Tối ưu hóa điều kiện nuôi trồng haematoous pluvialis giàu astaxanthin làm thứ ăn sống ho á hồi

Tối ưu hóa nuôi trồng Haematococcus pluvialis để thu hoạch astaxanthin, nguồn thức ăn sống giá trị cho cá hồi. Tìm hiểu bí quyết tăng trưởng tảo hiệu quả.

• Tác giả: Đinh Đức Hoàng
• Người hướng dẫn: PGS. Đặng Diễm Hồng
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
• Đề tài: Tối ưu hóa điều kiện nuôi trồng Haematococcus pluvialis, giàu Astaxanthin làm thức ăn sống cho cá hồi
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Cách Nuôi Tảo Haematococcus giàu Astaxanthin Tổng Quan Tiềm Năng

Tảo Haematococcus pluvialis đang thu hút sự chú ý nhờ khả năng sản xuất Astaxanthin – một chất chống oxy hóa mạnh mẽ. Bài viết này khám phá tiềm năng của việc nuôi tảo Haematococcus để sản xuất Astaxanthin tự nhiên. Astaxanthin tự nhiên có giá trị cao hơn nhiều so với phiên bản tổng hợp, thúc đẩy nhu cầu nghiên cứu và phát triển các phương pháp nuôi trồng hiệu quả.

Việc tối ưu nuôi tảo Haematococcus giàu Astaxanthin không chỉ giúp tăng năng suất mà còn đảm bảo chất lượng Astaxanthin. Điều này đòi hỏi kiến thức sâu rộng về sinh lý của tảo, điều kiện môi trường, và các yếu tố dinh dưỡng. Các nghiên cứu gần đây đã tập trung vào việc xác định các yếu tố stress cho tảo Haematococcus có thể kích thích quá trình sinh tổng hợp Astaxanthin một cách hiệu quả.

Theo luận văn thạc sỹ của Đinh Đức Hoàng (2011), Việt Nam có tiềm năng lớn trong việc phát triển công nghệ nuôi tảo Haematococcus. Tuy nhiên, việc nuôi trồng thủy sản này còn gặp nhiều thách thức, đòi hỏi sự đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ. Astaxanthin trong mỹ phẩm và Astaxanthin trong thực phẩm chức năng là hai lĩnh vực ứng dụng chính thúc đẩy sự quan tâm đến việc tăng hàm lượng Astaxanthin trong sinh khối tảo Haematococcus.

1.1. Lịch sử và phát triển nuôi tảo Haematococcus

Việc nuôi tảo Haematococcus không phải là một khái niệm mới. Nhiều quốc gia trên thế giới đã đầu tư vào nghiên cứu và phát triển các phương pháp nuôi trồng khác nhau, từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp. Ban đầu, mục tiêu chính là tăng sinh khối tảo Haematococcus. Sau đó, sự chú ý chuyển sang việc tăng hàm lượng Astaxanthin trong tế bào tảo. Các phương pháp nuôi trồng được cải tiến liên tục để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường. Theo thời gian, việc nghiên cứu và phát triển công nghệ nuôi tảo Haematococcus đã đạt được nhiều tiến bộ đáng kể, mở ra nhiều cơ hội mới cho việc ứng dụng Astaxanthin trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

1.2. Các ứng dụng tiềm năng của Astaxanthin từ tảo Haematococcus

Astaxanthin là một chất chống oxy hóa mạnh mẽ, có nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực khác nhau. Trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản, Astaxanthin được sử dụng để cải thiện màu sắc và chất lượng thịt của cá hồi và các loài cá khác. Trong lĩnh vực thực phẩm chức năng, Astaxanthin được sử dụng để bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do, hỗ trợ sức khỏe tim mạch, và cải thiện thị lực. Trong lĩnh vực mỹ phẩm, Astaxanthin được sử dụng để bảo vệ da khỏi tác hại của ánh nắng mặt trời và làm chậm quá trình lão hóa. Ngoài ra, Astaxanthin còn có tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh vực khác như y học và dược phẩm.

II. Thách Thức Giải Pháp Tối Ưu Môi Trường Nuôi Tảo giàu Astaxanthin

Việc tối ưu môi trường nuôi tảo Haematococcus là một thách thức lớn. Các yếu tố như ánh sáng cho nuôi tảo Haematococcus, pH nuôi tảo Haematococcus, nhiệt độ nuôi tảo Haematococcus, và dinh dưỡng cho tảo Haematococcus đều ảnh hưởng đến sinh trưởng của tảo và sản xuất Astaxanthin.

Theo Đinh Đức Hoàng (2011), việc lựa chọn các điều kiện thích hợp cho từng giai đoạn sinh trưởng của tảo là rất quan trọng. Điều này đòi hỏi việc kiểm soát chặt chẽ các thông số môi trường và điều chỉnh chúng một cách linh hoạt để đáp ứng nhu cầu của tảo. Ngoài ra, việc ngăn ngừa ô nhiễm và duy trì sự ổn định của môi trường nuôi tảo Haematococcus cũng là một thách thức không nhỏ. Các yếu tố như vi khuẩn, nấm, và các chất độc hại có thể ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và sản xuất Astaxanthin của tảo.

2.1. Kiểm soát pH và nhiệt độ tối ưu

pH và nhiệt độ là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sinh trưởng và sản xuất Astaxanthin của tảo Haematococcus pluvialis. pH tối ưu cho sinh trưởng của tảo thường nằm trong khoảng 6.5-8.0, trong khi nhiệt độ tối ưu thường nằm trong khoảng 15-27°C. Việc kiểm soát pH và nhiệt độ trong môi trường nuôi tảo Haematococcus đòi hỏi việc sử dụng các thiết bị đo và điều khiển tự động. Ngoài ra, việc lựa chọn các vật liệu xây dựng bể nuôi và hệ thống làm mát/sưởi ấm phù hợp cũng là rất quan trọng.

2.2. Tối ưu hóa ánh sáng cho sản xuất Astaxanthin

Ánh sáng là nguồn năng lượng chính cho quá trình quang hợp của tảo Haematococcus pluvialis. Tuy nhiên, ánh sáng quá mạnh có thể gây ra stress cho tảo Haematococcus và làm giảm sinh trưởng. Do đó, việc tối ưu hóa ánh sáng cho nuôi tảo Haematococcus là rất quan trọng. Cường độ ánh sáng thích hợp cho sinh trưởng của tảo thường nằm trong khoảng 2 klux. Khi muốn kích thích sản xuất Astaxanthin, cường độ ánh sáng có thể được tăng lên đáng kể. Ngoài ra, việc lựa chọn nguồn ánh sáng phù hợp và điều chỉnh chu kỳ ánh sáng cũng có thể ảnh hưởng đến sinh trưởng và sản xuất Astaxanthin của tảo.

III. Bí Quyết Dinh Dưỡng Tăng Sinh Khối Astaxanthin ở Tảo

Dinh dưỡng cho tảo Haematococcus đóng vai trò quan trọng trong việc tăng sinh khối tảo Haematococcus và tăng hàm lượng Astaxanthin. Các chất dinh dưỡng như nitơ, photpho, kali, và các nguyên tố vi lượng đều cần thiết cho sinh trưởng và phát triển của tảo.

Sự thiếu hụt nitơ có thể gây ra stress cho tảo Haematococcus và kích thích quá trình sinh tổng hợp Astaxanthin. Tuy nhiên, sự thiếu hụt nitơ quá mức có thể làm giảm sinh trưởng và sản xuất Astaxanthin. Do đó, việc cung cấp các chất dinh dưỡng một cách cân bằng và phù hợp với nhu cầu của tảo là rất quan trọng. Ngoài ra, việc sử dụng các nguồn dinh dưỡng hữu cơ và các chất kích thích sinh trưởng tự nhiên cũng có thể giúp tăng sinh khối tảo Haematococcus và tăng hàm lượng Astaxanthin.

3.1. Vai trò của Nitơ trong sản xuất Astaxanthin

Nitơ là một trong những chất dinh dưỡng quan trọng nhất cho sinh trưởng của tảo Haematococcus pluvialis. Tuy nhiên, nitơ cũng có vai trò quan trọng trong việc sản xuất Astaxanthin. Khi môi trường nuôi tảo Haematococcus bị thiếu nitơ, tảo sẽ chuyển sang giai đoạn stress và bắt đầu sản xuất Astaxanthin. Do đó, việc kiểm soát lượng nitơ trong môi trường nuôi tảo Haematococcus là rất quan trọng để đạt được hiệu quả sản xuất Astaxanthin tối ưu. Một phương pháp phổ biến là nuôi cấy 2 pha, trong đó pha đầu tiên tập trung vào tăng sinh khối tảo Haematococcus với đầy đủ dinh dưỡng, và pha thứ hai tập trung vào sản xuất Astaxanthin bằng cách gây stress cho tảo bằng cách giảm nitơ.

3.2. Tối ưu hóa các chất dinh dưỡng khác Photpho Kali Vi lượng

Ngoài nitơ, các chất dinh dưỡng khác như photpho, kali, và các nguyên tố vi lượng cũng đóng vai trò quan trọng trong sinh trưởng và sản xuất Astaxanthin của tảo Haematococcus pluvialis. Photpho là thành phần cấu tạo của DNA và RNA, và cần thiết cho quá trình trao đổi chất của tế bào. Kali là cần thiết cho việc điều chỉnh áp suất thẩm thấu và duy trì sự cân bằng ion trong tế bào. Các nguyên tố vi lượng như sắt, mangan, và kẽm là cần thiết cho các enzyme hoạt động. Việc tối ưu hóa các chất dinh dưỡng này đòi hỏi việc phân tích thành phần của môi trường nuôi tảo Haematococcus và điều chỉnh chúng một cách phù hợp.

IV. Phương Pháp Thu Hoạch Chiết Xuất Astaxanthin Hiệu Quả Nhất

Sau khi nuôi tảo Haematococcus thành công và đạt được hàm lượng Astaxanthin mong muốn, việc thu hoạch Astaxanthin từ tảo và chiết xuất Astaxanthin là một bước quan trọng. Các phương pháp thu hoạch và chiết xuất phải đảm bảo hiệu quả, tiết kiệm chi phí, và không gây hại cho môi trường.

Các phương pháp thu hoạch Astaxanthin từ tảo phổ biến bao gồm ly tâm, lọc, và tuyển nổi. Các phương pháp chiết xuất Astaxanthin phổ biến bao gồm sử dụng dung môi hữu cơ, enzyme, và công nghệ supercritical fluid extraction. Việc lựa chọn phương pháp thu hoạch và chiết xuất phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm quy mô sản xuất, chi phí, và hiệu quả.

4.1. Các phương pháp thu hoạch sinh khối tảo Haematococcus

Việc thu hoạch sinh khối tảo Haematococcus là bước đầu tiên trong quá trình thu hoạch Astaxanthin từ tảo. Các phương pháp thu hoạch phổ biến bao gồm: Ly tâm: Đây là phương pháp hiệu quả để tách sinh khối tảo Haematococcus khỏi môi trường nuôi. Tuy nhiên, phương pháp này có chi phí đầu tư và vận hành cao. Lọc: Đây là phương pháp đơn giản và tiết kiệm chi phí để tách sinh khối tảo Haematococcus khỏi môi trường nuôi. Tuy nhiên, phương pháp này có thể không hiệu quả đối với các tế bào tảo nhỏ. Tuyển nổi: Đây là phương pháp sử dụng bọt khí để kéo sinh khối tảo Haematococcus lên bề mặt môi trường nuôi, sau đó thu sinh khối tảo Haematococcus ở trên bề mặt. Phương pháp này có hiệu quả cao và chi phí thấp, nhưng cần phải kiểm soát chặt chẽ các điều kiện môi trường.

4.2. Quy trình chiết xuất Astaxanthin từ sinh khối tảo

Sau khi thu hoạch sinh khối tảo Haematococcus, bước tiếp theo là chiết xuất Astaxanthin. Các phương pháp chiết xuất Astaxanthin phổ biến bao gồm: Sử dụng dung môi hữu cơ: Đây là phương pháp phổ biến và hiệu quả để chiết xuất Astaxanthin. Tuy nhiên, phương pháp này sử dụng các dung môi hữu cơ độc hại, có thể gây hại cho môi trường và sức khỏe con người. Enzyme: Đây là phương pháp sử dụng enzyme để phá vỡ thành tế bào tảo và giải phóng Astaxanthin. Phương pháp này an toàn và thân thiện với môi trường, nhưng có chi phí cao. Công nghệ supercritical fluid extraction: Đây là phương pháp sử dụng CO2 ở trạng thái siêu tới hạn để chiết xuất Astaxanthin. Phương pháp này hiệu quả, an toàn, và thân thiện với môi trường, nhưng có chi phí đầu tư cao.

V. Ứng Dụng Thực Tế Astaxanthin Từ Tảo Nghiên Cứu Thị Trường

Ứng dụng Astaxanthin từ tảo Haematococcus pluvialis đang ngày càng được mở rộng, từ nuôi trồng thủy sản đến thực phẩm chức năng và mỹ phẩm. Các nghiên cứu khoa học đã chứng minh nhiều lợi ích của Astaxanthin đối với sức khỏe con người và động vật.

Thị trường Astaxanthin tự nhiên đang tăng trưởng mạnh mẽ, thúc đẩy các nhà sản xuất tìm kiếm các phương pháp nuôi trồng tảo Haematococcus hiệu quả hơn. Việc phát triển các sản phẩm Astaxanthin chất lượng cao với giá cả cạnh tranh sẽ giúp mở rộng thị trường và đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng.

5.1. Astaxanthin trong Nuôi Trồng Thủy Sản

Trong nuôi trồng thủy sản, Astaxanthin được sử dụng làm thức ăn bổ sung cho cá hồi, tôm, và các loài thủy sản khác. Astaxanthin giúp cải thiện màu sắc, chất lượng thịt, và khả năng sinh sản của các loài thủy sản này. Ngoài ra, Astaxanthin còn có tác dụng tăng cường hệ miễn dịch và bảo vệ các loài thủy sản khỏi bệnh tật. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng việc bổ sung Astaxanthin vào thức ăn giúp tăng năng suất và lợi nhuận trong nuôi trồng thủy sản.

5.2. Astaxanthin trong Thực Phẩm Chức Năng và Mỹ Phẩm

Trong thực phẩm chức năng, Astaxanthin được sử dụng làm chất chống oxy hóa, bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do, hỗ trợ sức khỏe tim mạch, cải thiện thị lực, và tăng cường hệ miễn dịch. Trong mỹ phẩm, Astaxanthin được sử dụng làm chất chống lão hóa, bảo vệ da khỏi tác hại của ánh nắng mặt trời, và cải thiện độ đàn hồi của da. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng Astaxanthin có tác dụng làm chậm quá trình lão hóa và cải thiện sức khỏe làn da.

VI. Tương Lai Nuôi Tảo Haematococcus Công Nghệ Triển Vọng

Ngành nuôi tảo Haematococcus đang phát triển mạnh mẽ, với nhiều công nghệ mới được ứng dụng để tăng sinh khối tảo Haematococcus và tăng hàm lượng Astaxanthin. Các công nghệ này bao gồm:

• Công nghệ nuôi cấy 2 pha
• Công nghệ sử dụng ánh sáng LED
• Công nghệ điều khiển môi trường tự động

Triển vọng của ngành nuôi tảo Haematococcus là rất lớn, với tiềm năng đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường Astaxanthin tự nhiên. Việc phát triển các công nghệ nuôi trồng tảo Haematococcus hiệu quả và bền vững sẽ giúp tạo ra nguồn cung Astaxanthin ổn định với giá cả cạnh tranh.

6.1. Các xu hướng công nghệ mới trong nuôi tảo Haematococcus

Công nghệ nuôi tảo Haematococcus đang trải qua một cuộc cách mạng, với nhiều xu hướng công nghệ mới nổi lên, bao gồm: Công nghệ nuôi cấy 2 pha cải tiến: Tập trung vào việc tối ưu hóa cả pha sinh trưởng và pha sản xuất Astaxanthin để đạt được hiệu quả cao nhất. Công nghệ sử dụng ánh sáng LED: Ánh sáng LED có thể được điều chỉnh để phù hợp với nhu cầu của tảo trong từng giai đoạn phát triển. Công nghệ điều khiển môi trường tự động: Hệ thống cảm biến và điều khiển tự động giúp duy trì môi trường nuôi tảo Haematococcus ổn định và tối ưu.

6.2. Tiềm năng phát triển nuôi tảo Haematococcus tại Việt Nam

Việt Nam có nhiều tiềm năng để phát triển ngành nuôi tảo Haematococcus, bao gồm: Khí hậu nhiệt đới thuận lợi cho sinh trưởng của tảo. Nguồn nhân lực dồi dào với chi phí thấp. Nhu cầu thị trường Astaxanthin ngày càng tăng. Tuy nhiên, để khai thác được tiềm năng này, Việt Nam cần đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ nuôi tảo Haematococcus, đào tạo nguồn nhân lực, và xây dựng hệ thống quản lý chất lượng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I – TỔNG QUAN TÀI LIỆU Ngày nay thế giới có rất nhiều vấn đề đáng quan tâm, mang tính toàn cầu như an ninh lương thực, năng lượng, biến đổi khí hậu toàn cầu, dân số… Các nguồn nguyên liệu tự nhiên đang bị con người khai thác cạn kiệt, cộng thêm sự bùng nổ dân số dẫn đến lương thực, thực phẩm cũng như các nguồn năng lượng hiện có không thể đáp ứng được nhu cầu của con người. Vì vậy, vấn đề đặt ra cho chúng ta là phải tìm ra được những nguồn nguyên liệu thay thế, chủ động trong nguồn lượng thực, thực phẩm đủ lớn để nuôi sống được con người. Ngành NTTS là một trong những ngành nghề đóng vai trò quan trọng trong việc chủ động tạo ra được lượng thực phẩm cho con người nhằm hạn chế việc khai thác và đánh bắt thủy hải sản từ tự nhiên, đóng góp quan trọng trong việc giảm thiểu suy thoái của các hệ sinh thái nước hiện nay (Đặng Đình Kim và cs. VT là mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn của mọi thủy vực do vậy, chúng là thức ăn không thể thiếu được đối với hầu hết các đối tượng nuôi trong NTTS.

Việc nuôi trồng thành công trên quy mô lớn các loài VT giàu dinh dưỡng làm thức ăn sống cho các đối tượng nuôi là một trong những bí quyết công nghệ quan trọng đảm bảo cho việc phát triển bền vững ngành NTTS với sản lượng và chất lượng cao, con giống sạch bệnh… và đem lại hiệu quả kinh tế cao (Đặng Diễm Hồng và cs. Cá hồi là một loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, đã được nuôi trồng trên quy mô lớn nhằm không ngừng đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người đối với loài cá này. Việc nuôi trồng thành công loại cá này trên các quy mô công nghiệp hay bán công nghiệp khác nhau đã đáp ứng được phần nào nhu cầu của thị trường vốn trước đây chỉ biết sử dụng cá hồi từ đánh bắt tự nhiên (Đặng Diễm Hồng và cs. Thức ăn không thể thiếu cho cá hồi là H.

pluvialis, một loại VT lục có khả năng tích lũy astaxanthin với hàm lượng cao chiếm từ 4 đến 6% trọng lượng khô của tảo. pluvialis không chỉ là thức ăn bổ sung không thể thiếu được đối với cá hồi do chúng là nguồn dinh dưỡng quan trọng và duy nhất quyết định lên màu sắc và chất lượng của thịt cá hồi mà chúng còn có thể được sử ViÖn CNSH & Thùc phÈm 4 LuËn v¨n th¹c sü khoa häc §inh §øc Hoµng CH-2009 dụng với nhiều mục đích khác nhau trong Y, dược và mỹ phẩm (Đinh Đức Hoàng và cs. Chính vì vậy, trước tiên tôi xin giới thiệu một vài nét sơ lược về astaxanthin và một số sản phẩm làm từ loại sắc tố này. Đặc điểm chung Astaxanthin là một carotenoit, là dẫn xuất của các hợp chất isoprenoit, chúng tạo thành các chất có màu sắc khác nhau trong tự nhiên và có chức năng sinh học thiết yếu đối với động vật.

Astaxanthin có thể được tìm thấy trong nhiều loại thuỷ hải sản như cá hồi, cá vền, tôm, cua, trứng cá, đôi khi astaxanthin cũng được phát hiện ở một số loài chim. Động vật có vú không có khả năng tổng hợp astaxanthin và phải được cung cấp từ khẩu phần ăn. pluvialis, astaxanthin là một loại sắc tố đặc trưng thuộc nhóm carotenoit (Higuera-Ciapara và cs. Astaxanthin- 3,3`-dihydroxy-β,β `-carotene-4,4`-dione là một oxycarotenoit có P P P P P P công thức phân tử C40 H52 O 4 , điểm nóng chảy xấp xỉ 2240C.

Chúng không hoà tan R R R R R R P P trong các dung dịch lỏng và hầu hết các dung môi hữu cơ. Tuy nhiên, chúng có thể hoà tan trong các dung môi không phân cực như acetone, dimethyl-sulfoxide ngay ở nhiệt độ phòng. So với các loại carotenoit khác, astaxanthin dễ dàng được hấp thụ và tích luỹ. Có hai con đường sinh tổng hợp astaxanthin: con đường thứ nhất bắt đầu với quá trình oxi hoá β- carotene tạo thành các chất trung gian là echinenone, canthaxanthin và adonirubin; con đường thứ hai bắt đầu bằng quá trình hydroxyl hoá β-carotene tạo thành các chất trung gian là β-cryptoxanthin, zeaxanthin và adonixanthin (hình 1).

ViÖn CNSH & Thùc phÈm 5 LuËn v¨n th¹c sü khoa häc §inh §øc Hoµng CH-2009 Hình 1. Con đường sinh tổng hợp astaxanthin từ Haematococcus pluvialis (Kaewpintong, 2004) Hình 2. Cấu hình của astaxanthin (Kaewpintong, 2004) ViÖn CNSH & Thùc phÈm 6 LuËn v¨n th¹c sü khoa häc §inh §øc Hoµng CH-2009 Phân tử astaxanthin có hai cacbon không đối xứng ở vị trí 3 và 3 ` của vòng P P benzene. Astaxanthin có ba dạng cấu hình là astaxanthin tự do, astaxanthin monoester và astaxanthin diester (hình 2).

Nhóm ester tạo ra mối liên kết astaxanthin và protein. Vì vậy astaxanthin không thể gắn kết với protein nếu liên kết ester không tồn tại. Astaxanthin từ tảo bao gồm 20% diester, 75% mono-ester và 5% ở dạng tự do. Trong khi đó astaxanthin nhân tạo chứa 100% astaxanthin dạng tự do.

Astaxanthin tự do không thể liên kết với protein nên chúng chỉ có thể tạo ra màu đỏ mà không tạo ra các màu sắc khác như trắng, xanh hay đen…, thêm vào đó astaxanthin tự do cũng rất dễ bị chuyển hoá. Điều này giải thích tại sao astaxanthin tổng hợp có thể phân bố ở da và vẩy cá nhưng khi bổ sung không đúng thời gian thì sự chuyển hoá nhanh của astaxanthin làm cho da cá bị bạc trắng. Cùng với sự phát triển của công nghệ sản xuất astaxanthin tự nhiên, việc quản lý các astaxanthin tổng hợp trở nên nghiêm ngặt hơn ở tất cả các nước trên thế giới. Uỷ ban quản lý thuốc và thực phẩm Mỹ (Food and Drug Administration – FDA) đã nghiêm cấm việc bổ sung astaxanthin tổng hợp vào các loại thực phẩm và các loại thức ăn cho động vật.

Nguồn astaxanthin Có hai nguồn astaxanthin chính là: nguồn astaxanthin tổng hợp hoá học và astaxanthin tự nhiên. Nguồn tổng hợp hoá học: Hiện nay, astaxanthin tổng hợp là nguồn cung cấp chủ yếu cho nuôi trồng thuỷ sản. Hơn 95% astaxanthin tổng hợp trên thị trường được sử dụng làm thức ăn nhằm tạo ra các mầu sắc của đối tượng nuôi khác nhau. Tuy nhiên, astaxanthin tổng hợp có giá thành rất cao và quy trình sản xuất chúng tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây hại.

Nguồn tự nhiên: a. Từ các loại giáp xác: đó là các sản phẩm phụ (byproducts) từ giáp xác được sử dụng làm nguồn nguyên liệu để tách chiết sắc tố tự nhiên cho cá hồi. Tuy nhiên, chúng có hàm lượng astaxanthin tương đối thấp trong khi đó độ ẩm, hàm lượng tro ViÖn CNSH & Thùc phÈm 7 LuËn v¨n th¹c sü khoa häc §inh §øc Hoµng CH-2009 và các chất dinh dưỡng khác lại cao gây ra một số khó khăn trong việc sản xuất thức ăn cho động vật. Nấm men: Phaffia rhodozyma là một loài nấm men duy nhất được biết đến hiện nay, có khả năng tổng hợp astaxanthin.

Tuy nhiên, hàm lượng astaxanthin trong chủng P. rhodozyma tự nhiên là khá thấp, không thích hợp cho mục đích sản xuất thương mại. Hiện nay, bằng các kỹ thuật sinh học phân tử, đặc biệt là kỹ thuật biến đổi gen, đã tạo ra được các chủng P. rhodozyma có hàm lượng astaxanthin khá lớn (chiếm từ 300 đến 2000 mg/kg sinh khối khô- SKK, tương ứng 0,03-0,2% SKK) để sử dụng trong công nghiệp sản xuất astaxanthin.

Tuy nhiên, hàm lượng astaxanthin laị phụ thuộc rất nhiều vào đặc điểm sinh học của chủng, phương pháp và điều kiện nuôi cấy (Johnson và cs. Tảo: Astaxanthin có thể được sản xuất từ các loại tảo khác nhau như Ankistrodesmus branuii, Chlorella zofingiensis và Dunaliella salina (Đặng Diễm Hồng và cs. Tuy nhiên, hàm lượng astaxanthin ở các chủng tảo nêu trên tương đối thấp và không thích hợp để sản xuất ở quy mô lớn. Loại VT lục Haematococcus pluvialis thu hút nhiều sự quan tâm nghiên cứu bởi chúng có khả năng tích luỹ một lượng lớn astaxanthin từ 4 đến 6% trọng lượng khô (Kang và cs.

Các vi sinh vật khác: Một số loại vi khuẩn như Mycobacterium lacticola, Brevibacterium sp. và một số chủng nấm thuộc chi Peniophora cũng có khả năng tích luỹ astaxanthin. Hàm lượng carotenoit của những vi sinh vật này rất thấp đồng thời chúng cũng sinh trưởng rất chậm. Bảng 1 chỉ ra nguồn cung cấp astaxanthin và bảng 2 hàm lượng astaxanthin ở các cơ thể khác nhau.

ViÖn CNSH & Thùc phÈm 8 LuËn v¨n th¹c sü khoa häc §inh §øc Hoµng CH-2009 Bảng 1. Nguồn cung cấp astaxanthin khác nhau (Borowitzka, 1999) Nguồn Astaxanthin (μg/g tế bào) Astaxanthin (%) Vi khuẩn: Brevibacterium 30 Mycobacterium 30 Nấm men: Phaffia rhodozyma 200-300 0,02-0,03 Tảo: Chlamydomonas <50 Euglena rubida Haematococcus 7000-55000 0,2-2 Bảng 2. Nguồn cung cấp astaxanthin tự nhiên (http://www.htm) Nguồn astaxanthin tự nhiên Hàm lượng astaxanthin (ppm) Cá hồi ≈5 Sinh vật phù du ≈ 60 Nhuyễn thể ≈ 120 Tôm vùng cực bắc ≈ 1200 Nấm men Phaffia ≈ 8000 Haematococcus pluvialis ≈ 40 000 3. Vai trò và ứng dụng của astaxanthin 3.

Vai trò - Astaxanthin là một chất chống oxi hoá Các gốc tự do (OH, các gốc peroxyl) và các dạng oxi có khả năng phản ứng cao được sản sinh trong cơ thể trong quá trình trao đổi chất. Bất lợi về sinh lý, ô nhiễm môi trường, khói thuốc, phơi nhiễm với các chất hoá học hoặc tia UV có thể là nguyên nhân chính thúc đẩy sản sinh ra những chất nêu trên. Các gốc tự do có thể phá huỷ cấu trúc của phân tử DNA, protein và màng lipit. Các chất chống oxi hoá như carotenoit có thể giúp ngăn chặn một số bệnh ở người (Papas và cs.

Carotenoit có khả năng hấp thụ năng lượng kích thích của vỏ oxygen vào chuỗi carotenoit, dẫn đến sự phá huỷ của phân tử carotenoit nhưng lại ngăn chặn được sự ViÖn CNSH & Thùc phÈm 9 LuËn v¨n th¹c sü khoa häc §inh §øc Hoµng CH-2009 phá huỷ của các phân tử và các mô khác (Mortensen và cs., 1997), (Beutner và cs. Chúng cũng có thể ngăn chặn sự hình thành chuỗi phản ứng của các gốc tự do bắt đầu bằng sự phá huỷ của các axit béo không bão hoà đa nối đôi và dẫn đến phá huỷ màng lipit. Astaxanthin có tác dụng bảo vệ phospholipit màng và các lipit khác (Palozza và cs., 1992), (Naguib và cs. Hoạt tính chống oxi hoá của astaxanthin được chứng minh trong rất nhiều công trình nghiên cứu đã được công bố.

Trong một số trường hợp, astaxanthin có hoạt tính chống oxi hoá cao hơn nhiều lần so với vitamin E và beta- carotene (Kurashige và cs., 1990), (Shimidzu và cs. Tính chất chống oxi hoá của astaxanthin được cho là có vai trò chìa khoá trong việc bảo vệ chống lại sự quang oxi hoá (do tia UV gây ra), kháng viêm, chống ung thư, ngăn chặn sự nhiễm Helicobacter pylorri, các bệnh liên quan đến tuổi hoặc thúc đẩy các phản ứng miễn dịch, chức năng gan và bảo vệ tim, mắt, các khớp và tuyến tiền liệt.