Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá đặc tính thành thành phần tinh dầu một số loài Bạch đàn (Eucalyptus) trồng ở Việt Nam và mối liên hệ của nó với một số vấn đề sinh thái môi trường điển hình

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:92

Thêm vào BST

Báo xấu

178
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài nhằm đánh giá vai trò của các chất chính có mặt trong tinh dầu một số loài Bạch đàn trồng ở Việt Nam đối với môi trường sinh thái; đồng thời trên cơ sở một số hoạt tính sinh học của các chất sẽ đề xuất hướng sử dụng các loài Bạch đàn theo hướng thân thiện với môi trường.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá đặc tính thành thành phần tinh dầu một số loài Bạch đàn (Eucalyptus) trồng ở Việt Nam và mối liên hệ của nó với một số vấn đề sinh thái môi trường điển hình

MỞ ĐẦU Bạch đàn (Eucalyptus) là loài cây bản địa của Australia được trồng phổ biến trên thế giới với hơn 700 loài khác nhau. Tại Việt Nam, Bạch đàn cũng là loài cây được trồng khá phổ biến để lấy nguyên liệu, tuy nhiên thực tế cho thấy các loài cây khác phát triển dưới tán rừng Bạch đàn rất chậm, đặc biệt là các loài cỏ dại. Đồng thời những nghiên cứu cho thấy có sự nghèo nàn về tính đa dạng sinh học dưới tán rừng Bạch đàn, đặc biệt là một số loài côn trùng. Do đó đã có rất nhiều các quan điểm khác nhau của các nhà khoa học trong và ngoài nước giải thích về vấn đề này và cho đến nay các quan điểm đó vẫn chưa thật thống nhất. Trong khi đó Bạch đàn được biết là loài cây có hàm lượng tinh dầu trong lá khá lớn. Vậy phải chăng tinh dầu của nó có liên quan đến các vấn đề trên, nó có tác động như thế nào đối với sinh vật trong hệ sinh thái?. Các tính chất của tinh dầu phụ thuộc hoàn toàn vào thành phần các chất có mặt trong tinh dầu. Thành phần, cũng như hàm lượng của các chất trong tinh dầu rất khác nhau giữa các loài Bạch đàn, tuổi của cây và các điều kiện tự nhiên. Do đó việc thực hiện đề tài: “Đánh giá đặc tính thành thành phần tinh dầu một số loài Bạch đàn (Eucalyptus) trồng ở Việt Nam và mối liên hệ của nó với một số vấn đề sinh thái môi trường điển hình’’ là rất cần thiết, góp phần giải quyết các vấn đề nêu trên. Mục tiêu của đề tài nhằm đánh giá vai trò của các chất chính có mặt trong tinh dầu một số loài Bạch đàn trồng ở Việt Nam đối với môi trường sinh thái; đồng thời trên cơ sở một số hoạt tính sinh học của các chất sẽ đề xuất hướng sử dụng các loài Bạch đàn theo hướng thân thiện với môi trường. 1
Để thực hiện được các mục tiêu trên, luận văn tập trung giải quyết các nội dung chính sau: Khảo sát các phương pháp tách chiết tinh dầu từ lá Bạch đàn; Xác định và đánh giá các hoạt tính sinh học của các chất chính có trong tinh dầu các loài Bạch đàn nghiên cứu; Bước đầu đánh giá một số ảnh hưởng của tinh dầu Bạch đàn đến môi trường sinh thái. 2
Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Một vài nét về cây Bạch đàn Bạch đàn còn gọi là cây Khuynh diệp, tên khoa học là Eucalyptus thuộc họ Sim (Myrtaceae). Tên Bạch đàn là tên có từ lâu ở vùng Nghệ An, Hà Tĩnh, tên Khuynh diệp là do mùi tinh dầu có mùi tinh dầu Tràm. Hiện nay tên Bạch đàn được dùng phổ biến hơn [2]. Bạch đàn là một chi có số lượng loài khá lớn, theo Lã Đình Mỡi và cộng sự, Bạch đàn ước có khoảng trên 500 loài, theo Dairy R.Batish và cộng sự Bạch đàn có khoảng 700 loài khác nhau, còn theo Lê Văn Truyền và cộng sự Bạch đàn có tới 800 loài khác nhau. Hầu hết số loài trong chi là đặc hữu của Australia. Chỉ có hai loài phân bố tự nhiên trong khu vực Malesian (New Guinea, Moluccas, Sulawesi, quần đảo Lesser Sunda và Philippin). Một vài loài có biên độ sinh thái rộng, phân bố trong khu vực kéo dài từ miền Bắc Australia đến miền Đông Malesian. Những nghiên cứu gần đây đã phát hiện được khoảng trên 10 loài có phân bố ở miền Nam New Guinea. Người ta cho rằng, việc điều tra, nghiên cứu, khai thác các thảm thực vật rừng gió mùa và các savan tại khu vực rộng lớn phía Đông Nam của vùng Đông Nam Á chắc chắn sẽ còn phát hiện thêm nhiều loài mới nữa thuộc chi Bạch đàn. Tính đã dạng của chi Bạch đàn tại vùng ven biển của New Sounth Wales và miền Tây Nam Australia đã và đang được đánh giá cao [3]. 3
Hiện nay rất nhiều loài đã được đưa trồng ngoài vùng phân bố tự nhiên của chúng. Nhiều dải rừng Bạch đàn đã được hình thành ở nước ta; các nước lục địa châu Á; các nước nhiệt đới, cận nhiệt đới châu Phi, khu vực Địa Trung Hải và miền Nam châu Âu đến các khu vực Nam và Trung châu Mỹ [2]. Ở Việt Nam, lần đầu tiên Bạch đàn được Brochet tìm thấy ở Cốc Lếu tỉnh Lào Cai vào năm 1904 (Hoàng Hòe, 1996). Ngày nay có khoảng trên 20 loài Bạch đàn đã được trồng ở Việt Nam trong đó Bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehn) được coi như loài có giá trị kinh tế cao, được trồng rộng rãi ở cả các vùng đất thấp và cao, trừ những đỉnh núi có độ cao trên 1000 mét so với mực nước biển [10]. Theo Lã Đình Mỡi một số loài Bạch đàn đã được nhập và trồng tương đối rộng rãi ở Việt Nam như: Bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehnl., 1832. Tên đồng nghĩa: E. rostrata Sch., 1847). Một vài địa phương khác còn gọi là Bạch đàn camal, Bạch đàn Úc, Khuynh diệp đỏ; Bạch đàn chanh (Eucalyptus citriodora Hook., 1848). Còn có các tên đồng nghĩa khác: E. melissiodara Lindley, 1848; E. variegata E. v. Mueller, 1859; E. maculata Hook. var. citriodora (Hook.) Bailey, 1990; Corymbia citriodora (Hook.). Có nơi ở nước ta còn gọi là Bạch đàn đỏ; Bạch đàn uro (Eucalyptus urophylla S.T. Blake, 1977. Còn có tên đồng nghĩa: E. alba auct. non Reinw.ex Blume, E. decaisneana auct. Non Blume); Bạch đàn long duyên (Eucalyptus exserta F. v. Muell.,1859). Có nơi ỏ nước ta còn gọi là Bạch đàn liễu; 4
Bạch đàn lá nhỏ (Eucalyptus tereticornis J . E. Smith, 1795. Tên đồng nghĩa: E. subulata Cunn. ex Schauer, 1843); Bạch đàn vỏ dày (Eucalyptus robusta Smith, 1849. Các tên đồng nghĩa: E. multiflora Rich. ex A. Gray non Poir. (1854); E. naudiniana F .v. Mueller, 1886; E. schlechteri Diels, 1992). Hiện nay với sự phát triển của công nghệ sinh học nên có rất nhiều các dòng Bạch đàn nuôi cấy mô đã và đang được đưa vào trồng tại các lâm trường của các tỉnh ở nước ta với mục đích chính vẫn là dùng để lấy nguyên liệu cho sản xuất giấy, gỗ cho xây dựng. Các giá trị khác vẫn chưa được nghiên cứu và quan tâm đúng mức. Gỗ Bạch đàn thuộc loại có tỉ trọng nhẹ hoặc nặng vừa phải, trong gỗ không có silica, không mùi vị, dễ gia công chế biến. Gỗ Bạch đàn được sử dụng khá rộng rãi trong xây dựng với cấu trúc nhẹ hoặc nặng trung bình (khung cửa, trang trí nội thất, làm sàn nhà). Những năm qua gỗ Bạch đàn được coi là nguồn nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp giấy sợi [3]. Một đặc điểm quan trọng của loài Bạch đàn là nó thuộc loài cây chứa tinh dầu. Tinh dầu được chứa trong lá của rất nhiều loài thuộc chi Bạch đàn. 1,8cineol thường là thành phần chính trong tinh dầu của nhiều loài Bạch đàn. Đây là một nguyên liệu có giá trị trong công nghiệp dược phẩm, mỹ phẩm. Tinh dầu của một số loài đã được dùng làm cao xoa, làm thuốc sát trùng. Nhiều loại tinh dầu lại được dùng làm nguyên liệu để sản xuất thuốc trừ sâu bệnh thảo mộc [3]. Các loài cung cấp tinh dầu chủ yếu trong chi Bạch đàn là: Eucalyptus globulus Labil., Eucalyptus polybractea R. T. Backer, Eucalyptus citriodora Hook... Trung Quốc là nước sản xuất tinh dầu Bạch đàn lớn nhất, tiếp đến là Bồ Đào Nha, Nam Phi và Tây Ban Nha. 5
Về sinh thái, sinh trưởng và phát triển của Bạch đàn: Hầu hết các loài thuộc chi Bạch đàn đều thích nghi với điều kiện khí hậu gió mùa. Rất nhiều loài lại có thể sinh trưởng ở các khu vực có một mùa khô khắc nghiệt trong năm. Bạch đàn vỏ dày (E. deglupta) là loài duy nhất trong chi thích nghi với những vùng đất thấp và sinh trưởng tự nhiên trong các kiểu rừng mưa trên núi thấp. E. deglupta cũng sinh trưởng tốt ở những khu vực có tổng lượng mưa hàng năm lớn (2500 – 5000 mm). Do đó loài này đã được đưa trồng rộng rãi ở khắp các khu vực có điều kiện nhiệt đới ẩm. Thời kỳ 1960 – 1975, một số loài Bạch đàn như Bạch đàn long duyên (E. exserta), Bạch đàn lá nhỏ (E. tereticornis), Bạchddàn đỏ (E. robusta), Bạch đàn chanh (E. citriodora) và Bạch đàn trắng (E. camaldulensis) đã được nhập trồng tại nhiều khu vực miền núi và trung du phía Bắc nước ta. Riêng rừng Bạch đàn long duyên (E. exserta) có thời kỳ đã lên tới hàng vạn hecta nhưng năng suất còn thấp, thậm chí có nơi không tạo thành rừng. Nhiều nhận định trái chiều về Bạch đàn đã xuất hiện như năng suất rừng trồng thấp nhưng vẫn cao hơn từ 1,5 đến 3 lần so với Thông nhựa ở thời kỳ khai thác ngắn, 10 12 năm. Rừng Bạch đàn thường làm khô đất, cạn nguồn nước và diệt lớp cây bụi, cây cỏ dưới tán,...). Một số kết quả nghiên cứu của Hoàng Xuân Tý và cộng sự (1997) đã cho biết Bạch đàn lá nhỏ (E. tereticornis) và Bạch đàn long duyên (E. exserta) đều có thể sinh trưởng bình thường trên các đất feralit vùng đồi có nguồn gốc đá mẹ rất khác nhau (như: phiến thạch sét, sa thạch, gownai, phiến thạch mica, phù sa cổ, acgilit, phylit, rhiolit) nếu tầng đất còn dày và cung cấp đủ nước. Bạch đàn là một chi lớn thuộc nhóm các chi có dạng quả nang trong họ Sim (Myrtaceae). Một số tác giả đã đưa ra nhận xét và những đề nghị chia tách chi Bạch đàn thành những phân chi hoặc nhiều nhóm loài khác 6
nhau (có thể tới 710 nhóm loài tùy thuộc vào từng quan điểm của từng tác giả). Người ta cũng cho rằng chi Bạch đàn có quan hệ họ hàng rất gần gũi với các chi Angophora, Arillastrum và Eucalyptopsis trong họ Myrtaceae. Kết quả nghiên cứu về hệ thống phát sinh ở chi Bạch đàn đã cho thấy, chi Bạch đàn (Eucalyptus) cực kỳ đa dạng và đây cũng là chi có nhiều nguồn gốc (polyphyletic). Nói cách khác, các loài trong chi Bạch đàn (Eucalyptus) có thể có những lịch sử tiến hóa khác nhau. Cũng chính vì vậy mà một số tác giả đã đề nghị tách chi Bạch đàn thành một số chi khác nhau. Hill K.D. và Johnson L.A.S (1995) đã chuyển Bạch đàn chanh (E. citriodora Hook.) vào một chi mới là Corymbia citriodora (Hook) [3]. Bạch đàn có thể nhân giống dễ dàng từ hạt và đôi khi bằng cành giâm. Hạt nảy mầm trong vòng 4 20 ngày sau khi gieo. Hạt Bạch đàn thường rất nhỏ và nhiều loại đã trở thành thương phẩm ở Australia. Tại Thái Lan mỗi năm cũng sản xuất một lượng lớn cho việc gây trồng rừng. Theo Lã Đình Mỡi Bạch đàn sinh trưởng rất nhanh và chế độ chăm sóc, quản lý có quan hệ tới mục đích sử dụng. Nếu trồng để lấy nguyên liệu cho công nghiệp giấy sợi thì có thể thu hoạch ở giai đoạn 6 10 năm tuổi. Trường hợp để làm gỗ xẻ thì cần trồng thưa và thu hoạch muộn hơn. Hiện nay việc hái lá để cất tinh dầu thường là tận dụng. Trường hợp hái lá là chủ yếu thì cần tạo tán sao cho cây thấp, sinh cành nhiều để cho khối lượng lá lớn [3]. Như vậy nguồn gen của các loài trong chi Bạch đàn là rất phong phú, đa dạng trong đó nhiều loài có hàm lượng tinh dầu cao, rất có giá trị. Hiện nay đã xuất hiện nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đã bắt đầu đi sâu vào các ứng dụng của tinh dầu Bạch đàn để sản xuất hóa mỹ phẩm đặc biệt là chế biến thuốc trừ sâu có nguồn gốc thực vật. Như vậy tinh 7
dầu Bạch đàn có rất nhiều các tính chất khác nhau, trong đó có các độc tính chống lại các loài vi sinh vật, côn trùng. Xét ở một khía cạnh khác thì đây lại là nguyên nhân có thể dẫn tới suy giảm đa dạng sinh học, tác động kìm hãm sự phát triển của các loài cây dưới tán và có tác động xấu đến môi trường đất. Việc nghiên cứu một cách thấu đáo về tinh dầu của loài cây này là cơ sở khoa học rất quan trọng để giải thích các vấn đề đã đặt ra ở trên. 1.2. Tình hình nghiên cứu về tinh dầu Bạch đàn trên thế giới Tinh dầu của Bạch đàn đã được biết đến và sử dụng từ hàng trăm năm nay. Hiện nay trên thế giới cũng đã có một số nghiên cứu về thành phần và hoạt tính của tinh dầu Bạch đàn cũng như tác động của nó đến môi sinh. Trong các nghiên cứu đó phải kể đến công trình nghiên cứu của Daizy R. Batish và cộng sự (2008). Trong nghiên cứu này tác giả đã chỉ ra rằng tinh dầu Bạch đàn có tính chất như một loại thuốc trừ sâu tự nhiên do nó có khả năng tiêu diệt được nhiều loài sâu bệnh hại cây trồng, nhiều loài vi khuẩn và nấm, muỗi [6]. Tuy nhiên tác giả chưa chỉ ra được đâu là hoạt chất có trong tinh dầu Bạch đàn có khả năng đó. Tác giả cũng đã liệt kê một số hợp chất chính trong tinh dầu của một số loài Bạch đàn nhưng chưa chỉ rõ hàm lượng phần trăm có trong tinh dầu, đồng thời trong công trình này tác giả chưa mô tả rõ phương pháp tách chiết, chưng cất để đạt được hiệu suất cao nhất. Một số tác giả khác như Duke (2004), Brooker và Kleinig (2006), Liu, (2008),... đã tập trung nghiên cứu thành phần hóa học trong tinh dầu một số loài Bạch đàn cùng với một số tính chất của nó. Các tác giả đã chỉ ra được một số hợp chất hóa học chính trong tinh dầu một số loài Bạch đàn tuy nhiên chưa thấy các tác giả mô tả phương pháp tách chiết và phân tích tinh 8
dầu. Trong khi đó đây là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu. Đặc biệt các tác giả đều thừa nhận rằng thành phần và hàm lượng tinh dầu phụ thuộc rất lớn vào tuổi của lá cây, khí hậu, loại đất trồng, chế độ trồng và chăm sóc, nguồn gốc giống, ... 1.2.1. Các hợp chất tự nhiên của tinh dầu Bạch đàn Theo nghiên cứu của Brooker và Kleinig (2006), tinh dầu Bạch đàn là một hỗn hợp phức tạp của nhiều monoterpenes và sesquiterpenes khác nhau, cùng với các phenol và oxit, este, rượu, ete, andehyt và keton. Thành phần này phụ thuộc vào từng loài, khu vực trồng, khí hậu, loại đất và tuổi của lá, chế độ phân bón, đồng thời còn phụ thuộc vào phương pháp tách chiết tinh dầu. Hoạt tính trừ sâu hại của tinh dầu Bạch đàn do các thành phần như 1,8cineole, citronellal, citronellol, citronellyl acetate, pcymene, eucamalol, limonene, linalool, pinene, terpinene, terpineol, alloocimene và aromadendrene (Watanable, 1993; Li, 1995, 1996; Cimanga, 2002; Deke, 2004; Batish., 2006; Liu., 2008) [6]. Các hợp chất chính trong tinh dầu Bạch đàn với hoạt tính trừ sâu tách chiết từ rất nhiều các loại Bạch đàn khác nhau cho ở Bảng 1 [6]. Bảng 1. Thành phần chính của tinh dầu tách chiết từ một số loài Bạch đàn STT Loài bạch đàn Thành phần chính Tác giả 1 E. camaldulensis Eucamalol Watanabe và cộng sự, 1993 2 E. citriodora Citronella Ramezani và cộng sự, 2002 3 E. globulus 1,8Cineole Yang etal, 2004 4 E. grandis αPinene, 1,8cineole Lucia etal, 2007 5 E. robusta αPinene Sartorelli và cộng sự, 2007 6 E. urophylla γTerpin, Su và cộng sự, 2006 7 E. urophylla Alloocimene,αpinene Liu etal, 2008 9
Các nghiên cứu tại Trung Quốc đã chỉ ra rằng hàm lượng tinh dầu trong lá tươi của Bạch đàn chanh thay đổi từ 0,5 2,0 %. Tinh dầu thường có màu vàng nhạt, tỉ trọng ở 150C từ 0,915 0,925; chỉ số chiết quang ở 200C từ 10 đến 50C. Tinh dầu có thành phần chủ yếu là citronellal (65 – 80 %), citronellol (15 – 20 %) và một lượng nhỏ geraniol [3]. Nghiên cứu thành phần hóa học trong tinh dầu Bạch đàn chanh trồng ở Australia, Boland và cộng sự (1991) đã cung cấp các dẫn liệu sau: citronellal (80,1 %), isoisopulegol (3,4 %), linalool (0,7 %), ßcaryophyllen (0,4 %), ßpinene (0,4 %), αpinene (0,1 %) và αparadimethylstyren (0,1 %). Các hợp chất còn lại như αterpineol, geraniol, 1,8cineole, globulol và viridiflorol chỉ ở dạng vết [11]. Các thành phần khác nhau của tinh dầu Bạch đàn có tác dụng bổ trợ cho các hoạt tính sinh học trừ sâu bệnh (Cimanga et al., 2002). Trong tổng số các thành phần khác nhau của tinh dầu Bạch đàn thì 1,8cienole là thành phần quan trọng nhất và là một hợp chất đặc trưng cho chi Bạch đàn (Duke, 2004). 1.2.2. Hoạt tính kháng nấm và vi khuẩn của tinh dầu Bạch đàn Theo Fiori và cộng sự, (2000), Oluma và Garba (2004), tinh dầu Bạch đàn với các thành phần chính của nó có độc tính kháng rất nhiều các loài vi khuẩn, nấm và cả mầm bệnh ủ trong đất. Chúng làm giảm sự phát triển của nấm sợi [6]. Một vài nghiên cứu hiệu quả chống nấm của tinh dầu Bạch đàn được mô tả ở trong Bảng 2. Năm 2002, Ramezani và cộng sự đã chỉ ra dầu bay hơi của Bạch đàn chanh với thành phần chính monoterpene citronelle có một phổ hoạt tính rộng chống nấm, ức chế sự phát triển và có tác dụng làm khô mạch rây của 6 loại nấm. Gần đây Lee và cộng sự (2007) đã kết luận rằng dầu thơm 10
của Bạch đàn chanh có khả năng kiểm soát được bệnh mốc xám ở táo đến 70%. Các nghiên cứu đã kết luận rằng tinh dầu Bạch đàn có thể được sử dụng để hạn chế khả năng hô hấp của vi khuẩn [6]. Su và cộng sự (2006) đã chứng minh hoạt tính chống nấm của tinh dầu một số loài Bạch đàn như E. grandis, E. camaldulensis và E. citriodora kháng lại nấm Mildew và nấm gây thối ở gỗ như Aspergillus clavatus, A.niger, Chaetomium alobosum, Penicillium citrinum, Trichoderma viride,... Theo nghiên cứu này các tác giả cho rằng tinh dầu Bạch đàn chanh có thể là sự lựa chọn tuyệt vời như một chất bảo quản gỗ, đồ da và vật dụng bằng gỗ [6]. Tzortzakis (2007) đã chứng minh rằng tinh dầu Bạch đàn xanh là một sự lựa chọn tốt cho bảo quản dâu tây và cà chua trong suốt quá trình vận chuyển, không làm thay đổi độ ngọt, các axit hữu cơ và hàm lượng tổng số các phenolic [6]. Khả năng kháng nấm và vi khuẩn của một số loài Bạch đàn được mô tả trong Bảng 2 [6]. Bảng 2. Hoạt tính kháng kháng nấm và vi khuẩn của tinh dầu một số loài Bạch đàn Tinh dầu loài Vi khuẩn, nấm Tác giả Penicilium digitatum gây thối cam quýt Dhaliwal (2004) Nấm ngoài daMicrosporum canis, Microsporum Dhaliwal gypseum, Trichophyton rubrum, Trichophyton (2004) E. camaldulensis schoenleinii,Trichophyton mentagrophytes và Epidermophyton floccosum Ngăn ngừa nấm giống Borne: Colletotrichum Somda et al 11
graminicola, Phoma sorghina, Fusarium (2007) moniliforme Microsporum nanum, Trichophyton mentagrophytes Shahi et al và T.rubrum (1999) Sự phát triển và nảy mần của bào tử Didymella Fiori et al, bryoniae (2000) Làm khô mầm bệnh hại lúa Helminthosporium Ramezani, E. citriodora oryae và Rhizoctonia solani DC (2002) Aspergillus sp, Penicilium sp., Fusarium sp và Alfazairy Mucor sp. (2004) Phytophthora cactorum, Cryphonectria parasitica Lee et al, và Fusarium cicrinatum (2008) E. globulus Escherichia coli O157:H1 Moreira, (2002) E. urophylla Bệnh nấm Fusarium oxysporum, Pyricularia Liu al, grisea, Gloeoporium musarum và Phytophthora 2008 capsici Eucalyptus sp. Vi khuẩn gram âm, gram dương và nấm Pattnaik (1996) 1.2.3. Hoạt tính xua đuổi, diệt trừ côn trùng của tinh dầu bạch đàn Tinh dầu Bạch đàn có hoạt tính như một loại thuốc trừ côn trùng tự nhiên để chống lại muỗi và các loài chân đốt gây hại hoặc một vài loài động vật ăn cỏ. Yang và cộng sự (2004) đã công bố rằng tinh dầu của loài Bạch đàn xanh (E. globulus) với hợp chất chính là 1,8cineole có biểu hiện tính độc chống lại chấy hại da đầu Pediculus humanus capitis. Hoạt tính trừ chấy rận của tinh dầu Bạch đàn tốt hơn cả deltaphenothrin hoặc pyrethrum. Giá trị LT50 của tinh dầu Bạch đàn là 0,125 mg/cm2, trong khi đó của deltaphenothrin là 0,25 mg/cm2 [6]. Năm 2006, Ceferino cũng đã chứng minh trong tinh dầu ở một số loài Bạch đàn có hoạt tính chống lại một số 12
loài chấy rận hại da đầu. Theo nghiên cứu đó Ceferino đã kết luận rằng tinh dầu bạch đàn có thể được sử dụng để phát triển các sản phẩm mới cho chữa trị các loài chấy rận hại da đầu [6]. Hoạt tính trừ côn trùng của tinh dầu một số loài Bạch đàn được mô tả trong Bảng 3 [6]. Bảng 3. Hoạt tính trừ côn trùng của tinh dầu một số loài Bạch đàn Loài Bạch đàn Sinh vật thử nghiệm Nguồn Xua đuổi muỗi vằn trưởng thành Erler et al (2006) Giết chết loài Callosobruchus, Negahban và E. camaldulensis Sitophilus oryzae và Tribolium Moharramipour castaneum trưởng thành từ 17 ngày. (2007) E. citriodora Độc tính chống lại Sitophilus Tinkeu et al. (2004) zeamais Giết chết nhộng Musca domestica. Abdel Halim và Morsy (2005) E. globulus Chống lại chấy rận hại da đầu. Yang et al (2004) Độc với ấu trùng Aedes aegypti. Lucia et al (2007) Eucalypstus sp. Trừ ấu trùng Aedes albopictus, A. Zhu et al (2006) aegypi và Culex pipiens pallens. Vào cuối những năm 1990, một số công trình nghiên cứu công bố cho thấy các sản phẩm tinh dầu Bạch đàn chủ yếu sử dụng để xua đuôi các ̉ loài côn trùng. Sau đó vào năm 2002 Fraduin và Day cho rằng 30 % tinh dầu Bạch đàn có thể dùng trong xua đuổi muỗi trong 2 giờ, tuy nhiên tinh dầu phải có ít nhất 70 % hàm lượng cineole. Lucia và cộng sự, (2007) đã chứng minh rằng tinh dầu Bạch đàn xanh (E. globulus) thì độc với ấu trùng Aedes aegypi và có giá trị LC50 là 32,4 ppm. Năm 2005, Trung tâm Kiểm soát và ngăn chặn bệnh ở Mỹ đã đề nghị sử dụng tinh dầu Bạch đàn chanh trong đó có pmethane3,8 diol có hoạt tính chống lại virus West Nile gây bệnh Neuological do muỗi. 13
1.2.4. Hoạt tính trừ cỏ của tinh dầu Bạch đàn Theo Kohli và cộng sự (1998), Singh và cộng sự (2005), Batish và cộng sự (2007), Setia và cộng sự (2007) cho rằng tinh dầu của một số loài Bạch đàn có biểu hiện kháng lại các loài cỏ dại và có một tiềm năng tốt cho kiểm soát cỏ dại. Cũng theo Kohli (1998), tinh dầu của loài E. tereticornis và E. citriodora khi ở dạng hơi có khả năng làm giảm sự nảy mầm của cỏ hại Parthenium hysterophorus. Hơi tinh dầu Bạch đàn có khả năng làm giảm sự phát triển chlorophyll và hàm lượng nước, sự hô hấp của tế bào trong các loài thực vật trưởng thành. Hoạt tính ức chế đó phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc và hiện tượng suy giảm sự phát triển của cỏ dại quan sát được trong thời kỳ tiếp xúc với tinh dầu. Sau 14 ngày tiếp xúc với hơi tinh dầu, thực vật đã có những biểu hiện của sự tổn thương được quan sát như sự úa vàng và chết hoặc sự gây tổn hại đến mô. Tinh dầu của loài E. citriodora có tính độc hơn loài E. tereticornis và thuộc tính này do sự khác nhau về cấu tạo hóa học của các hợp chất trong tinh dầu. Nghiên cứu của Kohli và cộng sự đã kết luận rằng tinh dầu Bạch đàn đang hứa hẹn tốt cho công tác quản lý cỏ dại. Tuy nhiên các tác giả lại chưa định lượng được những độc tính của nó đối với các loài thực vật liên đới và các vi sinh vật. Theo Batish và cộng sự (2004) cho rằng việc xác định tác động của tinh dầu Bạch đàn tách chiết từ Bạch đàn chanh đối với một số loài cây trồng như Triticum aestivum, Zea mays, Raphanus sativus và các loài cỏ dại như Cassia occidentalis, Amaranthus viridis và Echinochloa crusgalli. Cũng theo nhóm tác giả đã chứng minh tinh dầu đã bộc lộ những độc tính rất rõ ràng đối với một số loài và ảnh hưởng của tính độc đó rõ hơn đối với sự nảy mầm của các loài cây nhỏ như A. viridis [6]. 1.3. Tình hình nghiên cứu về tinh dầu Bạch đàn ở Việt Nam 14
Hiện nay ở nước ta cây Bạch đàn vẫn là loài cây được trồng chủ yếu để phủ xanh đất trống đồi núi trọc và để cung cấp nguồn nguyên liệu cho công nghiệp giấy và xây dựng, cho nên việc nghiên cứu về loài cây này phần lớn tập trung vào quá trình trồng và chăm sóc. Tuy nhiên bên cạnh giá trị về cung cấp gỗ thì tinh dầu trong lá của chúng còn có một số tính chất rất quý, đặc biệt là loài Bạch đàn chanh là loài có tinh dầu đáng quan tâm nhất trong chi Bạch đàn ở nước ta. Tinh dầu của nó cũng đã được một số tác giả quan tâm và nghiên cứu. Theo Lã Đình Mỡi, Bạch đàn không chỉ là loài cây cung cấp gỗ cho công nghiệp giấy sợi mà còn là nguồn nguyên liệu lấy tinh dầu cho công nghiệp dược phẩm, hoá mỹ phẩm và công nghiệp chế biến thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ thực vật. Do đó Bạch đàn đã và đang là những đối tượng được quan tâm nghiên cứu để trồng rừng tại nhiều khu vực khác nhau trên thế giới [4]. Đỗ Tất Lợi đã mô tả lá Bạch đàn được dùng để chữa ho, giúp tiêu hóa, ngoài ra còn dùng để chữa cảm sốt [2]. Trong các công trình nghiên cứu về tinh dầu của loài cây này phải kể đến công trình nghiên cứu của Nguyễy Xuân Dũng và cộng sự (1995). Tác giả đã xác định được khoảng 30 hợp chất trong tổng số khoảng 40 hợp chất có trong tinh dầu Bạch đàn chanh (Eucalyptus citriodora), hàm lượng tinh dầu trong lá tươi từ 1,8 2,0 %, tỉ trọng 0,87235, tỉ số chiết quang n D20 là 1,45852. Hàm lượng các chất trong tinh dầu như sau: citronellal (72,53 %), isopulegol (12,5 %), citronellol (5,61 %), neo isopulegon (1,63 %), caryophyllen (1,16 %), 1,8cineole (0,63 %) [3]. Tuy nhiên tác giả cũng chưa mô tả rõ phương pháp tách chiết và đặc biệt là độ tuổi của cây được chọn lấy mẫu lá nghiên cứu cũng như loại lá nghiên cứu (lá non, lá già hay lá bánh tẻ). Trong khi đó các nghiên cứu về thành phần hoá học trong tinh dầu 15
của loài Bạch đàn này ở Australia có tỉ lệ các hợp chất so với nghiên cứu của Nguyễn Xuân Dũng có sự khác nhau đáng kể. Đặc biệt trong tất cả các nghiên cứu này các tác giả cũng chưa đánh giá đặc tính của các chất vừa xác định được. Theo Nguyễn Thị Thái Hằng (1995) thì tinh dầu Bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis) chứa tới 64,79 % hoạt chất 1.8cineole trong khi đó hợp chất này theo nghiên cứu của Nguyễn Xuân Dũng chỉ ở dạng vết trong tinh dầu lá Bạch đàn chanh. Đối với Bạch đàn liễu (Eucalyptus exserta), tác giả Nguyễn Thị Thái Hằng cho rằng hợp chất này chiếm tới 40 % – 82 % tinh dầu trong khi đó theo E. Guenther IV, 1950 thì chỉ có 29 %. Nguyễn Thị Thái Hằng cũng dẫn ra các hợp chất hóa học trong tinh dầu Bạch đàn trắng và Bạch đàn liễu, tuy nhiên cũng như các tác giả khác trên thế giới, ở đây tác giả cũng chưa đề cập đến đặc điểm của mẫu lá được nghiên cứu như về loại lá, tuổi của cây, vị trí địa lý trồng cây và đặc biệt là phương pháp chưng cất, tách chiết tinh dầu cũng như phương pháp phân tích. Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Thái Hằng thì Bạch đàn liễu lá có 0,4 % 2,0 % tinh dầu, trong đó hợp chất chính là 1,8 cineole chiếm từ 40 % 82 %. Theo Lã Đình Mỡi, chất Citronella được coi là thành phần chủ yếu trong tinh dầu Bạch đàn chanh. Song Bạch đàn chanh không chỉ đa dạng về hình thái mà còn đa dạng về hoạt động sinh tổng hợp và tích lũy tinh dầu. Hàm lượng citronellal biến động rất rộng (từ 1 % đến 91 %). Căn cứ vào thành phần hóa học chính trong tinh dầu người ta cho rằng ở Australia loài Bạch đàn chanh có thể gồm bốn dạng hóa học: Dạng Bạch đàn chanh trong tinh dầu chứa chủ yếu là citronellal (65 91 %): loại citronellal; 16
Dạng Bạch đàn chanh có các thành phần chính trong tinh dầu gồm citronellol (khoảng 50 %) và citronellal (1 – 14 %): loại citronellol và citronellal; Dạng Bạch đàn chanh mà thành phần chính trong tinh dầu chỉ gồm citronellal (20 – 50 %) và guaiol: loại citronellal và guaiol; Dạng Bạch đàn chanh với các hydrocacbon là thành phần chủ yếu của tinh dầu: loại hydrocacbon. Đối với loài Bạch đàn trắng, theo Lã Đình Mỡi hàm lượng tinh dầu trong lá tương đối thấp, chỉ từ 0,14 – 0,28 % và các thành phần chính trong tinh dầu là ßcymen, phellandren, cuminal, phellandral, geraniol và cineol. Như vậy các nghiên cứu về tinh dầu Bạch đàn ở nước ta cho thấy nó có một số tính chất quý, có thể dùng làm thuốc. Thành phầnh hóa học rất đa dạng và phức tạp, đặc biệt có sự khác nhau giữa các loài, tuổi của cây và vị trí địa lý trồng cây. Tuy nhiên trong các nghiên cứu trên chưa thấy các tác giả mô tả phương pháp chưng cất và tách chiết trong khi đó yếu tố này ảnh hưởng rất lớn đến thành phần và hàm lượng các chất hóa học trong tinh dầu của lá. Trong các loài Bạch đàn mà các tác giả lựa chọn nghiên cứu cũng chưa chỉ rõ được lấy từ các địa phương nào của nước ta. Một trong những vấn đề mà trong hầu tất cả những nghiên cứu của các tác giả đã dẫn ra ở trên chưa đề cập đến đó là việc nghiên cứu và đánh giá hoạt tính sinh học của các chất chính trong tinh dầu. Khi đã dự đoán được hoạt tính sinh học của các chất chính có mặt trong tinh dầu thì nó sẽ tạo ra một cơ sở khoa học hết sức quan trọng để lựa chọn ra những tính chất cần thiết tạo thành các sản phẩm thương mại sau khi đã nghiên cứu thử nghiệm trên các loài động thực vật. Đồng thời nó sẽ đóng góp vào cơ 17
sở khoa học để giải thích các tác động đến môi trường sinh thái của rừng trồng Bạch đàn ở nước ta và trên thế giới. 1.4. Các phương pháp nghiên cứu chưng cất và phân tích tinh dầu 1.4.1. Các phương pháp chưng cất tinh dầu 1.4.1.1. Phương pháp tẩm trích Phương pháp tẩm trích bằng dung môi dễ bay hơi có nhiều ưu điểm vì tiến hành ở nhiệt độ phòng, nên thành phần hóa học của tinh dầu ít bị thay đổi. Phương pháp này không những được áp dụng để trích ly cô kết từ hoa mà còn dùng để tận trích khi các phương pháp khác không trích ly hết hoặc dùng để trích ly các loại nhựa dầu (oleoresin), gia vị. Nguyên tắc của phương pháp Dựa trên hiện tượng thẩm thấu, khuếch tán và hòa tan của tinh dầu có trong các mô cây bằng các dung môi hữu cơ. Yêu cầu của dung môi Yếu tố quan trọng nhất cho sự thành công của phương pháp này là đặc tính của dung môi sử dụng, do đó dung môi dùng trong tẩm trích cần phải đạt được những yêu cầu sau đây: + Hòa tan hoàn toàn và nhanh chóng các cấu phần có mùi thơm trong nguyên liệu; + Hòa tan kém các hợp chất khác như sáp, nhựa dầu có trong nguyên liệu; + Không có tác dụng hóa học với tinh dầu; + Không biến chất khi sử dụng lại nhiều lần; + Hoàn toàn tinh khiết, không có mùi lạ, không độc, không ăn mòn thiết bị, không tạo thành hỗn hợp nổ với không khí và có độ nhớt kém; 18
+ Nhiệt độ sôi thấp vì khi chưng cất dung dịch trích ly để thu hồi dung môi, nhiệt độ sôi cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu. Điểm sôi của dung môi nên thấp hơn điểm sôi của cấu phần dễ bay hơi nhất trong tinh dầu. + Ngoài ra, cần có thêm những yếu tố phụ khác như: giá thành thấp, nguồn cung cấp dễ tìm, … Thường thì không có dung môi nào thỏa mãn tất cả những điều kiện kể trên. Người ta sử dụng cả dung môi không tan trong nước như dietyl ete, ete dầu hỏa, hexan, cloroform,… lẫn dung môi tan trong nước như etanol, aceton. Trong một số trường hợp người ta còn dùng một hỗn hợp dung môi. Quy trình tẩm trích Phương pháp trích ly thích hợp cho các nguyên liệu có chứa lượng tinh dầu không lớn lắm hoặc có chứa những cấu phần tan được trong nước và không chịu được nhiệt độ quá cao. Quy trình kỹ thuật gồm các giai đoạn sau: + Tẩm trích: nguyên liệu được ngâm vào dung môi trong bình chứa. Trong một số trường hợp, để gia tăng khả năng trích ly, nguyên liệu cần được xay nhỏ trước. Hỗn hợp nguyên liệu và dung môi cần được xáo trộn đều trong suốt thời gian trích ly. Nên khảo sát trước xem việc gia nhiệt có cần thiết hay không, nếu cần, cũng không nên gia nhiệt quá 50oC để không ảnh hưởng đến mùi thơm của sản phẩm sau này. + Xử lý dung dịch ly trích: sau khi quá trình tẩm trích kết thúc, dung dịch ly trích được lấy ra và có thể thay thế bằng dung môi mới sau một khoảng thời gian nhất định, tùy theo nguyên liệu. Tách nước (nếu có) ra khỏi dung dịch, rồi làm khan bằng Na2SO4 và lọc. Dung môi phải được thu hồi ở nhiệt độ càng thấp càng tốt để tránh tình trạng sản phẩm bị mất mát 19
và phân hủy. Do đó, nên loại dung môi ra khỏi sản phẩm bằng phương pháp cô quay chân không. Dung môi thu hồi có thể dùng để trích ly lần nguyên liệu kế tiếp. + Xử lý sản phẩm trích ly: sau khi thu hồi hoàn toàn dung môi, sản phẩm là một chất đặc sệt gồm có tinh dầu và một số hợp chất khác như nhựa, sáp, chất béo, cho nên cần phải tách riêng tinh dầu ra. Chất đặc sệt này đem đi chưng cất bằng hơi nước để tách riêng tinh dầu ra. Tinh dầu có mùi thơm tự nhiên, nhưng khối lượng thu được kém, ngoài ra tinh dầu này có chứa một số cấu phần thơm có nhiệt độ sôi cao nên có tính chất định hương rất tốt. + Tách dung dịch từ bã: sau khi tháo hết dung dịch trích ly ra khỏi hệ thống, trong bã còn chứa một lượng dung dịch rất lớn (khoảng 20 – 30% lượng dung môi trích ly). Phần dung dịch còn lại nằm trong nguyên liệu thường được lấy ra bằng phương pháp chưng cất hơi nước (trường hợp dung môi không tan trong nước), hoặc ly tâm, lọc ép (trường hợp dung môi tan trong nước). Sau đó dung dịch này cũng được tách nước, làm khan và nhập chung với dung dịch trích ly. Chất lượng thành phẩm và hiệu quả của phương pháp trích ly này phụ thuộc chủ yếu vào dung môi dùng để trích ly. Để đạt kết quả tốt thì dung môi sử dụng phải thoả mãn được các yêu cầu đã được trình bày ở trên. Vì dung môi dễ bay hơi nên chúng ta cần phải lưu ý đến tỉ lệ thất thoát dung môi trong quy trình trích ly vì việc này có thể ảnh hưởng rất lớn đến giá thành sản phẩm. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, khi muốn tiến hành phương pháp tẩm trích với dung môi dễ bay hơi thì tiến hành sử dụng phương pháp 20