Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu, đánh giá nguồn tài nguyên thực vật có tinh dầu ở Vườn Quốc gia Bến En, tỉnh Thanh Hóa, đề xuất các biện pháp bảo tồn và khai thác hợp lý

Chia sẻ: Lê Thị Hồng Nhung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:252

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án gồm các chương sau: Chương 1 - Tổng quan tài liệu, chương 2 - Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu và Chương 3 - Kết quả nghiên cứu và Thảo luận. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu, đánh giá nguồn tài nguyên thực vật có tinh dầu ở Vườn Quốc gia Bến En, tỉnh Thanh Hóa, đề xuất các biện pháp bảo tồn và khai thác hợp lý

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HOÀNG VĂN CHÍNH NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ NGUỒN TÀI NGUYÊN THỰC VẬT CÓ TINH DẦU Ở VƯỜN QUỐC GIA BẾN EN, TỈNH THANH HÓA, ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP BẢO TỒN VÀ KHAI THÁC HỢP LÝ LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HÀ NỘI - 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HOÀNG VĂN CHÍNH NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ NGUỒN TÀI NGUYÊN THỰC VẬT CÓ TINH DẦU Ở VƯỜN QUỐC GIA BẾN EN, TỈNH THANH HÓA, ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP BẢO TỒN VÀ KHAI THÁC HỢP LÝ LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Chuyên ngành: Thực vật học Mã số: 9.42.01.11 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Trần Minh Hợi 2. TS. Đỗ Ngọc Đài HÀ NỘI – 2019
LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến PGS. TS. Trần Minh Hợi - Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và TS. Đỗ Ngọc Đài - Trường Đại học Kinh tế Nghệ An là những người thầy đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện tốt nhất trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Ngô Xuân Lương, TS. Đậu Bá Thìn, Trường Đại học Hồng Đức, Học viên cao học Khóa 8, 9 chuyên ngành thực vật học đã giúp đỡ trong quá trình thực hiện Luận án. Tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn TS. Isiaka A. Ogunwande, trường Đại học Lagos State, Nigeria đã giúp đỡ trong việc đánh giá các số liệu về tinh dầu. TS. Nguyễn Huy Hùng, trường Đại học Duy Tân đã thử hoạt tính sinh học một số mẫu tinh dầu. Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia (Nafosted) Mã số 106.03-2017.328. Nhân dịp này, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám đốc, Phòng Đào tạo Sau đại học, Học viện Khoa học và Công nghệ, Ban lãnh đạo, các thầy cô, cán bộ phòng Tài nguyên Thực vật, phòng Thực vật, Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; Ban Giám hiệu, BCN Khoa Khoa học Tự nhiên, Bộ môn Thực vật, trường Đại học Hồng Đức; Ban giám đốc Vườn Quốc gia Bến En; Trạm kiểm Lâm Sông Tràng, Xuân Thái, Yên Bái, Xuân Khang; các bạn đồng nghiệp, gia đình và người thân đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày 06 tháng 05 năm 2019 Tác giả Hoàng Văn Chính
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi sự giúp đỡ đã có lời cám ơn! Các trích dẫn trong luận án đã chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 06 tháng 05 năm 2019 Ký tên Hoàng Văn Chính
MỤC LỤC MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án ....................................................................... 1 2. Mục tiêu của luận án......................................................................................... 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .......................................................................... 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .............................................................. 4 1.1. Vài nét chung về tinh dầu và cây tinh dầu .................................................... 4 1.1.1. Khái niệm cây tinh dầu ............................................................................... 4 1.1.2. Tính chất và thành phần hóa học của tinh dầu ........................................... 4 1.1.3. Trạng thái tự nhiên và phân bố................................................................... 5 1.1.4. Giá trị sử dụng, tầm quan trọng của tinh dầu và nguyên liệu chứa tinh dầu .. 6 1.2. Nghiên cứu về các loài thực vật chứa tinh dầu trên thế giới và ở Việt Nam 7 1.2.1. Nghiên cứu về các loài thực vật chứa tinh dầu trên thế giới ...................... 7 1.2.2. Nghiên cứu về các loài thực vật chứa tinh dầu ở Việt Nam .................... 11 1.2.3. Nghiên cứu cây tinh dầu ở Thanh Hóa và Vườn Quốc gia Bến En ......... 16 1.3. Nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu và hoạt tính sinh học của một số họ thực vật trên thế giới và ở Việt Nam .................................................................. 17 1.3.1. Nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu và hoạt tính sinh học của một số họ thực vật trên thế giới...................................................................................... 17 1.3.1.1. Họ Long não (Lauraceae) ...................................................................... 17 1.3.1.2. Họ Cam (Rutaceae)................................................................................19 1.3.1.3. Họ Hồ tiêu (Piperaceae).........................................................................21 1.3.1.4. Họ Gừng (Zingiberaceae)......................................................................22 1.3.2. Nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu và hoạt tính sinh học của một số họ thực vật ở Việt Nam ...................................................................................... 24 1.3.2.1. Họ Long não (Lauraceae)......................................................................24 1.3.2.2. Họ Cam (Rutaceae)................................................................................25 1.3.2.3. Họ Hồ tiêu (Piperaceae).........................................................................27 1.3.2.4. Họ Gừng (Zingiberaceae)......................................................................28 1.4. Điều kiện tự nhiên ở Vườn Quốc gia Bến En.............................................32
1.4.1. Vị trí địa lý ...............................................................................................32 1.4.2. Địa chất và thổ nhưỡng ............................................................................ 31 1.4.3. Địa hình .................................................................................................... 31 1.4.4. Sông ngòi .................................................................................................. 31 1.4.5. Khí hậu ..................................................................................................... 32 1.4.6. Hiện trạng đất rừng ở Vườn Quốc gia Bến En........................................32 1.4.7. Điều kiện xã hội........................................................................................ 33 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................................................................ 34 2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 34 2.2. Thời gian nghiên cứu................................................................................... 34 2.3. Nội dung nghiên cứu...................................................................................34 2.4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 34 2.4.1. Phương pháp kế thừa tài liệu .................................................................... 34 2.4.2. Phương pháp điều tra thực địa.................................................................. 34 2.4.3. Phương pháp thu mẫu và định loại ........................................................... 35 2.4.4. Phương pháp đánh giá tính đa dạng của hệ thực vật ................................ 36 2.4.5. Phương pháp nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu ........................... 37 2.4.5.1. Thu mẫu và chưng cất tinh dầu ............................................................... 37 2.4.5.2. Phương pháp định lượng tinh dầu ........................................................ 38 2.4.5.3. Phương pháp phân tích thành phần hoá học tinh dầu ............................. 38 2.4.6. Phương pháp điều tra, phỏng vấn.............................................................39 2.4.7. Phương pháp thử hoạt tính sinh học .......................................................... 39 2.4.8. Phương pháp xử lí số liệu.........................................................................40 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................... 41 3.1. Đa dạng về nguồn tài nguyên thực vật có tinh dầu ở Vườn Quốc gia Bến En, tỉnh Thanh Hóa ................................................................................................... 41 3.1.1. Đa dạng về bậc ngành .............................................................................. 41 3.1.2. Đa dạng về bậc họ .................................................................................... 43 3.1.3. Đa dạng về bậc chi ..................................................................................... 44 3.1.4. So sánh thành phần loài cây tinh dầu ở VQG Bến En với VQG Pù Mát và
Việt Nam............................................................................................................. 45 3.1.5. Đa dạng về dạng thân ............................................................................... 48 3.1.6. Đa dạng về giá trị sử dụng........................................................................ 49 3.1.7. Đa dạng về giá trị và bảo tồn.................................................................... 51 3.1.8. Một số đặc điểm của các loài thực vật ở VQG Bến En được phân tích thành phần hóa học tinh dầu...............................................................................52 3.1.8.1. Họ Long não (Lauraceae)......................................................................52 3.1.8.2. Họ Hồ tiêu (Piperaceae).........................................................................58 3.1.8.3. Họ Cam (Rutaceae)................................................................................62 3.1.8.4. Họ Gừng (Zingiberaceae)......................................................................66 3.2. Hàm lượng và thành phần hóa học tinh dầu của một số loài cây có tinh dầu ở Vườn Quốc gia Bến En, Thanh Hóa ............................................................... 76 3.2.1. Xác định hàm lượng tinh dầu của một số loài thực vật có tinh dầu ở VQG Bến En, tỉnh Thanh Hóa ..................................................................................... 76 3.2.2. Thành phần hóa học tinh dầu của một số loài thực vật ở VQG Bến En, tỉnh Thanh Hóa .......................................................................................................... 80 3.3. Kết quả thử hoạt tính kháng muỗi và kháng vi sinh vật kiểm định của loài Gừng gió (Zingiber zerumbet (L.) Smith) ........................................................ 132 3.3.1. Thử hoạt tính kháng muỗi ...................................................................... 132 3.3.2. Thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định............................................ 136 3.4. Đề xuất các giải pháp bảo tồn và khai thác hợp lý nguồn tài nguyên thực vật có tinh dầu ở VQG Bến En, tỉnh Thanh Hóa ................................................... 137 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 143 1. Kết luận......................................................................................................... 143 2. Kiến nghị ...................................................................................................... 144 3. Những đóng góp mới của luận án ................................................................ 144 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ............................................................................................... 146 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 148 PHỤ LỤC 1. ..................................................................................................... 170 DANH LỤC CÁC LOÀI CÂY CÓ TINH DẦU Ở VƯỜN QUỐC GIA BẾN EN,
TỈNH THANH HÓA ........................................................................................ 170 PHỤ LỤC 2: DANH SÁCH CÁC THẦY THUỐC NAM ĐÃ ĐƯỢC PHỎNG VẤN VỀ TÌNH HÌNH QUẢN LÍ, KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG CÂY TINH DẦU..................................................................................................................201 PHỤ LỤC 3. HÌNH ẢNH ĐIỀU TRA THỰC ĐỊA VÀ MỘT SỐ LOÀI CÂY CÓ TINH DẦU Ở VƯỜN QUỐC GIA BẾN EN, TỈNH THANH HÓA .............. 202 PHỤ LỤC 4. SẮC KÝ ĐỒ CÁC LOÀI THỰC VẬT ĐÃ ĐƯỢC PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC TINH DẦU ......................................................... 217 PHỤ LỤC 5. PHIẾU ĐIỀU TRA THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NGUỒN TÀI NGUYÊN THỰC VẬT CÓ TINH DẦU ........................................................234
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 3.1. Phân bố cây tinh dầu trong các ngành của hệ thực vật VQG Bến 41 En Bảng 3.2. Các họ đa dạng nhất cho tinh dầu ở VQG Bến En 43 Bảng 3.3. Các chi đa dạng nhất có tinh dầu ở VQG Bến En 44 Bảng 3.4. So sánh cây tinh dầu ở VQG Bế n En với cây tinh dầu của VQG 45 Pù Mát Bảng 3.5. So sánh cây tinh dầu ở VQG Bến En so với cây tinh dầu của 46 Việt Nam Bảng 3.6. Dạng thân của các loài cây có tinh dầu ở VQG Bến En 48 Bảng 3.7. Giá trị sử dụng của các loài thực vật có tinh dầu ở Bến En 49 Bảng 3.8. Thống kê các loài thực vật có tinh dầu đang bị đe dọa ở Bến En 52 Bảng 3.9. Hàm lượng các mẫu được chưng cất tinh dầu ở Bến En 76 Bảng 3.10. Thành phần hóa học tinh dầu lá loài Re xanh phấn 80 (Cinnamomum glaucescens) Bảng 3.11. Thành phần hóa học tinh dầu loài Quế hồi (Cinnamomum 82 verum) Bảng 3.12. Thành phần hóa học tinh dầu loài Lòng trứng hoa vàng 84 (Lindera racemosa) Bảng 3.13. Thành phần hóa học tinh dầu loài Bời lời nhớt (Litsea 86 glutinosa) Bảng 3.14. Thành phần chính của tinh dầu loài Bời lời nhớt 89 Bảng 3.15. Thành phần hóa học tinh dầu loài Re trắng lá to (Phoebe 90 tavoyana) Bảng 3.16. Các thành phần chủ yếu trong tinh dầu ở các bộ phận khác nhau 93 của một số loài thuộc họ Long não (Lauraceae) ở VQG Bến En, Thanh Hóa Bảng 3.17. Thành phần hóa học tinh dầu loài Tiêu gắt (Piper acre) 94
Bảng 3.18. Thành phần hóa học tinh dầu loài Tiêu bến en (Piper 97 minutistigmum) Bảng 3.19. Thành phần hóa học lá của tinh dầu loài Tiêu lào (Piper 100 laosanum) Bảng 3.20. Thành phần hóa học tinh dầu lá loài Tiêu trên đá (Piper 102 saxicola) Bảng 3.21. Các thành phần chủ yếu trong tinh dầu ở các bộ phận khác nhau 104 của một số loài thuộc họ Hồ tiêu (Piperaceae) ở VQG Bến En, Thanh Hóa Bảng 3.22. Thành phần hóa học tinh dầu lá loài Quýt dại (Atalantia 105 roxburghiana) Bảng 3.23. Thành phần hóa học tinh dầu lá loài Bưởi bung ít gân 107 (Macclurodendron oligophlebia) Bảng 3.24. Thành phần hóa học tinh dầu lá loài Tiểu quất không cuống 110 (Atalantia sessiliflora) Bảng 3.25. Thành phần hóa học tinh dầu lá loài Dấu dầu lá chẻ ba 112 (Tetradium trichophorum Lour.) Bảng 3.26. Các thành phần chủ yếu trong tinh dầu ở các bộ phận khác nhau 114 của một số loài thuộc họ Cam (Rutaceae) ở VQG Bến En, Thanh Hóa Bảng 3.27. Thành phần hóa học tinh dầu lá loài Sẹ (Alpinia globosa) 115 Bảng 3.28. Thành phần hóa học tinh dầu loài Riềng malacca (Alpinia 118 malaccensis) Bảng 3.29. Thành phần hóa học tinh dầu loài Riềng (Alpinia napoensis) 121 Bảng 3.30. Thành phần hóa học tinh dầu loài Riềng bắc bộ (Alpinia 123 tonkinensis) Bảng 3.31. Thành phần hóa học tinh dầu loài Sa nhân (Amomum villosum) 125 Bảng 3.32. Thành phần hóa học tinh dầu loài Gừng gió (Zingiber 128 zerumbet)
Bảng 3.33. Các thành phần chủ yếu trong tinh dầu ở các bộ phận khác nhau 131 của một số loài thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) ở VQG Bến En, Thanh Hóa Bảng 3.34. Kết quả thử ấu trùng muỗi Ae.albopictus ở các liều lượng và thời 132 gian Bảng 3.35. Kết quả thử với muỗi Culex quinquefasciatus ở các liều lượng và 133 thời gian Bảng 3.36. Hoạt tính kháng 2 loài muỗi của tinh dầu thân rễ loài Gừng gió 135 Bảng 3.37. Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của tinh dầu thân rễ loài 136 Gừng gió
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ẢNH Trang Hình 3.1. Phân bố cây tinh dầu trong các ngành của hệ thực vật VQG 42 Bến En Hình 3.2. Phân bố các loài cây có tinh dầu trong ngành Ngọc lan 43 (Magnoliophyta) Hình 3.3. So sánh phân bố các loài cây có tinh dầu ở VQG Bến En với 46 VQG Pù Mát Hình 3.4. So sánh phân bố cây tinh dầu ở VQG Bến En so với cây tinh 47 dầu của Việt Nam Hình 3.5. Dạng thân của các loài cây có tinh dầu ở VQG Bến En 48 Hình 3.6. Giá trị sử dụng của các loài cây có tinh dầu ở VQG Bến En, 50 Thanh Hóa Hình 3.7. Cinnamomum verum Presl 53 Hình 3.8. Cinnamomum glaucescens (Nees) Drury 54 Hình 3.9. Lindera racemosa Lecomte 56 Hình 3.10. Litsea glutinosa (Lour.) C. B. Robins. 57 Hình 3.11. Phoebe tavoyana (Meisn.) Hook. f. 58 Hình 3.12. Piper acre Blume 59 Hình 3.13. Piper laosanum C. DC. 61 Hình 3.14. Piper saxicola C. DC. 62 Hình 3.15. Atalantia sessiliflora Guillaum. 63 Hình 3.16. Atalantia roxburghiana Hook.f. 64 Hình 3.17. Maclurodendron oligophlebium (Merr.) Hartl. 65 Hình 3.18. Tetradium trichophorum Lour. 66 Hình 3.19. Alpinia globosa (Lour.) Horan. 68 Hình 3.20. Alpinia malaccensis (Burm. f.) Rosc. 69 Hình 3.21. Alpinia napoensis H. Dong & G. J. Xu 71 Hình 3.22. Alpinia tonkinensis Gagnep. 72
Hình 3.23. Amomum villosum Lour. 74 Hình 3.24. Zingiber zerumbet (L.) Smith 75 Ảnh 3.1. Cinnamomum verum Presl 53 Ảnh 3.2. Cinnamomum glaucescens (Nees) Drury 54 Ảnh 3.3. Lindera racemosa Lecomte 56 Ảnh 3.4. Litsea glutinosa (Lour.) C. B. Robins. 57 Ảnh 3.5. Phoebe tavoyana (Meisn.) Hook. f. 58 Ảnh 3.6. Piper acre Blume 58 Ảnh 3.7. Piper minutistigmum C. DC. 60 Ảnh 3.8. Piper laosanum C. DC. 61 Ảnh 3.9. Piper saxicola C. DC. 62 Ảnh 3.10. Atalantia sessiliflora Guillaum. 63 Ảnh 3.11. Atalantia roxburghiana Hook.f. 65 Ảnh 3.12. Maclurodendron oligophlebium (Merr.) Hartl. 65 Ảnh 3.13. Tetradium trichophorum Lour. 66 Ảnh 3.14. Alpinia globosa (Lour.) Horan. 68 Ảnh 3.15. Alpinia malaccensis (Burm. f.) Rosc. 69 Ảnh 3.16. Alpinia napoensis H. Dong & G. J. Xu 71 Ảnh 3.17. Alpinia tonkinensis Gagnep. 72 Ảnh 3.18. Amomum villosum Lour. 74 Ảnh 3.19. Zingiber zerumbet (L.) Smith 75
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ĂNĐ: Cây ăn được BUI: Cây bụi BTTN: Bảo tồn Thiên nhiên CAN: Cây làm cảnh CBQL: Cán bô ̣ quản lí Cs: Cộng sự CDB: Cho dầu béo CGV: Cho gia vị CTD: Cho tinh dầu GLT: Cây leo trườn GNB: Cây gỗ nhỏ hoặc bụi GOL: Cây gỗ lớn GOT: Cây gỗ trung bình GON: Cây gỗ nhỏ LGO: Lấy gỗ MNC: Mẫu nghiên cứu THA: Cây thân thảo THU: Làm thuốc THCS: Trung học cơ sở THPT: Trung học phổ thông VQG: Vườn Quốc gia
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án Nằm ở Khu vực nhiệt đới gió mùa, lại rất đa dạng về địa hình, kiểu đất, cảnh quan, có đặc trưng khí hậu khác nhau giữa các miền, đặc điểm đó là cơ sở rất thuận lợi để giới sinh vật phát triển đa dạng về thành phần loài, phong phú về số lượng. Việt Nam được xếp hạng thứ 16 trên thế giới về sự đa dạng tài nguyên sinh vật. Trong “Thực vật chí đại cương Đông Dương” và các tập bổ sung tiếp theo đã mô tả và ghi nhận Việt Nam có khoảng trên 240 họ với khoảng trên 7.000 loài thực vật bậc cao có mạch [1]. Những năm gần đây, nhiều nhà thực vật đã dự đoán con số đó có thể lên tới 15.000 loài, hiện nay đã thống kê được khoảng 13.000 loài thực vật bậc cao có mạch [2], trong đó có khoảng 660 loài thực vật (chiếm khoảng 6,3% tổng số loài đã biết) là những cây cho tinh dầu. Các loài thực vật chứa tinh dầu đã biết thuộc về 357 chi (chiếm khoảng 15,8% tổng số chi) và 114 họ thực vật có mạch (chiếm khoảng 37,8% số họ) trong Hệ Thực vật Việt Nam. Các họ giàu chi và loài chứa tinh dầu là: Cúc (Asteraceae), Gừng (Zingiberaceae), Cam (Rutaceae), Bạc hà (Lamiaceae), Long não (Lauraceae), Hoa tán (Apiaceae), Sim (Myrtaceae)… [3]. Xã hội ngày càng phát triển nhu cầu tìm hiểu và sử dụng các hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên ngày càng lớn. Trong số các nhóm cây tài nguyên thực vật thì nhóm cây chứa tinh dầu chiếm vị trí quan trọng. Đây là nguồn nguyên liệu thiết yếu của nhiều ngành công nghiệp như mỹ phẩm, thực phẩm và dược phẩm... Vườn Quốc gia Bến En nằm ở phía Tây Bắc huyện Như Thanh, cách thành phố Thanh Hoá khoảng 46 km về phía tây Nam có toạ độ địa lý từ 190 28’ đến 19039’ độ vĩ Bắc; 105020’ đến 105035’ kinh độ Đông. Tổng diện tích tự nhiên của Vườn là 16.634 ha, gồm 16 tiểu khu, hồ sông Mực và khu núi Đá Hải Vân, Sông Chàng. Vườn Quốc Gia Bến En bao gồm các kiểu địa hình đồi, núi, sông, hồ xen kẽ nhau. Trung tâm là hồ sông Mực với hệ thống các đảo nổi còn rừng bao phủ và nhiều chi nhánh lan toả được bao bọc bởi các kiểu địa hình núi đá xen kẽ núi 1
đất. Đỉnh núi cao nhất là Núi Đàm cao 497m. Các đỉnh núi khác còn lại cao từ 300-350m, độ dốc trung bình từ 250-300 có nơi dốc trên 350. Kiểu địa hình này khá hiểm trở, độ dốc lớn, bên trong là các dãy núi đá vôi có nhiều hang động và rừng bao phủ. Hiện nay, đã có một số công trình nghiên cứu về hệ thực vật ở đây của Đỗ Ngọc Đài và cs (2007) [4], Hoàng Văn Sâm và cs (2008) [5], Vườn Quốc gia Bến En (2013) [6]. Các nghiên cứu này cho thấy tại Vườn Quốc gia Bến En có nhiều loài cây cho tinh dầu quý như Re hương (Cinnamomum parthenoxylon Meisn.), Vù hương (C. balansae H. Lecomte), Quế thanh (C. loureiroi (L.) Presl), Sả (Citronella spp.), Lá khôi (Ardisia silvestris Pitard), Thanh hao hoa vàng (Artemisia annua L.), Húng chanh (Plectranthus aromaticum Benth.)... Các loài thực vật này được bà con trong vùng dùng làm thuốc hoặc làm nguyên liệu chiết xuất tinh dầu [4], [5], [6]. Hiện nay một số loài cây có tinh dầu được trồng với số lượng tương đối lớn tại Bến En và bước đầu cho hiệu quả kinh tế khá cao như Quế thanh (C. loureiroi), Sả (Citronella spp.), Lá khôi (Ardisia silvestris), Húng chanh (Plectranthus aromaticum Benth.)... [4, 5, 6]. Tuy được sử dụng khá phổ biến, nhưng nghiên cứu chuyên sâu về cây tinh dầu ở Bến En mới chỉ có mô ̣t số nghiên cứu đơn lẻ về thành phầ n hóa ho ̣c và khả năng kháng khuẩ n ở mô ̣t số loài thực vâ ̣t của các tác giả như Đỗ Ngọc Đài, Nguyễn Anh Dũng, Ngô Xuân Lương... Như vậy, các tác giả chỉ công bố ở những khía cạnh khác nhau còn nghiên cứu chuyên sâu thì chưa có công trình nào nghiên cứu đầy đủ về nguồn tài nguyên thực vật có tinh dầu ở đây. Chính vì vậy, nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, đánh giá nguồn tài nguyên thực vật có tinh dầu ở Vườn Quốc gia Bến En, tỉnh Thanh Hóa, đề xuất các biện pháp bảo tồn và khai thác hợp lý” vừa có ý nghĩa khoa học vừa có ý nghĩa thực tiễn. 2. Mục tiêu của đề tài - Đề tài nghiên cứu nhằm đánh giá về tính đa dạng và giá trị sử dụng của các loài thực vật chứa tinh dầu tại Vườn Quốc gia (VQG) Bến En, tỉnh Thanh Hóa. - Xác định được hàm lượng và thành phần tinh dầu của một số loài. 2
- Xác định được hoạt tính kháng muỗi và kháng vi sinh vật kiểm định của tinh dầu loài Gừng gió (Zingiber zerumbet (L.) Smith). - Đề xuất được các biện pháp bảo tồn và khai thác hợp lý các loài cây có tinh dầu ở VQG Bến En, tỉnh Thanh Hóa. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Ý nghĩa khoa học + Bổ sung dẫn liệu mới, tương đối đầy đủ về đa dạng thực vật có tinh dầu ở VQG Bến En, tỉnh Thanh Hóa. + Cung cấp dẫn liệu mới về hàm lượng, thành phần hóa học tinh dầu ở các bộ phận lá, thân, rễ, vỏ, quả của 33 mẫu thuộc 19 loài; trong đó lần đầu tiên cung cấp những dẫn liệu về tinh dầu của 6 loài. - Cung cấp dẫn liệu mới về hoa ̣t tiń h kháng muỗi và kháng vi sinh vật kiểm định của tinh dầu ở thân rễ Gừng gió (Zingiber zerumbet (L.) Smith). - Ý nghĩa về thực tiễn + Trên cơ sở những luận cứ khoa học thu được, cũng như kế t quả đề xuất các giải pháp bảo tồn và khai thác hợp lí của luâ ̣n án sẽ giúp các nhà quản lý xây dựng chiến lược bảo tồn các loài thực vật có tinh dầu tại VQG Bến En. + Danh lu ̣c các loài cây tinh dầu có giá trị sử dụng sẽ hỗ trơ ̣ tố t cho viêc̣ đinh ̣ hướng quản lý, khai thác hợp lý và phát triể n bề n vững trong tương lai. 4. Bố cục của luận án Luận án gồm 168 trang; ngoài phần Mở đầu; Kết luận và kiến nghị; Tài liệu tham khảo; Phụ lục; Luận án gồm các chương sau: Chương 1. Tổng quan tài liệu: 30 trang Chương 2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu: 7 trang Chương 3. Kết quả nghiên cứu và Thảo luận: 102 trang 3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Vài nét chung về tinh dầu và cây tinh dầu 1.1.1. Khái niệm cây tinh dầu Mặc dù cây tinh dầu đã được sử du ̣ng từ lâu, nhưng trước đây còn chưa có cách hiểu thống nhất về cây tinh dầu. Đế n năm 1968, Nicolaev đưa ra định nghĩa: Cây tinh dầu là những cây khác biệt với các cây khác ở chỗ có thể thu được tinh dầu từ nó (Dẫn theo Đỗ Tất Lợi, 1985) [7]. Ngày nay, khi nghiên cứu chuyên sâu về mô tiết và các hoa ̣t đô ̣ng sinh lí ở thực vật, các nhà khoa học đã thấy rõ sự khác biệt về bản chất của cây tinh dầu, vì vậy có thể định nghĩa cây tinh dầu là những cây có chứa cấu trúc chuyên biệt làm nhiệm vụ tiết và tích lũy tinh dầu. 1.1.2. Tính chất và thành phần hóa học của tinh dầu Tinh dầu được hiểu là những hỗn hợp của các hợp chất hữu cơ, có cấu tạo phân tử phức tạp, không tan trong nước, dễ bay hơi và có mùi thơm đặc trưng. Tinh dầu có một số đặc tính sau: - Là chất lỏng, sánh, thường có tính chiết quang hơn nước, gây hiện tượng khúc xạ ánh sáng. - Không hoặc rất ít tan trong nước, tan trong dung môi không phân cực. - Đa số tinh dầu nhẹ hơn nước (d1). - Tinh dầu thường dễ bay hơi, có mùi thơm đặc trưng cho từng loài cây, nhóm cây. Căn cứ vào cấu tạo phân tử hóa học, tinh dầu được sắp xếp vào các nhóm chủ yếu sau [8]: - Các hydrocacbon terpen mạch hở, vòng và những dẫn xuất có oxy (alcol, aldehyt, este, ete ...) của chúng. Đây là một nhóm lớn, thường gặp 4
trong các loài thực vật. Các terpen được cấu tạo từ isopren (C 5H8)n; với n=2 (monoterpen), n=3 (sesquiterpen) ... - Các dẫn xuất benzen: Nhóm này bao gồm các dẫn xuất của benzen hoặc các benzoid, là những chất có chứa một vòng benzen đặc trưng và thường được biểu thị như một vòng C 6 có 3 nối đôi luân phiên với các nối đơn giữa các nguyên tử cacbon trong vòng. - Các thành phần khác: Một vài hợp chất chứa nitrogen có những tính chất khá đặc trưng, tuy chỉ với hàm lượng rất nhỏ (thường nhỏ hơn 0,1%) nhưng lại có tác dụng nâng cao hương vị hấp dẫn của nhiều loại tinh dầu ngay cả ở dạng thô. 1.1.3. Trạng thái tự nhiên và phân bố Trong thiên nhiên tinh dầu ở trạng thái tiềm tàng hay tự do. Tinh dầu ở trạng thái tiềm tàng vốn không phải là thành phần bình thường trong cây, mà chỉ xuất hiện trong những điều kiện nhất định. Tinh dầu ở trạng thái tự do trong cây có thể được tạo thành và tập trung ở những tế bào trông giống như những tế bào bình thường của cây hoặc tế bào lớn hơn (cây thuộc họ Long não), nhưng thường tinh dầu ở trạng thái tự do được tập trung ở những cơ quan bài tiết của cây: lông bài tiết ở những cây thuộc họ Hoa môi (Lamiaceae), họ Cúc (Asteracae); túi bài tiết liệt sinh trong họ Sim (Myrtaceae); ống bài tiết ở những cây thuộc họ Thông (Pinaceae), họ Hoa tán (Apiaceae)... [9]. Về phân bố, tinh dầu có trong toàn bộ giới thực vật nhưng đặc biệt có mặt nhiều trong các họ như: Thông (Pinaceae), Cam (Rutaceae), Sim (Myrtaceae), Long não (Lauraceae), Gừng (Zingiberaceae), Cúc (Asteraceae), Hoa tán (Apiaceae), Ngọc lan (Magnoliaceae), Na (Annonaceae), Hồ tiêu (Piperaceae),...[9]. Tất cả các cơ quan trong cây đều có thể có tinh dầu, nhiều nhất ở ngọn mang hoa (Bạc hà), nhưng cũng có cả trong rễ (Hương lau), trong thân rễ (Gừng, Nghệ, Hương bài,...), trong vỏ cây (Quế), trong gỗ (Long não, Pơ mu, 5
Sa mu dầu), trong quả (Hồ tiêu, Cam, Chanh, bưởi...), trong hạt (Nhục đậu khấu,...) [9]. Điều đặc biệt là trong cùng một loài, thành phần tinh dầu của những bộ phận khác nhau có thể khác nhau tuỳ theo điều kiện sinh thái, thu hái. Trong các vùng khí hậu nhiệt đới, hàm lượng tinh dầu của thực vật thường cao hơn ở những vùng khí hậu khác. 1.1.4. Giá trị sử dụng, tầm quan trọng của tinh dầu và nguyên liệu chứa tinh dầu Do tinh dầu có rấ t nhiề u công dụng như kích thích thầ n kinh, sát trùng, kháng viêm, kháng khuẩn mạnh, nên từ lâu đời, con người đã sử dụng tinh dầ u trong đời sống hằng ngày cũng như các ngành công nghiệp dược phẩm, chế biến thực phẩm, hoá mỹ phẩm… Nhiề u loài thưc̣ vâ ̣t chứa tinh dầ u đã trở thành cây trồ ng phổ biế n và nhiề u loa ̣i tinh dầ u là hàng hóa có giá tri ̣ kinh tế cao. Ngành sử du ̣ng tinh dầ u lâu đời nhấ t, cũng là ngành tiêu thụ tinh dầu và nguyên liệu chứa tinh dầu nhiều nhất là ngành thực phẩm. Trong ngành thực phẩm, tinh dầu được dùng làm gia vị, bảo quản thực phẩm và chế rượu mùi. Rấ t nhiề u loài thực vâ ̣t chứa tinh dầ u đươ ̣c sử dụng làm gia vi ̣ như Sả, Gừng, Quế, Hồi, Hồ tiêu, Riề ng, Nhục đậu khấu, Đinh hương,... đây là những loại gia vị chỉ cần dùng với liều lượng nhỏ nhưng lại có tác dụng kích thích sự tiêu hóa, làm tăng sự ngon ăn. Một số gia vị còn có tác dụng diệt khuẩn, kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm [7]. Trong ngành công nghiê ̣p hương liê ̣u và mỹ phẩ m: Tinh dầu được sử dụng làm nước hoa, mỹ phẩm, xà phòng và các sản phẩm khác; ngoài ra còn được dùng làm nguyên liệu để tách, chuyển hóa hoặc tổng hợp nhiều chất thơm quan trọng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Trong y dược, tinh dầu và các nguyên liệu chứa tinh dầu được dùng làm thuốc chữa bệnh như: Một số tinh dầu chứa azulen (có trong một số loài Ngải cứu) có tính kháng khuẩn mạnh; nhiều loại tinh dầu (Long não, Thông, 6