CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.2. Tổng quan về sản xuất astaxanthin từ vi tảo Haematococcus pluvialis
Nhiều loài vi tảo đƣợc đánh giá có khả năng sản xuất astaxanthin nhƣ
Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorella sorokiniana, Galdieria
sulphuraria, Tetraselmis sp…. Trong số đó, vi tảo lục H. pluvialis đƣợc xem là đối
tƣợng tiềm năng nhất. Đây là một loại tảo lục, nƣớc ngọt, đơn bào, sinh sản vơ tính bằng cách phân đơi, có khả năng di động. Nghiên cứu sản xuất astaxanthin từ H. pluvialis đƣợc đặc biệt quan tâm do hàm lƣợng astaxanthin tích luỹ trong sinh khối cao
(Aflalo et al., 2007). Tuy nhiên, việc sản xuất astaxanthin hiệu quả từ loài vi tảo này cịn gặp nhiều khó khăn bởi vì chúng có tốc độ sinh trƣởng thấp, chu kỳ sống phức tạp và nhạy cảm với sự thay đổi của điều kiện nuôi cấy. Hầu hết tế bào vi tảo đều duy trì ở trạng thái sinh dƣỡng, tích lũy rất ít hoặc khơng tích lũy astaxanthin khi ni ở điều kiện thích hợp. Tuy nhiên, dƣới điều kiện stress, tế bào chuyển sang dạng bào nang không chuyển động và khi đƣợc kích thích phù hợp tế bào tảo có thể tích lũy một lƣợng lớn astaxanthin (Harker,Tsavalos và Young, 1996; Hata et al., 2001; Tocquin,Fratamico và Franck, 2012). Vì vậy, điều kiện cho tế bào sinh trƣởng và tổng hợp astaxanthin là rất khác nhau.
6
Hình 1.1. Vòng đời vi tảo lục Haematococcus pluvialis. (a) Động bào tử, (b) Dạng tế bào hạt xanh, (c) tế bào hạt xanh với giọt lipid chứa sắc tố đỏ, (d) bào nang, (e) Sinh sản hữu tính kiểu đẳng giao (Chekanov et al., 2014)
Mặc dù tính khả thi của cơng nghệ nuôi trồng một pha cho sản xuất astaxanthin đã đƣợc xác định nhƣng quy trình phổ biến nhất hiện nay đƣợc áp dụng là công nghệ nuôi cấy hai pha, tách biệt pha sản xuất sinh khối và pha tích lũy astaxanthin (Del Río et al., 2008). Trong quy trình một pha, mật độ tế bào vi tảo thu nhận đƣợc là rất thấp. Quy trình ni cấy hai pha, trong đó ở pha đầu tảo đƣợc ni cấy ở điều kiện tối ƣu để đạt đƣợc mật độ tế bào cực đại, sau đó chuyển tảo vào pha sau với các điều kiện thuận lợi cho sự tích luỹ astaxanthin đã đƣợc chứng minh là hiệu quả và phù hợp để xản xuất astaxanthin ở quy mô thƣơng mại (Hata et al., 2001). Việc tăng mật độ tế bào vi tảo trong pha đầu góp phần quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất astaxanthin từ
H. pluvialis (Suh,Joo và Lee, 2006). Sự tích lũy astaxanthin có thể đƣợc cảm ứng trong
các điều kiện nhƣ thiếu hụt dinh dƣỡng, photpho, dƣ thừa acetate, cƣờng độ ánh sáng cao hoặc bổ sung các tiền chất carotenoid khác nhau (Sarada et al., 2006; Wang et al., 2003). Nhƣ vậy, việc xác định rõ ràng pha sinh trƣởng tế bào và pha tổng hợp astaxanthin cũng nhƣ điều kiện nuôi cấy của từng pha là cần thiết để đạt đƣợc mật độ tế bào và hàm lƣợng astaxanthin cao.
7
Hình 1.2. Tế bào vi tảo Haematococcus pluvialis giai đoạn sinh trƣởng và giai đoạn bào nang tích luỹ astaxanthin (Solovchenko et al., 2010)