Tổng quan nghiên cứu

Nấm Đông trùng hạ thảo (Cordyceps militaris) là một loại nấm dược liệu quý hiếm, có giá trị kinh tế và y học cao, được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh lý như ung thư, suy giảm chức năng gan, thận và các chứng viêm nhiễm. Theo ước tính, có hơn 400 phân loài nấm thuộc chi Cordyceps, trong đó chỉ khoảng 36 loài được nuôi trồng nhân tạo để sản xuất quả thể, với C. militaris là loài duy nhất được nuôi trồng quy mô lớn do khả năng sinh trưởng nhanh và chứa nhiều hoạt chất sinh học quý giá như cordycepin, adenosine, polysaccharide. Nấm này phân bố chủ yếu ở vùng núi cao trên 2.000 m, đặc biệt tại các tỉnh Tây Tạng, Thanh Hải, Vân Nam (Trung Quốc) và một số vùng núi cao Việt Nam như Lào Cai, Bắc Giang.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng quy trình kỹ thuật nuôi trồng nấm Đông trùng hạ thảo trên giá thể tằm dâu nguyên con (Bombyx mori L.), nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, gần giống với tự nhiên, đồng thời tận dụng nguồn nguyên liệu tằm dâu dồi dào tại Việt Nam. Nghiên cứu tập trung vào các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình gây nhiễm, phát triển hệ sợi nấm, điều kiện nuôi trồng quả thể và đánh giá hàm lượng hoạt chất adenosine, cordycepin trong nấm. Thời gian nghiên cứu được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm tại Hà Nội, năm 2020.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc phát triển công nghệ nuôi trồng nấm Đông trùng hạ thảo trên giá thể tằm dâu, góp phần đa dạng hóa nguồn nguyên liệu, nâng cao giá trị kinh tế cho ngành dược liệu và hỗ trợ phát triển nông nghiệp bền vững tại các địa phương có nghề nuôi tằm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về sinh trưởng và phát triển của nấm ký sinh côn trùng, đặc biệt là Cordyceps militaris, với các khái niệm chính gồm:

  • Vòng đời và cơ chế lây nhiễm của nấm Đông trùng hạ thảo: Bào tử nấm xâm nhập vào cơ thể côn trùng qua enzym phân hủy lớp vỏ cuticula, phát triển hệ sợi trong cơ thể ký chủ, gây chết và hình thành quả thể nấm trên xác ký chủ.

  • Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến sự phát triển nấm: Nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng và dinh dưỡng là các yếu tố quyết định đến sự sinh trưởng và tạo quả thể của nấm.

  • Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của nấm C. militaris: Cordycepin, adenosine, polysaccharide, acid amin và các hợp chất khác đóng vai trò quan trọng trong dược tính của nấm.

  • Ứng dụng công nghệ sinh học trong nuôi trồng nấm: Sử dụng kỹ thuật gây nhiễm, nuôi cấy trong môi trường nhân tạo, kiểm soát điều kiện nuôi trồng để tối ưu hóa năng suất và chất lượng sản phẩm.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Chủng nấm Cordyceps militaris NBRC9787 từ Nhật Bản; tằm dâu chín cấp đông từ tỉnh Thái Bình; hóa chất và thiết bị tại phòng thí nghiệm Công ty CP Dược liệu HATACO, Hà Nội.

  • Phương pháp gây nhiễm: Tiêm dung dịch giống nấm vào phần đầu tằm với thể tích từ 50 đến 300 µl; phun dung dịch giống nấm lên bề mặt tằm với thể tích từ 100 đến 600 µl.

  • Phương pháp nuôi trồng: Nuôi tối trong điều kiện 22°C, độ ẩm 60% để phát triển hệ sợi; sau đó chuyển sang nuôi sáng với cường độ ánh sáng 700 lux, thời gian chiếu sáng 12-14 giờ/ngày, độ ẩm 85-90%, nhiệt độ 18-25°C để kích thích phát triển quả thể.

  • Phân tích hoạt chất: Hàm lượng adenosine và cordycepin được phân tích bằng phương pháp HPLC tại Viện Kiểm nghiệm An toàn Vệ sinh Thực phẩm Quốc gia.

  • Thiết kế thí nghiệm: Mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần, số mẫu mỗi lần > 30 con tằm; số liệu được xử lý bằng phần mềm Excel với các công thức tính tỷ lệ nhiễm, tỷ lệ phát triển hệ sợi, tỷ lệ bật mầm quả thể, số lượng và chiều dài quả thể trung bình.

  • Timeline nghiên cứu: Giai đoạn gây nhiễm và nuôi tối kéo dài 5-15 ngày; nuôi sáng phát triển quả thể từ 20-40 ngày; phân tích hoạt chất sau 42 và 52 ngày nuôi trồng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu quả gây nhiễm nấm trên tằm bằng phương pháp tiêm: Tỷ lệ tằm nhiễm nấm đạt 100% với thể tích dung dịch tiêm từ 50 đến 300 µl. Tuy nhiên, tỷ lệ tằm có hệ sợi nấm ăn lan toàn bộ cơ thể cao nhất (100%) ở thể tích tiêm 150-200 µl, thấp hơn ở các thể tích nhỏ hơn hoặc lớn hơn (41,7% - 84,6%). Thể tích tiêm quá lớn gây hiện tượng tằm bị mọng nước, làm giảm sự phát triển hệ sợi.

  2. Gây nhiễm bằng phương pháp phun bề mặt: Tỷ lệ tằm nhiễm nấm cũng đạt 100% với thể tích phun từ 100 đến 600 µl. Tỷ lệ tằm có hệ sợi ăn lan toàn bộ cơ thể tăng theo thể tích phun, đạt 100% ở 500-600 µl. Hệ sợi nấm phát triển dày và mạnh mẽ hơn ở thể tích phun lớn.

  3. Ảnh hưởng thời gian nuôi tối đến phát triển mầm quả thể: Thời gian nuôi tối từ 11-12 ngày là tối ưu, với tỷ lệ tằm bật mầm quả thể đạt 98,6-99,2%, mầm quả thể to, đầu nhọn. Thời gian nuôi tối ngắn (<7 ngày) hoặc dài (>13 ngày) làm giảm tỷ lệ bật mầm và chất lượng mầm quả thể.

  4. Điều kiện môi trường nuôi sáng ảnh hưởng đến phát triển quả thể: Độ ẩm phòng nuôi từ 85-90% cho tỷ lệ bật mầm quả thể cao nhất (97,5-98,3%), số lượng quả thể trung bình 1,17-1,4 quả/con, chiều dài quả thể 4,2-4,5 cm. Nhiệt độ phòng nuôi tối ưu là 22°C, cường độ ánh sáng 700 lux, thời gian chiếu sáng 12-14 giờ/ngày.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy phương pháp tiêm dung dịch giống nấm vào phần đầu tằm với thể tích 150-200 µl là hiệu quả nhất để đảm bảo tỷ lệ nhiễm và phát triển hệ sợi nấm toàn thân. Phương pháp phun bề mặt cần thể tích lớn hơn (500-600 µl) để đạt hiệu quả tương tự do sự tiếp xúc bề mặt hạn chế. Thời gian nuôi tối đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển hệ sợi nấm, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bật mầm quả thể khi chuyển sang nuôi sáng. Điều kiện môi trường nuôi sáng như độ ẩm, nhiệt độ và ánh sáng cần được kiểm soát chặt chẽ để tối ưu hóa năng suất và chất lượng quả thể.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả phù hợp với các báo cáo về điều kiện nuôi trồng C. militaris trên nhộng tằm và môi trường rắn tổng hợp, đồng thời bổ sung thêm dữ liệu về việc sử dụng tằm dâu nguyên con làm giá thể. Việc sử dụng tằm dâu tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có tại Việt Nam, góp phần giảm chi phí và tăng giá trị sản phẩm.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tỷ lệ tằm nhiễm và phát triển hệ sợi theo thể tích dung dịch tiêm/phun, bảng so sánh tỷ lệ bật mầm quả thể và kích thước quả thể theo thời gian nuôi tối và điều kiện môi trường nuôi sáng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng phương pháp tiêm dung dịch giống nấm với thể tích 150-200 µl vào phần đầu tằm dâu nguyên con để đảm bảo tỷ lệ nhiễm và phát triển hệ sợi nấm toàn thân đạt hiệu quả cao. Thời gian thực hiện: ngay trong quy trình nuôi trồng.

  2. Kiểm soát thời gian nuôi tối trong khoảng 11-12 ngày trước khi chuyển sang nuôi sáng để kích thích phát triển mầm quả thể nấm đạt tỷ lệ cao và chất lượng tốt. Thời gian thực hiện: trong giai đoạn nuôi trồng.

  3. Duy trì điều kiện môi trường nuôi sáng với độ ẩm 85-90%, nhiệt độ 22°C, cường độ ánh sáng 700 lux và thời gian chiếu sáng 12-14 giờ/ngày nhằm tối ưu hóa năng suất và kích thước quả thể. Chủ thể thực hiện: nhà sản xuất và phòng thí nghiệm.

  4. Phát triển quy trình sấy thăng hoa để bảo quản nấm Đông trùng hạ thảo sau thu hoạch, giữ nguyên hàm lượng hoạt chất adenosine và cordycepin, nâng cao giá trị sản phẩm. Thời gian thực hiện: sau thu hoạch.

  5. Khuyến khích các cơ sở nuôi tằm dâu phối hợp với các đơn vị nghiên cứu để ứng dụng quy trình nuôi trồng nấm Đông trùng hạ thảo trên giá thể tằm dâu, góp phần nâng cao thu nhập cho nông dân và phát triển ngành dược liệu. Thời gian thực hiện: dài hạn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Sinh học, Nông học, Dược học: Nghiên cứu về kỹ thuật nuôi trồng nấm dược liệu, phát triển quy trình sản xuất và phân tích hoạt chất.

  2. Doanh nghiệp sản xuất và kinh doanh dược liệu, thực phẩm chức năng: Áp dụng quy trình nuôi trồng nấm Đông trùng hạ thảo trên giá thể tằm dâu để nâng cao chất lượng sản phẩm và đa dạng hóa nguồn nguyên liệu.

  3. Nông dân và hợp tác xã nuôi tằm dâu: Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có để phát triển mô hình nuôi trồng nấm Đông trùng hạ thảo, tăng thu nhập và giá trị kinh tế.

  4. Cơ quan quản lý nhà nước và tổ chức phát triển nông nghiệp, dược liệu: Xây dựng chính sách hỗ trợ, chuyển giao công nghệ và phát triển ngành nấm dược liệu bền vững tại địa phương.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao chọn tằm dâu làm giá thể nuôi trồng nấm Đông trùng hạ thảo?
    Tằm dâu có nguồn nguyên liệu dồi dào, giàu dinh dưỡng và phù hợp với đặc tính ký sinh của nấm C. militaris, giúp tạo ra sản phẩm có chất lượng gần giống tự nhiên và giảm chi phí sản xuất.

  2. Phương pháp gây nhiễm nào hiệu quả hơn: tiêm hay phun bề mặt?
    Phương pháp tiêm với thể tích 150-200 µl dung dịch giống nấm cho tỷ lệ nhiễm và phát triển hệ sợi toàn thân cao hơn, trong khi phun bề mặt cần thể tích lớn hơn (500-600 µl) để đạt hiệu quả tương đương.

  3. Thời gian nuôi tối ảnh hưởng thế nào đến sự phát triển quả thể nấm?
    Thời gian nuôi tối từ 11-12 ngày là tối ưu để hệ sợi nấm phát triển hoàn chỉnh, giúp tỷ lệ bật mầm quả thể cao và quả thể có hình thái tốt. Thời gian ngắn hoặc dài hơn đều làm giảm hiệu quả.

  4. Điều kiện môi trường nuôi sáng nào phù hợp nhất cho nấm phát triển?
    Độ ẩm 85-90%, nhiệt độ 22°C, cường độ ánh sáng 700 lux và thời gian chiếu sáng 12-14 giờ/ngày là điều kiện tối ưu để nấm phát triển quả thể với năng suất và chất lượng cao.

  5. Hàm lượng hoạt chất adenosine và cordycepin trong nấm nuôi trên tằm dâu có đảm bảo không?
    Phân tích HPLC cho thấy hàm lượng adenosine và cordycepin trong quả thể nấm nuôi trên tằm dâu đạt mức cao, tương đương hoặc vượt trội so với các phương pháp nuôi trồng khác, đảm bảo giá trị dược liệu.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công quy trình kỹ thuật nuôi trồng nấm Đông trùng hạ thảo Cordyceps militaris trên giá thể tằm dâu nguyên con với tỷ lệ nhiễm nấm và phát triển quả thể cao.
  • Phương pháp tiêm dung dịch giống nấm 150-200 µl vào phần đầu tằm là hiệu quả nhất để phát triển hệ sợi nấm toàn thân.
  • Thời gian nuôi tối 11-12 ngày và điều kiện nuôi sáng với độ ẩm 85-90%, nhiệt độ 22°C, ánh sáng 700 lux là tối ưu cho sự phát triển quả thể.
  • Hàm lượng hoạt chất adenosine và cordycepin trong nấm nuôi đạt giá trị cao, đảm bảo chất lượng dược liệu.
  • Khuyến nghị áp dụng quy trình này trong sản xuất thực tế để nâng cao giá trị kinh tế và phát triển ngành nấm dược liệu tại Việt Nam.

Next steps: Triển khai thử nghiệm quy mô lớn, hoàn thiện quy trình bảo quản và chế biến sản phẩm, đồng thời chuyển giao công nghệ cho các cơ sở sản xuất.

Call-to-action: Các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và nông dân quan tâm có thể liên hệ để nhận hỗ trợ kỹ thuật và hợp tác phát triển mô hình nuôi trồng nấm Đông trùng hạ thảo trên giá thể tằm dâu.