Theo Torrissen và cộng sự, sự phân bố canthaxanthin trong cơ cá hồi vân tỷ lệ thuận với tỷ lệ canthaxanthin bổ sung trong thức ăn [25]. Tuy nhiên, với việc bao gồm canthaxanthin ở nồng độ cao hơn 50mg/kg, sự tích tụ của canthaxanthin trong cơ cá hồi vân giảm dần và dừng lại khi đạt đến độ bão hịa.
Sự tích lũy canthaxanthin trong thịt cá tăng lên khi có mặt của α-tocopherol trong thức ăn (chế độ ăn V), phù hợp với kết quả báo cáo của Choubert đề xuất rằng, so với chỉ cho ăn bằng canthaxanthin, việc sử dụng liposome được hình thành từ lecithin và α-tocopherol có thể làm giảm lượng canthaxanthin cần thiết để đạt được cùng một kết quả.
Với chế độ ăn trực tiếp canthaxanthin (V) cần 20mg canthaxanthin và 100mg α- tocopherol/kg thức ăn thì hàm lượng canthaxanthin trong cơ thịt cá hồi chỉ tương đương liposome có chứa 1g canthaxanthin và α-tocopherol. Ta nhận thấy rõ sự khác biệt khi dùng trực tiếp canthaxanthin và dùng liposome có chứa canthaxanthin.
KẾT LUẬN
Luận án đã thực hiện được những kết quả bao gồm:
1. Nghiên cứu tối ưu hóa q trình sinh tổng hợp canthaxanthin từ vi khuẩn ưa mặn
- Đã khảo sát được các thành phần dinh dưỡng có ảnh hưởng đến sự sinh tổng hợp canthaxanthin của chủng P.carotinifaciens VTP20181 gồm:
NH4SO4 0.8 (g/l) KH2PO4 4.5 (g/l) MgSO4 1 (g/l) Biotin 0.1 (g/l) Monosodium Glutamate 6.47 (g/l) CoCl2 2 (mg/l) FeSO4 1 (g/l) Bột nấm men 30 (g/l) Sucrose 17.5 (g/l)
Sodium malate (C4H4Na2O5) 1.89 (g/l)
NaCl 17.5 (g/l)
- Tối ưu hóa được điều kiện sinh tổng hợp canthaxanthin từ vi khuẩn ưa mặn với các thông số sau:
pH 7.2
Nhiệt độ 26 (0C)
Thời gian 61,32 (h)
Tỷ lệ giống 7,97 (%)
Tốc độ lắc 290 (rpm)
Hàm lượng canthaxanthin 8.66 ± 0.17 (mg/g sinh khối khô)
Hiệu suất tạo canthaxanthin 15.88 ± 1.22 (mg Cx/lít)
- Xây dựng được quy trình sinh tổng hợp canthaxanthin từ vi khuẩn ưa mặn chủng P.carotinifaciens VTP20181 với quy mơ 100 lít/mẻ.
2. Nghiên cứu tối ưu hóa q trình chiết xuất canthaxanthin bằng phương pháp siêu âm
- Tối ưu hóa được điều kiện chiết xuất canthaxanthin bằng phương pháp siêu âm sau quá trình sinh tổng hợp với các thông số sau:
Nhiệt độ 35.0 (0C)
Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 1/9.5 (v/w)
Thời gian chiết 90 (Phút)
Công suất siêu âm 145 (W)
Hàm lượng Canthaxanthin 15.07 (mg/g cao chiết)
Hàm lượng Caroteniod 18.26 (mg/g cao chiết)
- Xây dựng được quy trình chiết xuất canthaxanthin từ sinh khối vi khuẩn ưa
mặn.
3. Nghiên cứu tổng hợp liposome có chứa canthaxanthin và bổ sung vào thức ăn cho cá hồi vân
- Tổng hợp được liposome có chứa canthaxanthin và α-tocopherol với các tính chất sau:
+ Kích thước trung bình của liposome chứa canthaxanthin và liposome chứa α- tocopherol là 97.33 ± 4.64 và 103.80 ± 6.95 (trung bình ± SD; n = 3).
+ Giá trị PDI của liposome chứa canthaxanthin và α-tocopherol thấp nhất là 0.150 ± 0.044 (trung bình ± SD; n=3).
- Xây dựng được quy trình tổng hợp liposome có chứa canthaxanthin và α- tocopherol quy mơ phịng thí nghiệm.
- Ứng dụng chế phẩm liposome trong nuôi cá hồi, kết quả thu được như sau: + Về tốc độ tăng trường, tỷ lệ sống: khơng có sự khác nhau.
+ Màu sắc và sự phân bố canthaxanthin trong cơ của cá được ni bằng khẩu phần có chứa 1g/kg liposome chứa canthaxanthin và α-tocopherol (IC = 0.5%) tương tự như ở cá được nuôi bằng khẩu phần công nghiệp có bổ sung 20mg/kg canthaxanthin.
- Kết quả nghiên cứu cho thấy tính khả thi của việc sử dụng kỹ thuật liposome trong sản xuất chất bổ sung chế độ ăn cho cá hồi vân.
KIẾN NGHỊ
1. Tiếp tục nghiên cứu tối ưu hóa q trình sinh tổng hợp và chiết xuất canthaxanthin từ vi khuẩn ưa mặn trên quy mơ cơng nghiệp (3000 lít/mẻ). 2. Tiếp tục nghiên cứu đánh giá thêm các chế độ ăn cho cá hồi vân có bổ sung
liposome có chứa canthaxanthin và α-tocopherol với các chế độ khác nhau, nhằm tối ưu hóa sản phẩm thức ăn cho cá hồi vân.
NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN
1. Đã tối ưu hóa được quy trình sinh tổng hợp canthaxanthin từ vi khuẩn ưa mặn. 2. Đã tối ưu hóa được quy trình chiết xuất canthaxanthin từ sinh khối có sử dụng
công nghệ chiết siêu âm.
3. Tổng hợp được liposome có chứa canthaxanthin và α-tocopherol
4. Đã tiến hành nghiên cứu thức ăn cho cá hồi có bổ sung liposome có chứa canthaxanthin và α-tocopherol
CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN BÀI BÁO QUỐC TẾ
1. Tran Quoc Toan, Dang Viet Anh, Pham Quoc Long, Nguyen Phi Hung, Trinh Thu Huong, Tran Thuy Ha, Do Van Thinh, Le Van Khoi, Ngo Xuan Long, Phan Tri Nhut, Pham Thi Hai Ha, Do Van Manh and Nguyen Thanh Duong. “Effects of Dietary Inclusion of Canthaxanthin and α-tocopherol Loaded Liposome on Growth and Mucsle Pigmentation of Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss)”. Hindawi Journal of Food Quality 2021
(2021), Article ID 6653086, 11 pages. (ISI – Q2).
2. Duy Le Xuan, Toan Tran Quoc, Anh Dang Viet, Hung Nguyen Phi, Huong Trinh Thi Thu, Long Pham Quoc, Dat Nguyen Manh, Le Do Thi Thuy, Pham Dung Thuy Nguyen, Nhan Nguyen Phu Thuong, Manh Do Van. “Optimization of canthaxanthin extraction from fermented biomass of Paracoccus carotinifacuens VTP20181 bacteria strain isolated in Vietnam”. Foods and raw materials. (2021). 9(1), 117-125.
BÀI BÁO TRONG NƯỚC
3. Trần Thị Mai Hương, Đỗ Văn Thịnh, Cao Thị Linh Chi, Lê Văn Khôi, Đặng Việt
Anh, Trần Quốc Toàn, Trần Thị Thủy Hà. “Ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm
canthaxanthin có nguồn gốc từ vi khuẩn ưa mặn vào thức ăn đến sinh trưởng và màu sắc thị cơ cá hồi vân (Oncorhynchus mykiss)”. Tạp chí Khoa học và Nơng nghiệp Việt
Nam số 11 năm 2020.
4. Đặng Việt Anh, Trần Quốc Toàn, Lê Xuân Duy, Nguyễn Mạnh Đạt, Đỗ Thị Thủy
Lê, Trần Thị Thúy Hà, Đỗ Văn Thịnh, Lê Văn Khôi, Phạm Quốc Long. “Process extraction and isolation of Canthaxanthin from saline bacteria biomass Paracoccus
Carotinifation VTP20181 isolated in Vietnam”. Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ biển - Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam. Tập 20 số 4 năm 2020.
5. Đặng Việt Anh, Nguyễn Minh Châu, Trần Quốc Toàn, Phạm Quốc Long, Lê Văn
Trọng, Trần Hoàng Quyên, Đỗ Thị Thủy Lê, Nguyễn Mạnh Đạt. “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thành phần môi trường đến khả năng sinh tổng hợp canthaxanthin từ vi khuẩn Paracoccus Carotinifation VTP20181”. Tạp chí Dinh dưỡng và thực phẩm.
Tập 17 - số 1 - tháng 3 - năm 2021
SÁNG CHẾ
6. Tên sáng chế: “Quy trình sản xuất sinh khối giàu canthaxanthin từ vi khuẩn ưa mặn”, số đơn: 1-2019-05322. Cục Sở hữu trí tuệ - Bộ Khoa học và Cơng nghệ. Đã chấp nhận đơn hợp lệ theo quyết định số: 108548/QĐ-SHTT ngày 02 tháng 12 năm 2019.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Peng, J., Yuan, J. P., & Wang, J. H. (2012). Effect of diets supplemented with different sources of astaxanthin on the gonad of the sea urchin Anthocidaris crassispina. Nutrients, 4(8), 922–934.
2. Nagendraprabhu, P., & Sudhandiran, G. (2011). Astaxanthin inhibits tumor invasion by decreasing extracellular matrix production and induces apoptosis in experimental rat colon carcinogenesis by modulating the expressions of ERK-2, NFkB and COX-2. Invest New Drugs
3. Pashkow, F. J., Watumull, D. G., & Campbell, C. L. (2008a). Astaxanthin: A novel potential treatment for oxidative stress and inflammation in cardiovascular disease. The American Journal of Cardiology, 101(10), S58–
S68.
4. Fassett, R. G., & Coombes, J. S. (2012). Astaxanthin in cardiovascular health and disease. Molecules. 17(2): 2030–2048.
5. Kang, J. O., Kim, S. J., & Kim, H. (2001). Effect of astaxanthin on the hepatotoxicity, lipid, peroxidation and antioxidative enzymes in the liver of CCl4-treated rats. National library of medicine.
6. Uchiyama, K., Naito, Y., Hasegawa, G., Nakamura, N., Takahashi, J., & Yoshikawa, T. (2002). Astaxanthin protects β-cells against glucose toxicity in diabetic db/db mice. Redox Report, 7(5), 290–293.
7. W. Müller, J. Vergauwen, M. Eens, J.D. Blount (2012). Environmental effects shape the maternal transfer of carotenoids and vitamin E to the yolk. Front
Zool., 9, p. 17.
8. Kazuhiro, O., Kenji, S., Satoshi, K., Tomomi, N., Nobuhisa, M., Kazunaga, Y., et al. (2003). Effects of astaxanthin on lipopolysaccharide-induced inflammation in vitro and in vivo. Investigative Ophthalmology & Visual
Science, 44(6), 2694–2701.
9. Sajilata M. G, Singhal R. S, Kamat M.Y (2008), The Carotenoid Pigment Zeaxanthin—A Review. Comp. Rev. Food Sci. Food Saf. 7, 29.
10.Saperstein S., Starr M.P., (1954) The ketonic carotenoid canthaxanthin isolated from a colour mutant of Corynebacterium michiganense. Biochem. J., 57: 273. 11. Haxo F., (1950). Carotenoids in the mushroom Cantharellus cinnabarinus.
Botan. Gaz., 112: 228-232.
12.Czygan F.C., (1968). Sekundär-Carotinoide in Grünalgen. I. Chemie, Vorkommen und Faktoren welche die Bildung dieser Polyene beeinflussen.
Acta Mikrobiol., 61: 81-102.
13.Thommen H., Wackernagel H., (1964) Zum Vorkommen von Keto- Carotinoiden in Crustacean. Naturwiss., 51: 87-88.
14.Katayama T., Miyahara T., Tanaka Y., Sameshima M., (1973). Carotenoids in the yellow-golden carp, Cyprinus carpio. Kagoshima Daigaku Suisan Gakubu
Kiyo, 22: 39-45.
15. Czeczuga B., (1973). Carotenoids and vitamin A in some fish from the coastal region of the black sea. Hydrobiol., 41: 113-125.
16.Harker M., Hirschberg J., Oren A. (1998). Paracoccus marcusii sp. nov., an orange gram-negative coccus. Int. J. Syst. Bacteriol. 48, 543-548.
17.Dobson, S. J., and P. D. Franzmann. 1996. Unification of the genera Deleya and the species Paracoccus halodenitrificans into a single genus. Bacteriol. 46 550–
558
18.Teizi Urakami, 1* Jin Tamaoka, *Ken-Ichiro Suzuki, 3 and Kazuo Komagata2. International Journal of systematic bateri~logy, Apr. 1989, p. 116-121 Copyright, International Union of Microbiological Societies. Vol. 39, No. 2.
Paracoccus alcaliphilus sp. nov., an Alkaliphilic and Facultatively Methy lo trop hic Bacterium.
19.Nei F. Saunders,1 Jorrit J. Hornberg, 1 Willem N.M. Reijnder, 1 Hans V. Westerhoff, 1 Simon De Vries,2 And ob J.M Van Spanning1 (2000). The NosX and NirX Proteins of Paracoccus denitrificans Are Functional Homologues: Their Role in Maturation of Nitrous Oxide Reductase. *Journal of
Bacteriology, 0021-9193/00/$04.0010 Sept. 2000, p. 5211–5217 Vol. 182, No. 18 Copyright © 2000, American Society for Microbiology
20. H. Stouthamer. (1991). Metabolic Regulation Including Anaerobic Metabolism in Paracoccus denitrificans. Journal of Bioenergetics and
Biomembranes volume 23, pages163–185.
21. Sarah L. Jordan · Ian R. McDonald · Anna J. Kraczkiewicz-Dowjat· Donovan P. Kelly · Frederick A. Rainey · J. Colin Murrell · Ann P. Wood. (1997). Autotrophic growth on carbon disulfide is a property of novel strains of Paracoccus denitrificans. Archives of Microbiology volume 168, pages225–236.
22.Yoko Katayama1, Akira Hiraishi1, Hiroshi Kuraishi3. First Published: (01 June 1995). Paracoccus thiocyanatus sp. nov., a new species of thiocyanate-utilizing facultative chemolithotroph, and transfer of Thiobacillus versutus to the genus Paracoccus as Paracoccus versutus comb. nov. With emendation of the genus. MICROBIOLOGY Volume 141, Issue 6.
23.Tsubokura A, Yoneda H, Mizuta H. (1999) Paracoccus carotinifaciens sp. nov., a new aerobic gram-negative astaxanthin-producing bacterium. Int J Syst
Bacteriol, 49, 277-282.
24.Seyed Mohammad Taghi, Gharibzahedi, Seyed Hadi Razavi, Seyed Mohammad Mousavi (2013). Microbial canthaxanthin: Perspectives on biochemistry and biotechnological production. Eng. Life Sci. 2013, 13, 408– 417.
25.Vreeland, R. H., C. D. Litchfield, E. L. Martin, and E. Elliot. (1980). Halomonas elongata, a new genus and species of extremely salt-tolerant bacteria. Int. J. Syst. Bacteriol. 30:485–495.
26.Quesada, E., V. Bejar, M. J. Valderrama, and A. Ramos-Cormenzana. (1987). Growth characteristics and salt requirement of Deleya halophila in a defined medium. Curr. Microbiol. 16:21–25.
27.Khodaiyan, F., Razavi, S. H., Mousavi, S. M., (2008). Optimization of canthaxanthin production by Dietzia natronolimnaea HS-1 from cheese whey using statistical experimental methods. Biochem. Eng. J. 2008, 40, 415–422. 28. Khodaiyan, F.,Razavi, S. H., Emam-Djomeh,Z., Mousavi, S.M.A. et al., (2007).
Effect of culture conditions on canthaxanthin production by Dietzia natronolimnaea HS-1. J. Microbiol. Biotechnol. 2007, 17, 195–201.
29.Nasri Nasrabadi, M. R., Razavi, S. H., (2010). High levels lycopene accumulation by Dietzia natronolimnaea HS-1using lycopene cyclase inhibitors in a fed-batch process. Food Sci. Biotechnol.2010, 19, 899–906.
30.Liu, B., Lee, Y. (2000). Secondary carotenoids formation by the green alga Chlorococcum sp.. Journal of Applied Phycology 12, 301–307 (2000).
https://doi.org/10.1023/A:1008185212724.
31.Kim, D.-Y., Vijayan, D., Praveenkumar, R., Han, J.-I., Lee, K., Park, J.-Y., Chang, W.-S., Lee, J.-S., Oh, Y.-K., (2015). Cell-wall disruption and lipid/astaxanthin extraction from microalgae: Chlorella and Haematococcus. Bioresour. Technol. 199, 300–310.
32.Chan, M.M.C., Ho, S.S.H., Lee, D.D.J., Chen, C.C.Y., Huang, C.C., Chang, J.S., (2013). Characterization, extraction and purification of lutein produced by an indigenous microalga Scenedesmus obliquus CNW-N. Biochem. Eng. J. 78,
24–31.
33.Taucher, J., Baer, S., Schwerna, P., Hofmann, D., Hümmer, M., Buchholz, R., Becker, A., (2016). Cell Disruption and Pressurized Liquid Extraction of Carotenoids from Microalgae. Thermodyn. Catal. 7, 1–7.
34.Hu, Y.-R., Wang, F., Wang, S.-K., Liu, C.-Z., Guo, C., (2013). Efficient harvesting of marine microalgae Nannochloropsis maritima using magnetic nanoparticles. Bioresour. Technol. 138, 387–390.
35.Utomo, R.P., Chang, Y.-R., Lee, D.-J., Chang, J.-S., (2013). Lutein recovery from Chlorella sp. ESP-6 with coagulants. Bioresour. Technol. 139, 176-180.
36.Lee, S.-H., Qian, Z.-J., Kim, S.-K., (2010). A novel angiotensin I converting enzyme inhibitory peptide from tuna frame protein hydrolysate and its antihypertensive effect in spontaneously hypertensive rats. Food Chem. 118,
96–102.
37. Li, Y., Fabiano-Tixier, A. S., Tomao, V., Cravotto, G., & Chemat, F. (2013). Green ultrasound-assisted extraction of carotenoids based on the bio-refinery
concept using sunflower oil as an alternative solvent. Ultrasonics
Sonochemistry, 20(1), 12–18. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2012.07.005. 38.Irna, C., Jaswir, I., Othman, R., & Jimat, D. N. (2018). Comparison between
highpressure processing and chemical extraction: Astaxanthin yield from six species of shrimp carapace. Journal of Dietary Supplements, 15(6), 805–813.
https://doi.org/ 10.1080/19390211.2017.1387885.
39.Hiranvarachat, B., & Devahastin, S. (2014). Enhancement of microwave- assisted extraction via intermittent radiation: Extraction of carotenoids from
carrot peels. Journal of Food Engineering, 126, 17–26.
https://doi.org/10.1016/j. jfoodeng.2013.10.024.
40. Sahena, F., Zaidul, I. S. M., Jinap, S., Karim, A. A., Abbas, K. A., Norulaini, N. A. N., et al. (2009). Application of supercritical CO2 in lipid extraction - a
review. Journal of Food Engineering, 95(2), 240–253.
https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2009.06.026
41.Deenu, A., Naruenartwongsakul, S., Kim, S.M., (2013). Optimization and economic evaluation of ultrasound extraction of lutein from Chlorella vulgaris.
Biotechnol. Bioprocess Eng. 18, 1151–1162.
42.Kadam, S.U., Tiwari, B.K., O’Donnell, C.P., (2013). Application of novel extraction technologies for bioactives from marine algae. J. Agric. Food Chem.
61, 4667–4675.
43.Halim, R., Danquah, M.K., Webley, P. a., (2012a). Extraction of oil from microalgae for biodiesel production: A review. Biotechnol. Adv. 30, 709–732.
44.Park, J.-Y., Park, M.S., Lee, Y.-C., Yang, J.-W., (2015). Advances in direct transesterification of algal oils from wet biomass. Bioresour. Technol. 184, 267–
275.
45.J. Mason, T., Chemat, F., & Vinatoru, M. (2011). The extraction of natural products using ultrasound or microwaves. Current Organic Chemistry, 15(2),
237–247. https://doi. org/10.2174/138527211793979871.
46. Pico, Y. (2013). Ultrasound-assisted extraction for food and environmental samples. TrAC - Trends in Analytical Chemistry, 43, 84–99.
https://doi.org/10.1016/j. trac.2012.12.005 .
47.T.J. Mason, J.P. Lorimer (Eds.). (2002). Applied Sonochemistry: Uses of Power Ultrasound in Chemistry and Processing. Wiley-VCH Verlag, Germany (2002),
pp. 25-74.
48.M. Toma, M. Vinatoru, L. Paniwnyk, T.J. Mason. (2001). Investigation of the effects of ultrasound on vegetal tissues during solvent extraction. Ultrason.
Sonochem., 8 (2001), pp. 137-142
49.C.J. Martin, A.N.R. Law. (1983). Design of thermistor probes for measurement of ultrasound intensity distributions. Ultrasonics, 21 (1983), pp. 85-90.
50.X. Wei, M. Chen, J. Xiao, Y. Liu, L. Yu, H. Zhang, Y. Wang. (2010). Composition and bioactivity of tea flower polysaccharides obtained by different methods. Carbohydr. Polym., 79 (2010), pp. 418-422.
51.H.M. Santos, C. Lodeiro, J.-L. Capelo-Martínez. (2009). The power of ultrasound. J.- Capelo-Martínez (Ed.), Ultrasound in Chemistry: Analytical Applications, Wiley-VCH Verlag, Germany (2009), pp. 1-16
52.H. Li, L. Pordesimo, J. Weiss. (2004). High intensity ultrasound-assisted extraction of oil from soybeans. Food Res. Int., 37 (2004), pp. 731-738.
53.W. Wang, X. Ma, Y. Xu, Y. Cao, Z. Jiang, T. Ding, X. Ye, D. Liu. (2015). Ultrasound-assisted heating extraction of pectin from grapefruit peel: optimization and comparison with the conventional method. Food
Chem., 178 (2015), pp. 106-114.
54.J.P. Lorimer, T.J. Mason’ (1987). Sonochemistry. Part 1-The physical aspects.
Chem. Soc. Rev., 16 (1987), pp. 239-274.
55.Y. Sun, D. Liu, J. Chen, X. Ye, D. Yu. (2011). Effects of different factors of ultrasound treatment on the extraction yield of the all-trans-β-carotene from citrus peels. Ultrason. Sonochem., 18 (2011), pp. 243-249
56.M.D. Esclapez, V. Sáez, D. Milán-đez, I. Tudela, O. Louisnard, J. González- García. (2010). Sonoelectrochemical treatment of water polluted with trichloroacetic acid: from sonovoltammetry to pre-pilot plant scale. Ultrason.
Sonochem., 17 (2010), pp. 1010-1020
57.G. Cravotto, L. Boffa, S. Mantegna, P. Perego, M. Avogadro, P. Cintas. (2008). Improved extraction of vegetable oils under high-intensity ultrasound and/or microwaves. Ultrason. Sonochem., 15 (2008), pp. 898-902
58.D.J. Flannigan, K.S. Suslick. (2010). Inertially confined plasma in an imploding bubble. Nat. Phys., 6 (2010), pp. 598-601