Đây là kết quả của nhiệm vụ “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” do PGST. TS Trần Hoàng Dũng làm chủ nhiệm, thuộc Đề án phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực công nghiệp chế biến đến năm 2020 do Nạp Tiền 188bet chủ trì.

PGST. TS Trần Hoàng Dũng trình bày các kết quả nghiên cứu của 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”

Tiềm năng khai thác lớn từ vi tảo  

Vi tảo là loài thực vật phù du (Phytoplankoton) có kích thước từ 1 – 5 micro mét, sinh trưởng bằng quang tự dưỡng, dị dưỡng hoặc cả hai cách. 

Hiện nay có hơn 100.000 loài vi tảo đã được xác định. Nhiều loài vi tảo đã được nuôi trồng để tạo nguồn thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, phân bón hữu cơ hay chiết xuất những chất có giá trị cao như các sắc tố tự nhiên, chất chống oxy hóa, protein, lipid, vitamin và vi khoáng…để sử dụng trong dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm bổ sung,…Vi tảo chứa đến 30% lipid nên cũng được kỳ vọng là nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất nhiên liệu sinh học.

Trong khuôn khổ nghiên cứu của đề tài, nhóm nghiên cứu trường Đại học Nguyễn Tất Thành đã lựa chọn vi tảo Haematococcus pluvialis để sản xuất astaxanthin.

Vi tảo Haematococcus pluvialis

Tảo đơn bào nước ngọt Haematococcus pluvialis thuộc nhóm tảo lục hai roi, sinh sản vô tính bằng con đường tiếp hợp. Các thành phần dinh dưỡng trong tảo Haematococcus pluvialis bao gồm carotenoit, các axit béo, protein, carbonhydrate và các chất khoáng. Trong đó, astaxanthin trong loại tảo này có tác dụng kích thích tăng trưởng, kháng một số bệnh, tạo màu sắc hấp dẫn nên chúng được ứng dụng tương đối rộng rãi trong nông nghiệp, thực phẩm, y học và đặc biệt là trong kỹ thuật nuôi cá hồi.
PGS.TS Trần Hoàng Dũng cho biết, astaxanthin có vai trò là một chất chống oxy hóa với hoạt tính cao hơn các carotenoit khác nhiều lần nên được gọi là một “siêu vitamin E”. Nó còn có vai trò thúc đẩy sự thành thục, tăng tỷ lệ thụ tinh sống sót của trứng và cải thiện sự phát triển của phôi. 

“Chúng tôi lựa chọn vi tảo Haematococcus pluvialis để sản xuất astaxanthin bởi loại vi tảo này chứa hàm lượng astaxanthin cao. Lượng astaxanthin tối đa mà loài vi tảo này có thể đạt được lên tới 5-6% khối lượng khô”, PGS.TS Trần Hoàng Dũng cho biết.
PGS.TS Trần Hoàng Dũng cũng thông tin thêm, trước đây, giá thành sản xuất vi tảo rất cao, rơi vào khoảng 5 – 20 USD/kg sinh khối khô nên khó có thể sử dụng nguồn Haematococcus pluvialis để sản xuất astaxanthin cho mục đích thương mại. Tuy nhiên, hiện nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, kỹ thuật trong nuôi trồng vi tảo nên giá thành sản xuất Haematococcus pluvialis đã giảm đáng kể, làm cho loại vi tảo này thực sự trở thành một trong những nguồn astaxanthin tự nhiên quan trọng, có tiềm năng thương mại lớn nhất hiện nay. 

Công nghệ nuôi cấy cố định trên hệ thống quang sinh học màng đôi

Tại Việt Nam, công nghệ vi tảo đã phát triển hơn 15 năm nhưng công nghệ nuôi là hệ thống quang sinh học dạng kín. Chính vì vậy công nghệ nuôi vi tảo ở nước ta còn gặp một số vướng mắc. Cụ thể, các công nghệ nuôi vi tảo bằng hệ thống quang sinh học đều do các công ty lớn nắm giữ, việc học tập và tiếp thu công nghệ này sẽ tốn kém nhiều về thời gian và tiền bạc. Bên cạnh đó, các hướng nghiên cứu về ứng dụng vi tảo chủ yếu tập trung làm thức ăn cho thủy sản, đơn giản dễ thực hiện, tiêu thụ nhanh. Trong khi đó, để định hướng nuôi vi tảo lấy hợp chất thứ cấp làm thực phẩm chức năng sẽ gặp vướng mắc về vấn đề an toàn thực phẩm và thị trường tiêu thụ. 

Trên thế giới, các cơ sở sản xuất kinh doanh astaxanthin từ vi tảo Haematococcus pluvialis có hoạt lực 100% dùng cho người theo khuyến cáo của FDA đến nay vẫn sử dụng công nghệ nuôi dịch treo với quy mô trên 1.000 lít. Với công nghệ này, thời gian nuôi cấy kéo dài trên 40 ngày/mẻ nuôi, hàm lượng astaxanthin trên 3% sinh khối khô và rất khó để thu hồi sinh khối tảo bằng ly tâm. Chưa kể, chi phí thu hồi sinh khối vi tảo khá lớn, chiếm hơn một nửa chi phí đầu tư. 

Hệ thống quang sinh học hai lớp màng đang vận hành

“Tại Việt Nam, các nghiên cứu thu nhận astanxanthin từ vỏ tôm, nấm men, vi khuẩn và vi tảo Haematococcus pluvialis đã thực hiện từ hơn 10 năm qua nhưng chỉ diễn ra ở quy mô phòng thí nghiệm. Trong đó, công nghệ nuôi vi tảo Haematococcus pluvialis để thu astaxanthin vẫn sử dụng công nghệ dịch treo. Cho đến nay, hoàn toàn chưa có một cơ sở sản xuất kinh doanh nào của Việt Nam chủ động được nguồn astaxanthin này”, PGS.TS Trần Hoàng Dũng cho biết.

Với công nghệ nuôi cấy cố định trên hệ thống quang sinh học màng đôi, vi tảo Haematococcus pluvialis được nuôi cố định trên hệ thống 2 lớp màng, dinh dưỡng cung cấp cho tảo sẽ được cung cấp liên tục nhờ hiện tượng thẩm thấu, vi tảo Haematococcus pluvialis sẽ tăng sinh và tích lũy astaxanthin tại chỗ. Công nghệ này cho phép giảm thời gian nuôi cấy xuống chỉ còn 10 ngày/mẻ và tăng hàm lượng astaxanthin lên đến 5% sinh khối khô.

Sản phẩm bột astaxanthin và bột tảo khô Haematococcus pluvialis do nhóm nghiên cứu trường Đại học Nguyễn Tất Thành sản xuất
“Điều đặc biệt của công nghệ này là quá trình thu hồi sinh khối cực kỳ đơn giản, không cần ly tâm hay kết tủa. Do vi tảo luôn nằm cố định trên hai lớp màng nên việc thu hồi chỉ đơn thuần là “cạo” và tách lớp sinh khối tảo ra khỏi bề mặt 2 lớp màng là hoàn tất. Theo tôi được biết, hiện chỉ có Đức và một quốc gia Nam Âu được phép tiếp cận và triển khai công nghệ này ở quy mô công nghiệp”, PGS. TS Trần Hoàng Dũng nhấn mạnh. 

Sản xuất thành công nước giải khát chứa astaxanthin

Astaxanthin thương mại được sử dụng để ngăn chặn nhiễm khuẩn, viêm, bệnh tim mạch, ung thư, làm tăng độ dày da, chống lão hóa... Trong thực tiễn, astaxanthin có nhiều ứng dụng. Tuy nhiên, tại Việt Nam chưa có một đơn vị nào ứng dụng astaxanthin để sản xuất nước giải khát.

“Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là sản xuất được astaxanthin có giá trị dinh dưỡng cao để bổ sung vào thực phẩm, cụ thể chúng tôi đã ứng dụng astaxanthin vào trong sản phẩm nước giải khát. 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 khẳng định.

Nước giải khát nha đam chứa astaxanthin do đề tài sản xuất

PGS.TS Trần Hoàng Dũng cho biết, do astaxanthin không tòa tan trong nước nên trước khi bổ sung vào nước giải khát, nhóm thực hiện phải thực hiện thêm một công đoạn chuyển astaxanthin sang dạng phức β-cyclodextrin. Astaxanthin dưới dạng β-cyclodextrin này được bổ sung cùng hương liệu vào nấu trong quá trình sản xuất nước giải khát. 

Nhóm nghiên cứu đã phối hợp với Công ty TNHH SX TM DV Việt Mỹ Úc (VUA BIOTECH, Địa chỉ: Xã Tân Phú Trung, huyện Củ Chi, Tp Hồ Chí Minh) để sản xuất hàng trăm ngàn chai nước giải khát thể tích 250ml/chai từ nha đam 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. 

Hệ thống máy chiết rót và băng tải làm nguội tại Công ty VUA BIOTECH

Hệ thống nồi nấu

Nhu cầu tiêu thụ các hợp chất thiên nhiên an toàn và có lợi cho sức khỏe như chất chống oxy hóa astaxanthin ở Việt Nam hiện nay là rất lớn. Việc sản xuất được astaxanthin tại Việt Nam và ứng dụng trong sản xuất nước giải khát sẽ giúp người Việt Nam có cơ hội tiếp cận thêm một dòng sản phẩm tốt cho sức khỏe.

Sản phẩm nước giải khát nha đam chứa astaxanthin sẽ không chỉ đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước mà còn được đánh giá là một sản phẩm đầy tiềm năng để xuất khẩu ra các nước châu Âu và Bắc Mỹ.

Nạp Tiền 188bet tổ chức nghiệm thu kết quả thực hiện nhiệm vụ ngày 24/6/2020

Sau quá trình triển khai, nhiệm vụ “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 hoàn thành các nội dung: