Thúc đẩy tảo H. pluvialis tăng sản xuất astaxanthin và lipid

Axit gamma-aminobutyric thúc đẩy khả năng sản xuất astaxanthin, lipid ở tảo H. pluvialis trong điều kiện không thuận lợi.

astaxanthin
Tế bào tảo Haematococcus pluvialis chứa đầy astaxanthin.

Astaxanthin là chất chống oxy hóa tự nhiên mạnh có tiềm năng và giá trị thị trường cao trong nền kinh tế toàn cầu. Astaxanthin được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, nuôi trồng thủy sản, mỹ phẩm và các lĩnh vực khác, đặc biệt bao gồm chăm sóc y tế và dược phẩm, vì đặc tính chống lão hóa và chống ung thư liên quan đến phòng chống các bệnh tim mạch và tiểu đường. Tảo Haematococcus pluvialis là nguồn astaxanthin tự nhiên phong phú nhất và hiện đang được nuôi với số lượng lớn để sản xuất astaxanthin. Tuy nhiên, hiệu quả sản xuất thấp đã là một trở ngại lớn hạn chế khả năng trong cải thiện việc sản xuất astaxanthin bao gồm thiếu hụt chất dinh dư ỡng, nhiệt độ cao, ánh sáng mạnh và độ mặn cao. 

Axit γ-aminobutyric (GABA) là một axit amin được chuyển hóa trong chu trình axit tricarboxylic và nhanh chóng tích tụ trong động vật, vi khuẩn, vi tảo và thực vật để phản ứng với các căng thẳng khác nhau đến từ môi trường . Axit γ-aminobutyric có thể được sản xuất bằng cách tổng hợp chất hóa học giá thành thấp và dễ tiếp cận. Ngoài vai trò là một chất chuyển hóa, axit γ -aminobutyric là một phân tử tín hiệu tham gia vào quá trình điều chỉnh sự sinh trưởng và phát triển của thực vật. Điều thú vị là axit γ -aminobutyric có thể tăng cường sức đề kháng của thực vật đối với stress, loại bỏ các gốc tự do và điều chỉnh hoạt động chống oxy hóa. 

Phản ứng oxy (ROS) có mặt ở khắp nơi trong tất cả các sinh vật hiếu khí và đóng vai trò kép là các phân tử tín hiệu làm trung gian cho phản ứng stress và là chất oxy hóa mạnh có thể gây ra tổn thương oxy hóa tham gia vào quá trình hình thành và tổng hợp astaxanthin ở H. pluvialis. Ngược lại, bằng cách loại bỏ ROS, astaxanthin có thể hoạt động như một chất bảo vệ chống lại tổn thương do stress oxy hóa. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là điều tra (i) ảnh hưởng của axit γ -aminobutyric lên sự tăng trưởng tế bào, sản xuất astaxanthin và tổng hợp lipid trong H. pluvialis dưới điều kiện cường độ ánh sáng và độ mặn cao; (ii) các phản ứng sinh tổng hợp carotenoid và lipid và (iii) sự trao đổi giữa axit γ -aminobutyric và phản ứng oxy trong quá trình cảm ứng tổng hợp astaxanthin và lipid ở H. pluvialis. Nghiên cứu đề xuất một cách tiếp cận mới để cải thiện việc sản xuất astaxanthin ở H. pluvialis và xác định cơ chế cơ bản của quy định tác dụng của axit γ -aminobutyric đối với sự phát triển tế bào, sản xuất astaxanthin, tổng hợp lipid và phản ứng chống chịu stress.

Tế bào tảo (H. pluvialis) được nuôi cấy 14 - 15 ngày với nồng độ sinh khối ban đầu là 0,35 g/L. Để điều tra tác động của axit γ -aminobutyric đối với sự phát triển của tế bào và sản xuất astaxanthin ở H. pluvialis, axit γ -aminobutyric đã được thêm vào môi trường nuôi tảo ở bốn nồng độ (0, 0,1, 0,25 và 0,5 mM) trong điều kiện ánh sáng cao và độ mặn (2 g/ L NaCl). Dung dịch nuôi cấy tảo được ly tâm để cô lập thu sinh khối, astaxanthin và tiến hành đánh giá các chỉ tiêu cần thiết.

Kết quả phân tích cho thấy sinh khối đạt mức cao nhất (1,65 g/L) được phát hiện khi bổ sung 0,25 mM axit γ -aminobutyric, cao hơn lần lượt 1,99 lần so với nhóm đối chứng (0,83 g/ L). Đặc biệt, H. pluvialis được xử lý với 0,25 mM axit γ -aminobutyric cho thấy hàm lượng astaxanthin cao nhất (30,44 mg/g), cao hơn so với đối chứng (14,30 mg/g). Tuy rằng căng thẳng do muối có thể kích thích sản sinh astaxanthin và tích tụ lipid ở vi tảo nhưng song song đó là stress do các phản ứng oxy (ROS) gây ra, mức ROS quá cao có thể gây ra tổn thương tế bào. Những kết quả này đã chứng minh rằng axit γ -aminobutyric đã cải thiện khả năng quang hợp và tăng khả năng chống chịu stress, do đó có thể thức đẩy hiệu quả của quá trình quang hợp bằng cách điều chỉnh quá trình vận chuyển điện tích và điều hòa sự oxy hóa gây ra bởi độ mặn để tăng cường sự phát triển của tảo làm tăng đáng kể hàm lượng astaxanthin và năng suất astaxanthin.

Nhìn chung, phân tích cấu trúc hóa học và di truyền chứng minh rằng axit γ -aminobutyric đóng vai trò quan trọng trong việc có thể đồng thời cải thiện tăng trưởng tạo điều kiện tăng sinh khối, nồng độ astaxanthin, sinh tổng hợp lipid trong H. pluvialis trong điều kiện chịu mặn bằng cách điều chỉnh mức độ biểu hiện của các gen liên quan, quá trình trung gian, hệ thống các phản ứng oxy và chống oxy hóa. 

Nghiên cứu này cung cấp một chiến lược kết hợp để thúc đẩy sự đồng sản xuất của astaxanthin và lipid, làm sáng tỏ cơ chế điều tiết thông qua axit γ -aminobutyric ảnh hưởng đến sự phát triển tế bào, sản xuất astaxanthin và sinh tổng hợp lipid ở H. pluvialis dưới điều kiện nuôi không thuận lợi cung cấp những ý tưởng mới để nâng cao sản xuất và có ý nghĩa thiết thực đối với việc thương mại hóa astaxanthin.

Báo cáo gốc: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.124418.

Đăng ngày 08/02/2021
Uyên Đào
Kinh tế

Hợp tác gia công xuất khẩu thủy sản thế mạnh xuất khẩu thủy sản của Việt Nam

Việt Nam có thế mạnh về chế biến thuỷ hải sản, do đó các doanh nghiệp thuỷ sản Nhật Bản mong muốn tăng cường hợp tác, đặt hàng gia công sản phẩm xuất khẩu đi các thị trường khác.

Tôm thẻ
• 12:50 21/03/2024

Hội nghị thượng đỉnh đổi mới thực phẩm xanh trở lại London

Hội nghị Thượng đỉnh Đổi mới Thực phẩm Xanh (Blue Food Innovation Summit) quy tụ ngành nuôi trồng thủy sản để khám phá những cơ hội và thách thức trong việc mở rộng quy mô sản xuất thực phẩm xanh đồng thời bảo vệ và khôi phục hệ sinh thái đại dương.

Hải sản
• 10:32 13/03/2024

Bệnh Tilv và vấn đề Brazil không nhập khẩu cá rô phi Việt Nam

Theo thông báo của Cục Chất lượng, Chế biến và Phát triển thị trường- NAFIQPM (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) kể từ ngày 14/2 Brazil tạm dừng nhập khẩu cá rô phi Việt Nam cho đến khi có kết luận rà soát bệnh do virus TiLV gây bệnh trên cá rô phi, vì đất nước này lo ngại việc nhập khuẩn làm lây lan dịch bệnh.

Cá rô phi
• 11:05 01/03/2024

Bình Định thực hiện nhiều mô hình nuôi trồng thủy sản đạt hiệu quả

Trong năm 2023 Trung tâm Khuyến nông tập trung triển khai các mô hình nuôi trồng thủy sản theo hướng đa dạng hóa các đối tượng nuôi, ứng dụng công nghệ cao vào sản xuất để nâng cao giá trị sản phẩm, gắn với liên kết tiêu thụ theo chuỗi giá trị đã góp phần hạn chế rủi ro bệnh dịch, cải thiện môi trường sinh thái vùng nuôi, tạo ra các sản phẩm an toàn sinh học, nâng cao giá trị kinh tế, đem lại thu nhập ổn định và bền vững cho người nuôi.

Các mô hình nuôi trồng thủy sản
• 09:59 29/02/2024

Bạc Liêu: Tiến độ xây dựng Khu nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao phát triển tôm

Tép Bạc đã phản ánh, năm 2023, tỉnh Bạc Liêu đứng đầu cả nước về sản lượng tôm nước lợ và kim ngạch xuất khẩu nhờ phát triển nuôi siêu thâm canh ứng dụng công nghệ cao. Bạn đọc muốn biết thêm tiến độ đầu tư xây dựng Khu nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao phát triển tôm nổi tiếng ở Bạc Liêu nên xin cung cấp thêm thông tin.

Khu nuôi tôm công nghệ cao
• 22:12 28/03/2024

Tập huấn ứng dụng công nghệ trong bảo quản cá ngừ đại dương

Chiều ngày 27.3, Hiệp hội Thủy sản Bình Định phối hợp với Liên hiệp các hội KHKT Bình Định và Chi cục Thủy sản ( Sở NN&PTNT) tổ chức tập huấn quy trình công nghệ khí nitơ nano trong bảo quản cá ngừ đại dương cho 50 ngư dân làm nghề câu cá ngừ trên địa bàn phường Tam Quan Bắc, TX Hoài Nhơn.

Cá ngừ
• 22:12 28/03/2024

Như thế nào để tôm được vận chuyển đúng cách?

Tôm cũng giống như các hàng hóa khác, phân loại theo nhu cầu của khách hàng mà được vận chuyển đến các nơi khác nhau, với hai giai đoạn cơ bản như tôm giống được vận chuyển từ các trại giống đến ao nuôi và tôm thương phẩm được vận chuyển đến các chợ đầu mối, nhà máy chế biến. Vậy cách nào để có thể vận chuyển chúng một cách an toàn, tiết kiệm mà vẫn hiệu quả nhất? Hãy cùng tìm hiểu dưới đây nhé!

Tôm đông lạnh
• 22:12 28/03/2024

Biện pháp hạ phèn hiệu quả nhanh chóng

Chắc chắn rằng việc ao nuôi bị nhiễm phèn không còn là điều quá xa lạ đối với những người nuôi trồng thủy sản. Phèn xuất hiện trong ao nuôi tôm sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất và sản lượng của vụ nuôi.

Ao nuôi tôm bị nhiễm phèn
• 22:12 28/03/2024

Tôm đang trong ao bị thối đuôi: Nguyên nhân và cách điều trị

Tôm bị thối đuôi là một trong những bệnh nguy hiểm thường gặp ở tôm, đặc biệt là tôm sú và tôm thẻ chân trắng. Bệnh có thể gây ra tỷ lệ tử vong cao, ảnh hưởng đến năng suất và lợi nhuận của người nuôi.

Tôm thẻ thương phẩm
• 22:12 28/03/2024