NGHIÊN CỨU XỬ LÝ RONG BIỂN (Sagassum crassifolium) BẰNG HÓA CHẤT VÀ VI SINH VẬT ĐỂ GIA TĂNG HIỆU SUẤT CHIẾT ALGINATE VÀ HIỆU QUẢ CHẾ TẠO OLIGOALGINATE LÀM CHẤT TĂNG TRƢỞNG THỰC VẬT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU XỬ LÝ RONG BIỂN Sagassum crassifolium BẰNG HÓA CHẤT VÀ V

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ RONG BIỂN (Sagassum crassifolium) BẰNG

HÓA CHẤT VÀ VI SINH VẬT ĐỂ GIA TĂNG HIỆU SUẤT CHIẾT ALGINATE VÀ HIỆU QUẢ CHẾ TẠO OLIGOALGINATE

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ RONG BIỂN (Sagassum crassifolium) BẰNG

HÓA CHẤT VÀ VI SINH VẬT ĐỂ GIA TĂNG HIỆU SUẤT CHIẾT ALGINATE VÀ HIỆU QUẢ CHẾ TẠO OLIGOALGINATE

LÀM CHẤT TĂNG TRƯỞNG THỰC VẬT

Hướng dẫn khoa học Sinh viên thực hiện

TS LÊ QUANG LUÂN TRƯƠNG THỊ THU HÀ

Tháng 07/2012

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn:

Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh, chủ nhiệm Bộ

môn Công nghệ Sinh học đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình

học tập tại trường

Các thầy cô đã hết lòng dạy dỗ, truyền đạt cho tôi không chỉ là những kiến thức

cần thiết, những kinh nghiệm hữu ích trong cuộc sống, những hành trang thật vững

chắc để vào đời

Cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Quang Luân, thầy đã luôn tận tình hướng dẫn, tạo

điều kiện, giúp đỡ, truyền đạt cho chúng tôi những kinh nghiệm quý báu, những ngọn

lửa của lòng đam mê để rồi đúc kết lại là những thành quả của ngày hôm nay

Ban Giám đốc và nhân viên Công ty Cổ phần Sài Gòn Thủy Canh đã tạo mọi

điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian thực tập tại công ty

Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn đến chị Uyên, chị Trang, anh Trường, chị Hạnh

đã luôn giúp đỡ, động viên, chia sẻ cho tôi những kinh nghiệm hay trong quá trình

thực tập

Cảm ơn những người bạn mà tôi thương yêu: bạn Lợi, Khoa, Hương, Hoàng,

Đông, Hoa, em Hương, em Thân, em Dâng đã luôn giúp đỡ và động viên tôi trong suốt

thời gian làm đề tài

Cuối cùng con xin chân thành ghi nhớ công ơn sinh thành của ba mẹ, ba mẹ đã

nuôi nấng, dưỡng dục con đến ngày hôm nay, đã cho con những điều kiện tốt nhất để

phát triển hết khả năng của mình Ba mẹ là nguồn động lực lớn nhất để con vượt qua

mọi khó khăn, là nguồn năng lượng vô giá giúp con có thêm sức mạnh để đi đến ngày

hôm nay Con xin gửi lời cảm ơn và lòng biết ơn chân thành nhất đến ba mẹ

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 7 năm 2012

Trương Thị Thu Hà

TÓM TẮT

Oligoalginate không những có hiệu ứng tăng trưởng, mà còn tạo ra cho cây khả năng kháng bệnh bằng các tự tiết ra các kháng sinh thực vật (phytoalexin) Cho đến nay các chế phẩm loại oligoalginate vẫn chưa được triển khai sản xuất và thương mại hóa một cách rộng rãi Đề tài được thực hiện nhằm gia tăng hiệu quả tách chiết alginate từ rong biển và chế tạo chế phẩm tăng trưởng thực vật oligoalginate giá thành thấp phục vụ sản xuất rau quả và nông phẩm sạch cũng như đảm bảo phát triển môi trường bền vững

Chế phẩm oligoalginate chế tạo được ở liều chiếu xạ 75 kGy (dung dịch alginate 7%) có khối lượng phân tử Mw ~ 20,5 kDa có hiệu ứng tăng trưởng tốt nhất đối với cây rau xà lách với nồng độ bổ sung 75ppm

Rong nâu được xử lý với H2O2 nồng độ 5%, trong 4 ngày làm gia tăng hiệu suất tách chiết aginate, cho hiệu quả kinh tế cao và không gây ô nhiễm trong quá trình sản xuất

Ngoài ra rong nâu được xử lý với Trichoderma nồng độ 15x103 CFU/g trong

15 ngày cũng làm gia tăng hiệu suất tách chiết, cho hiệu quả kinh tế cao nhưng còn hạn chế về mùi của sản phẩm

Xử lý trước rong biển bằng H2O2 đã giảm rất nhiều chi phí tách chiết và giảm liều chiếu xạ từ 75 kGy xuống còn 25 kGy từ đó giảm chi phí chiếu xạ Đây là phương pháp rất tiềm năng để sản xuất chế phẩm tăng trưởng thực vật oligoalginate có giá thành thấp

SUMMARY

“STUDY ON THE TREATMENT OF Sagassum crassifolium BY CHEMICAL AND

OLIGOALGINATE PREPARATION FOR PLANT GROWTH PROMOTER”

The study was carried out at Biological Department, Center for Nuclear Technique,

Ho Chi Minh City

Oligoalginate is not only has growth promotion effect, but it also stimulates plant to induction of phytoalexin for preventing infest of microbial So far, oligoalginate have not been widely production and commercialization The study was carried out for increasing the extracted alginate content from sea weeds and preparing low cost oligoalginate for production of cleaned vegetable and agro-products as well

as developing a stable environment

Oligoalginate product with Mw~ 20.5 kDa prepared by irradiation of 7% alginate solution at the dose of 75 kGy showed the highest growth promotion effect on lettuce at the supplemented concentration of 75ppm

The pre-treatment of brown sea weeds by 5% H2O2 for 4 days increased the extracted alginate content leads to high economic efficiency and without environmental pollution

On the other hand, The pre-treatment of brown sea weeds by Trichoderma with

a concentration of 15x103 CFU/g for 15 days also increased the extracted alginate content leads to high economic efficiency but still limited by bad smell from product

The pre-treatment of brown sea weeds by H2O2 reduced the extraction cost and irradiation cost due to the decrease of irradiation dose from 75 kGy to 25 kGy This method is a very promising method for production of low cost plant growth promoter oligoalginate

Key words: alginate, oligoalginate, extraction, Trichoderma, irradiation, plant growth

MỤC LỤC

Trang

Lời cảm ơn i

Tóm tăt ii

Summary iii

Mục lục iv

Danh sách các chữ viết tắt viii

Danh sách các bảng ix

Danh sách các hình x

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Yêu cầu 2

1.3 Nội dung thực hiện 2

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Rong mơ ( Sargassum crassifolium) 3

2.1.1 Giới thiệu về rong mơ Sargassum crassifolium 3

2.1.2 Đặc điểm hình thái 3

2.1.3 Đặc điểm sinh học và sinh thái 4

2.1.4 Cấu trúc quần thể 4

2.1.5 Thành phần hóa học của rong mơ 5

2.1.6 Hình thức sinh sản của rong mơ 6

2.2 Alginate 6

2.2.1 Khái niệm alginate 6

2.2.2 Lịch sử phát triển 6

2.2.3 Công thức cấu tạo của alginate 7

2.2.4 Tính chất của alginate 8

2.2.5 Phương pháp tách chiết alginate 10

2.2.6 Ứng dụng của alginate 12

2.3 Oligoalginate 14

2.3.1 Giới thiệu về oligoalginate 14

2.3.2 Các phương pháp cắt mạch tạo oligoalginate 14

2.3.2.1 Cắt mạch alginate bằng phương pháp hóa học 15

2.3.2.2 Cắt mạch alginate bằng phương pháp sinh học 15

2.3.2.3 Chế tạo oligoalginate bằng phương pháp bức xạ 16

2.3.3 Ứng dụng của oligoalginate trên thực vật 17

2.4 Công nghệ nuôi trồng thủy canh 18

2.4.1 Kỹ thuật thủy canh 18

2.4.2 Yêu cầu cơ bản của kỹ thuật thủy canh 18

2.4.3 Môi trường thủy canh 18

2.4.4 Phân loại thủy canh 19

2.4.4.1 Kỹ thuật thủy canh dịch lỏng 19

2.4.4.2 Kỹ thuật thủy canh sử dụng giá thể 19

2.4.4.3 Khí canh 19

2.4.5 Ưu điểm và nhược điểm của kỹ thuật nuôi trồng thủy canh 21

2.4.5.1 Ưu điểm 21

2.4.5.2 Nhược điểm 22

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 23

3.2 Vật liệu 23

3.2.1 Giống 23

3.2.2 Giá thể 23

3.2.3 Dụng cụ thí nghiệm 23

3.2.4 Hóa chất 24

3.3 Phương pháp thực hiện 24

3.3.1 Chế tạo oligoalginate bằng phương pháp bức xạ và thử nghiệm hoạt tính của oligoalginate chế tạo được trên rau thủy canh 24

3.3.1.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của liều xạ lên khối lượng phân tử của alginate 24

3.3.1.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát hiệu ứng của oligoalginate theo các liều xạ khác nhau lên rau thủy canh 25

3.3.1.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát hiệu ứng tăng trưởng của oligoalginate có trọng lượng phân tử tối ưu trên rau thủy canh theo nồng độ 26

3.3.2 Cải tiến quy trình tách chiết và chế tạo oligoalginate bằng

phương pháp sử dụng H2O2 27

3.3.2.1 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý rong biển với hoá chất đến hàm lượng alginate thu được và khả năng chế tạo oligoalginate 27

3.3.2.2 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ hoá chất đến hàm lượng alginate chiết tách từ rong biển và khả năng chế tạo oligoalginate 28

3.3.2.3 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mẫu/ dung môi đến nồng độ dung dịch chiết alginate 29

3.3.3 Cải tiến quy trình tách chiết và chế tạo oligoalginate bằng phương pháp sử dụng VSV 30

3.3.3.1 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý VSV lên hàm lượng alginate tách chiết từ rong biển 30

3.3.3.2 Thí nghiệm 8: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ VSV đến hàm lượng alginate chiết tách từ rong biển 31

3.3.4 So sánh hiệu quả của phương pháp tách chiết alginate sử dụng H2O2 và VSV 32

3.3.5 Thí nghiệm 9: So sánh hiệu ứng tăng trưởng của oligoalginate được chế tạo bằng các phương pháp khác nhau trên cây rau xà lách 32

3.3.6 Phương pháp xử lý thống kê số liệu 33

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

4.1 Nội dung 1 34

4.1.1 Tách chiết alginate từ rong biển 34

4.1.2 Chế tạo oligoalginate bằng phương pháp bức xạ 35

4.1.3 Hiệu ứng tăng trưởng của alginate chiếu xạ trên xà lách trồng bằng phương pháp thủy canh theo liều xạ 36

4.1.4 Hiệu ứng của oligoalginate có khối lượng phân tử tối ưu trên xà lách trồng bằng phương pháp thủy canh theo nồng độ 37

4.2 Nội dung 2: Cải tiến quy trình tách chiết alginate và chế tạo oligoalginate bằng phương pháp sử dụng hóa chất (H2O2) 39

4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý rong biển với hoá chất đến hàm lượng alginate thu được và khả năng chế tạo oligoalginate 39

4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ hoá chất đến hàm lượng

alginate chiết tách từ rong biển và khả năng chế tạo oligoalginate 41

4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mẫu/ dung môi đến hàm lượng alginate chiết tách từ rong biển 42

4.3 Nội dung 3: Cải tiến quy trình tách chiết alginate và chế tạo oligoalginate bằng phương pháp sử dụng VSV 44

4.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý rong biển với VSV đến hàm lượng alginate thu được và khả năng chế tạo oligoalginate 44

4.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ VSV đến hàm lượng alginate thu được 46

4.4 So sánh hiệu quả của phương pháp tách chiết alginate sử dụng H2O2 và VSV 48

4.5 Nội dung 5 50

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 53

5.1 Kết luận 53

5.2 Kiến nghị 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

SVĐC So với đối chứng

UV Ultraviolet VSV Vi Sinh Vật

Mw Khối lƣợng phân tử

NT Nghiệm thức

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1 Tóm tắt một số ứng dụng của alginate 13

Bảng 2.2 Tóm tắt một số kỹ thuật thủy canh thông dụng 20

Bảng 3.1 Các nghiệm thức khảo sát ở thí nghiệm 2 25

Bảng 3.2 Các nghiệm thức khảo sát ở thí nghiệm 3 27

Bảng 3.3 Các nghiệm thức khảo sát ở thí nghiệm 4 28

Bảng 3.4 Các nghiệm thức khảo sát ở thí nghiệm 5 29

Bảng 3.5 Các nghiệm thức khảo sát ở thí nghiệm 6 29

Bảng 3.6 Các nghiệm thức khảo sát ở thí nghiệm 7 30

Bảng 3.7 Các nghiệm thức khảo sát ở thí nghiệm 8 31

Bảng 3.8 Các nghiệm thức khảo sát ở thí nghiệm 9 32

Bảng 4.1 Hiệu ứng của oligoalginate trên rau xà lách theo liều xạ 36

Bảng 4.2 Hiệu ứng tăng trưởng của oligoalginate trên rau xà lách theo nồng độ xử lý 38

Bảng 4.3 So sánh ba phương pháp tạo oligoalginate từ rong biển 48

Bảng 4.4 So sánh hiệu quả kinh tế giữa phương pháp tác chiết alginate thông thường và phương pháp cải tiến 49

Bảng 4.5 Hiệu ứng tăng trưởng của oligoalginate được chế tạo bằng các phương pháp khác nhau 51

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1 Rong mơ Sargassum crassifolium 3

Hình 2.2 Đặc điểm cấu trúc của alginic 8

Hình 3.1 Mô hình nuôi trồng thủy canh dùng trong nghiên cứu 26

Hình 4.1 Sơ đồ quy trình tách chiết alginate từ rong biển 34

Hình 4.2 Sự suy giảm khối lượng phân tử (Mw) của alginate theo liều xạ 35

Hình 4.3 Xà lách sau 28 ngày trồng thủy canh 37

Hình 4.4 Xà lách sau 28 trồng thủy canh 38

Hình 4.5 Sự phụ thuộc hàm lượng alginate tách chiết được theo thời gian xử lý H2O2 39

Hình 4.6 Sự suy giảm khối lượng phân tử của alginate theo thời gian xử lý H2O2 40

Hình 4.7 Hiệu suất alginate theo nồng độ H2O2 41

Hình 4.8 Sự suy giảm khối lượng phân tử alginate theo nồng độ H2O2 42

Hình 4.9 Ảnh hưởng của tỷ lệ mẫu/ dung môi đến nồng độ dung dịch alginate sau khi chiết 43

Hình 4.10 Sơ đồ quy trình tách chiết alginate từ rong biển xử lý bởi H2O2 44

Hình 4.11 Hiệu suất alginate theo thời gian xử lý VSV 45

Hình 4.12 Sự suy giảm khối lượng alginate theo thời gian xử lý VSV 45

Hình 4.13 Sự phụ thuộc hàm lượng alginate vào mật số VSV 46

Hình 4.14 Sơ đồ quy trình tách chiết alginate từ rong biển xử lý bởi VSV 47

Hình 4.15 Hiệu ứng tăng trưởng của oligoalginate chế tạo bằng các phương pháp khác nhau lên rau xà lách 51

Chương 1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Trong thời gian gần đây do chính sách ưu tiên phát triển nông nghiệp công nghệ cao nên đã thúc đẩy nền nông nghiệp nước ta phát triển mạnh mẽ, không những đảm bảo tiêu dùng trong nước mà còn xuất khẩu Trong xu thế đó ngành nông nghiệp cũng

đã bộc lộ một số nhược điểm là việc lạm dụng các chế phẩm nông dược như thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh, thuốc kích thích sinh trưởng thực vật, v.v Nhiều loại trong số các chế phẩm nông dược nói trên đã bị cấm sử dụng hoặc chỉ được sử dụng hạn chế do độc tính cao Chính vì vậy việc nghiên cứu chế tạo ra các chế phẩm nông dược có nguồn gốc tự nhiên an toàn và hiệu quả là rất thiết thực cho nhu cầu sản xuất rau quả và nông phẩm sạch và đảm bảo phát triển môi trường bền vững ở nước ta cũng như trên thế giới

Trên thế giới, rong biển thuộc vào loại tài nguyên quý hiếm có giá trị kinh tế và được khai thác từ nhiều năm nay phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau Trong số những giá trị về mặt kinh tế của rong biển, phải kể đến những giá trị lớn nhất mà rong biển mang lại cho chúng ta là các loại polysaccharide tồn tại bên trong chúng

Alginate là những loại polysaccharide rất phổ biến trong tự nhiên (chiếm khoảng 40% trọng lượng khô của rong nâu) Việc biến tính polysaccharide tự nhiên nói trên để sử dụng vào các lĩnh vực như: công nghiệp, nông nghiệp, y dược, công nghệ sinh học, v.v đã và đang được chú ý trong những năm gần đây

Oligoalginate là một loại oligosaccharide thuộc nhóm chất điều hòa tăng tưởng thực vật được thông báo năm 1985 Nhiều công trình nghiên cứu cũng đã xác nhận rằng các oligoalginate không những có hiệu ứng tăng trưởng, mà còn tạo ra cho cây khả năng kháng bệnh bằng các tự tiết ra các kháng sinh thực vật hay còn gọi là phytoalexin Mặc dù vậy cho đến nay các chế phẩm loại oligoalginate vẫn chưa được triển khai sản xuất và thương mại hóa

Có 3 phương pháp để chế tạo oligoalginate: sử dụng công nghệ bức xạ, tác nhân hóa học và sinh học Trong đó, công nghệ bức xạ đã được chứng minh là một công cụ rất hiệu quả để chế tạo oligoalginate có khối lượng phân tử như mong muốn Tuy nhiên, phương pháp này không kinh tế vì đòi hỏi liều chiếu xạ cao (hàng trăm kGy)

Mặc khác, để chế tạo oligoalginate thì quá trình chiết tách, thu nhận alginate là rất phức tạp và tốn nhiều công sức (trải qua nhiều công đoạn, sử dụng nhiều loại hóa chất)

do độ nhớt của alginate cao nên hiệu suất thu alginate thấp, gây chi phí cao về nguyên liệu và ô nhiễm môi trường Vì vậy đang có rất nhiều nghiên cứu được thực hiện nhằm mục đích giảm chi phí đến mức thấp nhất để tạo ra chế phẩm oligoalginate Việc sử dụng các tác nhân hóa học và sinh học để xử lý rong biển trong quá trình chiết tách là một trong những phương pháp làm giảm độ nhớt của dung dịch, giảm khối lượng phân

tử của alginate từ đó tăng hiệu suất tách chiết, giảm liều chiếu xạ và mang lại hiệu quả

kinh tế cao Chính vì những lí do nêu trên đề tài “Nghiên cứu xử lý rong biển

(Sagassum crassifolium) bằng hóa chất và vi sinh vật để gia tăng hiệu suất chiết alginate và hiệu quả chế tạo oligoalginate làm chất tăng trưởng thực vật” được thực

hiện nhằm gia tăng hiệu quả tách chiết alginate từ rong biển và chế tạo chế phẩm tăng trưởng thực vật oligoalginate giá thành thấp phục vụ sản xuất rau quả và nông phẩm sạch cũng như đảm bảo phát triển môi trường bền vững

1.2 Yêu cầu

Đề tài tiến hành nhằm mục tiêu nghiên cứu gia tăng hiệu suất chiết alginate từ rong biển và hiệu quả kinh tế trong chế tạo oligoalginate Khảo sát hiệu ứng tăng trưởng của alginate chế tạo được trên rau trồng bằng phương pháp thủy canh

1.3 Nội dung thực hiện

- Xử lý rong biển bằng hóa chất và vi sinh vật, tách chiết alginate

- Xác định khối lượng phân tử của alginate tách chiết sử dụng hóa chất và vi sinh vật bằng phương pháp đo độ nhớt

- So sánh hiệu quả kinh tế giữa các quy trình tách chiết

- Xác định hiệu ứng tăng trưởng thực vật của oligoalginate trên rau thủy canh

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Rong mơ ( Sargassum crassifolium)

2.1.1 Giới thiệu về rong mơ Sargassum crassifolium

Sargassum crassifolium tên thường gọi là rong mơ hay gọi chung là rong nâu

Rong nâu xuất hiện rất sớm cách đây khoảng 50 – 60 triệu năm Trên thế giới

đã phát hiện được khoảng 1811 loài thuộc 285 chi (Thomas Silberfeld và ctv, 2010)

Hiện nay ở Việt Nam mới phát hiện khoảng 150 loài sống ở nước lợ và nước mặn, ở vùng triều và dưới triều, có thể ngập ở độ sâu 20 m (Đặng Thị Sy, 2005)

Sargassum crassifolium thuộc (Agardh, 1824)

Giới: Chromista Nghành: Ochorophyta (Rong nâu) Lớp: Phaeopyceae

Bộ: Fucales (Rong mơ) Họ: Sargassaceae Chi: Sargassum Loài: crassifolium

Hình 2.1 Rong mơ Sargassum crassifolium

2.1.2 Đặc điểm hình thái

Rong sống một năm mọc thành bụi lớn, màu nâu vàng hoặc nâu sẫm, cao hơn

30 cm Bàn bám hình đĩa tròn, thân chính hình trụ ngắn Nhánh chính hình trụ trên đó

mọc nhiều nhánh bên, có xu thế ngắn dần về phía ngọn, dài 3-5 cm Lá hình bầu dục, hình kim lưới hay hình dải, dài 1,8 đến 4 cm, rộng 4-5 mm, mép có răng cưa, ổ lông rõ ràng Túi khí hình bầu dục tròn hoặc hình cầu, đường kính 2-3 mm Cuồn hình trụ dài bằng túi, thỏi sinh sản hình tam lăng hay hình dẹt, chia nhánh mọc thành chùm, có nhiều gai Trên thỏi sinh sản đôi khi mọc cả lá và túi khí (Nguyễn Hữu Đại, 1997)

2.1.3 Đặc điểm sinh học và sinh thái

Chu kỳ sinh trưởng của rong mơ là 1 năm, bắt đầu mọc từ tháng 8, 9 năm nay đến tháng 6,7 năm sau Chúng thường mọc trên tất cả các vật bám cứng, trên vách đá dốc đứng, các đá tảng, các vùng đá ngầm hay rặng san hô ngầm nhưng thích nghi nhất trên vật bám đá san hô, nơi có sóng mạnh

Do đặc điểm sinh trưởng và chịu ảnh hưởng của sóng đập, mà thời vụ thu hoạch của chúng từ 2-3 tháng (tháng 2, 3 và 4) Giai đoạn đầu rong mọc rất chậm, cho tới tháng giêng tức 5 tháng kể từ khi mọc, chiều dài của rong chỉ mới được 5 – 6 cm Sang tháng 2, rong bắt đầu phát triển mạnh, chiều dài trung bình 30 – 40 cm Từ tháng thứ 3 rong trưởng thành chiều dài đến 1m; đến tháng 4 và 5 đạt kích thước tối đa 1,4 - 1,5 m,

có loài dài đến 2 m nhưng từ tháng 4, nhất là tháng 5 do sóng đập chúng bị nhổ và tấp vào bờ nhiều Đến tháng 6,7 thì rong đã tàn lụi Với mục tiêu phục vụ cho việc khai thác, tùy thuộc vào hàm lượng, chất lượng của từng thành phần có trong rong mà thu hoạch tại những thời điểm khác nhau (Võ Thị Mai Hương, 2000)

Đa số các loài rong mơ đều thích mọc nơi có sóng mạnh Ở các đảo bờ phía đông chúng mọc phong phú và dày hơn bờ phía tây Trên các thềm san hô chết, đá vôi trên

bờ biển ít dốc, chúng mọc thành từng vùng rộng từ 30 -40 ha hay hàng trăm ha, kéo dài hàng chục km, rất thường gặp ở vùng ven biển miền trung nhất là từ Quy Nhơn đến Bình Thuận

Theo điều tra của Nguyễn Hữu Đại (1997) rong mơ phân bố quan trọng từ Đà Nẵng đến Vũng Tàu theo các vùng như sau:

- Vùng Đà Nẵng: Bán đảo Sơn Trà, Nam Ô

- Vùng Hội An: Cù Lao Chàm

- Vùng Tam Kỳ, Quãng Ngãi: Mũi An Hòa, vùng Ba Làng An, đảo Lý Sơn

- Vùng Quy Nhơn: Gành Ráng, Bán đảo Phước Mai

- Vùng Sông Cầu: Gành đỏ, Gành đen, Vịnh Xuân Đài

- Vùng Văn Phong – Bến Giỏi: Hòn Khói, Hòn Bịp, Hòn Lớn, Bán đảo Hòn Gấm

- Vùng Nha Trang: Lương Sơn – Ninh Hòa, Bãi Tiên, Hòn Chồng, Sông Lô, các đảo thuộc Vịnh Nha Trang

- Vùng Cam Ranh: Mỹ Trường, Sơn Hải, Cà Ná – Vĩnh Hảo

- Vùng Phan Thiết: Hải Quan, Mũi Né

- Vùng Vũng Tàu: Long Hải, Vũng Tàu

Rong mơ được nhân dân vùng ven biển dùng để nấu canh hay kho thịt cá như một loại rau Còn đa phần dùng làm thức ăn cho gia súc như một nguồn cung cấp khoáng

2.1.5 Thành phần hóa học của rong mơ

Theo nhiều công trình nghiên cứu, có 23 nguyên tố trong rong mơ được phát hiện đó là: Al, Si, Ma, Ca, Sr, Ba, V, Mn, Ti, Co, Ni, Cr, Sn, As, Bi, Fe, Cu, Pb, Zn,

Ga, Be, Na, K

Các hợp chất màu: chlophyl, xanthophil (fucoxantin, violaxantin, flavoxantin, neoxantin, v.v ) Tùy theo tỉ lệ chất màu mà màu của rong thay đổi từ màu vàng lục đến nâu

Vách tế bào chứa: cellulose, fucoidin, acid alginic, iod

Sau cùng ở quanh nhân có nhiều hạt tròn có màu rất đậm đó là những physodes (gọi là graide fucosane) Chúng là những chất phloroglucol thuộc nhóm tanin (Keejung Kang và ctv, 2003)

2.1.6 Hình thức sinh sản của rong mơ

Rong nâu có 3 hình thức sinh sản

 Sinh sản sinh dưỡng bằng hình thức “rễ” bò lan rồi phát triển thành cá thể mới hoặc bằng khúc tản

 Sinh sản vô tính bằng động bào tử có 2 roi không bằng nhau hay bào tử bất động, hình thành trong túi một hay nhiều ngăn

 Sinh sản hữu tính theo cả 3 hình thức: đẳng giao, dị giao, noãn giao Hình thức đẳng giao thường gặp ở những dạng nguyên thủy, các dạng tiến hóa hơn sinh sản hữu tính dị giao và noãn giao (Hoàng Thị Sản và Hoàng Thị Bé, 1998)

2.2 Alginate

2.2.1 Khái niệm alginate

"Alginate" là một thuật ngữ thường được sử dụng cho các muối của acid alginic, nhưng nó cũng có thể được dùng để nói đến tất cả các dẫn xuất của acid alginic Alginate là thành phần cấu trúc chủ yếu của rong nâu (chiếm 15 – 40% trọng lượng khô và từ 2 – 3% trọng lượng tươi) đồng thời được tiết ra như một polysaccharide ngoại bào của các loài Azotobacter và Pseudomonas (Trích dẫn bởi

B.J.Brown và ctv, 1991), chẳng hạn như Azotobacter vinelandii và Pseudomonas

aeruginosa (Larsen và Haug, 1971) Khối lượng phân tử của alginic vào khoảng 3.104

– 2.105 tùy thuộc vào tuổi hay mô chứa nó (trích dẫn bởi Lê Quang Luân, 1999)

2.2.2 Lịch sử phát triển

Acid alginic (Algin) lần đầu tiên được phát hiện và mô tả bởi nhà hóa học người Scotlen E.C.C Stanford vào ngày 12/1/1981 (Stanford, 1881) Phát hiện của ông được tiếp tục thảo luận vào năm 1883 Vào thời điểm này Stanford tin chắc rằng alginic acid có chứa nitơ nhưng đến năm 1896 bằng các phương pháp cải tiến Krefting

đã chứng minh không có nitơ trong phân tử alginate (trích dẫn bởi Draget, 2005)

Năm 1926, một số nhóm làm việc độc lập phát hiện acid uronic là một thành phần của acid alginic.Ngay sau đó bản chất acid uronic đã được nghiên cứu bởi ba nhóm nghiên cứu khác nhau, tất cả đều tìm thấy acid D-mannuronic sau khi thủy phân

alginic Liên kết giữa các acid uronic trong phân tử alginic là liên kết β - 1,4 như trong cellulose

Đến năm 1954, ước tính có khoảng 75-100 sách báo và sáng chế đã được phổ biến về acid alginic Các tác giả cho rằng acid alginic có cấu trúc theo kiểu vòng pyranoz (vòng 6) hay furanoz (vòng 5) Tuy nhiên, dựa vào cấu trúc và độ bền, người

ta xác định nó có vòng furanoz

Năm 1955, trong một nghiên cứu sắc ký giấy acid uronic và polyuronic, Fischer

và Dorfel đã phát hiện ra một acid uronic khác với acid mannuronic sau khi thủy phân acid alginic Acid uronic mới này được xác định là acid L – guluronic (trích dẫn bởi Draget, 2005)

Năm 1975, Booth đã viết về lịch sử công nghiệp alginate dựa theo các kết quả nghiên cứu của Stanford Và sau đó Thernley đã tiến hành tách chiết alginate thô ở Orkney vào năm 1923 và bắt đầu hình thành công nghệ sản xuất alginate Năm 1927, Thernley đã chuyển sang San Diego và công ty của ông ta đã sản xuất alginate cho đồ hộp rau quả Sau đó công ty đã đặt tên là Kelp Products Corp và đến năm 1929 được tái thành lập có tên là công ty Kelco (Kelco Company)

Tại Anh, alginate được sản xuất mạnh mẽ và sớm nhất vào những năm 1934 –

1939 Còn ở Na Uy, alginate được sản xuất sau chiến tranh thế giới thứ hai Đến năm

1981 sản xuất alginate lan sang nhiều nước trên thế giới, đã có 17 nhà máy ở 9 nước khác nhau sản xuất alginate (Na Uy, Pháp, Nhật, Mỹ, Canada, Tây Ban Nha, Chilê, Liên Xô cũ, Ấn Độ) Hai công ty sản xuất alginate lớn nhất thế giới là Kelco Company

ở Mỹ và công nghiệp sản xuất alginate ở UK, với sản lượng 70% mức sản lượng của thế giới Tiếp theo là đến công ty ProTan A/S của Na Uy, và các công ty của Nhật, Pháp Sản xuất alginate ở Trung Quốc tăng trong những năm gần đây, sản lượng trung bình đạt 7.000 – 8.000 tấn/năm

2.2.3 Công thức cấu tạo của alginate

Alginic là polysaccharide chứa nhóm cacboxyl (-COOH) trong phân tử cho nên thường gọi là acid alginic hay polysaccharide có tính acid (Brown và ctv, 1991)

Theo Niwa (1940) cho rằng đơn vị cấu trúc của alginic là uronic có công thức phân tử là (C24H30O23)n Chapman thì cho rằng alginic là dạng trùng hợp mất nước của D-Manuronic có công thức (C5H9O5COOH)n và công thức hóa học tương đương của alginic là (C6H8O6)n Hai thuyết tương tự nhau, n = 80/83 do vậy có sự trùng hợp rất

lớn Theo các tài liệu sinh hóa học gần đây mô tả cấu tạo của alginic gồm các axit Manuronic (M) liên kết với α-L-Guluronic (G) bằng liên kết 1,4-glucoside mạch thẳng không phân nhánh (Hugh, 1987)

β-D-Cấu trúc phân tử alginic bao gồm 3 dạng khối đó là polymanuronate (block M)

do các đơn vị manuronate liên kết lại với nhau, polyguluronate (block G) là do liên kết giữa các đơn vị guluronate và copolymer ngẫu nhiên của manuronate và guluronate (block MG) (Gacesa P, 1988) Số lượng M và G trong copolymer không theo tỷ lệ 1/1 (Ricardo Yabur, 2006) Đồng thời tỷ lệ này sẽ khác nhau ở các loại rong và vùng địa lý khác nhau Người ta rất quan tâm đến tỷ lệ M/G, bởi lẽ nó là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến khả năng tạo gel của alginic (Haug và ctv, 1967; Boyd và ctv, 1978), trong đó guluronate đóng vai trò quan trọng chịu trách nhiệm trong các tương tác ion Do đó, alginic có mật độ guluronate cao cho thấy liên kết của các cation đa hóa trị kết hợp cao hơn so với alginic có mật độ guluronate thấp Lực liên kết chọn lọc của các ion kim loại tương ứng đã được tìm thấy tăng theo thứ tự: block MM <block MG<block GG (Smidsrod và ctv, 1973).Chiều dài của các block đã được các nhà nghiên cứu alginic trên thế giới xác định, trong đó:

 G block có chiều dài là: 8,7 Å

 M block có chiều dài là: 10,3 Å

 MG block có chiều dài là: 9,5 Å

Hình 2.2 Đặc điểm cấu trúc của alginic (Jeannette Vera và ctv, 2011)

2.2.4 Tính chất của alginate

Trong cây rong alginic luôn tồn tại dưới dạng muối với Ca, hoặc Mg bền vững, trong đó dạng muối chủ yếu được tìm thấy chủ yếu là với Ca

Alginic là acid hữu cơ yếu, không màu, không mùi, không tan trong các dung môi hữu cơ Dưới hình thức chiết xuất alginic có thể hấp thụ nước một cách nhanh chóng từ 20-30 lần trọng lượng khô của của nó trong nước (McComick, 2001)

Alginic hòa tan trong dung dịch kiềm hóa trị I và tạo dung dịch muối kiềm có

độ nhớt cao Từ alginic sẽ thông qua các phản ứng với kiềm tạo nên một số hợp chất từ alginic Sau khi tạo muối sẽ làm thay đổi tính tan hòa tan của hợp chất tự nhiên này và

do đó nó có nhiều công dụng hơn (Mushollaeni W, 2011)

Na2CO3 Na alginate

K2CO3 Ka alginate Acid alginic + NH4OH Amon alginate

Propylen oxyt Propylen glycol alginate Khi cho acid mạnh tác dụng với muối kiềm thì alginic được tách ra kết tủa nổi lên bề mặt dung dịch Tính chất này rất quan trọng được ứng dụng vào qui trình chiết xuất alginic

Muối alginate kim loại hóa trị II (Alginate Canxi, Alginate Magiê, …): không hòa tan trong nước, tùy theo kim loại mà có màu sắc khác nhau Khi muối ẩm thì dẻo

dễ uốn hình, khi khô rất cứng, rất khó thấm nước, nhờ có tính chất này mà alginate có rất nhiều công dụng trong các lĩnh vực khác nhau

Bột alginate rất dễ bị giảm độ nhớt nếu không được bảo quản ở nhiệt độ thấp

Độ nhớt của dung dịch alginate 5% sẽ bị giảm đi một nửa ngay cả khi bảo quản ở nhiệt

độ 30o

C ± 2oC trong thời gian từ 5 đến 10 ngày Có thể dùng các chất bảo quản như: acid benzoic, acid socbit, acid dehydro acetic cho các alginate dùng cho thực phẩm Còn nếu alginate dùng cho kỹ thuật thì có thể dùng formaldehyt hoặc pentaclorophenol để bảo quản Khác với agar khi giảm nhiệt độ thì dung dịch alginate cũng không đông lại, ngay cả khi làm lạnh và tan giá thì độ nhớt và bề ngoài cũng không thay đổi (Trích dẫn bởi Tô Văn Lợi, 2009)

Theo các nghiên cứu từ thực tế, alginate của các loài rong nâu khác nhau có thành phần và cấu trúc khác nhau ảnh hưởng đến khả năng hòa tan, độ nhớt, và khả năng trao đổi ion với kim loại hóa Độ nhớt, trọng lượng phân tử và cấu trúc chính là nền tảng để xác định tính trương và tạo gel alginate, độ tan của alginate cũng

bị ảnh hưởng bởi cấu trúc ban đầu, lực ion và pH Tính chất vật lý của gel alginate rất khác nhau, tùy thuộc vào thành phần của chúng, tức tỷ lệ và thứ tự sắp xếp của manuronate và guluronate, tổng trọng lượng phân tử của polymer, và nồng độ ion canxi ở thời điểm liên kết Alginate có mật độ guluronate cao tạo ra loại gel cứng hơn, giòn hơn, và xốp hơn, do đó có thể bảo quản trong thời gian dài Ngược lại, alginate có mật độ manuronate cao tạo ra loại gel mềm hơn và ít xốp hơn, có xu hướng phân hủy

dễ dàng theo thời gian (King, 1983; Shymali và ctv, 1984)

2.2.5 Phương pháp tách chiết alginate

Do đặc điểm rong nâu có màng cellulose khá dày Alginate tồn tại dưới dạng phức kim loại hóa trị 2 khá bền vững Alginic không tan trong nước, nhưng muối kim loại hóa trị 1 của alginic lại tan dễ dàng trong nước Do vậy người ta dùng kiềm hóa trị

1 để nấu chiết sau đó dùng phản ứng của acid vô cơ tách alginic ra khỏi dung dịch và chuyển alginic về dạng alginate natri (Draget và ctv, 2005)

Các công đoạn chiết xuất alginate được mô tả như sau:

Bước 1: Xử lý rong nguyên liệu trước khi nấu chiết Alginate

Acid alginic tồn tại trong cây dưới dạng muối với các kim loại hóa trị 2 hoặc đa hóa trị Thường các muối này rất khó hòa tan nên khó tách chúng ra khỏi tế bào.Việc

xử lý rong nguyên liệu trước khi nấu chiết nhằm mục đích là làm mềm phần cellulose, làm yếu thành tế bào để tạo điều kiện cho quá trình nấu chiết Đồng thời tách ion hóa trị 2 trong liên kết bền vững của alginic để tạo điều kiện tách được nhiều alginic trong quá trình nấu chiết với kiềm hóa trị 1

Thông thường rong sẽ được ngâm trong môi trường acid HCl hoặc H2SO4 0.1 – 0.2 M Sau khi ngâm trong acid, liên kết cầu nối trong polymer bị phá vỡ, Các ion kim loại hóa trị 2 (Ca, Mg…) tách ra khỏi acid alginic

Khi xử lý rong trong môi trường acid vô cơ HCl hoặc H2SO4 sẽ xảy ra các phản ứng hóa học sau:

[(C5H7O4COO)2Ca]n + 2nHCl = 2nC5H7O4COOH + nCaCl2[(C5H7O4COO)2Ca]n + nH2SO4 = 2nC5H7O4COOH + nCaSO2 Ngoài ra rong biển còn có thể xử lý qua formol hoặc CaCl2 trước khi tách chiết

Bước 2: Nấu chiết: tách alginic dưới dạng alginate natri ra khỏi cây rong

Nguyên tắc: có thể dùng các loại kiềm hóa trị 1 để nấu chiết alginate natri như:

NaOH, Na2CO3, KOH, Na2HPO4 Nhưng thường dùng hơn cả là Na2CO3 hoặc kết hợp

giữa Na2CO3 với Na2HPO4 Phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình nấu chiết trong các trường hơp như sau:

Bước 3: Lọc- tinh chế - tách alginic không hòa tan

 Tinh chế alginic không hòa tan: Có 2 phương pháp thông dụng để tinh chế alginic không hòa tan

- Phương pháp acid hóa:

Phương pháp axit hóa được nhiều nước sử dụng, khi cho H2SO4 hay HCl vào dịch lọc thô thì thấy alginic kết tủa nổi lên trên Khi pH = 2 – 3 thì quá trình kết tủa của alginic thực hiện hoàn toàn Quá trình tẩy màu có thể tẩy trước dung dịch lọc sau

đó acid hóa sau Hoặc quá trình tẩy màu cùng với tạo alginate natri sau này Chất dùng để tẩy màu có thể là H2O2, KMnO4, hay NaClO, nước javen… Phản ứng tách alginate như sau:

2nC5H7O4COONa + nH2SO4 = 2nC5H7O4COOH + nNa2SO4

nC5H7O4COONa + nHCl = nC5H7O4COOH + nNaCl

- Phương pháp canxi hóa:

Dịch lọc là alginate natri thô đem bổ sung CaCl2 thu được alginate canxi kết tủa nổi lên, lọc lấy kết tủa sau đó thực hiện acid hóa bằng HCl hoặc bằng H2SO4 ta thu được alginic tinh chế tách ra Phản ứng được thực hiện như sau:

2nC5H7O4COONa + nCaCl2 = n(C5H7O4COO)2Ca + 2nNaCl n(C5H7O4COO)2Ca + nH2SO4 = 2nC5H7O4COOH + nCaSO4 n(C5H7O4COO)2Ca + 2nHCl = 2nC5H7O4COOH + nCaCl2 Phương pháp canxi hóa có xu hướng phát triển vì để loại nước và hiệu suất cao

 Rửa kết tủa:

Alginic kết tủa còn chứa một số tạp chất như acid dư, chất màu … Rửa alginic

từ 6 - 7 lần cho sạch và alginic ở dạng xốp chứa 95 – 98 % nước Sau khi rửa alginic được ép ráo đến độ ẩm 70 – 80%

Bước 4: Chuyển về dạng alginate natri tinh chế

Muốn có alginate tinh khiết ta cho alginic có độ ẩm 70 – 80% trung hòa với

Na2CO3 với liều lượng thích hợp Có thể thực hiện tẩy màu ở công đoạn này bằng NaClO Phương trình trung hòa xảy ra như sau:

2nC5H7O4COOH + nNa2CO3 = 2nC5H7O4COONa + nH2O+ nCO2

Bước 5: Làm khô alginate natri

Sử dụng phương pháp sấy phun, sấy thường nhiệt độ bằng 50o – 60oC Hoặc sử dụng EtOH 96% để kết tủa, ly tâm, sấy khô nhiệt độ bằng 50o – 60oC

2.2.6 Ứng dụng của alginate

Các sản phẩm của alginate được sử dụng rộng rãi trong nhiều nghành công nghiệp như (Overeem, 1979; Whistler,1973): ngành dệt 50%, thực phẩm 30%, giấy 6%, que hàn 5%, y dược phẩm 5%, công nghệ sinh học và các lĩnh vực khác 4% (Tombs và ctv, 1998; Gacesa, 1988)

Bảng 2.1 Tóm tắt một số ứng dụng của alginate

Trong y học

- Tạo tơ khâu vết thương

- Lấy dấu rang, pha thuốc, pha huyết thanh

- Màng Gelantin alginate (GA) mang thuốc tác dụng tốt trong điều trị bỏng ngăn cản sự xâm nhiễm, giảm viêm, đẩy mạnh quá trình lành hóa vết thương

- Cầm máu

- Chế tạo chân tay giả

Trong công nghiệp

- Làm thuốc nhuộm, thuốc thoa tóc, kem, xà bông

Trong công nghiệp

ứng dụng

- Kỹ nghệ giấy, dệt

- Thuốc nhuộm

- Kỹ nghệ cao su Trong công nghệ môi

- Làm phim có độ nhạy cao, sản xuất thuốc cứu hỏa

- Trong luyện kim

- Làm chất khuếch tán tăng hiệu lực thuốc trừ sâu

- Làm chất mang trong cố định tế bào, cố định enzyme

2.3 Oligoalginate

2.3.1 Giới thiệu về oligoalginate

Năm 1985, sau hơn 10 năm nghiên cứu, hai giáo sư Albersheim và Darwll, trường Đại học Colorado, Hoa Kì thông báo trên Tạp chí Science of America, về chất điều hòa sinh trưởng thực vật mới có tên gọi là oligosaccharin Oligosaccharin thực chất là oligosaccharide (polysaccharide mạch ngắn chứa chừng khoảng 2-20 monosaccharide), Trong thực vật, các oligosaccharide chính là các chất truyền tín hiệu

để đưa ra các thông điệp điều hòa trong cây, chức năng đó bao gồm điều hòa quá trình sinh trưởng, phát triển và chống nhiễm bệnh cây trồng (trích dẫn bởi Lê Quang Luân

và ctv, 2007)

Trong nhiều thí nghiệm khác về điều hòa sinh trưởng thực vật của oligosaccharide người ta đã chứng minh oligosaccharide có chức năng như một loại hormone thực vật (Thanh Van và ctv, 1985; Nguyen Quoc Hien và ctv, 2000; Le Quang Luan và ctv, 2003) Ngoài khả năng thúc đẩy sự tăng trưởng ở thực vật, oligosaccharide còn có tác dụng thúc đẩy quá trình sinh tổng hợp nên kháng sinh trong

mô của thực vật, hay nói cách khác oligosaccharide đã tạo ra cho cây khả năng tự kháng lại một số nấm và vi khuẩn gây bệnh bằng cách tự tạo ra kháng sinh thực vật gọi

là phytoalexin Phytoalexin có thể được tạo thành dưới kích thích hóa học và vật lí nhất định Phytoalexin có khối lượng phân tử thấp, có tính độc không chuyên biệt Phytoalexin là chất kháng sinh thực vật có thể hoạt động rộng mà đặc biệt nó không được tìm thấy trong mô của cây khỏe mạnh, nhưng nó được tổng hợp ở trong tế bào gần vị trí nhiễm bệnh như là phần phản ứng bảo vệ của thực vật (Albersheim và ctv, 1985; Akimoto và ctv, 1999; Ryan và ctv, 1991)

Oligoalginate là một oligoasaccharide có trọng lượng phân tử trung bình 3,5 kDa được tạo bởi D-glucuronic acid (Poly-G) và D-mannuronic acid (Poly-M) (Trích dẫn bởi Jeannette Vera và ctv, 2011) Oligoalginate đã được chứng minh không chỉ là hoạt chất có tác dụng tăng trưởng thực vật mà còn là chất truyền tín hiệu giúp cây chống lại các loại tác nhân gây bệnh

2.3.2 Các phương pháp cắt mạch tạo oligoalginate

Kể từ khi các oligosaccharide tạo thành từ việc cắt mạch alginate được chứng minh có nhiều chức năng mới thì việc cắt mạch alginate để tạo oligoalginate đã được

nghiên cứu trong hơn thập kỷ qua Để chế tạo oligoalginate, người ta đã sử dụng nhiều tác nhân khác nhau như hóa học, sinh học và bức xạ

2.3.2.1 Cắt mạch alginate bằng phương pháp hóa học

Trong phương pháp này alginate được cắt mạch thông qua các tác nhân hoá học oxi hóa mạnh như H2O2, HCl, O3, NaNO2, v.v ( Haug và ctv, 1966; Tommeraas và ctv, 2001) Hydrogen peroxide (H2O2) là một chất oxi hóa hiệu quả, thân thiện với môi trường và đã được sử dụng để oxi hóa nhiều polysaccharide như chitosan, tinh bột, cellulose và dextran (trích dẫn bởi Weiyang Xie và ctv, 2010) Nordtveit và ctv (2004)

đã chứng minh rằng độ nhớt của chitosan giảm nhanh hơn khi xử lý bằng hydrogen peroxide (H2O2) so với xử lý bằng acid Tuy nhiên vẫn còn rất ít báo cáo sử dụng H2O2

để xử lý cắt mạch alginate Chỉ có Yang, Li, và Quan (2004) sử dụng H2O2 để xử lý poly-mannuronate từ các sản phẩm thủy phân acid của alginate với mục đích ứng dụng trong kỹ thuật tạo mô (Trích dẫn bởi Weiyang Xie và ctv, 2010) Hiệu suất cắt mạch của alginate trong hệ phản ứng chủ yếu phụ thuộc nồng độ của các chất phản ứng, thời gian phản ứng và nhiệt độ, pH

Mặc dù phương pháp này có những thuận lợi nhất định nhưng lại gặp phải một

số hạn chế như sau: phải sử dụng các chất oxi hóa mạnh, khó kiểm soát được quy trình cắt mạch, phải tách chiết và tinh chế, chi phí cao do các quá trình tách chiết và tinh chế, một số chất gây ô nhiễm môi trường

2.3.2.2 Cắt mạch alginate bằng phương pháp sinh học

Phương pháp cắt mạch alginate thành công nhất được áp dụng ở quy mô thương mại là phương pháp sử dụng enzyme Các enzyme được sử dụng như alginate lyase, poly (β – D – mannuronate) – lyase, poly (α – L – guluronate)-lyase (Adachi và ctv, 1989; Yonemoto và ctv, 1993; Natsume và ctv, 1994) Trong đó enzyme alginate lyase được sử dụng nhiều nhất

Alginate lyase còn được gọi là alginase hoặc depolymerases alginate (Amani

M D ElAhwany và ctv, 2012) Alginate lyase có thể được phân lập từ nhiều nguồn

khác nhau như tảo nâu, động vật thân mềm, các loài vi khuẩn biển (Corynebacterium

sp, Alteromonas macleodii, Alteromonas sp, P.aeruginosa, Pelvetia canaliculata)

(trích dẫn bởi Gacesa và ctv, 1990; Takamitsu và ctv, 2006) Alginate lyase là enzyme xúc tác phân giải alginate bằng một cơ chế loại bỏ β của cầu nối 4-O glycoside tạo thành các acid uronic không bão hòa (các oligosaccharide) (Gacesa và ctv, 1990)

Các enzyme phân giải alginate rất phức tạp và bao gồm nhiều loại, có loại chỉ thủy phân được liên kết –G-G- trong poly G mà không thủy phân hoặc thủy phân rất yếu các liên kết –M-M- trong poly M hay -G-M- trong poly GM như poly-guluronate Ngược lại enzyme poly-mannuronate chủ yếu thủy phân các liên kết -M-M- trong phân tử alginate Tuy nhiên cũng có những loại enzyme có khả năng phân giải cả các liên kết -M-M-, -G-G-, -G-M- (Jonathan và ctv, 1978)

Khi các enzyme tiến hành thủy phân các polymer đã làm giảm khối lượng phân

tử của polymer trong dung dịch và do đó làm giảm độ nhớt của dung dịch Mức độ giảm khối lượng phân tử của các polymer trong dung dịch phụ thuộc vào thời gian phản ứng của enzyme và thường là chúng tỷ lệ thuận với nhau

Hiệu suất phản ứng phụ thuộc vào nồng độ của các chất phản ứng, thời gian và nhiệt độ của phản ứng Mặc dù phương pháp thủy phân bằng enzyme rất thích hợp cho mục đích chế tạo các oligosaccharide nhưng song song đó phương pháp này vẫn còn tồn tại một số hạn chế như cần có một hệ đệm tương ứng cho từng loại enzyme, phải tinh chế sản phẩm sau khi cắt mạch, quá trình cắt mạch diễn ra không đồng nhất (trích dẫn bởi Lê Quang Luân, 1999)

2.3.2.3 Chế tạo oligoalginate bằng phương pháp bức xạ

Ứng dụng bức xạ ion hóa để phân giải các polysaccharide và sau đó sử dụng chúng làm các chất thúc đẩy tăng trưởng là một công nghệ đang nổi lên để khai thác đầy đủ tiềm năng di truyền của cây trồng có năng suất, tăng trưởng, và chất lượng (Naeem và ctv, 2012) So với phương pháp cắt mạch sử dụng hóa chất và enzyme, xử

lý bức xạ bởi các tia gamma Co-60 cung cấp một phương pháp sạch cho sự hình thành của các oligomer trọng lượng phân tử thấp (trích dẫn bởi M Naeem và ctv, 2011)

Đây là phương pháp hữu hiệu và có nhiều ưu điểm Bằng cách sử dụng bức xạ ion hóa là tia gamma, tia siêu âm hay chùm điện tử gia tốc, v.v Alginate sẽ bị cắt mạch dưới tác dụng của bức xạ (Nguyen Quoc Hien và ctv, 2000; Le Quang Luan và ctv, 2003) Kỹ thuật bức xạ hiện tại chủ yếu sử dụng nguồn bức xạ gamma (γ) phát ra

từ đồng vị Co – 60 và bức xạ điện tử phát ra các máy gia tốc điện tử (electron beam – EB) Ưu điểm của phương pháp này là tiết kiệm năng lượng, không gian và nguyên liệu, độ tin cậy cao (quá trình được kiểm tra một cách hữu hiệu), sản phẩm có chất lượng cao, dễ dàng tạo ra sản phẩm mới, đáp ứng nhu cầu bảo vệ môi trường tuy nhiên chi phí chiếu xạ cao

2.3.3 Ứng dụng của oligoalginate trên thực vật

Alginate là loại polysaccharide tự nhiên Oligoalginate là oligomer tương ứng được chế tạo từ alginate bằng nhiều phương pháp khác nhau và được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực nông nghiệp, y học và công nghệ sinh học do có nhiều tính chất ưu việt hơn alginate chẳng hạn như thúc đẩy tăng trưởng thực vật nói chung, kích thích hạt giống nảy mầm, kéo dài chồi, tăng trưởng rễ, sản xuất hoa, hoạt động kháng khuẩn

và kích thích sản xuất phytoalexin cảm ứng (Naeem và ctv, 2011)

Trong kỷ yếu hội nghị chuyên đề “Công nghệ bức xạ ứng dụng trong công nghiệp” tổ chức tại Bắc Kinh, Trung Quốc đã thông báo rằng các oligosaccharide có trong thành tế bào thực vật liên quan đến khả năng dẫn truyền tín hiệu, phản ứng bảo

vệ chống lại các tác nhân gây bệnh và tổng hợp các phytoalexin Việc sử dụng oligoalginate có tác động thúc đẩy sự phát triển của thực vật đã được thử nghiệm trong điều kiện trồng thủy canh Đối với gạo, oligoalginate được tạo ra từ dung dịch alginate 4% chiếu xạ ở 100 kGy tác động đáng chú ý về hiệu lực kích thích tăng trưởng Hiệu quả tương tự cũng quan sát thấy ở alginate chiếu xạ 500 kGy Nồng độ thích hợp của oligoalginate sử dụng là 20 - 50 mg/ml Trong trường hợp lạc, trọng lượng chất khô tăng lên đáng kể ở nồng độ 100 mg/ml khi sử dụng oligoalginate Ngoài ra, kết quả sơ

bộ về thử nghiệm phun oligoalginate trên lá ở trà, cà rốt, cải bắp với nồng độ 20 -100 mg/ml, dẫn đầu là sự gia tăng năng suất của cà từ 15 - 40% Kết quả còn cho thấy phun oligoalginate trên thuốc lá với nồng độ nhất định sẽ làm tăng các chức năng sinh hóa và sinh lý của thực vật dẫn đến tăng trọng lượng chất khô

Gần đây, trong báo cáo “phát triển công nghệ bức xạ - xử lý các sản phẩm polymer tự nhiên ứng dụng trong nông nghiệp, y tế, công nghiệp và môi trường” tái bản bởi IAEA, Áo, năm 2010 cũng đã thông báo về tác động tích cực lên các thông số tăng trưởng của dền đỏ khi sử dụng alginate xử lý ở các liều xạ khác nhau (12,5 - 50,0 kGy) với nồng độ 150 ppm

Như vậy oligoalginate là loại oligosaccharide không chỉ thể hiện hiệu ứng tăng trưởng rất tốt đối với nhiều loại thực vật mà còn có khả năng tạo cho cây khả năng kháng bệnh Điều đáng chú ý là oligoalginate có tính an toàn rất cao đối người, gia súc, gia cầm và môi trường Do vậy việc chế tạo ra chế phẩm oligoalginate có nguồn gốc tự nhiên là rất thiết thực cho nhu cầu sản xuất rau quả và nông phẩm sạch và phát triển môi trường bền vững (Nguyễn Quốc Hiến và ctv, 1997)

2.4 Công nghệ nuôi trồng thủy canh

2.4.1 Kỹ thuật thủy canh

Thủy canh là kỹ thuật trồng cây không dùng đất mà trồng trực tiếp vào dung dịch dinh dưỡng hoặc các giá thể mà không phải đất Các cá thể có thể là cát, trấu, rán,

vỏ xơ dừa, than bùn, vermiculite pertile…

Kỹ thuật thủy canh là một trong những kỹ thuật tiến bộ của nghề làm vườn hiện đại Chọn lựa môi trường tự nhiên thích hợp cho cây phát triển là sự sử dụng những chất thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây tránh được sự phát triển của cỏ dại, côn trùng và bệnh tật lây nhiễm từ đất (Võ Thị Bạch Mai, 2003)

2.4.2 Yêu cầu cơ bản của kỹ thuật thủy canh

2.4.3 Môi trường thủy canh

Một khi giá thể không đóng vai trò gì vào sự sinh trưởng và sản lượng thu hoạch, thì tất cả các chất dinh dưỡng đều thêm vào trong nước Bản thân nước cung cấp cho cây cũng có một vài chất khoáng hòa tan có ích cho cây Các chất khoáng được sử dụng trong môi trường bắt buộc phải được hoà tan hoàn toàn trong nước, nếu thêm bất kì chất nào mà không tan trong nước thì không có tác dụng gì đối với cây

Trong thuỷ canh tất cả các chất cần thiết cung cấp cho cây đều được sử dụng dưới dạng các muối khoáng vô cơ được hoà tan trong dung môi là nước

Điều đáng chú ý là nếu sử dụng các môi trường dinh dưỡng với dạng nước thì phải nắm rõ nguyên tắc pha chế để chúng không bị kết tủa làm mất tác dụng của hoá chất Trong thuỷ canh, các chất khoáng được sử dụng phải có độ hoà tan cao, tránh lẫn các tạp chất Môi trường dinh dưỡng đạt yêu cầu cao khi có sự căn bằng về nồng độ ion khoáng sử dụng trong môi trường để đảm bảo độ pH ổn định từ 5.5-6.0 độ là độ

pH mà đa số cây trồng sinh trưởng phát triển tốt

Sự thành công hay thất bại của việc trồng thuỷ canh phụ thuộc vào việc xử lý chất dinh dưỡng, điều này có thể đạt được tuỳ thuộc độ pH, nhiệt độ và độ dẫn điện của môi trường …

2.4.4 Phân loại thủy canh

Hiện nay có rất nhiều kỹ thuật thủy canh và các kỹ thuật thủy canh thông dụng

có thể liệt kê sau đây:

2.4.4.1 Kỹ thuật thủy canh dịch lỏng

a Phương pháp hồi lưu

Là hệ thống có dung dịch dinh dưỡng bơm tuần hoàn từ một bình chứa có lắp đặt thiết bị điều chỉnh tự động các thông số của dung dịch để đưa tới các bộ rễ cây, sau

đó quay lại bình chứa để điều chỉnh các thông số

Hệ thống này có hiệu quả kinh tế cao, không đòi hỏi chất dinh dưỡng có cơ chế

tự điều chỉnh độ acid, thích hợp với quy mô sản xuất lớn ở những nơi có nguồn điện

Gồm có kỹ thuật màng dinh dưỡng (nutrient film technique), kỹ thuật dòng sâu (deep flow technique) (Peter Code, 2001)

b Phương pháp không hồi lưu

Gồm có kỹ thuật ngâm rễ hay nuôi cấy tĩnh (root deeping technique), kỹ thuật phao nổi (floating technique), kỹ thuật mao dẫn (cappillary action technique) (Peter Code, 2001) Đây là phương pháp không tuần hoàn trong đó dung dịch dinh dưỡng không được tuần hoàn để tái sử dụng mà chỉ sử dụng một lần Khi nồng độ dinh dưỡng giảm hoặc pH hoặc EC thay đổi, nó được thay thế bằng dung dịch mới

Hệ thống này thích hợp với quy mô gia đình ở các nước kém phát triển, đòi hỏi phải có chất dinh dưỡng tự điều chỉnh được độ acid (pH) của dung dịch

2.4.4.2 Kỹ thuật thủy canh sử dụng giá thể

Gồm có kỹ thuật túi treo (hanging bag technique), kỹ thuật túi tăng trưởng (growing bag technique), kỹ thuật rãnh (trench or trough technique) và kỹ thuật chậu môi trường (post technique)

2.4.4.3 Khí canh

Khí canh là phương pháp cho cây phát triển bằng cách neo trong các lỗ của tấm xốp và rễ của chúng thì được treo lơ lửng trong không khí được tạo ra ở bên dưới tấm xốp Những tấm này được tạo thành hộp kín để bảo vệ ngăn không cho ánh sáng lọt qua làm tổn hại đến sự phát triển của rễ và ngăn cản sự phát triển của tảo Dung dịch

dinh dưỡng được phun dưới dạng sương mù đủ để làm ướt rễ Cây trồng hấp thụ dinh dưỡng và nước từ dạng dung dịch được phun dính lên rễ (Peter Code, 2001)

Kỹ thuật khí canh có hai dạng: kỹ thuật tạo sương rễ và kỹ thuật nuôi sương Các kỹ thuật này được sử dụng đối với các cây rau có lá thấp như rau diếp Ưu điểm chính của kỹ thuật này là tận dụng tối đa không gian, cho năng suất cao gấp 2 lần cây trồng cùng một diện tích

Bảng 2.2 Tóm tắt một số kỹ thuật thủy canh thông dụng

Kỹ thuật túi tăng trưởng

Kỹ thuật rãnh

Kỹ thuật chậu

Khí canh

Kỹ thuật tạo sương rễ

Kỹ thuật nuôi sương

số nguyên tố gây hại cho cây khi ở mức dư lượng được khống chế ở giới hạn an toàn hoặc dùng nguyên tố khác loại bỏ

Không cần đất, chỉ cần không gian đặt hộp dụng cụ trồng, do vậy có thể triển khai ở những vùng đất cằn cỗi như hải đảo, vùng núi xa xôi, cũng như tại gia đình trên sân thượng, balcon

Trồng được nhiều vụ, cho năng suất cao và có thể trồng trái vụ

Không phải sử dụng thuốc trừ sâu bệnh và các hóa chất độc hại khác Không tích lũy chất độc và gây ô nhiễm môi trường

Không đòi hỏi lao động nặng nhọc, ít tốn công chăm sóc, giảm giá thành lao động

Dễ dàng khử trùng vì các giá thể có tính trơ về mặt hóa học nên việc lưu giữchất dinh dưỡng trong khi trồng không có nên khử trùng bằng formandehyt hoặc thuốc tẩy và rửa lại bằng nước sạch còn nếu giá thể là than bùn và các thì khử trùng bằng xông hơi và cho tái sử dụng

Dễ dàng tưới tiêu là ưu điểm lớn nhất so với phương pháp trồng trọt truyền thống được áp dụng trong kỹ thuật màng dinh dưỡng và trồng cây trong nước nhờ sử dụng hệ thống ống phun và ống đục lỗ

Sản phẩm hoàn toàn sạch, giàu dinh dưỡng, đồng nhất và hoàn toàn tươi ngon góp phần nâng cao sức khỏe người tiêu dùng (Võ Thị Bạch Mai, 2003)

2.4.5.2 Nhược điểm

Chỉ trồng các loại cây rau, quả ngắn ngày

Vốn đầu tư ban đầu cao do chi phí về trang thiết bị Tuy nhiên, chi phí này không cao so với những chi phí về thuốc trừ sâu bệnh và côn trùng, thuê nhân công Hơn nữa các máy móc được tái sử dụng nhiều lần nên chỉ tốn chi phí đầu tư ban đầu

Đòi hỏi trình độ chuyên môn kỹ thuật cao để sản xuất có hiệu quả Điều này gây cản trở cho việc mở rộng phương pháp thủy canh đại trà

Trong quá trình hấp thu chất dinh dưỡng thực vật làm thay đổi pH trong dịch thủy canh Do đó cần phải điều chỉnh pH 2-3 lần/tuần Giá trị pH thích hợp 5,8 - 6,5 Giá trị pH lệch khỏi khoảng này thì mức độ ảnh hưởng lớn đến sự hấp thu chất dinh dưỡng

Sử dụng nhiều năng lượng để hệ thống hoạt động

Ngoài ra, những thay đổi đột ngột các yếu tố môi trường cũng như việc cung cấp dinh dưỡng và tưới nước không đúng có thể gây ra những rối loạn sinh lý ở cây (trích dẫn bởi Tô Văn Lợi, 2009)

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Thí nghiệm được thực hiện từ ngày 1/1 đến 30/6 năm 2012 tại Phòng Sinh học, Trung tâm Hạt nhân Tp HCM 405 - 407 Cách Mạng Tháng 8, Q.10, Tp HCM và Công ty CP Sài gòn Thủy canh 290/198 Nơ Trang Long, Q Bình Thạnh, Tp HCM

3.2 Vật liệu

3.2.1 Giống

Rong Nâu (Sagassum crassifolium) được thu nhận từ khu vực Nha Trang, Khánh Hòa

Các giống rau:

Rau xà lách (Lactuca sativa spp.) do Công ty Trang Nông cung cấp

Giống VSV: sử dụng chủng Trichoderma sp có trong chế phẩm Sinh học hỗ trợ

nông nghiệp NOLATRI_W được cung cấp bởi Công ty TNHH Công nghệ Nông Lâm

Phễu thủy tinh

Cân điện tử OHAUS (độ chính xác 0,00001 g)

Tủ sấy

Nguồn xạ gamma Cobalt tại Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt

Các dụng cụ thí nghiệm khác

3.2.4 Hóa chất

H2O2,Na2CO3,HCl, cồn 960 của hãng Sigma (Mỹ) và dinh dưỡng thủy canh do Công ty Sài gòn Thủy canh cung cấp

3.3 Phương pháp thực hiện

Nghiên cứu này gồm 5 nội dung chính:

Nội dung 1: Dựa vào quy trình tách chiết alginate đã được nghiên cứu của

Haug (1966), Siraj Omar (1988), McHugh (2003), Mushollaeni (2011), Draget (2005), tiến hành tách chiết thu nhận alginate Chế tạo oligoalginate từ nguồn alginate thu nhận được bằng phương pháp bức xạ và thử nghiệm hoạt tính của oligoalginate chế tạo được trên cây xà lách trồng bằng phương pháp thủy canh

Nội dung 2: Cải tiến quy trình tách chiết và chế tạo oligoalginate bằng phương

Nội dung 5: So sánh hiệu ứng tăng trưởng của oligoalginate được chế tạo bằng

các phương pháp khác nhau trên cây xà lách trồng bằng phương pháp thủy canh

3.3.1 Chế tạo oligoalginate bằng phương pháp bức xạ và thử nghiệm hoạt tính của oligoalginate chế tạo được trên rau thủy canh

3.3.1.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của liều xạ lên khối lượng phân tử của alginate

Mục đích: Tạo chế phẩm oligoalginate từ alginate chiết tách từ rong biển bằng phương pháp cắt mạch bức xạ Co – 60

Phương pháp: Chiếu xạ dung dịch alginate 7% để tạo chế phẩm oligoalginate có khối lượng phân tử khác nhau ở các liều xạ 25, 50, 75, 100 và 150 kGy

Các bước tiến hành thí nghiệm:

- Chuẩn bị mẫu chiếu xạ: Hòa tan 7g alginate vào nước cất và ngâm qua đêm sau

đó khuấy cho tan đều Cho mẫu vào các túi polyethylene, hàn kín miệng túi và đưa vào chiếu xạ trên nguồn xạ gamma Cobalt – 60

- Mẫu được chiếu xạ với các liều xạ 25, 50, 75, 100, 150 kGy tại Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt

- Khảo sát khối lượng phân tử của các chế phẩm oligoalginate chiếu xạ theo các liều xạ khác nhau bằng phương pháp đo độ nhớt sử dụng nhớt kế Ubelohde Khối lượng phân tử alginate được tính theo phương trình Mark – Houwink (Nge và ctv 2006)

[η ] = KMwα Trong đó:

[η] là độ nhớt đặc trưng của mẫu alginate được xác định bằng nhớt kế Ubelohde trong dung môi 0,1 M NaCl

K = 1,424 x 10-3

α = 0,96

3.3.1.2 Thí nghiệm 2: Hiệu ứng của oligoalginate theo các liều xạ khác nhau lên rau thủy canh

Mục đích: Xác định liều chiếu xạ tối ưu, từ đó xác định được khối lượng phân

tử tối ưu có hiệu ứng tăng trưởng tốt đối với cây xà lách trồng thủy canh

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo mô hình khối hoàn toàn ngẫu nhiên Bao gồm 7 nghiệm thức và lặp lại 3 lần

Bảng 3.1 Các nghiệm thức khảo sát ở thí nghiệm 2

Nghiệm thức Liều xạ (kGy) Nồng độ (ppm)

- Bổ sung chế phẩm oligoalginate được chiếu xạ ở các liều khác nhau vào môi trường dinh dưỡng với cùng nồng độ là 100 ppm

- Bổ sung dinh dưỡng 7 ngày/lần

- Thí nghiệm được thực hiện 28 ngày

Các chỉ tiêu theo dõi cây rau trồng thủy canh sau 28 ngày:

- Chiều cao cây (đo từ gốc rễ đến lá cao nhất của cây sau khi vuốt lá)

- Chiều dài rễ (đo từ gốc rễ đến rễ dài nhất của cây sau khi vuốt rễ)

- Sinh khối tươi (cân trọng lượng tươi thân và rễ sau khi rửa sạch rễ)

Các thí nghiệm trên rau được trồng theo phương pháp thủy canh tĩnh có mô hình được mô tả ở hình 3.1

Hình 3.1 Mô hình nuôi trồng thủy canh dùng trong nghiên cứu

3.3.1.3 Thí nghiệm 3: Hiệu ứng tăng trưởng của oligoalginate có trọng lượng phân tử tối ưu trên rau thủy canh theo nồng độ

Mục đích: Sau khi xác định được oligoalginate có khối lượng phân tử tối ưu cho hiệu ứng tăng trưởng tốt nhất, tiến hành khảo sát theo nồng độ nhằm mục đích tìm

ra nồng độ bổ sung tối ưu của oligoalginate trên rau xà lách trồng thủy canh

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo mô hình khối hoàn toàn ngẫu nhiên Gồm 6 nghiệm thức và lặp lại 3 lần

48 cm

Bảng 3.2 Các nghiệm thức khảo sát ở thí nghiệm 3

Nghiệm thức Nồng độ oligoalginate (ppm) B0

B1 B2 B3 B4 B5

- Chuẩn bị 18 thùng xốp như mô hình được mô tả ở hình 3.1

- Gieo hạt xà lách trên giá thể xơ dừa, khi cây con được 2 lá thật chọn cây con khỏe và đều nhau chuyển vào chậu nhựa Cây rau sau khi chuyển vào chậu được 10 ngày sẽ được đem trồng trên thùng xốp

- Bổ sung chế phẩm oligoalginate được chiếu xạ ở liều xạ tối ưu được chọn ở thí nghiệm 2 với các nồng độ khảo sát như trong bảng 3.2

- Bổ sung dinh dưỡng 7 ngày/lần

- Thí nghiệm được thực hiện 28 ngày

Các chỉ tiêu theo dõi cây rau trồng thủy canh sau 28 ngày:

- Chiều cao cây (đo từ gốc rễ đến lá cao nhất của cây sau khi vuốt lá)

- Chiều dài rễ (đo từ gốc rễ đến rễ dài nhất của cây sau khi vuốt rễ)

- Sinh khối tươi (cân trọng lượng tươi thân và rễ sau khi rửa sạch rễ)

3.3.2 Cải tiến quy trình tách chiết và chế tạo oligoalginate bằng phương pháp sử dụng H 2 O 2

3.3.2.1 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của thời gian xử lý rong biển với hoá chất đến hàm lượng alginate thu được và khả năng chế tạo oligoalginate

Mục đích của thí nghiệm là khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý rong biển với H2O2 đến quá trình chiết tách alginate Xác định thời gian xử lý tối ưu cho quá trình chiết tách alginate.Thí nghiệm gồm 6 nghiệm thức được lặp lại 3 lần

Bảng 3.3 Các nghiệm thức khảo sát ở thí nghiệm 4

Nghiệm thức Thời gian (ngày) C0

C1 C2 C3 C4 C5

- Cân 50g rong biển khô (đã cắt nhỏ) cho vào bình tam giác, cho H2O2 5% với tỷ

lệ mẫu/ dung môi là 1/15, ủ lần lượt với khoảng thời gian khảo sát là 0 ngày, 2 ngày, 4 ngày, 6 ngày, 8 ngày, 10 ngày

- Sau thời gian ủ, thêm Na2CO3 vào dung dịch tách chiết sao cho nồng độ bằng 1%, tiến hành tách chiết bằng cách đun mẫu ở nhiệt độ ~ 900C trong 5h

- Lọc qua giấy lọc thu phần dịch lỏng

- Để dung dịch chiết được vào tủ lạnh

- Ly tâm (7000 vòng/ 10 phút), thu dịch lỏng

- Xác định hàm lượng chất khô

Hiệu suất alginate được tính theo công thức:

Hiệu suất alginate (%) = 100 Malginate thu được/ Mmẫu ban đầu (1)

3.3.2.2 Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của nồng độ hoá chất đến hàm lượng alginate chiết tách từ rong biển và khả năng chế tạo oligoalginate

Mục đích của thí nghiệm là khảo sát ảnh hưởng của nồng độ hóa chất lên quá trình chiết tách alginate từ rong biển Xác định nồng độ hóa chất tối ưu lên quá trình chiết tách alginate Thí nghiệm gồm 5 nghiệm thức được lặp lại 3 lần