nghiên cứu công nghệ sản xuất chất dinh dưỡng bổ sung cho phân bón qua lá từ nguồn rong biển trong nước

Rong biển nếu qua chế biến sẽ trở thành phân bón có giá trị hơn nhiều so với nguyên liệu ban đầu và hiện nay đã có 1 số công ty nghiên cứu và chế biến rong biển làm nguyên liệu để sản xu

MỞ ĐẦU

Trong những năm qua, nền nông nghiệp Việt Nam đã có những bước tiến vượt bậc, từ nước thiếu lương thực, Việt Nam đã trở thành nước không những cung cấp đủ nhu cầu trong nước mà còn trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai thế giới Có được thành tựu trên chính là nhờ có được các giống mới

và biện pháp canh tác hiệu quả, nhưng không thể không nói tới việc sử dụng nhiều phân bón vô cơ và thuốc bảo vệ thực vật Cùng với thời gian, chúng ta

và cả thế giới đều thấy rằng đất đai ngày càng bị cằn cỗi do thiếu chất hữu cơ, các vi sinh vật trong đất không phát triển dẫn đến các cây được trồng trên các mảnh đất đó bị sâu bệnh nhiều hơn, bị giảm năng suất khi thay đổi thời tiết,

do bị giảm khả năng chống chịu sâu bệnh và chống chịu sự biến đổi thời tiết Việc nhận thức lại vai trò của các chất hữu cơ trong đất, các phân bón vô

cơ, hữu cơ đối với sự phát triển của cây trồng đã trở thành nhu cầu cấp bách Ngày nay người ta đã nói nhiều tới việc sử dụng có hiệu quả hơn phân bón vô

cơ, thay thế dần phân bón vô cơ bằng những loại phân bón hữu cơ mới Theo

xu hướng này, cùng với những phát hiện đột phá về khả năng hấp thụ qua lá chất dinh dưỡng vô cơ và hữu cơ (chủ yếu là các axít amin) trong phân bón sản xuất bằng phương pháp thủy phân protein có trong các sản phẩm nông nghiệp như rong biển, ngô, đậu tương, cá biển đã và đang phát triển khá mạnh Ở những vùng sản xuất hoa, quả và rau có giá trị cao của Việt nam sử dụng đậu tương ngâm ủ 5 - 6 tháng cho oai mục để làm phân bón rất phổ biến

và mang lại hiệu quả kinh tế cao Ở vùng nông thôn ven biển, rong biển tươi cũng đã được sử dụng làm phân bón và cũng đã mang lại kết quả tốt Rong biển nếu qua chế biến sẽ trở thành phân bón có giá trị hơn nhiều so với nguyên liệu ban đầu và hiện nay đã có 1 số công ty nghiên cứu và chế biến rong biển làm nguyên liệu để sản xuất phân bón lá như Công ty cổ phần Kỹ thuật Môi trường sử dụng rong biển làm nguyên liệu chính để sản xuất phân bón lá “Ước mơ nhà nông”

Rong biển có thể trồng và phát triển dọc bờ biển ở nước ta, ở vùng biển miền Bắc do có nồng độ muối nhỏ (2-3%) nên loại rong biển Glacilaria (ở Việt Nam thường gọi là rong câu) rất phổ biến Do rong biển là loại cây biển hấp thu rất mạnh các chất có trong nước biển vì thế thành phần của chúng khác nhau, việc đánh giá thành phần rong biển theo khu vực địa lý sẽ hết sức

TẬP ĐOÀN HÓA CHẤT VIỆT NAM

CÔNG TY CỔ PHẦN THIẾT KẾ CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT

-& -

B¸O C¸O TæNG KÕT §Ò TµI

NGHI£N CøU C¤NG NGHÖ S¶N XUÊT CHÊT DINH D¦ìNG

Bæ SUNG CHO PH¢N BãN QUA L¸ Tõ NGUåN RONG BIÓN

TRONG N¦íC

8148

17/11/2010

Hà Nội, năm 2010

TẬP ĐOÀN HÓA CHẤT VIỆT NAM

CÔNG TY CỔ PHẦN THIẾT KẾ CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT

-& -

B¸O C¸O TæNG KÕT §Ò TµI

NGHI£N CøU C¤NG NGHÖ S¶N XUÊT CHÊT DINH D¦ìNG

Bæ SUNG CHO PH¢N BãN QUA L¸ Tõ NGUåN RONG BIÓN

TRONG N¦íC

Thực hiện theo Hợp đồng số 46.09.RDBS/HĐ-KHCN ngày 29/6/2009 giữa

Bộ Công Thương và Công ty CP Thiết kế Công nghiệp Hóa chất

Chủ nhiệm đề tài: Đặng Xuân Toàn

Các thành viên tham gia: Văn Thị Tâm

Ngô Quốc Khánh Nguyễn Tiến Duy Nguyễn Minh Hiền

GIÁM ĐỐC CÔNG TY

MỞ ĐẦU

Trong những năm qua, nền nông nghiệp Việt Nam đã có những bước tiến vượt bậc, từ nước thiếu lương thực, Việt Nam đã trở thành nước không những cung cấp đủ nhu cầu trong nước mà còn trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai thế giới Có được thành tựu trên chính là nhờ có được các giống mới

và biện pháp canh tác hiệu quả, nhưng không thể không nói tới việc sử dụng nhiều phân bón vô cơ và thuốc bảo vệ thực vật Cùng với thời gian, chúng ta

và cả thế giới đều thấy rằng đất đai ngày càng bị cằn cỗi do thiếu chất hữu cơ, các vi sinh vật trong đất không phát triển dẫn đến các cây được trồng trên các mảnh đất đó bị sâu bệnh nhiều hơn, bị giảm năng suất khi thay đổi thời tiết,

do bị giảm khả năng chống chịu sâu bệnh và chống chịu sự biến đổi thời tiết Việc nhận thức lại vai trò của các chất hữu cơ trong đất, các phân bón vô

cơ, hữu cơ đối với sự phát triển của cây trồng đã trở thành nhu cầu cấp bách Ngày nay người ta đã nói nhiều tới việc sử dụng có hiệu quả hơn phân bón vô

cơ, thay thế dần phân bón vô cơ bằng những loại phân bón hữu cơ mới Theo

xu hướng này, cùng với những phát hiện đột phá về khả năng hấp thụ qua lá chất dinh dưỡng vô cơ và hữu cơ (chủ yếu là các axít amin) trong phân bón sản xuất bằng phương pháp thủy phân protein có trong các sản phẩm nông nghiệp như rong biển, ngô, đậu tương, cá biển đã và đang phát triển khá mạnh Ở những vùng sản xuất hoa, quả và rau có giá trị cao của Việt nam sử dụng đậu tương ngâm ủ 5 - 6 tháng cho oai mục để làm phân bón rất phổ biến

và mang lại hiệu quả kinh tế cao Ở vùng nông thôn ven biển, rong biển tươi cũng đã được sử dụng làm phân bón và cũng đã mang lại kết quả tốt Rong biển nếu qua chế biến sẽ trở thành phân bón có giá trị hơn nhiều so với nguyên liệu ban đầu và hiện nay đã có 1 số công ty nghiên cứu và chế biến rong biển làm nguyên liệu để sản xuất phân bón lá như Công ty cổ phần Kỹ thuật Môi trường sử dụng rong biển làm nguyên liệu chính để sản xuất phân bón lá “Ước mơ nhà nông”

Rong biển có thể trồng và phát triển dọc bờ biển ở nước ta, ở vùng biển miền Bắc do có nồng độ muối nhỏ (2-3%) nên loại rong biển Glacilaria (ở Việt Nam thường gọi là rong câu) rất phổ biến Do rong biển là loại cây biển hấp thu rất mạnh các chất có trong nước biển vì thế thành phần của chúng khác nhau, việc đánh giá thành phần rong biển theo khu vực địa lý sẽ hết sức

có ý nghĩa về kinh tế để lựa chọn rong biển như một loại nguyên liệu sản xuất các loại phân bón

Rong biển ở nước ta khá nhiều, nhưng việc tiêu thụ ít hơn nhiều so với khả năng cung cấp do vậy tìm kiếm thêm khả năng sử dụng rong biển sẽ có ý nghĩa kinh tế cho nhân dân vùng ven biển

MỤC LỤC

Trang

Chương I: Tổng quan về rong biển 2

I.1 Giá trị dinh dưỡng của rong biển 5

I.2 Thành phần hóa học của rong biển 7

I.3 Ích lợi của rong biển cho cây trồng 8

I.4 Sản phẩm phân bón từ chất chiết xuất rong biển ở nước ngoài và ở

Việt Nam

12

Chương II: Phương pháp và nội dung thực nghiệm 18

II.1 Khảo sát thành phần dinh dưỡng của rong biển Việt Nam 18

II.2 Quy trình thủy phân rong biển

II.2.1 Mô tả quá trình thuỷ phân rong biển

II.2.2 Thiết bị thủy phân rong biển

18

18

21

Chương III: Kết quả khảo sát và thảo luận 23

III.1 Kết quả đánh giá

III.1.1 Kết quả đánh giá rong biển khô

23

23 III.1.2 Kết quả đánh giá rong biển ở Việt Nam qua quy trình thủy

phân

25

III.2 Kết quả phân tích rong biển Thanh Hóa

III.2.1 Đánh giá các thành phần khoáng và vi lượng kim loại

30

33

III.3 Đề xuất qui trình công nghệ chế biến phân bón lá có bổ sung

chất dinh dưỡng từ rong biển

34

Kết luận và kiến nghị 41

Tài liệu tham khảo 42

Phụ lục 44

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Phương pháp được lựa chọn để thực hiện các nội dung của đề tài là:

- Đi khảo sát ở một số vùng sản xuất rong biển chính trong nước

- Khảo sát và lấy mẫu rong biển ở Thái Bình và Nam Định để phân tích thành phần dinh dưỡng của nguyên liệu chưa thủy phân và thành phần dinh dưỡng của rong biển sau khi đã thủy phân

- Dựa trên kết quả nghiên cứu về thành phần dinh dưỡng tối thiểu cho cây trồng đề xuất thành phần và sau đó là qui trình công nghệ phối liệu phù hợp

Đề tài đã thực hiện được mục tiêu đề ra đánh giá các nguồn rong biển trong nước có khả năng tiềm tàng để sản xuất phân bón lá bằng phương pháp thủy phân để tạo ra sản phẩm phân bón mới, thay thế một phần phân bón vô cơ, góp phần tạo ra sản phẩm nông sản an toàn, các thông tin về tình hình nuôi trồng rong biển ở Việt Nam, thành phần dinh dưỡng cơ bản của rong biển trước và sau khi thủy phân cũng như sau khi tạo ra sản phẩm đã thu được với

độ chính xác đủ để tiến hành lựa chọn nguyên liệu và phương pháp sản xuất

để tạo ra phân bón lá từ rong biển là chính

Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy Việt Nam có nguồn rong biển rất có giá trị và rất nhiều nhưng chưa được sử dụng hết khả năng của nó dẫn tới lãng phí nguồn tài nguyên có thể tái tạo được và khả năng cải thiện cuộc sống của các nông dân dọc bờ biển phía Bắc

Kết quả nghiên cứu còn cho thấy các giá trị của rong biển trong nông nghiệp, nó không những có khả năng làm giảm lượng phân bón vô cơ mà còn

có khả năng tăng năng suất, tăng chất lượng nông sản và giảm sử dụng thuốc bảo vệ thực vật

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN

Rong biển (seaweed) là tảo sống trong nước biển (tiếng latin còn cho algae

= seaweed) Theo định nghĩa, tảo là những thực vật bậc thấp, nghĩa là những thực vật cơ thể không thể phân ra thành thân, rễ, lá, tế bào chứa diệp lục và sống chủ yếu trong nước

Những tảo đang tồn tại không phải là nhóm cơ thể đồng nhất về cấu tạo và nguồn gốc và được định nghĩa bao gồm các thực vật bậc thấp có diệp lục, sống chủ yếu trong nước Căn cứ vào màu sắc người ta chia tảo thành các ngành khác nhau (10 ngành)

Về cấu trúc tảo có cấu trúc hết sức đa dạng, bao gồm những dạng đơn bào,

đa bào, tập đoàn với những loài có kích thước lớn (rong biển có kích thước lớn) và cấu tạo khác nhau

Về sinh sản, nhìn chung tảo có 3 phương thức sinh sản: sinh dưỡng (thực hiện bằng các phần riêng rẽ của cơ thể); vô tính (là hình thức sinh sản phổ biến của tảo được thực hiện bằng sự hình thành các tế bào chuyển hóa); và sinh sản hữu tính (được thực hiện bằng những tế bào chuyển hóa gọi là giao

tử và kèm theo quá trình sinh sản hữu tính) [4]

Rong biển có rất nhiều loại, được chia ra làm 3 loại chính là rong biển nâu (brown algae), rong biển đỏ (red algae) và rong biển lam (green algae) Người

ta ước tính trong tự nhiên có khoảng 1500 loài tảo nâu, 4000 loài tảo đỏ và

900 loài tảo lam, nhưng chỉ có khoảng hơn 200 loài là được bán trên thị trường Ở các vùng biển ở Đông Nam Á, rong biển đỏ là chủ yếu, trong đó loại rong Glacilaria chiếm phần lớn Ở Việt Nam rong biển đỏ Glacilaria chiếm gần như hoàn toàn [9] Vì trong nước biển có chứa rất nhiều thành phần khoáng chất và kim loại do bị cuốn trôi từ đất liền nên từ lâu những động thực vật sống trong biển luôn luôn là thành phần dinh dưỡng bổ sung cho con người và động thực vật sống trên đất liền

Rong biển là một trong những tài nguyên sinh thái và kinh tế quan trọng của đại dương Chúng là những thực vật lâu đời nhất trên trái đất, có những đặc trưng nổi trội về tính linh hoạt, dễ sống và sinh sản Chúng sống trong nước biển giàu chất dinh dưỡng, chúng hấp thụ chất dinh dưỡng tạo ra nguồn thực phẩm, thức ăn cho gia súc, phân bón và hóa chất Một số loại rong biển phổ biến cho trong bảng 1.1

Bảng 1.1: Một số loại rong biển phổ biến [6]

STT Loài Thực

phẩm

Thức ăn gia súc

Công nghiệp

Dược phẩm

Phân bón

Rong biển cũng đã được nghiên cứu ở Việt nam, mục tiêu chủ yếu của các nghiên cứu này là đánh giá một số thành phần chính để sản xuất agar và để dậy học, do vậy các số liệu về rong biển nhằm mục đích sử dụng làm chất dinh dưỡng cho cây trồng gần như không có

Công ty CP Kỹ thuật Môi trường trong những năm qua đã nghiên cứu thủy phân 1 loại rong biển lấy ở Diêm Điền, Thái Bình và đã sử dụng dung dịch này để pha chế ra phân bón lá “Ước mơ Nhà nông”, nhưng cũng chưa xác định được rong biển ở khu vực nào và thời điểm nào trong năm ở tỉnh Thái bình và tỉnh Nam Định cho chất lượng cao nhất về dinh dưỡng cho cây trồng

I.1 Giá trị dinh dưỡng của rong biển

Châu Á và Thái Bình Dương có truyền thống dùng rong biển như loại rau, trong khi đó ở các nước phương Tây sử dụng rong biển chủ yếu làm keo (alginate, carrageenan và agar)

Rong biển chứa lượng lớn các polysaccharide, đáng chú ý là cấu trúc thành

tế bào polysaccharide được chiết xuất công nghiệp hydrocolloid (một chất tạo thành keo trong nước): alginate từ các loại tảo nâu, carrageenan và agar từ các loại tảo đỏ Các polysaccharide ngắn hơn được tìm thấy trong các thành tế bào: fucoidan (polysaccharide sunphat) (từ các loại tảo nâu), xylan (phức polysaccharide) (từ một số tảo đỏ và tảo lam), ulvan (một dạng polysaccharide) trong tảo lam

Rong biển cũng chứa các polysaccharide khác, nhất là laminarin (β-1,3- glucan) trong tảo nâu và tinh bột floridean (amylopectin giống như glucan) trong tảo đỏ Khi tiếp xúc với vi khuẩn đường ruột hầu hết các polysaccharide (agar, carrageenan, ulvan và fucoidan) không được tiêu hóa, do đó có thể được coi như thực phẩm dạng sơ Các polysaccharide hòa tan và không hòa tan gắn với các ảnh hưởng sinh lý khác nhau Nhiều loại polysaccharide dạng hòa tan (pectins, guar gum,…) liên quan với các ảnh hưởng làm giảm cholesterol và glucoza đường huyết Trái lại các loại polysaccharide dạng không hòa tan (cellulose) liên quan chủ yếu tới việc giảm thời gian chuyển hóa trong bộ máy tiêu hóa Trong các loại polysaccharide, fucoidan được nghiên cứu và cho kết quả về hoạt tính sinh học thú vị (chống nghẽn mạch, chống đông, chống ung thư, chống virus, chống tác nhân phụ, chống viêm ), những thuộc tính này đã mở ra một lĩnh vực ứng dụng đầy tiềm năng trong y

học

Các chất khoáng

Rong biển được khai thác từ biển có lượng khoáng chất rất phong phú về các thành phần đa lượng và vi lượng, thành phần khoáng chất trong một số loại rong biển chiếm tới hơn 36% trọng lượng khô Can xi có trong rong biển cũng là một trong những nguồn quan trọng, lượng canxi có thể tăng tới 7%

trọng lượng khô ở tảo lớn, lớn hơn 25-34% ở tảo trắng lithotamne

Protein và các axit amin

Hàm lượng protein trong tảo nâu nhỏ (trung bình 5-15% trọng lượng khô) trong khi đó hàm lượng protein trong tảo lam và tảo đỏ cao hơn (trung bình

10-30% trọng lượng khô) Trong một số loại tảo đỏ, chẳng hạn như tảo Palmaria palmata (dulse) và tảo Porphyra tenera (nori) protein đặc trưng có thể lên đến 35 và 47% trọng lượng khô Mức này được so sánh với những rau quả có hàm lượng protein cao như đậu tương (hàm lượng protein 35% chất khô) Lượng protein của Ulva spp nằm trong khoảng 15-20% trọng lượng khô Ngoại trừ Undaria pinnatifida chứa 11-24% protein, những tảo nâu khác (Laminaria digitata, Ascophyllum nodosum, tảo vesiculosus và himanthalia elongata) có hàm lượng protein thấp Spirulin một loại vi tảo nước ngọt, nổi tiếng với hàm lượng protein cao (70% chất khô)

Lipid và các axit béo

Các lipid có mặt chỉ chiếm 1-5% algal khô và được biết các thành phần axit béo omega 3 và omega 6 đóng một vai trò trong phòng chống các bệnh về máu, viêm xương khớp và bệnh tiểu đường Trong tảo lam có axit alpha linolenic (ω3 C18: 3), trong tảo đỏ và tảo nâu đặc biệt giàu các axit béo với

20 nguyên tử các bon: axit eicosapentanoic (EPA, ω3 C20: 5) và axít arachidonic (AA, ω6 C20: 4) Spirulin cung cấp một nguồn axit gamma linolenic (GLA) (20 đến 25% trong tổng số lipid), mà được biết prostaglandin, leucotriens và thromboxan liên quan đến sự thay đổi của miễn

dịch, viêm nhiễm và các bệnh về máu

Chất dinh dưỡng vi lượng, các vitamin

- Vitamin E

Do hoạt tính chống ô xi hóa, vitamin E ngăn chặn sự ôxi hóa Tảo nâu chứa hàm lượng vitamin E cao hơn tảo lam và tảo đỏ Trong số các tảo nâu, Fucaceae, Ascophyllum và Fucussp được quan sát có hàm lượng vitamin E cao nhất, chứa khoảng 200 - 600 mg tocopherol/kg chất khô Tảo nâu chứa anpha, beta, gamma tocopherol trong khi đó tảo lam và tảo đỏ chỉ chứa anpha tocopherol

- Polyphenol

Algal polyphenols còn gọi là phlorotannin, khác với các polyphenol của

các cây trồng trên cạn bắt nguồn từ gallic và a-xít ellagic, trong khi algal

polyphenol bắt nguồn từ những phlorogluxinol đơn vị (1, 3, 5 -

trihydroxybenzine) Phlorotannin có cấu tạo phân tử phức tạp (hỗn tạp về cấu

trúc và độ polyme hóa) cung cấp phạm vi rộng các hoạt tính sinh học tiềm

tàng Thành phần cao nhất được tìm thấy trong rong biển nâu, phlorotanin từ

5 - 15% trọng lượng khô Hoạt tính chống oxi hóa của polyphenols được chiết

từ rong biển nâu và đỏ đã được chứng minh bằng các thử nghiệm

- Caroten

Caroten là chất chống oxy hóa mạnh Tảo nâu đặc biệt giàu caroten trong

fucoxatin, caroten, violaxanthin Caroten chủ yếu chứa trong tảo đỏ gồm

β-carotene , α-β-carotene và các dẫn xuất dihydroxylat (dihyđroxy-caroten và

zeaxanthin) Thành phần caroten của tảo lam cũng tương tự nhưng cao hơn

Thành phần chính là β-caroten, lutein, violaxanthin, antheraxanthin và

neoxantin

I.2 Thành phần hóa học của rong biển

Do sống trong môi trường nước biển có rất nhiều chất dinh dưỡng và

khoáng chất do vậy trong rong biển, dù là loại nào cũng chứa rất nhiều chất

dinh dưỡng có ích Bảng 1.2 dưới đây cho 1 số thành phần hóa học chính của

một số loại rong biển nêu trong http//seaweed.ucd.ie/Nutrition/chemical

Rong nâu

Tất cả các số liệu được tính theo g/100g chất khô, những số liệu không có

sẵn ghi “nd” Liên quan đến hàm lượng protein quy ước hệ số chuyển đổi

tổng nitơ thành protein là 6,25

I.3 Ích lợi của rong biển cho cây trồng

Nghiên cứu sử dụng các chất chiết xuất từ rong biển các loại cho thấy đều

mang lại thúc đẩy sự phát triển và tăng trưởng đối với cây trồng Tác dụng

của rong biển có nhiều, ở đây chỉ trình bầy một số tác dụng điển hình của

rong biển

Rong biển điều chỉnh hoạt động của vi khuẩn có lợi trong đất trồng, đặc

biệt trong các túi đất xung quanh rễ cây dẫn đến khối lượng rễ lớn hơn Đất ở

khu vực này được biết đến như đới rễ cây, hoạt động của đới rễ cây cải thiện

khả năng phát triển của cây trồng, rễ cây chắc khỏe hơn Có nhiều tác dụng

làm tăng cường khả năng tự nhiên của cây trồng, tránh dịch bệnh và côn trùng

có hại Các thí nghiệm trên cây trồng , cho thấy những cây được chăm sóc

bằng rong biển tránh được aphids và các loại côn trùng hút nhựa cây, đồng

thời nó hoạt động trong đất để tạo ra các chất dinh dưỡng có giá trị cho cây

trồng Đới rễ cây tạo thành một ngân hàng thực phẩm dinh dưỡng cho cây

trồng Một tác động khác của rong biển lên rễ cây trong đới rễ cây là do sự gia

tăng về khối lượng và chiều dài của rễ cây để có thể hút thêm độ ẩm từ đất, tăng mức chịu đựng khô hạn Khối lượng rễ cây cũng cho phép cây hấp thụ tốt hơn, phân bón sử dụng cho cây hiệu quả hơn Cấu trúc rễ cây chắc khỏe hơn có thể giúp cây trồng chống lại những một số bệnh ở rễ

Rong biển tăng cường sự quang hợp qua việc tăng chất diệp lục, chất mang lại màu xanh lục cho cây Cây trồng có thể khai thác năng lượng mặt trời hiệu quả để tăng mức chất diệp lục Rong biển chứa một loạt các chất kích thích sinh học, chất dinh dưỡng và các cacbonhydrat Đến nay hơn 60 loại chất dinh dưỡng khác nhau trong rong biển đã được xác định Tuy nhiên, rong biển không phải là sản phẩm được phân loại như là một chất kích thích sinh học Chiết xuất của rong biển chứa các chất điều tiết sinh trưởng tự nhiên (PGR), kiểm soát sự tăng trưởng và phát triển cấu trúc của cây Chất điều tiết sinh trưởng cây chính là những chất kích thích tăng trưởng, kích tố phân bào cytokinin, indole và hooc môn PGR trong rong biển với lượng rất nhỏ tính bằng phần triệu và chỉ cần một lượng rất nhỏ để điều tiết sinh trưởng

- Hợp chất indole giúp cho sự phát triển của rễ và chồi cây

- Cytokinin là hooc môn thúc đẩy tăng trưởng thông qua việc tăng nhanh quá trình phân chia tế bào, chiết xuất của rong biển có giá trị trong việc nuôi cấy mô Khi chúng được ứng dụng cho các tán lá, kích thích sự quang hợp giúp lá cây xanh lâu hơn Vì vậy, lá cây giữ màu xanh lâu hơn Các cytokinin trong chiết xuất rong biển là nhân tố chính trong việc thúc đẩy sự kết trái và giảm bớt việc rụng quả sớm khi sử dụng ở táo và đào

- Auxin (chất kích thích tăng trưởng) cũng là một loại hooc môn tồn tại ở

rễ và thân cây trong quá trình phân chia tế bào Chúng di chuyển tới những khu vực kéo dài tế bào làm cho thành tế bào căng ra Chất kích thích tăng trưởng giúp cho rau, quả thời gian bảo quản tự nhiên dài hơn Điều này được biết như một sự làm chậm quá trình lão hóa: việc phân hủy tế bào và mô liên kết dẫn đến thối rữa

- Tăng khả năng chịu lạnh: Kết quả thí nghiệm sử dụng rong biển trên cây

cà chua cho thấy chúng có thể sống ở nhiệt độ dưới 290C và số lượng cây sống khá nhiều Nhiều cây hàng năm có khả năng chịu lạnh như cây thuốc lá, alyssum và cỏ roi ngựa có thể chịu được sự đông giá khắc nghiệt và giữ được màu xanh lá cây và hoa

Trong rong biển và dung dịch thủy phân rong biển chứa rất nhiều a xít amin quan trong cho sự phát triển của cây trồng, dưới đây tổng hợp các vai trò của axít amin đối với sự phát triển của cây trồng, trên cơ sở các thông tin này

sẽ đánh giá các nguồn cung cấp rong biển khác nhau:

Axít Aspartic

Axít Aspartic có vai trò quan trọng làm tăng quá trình phát triển rễ, quá trình tổng hợp protein và cung cấp ni tơ cho cây vào những giai đoạn cây bị ảnh hưởng của sự thay đổi thời tiết, bị sâu bệnh Đối với cây lúa axít Aspartic còn làm tăng quá trình vận chuyển ni tơ từ lá già sang lá bánh tẻ trong thời kỳ vàng lá

Axít Glutamic

Axít Glutamic có vai trò làm tăng quá trình nảy mầm, quá trình tạo ra chất diệp lục và kích hoạt cơ chế tự bảo vệ chống lại sâu bệnh của cây trồng, mở khí khổng của lá cây và là thành phần cấu thành của hai axít amin quan trọng

là Proline và Arginine

Serine

Serine làm tăng quá trình thụ phấn, tăng sức chịu đựng với sự biến đổi của thời tiết, là chất điều chỉnh sự cân bằng nước trong cây và tổng hợp chất diệp lục Serine và Glycine là 2 axít amin rất dễ chuyển hóa sang nhau

trọng trong quá trình phân giải các hóc môn sinh trưởng và làm tăng khả năng chống chịu với vi rút

Phenylalanine

Phenylalanine làm tăng quá trình tạo ra các chất đề kháng và tạo ra lignin (lignin là chất dẫn xuất tạo ra các axít amin, tạo ra màu và mùi cho hoa, quả như cà chua….)

Cytokinin

Là hooc môn thúc đẩy tăng trưởng thông qua việc tăng nhanh quá trình phân chia tế bào, chiết xuất của rong biển có giá trị trong việc nuôi cấy mô

Khi chúng được ứng dụng cho các tán lá, kích thích sự quang hợp giúp lá cây xanh lâu hơn Vì vậy, lá cây giữ màu xanh lâu hơn Các cytokinin trong chiết xuất rong biển là nhân tố chính trong việc thúc đẩy sự kết trái và giảm bớt việc rụng quả sớm khi sử dụng ở táo và đào

Auxin

Là một loại hooc môn tồn tại ở rễ và thân cây trong quá trình phân chia tế bào Chúng di chuyển tới những khu vực kéo dài tế bào làm cho thành tế bào căng ra Chất kích thích tăng trưởng thật sự giúp cho rau, quả thời gian bảo quản tự nhiên dài hơn

1 trong các nguyên liệu chính thường được sản xuất ra dưới dạng khô bao gồm dạng bột và hạt như phân bón Alga 600, nhưng phần lớn ở dạng lỏng và dùng chính để phun qua lá Trên thị trường phân bón thế giới đã xuất hiện phân bón lỏng hữu cơ sản xuất từ các nguyên liệu chính là rong biển, cá biển

và nhiều loại đã được cấp chứng chỉ để sử dụng làm phân bón trong nông nghiệp hữu cơ

Các công ty trên thế giới sử dụng rong biển làm phân bón lá là:

- Marine Bio Product: sản xuất phân bón lỏng; bột rong biển khô và phân bón hữu cơ vê viên

- Công ty Ecplaza sản xuất phân bón lỏng từ rong biển

- Công ty BioGrow Endo- Plus sản xuất phân bón bột rong biển hòa tan

- Công ty BioPlex sản xuất loại phân bón lỏng BioPlex 5-10-5 có sử dụng rong biển làm nguyên liệu

- Công ty EarthWorks sản xuất phân bón lỏng từ rong biển có tên thương mại

là Potent- Sea Plus

- Công ty Organica Plant Booster sản xuất phân bón lỏng Plant Booster 3-4-1

có sử dụng rong biển làm nguyên liệu

- Công ty Growco Indoor Garden Supply sản xuất phân bón lỏng từ rong biển Grandma Enggy’s Seaweed có hàm lượng NPK là 1,5- 1,5- 1,5; Age Old Organics 0,3- 0,25- 0,15

- Công ty Travena sản xuất phân bón lỏng từ rong biển Alga 600

- Công ty Natural Resources Group sản xuất phân bón lỏng từ rong biển CYTO- GEM 2-1-1

- Công ty Dramm sản xuất phân bón lỏng từ rong biển với nhiều tên gọi Drammatic, loại Drammatic “K” có bán ở Việt Nam

Ở Việt Nam hiện nay có 1 số công ty sản xuất hoặc phân phối phân bón

- Công ty cổ phần Kỹ thuật Môi trường sản xuất 3 loại phân bón có sử dụng nguyên liệu là rong biển: Ước mơ nhà nông “M”; Ước mơ nhà nông “D” và Ước mơ nhà nông “C”

Như vậy có thể thấy rằng phân bón được sản xuất trên cơ sở rong biển đã

có mặt khá nhiều trên thế giới và ở cả Việt Nam Các công ty nước ngoài cũng đã đưa sản phẩm phân bón có nguồn gốc rong biển vào Việt Nam

I.5 Tổng quan về rong biển ở Việt Nam

Trồng rong biển ở Việt Nam bắt đầu từ những năm 1990 Rong biển có nhiều loài nhưng phổ biến nhất là loài Glacilaria, mọc và phát triển tự nhiên ở các vùng ven biển phía bắc, đáng kể nhất là ở Đình Vũ, Hải phòng Hiện nay,

rong biển loại này được nuôi trồng rất phổ biến trong các đầm nuôi cá biển, tôm biển (để làm sạch nước và làm thức ăn cho hải sản) ở các tỉnh Thái Bình, Ninh Bình, Thanh Hóa và mọc tự nhiên trong các đầm chứa nước biển để làm muối ở Nam Định Loài thứ hai được nuôi trồng nhiều là Kapaphycus ở các tỉnh miền Nam Trung Bộ như Ninh Thuận, Phú Yên, Khánh Hòa Kapaphycus là giống được nhập vào Việt Nam từ năm 1993 thông qua Chi nhánh viện vật liệu Nha Trang, Viện sinh học Kochi, Nhật và Viện sinh học

Gracilaria ở ngoài các tỉnh phía bắc không được thuận lợi vì sử dụng chủ yếu để sản xuất agar trong nước và xuất khẩu sang Trung Quốc Mấy năm gần đây, việc xuất khẩu gần như không đáng kể, nhưng vì loại rong này được trồng để phục vụ cho cả việc nuôi hải sản do vậy nó vẫn phát triển nhưng không mạnh và không có qui hoạch phát triển rõ ràng

Gracilaria sống trong vùng nước lợ với độ mặn là 1,5 - 3,0%, thường ở các cửa sông Các trại trồng rong biển hoặc nuôi hải sản thường ở các cửa sông và bãi triều Đầu vào chính cho trồng rong biển là nước lợ thông qua trao đổi nước theo cơ chế thủy triều Các hồ trồng rong biển không có yêu cầu gì đặc biệt, phần lớn như các ao cá có diện tích vài ba sào một ao

Kapaphycus sống trong vùng nước biển có độ mặn và độ trong cao hơn, có thể sử dụng làm thực phẩm nên rong biển không thể trồng ở các cửa sông

Sản lượng của rong biển ở Việt Nam từ năm 1999 tới năm 2005 cho trong bảng 1.3

Bảng 1.3: Sản lượng rong biển ở Việt Nam

Sản lượng

(tấn/ năm)

1.000 14.500 17.500 21.000 20.000 22.000 20.000

Nước là môi trường quan trọng nhất, chất lượng và sản lượng của rong biển phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng nước Hiện nay, nước tại các cửa sông

bị đe dọa do nước thải công nghiệp và đô thị (ngành Thủy sản cũng đã có nghiên cứu khá bài bản về yếu tố này với 9 dự án có sự giúp đỡ của Ngân hàng thế giới) Một nguồn nguyên liệu quan trọng nữa là giống, tuy rong biển không phát triển quanh năm, nhưng ở các tỉnh phía Bắc việc giữ giống không phải là vấn đề khó khăn do khi gặp điều kiện thời tiết thích hợp rong biển Gracilaria sẽ phát triển nhanh trở lại

Nuôi trồng rong biển không cần thức ăn, ở Nam Định, nước biển cung cấp thức ăn cho rong biển, còn ở Thái Bình và Thanh Hóa, tại các đầm nuôi hải sản, thức ăn phụ thêm cho rong biển là thức ăn của hải sản

Rủi ro trong sản xuất rong biển chủ yếu là do thiên tai và chất lượng nước kém Những cơn bão đã gây thiệt hại đáng kể cho các vùng nuôi trồng hải sản trong đó có rong biển

Thị trường tiêu thụ: rong biển là một mặt hàng có giá trị kinh tế và cải thiện môi trường cao (rong biển được nuôi trồng trong các đầm nuôi hải sản là chủ yếu để làm sạch nước và cung cấp ô xi cho nước) Glacilaria được biết nhiều nhất và được trồng nhiều nhất chủ yếu để đáp ứng nhu cầu của các nhà máy sản xuất sản phẩm Aga- Aga, thuốc, mỹ phẩm, bánh kẹo (chưa dùng cho sản xuất phân bón) và xuất khẩu với một lượng không nhiều và không ổn định sang Trung Quốc (có một năm các thương gia Trung Quốc thu mua rong biển tươi rất nhiều, nhưng chỉ được 1 năm) Thị trường tiêu thụ của Kapaphycus là Trung Quốc, Đài Loan, Hồng Kông, Nhật Bản và Mỹ

Giá của rong biển khô (chưa qua rửa muối): tại các tỉnh Thái Bình, Nam Định, Thanh Hóa trung bình vào khoảng 9.000 đ/kg, 8-9 kg rong biển tươi được 1 kg rong biển khô

Về kinh tế và xã hội

Trồng rong biển không yêu cầu vốn lớn và dễ nuôi, đa số vùng nuôi hải sản đều phải nuôi đồng thời rong biển Tuy nhiên, để có thu hoạch tốt cần phải có rong biển chất lượng cao, như vậy phải thu hoạch đúng lúc, có chỗ phơi, nơi giữ và đặc biệt là khâu làm sạch đất cát và muối

Trồng rong biển nói chung không đòi hỏi lao động tay nghề cao, nếu được coi trọng sẽ là một cách giúp đỡ người nghèo có thêm thu nhập (về khía cạnh pháp lý là quyền sử dụng mặt nước ven biển)

Rong biển nếu được bán và được sử dụng đúng với tiềm năng dinh dưỡng của nó thì sẽ mang lại lợi ích kinh tế cao Sử dụng rong biển sản xuất phân bón lá là một ví dụ về việc làm tăng giá trị của rong biển

Tác động tới môi trường

Rong biển là một phần quan trọng của hệ sinh thái biển, kinh tế biển Trong những năm qua vùng rong biển có tiếng nhất là vùng bán đảo Đình Vũ, Hải Phòng với gần 1000 ha đã bị xóa sổ Những tác động của việc lấn đất và mặt nước biển này tới toàn bộ vùng sinh thái còn cần phải có thời gian mới đánh giá được, nhưng việc cần thiết phải duy trì nuôi trồng rong biển đã được thấy rõ (các đầm nuôi tôm, cá nước lợ đều phải nuôi trồng rong biển để làm sạch nước) Tuy nhiên nếu rong biển không được thu hoạch để bán và quản lý

sẽ gây ô nhiễm nước , do vậy việc phát triển thị trường tiêu thụ rong biển đóng vai trò quan trọng về kinh tế cũng như về bảo vệ môi trường nước

Các vấn đề về chính sách

Về quy hoạch phát triển, có thể nói rằng nghề nuôi trồng rong biển không

có trong qui hoạch phát triển hải sản (có lẽ vì ít ngành sử dụng nên giá thấp và bảo quản khó) Nuôi trồng rong biển chưa được hiểu theo nghĩa rong biển là tài nguyên quý của biển, rất có giá trị cho đất liền, cho đất nước do vậy chưa

có chính sách khuyến khích nuôi trồng và sử dụng

Công việc cần làm để phát triển rong biển về mặt chính sách, pháp luật cần phải có ít nhất những vấn đề sau:

- Phát triển thị trường, khuyến khích nông dân nuôi trồng

- Cấp đất sử dụng lâu dài cho nông dân

- Hạn chế cấp đất cho các dự án công nghiệp trong vùng nuôi trồng hải sản

- Xây dựng qui hoạch phát triển, trong đó nuôi trồng rong biển được xem xét như yếu tố quan trọng hàng đầu để giữ gìn sự bền vững của hệ sinh thái ven biển

Qua các phân tích ở trên cho thấy:

- Các nghiên cứu khá toàn diện về rong biển của nước ngoài có vai trò rất quan trọng trong việc định hướng nghiên cứu sản xuất và sử dụng rong biển trong nông nghiệp Đây là công việc hết sức quan trọng vì các tài liệu nghiên cứu về rong biển ở Việt Nam không có do việc sử dụng rong biển chủ yếu tập

trung vào sản xuất agar, việc sử dụng rong biển làm phân bón cũng chỉ hạn chế ở một số vùng ven biển giống như đối với phân xanh, việc sử dụng mang tính tự phát và xuất phát từ việc sử dụng thấy có hiệu quả Chính vì vậy các nghiên cứu về thành phần rong biển như là một nguyên liệu để sản xuất phân bón hữu cơ hoàn toàn không có Rong biển, một phế thải của ngành nuôi trồng thủy sản ven biển, nếu biết sử dụng một cách hợp lý sẽ mang lại những ích lợi lớn cho ngành trồng trọt vì cây trồng sẽ được cung cấp không chỉ NPK, mà phải qua quá trình quang hợp mới trở thành thức ăn cho cây trồng thì các thành phần axít amin, các khoáng chất, các vitamin có trong rong biển sau khi chế biến bằng phương pháp thủy phân trở thành thức ăn tổng hợp mà cây trồng sử dụng được ngay

- Việt Nam có 2 loại rong biển phổ biến, trong đó phổ biến nhất là rong có tên Việt Nam là rong câu (tên quốc tế là Glacilaria), rong câu sống và phát triển ở vùng ven biển phía Bắc, nơi có độ mặn thấp, trung bình vào khoảng 2- 3% muối như Hải Phòng, Quảng Ninh, Nam Định, Thái Bình, Ninh Bình, Thanh Hóa Rong câu được các nhà máy chế biến thành thạch dùng trong công nghiệp bánh kẹo, phần còn lại, chủ yếu bán sang Trung quốc và Nhật Bản Ở phía Nam, Viện nghiên cứu hải sản Nha Trang và Nhật đưa loại rong biển Kapaphycus, loại này được nuôi trồng ở các vùng nước sạch để làm thực phẩm và bán sang Nhật Bản Về sản lượng, hiện nay chỉ có Công ty cổ phần

Kỹ thuật Môi trường mua để sản xuất phân bón lá với số lượng không đáng kể

so với khả năng cung cấp của 1 nơi sản xuất Năng suất hiện nay ở các vùng nuôi cá trong khoảng 1,2-1,5 tấn rong biển tươi/sào/năm Thời gian thu hoạch cho năng suất cao nhất ở Thái Bình trong khoảng tháng 8 đến tháng 5 năm sau

- Rong biển có giá trị cao về nhiều mặt, dễ trồng và có thể là phương tiện tốt

để cải thiện đời sống dân nghèo ven biển Hiện nay việc chú ý tới phát triển sản xuất và mở rộng thị trường tiêu thụ khá khó khăn, nhà nước cần có những chính sách khuyến khích nuôi trồng và sử dụng rong biển để tận dụng các nguồn lợi từ biển phục vụ cho sự phát triển bền vững đất nước

CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG THỰC NGHIỆM

Đề tài có 3 nội dung chính cần được thực hiện là:

- Đánh giá nguyên liệu rong biển ở 2 tỉnh Thái Bình và Nam Định

- Nghiên cứu qui trình sản xuất phân bón lá (hiện tại của Công ty cổ phần Kỹ thuật Môi trường ETC)

- Đề xuất qui trình tổng hợp một số loại phân bón lá trên cơ sở nguyên liệu là rong biển và so sánh phân bón đề xuất với các loại phân bón khác có trên thị trường trong nước và quốc tế

II.1 Khảo sát thành phần dinh dưỡng của rong biển ở Việt Nam

Để đánh giá nguyên liệu rong biển, phương pháp được lựa chọn là:

- Khảo sát ở một số vùng sản xuất rong biển chính trong nước

- Khảo sát và lấy mẫu rong biển ở Thái Bình và Nam Định để phân tích thành phần dinh dưỡng (axít amin tổng số) của nguyên liệu (không thủy phân) và thành phần dinh dưỡng của rong biển sau khi đã thủy phân (phân tích a xít amin tổng số) bằng phương pháp thủy phân bằng enzyme mà công ty ETC đang sử dụng)

Để đề xuất thành phần phân bón lá mới dựa trên rong biển là nguyên liệu chính phương pháp được lựa chọn như sau:

- Dựa trên kết quả nghiên cứu về thành phần dinh dưỡng tối thiểu cho cây trồng để từ đó đề xuất thành phần và sau đó là qui trình công nghệ phối liệu phù hợp

- Dựa trên đánh giá các thành phần dinh dưỡng của các hãng sản xuất phân bón lá hữu cơ có tiếng trên thế giới

- Dựa trên khả năng công nghệ và nguyên liệu trong nước

II.2 Quy trình thủy phân rong biển

II.2.1 Mô tả quá trình thủy phân rong biển

Qui trình sản xuất dung dịch thủy phân từ rong biển cho trong hình 2

H×nh 2: Qui tr×nh c«ng nghÖ SX dung dÞch thñy ph©n tõ rong biÓn

A Sơ chế, bảo quản rong biển

1 Rong biển được sử dụng để sản xuất phân bón lá của ETC là loại rong được nuôi trồng trong các đầm, vũng thông với nước thuỷ triều lên xuống ở các vùng ven biển nước ta như: Thái Bình, Nam Định, Thanh Hoá, Hải Phòng Thời gian thu hoạch thường từ tháng 9 đến tháng 4, tháng 5 năm sau, độ dài thân rong thu hoạch trung bình khoảng 200 ÷ 250mm

2 Yêu cầu rong biển khi thu hoạch để làm phân bón lá phải được kiểm tra để đảm bảo độ sạch của rong đã qua rũ, rửa sạch đất, bùn, mầu bám vào rong và không để các tạp chất khác lẫn vào và khi vớt rong thu hoạch đến đâu thì phải phơi nắng ngay đến đó, để cho rong được khô mới đóng vào bao tải vận chuyển bằng ôtô có bạt hoặc mui che về xưởng sản xuất của ETC

3 Bao tải chứa rong khô được xếp thành các đống riêng theo từng khoang trong kho, có đánh dấu ký hiệu, ghi nhận địa phương cung cấp rong, số lượng

và ngày nhập để khi lấy ra sơ chế đảm bảo được thứ tự rong nhập trước thì dùng trước, rong nhập sau thì dùng sau

4 Kho để chứa, bảo quản rong biển phải có mái che, xung quanh thông thoáng chống được mưa hắt Nền nhà kho lát gạch hoặc láng ximăng đảm bảo sạch tránh được các tạp chất lẫn vào Các bao tải rong biển phải được xếp trên

Rong biển tươi

Rửa

Thủy phân

Lọc

Dung dịch thủy phân

Phơi khô ngoài trời