Mở đầu: gồm 2 trang (1-2) 1 Phần 2: Tổng quan: gồm 23 trang (3-25) Phần 3: Vật liệu và phương pháp: gồm 17 trang (26-42) Phần 4: Kết quả và bàn luận: gồm 23 trang (43-65) Phần 5: Kết luận và kiến nghị: gồm 2 trang (66-67). Phần 6: Tài liệu tham khảo: gồm 3 trang (68-70) Địa bàn khảo sát: Bèo tấm được thu mua từ các ao trồng rau nhúc thuộc xã Nhật Tảo, huyện Tân Trụ, Tỉnh Long An. Tổng quan về bèo tấm 1. Mô tả thực vật Bộ: Alismatales Họ: Araceae Chi: Lemna Loài: Lemna minor Tên khoa học Lemna minor.
Bèo tấm Lemna minor 1. Nguồn gốc và phân bố Từ cách đây 30 năm, các nhà khoa học đã phát hiện ra sự có mặt của bèo tấm ở tất cả các châu lục, trừ các địa cực. Bèo tấm là nhóm thực vật một lá mầm thủy sinh có phổ phân bố rất rộng, có khả năng sống đa dạng ở nhiều vùng địa lý và thích hợp với nhiều dạng khí hậu cùng với tốc độ sinh trưởng nhanh. Chúng được tìm thấy ở những sa mạc không có nước và cả những vùng băng giá.
Chúng phát triển tốt nhất ở vùng có khí hậu nhiệt đới và ôn đới. Hiện nay, phân họ Lemnoideae có 37 loài thuộc 5 chi: Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella và Wolffia [1]. Bèo tấm thường xuất hiện ở các khu vực nước đọng hoặc có dòng chảy chậm. Sự tăng trưởng nhanh thường được ghi nhận ở các ao hồ nhỏ, đầm lầy vì đây là những khu vực có nguồn dinh dưỡng dồi dào.
Đặc biệt, ở khu vực có cá sấu sinh sống thì tốc độ tăng trưởng của bèo tấm là cực đại. Một vài loài cũng tồn tại trong môi trường nước nhiễm mặn (tối đa 2.5% NaCl đối với Lemna minor), tuy nhiên 3 chúng không tích lũy ion Na+ trong quá trình sinh trưởng. Ở điều kiện sinh trưởng tối ưu (về nhiệt độ nước, pH, chiếu sáng, nguồn dinh dưỡng), bèo tấm có thể tăng gấp đôi sinh khối trong vòng 16-24 giờ. Theo tính toán lý thuyết, với tốc độ sinh trưởng như vậy thì chỉ sau 50 ngày, bèo tấm có thể mọc kín 1 ha nuôi trồng với lượng ban đầu chỉ 10 cm2 và sau 60 ngày thì sẽ phủ kín toàn bộ diện tích 32 ha [2].
Thành phần hóa học của bèo tấm Bèo tấm có chứa các chất dinh dưỡng với sự đa dạng về cả thành phần và hàm lượng. Sinh khối bèo tấm có chứa các vitamin A, B1, B2…và các amino acid không thay thế được (trừ methionine). Hầu hết các loài bèo tấm chứa hàm lượng protein đạt từ 6.8- 45%, phụ thuộc và điều kiện sinh trưởng và phát triển. Ở điều kiện nuôi trồng tối ưu, hàm lượng protein trong bèo tấm có thể đạt giá trị cực đại tương đương lượng protein có trong đậu nành.
Rusoff và cộng sự báo cáo rằng thành phần axit amin của protein bèo tấm đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của con người. Gần đây, nghiên cứu thành phần axit béo của 30 loài khác nhau của bèo tấm. Họ báo cáo bão hòa, không là bao gồm các acid bão hòa đơn và không bão hòa đa axit béo trong các loài, trong đó có thể được sử dụng để đánh giá giá trị dinh dưỡng cũng như trong thức ăn của con người. Thành phần và hàm lượng các hợp chất hữu cơ có trong bèo tấm [3] Thành phần Hàm lượng (% trọng lượng chất khô) Protein 6.6 Bèo tấm nếu được sinh trưởng trong điều kiện tối ưu về dinh dưỡng và các điều kiện nuôi cấy thì hàm lượng protein đạt đến 45% trọng lượng chất khô.
Hàm lượng protein rất cao so với các loài thực vật khác và tương đương với hàm lượng protein có trong đậu nành. Với hàm lượng protein khá cao thì bèo tấm đang là một trong những hướng nghiên cứu đầy triển vọng trong cuộc chiến lương thực sạch ngày nay. Trong những năm qua, công ty Parabel đã điều tra thành phần dinh dưỡng của bèo và các sản phẩm có nguồn gốc từ cây thủy sinh. Một báo cáo gần đây phân tích thành phần hóa học của sáu loài đại diện cho tất cả năm chi Spirodela polyrhiza, Landoltia punctata, Lemna gibba, Lemna minor, Wolffiella hyalina, Wolffia microscopica.
Kết 4 quả của nghiên cứu chỉ ra rằng hàm lượng lượng chất khô 6 loài dao động từ 4 đến 8%; protein dao động từ 20 đến 35% (dw), thấp nhất là L. punctata và cao nhất là W. hyalina; hàm lượng chất béo từ 4 đến 7% (dw), acid béo bão hòa khoảng 25 đến 46 % tổng hàm lượng chất béo; và tinh bột từ 4 đến 10% (dw). Ngoài ra trong bèo còn chứa vi chất dinh dưỡng bao gồm khoáng chất và chất dinh dưỡng thực vật.
Nồng độ và tính chất của các nguyên tố vi lượng có trong Lemnaceae cũng phụ thuộc phần lớn vào nguồn nước nơi bèo tấm phát triển [4]. Thành phần hóa học của 6 loài Trọng lượng khô, (B) Hàm lượng protein tổng số, (C) Hàm lượng axit béo, (D) Hàm lượng tinh bột. Dữ liệu (B – D) có liên quan đến trọng lượng khô. Có nghĩa là ± độ lệch chuẩn được đưa ra.
Nồng độ và tính chất của các nguyên tố vi lượng có trong Lemnaceae cũng phụ thuộc phần lớn vào nguồn nước nơi bèo tấm phát triển. Kết quả khảo sát hàm lượng các vi lượng có trong một số loài bèo được 5 thu ở những vùng khác nhau [5] Source Ca P Na K Fe Mg Zn Cu Mn Lemna minor 1.38 NR NR NR NR NR Wolffia 6.52 755 microsco pica Lemna gibba 1.8 NR NR NR NR NR NR Lemna minor 0.5 NR NR NR NR NR NR NR Lemna 0.04- NR NR NR NR paucicos tata 1.71 NR NR NR NR NR NR NR perpusilla Water lentils 2.17 NR NR NR NR NR NR NR Lemna sp.000 3 - Lemna minor NR NR NR NR NR NR 0. Các hướng nghiên cứu ứng dụng trên bèo tấm Tính đến 2018, chỉ có 4 hội thảo quốc tế về nghiên cứu và ứng dụng bèo tấm diễn ra ở Trung Quốc (2011), Mỹ (2013), Nhật (2015), Ấn Độ (2017) do các trường đại học phối hợp tổ chức. Trong khoảng thời gian này, hàng loạt nghiên cứu sản xuất biogas, phân bón,.
Nhưng nổi bật là việc protein bèo tấm được sử dụng như nguồn thực phẩm thay thế trong tương lai. Việc chọn và nghiên cứu chuyên sâu nguyên liệu thay thế mới (bèo tấm) còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. trình bày mức độ khả thi trong việc khai thác và sử dụng nguyên liệu bèo tấm cho việc nghiên cứu và phát triển thương mại. So sánh mức độ khả thi trong việc khai thác và sử dụng nguyên liệu bèo tấm cho việc nghiên cứu và phát triển thương mại Bèo tấm Lục bình Rong Tốc độ phát triển Cao Cao Cao Mức độ dinh Cao Trung bình Cao dưỡng Khí hậu Đa dạng Nhiệt đới Ấm Chiếm diện tích Hoàn toàn Một phần Không bề mặt nước Thu hoạch Dễ Không dễ Rất khó Protein và tinh bột Thành phần Chất xơ cao Protein và dầu cao cao Dựa trên bảng khảo sát thực tế đó, Việt Nam được xem là quốc gia có nguồn nguyên liệu bèo tấm dồi dào, thích hợp cho việc tạo ra sản phẩm thực phẩm với mức giá kinh tế phù hợp với chất lượng sống của người Việt Nam.
Sử dụng bèo tấm để sản xuất bioethanol và biobutanol Có nhiều nghiên cứu tập trung vào việc gia tăng hàm lượng tinh bột trong bèo tấm dùng cho sản xuất nhiên liệu sinh học. Có hai quá trình tác động tới sự tích lũy tinh bột trong sinh khối bèo tấm, đó là quá trình quang hợp để hình thành tinh bột và sự tiêu hao tinh bột trong các quá trình trao đổi chất. Với các kỹ thuật nuôi trồng bèo tấm hiện nay, hàm lượng tinh bột được tổng hợp nhờ quá trình quang hợp là rất lớn, vì thế các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc hạn chế các quá trình phân giải tinh bột. Các nghiên cứu chính bao gồm: (1) Sự thiếu hụt P, K và N là nguyên nhân làm giảm quá trình dị hóa, từ đó gia tăng hàm lượng tinh bột tích lũy trong cây.
Năm 2009, Cheng và Stomp đã nghiên cứu và thấy rằng khi cấy chuyển bèo tấm từ môi trường giàu dinh dưỡng sang môi trường chỉ có nước máy thì hàm lượng tinh bột tích lũy trong S. polyrhiza tăng lên từ 20-45. (2) Năm 2011, Cui và cộng sự đã công bố điều kiện nhiệt độ thấp và thời gian chiếu 7 sáng kéo dài sẽ gia tăng sự tích lũy tinh bột ở S. Cụ thể, khi nhiệt độ ban ngày không thay đổi thì nhiệt độ thấp vào ban đêm sẽ kích thích sự tích lũy tinh bột.
Ngược lại, hàm lượng tinh bột không khác biệt trong điều kiện thay đổi nhiệt độ ban ngày và giữ nguyên nhiệt độ ban đêm. (3) Năm 1976, McLaren và Smith đã nghiên cứu và thấy rằng: sau 6 ngày nuôi cấy L. minor trong môi trường có mặt 10-6M ABA thì trọng lượng tươi giảm 60% nhưng sinh khối khô tăng 220% và tinh bột trong sinh khối khô tăng gần 500%. Đặc biệt, Su và cộng sự đã chỉ ra rằng bèo tấm là một cơ chất có tiềm năng trong quá trình lên men vì dưới tác động của nấm men chúng không những được chuyển hóa thành ethanol mà còn tạo ra các alcohol cao năng lượng khác để sản xuất nhiên liệu sinh học.
Bên cạnh đó, việc thử nghiệm sản xuất sinh khối trên quy mô lớn cũng đã được thực hiện. Năm 2011, Xu và cs đã xây dựng hệ thống nuôi và thu sinh khối bèo tấm đầu tiên để sản xuất ethanol tại North Carolina, Mỹ. Năm 2012, Farrell đã nuôi bèo tấm trong một đầm (phá) rộng 23 ha và thấy rằng trong điều kiện thiếu dinh dưỡng thì hàm lượng tinh bột gia tăng từ >10% lên đến trung bình 19%. Các yếu tố chính cần quan tâm khi nuôi trồng là: mật độ bèo, thời gian thu hoạch và bổ sung dinh dưỡng.
Sử dụng bèo tấm để sản xuất khí sinh học (biogas) Sử dụng quá trình lên men kỵ khí các chất thải nông nghiệp và chăn nuôi để sản xuất khí sinh học đã được nghiên cứu từ nhiều năm nay. Clack đã thấy rằng bổ sung thêm bèo tấm trong giá thể lên men đã làm gia tăng đáng kể lượng khí sinh học tạo ra (hơn 44% so với đối chứng). Triscari và cộng sự cho thấy chỉ cần bổ sung 0,5- 2,0% bèo tấm thì tổng lượng khí sinh học và methanol gia tăng rất lớn, nhưng nếu bổ sung hơn 2% thì sự gia tăng không còn tiếp tục. Nguồn thực phẩm cho con người và thức ăn chăn nuôi Dân số thế giới tăng gần gấp đôi trong giai đoạn 1950-2000 (từ 2.7 đến 6 tỷ người) nhưng nhu cầu về thịt lại tăng gấp 5 lần (từ 45 triệu tấn lên 233 triệu tấn/năm).