Gần đây, nhóm công nghệ sinh học tảo và tảo tại Viện Đại dương thuộc Viện Khoa học Trung Quốc đã đạt được tiến bộ trong việc phát triển nguồn astaxanthin từ chlorella đỏ. Người ta phát hiện ra rằng nhiều con đường trao đổi chất không phụ thuộc vào ánh sáng, chẳng hạn như đường phân hô hấp kỵ khí (EMP), chu trình axit tricarboxylic hô hấp hiếu khí (TCA), con đường pentose phosphate (PPP) và hô hấp ty thể thay thế con đường oxidase (AOX), có những tác động điều hòa quan trọng đối với tổng hợp và tích lũy astaxanthin. Các kết quả đã được công bố trong ba bài báo nghiên cứu trên Bioresource Technology.
Astaxanthin có màu đỏ tươi, có khả năng tạo màu rất mạnh, khả năng chống oxy hóa và nhiều chức năng sinh học khác nhau, có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực dinh dưỡng, thực phẩm sức khỏe, y học và mỹ phẩm.Erythrochlorella là một loại tảo lục đơn bào giàu astaxanthin, và nó cũng là nguồn tài nguyên sinh học tốt nhất để sản xuất astaxanthin tự nhiên trên thế giới. Trước đây người ta tin rằng quá trình sinh tổng hợp astaxanthin chủ yếu được thúc đẩy bởi ánh sáng mạnh và gây ra bởi sự thiếu hụt chất dinh dưỡng. Hầu hết các nghiên cứu trong và ngoài nước tập trung vào các quá trình đồng hóa phụ thuộc quang (như quang hợp, quang bảo vệ và tăng trưởng tế bào) mà ít chú ý đến quá trình phân hủy và hô hấp tiêu thụ. Ngay cả trong những năm gần đây, chỉ có sự hấp thụ quang phụ thuộc quang và hô hấp lục lạp là có liên quan, trong khi vai trò của con đường chuyển hóa hô hấp không phụ thuộc quang trong quá trình tổng hợp và tích tụ astaxanthin ở S. novosa hiếm khi được báo cáo.
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện và xác nhận rằng nhiều con đường trao đổi chất hô hấp không phụ thuộc vào ánh sáng có thể điều chỉnh hiệu quả sự tổng hợp và tích tụ astaxanthin. Nghiên cứu cho thấy rằng cách oxy hóa thay thế của hoạt động hô hấp ty thể và sự tích tụ astaxanthin màu đỏ được tìm thấy có mối tương quan nghịch đáng kể, khi sau khi phương pháp đề xuất được hạn chế, có liên quan chặt chẽ đến hô hấp ở giữa chất chuyển hóa axit pyruvic và hàm lượng axit photphoric glyceraldehyde 3 được cải thiện đáng kể , đồng thời thúc đẩy việc tạo ra vật liệu năng lượng NADPH, và kích thích sự tích tụ của các loại oxy phản ứng, Do đó, quá trình tổng hợp astaxanthin có thể được thúc đẩy. Người ta cho rằng điều hòa hô hấp có thể thúc đẩy quá trình sinh tổng hợp và tích lũy astaxanthin.
Ngoài ra, chúng tôi khẳng định thêm rằng chu trình TCA, trung tâm chuyển hóa năng lượng trong quá trình hô hấp không phụ thuộc quang, có thể cung cấp khung carbon cho quá trình tổng hợp astaxanthin và thúc đẩy sự tích tụ astaxanthin trong tế bào chủ yếu bằng cách bổ sung các chất chuyển hóa trung gian của quá trình hô hấp. Cơ chế điều chỉnh của nó như sau: Các chất chuyển hóa trung gian axit fumaric có thể cải thiện quá trình chuyển hóa hô hấp của EMP, TCA và PPP theo ba cách chính, làm cho mức axit pyruvic và glyceraldehyde 3 axit photphoric tăng lên đáng kể, một mặt, bằng cách thúc đẩy tiền chất tổng hợp astaxanthin của isoamyl xổ pyrophosphat, trực tiếp thúc đẩy quá trình tổng hợp astaxanthin, mặt khác cũng thúc đẩy quá trình tổng hợp axit béo, do đó thúc đẩy quá trình ester hóa astaxanthin, gián tiếp thúc đẩy tổng hợp astaxanthin. Oxaloacetate, một chất chuyển hóa khác của chu trình TCA, có thể trực tiếp thúc đẩy tổng hợp astaxanthin bằng cách tăng mức cơ chất và NADPH. So với axit fumaric, axit oxaloacetic có tác dụng thúc đẩy nhanh hơn và đáng kể hơn, chủ yếu là do cơ chế xuyên màng hiệu quả hơn.
Kết quả cải thiện hệ thống phát triển quy mô astaxanthin màu đỏ của lý thuyết cơ bản và công nghệ phát triển, sẽ giúp cải thiện lò phản ứng sinh học dựa trên quy định chu kỳ tế bào và các công nghệ xây dựng ánh sáng lớn khép kín như chế độ phát triển màu đỏ, làm cho cây quang hợp tế bào thực vật hoạt động hiệu quả hơn, thúc đẩy trình độ phát triển của ngành công nghiệp thăng tiến. Đồng thời, kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để tham khảo cho việc nghiên cứu và phát triển nguồn tài nguyên của các chất chuyển hóa thứ cấp như caroten của các loài vi tảo khác.
