Luận văn thạc sĩ Vật lý kỹ thuật: Tương tác của chùm tia Laser bán dẫn công suất thấp lên cây đậu nành (Glycine max (L.) Merr) thuộc họ đậu (Fabaceae)

Xây dựng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm về sự tương tác chùm tia laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp lên sự phát triển của cây đậu nành, nhằm: + Nâng

BỐI CẢNH HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI, MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CHÍNH CỦA NÓ

Bối cảnh hình thành đề tài

Năm 1985 Phòng thí nghiệm công nghệ laser xây dựng định hướng mới trong nghiên cứu khoa học của mình với tên gọi: “Nghiên cứu ứng dụng laser bán dẫn công suất thấp trong y học và sinh học” nhằm tìm ra các phương pháp mới trong điều trị không dùng thuốc tân dược, để khắc phục phản ứng phụ có hại khá gây gắt khi sử dụng chúng trong điều trị

Từ đó đến nay Phòng thí nghiệm công nghệ laser thu nhiều thành quả trong lĩnh vực: “Nghiên cứu ứng dụng laser bán dẫn công suất thấp trong y học” Trên cơ sở ấy, trong những năm gần đây Phòng thí nghiệm công nghệ laser bắt đầu nghiên cứu ứng dụng laser bán dẫn công suất thấp trong sinh học Bước đột phá đầu tiên của định hướng nghiên cứu này là: “Chương trình nghiên cứu ứng dụng laser bán dẫn công suất thấp trong nâng cao phẩm chất một số đông dược liệu quý Việt Nam” Đề tài luận văn Thạc sĩ với tên gọi: “Tương tác chùm tia laser bán dẫn công suất thấp lên cây đậu nành” ra đời trong bối cảnh ấy.

Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu chính của đề tài này là:

Xây dựng phương pháp nghiên cứu bằng thực nghiệm sự tương tác chùm laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp lên cây đậu nành, nhằm:

+ Nâng cao hàm lượng genistein của hạt đậu nành

+ Nâng cao tỷ lệ nảy mầm, sự phát triển cây đậu nành và sản lượng đậu nành trên một cây

+ Nâng hàm lượng protein trong đậu nành.

Nhiệm vụ chính của đề tài

Để thực hiện tốt mục tiêu nêu trên của đề tài cần phải thực hiện các nhiệm vụ chính sau đây:

1 Tiến hành tổng quan các vấn đề chính liên quan trực tiếp đến đề tài, bao gồm:

+ Những vấn đề cơ bản về đậu nành

+ Những tính chất quý báu của hạt đậu nành đối với sức khỏe con người

+ Các công trình nghiên cứu sự tương tác chùm tia laser công suất thấp lên đậu nành

2 Xây dựng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm về sự tương tác chùm tia laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp lên sự phát triển của cây đậu nành, nhằm:

+ Nâng cao hàm lượng genistein trong hạt đậu nành

+ Nâng tỷ lệ nảy mầm của đậu nành

+ Nâng sự phát triển cây đậu nành, đồng thời nâng sản lượng đậu nành trên một cây

+ Nâng hàm lượng protein trong đậu nành lên

3 Xây dựng phương pháp đánh giá kết quả nghiên cứu được bằng thực nghiệm 4 Kết luận

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CHÍNH LIÊN QUAN TRỰC TIẾP ĐẾN ĐỀ TÀI

Nguồn gốc và phân loại cây đậu nành

Đậu nành đã được thuần hóa từ đậu nành hoang dã Những bằng chứng về ngôn ngữ văn học, lịch sử, địa lý, cây đậu nành được thuần hoá trong hoặc trước triều đại Shang, Trung Quốc từ 1700-1100 B.C [1,2]

Do xuất phát từ những yêu cầu, căn cứ và tiêu chí phân loại khác nhau nên cũng có nhiều cách phân loại khác nhau Nhưng đến nay, hệ thống phân loại căn cứ vào đặc điểm về hình thái, phân bố địa lý và số lượng nhiễm sắc thể được nhiều người sử dụng

Hệ thống phân loại căn cứ vào gen, sự phân bố địa lý và số lượng nhiễm sắc thể chia hệ thống thành hai chi Bao gồm: chi Glycine và chi Soja Chi Glycine được chia ra thành 22 loài hoang dại lâu năm, và chi phụ Soja được chia ra làm 2 loài: loài đậu nành trồng Glycine (L) Merr và loài hoang dại hàng năm G Soja Sieb và Zucc

Bảng 2.1 : Đặc điểm hình thái số lượng nhiễm sắc thể và phân bố của các loài trong chi Glyncine và chi phụ Soja [2]

(2n) Đặc tính hình thái Phân bổ

Chi Glycine Glycine clandestina wendl

40 3 lá kép nhỏ hình ô van dài Gân hình mạng Hoa có màu sắc từ hồng đến tím hồng Quả ngắn hình thuôn thẳng hoặc cong, ít hạt màu nâu sáng hoặc đen Thân mảnh leo nhiều lông nhỏ Úc

Glycine falcata 40 Thân có thể bò sát mặt đất hoặc Úc

Benth thẳng, lông cứng Chùm hoa dài mập với màu sắc từ trắng đến màu hoa cà nhạt Quả cong rộng bản có nhiều lông cứng Hạt hình thuôn hoặc ô van

Glycine latifolia (Benth) Newell và Hymowitz

40 Thân khoẻ bò sát hoặc đôi khi leo

Phiến lá rộng có răng cưa chùm hoa dải, mảnh màu tím Quả ngắn, nhiều lông tơ hoặc cứng Úc

40 Là loại thân nhỏ cứng Bò sát đất đôi khi leo Phiến lá hình bán cầu Hoa to Úc

40 Là loại leo Phiến lá nhỏ dài Gân lá có gai Thân có lông hơi cứng màu trắng xám Hoa màu hồng có mùi thơm, quả thẳng Hạt hình chữ nhật đôi khi bẹt Úc

Glycine tabacina 40; 80 Thân bò hoặc leo Lá có hình ô van bản hẹp có răng cưa

Chùm hoa kéo dài màu tím đậm có mùi thơm Quả cứng dài Hạt màu nâu hoặc đen hình trứng Úc, Trung Quốc, Đài Loan, Đảo Nam Thái Bình Dương

Thân bò hoặc leo có nhiều lông tơ

Lá có hình ô van có gai nhỏ Cuống hoa ngắn Hoa tập trung nhiều về phía ngọn có màu từ tím nhạt đến tím đậm Quả thẳng cứng có vết lõm giữa Úc, Trung Quốc, Đài

Loan, Philippine và New Guinea các hạt Hạt có màu nâu hoặc đen

Glycine sojá Sieb và Zucc

40 Thân bò hoặc leo Lá chét có lông cứng màu nâu hình ô van dài Hoa màu tím Đôi khi có màu trắng Quả ngắn nhiều lông cứng Hạt hình ô van dài

Trung Quốc, Nga Triều Tiên

40 Là loại trồng hàng năm Thân cây thẳng Ít phân cành, dạng bụi Xẻ lá chét lông chim, phiến lá hình ô van hay cập Chùm hoa cuống ngắn màu tím hoặc trắng Quả thắng hoặc cong nhiều lông Mỗi quả Có 1-3 hạt hình tròn hay bầu dục Vỏ hạt có màu biến đổi từ vàng sáng đến nâu

Thành phần dinh dưỡng của đậu nành

Thành phần dinh dưỡng của đậu nành khá cao so với nhiều loại thực phẩm khác, đậu nành chiếm gần 40% protein và 20% chất béo, đậu nành chứa rất ít tinh bột (4,66- 7%)[3] Trong hạt đậu nành còn chứa nhiều khoáng chất như Ca, Fe, Mg, P,… ngoài ra nó còn chứa rất nhiều vitamin như B1, B2, B6, E…Đặc biệt trong đậu nành không có cholesterol Đậu nành còn chứa 18 loại axit amin, trong đó có 8 axit amin mà cơ thể người không tự sản sinh ra được đó là: Tryptophan, Threonine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine, Valine, Phenylalanine

Nồng độ của các thành phần khoáng chất trong hạt đậu nành phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau và trên hết là về nguồn gốc, điều kiện canh tác, giống và quy trình công nghệ

Bảng 2.2 : Hàm lượng các axit amin trong hạt đậu nành [3]

Ngoài những thành phần dinh dưỡng trong hạt đậu nành còn có những thành phần kháng dinh dưỡng (anti-nutritional): protease inhibitos, lectins, phytoestrogenes, stachyone and raffinose, phytates, allergens, pectins, micotoxins, oligosaccharides

Hàm lượng cụ thể thông qua bảng dưới đây

Bảng 2.3 : Thành phần các chất kháng dinh dưỡng trong đậu nành [4]

Glicynina mg/g Beta konglicynina,mg/g

Phytic phosphorus,% 0,6 So sánh với thành phần dinh dưỡng thì thành phần kháng dinh dưỡng khá ít do đó không cần xem xét sự ảnh hưởng của chúng Đa số các nhà khoa học trên thế giới hiện nay nghiên cứu về thành phần dinh dưỡng của đậu nành có tác dụng như thế nào với cơ thể của con người.

Tình hình sản xuất cây đậu nành một số nước và Việt Nam

Bảng 2.4 : Tình hình sản xuất đậu nành trong và ngoài nước [5]

Sản lượng (triệu tấn) USA 29,86 28,20 84,19 30,80 26,64 82,05 30,70 29,14 89,48 China 7,89 18,36 14,48 6,75 18,96 12,80 67,91 17,60 11,95 Việt Nam 0,18 14,69 0,27 0,12 14,52 0,18 0,12 14,36 0,17

Tình hình sản suất đậu nành ở Mỹ và Trung Quốc là những nước đứng đầu thế giới về sản xuất đậu nành thể hiện ở bảng 2.4, nhưng việc sử dụng nguồn đậu nành này chưa được quan tâm khá nhiều Dựa trên những kết quả lâm sàng thì đậu nành chứa hàm lượng dinh dưỡng khá cao về mặt protein và nó còn có tác dụng như vị thuốc ngăn ngừa một số bệnh quan trọng liên quan đến sức khỏe con người Vì vậy với diện tích khá lớn và sản lượng khá cao như thể thì việc sử dụng như thế nào cho hiệu quả đó là vấn đề quan trọng

Việt nam cũng có sản lượng khá cao 168,30 nghìn tấn, vậy việc sử dụng đậu nành đã hiệu quả? Khi hiện nay bệnh ung thư ở Việt Nam không phải là con số nhỏ đặc biệt là ung thư vú, các tác dụng của đậu nành đã được chú ý, khi đây là một trong những thành phần dinh dưỡng có thể coi như là thực phẩm sạch và tương đối rẻ tiền

Vậy để khuyến khích người dân sử dụng cần phải giúp mọi người hiểu đúng và biết về những tác dụng của đậu nành mang lại.

So sánh về tỷ lệ người bệnh và chết do ung thư ở một số quốc gia

Bảng 2.5 : Số người bệnh và chết do ung thư ở một số quốc gia [6]

Số người bệnh ung thư vú (người)

Số người bệnh ung thư tuyến tiền lệt (người)

Số người chết do ung thư vú

Số người chết do ung thư tuyến tiền liệt (người)

Một số lý do bệnh tật vẫn tồn tại khi sản lượng đậu nành tạo ra lớn

Chưa hiểu biết nhiều về khả năng ngăn ngừa ung thư của đậu nành Vì nhiều người dân chưa hiểu đầy đủ, cũng như trên thực tế chưa có sự công bố rộng rãi khiến họ cứ hiểu mập mờ Đa số đàn ông vẫn nghĩ rằng khi sử dụng đậu nành sẽ ảnh hưởng đến khả năng sinh sản Hội nghị quốc tế về đậu nành được tổ chức ở nước ta năm 2014 thì đậu nành đang được chú ý cả về dinh dưỡng và thành phần ngăn ngừa ung thư, tốt cho sức khỏe cho cả nam và nữ Những nghiên cứu lâm sàng thì không ảnh hưởng đến nam giới về khả năng sinh sản

Chế độ ăn uống giữa những vùng miền khác nhau, các nước châu Âu và Mỹ chủ yếu ăn thịt còn những nước khác như Nhật, Trung Quốc có khẩu phần ăn về đậu nành khá nhiều

Việc sử dụng đậu nành chưa đúng cách Ví dụ như đậu nành ở Mỹ chủ yếu sản xuất ra để nuôi gia súc

Vậy khả năng ngăn ngừa bệnh tật từ đậu nành và chúng được tạo ra từ đâu thì mục tiếp theo sẽ được đề cập đến.

Chất ngăn ngừa ung thư trong đậu nành

Hình 2.1 : Cấu trúc phân tử của 17β-estradiol và isoflavones genistein, daidzein, equol và glycitein[7]

Isoflavones bao gồm: genistein, daidzein, glycitein có cấu trúc tương tự như estrogen nội sinh (17β-estradiol) và được gọi là phytoestrogens[7] Từ phyto ám chỉ nguồn gốc từ thực vật của isoflavones Do có cấu trúc tương tự như estrogen nên nó đóng vai trò quan trọng trong kích thích hoặc ức chế sự tăng sinh của estrogen Equol có nguồn gốc từ lên men daidzein Đối với cơ thể động vật và con người hoạt động phytoestrogens gồm hoạt động hormone hữu cơ, hiệu ứng phát triển tế bào, hoạt động oxy hóa, ức chế đặc tính tế bào ung thư và ảnh hưởng đến điều biến rủi ro ung thư[8]

2.6.2 Quá trình tạo ra isoflavones

Hình 2.2 : Con đường tạo ra isoflavones đậu nành PAL (phenylalanine ammonia- lyase); C4H (cinnamate-4-hydroxylase); 4CL (4-coumarate-CoA-ligase); CHS (chalcone synthase); CHR (chalcone reductase); CHI (chalcone isomerase); IFS (2- hydroxygenistein synthase); F6H (flavonone-6-hydroxylase); IMT (genistein methyl-

Quá trình tạo ra isoflavones đậu nành tương đối phức tạp nhưng quá trình này được bắt nguồn từ một loại amino acid quan trọng và chiếm hàm lượng khá cao trong đậu nành đó là phenylalanine Do mức độ khá phức tạp như thế để nghiên cứu kỹ và đầy đủ về tất cả các quá trình sẽ vô cùng khó khăn và phức tạp Cần phải được nghiên cứu lâu dài.

Khả năng ngăn ngừa bệnh của đậu nành

Do isoflavones đậu nành có cấu trúc và chức năng tương tự như 17β-estradiol, nó được xem như là một phytoestrogens Vì vậy isoflavones đậu nành có thể gắn vào thụ thể estrogen (estrogen receptors) alpha (ER-α) và beta (ER-β) Nhưng trong đó genistein có hàm lượng cao nhất trong hạt đậu nành Vì thế hàm lượng gắn vào thụ thể estrogen sẽ cao hơn rất nhiều so với daidzein Với nồng độ ≤ 1àM kớch thớch sinh 17β- estradiol, khi nồng độ ≥ 5àM ức chế 17β-estradiol Tuy nhiờn việc gắn vào thụ thể

ER-α và ER-β sẽ khác nhau, đối với genistein thì ER-α là 4% và ER-β là 87%, còn daidzein tương ứng là 0,1% và 0,5% Như vậy tỉ lệ tham gia vào các quá trình của genistein là nhiều nhất trong hàm lượng isoflavones[10]

Những tác dụng chủ yếu là do tác động cụ thể của genistein lên Akt, NF-kB, MMPs và Bax/ Bcl-2[11,12] Những dòng tế bào này liên quan đến hai loại ung thư đó là ung thư vú và ung thư tuyến tiền liệt Đồng thời isoflavones còn ảnh hưởng đến quá trình mãn kinh ở phụ nữ, ảnh hưởng đến quá trình loãng xương, oxy hóa, miễn dịch

Dưới đây là một số ảnh hưởng của isoflavones và một số bệnh cụ thể

2.7.1 Tác dụng của isoflavones với ung thư vú (breast cancer)

Ung thư vú là bệnh ung thư phát triển từ mô vú Dấu hiệu của ung thư vú bao gồm: khối u trong vú, hình dạng vú bị thay đổi,… nhưng di căn có thể là đau xương, sưng hạch bạch huyết, khó thở hoặc vàng da

Hình 2.3 : A Một vú bình thường ở một phụ nữ, B Một vú bị ung thư với tế bào dày đặc của một phụ nữ khác[13]

Genistein có những đáp ứng hoặc kích thích hoặc ức chế nồng độ 17β-estradiol, khi nồng độ estradiol cao hơn bình thường thì genistein tham gia vào hoạt động ức chế, còn đối với nồng độ estradiol thấp thì nó có tác dụng kích thích làm tăng Một vài nghiên cứu trong và ngoài cơ thể cho thấy rằng genistein có khả năng kích thích phát triển một vài ER chứa tế bào ung thư vú Genistein có thể tăng sự hình thành của estrogen- phụ thuộc tế bào ung thư vú khi nó không đồng xử lý với một estrogen ức chế

Một số quá trình diễn ra khi có sự tác động của genistein đậu nành Mũi tên màu đen chỉ sự giảm hoạt ngừng hoạt động của một số dòng tế bào Ngược lại mũi tên màu đỏ thể hiện tăng hoặc kích thích tế bào hoạt động Quá trình này được thể hiện ở hình 2.4

Hình 2.4 : Cơ chế phân tử tác động ngăn ngừa ung của genistein trong ung thư vú[10]

Tương tác giữa genistein và hai đồng dạng khác nhau của ER-β trong hai dòng tế bào ung thư vú của con người: T47D và BT20[10] Genistein có tác dụng điều chỉnh các đồng dạng của ER-β trên biểu hiện của RNA, ức chế tăng-estrogen phát triển tế bào mà không làm ảnh hưởng tới estrogen kiểm soát phiên mã

Ung thư vú là một loại ung thư gây chết người cao nhất ở phụ nữ với chuẩn đoán sắp xỉ là 1,4 triệu người, và khoảng 459,000 người chết vào năm 2008[14] Tỷ lệ người bệnh ung thư vú ở Mỹ và các nước Châu Âu chiếm tỉ lệ khá cao so với các nước ở Châu Á Sau những kết quả đã được nghiên cứu thì tỉ lệ người ở Trung Quốc cũng như một số nước khác ở Châu Á có tỉ lệ ung thư vú thấp hơn nhiều so với Mỹ và các nước Châu Âu Một số lý do được đề cập đến đó chính là môi trường và nhân tố thức ăn

Sự khác biệt về di truyền, lượng hormone nội sinh và sự trao đổi chất hormone, mô hình tăng trưởng, chế độ ăn và các yếu tố môi trường khác ở phụ nữ châu Á, Mỹ da trắng và người Mỹ gốc Phi và Mỹ La tinh có thể làm thay đổi một số nguy cơ tương đối về số lượng Đối với người Mỹ gốc Phi tỷ lệ estradiol cao hơn 18%, estradiol tự do cao hơn 17%, so sánh với phụ nữ da trắng, Mỹ gốc Á có estradiol nội sinh cao hơn

22% Do tỷ lệ estradiol nội sinh cao hơn so với mức bình thường nên dẫn đến tỷ lệ ung thư vú khác nhau Có sự khác biệt đặc biệt trong khẩu phần ăn trong tiêu thụ những sản phẩm từ đậu nành(tofu, miso,…) giữa phụ nữ các nước phương Tây và phụ nữ các nước châu Á Khoảng 50% người bị ung thư vú được chuẩn đoán do chế độ thức ăn[14]

Hình 2.5 : Kết quả thống kê của người sử dụng đậu nành qua các năm[14]

Năm 2012[15], Nechuta và cộng sự có nghiên cứu lớn là tổng hợp số liệu của phụ nữ Mỹ và phụ nữ Trung Quốc sau chẩn đoán tiêu thụ thực phẩm đậu nành ≥10 mg genisteins mỗi ngày có liên quan với việc giảm nguy cơ không đáng kể tỷ lệ tử vong cho bệnh ung thư vú và giảm đáng kể về mặt thống kê trong nguy cơ tái phát Một phân tích tổng hợp các nghiên cứu dịch tễ học về tiêu thụ đậu nành và nguy cơ ung thư vú ở phụ nữ châu Âu cũng đã chỉ ra rằng các loại thực phẩm đậu nành được tiêu thụ ở mức độ so sánh với những người ở các nước châu Á trong một số trường hợp, giảm đáng kể nguy cơ ung thư vú Nhìn chung, việc tiêu thụ các sản phẩm đậu nành có thể bảo vệ ngăn ngừa lại sự xuất hiện của ung thư vú vì số lượng đáng kể các chất genistein trong chúng chứa

Nhìn chung nếu cung cấp thành phần đậu nành hằng ngày giảm tỷ lệ ung thư vú của phụ nữ[16-24] Một nghiên cứu khác ở phụ nữ Nhật Bản cung cấp 20 và 40mg/ngày ngăn ngừa ung thư, các bệnh tim mạch, tiềm năng miễn dịch [25]

2.7.2 Tác dụng của isoflavones với ung thư tuyến tiền liệt (prostate cancer)

Ngoài ung thư vú thì isoflavones đậu nành còn có tác dụng ngăn ngừa ung thư tuyến tiền liệt ở nam giới[8,10,12,17,19,21-27]

Hoạt động của androgen có vai trò quan trọng trong sự phát triển và tiến trình của ung thư tuyến tiền liệt, khi độ tuổi càng tăng thì rủi ro về ung thư cũng tăng cao

Genistein có thể tương tác với hệ thống nội tiết của con người ở một vài con đường Đồng thời nó có thể ức chế tuyến giáp (downregulation) Kết quả cho thấy biến đổi đáp ứng của tuyến tiền liệt từ kích thích nội tiết tố Estrogen receptor-β (ER-β) tham gia vào quá trình kiểm soát, trong việc điều trị (treatment) của tế bào LNCaP với kháng estrogen ICI 164 384 để bãi bỏ AR ức chế tuyến giáp Không có sự tham gia của

ER-α Kết quả làm giảm mức độ AR trong giảm biểu hiện của gen androgen-kích thích

Hình 2.6 : Tóm tắt tác động của genistein vào androgen và/hoặc estrogen-trung gian tăng sinh tế bào khối u [27] Ức chế 5α-reductase và 17β-hydroxyteroid dehydrogenase kết quả trong việc giảm tổng hợp dihydrotestosterone và estradiol Ở con đường này, genistein có thể làm giảm giá trị hoạt động của hai hormone hữu cơ (steroid) trong sự phát triển và tồn tại của tuyến tiền liệt Ức chế tuyến yên của AR, nó xảy ra thông qua ER-β, kết quả có thể trong một đáp ứng nhận diện từ kích thích hormone và bảo vệ tế bào tiền liệt từ kích thích tăng sinh không thích hợp Ức chế biểu hiện của androgen-kiểm soát gen như là gen PSA, nó được báo cáo từ trung gian thông qua con đường androgen-phụ thuộc và androgen-không phụ thuộc, và tuyến tiền liệt androgen-kiểm soát phiên mã-1 (PART- 1) có thể được sử dụng như đánh dấu sinh học cho giá trị tác động của genistein trên trục androgen

2.7.3 Tác dụng của isoflavones trong mãn kinh và một số tác dụng khác 2.7.3.1 Mãn kinh

Cơ sở lý luận và tình hình nghiên cứu của đề tài

2.8.1 Cơ sở khoa học và lý luận của đề tài

Wilde et al (1969), Paleg và Aspinall (1970) đi tiên phong trong việc sử dụng laser ruby và He-Ne trong nông nghiệp Wilde et al (1969) cho thấy rằng việc tương tác bức xạ laser và hạt làm tăng độ nảy mầm của hạt và sinh trưởng của cây Paleg và Aspinall (1970) đã chứng minh rằng sự phát xạ laser bước sóng 632,8 nm kích hoạt hệ thống phytochrome (protein nhạy sáng ở thực vật) Từ những báo cáo đầu tiên cho đến ngày nay đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng laser trong sản xuất nông nghiệp và thể hiện được tiềm năng ứng dụng của nó trong lĩnh vực này thông qua thang bước sóng bên dưới

Hình 2.7: Quang phổ điện từ các ứng dụng của laser trong nông nghiệp[31] Ứng dụng chủ yếu của laser như một tác nhân kích thích sinh học (biostimulator) Do quá trình kích thích laser lên cây trồng dẫn đến làm tăng tiềm năng năng lượng sinh học, đồng thời hoạt hóa cao hơn ở phytochrome, phytohormone (chất tăng trưởng của cây trồng), tạo ra sự kích thích các quá trình sinh lý và sinh hóa Ánh sáng thường sử dụng nhất trong hiệu ứng kích thích sinh hoc là ánh sáng đỏ[31], do đó là bước sóng mà photochrome hấp thụ mạnh Các cơ sở của cơ chế kích thích trong bất kỳ giai đoạn sinh lý thực vật là sự đồng bộ giữa các chùm tia laser đơn sắc và các tế bào cảm quang Sự tăng trưởng của thực vật do ánh sáng nhân tạo đã được quan tâm vì nó cung cấp khả năng kiểm soát chất lượng, cường độ của ánh sáng, và thời gian tiếp xúc

Những đáp ứng mà laser mang lại thông qua tổng quan nghiên cứu trong nông nghiệp[31]:

+ Tăng tiềm năng năng lượng của hạt giống + Kích thích sự trưởng thành sớm của cây

+ Tăng sức đề kháng với bệnh + Ảnh hưởng đến hoạt động của alpha-amylase và nồng độ của các gốc tự do trong hạt của một số cây trồng có thể tắt ngủ hạt giống

+ Cải thiện tỷ lệ nảy mầm + Tăng sức sống hạt giống + Tác động đến quá trình hô hấp, hoạt động quang hợp Riêng đối với đậu nành đã có một số nghiên cứu đầu tiên về tỷ lệ nảy mầm[32, 34,35] cũng như sự sinh trưởng và phát triển của cây Những nghiên cứu chủ yếu về lá mầm (cotyledon)[32-35], phiến lá (laminae), thân cây (stem) [34,35] chủ yếu để phân tích hoạt chất genisteins Sản phẩm cuối cùng là chất lượng của hạt đậu nành chưa được nghiên cứu sau quá trình tác động với laser, vì vậy chưa được áp dụng vào các sản phẩm thực tế Do đó đề tài này chủ yếu phân tích sản phẩm cuối cùng là hạt đậu nành Ngoài thành phần dinh dưỡng cao (hàm lượng protein chiếm khoảng 38%, tương đương với protein thịt) thì đậu nành còn chiếm hàm lượng chất ngăn ngừa ung thư, thông qua sự tương tác với laser nó cho ảnh hưởng tích cực làm tăng hàm lượng genisteins nhưng mức độ chỉ nghiên cứu sơ khai, nghiên cứu chủ yếu ở lá mầm và phiến mỏng [34,35] Do đó hàm lượng trong hạt có tăng hay không thì đang là một câu hỏi chưa có lời giải thích Mục tiêu của đề tài này chính là làm tăng hàm lượng chất ngăn ngừa ung thư trong hạt Do Việt Nam là một trong những nước có mức độ ung thư khá cao trên thế giới (đặc biệt là ung thư vú) Theo thống kê tổ chức y tế thế giới vào năm 2014 có khoảng 4175 phụ nữ chết do ung thư vú và có khoảng 11067 phụ nữ mắc căn bệnh này Đồng thời thông qua hội nghị quốc tế về đậu nành được tổ chức ở nước ta năm 2014 thì đậu nành đang được chú ý cả về dinh dưỡng và thành phần ngăn ngừa ung thư, tốt cho sức khỏe cho cả nam và nữ

Tổng quan về ứng dụng của laser trong nông nghiệp đã đưa ra những đặc điểm liên quan đến hạt giống và những thông số chiếu xạ laser trong tiến trình kích thích sinh học Những yếu tố này ảnh hưởng đến quá trình tương tác của laser với thực vật

- Quang học (β: hệ số hấp thụ quang học, 1/β: độ xuyên sâu quang học) - Nhiệt độ (α: khuyếch tán nhiệt)

- Quang nhiệt - Hình thái (chất lượng vật lý, sinh lý và độ khỏe mạnh của hạt) - Kiểu gen (chất lượng di truyền)

Những thông số chiếu xạ laser trong tiến trình kích thích sinh học:

- Bước sóng λ - Thời gian tương tác t - Công suất chiếu xạ P - Cường độ I

- Liều lượng D - Cơ chế chiếu xạ và loại ánh sáng (xung hoặc liên tục)

Tổng quan các nghiên cứu chùm tia laser tương tác lên thực vật, dưới đây là những yếu tố được đút kết về các thông số của chùm tia laser, đồng thời với các yếu tố môi trường, tác nhân con người cũng ảnh hưởng không hề nhỏ đến chất lượng và sinh trưởng của cây

Cơ chế chiếu xạ laser có hai chế độ chế độ xung và chế độ liên tục Vậy thì cơ chế làm việc nào của laser sẽ cho mức độ làm việc tốt hơn Đối với chế độ xung sẽ cho hiệu ứng kích thích sinh học xảy ra nhanh hơn đối với chế độ liên tục Vì vậy việc thực hiện thí nghiệm này dựa trên chế độ xung của chùm tia laser Trên thực tế chùm tia laser có thể có tác dụng tích cực, tiêu cực hay hoàn toàn không có tác dụng đến cây trồng Tùy vào mức độ tương tác sẽ cho ra những sản phẩm mà không thể đảm bảo trước được Do đó nghiên cứu dựa trên tiền đề của những nghiên cứu trước đó, đưa ra những thông số ban đầu để thực nghiệm từ đó tìm ra những thông số phù hợp nhất để cho ra được sản phẩm chất lượng nhất có thể áp dụng vào thực tế

Vấn đề về lĩnh vực laser lên cây trồng còn khá mới nên cũng sẽ có một số hạn chế nhất định như hệ số hấp thụ, hệ số phản xạ của chùm tia lên từng đối tượng cụ thể là khác nhau do đó việc tìm hiểu và nghiên cứu vấn đề lâu dài là vô cùng cần thiết

Hình 2.8 : Tiềm năng ứng dụng của ánh sáng laser trong nông nghiệp[31]

Một số vấn đề cần lưu ý:

- Đất đai, nguồn nước, phân bón

- Chiếu với liều lượng thích hợp (Những tác động của bức xạ laser cho kích thích sinh học có thể tích cực, tiêu cực, hoặc không)

- Thời gian sinh trưởng nhiều nhất của cây để có mức độ chiếu phù hợp - Những yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của cây - Phải nghiên cứu các thông số của ánh sáng chiếu xạ laser để tạo ra hiệu ứng thuận lợi của điều kiện kích thích sinh học theo từng loại hạt giống và điều kiện môi trường

Vì vậy, Mặc dù cơ chế kích thích sinh học của laser đã không được hiểu hoàn toàn, nhưng các ứng dụng của nó trong lĩnh vực nông nghiệp có thể cho một loạt các

2.8.2 Ảnh hưởng của ánh sáng trong phản ứng tạo ATP và chuyển hóa năng lượng cung cấp cho hoạt động của tế bào

ATP (adenosine triphosphate) là một nguồn năng lượng quan trọng cho các hoạt động của tế bào Cấu tạo của phân tử ATP gồm: một phân tử adenosine hữu cơ gắn liền với một chuỗi của ba nhóm phosphate:

Trong phản ứng tạo năng lượng, từ một phân tử ATP phản ứng với nước thì một phosphate bị tách ra tạo ra một ion phosphate vô cơ (HOPO3 -2), ADP và kèm theo năng lượng (năng lượng này có thể được các tế bào sử dụng)

Hình 2.9 : Cấu trúc và thủy phân của ATP[36]

Một sinh vật cần sử dụng ATP trong các hoạt động của tế bào thì việc tái sinh lại phân tử ATP là vô cùng cần thiết, dưới đây là chu trình tái tạo ATP

Hình 2.10 : Chu trình ATP Năng lượng giải phóng bởi các phản ứng phân hủy (dị hóa) trong tế bào được sử dụng để phosphorylate ADP, tái tạo ATP Tiềm năng năng lượng hóa học dự trữ trong ATP thúc đẩy hầu hết hoạt động của tế bào[36]

Phản ứng tạo ATP là phản ứng tạo nhiệt và phát ra 7,3 kcal năng lượng trên mỗi mol ATP thủy phân:

ATP + H2O -> ADP + Pi ΔG = -7,3 kcal/mol (-30,5 kJ/mol)

Phương trình đơn giản để tái tạo ATP kèm theo cung cấp một năng lượng để phản ứng tái tạo ATP [36]:

ADP + Pi -> ATP + H2O ΔG = +7,3 kcal/mol (+30,5 kJ/mol) (điều kiện tiêu chuẩn)

Các tế bào sống đòi hỏi phải truyền năng lượng từ các nguồn bên ngoài để thực hiện nhiệm vụ của chúng ví dụ như di chuyển và sinh sản… Đối với con người cần phải có nguồn thức ăn để có năng lượng Cây cũng sử dụng năng lượng ánh sáng để tạo ra ATP Quang hợp tạo ra oxy và các phân tử hữu cơ được sử dụng bởi các ty lạp thể của sinh vật nhân chuẩn (bao gồm cả thực vật và tảo) làm nguyên liệu cho hô hấp tế bào Cũng từ đây, tạo ra ATP Các sản phẩm thải ra từ quá trình hô hấp của tế bào trong ti thể là: carbon dioxide và nước, đây cũng là nguyên liệu cho quang hợp

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ SỰ TƯƠNG TÁC CHÙM TIA LASER BÁN DẪN LÀM VIỆC Ở CÁC BƯỚC SÓNG KHÁC NHAU VỚI CÔNG SUẤT THẤP LÊN CÂY ĐẬU NÀNH

Phương pháp nghiên cứu và đối tượng khảo sát

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm có so sánh với nhóm đối chứng

3.1.2 Trang thiết bị phục vụ cho thí nghiệm

Trong thí nghiệm, thiết bị được sử dụng là thiết bị quang châm – quang trị liệu bằng laser bán dẫn loại 14 kênh của phòng thí nghiệm công nghệ laser – Đại học Bách khoa- ĐHQG- TP.HCM bao gồm:

10 kênh quang châm: Chúng hoàn toàn giống nhau nhưng độc lập với nhau Mỗi kênh có một đầu laser bán dẫn làm việc ở bước sóng 940 nm với các thông số:

- Công suất phát xạ thay đổi từ (0 – 12) mW

- Tần số điều biến chùm tia thay đổi từ (5 – 100) Hz Trên mặt máy của thiết bị ở mỗi kênh có 2 núm vặn để thực hiện sự thay đổi công suất, tần số nêu trên

04 kênh quang trị liệu: Chúng hoàn toàn giống nhau, nhưng độc lập với nhau

Mỗi kênh có một đầu quang trị liệu Đầu quang trị liệu là nơi tạo ra hiệu ứng hai bước sóng đồng thời, do:

- Laser bán dẫn làm việc ở bước sóng 780 nm

- Laser bán dẫn làm việc ở bước sóng 940 nm tạo nên với các thông số chính sau đây:

+ Công suất phát xạ thay đổi từ (0 – 20) mW

+ Tần số điều biến chùm tia thay đổi từ (5 – 100) Hz Trên mặt máy của thiết bị ở mỗi kênh có hai núm vặn để thực hiện sự thay đổi nêu trên

- Phần thứ nhất: Cài đặt thời gian thí nghiệm gồm: 5, 10, 15, 20, 25 và 30 phút

- Phần thứ hai: Đếm thời gian thực hiện thí nghiệm Khi thời gian đếm và cài đặt bằng nhau sẽ có tiếng nhạc báo

Trên hình 3.1 trình bày thiết bị quang châm – quang trị liệu 14 kênh được sử dụng trong thí nghiệm

Hình 3.1 : Thiết bị laser bán dẫn công suất thấp 14 kênh

Trong thí nghiệm thực nghiệm chúng tôi sử dụng:

 Sử dụng hiệu ứng hai bước sóng đồng thời, do:

- Laser bán dẫn làm việc ở bước sóng 780 nm

- Laser bán dẫn làm việc ở bước sóng 940 nm tạo nên với các thông số:

+ Công suất phát xạ 18 mW

+ Tần số điều biến chùm tia 50 Hz

+ Thời gian tương tác là 10 phút, 20 phút và 30 phút

 Sử dụng một bước sóng do laser bán dẫn làm việc ở bước sóng 940 nm với:

+ Công suất phát xạ 11 mW

+ Tần số điều biến chùm tia 50 Hz

+ Thời gian tương tác là 10 phút, 20 phút và 30 phút

3.1.3 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Chọn 140 hạt giống đậu nành (HLĐN 29) mua tại Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm nông nghiệp Hưng Lộc (HARC) thuộc Viện khoa học kỹ thuật nông nghiệp miền Nam Địa chỉ: xã Hưng Thịnh, huyện Trảng Bom, tỉnh Đồng Nai

Chia 140 hạt đậu nành thành 7 nhóm mỗi nhóm 20 hạt gồm:

- Một nhóm đối chứng - Ba nhóm tác động hai bước sóng kết hợp 940nm và 780nm:

+ Nhóm tác động hai bước sóng kết hợp 940nm và 780nm với thời gian 10 phút

+ Nhóm tác động hai bước sóng kết hợp 940nm và 780nm với thời gian 20 phút

+ Nhóm tác động hai bước sóng kết hợp 940nm và 780nm với thời gian 30 phút

- Ba nhóm tác động một bước sóng 940mm + Nhóm tác động một bước sóng 940nm với thời gian 10 phút

+ Nhóm tác động một bước sóng 940nm với thời gian 20 phút

+ Nhóm tác động một bước sóng 940nm với thời gian 30 phút

Toàn bộ cây đậu nành sẽ được trồng và chăm sóc trên khu đất chuyên canh rau màu tại Viện Cây ăn quả miền Nam, xã Long Định, huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang

3.1.4 Thời gian tiến hành thí nghiệm

Trong thí nghiệm chúng tôi sử dụng những khoảng thời gian như sau:

Sử dụng hiệu ứng hai bước sóng đồng thời, do:

- Laser bán dẫn làm việc ở bước sóng 780 nm

- Laser bán dẫn làm việc ở bước sóng 940 nm tạo nên với thời gian tương tác là 10 phút, 20 phút và 30 phút

Sử dụng một bước sóng do laser bán dẫn làm việc ở bước sóng 940 nm với thời gian tương tác là 10 phút, 20 phút và 30 phút.

Phương pháp đánh giá

Quan sát, so sánh quá trình sinh trưởng của cây đậu nành ở nhóm đối chứng và nhóm tác động

So sánh hàm lượng protein của hạt đậu nành ở nhóm đối chứng và nhóm tác động bằng phương pháp Kjeldah

So sánh hàm lượng genistein của cây đậu nành ở nhóm đối chứng và nhóm tác động bằng phương pháp HPLC-DAD

Ngoài ra, trước khi định lượng hàm lượng genistein trong hạt đậu nành phải tiến hành chiết xuất Quy trình chiết xuất gồm:

+ Hạt đậu nành được rửa sạch, phơi khô và ray thành bột mịn

+ Bột đậu nành khô được chiết Soxhlet với n-hexane trong 2h

+ Kiểm tra trên sắc ký lớp mỏng nếu vẫn còn béo thì tiếp tục chiết tiếp

+ Đun nhẹ hoặc phơi phần bột đậu nành sau chiết với n-hexane để đuổi hết n- hexane còn lại

+ Sau đó, đem phần bột đậu nành sau chiết với n-hexane chiết kiệt với methanol

+ Lọc và cô quay đuổi dung môi dưới áp suất thấp thu được cao chiết methanol.

Quy trình thực hiện tương tác chùm tia laser bán dẫn công suất thấp lên cây đậu nành

Hình 3.2 : Sơ đồ cơ bản quá trình thực nghiệm

Hạt nảy mầm và tiếp tục tương tác

Cây trưởng thành và tạo hạt

Sản phẩm Chuẩn bị hạt giống và thiết bị

Nhóm chiếu xạ laser Nhóm đối chứng

Trồng ở mãnh đất thực tế

Trồng ở mãnh đất thực tế

Cây trưởng thành và tạo hạt Chăm sóc và tương tác Tương tác

Thu hoạch và chiết cao thô

3.3.2 Quá trình tương tác laser bán dẫn công suất thấp lên cây đậu nành a Qui trình chuẩn bị và chiếu xạ trước khi trồng ở mảnh đất thực tế Lựa chọn các hạt đậu nành cùng kích cỡ, ngâm trong nước ấm 40 0 C, trong 0.5h

Sau đó vớt ra để ráo Bắt đầu chia 140 hạt thành 7 nhóm hạt: trong đó có 1 nhóm đối chứng và 6 nhóm tương tác bằng chùm tia laser Trong 6 nhóm tương tác chia ra 3 nhóm tương tác hai bước sóng đồng thời và 3 nhóm tương tác một bước sóng

Tiếp đến là quá trình chuẩn bị đất trồng, chọn lựa đất tươi xốp đồng thời cung cấp một phần chấp dinh dưỡng ban đầu cho đất trước khi gieo hạt vào bầu Sử dụng phân chuồn và xơ dừa trộn chung với lượng đất phù hợp để cho đất tơi xốp, thoáng khí cho quá trình nảy mầm không bị hạn chế

Sau khi ngâm hạt khoảng 30 phút vớt hạt ra và cho vào khây, bắt đầu chuẩn bị chiếu laser Đối với thiết bị laser 14 kênh trong đó sử dụng 4 kênh quang trị liệu để chiếu xạ chùm tia laser với hai bước sóng kết hợp đồng thời Sử dụng đồng thời hai đầu chiếu xạ hai bước sóng kết hợp đồng thời tác động lên hạt đậu nành trong những khoảng thời gian khác nhau, tương ứng là 10, 20, 30 phút

Hình 3.3 : Tương tác của chùm tia laser kết hợp hai bước sóng đồng thời lên hạt

Cũng thực hiện quá trình tương tự với chùm tia một bước sóng Nhưng về mặt thiết bị sử dụng 10 kênh quang châm của thiết bị laser 14 kênh Sử dụng chùm tia công suất thấp với công suất chiếu xạ 11mW khảo sát ở các khoảng thời gian 10, 20, 30 phút Lưu ý việc chiếu xạ chùm tia laser một phần chiếu vào phôi của hạt để tác động vào sự nảy mầm của hạt Do hạt nảy mầm chủ yếu dựa vào phôi mầm nên từ đó dẫn đến sự khác biệt về tỷ lệ nảy mầm trong quá trình tương tác chùm tia laser với sự tự nảy mầm tự nhiên của nhóm hạt đối chứng

Sau việc chiếu xạ bằng chùm tia laser bán dẫn công suất thấp đem gieo tất cả các nhóm hạt vào bầu Độ sâu thích hợp đối với hầu hết các giống và đất trồng vào khoảng 2,5 tới 4 cm[2] Sau đó đem các bầu ra nơi có đủ ánh sáng mặt trời để đất đủ ấm thích hợp cho quá trình nảy mầm của hạt, đồng thời cũng tới tiêu hợp lý với lượng nước phù hợp tránh ảnh hưởng đến hạt Do lượng nước quá lớn có thể làm cho hạt bị úng dẫn đến hạt sẽ bị hư và không thể nảy mầm được Ở những bầu này nên khoét những lỗ nhỏ khi lượng nước quá nhiều có thể chảy ra ngoài không ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm của hạt được gieo

Hình 3.4 : Hạt đậu nành được gieo vào bầu đã chuẩn bị sẵn

Sau quá trình gieo hạt vào bầu tiếp tục quan sát tỷ lệ nảy mầm của hạt trong vòng 7 ngày, đưa ra những kết luận cụ thể về tỷ lệ nảy mầm Việc tương tác vẫn tiếp được thực hiện đối với những nhóm hạt được chiếu xạ với chùm tia laser bán dẫn công suất thấp Trong quá trình tương tác thì kết quả cho được nhóm với hai bước sóng đồng thời cho cây con phát triển nhanh hơn, cao hơn so với những nhóm còn lại của quá trình tương tác Sau tương tác khoảng 15 ngày đem cây con trồng ở mảnh đất thực tế tại bộ môn rau thuộc Viên cây ăn quả miền Nam

Hình 3.5 : Tương tác của chùm tia laser thời điểm lá mầm trong 30 phút b Qui trình chuẩn bị và chiếu xạ sau khi trồng ở mảnh đất thực tế Sau quá trình trên việc cần làm là nên chuẩn bị mảnh đất trồng thực tế thật tốt, cũng như chuẩn bị nguồn dinh dưỡng, nguồn nước cho cây trồng Tất cả những yếu tố này phải kết hợp đầy đủ để giúp cây sinh trưởng và phát triển tốt Việc chuẩn bị được tiến hành như sau:

- Mảnh đất trồng: được làm sạch cỏ và xới tơi xốp Bón khoảng 5kg vôi bột sau khi đã xới xong, sau đó tưới nước để cho vôi thấm vào đất, phơi mảnh đất trong khoảng 30 ngày trước khi sử dụng Như thế sẽ tiêu diệt một phần mầm móng sâu bệnh cũng như giúp cho đất thoáng khí tốt cho cây Khu đất này đầy đủ nguồn ánh sáng mặt trời và không có bóng râm để cho cây trồng ở các mô phát triển cùng một điều kiện tương tự

- Để đạt năng suất cao, phẩm chất tốt thì đậu nành cần được bón đầy đủ phân hữu cơ và các loại khoáng khác Nếu mảnh đất quá cằn cỏi không đủ chất dinh dưỡng thì cây sẽ chậm phát triển, đồng thời sẽ kéo đến những vấn đề tiếp theo đó là việc ra hoa và kết trái không như mong đợi Việc đảm bảo ban đầu là tìm hiểu cũng như phương pháp trồng là vô cùng cần thiết Nhìn chung khi thực hiện quá trình thực nghiệm cần nên sử dụng vừa đủ lượng phân bón tránh trường hợp quá lạm dụng sẽ gây ảnh hưởng không tốt đến sự phát triển tốt của cây Muốn có chất lượng tốt cần phải trải nghiệm và quan sát mỗi ngày, để khi có những chuyển biến xấu về cây trồng sẽ có phương pháp để xử lý ngay Qui trình bón phân cho cây đậu nành như sau:

+ Liều lượng phân bón/ha: Phân chuồng: 6-10 tấn

60 P2O5 = 364 kg Super lân 60 K2O = 100 kg KCl + Khu 7 mô trồng chính (20m 2 ): 20 kg phân chuồng

Trước khi đem cây con trồng thực tế, bón lót hoàn toàn lượng phân chuồng vào mảnh đất trồng, sau đó bón tiếp phân nửa lượng phân đạm và super lân

Bón toàn bộ lượng phân còn lại vào lúc cây có 3-5 lá kép Bón cách gốc 3-5cm, tránh ảnh hưởng làm chết cây Lưu ý việc bón phân đạm (ure), do cây đậu nành là loại cây cố định đạm cao nên bón một lượng phù hợp để tránh ảnh hưởng đến quá trình sinh

- Nguồn nước: Cần bơm nước vào đầy mươn để lắng phèn tránh ảnh hưởng đến cây trồng

Sau quá trình chuẩn bị thì cây con được đem ra trồng ở mảnh đất Bộ môn rau thuộc Viện cây ăn quả miền Nam Khoảng cách trồng thực tế cây cách cây khoảng 15 cm, để không ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của cây Nếu khoảng cách quá gần cây sẽ sinh trưởng về mặt chiều cao tức là cây phát triển tăng vọt về chiều cao, nhưng việc tạo cành sẽ ít Do đó chọn khoảng cách cây phù hợp là một vấn đề cần lưu ý Trên thực tế người ta trồng với diện tích lớn thì mặt độ cây trồng sẽ khác so với việc chọn mật độ cây trồng làm thực nghiệm

Tiếp đến quá trình chăm sóc các mô là vô cùng cần thiết Đối với liều lượng và cách bón phân thì được nêu như trên Ngoài ra việc tưới tiêu hợp lý sẽ làm cho cây phát triển tương đối tốt Mỗi ngày tưới khoảng 2 lần, vào buổi sáng và buổi chiều tối để không ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây, cũng như giữ cho độ ẩm thích hợp cho sự phát triển của cây Với những ngày trời quá nóng có thể tưới cây 3 lần/ngày Tùy theo điều kiện thời tiết mà việc thực hiện những thao tác thí nghiệm linh động hơn

Không tưới quá nhiều hay quá ít sẽ làm cho cây phát triển không tốt Tưới quá nhiều cây sẽ bị ngập úng đặt biệt vào mùa mưa, nhưng tưới quá ít thì cây sẽ chậm phát triển

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Một số kết quả bên ngoài đạt được

Sau quá trình tương tác laser, quan sát trong 7 ngày nhìn chung tỷ lệ nảy mầm ở các nhóm hạt đa phần đều tăng so với nhóm đối chứng Với thời gian chiếu xạ 10, 20, 30 phút, và công suất chiếu xạ tương ứng đối với những nhóm hạt hai bước sóng là 18mW, và đối với nhóm hạt một bước sóng là 11mW Trong đó, đối với các nhóm hạt xử lý hai bước sóng có tỷ lệ nảy mầm cao hơn hẳn

Hình 4.1 : Tỷ lệ hạt nảy mầm ở các mô

Việc tương tác của chùm tia laser có tác dụng cung cấp cho hạt một năng lượng, chuyển hóa quang năng thành nhiệt năng để đóng góp vào sự kích thích mức độ nảy mầm của hạt Đối với cây trồng thì ánh sáng cũng chính là một nguồn năng lượng hình thành ATP Khi ATP bị phân giải trong quá trình thủy phân thì liên kết photphat bị đứt năng lượng được giải phóng để sử dụng cho các quá trình sống của tế bào, cơ quan, cơ năng lượng kích thích hạt nảy mầm tốt hơn so với mức độ không có sự tác động điều này được thể hiện qua sự tương tác của chùm tia laser ở bước sóng 780nm và 940nm

Do ánh sáng laser được sử dụng nằm ở vùng hồng ngoại gần nên còn có tác dụng diệt khuẩn tránh tình trạng hạt bị xâm phạm bởi những tác nhân gây hại có kích thước hiển vi như vi khuẩn và nấm Do đó mức độ nảy mầm của các hạt được chiếu xạ chiếm tỷ lệ cao hơn so với những hạt không được chiếu xạ

Về vấn đề hấp thụ ánh sáng qua từng lớp của hạt đậu nành cần phải có thời gian mô phỏng cụ thể qua từng lớp Vấn đề ban đầu ở đây là trước khi tương tác thì hạt được ngâm một khoảng thời gian để các mô chứa nước Sau đó được chiếu với chùm tia sáng laser thì ánh sáng đi vào bên trong hạt một cách khá dễ dàng Đây cũng là môi trường tốt cho quá trình tạo ra năng lượng cung cấp cho hoạt động của tế bào khi chuyển từ ATP thành ADP

Trường hợp 1: So sáng tỷ lệ nảy mầm của nhóm hạt tương tác đồng thời hai bước sóng và nhóm đối chứng

Dựa vào hình 4.1, cho thấy tỷ lệ nảy mầm của các nhóm tương tác này cao hơn so với nhóm đối chứng tương ứng với những thời gian chiếu xạ khác nhau Trong đó tỷ lệ nảy mầm cao hơn nhóm đối chứng là 12,50% tương ứng đối với nhóm hạt 10 phút và 30 phút Đồng thời tỷ lệ nảy mầm tăng 6,25% đối với nhóm 20 phút

Trường hợp 2: So sánh tỷ lệ nảy mầm của nhóm hạt tương tác một bước sóng và nhóm đối chứng

Tỷ lệ nảy mầm của các nhóm hạt có tăng nhưng không quá nhiều so với nhóm đối chứng Nhóm hạt có tỷ lệ nảy mầm cao nhất ở 20 phút, tương ứng với 12,50%

Trong khi đó với nhóm hạt 30 phút, tỷ lệ nảy mầm cao hơn nhóm đối chứng là 6,25%

Và cuối cùng tỷ lệ nảy mầm ngang bằng với nhóm đối chứng ở 10 phút

Hình 4.2 : Cành cấp 1 nhóm hai bước sóng ở 20 phút trước và sau khi ra hoa

Bảng 4.1 : Tỷ lệ cành cấp 1

Bước sóng (nm) Đối chứng

Trong quá trình thực hiện thí nghiệm và quan sát sự sinh trưởng của cây đậu nành cho thấy sự phát triển của các nhóm cây chiếu xạ cho tỷ lệ cành cấp 1 nhiều hơn so với nhóm không chiếu xạ bằng chùm tia laser Ứng với nhóm không chiếu xạ tỷ lệ cành cấp 1 trước và sau khi ra hoa chỉ dao động trong khoảng từ 2-5 cành Ngoài ra thì đường kính thân của nhóm chiếu xạ lớn hơn so với nhóm đối chứng

Trong quá trình quan sát nhóm chiếu xạ hai bước sóng kết hợp đồng thời ở thời gian chiếu xạ 30 phút cho tỷ lệ cành cấp 1 cao nhất ở thời điểm trước khi ra hoa cho tỷ lệ cành cấp 1 từ 3-5 cành cao hơn nhóm đối chứng khoảng 3 cành, thời điểm sau khi ra hoa thì cho tỷ lệ cành từ 6-9 cành cao hơn khoảng 4 cành so với nhóm đối chứng

Trong khi đó đối với chiếu xạ 10 và 20 phút cho tỷ lệ cành cấp 1 trước khi ra hoa từ 2- 4 cành cao hơn nhóm đối chứng khoảng 1 cành, đồng thời sau khi ra hoa 2 nhóm này cho tỷ lệ cành cấp 1 tương ứng 4-7 cành cao hơn 2 cành so với nhóm đối chứng

Trong khi đó, các nhóm chiếu xạ một bước sóng cũng cho tỷ lệ cành cấp 1 cũng khá cao so với nhóm đối chứng Trước khi ra hoa thì cành cấp 1 ở các nhóm chiếu xạ laser cho cành cấp 1 cao hơn từ 1-2 cành so với nhóm không tương tác Sau hi ra hoa tỷ lệ cành cấp 1 cũng tăng đáng kể, so với nhóm đối chứng thì nhóm tương tác cho cành cấp 1 cao hơn 2-4 cành

Một số giải thích tạm thời về sự sinh trưởng của cây đậu nành là do sự tương tác tạo nên các quá trinh sinh hóa nhanh hơn so với nhóm không tương tác, dẫn đến sự sinh trưởng của cây phát triển tốt hơn

Hình 4.4 : A Tỷ lệ trái của nhóm đối chứng; B Tỷ lệ trái của nhóm 10 phút một bước sóng; C Tỷ lệ trái của nhóm 10 phút hai bước sóng

Hình 4.5 : A Tỷ lệ trái của nhóm đối chứng; B Tỷ lệ trái của nhóm 20 phút một

Hình 4.6 : A Tỷ lệ trái của nhóm đối chứng; B Tỷ lệ trái của nhóm 30 phút một bước sóng; C Tỷ lệ trái của nhóm 30 phút hai bước sóng

Thông qua số lượng trái quan sát được trên cây phần nào cũng nhân xét được rằng sản lượng tăng đáng kể đối với từng nhóm hạt Nhưng trong đó rõ nhất vẫn là nhóm tương tác 30 phút kể cả một và hai bước sóng đồng thời Qua quá trình sinh trưởng cũng như giai đoạn trưởng thành tạo hạt, và kết thúc là giai đoạn hạt chính tức nhiên là vỏ hạt đã chuyển sang màu vàng nâu Thì quá trình thu hoạch cũng là một bước để bảo quản hạt Ở đây việc thu hoạch được dựa trên tổng thể cây đậu nành, khi lá của cây đã chuyển sang vàng thì việc thu hoạch đậu nành cũng bắt đầu Vì lý đo để thành phần dinh dưỡng từ lá chuyển hết vào hạt của cây nên việc để cho lá vàng là một vấn đề cần suy nghĩ Sau khi trái được hái xong thì để nguyên vỏ phơi một vài nắng, với mức độ phơi như nhau ở các nhóm Sau khi vỏ của nhóm hạt khô thì hạt sẽ được tách ra, tiếp tục phơi thêm khoảng 2 nắng thì đem vào bảo quản Dưới đây là bảng thống kê chi tiết về sản lượng đậu, sản lượng này được cân và tính theo cây/tổng số cây

Bảng 4.2 : Thống kê sản lượng đậu nành sau quá trình thu hoạch

Bước sóng (nm) Đối chứng

Trường hợp 1: So sánh sản lượng của các nhóm hạt tương tác hai bước sóng đồng thời với nhóm hạt đối chứng

Theo những thống kê từ bản số liệu bên trên thì sản lượng của các nhóm hạt đều tăng so với nhóm đối chứng Nhưng trong đó, sản lượng tăng cao nhất ở nhóm hạt hai bước sóng với thời gian chiếu xạ là 30 phút, tăng 66,11g/cây so với nhóm hạt đối chứng(gấp 3,59 lần so với nhóm đối chứng) Sản lượng với các nhóm hạt còn lại cũng tăng so với nhóm đối chứng, tương ứng với nhóm hạt với thời gian chiếu xạ 10 phút và 20 phút là 20,27g/cây(gấp 1,79 lần so với nhóm đối chứng), 28,33g/cây (gấp 2,11 lần so với nhóm đối chứng)

Trường hợp 2: So sánh sản lượng của các nhóm hạt tương tác một bước sóng với nhóm hạt đối chứng

Theo bảng số liệu, sản lượng của các nhóm hạt tương tác một bước sóng tăng so với nhóm đối chứng Đối với nhóm hạt tăng tương ứng với các thời gian chiếu xạ 10 phút, với sản lượng tăng 18,88g/cây (gấp 1,74 lần so với nhóm đối chứng) Sản lượng tăng 35,55g/cây đối với nhóm chiếu xạ 20 phút (tương ứng gấp 2,39 lần so với nhóm đối chứng), với nhóm hạt với thời gian chiếu xạ 30 phút tăng 57,77g/cây (gấp 3,26 lần so với nhóm đối chứng)

4.1.4 Kích thước hạt của nhóm đối chứng và các nhóm tương tác Để tiện cho việc phân tích kích thước hạt của các nhóm hạt thì việc đo đạc cũng rất cần thiết, ở đây kích thước này được đo bằng thước kẹp đơn vị mm

Bảng 4.3 : Kích thước hạt của các nhóm hạt tương tác và nhóm hạt đối chứng

Trường hợp 1: So sánh kích thước của các nhóm hạt tương tác hai bước sóng với nhóm hạt đối chứng

Một số kết quả bên trong hạt đậu nành

Ngoài những kết quả về mặt hình thái cũng như sản lượng của hạt đậu nành thì những kết quả bên trong hạt đậu nành cũng mang lại một số bằng chứng cho sự tác động của chùm tia laser bán dẫn công suất thấp Dưới đây bàn về một số kết quả đạt được đó là hàm lượng về genistein và hàm lượng protein, từ kết quả đạt được đưa ra một số kết luận khả quan ban đầu của nhóm hạt được tương tác với nhóm hạt không được tương tác

4.2.1 Hàm lượng genistein nhóm tương tác và nhóm đối chứng

4.2.1.1 Hàm lượng genistein nhóm hai bước sóng và nhóm đối chứng

Hàm lượng của các nhóm hạt cao hơn so với nhóm hạt đối chứng Dựa vào hình 4.20, hàm lượng genistein trong đậu nành tăng với thời gian chiếu xa laser và đạt giá trị cao nhất ở 30 phỳt so với nhúm đối chứng (9,40 àg.g -1 )

Bảng 4.4 : Kết quả phân tích hàm lượng genistein của các nhóm hạt tương tác hai bước sóng bằng phương pháp HPLC-DAD

TT TÊN MẪU CHỈ TIÊU PHƯƠNG PHÁP KẾT QUẢ (μg/g)

1 Nhóm đối chứng Định lượng Genistein HPLC-DAD

Hình 4.20 : Hàm lượng Genistein đối với các nhóm tương tác hai bước sóng

Dưới đây là sắc ký đồ của nhóm đối chứng và các nhóm tương tác hai bước sóng Dựa vào diện tích peak trên sắc ký đồ để xác định hàm lượng genistein có trong các mẫu Trục đứng tương ứng với mức độ hấp thụ của genistein và trục nằm ngang ứng với thời gian hấp thụ Từ khối lượng (μg/g) và diện tích peak thì ta dựng được đường tuyến tính hàm bậc 1, dựa vào đường này có thể xác định được hàm lượng genistein

Hỡnh 4.21, Đối với nhúm đối chứng, hàm lượng genistein khoảng 9,40 àg.g -1

Hình 4.21 : Sắc ký đồ của nhóm đối chứng

Hàm lượng genistein trong hạt đậu nành ở nhóm chiếu xạ thời gian 10 phút, chiếm 14,44 àg.g -1 , tăng 5 àg.g -1 so với nhúm đối chứng (khoảng 53,19%)

Hình 4.22 : Sắc ký đồ của nhóm chiếu xạ 10 phút (bước sóng 780 & 940nm)

Khi chiếu xạ laser ứng với thời gian 20 phút, hàm lượng genistein tăng lên 16,90 àg.g -1 , cao hơn 7,50 àg.g -1 so với nhúm đối chứng (khoảng 79,79%)

Hình 4.23 : Sắc ký đồ của nhóm chiếu xạ 20 phút (bước sóng 780 & 940nm) Ở thời gian chiếu xạ laser 30 phỳt, hàm lượng genistein chiếm 17,30 àg.g -1 , cao hơn 7,90 àg.g -1 so với nhúm đối chứng (khoảng 84,04%)

4.2.1.2 Hàm lượng genistein nhóm một bước sóng và nhóm đối chứng

Nhìn chung, các nhóm hạt khi tương tác một bước sóng có hàm lượng genistein đều giảm so với nhóm hạt đối chứng Dựa vào hình 4.25, hàm lượng genistein trong đậu nành giảm với thời gian chiếu xa laser và giảm ít nhất ở 30 phút so với nhóm đối chứng (9,40 àg.g -1 )

Bảng 4.5 : Kết quả phân tích hàm lượng genistein của các nhóm hạt tương tác một bước sóng bằng phương pháp HPLC-DAD

TT TÊN MẪU CHỈ TIÊU PHƯƠNG PHÁP KẾT QUẢ (μg/g)

1 Nhóm đối chứng Định lượng Genistein HPLC-DAD

Hình 4.25 : Hàm lượng Genistein đối với các nhóm tương tác một bước sóng

Dưới đây là sắc ký đồ của nhóm hạt đối chứng và các nhóm hạt tương tác một bước sóng

Hàm lượng genistein trong hạt đậu nành ở nhóm chiếu xạ thời gian 10 phút, chiếm 6,08 àg.g -1 , giảm 3,32 àg.g -1 so với nhúm đối chứng (khoảng 35,32%)

Hình 4.26 : Sắc ký đồ của nhóm chiếu xạ 10 phút (bước sóng 940nm)

Khi chiếu xạ laser ứng với thời gian 20 phút, hàm lượng genistein giảm còn 7,63 àg.g -1 , cao hơn 1,77 àg.g -1 so với nhúm đối chứng (khoảng 18,83%) Ở thời gian chiếu xạ laser 30 phỳt, hàm lượng genistein chiếm 7,70 àg.g -1 , thấp hơn 1,70 àg.g -1 so với nhúm đối chứng (khoảng 18,09%)

Hình 4.28 : Sắc ký đồ của nhóm chiếu xạ 30 phút (bước sóng 940nm) Những nhận xét cơ bản:

Sau quá trình làm thí nghiệm, kết quả cho thấy hàm lượng genistein (thành phần cao nhất của isoflavones) trong hạt đậu nành chiếm hàm lượng khá cao hơn 80% so với nhóm không tương tác Vậy thì các hoạt chất còn lại trong thành phần của isoflavones (daidzein, glytein) nếu như vẫn giữ ở mức độ tăng cao như thế thì kết quả thực nghiệm khá hoàn chỉnh Trên cơ sở đó có thể so sánh với một số nghiên cứu trên thế giới thì khả năng tác dụng của chùm tia laser bán dẫn công suất thấp kết hợp hai bước sóng đồng thời cho kết quả nghiên cứu khá lý tưởng

Con đối với trường hợp ngược lại những hoạt chất còn lại giảm thì như thế nào, kết quả đánh giá trên tổng số hàm lượng isoflavones cũng sẽ được thiết lập Thiết nghĩ rằng nếu như hàm lượng của hai hoạt chất còn lại chiếm hàm lượng nhỏ hơn nhiều so với hàm lượng genistein thì cũng sẽ thấy tổng hàm lượng isoflavones cũng không giảm đáng kể Do đó việc so sánh trên cơ sở cơ bản nghiên cứu này cũng khá khả quan so với những nghiên cứu trước đó

Một vấn đề nữa ở đây là do Việt Nam có cơ sở vật chất chưa hoàn thiện cho việc nghiên cứu, một số công cụ nghiên cứu còn lỗi thời chưa đáp ứng đủ cũng như mức độ chính xác chỉ ở mức tương đối thì việc nghiên cứu một phần nào đó còn hạn chế Ví dụ như việc có được chất chuẩn để nghiên cứu cũng là một vấn đề cần bàn, vì trên thực tế những lĩnh vực nghiên cứu nhiều thì sẽ có sự đa dạng về mức độ đáp ứng chứ nó không quá đặc thù để việc tìm kiếm khó khăn Do đây là những nghiên cứu cũng còn khá mới nên mức độ hạn chế vẫn còn Để đảm bảo mức độ nghiên cứu hoàn chỉnh cần chuẩn bị kỹ lưỡng

Mỗi nghiên cứu có những phương pháp cũng như mức độ nghiên cứu khác nhau về nhiều chi tiết như nơi chốn, sản phẩm, phương tiện nghiên cứu do đó chỉ có thể bàn luận một vài ý trên kết quả đạt được

4.2.2 Hàm lượng protein ở nhóm hai bước sóng và nhóm đối chứng

Hình 4.29 : A Tỷ lệ trái của nhóm đối chứng

Bảng 4.6 : Thống kê hàm lượng protein của các nhóm hạt hai bước sóng

TT TÊN MẪU PHƯƠNG PHÁP KẾT QUẢ (%)

Dựa vào bảng 4.6, tỷ lệ phần trăm về protein có sự chênh lệch không quá nhiều các nhóm hạt so với nhóm đối chứng Phần trăm protein này được tính trên tổng khối lượng của hạt đậu nành Ví dụ với khối lượng khoảng 15g đậu nành, đối với nhóm đối chứng thì trong 15g đó thành phần protein chiếm khoảng 34% (tương ứng khoảng 5.1g), tương tự đối với các nhóm hạt khác Tương ứng với nhóm chiếu xạ hai bước sóng đồng thời ứng với thời gian 20, 30 phút hàm lượng protein tăng 0,91% và 1,10% Đối với nhóm 10 phút giảm 0.09% Dựa vào tỷ lệ trái trên cây cũng như năng suất thu hoạch được cho thấy thành phần protein vừa cao ở các nhóm hạt chiếu xạ

Tương ứng với năng suất thu được (bảng 4.2), cho thấy ở nhóm hai bước sóng cho năng suất cao hơn hẳn so với nhóm hạt đối chứng Với khoảng 94.13 g/cây đối với thời gian 30 phút thì cho hàm lượng protein cao hơn về mặt năng suất, đồng thời ở nhóm hạt này lại có được sự tăng nhẹ về hàm lượng protein là 0.37% có ý nghĩa vô cùng to lớn Vì với hàm lượng protein trong đậu nành chiếm giá trị khá cao thì việc chiếu xạ bằng chùm tia laser bán dẫn công suất thấp lại tiếp tục làm tăng, đánh dấu bước phát triển sơ khai cho việc trồng đậu nành đạt chất lượng tốt về lượng cũng như về chất.

Một số bàn luận cơ bản về sự sinh trưởng của cây và một số hạn chế

Để được chất lượng về thành phần dinh dưỡng cũng như vị thuốc ngăn ngừa một số bệnh thì tương tác laser bán dẫn công suất thấp đóng vai trò vô cùng quan trong Dưới đây là một số giải thích cơ bản:

Thứ nhất, tương tác của chùm tia laser bán dẫn lên đỉnh sinh trưởng của cây tích cực làm cho một số phản ứng hóa sinh tạo ra làm cho cây phát triển tương đối mạnh hơn so với nhóm đối chứng bằng chứng là việc tạo ra cành cấp 1 cao hơn nhiều so với nhóm đối chứng

Thứ hai, tương tác của chùm tia laser lên lá cũng một phần ảnh hưởng đến sự sinh trưởng cũng như quá trình phát triển lâu dài của cây, vì lá có chức năng quang hợp

Thứ ba, việc tương tác lên thân cây một phần cũng ảnh hưởng không nhỏ đến sự sinh trưởng của cây Thân cây là nơi dẫn nước và chất dinh dưỡng đến các bộ phận của cây nếu thân cây tốt sẽ dẫn đến nhiều tác dụng tốt cho cây

Thực vật lại hấp thụ mạnh ở vùng ánh sáng đỏ nên việc hấp thụ cây đậu nành ở bước sóng 780nm là khá lớn Đồng thời việc hấp thụ ánh sáng này sẽ chuyển hóa thành năng lượng tích tựu trong lá của hạt để cây sinh trưởng và phát triển, và lá cũng chính là nguồn dinh dưỡng chủ yếu chuyển hóa để tích lũy trong hạt trưởng thành Việc chiếu xạ chùm tia laser lên lá đậu nành rất quan trọng vì trong quá trình quang hợp khi ánh sáng chiếu vào gây ra sự thoát hơi nước ở lá nếu lượng nước cung cấp không đủ sẽ dẫn đến quá trình quang hợp sẽ chậm lại và có thể bị ức chế Do đó việc chọn thời điểm để chiếu xạ vào cây đậu nành vô cùng quan trọng Vì đây là trồng thực tế nên việc nghiên cứu chiếu xạ là vô cùng cần thiết, để giảm thiểu ảnh hưởng thoát hơi nước ở lá nên chúng tôi đưa ra hai thời điểm chiếu xạ đó là: sáng sớm hoặc chiều tối Sáng sớm là lúc không khí vẫn còn một lượng ẩm nhất định, trong khi đó buổi chiều tối sau khi tưới nước cho một lượng ẩm tương đối cao Vấn đề thứ hai cần phải nhắc đến là tránh ảnh hưởng của tác nhân ánh sáng mặt trời ảnh hưởng đến quá trình chiếu xạ Đồng thời với việc kết hợp của laser bán dẫn công suất thấp làm việc ở chế độ xung cho hiệu ứng kích thích sinh học diễn ra một cách nhanh chóng so với chế độ làm

Trong quá trình chiếu xạ còn gặp một số hạn chế cụ thể là chưa biết được mức độ xuyên sâu của ánh sáng là bao nhiêu, vị trí chiếu xạ ở đâu là phù hợp nhất cho chất lượng tốt nhất Vì cây đậu nành có rất nhiều lá và cành, vậy việc chiếu xạ gặp nhiều khó khăn khi ở đây chỉ mới bước ban đầu trong việc tìm hiểu và cũng chỉ là nền tảng ban đầu cho những nghiên cứu sau này Nhưng trên nguyên tắc của việc chiếu xạ nghiên cứu chủ yếu chiếu vào hạt ban đầu, cây mầm cho đến lúc cây ra hoa và kết trái

Khi cây còn nhỏ quá trình chiếu xạ và tương tác được thực hiện một cách dễ dàng do chùm tia chiếu xạ bao trùm hết bề mặt của cây nhưng đến thời điểm cây bắt đầu sinh trưởng mạnh thì chùm sáng không thể bao trùm hết toàn bộ cây, do đó những vị trí được chiếu xạ chủ yếu nhất được chiếu vào đỉnh sinh trưởng của cây và thân cây Thân cây là một bộ phận dẫn nước cũng như chất dinh dưỡng từ rễ đến các bộ phận khác để nuôi cây do đó nếu thân cây tốt dẫn đến các bộ phận khác sẽ tốt, do ánh sáng hồng ngoại gần có tác dụng hạn chế các mầm móng gây hại trên nền tảng đó sẽ cứng cáp hơn Thân cây khỏe mạnh dẫn đến việc nuôi dưỡng các bộ phận của cây sẽ được nuôi dưỡng tốt cho được chất lượng về mặt năng suất Do thân cây khỏe mạnh một phần lại được kích thích tốt do đó cho được tỷ lệ cành tương đối nhiều hơn so với cây không được kích thích, sự phát triển mạnh mẽ như thế cần cung cấp một lượng chất dinh dưỡng phù hợp sẽ rất quan trọng trong quá trình phát triển ra hoa và tạo hạt Nếu không đủ dưỡng chất cây trồng sẽ không được tốt mặc dù có cho được cành nhiều, vì nó không thể cung cấp đủ dinh dưỡng để nuôi toàn bộ cây Vì vậy nên quan sát và chăm sóc cây thật tốt để cho hiệu quả cao nhất Nếu không trong quá trình tạo hạt sẽ cho hạt không được như mong muốn Việc ra cành nhiều và sinh trưởng tốt sẽ cho những mô được chiếu xạ một lượng hạt tương đối cao hơn so với nhóm đối chứng

Chiếu xạ từ lúc cây mầm đến lúc cây trưởng thành giúp thân cứng cáp và sinh trưởng một cách khỏe mạnh và có thể chống chịu một phần trước những tác nhân của sâu bệnh Vấn đề này được giải thích từ việc chiếu vào đỉnh sinh trưởng cũng như tương tác vào thời điểm ban đầu sẽ giúp cây ở từng thời kì càng tăng sự chịu đựng so với những yếu tố tác động do khả năng chống khuẩn của bước sóng nằm trong vùng hồng ngoại gần Sau khi chùm sáng xuyên qua lớp vỏ, sau đó nó sẽ tương tác với mạch dẫn truyền bên trong và đồng thời được nước hấp thụ Do đó thúc đẩy sự dẫn truyền cũng như không gây tắc nghẽn mạch trong thân Cho được sự phát triển tương đối đầy đủ Ví dụ như laser bán dẫn được sử dụng trên cơ thể con người sẽ làm thông lưu lượng dòng máu, cho dòng máu chảy tốt Thì thân cây cũng có thể được diễn tả như một cơ thể sống

Ngoài những nghiên cứu ban đầu thì đề tài còn một số hạn chế:

Khi sự tương tác laser bán dẫn công suất thấp lên đậu nành sẽ gây ra một số quá trình quang sinh, quang hóa làm cho một số chất thay đổi, cũng như có thể có một số phản ứng hóa học xảy ra những trên thực tế chưa được nghiên cứu cụ thể do điều kiện cũng như công cụ nghiên cứu còn khá đơn giản Mà những quá trình, phản ứng xảy ra khá phức tạp nên một phần còn hạn chế Đặt biệt là sự tạo ra genistein trên thực tế chưa thể giải thích được một cách cụ thể, nhưng trên cơ bản nó được được tạo ra từ tiền chất phenylalanine Đồng thời những thông số về độ xuyên sâu, hệ số tán xạ thì chưa có được sự cụ thể hóa cần thêm thời gian nghiên cứu thực nghiệm và làm rõ hơn Sau khi nghiên cứu thực nghiệm cần sử dụng thêm công cụ máy tính để mô phỏng quá trình

Việc tạo ra hạt đậu nành chất lượng còn ảnh hưởng đến một số yếu tố quan trọng khác, đặc biệt là vể thổ nhưỡng vì đậu nành phải phù hợp với thổ nhưỡng sẽ ảnh hưởng khá lớn đến năng suất cũng như chất lượng của cây trồng

Một vấn đề nữa cần bàn luận ở đây là các nhóm cây tương tác cho mức độ sinh trưởng khá mạnh so với nhóm đối chứng, thì nếu cung cấp thành phần dinh dưỡng giữa các nhóm hạt là giống nhau thì có đảm bảo rằng những cây ở nhóm hạt phát triển hoàn dinh dưỡng đủ thì dẫn đến chất lượng của cây sẽ tăng lên khá đáng kể Do đó khi làm một bài toán thực nghiệm nên quan sát mức độ sinh trưởng của cây như thế nào để cho được một sản phẩm đáng giá nhất có thể Mức độ về thành phần dinh dưỡng cần được thiết lập trên thực tế ngay vì với mức độ sinh trưởng tốt thì cây sẽ tạo hạt tốt, đồng thời chất lượng sẽ được đảm bảo Vì nếu cây tốt thì dẫn đến các bộ phận của cây và đồng thời thành phần dinh dưỡng nuôi hạt sẽ tốt hơn

Việc bảo quản hạt cũng rất cần thiết cho chất lượng sản phẩm không bị ảnh hưởng Do đó cần chọn phương pháp bảo quản thích hợp, việc phơi khô hay sấy sản phẩm cũng ảnh hưởng ít nhiều đến chất lượng của nó Đặc biệt trong phơi sấy, một lượng lớn vitamin C bị phá hủy.