Thủy canh cây cúc vạn thọ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ SINH HỌC
CHUYÊN NGÀNH CNSH NÔNG NGHIỆP

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT HỢP CHẤT
THỨ CẤP CỦA CÂY CÚC VẠN THỌ (Tagetes patula
L.)
TRONG ĐIỀU KIỆN THỦY CANH NHỎ GIỌT
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN :
SINH VIÊN THỰC HIỆN

:

MSSV

:

LỚP

:


TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 8 NĂM 2020
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tơi xin bài tỏ lịng biết ơn đến Ban Giám Hiệu, quý thầy cô giảng viên
khoa Công nghệ Sinh học trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm đã tạo mọi điều
kiện về vật chất, kiến thức và kỹ năng trong suốt thời gian học tập tại trường.

Xin gửi lời cảm ơn đến các bạn đang làm việc tại phịng thí nghiệm Khoa
Công nghệ Sinh học đã luôn giúp đỡ tôi trong q trình học tập và hồn thành khóa
luận tốt nghiệp.
Và trên hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến ThS. Phạm
Văn Lộc, người đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết giúp tôi nâng cao kiến
thức, kĩ năng và kinh nghiệm làm việc, cũng như tạo mọi điều thuận lợi về vật chất
giúp tơi hồn thành khóa luận một cách tốt nhất.
Cuối cùng xin cảm ơn gia đình và bạn bè ln quan tâm và động viên trong
suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp này.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 8 năm 2020

Sinh viên
Nguyễn Hoàng Sơn


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan rằng báo cáo khóa luận tốt nghiệp ngành Công nghệ sinh
học này là do tôi thực hiện. Các số liệu thu thập và kết quả trong báo cáo là trung
thực, không sao chép từ bất kì đề tài khoa học nào.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 21, tháng 8, năm 2020
Sinh viên thực hiện


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI


MỤC LỤC HÌNH

CVT

cúc vạn thọ


ĐẶT VẤN ĐỀ
Phương pháp canh tác nông nghiệp bên trong nhà màng kết hợp với các hệ
thống tưới tự động đã khơng cịn q xa lạ với chúng ta. Bằng cách kết hợp giữa
các hệ thống tưới và điều khiển chủ động các yếu tố ngoại cảnh con người có thể
tăng năng suất và kiểm soát chất lượng sản phẩm. Bằng cách đó họ tạo ra các sản
phẩm phẩm có chất lượng cao và đạt các chỉ tiêu an toàn, nâng cao giá trị sản
phẩm. Hai phương pháp canh tác hiệu quả hiện nay đó là thủy canh nhỏ giọt và
thủy canh hồi lưu. Chúng đang được áp dụng rộng rãi và hiệu quả trong sản xuất
các loại rau ăn lá, rau ăn quả như các loại xà lách, dưa leo, cà chua,…cũng như một
số loài hoa như dạ yến thảo, hoa cúc,…
Các loại cây dược liệu hiện nay đa số được trồng bằng các phương pháp
truyền thống, điều này không tránh khỏi sự không đồng nhất về sản phẩm cũng như
phải sử dụng một lượng thuốc bảo vệ thực vật nhất định. Làm giảm chất lượng của
sản phẩm. Áp dụng các phương pháp canh tác hiện đại vào trồng cây dược liệu là
một hướng đi tiềm năng và hoàn tồn có thể thực hiện.
Ngồi khả năng tạo màu, lutein cịn có tác dụng chống tia cực tím, do đó
giúp bảo vệ tránh tổn thương tế bào da, viêm da, ung thư da, chống lão hóa nên
lutein cũng được quan tâm ứng dụng trong công nghiệp mỹ phẩm. Lutein cũng có
trong thành phần của các loại dược phẩm bổ sung nhằm hỗ trợ điều trị và phịng
chống suy thối võng mạc do tuổi già, hỗ trợ ngăn ngừa bệnh thoái hóa điểm vàng,
đục thủy tinh thể, giúp cải thiện thị lực đối với những người làm việc nhiều với
máy tính hay tiếp xúc nhiều với ánh sáng cường độ cao (thợ hàn),...(Bowen, 2001).
Cơ thể chúng ta không thể tạo ra lutein và chỉ có thể bổ sung từ các loại
thực phẩm, hoặc từ các viên uống thực phẩm chức năng. Do đó ngày càng có nhiều
các nghiên cứu liên quan đến lutein. Khi mà công nghệ càng phát triển, việc chúng

ta tiếp xúc với màng hình máy tính, điện thoại, TV là điều khơng tránh khỏi, thì
việc bổ xung lutein là điều thật sự cần thiết.
Kết quả khảo sát cho thấy cánh hoa cúc vạn thọ (Tagetes) là nguồn nguyên


liệu lutein tự nhiên lý tưởng cho việc thu nhận lutein ester do chứa hàm lượng
carotenoid khá cao (khoảng 1,6 % trọng lượng khô) và gần như tinh khiết (trên
95% carotenoid là lutein ester, còn lại là dạng đồng phân zeaxanthin) (Cantrill, R.,
2004). Các biện pháp canh tác truyền thống dần không đáp ứng được nhu cầu sản
xuất lutein từ cúc vạn thọ, địi hỏi chúng ta cần có những phương pháp canh tác
hiệu quả hơn. Và hơn hết là nâng cao chất lượng của cây cúc vạn thọ. Và phương
pháp canh tác thủy canh nhỏ giọt là một giải pháp đầy tiềm năng.
Vì vậy khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu khả năng sản xuất hợp chất thứ
cấp của cây cúc vạn thọ Tagetes patula L. được trồng bằng phương pháp thủy canh
nhỏ giọt” được thực hiện.
Mục tiêu của đề tài: So sánh được khả năng phát triển, khả năng sản xuất
carotenoid của cây cúc vạn thọ được trồng bằng phương pháp thủy canh nhỏ giọt
và phương pháp truyền thống.
Nội dung nghiên cứu của đề tài:
-

Khảo sát sự ảnh hưởng của hàm lượng đạm đến sự phát triển của cây
CVT.

-

So sánh hàm lượng carotenoid trong cây CVT giữa phương pháp thủy
canh nhỏ giọt và phương pháp canh tác truyền thống.

CHƯƠNG 1.
ỔNG QUAN ĐỀ TÀI

T


1.1. Giới thiệu hệ thống thủy canh
Thủy canh đã ra đời từ rất sớm, lịch sử đã ghi nhận rằng cây được trồng
trong hỗn hợp khơng có đất chỉ gồm cát và sỏi đã xuất hiện từ rất lâu, vườn treo
Babylon, vườn nổi Aztec Mexico là những minh chứng điển hình của vườn thủy
canh.
Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, thủy canh ngày nay được xem
như một phương pháp hàng đầu trong việc sản xuất rau, củ đạt chuẩn và an tồn..
Các mơ hình thủy canh thường hoạt động trong các nhà màng nhằm kiểm soát các
yếu tố ngoại cảnh và tránh sâu bệnh hại từ đó cắt giảm các thuốc hóa học, tăng
năng suất cây trồng.
1.2. Các mơ hình canh tác thủy canh cơ bản
Hiện nay hầu hết các máng trồng đều được làm bằng nhựa, nhưng có thể làm
bằng các vật liệu khác như bê tông, thủy tinh, kim loại và gỗ. Các máng trồng nên được
che sáng để không cho tảo, rong rêu phát triển trong dung dịch thủy canh. Các mơ hình
dưới đây có thể nghiên cứu, điều chỉnh thành các kiểu khác nhau phù hợp với điều kiện
từng nơi.
1.2.1. Hệ thống dạng bấc (Wick System)

Hình 1. Hệ thống thủy canh dạng bấc

Hệ thống dạng bấc cho đến nay là dạng hệ thống thủy canh đơn giản nhất. Đúng
như tên gọi, bí quyết của hệ thống này nằm ở chỗ sợi bấc. Đặt một đầu của sợi bấc hút
sao cho chạm vào phần rễ cây. Đầu kia của bấc chìm trong dung dịch dinh dưỡng. Sợi
bấc này sẽ làm nhiệm vụ hút nước và dung dịch dinh dưỡng lên cung cấp cho rễ cây

(tương tự như sợi bấc trong đèn dầu, hút dầu lên để duy trì sự cháy). Như vậy cây sẽ có

Trang 9


đủ nước và chất dinh dưỡng để phát triển.
1.2.2. Hệ thống thủy canh tĩnh (Water Culture)

Hình 2. Hệ thống thủy canh dạng tĩnh

Hệ thống thường thùng hay nước chứa dung dịch thủy canh, phần bệ giữ các
cây thường làm bằng chất dẻo nhẹ như xốp và đặt nổi ngay trên dung dịch dinh
dưỡng, rễ cây ngập chìm trong nước có chứa dung dịch dinh dưỡng. Vì mơi trường
thiếu khí oxy nên cần có một máy bơm bơm khí vào khối sủi bọt để cung cấp oxy
cho rễ. Hệ thống thủy canh dạng này thường dùng phổ biến trong dạy học. Hệ
thống ít tốn kém, có thể tận dụng bể chứa nước hay những bình chứa khơng rỉ
khác.
1.2.3. Hệ thống ngập & rút định kỳ (Ebb and Flow System)

Trang 10


Hình 3. Hệ thống thủy canh dạng ngập rút định kì

Khơng giống như hệ thống thủy canh tĩnh ở trên, phần rễ cây ln chìm
trong nước chỉ thích hợp cho một số ít cây trồng. Hệ thống ngập và rút định kỳ có
một máy bơm điều khiển để có thể bơm dung dịch dinh dưỡng vào khay trồng và
rút ra theo chu kỳ đã được định sẵn. Như vậy rễ cây sẽ có những lúc khơng ngập
trong nước để “thở” một cách tự nhiên, tránh bị ngập, úng. Hệ thống này thường
được áp dụng cho mơ hình aquaponics.

1.2.4. Hệ thống nhỏ giọt (Drip System)

Hình 4. Hệ thống thủy canh dạng nhỏ giọt hồi lưu

Hệ thống nhỏ giọt là loại hệ thống thủy canh được sử dụng rộng rãi nhất trên
thế giới. Máy bơm sẽ bơm dung dịch dinh dưỡng lên, nhỏ trực tiếp vào gốc của cây
trồng bởi những đường ống nhỏ giọt theo định kỳ. Dung dịch dinh dưỡng dư chảy
xuống sẽ được thu hồi trong bể tái sử dụng. Như vậy, hệ thống này sử dụng dung
dịch dinh dưỡng khá hiệu quả, nước dư ra được tái sử dụng, khơng bị hao phí. Hệ
thống này có thể dùng để trồng cây thảo mộc và các loại hoa, các loại cây ăn trái

Trang 11


như cà chua, dưa chuột, dưa lưới, ớt...
1.2.5. Hệ thống “màng dinh dưỡng” NFT (Nutrient Film Technique)

Hình 5. Hệ thống thủy canh dạng màng dinh dưỡng

Trong hệ thống màng dinh dưỡng, dung dịch dinh dưỡng được bơm liên tục
vào các ống thủy canh chuyên dụng và chảy qua rễ của cây, sau đó chúng chảy về
bồn chứa để tái sử dụng. Thường thì trong hệ thống màng dinh dưỡng khơng cần
dùng thêm chất trồng, giúp tiết kiệm chi phí thay chất trồng sau mỗi vụ mùa. Hệ
thống này thường sử dụng trong quy mơ lớn với mục đích thương mại.
1.2.6. Khí canh (Aeroponics)

Hình 6. Hệ thống thủy canh dạng khí canh

Khí canh là hệ thống thủy canh dạng kỹ thuật cao nhất. Giống như hệ thống

màng dinh dưỡng, chất trồng chủ yếu là khơng khí. Rễ phơi trong khơng khí và
được phun sương bằng dung dịch dinh dưỡng. Việc phun sương thường được thực
hiện mỗi vài phút. Như vậy, cây vừa được cung cấp đủ chất dinh dưỡng, nước và
luôn có khơng khí để thở. Hiện nay khí canh được ứng dụng trong mơ hình trồng

Trang 12


khoai tây.
Các hệ thống thủy canh thường được lắp đặt và hoạt động trong nhà màng,
nơi mà chúng ta có thể kiểm soát tất cả các điều kiện ngoại cảnh tác động đến sản
xuất. Trong đó hệ thống thủy canh hồi lưu và thủy canh nhỏ giọt được áp dụng
rộng rãi trong sản xuất rau, củ quả. Do hai loại hình thủy canh này dễ dàng xây
dựng theo quy mơ lớn và tự động hóa.
Chi tiết về thủy canh nhỏ giọt

Hệ thống tưới nhỏ giọt ban đầu được hình thành và phát triển rộng rãi cho
việc trồng cây ngoài trời ở Israel. Hệ thống giúp tăng cường hiệu quả nước trong
canh tác ngoài trời của cây trồng giúp tiết kiệm nước hơn. Sau đó, nó đã thích nghi
thành cơng để ứng dụng trong phương pháp thủy canh, ở đây chính là hệ thống
thủy canh tưới nhỏ giọt (hay còn gọi là tưới nhỏ giọt trên nền giá thể).
Với việc so sánh 2 mơ hình tưới nhỏ giọt trên nền giá thể và mơ hình tưới
nhỏ giọt trong mơi trường đất, ta có thể hiểu được tại sao hệ thống thủy canh tưới
nhỏ giọt lại phổ biến hơn cả. Mơ hình là sản phẩm của ứng dụng cơng nghệ cao,
nên địi hỏi người trồng phải được trang bị những kiến thức cần thiết mới có thể áp
dụng.
1.2.7. Cấu tạo cơ bản của hệ thống thủy canh tưới nhỏ giọt

Về phần cấu tạo và cách thức lắp đặt, người trồng khơng khó để có thể mua
các thiết bị và tự lắp đặt tại nhà. Hệ thống tưới nhỏ giọt có nhiều loại khác nhau và

mỗi hệ thống như vậy sẽ có một chút khác biệt về cấu tạo. Tuy nhiên, các hệ thống
tưới nhỏ giọt sẽ đều bao gồm những bộ phận cơ bản để có thể hoạt động.
Hệ thống thủy canh nhỏ giọt đơn giản bao gồm:
− Bồn chứa nước
− Máy bơm nước (dinh dưỡng)
− Hệ thống ống dẫn và đầu tưới nhỏ giọt (dây nhỏ giọt)

Trang 13


− Bộ phận điều khiển tự động, bao gồm van điện điều khiển khu vực
tưới, bộ lọc, bộ đếm số lần và thời gian tưới trong ngày.
− Chậu cây và giá thể trồng (xơ dừa, trấu hun,…)
1.2.8. Hệ thống tưới nhỏ giọt tuần hồn/ hồi lưu

Hình 7. Hệ thống tưới nhỏ giọt tuần hoàn/ hồi lưu

Ở các quốc gia khác, đây là loại mơ hình khá phổ biến cho người trồng tại
nhà. Giải thích cho điều này, hệ thống nhỏ giọt tuần hoàn thu thập lại dung dịch
dinh dưỡng chảy vào bể chứa nước để nó có thể được sử dụng lại. Việc này giúp
cho sử dụng nước hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, hệ thống này hoạt động tốt ngay cả
với một bộ đếm thời gian đơn giản, vì nó khơng u cầu kiểm sốt chính xác chu
kỳ tưới nước.
Tuy nhiên, giống như hệ thống thủy canh hồi lưu khác, dung dịch dinh
dưỡng của hệ thống nhỏ giọt phục hồi có thể thay đổi cả mức độ pH và mức độ
dinh dưỡng. Điều này là do thực vật sử dụng hết các chất dinh dưỡng của nước khi
nó lưu thơng liên tục. Do đó, cần kiểm tra định kỳ hệ thống, điều chỉnh pH khi cần
thiết và thay đổi dung dịch dinh dưỡng thường xuyên để cây có dung dịch dinh
dưỡng cân bằng.
Hệ thống tuần hồn khơng được phổ biến tại Việt Nam do giá thành vẫn

nằm ở mức cao, yêu cầu thường xuyên bảo dưỡng và không hiệu quả trong sản

Trang 14


xuất quy mô lớn.
1.2.9. Hệ thống tưới nhỏ giọt không tuần hồn/ khơng hồi lưu

Hình 8. Hệ thống tủy canh không hồi lưu

Đây là loại hệ thống nhỏ giọt được sử dụng chủ yếu bởi người trồng thương
mại (sản xuất quy mơ lớn) và cũng là mơ hình sử dụng phổ biến tại Việt Nam. Mặc
dù nó khơng tái sử dụng nước chảy như hệ thống phục hồi, khi chúng ta tính tốn
và cài đặt hệ thống lượng nước vừa đủ thì hiệu quả tiết kiệm nước vẫn được đảm
bảo. Người trồng kiểm sốt chính xác chu kỳ tưới nước. Với việc sử dụng bộ đếm
thời gian chu kỳ đặc biệt của hệ thống, họ điều chỉnh thời gian tưới nước để đảm
bảo rằng cây trồng có đủ dung dịch dinh dưỡng, cũng như tránh có nhiều dịng
chảy.
Hệ thống tưới nhỏ giọt khơng tuần hồn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều
trang trại tại Việt Nam. Không giống như hệ thống hồi lưu, hệ thống khơng tuần
hồn khơng u cầu bảo dưỡng thường xuyên và cũng không mất nhiều công sức,
thời gian giám sát. Mọi công việc đều hoạt động hiệu quả nhờ bộ kiểm soát tự
động. Tuy nhiên, vẫn cần phải giữ cho nước tuần hoàn hoặc di chuyển trong hồ
chứa để các khống chất nặng khơng lắng xuống ở đáy. Điều này sẽ giữ một dung

Trang 15


dịch dinh dưỡng điều chỉnh pH cân bằng.
Các ưu điểm của công nghệ thủy canh tưới nhỏ giọt:

-

Hệ thống được vận hành thường xuyên, duy trì độ ẩm liên tục cho rễ
cây

-

Tăng hiệu quả hấp thu nước và chất dinh dưỡng

-

Giảm thiểu nhu cầu về nước của cây, phù hợp cho những nơi có nguồn
nước hạn chế

-

Giảm thiểu sự phát sinh của các loại nấm bệnh, cỏ dại

-

Hệ thống tưới tự động tiết kiệm chi phí nhân cơng

Giới thiêu nhà màng

Nhà màng được hiểu đơn giản là tổ hợp kết cấu gồm khung giàn, màng
mỏng (làm bằng nhiều loại vật liệu khác nhau) và các vật tư phụ. Các thành phần
trong nhà màng kết hợp với nhau tạo nên môi trường canh tác khép kín, cách ly với
mơi trường bên ngoài giúp canh tác trồng trọt hiệu quả, tăng năng suất. Đây là một
giải pháp kỹ thuật tuyệt vời để bảo đảm chất lượng, mẫu mã của nông sản. Nhà
màng cho phép kiểm sốt được q trình sinh trưởng phát triển của cây, kiểm sốt

được dịch bệnh hại. Nó cịn giúp điều chỉnh được nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khí
cacbonic (CO2) và khí oxi (O2) cân bằng và đạt hiệu suất cao cho quá trình quang
hợp.
Bên trong nhà màng sẽ được trang bị các hệ thống tưới và châm phân tự
động giúp chủ được nguồn nước và tiết kiệm nhân cơng. Ngồi ra nó cịn được
trang bị hệ thống phun sương và hệ thống thơng gió nhầm điều khiển nhiệt độ và
độ ẩm phù hợp với cây trồng.
Giới thiêu về cúc vạn thọ Tagetes patula L.
1.2.10. Cúc vạn thọ Tagetes patula L.

Giới : Plantae
Ngành : Angiospermae

Trang 16


Lớp : Magnoliopsida
Bộ : Asterales
Chi : Tagetes
Loài : Tagetes patula L.
1.2.11. Đăc điêm hình thai sinh trương:

Chi CVT (Tagetes) là một chi của khoảng 60 loài cây thân thảo một năm và
lâu năm trong họ cúc. Chúng có nguồn gốc tại khu vực kéo dài từ tây nam Hoa Kỳ
qua Mêxicơ và về phía nam tới khắp Nam Mỹ.
Các lồi khác nhau có kích thước cao từ 0,05 – 2,2 m. Chúng có các lá lơng
chim màu xanh lục với họa từ trắng, vàng kim, da cam, vàng tới gần như đỏ, đường
kính khoảng 0,1 tới 4 - 6 cm. Tán lá của CVT có mùi thơm như xạ và hăng, mặc dù
các giống, thứ sau này được tạo ra là khơng có mùi.
Cây hoa CVT sinh trưởng nhanh, tốt trong điều kiện ánh sáng đầy đủ. Cây

chịu nóng tốt. Cây dễ trồng bằng cách tách bụi hay gieo hạt. CVT rất dễ trồng,
trồng bằng cây con từ hạt hoặc nhân giống bằng chồi, ngọn cây trồng bằng chồi
mầm thường nhỏ, không cao và mau ra hoa.
Cây CVT không kén đất trồng, thích hợp nhất là đất thịt nhẹ, đất cát pha, đất
sét pha, đất có lẫn sỏi đá,... cây hoa này vẫn sống được. Điều đòi hỏi là đất phải cao
ráo, đủ ẩm và không úng thuỷ. Đất nhiễm phèn và nhiễm mặn cũng không trồng
được CVT (Soule, J.A, 1996).
1.2.12. Phân loại cúc vạn thọ

Loài cúc vạn thọ châu Phi
Tên khoa học là Tagetes erecta L., tiếng Anh gọi là African Marigold. Đây
thường là giống vạn thọ cây cao nhất và hoa cũng to nhất.

Trang 17


Lồi Anh Nguyệt (Moonlight) hoa kép to, nở trịn xoe khơng cồi, cao chừng
40 cm và mọc dày khít nhau. Loài Gold - n Vanilla cao khoảng 50 - 70 cm, cho
nhiều hoa màu sắc khác nhau lẫn lộn từ cam đến vàng, vàng kim, vàng chanh, vàng
bơ. Loài Tuổi Vàng (Golden Age), cây cao hơn 75 cm, loài Doublon cao đến 1,50
m cho hoa rất to, có đường kính 12,5 cm (United States Departmen of Agriculture,
2011).
Loài cúc vạn thọ Pháp
Tên khoa học là Tagetes patula, tiếng Anh gọi là French Marigold. Loài này
thường hấp dẫn hơn loài châu Phi, hoa cũng nhỏ hơn. Hoa có đủ màu đủ kiểu, dân
chúng Âu Mỹ thường trồng giống hoa đơn, một lớp cánh hoa dài, có cồi.
Giống Oai Vệ (Majestic) cao độ 30 cm, hoa vàng đơn, cánh sọc nâu hay sọc
màu gõ đỏ, cồi vàng. Loài Janie cao chừng 20 cm hoa có ba màu được ưa thích là
vàng, đỏ lửa và vàng kim, nhưng cũng cịn có màu gõ đỏ, màu cam đậm, màu quýt
tiều đỏ son, hay lẫn lộn nhiều màu. Loài lùn Naughty Marietta, chỉ cao 25 cm, hoa

đơn, cánh bên trong điểm vết nâu. Loài Mắt Cọp (Tiger eyes), cao 30 - 35 cm là
một vạn thọ lạ vì lẽ cánh đơn đỏ huyết ở viền bìa ngồi hoa, cịn bên trong nở như
là cúc vàng cam. Loài Nữ Hoàng (Queen series) hoa nở tựa hoa trà mi, hải đường,
cây lùn 25 - 30 cm,...Cũng như mọi lồi CVT Pháp khác, ở những vùng có khí hậu
nóng như nước ta, cây có thể cao hơn 60 cm như giống Kỳ Hoa Sọc Đỏ (Striped
Marvel) thân cao đến 75 cm, hoa màu sọc đỏ (Saha TN, Singh Kanwar P, 2006).
Loài hoa cúc vạn thọ nhỏ
Tên khoa học là Tagetes tenuifolia, hay Tagetes signata. Hoa đơn cánh, có
cồi và nhỏ 1 - 2 cm. Loài hay trồng ở Âu Mỹ là Stafire Mix, có đặc điểm là lá thơm
mùi chanh bưởi, nhất là khi trời nóng nực.
Lồi lai có tên là American Marigold
Loài lai Antigua Yellow là loài CVT vàng tươi, hoa kép to có đường kính 7
– 8 cm, ở nước ta được trồng ở làng hoa Gò Vấp. Cây mọc khít và cao 30 - 50 cm.
Lồi lại Inca Hybrid họa kép có đường kính 10 – 13 cm, cây cao 50 - 70 cm chịu

Trang 18


nhiệt độ đến 39 - 40°C. Giống tam nhiễm lại triploid, thuộc nhóm F1 là giống phối
hợp cây lùn của vạn thọ Pháp và hoa kép to của vạn thọ Phi Châu, chịu được lạnh
và nóng.

Hình 9. Một số lồi CVT
(A: Cúc vạn thọ Châu Phi; B: Cúc vạn thọ nhỏ; C: Cúc vạn thọ Pháp)

Trang 19


1.2.13. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cúc vạn thọ hiện nay

Trong nước
Hiện nay, có hai loại CVT được trồng phổ biến ở nước ta là CVT Pháp, hay
CVT lùn (Tagetes patula L.) và CVT châu Phi (cũng có tên thường gọi là CVT cao,
tên khoa học là Tagetes erecta L.)
CVT Pháp thường gọi là CVT cà cuống có hoa màu vàng sẫm, giống hoa
Nhật cánh hoa vừa có màu vàng thẫm lại vừa có màu vàng nhạt (Tagetes patul L.).
CVT châu Phi, hoa vàng nghệ và vàng hoàng yến (Tagetes erecta L.).
Bên cạnh việc chơi hoa, trang trí và cúng viếng, cây CVT còn được sử dụng
như một dược phẩm chữa bệnh. Lá và hoa được dùng trong điều trị các bệnh về
đường tiêu hóa, kích thích tuần hồn máu. Hoa CVT có chứa nhiều vitamin C,
protein và flavonoid.
Ngoài nước
CVT rất phổ biến, được trồng ở hầu hết các nước trên thế giới với nhiều tên
gọi khác nhau. Mỗi tên gọi gắn liền với vùng đất sinh ra nó như CVT châu Phi
(African Marigold), CVT Pháp (French Marigold),...và nhiều giống hoa lại khác.
Người ta sử dụng dịch chiết bằng metanol từ hoa Tagetes patula có hoạt tính
ức chế được các phản ứng sưng - viêm cấp tính (Evans FJ et al., 2002). Dịch chiết
bằng metanol từ rễ CVT có các chất citric, malic acid giúp hạ huyết (Aneela Naz et
al., 2004). Carotenoid trích từ họa CVT được sử dụng để bổ sung vào thức ăn nuôi
cá hồi, giúp tạo màu thịt màu cam của cá (Bernards M. A., 2010).
1.2.14. Nhóm chất carotenoid có trong CVT

Người ta thấy trong cây giàu nhóm chất carotenoid (đặc biệt là lutein và
zeaxanthin). Đây là nhóm chất có khả năng chống oxy hóa và bảo vệ sức khỏe mắt.
Lutein được xem là tiền thân của vitamin A, là dẫn xuất 3,3’-diol của beta,
epsilon-caroten, công thức phân tử là C40H56O2.

Trang 20

Lutein là một dạng oxy hóa của carotenoid, có tên gọi khác là xanthophyll,
cấu trúc mạch cacbon C40 gồm 8 đơn vị isoprene chứa 2 vòng 6 cạnh ở mỗi đầu
phân tử, mạch chính polyene gồm nhiều nối đơi liên hợp, tạo ra nhiều đồng phân
khác nhau đồng thời với 2 nhóm hoạt động hydroxyl gắn ở hay đầu tạo tính năng
oxy hóa cho phân tử. Lutein trong tự nhiên thường tồn tại ở cấu hình all-trans
(Serena Lim Sue Lynn, 2003).

Hình 10. Cấu tạo phân tử lutein

Lutein là chất khơng phân cực không tan trong nước, tan trong các dung mơi
khơng phân cực. Là chất dễ bị oxy hóa, các lutein có khả năng chống oxy hóa
mạnh, đóng vai trị quan trọng đối với sức khỏe con người. Ở Châu Âu, lutein được
biết đến như một dược phẩm được sử dụng rộng rãi trong y dược và mỹ phẩm nhờ
vào các đặc tính sinh học của nó. Lutein được biết đến như một chất chống oxy
hóa, ức chế sự peroxy lipit – là tác nhân chính gây nên các bệnh về võng mạc và
tim mạch, ngồi ra nó cịn hạn chế sự dày lên của thành động mạch dẫn đến đột
ngụy, ức chế bệnh ung thư,…Trong mỹ phẩm, lutein có vai trò bảo vệ da và chống
ung thư da bằng cách dập tắt oxy đơn phân tử hoặc hóa giải các tác nhân quang học
(Thorne, 2005).
Một số phương phap tach chiết carotenoid

Khái niệm
Chiết xuất là phương pháp dùng một dung môi (đơn hay hỗn hợp) để tách
lấy một chất hay một nhóm các chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu. Chiết xuất nhằm
mục đích điều chế hay phân tích.

Trang 21


Cơ chế quá trình tách chiết

Quá trình tách chiết bằng dung mơi được thể hiện là một q trình bao gồm
4 cơ chế:
− Sự tương tác của dung môi trong quá trình trao đổi chất trên bề mặt
vật liệu.
− Quá trình truyền dung mơi bên trong sản phẩm được thực hiện ở thể
lỏng bởi những quá trình khác nhau như: sự mao dẫn, khuếch tán
phân tử và gradient của nồng độ dung mơi là động lực cho q trình
này
− Q trình truyền chất tan vào dung mơi xảy ra ở bên trong sản phẩm,
nó được thực hiện bằng q trình khuếch tán bên trong vật liệu.
Gradient của nồng độ chất tan là động lực của quá trình này
− Quá trình vận chuyển chất tan từ bề mặt vật liệu ra ngồi mơi trường
dung mơi, q trình này được thực hiện bằng quá trình khuếch tán
đối lưu (Nguyễn Văn Cường, 2012)
Nguyên tắc chiết xuất
Phương pháp chiết xuất là bao gồm việc chọn dung môi, dụng cụ chiết và
cách chiết. Một phương pháp chiết xuất thích hợp chi có thể được hoạch định một
khi đã biết rõ thành phần của các chất cần li trích trong cây ra. Mỗi loại hợp chất có
độ hịa tan khác nhau trong từng loại dung mơi. Vì vậy, khơng thể có một phương
pháp chiết xuất chung áp dụng cho tất cả hợp chất thiên nhiên. Phương pháp cổ
điển chiết xuất một hợp chất thiên nhiên là dùng một dãy dung môi bắt đầu từ
không phân cực đến phân cực mạnh để li trích, phân đoạn các hợp chất ra khỏi hợp
chất thiên nhiên.
Phương pháp
Chiết gián đoạn: theo phương pháp này ta ngâm nguyên liệu vào dung môi.

Trang 22


Sau một thời gian nhất định, khi giữa dung môi và nguyên liệu đạt nồng độ chất

cần thiết ở mức độ cân bằng, tiến hành đồ dung môi cũ ra, thay dung môi mới vào.
Cứ như thế cho đến khi chiết hết chất cần chiết. Phương pháp này có ưu điểm là
đơn giản, dễ thực hiện, khơng tốn máy móc, thiết bị cũng như chi phí năng lượng.
Nhược điểm là tốn công, tốn thời gian cũng như tốn dung môi chiết nên không kinh
tế, không phù hợp với quy mô sản xuất lớn.
Chiết bán liên tục: Nguyên lý của phương pháp này là dùng nhiều thiết bị
chiết gián đoạn bố trí thành một hệ thống liên hợp tuần hồn, nhằm mục đích giảm
thời gian chiết, ít tốn cơng hơn, tiết kiệm được nhiều dung môi hơn. Đối với
phương pháp này, q trình chiết thực hiện theo ngun tắc dung mơi đi từ nơi có
nồng độ chất chiết cao đến nồng độ chất chiết thấp.
Chiết liên tục: Nguyên lý là ngâm dung mơi trong dịng chuyển động cùng
chiều hay ngược chiều của dung môi. Ưu điểm của phương pháp này là cho hiệu
quả kinh tế cao, thích hợp cho sản xuất công suất lớn, áp dụng cho quy mô công
nghiệp. Tuy nhiên, nhược điểm là thiết bị khá phức tạp, chi phí đầu tư lớn.
Phương phap định lượng carotenoid
1.2.15. Định lượng carotenoid bằng phương phap đo quang UV-Vis

Định lượng sản phẩm carotenoid tinh chế
Nguyên tắc: Hoà tan lượng carotenoid với dung mơi thích hợp. Đo độ hấp
thụ của dung dịch ở bước sóng ứng với cực đại hấp thụ của carotenoid trong dung
môi đã pha với cuvet 1cm. Hàm lượng carotenoid tổng số trong mẫu (Y%) được
tính theo cơng thức: Y(%) =
Trong đó:
A: độ hấp thụ của dung dịch đo được
D: hệ số pha loãng
: độ hấp thụ cực đại của dung dịchchứa 1% w/v carotenoid với
cuvette 1cm trong dung môi nghiên cứu.

Trang 23

G: số gam carotenoid đã cân (G lấy sao cho A đo được từ 0,3 – 0,7).
Định lượng carotenoid trong các mẫu sinh học
Các mẫu sinh học chứa lutein thường chứa hỗn hợp nhiều carotenoid khác
nhau, chúng có phổ hấp thụ khả kiến chồng lấn lên nhau, gây khó khăn cho việc
định lượng riêng rẽ một carotenoid nào đó. Bên cạnh đó, mẫu cịn có thể chứa một
số hợp chất có màu khơng phải carotenoid nhưng cũng hấp thụ bức xạ khả kiến do
đó sẽ cản trở việc định lượng lutein bằng phương pháp trắc quang - so màu. Khi đó,
cần loại bỏ những hợp chất cản trở trước khi định lượng carotenoid tổng số. Chẳng
hạn, các mẫu dịch chiết thực vật (lá cây, một số lồi rong, tảo có màu lục) thường
chứa chlorophyll. Ngoài khả năng hấp thụ ở vùng 650 – 700 nm chlorophyll còn
hấp thụ mạnh ở 430 nm (chlorophyll a) và 450 – 460 nm (chlorophyll b). Do đó cần
phải xà phịng hố mẫu carotenoid trước khi phân tích để loại bỏ các tạp chất béo
khỏi dịch chiết (Ausich, R. L., Sanders, D. J., 1997).
Định lượng carotenoid bằng phương pháp HPLC
So với phương pháp sắc ký cột cổ điển, phương pháp HPLC có những ưu
điểm sau: 1) Hiệu quả tách tốt nhờ sử dụng pha tĩnh có kích thước hạt nhỏ; 2) Giảm
đáng kể nguy cơ phân hủy carotenoid do pha tĩnh được chứa trong một cột kín bằng
thép inox khơng tiếp xúc với ánh sáng và khơng khí; 3) Độ lặp lại cao do cột sắc ký
được nhồi sẵn, có thể dùng lại nhiều lần; 4) Phân tích nhanh do hệ thống HPLC
được điều khiển tự động; 5) Cho phép thu nhận các thông tin về cấu trúc phân tử
carotenoid nhờ sử dụng các detector PDA, MS hay NMR. Vì vậy, phương pháp
thơng dụng nhất để định lượng carotenoid hiện nay chính là phương pháp sắc ký
lỏng hiệu năng cao.
Để định lượng một carotenoid X nào đó bằng phương pháp HPLC thường
dùng phương pháp đường chuẩn. Lưu ý rằng các carotenoid đa số kém bền nên
hàm lượng carotenoid trong “mẫu chuẩn” thường bị suy giảm trong quá trình bảo
quản. Do vậy, cần kiểm tra lại hàm lượng carotenoid tổng số có trong mẫu chuẩn

Trang 24

bằng phương pháp đo quang UV-Vis, sau đó chạy HPLC để xác định % carotenoid
X có trong tổng số carotenoid cịn lại.
Hàm lượng carotenoid X trong mẫu chuẩn được tính theo cơng thức:
% CARX = % CAR TS* (SX/STS)*100%
trong đó:
%CARX: hàm lượng carotenoid X trong mẫu chuẩn.
%CARTS: hàm lượng carotenoid tổng số trong mẫu chuẩn xác định bằng
phương pháp đo quang UV-Vis.
SX: diện tích peak ứng với carotenoid X trên sắc ký đồ.
STS: tổng diện tích các peak xuất hiện trên sắc ký đồ.
Địa điêm

Thí nghiệm được thực hiện tại Vườn Thực Nghiệm Khoa Công nghệ Sinh
học Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TP. Hồ Chí Minh (93 Tân Kỳ Tân
Quý, P. Tân Sơn Nhì, Q. Tân Phú, TP. Hồ Chí Minh).

Trang 25