Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nấm đông trùng hạ thảo Cordyceps militaris là loài nấm dược liệu quý thuộc chi Cordyceps, thu hút sự quan tâm lớn của giới khoa học và các đơn vị sản xuất nhờ chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học cao như cordycepin, adenosine, polysaccharide và acid béo không no. Trong tự nhiên, loài nấm này phân bố chủ yếu ở các vùng núi cao từ 2000 m đến 3000 m so với mực nước biển và có sản lượng rất hạn chế. Để đáp ứng nhu cầu thị trường thay thế cho loài Ophiocordyceps sinensis (vốn chưa thể nuôi cấy nhân tạo hoàn chỉnh trên quy mô lớn), việc nghiên cứu quy trình nuôi trồng nhân tạo Cordyceps militaris trên các cơ chất tổng hợp (gạo lứt, nhộng tằm, giá đỗ, nước dừa) đã được triển khai rộng rãi.

Khả năng sinh trưởng, phát triển hình thái quả thể và mức độ tích lũy các hoạt chất thứ cấp của Cordyceps militaris chịu sự chi phối chặt chẽ của các yếu tố ngoại cảnh, trong đó ánh sáng đóng vai trò cảm ứng quyết định sự hình thành sắc tố và mầm quả thể. Phương pháp truyền thống thường sử dụng hệ thống đèn huỳnh quang tiêu tốn nhiều điện năng và tỏa lượng nhiệt lớn, gây bất lợi cho sự phát triển của nấm – vốn là loài ưa điều kiện mát mẻ. Do đó, việc ứng dụng công nghệ đèn đi-ốt phát quang (LED) với các ưu thế như tiết kiệm năng lượng, tỏa nhiệt thấp, độ bền cao và cung cấp dải bước sóng hẹp xác định trở thành một giải pháp công nghệ cần được kiểm chứng thực nghiệm. Khóa luận được thực hiện nhằm xác định dải bước sóng tối ưu phục vụ sản xuất thực tiễn.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu được văn bản xác định cụ thể như sau:

  • Mục đích nghiên cứu: Xác định ảnh hưởng của các bước sóng đèn LED khác nhau đến sự hình thành quả thể ở nấm đông trùng hạ thảo Cordyceps militaris, làm căn cứ áp dụng vào thực tiễn để nâng cao chất lượng sản phẩm.
  • Yêu cầu và nhiệm vụ nghiên cứu:
    1. Đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện chiếu sáng ở các bước sóng khác nhau đến quá trình hình thành và chất lượng quả thể nấm khi nuôi trồng.
    2. Xác định thời gian phát triển ở từng giai đoạn của nấm đông trùng hạ thảo.
    3. Xác định đặc điểm hình thái, tỷ lệ hình thành quả thể, số lượng quả thể và sinh khối của nấm.
    4. Đánh giá sự khác biệt về hàm lượng cordycepin và adenosine thông qua phương pháp đo quang phổ tại vùng ánh sáng hấp thụ cực đại của các base nucleotide.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Chủng giống nấm Cordyceps militaris NBRC 9787.
  • Phạm vi không gian: Viện nghiên cứu Vi tảo và Dược mỹ phẩm kết hợp cùng Bộ môn Sinh học phân tử thuộc Khoa Công nghệ sinh học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được tiến hành thực nghiệm từ tháng 3/2022 đến tháng 9/2022.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên các nền tảng lý thuyết sinh học nấm học, quang sinh học và hóa sinh phân tích:

  • Cơ sở sinh học phát triển của nấm Cordyceps militaris: Chu trình phát triển trải qua 4 giai đoạn chính gồm tạo hệ sợi, tạo sắc tố, nảy chồi (phát sinh mầm) và tạo quả thể. Nấm có dạng ký sinh trên ấu trùng, khi nuôi cấy nhân tạo có thể phát triển trên cơ chất rắn giàu tinh bột và protein. Quả thể chứa protein chiếm 40,69%, acid béo không no chiếm 70% (chủ yếu là linoleic acid 61,3%), cùng các acid amin tổng số đạt 69,32 mg/g.
  • Cơ sở hóa học của hoạt chất chỉ thị: Hoạt chất cordycepin (9-(3-deoxy-β-D-ribofuranosyl)adenin, C10H13N5O3) và adenosine (9-β-D-ribofuranosyl adenin, C10H13N5O4) đều có cấu trúc gồm nhân purin liên kết với đường ribose bằng liên kết β-N9-glucosid, có phổ hấp thụ cực đại trong vùng tử ngoại tại bước sóng xấp xỉ 259 nm – 260 nm.
  • Cơ sở quang sinh học: Sự tương tác giữa các thụ thể tiếp nhận ánh sáng của tế bào nấm với từng dải bước sóng quang phổ kích hoạt quá trình quang tạo hình (photomorphogenesis), tác động trực tiếp đến thời gian tạo mầm, tốc độ vươn dài, phân nhánh của quả thể và con đường sinh tổng hợp trao đổi chất thứ cấp.
  • Nguyên lý quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS: Dựa trên định luật Lambert – Beer, nồng độ của các dẫn xuất base nucleotide trong dịch chiết tỷ lệ thuận với độ hấp thụ quang tại dải bước sóng đặc trưng 250 – 600 nm, với đỉnh hấp thụ cực đại tại 260 nm.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được tác giả triển khai bao gồm:

  • Thiết kế bố trí thí nghiệm: Khảo sát 5 công thức chiếu sáng gồm 4 nguồn sáng đèn LED đơn sắc/phối hợp và 1 nguồn sáng đèn huỳnh quang làm đối chứng. Mỗi công thức thí nghiệm được bố trí lặp lại trên 10 hộp cơ chất (mỗi hộp tương ứng 10% tỷ lệ đánh giá).
Ký hiệu nguồn sáng Thành phần bước sóng (nm) Tỷ lệ quang học Mật độ dòng photon quang hợp (µmol·s⁻¹) Quang thông (lm) Nhiệt độ màu (K) Độ rọi khảo sát (Lux)
LED Vàng 570 100% 32,56 856,92 1500 500 – 1000
LED Đỏ 640 100% 34,45 329,45 1001 500 – 1000
LED Xanh dương 470 100% 26,64 527,97 1000 500 – 1000
LED Xanh dương và Đỏ 650 1:4 27,34 1010,44 1590 500 – 1000
Đèn Huỳnh quang (ĐC) 405 – 577 100% 35,00 3250,00 3000 500 – 1000
  • Phương pháp đo cường độ ánh sáng: Sử dụng thiết bị đo chuyên dụng Milwaukee MW700 (dải đo từ 0 đến 50.000 Lux, độ chính xác ±6%).
  • Phương pháp nuôi cấy nấm in vitro:
    • Nhân giống cấp 1: Môi trường khoai tây – agar bổ sung dịch chiết 200 g khoai tây/lít, đường sucrose, pepton, cao nấm men, muối khoáng KH2PO4, K2HPO4, KNO3, vitamin B1, vitamin B8, điều chỉnh pH về 7,0, hấp thanh trùng ở 118°C trong 120 phút.
    • Nhân giống cấp 2: Môi trường lỏng chứa đường glucose, muối khoáng tương tự môi trường cấp 1 bổ sung thêm CaCl2·2H2O, pH 7,0, hấp 118°C trong 120 phút.
    • Môi trường cơ chất sản xuất: Mỗi hộp nuôi gồm 40 g gạo lứt phối trộn với 50 ml dung dịch dinh dưỡng giàu đạm và vi lượng (thành phần trên 1 lít gồm: 50 g tảo xoắn Spirulina tươi, 100 ml nước dừa, 100 g nhộng tằm, 100 g giá đỗ, 200 g khoai tây, 30 g đậu tương, 20 g glucose, 5 g pepton, 3 g sucrose, 1 g KH2PO4, 1 g MgSO4·7H2O). Cơ chất được khử trùng ở 121°C trong 120 phút.
    • Quy trình điều khiển chiếu sáng: Cấy 5 ml dịch giống cấp 2 vào mỗi bình cơ chất, ủ tối ở nhiệt độ phòng trong 4 – 6 ngày để hệ sợi lan kín mặt cơ chất. Chuyển sang giàn chiếu sáng đặt cách mặt giàn 40 cm (có vách ngăn carton chống nhiễm chéo ánh sáng). Pha kích mầm kéo dài 12 – 15 ngày với cường độ 800 – 1000 Lux, chu kỳ 18 giờ sáng/6 giờ tối. Khi quả thể đạt chiều dài 4 – 6 mm, chuyển sang pha hạ sáng nuôi quả thể với cường độ 500 – 650 Lux, chu kỳ 12 giờ sáng/12 giờ tối cho đến khi thu hoạch ở ngày thứ 60.
  • Phương pháp thu hoạch và xử lý mẫu: Quả thể đạt chiều dài ≥ 2 cm được thu hoạch khi đầu bắt đầu tròn trước khi phai màu, tách riêng phần sợi và đế nấm, sấy thăng hoa ở -40°C và đóng gói hút chân không.
  • Phương pháp trích ly và đo quang phổ UV-VIS: Cân 0,5 g nấm sấy thăng hoa, chiết trong 40 ml nước sôi 100°C ngâm 15 phút, ly tâm phân tách ở tốc độ 3000 vòng/phút trong 10 phút, thu dịch nổi đo quét phổ trên máy quang phổ UV-VIS trong dải bước sóng 250 – 600 nm, đối chứng bằng nước cất, xác định độ hấp thụ quang tại đỉnh cực đại 260 nm.

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu hoàn toàn là dữ liệu thực nghiệm sơ cấp thu thập trực tiếp trong quá trình theo dõi, đo đạc hình thái, cân khối lượng sinh khối và đo phổ hấp thụ của các mẫu nấm tại phòng thí nghiệm.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Phần này trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ nhu cầu chuẩn hóa quy trình nuôi trồng nhân tạo nấm dược liệu Cordyceps militaris. Tác giả nêu bật hạn chế về mặt nhiệt lượng và hiệu quả năng lượng của nguồn sáng huỳnh quang truyền thống, từ đó xác lập sự cần thiết của việc thử nghiệm các nguồn sáng LED đơn sắc và kết hợp. Phần mở đầu đưa ra 1 mục đích tổng quát cùng 4 yêu cầu nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể cần giải quyết trong toàn bộ quá trình nghiên cứu.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Tác giả tổng hợp hệ thống tài liệu gồm 51 công trình nghiên cứu trong và ngoài nước. Các nội dung chính bao gồm:

  • Giới thiệu đặc điểm sinh học, phân loại học, chu trình sống ký sinh côn trùng và phân bố tự nhiên của nấm đông trùng hạ thảo, phân tích rõ sự khác biệt giữa hai loài được nghiên cứu nhiều nhất là Cordyceps sinensis và Cordyceps militaris.
  • Thành phần dinh dưỡng và dược lý: Phân tích số liệu protein (40,69%), acid amin tổng số trong quả thể (69,32 mg/g so với 14,03 mg/g ở sinh khối), các acid béo (acid linoleic chiếm 61,3% ở quả thể), cùng hoạt tính kháng ung thư, chống oxy hóa, ức chế virus cúm A, tan huyết khối và kháng viêm của các chiết xuất từ nấm.
  • Hóa học và tác dụng của cordycepin và adenosine: Cấu trúc hóa học, điểm nóng chảy (cordycepin: 228 – 231°C; adenosine: 234 – 235°C), độ tan, bước sóng hấp thụ cực đại (259,0 nm) và cơ chế tác động sinh học (ức chế tổng hợp ARN qua việc gắn kết sai lệch, điều hòa phản ứng viêm NF-κB, tác dụng giãn mạch vành và điều hòa nhịp tim).
  • Tổng quan các công trình nghiên cứu chiếu sáng: Phân tích các phát hiện quốc tế (Dong et al., Yi et al., Chao et al.) về tác động của bước sóng LED đỏ, xanh, kết hợp lên sự tích lũy sinh khối và hoạt chất; tổng kết các nghiên cứu trong nước (Đỗ Thị Gấm et al. khảo sát các tỷ lệ phối hợp BRW, Phạm Thị Lan et al. so sánh đèn huỳnh quang với LED phối hợp xanh đỏ 1:2).
  • Cơ sở lý thuyết của phép đo quang phổ UV-VIS trong phân tích nhóm nucleobase tự do.

Phần 3: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Phần này mô tả chi tiết vật liệu sinh học (chủng giống NBRC 9787), hóa chất, thiết bị thí nghiệm (máy đo độ rọi Milwaukee MW700, máy quang phổ UV-VIS). Tác giả cung cấp bảng thông số kỹ thuật chi tiết của 5 nguồn sáng thí nghiệm (Bảng 3.1) và công thức định lượng phối trộn môi trường cơ chất sản xuất (Bảng 3.2). Đồng thời, quy trình thiết kế giàn nuôi hai pha chiếu sáng, kỹ thuật bảo quản sấy thăng hoa ở -40°C và quy trình trích ly mẫu đo quang phổ được chuẩn hóa chi tiết từng bước.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu

Nội dung chương tập trung công bố và thảo luận các phát hiện thực nghiệm qua 3 khía cạnh:

  • Ảnh hưởng của nguồn sáng đến thời gian và tỷ lệ phát sinh mầm quả thể: Quá trình chuyển màu sắc tố diễn ra sau 1 – 3 ngày ra sáng; thời gian xuất hiện mầm quả thể ở các công thức LED (4,5 – 6,8 ngày) ngắn hơn có ý nghĩa so với đèn huỳnh quang (7,5 ngày). Sau 7 ngày, tỷ lệ tạo mầm ở công thức LED xanh dương đạt cao nhất (60%), tiếp đến là LED vàng và LED kết hợp (50%), trong khi huỳnh quang đạt thấp nhất (30%). Đến ngày thứ 14, tất cả các công thức đều đạt tỷ lệ phát sinh 100%.
  • Ảnh hưởng đến sự phát triển hình thái quả thể sau 60 ngày: LED xanh dương và LED đỏ kích thích tạo số lượng quả thể cao nhất trên diện tích 63,5 cm2 (lần lượt là 195 quả và 180 quả) nhưng kích thước quả thể nhỏ, ngắn và không đồng đều. Ngược lại, LED vàng tạo ra 156 quả thể với kích thước lớn nhất (chiều dài đạt 4,00 ± 0,55 cm, chiều rộng 0,30 cm), hình thái quả thể hình trụ mọc đều, màu vàng cam đậm và tỷ lệ phân nhánh thấp nhất (3/156 quả thể). Công thức huỳnh quang và LED kết hợp có tỷ lệ phân nhánh cao (lần lượt 9/120 và 6/104 quả thể).
  • Ảnh hưởng đến chất lượng quả thể (sinh khối và hoạt chất): Sinh khối tươi của 20 quả thể đạt giá trị cao nhất ở công thức LED vàng (3,68 ± 0,56 g), vượt trội hơn đối chứng huỳnh quang (3,50 ± 0,44 g), LED kết hợp (3,21 ± 0,51 g), LED đỏ (2,29 ± 0,38 g) và LED xanh dương (2,15 ± 0,33 g). Kết quả đo quét quang phổ UV-VIS trong dải 250 – 600 nm ghi nhận mẫu dịch chiết từ nghiệm thức LED vàng có độ hấp thụ quang tại đỉnh 260 nm cao nhất, phản ánh mức độ tích lũy các dẫn xuất nucleobase tự do (adenosine và cordycepin) vượt trội so với các công thức còn lại.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tác giả tổng kết các kết luận thực nghiệm, khẳng định ánh sáng LED vàng (bước sóng 570 nm) là nguồn sáng thích hợp nhất cho quá trình sinh trưởng, hình thành quả thể, tích lũy sinh khối và hàm lượng hoạt chất của nấm Cordyceps militaris. Khóa luận kiến nghị đưa ánh sáng LED vàng vào ứng dụng thực tế để thay thế đèn huỳnh quang truyền thống nhằm giảm chi phí điện năng và nâng cao chất lượng nấm thương phẩm.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã thu thập và so sánh đầy đủ các chỉ tiêu sinh trưởng và hình thái của nấm Cordyceps militaris dưới 5 điều kiện chiếu sáng sau 60 ngày nuôi cấy:

Nguồn sáng Thời gian phát sinh quả thể (ngày) Tỷ lệ phát sinh quả thể sau 7 ngày (%) Số lượng quả thể / 63,5 cm² Chiều dài quả thể (cm) Chiều rộng quả thể (cm) Tỷ lệ quả thể phân nhánh Sinh khối tươi của 20 quả thể (g)
LED Vàng 4,50 50 156 4,00 ± 0,55 0,30 3/156 3,68 ± 0,56
LED Đỏ 4,50 40 180 2,50 0,20 ± 0,10 5/180 2,29 ± 0,38
LED Xanh dương 6,80 60 195 3,20 ± 0,35 0,30 ± 0,10 6/195 2,15 ± 0,33
LED Xanh dương và Đỏ (1:4) 4,70 ± 0,75 50 104 3,00 0,20 6/104 3,21 ± 0,51
Đèn Huỳnh quang (ĐC) 7,50 30 120 3,10 ± 0,50 0,40 ± 0,10 9/120 3,50 ± 0,44

Các kết quả và đóng góp chính của đề tài bao gồm:

  • Rút ngắn thời gian kích ứng tạo mầm: Chứng minh được tất cả các nguồn sáng LED (đặc biệt là LED vàng, đỏ và xanh dương kết hợp đỏ) đều giúp nấm phát sinh mầm quả thể nhanh hơn (4,50 – 4,70 ngày) so với nguồn sáng đèn huỳnh quang đối chứng (7,50 ngày), đồng thời tỷ lệ mẫu bật mầm sau 7 ngày đạt từ 40% đến 60%, cao hơn rõ rệt mức 30% của đối chứng.
  • Xác định nguồn sáng tối ưu cho hình thái và sinh khối: Nghiên cứu chỉ ra sự vượt trội của ánh sáng LED vàng (bước sóng 570 nm) trong việc định hình quả thể thương phẩm. So với các nguồn sáng khác thường khiến quả thể bị nhỏ, mọc không đều (LED đỏ, LED xanh dương) hoặc có tỷ lệ phân nhánh dị hình cao (đèn huỳnh quang 9/120, LED kết hợp 6/104), LED vàng cho quả thể đồng đều nhất, chiều dài lớn nhất (4,00 ± 0,55 cm), tỷ lệ phân nhánh thấp nhất (3/156) và sinh khối tươi 20 quả thể đạt cao nhất (3,68 ± 0,56 g).
  • Đóng góp so với các nghiên cứu trước đó: Trong khi một số nghiên cứu trước đây tại Việt Nam cho rằng đèn huỳnh quang cho kết quả tốt hơn đèn LED phối hợp xanh đỏ tỷ lệ 1:2 (Phạm Thị Lan et al.) hoặc khuyến nghị các hệ đèn LED kết hợp ba màu BRW phức tạp (Đỗ Thị Gấm et al.), nghiên cứu này đã chứng minh giải pháp sử dụng ánh sáng LED đơn sắc vàng bước sóng 570 nm mang lại hiệu quả vượt trội cả về mặt sinh học lẫn chất lượng hoạt chất, mở ra phương án chiếu sáng đơn giản và tối ưu hơn về mặt kỹ thuật.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận tồn tại một số giới hạn gắn liền với phạm vi nghiên cứu thực nghiệm:

  • Hạn chế trong phương pháp phân tích hoạt chất: Đề tài đánh giá hàm lượng hoạt chất nhóm nucleobase (adenosine và cordycepin) dựa trên phương pháp đo độ hấp thụ quang học tổng số bằng máy quang phổ UV-VIS quét trong dải bước sóng 250 – 600 nm tại đỉnh 260 nm. Phương pháp này chỉ cho phép so sánh tương đối mức độ tích lũy chung của nhóm dẫn xuất nucleobase tự do giữa các nghiệm thức, chưa tiến hành tách chiết và định lượng nồng độ tuyệt đối riêng biệt của từng hợp chất bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).
  • Giới hạn về quy mô và biến số thí nghiệm: Thí nghiệm mới được triển khai ở quy mô phòng thí nghiệm với 10 hộp cơ chất cho mỗi nghiệm thức trong một chu kỳ nuôi cấy 60 ngày; chưa khảo sát thêm các chu kỳ chiếu sáng khác nhau hay kết hợp nhiệt độ động theo từng pha sinh trưởng.

Hướng nghiên cứu tiếp được đề xuất:

  • Tiến hành phân tích định lượng tuyệt đối hàm lượng cordycepin, adenosine và polysaccharide trên hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) hoặc sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC-MS) để xác lập chính xác tỷ lệ các hoạt chất tinh sạch.
  • Thử nghiệm kết hợp bước sóng LED vàng với các dải bước sóng phụ trợ theo các giai đoạn phát triển khác nhau, đồng thời mở rộng quy mô thử nghiệm bán công nghiệp nhằm hoàn thiện quy trình chuyển giao công nghệ nuôi trồng thương phẩm.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng và mục đích nghiên cứu sau:

  • Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu chuyên ngành Công nghệ sinh học, Nông nghiệp, Sinh học ứng dụng và Dược liệu: Cung cấp tài liệu tổng quan toàn diện về sinh học, hóa sinh và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy nấm Cordyceps militaris.
  • Các cơ sở sản xuất và doanh nghiệp nuôi trồng nấm đông trùng hạ thảo nhân tạo: Cung cấp cơ sở khoa học trực tiếp để chuyển đổi hệ thống chiếu sáng từ đèn huỳnh quang sang đèn LED vàng (570 nm), giúp tiết kiệm điện năng tiêu thụ, kiểm soát nhiệt lượng phòng nuôi và nâng cao năng suất sinh khối quả thể.
  • Phần đáng tham khảo nhất trong văn bản:
    • Công thức phối trộn dung dịch dinh dưỡng giàu đạm và khoáng chất trên nền giá thể gạo lứt bổ sung tảo xoắn Spirulina tươi, nhộng tằm, nước dừa và các loại hạt tại Bảng 3.2.
    • Quy trình điều khiển chế độ chiếu sáng hai pha (pha kích mầm 800 – 1000 Lux chu kỳ 18h sáng/6h tối và pha nuôi quả thể 500 – 650 Lux chu kỳ 12h sáng/12h tối).
    • Bảng tổng hợp số liệu hình thái, sinh khối và quy trình trích ly đo quang phổ UV-VIS kiểm tra chất lượng sản phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Thành phần môi trường cơ chất sản xuất nuôi cấy nấm được phối trộn theo công thức cụ thể nào?

Mỗi hộp cơ chất nuôi cấy được chuẩn bị gồm 40 g gạo lứt và 50 ml dung dịch dinh dưỡng. Thành phần của 1 lít dung dịch dinh dưỡng bao gồm: 50 g tảo xoắn Spirulina tươi, 100 ml nước dừa, 100 g nhộng tằm xay, 100 g giá đỗ, 200 g khoai tây, 30 g đậu tương, 20 g glucose, 5 g pepton, 3 g sucrose, 1 g KH2PO4 và 1 g MgSO4·7H2O. Cơ chất được khử trùng bằng nồi hấp ở 121°C trong 120 phút.

2. Quy trình điều khiển ánh sáng qua các giai đoạn nuôi cấy nấm được thiết lập ra sao?

Quy trình chiếu sáng được chia làm 3 giai đoạn:

  • Giai đoạn ủ tối: Kéo dài 4 – 6 ngày sau khi cấy giống để sợi nấm lan kín mặt cơ chất.
  • Giai đoạn ra sáng (kích mầm quả thể): Chiếu sáng với cường độ 800 – 1000 Lux, chu kỳ 18 giờ sáng/6 giờ tối mỗi ngày, khoảng cách đèn đến mặt giàn là 40 cm, duy trì trong 12 – 15 ngày cho đến khi quả thể đạt chiều dài 4 – 6 mm.
  • Giai đoạn hạ sáng (nuôi phát triển quả thể): Giảm cường độ ánh sáng xuống 500 – 650 Lux, chu kỳ 12 giờ sáng/12 giờ tối mỗi ngày, duy trì cho đến khi thu hoạch ở ngày thứ 60.

3. Ánh sáng của các loại đèn LED tác động như thế nào đến thời gian và tỷ lệ hình thành mầm quả thể?

Các nguồn sáng LED giúp rút ngắn thời gian phát sinh quả thể xuống còn 4,50 ngày (LED vàng, LED đỏ), 4,70 ngày (LED kết hợp xanh dương và đỏ) và 6,80 ngày (LED xanh dương), nhanh hơn so với đèn huỳnh quang đối chứng (7,50 ngày). Sau 7 ngày theo dõi, tỷ lệ hình thành quả thể đạt cao nhất ở LED xanh dương (60%), tiếp theo là LED vàng (50%), LED kết hợp (50%), LED đỏ (40%) và thấp nhất là đèn huỳnh quang (30%). Sau 14 ngày, toàn bộ các nghiệm thức đều đạt tỷ lệ phát sinh 100%.

4. Vì sao công thức đèn LED vàng (570 nm) được kết luận là tối ưu nhất cho sự phát triển của quả thể?

Mặc dù LED xanh dương và LED đỏ cho số lượng quả thể nhiều nhất (lần lượt 195 và 180 quả/63,5 cm²), nhưng quả thể lại nhỏ, ngắn và không đồng đều. Đèn LED vàng cho số lượng quả thể ở mức trung bình (156 quả/63,5 cm²) nhưng đạt kích thước chiều dài lớn nhất (4,00 ± 0,55 cm), chiều rộng 0,30 cm, hình thái hình trụ mọc đồng đều, màu vàng cam đậm và tỷ lệ phân nhánh dị hình thấp nhất (chỉ 3/156 quả). Đồng thời, LED vàng mang lại sinh khối tươi 20 quả thể cao nhất (3,68 ± 0,56 g) và có độ hấp thụ quang phổ UV-VIS tại bước sóng 260 nm cao nhất trong tất cả các nghiệm thức.

5. Phương pháp phân tích hoạt chất nucleobase tự do trong khóa luận được thực hiện như thế nào?

Tác giả sử dụng mẫu sợi nấm sấy thăng hoa ở -40°C, cân 0,5 g ngâm trong 40 ml nước sôi 100°C trong 15 phút, sau đó ly tâm 3000 vòng/phút trong 10 phút để thu dịch nổi. Dịch chiết được đo quét quang phổ hấp thụ trên máy quang phổ UV-VIS trong dải từ 250 nm đến 600 nm (sử dụng nước cất làm mẫu trắng) để xác định độ hấp thụ quang tại đỉnh cực đại 260 nm, đại diện cho hàm lượng các dẫn xuất nucleobase tự do gồm adenosine và cordycepin.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Nguyễn Doãn Quân đã cung cấp các dẫn liệu thực nghiệm có giá trị về ảnh hưởng của các bước sóng ánh sáng đèn LED đối với sự sinh trưởng, phát triển hình thái và tích lũy hoạt chất ở nấm Cordyceps militaris. Kết quả khẳng định ánh sáng LED vàng đơn sắc (bước sóng 570 nm) là điều kiện chiếu sáng tối ưu, giúp rút ngắn thời gian tạo mầm, tối đa hóa chiều dài và sinh khối tươi của quả thể, hạn chế phân nhánh dị hình và nâng cao độ hấp thụ quang của nhóm hoạt chất nucleobase so với nguồn sáng huỳnh quang truyền thống. Công trình mở ra triển vọng ứng dụng hệ thống đèn LED vàng vào quy trình nuôi trồng nhân tạo quy mô lớn nhằm tiết kiệm năng lượng và nâng cao chất lượng nấm đông trùng hạ thảo thương phẩm.