Astaxanthin là gì? Ứng dụng Astaxanthin trong nuôi tôm

Astaxanthin là một sắc tố carotenoid thường được tìm thấy ở các loại sinh vật biển, nó làm cho các sinh vật có màu hơi đỏ hoặc ánh hồng. Để biết rõ hơn về tác dụng, cách dùng và tác dụng phụ của hoạt chất này, hãy theo dõi bài viết dưới đây.

1. Astaxanthin là gì?

Astaxanthin (công thức hóa học: C₄₀H₅₂O₄) là một sắc tố carotenoid xuất hiện trong cá hồi, vi tảo, nấm men và tôm, cùng các sinh vật biển khác. Chất này thường được tìm thấy nhiều nhất ở cá hồi Thái Bình Dương và khiến cá có màu hơi hồng. Chất chống oxy hóa astaxanthin mang đến nhiều lợi ích cho sức khỏe.

Cấu trúc phân tử của Astaxanthin (Nguồn: Wikipedia)

Astaxanthin là một keto-caroten trong một nhóm các hợp chất hóa học được gọi là terpen. Hoạt chất này là sản phẩm chuyển hóa của zeaxanthin và canthaxanthin, chứa cả hai nhóm chức hydroxyl và ketone. Nó là một sắc tố hòa tan trong lipid có đặc tính tạo màu đỏ, là kết quả của chuỗi mở rộng các liên kết đôi liên hợp (xen kẽ đôi và đơn) ở trung tâm của hợp chất.

Astaxanthin được sản xuất tự nhiên trong vi tảo nước ngọt Haematococcus pluvialis và nấm men Xanthophyllomyces dendrorhous (còn được gọi là Phaffia rhodozyma). Khi tảo bị căng thẳng do thiếu chất dinh dưỡng, tăng độ mặn hoặc ánh nắng mặt trời quá mức, chúng sẽ tạo ra astaxanthin.

Động vật ăn tảo, chẳng hạn như cá hồi, cá hồi đỏ, cá tráp biển đỏ, hồng hạc và động vật giáp xác (tôm thẻ, tôm sú, nhuyễn thể, cua, tôm hùm và tôm càng), sau đó phản ánh sắc tố astaxanthin màu đỏ cam. Astaxanthin được sử dụng như một chất bổ sung chế độ ăn uống cho người, động vật và nuôi trồng thủy sản.

Astaxanthin và công thức hóa học của nó

Astaxanthin từ tảo, các nguồn tổng hợp và vi khuẩn thường được công nhận là an toàn ở Hoa Kỳ. Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ đã phê duyệt astaxanthin là chất tạo màu thực phẩm (hoặc phụ gia tạo màu) cho các mục đích sử dụng cụ thể trong thực phẩm động vật và cá.

Ủy ban Châu Âu coi nó như một loại thuốc nhuộm thực phẩm với số E-E161j. Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu đã thiết lập Lượng tiêu thụ hàng ngày có thể chấp nhận đượclà 0,2 mg mỗi kg trọng lượng cơ thể, tính đến năm 2019.

Astaxanthin được coi là chất màu chính trong vỏ và các cơ quan bên trong các loài giáp xác, chiếm 86 – 98% tổng lượng Carotenoid và được chứng minh là có vai trò trong việc tạo màu sắc hấp dẫn của tôm khi chế biến. Các thử nghiệm cho thấy khi bổ sung vào thức ăn cho tôm cùng hàm lượng 100 ppm gồm Astaxanthin, Canthaxanthin và hỗn hợp Astaxanthin-Canthaxanthin.

Kết quả là chế độ ăn bổ sung Astaxanthin cho phép tích lũy Carotenoid trong vỏ cao hơn 128% so với Canthaxanthin và cao hơn hỗn hợp Astaxanthin-Canthaxanthin là 135%.

2. Nguồn Astaxanthin tự nhiên và quá trình sinh tổng hợp Astaxanthin tự nhiên

Hoạt chất này có mặt trong hầu hết các sinh vật thủy sinh có màu đỏ. Hàm lượng này thay đổi từ loài này sang loài khác, nhưng cũng từ cá thể này sang cá thể khác vì nó phụ thuộc nhiều vào chế độ ăn uống và điều kiện sống. Astaxanthin và các asta-carotenoid có liên quan về mặt hóa học khác cũng đã được tìm thấy trong một số loài địa y ở vùng Bắc cực.

Các nguồn tự nhiên chính để sản xuất công nghiệp astaxanthin bao gồm:

• Euphausia pacifica (krill Thái Bình Dương)
• Euphausia superba (Krill Nam Cực)
• Haematococcus pluvialis (tảo)
• Pandalus borealis (tôm Bắc cực)
• Xanthophyllomyces dendrorhous, trước đây là Phaffia rhodozyma (nấm men)

Nồng độ astaxanthin trong tự nhiên xấp xỉ:

• cá hồi ~ 5
• Sinh vật phù du ~ 60
• Loài nhuyễn thể ~ 120
• Tôm Bắc cực (P borealis) ~ 1.200
• Men phaffia ~ 10.000
• Tụ huyết trùng ~ 40.000

Tảo là nguồn astaxanthin tự nhiên chính trong chuỗi thức ăn thủy sản . Vi tảo Haematococcus pluvialis dường như tích lũy hàm lượng của hoạt chất này cao nhất trong tự nhiên và hiện là nguồn công nghiệp chính để sản xuất astaxanthin tự nhiên, nơi có thể thu được hơn 40 g astaxanthin từ một kg sinh khối khô.

Vi tảo Haematococcus pluvialis chứa đầy Astaxanthin (Nguồn: Wikipedia)

Haematococcus pluvialis có lợi thế sản xuất là số lượng tăng gấp đôi mỗi tuần, điều đó có nghĩa là việc mở rộng quy mô không phải là vấn đề. Cụ thể, vi tảo được trồng theo hai giai đoạn. Đầu tiên, trong giai đoạn xanh, các tế bào được cung cấp rất nhiều chất dinh dưỡng để thúc đẩy sự tăng sinh của các tế bào.

Trong giai đoạn đỏ tiếp theo, các tế bào bị thiếu chất dinh dưỡng và phải chịu ánh sáng mặt trời gay gắt để gây ra hiện tượng đóng nang (carotogenogen), trong đó các tế bào sản xuất ra lượng astaxanthin cao như một cơ chế bảo vệ chống lại áp lực môi trường. Các tế bào, với nồng độ astaxanthin cao, sau đó được thu hoạch.

Trong động vật có vỏ, astaxanthin hầu như chỉ tập trung ở vỏ, chỉ có một lượng nhỏ trong thịt và phần lớn hoạt chất này chỉ xuất hiện trong quá trình nấu khi sắc tố tách ra khỏi các protein biến tính liên kết với nó. Astaxanthin được chiết xuất từ ​​Euphausia superba (krill Nam Cực) và từ chất thải chế biến tôm. 12.000 pound vỏ tôm ướt có thể tạo ra hỗn hợp dầu astaxanthin/triglyceride 6–8 gallon.

Quá trình sinh tổng hợp astaxanthin bắt đầu với ba phân tử isopentenyl pyrophosphate (IPP) và một phân tử dimethylallyl pyrophosphate (DMAPP) được kết hợp bởi IPP isomerase và được chuyển đổi thành geranylgeranyl pyrophosphate (GGPP) bởi GGPP synthase.

Quá trình sinh tổng hợp Astaxanthin từ tự nhiên

Hai phân tử GGPP sau đó được kết hợp bởi phytoene synthase để tạo thành phytoene. Tiếp theo, phytoene desaturase tạo ra 4 liên kết đôi trong phân tử phytoene để tạo thành lycopene. Sau khi khử bão hòa, đầu tiên lycopene cyclase tạo thành γ-caroten bằng cách biến đổi một trong các đầu ψ mạch hở của lycopene thành vòng β, sau đó chuyển đổi đầu kia thành β-caroten.

Từ β-caroten, hydrolase (màu xanh lam) chịu trách nhiệm cho việc bao gồm hai nhóm 3-hydroxy và ketolases (màu xanh lá cây) để bổ sung hai nhóm 4-keto, tạo thành nhiều phân tử trung gian cho đến khi thu được phân tử cuối cùng, astaxanthin.

3. Nguồn Astaxanthin tổng hợp

Cấu trúc của astaxanthin bằng cách tổng hợp đã được mô tả vào năm 1975. Gần như tất cả astaxanthin bán trên thị trường cho nuôi trồng thủy sản đều được sản xuất tổng hợp, với doanh thu hàng năm trên 200 triệu USD và giá bán khoảng 5000–6000 USD/kg tính đến tháng 7 năm 2012. Thị trường đã tăng lên hơn 500 triệu đô la vào năm 2016 và dự kiến ​​sẽ tiếp tục phát triển cùng với ngành nuôi trồng thủy sản.

Tổng hợp Astaxanthin bằng phản ứng Wittig (Nguồn: Wikipedia)

Một tổng hợp hiệu quả từ isophorone , cis -3-metyl-2-penten-4-yn-1-ol và C 10 -dialdehyt đối xứng đã được phát hiện và được sử dụng trong sản xuất công nghiệp. Nó kết hợp các hóa chất này cùng với quá trình etylyl hóa và sau đó là phản ứng Wittig.

Hai chất tương đương của ylide thích hợp kết hợp với dialdehyde thích hợp trong dung môi metanol, etanol hoặc hỗn hợp của cả hai, tạo ra astaxanthin với hiệu suất lên tới 88%.

Nếu muốn chiết xuất Astaxanthin tổng hợp cần phải có hệ thống sản xuất lên men hiệu quả, kết hợp với sự phức tạp của quá trình tổng hợp hóa học. Chính vì thế đã làm cho giá thương mại của hoạt chất này tăng lên khá cao. Kỹ thuật trao đổi chất của vi khuẩn (Escherichia coli) cho phép sản xuất astaxanthin hiệu quả từ beta-caroten thông qua zeaxanthin hoặc canthaxanthin.

4. Ứng dụng của Astaxanthin trong nuôi trồng thủy sản (nuôi tôm)

Đối với các loài tôm nuôi để xuất khẩu như tôm thẻ, tôm sú như ngày nay, giá trị thị trường của chúng phụ thuộc rất nhiều vào màu sắc cơ thể, mà tôm không thể tự tổng hợp Astaxanthin; vì vậy, trong quá trình nuôi, người ta phải bổ sung một lượng nhỏ Astaxanthin vào thức ăn, nhằm tạo ra màu sắc được người tiêu dùng ưa thích.

Trong nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là nuôi tôm, Astaxanthin được sử dụng như một chất bổ sung chế độ ăn uống và thức ăn bổ sung làm chất tạo màu cho tôm. Không những thế, Astaxanthin còn có khả năng chống oxy hóa, giúp tôm không bị stress hay bị shock, đồng thời bổ sung dinh dưỡng và tăng cường sức đề kháng cho tôm.

Astaxanthin là sắc tố chính, chiếm 86-98% tổng số Carotenoids tìm thấy trong tôm, hợp chất này cung cấp dưới dạng thức ăn bổ sung để nâng cao sức đề kháng và tỉ lệ sống cho tôm giống; đồng thời, tăng cường sắc tố cho tôm nuôi, giúp cải thiện màu đỏ của tôm sau khi nấu chín.

So sánh tôm không dùng astaxanthin (bên trái) và có dùng astaxanthin (bên phải) (Nguồn: Facebook)

Thiếu astaxanthin trong khẩu phần dinh dưỡng cho tôm có thể dẫn đến hội chứng màu xanh lam (Blue Color Syndrome) trên tôm sú (Penaeus monodon), phục hồi sắc tố nâu xanh vốn có của tôm. Nghiên cứu của Menasveta (1993) cho thấy việc bổ sung astaxanthin đã làm tăng gần 318% carotenoids trong mô tôm thí nghiệm; ngược lại, hàm lượng này chỉ tìm thấy ở mức 14% trong mô tôm không được bổ sung hợp chất này.

Hội chứng xanh thân trên tôm sú (Nguồn: Brainkart)

Sự thiếu hụt Astaxanthin trong chế độ ăn của tôm sú được coi là nguyên nhân của “Hội chứng màu xanh”. Tôm bị bệnh, khi nấu lên sẽ có sắc vàng nhạt chứ không có sắc sáng đỏ tự nhiên. Một nghiên cứu đã chỉ ra, khi bổ sung Astaxanthin với lượng 50 ppm cho tôm bị “Hội chứng màu xanh” sau 4 tuần thì tôm trở lại màu sắc bình thường của chúng.

Khi phân tích mô từ các nhóm thử nghiệm xác nhận rằng với những con tôm bị bệnh được bổ sung Astaxanthin, hàm lượng Carotenoid tăng 318%; nhóm còn lại không bổ sung Astaxanthin, chỉ dùng thức ăn thị trường thì sự gia tăng Carotenoid chỉ có 14% và vẫn có “màu xanh”.

Xem thêm Cơ chế tạo màu và chống oxy hóa của Astaxanthin trên tôm

5. Astaxanthin đối với tôm bố mẹ và ấu trùng tôm giống

Dựa trên nghiên cứu của Menasveta vào năm 1993, việc bổ sung Astaxanthin trong nuôi tôm còn giúp nâng cao tỷ lệ sống và tăng trưởng cho ấu trùng tôm từ 25 đến 85%; giảm thiểu tỷ lệ ấu trùng dị hình từ 21% xuống chỉ còn 4%; giúp ruột tôm đều và đẹp từ 49% lên đến 96%.

Hàm lượng sắc tố cần thiết có thể liên quan trực tiếp đến sự tương đồng của các Carotenoid. Vì thế, cả Astaxanthin và Beta-Carotene được đề xuất có trong chế độ ăn của tôm bố mẹ cắt mắt. Do việc cắt mắt tôm bố mẹ ảnh hưởng đến hầu hết các phản ứng sinh hóa liên quan sự trao đổi chất của carotenoids và có thể ngăn chặn các hoạt tính sinh học của retinoids (các dẫn xuất của vitamin A), Retinoids được cho là để kích hoạt cơ chế nội tiết cần thiết cho sự trưởng thành của phôi thai.

Bổ sung Astaxanthin cho tôm bố mẹ và ấu trùng tôm giống giúp tăng tỉ lệ sống

Astaxanthin là một chất có khả năng chống oxy hóa mạnh, nhờ đó Astaxanthin giúp bảo vệ nguồn dự trữ dinh dưỡng cho tôm bố và tôm mẹ, đồng thời tránh tình trạng phôi bị oxy hóa. Bên cạnh đó, Astaxanthin trong nuôi tôm còn đóng vai trò quan trọng trong dự trữ sắc tối cho phôi, cũng như ấu trùng để đảm bảo sự phát triển cho những tế bào sắc tố.

Astaxanthin cũng đóng vai trò trong việc nâng cao tỷ lệ sống, tăng trưởng của ấu trùng tôm. Bổ sung Astaxanthin với lượng 100 ppm sẽ làm tăng tỷ lệ sống của ấu trùng tôm lên 91% sau 4 – 8 tuần. Bổ sung 2% nguồn Carotenoids bằng ớt bột với thức ăn tươi cũng giúp cải thiện đáng kể tỷ lệ sống của ấu trùng Zoea 2.

Bổ sung Astaxanthin ở mức 50 mg/kg thức ăn giúp tăng sản lượng trứng ở tôm sú. Với 150 ppm Astaxanthin cho tôm bố mẹ, cải thiện đáng kể chất lượng Nauplii và tỷ lệ sống Zoea.

Astaxanthin giúp tăng sản lượng cũng như chất lượng chăn nuôi

Astaxanthin còn là chất chống ôxy hóa mạnh, giúp bảo vệ nguồn dự trữ dinh dưỡng của tôm bố mẹ và phát triển phôi khỏi quá trình ôxy hóa. Nó cũng có vai trò trong các hoạt động như dự trữ sắc tố trong phôi và ấu trùng cho sự phát triển của tế bào sắc tố, đốm mắt và là một tiền chất của Vitamin A. Astaxanthin còn thúc đẩy quá trình sinh sản của tôm, làm tăng tính chống chịu stress, tăng khả năng miễn dịch.

Mặt khác, bổ sung Astaxanthin trong nuôi tôm còn hỗ trợ thúc đẩy quá trình sinh sản cho tôm, giúp tôm miễn dịch và chống chịu stress ở tôm tốt hơn. Bổ sung carotenoid cho tôm giống liên tục giúp làm tăng hiệu quả tỷ lệ sống của zoea II từ 25% lên 85%; ruột đều và đẹp từ 49% lên 96% và giảm tỷ lệ ấu trùng dị hình từ 21% xuống 4% (Wyban 1996).

Có thể thấy rằng, bổ sung Astaxanthin trong nuôi tôm mang lại nhiều lợi ích đáng kể từ chất lượng mùa vụ đến thu nhập cho bà con nuôi tôm. Bổ sung Astaxanthin trong nuôi tôm giúp tôm có được sắc tố đạt chuẩn, tăng giá trị thương mại cho mùa vụ.

5. Làm cách nào để bổ sung Astaxanthin cho tôm

Astaxanthin trong tự nhiên được tìm thấy trong vi khuẩn, vi tảo, nấm, thịt cá hồi hay tôm. Hoặc Astaxanthin tổng hợp thông qua những phản ứng hóa học từ công nghiệp dược. Trong điều kiện môi trường tự nhiên, tôm không thể tự tổng hợp được Astaxanthin và hấp thụ thông qua ăn các động vật phù du, giáp xác hay tảo biển.

Astaxanthin giúp tạo màu sắc đẹp cho tôm (Nguồn: Facebook)

Đối với tôm nuôi sinh thái hay nuôi bán thâm canh, tôm có thể hấp thụ được Astaxanthin từ các loại tảo biển tồn tại trong môi trường. Thế nhưng, đối với môi trường siêu thâm canh hay thâm canh, để tôm có được màu sắc đẹp thì trong ao cần phải có được một lượng tảo biển tương đối lớn.

Tuy nhiên, việc cung cấp một lượng tảo biển tương đối lớn, đòi hỏi người nuôi phải quản lý thật tốt môi trường sống của tôm, nếu không sẽ rất dễ dẫn đến hiện tượng sụp tảo, hoặc sức khỏe của tôm dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố từ môi trường như độ kiềm, pH, khí độc,…

Bên cạnh đó, người nuôi có thể dùng Astaxanthin nguyên liệu để bổ sung trực tiếp vào khẩu phần ăn của tôm. Sử dụng Astaxanthin ở dạng nguyên liệu tổng hợp sẽ giúp người nuôi dễ kiểm soát môi trường hơn, đồng thời sẽ mang lại hiệu quả cao hơn so với astaxanthin tự nhiên.

Astaxanthin ở dạng nguyên liệu

6. Kết luận

Trong nuôi trồng thủy sản, Astaxanthin đã được ứng dụng như chất bổ sung để nâng cao chất lượng của sản phẩm, giúp cải thiện màu sắc, tăng trưởng, tỷ lệ sống, năng suất, khả năng sinh sản, khả năng chống chịu stress và mang lại lợi nhuận tối ưu cho người chăn nuôi.

So sánh tôm không dùng astaxanthin (bên trái) và có dùng astaxanthin (bên phải) (Nguồn: Facebook)

Astaxanthin là sắc tố chính, chiếm 86-98% tổng số Carotenoids tìm thấy trong tôm, hợp chất này cung cấp dưới dạng thức ăn bổ sung để nâng cao sức đề kháng và tỉ lệ sống cho tôm giống; đồng thời, tăng cường sắc tố cho tôm nuôi, giúp cải thiện màu đỏ của tôm sau khi nấu chín.

7. Mua Astaxanthin nguyên liệu ở đâu uy tín chất lượng

Công Ty Cổ Phần Dược Phẩm Thiên Tuế tự hào là đơn vị phân phối sản phẩm Astaxanthin nguyên liệu cực kì chất lượng, với đầy đủ hồ sơ và giấy tờ chứng minh nguồn gốc sản phẩm cũng như là kiểm định hoạt chất. Sản phẩm Astaxanthin nguyên liệu được bảo quản nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp.

Sản phẩm được kiểm nghiệm, phân tích chất lượng tại Trung tâm Kiểm nghiệm – Viện thực phẩm chức năng. Sản phẩm có quy cách: túi 1kg, túi 5kg và thùng nguyên seal 25kg.

Nguồn: tổng hợp từ Wikipedia, Vinmec, Biogency, Brainkart và Facebook

Nguyên liệu sản xuất
Thức ăn & Thuốc thủy sản

Danh mục nguyên liệu phục vụ cho việc sản xuất các loại Thức ăn và Chế phẩm, Thuốc thủy sản.

Nguyên liệu sản xuất
Thức ăn chăn nuôi

Danh mục nguyên liệu phục vụ cho việc sản xuất các loại Thức ăn chăn nuôi và Thuốc thú y.

Công Ty Cổ Phần Dược Phẩm Thiên Tuế
THIENTUE PHARMACEUTICAL JOINT STOCK COMPANY
Xin chào quý khách! Công Ty Cổ Phần Dược Phẩm Thiên Tuế (Thientue Pharma JSC) tự hào là đơn vị cung cấp nguyên liệu dược liệu cho sản xuất Thực phẩm chức năng, Thức ăn chăn nuôi và Thuốc thú y - thủy sản hàng đầu Việt Nam. Thiên Tuế xin gửi tới Quý khách hàng lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe, may mắn và thành công. Chúng tôi rất mong nhận được sự hài lòng từ quý khách hàng.
Xin cám ơn quý khách!

Công Ty Cổ Phần Dược Phẩm Thiên TuếTHIENTUE PHARMACEUTICAL JOINT STOCK COMPANYXin chào quý khách!Công Ty Cổ Phần Dược Phẩm Thiên Tuế (Thientue Pharma JSC) tự hào là đơn vị cung cấp nguyên liệu dược liệu cho sản xuất thực phẩm chức năng và thức ăn chăn nuôi hàng đầu Việt Nam.Thiên Tuế xin gửi tới Quý khách hàng lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe, may mắn và thành công. Chúng tôi rất mong nhận được sự hài lòng từ quý khách hàng.Xin cám ơn quý khách!