Vi khuẩn quang hợp màu tím - triển vọng lớn cho thức ăn thủy sản

Shota Kato từ Symbiobe, một công ty tách ra từ Đại học Kyoto, cho biết vi khuẩn quang hợp màu tím biển có thể là nguồn thức ăn thay thế bền vững lý tưởng cho bột cá.

Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng các mẫu vi khuẩn này, được nuôi cấy trong hệ thống nuôi cấy tại phòng thí nghiệm Symbiobe, sau đó được thu hoạch và sấy khô, chứa khoảng 70 phần trăm protein thô.

“Thành phần axit amin của loại protein này gần giống với thành phần của bột cá”, Kato cho biết trong một thông cáo báo chí. “Do đó, nó cung cấp sự cân bằng lý tưởng cho cá đang phát triển”.

Vi khuẩn tím là nhóm vi khuẩn kỵ khí điển hình, phân bố rộng rãi trong môi trường nước

Theo Kato, tính bền vững của vi khuẩn quang hợp tím biển đến từ lượng đầu vào tối thiểu mà chúng cần để phát triển và sinh sản. Là một sinh vật quang hợp, vi khuẩn lấy năng lượng chúng cần từ ánh sáng mặt trời.

Tuy nhiên, không giống như nhiều sinh vật quang hợp khác, một số vi khuẩn tím biển cũng có thể sử dụng trực tiếp nitơ từ không khí, cố định nó như một nguồn nitơ cần thiết cho sự phát triển. Do đó, các vi khuẩn không cần được cung cấp một dạng nitơ cố định tổng hợp, tiết kiệm một lượng năng lượng đáng kể.

Kato cho biết: “Vi khuẩn của chúng tôi có thể được nuôi cấy từ nitơ trong khí quyển, carbon dioxide và ánh sáng mặt trời mà không cần bất kỳ chất dinh dưỡng bổ sung nào, đây là một lợi thế lớn cho tính bền vững”.

Công ty đặt tên cho sản phẩm thức ăn thủy sản của mình là Air Feed, vì không khí trong lành là nguyên liệu thô duy nhất mà vi khuẩn cần để phát triển.

Các nhà nghiên cứu cho biết vi khuẩn có thể được nuôi cấy trong nước biển đã khử trùng, giá rẻ và dễ kiếm, thay vì phải nuôi cấy trong chất lỏng dựa trên nước ngọt có giá trị.

Ngoài ra, các lò phản ứng sinh học dựa trên nước ngọt có nguy cơ cao bị ô nhiễm bởi vi khuẩn từ không khí. Hàm lượng muối trong nước biển ức chế sự phát triển của vi khuẩn trong không khí có thể xâm nhập vào lò phản ứng sinh học vi khuẩn quang hợp màu tím, loại bỏ nguồn ô nhiễm tiềm ẩn này.

Trong các thí nghiệm quy mô phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng cá nước ngọt nhỏ có thể được nuôi trong vài tuần bằng thức ăn chủ yếu bao gồm sinh khối vi khuẩn tím biển kết hợp với một lượng nhỏ thức ăn thương mại cho cá.

Kato cho biết: “Chúng tôi sắp bắt đầu hợp tác với Đại học Kyoto và một số đối tác công nghiệp, bao gồm một công ty thức ăn cho cá và một công ty nuôi cá, để tiến hành thử nghiệm thức ăn cho các loài cá nuôi trồng thủy sản”.

Trong nghiên cứu này, thức ăn sẽ được thử nghiệm trên các loài như cá tráp đỏ, cá hồi và cá hồi vân.

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng chiết xuất từ ​​vi khuẩn tím biển có hoạt tính chống oxy hóa mạnh.

Symbiobe hướng đến mục tiêu mở rộng quy mô nuôi cấy vi khuẩn tím. Ảnh: thefishsite.com

Yu Murakami, một nhà nghiên cứu tại Đại học Kyoto, cho biết: "Cho cá nuôi ăn vi khuẩn có thể hữu ích trong việc bảo quản chất lượng thịt bằng cách ức chế quá trình oxy hóa trong quá trình bảo quản và vận chuyển".

Murakami đã dẫn đầu một nghiên cứu thử nghiệm cho cá rô phi sông Nin ăn loại vi khuẩn này.

“Chúng tôi phát hiện ra rằng việc cho cá rô phi sông Nile ăn vi khuẩn có thể ức chế quá trình oxy hóa lipid của thịt cá. Do đó, thức ăn từ vi khuẩn tím biển có thể giúp duy trì mức cao của hai loại axit béo omega-3 có lợi về mặt dinh dưỡng có trong cá”, ông giải thích.

Trong số các hóa chất màu mà vi khuẩn quang hợp màu tím biển tạo ra, các sinh vật tổng hợp và tích lũy các sắc tố carotenoid độc đáo, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra. Một số carotenoid, đặc biệt là astaxanthin, được ngành nuôi trồng thủy sản quan tâm vì chúng tạo nên màu sắc cho một số loài bao gồm cá tráp biển đỏ, tôm và cua. Astaxanthin tổng hợp thường được thêm vào thức ăn nuôi trồng thủy sản cho các loài này để tăng cường màu sắc của thịt và tăng sức hấp dẫn đối với người tiêu dùng.

Kato cho biết carotenoid độc đáo trong vi khuẩn tím biển có thể cung cấp nguồn phụ gia tự nhiên có giá trị cao để tạo màu cho các loài nuôi trồng thủy sản. Nhóm nghiên cứu đang tìm hiểu các cách để tăng sản lượng carotenoid mục tiêu trong vi khuẩn tím biển, bao gồm cả việc tìm kiếm các mẫu vật có hiệu suất cao trong đại dương.

Kato cho biết: “Trong tương lai gần, chúng ta có thể phân lập một số loài sản xuất hoặc lưu trữ carotenoid cao từ môi trường tự nhiên để tăng sản lượng carotenoid trong tế bào vi khuẩn của chúng ta”.

Kato cho biết, để đáp ứng nhu cầu tiềm năng về thức ăn thủy sản và chất phụ gia có nguồn gốc từ vi khuẩn quang hợp biển bền vững, họ đang có kế hoạch mở rộng quy mô cơ sở sản xuất.

“Để sử dụng thực tế các tế bào vi khuẩn của chúng tôi cho sản xuất thức ăn chăn nuôi, các công ty thức ăn chăn nuôi cần hàng tấn nguyên liệu cùng một lúc”, ông nói. “Chúng tôi đang hợp tác với một số đối tác lớn của Nhật Bản để xây dựng nhà máy phản ứng quang sinh học tiếp theo của chúng tôi ở quy mô bán thương mại”.

Sau khi hoàn thành, nhà máy thí điểm sẽ cho phép nhóm xác nhận tính khả thi về mặt kinh tế của quy trình, cũng như đánh giá các chỉ số phát triển bền vững quan trọng khác như lượng khí thải carbon.

Kato cho biết: “Chúng tôi hy vọng có thể hoàn thành bước này trong vòng ba đến bốn năm tới”.