Các ứng dụng của astaxanthin từ tảo dị dưỡng

Các hãng thức ăn thủy sản vẫn đang cần các nguồn astaxanthin tự nhiên và có giá thấp hơn. Đây là một chất kháng ôxy hóa trong thức ăn nhằm mang lại nhiều lợi ích cho vật nuôi; đồng thời, cung cấp màu sắc tự nhiên cho các loại cá nuôi và giáp xác. Một dạng tổng hợp hóa học của astaxanthin – Carophull Pink, do Công ty Hoffman La Roche/DMC từng thống trị thị trường từ khi sản phẩm này mới ra mắt vào năm 1985 vì hiệu quả tạo màu phù hợp mà giá lại rẻ hơn so các chất thay thế astaxanthin tự nhiên. Nhưng điều này đi ngược lại nhu cầu đang tăng lên của người tiêu dùng đối với thực phẩm lành mạnh, bền vững và có nguồn gốc tự nhiên.

Giải pháp từ tảo

Keuhnle AgroSystems (KAS), một công ty nghiên cứu và phát triển các sản phẩm tảo có trụ sở ở Honolulu, Hawaii vừa phát minh ra công nghệ lên men Haematococcus pluvialis với chi phí rất thấp. Công nghệ lên men của KAS có thể giúp các nhà máy sản xuất astaxanthin tự nhiên quy mô lớn từ tảo Haematococcus bằng chi phí cạnh tranh hơn các loại astaxanthin tổng hợp.

Tảo Haematococcus là nguồn công nghiệp đầu tiên để sản xuất astaxanthin tự nhiên, khi hãng Cyanotech bắt đầu nuôi cấy vào năm 1988 bằng hệ thống dòng chảy tuần hoàn trong nhà tại Hawaii. Haematococcus chứa lượng tế bào của astaxanthin cao nhất, khoảng 5%, hơn hẳn dầu nhuyễn thể krill 0,12%, hay nấm men phaffia tự nhiên 0,03% nên không cần đến kỹ thuật di truyền hoặc gây đột biến sinh học bằng tia X. Mục đích ban đầu của Cyanotech là để thay thế astaxanthin tổng hợp trong NTTS. Sản phẩm tế bào được phá vỡ – NatuRose của hãng này đạt hiệu quả tuyệt vời ở nhiều loài nuôi. Sản phẩm đã được phê duyệt tại Mỹ và Canada để sử dụng trên cá hồi (FDA 21 CFR 73.185; CFIA Red. No. 99053); tại Nhật Bản được phép sử dụng trong tất cả các loại thức ăn chăn nuôi; tại New Zealand được sử dụng trong thức ăn hữu cơ. Tuy nhiên, sau khi được FDA phê duyệt và có chỗ đứng trên thị trường thực phẩm chức năng cho người, Cyanotech dừng bán sản phẩm thức ăn thủy sản vào cuối năm 2007.

NatuRose, sản phẩm của Cyanotech được phê duyệt tại Mỹ và Canada để sử dụng trên cá hồi. Ảnh: ST

Phá rào cản thị trường

KAS đặt giả thiết nuôi cấy tảo Haematococcus bằng công nghệ lên men khả thi về kỹ thuật, thì chi phí sẽ giảm đáng kể so các phương pháp sản xuất tảo hiện nay. Chiến lược của công ty này là phá bỏ những rào cản chính trong sản xuất tảo để tạo ra một thành phần thức ăn tự nhiên từ tảo với chi phí cạnh tranh; đồng thời vẫn thúc đẩy việc bảo tồn nguồn lợi. KAS đã phát triển và sở hữu độc quyền phương pháp lên men tảo bằng axit hữu cơ không chứa muối như carbon thức ăn kết hợp cung cấp lượng ôxy thích hợp để thúc đẩy mạnh mẽ tốc độ tăng trưởng của tảo trong các điều kiện đầy đủ chất dinh dưỡng. Phương pháp này kích thích các tế bào nhanh chóng tích tụ sắc tố trong nhiều giờ mà không cần ánh sáng hay kết nang, khi nitơ hay các chất dinh dưỡng khác bắt đầu cạn kiệt.

Khi nuôi cấy tảo Haematococcus pluvialis bằng công nghệ lên men, KAS đã tạo ra Naturekrome, một thành phần mang đặc tính hóa học giống hệt NatuRose nhưng chi phí sản xuất thấp hơn nhiều. Không như astaxanthin tổng hợp, vi khuẩn hay nấm men, astaxanthin tảo được este hóa giống krill nhưng ở dạng có nồng độ cao hơn rất nhiều. Astaxanthin tảo được công nhận khả năng tuyệt vời về cung cấp sắc tố cho da và thịt của một số động vật, đặc biệt là tôm, đồng thời, mang lại những lợi ích quan trọng khác cho sức khỏe vật nuôi.

Astaxanthin este hóa còn làm tăng khả năng chống chịu ôxy hóa, tạo màu sắc tự nhiên cho sản phẩm ngay sau khi nấu chín. Về chức năng, este hóa tăng cường các đặc tính ôxy hóa từ đó củng cố đáp ứng miễn dịch, đáng chú ý nhất là ngăn chặn peroxy hóa lipid ở nhiều loài động vật và sự hoạt hóa trao đổi năng lượng. Theo một tài liệu nghiên cứu gần đây, chiết xuất tảo Haematococcus dị dưỡng AntaFusion của KAS còn có hiệu lực kháng tình trạng lão hóa da người do mất cân bằng ôxy hóa.

Sản phẩm lên men chứa ít nhất 2,5% astaxanthin trọng lượng khô, cộng với các carotenoids khác như lutein và beta-carotene mà góp phần tạo màu sắc cho thịt và da cá. Ở dạng toàn bộ tế bào, thành phần astaxanthin và các carotenoid có lợi cho sức khỏe trong Naturekrome cũng cao hơn còn giá trị carbohydrate giảm do không còn lớp nang của tế bào. Thành phần axit béo từ Haematococcus dị dưỡng gần giống tảo Haematococcus quang dưỡng. Axit béo không bão hòa chiếm 50%, với axit thiết yếu như linoleic (C18:2n6) và alpha-linolenic (C18:3n3).

Các thử nghiệm nghiên cứu ban đầu đã chỉ ra hiệu quả tiềm năng của thức ăn trong việc tạo màu sắc, tương đương với astaxanthin tổng hợp. Tảo khô của KAS hoạt động hiệu quả cả trước và sau ép viên. Ngoài ứng dụng trong thức ăn chăn nuôi, sinh khối phá vỡ đã được chứng minh phù hợp CO2 siêu tới hạn hay chiết xuất dung môi để sản sinh nhựa hữu cơ oleoresin giúp phục hồi lão hóa da do ánh nắng mặt trời và cho các ứng dụng dinh dưỡng khác.

Dũng Nguyên

Theo Aquafeed