Ứng dụng Khoa học & Công nghệ xây dựng mô hình trồng đinh lăng lá nhỏ (Polyscias fruticosa (L.) Harms) và sản xuất một số sản phẩm từ đinh lăng tại Bắc Giang
1. Mục tiêu dự án
1.1. Mục tiêu chung:
Xây dựng mô hình trồng cây dược liệu đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms) theo một số tiêu chí GACP-WHO với qui mô 2 ha, cây sau trồng năm thứ 3 năng suất tươi lấy mẫu ≥ 1kg/cây.
1.2. Mục tiêu cụ thể:
- Xây dựng thành công mô hình trồng cây dược liệu Đinh lăng theo một số tiêu chí GACP-WHO, đảm bảo đạt năng suất, chất lượng cao;
- Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết xuất một số hợp chất từ đinh lăng;
- Nghiên cứu sản xuất thử tạo sản phẩm 200 hộp trà túi lọc đinh lăng (85gr/hộp), sản phẩm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, đăng ký tiêu chuẩn cơ sở;
- Nghiên cứu sản xuất thử tạo sản phẩm 200 chai rượu đinh lăng (thể tích 650ml/chai), sản phẩm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, đăng ký tiêu chuẩn cơ sở;
- Đào tạo, tăng cường năng lực cho nông dân/cán bộ khuyến nông cấp xã, huyện về kỹ thuật trồng và chăm sóc cây Đinh lăng theo một số tiêu chuẩn GACP-WHO.
2. Nội dung dự án
2.1. Khảo sát, điều tra điều kiện đất đai thổ nhưỡng vùng trồng Đinh Lăng
- Điều tra, khảo sát, thu thập thông tin và đánh giá vùng nguyên liệu trồng Đinh lăng trên địa bàn tỉnh Bắc Giang.
- Khảo sát điều kiện cơ bản về tự nhiên, kinh tế, xã hội của huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang.
- Điều tra điều kiện đất đai, thổ nhưỡng của huyện Việt Yên, xã Thượng Lan, xã Tự Lạn
- Phân tích đất:
+ Lấy mẫu đất tại địa điểm trồng cây đinh lăng.
+ Phân tích các chỉ tiêu như: độ pH, N, P2O5 tổng số, P2O5 dễ tiêu, K2O, Mg, các kim loại nặng trong đất như Asen, thuỷ ngân, Cadimi,chì…, các nhân tố vi lượng trong đất.
- Xử lý số liệu điều tra, phân tích, viết báo cáo tổng hợp.
2.2. Xây dựng mô hình trồng Đinh lăng theo một số tiêu chí của GACP-WHO, quy mô 2 ha.
- Lựa chọn đất: Chọn đất thịt nhẹ đến trung bình, đất tơi xốp, giàu chất hữu cơ, thoát nước tốt, chủ động tưới tiêu, có độ pH = 6,6-7,5 là thích hợp nhất.
- Lựa chọn hộ tham gia mô hình: Trên cơ sở khảo sát điều kiện cơ bản về tự nhiên và tham khảo ý kiến của các chuyên gia, tiến hành lựa chọn địa điểm xây dựng mô hình; Tiến hành họp dân qua các tiêu chí như: Diện tích tối thiểu 1ha; cam kết đối ứng một phần kinh phí và thực hiện nghiêm túc yêu cầu kỹ thuật khi xây dựng mô hình.
- Địa điểm và quy mô thực hiện mô hình: Qua khảo sát các điều kiện thực tế, địa điểm được chọn để thực hiện mô hình tại: xã Thượng Lan và xã Tự Lạn, huyện Việt Yên, Bắc Giang.
- Quy trình trồng, chăm sóc cây Đinh Lăng:
+ Giống và đơn vị cung ứng giống: Theo tiêu chuẩn hồ sơ
+ Tiêu chuẩn giống: Theo tiêu chuẩn cơ sở về giống cây trồng: Cây hom được huấn luyện trong vườn ươm từ 1,5-2 tháng có chiều cao từ 20-30cm, cây xanh đẹp, không sâu bệnh, thân thẳng, tán lá đều là đủ tiêu chuẩn đem trồng.
+ Làm đất: Đất được cày sâu, bừa kỹ, nhặt sạch cỏ dại, rắc vôi cải thiện độ pH cho đất và diệt các mầm bệnh khi cần thiết. Đất được để ải 30 ngày trước khi trồng.
+ Lên luống: Đối với vùng đất trồng mầu của huyện Việt Yên, luống được lên cao 50cm, mặt luống rộng 2,5m, ở giữa luống có xẻ rãnh sâu 30cm tạo thành luống kép gồm 2 luống nhỏ.
+ Cuốc hố: Hố được cuốc theo hai hàng lệch, hàng cách hàng 50cm, cây cách cây 60cm và cách mép luống 20cm.
+ Mật độ trồng: 23.000-25.000 cây/ha
+ Bón phân: Tổng phân bón cho 1ha trồng Đinh Lăng trong năm 3 (Phân chuồng hoai mục: 40 tấn; Vôi bột: 1 tấn; Phân vi sinh: 1.400 kg; Phân NPK (15-15-15): 1.400kg; Đạm Urê: 400kg; Lân supe: 1.200kg; Kali: 600 kg).
Chú ý: Bón bằng cách rắc vào má luống, cách gốc 5 – 10cm, tránh tiếp xúc trực tiếp vào lá, sau khi bón vun đất phủ kín phân bón.
+ Kỹ thuật trồng: Sau khi đã làm đất, chuẩn bị cây giống, bón phân lót, tiến hành trồng như sau:
Đặt cây giống nhẹ nhàng vào hốc đã chuẩn bị từ trước, ấn chặt đất xung quanh gốc rồi vun đất tạo thành vồng. Trồng xong, phủ rơm rạ hoặc bèo tây lên mặt luống để giữ độ ẩm và tạo mùn cho đất tơi xốp, tưới nước giữ ẩm thường xuyên.
Ngoài cách trồng cây giống đã ra rễ ra mầm ở vườn ươm còn có thể trồng cắm hom trực tiếp ra ruộng sản xuất, tuy nhiên phương pháp này nếu sản xuất trên diện tích lớn khó đảm bảo tỷ lệ cây sống 100%.
Lưu ý: Khi trồng xong, nếu đất khô phải bơm nước ngập 2/3 luống hoặc tưới nước đảm bảo độ ẩm cho đất trong vòng 25 ngày nhưng không để ngập nước. Nếu trời mưa liên tục phải thoát nước ngay để tránh thối hom giống.
+ Chăm sóc:
Tưới nước: Trong thời gian đầu khi mới trồng, việc tưới nước cần phải duy trì từ 3-4 ngày/lần. Càng về sau số lần tưới càng ít đi nhưng phải duy trì được độ ẩm thường xuyên cho diện tích đất xung quanh gốc, luôn đảm bảo thoát nước tốt.
Làm cỏ: Làm cỏ cần tiến hành thường xuyên, mỗi năm làm cỏ, xới xáo từ 2 - 3 lần. Tùy theo đặc điểm của từng vùng ta có cách thức xử lý cỏ phù hợp khác nhau, phơi khô cỏ sau đó vun lại xung quanh gốc cây.
Tỉa cành: Từ năm thứ 2 trở đi cần tỉa bớt cành và lá, mỗi năm 2 đợt vào tháng 4 và tháng 9, mỗi gốc chỉ để 2 - 3 cành to là được, tận dụng những cành tỉa, chọn giâm hom cho vụ tiếp theo. Kết hợp làm cỏ với bón thúc, vun đất phủ kín phân bón, để cây có điều kiện sinh trưởng phát triển tốt.
+ Phòng trừ sâu bệnh hại:
Sử dụng một số loại thuốc phòng trừ sâu xám có nguồn gốc sinh học để đảm bảo tính an toàn cho sản phẩm sau thu hoạch.
- Theo dõi đặc điểm sinh trưởng, phát triển của cây tại các thời điểm trong năm.
- Xử lý số liệu điều tra, phân tích, tổng hợp.
2.3. Nghiên cứu quy trình chiết tách một số hợp chất từ Đinh lăng
2.3.1. Xây dựng tiêu chuẩn chất lượng nguyên liệu đầu vào:
+ Nguyên liệu được sử dụng trong quá trình sản xuất được thu hái từ các mô hình ở Thượng Lan và Tự Lạn, thời gian thu hái nguyên liệu là tháng 6. Phương pháp thu hái theo quy định của dược điển V.
+ Xác định các chỉ số chất lượng cơ bản của nguyên liệu đầu vào gồm: độ ẩm, hàm lượng chất khô tổng số, hàm lượng saponin tổng số theo TCVN tương ứng với các chỉ số theo dõi.
+ Điều kiện theo dõi và tiến hành thí nghiệm:
Tiến hành các thí nghiệm và theo dõi thí nghiệm phòng thí nghiệm phân tích thực phẩm và phòng thí nghiệm đánh giá chất lượng thực phẩm, Khoa Công nghệ thực phẩm, trường Đại học Nông – Lâm Bắc Giang. Tại đây, yêu cầu đảm bảo các dụng cụ, máy móc, thiết bị phục vụ quá trình nghiên cứu.
Tiến hành thử nghiệm tối ưu hóa thông số và sản xuất thử nghiệm sản phẩm tại các đơn vị phối hợp thực hiện. Các tiêu chuẩn, yêu cầu thực hiện theo quy định của doanh nghiệp. Doanh nghiệp đảm bảo phương tiện vận chuyển, dụng cụ, thiết bị phục vụ sản xuất sản phẩm.
2.3.2. Nghiên cứu xác định các thông số kỹ thuật trong quá trình chiết xuất:
* Nghiên cứu ảnh hưởng của độ tuổi đinh lăng đến hiệu suất và chất lượng dịch chiết đinh lăng:
Sử dụng nguyên liệu là củ cây đinh lăng ở các độ tuổi khác nhau, dung môi dùng để ngâm chiết là cồn 60%, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/4, thời gian ngâm chiết là 24h. Độ tuổi củ Đinh lăng sử dụng ngâm chiết được bố trí thí nghiệm như sau:
CT1: 2 năm tuổi
CT2: 3 năm tuổi
CT3: 4 năm tuổi
CT4: 5 năm tuổi
CT5: 6 năm tuổi
Quy mô thí nghiệm: 1.000g mẫu tươi/Công thức thí nghiệm, mỗi công thức nhắc lại 3 lần. Sau khi ngâm chiết trong thời gian 24h, thu hồi dịch chiết, tách cồn, xác định các chỉ tiêu theo dõi.
Các công thức được tiến hành trong cùng một điều kiện môi trường ở phòng thí nghiệm phân tích của khoa Công nghệ thực phẩm.
Chỉ tiêu theo dõi: hàm lượng saponin, axit amin tổng số
* Ảnh hưởng của mức độ nghiền nhỏ nguyên liệu đến hiệu suất chiết
Nguyên liệu sau khi sấy đến hàm ẩm 20%, tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi dịch chiết. Ta tiến hành bố trí thí nghiệm như sau:
CT1: Nguyên liệu có độ dày 5 mm
CT2: Nguyên liệu nghiền 1 mm
CT3: Nghiền mịn khối nguyên liệu.
Quy mô thí nghiệm: 1.000g mẫu tươi/Công thức thí nghiệm, mỗi công thức nhắc lại 3 lần. Nguyên liệu tiến hành nghiền ở các kích thước nghiền khác nhau theo yêu cầu thí nghiệm, sau đó ngâm mẫu trong dung dịch etanol 600, trong thời gian 24h, thu hồi dịch chiết, tách cồn, xác định các chỉ tiêu theo dõi.
Chỉ tiêu theo dõi: Tổng hàm lượng chất khô hòa tan, hiệu suất thu hồi dịch chiết.
* Nghiên cứu nồng độ dung môi đến hiệu suất chiết và chất lượng dịch chiết
Sau khi xác định được kích thước nguyên liệu đem tách chiết phù hợp, tiến hành ngâm mẫu đinh lăng với dung môi etanol theo tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là ¼, xác định nghiên cứu các nồng độ khác nhau của dung môi.
Nồng độ dung môi sử dụng ngâm chiết được bố trí thí nghiệm như sau:
CT1: 40%
CT2: 50%
CT3: 60%
CT4: 70%
CT5: 80%
Điều kiện thí nghiệm: khối lượng nguyên liệu mỗi mẫu là 200g/CT, mỗi công thức nhắc lại 3 lần. Nguyên liệu được ngâm chiết trong 500ml dung môi etanol, thời gian ngâm trong thời gian 24h. Sau đó, thu hồi dịch chiết, tách dung môi, xác định các chỉ số theo dõi.
Các công thức được tiến hành trong cùng một điều kiện môi trường ở phòng thí nghiệm khoa Công nghệ thực phẩm.
Các chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng saponin tổng số, hiệu suất thu hồi dịch chiết.
* Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu suất chiết và chất lượng dịch chiết
Sau khi xác định được kích thước nguyên liệu, nồng độ dung môi sử dụng ngâm chiết ở thí nghiệm trên, tiến hành bố trí nghiên cứu tỷ lệ nguyên liệu/dung môi được bố trí thí nghiệm như sau:
CT1: 1/1
CT2: 1/2
CT3: 1/3
CT4: 1/4
CT5: 1/5
Điều kiện thí nghiệm: Các công thức được tiến hành trong cùng một điều kiện môi trường tại phòng thí nghiệm khoa Công nghệ thực phẩm. Khối lượng nguyên liệu mỗi mẫu là 200g/CT, mỗi công thức nhắc lại 3 lần. Nguyên liệu được ngâm chiết trong dung môi etanol theo các tỉ lệ đã bố trí, thời gian ngâm chiết trong thời gian 24h. Sau đó, thu hồi dịch chiết, tách dung môi, xác định các chỉ số theo dõi.
Các chỉ tiêu theo dõi: Hiệu suất thu hồi dịch chiết, tổng hàm lượng chất rắn hòa tan.
* Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ khuấy đảo dịch chiết đến thời gian trích ly dịch chiết.
Sau khi xác định được kích thước nguyên liệu, nồng độ dung môi, tỉ lệ nguyên liệu/dung môi, tiến hành xác định tốc độ khuấy đảo hỗn hợp dịch chiết. Tiến hành bố trí thí nghiệm như sau:
CT1: không khuấy đảo (để yên)
CT2: tốc độ khuấy đảo: 100 vòng/phút
CT3: tốc độ khuấy đảo: 300 vòng/phút
CT4: tốc độ khuấy đảo: 500 vòng/phút
Quy mô thí nghiệm: 200g mẫu/Công thức, mỗi công thức nhắc lại 3 lần.
Các chỉ tiêu theo dõi: thời gian thu hồi dịch chiết.
* Ảnh hưởng của số lần trích ly dung dịch đến hiệu suất thu hồi dịch chiết
CT1: 1 lần
CT2: 2 lần
CT3: 3 lần
Quy mô thí nghiệm: 200g mẫu/Công thức, mỗi công thức nhắc lại 3 lần.
Chỉ tiêu theo dõi: hiệu suất thu hồi dịch chiết
2.3. Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất rượu Đinh lăng
2.3.1. Xây dựng tiêu chuẩn chất lượng rượu đầu vào.
Nguồn rượu trắng dùng để phối trộn dịch chiết đinh lăng: rượu trắng được sản xuất tại Hợp tác xã Vân Hương, địa chỉ: thôn Yên Viên, xã Vân Hà, huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang cơ sở đủ tiêu chuẩn về sản xuất, kinh doanh rượu.
Dịch chiết dinh lăng được chiết xuất từ củ, thân đinh lăng trồng theo tiêu chuẩn GACP tại xã Thượng Lan và xã Tự Lạn, huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang.
2.3.2. Xác định các thông số kỹ thuật trong sản xuất rượu có bổ sung các hợp chất có hoạt tính sinh học từ đinh lăng, cụ thể:
* Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dịch chiết Đinh lăng bổ sung đến chất lượng của rượu đinh lăng
Sau khi chiết được dịch chiết có chứa các hợp chất sinh học chúng tôi tiến hành bổ sung dịch chiết vào rượu với các tỷ lệ bổ sung như sau:
CT1: Đối chứng
CT2: 5%
CT3: 10%
CT4: 15%
CT5: 20%
* Nghiên cứu thời gian tàng trữ rượu sau khi bổ sung dịch chiết
Rượu sau khi bổ sung dịch chiết với tỷ lệ dịch chiết là kết quả thí nghiệm 1, thời điểm bổ sung dịch chiết là kết quả thí nghiệm 2. Thời gian tàng trữ chúng tôi tiến hành theo dõi như sau:
CT1: 3 tháng
CT2: 6 tháng
CT3: 9 tháng
CT4: 12 tháng
Các chỉ tiêu đánh giá: đánh giá các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm (màu sắc, mùi, vị, độ trong)
- Xây dựng tiêu chuẩn chất lượng rượu đinh lăng đạt cơ sở.
* Sản xuất thử nghiệm rượu Đinh lăng
- Quy trình sản xuất và thuyết minh quy trình
- Phân tích, đánh giá chất lượng sản phẩm về các chỉ tiêu hóa lý, cảm quan.
- Quy mô: Nghiên cứu sản xuất thử 200 chai rượu đinh lăng, đáp ứng vệ sinh an toàn thực phẩm, công bố tiêu chuẩn cơ sở sản phẩm.
2.4.Nghiên cứu quy trình sản xuất trà túi lọc Đinh lăng
* Nghiên cứu chế độ sấy nguyên liệu Đinh lăng.
Nguyên liệu được làm nhỏ (đối với thân, củ), tiến hành sấy với chiều dầy lớp nguyên liệu là 5cm. Bố trí thí nghiệm như sau:
CT1: lá sấy ở 50oC,
CT2: lá sấy ở 55oC,
CT3: lá sấy ở 60oC;
CT4: thân, củ sấy ở 65oC;
CT5: thân, củ sấy ở 70oC;
CT6: thân, củ sấy ở 75oC;
CT7: thân, củ sấy ở 80oC;
Khối lượng mẫu: 5kg/CT, mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần.
Phương pháp thực hiện: đinh lăng sau khi thu hái về, tiến hành phân loại, làm sạch, để ráo. Sau đó, tiến hành sơ chế như sau:
+ Lá đinh lăng: cắt khúc khoảng 5cm, rải đều ra khay, đem sấy riêng.
+ Thân, củ đinh lăng: dùng máy thái đinh lăng thái nhỏ nguyên liệu. Trong quá trình thái nên thái chéo thân, rễ đinh lăng. Điều này làm tăng diện tích tiếp xúc của nguyên liệu, giúp quá trình sấy diễn ra nhanh hơn. Bề dày miếng đinh lăng thái lát khoảng 2 -3 cm. Rải nguyên liệu đều ra khay để đưa vào lò sấy.
Chỉ tiêu nghiên cứu: Theo dõi thời gian sấy nguyên liệu, chất lượng cảm quan của nguyên liệu sau sấy, chất lượng cảm quan của nước trà sau khi pha.
* Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước bột nghiền đến chất lượng sản phẩm
Nguyên liệu sau khi sấy ở thí nghiệm 1, tiến hành nghiền với các kích thước như sau:
CT1: 2.0 mm
CT2: 1.5 mm
CT3: 1.0 mm
CT4: 0.5 mm
CT5: bột mịn
Khối lượng mẫu: 0.5kg/CT, mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần.
Phương pháp tiến hành: đinh lăng sau khi nghiền, cân mỗi mẫu 3g cho vào túi lọc, hàn kín miệng túi. Cho túi trà vào cốc, rót 100ml nước sôi, để yên trong 5 phút, rót nước trà ra cốc thủy tinh trắng, tiến hành đánh giá chất lượng cảm quan của nước trà.
Chỉ tiêu nghiên cứu: Đánh giá chất lượng cảm quan: màu sắc, mùi, vị, độ trong của nước trà.
* Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn thành phần Đinh lăng (lá, thân, rễ) đến chất lượng của sản phẩm
Các thành phần thân, củ, lá đinh lăng sau khi nghiền, tiến hành nghiên cứu các tỉ lệ phối trộn như sau:
Công thức Lá Đinh lăng Thân Đinh lăng Củ Đinh lăng
Công thức 1 70 25 5
Công thức 2 60 30 10
Công thức 3 50 35 15
Công thức 4 40 40 20
Công thức 5 30 45 25
Khối lượng mẫu: 3g/CT, mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần.
Phương pháp tiến hành: đinh lăng sau khi nghiền, cân mỗi mẫu 3g cho vào túi lọc, hàn kín miệng túi. Cho túi trà vào cốc, rót 100ml nước sôi, để yên trong 5 phút, rót nước trà ra cốc thủy tinh trắng, tiến hành đánh giá chất lượng cảm quan của nước trà.
Chỉ tiêu nghiên cứu: Đánh giá chất lượng cảm quan: màu sắc, mùi, vị, độ trong của nước trà.
Xây dựng tiêu chuẩn chất lượng Đinh lăng đạt tiêu chuẩn cấp cơ sở
* Sản xuất thử nghiệm trà túi lọc Đinh lăng
- Quy trình sản xuất và thuyết minh quy trình sản xuất trà túi lọc
- Phân tích, đánh giá chất lượng sản phẩm về các chỉ tiêu hóa lý, cảm quan, vi sinh.
- Quy mô: Nghiên cứu sản xuất thử 200 hộp trà túi lọc đinh lăng (85gr/hộp), đáp ứng vệ sinh an toàn thực phẩm, công bố tiêu chuẩn cơ sở sản phẩm.
2.5. Tập huấn, hội thảo, đào tạo
- Đạo tạo: 05 kỹ thuật viên cơ sở về quy trình kỹ thuật trồng và chăm sóc đinh lăng;
- Tổ chức 2 lớp tập huấn và chuyển giao công nghệ cho 100 lượt người tham gia tại địa điểm triển khai mô hình;
Nội dung tập huấn: Tổ chức tập huấn về quy trình trồng, chăm sóc cây đinh lăng lá nhỏ; tập huấn về quy trình thu hái, sơ chế lá, thân và củ cây đinh lăng.
- Tổ chức 01 buổi hội thảo về Nghiên cứu sản xuất một số sản phẩm thực phẩm từ cây dược liệu đinh lăng, số lượng 50 người.