Nghiên cứu công nghệ sản xuất cao chiết chứa Anthraquinone từ Đại hoàng Rheum Sp. làm nguyên liệu sản xuất thuốc bảo vệ thực vật

Việt Nam là một nước nông nghiệp, khí hậu nhiệt đới, có tổng diện tích đất nông nghiệp và lâm nghiệp khoảng 20 triệu ha, trong đó, diện tích gieo trồng là khoảng 14 triệu ha. Thời tiết nóng ẩm quanh năm, mưa nhiều là điều kiện tốt để cây trồng phát triển, nhưng đồng thời cũng là điều kiện thuận lợi để côn trùng gây hại, nấm bệnh và cỏ dại nảy nở, sinh sôi.

Trong các dịch hại gây hại cây trồng thì bệnh hại do nấm gây ra chiếm tới 80%. Phổ biến là các loại bệnh nấm đa thực gây hại mạnh trên nhiều loại cây trồng khác nhau như Botrytis cineria, Erysiphe graminis, Phytophthora infestans và Rhizoctonia solani. Ở Việt Nam, Rhizoctonia solani không những gây bệnh đốm vằn trên lúa mà còn gây lở cổ rễ trên rất nhiều loại cây khác nhau như: thông, cà phê, tiêu, bông vải, các cây họ đậu, bắp và các cây họ cải. Kết quả điều tra bệnh lở cổ rễ trên các loài cây trồng khác nhau, ở Hà Nội năm 2011-2012 cho thấy bệnh phát triển và gây hại trên các cây kí chủ khác nhau và tỷ lệ cao nhất trên cà chua 2,8%, lạc 4,55%, đậu tương 6,17% và đậu đũa 7,46%. Trước tình trạng đó, người dân đã dùng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) tổng hợp để phòng trừ dịch hại. Tuy nhiên, hiện tượng sử dụng tràn lan, sai mục đích, không tuân thủ các quy trình sử dụng an toàn và gây nên tình trạng ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí với thời gian tồn dư lâu dài, ảnh hưởng đến hệ sinh thái nông nghiệp và sức khỏe cộng đồng.

Nhiều thuốc BVTV nguồn gốc tổng hợp hóa học có khả năng gây ung thư, biến đột gen, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Một số loại thuốc BVTV bị cấm sử dụng như carbendazim, diifenoconazole, tubeconazole, cabofuran, azodrin,… Vì vậy, phải chú trọng sử dụng hoạt chất mới, ít độc hại, thân thiện môi trường, có nguồn gốc vi sinh và được chiết tách từ thảo mộc.

Kết quả sàng lọc các thực vật có hoạt tính kháng nấm gây hại cây trồng từ năm 2007 tới nay đã phát hiện và báo cáo nhiều đối tượng thực vật có hoạt tính trừ sâu, kháng bệnh do vi khuẩn, tuyến trùng. Theo các nghiên cứu, các cao chiết của những cây như cây lưỡi bò (Polygonum chinensis) và Cốt khí củ (Polygonum cuspidatum) có hoạt tính in vitro kháng nấm Botrytis chinensis, Phytophthora infestans và Rhizoctonia 2 solani nhờ hàm lượng anthraquinon có sẵn trong cây. Nhờ vào các nghiên cứu trước, ta biết được Đại Hoàng có hàm lượng anthraquinon tổng số của dược liệu này có thể đạt 5-7% trong nhiều mẫu thu hái, tương đối cao.

Xuất phát từ cơ sở các kết quả nghiên cứu và tính cấp thiết trong thực tiễn cuộc sống cần phải tạo ra các thuốc BVTV có nguồn gốc sinh học, nhóm tác giả đến từ Hội Hóa học Việt Nam do PGS.TS. Vũ Đình Hoàng dẫn đầu đã đề xuất đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất cao chiết chứa anthraquinon từ Đại Hoàng (Rheum sp.) làm nguyên liệu sản xuất thuốc bảo vệ thực vật”.

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu và xây dựng quy trình công nghệ sản xuất cao chiết chứa anthraquinon toàn phần từ Đại Hoàng (Rheum sp.) ứng dụng làm nguyên liệu sản xuất thuốc bảo vệ thực vật sinh học thân thiện với môi trường.

Một số kết quả đáng chú ý của dự án trên bao gồm:

1. Đã nghiên cứu thành công quy trình chiết thích hợp để thu cao chiết từ rễ Đại Hoàng giàu hoạt tính kháng nấm. Dung môi chiết metanol với tỉ lệ dung môi/ nguyên liệu (mL/g) 2,4/1; nhiệt độ chiết 65 độ C, thời gian chiết 24h.

2. Đã tiến hành phân lập được 3 hợp chất thuộc khung anthraquinon và 3 hợp chất khung stilbene từ cao chiết diclometan và cao chiết etyl axetat. Đã xác định được cấu trúc của chúng, cụ thể DH01 (emodin), DH02 (rhapontigenin), DH03 (physcion), DH04 (chrysophanol), DH05 (desoxyrhapontigenin) từ cao chiết diclometan và DH06 (rhaponticin vàisorhapontin) từ cao chiết etyl axetat.

3. Đã nghiên cứu, xây dựng quy trình chiết và tinh chế cao chiết diclometan giàu hoạt tính từ rễ Đại Hoàng với tổng hàm lượng anthraquinon trong cao chiết diclometan 67,4019 %.

4. Đã đánh giá hoạt tính kháng nấm và kháng khuẩn của các cao chiết diclometan, cao chiết etyl axetat và các hợp chất phân lập được từ rễ Đại Hoàng.

Hoạt tính kháng nấm hại cây trồng:

+ Cao chiết diclometan và cao chiết etyl axetat có hiệu quả kháng nấm B.graminisf.sp.hordei đạt 95-97% tại nồng độ 500 μg/mL.

+ Cao chiết diclometan có hiệu quả kháng nấm P.infestansđạt 100% tại nồng độ 3000 ppm.

+ Emodin có hiệu quả kháng nấm tăng từ 65-88% so công thức đối chứng.

Hoạt tính kháng vi khuẩn hại cây trồng: Hợp chất DH01, hai cao chiết diclometan và etyl axetat có hoạt tính mạnh đối với chủng vi khuẩn Acidovorax avenae subsp. cattlyae. Cao chiết diclometan thể hiện hoạt tính kháng khuẩn rộng hơn cao chiết etyl axetat, cụ thể cao chiết diclometan có hiệu quả kháng đối với 6 chủng vi khuẩn bệnh thực vật, trong khi cao chiết etyl axetat chỉ kháng được 5 chủng vi khuẩn.

5. Đã nghiên cứu quy trình phối trộn tạo dạng chế phẩm DHO-40SC từ cao chiết diclometan giàu hoạt tính với thành phần và hàm lượng các thành phần như sau:cao 86 diclometan giàu hoạt tính 40%; tween 60: 28%; metanol: 10%; propylene glycol 14%; nước 8%.

6. Đã đánh giá hiệu quả trừ nấm P.infestans gây bệnh mốc sương trên cà chua của chế phẩm DHO-40SC thực nghiệm trong nhà lưới. Hiệu quả phòng trừ đạt 95,23%.

7. Đã chiết và bán tinh chế tạo ra 0,81 kg cao chiết diclometan chứa anthraquinon toàn phần.

8. Đã bào chế 7,5 kg chế phẩm DHO-40SC để khảo nghiệm trong nhà lưới.

9. Đã đăng 1 bài báo trên tạp chí Khoa học và Công nghệ (tập 24, số 2b, 2016) và 1 bài báo đang nộp bản thảo.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (Mã số 14310/2017) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
PAT (TH)