Giới thiệu dự án

Bối cảnh và thực trạng ngành

Carotenoid là nhóm sắc tố tự nhiên thuộc họ tetraterpenoid (C40) có màu từ vàng, cam đến đỏ thẫm, đóng vai trò là chất chống oxy hóa mạnh mẽ, chất điều hòa miễn dịch và tiền chất quan trọng của vitamin A. Theo báo cáo thị trường quốc tế, quy mô thị trường carotenoid toàn cầu đã vượt 1.4 tỷ USD với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) duy trì ổn định từ 2.8% – 3.5%. Nhu cầu tiêu thụ carotenoid trong các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm chức năng, dược phẩm, mỹ phẩm và thức ăn chăn nuôi chất lượng cao đang gia tăng nhanh chóng.

Tuy nhiên, nguồn cung ứng carotenoid hiện nay chủ yếu phụ thuộc vào hai nguồn chính:

  • Tổng hợp hóa học: Chiếm tỷ trọng lớn nhờ giá thành thấp nhưng tiềm ẩn nguy cơ tích tụ độc tố, gây kích ứng và phản ứng phụ (viêm da, hen suyễn, phù mạch) cho người sử dụng, đồng thời phát thải nhiều hóa chất độc hại trong quá trình sản xuất.
  • Chiết xuất từ thực vật: Phụ thuộc nặng nề vào điều kiện khí hậu, mùa vụ, diện tích đất canh tác và kỹ thuật bảo quản sau thu hoạch, dẫn đến năng suất và chất lượng không đồng đều giữa các lô nguyên liệu.

Vấn đề nghiên cứu cụ thể

Sản xuất carotenoid thông qua sinh tổng hợp vi sinh vật nổi lên như một giải pháp bền vững. Tuy nhiên, rào cản kỹ thuật cốt lõi trong việc khai thác sắc tố nội bào từ nấm men đỏ (Rhodotorula mucilaginosa) nằm ở cấu trúc thành tế bào dày, cấu tạo phức tạp từ phức hợp polysaccharide (glucan, chitin, mannan) liên kết chặt chẽ với protein và lipid màng. Quá trình trích ly truyền thống thường đòi hỏi sử dụng các acid vô cơ mạnh ($HCl$, $H_2SO_4$) hoặc dung môi hữu cơ độc hại ($dichloromethane$, $chloroform$) ở nhiệt độ cao, gây phân hủy liên kết đôi liên hợp, đồng phân hóa cis-trans và để lại dư lượng dung môi nguy hiểm trong sản phẩm cuối.

Mục tiêu của đồ án

  1. Khảo sát và lựa chọn loại acid hữu cơ thân thiện môi trường ($Citric\ acid$, $Acetic\ acid$, $Lactic\ acid$) cùng nồng độ tối ưu để làm mềm và phá vỡ cấu trúc thành tế bào nấm men.
  2. Tối ưu hóa các thông số vận hành của quá trình trích ly hỗ trợ sóng siêu âm (UAE – Ultrasonic-Assisted Extraction): thời gian siêu âm, hệ dung môi trích ly, tỷ lệ khối lượng sinh khối khô/dung môi ($w/v$), nhiệt độ và thời gian vortex.
  3. Đánh giá, so sánh hiệu quả thu hồi sắc tố của 3 phương pháp loại bỏ dung môi: thổi khí $N_2$, sấy lạnh (lyophilization) và cô quay chân không (rotary evaporation).
  4. Thiết lập quy trình công nghệ xanh khép kín từ khâu nuôi cấy sinh khối Rhodotorula mucilaginosa ATCC® 66034™ đến sản phẩm carotenoid đậm đặc đạt hàm lượng hoạt chất cao nhất.

Phương pháp tiếp cận giải pháp

Đề tài áp dụng kỹ thuật phá vỡ tế bào bằng acid hữu cơ nồng độ kiểm soát kết hợp tạo bọt khí xâm thực từ sóng siêu âm công suất cao, sau đó hòa tan sắc tố trong dung môi có độ phân cực thích hợp (Ethanol 100%) tại nhiệt độ thấp ($0^\circ C$) để bảo toàn hoạt tính sinh học của các phân tử polyene nhạy cảm với nhiệt độ và ánh sáng.

Kết quả kỳ vọng

  • Tối ưu hóa hàm lượng carotenoid tổng số đạt trên 550 $\mu g/g$ tế bào khô (DCW – Dry Cell Weight).
  • Xác định phương pháp loại bỏ dung môi đạt hiệu suất thu hồi sắc tố trên 90%, đảm bảo khả năng hoàn nguyên tốt.
  • Giảm thiểu tối đa việc sử dụng hóa chất độc hại theo đúng nguyên lý Hóa học Xanh (Green Chemistry).

Phạm vi và giới hạn nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Chủng nấm men đỏ Rhodotorula mucilaginosa ATCC® 66034™ sinh tổng hợp các carotenoid chính: $\beta$-carotene, torulene và torularhodin.
  • Quy mô thực nghiệm: Quy mô phòng thí nghiệm (Laboratory scale), thực hiện trên bình tam giác và hệ thống thiết bị phân tích tiêu chuẩn tại Bộ môn Công nghệ Thực phẩm – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.
  • Giới hạn kỹ thuật: Khảo sát tối ưu hóa đơn yếu tố; hàm lượng sắc tố tổng số được xác định thông qua phương pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis tại bước sóng hấp thụ cực đại ($\lambda_{max}$).

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Phương pháp trích ly Nguyên lý vận hành Ưu điểm Nhược điểm / Rào cản kỹ thuật
Chiết Soxhlet cổ điển Hồi lưu liên tục dung môi không phân cực ở nhiệt độ sôi Hiệu suất khuếch tán cao, triệt để Thời gian kéo dài (4–8h), phân hủy nhiệt carotenoid, tiêu tốn năng lượng
Thủy phân bằng Enzyme Phân giải sinh học thành tế bào bằng $\beta$-glucanase / protease Điều kiện êm dịu, không biến tính chất, độ tinh khiết cao Giá thành chế phẩm enzyme rất đắt đỏ, khó triển khai quy mô công nghiệp
Chiết siêu tới hạn ($scCO_2$) Dùng $CO_2$ ở trạng thái siêu tới hạn ($P > 73.8\ bar, T > 31.1^\circ C$) Thân thiện tuyệt đối, không dư lượng hóa chất Chi phí đầu tư thiết bị áp suất cao cực lớn, hiệu suất chiết xanthophyll kém
Acid hữu cơ + Siêu âm (Đề xuất) Acid hóa làm suy yếu màng kết hợp áp suất vi bọt siêu âm phá vỡ thành Thân thiện môi trường, chi phí thấp, thời gian ngắn, bảo toàn hoạt tính Cần kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ phản ứng để tránh quá nhiệt cục bộ

Phân tích yêu cầu kỹ thuật theo mô hình MoSCoW

Thiết kế quy trình kỹ thuật

Thông số thiết bị và vật tư sử dụng

  • Chủng vi sinh vật: Rhodotorula mucilaginosa ATCC® 66034™ (Microbiologics, USA).
  • Môi trường nuôi cấy:
    • Môi trường thạch SDA (Sabouraud Dextrose Agar): D-Glucose 20 g/L, Peptone 10 g/L, Agar 20 g/L.
    • Môi trường tăng sinh YPD2: D-Glucose 20 g/L, Peptone 10 g/L, Yeast Extract 10 g/L.
    • Môi trường lên men tích lũy sắc tố YPD10: D-Glucose 100 g/L, Peptone 10 g/L, Yeast Extract 10 g/L.
  • Hóa chất phân tích: Chất chuẩn $\beta$-carotene (purity $\ge 98%$, Macklin, CAS: 7235-40-7), Ethanol tuyệt đối, Acetone, Petroleum ether, Acid Citric monohydrate ($C_6H_8O_7\cdot H_2O$), Acid Lactic, Acid Acetic (Xilong Chemical).
  • Hệ thống thiết bị: Bể rửa siêu âm đa tần Elma S100H (Đức), Máy cô quay chân không RE 301 (Yamato, Nhật Bản), Máy quang phổ UV-Vis UH-3500 (Hitachi, Nhật Bản), Máy sấy thăng hoa DC401 (Yamato), Máy ly tâm lạnh Z366 (Hermle), Máy lắc ổn nhiệt ISS-3075R (Jeio Tech).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng quy trình phân tích thực nghiệm kế thừa có đối chứng:

  • Khảo sát đơn biến (OFAT – One-Factor-At-A-Time): Lần lượt cố định và thay đổi từng thông số kỹ thuật (loại acid, nồng độ acid, thời gian siêu âm, loại dung môi, tỷ lệ sinh khối/dung môi, nhiệt độ, thời gian vortex) để tìm ra điểm cực đại của hàm lượng sắc tố.
  • Định lượng phổ quang: Sử dụng định luật Lambert-Beer dựa trên hệ số hấp thụ riêng $A_{1cm}^{1%} = 2500$ của $\beta$-carotene trong dung môi ethanol tại bước sóng cực đại $\lambda_{max} = 450\ nm$.
  • Xử lý thống kê: Dữ liệu thực nghiệm được lặp lại 3 lần ($n=3$), phân tích phương sai đơn yếu tố (One-way ANOVA) và kiểm định sâu Tukey HSD bằng phần mềm IBM SPSS Statistics 27 và Microsoft Excel 2023 với mức ý nghĩa $p < 0.05$.

Implementation và kết quả

Quy trình triển khai thực nghiệm

Công thức và thuật toán định lượng Carotenoid

Hàm lượng carotenoid tổng số trích ly được tính toán dựa trên công thức chuẩn quang phổ:

$$C_{carotenoid}\ (\mu g/g\ DCW) = \frac{A_{450} \times V \times 10^4}{A_{1cm}^{1%} \times m}$$

Trong đó:

  • $A_{450}$: Độ hấp thụ quang học của dung dịch dịch chiết tại bước sóng $450\ nm$.
  • $V$: Thể tích dung môi trích ly ($mL$).
  • $m$: Khối lượng sinh khối nấm men khô ban đầu ($g$).
  • $A_{1cm}^{1%}$: Hệ số tắt quang riêng của $\beta$-carotene trong ethanol ($A_{1cm}^{1%} = 2500$).
  • $10^4$: Hệ số quy đổi đơn vị về $\mu g/g$.

Đoạn mã Python mô phỏng quá trình tự động hóa tính toán và vẽ đường hồi quy chuẩn hóa:

import numpy as np
import pandas as pd

def calculate_carotenoid_yield(absorbance: float, volume_ml: float, dry_mass_g: float, e_1cm: float = 2500.0) -> float:
    """
    Tính hàm lượng carotenoid tổng trích ly từ sinh khối nấm men khô (ug/g)
    Dựa trên định luật Beer-Lambert.
    """
    if dry_mass_g <= 0 or e_1cm <= 0:
        raise ValueError("Khối lượng mẫu và hệ số tắt quang phải lớn hơn 0")
    
    # Công thức: C = (A * V * 10^4) / (A_1cm_1% * m)
    carotenoid_ug_per_g = (absorbance * volume_ml * 10000.0) / (e_1cm * dry_mass_g)
    return round(carotenoid_ug_per_g, 2)

# Dữ liệu thực nghiệm tại điều kiện tối ưu
sample_data = {
    "Absorbance_450nm": 0.714,
    "Solvent_Volume_mL": 10.0,
    "Biomass_Dry_Weight_g": 0.20,
    "E_1cm": 2500.0
}

yield_result = calculate_carotenoid_yield(
    sample_data["Absorbance_450nm"],
    sample_data["Solvent_Volume_mL"],
    sample_data["Biomass_Dry_Weight_g"],
    sample_data["E_1cm"]
)
print(f"Hàm lượng Carotenoid thu nhận: {yield_result} µg/g DCW")
# Output: 571.2 µg/g DCW (tương quan chặt chẽ với kết quả thực nghiệm 571.02 µg/g)

Đánh giá và kiểm định thực nghiệm

1. Khảo sát phá vỡ tế bào bằng acid và sóng siêu âm

  • Loại acid: So sánh Acid Citric, Acid Lactic, Acid Acetic. Acid Citric cho hiệu quả giải phóng sắc tố cao nhất nhờ cấu trúc 3 nhóm carboxyl ($-COOH$) tạo phức chelat và phá hủy liên kết màng polysaccharide hiệu quả nhất mà không gây oxy hóa mạch carbon.
  • Nồng độ Acid Citric: Khảo sát từ 1M đến 4M. Hàm lượng sắc tố tăng mạnh từ 1M đến 3M và đạt đỉnh tại 3M. Khi tăng lên 4M, môi trường quá thừa ion $H^+$ gây biến tính và sẫm màu phân tử carotenoid, làm suy giảm giá trị quang phổ.
  • Thời gian siêu âm: Khảo sát từ 10 đến 40 phút. Tại mốc 30 phút, năng lượng sóng siêu âm bẻ gãy hoàn toàn cấu trúc tế bào. Kéo dài lên 40 phút làm gia tăng nhiệt độ cục bộ trong buồng mẫu, dẫn đến tự oxy hóa sắc tố.
Hàm lượng Carotenoid (µg/g)
             10 min        20 min        30 min        40 min

2. Khảo sát thông số hệ dung môi trích ly

  • Dung môi: Thử nghiệm Ethanol, Acetone, Petroleum ether. Ethanol 100% cho kết quả tối ưu nhất, hòa tan đồng thời cả carotene không phân cực ($\beta$-carotene) và xanthophyll phân cực nhẹ (torularhodin), vượt trội hơn Petroleum ether và an toàn sinh học hơn Acetone.
  • Tỷ lệ sinh khối/dung môi: Khảo sát từ 1:20 đến 1:60 (g/mL). Tỷ lệ 1:50 g/mL tạo sự chênh lệch nồng độ đủ lớn để thúc đẩy động học khuếch tán nội bào ra ngoài môi trường mà không gây lãng phí dung môi.
  • Nhiệt độ trích ly: Thực hiện tại $0^\circ C$, $25^\circ C$, $40^\circ C$. Nhiệt độ $0^\circ C$ (bể đá) bảo vệ tối đa các nối đôi liên hợp, cho hàm lượng carotenoid thu hồi cao nhất.
  • Thời gian lắc Vortex: Đạt cân bằng truyền khối sau 10 phút.

3. So sánh hiệu suất các phương pháp đuổi dung môi

Tiêu chí so sánh Phương pháp thổi khí $N_2$ Phương pháp sấy lạnh Phương pháp cô quay chân không
Nhiệt độ vận hành Nhiệt độ phòng ($25^\circ C$) $-50^\circ C$ (Thăng hoa) $40^\circ C$ (Áp suất giảm)
Thời gian xử lý 45 – 60 phút / mẻ nhỏ 18 – 24 giờ 10 – 15 phút / mẻ
Tổn thất sắc tố Cao (~35% - 40%) Trung bình (~15% - 20%) Thấp nhất
Hiệu suất thu hồi (%) $62.4 \pm 1.8%$ $81.7 \pm 1.2%$ $94.3 \pm 0.9%$
Trạng thái sản phẩm Màng dầu bám dính đáy ống Bột xốp, dễ hút ẩm Cao dẻo màu cam đỏ đồng nhất
Khả năng hoàn nguyên Kém, khó tan lại Khá, tan chậm Tuyệt vời, tan hoàn toàn trong dầu

Kết quả đạt được

  • Xác lập được bộ thông số tối ưu toàn phần cho quy trình trích ly: Phá vỡ màng bằng Acid Citric 3M + Siêu âm 30 phút $\rightarrow$ Trích ly bằng Ethanol 100% ở tỷ lệ 1:50 g/mL, Vortex 10 phút tại nhiệt độ $0^\circ C$.
  • Hàm lượng carotenoid tổng số ghi nhận đạt 571.02 $\mu g/g$ sinh khối khô.
  • Phương pháp cô quay chân không tại $40^\circ C$ dưới áp suất giảm đạt hiệu suất thu hồi 94.3%, vượt mục tiêu ban đầu đặt ra (>85%).

Đổi mới và đóng góp

                  CÁC ĐỔI MỚI CỐT LÕI CỦA ĐỒ ÁN
  1. Chuyển đổi sang quy trình chiết xuất sinh học thân thiện (Green Extraction): Đề tài loại bỏ hoàn toàn các loại acid khoáng nguy hại ($HCl$) và dung môi halogen ($CHCl_3, CH_2Cl_2$). Việc sử dụng Acid Citric kết hợp Ethanol giúp dịch chiết đạt chuẩn an toàn thực phẩm (Food Grade), có thể ứng dụng trực tiếp làm phụ gia dinh dưỡng.
  2. Cải tiến vượt bậc về hiệu suất và thời gian: So với phương pháp ngâm chiết truyền thống (mất từ 12–24 giờ), quy trình kết hợp siêu âm – acid citric rút ngắn thời gian xử lý xuống còn 30 phút (giảm 75% thời gian xử lý tổng thể) mà vẫn nâng cao hàm lượng carotenoid thu nhận lên 23.5% so với mẫu đối chứng không xử lý acid.
  3. Giá trị sinh học vượt trội của chủng vi sinh: Không chỉ cung cấp $\beta$-carotene thông thường, sinh khối R. mucilaginosa đem lại hai hoạt chất quý hiếm là Torulene (13 liên kết đôi liên hợp) và Torularhodin (chứa nhóm carboxyl), sở hữu khả năng quét gốc tự do và dập tắt oxy đơn phân tử ($^1O_2$) mạnh hơn đáng kể so với $\beta$-carotene thương mại từ thực vật.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng trong đời sống và công nghiệp

  • Công nghiệp thực phẩm: Sử dụng làm chất tạo màu tự nhiên an toàn (màu vàng cam đến đỏ gạch) thay thế phẩm màu tổng hợp (Allura Red, Tartrazine) trong sản xuất phô mai, bơ thực vật, xúc xích, nước giải khát và mì ăn liền cao cấp.
  • Dược phẩm & Thực phẩm chức năng: Bào chế viên nang mềm chống lão hóa, bảo vệ võng mạc mắt, ngăn ngừa thoái hóa điểm vàng và hỗ trợ phòng chống xơ vữa động mạch.
  • Ngành chăn nuôi thủy sản: Bổ sung vào khẩu phần thức ăn cho cá hồi, cá tầm và tôm sú nhằm cải thiện sắc tố thịt đỏ hồng tự nhiên, nâng cao giá trị thương phẩm xuất khẩu.

Phân tích hiệu quả kinh tế và lộ trình mở rộng (Scale-up)

  • Tận dụng phế phụ phẩm nông nghiệp: Chủng R. mucilaginosa có khả năng đồng hóa tốt các nguồn cơ chất carbon giá rẻ như rỉ mật đường mía, nước thải chế biến tinh bột sắn, dịch thủy phân bã đậu nành hoặc glycerol thô từ ngành sản xuất diesel sinh học, giúp giảm 45% chi phí môi trường nuôi cấy.
  • Đánh giá ROI & Tiềm năng thương mại: Với hiệu suất thu hồi carotenoid đạt $94.3%$, hệ thống có thể hoàn vốn đầu tư thiết bị trích ly siêu âm và cô quay chân không trong vòng 18 – 24 tháng khi vận hành ở quy mô bán công nghiệp (pilot 500L/mẻ).

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Nghiên cứu mới dừng lại ở việc khảo sát tối ưu hóa từng yếu tố đơn lẻ (OFAT), chưa phân tích sâu tương tác đa biến giữa các yếu tố công nghệ (chưa chạy mô hình Bề mặt đáp ứng RSM).
  • Chưa thực hiện định lượng riêng biệt từng cấu tử sắc tố ($\beta$-carotene, torulene, torularhodin) bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao pha đảo (RP-HPLC/DAD).
  • Quy mô thực nghiệm giới hạn ở mức mẻ nhỏ trong phòng thí nghiệm ($<100\ mL$ dịch chiết/mẫu).

Hướng phát triển tiếp theo

  • Áp dụng thuật toán tối ưu hóa đa biến RSM kết hợp mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) để mô hình hóa toàn diện động học trích ly.
  • Tích hợp công nghệ vi bao (Microencapsulation) bằng chất mang maltodextrin/gum arabic thông qua phương pháp sấy phun (Spray drying) nhằm tăng cường độ bền nhiệt và chống oxy hóa cho bột carotenoid thành phẩm.
  • Nghiên cứu sử dụng bioreactor sục khí liên tục và tận dụng phụ phẩm rỉ đường quy mô bán công nghiệp.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Học viên chuyên ngành: Cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết về quy trình công nghệ sinh học vi sinh, kỹ thuật phá vỡ màng tế bào nấm men và phương pháp phân tích quang phổ carotenoid.
  • Kỹ sư công nghệ thực phẩm & R&D: Nắm bắt chính xác bộ thông số vận hành (3M Acid Citric, Siêu âm 30 min, Ethanol 1:50, $0^\circ C$) để triển khai thiết kế dây chuyền chiết xuất thực tế.
  • Doanh nghiệp chế biến & Sản xuất phụ gia: Tiếp cận giải pháp công nghệ xanh, an toàn thực phẩm, tận dụng được nguồn vi sinh vật sẵn có với chi phí đầu tư dung môi hợp lý.
  • Nhà nghiên cứu khoa học: Cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm phục vụ việc mở rộng nghiên cứu tổng hợp lipid, enzyme và chất chống oxy hóa từ nấm men đỏ Rhodotorula.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai quy trình trích ly này là gì?

Quy trình yêu cầu hệ thống thiết bị cơ bản gồm: Bể siêu âm có gia nhiệt/điều nhiệt (tần số 37 – 80 kHz), máy ly tâm tốc độ tối thiểu 4000 rpm, máy cô quay chân không có bể điều nhiệt $40^\circ C$ và máy quang phổ UV-Vis quét bước sóng 400 – 600 nm. Hóa chất vận hành chỉ cần Acid Citric và Ethanol tuyệt đối.

2. Giới hạn quy mô và giải pháp nâng cấp lên sản xuất công nghiệp?

Ở quy mô công nghiệp, việc xử lý siêu âm dạng mẻ (batch) có thể gặp hạn chế về độ suy giảm năng lượng sóng theo thể tích. Giải pháp là chuyển sang sử dụng đầu phát siêu âm dạng đầu dò liên tục (Ultrasonic Flow-Through Cell) kết hợp hệ thống cô đặc chân không nhiều cấp để tối ưu hóa chi phí năng lượng.

3. Quy trình này có thể tích hợp vào các nhà máy thực phẩm hiện hữu không?

Hoàn toàn khả thi. Do chỉ sử dụng Ethanol và Acid Citric (hai chất phụ gia thực phẩm phổ biến), quy trình dễ dàng tích hợp vào phân xưởng chiết xuất dược liệu hoặc nhà máy lên men vi sinh mà không đòi hỏi hệ thống xử lý nước thải phòng chống cháy nổ phức tạp như khi dùng dung môi $Hexane$ hay $Acetone$.

4. Yêu cầu bảo quản sản phẩm Carotenoid sau trích ly như thế nào?

Carotenoid rất nhạy cảm với ánh sáng và oxy không khí. Sản phẩm sau khi cô quay chân không cần được bảo quản trong chai lọ thủy tinh màu nâu sẫm, nạp khí trơ ($N_2$), đậy kín và lưu trữ ở nhiệt độ đông lạnh ($-18^\circ C$ đến $-20^\circ C$) để tránh hiện tượng mất màu và suy giảm hoạt tính chống oxy hóa.

5. Chi phí nguyên liệu và thời gian hoàn vốn (ROI) dự tính ra sao?

Nhờ thay thế các enzyme đắt tiền bằng Acid Citric công nghiệp và sử dụng dung môi Ethanol có thể thu hồi tái chế đến $85% - 90%$ qua hệ thống ngưng tụ cô quay chân không, chi phí nguyên liệu trích ly giảm hơn 60% so với các phương pháp trích ly enzyme hoặc $scCO_2$, mang lại thời gian thu hồi vốn nhanh từ 1.5 – 2 năm.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu các điều kiện trích ly carotenoid từ chủng nấm men Rhodotorula mucilaginosa" đã giải quyết triệt để bài toán trích ly hợp chất nội bào khó phá vỡ bằng một giải pháp công nghệ xanh, hiệu quả cao. Kết quả thực nghiệm đã chuẩn hóa thành công quy trình: phá vỡ thành tế bào bằng Acid Citric 3M kết hợp sóng siêu âm 30 phút, trích ly trong Ethanol 100% (tỷ lệ 1:50 g/mL) tại $0^\circ C$ trong 10 phút vortex, thu được hàm lượng carotenoid ấn tượng 571.02 $\mu g/g$ sinh khối khô. Đồng thời, phương pháp cô quay chân không chứng minh tính ưu việt vượt trội với hiệu suất thu hồi sắc tố đạt 94.3%.

Công trình nghiên cứu không chỉ đóng góp giá trị khoa học quan trọng trong việc khai thác tài nguyên vi sinh vật bản địa mà còn mở ra tiềm năng thương mại hóa to lớn cho ngành công nghiệp thực phẩm chức năng và chất màu tự nhiên bền vững tại Việt Nam.