nghiên cứu hoàn thiện quy trình trồng nấm hầu thủ và ảnh hưởng của đất hiếm lên sự sinh trưởng và phát triển của nấm

Hợp chất Hericerin ở nồng độ 100 mg/l được tách ra từ nấm Hầu thủ có tác dụng ức chế sự phát triển sinh hoa của hoa trà và thông đen, có thể dùng hợp chất này như một loại nông dược hay

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ - BÁN CÔNG TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA HỌC: 2000 - 2004

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học, nghiên cứu và thực tập, nhờ sự giúp đỡ tận tình của quý Thầy, Cô trong Khoa Công nghệ Sinh học trường ĐH Mở-Bán công TP.HCM, các cô, chú trong Viện nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt mà em có thể hoàn thành tốt luận văn này

Em xin chân thành gởi lời cảm ơn tới PGs.Ts Lê Xuân Thám – người đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện luận văn

Em xin chân thành gởi lời cảm ơn tới Ths Lê Viết Ngọc - người đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện luận văn

Em xin chân thành gởi lời cảm ơn tới Ts Trần Quế – Trưởng phòng Công nghệ Sinh học – Viện nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt đã tạo điều kiện cho em lưu trú và thực hiện luận văn tại Đà Lạt

Em xin chân thành gởi lời cảm ơn tới các cô, chú, anh, chị trong phòng Công nghệ sinh học-Phòng Vật lý & KTHN-Viện nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt

Em xin chân thành gởi lời cảm ơn tới cơ sở trồng nấm Đinh Văn-Lâm Hà-Lâm Đồng

Em xin chân thành gởi lời cảm ơn tới quý Thầy Cô trong khoa Công nghệ Sinh học của trường ĐH Mở – Bán công TPHCM đã tận tình dạy dỗ chúng em trong thời gian qua

Trong luận văn của em không tránh khỏi nhiều thiếu xót, em xin kính mong quý thầy cô giúp em sửa chữa để hoàn thiện luận văn này

Trang

Phần I: MỞ ĐẦU 1

I.1 Đặt vấn đề 1

I.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2

I.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 3

Phần II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

II.1 Giới thiệu nấm Hầu thủ (vị trí phân loại, đặc điểm hình thái) 4

II.1.1 Giá trị thực phẩm của nấm Hầu thủ 11

II.1.2 Giá trị dược học của nấm Hầu thủ – hoạt chất dược tính 15

II.1.3 Lectin 16

II.1.4 Công dụng chất sợi của nấm Hầu thủ 16

II.2 Giới thiệu về đất hiếm 17

II.2.1 Đất hiếm trong tự nhiên 17

II.2.2 Ứng dụng đất hiếm 19

Phần III: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

III.1 Đối tượng nghiên cứu 23

III.2 Phương pháp nghiên cứu 23

III.2.1 Khảo sát sự sinh trưởng và phát triển của nấm Hầu thủ 23

III.2.2 Nghiên cứu và triển khai công nghệ nuôi trồng nấm Hầu thủ 30

III.2.3 Nghiên cứu tác động của đất hiếm lên nấm Hầu thủ 30

Phần IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 32

IV.1 Sự sinh trưởng và phát triển của nấm Hầu thủ 32

IV.2 Ảnh hưởng của đất hiếm lên nấm Hầu thủ 57

IV.3 Kết quả phân tích mẫu 67

PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68

Phần I: MỞ ĐẦU

I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ:

Từ thời Hoàng đế La mã cổ xưa, con người đã biết dùng nấm làm thức ăn và nghề trồng nấm đã xuất hiện trên thế giới trên 300 năm

Nấm là một loại thực phẩm chứa nhiều chất dinh dưỡng quan trọng, nguồn muối khoáng dồi dào như : P, Ca, Mg, Zn,…và các vitamin cần thiết như : B1, B2, PP….Trong nấm chứa đầy đủ các axít amin Có nhiều loại nấm cho dược liệu quý có tác dụng phòng chống ung thư, viêm gan, bệnh tim mạch, tiểu đường… Có thể nói nấm là nguồn hoạt chất thiên nhiên vô cùng quý giá và phong phú vào hàng đầu trong tự nhiên [3]

Công nghệ nuôi trồng nấm ở nước ta đã khá phổ biến nhưng chỉ mới phát triển trên quy mô tiểu thủ công nghiệp và kinh tế hộ gia đình, phần lớn là các loại nấm thực phẩm như : Mộc nhỉ, Bào ngư, Nấm Rơm, Nấm Hương,…một số nấm dược liệu như : Linh chi, Vân chi…

Trên thế giới hiện nay đã nuôi trồng phổ biến nhiều giống nấm vừa là nguồn thực phẩm có giá trị dinh dưỡng vừa có giá trị dược liệu khá cao Một

trong số đó là nấm Hầu thủ Giống nấm Hầu thủ H erinaceum có nguồn gốc

từ Nhật Bản đã được PGs Ts Lê Xuân Thám di thực vào Việt Nam và được trồng thử nghiệm thành công tại phòng Công nghệ Sinh học của Viện Hạt nhân Đà Lạt Hiện nay một số nơi khác như Tp.HCM và các tỉnh lân cận cũng bước đầu trồng thử nghiệm trong điều kiện khí hậu nhiệt đới Các trang trại trồng nấm ở Đà Lạt đang bước đầu đưa quy trình vào nuôi trồng đại trà với quy mô tăng dần Tuy nhiên trong quá trình nuôi trồng còn gặp nhiều khó khăn rủi ro do chưa nắm bắt kỹ về đặc tính sinh lý của loài này Chính vì thế,

nhằm mục đích góp phần nâng cao hiệu quả cho các cơ sở nuôi trồng và phổ biến một loại thực phẩm dược liệu quý, chúng tôi đã tiến hành đề tài nghiên cứu: Hoàn thiện quy trình nuôi trồng nấm Hầu thủ Bên cạnh đó vừa thử nghiệm đưa nguồn chế phẩm đất hiếm của Viện Công nghệ xạ hiếm, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam ứng dụng vào công nghệ nuôi trồng nấm nhằm nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm

I.2 Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI:

Việt Nam là một trong những nước có đủ điều kiện để phát triển nghề trồng nấm do có lực lượng lao động, nguồn nguyên liệu trồng nấm dồi dào, điều kiện tự nhiên rất thích hợp, kỹ thuật trồng nấm không phức tạp, hơn nữa vốn đầu tư ban đầu để trồng nấm ít hơn so với việc đầu tư cho các ngành sản xuất khác [6] Các phụ phế phẩm nông - lâm nghiệp ở Việt Nam hàng năm xuất ra hàng trăm triệu tấn, chúng được xử lý và bổ sung dinh dưỡng là cơ chất thích hợp để nuôi trồng các loại nấm Công nghệ nuôi trồng nấm thích ứng cho nhiều mức độ đầu tư như : hộ gia đình, cụm dân cư, quốc gia theo thủ công, bán công nghiệp, công nghiệp và tự động hoá Nghề trống nấm ở nước ta đang dần phát triển Giá thành sản xuất ở Việt nam lại thấp hơn so với các nước trên thế giới Đó là tiềm năng to lớn để phát triển công nghệ trồng nấm ở nước ta nhằm đẩy mạnh chiến lược công nghiệp hoá, hiện đại hoá và phát triển nông thôn hiện nay [3]

Nấm Hầu thủ được nghiên cứu và đánh giá là một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng và cũng là một dược liệu vô cùng quý giá nhưng còn khá mới, chưa được phổ biến rộng, trong quá trình nuôi trồng còn gặp khó khăn về kỹ thuật Vì thế, chúng tôi nghiên cứu để đưa ra một qui trình nuôi trồng nấm

Hầu thủ hoàn thiện hơn góp phần nâng cao hiệu quả trong công nghệ trồng nấm Hầu thủ và qua đó cũng để góp phần bảo tồn và phát triển nguồn tài nguyên nấm quý ở Việt Nam

Bên cạnh đó, những nghiên cứu về việc sử dụng phân bón có chứa vi lượng các nguyên tố đất hiếm nông nghiệp tại Trung Quốc, Úc, Nhật… cho thấy vi lượng các nguyên tố đất hiếm có khả năng làm tăng năng suất và chất lượng của cây trồng [5] Hiện đã có một số kết quả khích lệ trên các cây trồng ở Việt Nam Vì vậy, chúng tôi thử nghiệm đưa chế phẩm đất hiếm của Viện Công nghệ xạ hiếm, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam ứng dụng vào công nghệ nuôi trồng nấm Hầu thủ nhằm mục đích nâng cao hiệu suất nuôi trồng và chất lượng sản phẩm Gần đây, một số nhóm nghiên cứu ở Việt Nam đang tổng hợp một số hợp chất hữu cơ chứa đất hiếm (REE) có hoạt tính chống ung thư khá mạnh và có triển vọng ứng dụng vào thực tiễn [8] Do đó, luận văn của chúng tôi cũng góp phần tìm hiểu sâu thêm về vai trò sinh lý học của đất hiếm, đặc biệt trên đối tượng nấm dược liệu

I.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI:

⮚ Xây dựng qui trình nuôi trồng nấm Hầu thủ

⮚ Nghiên cứu tác động của đất hiếm lên sự sinh trưởng và phát triển của nấm Hầu thủ

Phần II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

II.1 GIỚI THIỆU NẤM HẦU THỦ H ERINACEUM :

Năm 1964 Donk, nhà nấm học Hà Lan xác lập họ nấm Tua Hericiacea, bao gồm một vài chi nhỏ trong đó chi chuẩn là Hericium

• Vị trí phân loại: (theo Trịnh Tam Kiệt, 1981) [10]

- Tên loài (species) : Hericium erinaceum (Bull.: Fr) Pers

Chi chuẩn Hericium được xác lập với loài chuẩn Hericium erinaceum

có tên gọi là nấm Hầu thủ, nấm Tua, nấm Long tu, nấm Đầu khỉ, tên tiếng Anh thông dụng là Monkey’s Head, Lion’s Mane, ở Trung Quốc còn gọi là Shishigashida - là loại nấm phân bố rộng rãi trên các vùng thuộc Trung Quốc, Nhật Bản

Tập hợp các tư liệu đến nay cho thấy có khoảng 4 đến 5 loài:

⮚ Hericium erinaceum (Bull.: Fr) Pers – nấm Hầu thủ

⮚ Hericium coralloides (Scop.: Fr) S.F Gray – nấm Đầu rồng ⮚ Hericium ranosum (Bull.) Letell – nấm San hô

⮚ Hericium abietis (Weir: Hubert) Harrison – nấm Đầu gấu ⮚ Hericium caputmedusae – nấm Tiểu thích hầu

• Đặc điểm hình thái:

Quả thể Hầu thủ thường hình cầu hoặc hình elip, mọc riêng rẽ hoặc thành chùm, búi có tua nấm dày đặc, rủ xuống như đầu con khỉ, lúc già tua

dài ra và chuyển sang màu trắng vàng trông như bờm sư tử ( Hình II.1)

Quả thể khi non có màu trắng đến trắng ngà, thịt màu trắng, khi già nấm ngả sang màu vàng đến nâu vàng, dễ thối hoặc thâm đen khi côn trùng chích hút

Các tua nấm chính là lớp bào tầng dài 0,8 – 8 cm, đường kính tua khá

đồng đều từ 1,8 – 3,3 mm (Hình II.2), trên bề mặt tua có các đảm màu trắng

trong mang các bào tử đảm hình cầu đến gần cầu, đường kính từ 5,5-7,8 µm,

giữa bào tử có một giọt nội chất tròn (Hình II.3)

Mô bào tầng gồm các bó sợi dinh dưỡng có khóa Ở gốc các bào tầng xuất hiện lớp lông mịn, nếu đem quan sát dưới kính hiển vi sẽ thấy có sự

phân bố dày đặc đảm và bào tử (Hình II.4)

Quan sát dưới kính hiển vi quang học (phóng đại 200 - 400 lần) thấy rõ các đảm đơn bào (Homobasidia) hình trụ, hình chùy dài 26-36 µm, rộng 5-7

µm, trên đầu có 4 gai nhọn là các tiểu bính mang các bào tử đảm (Hình II.5)

Cấu trúc hệ sợi kiểu đơn điệu khá rõ, sợi nấm có vách mỏng, có vách ngăn ngang và có khóa rất rõ, đường kính sợi dinh dưỡng thường dao động từ

5-15 µm, đôi khi có các bó sợi lớn hơn 20 µm ( Hình II.6 )

Loại nấm này mọc trên nhiều loại cây gỗ như : nhóm sồi dẻ, các loại cây lá rộng đang sống hoặc đã bị mục nát đến tận lõi cây do đó có thể làm chết cây Tại Nhật Bản loại nấm này giống như một thứ đồ trang sức cài lên áo của các nhóm lục lâm thảo khấu ngày xưa nên từ đó mà được gọi là

Yamabushitake (Tiếng Nhật có nghĩa là nấm Sơn tặc) Ngoài ra người ta còn liên tưởng đến hình dạng của nó nên gọi là Jogo (nấm tức cười), hay Usagitake (nấm thỏ) …Tại Trung Quốc loại nấm này thể quả khi còn non tròn trông giống như đầu khỉ nên được gọi là Houtou (nấm Hầu thủ)

Loại nấm này được sử dụng ở dạng bột khô làm trà túi lọc, ngâm trong rượu thành Kim tửu (rượu vàng), được dùng như một loại thực phẩm bổ dưỡng, tăng lực và đặc biệt là một loại dược phẩm quý có tác dụng phòng chống ung thư [3]

Lần đầu tiên, Chen (1960,1988) báo cáo nuôi trồng thành công nấm

Hầu thủ H erinaceum [12] Sau đó, Xu và Li (1984) phát hiện được loài H coralloides ở Changbaishan và nuôi trồng hoàn chỉnh [21] Nấm Tiểu thích hầu (Xiaci Houtou) H caputmedusae gần đây được các nhà khoa học Trung

Quốc và Nhật Bản nghiên cứu và sản xuất bằng công nghệ lên men trong môitrường dịch thể, tạo sinh khối hệ sợi (khuẩn ty thể), rồi chiết và tinh chế bằng nước nóng, thu được chế phẩm “Dịch dược lan xung tế” (Wai Le Xin Chong Ji) Các bác sĩ ở thị trấn Trường Xuân, tỉnh Cát Lâm, Trung Quốc bào chế được sản phẩm này và đem bán rộng rãi trên thị trường như một loại thuốc chữa bệnh đường ruột, dạ dày [22] Ngoài ra, tại Nhật Bản còn tìm thấy

loài H ramosum có thể thu hái làm thực phẩm Nấm Hầu thủ còn được dùng

làm đồ uống có tính kích thích không phải kiểu doping: Sport Drink “Houtou” – tại đại hội thể thao ASIAD 1990, nước giải khát này được sử dụng chính thức là nguồn tăng lực cho toàn đoàn tuyển thủ Trung Quốc góp phần tạo lập những kỷ lục ở Châu Á và thế giới [3]

Các loài nấm thuộc chi Hericium đã được trồng đại trà ở Trung Quốc,

quy mô nhỏ ở Nhật Bản, Hongkong, Đài Loan, song chất lượng và năng suất vẫn còn khá hạn chế Các nước khác chỉ mới đang thăm dò thử nghiệm Tính đến năm 1991, tổng sản lượng nuôi trồng trên thế giới đạt 66000 tấn nấm tươi [11], còn rất thấp so với nhu cầu thị trường Giá bán tại thị trường Nhật Bản khá cao, tới 15000 – 25000 ¥ Nhật tương đương 120 – 150 $/kg nấm khô Ở Hongkong nấm Hầu thủ cũng thuộc loại đắt nhất (trên 100 $/kg), thường được bán dưới dạng quà biếu sang trọng Các sản phẩm tinh chế có tác dụng tăng lực mạnh và phòng chống ung thư [1]

Hình II.1 : Hình thái quả thể nấm Hầu thủ H.erinaceum [23]

Hình II.2 : Bào tầng dạng tua dài [3]

Hình II 3 : Tua nấm mang các đảm bào tử [24]

Hình II.4 :Các bào tử có chứa giọt nội chất tròn nhỏ bên trong [3]

Hình II.5 : Đảm và bào tử non trên các tua nấm [3]

Hình II.6: Cấu trúc hệ sợi nấm Hầu thủ [3]

II.1.1 Giá trị thực phẩm của nấm Hầu thủ H erinaceum

Thành phần dinh dưỡng của nấm Hầu thủ H erinaceum được thể hiện

qua bảng phân tích (Bảng II.1)[20] của nhóm Giáo sư Mizuno, Đại học Shizuoka, Nhật Bản (1998) Các dẫn liệu kiểm tra so sánh sản phẩm ở Cát Lâm (Trung Quốc) và Nagano (Nhật Bản) chứng tỏ nấm Hầu thủ là một loại thực phẩm bổ dưỡng, có mức cung cấp nhiệt lượng vừa phải, cân đối về thành phần dinh dưỡng, giàu khoáng và vitamin

Bảng II.1 Thành phần dinh dưỡng của quả thể nấm Hầu thủ (%nấm khô)

Rõ ràng B1 và B2 nổi trội ở cả hai loại sản phẩm , song có lẽ nấm Nhật bản giàu các loại vitamin hơn, nhất là Provitamin D

Thành phần dinh dưỡng Nấm ở Cát Lâm (Trung Quốc)

Nấm ở Nagano

(Nhật Bản) -Tro

-Protein -Chất béo thô -Chất sợi thô

-Chất sợi thực phẩm -Glucide

-Nhiệt lượng

8.87 29.30

4.68 7.13

- 50.02 335 Cal

9.01 27.67 4.56 *

- 40.15 18.66 227 Cal P

Fe Ca Na K Mg Zn

856 (mg%) 18

2 - - - -

1010 (mg%) 17.5

2.9 2.1 4370 117.2

8.0 Vitamin B1

Vitamin B2 Vitamin B6 Vitamin B12 Vitamin A Niacin

Provitamin D

0.69 (mg%) 1.89

- - 0.01

-

3.83 (mg%) 3.14

0.41 0.15

- 16.17 451.4

Các acid béo không bão hòa trong nấm tuy chưa có thông số chính thức, song được ghi chú là có hàm lượng cao đáng kể Đây là các thành tố có giá trị dinh dưỡng và phòng bệnh tim mạch và ung thư

Nấm Hầu thủ khá phong phú nguồn khoáng chất, đặt biệt có cả Ge – một kim loại cực hiếm có hoạt chất chống ung thư, đang được nghiên cứu làm

giàu vào nấm Linh chi Ganoderma lucidum Thành phần khoáng có khác biệt

giữa hai loại nấm, song đều giàu K, P, Mg… Thành phần amino acid cũng có giá trị cân đối về dinh dưỡng, đáng lưu ý là hàm lượng glutamic và tryptophan rất cao.( Bảng II.2 , Bảng II.3 ) [3]

Bảng II.2 : Thành phần của tro và hàm lượng Ge của nấm Hầu thủ

Chú thích :

*1 : Sản phẩm trồng ở Cát Lâm,Trung Quốc (1987, theo Lý Kính Tùng) *2 : Sản phẩm trồng ở Nagano, Nhật Bản (1985, theo Kurriwa)

*3 : % chất khô

t : có dạng vết ( có sự tồn tại của Mo)

Các acid amin cũng khá phong phú và cân đối, tuy nhiên có khác biệt rất lớn giữa nấm trồng ở Trung Quốc và Nhật Bản Nổi trội nhất ở nấm Trung Quốc là glutamic, serine, asparagine và leucine

Tro Hàm lượng khoáng (nấm khô) Ge ppm ppb

Bảng II.3 : Thành phần và hàm lượng Amino acid trong quả thể nấm

Ghi chú : mg% = số mg/100g

Amino acid tự do (mg %)

Nấm ở Nagano, Nhật Bản Amino acid liên kết (%) Lysine

Histidine Valine Arginine Asparagine Serine Glutamic Glycine Alanine Threonine Isoleucine Leucine Tyrosine Phenylalanine Tryptophan Methionine Cysteine Proline

17.5 6.5 19.8 19.7 21.5 26.0 42.2 12.1 19.4 10.7 12.4 23.2 12.2 14.5 40.4

- - 9.5

1.36 0.59 1.17 1.35 1.95 1.02 3.72 1.00 1.37 0.97 0.90 1.54 0.64 0.73 0.32 0.28 0.27 0.86

Các Vitamin, đặc biệt B1, B2, có hàm lượng khá cao, có Niacine Vitamin A ít , C chưa phát hiện thấy Provitamin D có hàm lượng đặc biệt rất cao trong nấm khô của Nhật Bản, có khả năng chuyển hoá thành Vitamin D2 khi có ánh sáng hay làm khô nóng, giúp hấp thu và chuyển hoá calcium cũng như có khả năng phòng chống bệnh loãng xương, yếu xương

Đáng lưu ý là trong thu hái, chế biến, việc phơi khô nấm tươi làm tăng các thành phần phân tử lượng thấp làm hương vị nấm ngon hơn so với nấm tươi Những món ăn chế biến từ nấm Hầu thủ là nguồn dinh dưỡng giúp người bệnh, người bị suy nhược cơ thể phục hồi sinh lực rất hiệu quả, rất tốt cho những người ăn chay, ăn kiêng [22]

II.1.2 Giá trị dược học của nấm Hầu thủ – hoạt chất dược tính

Trong nấm có chất Provitamine D tồn tại như một sản phẩm trao đổi chất, những báo cáo cho thấy Provitamine D trong nấm Hầu thủ có hiệu quả giết chết tế bào ung thư tử cung Hella-cells [3]

Các báo cáo của Mizuno (1998) cho thấy 4 loại hợp chất Hericenone C, D, E, F được tách ra từ nấm Hầu thủ là các chất có hoạt tính xúc tiến sinh tổng hợp các yếu tố tăng trưởng thần kinh, điều này có liên quan đến khả năng điều trị bệnh lú lẫn Alzheimer của người già theo phương pháp trắc nghiệm mới (Bioassay) [22]

Hợp chất Hericerin ở nồng độ 100 mg/l được tách ra từ nấm Hầu thủ có tác dụng ức chế sự phát triển sinh hoa của hoa trà và thông đen, có thể dùng hợp chất này như một loại nông dược hay một nhóm chất điều hòa sinh trưởng thực vật

Gần đây các nhà nghiên cứu đề xuất khái niệm các chất cảm ứng điều hòa sinh học, trong đó nhóm chất tương tự tìm thấy ở nấm Hầu thủ thể hiện khả năng điều hòa miễn dịch cơ thể Dùng quả thể non, hệ sợi, dung dịch lọc môi trường nuôi hệ sợi của nấu Hầu thủ để điều chế, phân đoạn các cao phân tử rồi khảo sát hiệu quả của 3 loại chế phẩm trên đối với các dòng tế bào miễn dịch Tác dụng làm tân sinh các tế bào lách cho thấy các 3 chế phẩm đều có hiệu quả, tác dụng tăng thực bào các tế bào ung thư với cơ chế hoạt hóa các yếu tố gây hoại tử [3]

Polysaccharide tan trong nước của nấm Hầu thủ làm tăng hệ miễn dịch và chống lại ung thư phổi di căn, hiệu quả trên ung thư dạ dày, thực quản và ung thư da [1] Ngoài ra dịch chiết từ hệ sợi và quả thể nấm Hầu thủ có tác dụng chống gây đột biến rất mạnh trên 5 dòng đột biến của Salmonella typhimurium TA 98 Trong y học cổ truyền Trung Quốc, sử dụng nấm sấy khô và chiết bằng nước nóng giúp tăng sức tiêu hóa và làm cho cơ thể cường tráng [3]

II.1.4 Công dụng chất sợi của nấm Hầu thủ H erinaceum

Chất sợi trong nấm Hầu thủ là chất con người ăn vào nhưng không tiêu hóa được, sau đó bài tiết ra dưới dạng cao phân tử Thành phần cơ bản chất sợi là: glucan, chitin, pectin, cellulose, hemicellulose, polyurenide… chiếm 10-15% trong nấm khô Các loại polysacharide tạo thành chủ yếu bởi glucan hoặc chitin trong thành tế bào nấm cũng có tính chất chống ung thư Ngoài ra với tính chất cơ lý có tác dụng thu hút, hấp phụ các chất độc có khả năng tạo ung thư, hoặc thu hút cholesterol, cản trở sự hấp thụ vào hệ tuần hoàn, làm tăng tốc độ đào thải, do đó giúp cho việc phòng ngưà bệnh ung thư của cơ

quan tiêu hóa Thêm nữa các thành tố làm tăng hương vị, khẩu vị của nấm Hầu thủ như các dẫn xuất của adenosine, guanosine, adenine acid (5-AMP) – guanine acid (5-GMP), các dẫn xuất nucleoside, có tác dụng kháng huyết tụ, có hiệu quả đề phòng các bệnh co rút cơ bắp, tai biến mạch máu não, nghĩa là rất hiệu dụng cho người cao tuổi mắc các bệnh về tim mạch Đặc biệt là guanosine monophosphate (5-GMP) có khả năng tăng cường sinh dục lực [3]

II.2 GIỚI THIỆU VỀ ĐẤT HIẾM

Đất hiếm gồm một dãy các nguyên tố hóa học thuộc họ Lanthanides nằm từ vị trí thứ 57 - 71 (từ Lanthanum – Lutetium ) trong Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học của Mendeleev

II.2.1 Đất hiếm trong tự nhiên:

Đất hiếm tồn tại rộng rãi trong tự nhiên nhưng sự phân bố của nó trong lớp vỏ trái đất không đồng đều, Cerium chiếm 60 ppm (parts per million), Scadium chiếm 22 ppm, Yttrium chiếm 33 ppm trong vỏ trái đất [14] Trong nước ao hồ cũng chứa một lượng vết rất nhỏ (< 0,001 ppm R2O3) Trong đất trồng thường chứa từ 0,015 – 0,02 % R2O3 Trong cây cối, bất kể loài nào, trồng ở đâu đều chứa một lượng xác định các nguyên tố đất hiếm, trung bình 0,001% R2O3 Tổng trữ lượng trên thế giới ước tính khoảng 100 triệu tấn ở dạng ôxit đất hiếm R2O3 , chúng thường tồn tại ở dạng các hợp chất có hàm lượng thấp trong vỏ trái đất [5]

Đất hiếm thường tập trung chủ yếu ở các mỏ đất hiếm, các vùng phù sa khoáng ven biển Trong đất trồng cũng chứa một lượng nhỏ các nguyên tố đất hiếm (0,015 – 0,020 % ôxit đất hiếm R2O3 ) Trung Quốc là nước có trữ lượng đất hiếm lớn nhất thế giới với khoảng 43% [13] Nguồn nguyên liệu

đất hiếm được khai thác và sử dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới và đem lại hiệu quả kinh tế cao Năm 1997 Mỹ xuất khẩu tổng cộng 12,7 triệu kg đất hiếm, thu về 78,7 triệu USD [15]

Ở Việt Nam tổng trữ lượng đất hiếm (chủ yếu dạng nhẹ chiếm

khoảng 20% tổng trữ lượng trên thế giới, tập trung ở các quặng mỏ (Bảng II.11) và vùng sa khoáng ven biển miền Trung [9]

Bảng II.11: Các nguyên tố đất hiếm tồn tại tập trung trong một số quặng mỏ ở Việât Nam

Thành phần các ôxit

Hàm lượng Bắc Nậm Xe Nam Nậm

II.2.2 Ứng dụng của đất hiếm:

Ngày nay, người ta đã xác định vai trò của các nguyên tố đất hiếm đối với cây trồng nông nghiệp Những nghiên cứu về việc sử dụng phân bón có chứa vi lượng các nguyên tố đất hiếm trong nông nghiệp ở Trung Quốc, Úc, Nhật… cho thấy vi lượng các nguyên tố đất hiếm có khả năng làm tăng năng suất và chất lượng của cây trồng.(Bảng II.12) [5]

Bảng II.12: Tác động của đất hiếm đến việc tăng năng suất của một số cây trồng ( Nguyễn Bá Tiến và cộng sự, 2003)

Cây trồng Mức tăng năng suất (%)

Cây trồng Mức tăng năng suất (%)

Táo Lúa Nho Ngô Bông Chuối Đậu nành Cà chua Cam Hạt tiêu Thuốc lá

10-15 10-5 8-12 6-11 7-10 8-15 5-10 10-15

5-10 8-15 10

Dưa chuột Mía Cao su Bắp cải Lúa mì Chè

Củ cải đường Dưa hấu Lạc Nhãn

8-15 10-15

8-14 10-20

6-12 8-12 6-12 8-10 8-12 10-20

Ở Việt Nam đất hiếm được xem như nguồn nguyên liệu của các ngành công nghệ cao, các khái niệm về đất hiếm trong nông nghiêp còn mới lạ mặc

dù các nghiên cứu về việc sử dụng các phân bón đất hiếm đã được tiến hành từ sau năm 1990 tại Viện khoa học vật liệu, Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ Quốc gia Từ năm 1998 Trung tâm Công nghệ tinh chế, Viện Công nghệ xạ hiếm, Viện năng lượng nguyên tử Việt Nam đã bắt đầu ứng dụng phân bón đất hiếm trong thâm canh nhiều loại cây trồng và thu được các kết quả khả quan Trong hai năm 2001-2002, trong khuôn khổ đề tài cấp Bộ BO 01/03-04: “Nghiên cứu chế tạo một số chế phẩm đất hiếm tăng năng suất cây chè” các cán bộ của Trung tâm đã nghiên cứu và sản xuất ra hai loại chế phẩm ĐH1 và PBĐ1

ĐH1: Phân bón lá, là dung dịch huyền phù mịn, màu vàng nhạt, hàm lượng tổng các nguyên tố đất hiếm là gần 10%

PBĐ1: Phân bón đất, là dạng hỗn hợp phân bón đa lượng N:P:K:chế phẩm đất hiếm với tỉ lệ 3:3:4:2 Trong đó chế phẩm đất hiếm gồm chất mang là 85%, tổng các nguyên tố đất hiếm là 15%

Các báo cáo về ứng dụng phân bón vi lượng đất hiếm trên cây chè tại Công ty chè Sông Lô (Tuyên Quang) và đội 8/3, nông trường chè Cửu Long (Lương Sơn, Hòa Bình) đã đạt được hiệu quả cao Kết quả thu được đều cho thấy phân bón vi lượng đất hiếm đã thúc đẩy mạnh mẽ tới quá trình sinh trưởng, phát triển của cây chè, năng suất và chất lượng tăng lên rõ rệt từ 20,5-38,4%, tán chè phát triển dày, xanh, búp mập hơn, rễ phân tán mạnh , đặc biệt chất lượng chè có sự thay đổi tích cực : không mất mùi, tỉ lệ chè khô trong chế biến cao, độ đắng giảm, chè có thêm vị thơm [5]

Trong những năm gần đây, ngoài việc sử dụng làm phân bón, đất hiếm còn được đưa vào trong thức ăn gia súc Những nghiên cứu gần nhất cho

thấy rằng: thức ăn cho gà đẻ được bổ sung đất hiếm làm cho thời gian gà đẻ trứng sớm hơn một tuần, tỉ lệ gà con mới nở sống tăng 3-4% Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố đất hiếm tới lợn sinh trưởng và vỗ béo cũng như ảnh hưởng tới các biến đổi sinh hóa trong huyết thanh, sự tích lũy đất hiếm trong các cơ quan của lợn được nuôi dưỡng bằng khẩu phần ăn có bổ sung đất hiếm cho thấy kết quả làm tăng trọng lượng của lợn lên 6% và rút ngắn được thời gian nuôi dưỡng

Gần đây Nguyễn Trọng Uyển et, al (1996,2004) đã tiến hành tổng hợp các phức hữu cơ chứa đất hiếm và thử nghiệm chống các tế bào ung thư trên chuột, kết quả rất khả quan [8]

Tuy nhiên trên thế giới chưa thấy những nghiên cứu về ứng dụng của đất hiếm trong công nghệ trồng nấm Ở nước ta lần đầu tiên Ths Lê Viết Ngọc đã có những nghiên cứu bước đầu về đất hiếm trên nấm nhưng chưa có những kết quả phân tích khả năng tích tụ các nguyên tố đất hiếm trên nấm

Phần III: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

III.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Chủng nấm Hầu thủ Hericium erinaceum có nguồn gốc Nhật Bản, được

lưu giữ tại trung tâm nghiên cứu hoá phóng xạ Takasaki, song hầu như mất sức sống, được tái phân lập và phục tráng thành công trên môi trường PGA tại phòng Công nghệ Sinh học, Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt Giống này xuất xứ từ Đại học Chiba do các nhà nấm học Đại học Chiba, Nhật Bản sưu tầm, giám định và lưu mẫu chuẩn tại Viện công nghệ len men Osaka, Nhật Bản với sự hổ trợ của Gs.Ts Akira Suzuki Trên thực tế giống này đã được trồng thương mại rộng rãi ở Nhật từ những năm 80 Đây là loài chuẩn của chi

Hericium, hầu như đã tuyệt chủng ở Việt Nam So với giống Hầu thủ được

tách phân lập và nuôi trồng ở Trung Quốc (nuôi trồng chủ động từ thập niên 60) thì chúng hoàn toàn tương đồng về các đặc tính sinh học [3]

III.2.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

III.2.1.Khảo sát sinh trưởng và sự phát triển của hệ sợi nấm H.erinaceum

trên môi trường thuần khiết:

Theo các tác giả nước ngoài (T.Mizuno,1998) môi trường dùng để phân lập giống từ thiên nhiên và nhân giống cấp 1 thường dùng là môi trường Maltose có bổ sung một số chất dinh dưỡng có thành phần sau :

Maltose Glucose Pepton NaCl Agar Nước cất

50 (g) 25 (g) 10 (g) 5 (g) 15-20 (g)

1 (lít)

Môi trường 1: (M1)

Môi trường 2 : (M2)

Nước chiết (* ) Glucose

Maltose Cao nấm men Pepton

Agar pH

1 (lít) 15 (g) 15 (g) 1 (g) 1 (g) 10-20 (g)

5,85

Nước chiết (* ) Maltose

Cao nấm men Pepton

Agar pH

1 (lít) 15 (g) 1 (g) 1 (g) 10-20 (g)

5,80

Cao nấm men Pepton

Agar pH

1 (lít) 15 (g) 1 (g) 1 (g) 10-20 (g)

6,05

Nước chiết (* ) Saccharose Cao nấm men Pepton

Agar pH

1 (lít) 20 (g) 1 (g) 1 (g) 10-20 (g) 6,15

Môi trường được hấp khử trùng trong autoclave ở nhiệt độ 121o C , áp suất 1,2 atm trong vòng 15-20 phút, lấy ra đem vào phòng vô trùng, rót vào các đĩa petri Sau đó tiến hành cấy giống ở độ tuổi 10-20 ngày Giống sau khi được ủ trong phòng tối có nhiệt độ 21±2o C, độ ẩm 80 – 85% Theo dõi sự tăng trưởng và đo đường kính khuẩn lạc ở các thời điểm 3, 5, 7, 8, 9, 10, 12, 14 ngày sau khi cấy giống

III.2.2 Khảo sát sự sinh trưởng của sợi nấm Hầu thủ H erinaceum trên

môi trường hạt

Nguyên liệu được dùng là lúa nước hay lúa mì, đun sôi cho nứt đều, bổ sung 0,5-1% CaCO3, khử trùng ở 121oC; 1,2 atm trong vòng 60 phút Để nguội rồi cấy giống ở độ tuổi 10 – 12 ngày Chuyển các chai đã cấy vào buồng ủ có nhiệt độ 21 ± 2oC , độ ẩm 80 -85 % Tiến hành theo dõi và đo đạt kết quả Theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của hệ sợi, tìm độ tuổi thích hợp nhất của giống sản xuất mang lại chất lượng và hiệu quả kinh tế cao Tính toán tốc độ mọc của hệ sợi cũng theo các phương pháp thống kê thông dụng

III.2.3 Khảo sát sự sinh trưởng và phát triển của nấm Hầu thủ H erinaceum trên giá thể tổng hợp

Nấm Hầu thủ H erinaceum là một trong những loài nấm phá gỗ tương

đối mạnh, tỉ lệ C/N trong giá thể nuôi trồng thích hợp nằm trong khoảng 40, do đó tỉ lệ các thành phần chứa đạm bổ sung cần tương đối cao Chúng tôi tiến hành thử nghiệm nuôi trồng trên cơ chất có thành phần chủ yếu là mạt cưa bổ sung đạm vô cơ và một số chất dinh dưỡng khác theo các công thức sau:

Trấu Cám gạo Cám bắp Bột bánh dầu Super lân Vôi bột (NH4)2SO4 MgSO4.7H2OKH2PO4 Độ ẩm pH

60 10 10 10 5 2 2 0.5 0.05 0.05 65-70%

6.30

Thành phần

(kí hiệu)

Tỷ trọng (trọng lượng)

Mạt cưa gỗ tạp Trấu

Cám gạo Cám bắp Bột bánh dầu Super lân Vôi bột (NH4)2SO4 MgSO4.7H2OĐộ ẩm pH

65 10 10 7.5

5 1 1 0.5 0.05 65-70%

6.20

Giá thể 3: (GT3)

Trộn đều các loại giá thể tổng hợp trên với nước sạch để đạt đến độ ẩm 65-70%, đóng vào chai hoặc bịch PP Hấp khử trùng trong autoclave ở nhiệt độ 121oC ; 1,2 atm 2 lần, mỗi lần 90 phút, giữa các lần hấp cách nhau 1 ngày, hoặc có thể thanh trùng bằng phương pháp thủ công (đun trong lò hơi nước sôi 8 – 10 giờ)

Sau khi giá thể nguội thì tiến hành cấy giống Có thể dùng giống trên môi trường thạch hoặc môi trường hạt ngũ cốc (lúa mì, lúa nước) để cấy vào chai giá thể Độ tuổi thích hợp nhất của giống là 10 -12 ngày Chuyển các chai đã cấy vào buồng ủ có nhiệt độ 22 ± 2o C , độ ẩm 80 – 85% Khi hệ sợi bắt đầu bện kết để hình thành mầm quả thể, đưa lên phòng nuôi có nhiệt độ 19± 2o C, độ ẩm 95-100%, ánh sáng khuyếch tán nhẹ (200 – 350 lux) Theo

Thành phần

(kí hiệu)

Tỷ trọng

(trọng lượng) Mạt cưa gỗ tạp

Trấu Cám gạo Cám bắp Bột bánh dầu Super lân Vôi bột (NH4)2SO4 MgSO4.7H2OKH2PO4 Độ ẩm pH

55 12.5

25 7.5 5 2 2 0.5 0.05 0.05 65-70%

6.4

dõi sự sinh trưởng và phát triển của hệ sợi, tính toán tốc độ mọc, theo dõi quá trình hình thành thể quả trên các giá thể đã thí nghiệm để tìm ra một loại giá thể phù hợp nhất Tiến hành giải phẩu quả thể dưới kính hiển vi để quan sát cấu trúc hệ sợi, đảm và bào tử Kiểm tra các nguồn tư liệu, mô tả cấu tạo hình thái nấm

Hiệu suất sinh học nuôi trồng nấm Hầu thủ H erinaceum trên giá thể

được coi là tính toán thích hợp nhất là tỉ lệ giữa lượng thể quả tươi thu hoạch/lượng cơ chất khô, chúng tôi tiến hành đánh giá và so sánh trọng lượng tươi của thể quả nấm trên các loại chai và bịch PP chứa 150g, 200 g, 320 g cơ chất khô, trong điều kiện nuôi trồng ở hai khoảng nhiệt độ 19 – 22 o C và 23 – 25 o C Qua đó có thể tìm ra những phương thức nuôi trồng hiệu quả

III.2.4 Nghiên cứu và triển khai công nghệ nuôi trồng nấm Hầu thủ

Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu triển khai ở Đà Lạt, các huyện lân cận và kiểm tra so với các vùng trồng có nhiệt độ khác nhau Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố môi trường gồm : nhiệt độ, độ ẩm, pH, ánh sáng lên sự

sinh trưởng và phát triển của của nấm Hầu thủ H erinaceum Từ đó xây

dựng qui trình nuôi trồng đại trà

III.2.5 Nghiên cứu tác động của đất hiếm lên nấm Hầu thủ

III.2.5.1 Nghiên cứu tác động của đất hiếm lên sự sinh trưởng và phát triển của hệ sợi

Bổ sung đất hiếm vào môi trường nuôi cấy thuần khiết theo từng tỉ lệ khác nhau cho các lô thí nghiệm từ 0,1- 0,6g/lít

Trên môi trường rắn đo tốc độ sinh trưởng của hệ sợi Trên môi trường lỏng xác định trọng lượng sinh khối

Khi tiến hành thử nghiệm trên môi trường nuôi cấy hệ sợi, chúng tôi đã chọn môi trường tốt nhất để cấy giống và ủ trong cùng một thời điểm và theo dõi trong cùng một điều kiện giống nhau để giảm bớt tối đa sai số ngẫu nhiên làm ảnh hưởng đến kết quả

III.2.5.2 Nghiên cứu tác động của đất hiếm lên sự sinh trưởng và phát triển của hệ sợi trên giá thể tổng hợp

Bổ sung đất hiếm vào môi trường giá thể tổng hợp theo từng tỉ lệ khác nhau cho các lô thí nghiệm từ 0,1-10 g/kg Theo dõi tốc độ lan của hệ sợi trên giá thể, quan sát sự hình thành và phát triển của thể quả, xác định trọng lượng thể quả thể tươi và khô So sánh với đối chứng Các lô thí nghiệm cũng được bố trí theo dõi trong những điều kiện giống nhau

Phần IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

IV.1 SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA NẤM HẦU THỦ

non, hệ sợi có màu trắng đục (Hình IV.1) Sau 15 -20 ngày những vùng sợi già

dần chuyển sang màu vàng nâu

Tốc độ tăng trưởng của các hệ sợi nấm Hầu thủ tương đối giống nhau trên các môi trường dinh dưỡng khác nhau

Kết quả khảo sát tốc độ sinh trưởng và phát triển của hệ sợi nấm Hầu thủ trên các môi trường thử nghiệm được trình bày ở Bảng IV.1

Bảng IV.1 Tốc độ tăng trưởng của hệ sợi nấm Hầu thủ H erinaceum trên

môi trường nuôi cấy thuần khiết

Ghi chú: (*) : Các môi trường có thành phần đã được trình bày trong phần

“Đối tượng và phương pháp nghiên cứu”

Môi trường Thời gian (giờ)

Đường kính colonie (mm)

Tốc độ sinh trưởng trung bình (µm/h) Môi trường 0 (*)

(M0)

72 120 168 240 360

2.0±0.05 13.5±2.25 22.3±3.35 40.0±3.50 62.0±2.50

172.2±2.15

Môi trường 1 (*) (M1)

72 120 168 240 360

3.0±0.05 17.5±2.25 26.3±3.35 45.0±3.50 70.0±2.50

194.4±2.13

Môi trường 2 (*) (M2)

72 120 168 240 360

3.5 ± 0.62 16.0 ± 2.12 25.0 ± 3.42 43.2 ± 3.25 70.0 ± 3.02

194.0±2.15

Môi trường 3 (*) (M3)

72 120 168 240 360

2.5 ± 0.41 12.0 ± 2.18 21.2 ± 2.85 41.3 ± 3.80 65.0 ± 3.05

180.6± 2.25

Môi trường 4 (*) (M4)

72 120 168 240 360

3.5 ± 0.74 17.5 ± 2.58 25.0 ± 3.30 44.5 ± 2.59 68.5 ± 2.25

189.0± 2.17

Khảo sát kết quả thực nghiệm trên, có thể nhận thấy chủng nấm Hầu

thủ H erinaceum là một giống nấm dễ nuôi cấy và nhân giống trên môi

trường nuôi cấy thuần khiết Chúng có thể phát triển tốt trên các môi trường bổ sung các loại đường khác nhau Tuy nhiên, trên các môi trường có bổ sung đường Maltose thì tốc độ sinh trưởng và phát triển của hệ sợi cao hơn so với các môi trường không có loại đường này

Sau khi lấy giống trên các loại môi trường M1, M2, M3, M4 cấy vào giá thể nuôi trồng thì chúng phát triển rất tốt, tốc độ sinh trưởng phát triển của hệ sợi tốt hơn và cho quả thể lớn không kém quả thể thu được trong thí nghiệm của tác giả T Mizuno Điều này chứng tỏ môi trường đưa ra thực nghiệm có hiệu quả kinh tế cao hơn, đảm bảo được giống tốt cho công nghệ nuôi trồng đại trà

Trong quá trình tăng trưởng của hệ sợi nấm , sau khoảng thời gian 20 ngày thì tốc độ tăng trưởng chậm dần, tại gốc cấy ban đầu xuất hiện các sắc tố vàng, nâu và dần lan đều ra trên bề mặt thạch Đây là dấu hiệu già hóa của hệ sợi Do đó, trong quá trình nuôi trồng nên sử dụng giống gốc có độ tuổi trước 15 ngày để đảm bảo năng suất

15-Bên cạnh đó, chúng tôi cũng tiến hành theo dõi tốc độ tăng đường kính của khuẩn lạc trên các môi trường M1, M2, M3, M4 ở các thời điểm khác nhau để xác định thời điểm sợi nấm sinh trưởng tốt nhất và thích hợp nhất để cấy vào giá thể hoặc cấy chuyền giữ giống Kết quả được thể hiện trong Bảng IV.2

Bảng IV.2.: Tốc độ tăng đường kính của khuẩn lạc nấm

Ghi chú: * các môi trường đã được trình bày trong “Đối tượng và phương pháp nghiên cứu”

Đường kính khuẩn lạc (mm)

3 5 7 8 9 10 12 14

3.00 ± 0.50 17.5 ± 2.25 26.3 ± 3.57 32.0 ± 2.10 38.0 ± 190 43.2 ± 3.25 65.0 ± 3.00 70.0 ± 2.50

3.50 ± 0.62 16.0 ± 2.12 25.0 ± 3.42 32.0 ± 1.50 37.0 ± 2.00 43.2 ± 3.25 64.0 ± 2.80 70.0 ± 3.02

2.50 ± 0.41 12.0 ± 2.18 21.2 ± 2.85 30.0 ± 1.40 36.0 ± 1.80 41.3 ± 3.80 62.0 ± 1.70 65.0 ± 3.05

3.50 ± 0.74 17.5 ± 2.68 25.0 ± 3.30 33.0 ± 2.05 38.0 ± 1.92 44.5 ± 2.59 65.0 ± 2.25 68.5 ± 2.25