Với công nghệ nuôi cấy vi tảo hoàn toàn mới trên thế giới, nhóm nghiên cứu của trường Đại học Nguyễn Tất Thành đã sản xuất thành công astaxanthin từ vi tảo Haematococcus pluvialis và ứng dụng sản xuất nước giải khát giàu dinh dưỡng, tốt cho sức khỏe.

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 PGS.TS Trần Hoàng Dũng làm chủ nhiệm. 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.

Nuôi cấy vi tảo bằng công nghệ mới

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

Vi tảo hiện 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… Ngoài ra, do vi tảo chứa đến 30% lipid nên cũng được kỳ vọng là nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất nhiên liệu sinh học.

Vi tảo Haematococcus pluvialis

Trong khi đó, astaxanthin có vai trò là một chất chống oxy hóa với hoạt tính cao hơn các carotenoid 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.

Trong hơn 100.000 loài vi tảo đã được xác định, nhóm nghiên cứu trường Đại học Nguyễn Tất Thành đã lựa chọn vi tảo Haematococcus pluvialis để sản xuất astaxanthin.

“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.

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 của khoa học công nghệ, kỹ thuật trong nuôi trồng vi tảo nên giá thành sản xuất Haematococcus pluvialis đã giảm đáng kể.

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. 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.

PGS. TS Trần Hoàng Dũng trình bày kết quả nghiên cứu của đề tài

Theo PGS.TS Trần Hoàng Dũng, 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 nói thêm.

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 màng đôi.  

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.

“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. 

Nước giải khát đầu tiên trên thế giới 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.

Chính vì thế, 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 là sản xuất nước giải khát. Theo PGS.TS Trần Hoàng Dũng, 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.

Sản phẩm bột astaxanthin và bột tảo khô Haematococcus pluvialis do nhóm nghiên cứu trường Đại học Nguyễn Tất Thành sản xuất

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 và 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 ở huyện Củ Chi, TP.HCM 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. 

Nước giải khát nha đam chứa astaxanthin

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. Đặc biệt là khi đây là nước giải khát đầu tiên trên thế giới chứa astaxanthin. Sản phẩm 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.

Theo khampha