CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.2. NGHIÊN CỨU SƠ CHẾ RONG NHO TIỀN BẢO QUẢN
3.2.2. Nghiên cứu chế độ nuôi phục hồi trạng thái (nuôi lại) rong nho tiền bảo quản
Khi thu hoạch rong nho, cắt thân đứng rời khỏi phần thân bò nên rong bị tổn thương dẫn đến sức khỏe rong bị giảm, rong nhanh bị hư hỏng trong quá trình bảo quản. Do vậy, Luận án tiến hành nghiên cứu nuôi phục hồi trạng thái rong nho nhằm tạo điều kiện môi trường nuôi tốt nhất cho rong nho hồi phục trạng thái và lành vết cắt.
3.2.2.1. Xác định tỷ lệ rong trong môi trường nuôi
Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm, cố định thời gian nuôi 3 ngày, mỗi ngày thay nước 1 lần, sục khí liên tục trong suốt thời gian nuôi (hàm lượng oxy hòa tan trong nước khoảng 6-10mg/l), nhiệt độ môi trường nuôi 280C±20C với tỷ lệ rong trong môi trường nuôi là 1%, 2%, 3%, 4%, 5%. Sau đó tiến hành lấy mẫu đánh giá tỷ lệ rong lành vết thương và cường độ màu xanh lục của rong nho. Kết quả trình bày ở các hình 3.7 và 3.8.
Hình 3.7. Ảnh hưởng tỷ lệ rong trong môi trường nuôi đến tỷ lệ rong lành vết thương
Hình 3.8. Ảnh hưởng tỷ lệ rong trong môi trường nuôi đến cường độ màu xanh lục của rong nho
Ghi chú: a, b, c, d: Biểu diễn sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức xác suất p = 0,05 giữa các giá trị trung bình.
Từ kết quả phân tích ở hình 3.7 và 3.8
* Về tỷ lệ rong lành vết thương: tỷ lệ rong trong môi trường nuôi có ảnh hưởng mạnh đến tỷ lệ rong lành vết thương sau nuôi phục hồi. Tỷ lệ rong trong môi trường nuôi càng thấp thì tỷ lệ rong lành vết thương càng cao. Cụ thể, tương ứng với tỷ lệ rong trong môi trường nuôi là 5%, 4%, 3%, 2%, 1% thì tỷ lệ rong lành vết thương lần lượt là 43%; 52%; 64%; 73% và 76%. Như vậy, ở tỷ lệ rong trong môi trường nuôi là 1% thì tỷ lệ rong lành vết thương cao hơn so với tỷ lệ 2% cũng như các tỷ lệ khác. Tuy nhiên, kết quả xử lý thống kê cho thấy không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở tỷ lệ rong trong môi trường nuôi 2% với 1%. Như vậy, tỷ lệ rong lành vết thương sau nuôi cao nhất khi tỷ lệ rong trong môi trường nuôi là 2%. Kết quả này được giải thích là trong quá trình nuôi phục hồi rong hấp thụ các chất dinh dưỡng có sẵn trong nước biển và sử dụng ánh sáng quang hợp sinh tổng hợp các chất giúp rong phục hồi trạng thái và lành vết thương [1], [5]. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy cùng một lượng rong nuôi nhưng lượng nước nuôi càng nhiều thì rong càng được cung cấp nhiều chất dinh dưỡng trong môi trường nước nuôi nên lượng rong phục hồi trạng thái và lành vết thương càng cao. Tuy vậy, nếu tỷ lệ rong nuôi so với nước biển quá nhỏ - tức lượng nước biển nuôi quá lớn dẫn tới tốn diện tích nuôi, tốn nước và tốn năng lượng do hoạt động sục khí, chiếu sáng nên chi phí sản xuất cao hơn.
* Về cường độ màu xanh lục: tỷ lệ rong nho trong môi trường nuôi có ảnh hưởng đến cường độ màu xanh lục của rong sau nuôi. Tỷ lệ rong trong môi trường nuôi càng thấp thì cường độ màu xanh lục của rong nho càng cao, chứng tỏ rong có chất lượng cảm quan và “sức khỏe” càng tốt. Cụ thể, tương ứng với tỷ lệ rong trong môi trường nuôi 5%, 4%, 3%, 2% và 1% thì cường độ màu xanh lục rong sau nuôi lần lượt là: 30,4%, 35,3%, 37,8%, 39,4% và 40,1%. Kết quả phân tích cũng cho thấy khi tỷ lệ rong trong môi trường nuôi nằm trong khoảng 2% đến 3% thì rong nho sau khi nuôi có cường độ màu xanh lục ở mức cao gần tương đương với mẫu nuôi có tỷ lệ rong là 1%.
Kết quả này chứng tỏ khi nuôi lại rong nho, tỷ lệ rong trong môi trường nuôi nhỏ hơn 3% thì rong có cường độ màu xanh lục cao thể hiện rong được phục hồi trạng thái tốt.
Từ các phân tích ở trên cho thấy khi nuôi phục hồi rong nho với tỷ lệ rong trong môi trường nuôi 2% ÷3% thì rong sau nuôi lại có tỷ lệ lành vết thương và cường độ màu xanh lục cao nhất thể hiện rong nho được hồi phục tốt nhất. Do vậy Luận án lựa chọn tỷ lệ rong trong môi trường nuôi 2% ÷3% làm thông số cố định cho các lần nghiên cứu kế tiếp.
3.2.2.2. Xác định thời gian nuôi rong
Tiến hành 4 mẫu thí nghiệm với tỷ lệ rong trong môi trường nuôi 2%, bơm sục khí liên tục trong suốt thời gian nuôi (hàm lượng oxy hòa tan trong nước khoảng 6-10mg/l), nhiệt độ môi trường nuôi 280C±20C và nuôi trong thời gian khác nhau: 1 ngày, 2 ngày, 3 ngày và 4 ngày, mỗi ngày thay nước 1 lần. Kết thúc quá trình nuôi phục hồi, tiến hành lấy mẫu đánh giá tỷ lệ rong lành vết thương và cường độ màu xanh lục của rong nho. Kết quả trình bày ở các hình 3.9 và 3.10.
Hình 3.9. Ảnh hưởng thời gian nuôi đến tỷ lệ rong lành vết thương
Hình 3.10. Ảnh hưởng thời gian nuôi đến cường độ màu xanh lục của rong nho
Ghi chú: a, b: Biểu diễn sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức xác suất p=0,05 giữa các giá trị trung bình. Từ kết quả phân tích ở hình 3.9 và 3.10 cho thấy:
* Về tỷ lệ rong lành vết thương: thời gian nuôi phục hồi có ảnh hưởng nhiều đến tỷ lệ rong lành vết thương và trong khoảng thời gian nuôi phục hồi rong từ 1 ÷ 3 ngày thì tỷ lệ rong lành vết thương tăng theo thời gian nuôi. Tuy vậy, khi thời gian nuôi rong kéo dài đến ngày thứ 4 thì tỷ lệ rong lành vết thương không tăng mà còn bắt đầu có hiện tượng mọc thêm nhánh mới. Kết quả này có thể giải thích: trong quá trình nuôi phục hồi do được tạo điều kiện môi trường thích hợp nên rong liền vết thương, phục hồi trạng thái và khi được hồi phục thì rong bắt đầu sinh sản theo hình thức nảy chồi [4], [12]. Hiện tượng này bắt đầu xuất hiện khi rong nuôi đến ngày thứ 4. Do vậy nếu kéo dài thời gian nuôi đến giai đoạn này sẽ lãng phí. Vì vậy nếu xét theo khía cạnh phục hồi trạng thái của rong thì nên ngừng quá trình nuôi phụ hồi ở giai đoạn này.
* Về cường độ màu xanh lục: thời gian nuôi phục hồi rong cũng ảnh hưởng đến cường độ màu xanh lục của rong nho. Cụ thể, nuôi phục hồi rong trong 2 ngày đầu thì màu xanh lục của rong nho đã phục hồi lại tốt (thể hiện cường độ màu xanh lục cao nhất, 41,3%) nhưng tiếp tục kéo dài thời gian nuôi > 2 ngày, cụ thể tới ngày thứ 3 thì cường độ màu xanh lục của rong nho chỉ đạt 43%, tăng không đáng kể so với cường độ màu xanh lục của rong nho nuôi phục hồi ở ngày thứ 2. Nuôi phục hồi tới ngày thứ 4 thì
cường độ màu xanh lục của rong nho đạt 43,7%, cũng tăng không đáng kể so với cường độ màu xanh lục của rong nho nuôi phục hồi ở ngày thứ 3. Kết quả xử lý thống kê đối với cường độ màu xanh lục của rong nho không thấy có sự khác biệt giữa cường độ màu xanh lục của rong nho nuôi phục hồi trong 3 ngày và 4 ngày. Như vậy, xét theo khía cạnh cường độ màu xanh lục chỉ nên nuôi phục hồi rong trong 2 ÷3 ngày – thời điểm này rong đã phục hồi trạng thái màu xanh lục tốt nhất.
Từ các phân tích ở trên cho thấy khi nuôi phục hồi rong nho với thời gian nuôi từ 2 ÷ 3 ngày thì rong nho sau nuôi có tỷ lệ lành vết thương và cường độ màu xanh lục cao thể hiện rong nho được hồi phục tốt nhất. Do vậy Luận án lựa chọn thời gian nuôi trong khoảng 2 ÷ 3 ngày để tiếp tục nghiên cứu các thông khác.
3.2.2.3. Xác định nồng độ oxy hòa tan trong môi trường nuôi
Tiến hành 4 mẫu thí nghiệm, nuôi phục hồi trong môi trường có tỷ lệ rong/nước là 2%, thời gian nuôi 2 ngày, mỗi ngày thay nước 1 lần, nhiệt độ môi trường nuôi 280C±20C và nuôi trong điều kiện sục khí liên tục để tạo nồng độ oxy hòa tan từ 4 ÷ 10mg/l với bước nhảy là 2mg/l. Sau đó tiến hành lấy mẫu rong nho đánh giá tỷ lệ rong lành vết thương và cường độ màu xanh lục của rong nho. Kết quả trình bày ở các hình 3.11 và 3.12.
Hình 3.11. Ảnh hưởng nồng độ oxy hòa tan đến tỷ lệ rong lành vết thương
Hình 3.12. Ảnh hưởng nồng độ oxy hòa tan đến cường độ màu xanh lục của rong
Ghi chú: a, b: Biểu diễn sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức xác suất p=0,05 giữa các giá trị trung bình.
Từ kết quả phân tích ở hình 3.11 và 3.12 cho thấy:
* Về tỷ lệ rong lành vết thương: nồng độ oxy hòa tan trong nước của môi trường nuôi có ảnh hưởng nhiều đến tỷ lệ rong lành vết thương. Nồng độ oxy hòa tan trong khoảng từ 4-8mg/l khi nồng độ oxy càng tăng thì tỷ lệ rong lành vết thương càng cao nhưng khi nồng độ oxy lớn hơn 8mg/l thì tỷ lệ rong lành vết thương tăng không đáng kể. Cụ thể, ở nồng độ oxy hòa tan 4mg/l; 6mg/l; 8mg/l; 10mg/l tỷ lệ rong nho phục hồi thể hiện qua việc lành vết thương lần lượt là 68,0%; 79,7%; 88,7%; 90,7%.
Khi nồng độ oxy hòa tan vượt quá 8mg/l thì tỷ lệ rong lành vết thương sau khi nuôi tăng không đáng kể so với nuôi rong trong điều kiện có nồng độ oxy hòa tan 8mg/l, thậm chí còn xuất hiện rong mọc thêm nhánh mới làm cho rong bị “già” dẫn tới thời gian bảo quản rong ngắn và rong “hơi dai” nên người tiêu dùng không thích vì thế nên chọn lượng oxy hòa tan trong nước là 8mg/l.
* Về cường độ màu xanh lục: nồng độ oxy hòa tan có ảnh hưởng đến cường độ màu xanh lục của rong nho. Nồng độ oxy hòa tan trong nước khoảng 6 - 10mg/l thì rong nho có cường độ màu xanh lục cao nhất, tức rong phục hồi tốt nhất. Kết quả này có thể giải thích: nồng độ oxy hòa tan trong môi trường nuôi thể hiện mức độ đảo trộn để rong nổi lơ lửng trong nước và có điều kiện tiếp xúc với ánh sáng đảm bảo cho rong quang hợp và thực hiện quá trình trao đổi chất để rong nhanh chóng lành vết thương [41], [51]. Tuy nhiên, kết quả phân tích ở hình 3.11 cho thấy, nếu nồng độ oxy hòa tan
trong nước > 8mg/l thì rong xuất hiện mọc thêm nhánh mới làm cho rong bị “già” dẫn tới thời gian bảo quản rong ngắn. Như vậy mức độ sục khí để tạo nồng độ oxy hòa tan trong nước từ 6 - 8mg/l là đủ điều kiện để rong nho nuôi phục hồi tốt nhất. Do vậy, Luận án lựa chọn nồng độ oxy hòa tan trong nước từ 6 - 8mg/l làm thông số cố định cho các lần nghiên cứu kế tiếp.
3.2.2.4. Tối ưu hóa công đoạn nuôi phục hồi rong nho
Các yếu tố tối ưu là tỷ lệ rong trong môi trường nuôi (%): U1 [2;3], thời gian nuôi (ngày): U2: [2;3] và lượng oxy hòa tan (mg/l): U3: [6;8]. Hàm mục tiêu là tỷ lệ rong lành vết thương (Y1), với Y1 tiến đến maximum, điều kiện không có hoặc có ít rong mọc thêm nhánh mới (<10%), cường độ màu xanh lục của rong lớn hơn 40%.
Tiến hành sử dụng phần mềm Design Expert 8.0 để phân tích ANOVA nhiều yếu tố nhằm tìm hiểu mối quan hệ giữa các thông số gồm tỷ lệ rong trong môi trường nuôi, thời gian nuôi và lượng oxy hòa tan đến tỷ lệ rong lành vết thương làm cơ sở cho việc lựa chọn các thông số tối ưu. Kết quả được trình bày ở bảng 3.4.
Bảng 3.4. Xác định tỷ lệ rong lành vết thương, tỷ lệ rong mọc nhánh và cường độ màu xanh lục của rong nho
Số TN U1 U2 U3 X1 X2 X3 X12 X13 X23 Y1 Y2 Y3
Số thí nghiệm
trong phương trình 2k
1 2 2 6 -1 -1 -1 1 1 1 86,0 0 41,7
2 3 2 6 1 -1 -1 -1 -1 1 80,9 0 40,8
3 2 3 6 -1 1 -1 -1 1 -1 82,0 0 41,2
4 3 3 6 1 1 -1 1 -1 -1 76,3 0 40,2
5 2 2 8 -1 -1 1 1 -1 -1 93,6 0 42,4
6 3 2 8 1 -1 1 -1 1 -1 89,4 0 42,3
7 2 3 8 -1 1 1 -1 1 1 85,0 0 41,8
8 3 3 8 1 1 1 1 1 1 79,0 0 40,8
Số thí nghiệm
ở tâm
9 2,5 2,5 7 0 0 0 0 0 0 94,7 0 43,2
10 2,5 2,5 7 0 0 0 0 0 0 94,2 0 43,4 11 2,5 2,5 7 0 0 0 0 0 0 94,8 0 43,6 Ghi chú:
Y1 Tỷ lệ rong lành vết thương (%) Y2 Tỷ lệ rong mọc thêm nhánh mới (%) Y3 Cường độ màu xanh lục của rong nho (%)
X1 Biến mã tỷ lệ rong trong môi trường nuôi (%) X2 Biến mã thời gian nuôi (ngày)
X3 Biến mã lượng oxy hòa tan (mg/l)
Theo phương pháp trực giao ba yếu tố, phương trình hồi quy được biểu diễn theo dạng:
Y1 = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b12X1 X2 + b13 X1X3 + b23X2 X3 (3.1)
Giải bài toán quy hoạch thực nghiệm bằng phần mềm Design Expert 8.0 cho các kết quả phân tích ANOVA để biết các hệ số của phương trình hồi quy có nghĩa không và mô hình hồi quy có phù hợp hay không. Kết quả thu được ở bảng 3.5.
Bảng 3.5. Phân tích ANOVA về tỷ lệ rong lành vết thương Tỷ lệ rong lành vết thương
Hệ số
Prob>F
Mô hình (Modern) 0,0003
Có ý nghĩa (significant) Hằng số (Constant) + 34,85
X1 -0,42 0,0002
X2 +16,7 0,0001
X3 +11,15 0,0002
X1X2 0,0991
X1X3 0,5962
X2X3 -2,6 0,0020
R2 0,9984
R2 hiệu chỉnh 0,9948
Mức độ không tương thích (Lack of fit)
0,3177 Không có ý nghĩa
(not significant)
Từ kết quả phân tích ở bảng 3.5 cho thấy trị số Prob>F của mô hình hồi quy về tỷ lệ rong lành vết thương là 0,0003 (giá trị này nhỏ hơn 0,05) và mức độ không tương thích của mô hình có giá trị là 0,3177 (giá trị này lớn hơn 0,05), điều này cho phép đánh giá mô hình hồi quy ảnh hưởng của tỷ lệ rong trong môi trường nuôi, thời gian nuôi và lượng oxy hòa tan đến tỷ lệ rong lành vết thương của rong nho hoàn toàn phù hợp và có ý nghĩa.
Về giá trị R bình phương và R bình phương hiệu chỉnh đều lớn hơn 0,95, cho phép kết luận hàm hồi quy thu được và các biến độc lập có mức độ phù hợp và tương quan cao.
Căn cứ vào trị số Prob>F của các biến nhỏ hơn 0,05 thu được phương trình hồi quy biểu diễn mối tương quan giữa tỷ lệ rong trong môi trường nuôi, thời gian nuôi và lượng oxy hòa tan đến tỷ lệ rong lành vết thương như sau:
Y1 = 34,85 -0,42X1 + 16,7X2 + 11,15X3 - 2,6X2X3 (3.2)
Từ phương trình hồi quy (3.2) cho thấy trong vùng khảo sát tỷ lệ rong trong môi trường nuôi (%): U1 [2;3]; thời gian nuôi (ngày): U2: [2;3] và lượng oxy hòa tan (mg/l):
U3: [6;8] thì tỷ lệ rong lành vết thương nghịch biến với tỷ lệ rong trong môi trường nuôi nhưng đồng biến với thời gian nuôi và lượng oxy hòa tan trong nước. Nghĩa là khi thời gian nuôi rong càng dài, lượng oxy hòa tan trong nước càng cao thì tỷ lệ rong nho “phục hồi trạng thái” thể hiện qua tỷ lệ rong lành vết thương càng cao và khi tỷ lệ rong trong môi trường nuôi càng lớn thì tỷ lệ rong lành vết thương càng thấp. Ngoài ra, yếu tố thời gian nuôi và lượng oxy hòa tan trong nước cũng có tương tác với tỷ lệ rong lành vết thương. Khi một trong hai yếu tố này biến động sẽ ảnh hưởng đến tỷ lệ rong lành vết thương.
Dựa vào kết quả tiên đoán bằng phần mềm Design Expert 8.0 khi tối ưu hóa, chúng tôi chọn ra 3 giải pháp, sau đó tiến hành kiểm chứng lại kết quả đã tối ưu theo phương trình hồi quy trình bày ở trên (phương trình 3.2). Kết quả kiểm chứng thể hiện ở bảng 3.6 như sau:
Bảng 3.6. Kiểm chứng số liệu từ thực nghiệm và phương trình hồi quy theo chế độ nuôi lại rong nho đã chọn
STT Điều kiện Từ phương trình Từ thực nghiệm X1 X2 X3 Tỷ lệ rong lành vết
thương
Tỷ lệ rong lành vết thương
1 2,2 2,3 7,2 86,9 90,8
2 2 2,8 6,4 82,5 81,9
3 2,4 2,5 7,9 85,2 89,5
Từ kết quả kiểm chứng ở bảng 3.6 cho thấy có sự phù hợp và tương quan cao giữa kết quả tính toán tối ưu với kết quả kiểm chứng thực nghiệm. Như vậy, phương trình hồi quy mà Luận án xây dựng là chính xác.
Kết quả tối ưu cũng cho thấy khi nuôi phục hồi rong nho với tỷ lệ rong trong môi trường nuôi 2,2%, thời gian nuôi 2,3 ngày và lượng oxy hòa tan trong nước 7,2 mg/l
cho kết quả tỷ lệ rong lành vết thương cao nhất (90,8%), không có rong nho mọc nhánh và cường độ màu xanh lục của rong lớn hơn 40%. Các kết quả nghiên cứu thăm dò ở quy mô thí nghiệm là cơ sở để Luận án tiếp tục nghiên cứu sơ chế rong nho ở quy mô sản xuất pilot, làm cơ sở cho việc ứng dụng nghiên cứu trong thực tế tại một số cơ sở sản xuất rong nho.
Hình 3.13. Rong bị tổn thương sau khi thu hoạch
Hình 3.14. Rong lành vết thương sau khi sơ chế
Hình 3.15. Màu sắc của rong trước khi
sơ chế Hình 3.16. Màu sắc của rong sau khi sơ chế