BAGIAN 1
Apa itu Astaxanthin
Astaxanthin, juga dikenal sebagai alga flavin beraneka ragam atau astaxanthin, merupakan senyawa terpen tak jenuh, nama kimianya adalah 3,3′-dihidroksi-4,4′-diketo-β, β′-karoten, rumus molekul C40H52O4. pada kondisi 100kPa, titik leleh 216°C, titik didih 774°C.
Astaxanthin banyak ditemukan pada hewan (misalnya hewan air, burung), tumbuhan, jamur, alga dan bakteri, dan dikenal sebagai "Keajaiban Merah" karena manfaatnya yang nyata bagi kesehatan manusia. Saat ini astaxanthin dikemas sebagai makanan kesehatan yang dijual di pasaran, dengan efek antioksidan, anti penuaan, anti tumor, dan pencegahan penyakit kardiovaskular.
BAGIAN 2
Bagaimana astaxanthin diproduksi
1, metode sintesis kimia
Menurut perbedaan metode sintesisnya, metode sintesis astaxanthin dibedakan menjadi dua macam, yang pertama adalah metode sintesis tidak langsung, yaitu dengan oksidasi karotenoid lain; yang kedua adalah metode sintesis langsung, yaitu dengan sintesis monomer karotenoid yang umum digunakan yang disintesis secara langsung.
Sintesis kimia astaxanthin memiliki keunggulan biaya produksi yang lebih rendah, hasil yang tinggi, kemurnian astaxanthin dapat mencapai lebih dari 96%, namun penyerapan dan pemanfaatan astaxanthin sintetiknya dalam organisme rendah, stabilitas, keamanan dan aktivitas antioksidan lebih rendah dibandingkan dengan astaxanthin yang diekstraksi secara alami. .
2, metode ekstraksi alami
Astaxanthin alami sebagian besar terdapat pada organisme laut, metode ekstraksi alami adalah penggunaan udang dan kepiting yang dihancurkan serta produk samping pengolahan kaya astaxanthin lainnya, penghilangan kapur, penggunaan pelarut organik dan cara lain untuk mengekstrak astaxanthin. Metode ini dapat mendorong pengembangan industri akuakultur dan mengurangi pencemaran limbah produk samping perairan terhadap lingkungan. Namun karena tingginya kandungan abu dan kitin pada krustasea udang dan kepiting buangan, serta rendahnya kandungan astaxanthin akan menyebabkan proses ekstraksi menjadi rumit, dan timbul masalah biaya ekstraksi yang tinggi.
3. Fermentasi mikroba
Penggunaan ragi, ganggang dan bakteri untuk menghasilkan metode astaxanthin disebut fermentasi mikroba. Strain utama termasuk ganggang hijau uniseluler ganggang merah, Chlorella vulgaris, ragi Fife merah, ragi merah lengket, ragi gusi merah dan Paracoccidioides.
Astaxanthin yang dihasilkan oleh mesin fermentasi bioreaktor memiliki struktur yang jelas, sedikit produk samping dan ramah lingkungan. Namun terkendala oleh beberapa faktor seperti hasil yang rendah, kondisi budidaya yang ketat dan biaya budidaya yang tinggi. Penggunaan bahan baku kultur yang murah dan pemilihan strain yang berkualitas tinggi dan berdaya hasil tinggi sehingga dapat diterapkan pada produksi industri merupakan faktor kunci dalam produksi astaxanthin melalui fermentasi mikroba.
BAGIAN3
Mikroorganisme penghasil astaxanthin
1、Alga
Banyak alga yang dapat menghasilkan astaxanthin, seperti alga merah, klamidospermum, alga payung, alga telanjang dan lain sebagainya. Ganggang merah adalah ganggang hijau sel tunggal air tawar, astaxanthin intraselulernya terutama untuk astaxanthin esterifikasi ganda dan astaxanthin esterifikasi tunggal, ada sejumlah kecil bentuk bebas, adalah produksi utama alga astaxanthin.
Namun, waktu pertumbuhan Robodocs Rainier panjang, kondisi budidaya menuntut, membutuhkan cahaya, tempat produksi terbatas, dan astaxanthin ada dalam spora berdinding tebal, dengan tingkat ekstraksi rendah dan kontinuitas buruk.
2、Bakteri
Astaxanthin ditemukan pada berbagai bakteri seperti Pseudomonas aeruginosa, Paracoccidioides spp. dan Bacteroides laktis. Meskipun kandungan astaxanthin pada sebagian besar bakteri jauh lebih rendah dibandingkan dengan alga dan ragi fife merah, masalah rendahnya produksi astaxanthin bakteri dapat diatasi dengan memasukkan gen terkait sintesis astaxanthin ke dalam bakteri.
Produksi astaxanthin melalui fermentasi bakteri dapat secara signifikan mengurangi biaya produksi astaxanthin alami, yang penting untuk produksi industri astaxanthin di masa depan.
3. Ragi
Ragi produksi fermentasi astaxanthin, strain utama yang digunakan antara lain ragi Fife merah, ragi merah lengket, ragi merah laut dan ragi merah. Ragi Red Fife produksi astaxanthin memiliki keunggulan sebagai berikut:
1. Dapat menggunakan berbagai sumber karbon dan nitrogen untuk menghasilkan astaxanthin.
2. Pertumbuhan dan reproduksi sel yang cepat, kultur kepadatan tinggi dapat dicapai
3. Siklus produksi pendek dan biaya rendah
4. Mudah diserap oleh tubuh manusia, dan ragi yang diekstraksi dapat langsung digunakan sebagai bahan tambahan pakan.
Jalur biosintesis ragi astaxanthin dibagi menjadi dua tahap: tahap pertama adalah sintesis β-karoten; tahap kedua adalah pembentukan astaxanthin dari β-karoten melalui oksidasi dan hidroksilasi. Jalur sintetik ragi astaxanthin adalah sebagai berikut:
Jalur sintesis ragi astaxanthin
BAGIAN4
Metode pemurnian astaxanthin
1, metode pengolahan pemecah dinding Astaxanthin
Astaxanthin merupakan produk intraseluler yang umumnya harus melalui tahap pemecahan dinding, ekstraksi dan pemurnian sebelum dapat diekstraksi dari tubuh ragi. Metode pemecahan dinding yang umum digunakan meliputi metode mekanis, metode kimia, metode enzimatik dan perlakuan panas.
Metode mekanis adalah penggunaan peralatan mekanis untuk merobek dinding sel, melalui tekanan osmotik sel untuk melepaskan inklusi, cara utama metode penghancuran ultrasonik, metode penggilingan manik, metode penghancuran dampak semprot, dan metode homogenisasi tekanan tinggi. Pengoperasiannya yang sederhana namun mudah menyebabkan sebagian lokasi larutan bersuhu terlalu tinggi sehingga mengakibatkan hilangnya astaxanthin.
Metode kimia terutama mencakup metode dimetil sulfoksida, metode pemanasan asam dan alkali, serta penetrasi pelarut organik. Pecahnya dinding ekstraksi basa dan pencernaan asam memerlukan konsumsi alkali dan asam organik dalam jumlah besar, yang meningkatkan jumlah pembuangan limbah, menyebabkan pencemaran lingkungan, dan asam dan alkali yang lebih kuat akan menyebabkan kerusakan pada astaxanthin. Penggunaan konsentrasi asam laktat 5,55 mol/L, suhu penghancuran 30 ℃ untuk ekstraksi pemecah dinding dapat mengurangi kerusakan astaxanthin.
Kondisi pengolahan enzimatik ringan, kebutuhan peralatan rendah, proses menyebabkan lebih sedikit polusi terhadap lingkungan, dan astaxanthin yang diekstraksi lebih stabil dibandingkan astaxanthin yang diperoleh dengan metode lain.
Berbagai metode ekstraksi modern telah dikembangkan untuk ekstraksi komponen aktif, seperti medan listrik berdenyut, fluidisasi mikro bertekanan tinggi, cairan ionik, dan teknologi baru lainnya.
2, metode ekstraksi Astaxanthin
Astaxanthin adalah zat yang larut dalam lemak, larut dalam pelarut organik tidak larut dalam air, dapat diekstraksi menggunakan aseton, etanol, metanol, petroleum eter dan pelarut organik polar lainnya. Karena terbatasnya efek ekstraksi pelarut tunggal, maka peneliti menemukan bahwa kandungan astaxanthin yang diekstraksi dengan metode panas asam menggunakan campuran etil asetat dan etanol 2:1 sebagai larutan ekstraksi jauh lebih tinggi dibandingkan dengan larutan tunggal. .
3, metode pemurnian dan deteksi Astaxanthin
Pemurnian astaxanthin terutama dengan kromatografi lapis tipis dan kromatografi kolom, kromatografi lapis tipis dapat digunakan untuk penentuan komposisi ekstrak kasar secara sederhana, kromatografi kolom adalah metode pemurnian yang paling umum digunakan karena peralatannya yang murah, penggantian fase diam dan fase gerak itu nyaman.
Kromatografi lapis tipis dan kromatografi kolom cocok untuk proses pra-pemurnian, dan kromatografi cair kinerja tinggi preparatif (HPLC) dapat digunakan untuk proses pasca-pemurnian, yang dapat membuat efek pemurnian lebih dari 98%, tetapi persiapannya biayanya lebih tinggi. Untuk mengetahui dengan cepat jumlah produksi astaxanthin pada percobaan biasanya menggunakan spektrofotometri UV-visibel.
BAGIAN 5
Catatan penutup
Astaxanthin memiliki potensi pengembangan yang luas, dalam bidang kedokteran, kosmetik, produk kesehatan, feed additive dan aspek lainnya memiliki nilai pemanfaatan dan ruang pengembangan yang besar.