ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------*-----------

NGUYỄN HUY NAM

NGHIÊN CỨU HOẠT CHẤT SINH HỌC
TRONG SAO BIỂN Astropecten polyacanthus
TẠO THỰC PHẨM CHỨC NĂNG
CHO VẬN ĐỘNG VIÊN ĐIỀN KINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

HÀ NỘI – 2014
1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------*-----------

NGUYỄN HUY NAM

NGHIÊN CỨU HOẠT CHẤT SINH HỌC
TRONG SAO BIỂN Astropecten polyacanthus
TẠO THỰC PHẨM CHỨC NĂNG
CHO VẬN ĐỘNG VIÊN ĐIỀN KINH
Chuyên ngành : Hóa sinh học
Mã số: 62 42 30 15

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC


12

MỞ ĐẦU

15

1. Tính cấp thiết của luận án

15

2. Mục tiêu của luận án

18

3. Nội dung nghiên cứu của luận án

18

4. Địa điểm thực hiện luận án

18

5. Đóng góp mới của luận án

19

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

20

CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

39

2.1. NGUYÊN LIỆU NGHIÊN CỨU

39

2.1.1 Mẫu nghiên cứu

39

3


2.1.2 Hóa chất

39

2.2. THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU

40

2.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

41

2.4.1 Phƣơng pháp miễn dịch Eliza

41


2.4.7 Phƣơng pháp xử lý số liệu

47

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

48

3.1. NGHIÊN CỨU VỀ THÀNH PHẦN HOẠT CHẤT SINH HỌC LOÀI

48

sao biển Astropecten polyacanthus
3.1.1. Các kết quả nghiên cứu về các hormone steroid có trong Sao biển

48

Astropecten polyacanthus và của một số sao biển khác
3.1.2. Các kết quả điều tra phân tích nghiên cứu về thành phần axit amin có

50

trong sao biển Astropecten polyacanthus
3.1.3. Các kết quả nghiên cứu điều tra về thành phần các chất vi khoáng có

53

trong sao biển Astropecten polyacanthus và của một số sao biển khác
3.2.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ ĐỘC TÍNH CẤP TÍNH VÀ BÁN

3.3.

65

TRƢỜNG DIỄN CỦA BỘT BIONAMINE ĐƢỢC SẢN XUẤT TỪ sao biển
Astropecten polyacanthus
3.3.1. Xác định độc tính cấp và bán trƣờng diễn của bột Bionamine từ sao

65

biển Astropecten polyacanthus
3.4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ QUI TRÌNH TẠO VIÊN TĂNG LỰC

69

BIONAMINE TỪ NGUYÊN LIỆU sao biển Astropecten polyacanthus
3.4.1. Nghiên cứu tạo viên tăng lực Bionamine

69

3.4.2. Sơ đồ quy trình tạo viên tăng lực Bionamine

71

3.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ THÀNH PHẦN VÀ TÁC DỤNG CỦA

71


lực Bionamine từ sao biển Astropecten polyacanthus
3.5.2.1. Viên tăng lực Bionamine có tác dụng rất tốt lên một số chỉ tiêu huyết

76

học của chuột cống trắng.
3.5.2.2. Chế phẩm Bionamine đã có tác dụng tăng cường thể lực và sức bền

78

của chuột trong quá trình bơi lặn
3.5.3.3. Chế phẩm Bionamine đã có tác dụng tốt lên một số chỉ tiêu sinh học

80

tinh dịch thỏ
3.5.4. Kết quả nghiên cứu về thử nghiệm viên tăng lực Bionamine trên vận

83

động viên
3.5.4.1. Viên tăng lực Bionamine có tác dụng hồi phục và nâng cao hàm

83

lƣợng Testossterone trong máu vận động viên
5.4.2. Viên tăng lực Bionamine đƣợc sản xuất từ sao biển Astropecten

84


94


3.5.4.8. Viên tăng lực Bionamine có tác dụng kích thích thần kinh trung ƣơng

95

làm tăng nhanh phản xạ thần kinh giúp cho vận động viên xử lý nhanh tình
huống trong các bài tập
KẾT LUẬN

98

ĐỀ NGHỊ

99

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN 100
ĐẾN LUẬN ÁN
TÀI LIỆU THAM KHẢO

101

TÀI LIỆU PHỤ LỤC

114

7



Du lịch đã giúp tôi trong quá trình thực hiện luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Bùi Phƣơng Thuận,
GS.TS Lê Quý Phƣợng, GS.TS Châu Văn Minh và các đồng nghiệp cùng công
tác tại Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học Thể dục thể thao, Viện Hoá
học và các Hợp chất thiên nhiên cùng các Thày cô và các bạn Bộ môn Sinh lý
thực vật và Hóa sinh – Khoa Sinh học, Phòng Đào tạo sau đại học - Trƣờng
Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.
Luận án này sẽ không thể hoàn thành nếu tôi không có đƣợc sự giúp đỡ
và ủng hộ lớn lao từ các bậc bố mẹ, vợ con gia đình hai bên nội ngoại, bạn bè,
đồng nghiệp và ngƣời thân, những ngƣời đã luôn bên cạnh tôi cả những lúc khó
khăn nhất để động viên chia sẻ và giúp đỡ tôi.
Tôi xin chân thành cảm ơn.

NCS. Nguyễn Huy Nam

9


KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

A.vappa ..

Sao biển Astropecten vappa

S.equestris

Sao biển Stellaster equestris

A.polyacanthus..Sao biển Astropecten polyacanthus
ĐC ..........


TTN ........

Trƣớc thực nghiệm

STN ........

Sau thực nghiệm

VC ..........

Dung tích sống (Vital capacity)

WBC .......

Số lƣợng tuyệt đối bạch cầu đoan trung tinh

RBC ........

Số lƣợng hồng cầu

HGB .......

Huyết sắc tố

MCV .......

Thể tích trung bình hồng cầu

TP ...........


10


Cor ..........

Cortisol

Oest.........

Oestradiol

LDH ........

Lactatdehydrogenase

ĐT...........

Độc tính

11


DANH MỤC BẢNG

1

Bảng 1.1. Hàm lƣợng testosteron trong máu nam giới ở các lứa tuổi khác 33
nhau


Bảng 3.6. So sánh thành phần và hàm lƣợng một số nguyên tố vi lƣợng 54
của sao biển Astropecten polyacanthus so sánh với một số động vật biển
khác

8

Bảng 3.7. Kết quả phân tích mẫu bột Sao biển Astropecten polyacanthus 58
sau thuỷ phân bằng papain với các điều kiện khác nhau

9

Bảng 3.8. Kết quả so sánh về thành phần axit amin có trong mẫu bột 60
nguyên liệu sao biển Astropecten polyacanthus trƣớc và sau khi thuỷ
phân.

10

Bảng 3.9. Kết quả so sánh hàm lƣợng các hoạt chất steroid có trong mẫu

62

bột nguyên liệu sao biển Astropecten polyacanthus trƣớc và sau khi thủy
phân
11

Bảng 3.10. Kết quả so sánh hàm lƣợng các vi khoáng có trong mẫu bột 62

12




Bảng 3.16. Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu huyết học của chuột dùng thử 77
nghiệm chế phẩm

18

Bảng 3.17. Kết quả kiểm tra thời gian bơi của chuột

19

Bảng 3.18. Chỉ tiêu sinh học tinh dịch thỏ trƣớc bổ sung viên Bionamine, 80

79

Placebo
20

Bảng 3.19. Chỉ tiêu sinh học tinh dịch thỏ sau 10 ngày bổ sung viên 81
Bionamine, Placebo

21

Bảng 3.20. Chỉ tiêu sinh học tinh dịch thỏ sau 20 ngày bổ sung viên 81
Bionamine, Placebo

22

Bảng 3.21. Hàm lƣợng Testossterone trong máu của vận động viên điền 85
kinh trƣớc và sau 1 tháng luyện tập


Bảng 3.27. Các chỉ số chức năng của vận động viên nữ đội điền kinh Hà 92
nội trong test gắng sức tối đa

29

Bảng 3.28. Kết quả kiểm tra thành tích của các vận động viên trƣớc và sau 94
khi dùng viên tăng lực Bionamine

30

Bảng 3.29. Kết quả kiểm tra phản xạ của vận động viên điền kinh

14

96


DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
1

Hình 1.1. Công thức cấu tạo và trọng lƣợng phân tử của 20 loại axit

22

Amin
2

Hình 1.2. Cấu trúc chung của hormone steroid

27


dihydrotestosteron(DHT)
8

Hình 3.1. So sánh hàm lƣợng hoạt chất steroid có trong sao biển

50

Astropecten polyacanthus với một số động vật biển khác
9

Hình 3.2. Biểu đồ so sánh thành phần và hàm lƣợng một số axit amin

53

của sao biển Astropecten polyacanthus với một số động vật biển khác
10

Hình 3.3 Biểu đồ so sánh kết quả phân tích hàm lƣợng các vi khoáng có

55

trong sao biển Astropecten polyacanthus với các động vật khác
11

Hình 3.4. Đồ thị các nguyên tố vi lƣợng trong Sao biển Astropecten

55

polyacanthus

Hình 3.9. Thiết bị sấy phun phục vụ sản xuất viên tăng lực Bionamine từ

15

64


Sao biển Astropecten polyacanthus tại Công ty Công nghệ Intechpharm
17

Hình 3.10: Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất tạo bột nguyên liệu viên

64

tăng lực Bionamine từ sao biển Astropecten polyacanthus sau
18

Hình 3.11. Sản xuất viên tăng lực Bionamine từ sao biển Astropecten

70

polyacanthus trên dây chuyền thiết bị hiện đại đạt tiêu chuẩn GMP tại
Công ty Công nghệ Intecpharm
19

Hình 3.12. Sơ đồ qui trình sản xuất viên tăng lực Bionamine

71

20

tăng lực Bionamine từ sao biển Astropecten polyacanthus bằng thiết bị
Cosmed của Mỹ

25

Hình 3.18. Kiểm tra chỉ tiêu thành tích của vận động viên trong thời gian

95

dùng viên tăng lực Bionamine đƣợc sản xuất từ sao biển Astropecten
polyacanthus
26

Hình 3.19. Kiểm tra chỉ tiêu phản xạ trên vận động viên điền kinh trong
thời gian dùng Viên tăng lực Bionamine đƣợc sản xuất từ sao biển
Astropecten polyacanthus

16

97


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Trong lĩnh vực thể thao vấn đề đánh giá năng lƣợng vận động của vận
động viên là rất cần thiết. Việc đánh giá này giúp cho quá trình đào tạo vận
động viên cấp cao đƣợc rút ngắn thời gian, tiết kiệm kinh phí và có hiệu quả
cao [49,72]. Trong quá trình đào tạo vận động viên việc ứng dụng các giải pháp
hồi phục nhƣ sử dụng thực phẩm chức năng và dƣợc liệu cũng nhƣ các chất
giàu năng lƣợng, các phƣơng pháp sinh lý, hoá sinh học hiện đại, đặc biệt là

năng tăng sức bền và hồi phục nhanh thể lực cho các vận động viên cũng nhƣ
các đối tƣợng lao động nặng nhƣ các sản phẩm Cao tụ đƣờng, Khang thai...
Với sự phát triển vƣợt bậc vấn đề sản xuất thuốc cho vận động viên đã trở
thành một ngành công nghiệp dƣợc, thực phẩm chức năng, thậm chí sản xuất
thuốc ở dạng doping dùng cho vận động viên, nhiều công ty dƣợc đã giàu lên
nhanh chóng với việc sản xuất thuốc tăng lực cho vận động viên thể thao. Việc
dùng thực phẩm chức năng để phục hồi và nâng cao thể lực cho vận động viên
trong tập luyện, thi đấu là một điều cần thiết [73,57,84].
Việc tìm kiếm các loại thuốc, thực phẩm dinh dƣỡng có hiệu quả tốt cho
vấn đề phục hồi thể lực cho vận động viên luôn đƣợc các nhà khoa học, bác sĩ
quan tâm. Hiện nay trên thị trƣờng có rất nhiều các loại thuốc phục vụ cho việc
phục hồi và nâng cao thể lực vận động viên nhƣng hầu hết các loại thuốc này
đều của nƣớc ngoài sản xuất ra nhƣ Cao tụ đƣờng, khang thai, Power Plus…Do
không rõ nguồn gốc xuất xứ của các loại thuốc nhập ngoại là hợp chất tự nhiên
hay là tổng hợp hoá học do vậy các bác sĩ, huấn luyện viên và đặc biệt là vận
động viên rất lo lắng cho những tác dụng phụ đi kèm khi sử dụng [74,59,60].
Việc khai thác các hoạt chất sinh học tự nhiên đặc biệt quan tâm việc tạo ra các
sản phẩm giàu các axit amin, các isopeptide và các peptide. Các sản phẩm giàu
axit amin, peptide, isopeptide thƣờng có nguồn gốc từ nguyên liệu thiên nhiên
từ động, thực vật có chứa các hoạt chất hormon steroid, các chất vi khoáng cần
thiết cho cơ thể. Việt Nam là nƣớc nhiệt đới có những đặc điểm địa hình, khí

18


hậu địa lý ở nhiều vùng khác nhau, có nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú
và đa dạng. Việt Nam lại có một nền y học dân tộc cổ truyền, có truyền thống
từ lâu đời [52,53,54]. Nhân dân ta nhất là từ các vùng quê miền núi cho đến
miền biển đã biết dùng những bài thuốc dân gian từ thực vật đến động vật để
làm thuốc bổ dƣỡng hay còn gọi là thực phẩm chức năng để chữa trị bệnh.

- Nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp thủy phân bằng enzym papain với
sao biển Astropecten polyacanthus để sản xuất chế phẩm phục vụ cho việc
nâng cao thể lực và hồi phục sức khoẻ cho vận động viên cũng nhƣ các đối
tƣợng lao động nặng.
- Đánh giá tác dụng chế phẩm thực phẩm chức năng (viên tăng lực) từ
sao biển Astropecten polyacanthus trên động vật thực nghiệm và vận động
viên.
3. Nội dung nghiên cứu của luận án
- Nghiên cứu hàm lƣợng một số hoạt chất sinh học có trong sao biển
Astropecten polyacanthus .
- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ enzym chiết xuất, chế biến sao biển
Astropecten polyacanthus tạo sản phẩm giàu hàm lƣợng các hoạt chất sinh học.
- Nghiên cứu sản xuất sản phẩm viên tăng lực Bionamine từ sao biển
Astropecten polyacanthus .
- Nghiên cứu đánh giá tác dụng tăng cƣờng thể lực của sản phẩm viên
tăng lực Bionamine đƣợc sản xuất từ sao biển Astropecten polyacanthus trên
động vật thực nghiệm (chuột nhắt, chuột cống, thỏ) và trên vận động viên điền
kinh.
4. Địa điểm thực hiện luận án
Các nghiên cứu của luận án đƣợc thực hiện chủ yếu tại các phòng thí
nghiệm của Phòng Hóa sinh Protein, Phòng Sinh học tế bào sinh sản thuộc
Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Trung tâm

20


Công nghệ Y-Sinh học thể thao, Viện Khoa học thể dục thể thao, Trung tâm
đào tạo Vận động viên Hà Nội và Công ty TNHH Công nghệ Intechpharm.
5. Đóng góp mới của luận án
5.1. Đây là công trình đầu tiên nghiên cứu đánh giá về hàm lƣợng một số

- Phenylalanine: Phenylalanine là một axit amin có chức năng bồi bổ
não, tăng cƣờng trí nhớ, và tác động trực tiếp đến mọi hoạt động của não bộ.
Ngoài ra, nó có thể làm tăng lƣợng chất dẫn truyền xung động thần kinh, và
tăng tỷ lệ hấp thụ tia UV từ ánh sáng mặt trời, giúp tạo ra vitamin D nuôi
dƣỡng làn da. Tuy nhiên, nếu dùng phenylalanine nhiều, có thể dẫn đến độc
hại. Phenylalanine có nhiều trong sữa, hạnh nhân, bơ, lạc, các hạt vừng [21]
- Lysine: Nhiệm vụ quan trọng nhất của loại axit amin này là khả năng
hấp thụ canxi, giúp cho xƣơng chắc khỏe, chống lão hóa cột sống, duy trì trạng
thái cân bằng nitơ có trong cơ thể, do đó tránh đƣợc hiện tƣợng giãn cơ và mệt
mỏi. Ngoài ra, lysine còn có tác dụng giúp cơ thể tạo ra chất kháng thể và điều
tiết hormone truyền tải thông tin. Lysin giữ vai trò trong sinh tổng hợp
hemoglobin, axit nucleic, ảnh hƣởng lên các hoạt động thần kinh, tiêu hoá và
việc hình thành các mô xƣơng [30].

22


- Leucine là amino axit cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp protein cơ
bắp và hoạt động của tuyến tụy cũng nhƣ cần thiết cho hoạt động tuần hoàn
máu. Leucine đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình điều chỉnh hàm lƣợng
đƣờng trong máu; nên sẽ tốt cho bệnh nhân mắc chứng “hyperglycemica”, hoặc
những ngƣời mong muốn đốt cháy chất béo nhanh chóng. Hơn nữa, loại axit
amin này cũng có chức năng duy trì lƣợng hormone tăng trƣởng để thúc đẩy
quá trình phát triển mô cơ. Leucin là axit amin giữ vai trò trong tổng hợp
protein cơ bắp và hoạt động của tuyến tuỵ, rất cần cho sự tuần hoàn của máu
[54, 56].
- Methionine: Axit amin này đặc biệt cần thiết cho nam giới nếu muốn
phát triển cơ bắp nhanh. Có tác dụng phân hủy và đốt cháy chất béo, đồng thời
tăng thêm lƣợng testosterone sinh dục nam. Ngoài ra, menthionine hỗ trợ
chống chữa kiệt sức, viêm khớp và bệnh gan [50,55].

S, Cl. Các nguyên tố khác: Fe, Cu, I, Zn, Mg, Se... Các loại trên chiếm một
lƣợng rất nhỏ trong cơ thể, gọi chung là nguyên tố vi lƣợng. Sự đóng góp quan
trọng của các nguyên tố vi khoáng là rất cần thiết. Các thực phẩm có nguồn gốc

24


động vật là nguồn cung cấp tốt nhất chất sắt và vitamin cần thiết cho não bộ và
sự hình thành của các màng tế bào, cho các nơron, các chất trung gian thần
kinh [22, 23, 99].
Các nguyên tố vi lƣợng này rất cần thiết cho cơ thể, song bản thân nó lại
không sinh ra năng lƣợng.
- Nguyên tố kẽm (Zn) là một khoáng chất quan trọng đối với nhu cầu cơ
thể, duy trì chức năng sinh lý, sinh hoá bình thƣờng của tế bào và giảm nhẹ tác
hại của các gốc tự do. Nhiều kết quả nghiên cứu đã phát hiện thấy những tổ
chức, cơ quan trong cơ thể dễ bị oxy hoá gây tổn thƣơng nhƣ gan, da, mắt và
trong tinh trùng [61, 82]. Nồng độ kẽm trong các tổ chức tế bào trên khi bị
giảm sút sẽ sinh ra mắc bệnh, nhƣ sinh khối u, nam giới thiểu năng sinh dục...
Kẽm đƣợc coi nhƣ là thuốc quan trọng chống oxy hoá. Các bộ phận trong cơ
thể dễ bị tổn thƣơng nhƣ: gan, da, mắt... sau khi đƣợc bổ sung kẽm hữu cơ sẽ
có tác dụng ngay. Không có kẽm một loạt các chức năng cơ thể sẽ bị ngƣng trệ,
điển hình là: mất cân bằng đƣờng huyết, chuyển dƣỡng chậm lại, sự phân chia
tế bào và tổng hợp ADN sẽ bị tổn thƣơng. Kẽm cũng giúp tăng cƣờng hệ miễn
dịch. Vì cơ thể không tự sản sinh đƣợc kẽm nên nguồn cung cấp chủ yếu là từ
thức ăn. Động vật biển là nguồn thực phẩm giàu kẽm ví dụ nhƣ hàu, cua biển
[68, 77, 85].
- Nguyên tố Sắt (Fe) tham gia vào quá trình tạo máu. Sắt (Fe) cùng với
kẽm (Zn) đóng vai trò quan trọng và cần thiết trong các hoạt động chức năng
của gan, thận, tuyến tuỵ, tuyến sinh dục và các cơ quan thị giác [110, 121],. Nó
rất cần cho sự kích hoạt enzym lactatdehydrogenaza để phân giải các axit lactic