Sản xuất chế phẩm điều hòa sinh trưởng thực vật chứa Oligo Carrageenan từ rong sụn
Phương pháp cắt mạch đặc biệt
Chất điều hòa sinh trưởng thực vật (hay còn gọi là hocmon sinh trưởng) là những chất được sinh ra trong cây để điều khiển các quá trình sinh trưởng phát triển của cây, trong các giai đoạn như nảy mầm, lớn lên, ra hoa, kết quả. Trước khi có chế phẩm điều hòa sinh trưởng của các nhà nghiên cứu đến từ Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang, các chất điều hòa sinh trường thông thường trên thị trường đều có nguồn từ hóa học. Các nghiên cứu khoa học trên thế giới đã chứng minh, hoạt chất carrageenan có rất nhiều trong rong sụn, không chỉ thích hợp để làm thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm mà còn có thể trở thành phân bón rất tốt cho cây trồng, và an toàn với người sử dụng và người canh tác.
“Ven biển miền Trung như Nha Trang, Ninh Thuận,… là khu vực có điều kiện thuận lợi cho rong sụn phát triển với sản lượng lớn. Điều quan trọng là tìm được đầu ra cho rong sụn với giá trị cao hơn. Trong khi đó, chính phủ và nhiều nước trên thế giới đang xây dựng một nền nông nghiệp xanh, bền vững. Phân bón từ rong sụn có thể góp phần vào xây dựng nền nông nghiệp đó” – TS. Huỳnh Hoàng Như Khánh, đại diện nhóm nghiên cứu bày tỏ.
Khi tìm hiểu về các nghiên cứu chế phẩm điều hòa sinh trưởng từ rong biển, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng, đã có nhiều công bố về chất điều hòa sinh trưởng từ rong biển, do nhóm thực vật này chứa nhiều nguyên tố đa lượng, vi lượng cho cây trồng. Tuy nhiên, chế phẩm điều hòa sinh trưởng có nguồn gốc từ carrageenan và oligo carrageenan thì chưa có. Đây được xem là cánh cửa mở ra hướng nghiên cứu mới cho những ứng dụng của rọng sụn vào đời sống.
Theo Tổ chức Quốc tế về Bảo tồn Thiên nhiên tại Việt Nam, hiện rong sụn đang được trồng chủ yếu tại Ninh Thuận, Khánh Hòa, Phú Yên và Bình Định với khoảng 900ha được canh tác. Trong khi đó, diện tích tiềm năng khoảng 10.000 ha. Rong sụn cho năng suất 20-30 tấn/ha, và được thu mua với giá 0,1 USD/kg tươi.
Nếu khai thác hiệu quả giá trị của rong sụn nói riêng và các loại rong khác nói chung thì Việt Nam sẽ đảm bảo được hai mục tiêu, bảo vệ, bảo tồn nguồn lợi ven biển và nâng cao đời sống người dân ven biển, góp phần thực hiện cam kết của Việt Nam tại COP 26 trong cam kết giảm phát thải ròng về 0 vào năm 2050, giảm 30% lượng phát thải khí metan gây hiệu ứng nhà kính vào năm 2030.
Ở thời điểm bắt tay vào thực hiện, nhóm nghiên cứu nhận thấy chưa có quy trình phù hợp để sản xuất chế phẩm điều hòa sinh trưởng chứa oligo carrageenan cho cây trồng được điều chế từ rong sụn. Để thu được chế phẩm chất điều hòa sinh trưởng chứa này, cần đến một quy trình với điều kiện tối ưu để sản xuất sản phẩm có hiệu quả cao nhất và thân thiện với môi trường.
Theo TS. Huỳnh Hoàng Như Khánh, carrageenan là một loại polysaccharid có nhiều hoạt tinh sinh học tốt cho con người và môi trường. Trước đó, Viện nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Nha Trang đã thực hiện nhiều đề tài nghiên cứu về các đặc tính của carrageenan cũng như polysaccharid từ rong biển nói chung và carrageenan nói riêng.
“Chúng tôi nhận thấy rằng, Polysaccharid là hợp chất cao phân tử nên cơ thể động thực vật đều khó hấp thụ. Vì thế, điểm khác biệt lớn nhất của quy trình điều chế này nằm ở ý tưởng ‘cắt mạch carrageenan thành oligo carrageenan’ tức là biến Polysaccharid thành dạng mạch ngắn để làm trọng lượng phân tử giảm xuống. Như vậy, hợp chất này khi bón xuống cây trồng sẽ dễ được hấp thụ hơn” – TS. Như Khánh giải thích.
Nói thì đơn giản vậy nhưng thực tế, việc cắt mạch carrageenan lại trở thành vấn đề then chốt. “Nếu không có phương pháp cắt đặc hiệu sẽ làm carrageenan mất đặc tính” – TS. Như Khánh nhấn mạnh.
Để tìm ra phương pháp tối ưu, nhóm nghiên cứu đã khảo sát các phương pháp chiết khác nhau và mang oligo carrageenan thu được đi kiểm tra xem hoạt chất nào hiệu quả nhất.
Cái khó của việc này còn nằm ở việc, phương pháp cắt mạch phải hội tụ đủ các yếu tố: Đảm bảo hoạt tính để oligo carrageenan có thể trở thành chất điều hòa sinh trưởng cho cây trồng và đảm bảo tính kinh tế, tức là làm sao để phương pháp này không đắt đỏ, có thể triển khai rộng rãi.
Sau nhiều lần thử nghiệm, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng, sử dụng dung dịch vitamin C nồng độ 0,05M, tương đương độ pH bằng 3, không gây ăn mòn thiết bị cũng như ảnh hưởng đến con người. Bên cạnh đó, tác nhân xúc tác cho quá trình thủy phân cắt mạch là oxy già nồng độ 30% sẽ cho oligo carrageenan có trọng lượng phân tử 5kDa, thích hợp làm chế phẩm điều hòa sinh trưởng.
Tăng giá trị cho rong sụn
Theo TS. Huỳnh Hoàng Như Khánh, chất điều hòa sinh trưởng từ rong sụn thích hợp với các cây bón lá như cà phê, ngô… Nhóm nghiên cứu cũng thực hiện các nghiên cứu đối chứng để so sánh hiệu quả.
“Chúng tôi phải làm nhiều thí nghiệm để tìm ra nồng độ chất điều hòa sinh trưởng thích hợp cho cây trồng, và nên dùng vào giai đoạn nào là phù hợp nhất” – TS. Như Khánh tiết lộ.
Một trong những thử nghiệm được tiến hành trên cây ngô lai tại buôn Krai A, huyện Krông Pắk, Đắk Lắk với thời gian phun xử lý là sau 15,30 và 50 ngày sau gieo, với thời gian thu hoạch là 110 ngày.
So sánh đối chứng các kết quả thu được, nhóm nhận thấy tác động rõ rệt của chất điều hòa sinh trưởng với sự phát triển và năng suất của cây ngô lai. Đơn cử, với nhóm cây không sử dụng chất điều hòa sinh trưởng chỉ cho năng suất 5606kg/ha, trong khi nhóm sử dụng 100mg/L lại cho năng suất 6806 kg/ha, tăng 1,21 lần. Đây được xem là nồng độ phù hợp nhất để bón cho cây, bởi nếu sử dụng hàm lượng gấp đôi 200mg/L thì năng suất lại đạt 6680kg/ha.
Một chi tiết nhỏ cũng được nhóm nghiên cứu thống kê để củng cố kết luận trên là số hạt/bắp, số hạt/hàng, số hàng hạt/bắp thì cho thấy, nhóm cây phun 100mg/L vẫn đạt năng suất cao nhất.
Một so sánh khác về sự ảnh hưởng của chất điều hòa sinh trưởng tới chiều cao của cây ngô, thì sau 60 ngày, nhóm cây không bón cho chiều cao 185,3cm, trong khi nhóm bón 100mg/L có chiều cao 223,5cm, nhóm 200mg/L đạt chiều cao 213,7cm, nhóm 250mg/L đạt 185,5cm.
“Những kết quả thực nghiệm trên củng cố thêm niềm tin về hiệu quả và khả năng chống chịu bệnh tật, biến đổi khí hậu khắc nghiệt của cây trồng khi được bón chế phẩm điều hòa sinh trưởng có nguồn gốc tự. Chế phẩm này có thể dùng cho tất cả các loại cây trồng, và tốt với cây cung cấp lá như rau, hoa màu. Quan trọng hơn cả, chế phẩm này an toàn với cả người nông dân sử dụng và người tiêu dùng” – TS. Như Khánh nói. Theo kết quả của đề tài nghiên cứu này, nhóm đã hoàn thành quy trình sản xuất chế phẩm với năng suất 300 lít/ngày.
Những nghiên cứu như trên của Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang nằm trong chuỗi các sản phẩm nhằm gia tăng hiệu quả và ứng dụng của rong sụn trong đời sống. Viện là đơn vị tiên phong đưa rong sụn di nhập về Việt Nam và thực hiện thành công nhiều đề tài nghiên cứu về quy trình nuôi trồng, các sản phẩm từ rong sụn như Rong sụn, Kappaphycus alvarezii, nguồn dược liệu tiềm năng hổ trợ phòng ngừa virus trong tương lai (Lê Đình Hùng), Nghiên cứu các giải pháp về nuôi trồng và ứng dụng công nghệ chế biến nâng cao chất lượng, giá trị gia tăng của rong sụn ở Ninh Thuận…
Nghiên cứu này được xem là một bước tiến khác nhằm da dạng hóa các sản phẩm từ rong sụn, để sản phẩm sẽ không chỉ xuất thô mà còn có thể mang lại giá trị kinh tế cao, trong tiềm năng của nuôi trồng rong sụn còn rất lớn.
“Bằng việc sử dụng công nghệ xanh từ enzym, tách chiết bằng acid trong môi trường an toàn, chế phẩm này cũng góp phần bảo vệ môi trường bền vững” – TS. Như Khánh nói thêm.
http://iasvn.org/
