NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO OLIGOPECTIN TỪ PECTIN ĐƯỢC CHIẾT TÁCH TỪ VỎ BƯỞI BẰNG BỨC XẠ GAMMA ỨNG DỤNG TRỒNG RAU THỦY CANH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO OLIGOPECTIN TỪ PECTIN
ĐƯỢC CHIẾT TÁCH TỪ VỎ BƯỞI BẰNG BỨC XẠ
GAMMA ỨNG DỤNG TRỒNG RAU THỦY CANH

Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Sinh viên thực hiện: LĂNG ĐỨC QUỲNH
Niên khóa: 2007 – 2011

Tháng 07/2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO OLIGOPECTIN TỪ PECTIN
ĐƯỢC CHIẾT TÁCH TỪ VỎ BƯỞI BẰNG BỨC XẠ
GAMMA ỨNG DỤNG TRỒNG RAU THỦY CANH

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

TS. LÊ QUANG LUÂN

LĂNG ĐỨC QUỲNH

Tháng 07/2011


LỜI CẢM ƠN
Con xin chân thành ghi nhớ công ơn sinh thành và dưỡng dục của ba mẹ, ba mẹ
luôn ở bên con giúp con có thêm niềm tin vào cuộc sống, cho con có thêm nghị lực để
vượt qua khó khăn. Hơn thế nữa, ba mẹ đã giúp con có được một gia đình hạnh phúc.
Em xin gửi lời tri ân đến các thầy cô đã hết lòng dạy dỗ, truyền đạt cho em không
chỉ là những kiến thức cần thiết, hữu ích trong cuộc sống.
Em cũng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Quang Luân, thầy đã luôn tận tình
hướng dẫn, tạo điều kiện, giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức quý báu trong quá trình
làm thực tập để em có thể hoàn thành khóa luận này.
Em xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám đốc và nhân viên Công ty Cổ phần Sài
Gòn Thủy Canh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong thời gian thực tập tại
công ty.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Tp
Hồ Chí Minh, chủ nhiệm Khoa Công nghệ Sinh học đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận
lợi cho em trong quá trình học tập tại trường.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến chị Uyên, chị Trang, chị Hạnh, chị Nhã, anh
Trường đã luôn giúp đỡ, động viên, chia sẻ cho em những kinh nghiệm hay trong quá
trình thực tập.
Cảm ơn các bạn Ngọc, Thảo, Đạt, Hà, Ân, hai em Ngọc, Sang và bé Bảo Hân đã
luôn giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian làm đề tài.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 7 năm 2011
Lăng Đức Quỳnh

i


TÓM TẮT
Đề tài được thực hiện với mục đích chế tạo chế phẩm tăng trưởng thực vật có
nguồn gốc tự nhiên an toàn, ứng dụng trong các quy trình trồng rau sạch, tạo sản phẩm
rau an toàn.
Pectin được chiết tách từ vỏ bưởi phế phẩm có khối lượng phân tử ban đầu
Mw ~ 363,12 kDa. Chế phẩm oligopectin được chế tạo từ dung dịch pectin 2% được
chiếu xạ ở các liều xạ 4, 8, 16, 24, 50, 75 và 100 kGy.
Chế phẩm oligopectin chế tạo được ở liều xạ 75 kGy (dung dịch pectin 2%) có
khối lượng phân tử Mw ~ 3,53 kDa, có hiệu ứng tăng trưởng tốt nhất đối với cây rau
canh tác thủy canh. Cụ thể chế phẩm oligopectin làm gia tăng sinh khối tươi, chiều dài
rễ, tăng hàm lượng chất khô đối với rau cải bẹ xanh. Khoảng nồng độ được xác định
có hiệu ứng tăng trưởng tối ưu trên rau cải bẹ xanh là 75 ppm và đối với rau xà lách
Nato Pháp là 75 – 150 ppm.

ii


SUMMARY
The study “Namely preparation of oligopectin extracted from grapefruit peel by
gamma irradiation and its application for production of vegetables using hydroponics”.
The main purpose study is preparation of nature and safe plant growth promoter,
applied for production safe and clean vegetables.
The molecular weigh of pectin extracted from grapefruit peel was found at
363,12 kDa. The oligopectin products were prepared by irradiating the pectin the
pectin solution of 2% at 4, 8, 10, 16, 24, 50, 75 and 100 kGy.
The obtained results showed that oligopectin prepared at 75 kGy irradiation with
Mw ~ 3,53 kDa displayed the most plant growth promotion effect on vegetables

cultivated by hydroponics. In particularly, the treatment of oligopectin product
increased the fresh biomas, root length, dried master content of mustard green. The
suitable concentrations for treating of oligopectin were found at 75 ppm for mustard
green and 75 – 150 ppm for lettuce.
Keywords: pectin, oligopectin, hidroponics, extracted, grapefruit peel, irradiated,
viscosity.

iii


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................i 
TÓM TẮT....................................................................................................................... ii 
SUMMARY................................................................................................................... iii 
MỤC LỤC ......................................................................................................................iv
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................ viii
DANH SÁCH CÁC HÌNH .............................................................................................ix
Chương 1 MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................. 1
1.2. Yêu cầu của đề tài..................................................................................................... 2
1.3. Nội dung thực hiện ................................................................................................... 2
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................... 3
2.1. Pectin ........................................................................................................................ 3
2.1.1. Giới thiệu chung về pectin..................................................................................... 3
2.1.2. Cấu tạo của phân tử pectin .................................................................................... 4
2.1.3. Tính chất của pectin............................................................................................... 5
2.1.4. Phương pháp tách chiết pectin............................................................................... 6
2.1.5. Ứng dụng của pectin .............................................................................................. 7

2.2. Oligopectin ............................................................................................................... 7
2.2.1. Giới thiệu về oligopectin ....................................................................................... 7
2.2.2. Phương pháp chế tạo oligopectin .......................................................................... 8
2.2.3. Công nghệ bức xạ .................................................................................................. 9
2.2.4. Ứng dụng của oligopectin ...................................................................................10
2.3. Nguyên liệu vỏ bưởi ...............................................................................................11
iv


2.3.1. Giới thiệu chung về cây bưởi ..............................................................................11
2.3.2. Đặc điểm hình thái của cây bưởi .........................................................................12
2.3.3. Tình hình sản xuất bưởi .......................................................................................12
2.4. Kỹ thuật thủy canh..................................................................................................13
2.4.1. Lịch sử phát triển .................................................................................................13
2.4.2. Phân loại thủy canh .............................................................................................14
2.4.2.1. Kỹ thuật thủy canh dịch lỏng............................................................................14
2.4.2.2. Khí canh............................................................................................................18
2.4.3. Ưu và nhược điểm của kỹ thuật thủy canh hiện đại ............................................19
2.4.3.1. Ưu điểm ............................................................................................................19
2.4.3.2. nhược điểm .......................................................................................................19
Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................20
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ..........................................................................20
3.2. Vật liệu ...................................................................................................................20
3.2.1. Giống ...................................................................................................................20
3.2.2. Giá thể..................................................................................................................20
3.2.3. Hóa chất ...............................................................................................................20
3.2.4. Dụng cụ thí nghiệm .............................................................................................20
3.2.5. Điều kiện thí nghiệm ...........................................................................................21
3.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................21
3.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mẫu/dung môi ...............................21

3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ...............................................22
3.3.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của pH môi trường chiết .............................23
3.3.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ.................................................24
3.3.5. Thí nghiệm 5: Khảo sát quá trình cắt mạch pectin ..............................................24
3.3.6. Thí nghiệm 6: Khảo sát hiệu ứng của oligopectin theo các liều xạ.....................25
v


3.3.7. Thí nghiệm 7: Khảo sát hiệu ứng của oligopectin theo các nồng độ khác nhau .26
3.4. Phương pháp xử lý thống kê số liệu .......................................................................27
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................28
4.1. Hoàn thiện quy trình tách chiết pectin từ vỏ bưởi ..................................................28
4.1.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ mẫu/dung môi .....................................................................28
4.1.2. Ảnh hưởng của thời gian .....................................................................................29
4.1.3. Ảnh hưởng của pH môi trường............................................................................30
4.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ ......................................................................................31
4.2. Nghiên cứu cắt mạch pectin bằng bức xạ gamma ..................................................32
4.3. Hiệu ứng tăng trưởng của oligopectin chế tạo bằng kỹ thuật bức xạ .....................33
4.3.1. Hiệu ứng của oligopectin theo các liều chiếu xạ khác nhau ...............................33
4.3.2. Hiệu ứng của oligopectin theo các nồng độ khác nhau .......................................35
4.3.2.1. Hiệu ứng của oligopectin lên cây cải bẹ xanh ..................................................35
4.3.2.2. Hiệu ứng của oligopectin lên cây xà lách Nato Pháp .......................................37
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..........................................................................40
5.1. Kết luận...................................................................................................................40
5.2. Đề nghị ...................................................................................................................40
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................41
PHỤ LỤC

vi

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BVTV

Bảo vệ thực vật

ĐBSCL

Đồng Bằng Sông Cửu Long

NT

Nghiệm thức

Mw

Khối lượng phân tử

SVĐC

So với đối chứng

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ mẫu/dung môi đến hàm lượng pectin thu được ...........21
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng pectin được tách chiết ........22
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của pH môi trường chiết đến hàm lượng pectin thu được.........23

Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng pectin thu được....................24
Bảng 3.5. Hiệu ứng của oligopectin theo các liều chiếu xạ khác nhau lên rau.............26
Bảng 3.6. Hiệu ứng của oligopectin theo các nồng độ khác nhau lên rau thủy canh ...27

DANH SÁCH CÁC HÌNH
viii


Trang
Hình 2.1. Pectin trong cấu tạo của thành tế bào thực vật ............................................... 3
Hình 2.2. Cấu tạo một đơn vị của chuỗi pectin .............................................................. 4
Hình 2.3. Kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng .................................................................15
Hình 2.4. Mô hình kỹ thuật dòng sâu màng mỏng (a) và zigzag (b) ............................15
Hình 2.5. Kỹ thuật thủy canh của phương pháp không hồi lưu ....................................16
Hình 2.6. Kỹ thuật thủy canh dạng túi treo...................................................................17
Hình 2.7. Kỹ thuật thủy canh sử dụng giá thể ..............................................................18
Hình 2.8. Kỹ thuật khí canh ..........................................................................................18
Hình 4.1. Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết pectin và tỉ lệ mẫu/dịch chiết .....................28
Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết và thời gian chiết........................................29
Hình 4.3. Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết và pH môi trường chiết ..............................30
Hình 4.4. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng hiệu suất chiết và nhiệt độ ...............................31
Hình 4.5. Sơ đồ quy trình chiết tách pectin ..................................................................32
Hình 4.6. Ảnh hưởng của liều xạ đối với khối lượng phân tử pectin ...........................33
Hình 4.7. Hiệu ứng của chế phẩm oligopectin theo liều xạ trên cải bẹ xanh ...............34
Hình 4.8. Hiệu ứng tăng trưởng của oligopectin theo nồng độ ....................................36
Hình 4.9. Cải bẹ xanh 28 ngày trồng bằng phương pháp thủy canh ............................37
Hình 4.10. Hiệu ứng oligopectin có Mw tối ưu lên sự sinh trưởng và phát triển......... 37
Hình 4.11. Xà lách Nato sau 28 ngày trồng bằng kỹ thuật thủy canh ..........................38
Hình 4.12. Xà lách Nato sau 28 ngày trồng bằng kỹ thuật thủy canh ..........................38

ix


Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Vấn đề quan trọng trong sản xuất nông nghiệp hiện đại là nâng cao hiệu quả kinh
tế sản xuất, cải tiến có hiệu quả các biện pháp quản lý dịch bệnh, bảo vệ mùa màng.
Tuy nhiên, hiện nay việc lạm dụng quá nhiều các loại thuốc bảo vệ thực vật (BVTV)
và phân bón hóa học đã và đang tiềm ẩn nguy cơ cao về ô nhiễm môi trường, hủy hoại
hệ sinh thái, tồn dư chất độc trong sản phẩm gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe
người tiêu dùng. Ngày nay, sản phẩm sạch, sản phẩm an toàn chính là sự lựa chọn
hàng đầu của người tiêu dùng.
Hiện nay trong xu thế phát triển chung của thế giới, nước ta đã và đang tiến tới
nền nông nghiệp bền vững. Một số đặc điểm nổi bật của nền nông nghiệp bền vững so
với nền nông nghiệp truyền thống hiện nay là: giảm lượng thuốc BVTV, phân bón hóa
học, các loại thuốc kích thích sinh trưởng thực vật có chứa các hợp chất nguy hại cho
sức khỏe người tiêu dùng, v.v. Đồng thời nâng cao hiệu quả của các biện pháp quản lý
dịch bệnh, bảo vệ mùa màng, đặc biệt là giảm lượng thuốc BVTV nhằm bảo vệ các
loài thiên địch, côn trùng có lợi, giảm thiểu ô nhiễm môi trường do tận dụng các phụ
phế phẩm trong nông nghiệp như: bã thải thực vật, phế thải của gia súc, gia cầm trong
việc cải tạo độ màu mỡ của đất, góp phần giảm ô nhiễm môi trường.
Các nghiên cứu gần đây cho thấy, các oligosaccharide như: oligopectin,
oligochitosan, oligoalginate, v.v. Không chỉ có hiệu ứng tăng trưởng tốt đối với thực
vật, mà chúng còn đóng vai trò như một tín hiệu kích thích thực vật gây tạo các kháng
sinh thực vật hay còn gọi là phytoalexin giúp cây trồng có thể kháng được sự xâm
nhiễm đối với một số nấm và vi sinh vật gây bệnh (Lê Quang Luân và ctv, 2007).
Do có nguồn gốc từ tự nhiên nên các chế phẩm này hoàn toàn không độc hại, chỉ
cần bổ sung một lượng nhỏ đã có thể có tác dụng tăng trưởng đối với thực vật mà đặc
biệt là những loại rau, quả ngắn ngày. Nguyên liệu để chế tạo các chế phẩm này bắt
nguồn từ các phụ phế phẩm trong nông nghiệp như: vỏ bưởi, bã táo, vỏ tôm cua, rong

nâu, v.v. Việc tái sử dụng các phụ phẩm này góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường
sản xuất nông nghiệp, hạn chế sự xâm nhiễm của mầm bệnh, bảo vệ hệ sinh thái.

1


Mặt khác, những nghiên cứu gần đây của Trung tâm Hạt nhân Tp. Hồ Chí Minh
đã rất thành công trong các ứng dụng công nghệ bức xạ vào việc chế tạo ra các chế
phẩm có nguồn gốc tự nhiên, an toàn và có hiệu quả cao đối với cây trồng như: Chế
tạo oligoalginate từ alginate được chiết xuất từ rong nâu, oligochitosan từ chitosan có
nguồn gốc từ vỏ tôm, cua, v.v. Chính vì những lý do trên đề tài “Nghiên cứu chế tạo
oligopectin từ pectin được chiết tách từ vỏ bưởi bằng bức xạ gamma ứng dụng trồng
rau thủy canh” được tiến hành với mục tiêu tạo ra một chế phẩm tăng trưởng thực vật
an toàn và hiệu quả đồng thời tận dụng được nguồn vỏ bưởi phế phẩm.
1.2. Yêu cầu của đề tài
-

Hoàn thiện quy trình chiết tách pectin từ vỏ bưởi.

-

Ứng dụng công nghệ bức xạ cắt mạch pectin để chế tạo chế phẩm oligopectin.

-

Khảo sát hiệu ứng tăng trưởng của oligopectin chế tạo bằng kỹ thuật bức xạ trên

sự sinh trưởng và phát triển của cây rau trong canh tác rau thủy canh.
1.3. Nội dung thực hiện
-

Khảo sát quy trình chiết tách pectin từ vỏ bưởi.

-

Chế tạo oligopectin bằng phương pháp cắt mạch.

-

Xác định Mw của chế phẩm oligopectin chế tạo bằng kỹ thuật bức xạ ở các liều

xạ khác nhau.
-

Khảo sát hiệu ứng tăng trưởng của chế phẩm oligopectin theo các liều chiếu xạ

và nồng độ khác nhau lên rau thủy canh.

2


Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Pectin
2.1.1. Giới thiệu chung về pectin
Pectin là polysaccharide có nhiều trong quả, củ, thân cây, cây có sợi (đay, gai).
Trong thực vật pectin tồn tại ở hai dạng: protopectin (không tan, có mặt chủ yếu ở
thành tế bào, pectin được xem là một chất gắn kết giữa các tế bào) và pectin hòa tan
(tồn tại chủ yếu trong dịch tế bào). Khi quả đang phát triển, protopectin phân tán ở
thành tế bào; khi quả bắt đầu chín, protopectin chuyển dần sang dạng pectin hòa tan
dưới tác dụng của acid hữu cơ và enzyme protopectinase có trong quả quá trình này

làm cho vỏ quả mềm khi chín. Trong quá trình bảo quản cũng nhận thấy sự giảm dần
của lượng protopectin và tăng dần lượng pectin hòa tan trong dịch quả. Quá trình này
cũng có thể xảy ra dưới tác dụng của acid và quá trình đun sôi. Đối với các loài thực
vật có sợi (đay, gai) thì pectin có tác dụng gắn kết các sợi lại với nhau. Khi ngâm đay,
gai trong điều kiện yếm khí, các vi sinh vật tiết enzyme phân giải pectin và làm cho
các sợi rời ra (Lê Ngọc Tú, 2002; Đàm Sao Mai, 2009 và Ngô Xuân Mạnh, 2006).
Tế bào thực vật gồm ba loại polysaccharide quan trọng được coi như bức tường
vững chắc bảo vệ tế bào: Cellulose, hemicellulose và pectin (Mohnen và ctv, 2008).
Trong thực vật, pectin thường liên kết với cellulose ở vách tế bào dưới dạng phức hợp
chưa biết rõ.

Hình 2.1 Pectin trong cấu tạo của thành tế bào thực vật.
Pectin công nghiệp được sản xuất từ nguyên liệu là các phụ phẩm nông nghiệp
như: bã táo, vỏ bưởi, cam, chanh (Kratchanova và ctv, 1991). Pectin chiếm tỉ lệ 20 –
40% chất khô trong vỏ các loại quả thuộc họ cam quýt, 10 – 20% trong táo, 15 – 25%
trong đài hoa hướng dương, 10 – 20% trong củ cải đường. Trong cùng một loại quả
3


nhưng các thành phần khác nhau thì hàm lượng pectin cũng không giống nhau. Đối
với quả bưởi, pectin là chất nhớt bao quanh vỏ, hạt, trong cùi bưởi. Bản chất của nó là
một chất khô hòa tan trong nước, có độ nhớt cao (Hoàng Kim Anh, 2006). Độ nhớt của
pectin phụ thuộc vào kích thước của phân tử pectin, mức độ methyl hóa, pH, lượng
đường và hàm lượng của một số ion (Phatak và ctv, 1988).
2.1.2. Cấu tạo của phân tử pectin
Pectin là polysaccharide, mạch thẳng, mạch pectin được hình thành từ các gốc αD-galacturonic kết hợp với các liên kết α-1,4-glycoside (trong đó có một phần các
nhóm carboxyl bị oxi hóa) chính là cơ sở cấu tạo của pectin. Các liên kết trong mạch
pectin bị phá hủy bởi enzyme pectinase và acid. Ngoài ra, trong thành phần mạch
chính của pectin còn có các gốc đường rhamnose nằm xen kẽ hay liền kề nhau. Pectin
chứa một lượng nhỏ D-galactan, araban (trong những đoạn mạch mở rộng), và một

lượng ít hơn là fucose và xylose ở những đoạn mạch ngắn (thường chỉ gồm từ 1 – 3
gốc đường). Những đoạn mạch ngắn này không được coi là thành phần mạch chính
của pectin. Các gốc carboxyl của acid galacturonic trong mạch pectin bị ester hóa (ở
nhiều mức độ khác nhau) với methanol. Còn các gốc –OH ở C2 và C3, có thể bị acetyl
hóa với tỉ lệ thấp. Pectin từ các nguồn khác nhau có khối lượng phân tử không giống
nhau, dao động trong phạm vi rộng từ 20.000 – 50.000 Da (Mai Xuân Lương, 2001).
Ví dụ: nguồn táo, mận đã thu được pectin có khối lượng phân tử từ 25.000 – 35.000
Da, trong khi pectin lấy từ vỏ cam lại có khối lượng phân tử đạt tới 50.000 Da
(Nguyễn Văn Khôi, 2006; Hoàng Kim Anh, 2006; Ngô Xuân Mạnh, 2006).

Hình 2.2 Cấu tạo một đơn vị của chuỗi pectin.
4


2.1.3. Tính chất của pectin
Pectin thuộc nhóm chất đông tụ, được xem như là một chất phụ gia an toàn và
được chấp nhận nhiều nhất. Pectin công nghiệp là chất bột màu trắng, hút nước, dễ tan
trong nước, không tan trong ethanol.
Các chất pectin đều là những chất keo háo nước nên chúng có khả năng hydrate
hóa cao nhờ sự gắn các phân tử nước vào nhóm hydroxyl của mỗi chuỗi polymethyl
galacturonic. Ngoài ra, phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy
lẫn nhau, làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch. Nên khi làm giảm độ tích
điện và hydrate hóa sẽ làm cho các sợi pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau,
tạo một mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng bên trong (Nguyễn Văn khôi, 2006).
Cơ chế của quá trình thủy phân pectin rất phức tạp, và được chia làm hai giai
đoạn. Quá trình chuyển hóa pectin có thể xảy ra trong điều kiện yếm khí, cả hai quá
trình này đều xảy ra rất mạnh trong điều kiện tự nhiên. Ta có thể xem quá trình xảy ra
từng bước đó như sau:
-

Giai đoạn thứ nhất: Thủy phân pectin thành đường
 C46H68O40 + 10H2O = 4CHO(CHOH)4COOH + C6H12O6 + C5H10O5 + C5H10O5
+ 2CH3COOH + 2CH3OH

-

Giai đoạn thứ hai: Biến đường thành các sản phẩm lên men
Khi lên men galactose sẽ tạo thành acid buthyric, khí carbonic, hydro và tỏa một

ít năng lượng.
 C6H12O6 = CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + 2H2 + Q
Khi lên men arabinose sẽ tạo thành acid buthyric, khí carbonic, nước và tỏa một
ít năng lượng.
 C5H10O5 = CH3CH2CH2COOH + CO2 + H2O + Q
Pectin hòa tan trong nước, amoniac, dung dịch kiềm, carbonate natri và trong
glycerine nóng. Độ hòa tan của pectin trong nước tăng lên khi mức độ ester hóa trong
phân tử pectin tăng và khi khối lượng phân tử của pectin giảm. Định lượng pectin có
thể dựa vào dạng muối pectat của các chất pectin. Pectin bị kết tủa bởi cồn. Tên gọi
pectin dùng để chỉ các chuỗi polygalacturonic methyl hóa 100%. Tên gọi acid pectinic
để chỉ chất được methyl hóa thấp hơn 100%. Còn tên gọi acid pectic để chỉ acid
polygalacturonic hoàn toàn không chứa nhóm methoxyl. Trong thực tiễn thì tên pectin
dùng để chỉ cả acid pectinic và pectin (Lê Ngọc Tú, 2002).
5


2.1.4. Phương pháp tách chiết pectin
Hiện nay, nguyên liệu thường dùng nhất để tách chiết pectin sử dụng trong công
nghiệp thực phẩm là vỏ của quả các loại cây thuộc họ cam quýt, đài hoa hướng dương
và bã táo. Các phụ phế phẩm này được thu thập, xử lý, sấy khô và bảo quản để sử dụng
suốt năm (Tharkur, Rakesh và Handa, 1997).

a. Chiết tách pectin bằng cách sử dụng nước
Phương pháp chiết pectin này được sử dụng đối với một số loại cây có hàm
lượng pectin tổng số cao. Phương pháp này được thực hiện bằng cách thủy phân
nguyên liệu trực tiếp trong nước, gia nhiệt độ trong suốt quá trình chiết. Lượng pectin
chiết được nhiều hay ít phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc giữa nguyên liệu với nước,
nhiệt độ là một trong những nhân tố quan trọng quyết định thời gian chiết dài hay
ngắn. Tuy nhiên phương pháp này ít được sử dụng do hiệu suất chiết không cao, thời
gian chiết dài (Hardy, 1923).
b. Chiết tách pectin bằng acid
Thông thường pectin được chiết với acid chlohydric, hoặc acid citric cũng được
sử dụng nhưng được sử dụng ít hơn acid chlohydric (Rouse và Crandall, 1978). Nhiệt
độ, nồng độ acid và thời gian chiết là những yếu tố quyết định đến hiệu suất chiết
pectin. Phương pháp này cho hiệu suất chiết cao hơn so với phương pháp chiết pectin
với nước, thời gian chiết cũng ngắn hơn (Report of Food Investigation Board, 1920).
Hiệu suất chiết cao nhất được thực hiện theo phương pháp của Carré, tuy nhiên
phương pháp này vẫn chưa chiết tách được hết lượng pectin có trong nguyên liệu. Một
số hợp chất khác cũng được chiết tách ngoài pectin như cellulose v.v. làm cho sản
phẩm chiết bị lẫn một số tạp chất ngoài ý muốn.
Theo Lê Ngọc Tú (2002) phương pháp chiết pectin trong acid được thực hiện
theo các bước sau:
- Bước 1: vỏ nguyên liệu được loại bỏ tinh dầu, rửa sạch, cắt nhỏ rồi rửa nước ấm
(50 – 75oC) để loại bỏ các glycoside còn sót lại.
- Bước 2: đưa nhiệt độ lên đến 95oC – 98oC để làm mất hoạt tính của enzyme
phân giải pectin.
- Bước 3: thủy phân dịch chiết bằng acid (chlohydric, sunfuric hay sunfuro) để
chiết tách pectin. Thông thường pH của dịch chiết đạt khoảng 1,3 – 1,4; nhiệt độ của
quá trình chiết khoảng 90 – 100oC và thời gian chiết khoảng từ 1 – 2 giờ.
6

- Bước 4: tiến hành lọc lấy dịch chiết và loại bỏ bã chiết và tinh bột. Để loại bỏ
tinh bột ra khỏi dịch pectin người ta sử dụng enzyme phân giải tinh bột, công đoạn xử
lý này được thực hiện ở pH ~ 4,5 (điều chỉnh pH bằng dung dịch natri cacbonat) ở
nhiệt độ 40 – 50oC. Khi đã loại bỏ hết tinh bột (kiểm tra bằng iot) điều chỉnh pH tới 3
bằng cách thêm acid citric rồi đưa nhiệt độ lên 80oC để làm mất hoạt tính của enzyme.
- Bước 5: cô đặc dung dịch rồi kết tủa bằng ethanol (hoặc isopropanol) hoặc bằng
nhôm sunfat.
- Bước 6: sấy khô sản phẩm ở 50oC trong 19 giờ.
2.1.5. Ứng dụng của pectin
Pectin được coi là một chất phụ gia an toàn, nó được ứng dụng khá rộng rãi. Ứng
dụng trong công nghiệp sản xuất bánh, kẹo, mứt đông trái cây v.v. Pectin làm tăng tính
hấp dẫn, tạo cấu trúc đàn hồi, tăng mùi vị trái cây tự nhiên và tạo bề mặt bóng láng cho
sản phẩm; trong công nghiệp chế biến sữa pectin giúp bổ sung hương vị trái cây cho
các sản phẩm sữa. Trong yaourt uống, pectin giúp bảo vệ protein không bị biến tính
trong quá trình tiệt trùng, ngăn chặn protein kết tủa và sự kết bông. Pectin giúp sản
phẩm ổn định, làm tăng giá trị cảm quan và thời gian bảo quản sản phẩm dài; trong
công nghiệp chế biến nước giải khát pectin giúp ổn định tính đục của sản phẩm; trong
dược phẩm pectin có lợi cho sức khỏe của con người, bao gồm hạ thấp lượng
cholesteron trong máu và mức glucose huyết (Behall K, 1986) và có khả năng ức chế
sự phát triển và di căn của các tế bào ung thư (Jackson và ctv, 2007).
2.2. Oligopectin
2.2.1. Giới thiệu về oligopectin
Từ năm 1985 nhiều công trình nghiên cứu đã tìm ra chất điều hòa sinh trưởng
mới mang tên là oligosaccharin. Oligosaccharin thực chất là các oligosaccharide có
hiệu ứng tốt đối với thực vật và đã được nghiên cứu như: oligopectin, oligoalginate và
oligochitosan. Các oligosaccharide này có tác dụng đối với thực vật như là một
phytohormone hay kháng sinh thực vật (Ravi Kumar, 2001). Oligosaccharide không
chỉ có tác dụng tăng trưởng đối với thực vật mà còn có tác dụng như một chất truyền
tín hiệu kích thích cây trồng gây tạo kháng sinh thực vật hay còn gọi là phytoalexin,
các hợp chất này giúp cây trồng có thể kháng lại một số nấm bệnh và vi sinh vật gây

bệnh (Albersheim và Darvill, 1984 và 1985). Nhiều tác giả đã tập trung nghiên cứu
chế tạo các oligosaccharide nói trên từ các polysaccharide tương ứng bằng nhiều
7


phương pháp khác nhau, sau đó trải qua quá trình thử nghiệm để đánh giá hiệu ứng của
chúng đối với cây trồng ( Vasyokova và ctv, 2001; Kume và Takehisa, 1982). Hiện tại
công nghệ bức xạ được xem là một giải pháp hữu hiệu để chế tạo các oligosaccharide
từ các polysaccharide tương ứng với những ưu điểm như: dễ dàng điều chỉnh quá trình
cắt mạch cũng như chế tạo ở quy mô lớn, không gây ô nhiễm môi trường và không cần
loại bỏ các sản phẩm phụ trong quá trình chế tạo (Kume và Takehisa, 1982).
Oligopectin là một loại oligosaccharide còn gọi là α-1,4-oligo-D-galacturonic
vốn là sản phẩm thủy phân của pectin. Trong tế bào các oligogalacturonic được giải
phóng từ thành tế bào thực vật bởi enzyme polygalacturonase hoặc enzyme lyase.
Trong thực tế người ta có thể sử dụng các phương pháp khác nhau để chế tạo
oligopectin từ pectin được chiết tách từ các nguyên liệu khác nhau.
Oligopectin bắt nguồn từ pectic polysaccharide của thành tế bào thực vật cũng đã
được biết đến như một chất truyền tín hiệu. Oligopectin đã được chứng minh gây sinh
tổng hợp phytoalexin trong lá mầm đậu tương (Nothnagel và ctv, 1983) thân cây đậu
(Dixon và ctv, 1989), chất ức chế proteinnase trong lá cà chua (Farmer, 1991), v.v.
Oligopectin có thể được tạo ra từ pectic polysaccharide bằng cách thủy phân bởi acid
hoặc hoạt động của enzyme pectinase hay enzyme lyase.
Oligopectin được xem như tín hiệu báo hiệu cho tế bào thực vật, phóng thích các
yếu tố nội sinh, các kháng sinh thực vật hay còn gọi là phytoalexin giúp cây trồng có
thể kháng lại các yếu tố gây bệnh (Mathieu và ctv, 1991; Mathieu và ctv, 1998;
Simpson và ctv, 1998).
2.2.2. Phương pháp chế tạo oligopectin
a. Phương pháp hóa học
Phương pháp này oligopectin được chế tạo thông qua các tác nhân hóa học có
tính oxi hóa mạnh như H2O2, HCl, v.v. Các tác nhân này tác động cắt mạch pectin tạo

các oligopectin. Phản ứng cắt mạch phụ thuộc vào 3 yếu tố: nồng độ các chất tham gia
phản ứng, thời gian và nhiệt độ của quá trình phản ứng.
Phương pháp này rất dễ thực hiện tuy nhiên phương pháp này có rất nhiều hạn
chế: quá trình phản ứng sử dụng chất oxi hóa mạnh nên khó kiểm soát được quá trình
cắt mạch, phản ứng cắt mạch hoàn toàn, hiệu suất cắt mạch thấp, quá trình cắt mạch
diễn ra không đồng nhất, phải tách chiết và tinh chế sản phẩm của quá trình cắt mạch,
do sử dụng nhiều hóa chất nên có thể gây ô nhiễm môi trường.
8


b. Phương pháp sinh học
Phương pháp này tác nhân sinh học được sử dụng để cắt mạch pectin tạo
oligopectin là hệ enzyme pectinase. Phản ứng cắt mạch phụ thuộc vào nồng độ các
chất tham gia phản ứng, thời gian và nhiệt độ của phản ứng.
Cũng giống như phương pháp hóa học, phương pháp sinh học cũng có những hạn
chế: cần có một hệ đệm và các tác nhân xúc tác phản ứng thích hợp cho việc cắt mạch,
khó kiểm soát quá trình cắt mạch, phải tinh chế sản phẩm sau khi cắt mạch, phải sử
dụng enzyme đặc hiệu, hiệu suất cắt mạch thấp, quá trình cắt mạch diễn ra không đồng
nhất, sử dụng nhiều năng lượng trong phản ứng, chi phí cao.
c. Phương pháp bức xạ
Phương pháp này pectin được chiếu xạ cắt mạch tạo các oligopectin và làm giảm
độ nhớt của dung dịch (Mathieu và ctv, 1991; Mathieu và ctv, 1998; Simpson và ctv,
1998). Trong tự nhiên quá trình này được thực hiện bởi enzyme pectinase. Đây là
phương pháp được xem là hữu hiệu và có nhiều ưu điểm hơn so với hai phương pháp
đã nêu. Bằng cách sử dụng bức xạ ion hóa là tia gamma, tia siêu âm hay chùm điện tử
gia tốc, v.v. Pectin sẽ bị cắt mạch dưới tác dụng của bức xạ. Ưu điểm của phương pháp
này là dễ dàng điều chỉnh quá trình cắt mạch, do có thể tính toán liều xạ cắt mạch cho
phù hợp, sản phẩm tạo thành không cần phải tinh chế, năng lượng sử dụng thấp, v.v.
2.2.3. Công nghệ bức xạ
Công nghệ bức xạ là một bộ môn khoa học mới, nghiên cứu về các hiệu ứng vật

lý, hóa học sinh học và một số hiệu ứng khác xuất hiện khi bức xạ truyền năng lượng
cho vật chất nhằm biến các hiệu ứng này thông qua các quy trình công nghệ để tạo ra
các sản phẩm với những phẩm chất, có tính năng và công dụng mới phục vụ cho con
người. Công nghệ bức xạ là sự kết hợp giao thoa giữa vật lý hạt nhân, khoa học vật
liệu, hóa học và sinh học. Đặc điểm chung của công nghệ bức xạ là các quá trình hóa
học, hóa lý, hóa sinh đều được thực hiện dưới tác động của bức xạ. Do đó cần phải có
những thiết bị hay công cụ đặc biệt phát ra bức xạ đồng thời cần có những thiết bị đảm
bảo an toàn bức xạ nghiêm ngặt đối với nhân viên vận hành, những người sử dụng sản
phẩm và môi trường xung quanh (Trần Đại Nghiệp, 2007).
Công nghệ bức xạ sử dụng nguồn bức xạ làm nguồn năng lượng trong quá trình
nghiên cứu và ứng dụng. Công nghệ bức xạ hiện nay chủ yếu sử dụng nguồn bức xạ
gamma phát ra từ đồng vị Co-60, Cr-137, chùm điện tử gia tốc từ máy gia tốc điện tử
9


(Electron Beam). Theo số liệu năm 1996, toàn thế giới có hơn 180 nguồn chiếu xạ
gamma Co-60 và khoảng 700 – 800 máy gia tốc điện từ hoạt động phục vụ cho mục
đích ứng dụng trong công nghiệp, trong đó bao gồm ứng dụng trong lĩnh vực sinh học
(nguyễn Quốc Hiến, 1997).
a. Ưu điểm của công nghệ bức xạ
Công nghệ bức xạ có một số ưu điểm chính: Tốc độ của các quy trình hóa bức xạ
hầu như không phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiều quy trình thực hiện ở nhiệt độ thấp;
không cần tới các chất khởi đầu và xúc tác; dễ điều khiển quá trình chiếu xạ, thân thiện
với môi trường: giảm lượng hóa chất dùng, không tạo ra chất độc, chất lây nhiễm; sản
lượng cao (do chiếu xạ có thể thực hiện ở tốc độ lớn); có độ tin cậy cao; chế tạo sản
phẩm mới, chất lượng cao, sản phẩm sau khi sử lý bức xạ không cần phải tinh chế;
thuận lợi cho quá trình ứng dụng ở quy mô lớn, đem lại hiệu quả kinh tế cao.
b. Ứng dụng của công nghệ bức xạ trong nông nghiệp
Ứng dụng nổi bật của công nghệ bức xạ ở nước ta tập trung chủ yếu trong lĩnh
vực nông nghiệp bao gồm: chiếu xạ gây bất dục côn trùng; chiếu xạ gây kích thích và

gây tạo đột biến nhằm tạo ra các giống cây trồng mới như lúa, đậu tương, hoa cúc, v.v.
Chiếu xạ để bảo quản thực phẩm (gia vị, trái cây, thực phẩm đông lạnh), khử trùng
mỹ phẩm và bao bì cho thực phẩm, chiếu xạ xử lý chất thải trong nông nghiệp (chất
thải chăn nuôi, xác bã thực vật, v.v.) (Trần Đại Nghiệp, 2007). Chiếu xạ tạo vật liệu
mới gồm các quá trình ghép, khâu mạch và cắt mạch vật liệu ban đầu tạo ra chế phẩm
mới có đặc điểm và tính chất mới nhằm phục vụ các mục đích của con người. Ứng
dụng trong chế tạo dược phẩm, thực phẩm, tạo vật liệu mới phục vụ cho nông nghiệp
như: gel giữ và cố định nước, cố định dinh dưỡng, các chế phẩm có hiệu ứng tốt đối
với cây trồng như: oligochitosan, oligoalginate, oligopectin.
2.2.4. Ứng dụng của oligopectin
Trong thực vật, các oligosaccharide chính là các chất truyền tín hiệu để đưa ra
các thống điệp điều hòa, chức năng đó bao gồm điều hòa quá trình sinh trưởng, phát
triển và chống nhiễm bệnh cây trồng. Ngoài khả năng thúc đẩy sự tăng trưởng ở thực
vật, oligosaccharide còn có tác dụng thúc đẩy quá trình sinh tổng hợp nên kháng sinh
trong mô của thục vật, hay nói cách khác oligosaccharide đã tạo ra cho cây khả năng
tự kháng lại một số nấm và vi khuẩn gây bệnh bằng cách tự tạo ra kháng sinh thực vật
gọi là phytoalexin.
10


Oligopectin cũng đã được nghiên cứu khá nhiều và cho thấy loại oligosaccharide
này cũng có tác dụng kích thích cây tạo ra các phytoalexin. Những oligopectin khi
được giải phóng từ thành tế bào thực vật bởi enzyme polygalacturonidase hoặc
enzyme pectin lyase có tác dụng như những phân tử tín hiệu và có thể kích hoạt các
gen liên quan đến tính kháng bệnh của cây, nó kích thích và hoạt hóa các hoạt động
phiên mã của các gen này nhằm tổng hợp các protein enzyme giúp cây trồng tổng hợp
kháng sinh chống lại các tác nhân gây bệnh khi chúng xâm nhiễm. Nhiều công trình
nghiên cứu khác cũng cho thấy olgopectin chế tạo bằng enzyme khi xử lí phun qua lá
cây trồng đã thể hiện hiệu ứng điều hòa sinh trưởng và phát triển cụ thể là làm cho cây
hấp thụ chất dinh dưỡng nhanh hơn và phát triển tốt hơn dẫn đến tăng năng suất cây

trồng, đồng thời tao cho cây có khả năng ngăn chặn sự thâm nhập của các vi khuẩn,
nấm gây bệnh. Oligopectin có ảnh hưởng đền nhiều yếu tố trong quá trình sinh trưởng
và phát triển của thực vật như kéo dài đốt thân của cây đậu, v.v. Đối với sự phát triển
của tế bào oligopectin thúc đẩy, gia tăng sinh khối, thúc đẩy sự phân bào, kích thích
hạt nảy mầm, v.v.
2.3. Nguyên liệu vỏ bưởi
Phân loại khoa học
-

Giới: Plantae

-

Bộ: Rutales

-

Chi: Citrus

-

Tên khoa học: Citrus maxima (Merr, Burm), hay Citrus grandis.

-

Tên khác: Người Pháp gọi cây bưởi là Pamplemousse; người Anh và Mỹ gọi

bưởi là Pomelo, grapefruit, shaddock; người Campuchia gọi bưởi là Kroth Thlong;
người Mường gọi bưởi là Mak kam tel hay Mak phuc (Nguyễn Thị Ngọc Ẩn, 1999).
2.3.1. Giới thiệu chung

Bưởi là một trong những loại trái cây quý, có giá trị dinh dưỡng cao và có tác
dụng tốt đối với sức khỏe của con người. Trong 100 g phần ăn được của quả bưởi có:
nước 85 g, protein 0,5 g, chất béo 0,4 g đặc biệt quả bưởi có hàm lượng vitamin C khá
cao 4,4g; Vitamin C giúp tăng cường sức đề kháng chống lại bệnh tật. Ngoài ra, quả
bưởi còn chứa khá nhiều pectin 0,45 – 0,5%, pectin của bưởi các tác dụng rất tốt đối
với sức khỏe cụ thể: giảm hấp thu lipid, giảm cholesteron toàn phần trong máu, ngăn

11


ngừa một số loại bệnh ưng thư, chống táo bón và chữa trị một số bệnh đường ruột
(Nguyễn Thị Ngọc Ẩn, 1999).
Quả bưởi ăn ngon, thường có mặt trong mâm trái cây trên bàn thờ tổ tiên, bưởi dễ
trồng, năng suất cao, giá bưởi khá ổn định vì vậy bưởi cũng là một loại cây ăn trái cho
hiệu quả kinh tế cao.
Theo Đường Hồng Dật (2000) Trung Quốc các thầy thuốc họ dùng các cây thuộc
họ cam quýt để phòng ngừa dịch hạch, chữa trị một số bệnh phổi, chảy máu dưới da.
Theo đông y lá bưởi có vị đắng, mùi thơm, tính ấm, có tác dụng trừ hàn, tán khí,
thông kinh lạc, giảm cảm, tiêu đờm, tiêu thực hoạt huyết và tiêu sưng.
Theo Nguyễn Hữu Đống (2003) các bộ phận của cây bưởi nhất là lá, hoa và quả
non chứa rất nhiều tinh dầu nên được dùng làm nguyên liệu để chiết tách tinh dầu.
2.3.2. Đặc điểm hình thái của cây bưởi
Bưởi là loài cây to, cao 10 – 13m, vỏ thân màu vàng nhạt. Cành có gai dài và
nhọn. Lá có hình trứng, lá có phiến to, dày, cuống có cánh rộng. Hoa đều, to, mọc
thành chùm 6 – 10 hoa, rất thơm nên thường được dùng để tách chiết tinh dầu. Quả
hình cầu to, vỏ dày, có màu sắc thay đổi tùy theo giống (Nguyễn Hữu Đống, 2003).
Theo từ điển bách khoa nông nghiệp (1991), cây bưởi có nguồn gốc từ Châu Á, ở
nước ta có rất nhiều giống bưởi mà tên gọi thường đi kèm theo tên nơi xuất xứ của nó.
Cụ thể nước ta có một số giống bưởi ngon như: Bưởi Đoan Hùng (Phú Thọ), Bưởi
Phúc Trạch (Hà Tĩnh), Bưởi Đường (Vinh), Bưởi Đào (Nam Định), Bưởi Thanh Trà

(Huế), Bưởi Năm Roi (Vĩnh Long), Bưởi Tân Triều, Bưởi Ổi, Bưởi Đường (Biên
Hòa), Bưởi Da Xanh (Bến Tre), v.v.
Tóm lại, bưởi là loại cây ăn trái có nhiều giống khác nhau. Tùy từng vùng miền
và tập quán canh tác, thuần dưỡng, chọn lọc mà tạo nên những giống bưởi ngon đặc
trưng cho từng vùng miền của nước ta.
2.3.3. Tình hình sản xuất bưởi
Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, đến năm 2010, diện tích cây ăn
quả cả nước đạt 910.000 ha, sản lượng đạt 10 triệu tấn. Hằng năm nước ta sản xuất và
tiêu thụ hàng triệu tấn quả cây thuộc họ cam quýt như: cam, quýt, chanh, phật phủ,
bưởi, v.v. Hiện ĐBSCL đang trồng khoảng hơn 6.000 ha bưởi da xanh, trong đó có
khoảng 50% diện tích cho trái, nhiều nhất tại các tỉnh: Bến Tre (3.284 ha), Tiền Giang
(2.000 ha), Vĩnh Long. Hơn 10.000 ha bưởi Năm Roi sản lượng lên đến 60.000
12


tấn/năm. Theo thống kê năm 2007 về sản lượng bưởi Năm Roi, cả nước có khoảng
9.200 ha phân bố chính ở Vĩnh Long (4.500 ha), Hậu Giang (1.300 ha). Bên cạnh gia
tăng diện tích và sản lượng bưởi thì nguồn phế thải từ vỏ bưởi có sản lượng dồi dào
mỗi năm không được tận dụng một cách triệt để gây ô nhiễm môi trường. Cụ thể theo
thống kê năm 2003 – 2004, cả thế giới tiêu thụ hơn 1 triệu tấn bưởi, thải ra môi trường
hàng 500.000 tấn vỏ bưởi phế thải (Mark R Wilkins, 2007). Nguồn pectin dồi dào
trong vỏ bưởi chưa được khai thác toàn diện nhằm tạo ra sản phẩm phục vụ cho canh
tác rau an toàn và nền nông nghiệp sạch không có hóa chất độc hại.
Theo Nguyễn Hữu Đống (2003), trong cả nước các vùng tập trung chủ yếu ở một
số tỉnh: Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Tiền Giang, Hậu Giang, Cần Thơ, v.v. Qua
đặc điểm khí hậu và đất đai nước ta cho thấy có nhiều điều kiện thuận lợi trong việc
trồng và phát triển cây có múi nói chung và cây bưởi nói riêng. Tuy nhiên muốn sản
xuất lớn, sản lượng cao thì cần có quy hoạch cụ thể cho từng vùng và có biện pháp
phòng trừ dịch hại thích hợp và hiệu quả.
2.4. Kỹ thuật thủy canh

Theo tiếng Hy Lạp thì hydroponic (thủy canh), được ghép từ hai chữ hydro
(nước) và ponos (lao động, làm việc). Do đó, thủy canh cây trồng được hiểu là một kỹ
thuật canh tác cây trồng không cần đất, mà trồng trực tiếp vào dịch dinh dưỡng (Võ
Thị Bạch Mai, 2003).
2.4.1. Lịch sử phát triển
Kỹ thuật thủy canh đã được biết đến từ khá lâu. Theo những tài liệu ghi chép
bằng chữ tượng hình của người Ai Cập cổ xưa sống vào khoảng vài trăm năm trước
công nguyên, đã mô tả lại sự trồng cây trong nước. Lịch sử phát triển của kỹ thuật thủy
canh có thể tóm tắt như sau:
-

Theo những nghiên cứu trong những niên đại gần đây nhất: vườn treo Babilon,

vườn nổi Kashmir và tại Aztec Indians Mexico.
-

Năm 1699: John Woodward (người Anh) đã thực hiện trồng cây trong nước

chứa các loại đất khác nhau.
-

Năm 1960: Sachs và Knop (người Đức) đã sản xuất ra dung dịch để nuôi cây.

-

Năm 1870 – 1920: Những hiểu biết cụ thể về nhu cầu dinh dưỡng của thực vật

được mở rộng.

13

-

Năm 1930: Thuật ngữ hydroponic được xuất hiện lần đầu tiên tại Mỹ do Giáo

sư Gericke đề xuất để mô tả cho sự phát triển cây trong dịch dinh dưỡng. Cũng chính
Giáo sư Gericke lần đầu tiên đưa thủy canh ra thương mại ở Mỹ. Những nông trại thủy
canh di động đã cung cấp thực phẩm rau tươi cho lính Mỹ suốt thời gian chiến tranh
quân sự tại Nam Thái Bình Dương.
-

Năm 1976: Cooper đã đưa ra kỹ thuật thủy màng dinh dưỡng (NFT – nutrient

film technique), là kỹ thuật thủy canh đầu tiên sử dụng trên quy mô lớn.
-

Từ năm 1990 – đến nay: Thủy canh vẫn là một kỹ thuật sản xuất tiên tiến, mặc

dù còn mới mẻ ở nước ta, song do nhu cầu ngày càng lớn của người dân về nguồn rau
sạch, rau an toàn, thêm vào đó là diện tích đất sản xuất nông nghiệp ngày càng giảm,
nên thủy canh sẽ là sự lựa chọn tối ưu cho nông nghiệp hiện đại ở nước ta trong những
năm sắp tới.
2.4.2. Phân loại thủy canh
Kỹ thuật thủy canh gồm hai loại là thủy canh dịch lỏng và khí canh.
2.4.2.1. Kỹ thuật thủy canh dịch lỏng:
a. Phương pháp hồi lưu (hệ thống kín): Bao gồm kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng,
kỹ thuật dòng sâu dạng mặt phẳng và dạng zigzag.
-

Kỹ thuật màng dinh dưỡng (hình 2.3) là một hệ thống thủy canh mà rễ cây được

tiếp xúc trực tiếp với chất dinh dưỡng. Màng mỏng (0,5 mm) cho dinh dưỡng chảy
xuyên qua các kênh dẫn. Các kênh dẫn được làm bằng vật liệu dẻo. Môi trường cần
cho sự phát triển hấp thu chất dinh dưỡng cung cấp cho cây. Khi cây sinh trưởng và
phát triển, bộ rễ của cây sẽ vươn ra khỏi giá thể để lấy chất dinh dưỡng từ kênh dẫn để
cung cấp cho cây. Dung dịch dinh dưỡng được bơm lên cao hơn kênh dẫn và chảy
xuống bằng trọng lực đồng thời làm ướt chân rễ. Ở phía thấp hơn của kênh dẫn, dinh
dưỡng được thu thập và chảy vào bể chứa dinh dưỡng.
-

Kỹ thuật dòng sâu là một hệ thống thủy canh: Ở độ sâu 2 – 3 cm, dung dịch

dinh dưỡng chảy xuyên qua ống nhựa PVC có đường kính 10 cm đến những túi lưới
nhựa có chứa cây được gắn vào trong ống nhựa. Túi nhựa chứa vật liệu trồng cây và
phần dưới cùng của chúng được tiếp xúc với dịch dinh dưỡng chảy qua ống nhựa. Ống
nhựa PVC được sắp xếp trên mặt phẳng (hình 2.4a) hoặc theo dạng zigzag (hình 2.4b),
điều đó còn tùy thuộc vào sự phát triển của cây trồng trong chậu nhựa. Hệ thống

14