,2 hoặc 1,4-α-L-Fucose, 1,4-αD-Glucoronic acid, β-D-Xylose đầu cuối và đôi khi 1,4-α-D-Glucose. Các dạng cấu
trúc điển hình với liên kết 1,3 của Fucoidan được trình bày trong hình 2.5 [15].

Hình 2.5: Đơn vị cấu trúc của fucoidan; liên kết 1,3 [15]