Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu nghiên cứu của luận án là: Nghiên cứu phân lập, xác định các đặc điểm cấu trúc và thử nghiệm hoạt tính sinh học của các fucoidan từ một số loài rong nâu sinh trưởng ở vùng biển Việt Nam phục vụ cho việc điều tra tài nguyên hợp chất thiên nhiên biển của Việt Nam và làm rõ bản chất hóa học của các đối tượng nghiên cứu.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - BÙI VĂN NGUYÊN NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA FUCOIDAN TỪ MỘT SỐ LOÀI RONG NÂU VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC HÀ NỘI – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - BÙI VĂN NGUYÊN NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA FUCOIDAN TỪ MỘT SỐ LỒI RONG NÂU VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa học hợp chất thiên nhiên Mã số: 9440117 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Bùi Minh Lý PGS.TS Nguyễn Quyết Chiến Hà Nội – 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân hướng dẫn PGS.TS Bùi Minh Lý PGS.TS Nguyễn Quyết Chiến, có tham khảo thêm tài liệu đáng tin cậy, có nguồn gốc rõ ràng Các số liệu, kết luận án hoàn toàn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận án Tác giả luận án Bùi Văn Nguyên ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới PGS TS Bùi Minh Lý PGS.TS Nguyễn Quyết Chiến, người thầy tâm huyết hướng dẫn tơi khoa học, gợi mở cho ý tưởng nghiên cứu chia sẻ nhiều vấn đề sống suốt thời gian làm luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn tới GS TS Phạm Quốc Long - Viện trưởng Viện Hóa học Hợp chất thiên nhiên, ban lãnh đạo Viện, phận đào tạo Viện tạo điều kiện nhiều cho tơi hồn thành luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô, anh chị phụ trách Học Viện Khoa học Công nghệ, tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn tới UBND tỉnh Khánh Hòa, ban giám hiệu trường Đại học Khánh Hòa, Khoa KHTN Cơng nghệ, tạo điều kiện tốt để hồn thành luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo viện, nhà khoa học, anh chị em bạn bè công tác Viện Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ Nha Trang, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện tốt để làm thực nghiệm ln động viên giúp đỡ để tơi hồn thành đề tài luận án Tôi xin chân thành cảm ơn tới nhà khoa học nhóm nghiên cứu PGS.TS Trần Thị Thanh Vân, PGS.TS Thành Thị Thu Thủy, GS.TSKH Anatolii I Usov PGS.TS Yoshiaki Yuguchi tạo điều kiện giúp đỡ hướng dẫn tơi q trình hồn thành cơng trình nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn đề tài hợp tác quốc tế với Liên Bang Nga mã số VAST.HTQT.Nga.02.15-16 VAST.HTQT.Nga.06.13-14, với Nhật Bản mã số VAST.HTQT.NHATBAN.02.13-15 tài trợ kinh phí giúp hồn thành luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn tới TS Lê Như Hậu, Viện Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ Nha Trang giúp đở trình thu thập mẫu rong nâu giám định tên khoa học Tôi xin gửi lời tri ân tới gia đình, bạn bè, người thân ln động viên tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu khoa học Xin chân thành cảm ơn! Tác giả Bùi Văn Nguyên iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ xi MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan rong nâu 1.1.1 Giới thiệu rong biển 1.1.2 Giới thiệu Rong Nâu 1.1.2.1 Phân loại phân bố rong nâu giới 1.1.2.2 Phân loại phân bố rong nâu Việt Nam 1.1.3 Thành phần hóa học rong Nâu 14 1.1.3.1 Polysaccharide 14 1.1.3.2 Hợp chất phenolic 19 1.1.3.3 Hợp chất carotenoid 21 1.1.3.4 Hợp chất Terpenoid 22 1.1.3.5 Các hợp chát khác 25 1.2 Tổng quan Sulfated polysaccharide (Fucoidan) 26 1.2.1 Giới thiệu chung Fucoidan 26 1.2.2 Thành phần hóa học fucoidan số lồi rong nâu 26 1.2.3 Cấu trúc hóa học fucoidan 28 1.2.4 Tính chất hóa lý fucoidan 29 1.2.5 Hoạt tính sinh học ứng dụng fucoidan 30 1.2.5.1 Hoạt tính chống đơng tụ máu chống huyết khối 30 1.2.5.2 Hoạt tính chống virus 32 1.2.5.3 Hoạt tính kháng u điều hòa miễn dịch 33 1.2.5.4 Hoạt tính chống oxy hóa 35 1.2.5.5 Giảm lipid máu 36 iv 1.2.5.6 Kháng viêm 36 1.2.5.7 Chống lại bệnh gan 37 1.2.5.8 Hoạt tính kháng khuẩn 37 1.2.5.9 Tác dụng giảm lượng đường huyết máu 37 1.2.5.10 Các ứng dụng fucoidan 38 1.3 Tình hình nghiên cứu giới Việt Nam liên quan đến nội dung nghiên cứu luận án 39 1.3.1 Tình hình nghiên cứu giới 39 1.3.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 44 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 49 2.1 Đối tượng nghiên cứu 49 2.2 Phương pháp nghiên cứu 50 2.2.1 Phương pháp chiết tách phân đoạn fucoidan 51 2.2.1.1 Phương pháp tách chiết fucoidan 51 2.2.1.2 Phương pháp phân đoạn fucoidan 51 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc fucoidan 51 2.2.2.1 Phương pháp phân tích liên kết methyl hóa 51 2.2.2.2 Phương pháp sắc ký thẩm thấu gel (GPC) 53 2.2.2.3 Phương pháp phổ IR 53 2.2.2.4 Phương pháp phổ NMR 54 2.2.2.5 Phương pháp phổ MS 59 2.2.2.6 Phương pháp tán xạ tia X góc nhỏ (SAXS) 64 2.2.3 Phương pháp thử hoạt tính sinh học 66 2.2.3.1 Phương pháp thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào in vitro 66 2.2.3.2 Phương pháp đánh giá khả ức chế phát triển khối tế bào ung thư thạch mềm 68 2.2.3.3 Phương pháp thử nghiệm hoạt tính chống đơng tụ máu 68 Chương THỰC NGHIỆM 70 3.1 Thu thập xử lý rong 70 3.2 Chiết tách phân lập fucoidan từ rong nâu 71 3.3 Xác định thành phần cấu trúc fucoidan 77 v 3.3.1 Xác định hàm lượng tổng carbohydrate 77 3.3.2 Xác định thành phần monosaccharide 77 3.3.3 Xác định hàm lượng sulfate 78 3.3.4 Phương pháp khử sulfate 78 3.3.5 Xác định hàm lượng axít uronic 78 3.3.6 Phân tích liên kết methyl hóa 79 3.3.7 Thủy phân tạo oligosaccharide 79 3.3.8 Sắc ký thẩm thấu gel (GPC) 79 3.3.9 Phổ IR 80 3.3.10 Phổ NMR 80 3.3.11 Phổ ESI-MS/MS 80 3.3.12 Phương pháp tán xạ tia X góc nhỏ (SAXS) 80 3.4 Đánh giá hoạt tính sinh học 81 3.4.1 Hoạt tính gây độc tế bào 81 3.4.2 Thử nghiệm hoạt tính ức chế hình thành khối u ba chiều thạch mềm 82 3.4.3 Thử nghiệm hoạt tính chống đông tụ máu 83 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 85 4.1 Nghiên cứu lựa chọn phương pháp chiết tách fucoidan 85 4.2 Hàm lượng fucoidan số polysaccharide tan nước 06 loài rong nâu sinh trưởng biển Nha Trang, thành phần hóa học fucoidan thu 86 4.3 Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc fucoidan từ hai loài rong nâu S binderi S duplicatum 90 4.3.1 Nội dung kết nghiên cứu loài Sargassum binderi 90 4.3.2 Nội dung kết nghiên cứu loài Sargassum duplicatum 92 4.4 Nghiên cứu cấu trúc hoạt tính sinh học fucoidan phân lập từ rong nâu Sargassum aquifolium 96 4.4.1 Chiết xuất làm fucoidan 96 4.4.2 Xác định cấu trúc fucoidan 100 4.4.2.1 Tách loại nhóm sulfat (Desulfation) 100 vi 4.4.2.2 Phổ NMR FSA phân đoạn sắc ký anion FSA 101 4.4.2.3 Phân tích liên kết methyl hóa (Methylation analysis) 104 4.4.2.4 Tách 1,0M-deS cột sắc ký trao đổi anion 106 4.4.2.5 Các đặc điểm cấu trúc deS-2 deS-3 107 4.4.2.6 Các đặc điểm cấu trúc deS-4 111 4.4.2.7 Các đặc điểm cấu trúc deS-6 115 4.4.2.8 Các đặc điểm cấu trúc deS-5 117 4.4.2.9 Nghiên cứu số đặc điểm cấu trúc phân đoạn FSA-1,5M phương pháp phân tích methyl hóa kết hợp với phổ ESI-MS/MS 117 4.4.3 Đánh giá hoạt tính sinh học 124 4.4.3.1 Hoạt tính gây độc tế bào 124 4.4.3.2 Hoạt tính chống khối u in vitro 124 4.4.3.3 Hoạt tính chống đơng tụ máu 126 4.5 Nghiên cứu cấu trúc hoạt tính gây độc tế bào fucoidan phân lập từ rong nâu Turbinaria decurrens 131 4.5.1 Chiết xuất, phân đoạn xác định thành phần fucoidan từ rong nâu Turbinaria decurrens 131 4.5.2 Xác định cấu trúc FTD-2,0N phân lập từ rong nâu Turbinaria decurrens 135 4.5.3 Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào FTD-2,0M 142 4.6 Nghiên cứu kích thước hình dáng fucoidan phân lập từ rong nâu Việt Nam, phân tích liên hệ chúng với hoạt tính gây độc tế bào 144 4.6.1 Nghiên cứu kích thước hình dáng fucoidan phương pháp tán xạ tia X góc nhỏ 144 4.6.2 Liên hệ đặc điểm cấu trúc mẫu fucoidan với hoạt tính gây đốc tế bào 151 KẾT LUẬN harides of the Vietnamese brown alga Carbohydrate Sargassum Research, aquifolium Volume (Fucales, 449 Sargassaceae), (2017) PP 23-31, https://doi.org/10.1016/j.carres.2017.06.016 (SCI) Yoshiaki Yuguchi, Bui Minh Ly, Bui Van Nguyen, Tran Thi Thanh Van and Thanh Thi Thu Thuy, Study on branched structure-physiological activity relationship of fucoidan, Chemistry letter, Vol.45 No.7 2016 p.840-842 doi:10.1246/cl.160189 (SCI) Bui Van Nguyen, Tran Thi Thanh Van, Bui Minh Ly, Nguyen Quyet Chien, Thanh Thi Thu Thuy, Maria I Milan, Anatolii I Usov, Structural characteristics and anticoagulant activity of sulfate polysaccharide from the brown alga sargassum aquifolium , Journal of Science and Technology 54 ( 2C) (2016) 360-365 Bùi Văn Nguyên, Trần Thị Thanh Vân, Bùi Minh Lý, Nguyễn Quyết Chiến, Thành Thị Thu Thủy, Study on structure and cytotoxic activity of fucoidan extracted from brown seaweed Sargassum aquifolium, Vietnam journal of chemistry 54(6e2)(2016)215-218 Bùi Văn Nguyên, Bùi Minh Lý, Võ Mai Như Hiếu, Đặng Vũ Lương, Trần Thị Thanh Vân Thành Thị Thu Thủy, Xác định cấu trúc fucoidan tách chiết từ rong nâu Turbinaria decurents phương pháp phổ IR, NMR ESIMS, Tạp chí Khoa học cơng nghệ T.52 (5B), 2014 (637-642) Bui Van Nguyen, Cao Thi Thuy Hang, Tran Thi Thanh Van, Nguyen Thi Hai Au, Dang Xuan Cuong, Natalia M Shevchenko, Svetlana P Ermakova, T.N Zvyagintseva and Pham Duc Thinh, The content and chemical composition of water-soluble polysaccharides isolated from 161 some sargassum seaweed species in viet nam, Journal of Science and Technology 54 (2B ) (2016), pp 84-90 162 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Hoàng Hộ, Rong biển Việt Nam - Phần III Phaeophyceae, NXB Trung tâm học liệu Sài Gòn, 1969, Sài Gòn Nguyễn Hữu Đại, Rong Mơ (Sargassaceae) Việt Nam: Nguồn lợi sử dụng, NXB Nông nghiệp TP Hồ Chí Minh, 1997, 198 trang Nguyễn Hữu Dinh Huỳnh Quang Năng, Năm loài thuộc chi rong Mơ Sargassum ven biển Việt Nam, Tạp chí Sinh học, 2001, 23 (1), 1-10 Nguyễn Hữu Đĩnh, Huỳnh Quang Năng, Trần Ngọc Bút, Nguyễn Văn Tiến Rong biển miền Bắc Việt Nam, Nhà XB KHKT, 1993, Hà Nội Trần Đình Toại, Châu Văn Minh, Tiềm rong biển Việt Nam, NXBKHKT, 2004, Hà Nội Li Bo, Fei Lu, Xinjun Wei and Ruixiang Zhao, Fucoidan: Structure and Bioactivity, Molecules, 2008, 13, 1671-1695 Usov A I, Bilan M I, Fucoidans-sulfated polysaccharides of brown algae, Russian Chemical Reviews, 2009, 78 (8), 785-799 M.I.Bilan, E.V.Vinogradova, E.A.Tsvetkova, A.A.Grachev, A.S.Shashkov, N.E, A.I.Usov, A sulfated glucuronofucan containing both fucofuranose and fucopyranose residues from the brown alga Chordaria flagelliformis Carbohydrate Research, 2008, 343 (15), 2605-2612 Li, B.; Xu, S.Y, Structural investigation of oligosaccharides in partial acid hydrolyzed products of fucoidan isolated from Hizikia fusiforme, Nat Prod Res Dev, 2007, 19, 550-553 10 Bilan M.I., Grachev A.A., Shashkov A.S, Thuy T.T.T, Van T.T.T, Ly B.M, Nifantiev N.E, Usov A.I, Preliminary investigation of a highly sulfateed galactofucan fraction isolated from the brown alga Sargassum polycystum, Carbohydrate Research, 2013, 377, 48-57 11 Chevolot, L.; Mulloy, B.; Racqueline, J, A disaccharide repeat unit is the structure structure in fucoidans from two species of brown algae, Carbohydr Res, 2001, 330, 529-535 12 Chizhov, A.O.; Dell, A; Morris, H.R, A study of fucoidan from the brown seaweed Chorda filum, Carbohydr Res 1999, 320, 108-119 ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - BÙI VĂN NGUYÊN NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA FUCOIDAN TỪ MỘT SỐ... phần hóa học hoạt tính sinh học polysacarit từ số lồi rong nâu tỉnh Khánh Hòa, Luận án tiến sỹ Hóa học, Viện Hóa học, Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, 2008, Hà Nội 19 Hồ Đức Cường, Nghiên cứu. .. 20 Phạm Đức Thịnh, Nghiên cứu phân tích thành phần, cấu trúc hóa học fucoidan có hoạt tính sinh học từ số loài rong nâu Vịnh Nha Trang, Luận án tiến sĩ Hóa học, Viện Hóa học, 2015, Hà Nội 21