Nghiên cứu tinh chế thành công hoạt chất lutein từ vi tảo
Gần đây, TS. Trần Đăng Thuần và nhóm nghiên cứu Viện Hoá học đã tinh chế, nghiên cứu cấu trúc và thử hoạt tính ức chế tế bào ung thư (KB, HepG2, SK-LU-1, MCF-7) đối với lutein tinh chế từ vi tảo Chlorella trong một nghiên cứu của nhóm “Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện môi trường, dinh dưỡng, và thiết bị phản ứng đến năng suất sinh khối và hoạt tính sinh học của vi tảo Chlorella sorokiniana” (Mã số: KHCBBI:01/19-21). Đề tài được Hội đồng nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam xếp loại A.
Vi tảo đóng góp đến 40% năng suất toàn cầu. Chúng là mắt xích cơ bản trong chuỗi thức ăn môi trường nước, và sinh sống trong đa dạng các hệ sinh thái từ ôn đới đến môi trường cực đoan. Lợi thế vi tảo biển trong khai thác dược phẩm là tính đa dạng trong trao đổi chất của vi tảo, bởi chúng có thể cùng sản xuất nhiều hợp chất có ứng dụng cho cùng một số ngành công nghiệp như thực phẩm, năng lượng, sức khỏe, môi trường và vật liệu.
Chlorella sorokiniana là vi tảo nước ngọt được phân lập lần đầu tiên vào năm 1953 bởi Sorokin và Myers, với tên định danh cũ là C. pyrenoidosa. Vi tảo này có khả năng sinh trưởng tạp dưỡng trên nhiều loại dinh dưỡng carbon và nitrogen. Mặc dù những nghiên cứu về C. sorokiniana trong môi trường có độ muối cao để tăng năng suất lipids được công bố nhiều, nhưng những nghiên cứu về hoạt tính sinh học và sản xuất các hoạt chất có giá trị từ C. sorokiniana như lutein là rất ít. Đó là một trong những mục tiêu nghiên cứu của đề tài này.
Hình thái của tế bào vi tảo C. sorokiniana TH01 trong các mẫu nghiên cứu quan sát dưới kính hiển vi quang học với độ phóng đại 100-2000 X.
Nhóm nghiên cứu đã khảo sát ảnh hưởng của điều kiện môi trường (cường độ ánh sáng, nhiệt độ) và dinh dưỡng (NaCl, nitrate) đến năng suất sinh khối đối với sinh trưởng quang dưỡng của C. sorokiniana TH01. Kết quả cho thấy cường độ ánh sáng 200 µmol/m2/s, nhiệt độ 30oC, sục khí 0,1 vvm, nồng độ CO2 5%, nồng độ NaCl 5 g/L, nồng độ NaNO3 3 g/L, và đạt sinh khối khô cực đại trên 3,64 – 4,30 g/L.
Nhóm đã tiến hành khảo sát sinh trưởng và năng suất sinh khối của C. sorokiniana TH01 dưới điều kiện tạp dưỡng và dị dưỡng dùng nguồn cacbon là glucose và acetate. Đối với chế độ dị dưỡng dùng glucose làm nguồn cacbon, nồng độ glucose là 30 g/L, đạt sinh khối trên 25 g/L. Trong khi đó, chế độ tap dưỡng dùng nồng độ glucose 10 g/L và natri acetate 8 g/L, cường độ ánh sáng 150 µmol/m2/s, sục khí 0,1 vvm (2% CO2), sinh khối khô đạt được tương ứng là 7,39 và 3,71 g/L.
Nhóm đã chiết và tinh chế lutein từ sinh khối C. sorokiniana TH01 đạ 98,07% độ tinh khiết. Lutein tinh sạch đều thể hiện hoạt tính đối với 4 dòng tế bào ung thư KB, HepG2, MCF-7 và SK-LU-1 với giá trị IC50 trong khoảng 58,07 – 81,69 µg/mL, trong đó mạnh nhất là dòng tế bào KB với IC50 là 58,07 ± 2,39 µg/mL.
Lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã thành công xây dựng 02 quy trình: quy trình về công nghệ nhân nuôi quang dưỡng, tạp dưỡng và dị dưỡng sinh khối vi tảo C. sorokiniana TH01 trong các hệ thống quang sinh dạng cột, panel phẳng và mương mở và quy trình chiết và quy trình tinh sạch lutein từ sinh khối vi tảo C. sorokiniana TH01 đạt độ tinh khiết trên 98%.
Mô hình nuôi C. sorokiniana TH01 trong bình thủy tinh (A), bể nhựa 100 L (B), thiết bị quang sinh dạng ống (C), panel phẳng (D) và mương mở (E)
Với những kết quả đã đạt được, nhóm nghiên cứu mong muốn tiếp tục được đầu tư nghiên cứu phát triển hệ thống thiết bị quy mô pilot nuôi tạp dưỡng (quang sinh dạng ống, panel phẳng và mương mở) với chức năng điều khiển và kiểm soát môi trường tốt hơn nhằm tăng năng suất sinh khối của vi tảo C. sorokiniana TH01. Đồng thời, phát triển công nghệ nuôi dị dưỡng và tạp dưỡng vi tảo C. sorokiniana TH01 lên quy mô pilot và quy mô công nghiệp để thu lượng lớn sinh khối phục vụ chiết và tinh sạch hoạt chất lutein.
Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục phát triển và hoàn thiện công nghệ chiết và tinh chế lutein từ sinh khối vi tảo C. sorokiniana TH01 lên quy mô pilot và công nghiệp để thu lượng lớn lutein tinh khiết ứng dụng trong các ngành công nghiệp dược, mỹ phẩm, thực phẩm chức năng trong tương lại.
https://vast.gov.vn/
