Luận văn nghiên cứu thành phần loài và một số chỉ tiêu hóa sinh của rong câu ở nghệ an và hà tĩnh

LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Đình San, đã trực tiếp hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn PGS.TS Võ Hành và TS Lê Thị Thuý Hà đã đóng góp ý kiến và cung cấp thông tin trong thời gian thực hiện đề tài này. Xin cảm ơn tập thể cán bộ, kỹ thuật viên PTN Sinh lý – Hóa sinh, Khoa Sinh học, Trường Đại học Vinh đã tạo điều kiện cho tác giả trong thời gian làm thực nghiệm. Cảm ơn TS Đàm Đức Tiến, Viện Tài nguyên và Môi trường biển đã tham gia công đoạn giám định mẫu; TS. Phạm Quốc Long và tập thể phòng Hoá - Sinh biển, Viện Hoá Học các Hợp chất Thiên nhiên - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tham gia phân tích phổ GC, GC - MS. Xin ghi nhớ công ơn của Ba Mẹ, cũng như sự động viên qúy báu của NCS Mai Văn Chung tại Đại học Tổng hợp VACSAVA- BALAN và bè bạn đã dành cho tác giả. Vinh, tháng 12 năm 2009. Tác giả Trịnh Ngọc Tuấn 1 MỤC LỤC Trang Mở đầu 1 Chương 1. Tổng quan 3 1.1. Tình hình nghiên cứu Rong câu trên thế giới và ở Việt Nam 3 1.1.1 Phân loại Rong câu 3 1.1.2. Vài nét về tình hình sản xuất Rong câu trên thế giới 5 1.2. Tình hình nghiên cứu Rong câu ở Việt Nam 5 1.3. Vai trò của Rong câu 6 1.4. Đặc điểm sinh học của Rong câu 8 1.4.1. Hình thái, giải phẫu 8 1.4.2. Sinh trưởng 8 1.4.3. Sinh sản 10 1.4.4. Sinh lý, sinh thái 11 1.4.5. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sinh trưởng và phát triển của Rong câu 11 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu 14 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 14 2.1.2. Địa điểm nghiên cứu 14 2.1.3. Thời gian thu và xử lý mẫu 14 2.2. Phương pháp nghiên cứu 14 2.2.1. Phương pháp thu mẫu 14 2.2.2. Xử lý mẫu và bảo quản mẫu 14 2.2.3. Định loại mẫu Rong 16 2.2.4. Phân tích mẫu nước 16 2.2.5. Phương pháp xác định các chỉ tiêu hoá sinh 16 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 19 3.1. Một số chỉ tiêu thuỷ lý, thuỷ hoá 19 3.1.1. Nhiệt độ 19 3.1.2. Độ trong và độ sâu 20 3.1.3. pH nước 22 3.1.4. Độ mặn 23 3.1.5. Hàm lượng oxy hòa tan 24 3.2. Thành phần loài Rong câu trong vùng nghiên cứu 25 3.2.1. Thành phần loài 25 2 3.2.2. Mô tả loài 27 3.2.2.1. Gracilariopsis bailinae Zhang et Xia (Rong câu cước) 27 3.2.2.2. Gracilaria tenuistipitata Chang & Xia (Rong câu chỉ) 28 3.2.2.3. Gracilaria tenuistipitata var. liui Zhang & Xia (Rong câu chỉ 29 3.2.2.4. Hydropuntia changii (Xia et Abbott) Wynne (Rong câu gốc) 30 3.2.2.5. Hydropuntia divergens (Xia et Abbott) Wynne (Rong câu tán) 31 3.2.2.6. Hydropuntia edulis (Gmelin.) Gurgel & Fredericq (Rong câu đá) 32 3.2.2.7. Hydropuntia fisheri (Xia et Abbott) Wynne (Rong câu thái) 33 3.2.2.8. Hydropuntia ramulosa (Chang et Xia) Wynne (Rong câu chổi) 34 3.3. Các chỉ tiêu hóa sinh của Rong câu 36 3.3.1. Hàm lượng chất khô 36 3.3.2 Hàm lượng tro 37 3.3.3. Hàm lượng đường khử 38 3.3.4. Hàm lượng agar thô chế 39 3.3.5. Thành phần và hàm lượng axít béo của Rong câu 40 3.3.5.1. Gracilaria tenuistipitata - Rong câu chỉ 40 3.3.5.2. Gracilaria tenuistipitata var liui - Rong câu chỉ 42 3.3.5.3. Gracilariopsis bailinae - Rong câu cước 44 3.3.5.4. Hydropuntia ramulosa - Rong câu chổi 47 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 49 I. KẾT LUẬN 49 II. ĐỀ NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 Tài liệu tiếng Việt 50 Tài liệu tiếng Anh 54 Phụ lục phân tích chỉ tiêu axít béo 57 Danh mục công trình đã công bố 3 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Nhiệt độ ( o C) của nước tại các điểm thu mẫu 19 Bảng 3.2. Độ trong (cm) của nước tại các điểm thu mẫu 20 Bảng 3.3. Độ sâu (cm)của nước tại các điểm thu mẫu 20 Bảng 3.4. Độ pH của nước tại các điểm thu mẫu 22 Bảng 3.5. Độ mặn (‰) của nước tại các điểm thu mẫu 24 Bảng 3.6. Hàm lượng oxy hòa tan (mgO 2 /l) của nước tại các điểm thu mẫu 24 Bảng 3.7. Danh mục các loài Rong câu ven biển Nghệ An và Hà Tĩnh 25 Bảng 3.7. Đối chiếu tên khoa học theo đúng hệ thống phân loại và danh pháp hiện nay 26 Bảng 3.8. Các chỉ tiêu hóa sinh của Rong câu 37 Bảng 3.9. Hàm lượng axít béo trong mẫu Gracilaria tenuistipitata 41 Bảng 3.10. Hàm lượng axít béo trong mẫu Gracilaria tenuistipitata var. lui 45 Bảng 3.11. Hàm lượng axit béo trong mẫu Gracilariopsis bailinae 45 Bảng 3.12. Hàm lượng axit béo trong mẫu Hydropuntia ramulosa 47 MỞ ĐẦU Việt Nam, với 3/4 diện tích là biển nằm trải dài từ Móng Cái đến tận Hà Tiên xứng đáng là "Một quốc gia biển, có công dân biển". Đây là tài sản mà thiên nhiên ban tặng cho chúng ta, môi trường trong lành với nhiều tài nguyên quý báu. Một trong số tài nguyên giá trị ấy là Rong câu. 4 Rong câu là những sinh vật quang hợp thuộc ngành Tảo đỏ, chúng cung cấp không những nguồn thực phẩm và nguyên liệu chính cho công nghiệp sản xuất agar mà còn còn cung cấp oxi cho nước biển, làm giảm ô nhiễm môi trường, nguồn thức ăn cho một số động vật biển [31]. Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại, thì giá trị sử dụng của rong Câu cũng như các chế phẩm của nó ngày càng được xác định, phát hiện và mở rộng vào nhiều lĩnh vực kinh tế và sản xuất khác nhau như trong y dược, công nghiệp thực phẩm, hoá mỹ phẩm, nông nghiệp . Do tính chất phân bố rộng và tầm quan trọng trong các lĩnh vực kinh tế, Rong câu đã lôi cuốn được rất nhiều nhà nghiên cứu rong biển trên thế giới đi sâu nghiên cứu như: Dawson (1949, 1954); Chang & Xia (1963, 1976); Fredericq & Hommersand (1989) Abbott & cs (1991) . Ở Việt Nam chi Rong câu được nghiên cứu từ đầu thế kỷ XX. Những kết quả đáng ghi nhận về điều tra phân loại, sinh thái, nguồn lợi của các tác giả: Dawson (1954), Phạm Hoàng Hộ (1969), Nguyễn Hữu Dinh & cs (1993), Nguyễn Văn Tiến (1991, 1993, 1994, 1999), Đàm Đức Tiến (2000), Nguyễn Hữu Đại (2001), Lê Như Hậu (2005). Trong lĩnh vực sinh hoá: Lê Nguyên Hiếu & Phan Phước Minh (1980), Trương Văn Lung (2004). Về lĩnh vực nuôi trồng: Đinh Ngọc Chất & Hồ Hữu Nhượng (1986), Dương Đức Tiến & cs (1991), Nguyễn Xuân Lý & cs (1990, 1991, 1995, 1997), Đỗ Văn Khương & cs (1997). Về lĩnh vực chế biến: Lê Đình Hùng & cs (2002). Đây là những kết quả quan trọng, có ý nghĩa đối với sự phát triển của hướng nghiên cứu sử dụng nguồn lợi rong Câu đầy triển vọng hiện nay của nước ta [8]. Các kết quả nghiên cứu nêu trên mới tập trung vào các lĩnh vực nuôi trồng, chế biến một số loài mang tính đại diện (Rong câu chỉ, Rong câu cước). Các nghiên cứu về phân loại chưa được cập nhật, nhiều loài còn nhầm lẫn, trùng tên dẫn đến khó khăn trong việc nghiên cứu, thương mại mua bán và chế biến từ nguồn nguyên liệu này. Các nghiên cứu chưa đi sâu vào khai thác công dụng của 5 các hợp chất có trong Rong câu. Đặc biệt là khu vực Nghệ An và Hà Tĩnh chưa được chú ý đến trong các cuộc điều tra khảo sát có quy mô. Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi chọn đề tài "Nghiên cứu thành phần loài và một số chỉ tiêu hoá sinh của Rong câu ở Nghệ An và Hà Tĩnh". Mục tiêu của đề Qua việc điều tra khảo sát sự đa dạng về thành phần loài, môi trường phân bố và các chỉ tiêu hoá sinh điển hình, nhằm đánh giá về sự phân bố thành phần loài và chất lượng của Rong câu, ở ven bờ biển khu vực Nghệ An và Hà Tĩnh. Để đạt được mục tiêu trên, nhiệm vụ của đề tài nghiên cứu là: - Xác định một số chỉ tiêu về môi trường nước nơi thu mẫu - Điều tra thành phần loài Rong câu ở ven biển Nghệ An và Hà Tĩnh - Mô tả các đặc điểm hình thái của các loài Rong câu thu được - Phân tích một số chỉ tiêu hóa sinh của các loài Rong câu thu được CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU RONG CÂU TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1.1 Phân loại rong câu Rong câu được Greville mô tả đầu tiên vào năm 1830 với 4 loài: Gracilaria confervoides (L.) Greville, Gracilaria compressa (C.Ag.) Greville, Gracilaria purpurascens (Hud.) Greville, và Gracilaria erecta Greville, loài chuẩn là Gracilaria confervoides (L.) Greville. Đến năm 1950, Papenfuss thấy rằng loài Fucus verrucosa 6 (Hudson.1762) là tên đầu tiên trong chi Rong câu, nên đã đề nghị lấy loài Gracilaria verrucosa (Hudson) Papenfuss làm loài chuẩn cho chi Rong câu. Lịch sử phân loại chi Rong câu rất phức tạp, đã trải qua một thời gian dài tách ra thành các chi khác nhau và sau đó được nhập trở lại, cho đến nay vẫn còn tranh luận. Năm 1842, Montagne trên cơ sở cấu tạo của túi tinh tử và tảo quả đã tách một số loài của chi Rong câu thành chi Hydropuntia. Năm 1949, Dawson xem sợi dinh dưỡng trong túi quả bào tử như là một tính chất di truyền ở mức độ chi, nên do sự vắng mặt của sợi dinh dưỡng tảo quả bào tử của một số loài, đã tách thành một chi mới Gracilariopsis[50]. Nhưng đến năm 1966, Papenfuss không đồng ý và nhận thấy rằng sợi dinh dưỡng không luôn luôn hiện diện trong túi quả bào tử của loài chuẩn Gracilaria verrucosa. Cuối cùng đã kết luận rằng sự hiện diện của sợi dinh dưỡng không thể sử dụng làm cơ sở cho việc tách hai chi Gracilaria và Gracilariopsis, vì vậy đã nhập lại. Điều này được nhiều tác giả chấp nhận, cho đến năm 1989 khi Fredricq và Hommersand (1989) phục hồi lại chi Gracilariopsis với tính chất để phân biệt với các chi khác đó là mô sản bào không chiếm đầy khoang của túi tảo quả, không có sợi dinh dưỡng, tinh tử nằm trên bề mặt. Khác biệt của hai chi Gracilaria và Gracilariopsis đã được làm sáng tỏ qua các phân tích trình tự gen 18s RNA [52]. Năm 1963, Chang & Xia cũng lập ra chi Polycavernosa dựa trên loài chuẩn Polycavernosa fastigiata là một số loài tách ra từ chi Gracilaria, căn cứ trên tính chất sợi dinh dưỡng có ở phần gốc tảo quả, túi tinh có nhiều ngăn hoặc phân nhánh và có nguồn gốc không phải từ tế bào gốc bên ngoài. Mặc dù có một số nghi ngờ về cách giải thích, nhưng sau đó có một số tác giả bổ sung để duy trì thành một chi riêng biệt Polycavernosa như Zhang & Xia (1984), Fredericq & Norris (1985) và Xia & Abbott (1987) [61, 52,60]. Năm 1989, Wynne đã tranh luận để chuyển tất cả loài trong chi Polycavernosa Chang & Xia và theo ông các loài Rong câu chỉ gồm 3 chi Gracilaria, Gracilariopsis va Hydropuntia [59]. Đến năm 1991, qua việc nghiên 7 cứu kỹ cơ quan sinh dục đực (túi tinh) của Abbott & cs, nhận thấy có sự hiện diện của hai kiểu túi tinh tử hình bầu dục (kiểu Verrucosa) và hình nhiều ngăn (kiểu Polycavernosa), trong cùng một tản rong khi chúng trưởng thành. Các tác giả giải thích rằng tế bào mẹ tinh tử của kiểu túi hình bầu dục (Verrucosa - type) phát triển chiều rộng và chiều sâu, làm gián đoạn phần vỏ bên trong và thành phần nhu mô ngoài mà hình thành nên nhiều túi ngăn (Polycavernosa- type). Điều này có thể giải thích kiểu túi Polycavernosa - type là sự thay đổi của kiểu Verrucosa - type. Vì vậy cả hai chi Polycavernosa và Hydrropuntia đều trở thành synonym (tên đồng vật) của chi Gracilaria và các loài Rong câu chỉ gồm hai chi Gracilaria và Gracilariopsis [42]. Nhưng đến năm 1992 và các năm sau đó các nhà phân loại: Gargiulo & cs 1992; Abbott 1995; Yoshida 1998; Xia & Zhang 1999) cũng đều nhập tất cả các loại của chi Rong câu vào trong một chi duy nhất Gracilaria. Hiện nay, nhiều tác giả đồng ý với ý kiến tách từ chi Gracilaria thành các chi Gracilaria Greville, Gracilariopsis Dawson và Hydropuntia Montagne. Hydropuntia được phân biệt do trong cấu tạo tảo quả các sợi sinh dưỡng chỉ có ở đáy và túi tinh tử có nhiều ngăn. Chi Gracilariopsis được phân biệt do không có sợi dinh dưỡng trong tảo quả và túi tinh tử nằm trên bề mặt thân. Tất cả các loài còn lại có túi tinh tử hình chén hay hình cầu thuộc về chi Gracilaria. Sự phân chia này được ủng hộ bởi Gurgel & Fredericq (2004) căn cứ vào phân tích trình tự nucleotit trong gen rbcL ở trong lục lạp. 1.1.2 Vài nét về tình hình sản xuất Rong câu trên thế giới Theo Critchney & Ohno (1998), sản lượng Rong câu hàng năm trên thế giới khoảng 74870 tấn khô. Chiếm 85% tổng sản lượng các loài rong đỏ có chứa agar (Gelidium, Gelidiella, Pterocladia, Ahnfeltia). Trong đó, Chilê có sản lượng hàng năm từ 5.300 đến 11.700 tấn rong khô của loài Gracilaria chilensis, Braxin: 3000 tấn khô, Nam Phi: 1000 tấn khô. Các nước châu Á cũng chiếm một sản lượng 8 khá lớn như Trung Quốc có sản lượng hàng năm khoảng 3000 tấn khô, Inđônêxia: 2700 tấn khô, Ấn Độ: 2200 tấn khô, Nhật Bản: 2200 tấn khô [47] Phần lớn chúng được nuôi trồng từ các loài Gracilaria verrucosa (Ý), Gracilaria lemaneiformis (Mêhicô, Braxin), Gracilaria chilensis (Chilê), Hydropuntia edulis (Ấn Độ), Gracilaria pacifica (Mêhicô), Gracilaria cornea (Braxin), Gracilaria secundata và Gracilaria truncata (New Zealand), Gracilaria changii (Malayxia), Gracilaria fisheri (Thái Lan), Gracilaria asiatica, Gracilaria tenuistipitata, Gracilaria blodgettii (Trung Quốc). Phương pháp trồng chủ yếu bằng cách sinh sản dinh dưỡng, rãi giống trên trầm tích đáy, buộc vào dây thừng bè nổi. Năng suất cao nhất ở Chilê: (30 tấn khô/ha/năm, bằng dây có mang bào tử), ở Ấn Độ: (20 tấn khô/ha/năm bằng bè nổi), ở Ý: (10 tấn khô/ha/năm bằng dây có buộc giống dinh dưỡng), Trung Quốc: (3 tấn khô/ha/năm bằng trồng rãi trên đáy ao đìa). Tốc độ tăng trưởng của rong khoảng 3 - 8% [19]. 1.2.Tình hình nghiên cứu Rong câu ở Việt Nam Ở Việt Nam công tác nghiên cứu phân loại chi Rong câu còn nhiều hạn chế, do thiếu thông tin và phương tiện nghiên cứu. Việc phân loại chi Rong câu đã có từ rất lâu, qua tài liệu của Dawydoff (1952) đề cập đến loài Gracilaria confervoides ở Việt Nam. Đến năm 1954, Dawson khi nghiên cứu rong biển ở Nha Trang đã mô tả được 4 loài Rong Câu đó là 3 loài của chi Gracilaria (Gracilaria verrucosa, Gracilaria crassa, Hydropuntia eucheumoides) và một loài của chi Gracilariopsis (Gracilariopsis rhodotrica) [50]. Phạm Hoàng Hộ (1969), nghiên cứu rong biển ở các tỉnh phía Nam đã mô tả 6 loài thuộc chi Gracilaria và 3 loài thuộc chi Gracilariopsis. Trong lúc đó, Nguyễn Hữu Dinh (1969) trong cuốn "Rau Câu" cũng mô tả chi Gracilaria với 11 loài ở miền Bắc. Năm 1993, Nguyễn Hữu Dinh & cs công bố lại và bổ sung thêm nhưng lại chia chi rong Câu thành hai chi Gracilaria và Polycavernosa với 13 loài thuộc chi Gracilaria và 2 loài thuộc chi 9 Polycavernosa. Năm 1993, Nguyễn Hữu Dinh có đưa ra danh mục 13 loài Rong câu ở Việt Nam, tất cả đều sắp xếp trong chi Gracilaria. Sau đó một tài liệu quan trọng của Ohno & cs 1997 (thu thập từ năm 1993 - 1994), đã công bố 9 loài (bổ sung 3 loài mới ghi nhận cho rong biển Việt Nam)[4,5,10 ]. Từ đó đến nay chưa có công trình nghiên cứu phân loại có hệ thống, xem xét và so sánh tất cả mẫu vật lưu trữ cũng như cập nhật tên khoa học phù hợp với sự phát triển về phân loại của chi rong biển kinh tế này trên thế giới. Các nghiên cứu về phân loại Rong câu chỉ là các nghiên cứu nhằm bổ sung cho nguồn lợi của các địa phương về thành phần loài như Phạm Hoàng Hộ (1985), Nguyễn Văn Tiến (1991, 1994, 1997, 1999), Đàm Đức Tiến (1997, 2000, 2002), Lê Như Hậu (2000), Nguyễn Hữu Đại (2001, 2002) [10, 34, 31, 8, 6]. 1.3 Vai trò của Rong câu Rong câu thuộc nhóm thực vật bậc thấp sống ở biển, là hợp phần quan trọng của tài nguyên biển, các thảm Rong câu còn là nơi sống (habitat) và cư trú của các loài sinh vật nhất là thời kì còn non. Chúng có khả năng quang hợp, hấp thụ các muối dinh dưỡng hoà tan trong nước, các chất hữu cơ ở nền đáy thuỷ vực. Những đặc điểm mang tính ưu việt đó đang được ứng dụng vào nuôi trồng nguồn lợi này, lồng ghép với thuỷ hải sản khác và cải tạo các nguồn nước bị ô nhiễm [8]. Rong câu còn được sử dụng thay thế rau xanh hoặc chế biến các món ăn bổ dưỡng cung cấp đầy đủ vitamin và khoáng chất. Các chế phẩm chế biến từ Rong câu đang được ứng dụng rộng rãi vào rất nhiều lĩnh vực: * Trong ngành thực phẩm: agar được dùng làm dung dịch ổn định, chống lắng cặn, làm trong cho các loại đồ uống, làm thạch Rong câu , bánh kẹo * Trong lĩnh vực y - dược: agar được dùng làm môi trường nuôi cấy vi khuẩn, chỉ khâu phẫu thuật, vỏ bọc thuốc và phối liệu chế thuốc viên. * Trong các phòng thí nghiệm: agar được dùng làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật, nuôi cấy tế bào mô thực vật. 10