ĐẠI HỌC
NGUYỄN TẤT THÀNH
THỰC HỌC - THỰC HÀNH - THỰC DANH - THỰC NGHIỆP

KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC
PHỐI TRỘN BỘT VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG
CỦA VI TẢO HAEMATOCOCCUS PLUVIALIS VÀO
TRONG THỨC ĂN NUÔI CÁ LÊN SINH TRƯỞNG
CỦA CÁ KOI TẠI TP. HỒ CHÍ MINH

Sinh viên thực hiện : Nguyễn o ng T m
MSSV

: 1511535940

GVHD

: ThS. ng

TP. HCM, 2020

nh Nguyên


ĐẠI HỌC
NGUYỄN TẤT THÀNH
THỰC HỌC - THỰC HÀNH - THỰC DANH - THỰC NGHIỆP

KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC
PHỐI TRỘN BỘT VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG
CỦA VI TẢO HAEMATOCOCCUS PLUVIALIS VÀO
TRONG THỨC ĂN NUÔI CÁ LÊN SINH TRƯỞNG
CỦA CÁ KOI TẠI TP. HỒ CHÍ MINH

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn o ng T m

Mã số sinh viên

: 1511535940

Chuyên ng nh

: Công nghệ Sinh học

Giảng viên hướng dẫn : ThS

TP. HCM, 2020

ng

nh Nguyên



TRƯỜNG ĐẠI ỌC NGUYỄN TẤT T ÀN
Khoa Công nghệ Sinh học

CỘNG ÒA XÃ

I C Ủ NG ĨA VIỆT NAM

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

------------------

-----oOo-----

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ọ v tên: Nguyễn o ng T m

MSSV: 1511535940

Chuyên ng nh: Công nghệ sinh học

Lớp: 15DSH1A

1. Đầu đề luận văn:
Nghiên cứu

c ịnh ph

ng thức phối trộn ột v


nh gi ảnh h ởng của vi tảo

Heamatococcus pluvialis v o trong thức n nuôi c

ên sinh tr ởng v của c Koi

tại TP Hồ Ch Minh.
2. Mục tiêu
- Xác định giá trị dinh dưỡng trong bột vi tảo H. pluvialis đã bị li trích astaxanthin.
- Xác định được phương thức phối trộn bột vi tảo H. pluvialis v o thức ăn cho cá
- Xác định ảnh hưởng của thức ăn bổ sung bột vi tảo lên sinh trưởng v m u sắc cá
3. Nội dung:
-

Ph n tích giá trị dinh dưỡng trong bột vi tảo H. pluvialis đã bị li trích astaxanthin

-

Nghiên cứu phối trộn bột vi tảo H. pluvialis đã bị li trích astaxanthin v o trong
thức ăn cho cá

-

Nghiên cứu ảnh hưởng của thức ăn bổ sung bột vi tảo lên sinh trưởng v m u sắc
cá Koi Nhật
4. Thời gian thực hiện: Tháng 5/2020 đến tháng 8/2020
5. Người hướng dẫn chính: ThS. ng

nh Nguyên


Nội dung v yêu cầu KLTN đã được thông qua ộ môn
TP. HCM, ngày…… tháng……năm 20
Khoa/Bộ môn

C n ộ h ớng dẫn


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin gửi đến ba mẹ v gia đình em lời cảm ơn v lịng biết ơn vơ
v n

a mẹ v gia đình ln ủng hộ, tạo niềm tin, nghị lực trong cuộc sống luôn chăm

lo động viên, hỗ trợ mọi măt cả về vật chất lẫn tinh thần.
Em muốn b y tỏ lòng biết ơn s u sắc đến PGS.TS. Trần
ng

o ng Dũng v ThS

nh Nguyên - l những người thầy đã tận t m, hướng dẫn v hỗ trợ, trong suốt

quá trình l m đề t i thầy luôn nhắc nhở, sửa chữa những sai sót v khơng ngừng động
viên tạo điều kiện cho tơi ho n th nh khóa luận tốt nghiệp.
Em xin ch n th nh cảm ơn:
an giám hiệu trường Đại học Nguyễn Tất Th nh, các cán bộ công tác đã tạo
điều kiện giúp tôi trong suốt thời gian học tập v nghiên cứu tại trường.
Các thầy cô khoa Công Nghệ Sinh Học đã dạy dỗ, truyền đạt nhiều kiến thức quý
giá v kỹ năng chuyên ng nh cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn tất cả các anh, chị, em, bạn bè, trong phịng Cơng

nghệ sinh học - Trường Đại học Nguyễn Tất Th nh đã tận tình ch bảo, giúp đõ tơi
trong q trình l m đề t i tại Trường.
Một lần nữa tơi xin được b y tỏ lịng tri n của tôi đến tất cả mọi người!
Tr n trọng!

Nguyễn o ng T m
Khoa Công nghệ Sinh học
Trường Đại Học Nguyễn Tất Th nh

i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ i
MỤC LỤC ..................................................................................................................... ii
TÓM TẮT .................................................................................................................... iv
SUMMARY ....................................................................................................................v
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.................................................................................. vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................ vii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT................................................................................. viii
ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................... ix
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU......................................................................1
1.1 Vi tảo H. pluivalis......................................................................................................1
1 1 1 Sự ph n bố của H. pluvialis ....................................................................................1
1 1 2 ình thái tế b o v vịng đời ..................................................................................1
1 1 3 Th nh phần sinh hoá học của vi tảo .......................................................................3
1.2 Astaxanthin ................................................................................................................5
1.2.1 Tổng quan về Astaxanthin ......................................................................................5
1.2.2 Ngu n gốc Astaxanthin trong vi tảo .......................................................................6
1.2.3 Ứng dụng của Astaxanthin trong thủy sản .............................................................7

1.3 Tổng quan về Cá Koi .................................................................................................8
1 4 Tình hình nghiên cứu về ứng dụng vi tảo H. pluvialis trong nuôi tr ng thủy sản ..10
1 4 1 Tình hình nghiên cứu trong nước .........................................................................10
1 4 2 Tình hình nghiên cứu ngo i nước .........................................................................11
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................13
2 1 Nơi thực hiện ...........................................................................................................13
2.2 Nội dung nghiên cứu ...............................................................................................13
ii


2 3 Phương pháp nghiên cứu .........................................................................................14
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................17
3.1 Kết quả ph n tích giá trị dinh dưỡng trong bột vi tảo

pluvialis đã bị li trích

astaxanthin .....................................................................................................................17
3.2 Kết quả nghiên cứu phối trộn bột vi tảo H. pluvialis đã li trích astaxanthin v o
trong thức ăn cho cá.......................................................................................................19
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .........................................................................................30
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................32
PHỤ LỤC .....................................................................................................................35

iii


TÓM TẮT
Đề t i: “Nghiên cứu

c ịnh ph


ng thức phối trộn ột v

nh gi ảnh

h ởng của vi tảo Heamatococcus pluvialis v o trong thức n nuôi c

ên sinh

tr ởng của c Koi tại TP Hồ Ch Minh được thực hiện từ tháng 5/2020 đến tháng
9/2020 tại phịng thí nghiệm Công Nghệ Sinh Học - Viên Khoa học Kỹ thuật Công
nghệ cao Nguyễn Tất Th nh – Trường Đại học Nguyễn Tất Th nh 298 Nguyễn Tất
Th nh, phường 13, Quận 4, Tp H Chí Minh, Với 3 mục tiêu: Xác định giá trị dinh
dưỡng trong bột vi tảo H. pluvialis đã bị li trích astaxanthin, xác định được phương
thức phối trộn bột vi tảo H. pluvialis v o thức ăn cho cá v xác định ảnh hưởng của
thức ăn bổ sung bột vi tảo lên sinh trưởng v m u sắc cá Kết quả đạt được:
1. Th nh phần dinh dưỡng của bã tảo H.pluvialis chứa: 35,5 % protein, 14,9

b o, 36,8 % glucide, 4,48

xơ thô

2. Phương pháp xử lý bã vi tảo bằng NaOH 0,1M cho kết quả cao nhất (0,3110

µg/ml) so với các phương pháp cịn lại (PP1:

Cl 0,1M 0,4059 µg/ml, PP 3:

Hấp ở 121 oC trong dung mơi nước 0,1791 µg/ml, PP 4:


ấp 121 oC trong

dung mơi dầu 0,3578 µg/ml)
3. Thức ăn phối trộn trong nghiên cứu của chúng tôi đạt được độ bền trong nước

v o khoảng 5 giờ, trong quá trình sấy v phối trộn ảnh hưởng không đáng kể
đến lượng astaxanthin cho v o ban đầu.
Kết quả thử nghiệm trên cá KOI cho thấy nhóm TN1, TN2, TN3 v thức ăn có
sẵn trên thị trường đều có tác dụng tương tự nhau lên m u sắc của cá

iv


SUMMARY
Subject: "Research to determine the method of mixing powder and evaluate the
effect of microalgae Heamatococcus pluvialis on fish feed on growth and aesthetic
value of koi fish in Ho Chi Minh City '' was conducted from May 2020 to September
2020 at Biotechnology Laboratory - Nguyen Tat Thanh High-Tech Science and
Technology Laboratory - Nguyen Tat Thanh University. 298 Nguyen Tat Thanh, Ward
13, District 4, Ho Chi Minh City, With 3 goals: Determining the nutritional value in
astaxanthin microalgae powder H. pluvialis, and determining the method of mixing
microalgae powder H. pluvialis to fish feed and determined the effect of microalgae
fortified food on fish growth and color. Result:
1. The nutritional composition of H.pluvialis residue contains: 35.5 % protein,
14.9 % fat, 36.8 % glucide, 4.48 % crude fiber.
2. The method of treating microalgae with 0.1M NaOH gave the highest result
(0 3110 µg/ml) compared with the other methods (PP1: 0 1M Cl 0 4059 µg/ml, PP 3:
Autoclave at 121 °C in 0 1791 µg/ml aq in water solvent, PP 4: 121 oC in oil solvent
0 3578 µg/ml).
3. The blended feed in our study was stable in water at about 5 hours, during

drying and mixing had a negligible effect on the initial amount of astaxanthin.
The experimental results on KOI fish showed that groups TN1, TN2, TN3 and
food available on the market have similar effects on fish color.

v


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 ình chụp qua kính hiển vi quang học hình thái tế b o H. pluvialis...............2
Hình 1.2 Vịng đời của H.pluvialis 10 .............................................................................3
Hình 1.3 Con đường sinh tổng hợp astaxanthin trong vi tảo H.pluvialis 25 ...................7
Hình 1.4 Cá ch p koi ......................................................................................................9
Hình 1.5 Các loại cá Koi được ni tại Việt Nam ........................................................10
Hình 2.1 Bảng so m u để đánh giá m u sắc ở cá 34 ......................................................16
Hình 3.1 iểu đ h m lượng astaxanthin thu được ở các phương pháp khác nhau .....23
Hình 3.2

m lượng astaxanthin có trong thức ăn sau khi phối trộn ...........................25

Hình 3.3 Thức ăn ng m trong nước ..............................................................................27
Hình 3.4 Cá ch p KOI trước khi v sau khi nuôi 14 ng y ...........................................30

vi


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Th nh phần chính trong vi tảo H. pluvialis ở cả hai giai đoạn sinh trưởng
khác nhau 14

.................................................................................................................4


Bảng 1.2 Cấu trúc của astaxanthin v các đ ng ph n hình học ......................................5
Bảng 3.1

m lượng protein, glucide v chất b o có trong bã tảo ...............................17

Bảng 3.2 Sử dụng các phương pháp phá vỡ vách tế b o vi tảo để giải phóng chất dinh
dưỡng trong tế b o .........................................................................................................19
Bảng 3.3 Th nh phần dinh dưỡng của thức ăn thử nghiệm ..........................................24
Bảng 3.4 Thời gian rã của thức ăn thử nghiệm .............................................................25
Bảng 3.5 Khối lượng, chiều d i v m u sắc của cá Koi ...............................................27

vii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DWG:

Daily Weight gain (tốc độ tăng trưởng khối lượng bình qu n/ng y)

Đ/C:

Đối Chứng

H. pluvialis:

Haematococcus pluvialis

ISO:


International Organization for Standardization

NT:

Nghiệm Thức

OD:

Optical Density

PP:

Phương Pháp

PH:

Potential of Hydrogen

SGR:

Specific Growth Rate (Tốc độ tăng trưởng đặc biệt)

TACS:

Thức Ăn Có Sẵn INVE

TCVN:

Tiêu Chuẩn Việt Nam


viii


ĐẶT VẤN ĐỀ
1. T nh cấp thiết của ề t i
Cá ch p Koi l một trong những chủng loại cá cảnh được nhiều người u thích,
có tên khoa học l Cyprinus carpio, đã được thuần hóa v lai tạo với mục đích l m
cảnh trong những h nhỏ, chúng được ni phổ biến tại Nhật Bản Trong văn hóa nhật
bản, cá ch p Koi được xem l biểu tượng của sự may mắn, giá trị của cá Koi từ 200
triệu hay lên đến h ng tỷ đ ng đều phụ thuộc v o hình dáng v m u sắc của cá Tuy
nhiên, như hầu hết các lo i cá cảnh khác, khi được nuôi dưỡng ở điều kiện nh n tạo,
m u sắc của cá trở nên nhợt nhạt M u sắc của cá nó được quyết định bởi các
carotenoid (Sefc, 2014), cá không thể tự tổng hợp được carotenoid, do đó chúng lấy
chủ yếu trong khẩu phần ăn Vì vậy để cá duy trì được m u rực rỡ, chúng ta cần phải
bổ sung v o khẩu phần ăn của chúng một lượng carotenoid thích hợp Trong ni
tr ng thủy sản, loại carotenoid thường được sử dụng nhất l astaxanthin, vì ngo i việc
cung cấp sắc tố, tạo m u sắc đẹp cho tơm, cá , astaxanthin cịn có chức năng tăng
cường bảo vệ cơ thể, chống lại sự oxi hóa, tăng cường hệ miễn dịch, sức đề kháng của
tôm, cá
Trong các lo i vi tảo nước ngọt, H. pluvialis có khả năng tích lũy h m lượng
astaxanthin đạt đến 2 - 7 % sinh khối khô Astaxanthin từ tảo H. pluvialis đã được
chứng minh l an to n v hiệu quả cho m u sắc thịt của cá, có tác dụng tăng cường
m u sắc thịt, tăng cường hệ thống chống ơxy hóa, tăng chất lượng trứng cá, giúp tăng
trưởng tốt hơn v tăng tỷ lệ sống sót của cá
Tại Việt Nam, Mơ hình ni cấy vi tảo H. pluvialis trên hệ thống Twin–layer porous
substrate photobioreactor đã nghiên cứu th nh công, h m lượng astaxanthin thu được
đạt hơn 3 % sinh khối khô Mặc khác trên thị trường thức ăn cho cá cảnh ở Việt Nam,
tuy rất đa dạng v nhiều chủng loại nhưng hầu hết điều l sản phẩm nhập khẩu, với giá
th nh đắc đỏ, chất lượng khơng được kiểm sốt chặc chẽ Do đó, toi quyết định chọn
đềi t i “Nghiên cứu


c ịnh ph

ng thức phối trộn ột v

của vi tảo Heamatococcus pluvialis v o trong thức n nuôi c
c Koi tại TP Hồ Ch Minh .

ix

nh gi ảnh h ởng
ên sinh tr ởng của


2. Mục tiêu của ề t i
- Xác định giá trị dinh dưỡng trong bột vi tảo H. pluvialis đã bị li trích astaxanthin;
- Xác định được phương thức phối trộn bột vi tảo H. pluvialis v o thức ăn cho cá;
- Xác định ảnh hưởng của thức ăn bổ sung bột vi tảo lên sinh trưởng v m u sắc cá.

x


Chương 1 Tổng quan t i liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Vi tảo H. pluivalis
1.1.1 Sự ph n ố của H. pluvialis
Vi tảo lục đơn b o hai roi nước ngọt Haematococcus pluvialis thuộc ng nh Tảo
lục


(Chlorophyta),

lớp

Chlorophyceae,

bộ

Chlamydomonadales,

họ

Heamatococcaceae, chi Haematococcus 1.
Haematococcus pluvialis ph n bố rộng rãi trong nhiều môi trường sống trên to n
thế giới, từ nhũng vũng nước ngọt tạm thời tự nhiên v nh n tạo như nước mưa hay h
bơi; ao cá nước ngọt ở Bihor, Romania 2, lưu vực nước ngọt trong tuyết tan chảy trên
đảo Blomstrandhalvoya, Na Uy 3, nước lợ trên những tảng đá trên bờ biển 4, đ i phun
nước khô lagoevgrad, ulgaria 5, tầng mái của to nh Kiost ở Seoul,

n Quốc 6.

H.pluvialis có thể t n tại ở điều kiện nhiệt độ, ánh sáng hay n ng độ muối khắc
nghiệt m hầu như các lo i vi tảo khác không sống được, đó l nhờ v o khả năng hình
th nh b o nang (m ng dầy bao bọc tế b o) v có khả năng nảy mầm trở lại khi điều
kiện thuận lợi, do đó chúng th nh một lo i chiếm ưu thế 7.
1.1.2 Hình th i tế

o v v ng ời

Haematococcus pluvialis có hai dạng hình thái tế b o chính: Tế b o sinh dưỡng

( ình 1 5A) v nang b o tử ( ình 1 1 -D) Trong đó, tế b o sinh dưỡng l các tế b o
có m u lục, hình elip với đường kính khoảng 10-20 µm. Tế b o được bao quanh bởi
th nh tế b o v có thể di chuyển nhờ hai roi Dưới điều kiện thuận lợi, phần lớn tế b o
ở dạng sinh dưỡng, các tế b o n y có h m lượng chlorophyll a, b v tiền carotenoid,
đặc biệt l β-carotene v lutein cao Khi điều kiện sống không thuận lợi (stress) như
thiếu dinh dưỡng (thiếu nitơ, photpho …), cường độ ánh sáng hay h m lượng muối
cao,…tế b o sẽ chuyển sang dạng nang b o tử, có hình cầu, bắt đầu tích luỹ
astaxanthin ( ình 1 1C) Chúng mất đi roi v khơng còn khả năng di chuyển, th nh tế
b o dầy lên, đường kính của tế b o tăng lên đột ngột lên 40-50 µm Các tế b o dạng
nang b o tử trưởng th nh ( ình 1 1D) chứa astaxanthin chiếm khoảng tối đa 5
khối khô 8.

1

sinh


Chương 1 Tổng quan t i liệu

Hình 1.1 ình chụp qua kính hiển vi quang học hình thái tế b o H. pluvialis
(A) Giai đoạn tế b o sinh dưỡng; ( ), (C), (D) Giai đoạn nang b o tử
Kích thước thước: 10 µm 9
Vịng đời của H.pluvialis khá phức tạp, được chia l m bốn giai đoạn như sau:
Một, giai đoạn tế b o sinh dưỡng: Giai đoạn n y, tế b o ở dạng sinh dưỡng có
hình cầu, elip hay hình quả lê, chuyển động bằng hai roi, tế b o có thể ph n chia th nh
từ hai đến ba mươi hai tế b o bằng hình thức giảm ph n

10

Các tế b o n y chứa h m


lượng chlorophyll v protein cao nhưng h m lượng carotenoid lại thấp (hình 1 1A)
ai, giai đoạn tạo b o nang non (encyst): Ở giai đoạn n y, các tế b o sinh dưỡng
mất roi v tăng kích thước, chuyển sang dạng tế b o nang non có m u n u, hình cầu.
Trong suốt giai đoạn nang b o, h m lượng chlorophyll v protein giảm đi, trong khi
mức độ sinh tổng hợp carotenoid v protein tăng lên 11 (hình 1 1 )
a, giai đoạn tế b o cyst ho n ch nh: Ở giai đoạn n y, tế b o cyst đã ho n ch nh,
bất động, tích lũy h m lượng carotenoid cao nhất. Trong suốt giai đoạn chín n y, q
trình tổng hợp carotenoid, chlorophyll v protein chậm lại (hình 1 1C)
Bốn, giai đoạn nảy mầm: Ở giai đoạn n y xảy ra sự tổng hợp chlorophyll v
protein, xuất hiện sự ph n giải carotenoid Có 2 cách thức nảy mầm ở vi tảo
H.pluvialis đã được quan sát: (1) nảy mầm trực tiếp từ một nang b o tử hình cầu,
khơng di động th nh một tế b o sinh dưỡng hình elip, có hai roi; (2) nảy mầm gián
tiếp thông qua pamella (cụm tế b o được bao bọc bởi một lớp m ng) Khi đó m ng
bao bọc pamella bị vỡ, từ một tế b o nang tạo ra 8 tế b o sinh dưỡng (hình 1 2D) Sinh
sản hữu tính hiếm thấy, nảy mầm l hình thức sinh sản chủ yếu 12.

2


Chương 1 Tổng quan t i liệu

Hình 1.2 Vịng đời của H.pluvialis 10
(A) giai đoạn tế b o sinh dưỡng;
( ) giai đoạn tạo b o nang non (encyst);
(C) giai đoạn tế b o cyst ho n ch nh;
(D) giai đoạn nảy mầm
1.1.3 Th nh ph n sinh ho học của vi tảo
H.pluvialis ở giai đoạn sinh dưỡng có h m lượng protein rất cao, dao động từ 29
– 45 % sinh khối khô, h m lượng n y giảm xuống 17 – 25 % khi tảo chuyển trạng thái

tế b o sang giai đoạn nang b o tử

m lượng carbohydrate chiếm khoảng 15 – 17 %

sinh khối khô ở giai đoạn sinh dưỡng v tăng lên 36 – 40 % khi tảo ở giai đoạn nang
b o tử Tương tự, h m lượng lipid cũng có xu hướng tăng ở giai đoạn nang b o tử
(chiếm 32 – 37 % sinh khối khô), h m lượng n y cao gấp 1,5 lần so với h m lượng
lipid ở giai đoạn sinh dưỡng

m lượng lipid của tảo n y tăng mạnh khi nuôi cấy

trong điều kiện thiếu hụt dinh dưỡng13.

3


Chương 1 Tổng quan t i liệu
Bảng 1.1 Th nh phần chính trong vi tảo H. pluvialis ở cả hai giai đoạn sinh trưởng
khác nhau 14
Th nh ph n trong tế

o

Pha xanh

Pha ỏ

Protein

29 – 45


17 – 25

Lipid tổng

20 – 25

32 – 37

Lipid tự nhiên

59

51,9 - 53,5

Phospholipid

23,7

20,6 - 21,1

Glycolipid

11,5

25,7 - 26,5

15 – 17

36 – 40


Carotenoid tổng

0,5

2–5

Neoxanthin

8,3

-

Violaxanthin

12,5

-

β – carotene

16,7

1,0

Lutein

56,3

0,5


Zeaxanthin

6,3

-

Astaxanthin (bao g m dạng este)

-

81,2

Adonixanthin

-

0,4

Adonirubin

-

0,6

Canthaxanthin

-

5,1


Echinenone

-

0,2

Chlorophyll

1,5 – 2

0

(% sinh khối khô)

Carbohydrate

4


Chương 1 Tổng quan t i liệu
1.2 Astaxanthin
1.2.1 Tổng quan về Astaxanthin
Astaxanthin l một keto-carotenoid (3,3-dihydroxy-β, β-carotene 4,4’dione), l
một sắc tố m u đỏ thuộc nhóm xanthophyll carotenoid, cơng thức ph n tử l
C40H52O4 15. Astaxanthin t n tại ở các dạng đ ng ph n lập thể, các đ ng ph n hình
học, dạng tự do v este hóa Tất cả các dạng n y đều được tìm thấy trong các ngu n
thu nhận astaxanthin từ tự nhiên

Bảng 1.2 Cấu trúc của astaxanthin v các đ ng ph n hình học

Tính tan: astaxanthin15 l hợp chất ít ph n cực nên rất ít tan trong nước, nó tan
trong các dung môi hữu cơ như pyridine, ethanol, acetone, ete, dầu thực vật…
Sự hấp thụ ánh sáng v m u sắc: astaxanthin hấp thụ rất mạnh bức xạ trong
vùng 476 ÷ 480 nm nên được sử dụng để xác định h m lượng astaxanthin. Astaxanthin
có m u đỏ cam, tính hấp thụ ánh sáng của astaxanthin có thể bị thay đổi khi
astaxanthin liên kết với các cơ chất khác nhau Dưới tác dụng của nhiệt, liên kết bị phá
hủy v astaxanthin được giải phóng dưới dạng tự do có m u đỏ cam.
Trong ph n tử astaxanthin16 có chuỗi polyen liên kết với các nhóm keto v
hydroxyl gắn với các vịng ở đầu mạch nên astaxanthin rất nhạy với ánh sáng, nhiệt độ
cao v các tác nh n oxy hóa, acid, base
5


Chương 1 Tổng quan t i liệu
M u đỏ của astaxanthin l do các nối đôi liên hợp ở trung t m của hợp chất.
Các nối đôi liên hợp n y hoạt động như một chất chống oxy hóa mạnh bằng cách cho
các electron v phản ứng với các gốc tự do để chuyển đổi chúng th nh sản phẩm ổn
định hơn v

chấm dứt phản ứng chuỗi gốc tự do trong nhiều sinh vật sống.

Astaxanthin16 cho thấy hoạt tính sinh học mạnh hơn các chất chống oxy hố khác, vì
nó có thể liên kết với m ng tế b o
Các nghiên cứu gần đ y cho thấy astaxanthin l chất có khả năng chống oxy
hóa mạnh

16

có lợi cho hệ miễn dịch, hệ cơ tim, điều trị ung thư v trong điều trị lão


hóa da (Ambati v cs, 2014) Astaxanthin l chất chống oxy hố có hoạt tính cao hơn
so với vitamin E v vitamin C 17. So với các loại carotenoid khác, astaxanthin dễ d ng
được hấp thụ v tích luỹ. Astaxanthin thường được dùng với vai trò sắc tố bổ sung
trong thức ăn chăn nuôi cá h i v tôm nhưng đôi khi cũng dùng cho các gia cầm để tạo
m u đẹp cho lòng đỏ trứng 18.
Astaxanthin được tìm thấy trong nhiều đối tượng như từ phế liệu giáp xác thủy
sản, nấm men Phaffia rhodozyma, một số loại vi khuẩn,… Một số vi khuẩn
(Paracoccus carotinifaciens)

19

, nấm (Phaffia rhodozyma), tảo lục (Haematococcus

pluvialis) có khả năng tổng hợp tự nhiên astaxanthin Trong đó, tảo lục H.pluvialis
được dùng phổ biến nhất trong sản xuất astaxanthin ở quy mơ thương mại
pluvialis có thể tích lũy astaxanthin đến 4,5

20

. H.

sinh khối Ngo i ra, quy trình sản xuất

cũng tốn ít năng lượng hơn v có hiệu suất cao hơn

21

. Astaxanthin tổng hợp bởi H.

pluvialis có cấu hình 3S,3’S, loại n y cũng t n tại trong cá h i tự nhiên 22, 23

1.2.2 Nguồn gốc Asta anthin trong vi tảo
Sự tích lũy Astaxanthin ở tảo H.pluvialis l một phản ứng của tế b o chống lại
các điều kiện bất lợi, giúp tế b o t n tại Th nh phần carotenoid của các tế b o sinh
dưỡng bao g m chủ yếu l lutein (75 – 80
khác (bao g m chlorophyll a v

), β - carotene (10 - 20

) v những sắc tố

b, violaxanthin, neoxanthin, lactucaxanthin v

zeaxanthin Trong giai đoạn b o nang, h m lượng carotenoid tổng số tăng mạnh, trong
đó sắc tố astaxanthin chiếm chủ yếu (80 - 99 % carotenoid tổng số) 13.
Ở vi tảo H.pluvialis, có 2 con đường sinh tổng hợp astaxanthin: Con đường đầu
tiên l tổng hợp astaxanthin từ các tiền chất echinenone, cantaxanthin; con đường thứ
6


Chương 1 Tổng quan t i liệu
hai bắt đầu từ q trình hydroxyl hóa β-carotene tạo các sản phẩm trung gian βcryptoxanthin, zeaxanthin v adonixanthin trước khi tạo th nh astaxanthin (hình 1 5)
Quá trình n y nhờ v o hệ 2 enzyme β-carotene oxygenase ( KT) v β-carotene
hydroxylase (CHY) ở lục lạp dù sự tổng hợp astaxanthin diễn ra ở tế b o chất 24. Sự
sinh tổng hợp n y cũng dựa trên con đường tổng hợp carotenoid chung đến β-carotene,
sau đó nhờ hai enzyme trên chuyển hóa th nh astaxanthin

Hình 1.3 Con đường sinh tổng hợp astaxanthin trong vi tảo H.pluvialis 25
1.2.3 Ứng dụng của Astaxanthin trong thủy sản
Trong 20 năm qua, astaxanthin26 tổng hợp đã được sử dụng rộng rãi để l m tăng
sắc tố của cá (chiếm 95 % nhu cầu thị trường). Nó tạo m u h ng đặc trưng cho cá h i,

cá tráp v tơm 26 Trên thế giới, astaxanthin có giá khoảng 2500 USD/kg với doanh số
ước đạt 200 triệu USD/năm Trong NTTS, chi phí cho việc bổ sung astaxanthin v o
ngu n thức ăn chiếm 10 - 20

chi phí sản xuất thức ăn.

Astaxanthin được sản xuất từ tảo H. pluvialis có tiềm năng lớn trong ng nh
công nghiệp NTTS do nhu cầu ng y c ng tăng đối với các sản phẩm tự nhiên n y Cơ
quan Thanh tra thực phẩm Canada v Cục quản l. thực phẩm v dược phẩm Hoa Kỳ đã
chấp thuận việc sử dụng tảo n y như một chất m u phụ gia trong thức ăn cá h i.
Astaxanthin từ tảo H. pluvialis đã được chứng minh l chất an to n v hiệu quả cho
m u sắc thịt của cá 27. Bổ sung sinh khối tảo H. pluvialis gi u astaxanthin v o thức ăn
đã dẫn đến lắng đọng đáng kể astaxanthin trong thịt v da, tăng cường m u sắc thịt,
7