Tiềm năng của vi tảo ứng dụng trong ngành mỹ phẩm, dược phẩm và nhiên liệu sinh học

NTTU – Trường ĐH Nguyễn Tất Thành đã thực hiện nhiều nghiên cứu trên nhiều loài vi tảo phục vụ mục đích nghiên cứu, xây dựng quy trình nuôi hiệu quả để đưa vào ứng dụng trong các lĩnh vực mỹ phẩm, dược phẩm và nhiên liệu sinh học

Vi tảo đơn bào là nguồn sản xuất các chất có hoạt tính sinh học triển vọng với nhiều loài khác nhau: Botryococcus, Chlorella, Dunaliella, Nostoc, Phaeodactylum, Spirulina, Haematococcus và Chaetoceros. Nhóm hợp chất có hoạt tính sinh học chính và được biết đến nhiều từ vi tảo là carotenoid, phenolic, acid béo thiết yếu và vitamin. Carotenoid là chất có hoạt tính chống oxy hóa, đóng một vai trò quan trọng trong việc dập tắt các gốc tự do (ROS) tạo ra trong quá trình quang hợp, đặc biệt là oxy singlet. Ngoài ra, các hợp chất phenolic cũng là chất chống oxy hóa quan trọng ở vi tảo. Hàm lượng các hợp chất phenolic trong sinh khối tảo tăng khi tiếp xúc với các điều kiện ức chế khác nhau (như ánh sáng, nhiệt độ, độ muối, cạn kiệt dinh dưỡng,..) cho thấy chúng thực sự đóng một vai trò quan trọng trong đáp ứng với các ức chế này.

Vi tảo có thể sản xuất một lượng lớn các chất chống oxy hóa và các sắc tố (carotenoid gồm fucoxanthin, lutein, β-carotene, astaxanthin và phycobilliprotein), LC-PUFA, protein (các acid amin thiết yếu như methionine, threonine và tryptophan), hợp chất phenolic, hợp chất sulfate và vitamin với ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, nông nghiệp và các ngành công nghiệp dược phẩm. Một số vi tảo tiêu biểu như:

Dunaliella là một trong những loài tảo lục chịu mặn có thể sản xuất và tích lũy ba sản phẩm có giá trị cao về thương mại là glycerol, β-carotene và acid béo. D. salina được nuôi cấy trong điều kiện ức chế khác nhau tăng sản xuất carotene và dịch trích chứa carotene này có hoạt tính chống oxy hóa, kháng khuẩn và chống ung thư cao.

Tế bào Dunaliella salina ở trạng thái tăng trưởng (trái) và trạng thái ức chế tích lũy carotenoid (phải)

Haematococcus pluvialis là một dòng vi tảo lục nước ngọt có đời sống rất độc đáo, chu kì sống được chia làm hai giai đoạn gồm tăng trưởng sinh dưỡng và giai đoạn tích lũy carotenoid, đặc biệt là astaxantin (dạng bào nang). Sự tích tụ astaxanthin bên trong tế bào H. pluvialis vượt xa bất kỳ loài vi tảo nào khác đã biết (lên đến 4% sinh khối khô) và do đó nó là loài được ưa thích nhất để sản xuất astaxanthin tự nhiên quy mô lớn. astaxanthin có hoạt tính chống oxy hóa gốc tự do mạnh hơn gấp nhiều lần so với vitamin E và β-carotene. Các đặc tính chống oxy hóa của astaxanthin được cho là có vai trò quan trọng trong một số đặc tính khác như bảo vệ chống lại quá trình oxy hóa quang tia UV, viêm, ung thư, nhiễm khuẩn Helicobacter pylori, lão hóa và các bệnh liên quan đến tuổi tác hoặc thúc đẩy phản ứng miễn dịch, chức năng gan và sức khỏe tim, mắt, khớp và tuyến tiền liệt.

Tế bào Haematococcus pluvialis ở trạng thái tăng trưởng (trái) và trạng thái ức chế tích lũy astaxanthin (phải)

Spirulina là một trong những loài tảo được nghiên cứu nhiều nhất và cũng đem lại rất nhiều lợi ích cho con người trong ngành thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Các loài Spirulina có hàm lượng cao các chất dinh dưỡng tự nhiên, có vai trò điều hòa chức năng sinh học và miễn dịch. Spirulina là loại vi tảo được tiêu thụ nhiều nhất do hàm lượng protein cao và các lợi ích dinh dưỡng bổ sung, bao gồm chống tăng huyết áp, bảo vệ thận, chống tăng lipid máu và chống tăng đường huyết. Nhiều Spirulina ảnh hưởng lên hệ thống miễn dịch thông qua tăng hoạt tính của đại thực bào, kích thích tạo ra kháng thể, cytokine, tăng tích lũy tế bào NK (Natural Killer Cell) trong các mô, tăng sự hoạt động và di chuyển của tế bào T và B. Spirulina là một nguồn giàu protein, chứa hàm lượng cao acid hypocholesterolemic γ-linoleic (GLA), vitamin B và các phycobiliprotein tự do.

Vi tảo Spirulina được nuôi cấy tại phòng thí nghiệm

Picochlorum sp. là vi tảo có hàm lượng lipid tổng cao giàu acid béo thiết yếu, omega-3 và omega-6 được xem như một nguyên liệu đầy hứa hẹn cho dinh dưỡng của con người, nuôi trồng thủy sản và sản xuất nhiên liệu sinh học.

Vi tảo Picochlorum sp. được nuôi cấy tại phòng thí nghiệm

Tại bộ môn Hóa sinh – Độc chất, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành hiện tại đã thực hiện nhiều nghiên cứu trên nhiều loài vi tảo với mục đích nghiên cứu và xây dựng qui trình nuôi hiệu quả để thu nhận sinh khối chứa hàm lượng cao các chất có hoạt tính sinh học ứng dụng trong nhiều ngành mỹ phẩm, dược phẩm và nhiên liệu sinh học.

Bài: TS. Võ Hồng Trung

(Bộ môn Hóa sinh – Độc chất)