Quy trình nhân sinh khối rễ cây Sâm cau bằng hệ thống Bioreactor

 

Sâm cau (Curculigo orchioides Gaertn) là một trong những vị thuốc lâu đời trong y học cổ truyền Trung Quốc và là một vị thuốc Rasayana quan trọng ở Ấn Độ. Thân rễ và rễ củ của cây được sử dụng rộng rãi trong y học bản xứ Ấn Độ với đặc tính chống oxy hóa và chống ung thư. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy Sâm cau có tác dụng bồi bổ cơ thể, tăng cường miễn dịch, làm chậm quá trình lão hóa, săn chắc cơ bắp, đặc biệt giúp cơ thể hồi phục khả năng sản xuất nội tiết tố nam testosterone.

 

Do Sâm cau có nhiều công dụng đặc biệt được coi như là một loại thần dược giúp tăng cường sinh lực, nhu cầu về loại dược liệu này ngày càng tăng. Tuy nhiên, nguồn cung lại khá thất thường và không đủ. Việc khai thác tận diệt, kết hợp với sự phá hủy môi trường sống dưới hình thức phá rừng càng làm suy giảm mạnh trữ lượng của loại cây này trong tự nhiên.

 

Với giá trị kinh tế và giá trị dược liệu cao, Sâm cau cần được nghiên cứu nhân trồng. Tuy nhiên, thời gian sinh trưởng ngoài tự nhiên từ lúc cây con đến khi đủ chất lượng để thu hái làm thuốc từ 1-2 năm, phụ thuộc nhiều vào điều kiện chăm sóc, sâu bệnh nên năng suất và chất lượng thường không ổn định. Vì vậy, vấn đề đặt ra là cần có một phương pháp để sản xuất nhanh sinh khối rễ loại dược liệu này với chất lượng ổn định và không phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên.

 

Từ năm 1998, hệ thống Bioreactor có cánh khuấy đã được nghiên cứu nhằm thu nhận sinh khối từ nuôi cấy rễ. Kết quả cho thấy, nuôi cấy rễ được xem là hiệu quả nhất cho việc sản xuất sinh khối bởi chúng sinh trưởng nhanh và sản xuất hợp chất ổn định. Đến nay, nuôi cấy rễ là một giải pháp thay thế đầy tiềm năng để thu nhận một lượng lớn sinh khối sạch trong thời gian ngắn. Phổ biến nhất là nuôi cấy rễ bất định phát sinh từ trục thân hay những mô và cơ quan khác nhau của thực vật. Với tiềm năng to lớn của công nghệ nuôi cấy rễ, các hệ thống rễ của nhiều loài thực vật đã được nghiên cứu rộng rãi cho mục đích sản xuất hợp chất tự nhiên in vitro. Đặc biệt là những cây thuốc có ứng dụng lớn cho việc chữa bệnh.

 

Trong đó, việc nuôi cấy rễ bất định cây Sâm cau bằng hệ thống Bioreactor sẽ giúp nhân nhanh sinh khối thân rễ cây, có thể tự động hóa, giảm thiểu nhân công, thời gian và số lượng cây sử dụng.

 

 

 

 

 

Bước 1: Tạo rễ bất định

 

Chuẩn bị nguồn rễ bất định để làm nguồn mẫu phục vụ cho các thí nghiệm nuôi cấy: các mẫu lá của cây Sâm cau in vitro được cắt ngang thành từng đoạn có chiều dài khoảng 2cm (1x2cm) được đặt úp trên bề mặt môi trường thạch là MS có bổ sung đường 30g/L, than hoạt tính 1g/L và các chất điều hòa sinh trưởng BA 0,5mg/L và NAA 0,2mg/L. Mẫu được nuôi cấy 8 tuần trong điều kiện nhiệt độ 25 ± 2oC, thời gian chiếu sáng 12 giờ, cường độ chiếu sáng 2000lux.

 

 

Bước 2: Nhân sinh khối bằng bioreactor

 

Cụm rễ bất định cây Sâm cau in vitro được lấy từ kết quả của giai đoạn chuẩn bị nguồn mẫu trước đó. Cụm rễ bất định có chiều dài 3-5cm được rửa sạch agar bằng nước cất vô trùng và tách bỏ phần thịt lá. Các thao tác này được thực hiện trong tủ cấy vô trùng. Tiếp theo, tiến hành cấy 10gram cụm rễ bất định vào bioreactor theo điều kiện: hệ thống bioreactor bình cầu sục khí đáy 5L chứa 2,5L môi trường (môi trường MS không bổ sung chất điều hòa tăng trưởng thực vật). Chiếu sáng 16 giờ/ngày với cường độ ánh sáng 3000lux, nhiệt độ 25 ± 2oC. Việc sục khí được thực hiện thông qua các sparger và một máy bơm khí từ ngoài vào trong với van điều áp R72G-2GK-RMN lưu lượng khí được điều chỉnh ở mức 0,5mL/s. Sinh khối được nuôi trong 12 tuần.

 

 

Quy trình này tăng hệ số nhân sinh khối rễ lên 4 lần so với nhân giống trên môi trường bán rắn, tiết kiệm chi phí sản xuất, tiết kiệm công lao động cấy chuyền, có thể tạo ra 2kg sinh khối rễ Sâm cau tươi trong 1 năm từ 200gram mẫu ban đầu (cấy chuyền 2 tháng/1 lần). Vì vậy, rễ Sâm cau nuôi cấy trong hệ thống bioreactor là thích hợp nhất cho nhân sinh khối rễ, phục vụ mục đích nuôi cấy tạo sinh khối rễ để làm nguồn dược liệu, góp phần giảm giá thành sản phẩm trên thị trường.

 

 

Quy trình nhân sinh khối rễ in vitro cây Sâm cau bằng hệ thống bioreactor đã được áp dụng thử nghiệm tại Công ty TNHH DV SX Giống cây trồng VINA IN – VITRO, kết quả cho thấy có thể áp dụng vào sản xuất thực tế để mang lại hiệu quả kinh tế cho công ty.

 

Chi phí sản xuất là 4.500 VNĐ/10gram sinh khối rễ tươi, giá bán đề nghị 7.000 VNĐ/10gram sinh khối rễ tươi. Trên thị trường hiện nay, giá bán Sâm cau từ 900.000 đến 1.000.000 VNĐ/kg sinh khối rễ tươi.

 

Hiện tại, Sàn Giao dịch Công nghệ Techport.vn (thuộc Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ – Sở KH&CN TP.HCM) đang tiếp tục đồng hành cùng nhóm tác giả trong hoạt động hỗ trợ kết nối, tư vấn chuyển giao quy trình này cho các doanh nghiệp, tổ chức hoặc cá nhân có nhu cầu

 

ĐT: 0792 816 981. Email: nguyenvantoan0203@yahoo.com.vn

 

Địa chỉ: Ấp 1, xã Phạm Văn Cội, huyện Củ Chi, TP.HCM. Điện thoại: 0286 264 6103.

 

Địa chỉ: 79 Trương Định, P. Bến Thành, Q.1, TP.HCM

Điện thoại: (028) 3822 1635 - Fax: (028) 3829 1957

Email: pgdcn@cesti.gov.vn.