Luận án Thu nhận astaxanthin từ Vi tảo Haematococcus pluvialis và nấm men Rhodosporidium sp., thử nghiệm một số hoạt tính sinh học

Tên luận án:

THU NHẬN ASTAXANTHIN TỪ VI TẢO HAEMATOCOCCUS PLUVIALIS VÀ NẤM MEN RHODOSPORIDIUM SP., THỬ NGHIỆM MỘT SỐ HOẠT TÍNH SINH HỌC

Ngành:

Công nghệ Sinh học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Astaxanthin, một hợp chất chống oxy hóa tự nhiên mạnh mẽ, đang thu hút sự quan tâm lớn trong các lĩnh vực y dược, mỹ phẩm và thủy sản nhờ khả năng ngăn ngừa ung thư, giảm cholesterol máu, bảo vệ da khỏi tia cực tím, chống lão hóa và thoái hóa điểm vàng. Nhu cầu về astaxanthin tự nhiên ngày càng tăng, trong khi thị trường hiện tại chủ yếu cung cấp các sản phẩm tổng hợp hóa học hoặc carotenoid khác. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc tìm kiếm và khai thác các nguồn astaxanthin tự nhiên.

Luận án này tập trung vào việc nghiên cứu và tối ưu hóa quy trình nuôi cấy hai nguồn sinh vật tiềm năng là vi tảo Haematococcus pluvialis và nấm men Rhodosporidium toruloides nhằm sinh tổng hợp astaxanthin với hàm lượng cao. Mục tiêu chính bao gồm tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy cho cả hai đối tượng, gây stress bằng ánh sáng đơn sắc và điều chỉnh hàm lượng nitơ đối với tảo, cũng như tận dụng phụ phẩm rỉ đường làm môi trường nuôi cấy và tối ưu hóa quy trình cho nấm men. Các quy trình này sau đó được nâng cấp lên quy mô pilot (20 lít cho tảo và 10 lít cho nấm men) để thu nhận sinh khối và tách chiết astaxanthin.

Các phương pháp tách chiết astaxanthin đã được thử nghiệm, với dung môi DMSO cho hiệu quả cao nhất (287,159 µg/g từ nấm men). Astaxanthin thu nhận từ cả hai nguồn đã được đánh giá các hoạt tính sinh học quan trọng. Kết quả cho thấy dịch chiết astaxanthin từ H. pluvialis có hoạt tính kháng oxy hóa mạnh hơn BHA 1,17 lần và khả năng bắt gốc ABTS+ mạnh gấp 1,53 lần so với BHA. Tương tự, astaxanthin từ Rhodosporidium toruloides cũng thể hiện khả năng kháng oxy hóa vượt trội so với vitamin C và BHA, với khả năng khử gốc tự do DPPH và ABTS+ cao hơn đáng kể. Cả hai nguồn astaxanthin đều có hoạt tính kháng khuẩn cao đối với các chủng vi khuẩn như Bacillus subtilis, E. coli, Salmonella typhi, Pseudomonas aeroginosa và Staphylococcus aureus, với nồng độ ức chế tối thiểu là 12,5 µg/ml. Đặc biệt, astaxanthin từ cả tảo và nấm men đều có tác dụng tăng cường sắc tố đỏ trên cá dĩa đỏ Symphysodon sp. khi bổ sung vào thức ăn.

Nghiên cứu này đã xây dựng thành công các quy trình thu nhận astaxanthin tự nhiên từ H. pluvialis và Rhodosporidium toruloides với hàm lượng cao, đồng thời chứng minh các hoạt tính sinh học quý giá của chúng. Những kết quả này mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành y dược, mỹ phẩm, chăn nuôi và thủy sản. Luận án cũng kiến nghị nghiên cứu thêm về hoạt tính kháng ung thư và phát triển nano-astaxanthin để cải thiện tính tan trong nước.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

  • 1.1. Tình hình nghiên cứu astaxanthin trên tảo Haematococcus pluvialis

    • 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
    • 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

  • 1.2. Tình hình nghiên cứu astaxanthin từ Rhodosporidium toruloides

    • 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
    • 1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

• CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1. Nghiên cứu môi trường và điều kiện nuôi cấy thu nhận astaxanthin trên tảo H. pluvialis

  • 2.2. Nghiên cứu gây stress bằng ánh sáng đơn sắc và hàm lượng Nitơ nhằm thu nhận astaxanthin

  • 2.3. Nghiên cứu các điều kiện môi trường nuôi cấy thu nhận astaxanthin trên nấm men Rhodosporidium toruloides

  • 2.4. Tối ưu hóa quy trình nuôi cấy nấm men Rhodosporidium toruloides thu nhận astaxanthin

  • 2.5. Nâng cấp quy trình nuôi cấy, tách chiết và thu nhận astaxanthin từ sinh khối tảo H. Pluvialis và nấm men Rhodosporidium toruloides

  • 2.6. Thử nghiệm đánh giá một số hoạt tính sinh học của astaxanthin thu nhận từ tảo H. Pluvialis và nấm men Rhodosporidium toruloides

• CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1. Thu nhận astaxanthin trên tảo H. pluvialis

  • 3.2. Stress bằng cường độ ánh sáng đến hiệu quả tích lũy astaxanthin của H. pluvialis

  • 3.3. Stress bằng hàm lượng nitơ trong quá trình nuôi cấy tảo H. pluvialis và thu nhận astaxanthin

  • 3.4. Thử nghiệm hoạt tính khử và oxy hóa và khả năng tăng cường sắc tố đỏ trên cá dĩa của astaxanthin từ vi tảo H. pluvialis

  • 3.5. Thu nhận astaxanthin trên nấm men Rhodosporidium toruloides

    • 3.5.1. Xác định một số thành phần trong rỉ đường trước và sau khi xử lý cần cho quá trình nuôi cấy nấm men Rhodosporidium toruloides để thu nhận astaxanthin
    • 3.5.2. Kết quả xây dựng đường cong tăng trưởng của chủng Rhodosporidium sp. trên môi trường rỉ đường đã khảo sát các yếu tố thích hợp
    • 3.5.3. Tối ưu hóa Thành phần môi trường bằng phần mềm Design Expert

  • 3.6. Nâng cấp và khảo sát điều kiện nuôi cấy thu nhận astaxanthin ở hệ thống lên men 10 lít.

  • 3.7. Tách chiết astaxanthin bằng acid HCl/DMSO/enzyme cellulase

  • 3.8. Thử nghiệm hoạt tính khử và oxy hóa và khả năng tăng cường sắc tố đỏ trên cá dĩa của astaxanthin từ nấm men Rhodosporodium toruloides.

  • 3.9. So sánh kết quả trên tảo H. pluvialis và nấm men Rhodosporidium toruloides

• CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

  • Đối với vi tảo Haematococcus pluvialis

  • Đối với Nấm men Rhodosporodium toruloides

  • 4.2. Kiến nghị