3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.5.2. Astaxanthin và các ứng dụng
1.5.2.1. Giới thiệu
Công thức phân tử của astaxanthin thì tƣơng tự nhƣ β-caroten nhƣng nó phức tạp hơn (Hình 1.4). Astaxanthin có 13 nối đôi trong khi β-caroten chỉ có 7 nối đôi nên khả năng chống oxy hóa của nó cũng cao hơn β-caroten.
Hình 1.4. Công thức cấu tạo astaxanthin [128]
Astaxanthin là dẫn xuất của carotene và có công thức hóa học là 3,3’- dihydroxyl – 4,4’- diketo của β-carotene, công thức phân tử là C40H52O4 , khối lƣợng phân tử M = 595 dvC. Trong tự nhiên nó tồn tại ở đồng phân dạng trans, khi kết tinh tạo thành tinh thể màu tím (Bon và cs, 1997; Chumpolkulwong và cs, 1997) [53],[61].
Astaxanthin là một carotenoid giống nhƣ nhiều carotenoid, là một chất màu có thể tan trong dung môi không phân cực. Astaxanthin có thể tìm thấy trong tảo, nấm men, cá hồi, nhuyễn thể, tôm, các loại giáp xác và ở lông vũ của một số loài chim. Giáo sƣ Basil Weedon là ngƣời đi đầu trong việc tìm ra cấu trúc của astaxanthin.
1.5.2.2. Ứng dụng của astaxanthin
Trong công nghệ thực phẩm
Trong chế biến thì màu sắc bên ngoài cũng là yếu tố quan trọng thu hút khách hàng và ngƣời tiêu dùng.
Astaxanthin đƣợc coi là chất màu chính trong vỏ và các cơ quan bên trong của các loài giáp xác, nó chiếm từ 86÷98% của tổng lƣợng carotenoid. Màu đỏ tạo ra là
khi gia nhiệt do protein bị biến tính làm đứt các liên kết giữa phức hợp carotenprotein làm phóng thích astaxanthin tự do. Màu sắc cuối cùng và sự thẩm màu phụ thuộc vào hàm lƣợng của astaxanthin lắng đọng lại.
Đối với những thực phẩm đặc biệt là sản phẩm có nguồn gốc từ các loài giáp xác bị biến màu do giảm hoặc mất astaxanthin trong quá trình chế biến thì việc bổ sung astaxanthin nhƣ một phụ gia sẽ làm tăng giá trị cảm quan của thực phẩm. (Ciapara và cs, 2006; Capelli và Cysewski , 2006; Nguyễn Thị Minh Nguyệt, 2010) [14],[57],[62].
Trong y học
Astaxanthin có vai trò sinh học đặc biệt quan trọng đối với sức khỏe con ngƣời. - Astaxanthin là một tác nhân chống sự oxy hóa
Do trong cấu trúc của astaxanthin có nhiều nối đôi nên nó là một chất chống oxy hóa hữu hiệu. Đặc tính chống oxy hóa của astaxanthin đƣợc thể hiện ở chỗ nó ngăn cản sự hình thành gốc tự do bằng cách loại bỏ oxy tự do, trong trƣờng hợp các gốc tự do đã đƣợc hình thành thì astaxanthin có thể kết hợp với gốc tự do để vô hoạt nó nhờ đó astaxanthin có thể bảo vệ lipit khỏi sự oxy hóa giống nhƣ màng phospholipid.
Đặc tính chống oxy hóa của astaxanthin đƣợc xem là nguồn lợi lớn cho sức khỏe của con ngƣời.
- Astaxanthin là một tác nhân chống ung thƣ
Nghiên cứu về đặc tính chống ung thƣ của astaxanthin đã đƣợc tiến hành trên chuột do Tanaka và cộng sự (1994) thực hiện. Bằng cách quản lý chế độ ăn astaxanthin đã cho thấy hạn chế đƣợc chất sinh ung thƣ ở bàng quang, khoang miệng và trực tràng của chuột. Thêm vào đó, astaxanthin đã kích thích enzyme chuyển hoá chất lạ trong thận của chuột, đây là quá trình có thể ngăn ngừa chất sinh ung thƣ [118].
- Astaxanthin có vai trò chống đỡ trong hệ thống miễn dịch
Astaxanthin có ảnh hƣởng đến chức năng miễn dịch. Astaxanthin làm tăng lƣợng kháng thể do sự kích thích ở tế bào lá lách ở chuột và tế bào hồng cầu ở cừu (Ciapara và cs, 2006; Capelli và Cysewski, 2006) [57], [62].
- Astaxanthin là chất bảo vệ khỏi ánh sáng
Ánh sáng đặc biệt là tia UV có thể gây ra các phản ứng và sản phẩm của nó là oxy tự do. Lipit, protit, chất màu đều có liên quan đến cơ chế này. Sự thiệt hại do sự oxy hóa ở mắt, da bởi tia UV ngày một nhiều nên tính chống oxy hóa của astaxanthin đƣợc đề nghị nhƣ tác nhân bảo vệ.
Nghiên cứu hiệu quả chống oxy hoá ở mắt chuột cho thấy rằng astaxanthin có thể cải thiện các võng mạc bị tổn hại và nó cũng có hiệu quả tốt trong việc bảo vệ tế bào nhận kích thích ánh sáng khỏi bị thoái hóa (Higuera và cs, 2006; Khanafari và cs, 2007) [71],[78].
Trong các loài giáp xác thủy sản, astaxanthin chủ yếu tập trung ở phần vỏ ngoài chiếm 58 ÷ 87% tổng lƣợng carotenoid. Nó thƣờng tồn tại ở dạng tự do, dạng mono hay dieste với các axit béo không no mạch dài hoặc dƣới dạng phức carotenoprotein của dạng đồng phân quang học (3S, 3’S). Hàm lƣợng astaxanthin trong vỏ tôm thay đổi đáng kể tùy theo loài (10 ÷ 40 mg/kg trọng lƣợng ƣớt) (Buchwald và Jencks, 1968; Chakrabarti, 2002; Armenta và Guerrero, 2009) [55],[58].
Senphan và cs (2013) đã nghiên cứu phân tích thành phần carotenoprotein của tôm thẻ chân trắng và đã công bố có chứa 73,58% protein, 21,87% lipit và 2,63% hàm lƣợng tro và giàu các amino acid thiết yếu. Do đó, việc tách carotenoprotein từ vỏ tôm thẻ chân trắng có thể đóng vai trò là thành phần thực phẩm dinh dƣỡng bổ sung hoặc làm thức ăn chăn nuôi [112].
PLT, phế phụ phẩm của quá trình chế biến tôm chứa nhiều thành phần có giá trị nhƣ chitin, chitosan, protein và astaxanthin cùng một số khoáng chất, amino acid. Vì vậy, nghiên cứu khai thác các hợp chất có giá trị này là hết sức cần thiết.