Đặt vấn đề Các loại nấm lớn, bao gôm nấm ăn và nấm dược liêu đã gắn liền với cuộc sống của con người từ rất lâu. Nấm không những dùng làm thực phẩm để chế biến các món ăn hằng ngày mà còn làm dược liêu (nấm linh chi) hay sản xuất các loại thực phẩm chức năng, các loại thuốc điều trị một số bênh (Wasser, 2005; Okigbo & Nwatu, 2015; Bulam et al. Một số nấm rất giàu khoáng chất đặc biêt là K, P, Ca, Mg, Mn và Se; quan trọng nhất là vitamin D, B (Manzi et al., 1999; Sanmee et al., 2003; Kurtzman, 2005; Khan & Tania, 2012; Wang, 2014). Nấm là nguôn protein chất lượng có chứa tất cả các acid amin thiết yếu cần thiết cho con người (Mattila et al., 2002; Colak et al., 2009; González et al.
Nấm chứa rất ít cholesterol nhưng giàu axít béo không bão hòa và nhiều carbohydrate dễ tiêu hóa (Breene, 1990; Wani et al., 2010; Valverde et al., 2015), đó là những đặc tính tốt của một thực phẩm lý tưởng cho những người béo phì và phòng chống bênh tiểu đường (De Silva et al., 2012; Martel et al., 2017; Harada et al. Một số nấm được cho là đang được sử dụng như thực phẩm điều trị hữu ích trong viêc ngăn ngừa các bênh như cao huyết áp, tăng cholesterol máu, xơ vữa động mạch, ung thư, bảo vê gan và chống oxy hóa (Tidke et al., 2006; Woldegiorgis et al., 2015; Abidin et al., 2017 ; Waktola & Temesgen, 2018; Kundu et al. Nó chứa đầy đủ các acid amin không thay thế và khoáng chất với hàm lượng cao (Masamba et al., 2010; Davidson et al., 2012; Nakalembe et al., 2013; Nakalembe et al. Trong nấm mối có nhiều hoạt chất sinh học có tác dụng chống oxy hóa, kháng khuẩn, điều hòa miễn dịch, ức chế sự phát triển các khối u (Hsieh & Ju, 2018).
Một số loài nấm mối được sử dụng làm dược liêu như T. striatus tác dụng chống lão hóa (Adewusi et al. heimii chứa axit béo ergosterol, linoleic tăng cường hê thống miễn dịch, ngăn ngừa bênh cao huyết áp (Abd Malek et al. heimii được xem như thuốc bổ trong quá trình chữa lành vết thương và giúp đông máu (Chandrawati el al.
microcarpus giàu dinh dưỡng chứa 40% protein và 55% carbohydrate khối lượng khô, (Chandra et al., 2009), đặc biêt nó có β-D-glucan có khả năng ức chế các tế bào ung thư (Villares et al. eurrhizus hỗ trợ điều trị bênh về khớp, tiêu chảy và bênh cao huyết áp (Sachan et al. clypeatus kháng trực khuẩn Pseudomonas aeruginosa (Subrata et al., 2012); hỗ trợ điều trị bênh thủy đậu (Dutta et al., 2014); có hoạt tính chống oxy hoá cao (Mau et al., 2004, Pattanayak et al. clypeatus còn có chứa AkP, đây có thể là một phân tử sinh học hiêu quả để giết chết tế bào ung thư (Majumder et al.
microcarpus được sử dụng trong điều trị sốt, cảm lạnh và nhiễm trùng nấm, hỗ trợ điều trị ung thư (Venkatachalapathi & Paulsamy, 2016; Njue et al. titanicusis được sử dụng để điều trị các biến chứng dạ dày (Rosemary et al. microcarpus được sử dụng để tăng cường hê miễn dịch; T. aurantiacus được xem là thuốc bổ hỗ trợ điều trị các bênh về đường tiêu hóa chẳng hạn như đau bụng, táo bón, đau và loét dạ dày (Tibuhwa, 2012).
Thời gian gần đây thời tiết không thuận lợi cộng với tình trạng ô nhiễm môi trường do hoạt động sản xuất nông nghiêp nên nấm mối mọc giảm hơn nhiều so với thời gian trước đây. Nếu không có biên pháp kịp thời có lẽ một ngày không xa chúng ta sẽ không còn cơ hội để nhìn thấy và thưởng thức nấm mối. Về mặt khoa học chúng ta có thể nuôi trông được tất cả các vật thể sống (từ cấp độ tế bào cho đến cơ thể sống) nhưng có lẽ nấm mối là loài đặc biêt, có đặc điểm sinh lý và cơ chế biến dưỡng khác biêt hơn so với các loài nấm khác nên tới nay con người vẫn chưa thể trông được. Theo kết quả nghiên cứu của Ulziijargal và Mau (2011) khi phân tích hàm lượng các thành phần cơ bản của quả thể và hê sợi (mycelia) ở các loài nấm thuộc chi như Agaricus, Auricularia, Cordyceps, Trametes, Flammulina, Ganoderma, Lentinus, Pleurotus, … cho thấy gần giống nhau.
Chính vì vậy viêc nghiên cứu quy trình sản xuất sinh khối hê sợi nấm mối bằng phương pháp nuôi cấy dịch thể là viêc hết sức thiết thực, là tiền đề cho các nghiên cứu nuôi cấy các loài khác sau này. Chính vì những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất sinh khối hệ sợi nấm mối (Termitomyces sp.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 1.1 Mục tiêu Tối ưu được điều kiên nuôi cấy nấm mối được phân lập từ tự nhiên bằng hê thống lên men sinh học và đánh giá được thành phần dinh dưỡng cũng như hoạt tính sinh học của dịch và cao sinh khối nấm mối.2 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu được thực hiên với các nội dung chính sau: (1) Phân lập, định danh và giữ giống nấm mối (2) Khảo sát môi trường nhân giống nấm mối cấp 1, 2 dạng dịch thể (3) Nghiên cứu quy trình công nghê sản xuất sinh khối hê sợi nấm mối trong Bioreactor 60 lít (4) Phân tích thành phần dinh dưỡng và khảo sát hoạt tính sinh học của sinh khối hê sợi nấm mối 2 (5) Sản xuất và thử nghiêm độc tính tế bào, độc tính cấp và độc tính bán trường diễn của sản phẩm.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu - Giống nấm mối thuần khiết được phân lập từ một loài nấm mối mọc tự nhiên ở Viêt Nam. - Các điều kiên nuôi cấy dịch thể tơ nấm mối.2 Phạm vi nghiên cứu - Nguôn mẫu nấm mối thu ở khu vực phía Nam. - Quy trình sản xuất sinh khối nấm mối trong Hê thống nuôi cấy sinh học (Bioreactor) 60 lít.4 Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Luận án đã có những đóng góp mới, ý nghia khoa học trong linh vực nghiên cứu về nấm mối tại Viêt Nam thể hiên rõ thông qua kết quả của luận án: - Đề tài đã phân lập và xác định chi của 07 chủng nấm mối là Termitomyces, trong đó có 2 chủng xác định được đến loài là Termitomyces clypeatus và Termitomyces microcapus.
- Môi trường nhân giống nấm mối cấp 1, 2 dạng dịch thể đã được xác định điều kiên thích hợp nuôi cấy chìm nấm mối Termitomyces clypeatus. - Quy trình công nghê sản xuất sinh khối hê sợi nấm mối trong Bioreactor 60 lít đã được xây dựng và tìm ra đường cong sinh trưởng của nấm mối Termitomyces clypeatus. - Các thành phần dinh dưỡng đã được phân tích, hoạt tính kháng khuẩn và chống oxy hóa của sinh khối hê sợi nấm mối Termitomyces clypeatus đã được đánh giá. Đông thời sản xuất thành công sinh khối nấm mối và chiết, cô đặc cao để thử nghiêm hoạt tính sinh học, độc tính tế bào, độc tính cấp và độc tính bán trường diễn của sản phẩm cao.
- Ngoài ra, kết quả luận án đã mở ra hướng nghiên cứu nhân giống các loại nấm bằng phương pháp nuôi cấy chìm nhằm tiết kiêm thời gian, công sức và đặc biêt là có thể cung cấp một lượng lớn các giống nấm có chất lượng đông nhất. Kết quả nghiên cứu còn có ý nghia thực tiễn to lớn trong viêc sản xuất sinh khối các loại nấm dược liêu, đặc biêt là những loài nấm quý mà con người chưa thể trông được ra quả thể, thì con đường nuôi cấy dịch thể bằng các bể phản ứng sinh học là một giải pháp hữu hiêu. 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Khái quát về nấm Trong lịch sử, vào năm 1753 nấm đã được Linnaeus phân loại thuộc nhóm Thallophyta (nhóm Tản thực vật). Điều này do phần lớn các thuộc tính cấu trúc giải phẫu tương đối đơn giản của nấm như không có rễ thật, thân, lá, hoa, và hạt.
Sự hiên diên của thành tế bào ở nấm liên quan đến thực vật hơn là động vật. Nó bao gôm các loại tảo, vi khuẩn, nấm và địa y. Các nghiên cứu hiên đại đã chứng minh rằng hê sinh vật nấm, cùng với các loại nấm khác, có các tính năng của riêng mình. Các loại nấm khác biêt so với giới thực vật và động vật là do khác nhau trong thành phần, cấu tạo của thành tế bào, dinh dưỡng theo kiểu dị dưỡng (osmotrophic), nhưng không phải là tiêu hóa như các loài động vật.
Đây là các đặc điểm khác biêt để đặt chúng trong một giới riêng đó là giới Nấm (Miles et al. Năm 1969, Whitaker đã nêu hê thống phân loại 5 giới: Khởi sinh, Nguyên sinh, Nấm, Thực vật và Động vật (Hình 2. Giới Thực vật Giới Nấm Giới Động vật Giới Nguyên sinh Giới Khởi sinh Hình 2.1: Hê thống phân loại sinh giới (Whittaker, 1969) Vào năm 1977, Woese dựa vào trình tự nucleotide của 16S rRNA đã phân chia sinh giới thành 3 lãnh giới hay “siêu giới” là Bacteria, Archaea và Eukarya. Thực vật, động vật và nấm xếp chung vào Eukarya.
Như vậy, nấm là một giới riêng trong lãnh giới Eukarya. Giới nấm gôm những sinh vật nhân thực, cơ thể đơn bào hoặc đa bào, cấu trúc dạng sợi, phần lớn thành tế bào chứa kitin, không có lục lạp, không có lông 4 và roi. Nấm có hình thức sinh sản hữu tính và vô tính nhờ bào tử. Nấm là sinh vật dị dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng bằng hấp thụ qua bề mặt tế bào, khác với thực vật là tự dưỡng và động vật là nội tiêu hoá qua ống tiêu hoá.
Nấm lớn theo nghia hẹp, mà mọi người dễ nhận thấy ngoài thiên nhiên hay được nuôi trông, tiếng Anh là mushroom. Trên thế giới, mushroom có thể được hiểu khác nhau tùy đất nước và dân tộc. Hiên nay, có thể tạm chấp nhận một định nghia: “nấm theo nghia hẹp là nấm lớn với quả thể phân biêt rõ, mà nó có thể mọc trên mặt đất hay dưới mặt đất và đủ to để thấy được bằng mắt thường và thu hái bằng tay” (Chang & Miles, 2004).2 Chu trình sống của nấm Đối với nấm Đảm trong trường hợp điển hình có thể tóm tắt chu trình sống như sau: Đảm bào tử khi gặp điều kiên thuận lợi sẽ nảy mầm cho ta sợi đơn bội. Dạng sợi này tôn tại rất ngắn, rôi chúng mau chóng tiếp xúc với sợi khác tính, giao phối sinh chất và diễn ra quá trình song hạch hóa để tạo nên sợi song hạch.
Ở phần lớn các loài, tế bào mọc ra một khuyu – thường gọi là khóa (cầu nối) giữa hai nhân khác tính. Sau đó cả hai nhân đều phân chia để cho 4 nhân con, một nhân đi vào nhánh, một nhân ở lại gốc, còn 2 nhân khác tính ở phần đầu của sợi.