Fucoidan là một sulfate polysaccharide có cấu trúc phức tạp, thường được tìm thấy trong rong nâu và được biết đến là một hợp chất có nguồn gốc tự nhiên với nhiều hoạt tính sinh học quý như: chống đông tụ máu, chống u, chống ôxy hoá, kháng khuẩn, kháng nấm… Thành phần của fucoidan bao gồm nhiều loại đường, chủ yếu là fucose và một số đường khác như galactose, glucose…, ngoài ra còn có acid uronic. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, thành phần hoá học và cấu trúc của fucoidan phụ thuộc vào loài rong, thời điểm thu hái, vị trí địa lý và đặc biệt là điều kiện chiết tách.

Để chiết tách polysaccharide, phương pháp hóa học (Conventional chemical extraction - CCE) thường được sử dụng vì dễ thực hiện nhưng lại tốn nhiều thời gian, năng lượng và hiệu suất không cao. Hiện nay, các nhà khoa học tập trung đến các phương pháp chiết với kỹ thuật cao như chiết có sự hỗ trợ của vi sóng (Microwave assisted extraction - MAE), siêu âm (Ultrasound assisted extraction - UAE) hay enzym (Enzymes assisted extraction - EAE). Trong đó, phương pháp sinh học EAE hứa hẹn cho hiệu suất cao hơn với tính toàn vẹn của cấu trúc, tuy nhiên vấn đề lựa chọn enzym thích hợp cũng như việc giải phóng các chất không mong muốn vẫn đang được nghiên cứu. Gần đây, UAE được đánh giá là phương pháp thay thế tốt hơn để chiết tách polysaccharide từ thực vật, việc sử dụng phương pháp chiết có hỗ trợ của sóng siêu âm mang lại hiệu quả cao cũng như rút ngắn thời gian chiết và năng lượng tiêu thụ.

Hiện nay, xu hướng áp dụng các kỹ thuật chiết tiên tiến và tối ưu hóa các điều kiện chiết được đặc biệt quan tâm nhằm đạt được cả mục tiêu cho hiệu suất cao và các chỉ tiêu khác như độ tinh khiết, khối lượng phân tử và hoạt tính sinh học của polysaccharide. Công cụ thống kê phổ biến nhất được sử dụng cho mục đích trên là RSM. Phương pháp nghiên cứu này đã được áp dụng thành công để chiết polysaccharide từ cả thực vật trên cạn và rong biển.

Ở Việt Nam, fucoidan từ rong biển đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và đưa được fucoidan ứng dụng vào cuộc sống như một loại thực phẩm bảo vệ sức khỏe. Tuy nhiên, đa số các nghiên cứu đều sử dụng phương pháp chiết truyền thống CCE.

Trong bài báo này, nhóm nghiên cứu đưa ra các kết quả nghiên cứu chiết tách fucoidan từ rong nâu Tubinaria decurrens bằng phương pháp UAE, các thông số nhiệt độ, thời gian và công suất siêu âm được tối ưu bằng phương pháp RSM với mô hình Box-Behnken để thu được fucoidan với hiệu suất cao.

Mô hình bề mặt đáp ứng 3D và 2D của quá trình chiết bằng phương pháp UAE

Trong nghiên cứu này, phương pháp đáp ứng bề mặt (Response surface methodology - RSM) được sử dụng để tối ưu hóa điều kiện chiết tách fucoidan từ rong nâu Tubinaria decurrens với sự hỗ trợ của sóng siêu âm.

Nghiên cứu cho thấy, điều kiện tối ưu để chiết fucoidan từ rong nâu Tubinaria decurrens bằng phương pháp chiết có hỗ trợ sóng siêu âm đã được nghiên cứu để thu được fucoidan với hiệu suất cao ở nhiệt độ 70 độ C, thời gian 53 phút với công suất chiết của máy siêu âm là 90%. Tại điều kiện thực nghiệm này, hiệu suất chiết fucoidan đạt cực đại là 4,28% tính theo trọng lượng rong khô. Phân tích phương sai cho thấy rằng, mô hình hồi quy là hoàn toàn chính xác và phù hợp để tối ưu hóa điều kiện chiết tách fucoidan từ rong nâu bằng phương pháp chiết có hỗ trợ sóng siêu âm.