NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MẬT ĐỘ TRỒNG VÀ LIỀU LƯỢNG ĐẠM ĐẾN KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN, HÀM LƯỢNG DẦU VÀ THÀNH PHẦN CÁC ACID BÉO TRONG HẠT CRAMBE

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
******************

TRẦN THỊ THU HÀ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MẬT ĐỘ TRỒNG VÀ
LIỀU LƯỢNG ĐẠM ĐẾN KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG,
PHÁT TRIỂN, HÀM LƯỢNG DẦU VÀ THÀNH PHẦN CÁC
ACID BÉO TRONG HẠT CRAMBE
( Crambe abyssinica)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 09/2010


NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MẬT ĐỘ TRỒNG VÀ LIỀU LƯỢNG
ĐẠM ĐẾN KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN, HÀM LƯỢNG
DẦU VÀ THÀNH PHẦN CÁC ACID BÉO TRONG HẠT CRAMBE
( Crambe abyssinica)
TRẦN THỊ THU HÀ

Hội đồng chấm luận văn
1. Chủ tịch

PGS. TRỊNH XUÂN VŨ
Trung Tâm Công Nghệ Sinh học Tp. Hồ Chí Minh

2. Thư ký

TS. VÕ THÁI DÂN
Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh

3. Phản biện 1

TS. NGUYỄN HỮU HỔ
Viện Sinh Học Nhiệt Đới

4. Phản biện 2

TS. TRẦN THỊ DUNG
Đại học Tôn Đức Thắng

5. Uỷ viên

TS. BÙI MINH TRÍ
Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
HIỆU TRƯỞNG


LÝ LỊCH CÁ NHÂN
Tôi tên là Trần Thị Thu Hà sinh ngày 27 tháng 02 năm 1982 tại huyện Quế
Sơn tỉnh Quảng Nam con Ông Trần Trượng và Bà Võ Thị Dung.
Tốt nghiệp tú tài trường trung học phổ thông Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam
năm 2000.
Tốt nghiệp Đại học ngành Nông Học hệ chính quy tại Đại học Nông Lâm
Thành phố Hồ Chí Minh.

Sau đó làm việc tại Trung Tâm Phân Tích Thí Nghiệm, Trường Đại học
Nông Lâm Tp. HCM, nghiên cứu viên.
Tháng 9 năm 2006 theo học Cao học ngành Trồng trọt tại Đại học Nông
Lâm, Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh.
Tình trạng gia đình: Chồng Lý Việt Hùng, kết hôn năm 2008. Con Lý Trần
Đình sinh năm 2009.
Địa chỉ liên lạc: 69/8 Ấp Tân Hòa, Xã Đông Hòa, Dĩ An, Bình Dương.
Điện thoại : 0908913613
Email

:

2


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, tôi có tham gia một
phần trong Dự án “ Hỗ trợ nghiên cứu Công Nghệ Sinh Học Thực vật Việt
Nam – Thụy Điển” và được chủ nhiệm dự án cho phép sử dụng các số liệu,
kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong
bất kỳ công trình nào khác.
Ký tên

Trần Thị Thu Hà

3


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành chương trình học tập và hoàn thành luận văn này tôi xin

chân thành cảm ơn:
 TS. Bùi Minh Trí đã hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi
hoàn thành luận văn.
 Ban Giám Hiệu trường Đại Học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh
 Quý thầy cô khoa Nông Học, phòng Sau Đại Học trường Đại Học
Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh
 Dự án “ Hỗ Trợ nghiên cứu Công nghệ sinh học thực vật Việt Nam –
Thụy Điển” đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện đề tài.
 Đại gia đình đã tạo moi điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể hoàn
thành xong chương trình học và luận văn này.
 KS. Vương Hồ Vũ, Th.S Võ Thị Thúy Huệ, Th.S Hồ Viết Thế, KS.
Trịnh Thị Phi Ly, KS. Trịnh Ngọc Đức đã giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình hoàn thành luận văn này.
 Tập thể cán bộ trong Trung Tâm Phân Tích Thí Nghiệm, trường Đại
học Nông Lâm.

Trần Thị Thu Hà

4


TÓM TẮT
Đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ trồng và liều lượng đạm đến
khả năng sinh trưởng, phát triển, hàm lượng dầu và thành phần các acid béo
trong hạt crambe (Crambe abissinica)” được tiến hành từ tháng 01 năm 2009 đến
tháng 10 năm 2009.
Mục tiêu của đề tài là đánh giá được sự ảnh hưởng của mật độ trồng và liều
lượng đạm bón cho cây Crambe. Xác định được các thông số phù hợp để trích ly
dầu, tạo diesel sinh học từ hạt Crambe cũng như phân tích thành phần và hàm lượng
các acid béo trong hạt Crambe.

Thí nghiệm được bố trí 2 yếu tố theo kiểu khối đầy đủ ngẫu nhiên với 3 lần
lặp lại gồm 3 công thức cho mật độ kết hợp với 3 công thức bón đạm. Toàn thí
nghiệm mật độ trồng và liều lượng đạm gồm 9 công thức ( cây/m2 – kgN/ha): 128 –
100, 128 - 130, 128 - 160, 256 - 100, 256 – 130, 256 – 160, 348 – 100, 348 - 130,
348 - 160. Kết quả thu nhận cho thấy ở mật độ trồng 256 cây/m 2 và liều lượng đạm
130 kg /ha sẽ cho số cành mang trái cao nhất là 17,90; khối lượng ngàn hạt cao nhất
là 6,033 gram, và năng suất hạt Crambe cao nhất là 2033 kg/ha.
Thông số tối ưu cho qui trình trích ly dầu trong hạt dầu mè bao gồm thời
gian ly trích là 6 giờ và tỉ lệ mẫu / dung môi (w/v) là 1/10.
Các điều kiện tối ưu cho phản ứng chuyển vị ester là tỉ lệ methanol/dầu 1:5
(theo thể tích), hàm lượng xúc tác 1% (theo khối lượng dầu), nhiệt độ phản ứng 65
– 70oC, thời gian phản ứng 80 phút. Các acid béo trong dầu hạt cây Crambe chủ yếu
là acid erucic (56,1 - 59 %), acid oleic (15 – 16,6 %), acid linoleic (9,5 – 10,7 %),
acid arachidic (6 – 8,2 %), acid behenic (1,9 – 2,3), acid palmitic (1,86 – 2,15 %).

5


Abstract
The thesis “Effects of plant density and nitrogen dose on the growth,
development, oil yield, and fatty acid components in Crambe (Crambe
abissinica) seed”, was carried out from January to October 2009 in Dalat and
Research Institute for Biotechnology and Environment, Nong Lam University. The
objectives of present study were 1) to evaluate the effects of plant density and
identify most suitable nitrogen dose for crambe development; 2) to establish optimal
protocol for oil extraction in order to facilitate bio-fuel production from crambe
seeds; and 3) to quantify components of crambe fatty acids. Experiments were
arranged in factorial design consisting of two factors (plant density and nitrogen
dose) with three replications. At a plant density of 256 plants/m 2 and supplied with
130 kg/ha nitrogen showed best performace in number of fruit-bearing branches,

1000-seed weight, and seed yield. The most suitable retention time and
solvent/sample ratio (volume/volume) for oil extraction from crambe seeds were
identified at 6 hours and 1/10, respectively. The best condition for transesterization
were conducted at methanol/oil ratio of 1:5 (volume/volume), 1% of KOH as
catalyst, reaction temperature at 65 – 70oC in 80 minutes. Fatty acid components in
the crambe seeds consist of erucic acid (56,1 - 59 %), oleic acid (15 – 16,6 %),
linoleic acid (9,5 – 10,7 %), arachidic acid (6 – 8,2 %), behenic acid (1,9 – 2,3),
palmitic acid (1,86 – 2,15 %).

6


MỤC LỤC
CHƯƠNG

TRANG
Trang tựa
Trang chuẩn y

i

Lý lịch cá nhân

ii

Lời cam đoan

iii

Lời cảm ơn

iv

Tóm tắt

v

Mục lục

vii

Danh sách các chữ viết tắt

xi

Danh sách các hình

xii

Danh sách các bảng

xiii

Danh sách các sơ đồ

xiv

1. ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
1.1 Giới thiệu ...................................................................................................... 1
1.2 Mục đích .......................................................................................................... 2

1.3 Giới hạn đề tài .................................................................................................. 2
2. TỔNG QUAN ...................................................................................................... 3
2.1 Đặc điểm thực vật học của cây Crambe ............................................................ 3
2.2 Nguồn gốc và quá trình..................................................................................... 5
2.3 Đặc điểm dầu Crambe .......................................................................................... 6
2.3.1Thành phần và đặc tính dầu Crambe ................................................................... 6
2.3.2 Công dụng .................................................................................................... 8
2.4 Đặc điểm sinh vật hoc của cây Crambe............................................................... 10
2.4.1 Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây Crambe ........................................ 10
2.4.2 Các điều kiện canh tác của cây Crambe ........................................................ 10
2.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng bất lợi đến cây Crambe khi trồng ở xứ ôn đới ............. 14

7


2.5 Tình hình nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ Crambe trên thế giới......................... 16
2.5.1 Tình hình nghiên cứu ....................................................................................... 16
2.5.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ Crambe trên thế giới ......................................... 17
2.6 Nhiên liệu sinh học ......................................................................................17
2.6.1 Cồn sinh học ..............................................................................................17
2.6.2 Diesel sinh học ..........................................................................................18
2.7 Sự tổng hợp acid béo ở thực vật ....................................................................20
2.7.1 Phân loại .................................................................................................. 20
2.7.2 Tên gọi ..................................................................................................... 20
2.7.3 Tính chất của acid béo .............................................................................. 20
2.7.4 Sinh tổng hợp acid béo ...............................................................................22
2.8 Trích ly dầu hạt Crambe ................................................................................23
2.9 Cơ chế phản ứng chuyển vị ester ...................................................................23
2.10 Phương pháp sắc ký khí và kỹ thuật phân tích acid béo ...............................24
2.10.1 Nguyên tắc .............................................................................................. 24

2.10.2 Bộ phận chính của thiết bị sắc ký khí .......................................................25
2.10.3 Detector ...................................................................................................25
2.10.4 Cột mao quản .......................................................................................... 27
3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................... 28
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ............................................................. …28
3.2 Nội dung nghiên cứu ....................................................................................28
3.3 Vật liệu tham gia thí nghiệm ........................................................................28
3.4 Xác định mật độ trồng và liều lượng đạm thích hợp cho Crambe ..................29
3.4.1 Bố trí thí nghiệm ....................................................................................... 29
3.4.2 Các yếu tố kỹ thuật ....................................................................................30
3.4.3 Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi ........................................................31
3.5 Phân tích hàm lượng dầu và thành phần các axít béo trong hạt Crambe ........32
3.5.1 Ly trích dầu bằng phương pháp Soxhlet .....................................................32
3.5.2 Phân tích thành phần axít béo trong dầu hạt Crambe ................................. 33

8


3.5.2.1 Phản ứng transester hóa (transesterification) ..........................................33
3.5.2.2 Phân tích thành phần acid béo ................................................................35
3.6 Xử lý số liệu .................................................................................................36
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................................37
4.1 Đặc điểm sinh trưởng của Crambe .................................................................. 37
4.2 Ảnh hưởng của mật độ và liều lượng đạm đến chiều cao cây, chiều cao hữu hiệu
và số cành mang trái ................................................................................................ 37
4.3 Ảnh hưởng của mật độ và liều lượng đạm đền khối lượng 1000 hạt và năng suất
hạt Crambe .............................................................................................................. 40
4.4 Thí nghiệm nghiên cứu hàm lượng dầu và các acid béo chính trong dầu hạt
Crambe trồng tại Đà lạt......................................................................................... 42
4.4.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ mẫu/dung môi đến hiệu quả trích ly dầu hạt Crambe........ 43

4.2.2 Ảnh hưởng của mật độ và liều lượng phân đạm đến hàm lượng dầu trong hạt
Crambe..................................................................................................................... 44
4.3 Phản ứng transester hóa ................................................................................. 45
4.3.1 Ảnh hưởng của methanol lên phản ứng chuyển vị ester ................................... 45
4.3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng KOH lên phản ứng chuyển vị este ......................... 46
4.3.3 Ảnh hưởng của thời gian lên phản ứng chuyển vị ester ................................... 46
4.4 Thành phần và hàm lượng các acid béo của dầu hạt Crambe............................... 48
4.4.1 Kết quả định tính các methyl ester của các acid béo......................................... 48
4.4.2 Đánh giá biến động về hàm lượng các acid béo có trong dầu hạt Crambe ở thí
nghiệm mật độ và phân bón ...................................................................................... 49
4.4 Quy trình phân tích và đánh giá dầu hạt Crambe................................................. 52
5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................ 53
5.1 Kết luận .......................................................................................................... 53
5.2 Đề nghị ........................................................................................................... 54

9


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tham khảo tiếng Việt...............................................................................55
Tài liệu tham khảo tiếng nước ngoài....................................................................55
PHỤ LỤC
Phụ lục 1 Một số hình ảnh trong quá trình thí nghiệm.........................................60
Phụ lục 2 Bảng phân tích biến lượng chiều cao cây Crambe khi chín thí nghiệm
mật độ và liều lượng phân đạm ...........................................................61
Phụ lục 3 Bảng phân tích biến lượng chiều cao hữu hiệu thí nghiệm mật độ và
liều lượng phân đạm............................................................................62
Phụ lục 4 Bảng phân tích biến lượng số cành mang trái thí nghiệm mật độ và
liều lượng phân đạm............................................................................63
Phụ lục 5 Bảng phân tích biến lượng khối lượng ngàn hạt thí nghiệm mật độ và

liều lượng phân đạm............................................................................64
Phụ lục 6 Bảng phân tích biến lượng năng suất (kg/ha) thí nghiệm mật độ và
liều lượng phân đạm............................................................................65
Phụ lục 7 Bảng phân tích biến lượng tỷ lệ mẫu/dung môi đến hàm lượng
dầu hạt Crambe ..................................................................................66
Phụ lục 8 Bảng phân tích biến lượng hàm lượng dầu của dầu hạt crambe ...........67
Phụ lục 9 Bảng phân tích biến lượng tỷ lệ mathanol/mẫu lên hiệu suất
chuyển vị ester ....................................................................................68
Phụ lục 10 Bảng phân tích biến lượng hàm lượng KOH lên hiệu suất phản ứng
chuyển vị ester ....................................................................................69
Phụ lục 11 Bảng phân tích biến lượng thòi gian phản ứng lên phản ứng
chuyển vị ester dầu hạt Crambe...........................................................70
Phụ lục 12 Kết quả sắc ký đồ GC các metyl ester của chuẩn AOCS MIX ..........71
Phụ lục 13 Kết quả sắc ký đồ GC các methyl ester của các mẫu
crambe trồng tại Đà lạt .......…………………………………………..73

10


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ha: hectare
B5: dầu diesel có 5% biodiesel (95% diesel dầu mỏ truyền thống)
B10: biodiesel 10%
B20: biodiesel 20%
B30: biodiesel 30%
E85: nhiên liệu chứa 85% ethanol
ctv: cộng tác viên
CV: (coefficient of variation) hệ số biến động
FID: Fired ionization detector: đầu dò ion hóa ngọn lửa
GC: (gas chromatography) sắc ký khí

USDA: Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ (United States Department of Agriculture)
IUPAC: International Union of Pure and Applied Chemistry
v/v: volume/volume: tỉ lệ thể tích/thể tích
v/w: volume/weight: tỉ lệ thể tích/khối lượng
w/v: weight/volume: tỉ lệ khối lượng/thể tích

11


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình

TRANG

Hình 2.1 Quá trình tạo nguyên liệu cho sinh tổng hợp acid béo ở thực vật

22

Hình 2.2 Sơ đồ thiết bị sắc ký khí detector ion hóa ngọn lửa FID

25

Hình 2.3 Sơ đồ cấu tạo của detector ion hóa ngọn lửa

26

Hình 2.4 Cột mao quản

27

Hình 3.1 Hệ thống Soxhlet trích ly dầu

32

Hình 4.1 Sản phẩm chuyển vị ester dầu Crambe

47

Hình 4.2 Sắc ký đồ GC phân tích thành phần các methyl ester của chuẩn

49

AOCS Mix 3 (2 mg/ml).
Hình 4.3 Sắc ký đồ GC phân tích thành phần các methyl ester của mẫu
Crambe (pha loãng 250 lần)

12

49


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 2.1 Đặc điểm phân biệt hình thái của C. abyssinica và C. hispanica

4

Bảng 2.2 Số NST của C. abynissica, C.hispanica và C. glabrata

6

Bảng 2.3 Thành phần axít béo của các loại cây cây lấy dầu có axít erucic

7

Bảng 2.4 Thành phần hoá học và đặc tính hoá lý của dầu Crambe

8

Bảng 2.5 Phân tích hạt và bột hạt Crambe

9

Bảng 2.6 Các acid béo phổ biến (dạng anion)

21

Bảng 4.1 Ảnh hưởng của mật độ và liều lượng đạm đến chiều cao cây Crambe

38

Bảng 4.2 Ảnh hưởng của mật độ và liều lượng đạm đến chiều cao cây hữu hiệu

39

Bảng 4.3 Ảnh hưởng của mật độ và liều lượng đạm đến số lượng cành mang trái

39

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của mật độ và liều lượng đạm đến trọng lượng ngàn hạt

40

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của mật độ và liều lượng đạm đến năng suất hạt Crambe

41

Bảng 4.6 Ảnh hưởng của tỉ lệ mẫu/dung môi đến hiệu quả trích ly dầu hạt Crambe

43

Bảng 4.7 Ảnh hưởng của mật độ và liều lượng đạm đến hàm lượng dầu trong dầu hạt

44

Crambe
Bảng 4.8 Hiệu suất phản ứng chuyển vị ester khi thay đổi tỉ lệ methanol/dầu

45

Bảng 4.9 Hiệu suất phản ứng chuyển vị ester khi thay đổi hàm lượng KOH

46

Bảng 4.10 Hiệu suất phản ứng chuyển vị ester khi thay đổi thời gian phản ứng

47

Bảng 4.11 Thời gian lưu của các methyl ester khi phân tích trên máy GC

48

Bảng 4.12 Ảnh hưởng của mật độ và liều lượng đạm đến hàm lượng các acid béo

50

có trong dầu hạt Crambe

13


DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ

Trang

Sơ đồ 3.1 Quá trình transester hóa dầu Crambe

34

Sơ đồ 4.1 Quy trình phân tích và đánh giá dầu hạt Crambe

52

14

ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Giới thiệu
Sự bùng nổ dân số trên toàn thế giới cùng với nhu cầu tiêu dùng năng lượng gia
tăng làm cho nhu cầu sử dụng nhiên liệu ngày càng tăng. Nguồn nhiên liệu hóa thạch
toàn cầu đang dần cạn kiệt do đó chắc chắn loài người phải tìm ra những nguồn nhiên
liệu mới thân thiện hơn với môi trường và từng bước có khả năng thay thế nhiên liệu
hóa thạch.
Các nhà khoa học trên thế giới từ lâu đã bắt đầu nghiên cứu phát triển các
nguồn năng lượng thay thế nhiên liệu hóa thạch. Có nhiều nguồn năng lượng thay
thế đã được nghiên cứu như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng từ
khí hydro, năng lượng từ thủy triều, năng lượng có nguồn gốc thực vật. Tuy nhiên
giải pháp sản xuất ra các nhiên liệu có nguồn gốc từ thực vật đang thu hút được
nhiều sự quan tâm trên toàn thế giới. Các loại cây có dầu như hướng dương, đậu
phộng, đậu nành, cọ dầu và dừa đều có thể sử dụng để sản xuất diesel sinh học.
Trên thực tế nguồn nguyên liệu từ các cây có dầu làm thực phẩm hiện có không đủ
cung cấp cho các nhà máy dầu ăn trong nước do đó Việt Nam hàng năm vẫn nhập
khẩu dầu chưa qua tinh luyện từ nước ngoài (Ngô Thị Lam Giang và ctv, 2007).
Do vậy, nhiên liệu diesel sinh học để thay thế nhiên liệu dầu mỏ là vấn đề
cấp thiết. Tại Việt Nam, theo quyết định số 177/2007/QĐ/TTg của Thủ Tướng
chính phủ về phê duyệt chương trình nhiên liệu sinh học quốc gia với tầm nhìn tới
2025, trong đó đã đặt mục tiêu đến 2010: đáp ứng được 8% nhu cầu sử dụng xăng
dầu bằng E5 và B5, đến năm 2015, đáp ứng được 20% nhu cầu bằng E5 và B5 và
đến năm 2025 thì đáp ứng được 100% nhu cầu sử dụng xăng dầu bằng E5 và B5
trên toàn lãnh thổ Việt Nam.
Nhằm bổ sung nguồn nguyên liệu từ cây có dầu mới cùng với các cây có
dầu truyền thống khác như: dừa, lạc, đậu tương, vừng…để làm phong phú thêm

1

nguồn nguyên liệu cho mục đích sản xuất diesel sinh học, Crambe abyssinica là một
trong những ứng cử viên có nhiều triển vọng. Crambe là cây trồng mới, chưa có
nhiều nghiên cứu trên thế giới nhưng đang rất được chú ý do hàm lượng dầu hạt cao
(40 - 50%) trong đó có hàm lượng axít erucic chiếm 60 - 67%. Mặc khác việc canh
tác Crambe lại thuận tiện cho việc cơ giới hóa và sản xuất ở quy mô công nghiệp.
Ở mỗi vùng sinh thái, việc xác định các biện pháp kỹ thuật canh tác cũng
như chất lượng sản phẩm đối với một giống cây trồng mới để có thể đưa vào thành
phần cơ cấu cây trồng là rất quan trọng. Vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài “ Nghiên
cứu ảnh hưởng của mật độ và liều lượng đạm đến khả năng sinh trưởng, phát triển,
hàm lượng dầu và thành phần các axít béo trong hạt Crambe”.
1.2 Mục tiêu
- Đánh giá ảnh hưởng của mật độ cây trồng và liều lượng đạm đến khả năng
sinh trưởng phát triển và năng suất hạt của cây Crambe.
- Xây dựng quy trình ly trích dầu và quy trình phân tích sắc ký cho phép định
lượng hàm lượng dầu và thành phần các acid béo chính góp phần đánh giá chất
lượng dầu hạt Crambe.
- Đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện thí nghiệm đến hàm lượng và thành
phần các acid béo trong hạt Crambe.
1.3 Giới hạn đề tài
Thí nghiệm chỉ được tiến hành trong vụ Đông Xuân 09 – 10.
Chỉ xác định được mật độ và lượng phân đạm ảnh hưởng đến sinh trưởng
phát triển, hàm lượng dầu và thành phần axít béo trong hạt crambe.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Đặc điểm thực vật học của cây crambe
Họ cải (Brassicaceae) trước đây gọi là họ thập tự (Cruciferae) gồm 375 chi

và 3200 loài. Chi Crambe có 20 loài, được trồng ở Châu Âu, Châu Phi, vùng Trung
Đông, phía Tây và trung tâm của Châu Á, phía Nam và Bắc của nước Mỹ (Mazzani,
1954; Brunn và Matchett, 1963).
Theo hệ thống phân loại thực vật học, crambe thuộc:
Giới:

Plantae

Ngành:

Angiosperms

Lớp:

Eudicots

Bộ:

Brassicales

Họ:

Brassicaceae

Chi:

Crambe

Loài:

C. abyssinia

Tên tiếng Anh: Crambe (Abyssinian mustard, Abyssinian kale,
colewart, datran)
Tên Latin: Crambe abyssinica
Đã có nhiều quan điểm khác nhau về mối quan hệ giữa 3 loài C. abynissica,
C. hispanica và C. glabrata. Ba loài này có đặc điểm hình thái tương tự nhau và
phân biệt được dựa vào số nhiễm sắc thể. Theo White và Solt (1978) thì số nhiễm
sắc thể của C. abynissica là n = 45, còn C. hispanica var hispanica n = 30 và C.
hispanica var. glabrata. Ba mức bội thể n = 15, 30, 45 đã được tìm thấy trên C.
kralikii n = 15, Crambella eretifolia n = 11 và hemicrambe fruiticulosa n = 9.

3


Theo Whitely và Rinn (1963), Crambe là loại cây ngắn ngày, thân thảo.
Cây crambe khi trưởng thành có độ cao từ 1 đến 2m tùy thuộc vào mật độ và mùa
trồng. Thân thẳng, lá lớn xẻ thùy hình lông chim giống lá cây mù tạt, khi lá già thì
ngả sang màu hơi đỏ (White và Higgin, 1996). Crambe phân nhánh nhiều, các
nhánh chính mọc cách đất khoảng 20 - 30 cm và những nhánh này lại cho ra nhiều
nhánh con, mỗi nhánh con có thể dài khoảng 30 cm. Sự phân nhánh là do ảnh
hưởng của cách thức gieo trồng. Sự phân nhánh nhiều gây ra khó khăn cho việc
thu hoạch cơ giới. Mặc dù nhiều nhánh cho năng suất tăng, nhưng cũng chính điều
này làm gia tăng côn trùng gây hại hoặc số lượng hạt lép nhiều do ảnh hưởng đến
giai đoạn ra hoa của crambe (Lessman và Anderson, 1981).
Theo Beck và ctv (1975), hoa Crambe là hoa lưỡng tính, kiểu phát hoa dạng
cành chùy dài, số lượng hoa nhiều và nhỏ, mỗi hoa có bốn đài hoa dài khoảng 2
mm, với bốn cánh hoa màu trắng dài khoảng 3 mm và 6 nhị hoa màu vàng. Trước
tiên, hoa tự thụ phấn với những loài lai chéo tự nhiên, hoa nở dạng vô định và giai
đoạn ra hoa kéo dài khoảng 3 tuần. Sau đó, mỗi hoa cho ra 1 quả nang

(Papathanasiou và Lessman, 1966).
Bảng 2.1 Đặc điểm phân biệt hình thái của C. abyssinica và C. hispanica.
Đặc điểm

Crambe abyssinica

Crambe hispanica

Hình dạng lá cơ bản

Hình trứng

Hình tim

Lông tơ trên mặt lá

Có lông tơ, nhẵn

Có lông tơ, dài và nhám (var. glahrata)

Chiều dài của cuốn trái

0,3 - 1,0 mm

1,5 - 2,5 mm

Màu của vỏ quả khi chín

Màu nâu vàng nhạt

Khớp của trái

Không bị rụng lá

Bị rụng lá

Số Chromosome

2n = 90

2n = 60, 2n = 30 (var. Glabrata)

Màu tím than đến màu đen
Màu nâu vàng nhạt ( var. glahrata)

Nguồn: Theo White, 1975.
Quả nang lúc đầu màu xanh nhạt khi chín chuyển màu vàng, hình bầu dục
và chỉ chứa duy nhất một hạt, không bị nứt. Khi chín quả nang bám chặt vào hạt,
chỉ bị nứt khi có mưa và gió lớn (Hanzel và ctv, 1993). Vỏ quả còn bám lại trên
4


hạt sau khi thu hoạch, khi loại bỏ vỏ thì hàm lượng dầu tăng lên 35 - 46% (
Erickson và Bassin, 1990).
Theo Jame (1983), số quả trên một cây dao động từ 530 – 1840. Hạt
crambe thường lớn gấp đôi so với hạt cải dầu, có đường kính từ 0,8 - 2,6 mm, màu
nâu sáng
Trọng lượng 1000 hạt crambe khoảng 6 – 10 gam trong đó vỏ quả chiếm từ
14 - 20% trọng lượng khi được trồng ở Canada và chiếm từ 25 - 40% khi trồng ở
Mỹ (McGregor và ctv, 1961).

2.2 Nguồn gốc và quá trình phát triển
Theo Vaughan (1957), crambe được trồng đầu tiên ở Liên Bang Xô - viết
vào năm 1932. Sau đó crambe được trồng thử nghiệm ở nhiều nơi trên thế giới:
phía đông và tây Canada (McGregor và ctv,1961), phía Tây Bắc và vùng trung
tâm của Hoa Kỳ (Illinois, Indiana, Missouri, Maryland, North Dakota và Texas),
Đan Mạch, Đức, Ý, Lithuania, Ba Lan, Hà Lan, Thụy Điển, Ve-ne-ze-la, Trung
Quốc, Ấn Độ, và Pa-kit- tan (White và Higgins, 1966; Erickson và Bassin, 1980;
Lessman và Anderson 1981; Maste-broek và ctv, 1994; Gardner, 1996; Fontana
và ctv, 1998; Nielsen 1998; Wang và ctv, 2000).
Cho đến nay crambe được cho là có nguồn gốc từ khu vực Địa Trung Hải,
gồm khoảng 30 loài.
Nguồn hạt Crambe abyssinica được đưa vào Mỹ lần đầu tiên từ Châu Âu
vào năm 1940 bởi trang trại thử nghiệm Nông Nghiệp Connecticut (White và
Higgin, 1966). Việc đánh giá về các biến chủng khác của Crambe bắt đầu sớm
nhất vào năm 1958 ở Texzas và 1962 ở Ấn Độ. Crambe được trồng ở các bang
khác của Mỹ như: Iowa, Kansas, Minnesota, Missouri, Montana, Bebkaska, phía
Bắc California, Phía Bắc Dakota, Oregon, Pennsylvania, Nam Dakota và
Wyoming.
Nghiên cứu tổng kết của Warwick và ctv (2000) về đặc tính theo vùng miền
và số nhiễm sắc thể của 3 loài C. abynissica, C.hispanica và C. glabrata được
trình bày trong bảng 2.2.
5


Bảng 2.2 Số Nhiễm Sắc Thể của C. abynissica, C.hispanica và C. glabrata
Loài

C. abyssinica

n

2n

45

90
90

45

30
30
30
30

Quốc gia
Nga
Ethiopia, Thụy Điển, Nga, Tây Ban Nha,
Đan Mạch, Thổ Nhĩ Kỳ, Rumani.

Manton (1932)
Bijok (1962)
White (1975)

90

Ethiopia, Nga

Jonsell (1976)

60

Thụy Điển

Manton (1932)
Jaretzky (1932)
White (1975)
White và Solt (1978)
Humphries và ctv, (1978)
Sikka và Sharma (1979)

Ixaren
Síp (Cyprus) , Ý, Ixaren
Ma – rốc
Vườn bách thảo Botanical Garden,
60
Copenhagen
15
Tây Ban Nha
C. glabrata 15
Ma – rốc, Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha
15
Tây Ban Nha
Nguồn: Warwick và ctv (2000)
C. hispanica

Tác giả

White (1975)
White và Solt (1978)

Ru´ız de Clavijo (1993)

Tại Việt Nam thông qua dự án Sida/SAREC Crambe đã được trường Đại
Học Nông Lâm trồng thử nghiệm tại Đà Lạt, Bảo Lộc, Daklak và Vĩnh Phúc.
2.3 Đặc điểm dầu Crambe
2.3.1 Thành phần và đặc tính
Hầu hết các acid béo trong thành phần dầu của các cây như cây cọ, cây dừa,
hương hải ly đều chứa 12 đến 18 phân tử cacbon, ngược lại dầu trong hạt của cây
cải dầu (Brassica napu và B. campestris) và crambe thì ngoài các acid trên còn có
acid béo chứa đến 22 phân tử cacbon, đó là acid erucic, có công thức hóa học:
CH3(CH2)7CH = CH(CH2)11COOH
Theo Earle và ctv (1966), hàm lượng axít erucic của hạt crambe (55 - 60%) cao
hơn trong hạt cây cải dầu (30 - 45%). Khi thu hoạch cả hạt và vỏ của Crambe thì
lượng dầu chiếm 26 - 38%, trung bình là 32%, khi đã bóc vỏ thì hàm lượng dầu
chiếm 33 - 54% và protein chiếm 30 - 50% (McGregor và ctv, 1961). Hàm lượng

6


axít erucic trong hạt crambe cao hơn so với các cây lấy dầu khác, bảng so sánh
hàm lượng axít erucic giữa các loài cây lấy dầu được trình bày trong bảng 2.3.
Bảng 2.3 Thành phần axít béo của các loại cây cây lấy dầu có axít erucic
Axít béo

Dầu

Loài

(%)

C18:0 C18:1 C18:2 C18:3 C20:1 C22:1 C22:2 C24:1

axít khác
9,4

Crambe (1)

30 -45(5)

0,9

15,9

8,7

8,7

HEAR (2)*

40 - 45

2,3

12,0

11,2

12,5

8,0

49,5

Brassica juncea (3)

37 - 44

1,1

11,5

17,7

10,2

6,8

47,0

B. carinata (3)

40

1,2

10,0

18,3

13,0

8,2

41,6

0,6

6,5

13,3

10,9

3,9

58,1

cv. Gisilba(4)

1,2

31,6

9,5

8,2

11,8

35,1

2,6

cv. Mustang(4)

0,8

18,4

11,1

9,3

4,6

53,4

2,4

Low erucic (4)

1,9

66,2

10,6

11,6

4,1

2,9

2,7

B. oleracea
Sinapis alba

Lunaria annua (5)

30 - 37

30 - 40

56,4
1,1
13,3

3,4
4,4
7,7

2,7

4,0

(5)

18,0

48,0

24

10

Nguồn: (1) Lenard (1993), (2) Robbenlen và ctv ( 1989), (3) Oram (
unpub), (4) Brown và ctv (1999), (5) Katepa – Mupondwa và ctv (1999)
Theo Gohl (1981), 100g lá crambe chứa 32 calo, 89 g H20; 4,2 g protein;
0,6 g chất béo; 4,6 g hyđratcacbon tổng số; 1,6 g chất xơ; 1,6 g tro; 176 mg canxi;
70 mg photpho; 2,9 mg sắt; 85 ug beta carotene; số lượng nhỏ thiamine; 0,09 mg
riboflavin và 0,7 mg niacin. Một hạt chứa 15,5 g protein và 55,5 g chất béo, 26,5
g hydratcabon tổng số, 10,8 g chất xơ, và 3,0 g tro.
Khi thu hoạch, hạt Crambe và vỏ thì lượng dầu trung bình là 32%. Khi đã
bóc vỏ thì sản phẩm thu hoạch chỉ có 30% dầu (Lessman và Anderson, 1981).
Theo Lessman và Anderson (1981), trong hạt Crambe hàm lượng dầu
chiếm 35 – 60%, protein chiếm 20 - 40%.

7


Bảng 2.4 Thành phần hoá học và đặc tính hoá lý của dầu Crambe
Thành phần

Hàm lượng (%)

Erucic acid

55 - 60

Oleic acid

15

Linoleic acid

10

Linolenic acid

7

Eicosenoic acid

3

Tetracosenoic acid

3

Palmitic acid

2

Behenic acid

2

Free fatty acid

0.2

Unsaponifiables ( không xà phòng hoá)

0,5

Đặc điểm lý hoá
Trọng lựơng riêng ( tỷ trọng), 25/250C

0,908

Độ nhớt, 250C, cp

85

Độ nhớt, 250C, Gardner

C

Chỉ số khúc xạ, 200C

1,472

Chỉ số khúc xạ, 400C

1,477

Gardner color

1-3

AOCS (quang phổ)

2-4

Điểm chảy, 0C

6

Chỉ số Iốt

93

Điểm mù, 0C

271

Nguồn: Anonymous, USDA, 1972. ARS 34-42. Washington, D.C.

2.3.2 Công dụng
Dầu trong hạt Crambe là một trong những nguồn cung cấp axít erucic
nhiều nhất. Dầu của hạt Crambe được dùng trong công nghệ bôi trơn, chất ức chế
ăn mòn, và thành phần trong sản xuất cao su tổng hợp. Dầu chứa từ 50 đến 60%
8


erucic acid, được dùng trong sản xuất phim nhựa, chất làm mềm dẻo, ny lông, keo
dính, và cách điện (Princen, 1992).
Dầu crambe đang được xem như là nguồn cung cấp axít erucic thay thế cho
dầu cải dầu nhập khẩu. Dầu crambe có khả năng chịu được nhiệt độ cao và duy trì

ở dạng lỏng khi nhiệt độ thấp, sử dụng đơn hoặc bổ sung cho các nghành công
nghiệp dệt, thép và đóng tàu, dùng trong dược, mỹ phẩm, ny lông và sản xuất
nước hoa. Gần đây, dầu crambe được dùng trong sản xuất nhiên liệu sinh học, do
hàm lượng dầu chiếm từ 35 – 60% và có thể đạt năng suất hơn 906 kg/ mẫu Anh
(Hirsinger, 1989; Cooke và Konstant, 1991; Lazzeri và ctv, 1994; Capel-le và
Tittonel, 1999).
Thêm nữa khi hạt của cây này đã chiết dầu, bã còn lại rất giàu protein (45 –
58%) và các amino acid thiết yếu đặc biệt là lysine là methionine, do đó chúng có
thể sử dụng làm thức ăn gia súc.
Bảng 2. 5 Phân tích hạt Crambe và bột hạt Crambe
Hạt + vỏz/ Hạt bóc vỏ Bột hạty/

Chỉ tiêu phân tích

(%)

(%)

(%)

Ẩm độ

7,1

4,6

6,8

Chất béo thô

33,3

45,6

0,4

Protein (N x 6,25)

17,1

24,2

44,8

Chất thô (Crude fiber)

14,0

3,1

4,6

Tro (ash)

5,3

4,2

7,9

N tự do (Nitrogen free extract)

23,2

18,3

>35,5

z

Hàm lượng vỏ tương đương 30%. yHạt bị bóc vỏ, bột hạt.

Nguồn: USDA, Cooperative State Research Service, Current Research Information
System, 1986.

Giống như các cây họ thập tự, bột của hạt crambe có chứa glucosinolate,
hợp chất này gây cho sản phẩm có mùi khó chịu và gây nên bệnh bướu cổ. Khi bột
bị ướt, glucosinolate bị thủy phân tạo isothiocyanates dưới tác động của các
9


enzyme trong lúc ép. Bột của hạt crambe sau khi khử hết chất béo được sử dụng
làm thức ăn bổ sung cho gia súc và gia cầm bởi hàm lượng protein cao và lượng
amino axít cân bằng (White, 1966).
2.4 Đặc điểm sinh vật học của cây Crambe
2.4.1 Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây Crambe
Trong 1 năm crambe có thể được trồng 2 vụ, vào đầu mùa xuân khi sự sương
giá qua đi ( - 50C), vụ tiếp theo được gieo vào mùa thu - giữa tháng 7.
Giai đoạn nở hoa thường kết thúc trước khi cây crambe chín sinh lý từ 12 15 ngày. Từ khi gieo trồng đến khi ra hoa mất khoảng 52 ngày, thời gian sinh
trưởng khoảng 90 đến 105 ngày (Sue Knights, 2002).

Thời gian ra hoa tùy thuộc vào sự tích lũy mức nhiệt trong ngày, trên mỗi
nhánh, hoa mọc từ dưới lên và tồn tại khoảng 5 – 7 ngày.
2.4.2 Điều kiện canh tác của cây crambe
Khí hậu và đất đai
Crambe thích nghi với những vùng mưa nhẹ, nhiệt độ ấm áp và không sống
được những vùng có khí hậu băng giá. Crambe có thể thích nghi với những vùng
lạnh lẽo và khô. Rất nhạy cảm với hạn nhưng có thể chống chịu bởi hệ thống rễ
cắm sâu xuống đất hơn 15 cm để hút nước. Chúng thích hợp với nhiệt độ trong
khoảng 15 – 25oC nhưng cũng có thể chịu đựng nhiệt độ cao hơn tại thời điểm
đang ra hoa. Cây chết nếu nhiệt độ xuống tới -1oC, mặc dù cây con có khả năng
chịu đựng được ở nhiệt độ - 4 tới - 6oC (Weiss, 2000).
Theo kết quả nghiên cứu của Duke (1978, 1979), Crambe có khả năng chịu
nhiệt độ trung bình hằng năm là 5,7 – 16,2OC và thích nghi với những vùng có độ
cao so với mực nước biển khoảng 2000 m. Cây Crambe có khả năng chịu được
nhiệt độ cao trừ giai đoạn ra hoa ,và mẫn cảm với sự sương giá.
Ở cuối giai đoạn sinh trưởng Crambe có khả năng chịu được nóng và khô
hạn tốt hơn canola, và cho năng suất cao hơn ( McKay, 1992).

10