Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Nguồn gốc, giá trị dinh dưỡng của cây sắn 1. Nguồn gốc Cây sắn có tên khoa học là Manihot Esculenta Crantz hoa hạt kín, có 2 lá mầm và thuộc họ thầu dầu có tới hơn 300 chi và 8000 loài phân thành 17 nhóm, có bộ nhiễm sắc thể 2n = 36. Nhiều tài liệu cho biết cây sắn có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của Châu Mỹ La Tinh (Crantz, 1976) và được trồng cách đây khoảng 5000 năm (CIAT, 1993).
Có nhiều giả thiết về trung tâm phát sinh cây của cây sắn , theo De Candolle 1886; Rogers, 1965 trung tâm phát sinh cây sắn vùng đông bắc nước Brazin thuộc lưu vực sông Amazon tại đây có nhiều chủng loại sắn trồng hoang dại. Trung tâm hóa phụ có thể tại Mexico ở Trung Mỹ và vùng ven biển phía bắc của Nam Mỹ. Bằng chứng về nguồn gốc sắn trồng là những di tích khảo cổ ở Venezuela niên đại 2.700 năm trước Công nguyên, di vật thể hiện củ sắn ở cùng ven biển Peru khoảng 2000 năm trước Công nguyên, những lò nướng bánh sắn trong phức hệ Malabo ở phía Bắc Colombia niên đại khoảng 1.200 năm trước Công nguyên, những hạt tinh bột trong phân hóa thạch được phát hiện tại Mexico có tuổi từ năm 900 đến năm 200 trước Công nguyên (Rogers 1963, 1965). Ở Châu Á, sắn được du nhập vào từ thế kỷ XVII và theo hai con đường.
Thứ nhất là vào Ấn Độ sau đó sang Trung Quốc, Mianma và một số nước khác trong khu vực. Thứ hai từ Châu Phi đến Nam Mỹ, Philippin, Indonexia rồi lan dần sang các nước khác. Các công trình nghiên cứu gần đây của nhiều tác giả kết luận rằng: Cây sắn có nguồn gốc phức tạp và có bốn trung tâm phát sinh đó là: Brazil có hai trung tâm, còn lại là ở Mêhicô và Bolivia. Ở Việt Nam cây sắn được du nhập vào khoảng thế kỷ thứ 18 và được canh tác phổ biến ở hầu hết các tỉnh của Việt Nam từ Bắc đến Nam.
Diện tích sắn trồng nhiều nhất ở vùng Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, vùng núi và trung du phía Bắc và ven biển Nam Trung Bộ, ven biển Bắc Trung Bộ. Giá trị dinh dưỡng Theo kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy: Trong protein của sắn có tương đối đầy đủ các acid amin (nhất là 9 acid amin không thay thế được cần thiết cho con người) đặc biệt hai acid amin quan trọng là Lizin và Tritophan có đủ để cung cấp cho nhu cầu của cả trẻ em và người lớn. Củ sắn rất giàu tinh bột (76,2 - 77,2%), nhưng rất nghèo protein (2,2-2,7%), đặc biệt acid amin Methionine (0-0,6 % protein) (Hoàng Văn Tiến, 1987; Limon, 1995). Ngược lại, lá sắn rất giàu protein nhưng hàm lượng độc tố HCN cũng rất cao (Hoàng Văn Tiến, 1987).
Hiện nay sắn không chỉ đóng vai trò là cây lương thực quan trọng của một số nước trên thể giới mà sắn còn giữ vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguyên liệu cho nghành công nghiệp chế biến và đặc biệt là nghành chế biến nhiên liệu sinh học Ethanol. Ở Việt Nam sắn còn là cây nâng cao kinh tế cho người nông dân với đặc điểm dễ trồng, ít chịu thâm canh, trồng trên đất dốc, đồi núi vẫn cho năng suất cao đã tạo điều kiện đưa nền kinh tế vùng sâu vùng xa phát triển. Trong ngành dược, tinh bột sắn được sử dụng làm tá dược trong sản xuất thuốc. Biến tính tinh bột sắn cho nhiều sản phẩm có giá trị như đường gluccose, fructose … để làm dịch truyền hoặc các phụ gia cho các sản phẩm khác.
Tinh bột sắn còn được dùng để làm hồ vải, làm lương thực, thực phẩm cho người, đặc biệt tinh bột sắn là thành phần không thể thiếu được trong ngành công nghiệp chế biến thức ăn cho nghề nuôi trồng thuỷ sản do nó có độ dẻo cao và không bị tan trong nước. Từ tinh bột sắn có thể chế biến được gần 300 loại sản phẩm khác nhau. Thành phần dinh dưỡng không chỉ chứa trong củ sắn, lá sắn cũng chứa hàm lượng protein cao (20 - 25%), hàm lượng đáng kể các chất Canxi, Caroten, Vitamin B1, C (Tera 1984). Chất đạm của lá sắn có khá đầy đủ các acid amin cần thiết, giàu lysin nhưng thiếu methionin.
Trong lá sắn ngoài các chất dinh dưỡng, cũng chứa một lượng độc tố HCN đáng kể. Các giống sắn ngọt có 80 - 110mg HCN/1kg lá tươi. Các giống sắn đắng chứa 160 - 240mg HCN/ 1kg lá tươi. Lá sắn ngọt là một loại rau rất bổ dưỡng nhưng cần chú ý luộc kỹ để làm giảm hàm lượng HCN.
Lá sắn đắng không nên luộc ăn mà nên muối dưa hoặc phơi khô để làm bột lá sắn phối hợp với các bột khác làm bánh thì hàm lượng HCN còn lại không đáng kể. Tình hình sản xuất sắn trong và ngoài nước 1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn trên thế giới. Diện tích, sản lượng sắn toàn thế giới trong nhiều năm trở lại đây duy trì tương đối ổn định ở mức sản lượng 230 triệu tấn sắn và được trồng chủ yếu tại 3 châu lục châu Á, châu Phi và châu Mỹ La Tinh. Năng suất, sản lượng và diện tích trồng sắn trên thế giới được thể hiện qua bảng 1.
Diện tích, năng suất và sản lượng sắn trên Thế giới giai đoạn 2007 - 2013 Diện tích Năng suất Sản lượng Năm (triệu ha) (tấn/ha) (triệu tấn) 2007 19,059 11,967 228,099 2008 19,108 12,197 233,083 2009 19,402 12,265 237,985 2010 19,627 12,405 243,489 2011 20,617 12,744 262,753 2012 20,385 12,881 262,585 2013 20,732 13,347 276,721 (Nguồn: FAOSTAT,2015) Tổng sản lượng sắn trên thế giới năm 2013 khoảng 276,721 triệu tấn tăng so với năm 2007 và 33,232 triệu tấn so với năm 2010. Từ năm 2007 đến năm 2013 diện tích sắn tăng mạnh. Năm 2013 diện tích sắn trên toàn thế giới là 20,732 triệu ha tăng 1,673 triệu ha so với năm 2007 và 1,107 triệu ha so với năm 2010. Diện tích sản lượng và năng suất sắn tăng lên cho thấy việc đầu tư vào giống, chọn tạo ra giống sắn cho năng suất cao, phù hợp từng vùng sản suất cũng là do chiến lược phát triển lương thực toàn cầu đã thực sự tôn vinh giá trị của cây sắn.
Năm 2012 diện tích trồng sắn trên thế giới giảm xuống so với năm 2011 là 0,232 triệu ha tuy nhiên năng suất sắn vẫn tăng lên 0,137 tấn/ha. Năm 2013 là năm cây sắn có nhiều chuyển biến, diện tích tăng mạnh lên 20,732 triệu ha, năng suất đạt 13,347 cao hơn 0,466 tấn/ha so với năm 2012 dẫn đến sản lượng sắn tăng cao đạt 276,721 triệu tấn. 7 Nhờ đặc tính thích nghi được với nhiều vùng và ít chịu thâm canh vẫn cho năng suất khá do vậy sắn được trồng trên nhiều nước trên thế giới với vai trò cây lương thực và là nguồn nguyên liệu lớn cho các ngành công nghiệp chế biến đặc biệt là công nghiệp chế biến nhiên liệu sinh học Ethanol. Một số nước trồng sắn chủ yếu trên thế giới được thể hiện qua bảng số liệu 1.
Diện tích, năng suất, sản lượng sắn của những nước trồng sắn chính trên thế giới năm 2013 Diện tích Năng suất Sản lượng Vùng trồng (triệu ha) (tấn/ha) (triệu tấn) Toàn thế giới 20,732 13,347 276,721 Châu Phi 14,177 11,143 157,987 Nigeria 3,850 14,026 54,000 Cộng hòa Congo 2,200 7,500 16,500 Angola 1,167 14,051 16,411 Ghana 0,870 16,724 14,550 Mozambique 0,780 12,820 10,000 Châu Mỹ 2,351 12,862 30,250 Brazil 1,525 13,914 21,225 Paraguay 0,175 16,000 2,800 Colombia 0,231 10,715 2,482 Peru 0,097 12,102 1,184 Châu Á 4,181 21,096 88,220 Indonesia 1,065 22,460 23,936 Thái Lan 1,385 21,823 30,228 Việt Nam 0,544 17,899 9,742 Ấn Độ 0,207 34,959 7,236 Trung Quốc 0,285 16,087 4,585 (Nguồn:FAOSTAT,2015) 8 Hiện nay sắn được trồng trên 105 quốc gia trong đó châu Phi có tổng diện tích trồng sắn chiếm 68,38 % tiếp đến là châu Á chiếm 20,16 % và châu Mỹ với 11,34 % năm 2013. Châu Phi có tổng diện tích trồng sắn năm 2013 cao đạt 14,177 triệu ha tuy nhiên năng suất còn thấp chỉ đạt 11,143 tấn/ha thấp hơn 1,719 tấn/ha so với châu Mỹ và thấp hơn châu Á là 9,953 tấn/ha. Điều đó cho thấy hiệu quả sản xuất của châu lục này còn chưa cao. Ở Châu Phi nước có diện tích sắn lớn nhất là Nigeria với 3,850 triệu ha, năng suất đạt 14,026 tấn/ha, sản lượng 54,000 triệu tấn.
Angola là nước có diện tích lớn nhất nhưng năng suất lại thấp hơn Ghana 2,719 tấn/ha. Sắn là nguồn lương thực chính của người dân tại nhiều nước ở vùng này. Châu Phi là nơi tình trạng suy dinh dưỡng tăng lên gấp đôi trong hai thập kỷ qua nên cây sắn hiện được coi là giải pháp an toàn lương thực hàng đầu. Châu Mỹ có tổng diện tích trồng và sản xuất sắn thấp nhất trong ba châu lục chỉ với 2,351 triệu ha và với năng suất đạt 12,862 tấn/ha cao hơn 1,719 tấn/ha so với châu Phi.
Brazil là nước trồng sắn lớn nhất châu Mỹ với 1,525 triệu ha tuy nhiên năng suất sắn của nước Paraguay cao nhất với 16,000 tấn/ha. Tuy nhiên năng suất hiệu quả kinh tế sản xuất chưa cao do sắn trong châu lục này chủ yếu phục vụ chăn nuôi. Diện tích trồng sắn của châu Á đạt 4,181 triệu ha, sản lượng 88,220 triệu tấn đứng thứ hai và sau châu Phi (157,987 triệu ha); năng suất bình quân của châu Á đạt 21,096 tấn/ha cao hơn châu Phi là 9,953 tấn/ha và hơn 8,234 tấn/ha so với châu Mỹ. Hiện nay sắn không chỉ đóng vai trò làm thức ăn, làm lương thực sắn là nguyên liệu dồi dào cho nghành công nghiệp chế biến và nguồn nguyên liệu có tiềm năng lớn cho nghành sản xuất nhiên liệu sinh học Ethanol.
Công nghiệp và nhu cầu ngày càng cao đòi hỏi sắn không chỉ có năng suất cao mà cần có chất lượng củ tốt. Đó cũng là mục tiêu nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới hiện nay. Vì vậy, sắn hiện nay đang được sử dụng như một nguyên liệu phù hợp để sản xuất ethanol trên toàn Châu Á, Châu Phi và Mỹ Latinh. Nhiên liệu sinh học hiện có tầm quan trọng trong cuộc sống hiện đại kể từ khi giá nhiên liệu hóa thạch đã bắt đầu tăng vọt do các vấn đề chính trị và cũng là mối quan tâm ngày càng tăng trên tất cả các vấn đề về ô nhiễm môi trường.
9 Tốc độ tăng nhu cầu hàng năm sử dụng sắn làm lương thực, thực phẩm và thức ăn gia súc tương ứng là 1,98 và 0,95 %. Châu Phi vẫn là châu lục có sản lượng đứng đầu thế giới với dự báo vào năm 2020 đạt 168,6 triệu tấn , sắn tại châu lục này phần lớn vẫn sử dụng làm lương thực thực phẩm (chiếm 77,2%), làm thức ăn gia súc chỉ chiếm 4,4%.