Đánh giá hiệu quả diệt muỗi của tinh dầu thô tách chiết từ cây Hương Thảo (Rosemary)

LỜI CẢM ƠN Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, nhóm nghiên cứu đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, nhóm nghiên cứu xin gửi đến quý thầy cô ở Viện Sinh học - Thực phẩm - Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm là nền tảng, cơ sở vững chắc cho nhóm nghiên cứu thực hiện tốt đồ án tốt nghiệp. Đặc biệt, nhóm nghiên cứu xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy Phạm Hồng Hiếu và cô Nguyễn Thị Minh Nguyệt đã tận tình hướng dẫn, gợi ý và giúp đỡ nhóm nghiên cứu trong việc nghiên cứu và hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ phòng thí nghiệm của Viện Sinh học - Thực phẩm đã tạo mọi điều kiện tốt nhất về trang thiết bị máy móc, dụng cụ trong suốt thời gian tiến hành thí nghiệm. Đồ án tốt nghiệp này, nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu và tiến hành trong suốt sáu tháng. Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực sáng tạo trong nghiên cứu khoa học, kiến thức còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy cô để kiến thức được hoàn thiện hơn. Sau cùng, xin kính chúc quý thầy cô thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau. TÓM TẮT Hiện nay các chế phẩm sử dụng để diệt muỗi trên thị trường đa số là các hóa chất nên ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe người sử dụng. Tinh dầu hương thảo có khả năng diệt muỗi nhưng lại chưa được ứng dụng rộng rãi. Đề tài nghiên cứu tập trung vào hai nhiệm vụ chính: - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly tinh dầu hương thảo bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước với các thông số tối ưu: Nồng độ NaCl trong nước ngâm chiết 4%, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 3/1 (ml/g), thời gian ngâm nguyên liệu 0 giờ (nghĩa là không thực hiện công đoạn ngâm) trước khi chưng cất, thời gian chưng cất 80 phút - Đánh giá hiệu quả diệt muỗi tinh dầu thô tách chiết từ cây hương thảo (Rosemary) thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước: Hiệu quả nhạy kháng của muỗi Aedes aegypti với tinh dầu hương thảo ở dạng dung dịch (phun xịt) tối ưu khi sử dụng cồn 80º với tỷ lệ tinh dầu/cồn là 1/40 (ml/ml). Kết quả cho thấy tiềm năng sử dụng tinh dầu hương thảo làm dung dịch diệt muỗi an toàn cho sức khỏe người sử dụng và thân thiện với môi trường. MỤC LỤC Đề mụcTrang Lời cảm ơni Tóm tắtii Mục lụciii Danh mục hìnhiv Danh mục bảng biểuv Danh mục từ viết tắtvi LỜI MỞ ĐẦU1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN3 1.1. Nguồn gốc cây hương thảo3 1.1.1. Đặc điểm cây hương thảo3 1.1.2. Thành phần hóa học3 1.1.3. Một số lợi ích của cây hương thảo5 1.2. Tổng quan về tinh dầu5 1.2.1. Khái quát về tinh dầu5 1.2.2. Quá trình tích lũy tinh dầu6 1.2.3. Tính chất lý, hoá của tinh dầu6 1.2.4. Một vài nét về tinh dầu Rosemary7 1.2.5. Tình hình nghiên cứu về tinh dầu Rosemary trên thế giới8 1.3. Các phương pháp trích ly tinh dầu10 1.3.1. Phương pháp tẩm trích10 1.3.2. Phương pháp chưng cất hơi nước13 1.4. Các phương pháp hỗ trợ trong việc trích ly tinh dầu15 1.4.1. Phương pháp vi sóng15 1.4.2. Phương pháp siêu âm17 1.5. Tổng quan về khả năng diệt muỗi của tinh dầu thực vật19 1.5.1. Một số loại thực vật có khả năng diệt muỗi19 1.5.2. Tổng quan về muỗi Aedes aegypti22 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU25 2.1. Vật liệu25 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu25 2.1.2. Dụng cụ thiết bị - Hóa chất25 2.2. Phương pháp nghiên cứu26 2.2.1. Quy trình nghiên cứu26 2.2.2. Bố trí thí nghiệm28 2.2.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu35 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN38 3.1. Xác định một số chỉ tiêu nguyên liệu38 3.1.1. Xác định độ ẩm nguyên liệu38 3.1.2. Xác định các chỉ tiêu hóa lý của tinh dầu hương thảo38 3.1.3. Xác định thành phần hóa học tinh dầu bằng phương pháp GC-MS39 3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly tinh dầu hương thảo bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước41 3.2.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ NaCl trong nước ngâm chiết tới hàm lượng tinh dầu thu được41 3.2.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được42 3.2.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ngâm nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được44 3.2.4. Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian chưng cất tới hàm lượng tinh dầu thu được46 3.3. Đánh giá hiệu quả diệt muỗi của tinh dầu thô hương thảo48 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ51 4.1. Kết luận51 4.2. Kiến nghị51 TÀI LIỆU THAM KHẢO53 PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Tinh dầu hương thảo (Rosemary) thương mại7 Hình 1.2. Giống muỗi Aedes aegypti22 Hình 2.1. Sơ đồ quy trình trích ly tinh dầu26 Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm28 Hình 2.3. Sơ đồ xác định độ ẩm của nguyên liệu29 Hình 2.4. Sơ đồ xác định hàm lượng NaCl trong nước ngâm chiết30 Hình 2.5. Sơ đồ xác định tỷ lệ dung môi/nguyên liệu31 Hình 2.6. Sơ đồ xác định thời gian ngâm nguyên liệu32 Hình 2.7. Sơ đồ xác định thời gian chưng cất33 Hình 2.8. Sơ đồ đánh giá hiệu của diệt muỗi của tinh dầu hương thảo34 Hình 3.1. Tinh dầu hương thảo thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước38 Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl trong nước ngâm chiết tới hàm lượng tinh dầu thu được41 Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được43 Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian ngâm nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được45 Hình 3.5. Thể tích tinh dầu thu được theo thời gian chưng cất47 Hình 3.6. Tỷ lệ muỗi chết của dung dịch diệt muỗi với tỉ lệ 1/40 ở ba mức cồn 70º, 80º và 90º50   DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Bảng thành phần dinh dưỡng trên 100g lá hương thảo tươi4 Bảng 1.2. Tỷ lệ % thành phần hóa học trong tinh dầu hương thảo khi trích lý bằng chưng cất hơi nước và CO2 siêu tới hạn ở 50ºC/100bar so với chất khô9 Bảng 1.3. Hoạt tính diệt côn trùng, muỗi của tinh dầu một số loài bạch đàn21 Bảng 1.4. Đánh giá hiệu lực diệt muỗi Aedes aegypti của chế phẩm từ nhân hạt cây neem trong lồng kính 70×70×70 cm23 Bảng 1.5. Đánh giá hiệu lực diệt muỗi Aedes aegypti của chế phẩm từ nhân hạt cây neem trong lồng kính 180×180×180cm24 Bảng 1.6. Bảng khảo sát tỷ lệ muỗi chết ở mức nồng độ cồn, thời gian khác nhau24 Bảng 3.1. Thành phần chính trong tinh dầu hương thảo (phần trăm khối lượng)39 Bảng 3.2. Hiệu quả nhạy kháng của muỗi với tinh dầu hương thảo ở dạng dung dịch (phun xịt) cồn 70º, 80º và 90º48   DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DEETN,N – Diethyl – meta – toluamide CTChemotype TCVNTiêu chuẩn Việt Nam LT50Thời gian phơi nhiễm LC50Nồng độ hóa chất phơi nhiễm LỜI MỞ ĐẦU 1.ĐẶT VẤN ĐỀ Tại Việt Nam theo báo cáo của Bộ Y tế tháng 12 năm 2015, cả nước ghi nhận 81441 trường hợp mắc bệnh sốt suất huyết tại 58 tỉnh, thành phố, 52 trường hợp tử vong, Số mắc bệnh tăng 11.5% so với trung bình giai đoạn 2010 - 2014 nhưng tăng cao so với cùng kỳ năm 2014 (vì năm 2014 là năm có số mắc thấp nhất trong vòng 25 năm qua) [60]. Mặc khác hiện nay trên thị trường xuất hiện nhiều sản phẩm diệt muỗi được tạo từ các hợp chất hóa học (DEET) mang hương liệu, hóa chất tổng hợp, độc hại cho con người gây nên các bệnh mẫn cảm, dị ứng cho người sử dụng, nguy hiểm cho trẻ em, ảnh hưởng đến môi trường và có giá thành khá cao. Việc đánh giá hiệu quả và tạo ra những sản phẩm diệt muỗi có nguồn gốc thiên nhiên, sử dụng các nguồn nguyên liệu có sẵn trong tự nhiên là hết sức cần thiết. Điều này cũng sẽ giải quyết được các vấn đề nan giải từ sản phẩm có nguồn gốc hóa học và bệnh sốt xuất huyết đang đe dọa tính mạng con người, đặc biệt là trẻ em [50]. Hương thảo (Rosemery) là một trong những loại cỏ rất tự nhiên, dễ trồng và khá nhiều tinh dầu. Từ xa xưa cha ông ta đã biết đến loại thực vật này và đã ứng dụng chúng rất nhiều trong cuộc sống, tiêu biểu là ứng dụng khả năng diệt muỗi của nó trong việc phòng ngừa muỗi đốt, sốt xuất huyết. Tuy nhiên, đó cũng chỉ là những kinh nghiệm của cha ông để lại và chưa có một nghiên cứu khoa học nào tại Việt Nam tìm hiểu về hiệu quả diệt muỗi của tinh dầu hương thảo. Dung dịch diệt muỗi hiện nay thường được bán trên thị trường chủ yếu được pha trộn với hương liệu để tạo mùi cho sản phẩm mà chưa có sản phẩm pha trộn với tinh dầu để diệt muỗi. Bên cạnh đó, giá thành của các loại sản phẩm này khá cao, chủ yếu được gia công tại Việt Nam hoặc nhập khẩu từ các nước khác như Nhật, Indonesia, Malaysia,… Với mục tiêu xa hơn là tạo ra các sản phẩm diệt muỗi dạng dung dịch từ tinh dầu hương thảo, cần xác định được chất hòa tan tạo nhũ hóa tinh dầu đó và tỉ lệ tinh dầu trong sản phẩm để tăng hiệu lực diệt muỗi lên cao nhất nhưng với chi phí thấp nhất. Vì những lý do trên, việc nghiên cứu, đánh giá khả năng diệt muỗi từ tinh dầu cây hương thảo (Rosemary) được thu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước là hết sức cần thiết với mục tiêu xa hơn là tạo ra sản phẩm thân thiện môi trường và người sử dụng, tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có ở Việt Nam với giá thành có tính cạnh tranh. 2.NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài. - Xác định một số chỉ tiêu nguyên liệu. - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly tinh dầu hương thảo bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. - Đánh giá hiệu quả diệt muỗi tinh dầu thô tách chiết từ cây hương thảo (Rosemary) thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. 3.CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lí thuyết: tìm hiểu, phân tích, tổng hợp tài liệu - Thực nghiệm hóa học: + Phương pháp trích ly tinh dầu: Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. + Phương pháp sinh hóa: Đánh giá hiệu quả diệt muỗi Aedes aegypti của tinh dầu thô Rosemary. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Nguồn gốc cây hương thảo Tên khoa học Rosmarinus officinalis, là một loài thực vật có hoa trong họ Hoa môi. Loài này được Carl Linnaeus mô tả khoa học đầu tiên năm 1753 [35]. Ngành (divisio) Magnoliophyta Lớp (class) Magnoliopsida Bộ (ordo) Lamiales Họ (familia) Lamiaceae Tông (tribus)Mentheae Chi (genus)Rosmarinus L. Loài (species)Rosmarinus officinalis [40, 52] Hương thảo có nguồn gốc từ Địa Trung Hải, Bồ Đào Nha và Tây Bắc Tây Ban Nha, được trồng nhiều ở Nam Âu châu, Tây Á và Bắc Phi trước đây [34]. Hương thảo mới được du nhập về Việt Nam thời gian ngắn nhưng đã nhận được sự quan tâm của nhiều người. Đặc biệt là những người yêu thiên nhiên, thích khám phá. Tại Việt Nam cây được nhập trồng ở một số tỉnh miền Trung và miền Nam, thường trồng bằng cách giâm cành hay gieo hạt. 1.1.1. Đặc điểm cây hương thảo Theo tài liệu Tuệ Tĩnh Toàn Tập (2010), hương thảo là loài cây nhỏ cao 1 - 2 m, phân nhánh, mọc thành bụi, lá nhiều, hẹp, hình dải, dai, có mép gập xuống, không cuống, màu xanh sẫm và nhẵn ở trên, phủ lông rải rác màu trắng ở mặt dưới [10]. Hoa xếp 2 - 10 ở các vòng lá, dài cỡ 1 cm, màu lam nhạt hơi có màu hoa cà với những chấm tím ở phía trong các thuỳ, toàn cây có mùi rất thơm [10]. 1.1.2. Thành phần hóa học Hương thảo là một loại thảo dược nên cây có chứa một số chất có lợi cho sức khỏe như tinh dầu (0.5% ở cây khô, 1.1 - 2% ở lá, 1.4% ở hoa) [35]. Tinh dầu hương thảo có các thành phần chính 1,8-cineole, α -pinene, camphene, α -terpineol và borneol [21, 43]. Ngoài ra cây chứa choline, một glucosid không tan trong nước, một saponosid acid, các acid hữu cơ (citric, glycolic), heterosid, acid rosmarinic [35]. Bảng 1.1. Bảng thành phần dinh dưỡng trên 100g lá hương thảo tươi [32] Thành phầnGiá trị dinh dưỡngĐơn vị Năng lượng131Kcal Carbohydrates20.70g Protein3.31g Tổng số chất béo5.86g Cholesterol0mg Chất xơ14.10g Folates109µg Niacin0.912mg Acid Pantothenic0.804mg Pyridoxine0.336mg Riboflavin0.152mg Thiamin0.036mg Vitamin A2924IU Vitamin C21.8mg Natri26mg Kali668mg Canxi317mg Đồng0.301mg Sắt6.65mg Magie91mg Mangan0.960mg Kẽm0.93mg 1.1.3. Một số lợi ích của cây hương thảo - Cây hương thảo trong ẩm thực: là một loại gia vị đặc trưng không thể thiếu trong thực phẩm [36]. Ngoài ra còn có chứa một số chất chống oxy hóa tự nhiên an toàn và hiệu quả cho bảo quản thực phẩm [59]. - Cây hương thảo trong y học: + Cây hương thảo giúp cải thiện trí nhớ, tốt cho não bộ [42]. + Cây hương thảo có tác dụng lợi tiểu [51]. + Cây hương thảo có tác dụng giảm đau, kháng viêm [38]. + Cây hương thảo chống ung thư [24]. + Cây hương thảo chống huyết khối [30]. + Cây hương thảo kháng độc tố [39]. + Cây hương thảo có chứa chất chống oxy hóa [46]. 1.2. Tổng quan về tinh dầu 1.2.1. Khái quát về tinh dầu [9] Tinh dầu là hỗn hợp của nhiều hợp chất thiên nhiên, có mùi đặc trưng gặp nhiều trong thực vật, có trong động vật, bay hơi ngoài không khí ở nhiệt độ thường, không để lại vết trên giấy, tinh dầu rất ít tan trong nước, tan tốt trong dầu béo và các dung môi hữu cơ. Các hợp phần của tinh dầu hòa tan lẫn nhau, nếu một lượng tinh dầu nào đó là một khối đồng nhất (một pha) bắt đầu sôi ở một nhiệt độ nào đó phụ thuộc vào thành phần và tỷ lệ các hợp phần. Tinh dầu có thể sử dụng trực tiếp hoặc chế ra các chất thơm khác đáp ứng các nhu cầu xã hội (thuốc, chất thơm thực phẩm, nước hoa,...) Concrete oil: Sản phẩm chiết xuất hương thơm thu được từ thực vật khi dùng phương pháp chiết xuất với dung môi, sau khi bốc hơi dung môi phần còn lại được gọi là Concrete oil thường có chứa sáp và ở thể đặc. Pomade: Chất béo thơm được lấy từ các loại hoa bằng phương pháp chiết lạnh hay chiết nóng. Absolute oil: khi hoà tan concrete oil, pomade trong cồn có nồng độ cao, khi để lạnh phần sáp bị đông đặc, lọc loại bỏ phần này, phần còn lại đem chưng cất lôi cuốn hơi nước, sản phẩm thu được có tên absolute oil. Water absolute oil: một số trường hợp khi chưng cất lôi cuốn hơi nước một lượng đáng kể tinh dầu nằm trong nước ở dạng nhũ tương. Tinh dầu này được