Astaxanthin được tạo ra bởi vi khuẩn quang hợp

Astaxanthin tổng hợp thường được thêm vào thức ăn nuôi trồng thủy sản cho các loài này để tăng cường màu sắc cho thịt và tăng sức hấp dẫn đối với người tiêu dùng.

Carotenoid là một nhóm sắc tố tự nhiên quan trọng về mặt y học và công nghệ sinh học được sản xuất bởi nhiều loại vi sinh vật và thực vật. Các sắc tố này có cấu trúc đa dạng và thực hiện nhiều chức năng sinh học khác nhau, chẳng hạn như tạo màu đặc trưng cho loài, bảo vệ khỏi ánh sáng và thu thập ánh. Chúng cũng đóng vai trò là tiền chất phân tử cho nhiều loại hormone. Carotenoid đã được sử dụng trong thương mại như chất tạo màu thực phẩm, chất bổ sung thức ăn chăn nuôi và gần đây hơn là thuốc trung tính cho mục đích mỹ phẩm và dược phẩm.

Astaxanthin là một carotenoid có quan hệ mật thiết với các carotenoid nổi tiếng khác, chẳng hạn như b-carotene, zeaxanthin, lutein và các carotenoid chính có trong động vật thủy sinh. Nó có hoạt tính chống oxy hóa cao, và các đặc tính của nó được cho là góp phần bảo vệ chống lại quá trình oxy hóa quang học dưới tia UV, viêm nhiễm, ung thư, lão hóa và các bệnh liên quan đến tuổi tác. 

Ngoài ra, astaxanthin có trong các mô động vật biển như cá tráp đỏ, cá hồi và tôm hùm. Hay các sinh vật sau đây đã được báo cáo là sản xuất astaxanthin: nấm men Phaffia rhodozyma, tảo lục Haematococcus pluvialis, vi khuẩn Gram dương Brevibacterium và vi khuẩn Gram âm Agrobacterium aurantiacum. Các chi vi khuẩn quang hợp Rhodobacter, Rhodovulum và Roseobacter chứa carotenoid của chuỗi spheroidene dưới dạng sắc tố quang hợp.

Một nghiên cứu cho thấy astaxanthin sản xuất trong vi khuẩn quang hợp Rhodovulum sulfidophilum, có đủ các nhóm tiền chất và khả năng lưu trữ để sản xuất carotenoid dị loài. Đột biến hóa học đã được thực hiện bằng cách sử dụng etylmethane sulfonat để tạo ra các đột biến có con đường tổng hợp carotenoid đã được sửa đổi ở phytoene. Các đột biến màu xanh lá cây và màu xám ổn định đã được chọn.

Việc sử dụng astaxanthin trong nuôi trồng thủy sản có thể tăng cường khả năng miễn dịch của động vật thủy sản

Các đột biến màu xanh lá cây chứa neurosporene hoặc chloroxanthin là carotenoid chính của chúng (490%), trong khi các đột biến màu xám tích lũy phytoene. Trước đây, quá trình sản xuất b-carotene trong Rhodovulum sulfidophilum bằng cách nhân bản gen crtI (Phytoene dehydrogenase) và crtY (Lycopene cyclase) của Erythrobacter longus. Như vậy, một số biến đổi di truyền có thể được sử dụng để tăng sản xuất carotenoid trong vi khuẩn quang hợp Rhodovulum sulfidophilum. Ngoài ra, phát hiện này chứng minh rằng sự kết hợp giữa kỹ thuật di truyền và chuyển hóa có thể được sử dụng để phát triển các cách thay thế để tổng hợp các sản phẩm công nghệ sinh học hữu ích. 

Astaxanthin đóng vai trò quan trọng trong việc chống oxy hóa, chống viêm, tăng cường miễn dịch và thúc đẩy tăng. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng astaxanthin trong chế độ ăn uống có thể làm giảm căng thẳng oxy hóa và cũng có thể cải thiện phản ứng miễn dịch, khả năng kháng bệnh và hiệu suất tăng trưởng của các loài cá và giáp xác khác nhau. Do đó, việc sử dụng astaxanthin trong nuôi trồng thủy sản có thể tăng cường khả năng miễn dịch của động vật thủy sản, giảm tỷ lệ tử vong và ngăn ngừa lạm dụng kháng sinh. 

Vi khuẩn quang hợp màu tím 

Vai trò của astaxanthin đang nổi lên nhờ những lợi thế to lớn của nó trong các khía cạnh của ngành nuôi trồng thủy sản đối với việc nuôi cá và giáp xác. Tất cả dữ liệu có sẵn, tức là việc sử dụng astaxanthin làm chất bổ sung thức ăn cho các loài thủy sản nuôi, đều ủng hộ kết luận rằng astaxanthin không chống chỉ định đối với dinh dưỡng của động vật thủy sản. Dữ liệu được báo cáo đã dành riêng cho việc sàng lọc astaxanthin trong sắc tố và tăng trưởng, tăng cường khả năng miễn dịch, phản ứng viêm và khả năng kháng bệnh của cá và giáp xác có giá trị kinh tế. Bên cạnh đó, astaxanthin có thể là ứng cử viên đầy hứa hẹn cho việc ngăn ngừa một số bệnh liên quan đến stress oxy hóa ở động vật thủy sản.

Người ta hy vọng rằng với astaxanthin, những lợi ích đã đề cập ở trên của astaxanthin sẽ là một sản phẩm sinh học đầy hứa hẹn và an toàn cho sự phát triển bền vững của nuôi trồng thủy sản trong tương lai. Tuy nhiên, việc sản xuất astaxanthin cho thức ăn nuôi trồng thủy sản ước tính trong phạm vi tấn phải đối mặt với một số thách thức bao gồm việc áp dụng các tiêu chuẩn được đánh giá cao về các vấn đề chất lượng và an toàn cũng như chi phí sản xuất.