Khóa luận: Nghiên cứu bảo quản gỗ thông bằng dịch chiết cây bông ổi

Khám phá phương pháp bảo quản gỗ thông từ dịch chiết cây bông ổi tự nhiên, giải pháp hiệu quả chống lại nấm mốc và mối mọt gây hại.

• Tác giả: Lèng Thanh Bách
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Tuyên
• Trường học: Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Nông lâm kết hợp
• Đề tài: Bước đầu nghiên cứu bảo quản gỗ thông từ dịch chiết cây bông ổi (Lantana camara) tại trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Giới thiệu về bảo quản gỗ thông từ cây bông ổi

Bảo quản gỗ thông là một trong những thách thức lớn trong ngành lâm nghiệp Việt Nam. Gỗ thông, mặc dù là loại gỗ phổ biến và có giá trị kinh tế cao, nhưng dễ bị tấn công bởi các loài mối và nấm gây hư hại. Nghiên cứu từ Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã chỉ ra rằng dịch chiết từ cây bông ổi (Lantana camara) là một giải pháp tự nhiên hiệu quả trong việc bảo vệ gỗ thông. Phương pháp này không chỉ giúp chống mối hiệu quả mà còn chống nấm mà không gây hại đến môi trường. Cây bông ổi chứa các hợp chất tự nhiên có tính kháng nấm và diệt mối mạnh, làm cho nó trở thành một sự thay thế lý tưởng cho các hóa chất bảo quản truyền thống.

1.1. Tầm quan trọng của bảo quản gỗ thông

Gỗ thông là nguồn tài nguyên quý báu với ứng dụng rộng rãi trong xây dựng, sản xuất đồ gỗ và công nghiệp giấy. Tuy nhiên, mối và nấm là hai mối đe dọa chính làm giảm chất lượng và tuổi thọ của gỗ. Các tổn thất kinh tế do chúng gây ra hàng năm rất đáng kể. Bảo quản gỗ thông hiệu quả không chỉ bảo vệ tài sản mà còn tăng giá trị sản phẩm cuối cùng, đảm bảo lợi ích kinh tế bền vững cho các doanh nghiệp lâm nghiệp.

1.2. Ưu điểm của phương pháp sử dụng cây bông ổi

Dịch chiết cây bông ổi mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với phương pháp truyền thống. Thứ nhất, nó hoàn toàn tự nhiên và thân thiện với môi trường, không gây ô nhiễm hay tàn dư hóa chất độc hại. Thứ hai, hiệu lực chống mối và nấm cao, đặc biệt ở các nồng độ 25-35%. Thứ ba, chi phí sản xuất thấp vì cây bông ổi dễ trồng và có khả năng tái tạo mạnh. Cuối cùng, phương pháp này có thể áp dụng rộng rãi trong các cơ sở bảo quản gỗ ở các địa phương.

II. Quy trình chiết xuất và ứng dụng dịch bảo quản

Quy trình bảo quản gỗ thông bằng dịch chiết cây bông ổi được tiến hành theo các bước khoa học chặt chẽ. Đầu tiên, thân và lá cây bông ổi tươi được thu hoạch, rửa sạch và cắt nhỏ để tăng diện tích tiếp xúc. Tiếp theo, chúng được ngâm trong nước nóng hoặc cồn theo tỉ lệ nhất định để chiết xuất các hợp chất hoạt tính. Sau đó, dịch được lọc sạch và pha chế thành các nồng độ khác nhau (15%, 25%, 35%) tùy theo mục đích sử dụng. Cuối cùng, gỗ thông được ngâm trong dịch chiết để thấm sâu chế phẩm bảo quản vào bề mặt và bên trong sợi gỗ, tạo ra một lớp bảo vệ bền vững chống mối và nấm.

2.1. Các bước chuẩn bị vật liệu và chiết xuất

Giai đoạn đầu tiên của bảo quản gỗ thông yêu cầu chuẩn bị kỹ lưỡng vật liệu. Cây bông ổi phải được thu hoạch tại giai đoạn sinh trưởng tối ưu, rửa sạch và cắt nhỏ thành các mẩu 1-2cm. Sau đó, chúng được ngâm trong nước nóng 80-100°C hoặc cồn 95% trong 24-48 giờ. Dịch chiết từ cây bông ổi thu được chứa các alkaloid, flavonoid và tinh dầu có tính kháng nấm mạnh và diệt mối hiệu quả. Lọc dịch qua lưới mịn và bảo quản tại nhiệt độ phòng để bảo lưu các hoạt chất tự nhiên.

2.2. Phương pháp ngâm gỗ và kiểm định chất lượng

Gỗ thông được xếp vào thùng ngâm chứa dịch chiết có nồng độ nhất định (15%, 25% hoặc 35%). Thời gian ngâm kéo dài từ 7-14 ngày để đảm bảo chế phẩm thấm sâu vào gỗ. Sau ngâm, gỗ được vớt ra và phơi khô ở bóng mát. Hiệu lực bảo quản được kiểm định bằng cách tiếp xúc gỗ xử lý với nấm và mối kiểng trong môi trường kiểm soát. Kết quả cho thấy nồng độ 25-35% có hiệu lực chống nấm và mối tốt nhất, với tỷ lệ hao hụt và biến màu thấp nhất.

III. Hiệu lực chống nấm của dịch chiết bông ổi

Nghiên cứu khoa học đã chứng minh rằng dịch chiết cây bông ổi có hiệu lực chống nấm vượt trội. Các nấm gỗ xâm nhập thường gây ra những vết bẩn, mục mềm và hao hụt khối lượng gỗ. Dịch chiết từ thân và lá bông ổi ức chế sự phát triển của các loài nấm này thông qua các hợp chất phenol tự nhiên. Kết quả thực nghiệm cho thấy ở nồng độ 35%, tỷ lệ biến màu do nấm giảm từ 80-90% xuống chỉ còn 10-20%, tỷ lệ mục mềm giảm 70% so với gỗ không xử lý. Hiệu lực chống nấm cao của phương pháp này bảo vệ gỗ thông trong thời gian lưu kho lâu dài, giảm thiểu tổn thất kinh tế.

3.1. Cơ chế hoạt động của hợp chất kháng nấm

Cây bông ổi chứa nhiều hợp chất sinh hoạt mạnh có khả năng kháng nấm như alkaloid, flavonoid và tinh dầu. Những hợp chất này xâm nhập vào tế bào nấm, phá vỡ cấu trúc màng tế bào và ức chế các enzyme sống sót. Kết quả là nấm không thể phát triển và tăng trưởng trên bề mặt gỗ. Dịch chiết bông ổi ở nồng độ cao (25-35%) tạo ra một môi trường độc hại đối với nấm, ngăn chặn sự hình thành các vết màu và mục mềm.

3.2. So sánh hiệu lực ở các nồng độ khác nhau

Nghiên cứu so sánh hiệu lực chống nấm của dịch chiết bông ổi ở ba nồng độ: 15%, 25% và 35%. Kết quả cho thấy nồng độ 15% có hiệu lực trung bình, chỉ chống nấm được 40-50%. Nồng độ 25% cải thiện đáng kể với hiệu lực 60-70%, trong khi nồng độ 35% đạt hiệu lực cao nhất trên 80%. Do vậy, để bảo quản gỗ thông tối ưu, nên sử dụng nồng độ 25-35%, tùy theo điều kiện lưu kho và yêu cầu bảo vệ.

IV. Hiệu lực chống mối và ứng dụng thực tế

Mối là một trong những mối đe dọa nghiêm trọng nhất đối với gỗ thông, gây hư hại cấu trúc bên trong và làm giảm độ bền cơ học. Dịch chiết từ cây bông ổi đã chứng tỏ khả năng chống mối hiệu quả thông qua các hợp chất có mùi đặc trưng và tính độc hại với mối. Theo kết quả thử nghiệm, gỗ xử lý bằng dịch chiết nồng độ 25-35% làm giảm 70-85% tỷ lệ gây hại mối so với gỗ không xử lý. Hiệu lực chống mối này kéo dài được 6-12 tháng, tùy theo điều kiện lưu trữ và mức độ nhiễm mối trong môi trường xung quanh. Phương pháp này đặc biệt phù hợp với các vùng có độ ẩm cao, nơi mối hoạt động mạnh.

4.1. Cơ chế tấn công và phòng vệ chống mối

Mối sử dụng các enzyme đặc biệt để phân hủy cellulose trong gỗ. Dịch chiết bông ổi chứa các hợp chất mà mối không thích (tinh dầu, alkaloid) và ức chế sự hoạt động của các enzyme này. Hiệu lực chống mối được thể hiện qua hai cách: thứ nhất, mối tránh gỗ xử lý vì không chịu được mùi; thứ hai, nếu tiếp xúc, các hợp chất sẽ ức chế khả năng ăn và miễn dịch của mối. Bảo quản gỗ thông bằng phương pháp này giúp bảo vệ gỗ từ giai đoạn khai thác đến lưu kho.

4.2. Ứng dụng thực tế và khuyến cáo sử dụng

Bảo quản gỗ thông bằng dịch chiết bông ổi có thể áp dụng rộng rãi trong các nhà máy xử lý gỗ, kho lưu trữ, và công trình xây dựng. Dịch chiết 25-35% được khuyến cáo cho các gỗ thông lưu kho lâu dài hoặc trong môi trường ẩm. Cần ngâm gỗ 7-14 ngày, sau đó phơi khô kỹ lưỡng trước khi sử dụng. Hiệu lực chống mối và nấm được duy trì tốt nhất khi gỗ được bảo quản trong môi trường thoáng khí, ít ẩm. Phương pháp này thân thiện với môi trường, chi phí thấp, và có thể mở rộng sản xuất tại các địa phương trồng bông ổi.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Gỗ là loại vật liệu có rất nhiều ưu điểm như nhẹ, có hệ số phẩm chất cao, có khả năng chịu lực tốt, cách điện cách âm tốt…Do đó được con người biết tới và sự dụng rất rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, kiến trúc, xây dựng, khai khoáng…Những năm gần đây lâm nghiệp đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế nước ta, do vậy nhu cầu về sự dụng các sản phẩm từ gỗ và lâm sản ngoài gỗ ngày càng tăng lên về số lượng và chất lượng. Nhà nước đã có những chủ trương về phát triển rừng trồng, đặc biệt chú trọng phát triển các loài cây gỗ rừng mọc nhanh như: thông, keo lai, bạch đàn , mỡ. Nước ta nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới, hầu hết các loại gỗ rừng trồng đều bị côn trùng như mối và nấm gây hại ngay sau khi khai thác , trong quá trình chế biến và sử dụng. Nhằm giải quyết vấn đề đó nghành chế biến lâm sản đã không ngừng nghiên cứu quy trình công nghệ bảo quản gỗ.

Hiện nay, thuốc bảo quản lâm sản được dùng ở Việt Nam và trên thế giới hầu hết là hỗn hợp các hóa chất vô cơ hoặc hợp chất hữu cơ tổng hợp trong công nghiệp hóa học. Tuy vậy, một số hóa chất do độc tố cao với con người và môi trường sống nên đã bị cấm sử dụng trên phạm vi toàn cầu. Gỗ Thông là một trong những loại gỗ được sử dụng khá phổ biến trong ngành công nghiệp chế biến gỗ. Với những đặc tính thông dụng của một loại gỗ tốt thì gỗ thông đang dần có một thị trường khá phát triển.

Tuy nhiên do các đặc điểm cấu tạo của gỗ làm cho gỗ dễ bị mốc mục,biến màu,dễ cháy, dễ bị côn trùng sâu nấm phá hoại. Đây chính là lý do thúc đẩy công tác nghiên cứu tìm kiếm những hợp chất sinh học vừa có tính năng phòng trừ sinh vật hại lâm sản vừa đáp ứng được tiêu chí an toàn. Cây Bông ổi có Tên khác là Cây Ngũ sắc. Cây Bông ổi có Tên khoa học: Lantana camara L., họ Cỏ roi ngựa (Verbenaceae).

Bông ổi là loài cây nhỏ, nhiều cành ngang, có lông và gai ngắn quặp về phía dưới. Lá hình bầu dục, nhọn, mặt lá 2 xù xì, mép lá có răng cưa; mặt trên có lông ngắn cứng, mặt dưới lông mềm hơn; phiến lá dài 3–9 cm, rộng 3–6 cm; cuống lá ngắn, phía trên cuống có dìa. Hoa không cuống, nhiều giống màu trắng, vàng, vàng cam, tím hay đỏ mọc thành bông dạng hình cầu; hoa có lá bắc hình mũi giáo. Đài hình chuông, có hai môi.

Tràng hình ống có bốn thùy không đều. Quả hình cầu, màu đỏ nằm trong lá đài, chứa hai hạch cứng, xù xì. Cây gốc ở Trung Mỹ, được nhập trồng làm cảnh, nay phổ biến rộng rãi, mọc hoang ở các bãi đất trống, đồi núi, ven bờ biển. Các bộ phận của cây thu hái vào mùa khô, phơi hay sấy khô cũng có khi dùng tươi.

Tuy nhiên, tại Việt Nam chưa có công trình nào công bố kết quả nghiên cứu về dịch chiết từ thân và lá cây Bông ổi trong bảo quản gỗ. Do vậy, để có cơ sở khoa học về cách sử dụng chế phẩm chiết thân và lá cây Bông ổi, một loại chế phẩm bảo quản lâm sản có nguồn gốc thực vật thân thiện với môi trường vào phục vụ sản xuất nên tôi lựa chọn nghiên cứu cây Bông ổi và lựa chọn cây Thông là loại gỗ rừng trồng được trồng phổ biến tại Việt Nam để thử nghiệm với tên đề tài “Bước đầu nghiên cứu bảo quản gỗ thông từ dịch chiết cây Bông ổi (Lantana camara) tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên”. Mục tiêu và ý nghĩa của đề tài 1. Mục tiêu - Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ ngâm tẩm đến lượng thấm chế phẩm từ thân và lá cây Bông ổi thấm vào gỗ.

- Đánh giá được tác dụng, hiệu quả, hiệu lực của dịch chiết từ thân và lá cây Bông ổi đến khả năng phòng trừ mối hại gỗ thông. - Đánh giá được tác dụng, hiệu quả, hiệu lực của dịch chiết từ thân và lá cây Bông ổi đến khả năng phòng trừ nấm hại gỗ thông. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong công tác học tập Thu thập được kinh nghiệm và kiến thức từ thực tế, củng cố lý thuyết đã học và biết cách thực hiện một đề tài.

Ý nghĩa khoa học Đề tài mở ra hướng nghiên cứu bảo quản gỗ Thông bằng chế phẩm sinh học từ dịch chiết thân và lá cây Bông ổi nhằm để bảo quản, phòng nấm mốc, biến màu 3 gỗ. Tạo ra được loại thuốc có tính hiệu quả cao, không gây ô nhiễm môi trường nước và không khí, không làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người và động vật. Ý nghĩa thực tiễn Về phương diện thực tiễn, kết quả nghiên cứu cho ta biết được chế phẩm sinh học từ thân và lá cây Bông ổi sẽ giúp cho các xưởng chế biến gỗ và các hộ gia đình biết được công dụng của chế phẩm sinh học có tác dụng bảo quản gỗ, tẩy nấm mốc và biến màu gỗ, biết được công thức chế biến ra chế phẩm sinh học từ thân vá lá cây bông ổi một cách hợp lý và hiệu quả nhất. Dựa vào kết quả này người dân có thể áp dụng biện pháp bảo quản gỗ đạt hiệu quả tốt nhất, không gây ô nhiễm môi trường, không làm ảnh hưởng đến sức khỏe của mình và mọi người xung quanh.

Có thể làm tư liệu tham khảo cho các công trình xây dựng trong việc bảo quản gỗ thông khỏi bị mối ăn, nấm mốc, biến màu gỗ, hiệu quả sử dụng gỗ được lâu dài và hiệu quả hơn. 4 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.Cơ sở khoa học 2. Bảo quản gỗ và tầm quan trọng của công tác bảo quản gỗ 2. Bảo quản gỗ Bảo quản gỗ là biện pháp tổng hợp giữ gìn nhằm kéo dài thời gian sử dụng, chống sự xâm nhập phá hoại của mối mọt, nấm mốc, hạn chế tác động không tốt của môi trường Bao gồm: 1) Bảo quản kỹ thuật là phương pháp bảo quản tác động vào gỗ làm cho gỗ kéo dài thời gian sử dụng, phương pháp này không dùng hóa chất như: cách ly gỗ với đất, nước, hơi ẩm; hong, phơi, sấy hoặc ngâm gỗ trong bùn ao.

2) Bảo quản bằng hoá chất: là phương pháp dùng hóa chất để phun tẩm vào gỗ, quét, ngâm gỗ tẩm gỗ hoặc xông hơi, dùng hoá chất xử lý trực tiếp sinh vật hại gỗ. 3) Bảo quản bằng biện pháp sinh học: dùng một số loài nấm, côn trùng để diệt sinh vật hại gỗ (Nguyễn Thị Bích Ngọc và cs, 2006) [9]. Tầm quan trọng của công tác bảo quản Công nghệ bảo quản nhằm mục đích kéo dài tuổi thọ sử dụng lâm sản ngoài gỗ và gỗ gấp hàng chục lần so với việc sử dụng theo độ bền tự nhiên. Nhằm tăng giá trị sử dụng, hạn chế các tổn thất nặng nề do các sinh vật gây hại như mối mọt, nấm mục v.gây ra kể từ ngay sau khi chặt hạ đến suốt quá trình sử dụng.

Bằng biện pháp kỹ thuật (có hoặc không sử dụng chế phẩm bảo quản) phải kéo dài tuổi thọ sử dụng gỗ và lâm sản ngoài gỗ lên nhiều lần so với gỗ không được xử lý bảo quản, góp phần đảm bảo an toàn cho các sản phẩm và công trình sử dụng lâm sản. Công nghệ bảo quản ra đời được đánh giá là một bộ phận của cuộc cách mạng khoa học – kỹ thuật của thế kỷ XX. Nó mạng lại hiệu quả quả kinh tế lớn, tiết kiệm tài nguyên rừng, góp phần sử dụng tài nguyên hợp lý, chủ động, hiệu quả, do đó nó có vai trò trong chiến lược phát triển, bảo vệ tài nguyên rừng và trong nền kinh tế quốc dân (Nguyễn Thị Bích Ngọc và cs, 2006) [9]. Từ lâu đời nhân dân ta đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm và tìm ra các biện 5 pháp hạn chế sự tấn công này như: Chặt tre, gỗ vào mùa đông để giảm lượng dinh dưỡng trong cây, ngâm tre gỗ dưới ao hồ để phá hủy một phần lượng dinh dưỡng đó, để gác bếp, hun khói,… Đặc điểm nổi bật là chúng ta sống trong môi trường nhiệt đới nóng ẩm.

Điều kiện này thuận lợi cho sự phát triển của sinh vật nói chung song đối với sinh vật gây hại cũng hoạt động mạnh quanh năm. Công nghệ bảo quản bằng các loại chế phẩm tự nhiên ra đời chính là đã kế thừa các thành tựu của việc nghiên cứu cơ bản về sinh vật học. Phương pháp bảo quản 2. Phương pháp ngâm thường Đặc điểm chung: Ngâm gỗ vào thuốc bảo quản trong điều kiện bình thường là một trong những phương pháp tẩm cổ điển nhất.

Khi ngâm gỗ hoặc lâm sản khác trong một chất lỏng có hiện tượng sau: Sự chuyển động của các phần tử thuốc từ dung dịch vào trong gỗ (lâm sản khác) nhờ hiện tượng thẩm thấu và sự chuyển động dung dịch thuốc vào gỗ nhờ áp lực mao quản. Hiện tượng thẩm thấu thường xảy ra ở gỗ hoặc tre có độ ẩm cao trên điểm bão hòa và ngâm trong dung dịch. Các màng tế bào được coi là màng bán thấm, tạo ra sự thấm một chiều của các phần tử thuốc từ ngoài vào. Đồng thời với quá trình thấm thuốc vào gỗ thì có một số phần tử nước từ trong gỗ chuyển động ngược trở ra vào dung dịch thuốc.

Tốc độ chuyển động của hai chiều ngược nhau này phụ thuộc vào ẩm độ gỗ, nồng độ dung dịch, loại gỗ (Nguyễn Thị Bích Ngọc và cs, 2006) [9]. Phương pháp khuyếch tán Đặc điểm chung: Nguyên lý cơ bản của phương pháp chính là quá trình khuyếch tán của ion hoặc phân tử từ chế phẩm bảo quản vào gỗ. Khi gỗ có độ ẩm cao được ngâm vào dung dịch chế phẩm có nồng độ cao, hoặc quét cao xung quanh, do chênh lệch nồng độ các phân tử hoặc ion của chế phẩm từ dung dịch chuyển vào sâu trong gỗ. Ẩm độ gỗ ít nhất phải trên 50%, nồng độ dung dịch phải cao hơn gấp 2 - 3 lần so với nồng độ chế phẩm cùng loại khi tẩm bằng phương pháp khác (Nguyễn Thị Bích Ngọc và cs, 2006) [9].

Phương pháp nóng - lạnh Khi gỗ được làm nóng lên, không khí và hơi nước trong gỗ cũng bị nóng dần và dãn nở thể tích. Song thể tích gỗ tăng không đáng kể, do vậy áp suất trong gỗ sẽ cao hơn áp suất bên ngoài, một phần không khí và hơi nước sẽ thoát ra khỏi gỗ.