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 Oligo-β-glucan BẰNG PHƯƠNG
PHÁP CHIẾU XẠ KẾT HỢP XỬ LÝ HYDROGEN PEROXIDE

Ngành học:

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện: VÕ MINH KHOA
Niên khóa:

2008 – 2012

Tháng 07/2012
i


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 Oligo-β-glucan BẰNG PHƯƠNG
PHÁP CHIẾU XẠ KẾT HỢP XỬ LÝ HYDROGEN PEROXIDE

Hướng dẫn khoa học

đỡ và chia sẽ những kinh nghiệm trong quá trình thực tập.

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 07 năm 2012
Võ Minh Khoa

iii


TÓM TẮT
Từ những năm 1970, hoạt tính sinh học của β-glucan được biết đến với nhiều ứng
dụng trong lĩnh vực y học, dược phẩm, mỹ phẩm và nông nghiệp. Trong khi đó βglucan có nhiều trong thành tế bào nấm men và bã men bia là nguồn nguyên liệu
phong phú ở Việt Nam. Những β-glucan có trọng lượng phân tử thấp thường có hoạt
tính kích thích miễn dịch và cảm ứng tế bào tốt hơn. Chính vì thế việc tạo ra những
oligo-β-glucan có trọng lượng phân tử thấp, hòa tan được trong nước và có hiệu ứng
thúc đẩy tăng trưởng tốt trên thực vật là rất cần thiết hiện nay.
Khi xử lý β-glucan với H2O2 ở nồng độ 0,5, 1, 2, 5 và 10%, hàm lượng chất tan thu
được tăng từ 4,11 đến 13,52% và đạt cao nhất 13,52% ở nồng độ H2O2 10%.
Đã chế tạo được oligo-β-glucan có trọng lượng phân tử thấp (Mw  12,193 – 2,69
kDa) có khả năng hòa tan trong nước từ β-glucan không tan bằng phương pháp chiếu
xạ. Hỗn hợp β-glucan (nồng độ 15%) chiếu xạ ở các liều: 50, 100, 150, 200, 250 kGy
kết hợp xử lý H2O2 ở các nồng độ: 0,5, 1 và 2%.
Chế phẩm oligo-β-glucan được chế tạo với liều xạ 100 kGy kết hợp xử lý H2O2 ở
nồng độ 2% có trọng lượng phân tử khoảng 4,013 kDa, đã có hiệu ứng tăng trưởng tốt
nhất trên xà lách Nato thủy canh. Cụ thể chế phẩm oligo-β-glucan làm gia tăng
36,21% sinh khối tươi, 18,24% chiều cao cây, 41,73% chiều dài rễ và 6,24% hàm
lượng chất khô so với lô đối chứng không bổ sung oligo-β-glucan. Nồng độ oligo-βglucan được xác định có hiệu ứng tăng trưởng tối ưu trên rau xà lách Nato là 100 ppm.

iv



v

hydrogen

peroxide

(H2O2),


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i
TÓM TẮT .................................................................................................................. iv
SUMMARY ................................................................................................................ v
MỤC LỤC .................................................................................................................. iv
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................ ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH .......................................................................................... x
Chương 1 MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề.............................................................................................................. 1
1.2 Yêu cầu đề tài ........................................................................................................ 2
1.3 Nội dung thực hiện................................................................................................. 2
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................ 3
2.1. Tổng quan về β-Glucan ......................................................................................... 3
2.1.1 Những nghiên cứu về β-glucan có nguồn gốc từ nấm men .................................. 3
2.1.2 Công thức cấu tạo β-glucan ................................................................................. 3
2.1.3 Tính chất của β-glucan ........................................................................................ 5
2.1.4. Hoạt tính sinh học của β-glucan ......................................................................... 5
2.1.4.1 Tác động của β-glucan trên người và vật nuôi .................................................. 5
2.1.4.2 Tác dụng của β-glucan trên cá .......................................................................... 7

3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ oligo-β-glucan đến khả năng tăng trưởng ...... 24
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................... 26
4.1. Nghiên cứu cắt mạch β-glucan bằng H2O2 .......................................................... 26
4.2. Nghiên cứu cắt mạch β-glucan bằng kỹ thuật bức xạ kết hợp xử lý H2O2 ............ 27
4.2.1 Xác định hàm lượng β-glucan tan...................................................................... 27
4.2.2 Xác định trọng lượng phân tử oligo-β-glucan .................................................... 30
4.2.3 Đo phổ UV-vis mẫu oligo-β-glucan .................................................................. 32
4.3. Hiệu ứng tăng trưởng của oligo-β-glucan lên cây xà lách Nato thủy canh ........... 33
4.3. Ảnh hưởng của nồng oligo-β-glucan đến hiệu ứng tăng trưởng ........................... 36
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ....................................................................... 39
5.1 Kết luận ............................................................................................................... 39
5.2 Đề nghị ................................................................................................................ 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 40
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 1

vii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ALFs

Antilipopolysaccharide factors

AMPs

Antimicrobial peptides

CNBX

Công nghệ bức xạ


Nghiệm thức

PO

Prohenoloxidaza

PVC

Polyvinyl clorua

SOD

Superoxide dismutase

SVĐC

So với đối chứng

w/v

Trọng lượng trên thể tích

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Ảnh hưởng của liều chiếu xạ đến hiệu ứng tăng trưởng của oligo-βglucan lên rau xà lách Nato trồng thủy canh............................................... 24
Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ oligo-β-glucan đến hiệu ứng tăng trưởng của
rau xà lách Nato thủy canh......................................................................... 25

Hình 4.10 Hiệu ứng của oligo-β-glucan chế tạo theo các liều xạ khác nhau lên sự sinh
trưởng và phát triển của cây xà lách Nato. (a) chiều cao cây; (b) chiều dài rễ;
(c) sinh khối tươi; (d) hàm lượng chất khô .................................................. 34
Hình 4.11 Xà lách Nato trồng 28 ngày bằng phương pháp thủy canh. (a) cây đối
chứng không bổ sung oligo-β-glucan; (b) cây bổ sung 50 ppm oligo-β-glucan xử
lý với H2O2 ở nồng độ 2% và chiếu xạ ở liều 100 kGy; (c) cây bổ sung 50 ppm βglucan không chiếu xạ. .................................................................................. 35

Hình 4.12 Hiệu ứng của oligo-β-glucan có Mw tối ưu lên sự sinh trưởng và phát triển
của xà lách Nato thủy canh. (a) chiều cao cây; (b) chiều dài rễ; (c) sinh khối
tươi; (d) hàm lượng chất khô .......................................................................... 37

Hình 4.13 Xà lách Nato trồng 21 ngày bằng phương pháp thủy canh. (a) cây đối chứng
không bổ sung oligo-β-glucan; (b) cây bổ sung 100 ppm oligo-β-glucan có Mw 
4,913 kDa ............................................................................................................ 38

x


Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Ngày nay, khi xã hội càng phát triển thì nhu cầu về các hợp chất có hoạt tính sinh
học phụ vụ nông nghiệp, thực phẩm và dược phẩm càng tăng. Bên cạnh đó những hợp
chất được tổng hợp bằng phương pháp hóa học lại có nhiều tác dụng phụ tiềm ẩn, ảnh
hưởng đến sức khoẻ con người, hệ sinh thái, gây ô nhiễm môi trường. Từ đó con người
muốn hướng tới những hợp chất có hoạt tính sinh học thu nhận từ tự nhiên để chế tạo
thành những chế phẩm sinh học an toàn và thân thiện với môi trường.
Trong tự nhiên, β-glucan tồn tại trong thực vật, nấm, vi khuẩn và đặc biệt là có
rất nhiều trong tế bào nấm men, chúng chiếm 50-60% trọng lượng khô của thành tế
bào và đây cũng là nguồn nguyên liệu rất phổ biến ở Việt Nam hiện nay. Từ những
năm 1970 hoạt tính sinh học của β-glucan đã gây được sự chú ý của nhiều nhà khoa

1.3 Nội dung thực hiện
+ Tách chiết β-glucan từ bã men bia làm nguyên liệu để thực hiện các thí nghiệm.
+ Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến khả năng cắt mạch β-glucan.
+ Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ hydrogen peroxide và liều chiếu xạ đến khả
năng cắt mạch β-glucan, tạo oligo-β-glucan có trọng lượng phân tử thấp.
+ Khảo sát hiệu ứng tăng trưởng và phát triển của oligo-β-glucan chế tạo bằng kỹ
thuật bức xạ kết hợp xử lý H2O2 lên rau xà lách Nato thủy canh.
+ Khảo sát nồng độ oligo-β-glucan ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của
xà lách Nato thủy canh.

2


Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về β-Glucan
2.1.1 Những nghiên cứu về β-glucan có nguồn gốc từ nấm men
Những nghiên cứu đầu tiên về polysaccharide ở thành tế bào nấm men
Saccharomyses cerevisiae của Phaff (1963, 1971) và Kidby (1970) cho thấy thành tế
bào nấm men là phức hợp gồm nhiều chất trong chủ yếu là β-glucan, mannan và một
lượng nhỏ chitin, phosphate, lipid và protein. Từ những nền tảng trên, nghiên cứu của
Bacon và Farmer (1968), Bacon và ctv (1969) nhận thấy rằng β-glucan ở thành tế bào
nấm men chủ yếu là β-1,3-glucan và một lượng nhỏ β-1,6-glucan.
Hoạt tính sinh học của β-glucan cũng được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên
nhiều đối tượng khác nhau. β-glucan có khả năng kích thích tăng trưởng, kích thích
đáp ứng miễn dịch và giúp heo con chống chịu được những điều kiên bất lợi của môi
trường. Nghiên cứu của Chae và ctv (2006), khi bổ sung β-glucan và thức ăn của gà
nhận thấy hiệu suất tăng trưởng, số lượng tế bào limpho nhận diện (TCD8 và TCR1)
tăng cao so với gà được nuôi dưỡng với chế độ thức ăn bình thường. Kết quả của
Talbott (2010) cho thấy β-glucan có tác dụng chữa lành những vết thương, kích thích
hệ thống miễn dịch, làm giảm đáng kể các triệu chứng nhiễm trùng đường hô hấp.


Hình 2.2 Cấu trúc của β-1,3-glucan với nhánh liên kết β-1,6-glucan (Stefan, 2003).

4


2.1.3 Tính chất của β-glucan
β-glucan thu nhận từ bã men bia thường có trọng lượng phân tử rất lớn, không hòa
tan được trong nước, ethanol, aceton nhưng lại tan trong NaOH, H2O2 và (CH3)2SO. βglucan có thể hòa tan được là do sự giảm bậc trong cấu trúc hóa học dưới tác động của
những chất oxy hóa mạnh.
2.1.4. Hoạt tính sinh học của β-glucan
Từ những năm 1970 hoạt tính sinh học của β-glucan đã được biết đến với tác
động rộng rãi trên nhiều đối tượng như: người, động vật, thủy sản, v.v. vì thế nó được
ứng dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau như dược phẩm, thực phẩm chức năng, mỹ phẩm
và cũng được sử dụng như chất phụ gia trong thực phẩm.
2.1.4.1 Tác động của β-glucan trên người và vật nuôi
 Hoạt tính kích hoạt hệ thống miễn dịch của β-glucan
Trên động vật thông thường β-glucan được coi như là một nhân tố kích thích
miễn dịch tế bào. Nó kết hợp với một thụ thể (đặc biệt là CR3 và Dectin-1) để kích
hoạt các đại thực bào. Việc kích hoạt này bao gồm một số các quá trình liên kết với
nhau như: sự gia tăng hóa tăng động, sự di chuyển hướng hóa chất của các đại thực
bào tới các hạt mà sau đó trải qua thực bào, việc mất hạt của bạch cầu dẫn đến biểu
hiện gia tăng của các phân tử bám dính trên bề mặt đại thực bào, độ bám dính cho lớp
nội mạc và sự di chuyển của các đại thực bào đến các mô. Ngoài ra, sự gắn kết βglucan lên thụ thể cũng gây nên quá trình nội bào, đặc trưng bởi sự bùng nổ hô hấp sau
khi thực bào của các tế bào xâm nhập, tăng cường nồng độ và hoạt động của các
enzyme thủy phân, trao đổi chất và quá trình truyền tín hiệu để kích hoạt thực bào
khác, bài tiết các cytokine và các chất khác gây nên hiện tượng viêm nhiễm. β-glucan
có tác dụng kích thích làm gia tăng các tế bào sản sinh tế bào miễn dịch ở tủy xương,
gia tăng số lượng tế bào miễn dịch bảo vệ cơ thể, đi vào trong máu, các hạch, các tổ
chức khắp cơ thể (Shcepetkin, 2006).

động của ruột, cải thiện các vấn đề về đường tiêu hóa, giúp lượng đường trong máu
được hấp thụ đều đặn hơn dẫn đến khả năng hạ đường huyết trong cơ thể, giảm thiểu
các nguy cơ tim mạch ở bệnh nhân tiểu đường.
Đặc biệt, β-glucan có thể giúp chữa trị cho những người bị suy yếu chức năng
miễn dịch, nhạy cảm với dị ứng, bệnh nhiễm trùng, làm chậm quá trình lão hóa...
Ngoài ra, β-glucan có thể hạn chế ảnh hưởng của các kim loại nặng độc hại như là
thủy ngân sinh ra gốc tự do gây hư hại các mô.

6


Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy β-1,3-glucan có khả năng cảm ứng hoạt tính của
tế bào Langerhans khi bôi lên da. Tế bào Langerhans là một loại tế bào đại thực bào
chuyên hóa nằm trên da hoạt động tương tự như đại thực bào. Hoạt tính của β-1,3glucan là làm se lỗ chân lông, giảm số lượng, độ sâu, độ dài của nếp nhăn, cảm ứng
tổng hợp collagen và elastin, giảm màu đỏ, giảm kích cỡ và thương tổn của da. Do đó
β-1,3-glucan có thể bổ sung vào các sản phẩm chăm sóc da như: kem dưỡng da, mỹ
phẩm, v.v, nói chung là những sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với da.
2.1.4.2 Tác dụng của β-glucan trên cá
Trong những năm gần đây nền thủy sản Việt Nam đã có những bước phát triển
vượt bậc, sảm phẩm thủy hải sản xuất khẩu sang các nước châu Âu, châu Mỹ. Trong
đó, cá là mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, đặc biệt là các loài cá da trơn,
nhưng những nầm bệnh cũng thường hay xuất hiện, làm giảm sản lượng, chất lượng,
ảnh hưởng đến thu nhập của người dân và nền thủy sản nước nhà. Đã có những nghiên
cứu về hoạt tính của β-glucan có nguồn gốc từ thành tế bào nấm mem cho thấy có hiệu
quả như dược phẩm phòng bệnh cho động vật dưới nước thuộc lớp Osteichthyes và
Crustacea. Dược phẩm này đặc biệt có hiệu quả bảo vệ cho các loài cá thuộc họ
Salmonidae và các loại cá cảnh. β-glucan này được ly trích từ thành tế bào nấm men,
có chuỗi glucopyranoza từ 400 – 1500 đơn vị và chủ yếu là liên kết β-1,3-glycoside
với ít nhất một đơn vị glucopyranoza gắn vào chuỗi bên bằng liên kết β-1,6-glycoside.
β-glucan có tác dụng kích thích miễn dịch không đặc hiệu (nonspecific

kích thích miễn dịch của β-glucan. Kết quả của Suphantharika và ctv (2003) cho thấy
β-glucan tăng hoạt tính PO trong tất cả hemocyte được xử lý in vitro.
Do tôm không có hệ miễn dịch đặc hiệu nên quá trình miễn dịch chủ yếu dựa trên
miễn dịch không đặc hiệu gồm hai loại miễn dịch: miễn dịch tế bào và miễn dịch dịch
thể. Đối với miễn dịch dịch thể, β-glucan kích hoạt quá trình sinh các peptid kháng
khuẩn AMPs (antimicrobial peptides) như là crustin, ALF (antilipopolysaccharide
factors), penaeidin, lectin và lysoayme. Đối với miễn dịch tế bào, β-glucan kích thích
quá trình melanin hóa (melanization) và quá trình thực bào (phagocytosis). Các bạch
cầu có hạt sản xuất ra melanin sẽ bao phủ và tiêu diệt tế bào vi khuẩn, sau đó phóng
thích ra ngoài lớp vỏ cutin. Trong quá trình thực bào, các gốc oxy nguyên tử, gốc
hydroxyl (OH-) và hydrogen proxide (H2O2) cũng được sinh ra, đây là những tác nhân
oxy hóa mạnh có vai trò diệt khuẩn. Ngoài ra β-glucan cũng giúp tăng cường hoạt tính
men SOD và GPx tương tự như ở cá.
Khi bổ sung β-glucan với tỉ lệ 0,2% vào chế độ ăn của tôm nuôi in vitro cũng
nhận được những kết quả khả quan, hoạt tính PO tăng cao. Tuy nhiên β-glucan và các
8


sản phẩm phân hủy của nó làm thế nào được hấp thu vào hệ tiêu hóa của tôm và cơ chế
kích thích hemocyte (một loại tế bào quan trọng trong hệ thống miễn dịch cả động vật
không xương sống) như thế nào thì vẫn còn là một vấn đề cần phải được nghiên cứu
trong tương lai (Itami và ctv, 1998).
Chang và ctv (1999), nghiên cứu hiệu quả của β-glucan từ Schizophyllum
commune lên sự sống sót cũng như thực bào haemocyte (một loại tế bào quan trọng
trong hệ thống miễn dịch cả động vật không xương sống) của tôm và sự tạo
superoxide anion trong khi ấp Penaeus monodon. Trong thí nghiệm này tôm được bổ
sung β-glucan (2 g/kg trọng lượng) trong 40 ngày. Kết quả cho thấy lượng tôm sống
sót trong nghiệm thức có bổ sung β-glucan cao hơn hẳn so với nghiệm thức đối chứng.
Các tôm con có quá trình thực bào tăng lên và superoxide anion cũng được sinh ra
nhiều hơn khi thức ăn có bổ sung β-glucan.

phytoalexin. Tùy theo các loài thực vật mà chúng sẽ cảm ứng để tạo ra những sự đề
kháng khác nhau bao gồm phytoalexin, tạo enzyme endo-β-(1,3) gluconase, chitinase,
lyzozyme để phân hủy thành tế bào nấm, vi khuẩn và tăng cường tạo lignhin mà
lignhin xem như màng chắn không cho nấm xâm nhập (Darvill và ctv, 1992). Từ
những kết quả trên cho thấy oligosaccharide sẽ là một hướng nghiên cứu rất thú vị cho
các nhà khoa học thực vật nghiên cứu sâu hơn để tạo ra những chất điều hòa sinh
trưởng và bảo vệ thực vật, từ đó phát triển nền nông nghiệp hiện đại.
2.2.2 Giới thiệu về oligo-β-glucan
Khả năng tan của β-glucan phụ thuộc vào mức độ polymer hóa. Độ polymer hóa
(Dp) trung bình của β-glucan là 1500, tương đương với trọng lượng phân tử là 240
kDa. β-glucan có khả năng hòa tan trong nước khi độ polymer hóa nhỏ 100 (Lipke và
Ovalle, 1998). Những β-glucan có trọng lượng phân tử lớn và độ hòa tan trong nước
thấp thì rất khó bổ sung vào thực phẩm chức năng và dược phẩm. Nhiều nghiên cứu
cho thấy β-glucan có trọng lượng phân tử thấp có khả năng kích thích sản sinh tế bào
limpho T cao, ở cả mức độ in vitro lẫn in vivo. Những nghiên cứu của Byun và ctv
(2007) cho thấy, khi nuôi những tế bào đơn dòng trong môi trường RPMI – 1640 trong
24 giờ và phân tích hoạt tính chống lại những chất tiền viêm Th1 cytokine thì thấy số
lượng tế bào T, tế bào tiêu diệt tự nhiên (NK) và tế bào IFN-γ tăng lên đáng kể ở
những nghiệm thức có bổ sung β-glucan chiếu xạ ở liều 30 và 50 kGy (có Mw  25
kDa). Điều đó ta có thể kết luận rằng những β-glucan có trọng lượng phân tử thấp thì
có hoạt tính kháng Th1 cytokine tốt hơn.
Nghiên cứu về hoạt tính sinh học của những oligo-β-glucan có nguồn gốc từ mấm
Phytophthora sojae nhận thấy, chúng có khả năng cảm ứng hệ thống phòng thủ của
cây đậu nành tiết ra chất glyceollin (là chất kháng sinh thực vật) giúp cây chống chịu
10


lại những tác nhân gây bệnh (Sharp và ctv, 1984). Khi nuôi cấy chủng nấm
Magnaporthe grisea gây bệnh đạo ôn với các tế bào cây lúa in vitro cho thấy, những
penta-β-glucan từ thành tế bào của chủng nấm này có khả năng cảm ứng hệ thống sinh



tác enzyme trong quá trình lên men diễn ra khá phức tạp và phụ thuộc vào rất nhiều
yếu tố khác nhau như nồng độ enzyme, nồng độ cơ chất, điều kiện của môi trường
phản ứng (nhiệt độ, pH, v.v.) và cấu trúc của β-glucan. Người ta có thể thu nhận
enzyme từ nhiều nguồn khác nhau như thực vật, động vật hay vi sinh vật, do các
enzyme cùng lọai sẽ có những phản ứng đặc hiệu giống nhau nhưng tốc độ và điều
kiện tối ưu hoạt động của mỗi enzyme thì khác nhau (Nibu, 1995).
Khi các enzyme thủy phân hoạt động thì nó sẽ làm giảm trọng lượng phân tử của
các polymer trong dung dịch và do đó nó sẽ làm giảm độ nhớt của dung dịch, mức độ
giảm trọng lượng phân tử còn phụ thuộc vào loại enzyme và thời gian phản ứng của
enzyme. Điểm đặc trưng của phản ứng xúc tác bằng enzyme là phản ứng có tính đặc
hiệu rất cao nhưng sản phẩm cuối cùng của phản ứng thường là một hỗn hợp các
oligo-β-glucan có trọng lượng phân tử khác nhau. Các phân đoạn này thường được
tách bằng phương pháp sắc ký cột, sắc ký lọc gel (GPC) hoặc sắc ký lỏng cao áp
(HPLC), sử dụng nhiều năng lượng nên làm tăng giá thành sản phẩm.
2.3.3 Chế tạo bằng phương pháp bức xạ
Công nghệ bức xạ (CNBX) là một lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng có hiệu quả cao
của ngành hạt nhân ở Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới. Ở Việt Nam ngành
CNBX phát triển từ năm 1930 với việc đưa vào hoạt động nguồn Cobalt-60 (Co-60)
thí nghiệm đầu tiên tại Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt. Hiện nay CNBX 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 (Electron Beam).
Chế tạo oligo-β-glucan bằng phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn so với
phương pháp hóa học và sinh học là. Dễ dàng điều chỉnh quá trình cắt mạch từ đó có
thể tính toán liều xạ cắt mạch cho thích hợp. Tiết kiệm năng lượng, không gian và
nguyên liệu. Sản phẩm tạo thành có sự đồng đều về cấu trúc, không cần phải tinh chế.
Không thải ra chất độc gây ô nhiễm môi trường, có độ tin cậy và hiệu quả kinh tế cao.
Một số tương tác của bức xạ gamma với polyme khi chiếu xạ:
 Hiệu ứng cắt mạch

Trong quá trình chiếu xạ, H• và eaq (electron solvate hóa) có thể sẽ phản ứng với
H2O2 như sau:
H• + H2O2
eaq + H2O2

H2O + •OH

(5)

OH + OH-

(6)

•

Các phản ứng (4), (5) và (6) sẽ góp phần gia tăng hình thành các gốc hydroxyl tự
do (•OH) và tham gia cắt các liên kết glycoside của của β-glucan.
 Oxy hóa bức xạ và sau bức xạ
Oxy hóa ảnh hưởng đáng kể đến quá trình phân tích bức xạ của polymer. Với sự
hiện diện của oxy thường xảy ra hiện tượng oxy hóa. Quá trình oxy hóa này có thể do
oxy hòa tan trong polymer, do oxy khuếch tán vào trong polymer từ bên ngoài. Oxy
hóa bức xạ xảy ra trong quá trình chiếu xạ, còn oxy hóa sau bức xạ xảy ra sau khi quá
trình chiếu xạ chấm dứt. Quá trình thứ hai, sự oxy hóa tiếp tục do oxy vẫn có mặt
trong polyme hoặc do oxy ở bên ngoài tiếp xúc với polymer. Trong phản ứng oxy hóa,
các gốc tự do lớn của peroxy có vai trò rất quan trọng. Các gốc tự do peroxy xuất hiện
khi oxy tác dụng với các gốc tự do lớn được tạo ra trong quá trình chiếu xạ.
Tốc độ của phản ứng oxy hóa phụ thuộc vào các yếu tố như sau:

13


Nhìn chung thì phương pháp chế tạo oligosaccharide bằng kỹ thuật bức xạ có
nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp hóa học và enzyme vì nó có thể điều chỉnh
14


được khối lượng oligomer như mong muốn, sản phẩm có khối lượng phân tử đồng
đều, chi phí thấp, không gây ô nhiễm môi trường. Trong tương lai phương pháp chiếu
xạ sẽ được chú trọng nhiều hơn.
2.4. Công nghệ nuôi trồng thủy canh
2.4.1 Khái niệm công nghệ nuôi trồng thủy canh
Thủy canh là hình thức canh tác trên các giá thể không phải là đất, có thể sử dụng
hoặc không sử dụng giá thể nhưng cây trồng sẽ được cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng
và nước cho quá trình sinh trưởng và phát triển.
2.4.2 Lịch sử phát triển công nghệ thủy canh
Kỹ thuật thủy canh đã được thực hiện từ nhiều thế kỉ trước ở vùng Amazon,
Babylon, Ai Cập, Trung Quốc và Ấn Độ. Sử dụng phân bón hòa tan để trồng dưa
chuột, dưa hấu và nhiều loại rau củ khác ở các lòng sông đầy cát. Sau đó, các nhà sinh
lý thực vật bắt đầu trồng các loại cây trên những môi trường dinh dưỡng đặc biệt và
gọi đó là nuôi cấy dinh dưỡng (nutriculture).
Trong những năm 1930, Gericke của trường đại học California đã trồng thành
công những cây trên màng vải trong phòng thí nghiệm và đưa ra hệ thống nuôi cấy
dinh dưỡng hydroponics. Thuật ngữ hydroponics “thủy canh” ra đời đó là sự kết hợp
của hai từ hydro “nước” và ponos “lao động”. (Howard, 2004). Gericke (1929) cũng
là người đầu tiên khảo sát, phát triển một phương pháp nuôi trồng thực vật trong dung
dịch dinh dưỡng khả thi về mặt kinh tế cho mục đích thương mại. Đến năm 1975,
Cooper đưa ra kỹ thuật màng dinh dưỡng (NFT – nutrient film technique), đây là kỹ
thuật thủy canh đầu tiên được sử dụng trên qui mô lớn.
Ở Việt Nam 1993, GS. Lê Đình Lương phối hợp với viện nghiên cứu và phát
triển Hongkong đã tiến hành nghiên cứu toàn diện các khía cạnh về khoa học kỹ thuật
và kinh tế xã hội cho việc phát triển và chuyển giao công nghệ tại Việt Nam. Đến năm