BÍ MẬT CHIẾT XUẤT TẢO BIỂN DÙNG TRONG NÔNG NGHIỆP

Ở nhiều quốc gia giáp biển, tảo biển thô đã và đang được sử dụng như một dạng phân bón hữu cơ hàng thế kỷ để cải thiện độ màu mỡ của đất. Vào khoảng giữa Thế kỷ 20, chiết xuất tảo biển dạng lỏng được cả thế giới biết đến công dụng của nó. Nông dân sử dụng chiết xuất tảo biển để bón cho cây trồng cho biết rằng năng suất cây trồng và hoa màu gia tăng đáng kể cả về số lượng và chất lượng. Các nhà khoa học đã nghiên cứu chiết xuất của tảo biển một thời dài mới có thể khám phá được chính các thành phần dinh dưỡng cơ bản có trong tảo biển đã tạo nên sự khác biệt. Sau khi tìm hiểu kỹ lưỡng về hóa sinh tảo biển và các cách thức hoạt động có liên quan, chiết xuất tảo biển không phải là một loại phân bón; thay vào đó, xếp vào nhóm sản phẩm chất kích thích tăng trưởng sinh học cho cây trồng.

Hầu hết các chiết xuất tảo biển dùng làm chất kích thích tăng trưởng trong nông nghiệp được chiết xuất từ loài tảo nâu (Phaeophyceae); chủng loại Ascophyllum nodosum (Tảo đốt). Ascophyllum nodosum thường xuất hiện ở khu vực bãi triều ở Bắc Bán Cầu, nơi tảo thường xuyên phải chống chịu với sự mất nước, tia cực tím và thay đổi nhiệt độ thường xuyên kết hợp với tốc độ tăng trưởng chậm, dẫn tới việc tích tụ các hoạt chất sinh học mạnh ngày càng nhiều trong Ascophyllum. Trong khi đó, các giống ở vùng nhiệt đới, hoặc tảo nâu lớn (kelps) phát triển mạnh mẽ dưới biển, sản sinh ít hoạt chất sinh học nhưng chứa nhiều xenlulozo; một hợp chất không mới lạ và cũng không kích thích tăng trưởng ở cây trồng.

Theo một bài bình luận về chiết xuất có nguồn gốc vi tảo, tính ưu việt duy nhất được công nhận từ chiết xuất tảo nâu là có nồng độ Na+ thấp, do được trồng trong môi trường nước ngọt. Tuy nhiên, việc nuôi cấy vi tảo là một khía cạnh phát triển nhanh chóng trong môn khoa học nghiên cứu tảo. Một phạm trù và sản phẩm mới được trông chờ vào những năm tiếp theo.

Hooc-môn Thực Vật hoặc Các Hợp Chất Tương Tự:

Như chúng ta đã biết tảo chứa nhiều các hooc-môn thực vật. Khi bón các chiết xuất tảo biển vào cây trồng. Những phản ứng của cây trồng diễn ra tương tự như khi những hooc-môn nhân tạo/tinh chế được bón vào cây. Tuy nhiên, cũng có những nghi vấn liệu những phản ứng của cây trồng có thực sự là do các hooc-môn thực vật trong chiết xuất tảo biển. Đó là bởi vì a) nhiều hooc-môn thực vật được biết đến nay sẽ bị phân hủy nhanh dưới điều kiện được chiếu sáng, ở nhiệt độ cao và bị oxi hóa (quá trình chuyển đổi/phân hủy của hooc-môn thực vật có thể diễn ra trong quá trình vận chuyển từ lúc chiết xuất cho đến lúc vận chuyển ra cánh đồng), và b) khi các nhà khoa học nghiên cứu các hooc-môn thực vật cho biết rằng nồng độ các hooc-môn tương đối thấp.

Thay vào đó, lý thuyết được chấp nhận hiện tại là các chiết xuất tảo biển chứa các hợp chất tương tự hooc-môn thực vật. Những hợp chất này có cấu trúc hóa học tương ứng với hooc-môn thực vật, nhưng tạo ra các phản ứng giống/tương tự khi bón vào cây trồng. Kết luận rằng các phản ứng tăng trưởng tích cực tương tự như các hoạt động của Cytokinin và/hoặc auxin thường được ghi nhận.

PolySaccarit, MonoSaccarit và Cồn - Đường Trong Tảo.

Thành phần chính của tảo biển là các đại phân tử đường polysaccarit. Điều này được mô tả bằng những hình ảnh các loại phân tử polysaccarit nhuộm bằng Fluorescing được chụp dưới kính hiển vi (Mike Asquith, 2017).

Thành phần chính của thành tế bào tảo xanh là acid ulvan, ở thành tế bào tảo đỏ là Agar và Carrageenan và acid fucan và alginate trong tảo nâu là nguồn lưu trữ đường polysaccarit. Những đại phân tử đường này cùng với Oligopolysaccarit và các đường đơn là kết quả trong quá trình chiết xuất bằng phương pháp khử polyme, cho các hiệu quả tích cực khi bón cho cây trồng.

Các nghiên cứu hàn lâm cho thấy rằng khi sử dụng chiết xuất tảo biển chứa polysaccarid bón cho cây trồng, kích thích khả năng phản vệ của cây trồng đối với sâu bệnh và tăng sức chống chịu các điều kiện khắc nghiệt của môi trường. Các hợp chất độc nhất trong tảo biển này khiến cho cây trồng nhận biết được các phân tử polysaccarid “người dưng này”. Các thụ quan trên thành tế bào của cây trồng cảm nhận các polysaccarit trong tảo biển để kích hoạt các acid jasmonic, acid salicylic và etylen.

Những phân tử đường dạng hóc-môn kích thích sự tích tụ các hoạt chất bảo vệ hóa học và vật lý của cây trồng. Sự kích hoạt cơ chế phòng thủ của thực vật bằng các chiết xuất tảo biển có thể được sử dụng như phương án bảo vệ dự phòng chống lại các căng thắng sinh học và Abiotic cho cây trồng. Tuy nhiên, nên lưu ý rằng hiện tại không có bằng chứng thuyết phục cho một thụ cảm nhất định của hợp chất này trong cây trồng, cho nên các hợp chất này hoạt động bằng cách kích thích thụ quan của một mẫu phân tử liên kết với vi sinh vật khác như kitin. Vì vậy, nếu bạn quan tâm đến sự kích thích chế độ tự vệ của cây trồng, bạn nên cân nhắc những sản phẩm hoạt động trực tiếp lên các thụ cảm chính ở thành tế bào bởi vì những hợp chất này hoạt động hiệu quả hơn ở cánh đồng. Cũng có những nguyên nhân pháp lý ở khu vực mà bạn sinh sống có thể khiến cho bạn nghi ngờ về việc sử dụng chiết xuất tảo biển để chống lại những căng thẳng sinh học.

Thêm vào cơ chế phòng ngự của thực vật, có một số chức năng khác của polysaccarit trong tảo biển dựa trên các thành phần hóa sinh cụ thể của chúng.

Acid Alginic (Alginate)

Alginate là những đại phân tử đường polysaccarid tạo nên dạng gelatin thành phần chính cho tảo nâu. Alginate chiết xuất từ tảo nâu cho mục đích y học (ví dụ: Gaviscon). Trong nông nghiệp, tính chất gel của alginate hình thành màng phim bảo vệ cho cây trồng. Ngoài ra, alginate còn là nguồn dinh dưỡng dồi dào cho các vi sinh vật sống trong đất, bao gồm các loại vi sinh vật khác ngoại trừ các mầm bệnh từ bề mặt lá và những nhóm giải phóng hooc-môn thực vật.

Mannitol:

Hợp chất Mannitol – phân tử có chứa gốc cồn có nhiều trong tảo nâu, dễ tan trong nước. Cho nên, các chiết xuất của tảo biển thường hòa tan trong nước nhanh. Mannitol là một hợp chất đa chức năng, được chia thành 03 nhóm chính:

Nhóm chống oxi hóa: Mannitol có thể triệt tiêu các nhóm chất oxy hóa tạo ra các gốc tự do làm hủy hoại các tế bào thực vật. Các nhóm chất này được tạo ra nhiều, khi cây trồng bị căng thẳng do các yếu tốt abiotic. Vì vậy, các chiết xuất tảo biển chứa mannitol sẽ là lựa chọn thích hợp để bón cho giai đoạn phục hồi cây trồng.

Hợp chất Boron: Mannitol có thể hình thành 1 dạng hợp chất với các phân tử Bo ở dạng chelate dễ hấp thu cho cây trồng.

Dấu Hiệu Cho Các Cuộc Tấn Công của Nấm: Các loại nấm hại cũng sử dụng mannitol để hạn chế tác động của các nhóm oxi hóa khi tấn công cây trồng. Sự đối nghịch giữa Mannitol và các enzyme thực vật gây ra sự phân hủy mannitol là một sự tương tác quan trọng trong cuộc chiến giữa hoa màu/cây trồng và các mầm bệnh, dấu hiệu cho thấy cây trồng bị nấm tấn công. Như là một hệ quả, nông dân không nên bón chiết xuất tảo biển cho hoa màu/cây trồng, nếu hoa màu/cây trồng đang bị nấm bệnh tấn công.

Fucan: Tảo nâu có chứa một lượng lớn các loại polysaccarits sulfonat được biết dưới dạng fucan hoặc fucoidan. Không may thay, có rất ít nghiên cứu về các hoạt chất này và các tác động của chúng lên cây trồng/hoa màu, tuy nhiên, những hiệu quả và các ứng dụng trên động vật và con người thì được nghiên cứu nhiều.

Các Loại Vitamin và Khoáng Chất:

I-ốt: Tảo biển có chứa nhiều i-ốt dưới dạng I^-. Ở dạng hợp chất Fucan, tác động của i-ốt tới sức khỏe con người/động vật được nghiên cứu kỹ lưỡng hơn so với cây trồng. I-ốt được cho là có thể tác động đến các mối tương tác với lợi khuẩn hoặc hỗ trợ tăng cường sinh học cho mùa màng cụ thể là: làm nguồn thức ăn, nhưng các nghiên cứu về lĩnh vực này rất hạn chế.

Vitamin B12 (Cobalamin): Vitamin B12 rất quan trọng đến sức khỏe con người. Tuy nhiên, đối với thực vật, B12 cũng rất hữu ích. Nếu bạn nghiên cứu về cấu trúc hóa học của vitamin B12 (xem hình), bạn sẽ thấy nó là một dạng chelate tự nhiên của Coban. Coban là một trong những nguyên tố vi lượng quan trọng cho sự tăng trưởng của một số loại hoa màu, cây trồng, và của một số loại khác. Hơn nữa, Coban là nguyên tố quan trọng trong thành phần của enzyme chuyển hóa nito của vi khuẩn. Động vật và thực vật không thể tự tạo ra Vitamin B12, nhưng tảo biển chứa một lượng lớn Vitamin B12 và chiết xuất tảo biển là nguồn cung cấp dinh dưỡng dồi dào.

Tuy nhiên, Vitamin B12 rất nhạy cảm trong môi trường kiềm, cho nên nếu muốn bảo toàn chất lượng của vitamin B12 nên sử dụng phương pháp ép lạnh để chiết xuất tảo biển. Một điều khá hay ho đó là Vitamin B12 không được chính loài tảo biển tạo ra mà là sản phẩm từ sự phát triển của các loại vi khuẩn sống trên bề mặt tảo biển ở các khu vực bãi triều tự nhiên.

Những Gì Bạn Sẽ Không Tìm Thấy ở Chiết Xuất Tảo Biển.

Cũng như các thành phần hoạt chất trong tảo biển, có những lời tuyên bố rằng những hoạt chất này cũng là một nguồn các hợp chất khác. Bạn cũng thường nghe thấy những kết luận rằng chiết xuất tảo biển giàu nguồn cung cấp amino acids. Nếu thật vậy, chúng ta sẽ ăn thật nhiều tảo để nạp đủ lượng protein cho cơ thể. Nhưng điều đó không chính xác. Một nghiên cứu chỉ ra rằng, tảo biển chứa rất ít amino acids tự nhiên và nếu bạn đang tìm một nguồn kích thích sinh học cho các amino acid, sẽ có rất nhiều trong tảo.

Một số chiết xuất tảo biển được sản xuất chứa nhiều các nguyên tố đa lượng cho cây trồng. Tuy nhiên, chiết xuất tảo biển tự nhiên chứa rất ít các nguyên tố đa lượng, giá trị thông thường tìm thấy là ít hơn 1% khối lượng/thể tích. Những chiết xuất tảo biển được bán ngoài thị trường với nồng độ NPK cao thường được thêm NPK hóa học vào, hoặc trong trường hợp chiết xuất kiềm, Kali xuất hiện trong chiết xuất tảo do nhà sản xuất sử dụng kali hydroxit trong quá trình chiết xuất hóa học. Vì vậy, bạn không nên chọn chiết xuất tảo biển mà chỉ dựa vào các thành phần dinh dưỡng.

Tóm lại, chúng ta đã tìm hiểu khá kỹ và cơ chế của chiết xuất tảo biển cho hoa màu/cây trồng, tôi hi vọng rằng chúng ta sẽ thấy sự phát triển đi lên từ việc “đã từng cải tiến sự sinh trưởng của cây” đến chiến lược được thông báo và chứng minh khoa học.

Russell Sharp

Kiankutekun dịch

http://www.agribusinessglobal.com/plant-health/biostimulants/seaweed-extracts-what-makes-them-work/