Tổng quan về giá trị sinh học của rong nâu

836 TỔNG QUAN VỀ GIÁ TRỊ SINH HỌC CỦA RONG NÂU Trần Thị Ngọc Mai Viện Khoa học Ứng dụng, trường Đại học Công nghệ TP. HCM TÓM TẮT Rong biển nâu cung cấp các hợp chất chống oxy hóa như fucoxanthin, fucosterol, phlorotannin, các vitamin mang lại các giá trị chức năng như ngăn ngừa các bệnh về tim mạch, tiểu đường, chống oxy hóa, kháng viêm, ngăn ngừa ung thư, kháng virus và kháng khuẩn. Ngoài ra, rong nâu còn là nguồn thực phẩm dinh dưỡng cao cung cấp chất xơ, protein, khoáng chất, vitamin và chất béo chưa bão hoà thuộc nhóm -3 và -6 do đó, nó có thể được tiêu thụ thường xuyên và là một phần của chế độ ăn uống cân bằng. Từ khoá: Rong nâu, kháng oxy hoá, hoạt tính sinh học. 1. GIỚI THIỆU Hiện nay, thị trường thực phẩm khá phong phú, trong đó những loại thực phẩm giàu calo và chất béo không bão hòa đã thực sự trở nên quen thuộc như các loại thức ăn nhanh hay "đồ ăn vặt" được quảng cáo mạnh mẽ và tiêu thụ quá mức. Hậu quả của việc tiêu thụ quá nhiều các thức ăn này dẫn đến thiếu chất dinh dưỡng thiết yếu, béo phì và các bệnh liên quan đến việc ăn quá nhiều đường (bệnh tiểu đường) và chất béo (xơ cứng động mạch) ngày càng tăng. Rong biển đóng vai trò hoàn toàn ngược lại, đó là một loại thực phẩm tự nhiên mang lại giá trị dinh dưỡng cao nhưng ít calo, do có nhiều thành phần như khoáng chất (đặc biệt sắt, canxi, kali và iode), protein (với tất cả các acid amin thiết yếu), vitamin và chất xơ. Do đó, rong biển là giải pháp tốt nhất để giải quyết sự thiếu hụt dinh dưỡng của thực phẩm hiện tại. Rong biển được sử dụng ở nhiều quốc gia ven biển như một nguồn thực phẩm, mỹ phẩm, nguồn chiết xuất các hợp chất trong công nghiệp và làm phân bón. Trong đó, ứng dụng chủ yếu của rong biển nâu là làm thực phẩm ở châu Á, đặc biệt là Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc, do đó, việc trồng rong biển đã trở thành một ngành công nghiệp chính [19]. Trên toàn thế giới có khoảng 221 loài rong biển, trong đó 125 loài thuộc ngành Rhodophyta (rong đỏ), 64 loài thuộc ngành Phaeophyceae (rong nâu) và 32 loài thuộc ngành Chlorophyta (rong lục) được sử dụng. Trong số này, khoảng 145 loài được sử dụng (chiếm 66%) trực tiếp trong thực phẩm, bao gồm 79 loài Rhodophyta, 38 loài Phaeophyceae và 28 loài Chlorophyta [20, 27]. Các loài Fucus vesiculosus Linnaeu, Himanthalia elongata Linnaeus, Laminaria digitata Hudson, Saccharina japonica Areschoug, Saccharina latissima Linnaeus, Sargassum fusiformes Harvey, Undaria pinnatifida Harvey được đề cập trong bài viết này (Hình 1). 837 Fucus vesiculosus Linnaeu Himanthalia elongata Linnaeus Laminaria digitata Hudson Saccharina japonica Areschoug Saccharina latissima Linnaeus Sargassum fusiformes Harvey Undaria pinnatifida Harvey Hình 1. Một số loài rong nâu 2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT RONG BIỂN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM Hình 2. Sản lượng rong biển (tấn tươi) trên thế giới năm 2014 (a- nuôi trồng, b- tự nhiên) [6] Sản lượng rong biển trên thế giới đạt được vào năm 2015 khoảng 30,4 triệu tấn bao gồm 29,4 triệu tấn thu từ nuôi trồng và 1,1 triệu tấn thu từ tự nhiên [16]. 12 quốc gia đứng hàng đầu trong sản xuất rong biển là Trung Quốc, Pháp, Anh, Nhật Bản, Chile, Philippines, Hàn Quốc, Indonesia, Na Uy, Mỹ, Canada và Ireland. Việc thu hoạch rong biển hoang dã không thay đổi nhiều trong 12 năm qua nhưng nguồn rong biển nuôi trồng đang gia tăng không ngừng [19]. Diện tích trồng rong biển ở Việt Nam khoảng 900 nghìn ha (tương đương với sản lượng 600-700 nghìn tấn khô/năm). Năm 2015, diện tích trồng rong biển cả nước ước đạt 25.000 ha, tổng sản lượng rong tươi đạt 35.000 tấn. Vùng biển Khánh Hòa có diện tích rong mơ mọc cao nhất (2.000.000 m 2), sinh lượng khá cao có thể lên tới hơn 5,5 kg/m 2, trữ lượng có thể khai thác ước tính hơn 11.000 tấn rong tươi/năm. Sản lượng rong mơ trung bình của các tỉnh duyên hải miền Trung là 18.000 tấn rong tươi/vụ. Trữ lượng rong thu hái tự nhiên của Việt Nam là 100-105 tấn khô/năm [9, 26]. 3. GIÁ TRỊ SINH HỌC CỦA RONG NÂU Rong biển được sử dụng như một loại thực phẩm chủ yếu của chế độ ăn kiêng đã được sử dụng ở Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc từ thời tiền sử [19]. Trong những năm gần đây, đã có sự quan tâm ngày càng tăng đối với các nhóm thực phẩm chức năng, trong đó rong biển đóng vai trò quan trọng vì chúng có thể mang lại lợi ích sinh lý như bổ sung dinh dưỡng, chống tăng huyết áp, chống oxy hóa hoặc chống viêm [7, 8], Bảng 1, 2 liệt kê thành phần và tác dụng của các chất chống oxy hoá có ở một số loài rong nâu. 838 Bảng 1. Hàm lượng các chất kháng oxy hoá ở một số loài rong nâu Chất kháng oxy hoá Loài rong nâu Hàm lượng (g/g chất khô) Tài liệu tham khảo Fucoxanthin Himanthalia elongata 820 [21] Violaxanthin Himanthalia elongata 50 [21] Zeaxanthin Himanthalia elongata 130 [21] Polyphenol Fucus sp. Laminaria sp. Undaria sp. 41400  400 7300  100 6600  100 [5] Vitamin C Undaria pinnatifida Ascophyllum nodosum Laminaria digitata 1847,38 81,75 355,25 [13] Vitamin E Ascophyllum nodosum Undaria pinnatifida Laminaria digitata 3,63 145-174 34,38 [13] α-tocopherol Laminaria ochroleuca Saccorhiza polychides Himanthalia elongata 8,9  2,1 5,7  1,3 12,0-33,3 [22] Bảng 2. Lợi ích sức khoẻ của các thành phần kháng oxy hoá ở rong nâu Chất kháng oxy hoá Lợi ích sức khoẻ Loài rong nâu Tài liệu tham khảo -carotene, lutein Chống gây đột biến Ngăn ngừa ung thư vú Porphyra tenera Porphyra sp., Undaria pinnatifida [17] [28], [18] Fucoxanthin Chống quá trình tạo mạch máu trong điều trị ung thư Tác dụng bảo vệ chống lại thiếu hụt retinol Undaria pinnatifida Padina tetrastromatica [25] [23] Fucoidan Kháng virus HIV Ngừa ung thư Bảo vệ chống rối loạn thoái hóa thần kinh Fucus vesiculosus Undaria pinnatifida Laminaria japonica [4] [2] [12] Galactan sulfate Kháng virus Fucus vesiculosus, Agardhiella tenera [29] Các hợp chất phenolic chức năng Chống tăng sinh Palmaria palmata [30] Phlorotannin Chống viêm Sát trùng Ức chế H2O2 chất trung gian gây tổn thương DNA Ecklonia cava Ecklonia kurome Ecklonia cava [24] [15] [1] 839 Chất kháng oxy hoá Lợi ích sức khoẻ Loài rong nâu Tài liệu tham khảo Tăng huyết áp Chống tia cực tím Brown algae [10] Polyphenol Hóa trị mạch máu Kháng khuẩn Ức chế α-glucosidase Eisenia bicyclis, Ecklonia stolonifera, Ecklonia cava, Ecklonia kurome, Hizikia fusiformis Ascophyllum nodosum Ascophyllum nodosum [11] [3] Thành phần hóa học của rong biển nâu cung cấp giá trị dinh dưỡng cao góp phần vào vai trò dinh dưỡng của con người như protein có chứa đủ các acid amin thiết yếu, khoáng chất và vitamin. Lipid trong rong nâu có hàm lượng thấp nhưng chứa hầu hết là các acid béo chưa bão hoà thuộc nhóm ω-3 và ω-6. Hàm lượng chất xơ cao trong rong nâu, đặc biệt là chất xơ hòa tan tuy không thuộc thành phần dinh dưỡng nhưng có tác dụng bảo vệ sức khỏe đường ruột con người. Bảng 3, 4, 5 giới thiệu về thành phần dinh dưỡng của một số loài rong nâu. Bảng 3. Thành phần dinh dưỡng của một số loài rong nâu (% khối lượng khô) [19] Loài Protein Tro Chất xơ Carbohydrate Lipid Sargassum fusiforme 11,6 19,8 17-69 30,6 1,4 Saccharina japonica 7-8 27-33 10-41 51,9 1,0-1,9 Saccharina latissima 6-26 34,8 30 52-61 0,5-1,1 Undaria pinnatifida 12-23 26-40 16-51 45-51 1,1-4,5 Laminaria digitata 8-15 38 36-37 48 1,0 Fucus vesiculosus 3-14 14-30 45-59 46,8 1,9 Himanthalia elongata 5-15 27-36 33-37 44-61 0,5-1,1 Bảng 4. Thành phần khoáng của một số loài rong nâu (mg/100g khối lượng khô) [19] Loài Na K P Ca Mg Fe Zn Mn Cu I Sargassum fusiforme - - - 1860 687 88,6 1,35 - - 43,6 Saccharina japonica 2532- 3260 4350- 5951 150- 300 225- 910 550- 757 1,19- 43 0,89- 1,63 0,13- 0,65 0,25- 0,40 130- 690 Saccharina latissima 2620 4330 165 810 715 - - - - 15,9 Undaria pinnatifida 1600- 7000 5500- 6810 235- 450 680- 1380 405- 680 1,54- 30 0,944 0,332 0,185 22-30 Laminaria digitata 3818 11,5-79 - 1005 659 3,29 1,77 <0,5 <0,5 - Fucus vesiculosus 2450- 5469 2500- 4322 315 725- 938 670- 994 4-11 3,71 5,5 <0,5 14,5 Himanthalia elongata 4100 8250 240 720 435 59 - - - 14,7 840 Bảng 5. Thành phần vitamin của một số loài rong nâu (mg/100g phần ăn được) [19] Loài A B1 B2 B3 B5 B6 B8 B12 C E Acid folic Saccharina japonica 0,48-1 0,20 0,85 1,58 0,09 - - - - - Saccharina latissima 0,04 0,05 0,21 0,0003 0,35 1,6 Undaria pinnatifida 0,04- 0,22 0,17- 0,30 0,23- 1,40 2,56 - 0,18 - 0,0036 5,29 1,4- 2,5 0,4-79 Laminaria digitata - 1,25 0,14 61,2 - 6,41 6,41 0,0005 35,5 3,4- 3 - Fucus vesiculosus 0,30-7 0,02 0,035 - - - - - 14,1- 24 - - Himanthalia elongata 0,07-9 0,02 0,02 - - - - - 28,6 - 0,176-0,258 Từ các thành phần nổi bật của rong biển, hàm lượng của các khoáng chất có giá trị cao hơn khoảng mười lần so với các loại rau truyền thống như sắt trong Himanthalia elongata (Sea spaghetti) so với Lens esculenta (đậu lăng) hoặc canxi có trong Undaria pinnatifida (Wakame) và Chondrus crispus (Irish Moss) so với sữa; protein trong rong nâu thuộc loại protein hoàn hảo cho con người vì chứa tất cả các acid amin thiết yếu, có chất lượng tương đương với trứng; vitamin ở rong nâu có hàm lượng cao, đặc biệt là vitamin B12 (Porphyra spp.), đây là loại vitamin không có ở thực vật bậc cao; hai loài Palmaria palmata và Himanthalia elongata rất giàu kali và cùng với rong thuộc chi Porphyra và Laminaria, có tỷ lệ natri/kali được coi là tối ưu cho sức khỏe con người [14]. Điều này cho thấy những ưu điểm về mặt dinh dưỡng của rong biển sử dụng làm thực phẩm cho con người và tiềm năng của chúng trong ngành công nghiệp dược phẩm. 4. KẾT LUẬN Ngoài tầm quan trọng sinh thái, rong biển còn thể hiện các đặc tính dinh dưỡng cao và đặc biệt là các thành phần kháng oxy hoá như fucoxanthin, fucosterol, phlorotannin. Tiềm năng thương mại hóa các hợp chất chống oxy hóa từ rong biển như các chất bổ sung thực phẩm hoặc dược phẩm đang được nghiên cứu triển khai nhằm mang lại lợi ích sức khỏe dinh dưỡng cho con người. Tính linh hoạt của rong biển như thực phẩm cho phép tiêu thụ ở dạng tươi, khô, ngâm hoặc nấu chín và là một thành phần trong hàng loạt các sản phẩm khác. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Gin-Nae Ahn, Kim Kil-Nam, Cha Seon-Heui, Song Choon-Bok, Lee Jehee, Heo Moon-Soo, Yeo In-Kyu, Lee Nam-Ho, Jee Young-Heun, Kim Jin-Soo, Heu Min-Soo, and Jeon You-Jin (2007) Antioxidant activities of phlorotannins purified from Ecklonia cava on free radical scavenging using ESR and H2O2-mediated DNA damage. 226:71-79. [2] Y. Aisa, Miyakawa Y., Nakazato T., Shibata H., Saito K., Ikeda Y., and Kizaki M. (2005) Fucoidan induces apoptosis of human HS-sultan cells accompanied by activation of caspase-3 and down- regulation of ERK pathways. American Journal of Hematology, 78:7-14. [3] E. Apostolidis and Lee C. M. (2010) In vitro potential of Ascophyllum nodosum phenolic antioxidant-mediated alpha-glucosidase and alpha-amylase inhibition. Journal of Food Science, 75:97-102. 841 [4] A. Beress, Wassermann O., Tahhan S., Bruhn T., Beress L., Kraiselburd E. N., Gonzalez L. V., De Motta G. E., and Chavez P. I. (1993) A new procedure for the isolation of anti-HIV compounds (polysaccharides and polyphenols) from the marine alga Fucus vesiculosus. Journal of Natural Products, 56:478-488. [5] A. Bocanegra, Bastida S., Benedi J., Rodenas S., and Sanchez-Muniz F. J. (2009) Characteristics and nutritional and cardiovascular-health properties of seaweeds. Journal of Medicinal Food, 12:236-258. [6] Alejandro Buschmann, Camus Carolina, Infante Rosselot Javier, Neori Amir, Israel Álvaro, Hernández-González María, Pereda Sandra, Gomez Pinchetti Juan Luis, Golberg Alexander, Tadmor Shalev Niva, and Critchley Alan (2017) Seaweed production: overview of the global state of exploitation, farming and emerging research activity. 391-406. [7] Rishi Man Chugh, Chaturvedi Madhusudan, Kumar Rahul, and Singh Manoj (2011) Seaweeds: A Diet with Nutritional, Medicinal and Industrial Value. [8] Israel Goldberg (1994) Functional Foods: Designer Foods, Pharmafoods, Nutraceuticals. [9] Phạm Văn Huyên, Titlyanov E. A., and V. Titlyanova T. (2012) Nguồn lợi, sử dụng và nuôi trồng rong ở Việt Nam. Tạp chí Khoa học và Công nghệ biển, 1: 87-98. [10] H. Hwang, Chen T., Nines R. G., Shin H. C., and Stoner G. D. (2006) Photochemoprevention of UVB-induced skin carcinogenesis in SKH-1 mice by brown algae polyphenols. International Journal of Cancer, 119:2742-2749. [11] K. Kang, Park Y., Hwang H. J., Kim S. H., Lee J. G., and Shin H. C. (2003) Antioxidative properties of brown algae polyphenolics and their perspectives as chemopreventive agents against vascular risk factors. Archives of Pharmacal Research, 26:286-293. [12] D. Luo, Zhang Q., Wang H., Cui Y., Sun Z., Yang J., Zheng Y., Jia J., Yu F., Wang X., and Wang X. (2009) Fucoidan protects against dopaminergic neuron death in vivo and in vitro. European Journal of Pharmacology, 617:33-40. [13] P. Macartain, Gill C. I., Brooks M., Campbell R., and Rowland I. R. (2007) Nutritional value of edible seaweeds. Nutrition Reviews, 65:535-543. [14] Dennis Mchugh (2006) World seaweed resources. An authoritative reference system. [15] K. Nagayama, Iwamura Y., Shibata T., Hirayama I., and Nakamura T. (2002) Bactericidal activity of phlorotannins from the brown alga Ecklonia kurome. Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 50:889-893. [16] F.A.O.U. Nations (2019) The global status of seaweed production, trade and utilization: FAO Globefish research programme Vol. 124. Food and Agriculture Organization. [17] Y. Okai, Higashi-Okai K., Yano Y., and Otani S. (1996) Identification of antimutagenic substances in an extract of edible red alga, Porphyra tenera (Asakusa-nori). Cancer Letters, 100:235-240. [18] D. Pádua, Rocha E., Gargiulo D., and Ramos A. A. (2015) Bioactive compounds from brown seaweeds: Phloroglucinol, fucoxanthin and fucoidan as promising therapeutic agents against breast cancer. Phytochemistry Letters, 14:91-98. [19] Leonel Pereira (2011) A review of the nutrient composition of selected edible seaweeds. 15-47. 842 [20] Leonel Pereira, Critchley Alan, Amado Ana Margarida, and Ribeiro Claro Paulo (2009) A comparative analysis of phycocolloids produced by underutilized versus industrially utilized carrageenophytes (Gigartinales, Rhodophyta). 599-605. [21] M. Plaza, Santoyo S., Jaime L., Garcia-Blairsy Reina G., Herrero M., Senorans F. J., and Ibanez E. (2010) Screening for bioactive compounds from algae. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 51:450-455. [22] D. I. Sanchez-Machado, Lopez-Hernandez J., and Paseiro-Losada P. (2002) High-performance liquid chromatographic determination of alpha-tocopherol in macroalgae. Journal of Chromatography A 976:277-284. [23] R. K. Sangeetha, Bhaskar N., and Baskaran V. (2009) Comparative effects of beta-carotene and fucoxanthin on retinol deficiency induced oxidative stress in rats. Molecular and Cellular Biochemistry, 331:59-67. [24] H. C. Shin, Hwang H. J., Kang K. J., and Lee B. H. (2006) An antioxidative and antiinflammatory agent for potential treatment of osteoarthritis from Ecklonia cava. Archives of Pharmacal Research, 29:165-171. [25] T. Sugawara, Matsubara K., Akagi R., Mori M., and Hirata T. (2006) Antiangiogenic activity of brown algae fucoxanthin and its deacetylated product, fucoxanthinol. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54:9805-9810. [26] Trần Đình Toại and Minh Châu Văn (2004) Tiềm năng rong biển Việt Nam. NXB Khoa học va Kỹ thuật Hà Nội. [27] W. Lindsey White and Ohno M. (1999) World seaweed utilisation: An end-of-century summary. 369-376. [28] Y. J. Yang, Nam S. J., Kong G., and Kim M. K. (2010) A case-control study on seaweed consumption and the risk of breast cancer. British Journal of Nutrition, 103:1345-1353. [29] J. Yasuhara-Bell and Lu Y. (2010) Marine compounds and their antiviral activities. Antiviral Research, 86:231-240. [30] Yvonne V. Yuan, Bone Dawn E., and Carrington Meshell F. (2005) Antioxidant activity of dulse (Palmaria palmata) extract evaluated in vitro. Food Chemistry, 91:485-494. 843 A REVIEW OF BIOLOGICAL VALUE OF THE BROWN SEAWEED Tran Thi Ngoc Mai * *Institute of Applied Sciences, Ho Chi Minh City University of Technology ABSTRACT Brown seaweeds are an excellent source of antioxidant compounds such as fucoxanthin, fucosterol, phlorotannin, vitamins... with biological activity such as prevention of cardio-vascular diseases, diabetes, cancer, antioxidant, anti-inflammatory, antiviral and resistance bacteria. In addition, brown seaweeds are also a source of high nutritional food providing fiber, protein, minerals, vitamins and two major classes (omega-3 and omega-6) of polyunsaturated fatty acids (PUFAs)... so it can be consumed regularly as part of a balanced diet. Keywords: Brown algae, antioxidant, biological activity.