Nghiên cứu thành phần, phân bố các loài Nưa (Amorphophallus spp.) củ có glucomannan và chọn loài có triển vọng phát triển trồng ở một sô tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam

1. Tính cấp thiết của đề tài luận án Một số loài trong chi Nưa Amorphophallus, thuộc họ Ráy (Araceae) củ có chứa glucomannan, một loại đường phân tử lớn có cấu trúc mạch đã và đang được trồng ở nhiều nước trên thế giới như Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, v.v. để lấy củ làm nguyên liệu chế biến thực phẩm và thực phẩm chức năng [1]. Theo Chua M., Baldwin TC., Hocking TJ., Chan K. (2010) thì củ một số loài Nưa chứa glucomannan, một loại đường polysaccharide tan tr ong nước. Các sản phẩm chứa glucomamnan trong củ Nưa, có tác dụng điều chỉnh nồng độ đường, làm giảm tỷ lệ mỡ trong máu, làm giảm sự thèm ăn ở người béo phì. Ngoài ra, nó còn kích thích lên nhu động của dạ dày và ruột nên có tác dụng nhuận tràng. Bột Nưa konjac còn được sử dụng trong mỹ phẩm để làm đẹp da [2]. Ở Trung Quốc, chỉ riêng tỉnh Vân Nam, hàng ngàn hecta đất đồi núi được sử dụng để trồng Nưa. Hiện tại ở Trung Quốc có từ vài chục tới hàng trăm công ty kinh doanh các sản phẩm bột Nưa. Theo Liu Peiying và cộng sự (2004) ở Trung Quốc có 30 ngàn hecta đất trồng Nưa làm nguyên liệu bột Nưa konjac [3, 4]. Ở Nhật Bản, chỉ 2 vùng Jinnejo và Uedama, ngay từ những năm 70 của thế kỷ trước, hàng năm khoảng hơn 15 nghìn ha Nưa konjac (Amorphophallus konjac) đã được trồng và sản lượng tới hàng trăm nghìn tấn, đem về nguồn lợi tới gần 2 tỉ Yên. Do tầm quan trọng của nguồn lợi từ củ Nưa, nên loài cây này đã được nhập trồng từ Nhật Bản vào New Zealand từ hàng chục năm trước [5]. Ở Việt Nam, củ cây Nưa đã được sử dụng làm thức ăn truyền thống từ lâu đời của người dân tộc ở một số tỉnh miền núi phía Bắc. Tuy nhiên, củ Nưa chỉ được khai thác sử dụng trong phạm vi hẹp ở một số địa phương với các món ăn được chế biến giống như đậu phụ gọi là món Mò gỉ (tiếng Nùng) hay Cò ký thơ (tiếng Mông), mỳ, bánh rán,.v.v. [6]. Do nắm được các công dụng của bột củ Nưa như vậy, ở Việt Nam năm 2010 Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã cho tiến hành thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu cơ bản về các loài Nưa cho glucomannan do Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật chủ trì. Năm 2012, để tiếp tục phát triển vấn đề nghiên cứu, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật đã đề xuất Nhiệm vụ “Khai thác và Phát triển nguồn gen cây Nưa (Amorphophallus spp.) giàu glucomannan” và đã được Bộ Khoa học và Công nghệ phê duyệt cho tiến hành thực hiện. Các nghiên cứu đã chỉ ra được một số loài Nưa có hàm lượng glucomannan, đặc điểm phân bố và đã có những nghiên cứu bước đầu về nhân giống và trồng các loài Nưa này [6, 7]. Bên cạnh đó, theo số liệu của Tổng cục thống kê năm 2016, các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam với địa hình là đồi núi, người dân thu nhập bình quân đầu người thấp với 337,2 nghìn đồng/tháng. Do thu nhập của người dân thấp nên tỷ lệ hộ đói nghèo rất cao là 41,42%, nhiều hộ thiếu ăn 2 - 6 tháng/năm. Thực tế các tỉnh này có diện tích đất canh tác nông nghiệp lớn, tuy nhiên hầu hết chỉ trồng Lúa, trồng Ngô,.v.v. năng suất thấp, giá trị kinh tế thấp, chi phí đầu tư và công lao động bỏ ra lớn nên các cây trồng này không đem lại lợi ích kinh tế cao cho vùng. Trong khi lực lượng lao động địa phương dư thừa, điều kiện thời tiết khí hậu khá thuận lợi cho nhiều cây trồng như ngô, khoai tây, đỗ tương, Nưa….. sinh trưởng, phát triển thì việc việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng là một trong những giải pháp cần được quan tâm đẩy mạnh nhằm nâng cao thu nhập tiến tới xóa đói giảm nghèo và phát triển kinh tế cho các tỉnh này [7]. Xuất phát từ những lý do trên, tác giả chọn đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu thành phần, phân bố các loài Nưa (Amorphophallus spp.) củ có glucomannan, lựa chọn loài có triển vọng phát triển trồng ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam” làm đề tài nghiên cứu luận án của mình.

CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tình hình nghiên cứu về chi Nưa 4

1.1.1 Vị trí và phân loại của chi Nưa 4

1.1.2 Đặc điểm hình thái của chi Nưa 4

1.1.3 Đặc điểm về thành phần và phân bố các loài Nưa 5

1.1.4 Đặc điểm sinh thái và sinh trưởng phát triển của loài Nưa củ có glucomannan7 1.1.5 Giá trị và tình hình sử dụng các loài Nưa 9

1.2 Khái quát nghiên cứu về glucomannan trong củ Nưa 11

1.2.1 Giới thiệu về glucomannan trong củ Nưa 11

1.2.2 Nghiên cứu đánh giá hàm lượng glucomannan trong củ Nưa 13

1.3 Tình hình nghiên cứu về nhân giống cây Nưa 14

1.3.1 Trên thế giới 14

1.3.2 Ở Việt Nam 17

1.4 Tình hình nghiên cứu trồng, thu hoạch và chế biến Nưa trên thế giới và ở Việt Nam 17

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 17

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 25

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu 28

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu 28

2.1.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 28

2.2 Nội dung nghiên cứu 29

2.3 Phương pháp nghiên cứu 29

2.3.1 Phương pháp kế thừa 29

2.3.2 Phương pháp điều tra và thu thập mẫu vật 29

2.3.3 Phương pháp đánh giá thành phần loài 30

2.3.4 Phương pháp lựa chọn loài Nưa có triển vọng phát triển trồng ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam 31

2.3.5 Phương pháp điều tra tri thức bản địa về khai thác và sử dụng loài Nưa ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam 33

2.3.7 Phương pháp nghiên cứu một số kỹ thuật trồng Nưa 41

2.3.8 Chỉ tiêu theo dõi số liệu và phương pháp xác định 45

2.3.8.5 Theo dõi về sâu bệnh hại 47

2.3.9 Xử lý số liệu 47

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 48

3.1 Thành phần loài, phân bố và tri thức bản địa về các loài Nưa củ có glucomannan ở miền núi phía Bắc Việt Nam 48

3.1.1 Thành phần loài 48

3.1.2 Đặc điểm phân bố 59

3.1.3 Sơ đồ phân bố các loài Nưa củ có glucomannan 63

3.1.4 Tri thức bản địa về khai thác và sử dụng loài Nưa ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam 69

3.2 Loài Nưa củ chứa glucomannan có triển vọng phát triển trồng ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam 73

3.3 Nghiên cứu nhân giống loài Nưa konjac ở Việt Nam 74

3.3.1 Nhân giống hữu tính loài Nưa konjac 74

3.3.2 Nhân giống loài Nưa konjac bằng củ 79

3.3.3 Nghiên cứu nhân giống cây Nưa konjac bằng kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào 83

3.4 Nghiên cứu trồng Nưa konjac ở Việt Nam 95

3.4.1 Ảnh hưởng khối lượng củ giống tới sinh trưởng phát triển cây Nưa konjac 95

3.4.2 Ảnh hưởng độ che sáng tới sinh trưởng và phát triển cây Nưa konjac 99

3.4.3 Ảnh hưởng thời vụ trồng tới sinh trưởng và phát triển của cây Nưa konjac 102

3.4.4 Ảnh hưởng mật độ trồng tới sinh trưởng và phát triển cây Nưa konjac 106

3.4.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của tổ hợp lượng phân NPK tới sinh trưởng và phát triển cây Nưa konjac 109

3.4.6 Sự tích lũy glucomannan trong củ Nưa konjac trong các giai đoạn sinh trưởng phát triển 113

Việt Nam 114

3.4.8 Nghiên cứu sâu bệnh hại cây Nưa konjac ở Việt Nam 116

KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 118

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 120

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 121

TÀI LIỆU THAM KHẢO 122

PHỤ LỤC

Bảng 1.1: Hàm lượng cacbohydrat trong một số loài thuộc chi Amorphophallus ở

Trung Quốc 12

Bảng 3.1 Thành phần các loài Nưa củ có glucomannan ở miền núi phía Bắc Việt Nam 48

Bảng 3.2 Phân bố của 6 loài Nưa củ có glucomannan theo độ cao ở miền núi phía Bắc Việt Nam 59

Bảng 3.3 Phân bố của 6 loài Nưa củ có glucomannan theo sinh cảnh ở miền núi phía Bắc Việt Nam 60

Bảng 3.4 Phân bố của 6 loài Nưa củ có glucomannan theo hướng phơi 62

ở miền núi phía Bắc Việt Nam 62

Bảng 3.5 Tọa độ bắt gặp loài Nưa konjac ở miền núi phía Bắc Việt Nam 63

Bảng 3.6 Tọa độ bắt gặp loài Nưa chuông ở miền núi phía Bắc Việt Nam 64

Bảng 3.7 Tọa độ bắt gặp loài Nưa đầu nhăn ở miền núi phía Bắc Việt Nam 66

Bảng 3.8 Tọa độ bắt gặp loài Nưa krausei ở miền núi phía Bắc Việt Nam 67

Bảng 3.9 Tọa độ bắt gặp loài Nưa vân nam ở miền núi phía Bắc Việt Nam 68

Bảng 3.10 Tọa độ bắt gặp loài Nưa yuloensis ở miền núi phía Bắc Việt Nam 69

Bảng 3.11 Đặc điểm sinh trưởng, phát triển của 6 loài Nưa củ có glucomannan ở miền núi phía Bắc Việt Nam 73

Bảng 3.12 Ảnh hưởng thời điểm thu hái quả Nưa konjac tới tỷ lệ nảy mầm của hạt 74

Bảng 3.13 Ảnh hưởng của phương pháp bảo quản hạt tới 76

tỷ lệ nảy mầm của hạt Nưa konjac 76

Bảng 3.14 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản hạt tới 77

tỷ lệ nảy mầm của hạt Nưa konjac 77

Bảng 3.15 Ảnh hưởng của phương pháp xử lý hạt Nưa konjac tới tỷ lệ nảy mầm của hạt và sinh trưởng phát triển của cây con trong vườn ươm 78

Bảng 3.16 Ảnh hưởng phương pháp xử lý vết cắt củ tới tỷ lệ nảy chồi 80

của củ con 80

Bảng 3.17 Ảnh hưởng phương pháp bảo quản củ giống tới tỷ lệ nảy chồi, tỷ lệ nhiễm bệnh, tỷ lệ sống của cây Nưa konjac 81

mẫu sạch in vitro 84

Bảng 3.19 Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng đến khả năng tái sinh chồi Nưa konjac in vitro 86

Bảng 3.20 Ảnh hưởng của BAP đến khả năng tái sinh chồi Nưa konjac in vitro 87

Bảng 3.21 Ảnh hưởng tổ hợp của BAP và Kinetin đến khả năng tái sinh chồi Nưa konjac in vitro 89

Bảng 3.22 Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng đến khả năng ra rễ của chồi Nưa konjac in vitro 91

Bảng 3.23 Ảnh hưởng của IBA đến khả năng ra rễ của chồi Nưa konja in vitro 93

Bảng 3.24 Ảnh hưởng của loại giá thể đến tỷ lệ sống của cây Nưa konjac in vitro trồng ở vườn ươm 94

Bảng 3.25 Ảnh hưởng khối lượng củ tới khả năng sinh trưởng 96

của cây Nưa konjac 96

Bảng 3.26 Ảnh hưởng khối lượng củ giống tới kích thước củ cây Nưa konjac 97

Bảng 3.27 Ảnh hưởng khối lượng củ giống tới năng suất củ và hàm lượng glucomannan trong củ cây Nưa konjac 98

Bảng 3.28 Ảnh hưởng độ che sáng tới sinh trưởng của cây Nưa konjac 99

Bảng 3.29 Ảnh hưởng độ che sáng tới kích thước củ cây Nưa konjac 100

Bảng 3.30 Ảnh hưởng độ che sáng tới năng suất củ và hàm lượng glucomannan trong củ cây Nưa konjac 101

Bảng 3.31 Ảnh hưởng thời vụ trồng tới sinh trưởng của cây Nưa konjac 103

Bảng 3.32 Ảnh hưởng thời vụ trồng tới kích thước củ cây Nưa konjac 104

Bảng 3.33 Ảnh hưởng thời vụ trồng tới năng suất củ và 105

hàm lượng glucomannan trong củ cây Nưa konjac 105

Bảng 3.34 Ảnh hưởng mật độ trồng tới sinh trưởng của cây Nưa konjac 106

Bảng 3.35 Ảnh hưởng mật độ trồng tới kích thước củ cây Nưa konjac 107

Bảng 3.36 Ảnh hưởng mật độ trồng tới năng suất củ và hàm lượng glucomannan trong củ cây Nưa konjac 108

Bảng 3.37 Ảnh hưởng của tổ hợp lượng phân NPK tới sinh trưởng của cây Nưa konjac 110

Bảng 3.38 Ảnh hưởng của tổ hợp lượng phân NPK tới kích thước củ cây Nưa konjac 111

glucomannan trong củ cây Nưa konjac 112 Bảng 3.40 Tích lũy glucomannan trong củ Nưa konjac 114 trong các giai đọan sinh trưởng phát triển 114 Bảng 3.41 Kết quả trồng thử nghiệm cây Nưa konjac ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam 115

Hình 3.1 Hình ảnh nghiên cứu đánh giá thành phần loài Nưa củ có glucomannan ở

miền núi phía Bắc Việt Nam 51

Hình 3.2 Hình ảnh Nưa konjac 52

Hình 3.3 Hình ảnh Nưa chuông 54

Hình 3.4 Hình ảnh Nưa đầu nhăn 55

Hình 3.5 Hình ảnh Nưa krausei 56

Hình 3.6 Hình ảnh Nưa vân nam 57

Hình 3.7 Hình ảnh Nưa yuloensis 58

Hình 3.8 Sơ đồ phân bố loài Nưa konjac ở miền núi phía Bắc Việt Nam 63

Hình 3.9 Sơ đồ phân bố loài Nưa chuông ở miền núi phía Bắc Việt Nam 64

Hình 3.10 Sơ đồ phân bố loài Nưa đầu nhăn ở miền núi phía Bắc Việt Nam 65

Hình 3.11 Sơ đồ phân bố loài Nưa krausei ở miền núi phía Bắc Việt Nam 66

Hình 3.12 Sơ đồ phân bố loài Nưa vân nam ở miền núi phía Bắc Việt Nam 67

Hình 3.13 Sơ đồ phân bố loài Nưa yuloensis ở miền núi phía Bắc Việt Nam 68

Hình 3.14 Khai thác củ Nưa konjac tại huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang 70

Hình 3.15 Củ Nưa konjac được bảo quản trước khi chế biến tại huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang 71

Hình 3.16 Hình ảnh chế biến Nưa konjac tại huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang 72

Hình 3.17 Bột được nghiền từ củ Nưa konjac tại huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang 72

Hình 3.18 Món "Mò Gỉ" làm từ bột Nưa konjac chế biến tại huyện Quản Bạ, Hà Giang 73 Hình 3.19 Hình ảnh nhân giống hữu tính cây Nưa konjac 79

D10: Trồng cây Nưa konjac củ được bảo quản trong cát 83

Hình 3.20 Hình ảnh nhân giống Nưa konjac bằng củ 83

Hình 3.21 Đỉnh sinh trưởng Nưa konjac nảy chồi trên môi trường MS 85

Hình 3.22 Hỉnh ảnh tái sinh chồi Nưa konjac in vitro 88

Hình 3.23 Chồi Nưa konjac trên môi trường bổ sung 2 mg/l BAP + 0,2 mg/l Kinetin sau 2 tuần nuôi cấy 90

Hình 3.24 Hình ảnh chồi Nưa konjac in vitro ra rễ trên môi 92

Hình 3.25 Hình ảnh chồi Nưa konjac in vitro ra rễ trên môi trường CR2 có bổ sung IBA 93

Hình 3.26 Cây Nưa konjac nuôi cấy mô trồng ở Vườn ươm trên giá thể 50% đất tấng B: 30% cát: 20 % trấu hun 95

Nưa konjac 102 Hình 3.28 Hình ảnh nghiên cứu ảnh hưởng thời vụ trồng tới sinh trưởng và phát triển của cây Nưa konjac 106 Hình 3.29 Hình ảnh nghiên cứu ảnh hưởng mật độ trồng tới sinh trưởng và phát triển cây Nưa konjac 109 Hình 3.30 Hình ảnh nghiên cứu ảnh hưởng của tổ hợp lượng phân NPK tới sinh trưởng và phát triển cây Nưa konjac 113 C13: Trồng dưới tán Mận ở huyện Vân Hồ, tỉnh Sơn La 116 Hình 3.31 Hình ảnh nghiên cứu trồng thử nghiệm cây Nưa konjac ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam 116 Hình 3.32 Hình ảnh nghiên cứu sâu bệnh hại cây Nưa konjac ở Việt Nam 117

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài luận án

Một số loài trong chi Nưa Amorphophallus, thuộc họ Ráy (Araceae) củ có

chứa glucomannan, một loại đường phân tử lớn có cấu trúc mạch đã và đang được trồng ở nhiều nước trên thế giới như Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, v.v để lấy củ làm nguyên liệu chế biến thực phẩm và thực phẩm chức năng [1] Theo Chua M., Baldwin TC., Hocking TJ., Chan K (2010) thì củ một số loài Nưa chứa glucomannan, một loại đường polysaccharide tan trong nước Các sản phẩm chứa glucomamnan trong củ Nưa, có tác dụng điều chỉnh nồng độ đường, làm giảm tỷ

lệ mỡ trong máu, làm giảm sự thèm ăn ở người béo phì Ngoài ra, nó còn kích thích lên nhu động của dạ dày và ruột nên có tác dụng nhuận tràng Bột Nưa konjac còn được sử dụng trong mỹ phẩm để làm đẹp da [2] Ở Trung Quốc, chỉ riêng tỉnh Vân Nam, hàng ngàn hecta đất đồi núi được sử dụng để trồng Nưa Hiện tại ở Trung Quốc có từ vài chục tới hàng trăm công ty kinh doanh các sản phẩm bột Nưa Theo Liu Peiying và cộng sự (2004) ở Trung Quốc có 30 ngàn hecta đất trồng Nưa làm nguyên liệu bột Nưa konjac [3, 4] Ở Nhật Bản, chỉ 2 vùng Jinnejo

và Uedama, ngay từ những năm 70 của thế kỷ trước, hàng năm khoảng hơn 15

nghìn ha Nưa konjac (Amorphophallus konjac) đã được trồng và sản lượng tới

hàng trăm nghìn tấn, đem về nguồn lợi tới gần 2 tỉ Yên Do tầm quan trọng của nguồn lợi từ củ Nưa, nên loài cây này đã được nhập trồng từ Nhật Bản vào New Zealand từ hàng chục năm trước [5]

Ở Việt Nam, củ cây Nưa đã được sử dụng làm thức ăn truyền thống từ lâu đời của người dân tộc ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Tuy nhiên, củ Nưa chỉ được khai thác sử dụng trong phạm vi hẹp ở một số địa phương với các món ăn được chế biến giống như đậu phụ gọi là món Mò gỉ (tiếng Nùng) hay Cò ký thơ (tiếng Mông),

mỳ, bánh rán,.v.v [6] Do nắm được các công dụng của bột củ Nưa như vậy, ở Việt Nam năm 2010 Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã cho tiến hành thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu cơ bản về các loài Nưa cho glucomannan do Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật chủ trì Năm 2012, để tiếp tục phát triển vấn đề nghiên cứu, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật đã đề xuất Nhiệm vụ “Khai thác

và Phát triển nguồn gen cây Nưa (Amorphophallus spp.) giàu glucomannan” và đã

được Bộ Khoa học và Công nghệ phê duyệt cho tiến hành thực hiện Các nghiên cứu đã chỉ ra được một số loài Nưa có hàm lượng glucomannan, đặc điểm phân bố

và đã có những nghiên cứu bước đầu về nhân giống và trồng các loài Nưa này [6, 7]

Bên cạnh đó, theo số liệu của Tổng cục thống kê năm 2016, các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam với địa hình là đồi núi, người dân thu nhập bình quân đầu người thấp với 337,2 nghìn đồng/tháng Do thu nhập của người dân thấp nên tỷ lệ hộ đói nghèo rất cao là 41,42%, nhiều hộ thiếu ăn 2 - 6 tháng/năm Thực tế các tỉnh này có diện tích đất canh tác nông nghiệp lớn, tuy nhiên hầu hết chỉ trồng Lúa, trồng Ngô,.v.v năng suất thấp, giá trị kinh tế thấp, chi phí đầu tư và công lao động bỏ ra lớn nên các cây trồng này không đem lại lợi ích kinh tế cao cho vùng Trong khi lực lượng lao động địa phương dư thừa, điều kiện thời tiết khí hậu khá thuận lợi cho nhiều cây trồng như ngô, khoai tây, đỗ tương, Nưa… sinh trưởng, phát triển thì việc việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng là một trong những giải pháp cần được quan tâm đẩy mạnh nhằm nâng cao thu nhập tiến tới xóa đói giảm nghèo và phát triển kinh tế cho các tỉnh này [7]

Xuất phát từ những lý do trên, tác giả chọn đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu

thành phần, phân bố các loài Nưa (Amorphophallus spp.) củ có glucomannan, lựa

chọn loài có triển vọng phát triển trồng ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam” làm đề tài nghiên cứu luận án của mình

2 Mục tiêu nghiên cứu của luận án

- Đánh giá được thành phần và phân bố các loài Nưa (Amorphophallus spp.)

củ có glucomannan ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam;

- Lựa chọn được loài nưa có glucomannan cao và triển vọng phát triển trồng

để nhân giống, trồng ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam;

- Nhân giống và trồng thử nghiệm loài Nưa có triển vọng phát triển ở một số

tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

- Ý nghĩa khoa học: Kết quả của luận án góp phần bổ sung và hoàn chỉnh

kiến thức về các loài Nưa (Amorphophalluss spp.) thuộc chi (Amorphophalluss) ở

Việt Nam Bên cạnh đó kết quả luận án còn nhằm phục vụ cho các nghiên cứu chuyên ngành sâu hơn trên các lĩnh vực khác nhau của loài Nưa

- Ý nghĩa thực tiễn: Là cơ sở khoa học cho việc phát triển một số giống Nưa

có hàm lượng glucomannan cao ở Việt Nam, phục vụ sản xuất thực phẩm chức năng và một số ngành khác

4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Luận án nghiên đánh giá cứu thành phần loài, phân bố, tri thức bản địa và kỹ thuật nhân giống, trồng các loài Nưa củ có chứa glucomannan ở các tỉnh miền núi

phía Bắc Việt Nam

5 Bố cục của luận án

Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục luận

án cấu trúc gồm 3 chương: Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu - 25 trang, Chương 2: Đối tượng, nội dung, phương pháp nghiên cứu - 22 trang, Chương 3: Kết quả quả nghiên cứu và thảo luận - 70 trang

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tình hình nghiên cứu về chi Nưa

1.1.1 Vị trí và phân loại của chi Nưa

Theo từ điển cây thuốc Việt Nam của Võ Văn Chi (2012) và các tài liệu phân loại thực vật trên thế giới vị trí phân loại của chi Nưa trong giới thực vật như sau:

Chi: Nưa (Amorphophallus)

Nưa là tên gọi chung của một số loài thuộc chi Amorphophallus

Tên gọi khác: Khoai Nưa, Khoai ngái, Tò ngủ (Tày), Mò gỉ (Nùng), Cò kí thơ (H'mông) [8, 9, 10]

1.1.2 Đặc điểm hình thái của chi Nưa

Các loài trong chi Nưa là cây thảo, thân củ, chiều cao từ 10 cm (A pulsilus)

tới hàng mét [11, 12]

Củ của cây Nưa có nhiều hình dạng khác nhau, từ thuôn dài, hình củ cải, hình cầu hay hình đầu, không hiếm loài có thân củ phần trên gần hình cầu nhưng phần dưới lại phân nhánh Trọng lượng và kích thước củ Nưa cũng rất khác nhau,

có thể vài chục gram lên tới vài nghìn gram, kích thước có thể vài centimet tới vài chục centimet đường kính Đỉnh củ thường lõm xuống ít nhiều, giữa là chồi đỉnh, sau phát triển thành lá hoặc hoa tùy theo tuổi của cây (thường là 3 năm tuổi) Ở

dưới chồi đỉnh có 8 đến 12 chồi bên Trong nhiều trường hợp (A konjac, A

yuloensis, A corrugatus), các chồi bên phát triển ít nhiều dài ra dạng như thân rễ ở

Khoai nước (Colocasia esculenta L.) ngầm dưới đất, đỉnh các thân rễ này sau phát

triển thành củ con; hay dạng củ nhánh (không có phần thân rễ dài) như ở Khoai sọ

(Colocasia esculenta var antiquorum L.) Chồi đỉnh được bao quanh bởi các lớp lá

vảy (cataphyll) để bảo vệ chồi non Các lá vảy dài ra đồng thời với sự phát triển của

lá (hoặc cụm hoa), bao bọc phần dưới của cuống lá hoặc cuống cụm hoa và khô dần khi lá hay cụm hoa trưởng thành, khô xác và tàn nhanh chóng

Rễ cây Nưa là dạng rễ chùm, thường tập trung ở phần đỉnh của củ, xuất phát ngay dưới chồi đỉnh Rễ thường mập, dài tới 15 cm

Lá cây Nưa thường đơn độc, ít khi có 2-3 lá cùng với nhau; cuống lá thường mập, màu xanh, có đốm trắng, hoặc màu nâu có đốm trắng, hoặc có nhiều chấm đen, ngoài nhẵn, ít khi có gai mềm, ngoài bao bọc bởi lá vảy ở phần gốc lúc non Phiến lá đơn, thường xẻ 3 thùy lớn, các thùy lớn lại xẻ thứ cấp 2 đến nhiều lần thành các phiến dạng lá “chét” hình lông chim

Cũng giống như các chi trong họ Ráy, cụm hoa của Nưa là cụm hoa dạng bông mo, lưỡng tính, đơn độc; mo và bông nạc đa dạng về hình dạng và kích thước; bông nạc thường chia 3 phần: phần cái mang các hoa cái ở phía dưới, tiếp theo là phần hoa đực rồi tới phần phụ (phần bất thụ) rất đa dạng về kích thước cũng như hình dạng [12, 3]

1.1.3 Đặc điểm về thành phần và phân bố các loài Nưa

1.1.3.1 Đặc điểm thành phần loài Nưa

Trên thế giới chi Nưa có khoảng 200 loài phân bố chủ yếu ở các vùng nhiệt đới thuộc Châu Phi và Châu Á [13, 14] Tài liệu về chi Nưa ở Việt Nam chủ yếu là các công trình về phân loại chi Nưa Các loài Nưa đầu tiên ở Việt Nam được Gagnepain tổng hợp và mô tả trong bộ sách Thực vật chí Đại cương Đông dương

(1942) với 5 loài Đó là Nưa chuông (A campanulatus Bl = A paeoniifolius Nicolson), Nưa rex (A rex Prain = A paeoniifolius Nicolson), Nưa đứt đoạn (A

interruptus Engl.), Nưa rivieri (A rivieri Dur = A konjac K Koch) và Nưa bắc bộ

(A tonkinensis Engl.) [15]

Trong cuốn “Cây cỏ Việt Nam” năm 1993, Phạm Hoàng Hộ đã thống kê và

mô tả 7 loài [16] Từ năm 1994-2000, nhiều loài Nưa mới cho khoa học đã được một số nhà thực vật mô tả từ các mẫu thu được ở Việt Nam làm cho số loài trong chi Nưa tăng lên nhanh chóng Năm 2003, trong cuốn “Cây cỏ Việt Nam” được tái bản, Phạm Hoàng Hộ đã ghi nhận được 18 loài Nưa ở Việt Nam [17] Trong các bài báo công bố năm 2001 và 2004, Nguyễn Văn Dư và cộng sự cũng mô tả 3 loài Nưa

mới cho khoa học đó là các loài A orchroleucus V.D Nguyen & Hett., A

synandrifer Hett & Nguyen V.D., A sinuatus V.D Nguyen & Hett và bổ sung cho

hệ thực vật Việt Nam 6 loài A coudercii, A corrugatus, A mekongensis và A

yunnanensis [10, 18] Những phát hiện này đã làm cho số loài của chi này lên tới 25

loài ở Việt Nam Trong báo cáo nghiên cứu "Đặc trưng glucomannan một số loài Nưa ở Việt Nam" năm 2010 và báo cáo luận án tiến sĩ với đề tài "Nghiên cứu thành phần hóa học, quy trình tách triết, biến tính hóa học và khả năng ứng dụng của

glucomannan từ củ một số loài Nưa (Amorphophallus spp.) ở Việt Nam" năm 2011, Nguyễn Tiến An đã công bố 5 loài Nưa củ có glucomannan ở Việt Nam là A

corrugatus, A paeoniifolius, A panomemsis, A scaber, A tonkinensis Trong báo

cáo đề tài "Nghiên cứu trồng và phát triển cây Nưa konjac (Amorphophallus konjac

C Koch) và một số loài khác trong chi Nưa (họ Ráy – Araceae) ở Việt Nam hướng tới việc lấy củ làm nguyên liệu sản xuất thực phẩm chức năng và thuốc điều trị bệnh tiểu đường, mỡ máu và béo phì” Nguyễn Văn Dư và cộng sự năm 2012 chỉ ra rằng

có 5 loài Nưa củ có glucomannan ở Việt Nam là A konjac, A corrugatus, A

krausei, A paeoniifolius, A yunnanensis Như vậy, đã có những nghiên cứu về các

loài Nưa củ có glucomannan ở Việt Nam, cụ thể với những nghiên cứu của Nguyễn Tiến An (2011) và Nguyễn Văn Dư (2012) thì có 8 loài Nưa củ có glucomannan và trong số 8 loài này thì có 6 loài ghi nhận phân bố ở miền núi phía Bắc Việt Nam là

A konjac, A corrugatus, A krausei, A paeoniifolius, A yunnanensis, A tonkinensis [6, 19, 20]

1.1.3.2 Đặc điểm phân bố các loài Nưa

Các loài trong chi Nưa phân bố chủ yếu ở các vùng nhiệt đới thuộc Châu Phi

và Châu Á (Hetterscheid và Ittenbach, 1996; Sedayu, 2010) [13, 14] Chúng là các loài thực vật đặc hữu của các vùng rừng mưa nhiệt đới của Đông Nam Á Các loài Nưa được phân bố từ dãy Himalaya qua Đông Dương (Myanmar,Thái Lan, Campuchia, Lào và Việt Nam), tới Philippines, từ Tây Nam (tỉnh Vân Nam) và Tây Bắc (Thiểm Tây, Ninh Hạ, Giang Tô) Trung Quốc (Liu, 2004) [3] lên tới cả Nhật Bản Những loài này có thể được tìm thấy ở bìa rừng, rừng cây chu kì ngắn, vùng

đá vôi, phổ biến nhất là ở rừng thứ sinh Các loài trong chi Nưa phân bố rộng rãi ở các đai độ cao từ vài mét so với mực nước biển, tới hơn 2.000 m Trong số đó, các loài Nưa củ có glucomannan thường mọc và phát triển ở độ cao từ 300-2.500m so với mặt nước biển, nơi có khí hậu mát quanh năm Nhiệt độ trung bình cả năm thích hợp nhất cho các loài Nưa vào khoảng 24oC [13, 21, 3] Ở Việt Nam với 25 loài Nưa phân bố trong phạm vi cả Nước trong đó có 8 loài phân bố ở các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam, 17 loài còn lại phân bố đa dạng theo nhiều điều kiện sinh thái khác nhau từ Bắc vào Nam của Việt Nam (Bảng 1.1.)

1.1.4 Đặc điểm sinh thái và sinh trưởng phát triển của loài Nưa củ có glucomannan

 Đặc điểm sinh thái

Các loài Nưa sinh trưởng tốt trong môi trường bóng râm với đất thoát nước nhanh

và giàu mùn khoáng có độ pH từ 6,5 đến 7,5 Đặc biệt đối với các loài Nưa có hàm lượng glucomannan cao cần điều kiện tránh ánh sáng trực tiếp thấp và nhiệt độ thích hợp

ngắn chu kỳ sinh trưởng của cây, đặc biệt dễ phát sinh bệnh thối củ [13, 12, 22]

 Đặc điểm sinh trưởng và phát triển

Liu & cs (1998) khi nghiên cứu về sinh trưởng và phát triển của một số loài Nưa ở Trung Quốc đã chỉ ra các điều kiện sinh thái của Nưa Theo nhóm nghiên cứu, Nưa không phải là cây đòi hỏi nhiều nước, không chịu được ngập úng Về

độ tối thích là 20 - 25oC, khi nhiệt độ xuống dưới 0oC và lên trên 48oC cây sẽ chết sau 5 ngày Nghiên cứu này cũng đưa ra một số mức nhiệt tối thích cho sự phát triển của củ và rễ, khả năng lai của một số loài Nưa và thu được nhiều kết quả khả quan [1] Đặc điểm ưa bóng râm và dễ bị ảnh hưởng với nhiệt độ cao của các loài Nưa củ

có glucomannan được cho rằng có liên quan đến môi trường sống ban đầu của nó, nguồn gốc chủ yếu là ở rừng mưa nhiệt đới ở vùng Đông Nam Á [23]

Cây Nưa sinh trưởng và phát triển theo mùa, chúng thường rụng lá vào mùa đông hay mùa khô, thời gian ngủ sinh lý của Nưa kéo dài từ 60 - 80 ngày và không thể có bất kỳ tác nhân nào có thể phá vỡ trạng thái ngủ để hình thành chồi trong giai đoạn này Sau khi ngủ, cây bắt đầu nảy chồi, lá phát triển mạnh để hình thành củ mới Trong tự nhiên, Nưa cần ít nhất 3 năm để phát triển đủ lớn và có thể ra hoa Do đó, Nưa được đánh giá là cây sinh trưởng chậm và cho năng suất thấp [24]

Ngoại trừ một số loài cây thường xanh (ví dụ như A coataneus và A

pingbianensis) (Hetterscheid và Ittenbach, 1996), tất cả các loài Amorphophallus có

giai đoạn ngủ khác nhau, điều này ảnh hường đến chu kì sinh trưởng và thu hoạch Thông thường nhất, cây Nưa được trồng vào mùa xuân (tháng 3, 4) và trưởng thành sau 6 đến 7 tháng (tháng 10, 11) Trong khoảng thời gian này, bộ lá chết đi và cây trải qua mùa đông trong trạng thái thân củ ngủ trong khoảng 6 tháng, cho đến khi lại sinh trưởng tiếp vào mùa Xuân năm sau [12, 22]

Nhiệt độ tối thiểu để có thể phá vỡ trạng thái ngủ là 14 °C Trong khí hậu ôn hòa khi đạt được nhiệt độ này (vào mùa Xuân), đỉnh mô phân sinh của chồi non được kích hoạt, kế tiếp đó là sự nảy mầm của chồi lá thường diễn ra vào khoảng tháng 4 đến tháng 5 Ghi nhận rằng sự phát triển của lá cây Nưa diễn ra trong 45 đến 60 ngày và độ lớn của lá phụ thuộc vào nhiệt độ sinh trưởng, tuổi thọ và kích thước của củ [3]

Trong suốt quá trình trưởng thành của lá, chồi ở bên trong đã được hình thành giữa những lớp cắt ở phần đáy của cuống lá Chồi trong sau đó phát triển thành chồi đỉnh, từ đó mọc lá của mùa sinh trưởng tiếp theo [3] Tuy nhiên, có báo cáo cho rằng trong mùa sinh trưởng thứ ba hoặc thứ tư, chồi trong không còn tách biệt với chồi lá nữa Thay vào đó, một chồi hoa được hình thành và từ đó hoàn thiện chu kì đời sinh sản [23, 25, 3] Theo Sun (1995), một khi đỉnh chồi hoa nảy mầm, sẽ không còn có chồi lá nào mọc ra nữa do sự vượt trội của đỉnh chồi, điều này cho thấy cụm hoa và lá của một cây không bao giờ cùng đồng thời sinh trưởng Tuy nhiên, nếu như chồi hoa bị cắt trước khi mọc lên, một trong những chồi sau đó có thể phát triển thành lá trong mùa sinh trưởng đó

Đối với các loài Nưa, nhiệt độ tối thiểu cần thiết để hình thành rễ sau khi ngủ đông là từ 10 đến 12°C Vì nhiệt độ này thấp hơn một chút so với nhiệt độ cần thiết để đỉnh chồi nảy mầm (14°C), sự sinh trưởng và phát triển của bộ rễ diễn ra sớm hơn so với chồi đỉnh, khoảng 15 ngày sau khi gieo trồng Sự phát triển của rễ bắt nguồn từ đỉnh mô phân sinh rễ phía dưới đỉnh chồi của thân củ gốc Những đỉnh mô phân sinh này phân hóa thành các chóp rễ, sau đó chóp rễ phát tán theo chiều ngang để tạo thành bộ rễ bất định dầy và dễ co rút Bộ rễ mọc theo chiều dọc sâu vào trong đất, neo giữ thân củ Khi thân củ đã được giữ cố định, rễ dinh dưỡng bắt đầu phát triển Tiếp sau sự hình thành và phát triển rễ của các mầm cây (củ con) có rễ bò từ đầu tháng 7, rễ bắt đầu mọc xung quanh mầm cây Bộ rễ bất định mọc xung quanh các mầm cây có tốc độ lan rộng chậm hơn và có vẻ mảnh hơn và tạo ra ít rễ dinh dưỡng hơn Sau khi vòm lá trưởng thành phát triển đến cuối mùa sinh trưởng (giữa tháng 8), sự hình thành rễ mới giảm dần Những rễ dinh dưỡng bắt đầu khô héo và bộ rễ co rút thấm nước bắt đầu co lại Thân củ con sau đó được kéo sâu hơn vào lòng đất, mang nó đến độ sâu tương tự như của thân củ gốc vào đầu giai đoạn sinh trưởng [3]

Cây Nưa là cây trồng cạn nên không chịu được úng Cây Nưa sinh trưởng, phát triển thuận lợi nhất trong điều kiện ẩm độ đất từ 65 - 80%,độ ẩm không khí từ

60 - 75% Trong thời kỳ sinh trưởng nếu độ ẩm quá cao gây thối củ và sâu bệnh phát triển mạnh làm giảm chất lượng củ Cây bị úng trong giai đoạn phát triển thì các có thể gây chết Bảo quản củ trong giai đoạn ngủ nghỉ ở điều kiện mát mẻ nhưng phải khô ráo [12, 22]

Tóm lại: Từ những đặc điểm hình thái và những yêu cầu điều kiện sinh thái cho thấy, cây Nưa có khả năng sinh trưởng, phát triển tốt ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam như Sơn La, Hà Giang, Lào Cai,.v.v Các tỉnh này có khí hậu đặc thù và điều kiện sinh thái phong phú, có mùa đông lạnh và mùa hè không quá nóng ở những vùng có độ cao trên 1000 m so với mặt nước biển

1.1.5 Giá trị và tình hình sử dụng các loài Nưa

Các loài Nưa từ lâu đã được sử dụng tại các vùng nhiệt đới và cân nhiệt châu

Á như một nguồn thức ăn và một loại thuốc y học cổ truyền [1] Một trong những loài

được biết đến nhiều nhất là cây Amorphophalus konjac được trồng tại Trung Quốc từ

hơn 2000 năm về trước [1, 4] Phần củ của loài này được dùng làm thuốc đông y để chữa hen suyễn, ho, chứng thoát vị, đau ngực, bỏng và rối loạn về da [26, 27] Hơn nữa, củ một số loài Nưa có chứa glucomannan, một loại polysaccharide tan trong nước Loại polysaccharide này được chiết ra từ củ và được dùng để sản xuất bột mà

từ đó chế biến các loại thức ăn (như mì) [4] Bên cạnh công dụng chế biến thức ăn, tinh bột nưa còn có thể dùng làm thực phẩm chức năng hoặc dược phẩm để chữa bệnh béo phì [28], rối loạn mỡ máu [29, 30, 31], tiểu đường [32, 33, 34] tại các nước

mà những bệnh này đang là một vấn đề nghiêm trọng, như là Anh [35]

Ở Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Indonesia, Thái Lan với sản lượng bột nguyên chất là trên 25 nghìn tấn [36] Trung Quốc và Nhật Bản là hai nước sản xuất bột nưa nhiều nhất và chiếm lần lượt là 60% và 28% sản lượng toàn thế giới [34, 3]

Khoảng một nửa lượng bột sản xuất tại Trung Quốc được xuất khẩu và khoảng 400 nhà máy được dành cho việc sản xuất bột nưa và các sản phẩm liên quan Các khu vực trồng nưa chủ yếu ở Trung Quốc là tại vùng núi thuộc tỉnh Vân Nam, Tứ Xuyên, Quý Châu, Hồ Bắc, Quảng Tây, Thiểm Tây [37, 3] Với lượng tiêu thụ toàn thế giới

và giá thị trường của bột nưa tăng ổn định trong vòng 10 năm gần đây, bột nưa konjac hiện nay được chính phủ Trung Quốc coi là một loại hoa màu thương mại với

tiềm năng lớn tại thị trường trong nước và cả quốc tế bao gồm Nhật Bản, Đài Loan, Thái Lan, Hàn Quốc, Malaysia và Singapore [38, 36] Từ giữa những năm 1990, với

sự trợ giúp của chính phủ và các công ty địa phương, cây Nưa đã được trồng như một loại hoa màu tại các vùng núi phía Nam Trung Quốc, nhằm thoát nghèo cho những người nông dân bản địa [38]

Theo phương thức truyền thống ở Trung Quốc, thân củ sẽ được rửa sạch, tách vỏ, cắt, phơi khô và nghiền thành bột konjac, bột này được sử dụng dưới dạng bánh (thạch) sau khi đun sôi bột với tro Trong y học cổ truyền Trung Quốc, tác dụng chữa bệnh của cao làm từ củ konjac một phần được cho rằng do yếu tố hăng

và độc của nó với công dụng giải độc, áp chế khối u, làm giảm sự ứ đọng máu và tiêu đờm [26, 27] Trong hơn 2000 năm, gel của một số loài Nưa đã được sử dụng

để chữa hen suyễn, ho, chứng thoát vị, đau ngực, bỏng, cũng như chứng rối loạn máu và da Bột Nưa cũng được sử dụng làm thực phẩm dưới dạng mì, đậu hũ và thức ăn nhẹ, hoặc dùng làm sữa đông và thường được om với thịt trong các món ăn

của người Trung Quốc Bên cạnh những ứng dụng có từ củ của cây Nưa, lá của cây Nưa thường được người dân bản địa phía Nam Trung Quốc dùng như một loại thuốc chống côn trùng và như thức ăn cho gia súc [4]

Gần đây, bột Nưa được chú ý bởi công dụng tiềm năng của nó như một chất

xơ thực phẩm Các chất sơ thực phẩm này, sẽ kháng lại các enzim tiêu hóa, giúp chúng ta no lâu hơn [39] Phân tử có hoạt tính sinh học chủ yếu trong củ konjac là sợi hòa tan, nó cơ bản bao gồm polysaccharide không chứa xenluloza và glucomannan [40, 37, 36] Vì liên kết 1,4 của glucomannan (GM) không thể bị thủy phân bởi amylaza trong nước bọt và tụy, GM đi qua ruột già mà không bị thay đổi và bị lên men do các vi khuẩn trong ruột già [30] Một dạng GM có độ tinh khiết cao đã được

sử dụng trong việc điều trị bệnh béo phì (Kraemer, 2007), chứng rối loạn mỡ máu liên quan đến béo phì [29, 30, 31] và bệnh tiểu đường [32, 33, 34] nhờ hoạt động như một tác nhân gây cảm giác no [41]

Hơn thế nữa, trong củ của một số loài Nưa có chứa glucomannan có đặc tính trương nở và đông đặc khi được hòa tan với nước Vì vậy bột glucomannan (GM) được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm nhũ hóa và ổn định trong các ngành công nghiệp thực phẩm, đồ uống, mỹ phẩm và y dược Từ năm 1994, GM đã được công

nhận là một chất phụ gia thực phẩm bởi Cục quản lí thực phẩm và dược phẩm Hoa

Kì (FDA) [40, 42] Năm 1996, nó cũng được chấp nhận là một chất gắn kết trong thịt và các sản phẩm từ gia cầm bởi Bộ Nông sản Mỹ (USDA) Ở Châu Âu, GM đã nhận được chứng nhận số E245 bởi Cơ quan An toàn thực phẩm châu Âu [43] Hơn nữa, GM được sử dụng trong hệ thống vận chuyển thuốc có kiểm soát [44, 45] và trong quy trình sản xuất các nguyên liệu thấm nước như khăn ăn dùng một lần và băng vệ sinh [46]

Ở Việt Nam, củ Nưa được sử dụng làm thức ăn truyền thống từ lâu đời [8] Tuy nhiên, thức ăn từ củ Nưa chỉ được sử dụng trong phạm vi hẹp ở từng địa phương bởi các dân tộc miền núi hoặc chỉ sử dụng khi đói (nạn đói), chưa được sử dụng như là thức ăn phổ biến Theo các nghiên cứu điều tra thực vật dân tộc học của Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật về cây Nưa ở Huế thì cây Nưa được trồng ở Quảng Thọ, Quảng Điền từ hàng trăm năm trước và đã trở thành món ăn quen thuộc của người dân [6]

Như vậy, cây Nưa theo truyền thống được dùng tại phương Đông như vị thuốc cổ truyền và thực phẩm, thực phẩm chức năng Ứng dụng ngày nay của cây Nưa ở phương Tây chủ yếu trong các ngành thực phẩm; tại đây GM chiết xuất từ củ được dùng làm chất phụ gia trong thức ăn và thực phẩm chức năng

1.2 Khái quát nghiên cứu về glucomannan trong củ Nƣa

1.2.1 Giới thiệu về glucomannan trong củ Nưa

Glucomannan là một polysacarit mạch thẳng, khối lượng phân tử khoảng 200 ÷ 2000 Kda, tan trong nước gồm các mắt xích D-mannose và D- glucose liên kết với nhau bằng liên kết β-(1→ 4) glucozit Các mạch nhánh có thể chiếm khoảng 8% thông qua liên kết β-1,3-glucozit và β-1,6-glucozit Trên một số nguyên tử C6, nhóm OH được axetyl hóa với độ axetyl hóa khoảng 5  10% Tỷ lệ mannose/glucose thường dao động từ 1,6/1 đến 3,6/1

Ở điều kiện thường, tùy thuộc phương pháp tách, chiết mà glucomannan tồn tại ở dạng bột từ màu trắng đến màu vàng [9]

Hàm lượng của glucomannan trong củ Nưa phụ thuộc vào môi trường sống, điều kiện canh tác, thời gian sinh trưởng, phát triển và qui trình tách chiết, chế biến

từ nguồn nguyên liệu ban đầu sau thu hoạch

Glucomannan trong củ Nưa có nhiều tính chất quý như khả năng tương hợp và phân hủy sinh học, khả năng hình thành gel thuận nghịch và không thuận nghịch Trong nước, glucomannan có thể hấp thụ tới 200 lần khối lượng tạo thành dung dịch có độ nhớt cao 20000 ÷ 40000 cp (cao nhất trong các chất xơ có nguồn gốc thiên nhiên) [47]

Thành phần hóa học của củ các loài nưa khác nhau là khác nhau và phụ

thuộc vào nguồn gốc và điều kiện sinh trưởng Trong các loài Amorphophallus được trồng ở Trung Quốc, chỉ có A konjac, A albus and A krausei chứa

glucomannan như polysaccharide lưu trữ chủ yếu của chúng [3]

Theo một số nghiên cứu cho thấy, thành phần hóa học của bột konjac

glucomannan – là sản phẩm thương mại trên thị trường gồm khoảng 50 - 60%

glucomannan, 20 - 30% tinh bột, 2 - 5% chất xơ, 5 - 10% protein, 3 - 5% là các chất đường hoà tan (gồm monosaccarit và oligosaccarit) và 3 - 5% là các chất khoáng

Thành phần một số loại bột glucomannan trong một số loài thuộc chi Amorphophallus

khác nhau ở Trung Quốc được nhóm tác giả Li Heng, Zhu Guanghua, Peter C Boyce, Niels Jacobsen (2010) thu thập và phân tích trình bày ở bảng 1.1 [9]

Bảng 1.1: Hàm lượng cacbohydrat trong một số loài thuộc chi

Amorphophallus ở Trung Quốc

1.2.2 Nghiên cứu đánh giá hàm lượng glucomannan trong củ Nưa

Để đánh giá hàm lượng glucomannan hiện nay sử dụng chủ yếu phương pháp

so màu, đây là phương pháp định lượng hóa sinh các chất trong thực vật kinh điển hiện nay được áp dụng Một số phương pháp định lượng glucomannan được sử dụng như sau:

1.2.2.1 Phương pháp dùng thuốc thử 3,5-dinitrosalicylic axit (3,5-DNS)

Phản ứng thủy phân glucomannan sẽ tạo thành hai loại đường khử là mannan và D-glucose Các đường khử này sẽ chuyển thành hợp chất amino có màu đỏ nâu khi đun sôi với 3,5-DNS trong môi trường kiềm Ở một mức độ nào

D-đó, lượng đường khử là tỷ lệ thuận với cường độ màu được đo bằng phương pháp quang phổ kế

Xây dựng đường chuẩn glucose và đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 550 nm

của dãy dung dịch chuẩn

Hàm lượng glucomannan trong mẫu thử được tính theo công thức:

T: hàm lượng glucose trong dung dịch glucomannan sau thủy phân

To: hàm lượng glucose trong dung dịch glucomannan trước thủy phân

f: hệ số hiệu chỉnh

m: khối lượng mẫu thử [48, 49]

1.2.2.2 Phương pháp so màu phenol-sunfuric axit

Xây dựng đường chuẩn D-glucose và D-manose và tiến hành đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 490 nm

Hàm lượng glucomannan được xác định theo công thức:

1.2.2.3 Phương pháp so màu enzim

D-glucose, D-mannose hoặc D-fructose được loại bỏ bằng dung dịch etanol (80 %) trong bước chuẩn bị mẫu Các phản ứng enzim đầu tiên liên quan đến việc

khử polyme của acetyl-glucomannan bằng endo-β-mannanase để sản xuất

acetylated glucomanno-oligosaccharides Sau khi khử polyme thành acetyl glucomano-oligosaccharides, các oligosaccharides được khử actyl bằng cách xử lý

ở pH cao Glucomanno-oligosaccharides thu được được thủy phân D-glucose

(D-GLC) và D-mannose (D-Man) do tác động kết hợp của glucosidase và

β-mannosidase D-glucose và D-mannose sau đó được phosphoryl hóa bởi enzim và adenosine-5-triphosphate (ATP) thành glucose-6-phosphate (GLC-6-P) và mannose-6-phosphate (Man-6-P) tương ứng, với sự hình thành đồng thời của adenosine-5-diphosphate Khi có mặt enzim GLC-6-P dehydrogenase, GLC-6-P bị oxi hóa bởi nicotinamide adenine dinucleotide-phosphate (NADP+) thành gluconate-6-phosphate với sự hình thành của NADP (NADPH) Lượng NADPH hình thành trong phản ứng này cân bằng với lượng D-glucose, NADPH được đo bằng

sự gia tăng độ hấp thụ ở 340 nm Khi kết thúc các phản ứng, Man-6-P được chuyển thành fructose-6-phosphate và sau đó thành GLC-6-P bằng các phản ứng của isomerase

thành gluconate-6-phosphate và NADPH [49]

Ngoài ra, hàm lượng glucomannan còn được xác định bằng một số phương pháp khác như phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC) [50], sắc kí bản mỏng, sắc kí khí [51, 17]

Phương pháp so màu sử dụng chất hiện màu là 3,5-DNS được đánh giá có độ

củ và các chồi cây (củ con) được sử dụng phổ biến [22, 27]

Đối với các loài Nưa có thể nhân giống hữu tính bằng hạt, nhưng việc nhân giống hữu tính bằng hạt không phù hợp với nhân giống trồng trọt thương mại do tính biến dị của cây con trong phương pháp này cao, dẫn đến không đảm bảo về chất lượng của củ khi trồng [27]

Ở Nhật Bản việc nhân giống Nưa từ hạt giống không phổ biến vì nó cực kỳ khó khăn để hạt nảy mầm trong điều kiện tự nhiên (O'Hair và Asokan, 1986) Tuy nhiên, theo Long, 1998 ở phía Nam Trung Quốc, người dân bản địa làm cho việc nhân giống trở nên dễ dàng hơn bằng cách loại bỏ vỏ quả đã chín, sau đó trộn với cát ẩm với tỉ lệ 1:4; rồi lấp lại bằng một lớp đất dầy 5-7cm [4]

Theo Zhang và cs (2010) đã công bố kết quả nghiên cứu giải thích tại sao ở Nam Á người ta sử dụng củ mà không sử dụng hạt Nưa làm vật liệu nhân giống Kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện khí hậu của khu vực rất thuận lợi cho sự phát

triển của các loài cỏ dại, cây trồng từ hạt thường không đủ sức cạnh tranh Hơn nữa, cây trồng có nguồn gốc từ hạt không thể cho củ lớn trong thời gian 1 năm trong điều kiện tự nhiên [52]

Trong nuôi trồng thương mại, cây Nưa được nhân giống từ cơ quan sinh dưỡng là củ và các chồi cây mang củ con được sử dụng phổ biến Chồi cây mang củ con gắn liền với thân củ gốc được cắt ra vào mỗi vụ thu hoạch và được vùi trong cát

hoặc đất mùn sạch độ ẩm 60% ở độ sâu 10 đến 15 cm nhằm ngăn rễ phát triển ở vùng sống lưng của củ và củ khô cho đến vụ gieo trồng tiếp theo (Follett and Douglas, 2002)

Một số nghiên cứu cho kết quả kích thước củ mẹ dùng để tạo ra cây Nưa

giống có tác động lớn đến kết quả nhân giống bằng phương pháp nhân giống bằng củ

con Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, kích thước củ mẹ càng lớn hệ số nhân giống càng cao [22] Long năm 1998 cho rằng, trọng lượng tươi và số lượng củ con được tạo ra tỉ lệ thuận với kích thước của củ mẹ Nghiên cứu cũng cho thấy kết quả năng

suất cũng cao hơn nếu củ giống nặng từ 300 đến 500g [4]

Chồi cây gắn liền với thân củ gốc được cắt ra vào mỗi vụ thu hoạch và được vùi trong cát hoặc đất mùn sạch độ ẩm 60% ở độ sâu 10 đến 15 cm nhằm ngăn rễ phát triển ở vùng sống lưng của củ và củ khô cho đến vụ gieo trồng tiếp theo [22] Mặt khác, việc nhân giống từ hạt lại không phổ biến bởi hạt của cây Nưa vô cùng khó nảy mầm trong điều kiện tự nhiên [53] Tuy nhiên ở phía Nam Trung Quốc, người dân bản địa làm cho việc nhân giống trở nên dễ dàng hơn

bằng cách loại bỏ vỏ quả đã chín, sau đó trộn với cát ẩm với tỉ lệ 1:4; rồi lấp lại

bằng một lớp đất dầy [4]

Zhang và cs (2010) đã công bố kết quả nghiên cứu nhân giống so le giữa 2 loài Nưa là: A.bulbifer và A muelleri nhằm tìm ra loài Nưa thích hợp cho vùng

Nam Á Sau khi nghiên cứu và so sánh với Nưa konjac (A konjac), nhóm nghiên

cứu đã kết luận loài A muelleri có khả năng thích ứng tốt với khí hậu Nam Á, cho hàm lượng glucomannan cao (>70%) có thể phát triển trồng ở bắc Mianma và Lào Nghiên cứu đã giải thích tại sao ở Nam Á người ta sử dụng củ mà không sử dụng hạt Nưa làm vật liệu nhân giống Kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện khí hậu của khu vực rất thuận lợi cho sự phát triển của các loài cỏ dại, cây từ hạt thường không

đủ sức cạnh tranh Hơn nữa, cây có nguồn gốc từ hạt không thể cho củ lớn trong thời gian 1 năm trong điều kiện tự nhiên [52]

Khi nghiên cứu nhân giống cây Nưa bằng củ, Edi, S., Nobuo, S.(2007) ở Ấn

Độ đã đánh giá trọng lượng của củ giống ảnh hưởng rất lớn tới sinh trưởng và phát

triển của cây Nưa Amorphophallus paeoniifolius sau này Các tác giả đã thử nghiệm

6 mẫu củ giống với các trọng lượng khác nhau từ 50 tới 2.000 gam Kết quả là củ giống càng lớn thì lá cây càng lớn và củ mẹ sinh ra nhiều củ con hơn Tuy nhiên, tính về tính toán kinh tế thì các tác giả cho rằng củ có trọng lượng 100-200 gam làm giống là có hiệu quả nhất [54]

Ở Trung Quốc những năm gần đây nhu cầu về bột Nưa từ loài Nưa albus đã tăng nhanh, dẫn đến việc khai thác và cạn kiệt nguồn tài nguyên này trong tự nhiên (Long 1998) Hơn nữa, biến dị di truyền tự nhiên và thiếu hụt hạt giống dẫn đến việc nhân giống loài cây này trở nên khó khăn hơn để đảm bảo chất lượng trong trồng trọt thương mại Vì vậy, việc nuôi cấy mô sẹo và sự tái tạo sau đó có thể dẫn đến việc tạo

ra các biến thể somaclonal hữu ích không có được bằng các phương pháp thông thường khác [4]

Ngoài ra, còn có các nghiên cứu Kobayashi & M Yonai, S năm 1991, đã giới thiệu phương pháp nhân giống cây Nưa konjac từ cuống lá, củ và củ con Từ

mô củ trong 3 tháng các tác giả đã nhân được 1.000 cây con Từ mô sẹo của cuống

lá với trọng lượng 10 mg, trong 4 tháng đã nhân được 1.000 cây con [55] Gần đây,

năm 2014, các tác giả Ấn Độ, khi nghiên cứu nhân giống cây Nưa chuông (A

paeoniifolius), cũng đã tạo được mô sẹo dựa trên môi trường nuôi cấy phù hợp cho

loài Nưa này từ môi trường MS trung tính Củ con được nhân từ mô sẹo có khả năng tạo ra chồi trên gần như toàn bộ bề mặt với tỉ lệ 90% trên môi trường MS nếu

bổ sung 5% đường Tỉ lệ chồi ra rễ là 100% trên môi trường MS lỏng có bổ sung 5,0 mg l-1 indole 3 axit butyric (IBA) Tỉ lệ cây con sống là 100% khi cây nuôi cấy

mô được trồng trong bầu với hỗn hợp đất, cát và xơ dừa [56]

Như vậy có thể thấy áp dụng phương pháp nuôi cấy mô tế bào để nhân giống cây Nưa sẽ góp phần vào hoạt động phát triển nguồn gen cây Nưa và phục vụ nhu cầu sản xuất

1.3.2 Ở Việt Nam

Ở Việt Nam, do cây Nưa chưa phải là cây kinh tế và có trong cơ cấu cây trồng vì vậy cho tới nay các tài liệu nghiên cứu về nhân giống các loài Nưa ở Việt Nam còn rất ít

Gần đây, nghiên cứu của Lê Xuân Đắc, Nguyễn Văn Dư, 2014 cho kết quả, môi trường thích hợp để tạo đa chồi cây Nưa là môi trường AMNA2 (MS + 30 g/l đường saccharose + 8g/l agar + 2 mg/l BAP + 0,2 mg/l NAA) với hệ số nhân chồi là 5,7 Môi trường tốt nhất để tạo cây hoàn chỉnh là môi trường ARIB6 (MS + 30 g/l đường saccharose + 8 g/l agar + 0,6 mg/l IBA) với tỉ lệ tạo rễ là 100%, số rễ trung bình/chồi là 5,8 và cây sinh trưởng phát triển tốt nhất Giá thể thích hợp để trồng

cây sau in vitro cho cây Nưa là trấu hun + đất với tỉ lệ cây con sống là 95,3% [57]

Các nghiên cứu này cho thấy, khả năng nhân giống cây Nưa bằng phương pháp nuôi cây mô đảm bảo để tạo ra cây sạch bệnh và có thể nhân với số lượng lớn Tuy nhiên giá thành nhân giống cây bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào lại khá cao

Nghiên cứu nhân giống bằng cách cắt củ với một số loài Nưa có Nguyễn Thị Ngọc Huệ và cs, các củ được chọn từ củ mẹ to, sạch bệnh, không bị thối và cắt thành các mảnh theo chiều dọc củ có khối lượng từ 30-100g được cho là tốt nhất Bề mặt các miếng cắt được chấm vào tro, vôi tôi, xi măng hoặc hỗn hợp thuốc diệt nấm như dung dịch booc đô Biện pháp này ngăn việc thối miếng cắt khi trồng trong đất [58]

1.4 Tình hình nghiên cứu trồng, thu hoạch và chế biến Nƣa trên thế giới và ở Việt Nam

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

1.4.1.1 Nghiên cứu về trồng Nưa

Hầu hết các phương thức trồng Nưa là kết quả của kinh nghiệm tích lũy từ rất nhiều các thế hệ nông dân các nước như Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ,.v.v Các ứng

dụng dựa trên nghiên cứu khoa học là một điều mới được áp dụng trong những năm gần đây [53] Ở Nhật Bản, quy trình nuôi trồng cây Nưa truyền thống (“quy trình Jinenjo”), được sử dụng từ trên 100 năm trước, cây Nưa được trồng liên tục trong nhiều năm cho đến khi củ đạt trọng lượng để thu hoạch và chế biến Cây Nưa khi trồng được phủ bởi một lớp dày gồm rơm ngũ cốc, lúa mạch hoặc thảo mộc hoang dã và được

trồng xen kẽ với các loài cây khác để bảo vệ cây khỏi ánh sáng trực tiếp từ mặt trời

[59] Vào cuối mùa thu, chỉ có thân củ đủ trọng lượng khoảng 300g trở lên được thu hoạch để bán, số còn lại được giữ nguyên trên cánh đồng để tiếp tục sinh trưởng vào mùa vụ tiếp theo Củ được trồng theo quy trình này được ghi nhận là có chất lượng cao (nghĩa là có hàm lượng glucomannan cao) và đặc biệt không có nấm hay bệnh gì [5]

Bên cạnh đó, ở Nhật Bản còn trồng Nưa theo quy trình trồng trọt hiện đại (“Hệ thống Uedama”), củ được chia theo nhóm tuổi và được trồng tách biệt mà không trồng xen kẽ dưới tán [60, 61] Thông thường, các chồi cây được nuôi cấy với mật độ dày đặc trong vòng một năm để tạo nguyên liệu nhân giống cho những mùa vụ tiếp theo [62] Sau khi thu hoạch, thân củ lớn sẽ được bán và số còn lại được lưu giữ theo các nhóm tuổi tại các nhà kho thoáng mát qua các tháng mùa đông, để trồng vào mùa xuân năm sau [5, 59] Mặc dù sản lượng củ là cao hơn so với phương pháp nuôi cấy “Jinenjo” truyền thống, nhưng phương pháp này ghi nhận nhiều vấn đề như sự gia tăng các bệnh về đất và sâu bệnh hại, cây sinh trưởng và phát triển chậm, chất lượng củ suy giảm sau từ 3 năm trồng liên tục [5] Những bệnh chủ yếu gây hại đến cây trồng bao gồm vi khuẩn erwinia gây mềm

thối củ (Erwinia carotovora) và các bệnh về nấm như bệnh đốm lá (nấm Fusarium

solani) và pythium (các loài Pythium) [22, 37] Do sự khan hiếm đất trồng thích

hợp cho việc sản xuất Nưa, đất trồng thường được phun khói trước khi gây trồng

và việc luân canh là lựa chọn tốt hơn để kiểm soát những bệnh do đất gây ra Thêm vào đó, lúa mạch mùa đông được trồng như cây xen canh với konjac vào đầu mùa xuân để giảm sự nhiễm bệnh Vào giữa mùa hè, lúa mạch được cắt đi để làm lớp phủ mặt đất ngăn chặn úng nước khi trồng Nưa, do đó giảm thiểu nguy cơ nhiễm bệnh từ sự thối rữa từ đất [22]

Các nghiên cứu trồng trọt cây Nưa ở Nhật Bản đã được tiến hành từ 30 năm trở lại đây Gần đây các nghiên cứu này tập trung vào quy trình nuôi trồng

“Jinenjo”, nhằm cải thiện việc sản xuất cây Nưa theo các kĩ thuật hiện đại [5] Đến

nay đã có năm giống cây konjac được trồng ở Nhật Bản, bao gồm Zairai (xuất xứ

từ Nhật), Shina (xuất xứ từ Trung Quốc), Haruna- kuro, Akagi-ohdama và Miyogi-yutaka Ba giống cây cuối là giống lai, kết quả của sự thụ tình chéo giữa giống Zairai và Shina Các giống cây Akagi-ohdama và Miyogi-yutaka chiếm tới khoảng 90% sản lượng củ konjac tại Nhật Bản [40]

Ngoài Châu Á, cây Nưa gần đây được nghiên cứu như một loại cây trồng tiềm năng mới ở vùng Waikato, New Zealand [22, 59] Các nghiên cứu tập trung vào tác động của bóng râm, mật độ trồng cây, kích thước củ con và phân bón đối với việc sản xuất cây konjac

Những nghiên cứu ban đầu vào những năm 1980 cho thấy sản lượng củ thường tăng lên theo độ râm mát, nhưng lại có chứng cứ đối lập cho rằng, với độ che bóng gần 70% có khả năng giảm hoặc làm tăng sản lượng (Miura và Osada, 1981; Seo, 1988) [63, 64] Miura và Osada phát hiện ra rằng so với những cây phát triển mà không có bóng râm thì trọng lượng củ tăng lên 70% và 43% khi được che râm với mật độ lần lượt là 50% và 70% Những khám phá tương tự cũng được nhóm nghiên cứu của Seo (1988) ghi nhận, sản lượng củ tăng lên 35% dưới độ che phủ 75%, nhưng chỉ tăng 20% dưới 50% bóng râm Gần đây hơn, nhóm của Douglas (2005) báo cáo rằng sản lượng củ tăng 45% và 70% dưới độ che phủ lần lượt là 30% và 70%, với củ cây được dùng làm nguyên liệu gây giống [62]

Ở cấp độ tế bào, mô lá cây Nưa được trồng dưới ánh sáng trực tiếp, dưới độ che phủ 30%, 50% và 70% được phân tích bởi Inaba (1984) [65] Theo tác giả này,

độ dày của biểu bì trên và dưới, giảm đi theo sự giảm của cường độ chiếu sáng Thêm vào đó, tổng diện tích bề mặt mô bào trên mỗi bề mặt lá giảm đi theo sự giảm cường độ ánh sáng và khoang gian bào trong mô bào cũng rộng hơn ở những lá được che bóng Cùng năm đó, Inaba và Chonan (1984) khảo sát siêu cấu trúc của các hạt diệp lục trong những cây mọc dưới ánh sáng toàn diện, dưới 50% và 70% bóng râm Họ chỉ ra rằng diện tích xanh của lá mọc dưới ánh sáng toàn diện bắt đầu giảm đi sau 40 ngày lá mở rộng, trong khi những lá mọc dưới bóng râm mở rộng xanh toàn bề mặt lá trong 3 tháng liền Hơn nữa, hạt diệp lục của lá mọc dưới ánh sáng toàn diện có hạt xếp cọc được sắp xếp lộn xộn với từ 2 đến 5 lục lạp xếp trồng lên nhau, chúng sẽ tách ra sau 2 tuần sau sự mở rộng của lá Ngược lại, hạt diệp lục của lá mọc dưới 50% và 70% bóng râm có hạt xếp cọc phát triển tốt với hơn 10 lục

lạp chồng chéo, chúng gắn liền với nhau trong suốt 3 tháng lá phát triển Tuy nhiên, hạt diệp lục của lá mọc dưới 50% bóng râm được thấy có nhiều hạt tinh bột hơn mọc dưới 79% bóng râm Vì vậy, có thể tóm tắt lại là sản lượng củ cao hơn ở những cây mọc dưới điều kiện râm có thể là do cường độ quang hợp cao hơn [63, 65], hoạt động hô hấp ít hơn và hạt diệp lục không bị lão hóa

Về mật độ trồng Nưa, mật độ trồng Nưa khác biệt với các kích thước củ trồng khác nhau, theo tập quán canh tác, địa hình và và mục đích sử dụng [53] Sản lượng thường cao hơn khi mật độ trồng cây tăng; tuy nhiên, các nguyên liệu sản xuất như phân bón, nước và các biện pháp phòng chống sâu bệnh cũng phải được tăng lên theo mật độ trồng cây cao Nhìn chung, trọng lượng của mỗi cây trồng thường giảm đi khi mật độ trồng cây cao vì phải tăng sự cạnh tranh về không gian và ánh sáng [53] Vì vậy cần có một nghiên cứu sâu hơn về sự tương tác giữa kích thước của củ giống và mật độ trồng cây để khảo sát và tối ưu hóa sản lượng củ và chất lượng củ Ở Nhật Bản, củ được trồng theo hàng rộng từ 1 đến 1,2 m với khoảng cách giữa các cây trong hàng tối thiểu gấp ba lần đường kính củ được trồng [62] Ở New Zealand, nhóm nghiên cứu của Douglas (2006) tiến hành một thử nghiệm trồng những củ có khối lượng trung bình là 55 g trên hàng rộng 0,5 m và cách nhau 0,7 m (28.570 cây/ha), 0,5 m (40.000 cây/ha) và 0,3 m (66.670 cây/ha) trong hai năm liên tiếp Mặc dù tăng mật độ trồng cây sẽ làm tăng sản lượng, thí nghiệm chỉ ra rằng phương pháp dùng mật độ trồng cây vẫn quá yếu để tối đa sản lượng, vì không có khác biệt đáng kể nào trên trọng lượng của mỗi củ giữa các mức mật độ [59]

Về phương thức bón phân, phân bón thường được dùng để bón lót và bón thúc trong suốt mùa sinh trưởng và mức độ áp dụng phụ thuộc vào loại đất và độ dinh dưỡng của đất Hoạt động bón thúc được khuyến khích vào một tháng sau khi gieo trồng và tốt nhất khi trộn với đất [22] Nghiên cứu tại Hàn Quốc cho thấy sản lượng củ lớn nhất được tạo ra với áp dụng theo tỉ lệ 140:44:116 kg/ha phân bón NPK đối với củ giống 100-200g (Lee, 1992) Nó cũng chỉ ra rằng cây trồng ở Nhật Bản được bón 100 đến 150 kg/ha phân NPK, theo một số chuyên gia việc bón phân tỉ lệ đồng đều về N:P:K cho sản lượng củ lớn nhất [62] Một thí nghiệm tiến hành bởi nhóm của Douglas (2005) tại New Zealand khảo sát tác động của việc dùng phân bón chứa nitơ (75 - 150 kg/ha) và kali (100-200 kg/ha), chứa hoặc không chứa vôi, đối việc sản xuất củ Nưa konjac Nghiên cứu chỉ ra rằng, bón vôi

giúp tăng sản lượng (củ và mầm cây) lên 87% Bón phân kali (100 kg/ha) tính riêng cũng làm tăng sản lượng lên gấp ba lần, nhưng khi kết hợp với nitơ lại bị làm cho suy yếu Những khám phá này cho thấy kali có vai trò quan trọng trong

sự phát triển của củ, trong khi cây Nưa có thể dễ bị ảnh hưởng xấu do phân bón với hàm lượng Nitơ cao [62]

Theo Liu Peiying 2004, những nghiên cứu về bón phân cho cây Nưa konjac

ở Trung Quốc chỉ ra rằng, sau khi củ giống nảy mầm, chỉ cần có nước đầy đủ, không cần bón bất kỳ loại phân nào vẫn có thể mọc lá, bởi vì trong củ giống có chứa chất dinh dưỡng đầy đủ Nhưng sau khi mọc lá, nhất là sau khi kết thúc thay đổi củ mới mà giai đoạn củ cần lớn nhanh, lúc này bắt buộc cần bón phân để đảm bảo sinh trưởng và phát triển của cây Nưa Liu Peiying đã chỉ ra rằng nhu cầu phân bón của cây Nưa konjac theo tỉ lệ sẽ là N:P:K = 6:2:8 sẽ cho sản lượng và chất lượng củ cao nhất Trong cả quá trình sinh trưởng của củ, cây hấp thụ phân K nhiều nhất, phân N ít hơn, phân P là ít nhất Cây có nhu cầu khác nhau về NPK trong giai đoạn sinh trưởng khác nhau, trước thời kỳ thay củ mới, nhu cầu của cây về NPK không nhiều, nhưng trong thời kỳ củ phát triển lại có nhu cầu lớn hơn nhiều so với thời kỳ gần thu hoạch Chất N có thể thúc đẩy phần trên mặt đất của cây Nưa sinh trưởng um tùm, khiến lá xanh đậm hơn và tăng tỉ lệ quang hợp và sự tích lũy của các chất hữu cơ, thúc đẩy sự hợp thành của chất đạm và enzim Khi chất N quá nhiều, sẽ dẫn đến phần trên mặt đất lớn rất nhanh, giảm sức để kháng của cây đối

với bệnh do sâu và khí hậu bất thường, ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của củ, giảm khả năng lưu giữ củ giống, nhất trong thời kỳ hạn khô, những tổn thất do phân N

nhiều gây ra càng nặng nề hơn Khi phân N không đủ, lá trên mặt đất sẽ bị vàng, hàm lượng chất diệp lục sẽ rất ít, việc sinh trưởng và phát triển của củ sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều

Chất K có thể thúc đẩy sự hợp thành của các chất quang hợp của lá chuyển sang củ, tăng hàm lượng chất bột và đường GM, có vai trò rất lớn trong việc tăng

chất lượng củ và khả năng cất giữ giống, đồng thời có thể thúc đẩy cây sinh trưởng khỏe hơn và tăng sức để kháng chống chọi với bệnh tật cho cây

Chất P sẽ tham gia sự thay đổi đường GM và sự hợp thành của axit, mặc dù lượng yêu cầu về chất P không nhiều, nhưng nó vẫn là một chất khoáng không thể

thiếu Khi phân P đầy đủ, không những có thể đảm bảo sự sinh trưởng bình thường

của cây, còn có thể nâng cao sản lượng và chất lượng của củ, tăng hàm lượng của

chất bột và đường GM và khả năng cất giữ giống

Ca là một chất để cấu thành thành tế bào Khi thiếu Ca, tế bào nở sẽ bị tổn thương sớm nhất, sự hình thành của thành tế bào sẽ bị cản trở, ảnh hưởng đến sự tách tế bào Khi chất Ca đầy đủ, có thể nâng cao khả năng chống chọi bệnh tật của cây, Ca và H2C2O4 kết hợp ra kết tinh CaC2O4 không tan, vừa có thể trung hòa chất chua, để tránh bị tổn thương, cũng có thể thúc đẩy sự hình thành của kết tinh GM [3]

Về tưới nước cho cây Nưa, những nghiên cứu của Douglas, 2005 và Liu peiying 2 về trồng Nưa konjac chỉ ra rằng, cây konjac trong mùa sinh trưởng cần có đầy đủ nước, nhất là trong giai đoạn trước khi hình thành củ mới, cần có môi trường đất độ ẩm tương đối cao, độ ẩm đất nên đạt 80% Tuy nhiên, nếu quá mức này, khả năng thông khí của đất kém, cũng không có lợi cho việc hình thành củ Trong giai đoạn sinh trưởng cuối vào trung hạ tuần tháng 8, cần phải khống chế độ ẩm trong đất từ 80% giảm xuống còn 60%, để tích lũy chất dinh dưỡng trong củ, nếu nước mưa quá nhiều hoặc trong ruộng có tích nước, biểu bì củ sẽ có khả năng nứt ra, dẫn đến mắc bệnh, sẽ bị thối trong ruộng hoặc thời kỳ bảo quản, ảnh hưởng rất nhiều về sản lượng cũng như chất lượng

Trong thời kỳ nảy chồi, cho dù khô 2-3 tháng, cây Nưa vẫn có thể sống được Sau khi lá lớn, thời tiết khô sẽ làm cho cọng lá khô lại, thân lá chuyển sang màu vàng, nhưng lá vẫn sẽ không bị héo đi và rủ xuống, đó là do trong củ chứa chất đường GM hút nước rất mạnh, khiến củ vẫn giữ được hàm lượng nước rất nhiều trong thời kỳ không có mưa Do vậy, phần trên mặt đất của cây sẽ có thể chịu đựng thời gian rất dài trong mùa khô, dù thực tế củ không chịu được khô hạn [62, 3]

1.4.1.2 Các nghiên cứ về thu hoạch và chế biến củ Nưa

Thời điểm thu hoạch là một yếu tố quan trọng tác động đến cả sản lượng và chất lượng củ Nghiên cứu cho thấy hàm lượng glucomannan trong củ thay đổi trong suốt mùa vụ và đạt đỉnh ngay trước khi lá rụng, trước gian đoạn ngủ đông [1, 12] Thu hoạch sớm trước sự trưởng thành hoàn toàn của củ có thể cản trở sự ngủ đông ban đầu của cây và ngăn sinh khối trong tán lá phân tách ra khỏi củ, do đó có thể cản trở sự phát triển cuối cùng của củ [12]

Như đã nêu ở trên, tại Nhật Bản, những củ lớn hơn được thu hoạch để bán vào cuối mùa thu; số còn lại hoặc là được giữ nguyên trên cánh đồng để tiếp tục sinh trưởng vào mùa tiếp theo, hoặc là được lưu trữ thành các nhóm phân chia theo tuổi thọ trong các nhà kho thoáng khí qua hết mùa đông [5, 59] Tại phía Nam Trung Quốc, củ nưa có thể được để nguyên trên đồng trong cả năm (Kurihara, 1979) và thường được thu hoạch khi có nhu cầu và khi chúng nặng xấp xỉ 200 g (thường diễn ra sau một năm sinh trưởng), hoặc để nguyên trong 2 đến 3 năm và được thu hoạch khi đạt khoảng 2 kg dùng cho chế biến thương mại (Douglas, 2005) [62] Việc nuôi trồng trong một hoặc nhiều năm để đạt tiêu chuẩn thương mại phụ thuộc vào kích thước và chất lượng của củ được trồng Thông thường ở Nhật Bản,

củ nưa 2 năm tuổi được chế biến thành bột, nhưng để sản xuất GM, củ có thể phải trồng thêm một năm nữa để tăng hàm lượng glucomannan [40, 38, 59]

Về chế biến bột Nưa được làm truyền thống từ củ nưa tươi bằng cách phơi khô Các miếng thái của củ đầu tiên được xiên vào que tre và phơi khô dưới ánh mặt trời, hoặc để trên bề mặt gạch đã được nung nóng [40, 51] Các miếng lát khô (“Arako” trong tiếng Nhật) sau đó được nghiền thành bột bằng cối xay rồi được sàng bằng quạt gió để tách các tạp chất như tinh bột khỏi các hạt glucomannan [40, 36] Đến nay, quy trình phơi khô được thực hiện nhờ các dòng khí nóng tạo thành trực tiếp bằng cách đốt than hoặc gián tiếp qua sự truyền nhiệt từ đốt than để tránh tiếp xúc trực tiếp giữa khói lưu huỳnh đioxit với những lát củ [38] Vì cả quá trình này chỉ liên quan đến việc sấy khô và cơ chế sàng lọc, nó được gọi là “chế biến khô” Việc nghiền nhỏ làm vỡ các hạt tinh bột, xenlulozơ và chất chứa nitơ có trong các tế bào mô mềm [66], tạo thành bột mịn, trong khi các hạt GM lớn hơn và cứng hơn thì giữ nguyên không bị vỡ Những sự khác nhau về kích thước và khối lượng giữa GM với các hạt tinh bột cho phép chúng được tách ra bằng cơ học, qua tách xoáy và sàng lọc [3, 51] Bột được tạo ra từ các phương pháp trên được phân loại là

“bột konjac thường” (trong tiếng Nhật là “Seiko”) bởi Bộ Nông nghiệp Trung Quốc [67] Nó có màu nâu sáng, mùi tanh như cá và có vị hơi chát (WFS, 2003) Hơn nữa, độ tinh khiết của “bột konjac thường” thấp (chứa 60 đến 70% glucomannan) và được dùng để chế biến thức ăn chay như mì và các miếng thịt giả dùng trong nấu nướng [38] Mặt khác, bột tinh mịn (trong tiếng Nhật là “Tobiko”) chứa chủ yếu là tinh bột, protein và các chất chứa nitơ được thu thập như một sản phẩm phụ và thường được biết đến như “tinh bột konjac” [40, 38]

Như đã nêu ở trên, “bột konjac thường” sản xuất từ phương pháp “chế biến khô” chứa 60 đến 70 % glucomannan và độ tinh khiết thấp của loại bột này được chỉ ra là do lượng bột tinh mịn (tức tạp chất) đáng kể vẫn bám vào bề mặt hạt glucomannan sau khi sàng lọc, điều này được quan sát bởi Takigami (2000) theo SEM Những thập kỉ gần đây, nhiều phương pháp để tinh chế bột konjac đã được phát triển với việc ứng dụng hóa chất hoặc các dung môi hữu cơ để khai thác GM

và được gọi chung là “chế biến ướt”

Đến nay, phương pháp “chế biến ướt” bột konjac phổ biến nhất là dùng cồn (ethnol) kết tủa GM [40, 38, 36] Thành công đáng kể trong việc sản xuất bột konjac tinh khiết cao mà vẫn giữ được tính chất hóa lí của GM từng được ghi nhận bởi Sugiyama (1972) và Ogasawara (1987) Nguyên tắc tiến hành và quy trình dùng trong các phương pháp của Sugiyama và Ogasawaralà tương tự nhau (Sugiyama, 1972; Ogasawara 1987; WIPO, 1993) [68, 69, 70], với các điểm khác nhau ở thời gian chiết xuất ethanol và cách hydrat hóa bột konjac Trong cả hai phương pháp, bột konjac được khuấy liên tục (3 đến 10 ngày) ở các nồng độ ethanol khác nhau từ 50 – 100 % để loại bỏ tinh bột hòa tan và đường có trọng lượng phân tử thấp (D-fructozo và D-mannozo), sau đó bột thu được sẽ được làm khô trong lò sấy (60 – 90 °C) trước khi được ngậm nước (3 – 12 giờ) để tạo thành một dung dịch keo lỏng Vì keo lỏng tạo thành có độ nhớt cao, nó được pha loãng lên gấp 10 lần trước khi được thẩm tách (72 tiếng) Dung dịch đã được thẩm tách tiếp đó được đông khô để tạo thành bột konjac tinh khiết Áp dụng phương pháp Bertrand, tổng lượng đường giảm đi của bột tinh khiết sản xuất bằng phương pháp Sugiyama được chỉ ra là 95% D-glucozo

Nhóm của Wootton (1993) miêu tả một phương pháp tinh chế sử dụng cồn

mà tạo ta carotene như một sản phẩm phụ Phương pháp này bao gồm lột vỏ và cắt lát củ nưa tươi, sau đó là chiết xuất dùng 2-propanol (5 x 10 ml) và lọc để tách chiết 2-propanol khỏi những chất không tan, chứa chủ yếu là glucomannan và tinh bột Trong phương thức này, 2-propanol được sử dụng vì nó đã được chứng mình

là có thể hòa tan carotene trong củ nưa tươi, mà sau đó có thể được sấy khô để tạo thành một sản phẩm phụ tinh khiết Tinh bột có trong chiết xuất bột Nưa không

hòa tan được loại bỏ bằng cách hòa tan với enzim Bacillus licheniformis

a-amylase Việc này được thực hiện bằng cách đun nóng chiết xuất ở 75 – 80 °C cho

đến khi tất cả tinh bột hóa thành keo và sau đó được làm mát đến 40 °C, trước khi thêm vào các enzim thủy phân Sau các thao tác với enzim, các mẫu được đun nóng trong lò vi sóng trong 3 phút để vô hiệu hóa bất kì enzim nào còn sót lại, sau

đó là ly tâm để loại bỏ các tạp chất không hòa tan Các mẫu sau đó được thấm tách

và đông khô để tạo thành bột konjac tinh khiết [61]

Bên cạnh những phương pháp được nêu ở trên, việc hòa trộn bột konjac nguyên chất với muối (nhôm sunfat, dicalcium phốt phát, calcium phốt phát hoặc magiê phốt phát) ở độ pH bằng 10 hoặc nhỏ hơn để chiết xuất các tạp chất cũng được đưa ra trong bằng sáng chế Nhật Bản số 58-165758 và 59-227267 [70] Cả hai phương pháp đó đều được mô tả với các bước nối tiếp sau: 1) chuẩn bị một thủy dịch bột konjac nguyên chất (chứa glucomannan và các tạp chất không tan), 2) điều chế dung dịch với muối, 3) Loại bỏ các tạp chất không tan ra khỏi dung dịch, 4) kết tủa glucomannan bằng cách điều chế dung dịch với các tác nhân làm đông tan được trong nước (methanol, ethanol hoặc 2- propanol), hoặc dung môi hữu cơ phân cực tan trong nước (aceton hoặc ethylethyl ketone) và 5) tách và làm khô thành phần glucomannan để tạo thành bột konjac tinh khiết Mỗi giai đoạn và điều kiện của phương pháp này có thể có chút thay đổi Muối cất có thể được cho vào nước trước hoặc sau khi bột konjac nguyên chất phân tán trong nước Để đẩy nhanh tốc độ của phương pháp này, nước được ưu tiên đun nóng đến 85 – 90 °C Hơn nữa, muối và chất làm đông hữu hiệu nhất được phát hiện ra lần lượt là nhôm sunfat và rượu isopropylic.Người ta cũng chỉ ra rằng tỉ lệ lượng chất làm đông:

glucomanan 2 - 3:1 là đủ để tái tạo glucomannan từ lượng thủy dịch còn lại [70]

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

1.4.2.1 Các nghiên cứu về trồng Nưa

Có một số nghiên cứu về trồng Nưa ở Việt Nam trong đó kể đến như Nguyễn

Thị Ngọc Huệ, Đinh Thế Lộc đã chỉ ra rằng đối với các loài Nưa (Amorphophallus

spp.) thời gian trồng hàng năm vào tháng 2 tháng 4 nếu trồng muộn hơn vào tháng 5-6 thời gian sinh trưởng ngắn cây sẽ không cho năng suất cao, vật liệu trồng là củ

và lượng phân bón cho 1 ha Nưa là phân chuồng 1,5 tấn và lượng N:K:P với tỷ lệ

Các nghiên cứu về kỹ thuật trồng Nưa ở Việt Nam, mới đây trong đề tài

“Nghiên cứu sinh trưởng của cây Nưa chuông (Amorphophallus paeoniifolius) ở

Thừa Thiên Huế” của 3 tác giả Võ Thị Mai Hương, Trần Vũ Ngọc Thi, Nguyễn Thị Thu Phương của trường Đại học Khoa học – Đai học Huế Qua phân tích số liệu thu được, đề tài đã kết luận rằng, thời gian hình thành lá 1, lá 2 và lá 3 lần lượt là khoảng

20 ngày, 55 ngày và 83 ngày sau khi giâm củ Thời gian sinh trưởng của lá 1 khoảng

65 ngày, của lá 2 khoảng 87 ngày, lá 3 khoảng 78 ngày Chiều cao, đường kính lá và chiều dài lá của các lá tăng nhanh vào khoảng 5-6 tuần đầu của quá trình sinh trưởng Chiều cao lá đạt 39,97-96,94cm, cao nhất là lá 3 Đường kính lá đạt 2,48-3,92cm và chiều dài lá đạt 40,82-71,12cm Năng suất lý thuyết của lá đạt 149,2, trong đó cao nhất là năng suất lá 2 (đạt 58,8 tấn/ha) [72]

Các nghiên cứu về trồng Nưa của Nguyễn Văn Dư và cs (2012) cho kết quả

thời vụ trồng Cây Nưa có thể trồng từ đầu tháng 3 tới cuối tháng 4 hàng năm Nếu trồng vào mùa mưa cây sẽ dễ nhiễm bệnh hơn Thời gian sinh trưởng của cây Nưa dao động từ 165 đến 178 ngày Thời gian trồng không ảnh hưởng nhiều tới năng suất củ của cây Nưa Năng suất củ Nưa giống 2 tuổi, dao động từ 18 - 23 tấn/ha tùy theo mật độ và phương thức trồng Mật độ và phân bón khác nhau ảnh hưởng

rõ rệt tới năng suất của các giống trong thí nghiệm, mật độ phù hợp nhất là 40 x

40 và lượng phân bón 120 N + 150 P2O5 + 120 K2O + 1,0 tấn phân vi sinh, cho năng suất 18 – 23 tấn/ha [6]

Về phòng trừ sâu bệnh cho cây Nưa, cần hết sức chú trọng phòng trừ bệnh thối củ Nưa do nấm Fusarium Biện pháp phòng trừ tốt nhất là chọn giống sạch bệnh và vệ sinh đồng ruộng thật kỹ

1.4.2.2 Các nghiên cứu về thu hoạch và chế biến củ Nưa

Ở Việt Nam vẫn chưa có nhiều nghiên cứu ứng dụng của Nưa trong đời sống hàng ngày Theo Nguyễn Văn Dư và cs (2012), củ Nưa mới chỉ được dùng trong cộng đồng dân tộc Mông, Nùng hay Hà Nhì để chế biến món “Mò gỉ” hay “Cò ký Thơ” Tuy nhiên, cách chế biến là thủ công, cầu kỳ, mất nhiều thời gian nên củ Nưa ít khi được dùng Dân gian còn có thể dùng bột Nưa để làm các loại bánh, làm miến và

sử dụng trong công nghiệp để hồ vải Ngoài ra, tinh bột Nưa còn có thể sử dụng để uống như tinh bột sắn dây (sau khi đã chế biến kỹ) Dọc hay lá (thân) Nưa cũng ăn được, thường để làm dưa Củ, dọc và lá, bã bột Nưa là nguồn thức ăn rất tốt để chăn nuôi gia súc Một số nơi người ta còn dùng lá Nưa để chế biến thức ăn Lá Nưa được

lột sạch vỏ từ gốc lên ngọn, sau đó thái thành lát dày khoảng lóng tay; cá vụn rửa sạch để nguyên con thêm mắm muối, tiêu hành và ít thịt mỡ rồi kho vừa nước Ngoài

ra, lá Nưa còn có thể nấu nhiều món canh bình dân như canh chua cá trê hoặc cá tràu, canh lá Nưa nấu với tôm, lá nưa hầm thịt

Thời gian thu hoạch Nưa vào tháng 11, khi lá cây Nưa đã hoàn toàn lụi và thời tiết đã vào giữa mùa khô, củ Nưa có tỉ lệ phần trăm khối lượng khô cao hơn nhiều so với thời điểm thu hoạch vào tháng 9, khi lá cây Nưa đang lụi

Việc bảo quản củ Nưa rất quan trọng, củ Nưa sản phẩm khi chưa sơ chế ngay

cách bảo quản củ Nưa giống đó là bảo quản bằng kho lạnh và bảo quản theo lối truyền thống (để trên giàn hoặc để dưới đất khô, chỗ tối) [6]

Theo Nguyễn Thị Ngọc Huệ và Đinh Thế Lộc thời vụ thu hoạch Nưa vào tháng 11 khi lá bắt đầu ngả vàng có thể thu dọc phục vụ chăn nuôi, còn củ được thu

từ tháng 11 - 12, Việc thu hoạch củ khoai nưa rất đơn giản Củ không ăn sâu trong đất, chỉ gồm một củ cái với vài củ con nên cuốc vài nhát là đủ làm củ bật lên Đây

là điểm mạnh của khoai nưa nếu trồng trên diện rộng có thể thu hoạch bằng cơ giới, Khoai nưa rất dễ bảo quản Dỡ củ về, giũ sạch đất, để nơi khô ráo, thoáng gió thì có thể giữ được khá lâu (khoảng 5 - 6 tháng) Khi dỡ củ, chú ý không làm xây xát vỏ Khoai nưa không bị sâu hà như khoai lang, không bị chảy nhựa như sắn nên càng để lâu càng ngót nước đi ăn càng ngon, đỡ ngứa Có thể bảo quản khoai nưa bằng cách

dỡ về rồi vùi trong cát khô [58]

Nguyễn Tiến An & cs (2010) đã nghiên cứu đặc tính của Glucomannan từ

một số loài Nưa (Amorphophallus) tại Việt Nam Các tác giả đã tách chiết glucomannan ở củ của 3 loài Nưa chuông (A paeoniifolius), Nưa đầu nhăn (A

corrugatus) và Nưa krausei (A krausei) Kết quả nghiên cứu cho thấy củ các loài

Nưa này đều chứa glucomannan với hàm lượng khác nhau từ 4-8% trọng lượng tươi [20]

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu

- Mẫu vật nghiên cứu là các loài Nưa mọc tự nhiên ở các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam Tổng số mẫu vật nghiên cứu là 159 mẫu vật trong phạm vi ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam Mẫu tiêu bản được làm và bảo quản tại Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

- Các vật liệu nghiên cứu là phân bón nào, môi trường nhân giống invitro, v.v được trình bày trong Phụ lục 6 của luận án

2.1.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.1.2.1 Địa điểm nghiên cứu

- Nghiên cứu điều tra thành phần, phân bố và tri thức bản địa về khai thác

sử dụng loài Nưa củ có glucomannan được thực hiện ở các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam

- Nghiên cứu nhân giống hữu tính và nhân giống bằng nuôi cấy mô tế bào được thực hiện tại khu thực nghiệm ở Hợp tác xã Linh Dược Sơn, tiểu khu 10, thành phố Hòa Bình, tỉnh Hòa Bình

- Nghiên cứu nhân giống vô tính bằng củ được thực hiện ở xã Vân Hồ, huyện Vân Hồ, tỉnh Sơn La

- Nghiên cứu trồng Nưa được thực hiện ở xã Vân Hồ, huyện Vân Hồ, tỉnh Sơn La

- Cây Nưa được trồng thực nghiệm ở xã Vân Hồ, huyện Vân Hồ, tỉnh Sơn La; xã Quyết Tiến, huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang; xã Ngọc Sơn, huyện Lạc Sơn, tỉnh Hòa Bình

2.1.2.2 Đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu trồng

Khu vực nghiên cứu được lựa chọn là khu vực có điều kiện sống phù hợp với điều kiện sinh trưởng phát triển của loài Nưa, đầy đủ các điều kiện phục vụ nghiên cứu Qua quá trình khảo sát, tác giả lựa chọn xã Vân Hồ, huyện Vân Hồ, tỉnh Sơn

La là địa điểm nghiên cứu trồng chính, ngoài ra đề tài còn trồng thử nghiệm các mô hình ở xã Quyết Tiến, huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang; xã Ngọc Sơn, huyện Lạc Sơn, tỉnh Hòa Bình

Xã Vân Hồ có các đặc điểm tự nhiên như sau:

+) Điều kiện khí hậu thời tiết

Xã Vân Hồ nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, mùa đông lạnh khô, mùa hè mát ẩm mưa nhiều; có độ cao trung bình từ 800 m đến 1.000 m so với mặt biển, nhiệt độ trung bình hằng năm từ 180C đến 25 0C; độ ẩm trung bình năm khoảng 85%; lượng mưa khoảng 1.560 mm/năm Xã Vân Hồ là vùng có khí hậu lạnh và mát, khí hậu phù hợp để phát triển cây trồng vật nuôi vùng ôn đới và cận nhiệt đới

+ ) Điều kiện đất đai thí nghiệm

* Đất đai thí nghiệm: Đề tài thực hiện trên đất d ố c k h o ả n g 3 - 50, có thành phần cơ giới pha cát như sau: Sét 22,1%, limon 47,4%, cát 30,5%; OM =

2.1.2.3 Thời gian nghiên cứu

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Điều tra đánh giá thành phần, phân bố và tri thức bản địa các loài Nưa củ có glucomannan ở miền núi phía Bắc Việt Nam

- Nghiên cứu về đặc điểm hình thái, sinh trưởng phát triển và lựa chọn loài Nưa có hàm lượng glucomannan cao, triển vọng phát triển ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam

- Nghiên cứu một số kỹ thuật nhân giống loài Nưa có hàm lượng glucomannan cao và triển vọng phát triển ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam

- Nghiên cứu trồng, phát triển của Nưa konjac ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp kế thừa

Trong quá trình nghiên cứu tác giả kế thừa các kết quả nghiên cứu về hệ thống đánh giá thành phần loài, tài liệu chuyên khảo về nhân giống, trồng và chế biến các loài Nưa trên thế giới và ở Việt Nam

2.3.2 Phương pháp điều tra và thu thập mẫu vật

Phương pháp điều tra thu thập mẫu vật theo Phương pháp nghiên cứu thực vật năm 2007 và Cẩm nang nghiên cứu đa dạng sinh vật năm 1997 của Nguyễn

Nghĩa Thìn [73, 74] Công tác điều tra thu thập mẫu vật được tiến hành ở 14 tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam Đã tiến hành 14 chuyến điều tra ở 14 tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam đó là: Hòa Bình (Tân Lạc, Lạc Sơn, thành phố Hòa Bình), Sơn

La (Vân Hồ, Thuận Châu, Mộc Châu), Phú Thọ (Tân Sơn), Điện Biên (Điện Biên), Lai Châu (Mường Tè), Lào Cai (Bát Xát), Yên Bái (Văn Chấn), Tuyên Quang (Sơn Dương), Thái Nguyên (Định Hóa), Hà Giang (Quản Bạ, Phó Bảng), Cao Bằng (Nguyên Bình, Thạch An), Lạng Sơn (Tràng Định), Bắc Giang (Lục Ngạn), Bắc Kạn (Ngân sơn)

Từ các thông tin về phân loại thực vật, phân bố các loài Nưa của các tác giả đi trước, xác định được các vùng phân bố và tuyến điều tra Trên thực địa tiến hành khảo sát sơ bộ khu vực nghiên cứu, từ đó tác giả thực hiện điều tra theo tuyến, quan sát sự có mặt của các loài Nưa bằng mắt thường và bằng ống nhòm, ghi nhận lại thông tin bằng các thiết bị như máy ảnh, thiết bị định vị GPS

và thu thập bảo quản mẫu vật Đồng thời điều tra phỏng vấn người dân để tìm hiểu về sự tồn tại cũng như tri thức bản địa về khai thác sử dụng cây Nưa Tại mỗi tỉnh, tác giả thực hiện điều tra theo tuyến được xác định trên Sơ đồ địa hình

và thảm thực vật sao cho đi qua những đại diện khác nhau về địa hình, độ cao, sông suối, núi đá, núi đất, v.v

Mẫu tiêu bản thực vật phục vụ cho công tác phân loại thực vật được thu thập

và xử lý và lưu giữ tại Phòng thực vật dân tộc Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật Các mẫu vật thu thập cần phải có đủ tiêu chí: Đầy đủ các bộ phận như củ, lá và hoa, quả (nếu có) Mẫu vật được xử lý sơ bộ ngoài thực địa bằng cách ngâm trong cồn hoặc ép khô trong các lớp giấy báo Củ giống dùng để phân tích và trồng cần làm sạch đất, không làm ướt, tránh xây xát và đóng vào thùng xốp có lỗ thoát khí để vận chuyển tới nơi nghiên cứu Quả giống thu cả cụm bông quả, nếu quả chín thì tiến hành làm sạch lớp thịt quả sau đó để hạt nơi thoáng mát cho khô nước rồi gói báo, nếu quả chưa chín thu cả cuống bông cho vào thùng xốp thoát khí vận chuyển tới nơi nghiên cứu Mô tả, chụp ảnh và ghi chép các dữ liệu phân loại, phân bố, sinh học sinh thái, tọa độ

2.3.3 Phương pháp đánh giá thành phần loài

Để nghiên cứu thành phần loài Nưa (Amorphophalluss spp.) ở miền núi phía

Bắc Việt Nam, đề tài luận án sử dụng phương pháp hình thái so sánh dựa vào các tài

liệu của nghiên cứu về loài Nưa của Võ Văn Chi (2012), Nguyễn Văn Dư (2005), Phạm Hoàng Hộ (2003), v.v [8, 10, 17]

Mẫu tiêu bản thực vật sau khi thu ngoài thực địa được xử lý để bảo quản tại Phòng thực vật dân tộc, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật

Phương pháp dùng để xác định tên khoa học là phương pháp hình thái so

sánh, kết hợp các phương tiện hỗ trợ kỹ thuật như máy ảnh kỹ thuật số có độ phân giải cao, kính lúp trong phân tích mẫu vật Từ đó đối chiếu các tài liệu trong và ngoài nước cùng với việc so mẫu tiêu bản đã xác định tên khoa học trong phòng tiêu

bản Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật

Công tác phân tích mẫu vật được tiến hành tại phòng Tiêu bản thực vật, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, ngoài ra tác giả tham khảo một số mẫu vật của loài Nưa trên internet của một số nước như Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan, v.v đặc biệt các mẫu vật chuẩn (Typus)

2.3.4 Phương pháp lựa chọn loài Nưa có triển vọng phát triển trồng ở một

số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam

Để có thể là cây trồng góp phần phát triển kinh tế ở miền núi phía Bắc Việt

Nam, loài Nưa được lựa chọn phải là loài có giá trị kinh tế và khả năng sinh trưởng phát triển tốt, phù hợp với điều kiện sinh thái của vùng Vì vậy, tác giả lựa chọn theo

2 tiêu chí sau:

Tiêu chí 1: Lựa chọn loài theo hàm lượng glucomannan cao

Mẫu củ của các loài Nưa thu thập sau khi xác định tên loài, được tiến hành phân tích hàm lượng glucomannan theo phương pháp so màu của Melinda Chua và cộng sự (2012), với thuốc thử là 3,5-dinitro salicylic acid ở bước sóng 550nm tại

Viện hóa học các hợp chất thiên nhiên Từ kết quả phân tích này, tác giả lựa chọn ra loài Nưa có hàm lượng glucomannan cao cùng với các đặc điểm sinh trưởng phát triển lựa chọn loài phát triển trồng ở miền núi phía Bắc Việt Nam [49]

Phương pháp định lượng glucomannan được thực hiện như sau: