1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
NguyÔn ThÞ T©m
Th¨m dß ¶nh hëng cuÈ dÞh t¶o spirulina platensis (nordst.)
geitler ®Õn sinh trëng, ph¸t triÓn vµ n¨ng suet cña c©y cá
ngät (stevia rebaudiana bertoni)
Chuyªn ngµnh: thùc vËt
M· sè: 60.42.20
LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Vinh – 2011
Lời cảm ơn
2
Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài luận văn tốt nghiệp
trong chương trình đào tạo Thạc sĩ Sinh học chuyên ngành Thực vật tại Khoa
Đào tạo Sau đại học – Trường đại học Vinh, tôi được sự ủng hộ của các thầy
cô giáo, các đồng nghiệp, người thân, gia đình bạn bè.
Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến
GS. TS Võ Hành người thầy trực tiếp hướng dẫn khoa học đã tận tâm chỉ dẫn
và giúp đỡ tôi thực hiện và hoàn thành luận văn này.
Tôi cũng xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến ban Giám hiệu, khoa Sau đại
học, Bộ môn Thực vật học, khoa Sinh học trường đại học Vinh, công ty Cổ
phần Stevia Á châu-Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ cho tôi hoàn thành
luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Sinh học, các Cán bộ
Kĩ thuật phòng thí nghiệm Thực vật Bậc thấp, phòng Nuôi cấy mô, phòng
Sinh lý Hóa sinh. Các cán bộ phòng Hóa hữu cơ - Khoa Hóa học - Trường đại
học Vinh đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi thực hiện đề tài này.
Vinh ngày 15/12/2011
Nguyễn Thị Tâm
3
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU............................................................................................................1
Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU.................................................................3
1.1. Tình hình nghiên cúu tảo Spirulina platensis (Nordst.) Geitler..................3
1.1.1. Nguồn gốc
3
1.1.2. Phân loại và hình thái 3
1.1.3. Phân bố 4
1.1.4. Giá trị dinh dưỡng.................................................................................4
1.1.5. Tình hình nghiên cứu Spirulina platensis................................................6
1.1.5.1. Trên thế giới...................................................................................6
1.1.5.2. Tại Việt Nam..................................................................................8
1.1.6. Tiềm năng của nghề nuôi trồng tảo Spirulina platensis hiện nay.
10
1.2. Tình hình nghiên cứu cây cỏ ngọt.............................................................11
1.2.1. Nguồn gốc
11
1.2.2. Phân loại 11
1.2.3. Phân bố 11
1.2.4. Đặc điểm sinh học
12
1.2.5. Đặc tính sinh học
13
1.2.6. Giá trị dinh dưỡng..............................................................................14
1.2.7. Tình hình nghiên cứu cây cỏ ngọt 15
1.2.8. Kĩ thuật trồng cây cỏ ngọt
15
1.2.8.1. Thời vụ trồng................................................................................15
1.2.8.2 Chọn đất làm vườn ươm...............................................................16
1.2.8.3. Làm đất.........................................................................................16
1.2.8.4. Phương pháp giâm cành...............................................................16
1.2.8.5. Mật độ..........................................................................................17
1.2.8.6. Trồng cây cỏ ngọt trên ruộng.....................................................17
1.2.9. Các sản phẩm chế biến từ cây cỏ ngọt
17
1.2.10. Tiềm năng của việc gieo trồng cây cỏ ngọt hàng hoá và sản 18
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......20
2.1 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu......................................................20
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 20
2.1.2. Địa điểm nghiên cứu: 20
2.2. Phương pháp nghiên cứu...........................................................................20
2.2.1. Phương pháp nuôi trồng thu sinh khối tảo. 20
4
2.2.1.1. Phương pháp nuôi trồng tảo.........................................................20
2.2.1.2. Phương pháp nhân sinh khối tảo..................................................21
2.2.2. Thăm dò nồng độ thích hợp lên sinh trưởng và phát triển của cỏ ngọt
21
2.2.2.1. Pha dịch tảo..................................................................................21
2.2.2.2. Chọn cây cỏ ngọt..........................................................................22
2.2.2.3. Tiến hành trồng cây cỏ ngọt và theo dõi......................................22
2.2.3. Phương pháp đo chiều cao cây và chiều dài cành 22
2.2.4. Phương pháp xác định trọng lượng tươi và trọng lượng khô. 22
2.2.5. Phương pháp xác định lượng đường khử...........................................23
2.2.6. Phương pháp xử lý số liệu
23
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU......................................................24
3.1. Xác định thời điểm thu hoạch tảo............................................................24
3.2.Ảnh hưởng của dịch tảo lên sinh trưởng và phát triển của cây cỏ ngọt.....25
3.2.1. Ảnh hưởng của dịch tảo lên chiều cao của cây cỏ ngọt. 25
3.2.2. Tốc độ tăng trưởng chiều cao trung bình trong ngày của cây cỏ ngọt
27
3.2.3. Ảnh hưởng của dịch tảo lên chiều dài cành của cây cỏ ngọt. 29
3.2.4. Ảnh hưởng của dịch tảo lên số cành của cây cỏ ngọt. 30
3.2.5. Ảnh hưởng của dịch tảo lên số cặp lá của cây cỏ ngọt. 32
3.2.6. Ảnh hưởng của dịch tảo năng suất của cây cỏ ngọt.
33
3.2.7. Ảnh hưởng của dịch tảo đến lượng đường khử trong cây cỏ ngọt. 35
KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ..................................................................................37
I. Kết luận.........................................................................................................37
II. Đề nghị........................................................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO.
PHỤ LỤC ẢNH
5
MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN
TT
Bản
Tên
bảng
Trang
g số
1 Bảng 3.1 Sinh khối tảo thu được sau 35 ngày nuôi trồng
Bảng 3.2 Chiều cao cây ở các lô thí nghiệm và lô đối chứng
2
trong 45 ngày
Bảng 3.3 Sự tăng trưởng chiều cao ở các lô thí nghiệm và lô
3
đối chứng
Bảng 3.4 Chiều dài cành ở các lô thí nghiệm và lô đối chứng
4
trong 45 ngày
Bảng 3.5 Số cành ở các lô thí nghiệm và lô đối chứng trong 45
5
ngày
Bảng 3.6 Số cặp lá/ 1 cây ở các lô thí nghiệm và lô đối chứng
6
trong 45 ngày
Bảng 3.7 Năng suất ở các lô thí nghiệm và lô đối chứng trong
7
45 ngày
Bảng 3.8 Đường khử ở các lô thí nghiệm và lô đối chứng trong
8
45 ngày
24
25
27
29
30
32
33
35
6
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ TRONG LUẬN VĂN
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
Biểu đồ số
Tên biểu đồ
Biểu đồ 3.1 Biểu đồ sinh khối tảo (trọng lượng khô) trong 35
Trang
ngày
Biểu đồ 3.2 Biểu đồ so sánh chiều cao cây ở lô thí nghiệm và
24
lô đối chứng
Biểu đồ 3.3 Biểu đồ so sánh tốc độ tăng trưởng chiều cao của
26
cây cỏ ngọt ở các lô thí nghiệm và lô đối chứng
Biểu đồ 3.4 Biểu đồ so sánh chiều dài cành ở các lô thí
27
nghiệm và lô đối chứng
Biểu đồ 3.5 Biểu đồ so sánh số cành ở các lô thí nghiệm và lô
29
đối chứng
Biểu đồ 3.6 Biểu đồ so sánh số cặp lá/ 1 cây ở các lô thí
31
nghiệm và lô đối chứng
Biểu đồ 3.7 Biểu đồ so sánh năng suất ở các lô thí nghiệm và
32
lô đối chứng
Biểu đồ 3.8 Biểu đồ so sánh đường khử ở các lô thí nghiệm
34
và lô đối chứng
36
MỞ ĐẦU
Cây cỏ ngọt là một trong những loại cây cho ta một dạng đường năng
lượng thấp, có độ ngọt gấp hàng trăm lần so với đường saccaroza. Năm 1908
7
Resenack và Dietenrich đã chiết xuất được glucozit trong cây cỏ ngọt. Đến
năm 1931 Bridel và Lavieis đã xác định glucozit đó chính là steviozit chất
ngọt cơ bản tạo nên độ ngọt cho cây [14]. Quan trọng là nó có khả năng làm
ngọt thức ăn mà không gây độc hại cho sức khỏe của người và gia súc.
Nghiên cứu gần đây cho thấy cây cỏ ngọt có tác dụng trong việc duy trì
hàm lượng đường trong máu, cải thiện khả năng tiêu hóa, điều hòa hoạt động
của hệ động mạch và sự chuyển hóa nói chung tạo ra sự minh mẫn về trí óc,
làm giấc ngủ sâu hơn. Đối với bệnh nhân cao huyết áp chè cỏ ngọt có tác
dụng lợi tiểu, người bệnh giảm đau đầu, huyết áp tương đối ổn định...
Trên thế giới đã có nhiều quốc gia đã và đang sử dụng phổ biến rộng rãi
các sản phẩm của cây cỏ ngọt như Nhật Bản, Hàn Quốc, các nước Đông Nam
Á. Cây cỏ ngọt du nhập vào Việt Nam năm 1988, hiện nay đã phổ biến từ các
tỉnh phía Bắc cho đến các tỉnh phía Nam.
Việc trồng và chăm sóc cây cỏ ngọt không đòi hỏi kĩ thuật phức tạp,
công nghệ thu hái và chế biến đơn giản. Nhiều nơi do sử dụng quá nhiều phân
bón và thuốc trừ sâu hóa học nhằm tăng năng suất nhưng cũng kéo theo nhiều
hệ quả nghiêm trọng về chất lượng, độ an toàn của sản phẩm , chất lượng đất,
chất lượng nước, …
Trong những năm gần đây hướng nghiên cứu sử dụng chế phẩm sinh
học để thay thế phân bón và thuốc trừ sâu hóa học đang được các nhà khoa
học quan tâm đặc biệt là từ vi tảo, vi sinh vật, các chế phẩm đó đã được ứng
dụng trên nhiều đối tượng như ngô, mía, đậu, lạc…
Với lý do trên, chúng tôi tiến hành đề tài “Thăm dò ảnh hưởng của
dịch tảo Spirulina platensis (Nordst.) Geitler đến sinh trưởng phát triển
và năng suất Stevia rebaudiana Bertoni”.
Mục tiêu cua đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của tảo Spirulina platensis
đến sinh trưởng và phát triển của cây cỏ ngọt từ đó đề xuất biện pháp chăm
bón cho cây tốt hơn.
8
Nội dung nghiên cứu
1. Nuôi tảo Spirulina platensis lấy sinh khối.
2. Nghiên cứu ảnh hưởng của dịch tảo lên sinh trưởng và phát triển của
cây cỏ ngọt
- Ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển: chiều cao cây, số cành,
chiều dài cành, số lá / cành.
- Ảnh hưởng đến năng suất: khối lượng chất xanh, khối lượng chất khô,
tỉ lệ lá khô.
3. So sánh mức độ sinh trưởng của cây cỏ ngọt ở các lô thí nghiệm có
bón dịch tảo Spirulina với lô bón NPK.
4. Phân tích hàm lượng glucozit trong lá cây cỏ ngọt đối với từng công thức.
9
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tình hình nghiên cúu tảo Spirulina platensis (Nordst.) Geitler
1.1.1. Nguồn gốc
Spirulina platensis xuất hiện khá sớm, nó là một loài vi khuẩn lam có
lịch sử lâu đời. Spirulina platensis được coi là của trời phú cho hai sắc dân
Aztec (Mexico) và Kanembu (một bộ tộc Tchad của châu Phi).
Từ thời cổ xưa hai bộ tộc trên đã biết thu giống tảo sống tự nhiên này
sống trong hồ nước khoáng giàu kiềm để chế biến thức ăn rất bổ dưỡng [11],
[15], [theo 34]. Năm 1960 một nhà khoa học người pháp đã phát hiện ra loài
tảo này trong một lần đi khảo sát sự đa dạng sinh học trong hồ Tchad . Sau
khi quan sát và nhận thấy người dân sống trong vùng quanh hồ rất cường
tráng khỏe mạnh trong khi vùng đất ở đây cằn cỗi và nghèo đói quanh năm,
nguyên nhân là vì dân tại vùng này đã vớt tảo này về ăn và xem nó như là
thực phẩm chính.
1.1.2. Phân loại và hình thái
Loài tảo Spirulina platensis thuộc:
Ngành : Cyanophyta (Cyanobacteria)
Lớp: Cyanophyceae
Bộ: Nostocales
Họ: Oscillaloriaceae
Chi: Spirulina
Loài Spirulina platensis (Nordst.) Geitler
Tảo Spirulina platensis có dạng xoắn đều nhau. Sợi không phân nhánh,
không có bao, phân chia tế bào có vách ngăn ngang. Chiều dài của sợi có thể
thay đổi, có thể đạt tới 1/4mm hoặc hơn, kích thước này thuận lợi cho thu
10
hoạch. Không có vỏ cứng bao quanh như một số loài tảo khác nên tảo này
thuận lợi cho quá trình tiêu hóa của động vật sử dụng tảo này làm thức ăn.
Tảo có khả năng chuyển động theo kiểu trượt, tốc độ 5 micron/s. Tảo
Spirulina platensis không có khả năng sinh sản hữu tính, chỉ có khả năng sinh
sản vô tính bằng đoạn tảo
1.1.3. Phân bố
Theo nhiều tài liệu khoa học [18], [26], [theo 34], Spirulina platensis
phân bố chủ yếu ở vùng nước nhiều kiềm (pH=8-12) nhất là trong hồ nước
khoáng ấm áp và chứa nhiều bicacbonatnatri và cacbonatnattri. Về phân bố
địa lý Spirulina platensis phân bố nhiều ở châu Phi (Tchad, Congo, Ethiopia,
Kenya, Nam Phi, Ai Cập, Tazania, Zambia),
châu Mỹ (Hoa Kỳ, Peru,
Uruguay, Mexico), châu Á (Ấn Độ, Pakistan, Silanka, Việt Nam..).
Ở Việt Nam, từ 1985-1995 đã có nhiều thử nghiệm nuôi trồng tảo
Spirulina platensis và hiện nay loài tảo này phân bố nhiều ở sông suối Việt
Nam như suối Nghệ (Đồng Nai), Đắc Min (Đắc Lắc), Vĩnh Hão…[26].
1.1.4. Giá trị dinh dưỡng.
Hàm lượng protein trong tảo Spirulina platensis thuộc vào loại cao nhất
trong các loại thực phẩm hiện nay khoảng 60% (56-77%) cao hơn 3 lần thịt
bò (18%), cao hơn trứng (14%). Đó là những loại protein chứa tất cả các axit
amin thiết yếu và tốt hơn các protein trong thực vật. VÒ mÆt chÊt lîng protein,
Spirulina cµng tá ra u viÖt h¬n protein tõ c¸c nguån thøc ¨n kh¸c, thÓ hiÖn ë
chç: hiÖu suÊt hÊp thô ®¹m cña Spirulina cao, ®¹t 37% (chØ ®øng sau trøng 44%), trong khi ®ã ®èi víi s÷a bét kh« lµ 30%, bét ®Ëu nµnh - 23%, c¸ - 18%,
thÞt gµ - 16% vµ thÞt bß - 16% (theo Kelly J. Moorhead Helen C. Morgan,
1992) [50]. Hàm lượng vitamin cũng rất cao, cứ 1kg tảo Spirulina platensis
chứa 55mg vitamin B1, 40mg vitamin B2, 3mg vitamin B6, 2mg vitamin
B12, 113mg vitamin PP, 190mg vitamin E, 4000mg Caroten( trong đó
caroten 1700mg) 0.5 mg vitamin b9 [32].
-
11
Chất béo trong Spirulina platensis chiếm khoảng 7% [22], giàu linolenic axit (gla), - linolenic axit (ala), linolenic axit (la), axit
docosahexaenoic (dha), axit arachidonic (aa)… Phân tích viên nén Spirulina
thường được sản xuất tại Hawaii, người ta nhận thấy hàm lượng protein lớn
hơn 52%, beta-caroten lớn hơn 1600 mg/kg, tổng số carotenoid lớn hơn 3500
mg/kg, phycocyanin lớn hơn 10% [theo 34].Tỷ lệ của từng acid amin trong
sinh khối Spirulina được Chen Tianfeng [theo 34] xác định như sau (mg/g)
axit Aspatic: 54,12; axit glutamic: 81,43; Serin: 23,71; Acginin: 28,17;
Threonin: 32,88%. Glixin: 23,63; Alanin: 30,49; Prolin: 17,12; Valin: 20,81;
Methionin: 9,56; Selenomethionine: 0,26; Izoleuxin: 20,50; Leuxin: 32,70;
Pheninalanin: 18,87; Lizin: 19,82; Histidin: 5,90; Tyrozin: 13,21. Trong sinh
khối Spirulina có chứa các acid béo không no mạch dài đây là nguồn cung
cấp dinh dưỡng quan trọng cho con người, đặc biệt là acid omega-3 lcpufa s,
docosahexaenoic acid (DHA) và Eicosapentaenoic acid (FPA) [theo 34]..
Ngoài ra trong thành phần tảo Spirulina platensis còn chứa nhiều
khoáng chất, hàm lượng của chúng thay đổi tùy và điều kiện môi trường
khoảng 7-13%, thông thường sắt: 580-646mg/1kg, mangan: 23-25mg/1kg,
magie: 1915-3811mg/1kg, selen: 0.4mg/1kg, canxi, kali, photpho đều khoảng
1000-3000mg/1kg. Ngoài ra chất xơ khoảng 8-10% [22].
Chất tạo nên màu xanh lam của Spirulina platensis được xác định là
phycocyanin và allphycocyanin (Boussiba và Richmond, 1979). Nó được
chiết xuất để sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như dược phẩm, y tế,
chất tạo màu (Morenno, 1997). Các sản phẩm từ tảo Spirulina platensis rất đa
dạng với giá rất cao: bột acid amin sản xuất từ Spirulina 70usd/kg,
phycocyanin dùng trong chẩn đoán bệnh 50usd/1mg, phycocyanin thô dùng
trong nhuộm màu 150 usd/kg [theo 34].
1.1.5. Tình hình nghiên cứu spirulina platensis
12
1.1.5.1. Trên thế giới
Tảo Spirulina platensis được nhiều nhà khoa học nghiên cứu khá sớm.
Năm 1963 Clement tại viện nghiên cứu dầu hỏa quốc gia Pháp là người
đầu tiên nghiên cứu thành công nuôi tảo theo quy mô công nghiệp. Theo
nghiên cứu này, giống tảo thu tại hồ Tchad nuôi cấy trong môi trường nhiều
khí CO2 khai thác tại mỏ dầu. Vì vậy người Pháp đi tiên phong trong việc
nuôi nhân tạo Spirulina platensis và thương mại hóa sản phẩm này, cung cấp
tại chỗ nguồn tảo phòng chống suy dinh dưỡng ở trẻ em. Mô hình này đã
được áp dụng tại nhiều quốc gia.
Tại Nhật Bản [54] được sự hỗ trợ kĩ thuật của Hoa Kì, TS. Tokusoglu
tiến hành nghiên cứu sớm nhất vào năm 1968, từ giống mẹ tại hồ Tchad.
Phương pháp nuôi trồng theo quy mô công nghiệp của ông được triển khai tại
một số cùng của Nhật Bản, Thái Lan, Hàn Quốc.
Tại Ấn Độ nghiên cứu giống tảo này được triển khai năm 1960, đặc biệt
mô hình nuôi tảo Spirulina platensis ở quy mô cộng đồng nhỏ (làng, xã) do
Ripley D. Fox khởi xướng và đã phát triển ở một số vùng như: Schechardy, Fox.
Ngoài những nước đi tiên phong trong việc nghiên cứu tảo Spirulina
platensis thì hiện nay có rất nhiều quốc gia nghiên cứu và sử dụng tảo này
như : Trung Quốc, Ukraina, Hà Lan, Ý, Tây Ban Nha, Việt Nam, Hàn Quốc...
Khi Ayehunie nghiên cứu trong ống nghiệm (1998) kết quả nghiên cứu
mới nhất của các nhà khoa học Nhật Bản cho thấy tinh chất độc đáo chiết xuất
từ Spirulina platensis giúp ngăn cản sự sinh sôi của virut HIV-1 trong nhân tế
bào T, các tế bào máu [42].
Nghiên cứu trong ống nghiệm Barmejo-Bescós (2008) cũng khẳng định
rằng những người bị căng thẳng do oxi hóa chất sắt gây ra, khi sử dụng sản
phẩm chiết xuất từ Spirulina platensis thì mức độ căng thẳng cũng giảm
xuống [43].
13
Khi nghiên cứu trên động vật và người cũng cho một số kết quả nghiên
cứu của một số tác giả cho thấy:
+ Năm 2005, nghiên cứu của Khan cho thấy Spirulina platensis ngăn
chặn tổn thương tim do hóa trị liệu, sản phẩm này làm giảm mức độ
nghiêm trọng của hiện tượng đột quỵ và cải thiện hoạt động sau khi đột quỵ
phục hồi [47].
+ Năm 2002, Gemme nghiên cứu Spirulina platensis còn có khả năng
ngăn ngừa và điều trị sốt trong mùa hè [44].
+ Năm 2005, Mao khi nghiên cứu trên 150 bệnh nhân viêm mũi dị ứng
thấy Spirulina platensis làm giảm 32% dịch tiết, bảo vệ chống lại bệnh sốt
mùa hè [48].
+ Năm 2006, Simpore khi nghiên cứu trên các trẻ em bị suy dinh
dưỡng, khi bổ sung vào chế độ ăn một cách hợp lý kết quả thu được là trẻ em
tăng cân và hạn chế thiếu máu [53].
+ Năm 2006, Misbahuddin nghiên cứu sử dụng Spirulina platensis để
điều trị cho những người bị chứng dày sừng do ngộ độc asen mãn tính [49].
+ Năm 2007, Forres và Duran nghiên cứu trên 36 tình nguyện viên
uống 4,5g spirulina platensis mỗi ngày trong 6 tuần, kết qủa làm giảm
cholesterol và huyết áp [55].
+ Năm 2008 nghiên cứu tại Hàn Quốc cho thấy Spirulina platensis làm
giảm tình trạng viêm khớp ở tuổi già [51].
Với nhiều tác dụng tốt, Spirulina platensis được tổ chức y tế thế giới
(WHO/OMS) công nhận là “ thực phẩm bảo vệ tốt nhất của loài người trong
thế kỉ 21”
Cơ quan thực phẩm Hoa Kì cũng công nhận nó là “ một trong nguồn
protein tốt nhất” [22], [32].
Cả NASA và cơ quan vũ trụ châu Âu đề xuất Spirulina platensis là một
trong các loại thực phẩm chủ yếu được trồng trong không gian lâu dài
14
Mặc dù Spirulina platensis có nhiều tác dụng nhưng theo cục quản lý
thực phẩm Hoa Kì, Spirulina platensis chứa nhiều phenialanin, nên cần tránh
cho những người bị bệnh pheninketo niệu vì cơ thể họ không chuyển hóa
được axit amin này [45].
1.1.5.2. Tại Việt Nam
Tảo Spirulina platensis được đưa vào Việt Nam năm 1972 và lưu giữ tại
Viện vi sinh vật ( Viện Khoa học công nghệ Việt Nam). Từ năm 1985-1995
đã có những nghiên cứu thuộc lĩnh vực công nghệ sinh học của GS.TS.
Nguyễn Hữu Thước và cộng sự (Viện công nghệ sinh học trực thuộc Viện
khoa học công nghệ Việt Nam) đã tiên phong triển khai trên quy mô lớn khi
đề tài được dầu tư của nhà nước, nơi đầu tiên thực hiện là xí nghiệp nước suối
Vĩnh Hão. Tại đây đã sử dụng nguồn nước suối giàu bicarbonat,
nattricacbonat thiên nhiên, một lợi thế của địa phương. Ngoài ra còn sử dụng
năng lượng gió để vận hành máy khuấy trộn nuôi trồng tảo.
Nhóm tác giả do cố GS. Nguyễn Hữu Thước và cộng sự còn nghiên cứu
sử dụng nhiều nguồn dinh dưỡng khác nhau để nuôi trồng như nước thải tơ
tằm ở Đoan Hoài ( Hà Tây), nước khoáng Đắc Min ( Buôn Ma Thuột). Ngoài
ra ông còn tiến hành bổ sung tảo vào chế độ ăn của gà để nghiên cứu ảnh
hưởng của chúng lên sản phẩm trứng. Kết quả hàm lượng vitamin A trong
lòng đỏ trứng tăng rõ rệt
Võ Hành đã sử dụng dịch tảo Spirulina platensis bổ sung 20ml/ngày vào
thức ăn cho tằm , tằm phát triển tốt nhất trọng lượng trung bình (g/con) tăng
từ 4.2-9.2% và năng suất kén tăng 4.73%, năng suất tổng tơ tăng 7.5% so với
đối chứng, chất lượng tơ bảo đảm [6].
Khi nghiên cứu trên thực vật, có nhiều ý kiến cho rằng tảo Spirulina
platensis có tác dụng kích thích sinh trưởng. Chính nhờ chất hữu cơ như: axit
amin, vitamin hoặc các chất có bản chất là indol mà tảo Spirulina platensis
gây ra hiệu ứng cao trong sinh trưởng động vật và thực vật. Theo Nguyễn
15
Hữu Thước (1988) khi kích thích sinh trưởng của cây lúa trong giai đoạn nảy
mầm thì chiều cao thân tăng 1.2 cm so với đối chứng, chiều dài rễ tăng 0.8cm
so với đối chứng, số rễ trên cây tăng, trọng lượng khô của thân và của rễ cũng
tăng lên rõ rệt [22].
Kể từ thập niên 80 của thế kỷ XX đến nay, ở nước ta đã có nhiều công
trình nghiên cứu khoa học và triển khai ứng dụng nuôi trồng tảo cũng như sản
xuất các sản phẩm từ tảo Spirulina. Điển hình có đề tài cấp nhà nước “
Nghiên cứu sản xuất và sử dụng tảo Spirulina ” (1981-1985) và đề tài “Hoàn
thiện quy trình sinh học và công nghệ sản xuất tảo Spirulina tại Vĩnh Hảo ”
(1994-1995) của GS.TS Nguyễn Hữu Thước và cộng tác viên (Viện công
nghệ sinh học thuộc Viện khoa học và công nghệ Việt Nam) hay đề tài cấp
thành phố của bác sĩ Nguyễn Kim Hưng (TP. Hồ Chí Minh) và cộng tác viên
tác viên (1995 - 1996) về : “Nghiên cứu sản xuất và sử dụng thức ăn có tảo
Spirulina trong dinh dưỡng điều trị ” [theo 31].Ngoài ra, còn có các đề tài:
“Hoàn thiên công nghệ sản xuất tảo Spirulina làm chế phẩm trị bệnh cho
người và gia súc” (1995-1997); “ Nghiên cứu chế biến tảo Spirulina platensis
làm bột dinh dưỡng giàu đạm sử dụng cho người” (1999- 2000) của Trung
tâm dinh dưỡng TP. Hồ Chí Minh. Theo báo nông thôn ngày nay số ra ngày
04/10/2006, các nhà khoa học trường đại học Y dược TP. Hồ Chí Minh đã
nuôi cấy thành công sinh khối tảo Spirulina platensis gắn giữ được selen ở
quy mô phòng thí nghiệm. Thành công của nghiên cứu này mở ra hướng có
thể nuôi Spirulina platensis ở quy mô lớn, cung cấp vi lượng selen làm
nguyên liệu sản xuất dược phẩm và thực phẩm [theo 31].
Hiện nay tảo Spirulina platensis có vai trò hết sức to lớn đối với con
người và đối với ngành nuôi trồng thủy sản. Spirulina platensis ở dạng khô để
thay thế các loại tảo tươi dùng làm thức ăn trong nuôi các đối tượng thủy sản:
tôm sú, tôm thẻ, . . ., làm thức ăn bổ sung cho cá chép, cá rô phi, là loại thức ăn
chủ yếu để nuôi cá cảnh. Đối với thực vật, hiện nay đã có những nghiên cứu
16
nhằm tác động dịch tảo khô hoặc dịch tảo tươi lên một số giai đoạn sinh trưởng
và phát triển của một số thực vật như: lúa, ngô, lạc...
1.1.6. Tiềm năng của nghề nuôi trồng tảo Spirulina platensis hiện nay.
Với những giá trị mà tảo Spirulina platensis mang lại như: giàu protein,
giàu axit amin, chứa các yếu tố tăng trưởng, thành tế bào mỏng, dễ tiêu hóa so
với các loài tảo có nhân và nấm men, vì vậy hiện nay trên thế giới đã có
nhiều nước sản xuất tảo này với mong muốn tạo ra hàng ngàn tấn tảo khô. Sự
khám phá của các nhà khoa học đã mở ra nhiều ứng dụng của tảo Spirulina
platensis trong điều trị các căn bệnh hiểm nghèo.
Với công nghệ sản xuất đơn giản hơn các ngành công nghệ vi sinh khác,
sản xuất Spirulina platensis tốn ít điện năng vì tảo sử dụng năng lượng ánh
sang để tổng hợp các chất hữu cơ thông qua quá trình quang hợp. Các thiết bị
dùng để sản xuất và thu hoạch không phức tạp và đắt tiền.
Với điều kiện những thuận lợi của nước ta hiện nay là có nhiều suối
nước khoáng giàu ion bicacbonat như: suối Vĩnh Hảo , Đăcmin , Đảng
Thạnh, Thác Bà, Dục Mĩ... Tại những suối nước này có thể mở cơ sở sản
xuất tảo. Nguồn cacbon giá rẻ và thích hợp cho tảo là khí CO 2. Khí này lấy
từ các nhà máy phân đạm , xí nghiệp cồn, bia, rượu và các lò vôi. Tảo sẽ
chuyển hóa nguồn cacbon này thành dinh dưỡng đồng thời giảm thiểu ô
nhiễm môi trường.
Ở nước ta hiện tảo Spirulina được triển khai sản xuất trên quy mô nhỏ
đến vừa, cung cấp nguyên liệu cho ngành dược, dinh dưỡng và cung cấp cho
các công trình nghiên cứu.
Với những điều kiện thuận lợi nêu trên, cần có một quy trình công nghệ
sinh học tảo Spirulina tiên tiến với quy mô lớn sẽ góp phần quan trọng vào
mục tiêu chống suy dinh dướng trẻ em, sản xuất dược phẩm, mĩ phẩm có giá
trị cao phục vụ trong nước và xuất khẩu.
17
1.2. Tình hình nghiên cứu cây cỏ ngọt.
1.2.1. Nguồn gốc
Cỏ ngọt Stevia rebaudiana Bertoni có nguồn gốc tự nhiên ở vùng
Amambay và Iquacu thuộc biên giới Braxin và Paraguay. Theo nhiều tài liệu
[14], [25] dường như cỏ ngọt có nguồn gốc từ các vùng Nam Mỹ (Brazin,
Paraguay, Achentina). Tiếng địa phương gọi là “Cỏ paraguay” hoặc “Cỏ mật
– Honey grass”. Vào thế kỉ XVI các nhà thủy thủ Tây Ban Nha đã đề cập đến
loại thảo mộc này nhưng mãi đến năm 1899 nhà thực vật học người Paraguay
là Moises Santiago Bertoni mới phân loại và đặt tên nó là Stevia rebaudiana
Bertoni [36].
1.2.2. Phân loại
Ngành: Magloniophyta
Lớp: Magloniopsida
Bộ: Asterales
Họ: Asteraceae
Chi: Stevia
Loài: Stevia rebaudiana Bertoni
1.2.3. Phân bố
Theo nhiều tài liệu [14] [36] Stevia rebaudiana Bertoni phân bố nhiều ở
Nam Mỹ, Trung Mỹ, Bắc Achentina, Mexico, Brazin. Hiện nay cỏ ngọt được
trồng và sử dụng ở hầu hết châu lục (ngoại trừ tây Ấn Độ và Amazon). Đặc
biệt là Nhật Bản , Indonexia, Thái lan, Trung Quốc, Hàn Quốc …
Ở Việt Nam, cây cỏ ngọt được nhập vào năm 1988 và được trồng nhiều
nơi. Cây có ngọt hiện được trồng nhiều tỉnh trong cả nước: Bắc Giang, Thái
Bình, Sơn Tây, Hà Giang , Cao Bằng, Lâm Đồng, Hà Tây, Nghệ An, Hưng
Yên… [14], [21], [25]
Tại Nghệ An, Công ty đầu tư phát triển Stevia Á châu đã triển khai trồng
khảo nghiệm giống cỏ ngọt trên nhiều huyện trong tỉnh: Hưng Yên Bắc, Hưng
18
Nguyên, Nghi Lộc (Nghi Đồng, Nghi Lâm, Nghi Hưng, Nghi Phương), Nam
Đàn (Nam Anh, Nam Thanh, Hồng Long) [21], [35].
1.2.4. Đặc điểm sinh học
Có thể xem Bertoni (1899) là người đầu tiên nghiên cứu về hình thái và
sinh trưởng của cây cỏ ngọt [14].
Thân: cỏ ngọt là cây bụi lâu năm. Thân gỗ, dạng bụi, nhiều nhánh, thân
cành tròn, có nhiều lông, cao từ 80 – 120cm (cho đến khi ra hoa), thân chính
có đường kính từ 2,5 – 8mm. Trong sản xuất cỏ ngọt được thu hoạch khi cây
có độ cao từ 30 – 50cm, trong điều kiện đất màu mỡ, có thể cao tới 60cm mới
thu hoạch. Thông thường cây cỏ ngọt cho 25 – 35 cành cấp 1. Tổng số cành
trên cây có thể đạt tới 140. Có hệ thân ngầm phát triển mạnh.
Rễ: thuộc dạng rễ chùm, hình nón, trong điều kiện tự nhiên phân
nhánh mạnh, có thể ăn sâu ở lớp đất có từ 20 – 30 cm, chịu ảnh hưởng bởi
độ ẩm đất.
Lá: mọc đối, hình ovan, trứng ngược hoặc thuôn dài, nằm ngang hơi
nghiêng, phiến lá thường có 12-16 răng cưa, chiều dài bản lá ở cây trưởng
thành có thể đạt tới 5 – 8 cm, rộng 1,5 – 2cm, có 3 gân song song và các gân
phụ phân nhánh. Cây con gieo từ hạt có 2 lá mầm hình tròn, đến cặp lá thứ tư
mới xuất hiện răng cưa hoặc xanh đậm phụ thuộc vào các giống khác nhau.
Hoa: hoa cỏ ngọt là hoa tự, nhóm họp dày đặc trên đế hoa, trong đó có
4-7 hoa lưỡng tính. Mỗi hoa đơn hình ống có cấu trúc gồm một đế hoa, với 5
đài màu xanh, 5 cánh tràng màu trắng khoảng 5mm dài, các lá bắc tiêu giảm
thành sợi để phát tán, nhị 4-5 dính trên tràng có màu vàng sáng, các chỉ nhị
rời nhau còn bao phấn dính mép với nhau, đính gốc và kéo dài lên phía trên
bởi một phần của trung đới. Bầu hạ 1 ô, 1 noãn, vòi nhụy mảnh chẻ đôi, các
nhánh hình chỉ cao hơn bao phấn, do đó mà khả năng tự thụ phấn thấp hoặc
hầu như không có.
19
Quả và hạt: quả (hạt) cỏ ngọt nhỏ, thuộc loại quả bế, khi chín nâu thẫm,
5 cạnh dài từ 2-2,5mm. Hạt có 2 vỏ hạt, có phôi, nhưng nội nhũ trần do vậy tỷ
lệ nảy mầm thấp. Khối lượng 1000 hạt khoảng 0,35-0,4g.
1.2.5. Đặc tính sinh học
1.2.5.1. Nhiệt độ
Cỏ ngọt là cây trồng nhiệt đới, sinh trưởng trong điều kiện mát mẻ. Có
thể sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện nhiệt độ từ 15-30 0c, nhiệt độ
thích hợp nhất là 22-250c. Nhiệt độ tối thích hợp cho sự nảy mầm của hạt là
200c. Nhiệt độ cao làm tăng hàm lượng steviozit. Từ 15-300c cây sinh trưởng
khoẻ cho năng suất thu hoạch cao. Nhiệt độ > 350c cây sinh trưởng kém [14].
1.2.5.2. Ẩm độ
Môi trường sống tự nhiên của cây cỏ ngọt thích hợp nhất là khí hậu cận
nhiệt đới, ưa ẩm ướt, với lượng mưa trung bình hàng năm từ 1400-1600mm.
Độ ẩm thích hợp nhất cho sinh trưởng, phát triển là 70-85%. Cỏ ngọt thường
mọc tự nhiện trên các đầm lầy [14].
1.2.5.3. Ánh sáng
Cỏ ngọt là cây tương đối mẫn cảm với độ chiếu sáng. Cường độ ánh
sáng mạnh làm tăng hàm lượng steviozit [14].
1.2.5.4. Đất và dinh dưỡng khoáng
Cỏ ngọt có thể sinh trưởng và phát triển trên nhiều loại đất khác nhau,
nhưng thích hợp nhất là đất tơi xốp, thông thoáng, nhiều mùn. Trên những đất
như thế cỏ ngọt cho thu hoạch cao, hàm lượng các chất ngọt tăng. Đất sét
không thích hơp cho sự sinh trưởng của cỏ ngọt. Cỏ ngọt là cây thu hoạch lá
do vậy nó yêu cầu chế độ dinh dưỡng cao, vì thế bón phân là biện pháp tích
cực để tăng năng suất cỏ ngọt. Cỏ ngọt ưa đất trung tính, ph trong đất khoảng
từ 6,5 đến 7 là tốt nhất [14].
20
1.2.6. Giá trị dinh dưỡng
Cây cỏ ngọt (còn gọi là cỏ mật, cỏ đường, cúc ngọt, trạch lan, cây thay
thế đường) là một trong những cây được chú ý phát triển. Cây cỏ ngọt đã
được biết đến từ năm 1908, Resenack (1908) và Dieterich (1909) đã chiết suất
được glucozit từ lá cỏ ngọt. Nhưng mãi đến năm 1931 Bridel và Lavieille
mới xác định được glucozit đó chính là steviozit, chất ngọt cơ bản tạo lên độ
ngọt ở loại cây này. Chất steviozit sau khi thuỷ phân sẽ cho 3 phân tử steviol
và isosteviol. Chất steviol ngọt hơn đường saccarôza 300 lần. H.B.Wood đã
nghiên cứu tìm ra công thức hoá học của các glucozit nói trên. Bằng phương
pháp sắc ký bản mỏng, sắc ký khí, sắc ký lỏng cao áp , người ta đã thi được
11 chất có hàm lượng và độ ngọt khác nhau: steviol, steviozit, steviolbiozit,
rebaudiozit A, rebaudiozit B, , rebaudiozit C, rebaudiozit D, dulcoside A,
dulcoside D, dulcoside E, stebin [14], [38], [39].
Trong số này đáng chú ý trong số đó là:
Steviozit có công thức là C38H60O18 có độ ngọt gấp 300 lần so với đường
saccarôza, ít năng lượng, ngon, không lên men, không bị phân huỷ, bởi vậy
rất có triển vọng dùng để thay đường trong chế độ ăn kiêng. Steviozit là một
tinh thể hình kim, có độ quay 1980 (a)25 39,30, điểm chảy 202 – 2040,. Chứa
trong cây với tỷ lệ 6 – 8 %.
- Steviolbiozit là một chất ngọt chiếm trọng lượng rất nhỏ trong cây.
- Rebaudiozit A có công thức là C44H70O23.3H2O, là chất kết tinh không
màu. Chất này rất ngọt, có điểm nóng chảy 242- 2440C, có trong cây 1,4 – 2%.
- Rebaudiozit B là chất kết tinh không màu, ngọt có công thức
C38H60O18.2H2O, điểm nóng chảy 193 – 1950C, có trong cây từ 0,03 – 0,07%.
- Rebaudiozit C (dulcozit-B): có công thức: C44H70O23.3H2O, điểm nóng
chảy 235-2380C.
- Rebaudiozit D: có trong cây khoảng 0,03%, điểm nóng chảy 283-2860C.
- Xem thêm -
.DOC 
52 
514 
57 
