Nấm men đỏ thuộc chi Rhodotorula là nhóm vi sinh vật không chỉ nổi bật bởi khả năng sinh trưởng nhanh, dễ nuôi cấy mà còn được biết đến là nguồn sinh học quan trọng trong sản xuất các hợp chất thứ cấp có giá trị, đặc biệt là carotenoid. Trong đó, Rhodotorula mucilaginosa (R. mucilaginosa) được xem là chủng tiềm năng nhờ khả năng sinh tổng hợp mạnh mẽ các sắc tố tự nhiên như β-carotene, torularhodin, astaxanthin, các hợp chất có hoạt tính sinh học cao với khả năng kháng oxy hóa, bảo vệ tế bào khỏi stress oxy hóa, tia cực tím và các tác nhân gây viêm (Mosqueda-Martínez et al., 2024; Chen et al., 2024).

So với nguồn carotenoid từ thực vật, việc khai thác từ nấm men có nhiều ưu thế: không phụ thuộc mùa vụ, thời gian sinh trưởng ngắn, hiệu suất ổn định, dễ kiểm soát thông số nuôi cấy và có thể sử dụng các nguồn carbon giá rẻ từ phụ phẩm nông nghiệp (Fraser & Bramley, 2004). Đặc biệt, các loài Rhodotorula còn có thể tổng hợp đồng thời nhiều loại carotenoid có giá trị thương mại, mở ra triển vọng lớn trong ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm (Kot et al., 2019).

Tuy nhiên, trong điều kiện nuôi cấy tiêu chuẩn, lượng carotenoid tích lũy thường không cao. Kết quả các nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng việc áp dụng stress sinh lý, đặc biệt là stress thẩm thấu do muối có thể cảm ứng mạnh mẽ con đường sinh tổng hợp carotenoid. Stress muối kích thích tế bào gia tăng sản xuất các chất kháng oxy hóa nội sinh, đồng thời hoạt hóa các enzyme quan trọng trong chuỗi carotenogenesis như CrtYB, CrtI, CrtZ và Tor (Oliveira de Lima et al., 2025). Từ đó, điều này làm tăng hàm lượng carotenoid, đặc biệt là các sắc tố oxy hóa mạnh như torularhodin và astaxanthin (Chen et al., 2024).

NaCl và KCl là hai tác nhân gây stress phổ biến trong các nghiên cứu vi sinh vật. Trong khi K⁺ là ion thiết yếu, đóng vai trò trong duy trì áp suất thẩm thấu và cân bằng điện tích nội bào, thì Na⁺ có thể gây stress mạnh hơn và khó điều hòa hơn. Việc sử dụng các nồng độ muối ở mức trung bình được cho là có thể cân bằng giữa cảm ứng sinh tổng hợp sắc tố và duy trì sinh trưởng tế bào, tránh tình trạng ức chế toàn hệ khi stress quá mức (Rivera-Araya et al., 2019).

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu được thực hiện nhằm tìm hiểu về tác động của stress muối đến một số chủng Rhodotorula, việc khảo sát đồng thời cả KCl, NaCl và tổ hợp KCl – NaCl ở các giai đoạn nuôi cấy khác nhau vẫn còn hạn chế, đặc biệt đối với R. mucilaginosa. Việc xác định điều kiện stress muối phù hợp là cần thiết nhằm tối ưu hóa quy trình nuôi cấy và thu nhận carotenoid sinh học hiệu quả.

Nghiên cứu này được thực hiện nhằm khảo sát ảnh hưởng của stress thẩm thấu do muối KCl, NaCl và tổ hợp KCl – NaCl đến sinh trưởng, khả năng sinh tổng hợp carotenoid và hoạt tính kháng oxy hóa của nấm men Rhodotorula mucilaginosa. 

Qua thời gian nghiên cứu, kết quả nghiên cứu đã xác định rằng stress thẩm thấu do muối ở nồng độ thích hợp không chỉ duy trì sinh trưởng của R. mucilaginosa mà còn kích thích mạnh mẽ quá trình sinh tổng hợp carotenoid. Trong các điều kiện khảo sát, nồng độ KCl 0,5 M và NaCl 0,5 – 1,5 M là tối ưu để cân bằng giữa hiệu suất sinh khối và hàm lượng carotenoid tích lũy. Đặc biệt, tổ hợp KCl 0,5 M – NaCl 1,0 M cho thấy hiệu quả vượt trội, đạt hàm lượng carotenoid cao nhất mà không làm giảm mạnh sinh trưởng. Các phân tích hóa học và sinh học cho thấy carotenoid thu được có cấu trúc đặc trưng của astaxanthin và β-carotene, với hoạt tính kháng oxy hóa mạnh gấp gần 3 lần so với chất chuẩn Trolox, cả về năng lực khử và khả năng bắt gốc tự do ABTS⁺. Điều này mở ra hướng ứng dụng thực tế cho R. mucilaginosa trong sản xuất sắc tố sinh học chức năng có giá trị cao, đồng thời góp phần phát triển các quy trình nuôi cấy nấm men cảm ứng stress hiệu quả, thân thiện với môi trường và dễ kiểm soát ở quy mô công nghiệp.