Nhộng tằm là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Giới thiệu chung về nhộng tằm

Nhộng tằm (Bombyx mori) là giai đoạn puparium của con tằm, nằm giữa giai đoạn ấu trùng và cánh cứng trưởng thành. Trong ngành entomology, nhộng được coi là dạng nghỉ của côn trùng, nơi hoàn thiện cấu trúc cơ thể trước khi nhộng hóa thành bướm. Hình dạng của nhộng tằm thường có màu vàng nâu, hơi trong suốt và dài khoảng 3–4 cm.

Trong sericulture (nghiên cứu và nuôi tằm lấy tơ), nhộng tằm đóng vai trò then chốt vì là nguồn cung cấp tơ bombyx - chất liệu chính để dệt thành lụa. Từ ngành nuôi tằm cổ xưa ở Trung Quốc đến việc phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam, nhộng tằm đã trở thành một phần không thể thiếu trong chuỗi giá trị lụa tơ.

• Vai trò văn hóa: Biểu tượng của sự tinh tế và thịnh vượng tại châu Á.
• Giá trị kinh tế: Sản lượng tơ lụa toàn cầu ước tính hơn 200.000 tấn/năm.
• Tính đa dụng: Nguyên liệu cho dược phẩm, thực phẩm chức năng và vật liệu y sinh.

Phân loại và sinh học của nhộng tằm

Bombyx mori thuộc ngành Arthropoda, lớp Insecta, bộ Lepidoptera, họ Bombycidae. Đây là loài côn trùng tận dụng hoàn toàn tiềm năng tự nhiên qua quá trình thuần chủng hàng ngàn năm, khiến chúng phụ thuộc vào con người trong vòng đời.

Cấp phân loại	Danh pháp
Ngành	Arthropoda
Lớp	Insecta
Bộ	Lepidoptera
Họ	Bombycidae
Loài	Bombyx mori

Cấu trúc hình thái của nhộng tằm bao gồm đầu, ngực và bụng. Đầu nhộng được bảo vệ bởi vỏ cứng chitinh, phần ngực có ba đốt giúp định hình vỏ kén bên ngoài, trong khi phần bụng chứa các cơ quan nội tạng và được chia thành tám khoang rõ ràng.

Về mặt di truyền, bộ gen của Bombyx mori đã được giải mã hoàn chỉnh, cung cấp thông tin về các gen kiểm soát quá trình sản sinh tơ và khả năng kháng bệnh. Việc phân tích gen giúp tối ưu hóa giống tằm cho năng suất cao và sức kháng sâu bệnh mạnh mẽ.

Vòng đời và sinh trưởng phát triển

Vòng đời của Bombyx mori trải qua bốn giai đoạn cơ bản: trứng – ấu trùng – nhộng – trưởng thành. Mỗi giai đoạn có đặc điểm và yêu cầu môi trường riêng:

1. Trứng: Nở sau 10–14 ngày ở nhiệt độ khoảng 25 °C.
2. Ấu trùng: Trải qua 5 lần lột xác, tăng kích thước nhanh chóng.
3. Nhộng: Thời gian nhộng hóa kéo dài 8–12 ngày tùy điều kiện nuôi.
4. Trưởng thành: Bướm cái đẻ trứng, khép lại chu kỳ.

Điều kiện nhiệt độ và độ ẩm đóng vai trò quyết định cho giai đoạn nhộng: nhiệt độ lý tưởng dao động 25 ± 1 °C, độ ẩm tương đối 70–80 %. Sai lệch nhỏ có thể làm chậm quá trình phát triển hoặc tăng nguy cơ nhiễm nấm mốc và vi khuẩn gây hại.

Các yếu tố dinh dưỡng và vi khuẩn cộng sinh trong kén tằm cũng ảnh hưởng đến tỷ lệ biến thái. Sự cân bằng giữa protein, lipid và đường từ nguồn lá dâu tằm giúp nhộng hoàn thiện cấu trúc sợi tơ mau chóng, giảm tỷ lệ hao hụt trước khi nhộng hóa thành bướm.

Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng

Nhộng tằm là nguồn protein chất lượng cao, với hàm lượng protein dao động 50–60 % trọng lượng khô, lipid chiếm khoảng 20–30 %, phần còn lại là chất khoáng và vitamin. Hơn 80 % protein nhộng tằm là axít amin thiết yếu, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng.

Thành phần	Tỷ lệ (%)
Protein	50–60
Lipid	20–30
Carbohydrate	5–10
Chất khoáng	2–5

Profile axít amin gồm lysine, methionine, tryptophan, đóng vai trò quan trọng trong tổng hợp protein tế bào. Nhộng tằm cũng chứa axít béo không bão hòa như omega-3 và omega-6, hỗ trợ chức năng tim mạch.

Hiệu suất chuyển hóa khối lượng từ ấu trùng sang nhộng được mô tả bằng công thức:
$\eta = \frac{m_{\mathrm{nhộng}}}{m_{\mathrm{ấu\ trùng}}} \times 100\%$

Quy trình thu hoạch và xử lý

Quy trình thu hoạch nhộng tằm bắt đầu vào ngày thứ 2–3 sau khi ấu trùng đóng kén, lúc mà nhộng đã phát triển tối ưu về kích thước và hàm lượng tơ bên trong đạt cao nhất. Thu hoạch sớm hơn có thể làm giảm năng suất tơ, trong khi kéo dài thời gian có thể dẫn đến nhộng biến chất hoặc bướm nở làm hỏng kén.

Sau khi thu hoạch, nhộng được làm sạch bằng cách rửa nhẹ trong dung dịch muối loãng hoặc nước pha chlorhexidine để loại bỏ tạp chất và giảm tải lượng vi sinh vật bám trên bề mặt. Tiếp theo là bước khử trùng nhanh bằng hơi nước bão hòa ở 100 °C trong 2–3 phút, nhằm tiêu diệt vi khuẩn, nấm mốc và trứng ký sinh.

• Sấy lạnh (cold drying): Giữ nhiệt độ 4–10 °C, độ ẩm 50–60 %, giúp bảo quản nhộng tới 4–6 tuần mà vẫn giữ nguyên hàm lượng dinh dưỡng.
• Đông khô (freeze-drying): Loại bỏ nước qua trương nở và ngưng tụ, cho sản phẩm xốp, nhẹ, dễ tái sinh chất tơ và bảo quản trên 12 tháng.

Phương pháp	Nhiệt độ	Độ ẩm	Thời gian bảo quản
Sấy lạnh	4–10 °C	50–60 %	4–6 tuần
Đông khô	-40 °C (ban đầu)	<5 %	≥12 tháng

Ứng dụng trong công nghiệp tơ lụa

Nhộng tằm cung cấp pupal silk – loại tơ chiết xuất trực tiếp từ kén nhộng chưa bị gián đoạn. So với tơ kén truyền thống, tơ nhộng có sợi dài hơn và độ bóng tự nhiên cao, phù hợp cho các sản phẩm lụa cao cấp như khăn choàng, vải áo dài, veston nữ cao cấp.

Trong quy trình công nghiệp, kén nhộng được xử lý trong bể nước nóng (60–90 °C) để làm mềm sericin – chất keo giúp liên kết sợi tơ. Sau đó, sợi tơ được kéo sợi liên tục, xoắn và cuộn thành bobbin. Công nghệ hiện đại kết hợp ultrasonic và enzymatic degumming giúp giảm thiểu hư hại sợi, nâng cao độ bền và độ mịn của lụa.

• So sánh độ bền kéo: pupal silk đạt 600–700 MPa, cao hơn khoảng 10–15 % so với tơ kén.
• Độ bóng (luster): đo bằng gloss meter, đạt 110–120 GU so với 90–100 GU của tơ thường.
• Tỷ lệ degumming hiệu quả: đến 98 % sericin được loại bỏ, giữ lại cấu trúc fibroin nguyên vẹn.

Liên kết với FAO Sericulture cung cấp hướng dẫn kỹ thuật và dữ liệu sản xuất tơ lụa toàn cầu, hỗ trợ các doanh nghiệp nhỏ và hợp tác xã tối ưu hóa quy trình và tăng giá trị sản phẩm FAO Sericulture.

Ứng dụng trong dinh dưỡng và y tế

Nhộng tằm đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) công nhận là “Generally Recognized As Safe” (GRAS) khi chế biến đúng quy trình. Với hàm lượng protein hoàn chỉnh và profile axít béo cân đối, nhộng tằm trở thành nguyên liệu tiềm năng trong thực phẩm chức năng và thực phẩm thay thế động vật truyền thống.

Các peptide chiết xuất từ nhộng tằm có hoạt tính sinh học mạnh mẽ: chống oxy hóa, kháng khuẩn và kháng viêm. Nghiên cứu trong _Journal of Agricultural and Food Chemistry_ ghi nhận rằng peptide Bombyx-derived có khả năng ức chế enzyme elastase, hỗ trợ phòng ngừa lão hóa da và các bệnh viêm mãn tính Zhao et al., 2020.

• Sản phẩm thực phẩm: bột nhộng tằm, thanh protein, viên nang peptide.
• Ứng dụng y sinh: scaffold sinh học, hydrogel điều trị vết thương.
• Chitosan từ vỏ nhộng: vật liệu nano, đóng gói dược phẩm, hỗ trợ kiểm soát giải phóng thuốc.

Hiệu suất sản xuất và các chỉ số kinh tế

Chỉ số chuyển đổi thức ăn (Feed Conversion Ratio – FCR) của Bombyx mori khi nuôi bằng lá dâu tằm đạt trung bình 1,8–2,2, nghĩa là cần 1,8–2,2 kg lá tươi để thu được 1 kg nhộng tươi. FCR thấp giúp giảm chi phí thức ăn và tăng lợi nhuận cho người nuôi.

Phân tích chi phí – lợi nhuận trên 1 hecta vườn tằm (trồng dâu và nuôi tằm) cho thấy mức đầu tư ban đầu khoảng 5.000 USD/năm, doanh thu từ nhộng và tơ lụa có thể đạt 8.000–12.000 USD/năm tùy chất lượng sản phẩm và thị trường đầu ra.

Chỉ số	Giá trị điển hình
FCR	1,8–2,2
Chi phí đầu tư	5.000 USD/ha/năm
Doanh thu	8.000–12.000 USD/ha/năm

Xu hướng thị trường toàn cầu dự báo nhu cầu tơ lụa chất lượng cao tăng trưởng 3–5 % mỗi năm do sự phục hồi của ngành dệt may sang trọng và tăng cường sử dụng nguyên liệu sinh học thân thiện với môi trường.

Tác động môi trường và bền vững

So sánh với chăn nuôi gia súc truyền thống, nuôi tằm thải ra lượng CO₂ thấp hơn khoảng 60 % trên mỗi kg protein sản xuất được và tiêu thụ nước chỉ 2.000–2.500 lít/kg, trong khi chăn nuôi bò cần tới 15.000 lít/kg protein.

Phụ phẩm từ nhộng và kén tằm – bao gồm xác nhộng và sericin thải – có thể tái chế thành phân bón hữu cơ, thức ăn gia súc hoặc vật liệu sinh học. Quá trình này giảm phát thải methane và ô nhiễm nước, đóng góp vào chuỗi giá trị tuần hoàn.

• Chứng nhận hữu cơ: VietGAP, EU Organic, USDA Organic cho sản phẩm tơ và nhộng tằm.
• Giảm chất thải bằng công nghệ tái sinh: chiết xuất chitosan từ xác nhộng, dùng trong xử lý nước thải.
• Giá trị chuỗi: liên kết hợp tác xã nuôi tằm với nhà máy dệt và cơ sở nghiên cứu để phát triển sản phẩm mới.

Danh mục tài liệu tham khảo

• Food and Agriculture Organization of the United Nations. “Sericulture.” FAO, http://www.fao.org/sericulture/en/.
• Zhao, X. et al. (2020). “Chitosan from silkworm pupae: characteristics and applications.” _Journal of Agricultural and Food Chemistry_, 68(45), 12814–12822. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c04678
• Yi, L. et al. (2016). “Insect protein: nutritional value and application in prevention and recovery of sarcopenia.” _Food Research International_, 89(Pt 1), 323–330. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2016.11.024
• National Center for Biotechnology Information. “Bombyx mori Taxonomy.” NCBI Taxonomy Browser, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?id=7091.
• U.S. Food and Drug Administration. “GRAS Notices.” FDA, https://www.fda.gov/food/generally-recognized-safe-gras/gras-notices.