Kết quả nghiên cứu của đề tài đã tạo ra bước tiến mới trong sản xuất astaxanthin, mở ra cơ hội để các doanh nghiệp Việt Nam tự chủ trong việc điều chế và phát triển các sản phẩm hỗ trợ sức khỏe người tiêu dùng.
Astaxanthin là một sắc tố màu đỏ thuộc nhóm carotenoid xuất hiện nhiều trong cá hồi, vi tảo, nấm men và các loài sinh vật biển. Đối với con người, astaxanthin có vai trò là một chất chống oxy hóa có hoạt tính cao hơn nhiều lần so với các carotenoid khác nên được gọi là “siêu vitamin E”. Do đó, astaxanthin thường được sử dụng để ngăn chặn nhiễm khuẩn, viêm, các bệnh tim mạch, ung thư, làm tăng độ dày da, chống lão hóa… Ngoài ra, astaxanthin còn có vai trò thúc đẩy sự thành thục, tăng tỷ lệ thụ tinh sống sót của trứng và cải thiện khả năng phát triển của phôi.
Từ những giá trị mà astaxanthin mang lại cho sức khỏe con người, PGS.TS Trần Hoàng Dũng và các cộng sự Trường Đại học Nguyễn Tất Thành đã đề xuất thực hiện đề tài “Nghiên cứu sản xuất astaxanthin từ vi tảo Haematococcus pluvialis bằng công nghệ nuôi cấy cố định trên hệ thống quang sinh học màng đôi". Đề tài thuộc đề án “Phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực công nghiệp chế biến đến năm 2020” do Bộ Công Thương chủ trì.
Báo cáo kết quả thực hiện đề tài tại Bộ Công Thương
Theo PGS.TS Trần Hoàng Dũng, nghiên cứu thu nhận astaxanthin chủ yếu được thực hiện từ vỏ tôm, nấm men, vi khuẩn và vi tảo Haematococcus pluvialis… tiến hành hơn 10 năm qua nhưng ở quy mô phòng thí nghiệm. Riêng với vi tảo Haematococcus pluvialis, công nghệ thu astaxanthin thường dùng vẫn là công nghệ dịch treo. Giá thành để sản xuất vi tảo rất cao, khoảng 5-20 USD/kg sinh khối khô nên khó có thể sử dụng vi tảo Haematococcus pluvialis để sản xuất thương mại.
Haematococcus pluvialis là loại vi tảo được sử dụng nhiều để thực hiện chiết tách astaxanthin với những đặc điểm: hàm lượng astaxanthin cao, tốc độ sản xuất astaxanthin nhanh và đồng bộ; môi trường sinh sống nước ngọt, thời gian tăng trưởng nhanh; có thể cung cấp khả năng quan sát được sự chuyển đỏ đồng bộ; kích thước tế bào và tính chất thành tế bào dễ cho sự lắng tủa và tính chất thành tế bào cho phép dễ dàng ly trích astaxanthin.
Tuy nhiên trong bối cảnh hiện nay, nhờ ứng dụng sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, kỹ thuật trong nuôi trồng vi tảo nên giá thành sản xuất vi tảo Haematococcus pluvialis đã giảm đi đáng kể. Việc phát triển công nghệ nuôi cấy cố định trên hệ thống quang sinh học màng đôi cũng giúp cho vi tảo Haematococcus pluvialis được tăng sinh liên tục và tích lũy astaxanthin tại chỗ. Công nghệ này cho phép giảm thời gian nuôi cấy xuống còn 10 ngày/mẻ và tăng hàm lượng astaxanthin lên đến 5% sinh khối khô.
Trên cơ sở đó, nhóm nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ nuôi cấy cố định trên hệ thống quang sinh học mảng đôi để thực hiện nuôi cấy vi tảo Haematococcus pluvialis, giúp tạo ra lượng sinh khối khô cao phục vụ chiết tách astaxanthin. Nghiên cứu được thực hiện ở cả hai quy mô phòng thí nghiệm và quy mô lớn 100m2.
Đối với nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm, kết quả thu được cho thấy lượng vi tảo khô trung bình có thể đạt 8,7g/m2/ngày. Mỗi mẻ thực hiện nuôi trên diện tích 60m2, lượng sinh khối thu được một mẻ (10 ngày) có thể đạt khoảng 5 - 5,22kg. Cho vi tảo vào dung môi ethanol ở 96% trong thời gian 96% và nhiệt độ 40o sẽ thu được lượng astaxanthin cao nhất 3,31%, đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng và an toàn thực phẩm theo quy định.
Đối với nghiên cứu ở quy mô lớn 100m2 trong hệ thống nhà kính nuôi cấy vi tảo bằng hệ thống thiết bị lớp màng đôi, có thể thu được năng suất sinh khối khô sau 10 ngày trung bình 100g/m2. Tiếp tục tiến hành nghiên cứu với năng suất xử lý 10kg sinh khối tảo khô sẽ giúp thu hồi được 0,3 - 0,4kg astaxanthin trong 1 giờ. Kết quả thu được giúp nhóm nghiên cứu xây dựng được quy trình kỹ thuật thu hồi và tinh sạch astaxanthin từ sinh khối vi tảo (quy mô 3kg/mẻ) bằng công nghệ SCO2 tối ưu, cho hiệu suất thu hồi astaxanthin cao trên 90%. Phân tích chất lượng astaxanthin cho thấy sắc tố thu được đạt độ tinh khiết trên 80% và đảm bảo các chỉ tiêu về vệ sinh an toàn thực phẩm về vi sinh vật, kim loại nặng và độc tố aflatoxin.
Sản phẩm bột tảo Haematococcus pluvialis khô và bột astaxanthin được sản xuất theo quy trình công nghệ nuôi cấy cố định trên hệ thống quang sinh học màng đôi
Từ kết quả nghiên cứu chính, nhóm tác giả đã phối hợp với Công ty TNHH sản xuất thương mại dịch vụ Việt Mỹ Úc tại Tp.HCM để đưa vào sản xuất 250.000 chai nước giải khát từ lô hội, loại 250ml/chai có chứa astaxanthin. Sản phẩm đã được kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh, kim loại, độc tính vi nấm đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và an toàn với người sử dụng.
"Việc sản xuất được astaxanthin tại Việt Nam và ứng dụng trong sản xuất nước giải khát, đặc biệt là nước lô hội đã giúp người Việt Nam có cơ hội tiếp cận thêm một dòng sản phẩm tốt cho sức khỏe. Đặc biệt, đây là sản phẩm nước giải khát đầu tiên trên thế giới chứa astaxanthin. Trên thế giới và tại Việt Nam hiện chưa có dòng nước giải khát nào chứa astaxanthin và đây chính là điểm đột phá của đề tài" - PGS.TS Trần Hoàng Dũng cho biết.
Sản phẩm nước giải khát lô hội có chứa astaxanthin được phát triển từ đề tài
Sau hơn 3 năm triển khai, đề tài “Nghiên cứu sản xuất astaxanthin từ vi tảo Haematococcus pluvialis bằng công nghệ nuôi cấy cố định trên hệ thống quang sinh học màng đôi" đã được thực hiện thành công, giúp tạo ra thêm dòng sản phẩm tốt cho sức khỏe người tiêu dùng Việt, có nhiều tiềm năng để xuất khẩu ra các nước châu Âu và Bắc Mỹ. Đồng thời, quá trình nghiên cứu còn giúp xây dựng thành công quy trình công nghệ và mô hình thiết bị phục vụ sản xuất khối vi tảo Haematococcus pluvialis và chiết xuất astaxanthin. Qua đó giúp các doanh nghiệp Việt Nam làm chủ được công nghệ tách chiết astaxanthin, ứng dụng phát triển các sản phẩm hỗ trợ sức khỏe cho người tiêu dùng.
Quang Ngọc
Đăng nhập
