Đặt vấn đề Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) đóng vai trò rất quan trọng trong nông nghiệp trồng trọt, chúng cải thiện năng suất và chất lượng của cây trồng cũng như làm hạn chế sự tác động từ sâu bệnh hại. Tuy nhiên, đi đôi với những lợi ích này là những tác hại của thuốc BVTV đến môi trường. Sự tồn đọng của của các chất dư lượng sau khi sử dụng thuốc BVTV trong môi trường đất và nước đã nổi lên như một nguy cơ tiềm ẩn đối với hệ sinh thái. Vì vậy, việc loại bỏ dư lượng thuốc bảo vệ thực vật tích lũy từ môi trường bị ô nhiễm là điều cần thiết để làm giảm tác động nguy hiểm của chúng.
Chlorpyrifos (CPF) là thành phần chính trong một loại thuốc trừ sâu lân hữu cơ, được sử dụng thường xuyên trên các hệ thống cây trồng khác nhau để hạn chế nhiều loại côn trùng như rệp, sáp, sâu đục thân, …. Hiện nay, ở nước ta đang sử dụng một số thuốc bảo vệ thực vật như Monifos, Paragon 555EC, Overagon, … có chứa thành phần chính là CPF. Do có phổ tác động rộng và tính tồn dư lâu, CPF gây hại cho nhiều côn trùng không mục tiêu và gây ô nhiễm môi trường trên cạn và dưới nước (Bouchard & cs. Chất này gây suy nhược thần kinh và các bệnh về cơ ở người và động vật do khả năng ức chế hoạt động của acetylcholine esterase (Zhang & cs.
Ngoài ra, chất này cũng đã được WHO xếp vào loại chất cấm sử dụng vào năm 2016. Vì vậy, việc loại bỏ CPF tích lũy trong môi trường là việc làm hết sức cần thiết. Có nhiều cách xử lý sự tồn dư của CPF trong môi trường như bằng quy trình hóa học hợp lý, sử dụng bãi chôn lấp (vật lý) và đốt rác thì không hiệu quả nhiều. Phân hủy bằng vi sinh vật, đặc biệt là vi nấm, thường được coi là một phương pháp khử nhiễm tiết kiệm, hiệu quả cao và thân thiện với môi trường.
Nấm đảm basidiomycetes là loài nấm được biết đến với việc có khả năng sản xuất được enzyme laccase cao, theo một số nghiên cứu đã chứng minh enzyme này có thể phân hủy được chất ô nhiễm hữu cơ như CPF (Wang H. 1 Thời gian phân hủy CPF chịu ảnh hưởng rất nhiều bởi chủng loại nấm được sử dụng (Maqbool Z & cs. Xiaoting Jin & cs. (2016) đã tối ưu hóa điều kiện để phân hủy thuốc trừ sâu CPF bằng enzyme laccase từ Trametes versicolorc, trong đó có sử dụng một số các chất trung gian như vallin, violuric acid, acetosyringone.
Do đó, đề tài “nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất trung gian nhằm phân hủy thuốc bảo vệ thực vật chlorpyrifos bởi enzyme laccase từ nấm đảm basidiomycetes” đã được tiến hành. Mục đích nghiên cứu Xác định được một số chất trung gian giúp tăng cường khả năng phân hủy chlorpyrifos bởi enzyme laccase từ nấm đảm basidiomycetes. Yêu cầu - Nuôi cấy nấm và chiết xuất, kiểm tra hoạt tính ban đầu của enzyme laccase. - Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất trung gian đến hoạt tính của enzyme laccase phân hủy chlorpyrifos.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan về thuốc bảo vệ thực vật chlorpyrifos 2. Tính chất của chlorpyrifos Theo Luật bảo vệ và kiểm định thực vật Việt Nam số 41/2013/QH13 ban hành năm 2013, đã định nghĩa thuốc BVTV như sau: “Thuốc BVTV là chất hoặc hỗn hợp các chất chế phẩm vi sinh vật có tác dụng phòng ngừa, ngăn chặn, xua đuổi, dẫn dụ, tiêu diệt hoặc kiểm soát sinh vật gây hại thực vật, điều hòa sinh trưởng thực vật hoặc côn trùng, bảo quản thực vật, làm tăng độ an toàn, hiệu quả khi sử dụng thuốc.” Chlorpyrifos (CPF) hay còn gọi chlorpyrifos ethyl là một hoạt chất thuốc trừ sâu lân hữu cơ Organophosphate, được sử dụng để quản lý nhiều loại dịch hại trên các loại cây trồng, chẳng hạn như khoai tây, rau, trái cây có múi, chuối, cà phê, chè, ca cao, bông, lúa mì và gạo,. CPF là một chất trong thuốc trừ sâu ở dạng rắn, có tinh thể màu trắng và có mùi giống như tỏi hoặc trứng thối.
CPF có công thức phân tử là C9H11Cl3NO3PS, tên IUPAC là O,O-diethyl O- (3,5,6- trichloro-2-pyridyl phosphonothioate). Thông thường, CPF tự nhiên phân hủy trong vòng 60 –120 ngày trong đất, tuy nhiên, nó cũng có thể tồn tại đến một năm tùy thuộc vào các yếu tố môi trường. Theo Jaiswal & cs. (2017), chu kỳ bán hủy của CPF là 15 ngày trong đất mùn và 58 ngày trong đất sét ở điều kiện yếm khí.
CPF tiêu diệt dịch hại bằng cách ức chế hoạt động của acetylcholine esterase (AchE), tạo ra các triệu chứng như co giật, kích động, tăng động,. cuối cùng dẫn đến cái chết của dịch hại. CPF tự nhiên phân huỷ thành 3,5,6-trichloro- 2-pyridinol (TCP), chất này đã được tổ chức EPA Hoa Kỳ gọi là chất chuyển hóa khó phân hủy do có thời gian bán hủy từ 65 đến 360 ngày trong đất (Li & cs. Độc tính liên quan đến CPF cao ảnh hưởng đáng kể đến khả năng sinh sản, hệ thần kinh, nội tiết, tim mạch và hô hấp của động vật và con người (Xu & cs.
Ngoài các sinh vật mục tiêu, nó còn ảnh hưởng đến các sinh vật có ích không phải mục tiêu dẫn đến mất cân bằng sinh thái. 3 Phân hủy sinh học là một quá trình trong đó các chất hữu cơ phức tạp bị phân hủy thành các phân tử đơn giản hơn và nhỏ hơn bằng cách sử dụng khả năng phân hủy của vi sinh vật. Vi khuẩn và nấm được coi là hiệu quả nhất trong việc phân hủy CPF vì chúng bao gồm một loạt các enzyme có khả năng phân hủy CPF. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra sự phân hủy CPF bởi các loài vi khuẩn như Pseudomonas, Arthrobacter sp.
Ngoài ra, các loài nấm basidiomycetes cũng có thể phân hủy CPF một cách hiệu quả. Ảnh hưởng của chlorpyrifos đến môi trường và con người CPF gây độc miễn dịch và thần kinh, có thể dẫn đến suy giảm sự phát triển và tăng trưởng nội tiết tố. Các triệu chứng liên quan đến việc tiếp xúc với loại thuốc trừ sâu này là buồn nôn, mắt mờ, các vấn đề về hô hấp, đổ mồ hôi, nhức đầu, tim đập chậm, tê và chuột rút ở bụng. Chlorpyrifos oxon được tạo ra sau khi phân hủy CPF, ức chế các enzyme AChE dẫn đến các vấn đề thần kinh (Koshlukova & Reed, 2014).
CPF và chất chuyển hóa của nó không chỉ nhắm vào các loài gây hại mà còn ảnh hưởng tiêu cực đến quần thể có ích trong đất bao gồm xạ khuẩn, nấm và vi khuẩn dẫn đến độ phì nhiêu của đất bị giảm (Akbar & Sultan, 2016). Khi CPF xâm nhập vào đất, CPF trong đất có thể bị phá vỡ bởi ánh sáng cực tím và hóa chất trong đất, nhiệt độ đất và độ pH cũng có thể ảnh hưởng đến thời gian tồn tại của CPF trong đất. Khi đó, nó dính rất mạnh vào các hạt đất, gây ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật ở đó. Ngoài ra, một số sản phẩm của CPF là TCP không dính chặt với đất có thể xâm nhập vào mạch nước ngầm gây ô nhiễm nguồn nước.
Với những loại thuốc chứa CPF phun trên lá cây sẽ bay hơi, một số có thể tồn tại trong 10 đến 14 ngày. CPF hoặc các sản phẩm thứ cấp của nó có thể xâm nhập vào khí quyển và bay trong không khí gây ô nhiễm. Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu máu của những phụ nữ tiếp xúc với CPF và máu của con họ từ khi sinh ra trong ba năm (Griza & cs. Những đứa trẻ có CPF trong máu có sự chậm phát triển và rối 4 loạn phát triển hơn những đứa trẻ không có CPF trong máu.
Trẻ em bị phơi nhiễm cũng bị rối loạn thiếu tập trung và rối loạn tăng động. Hiện nay, CPF có thể được phát hiện trong các mẫu nông nghiệp, đất, nước trên khắp thế giới ngay cả khi nó đã bị cấm ở hầu hết các quốc gia. Theo Hongsibsong & cs. (2020), họ đã làm thí nghiệm với 160 mẫu rau được thu thập từ chợ địa phương tại Thái Lan và kết quả thu được là lượng CPF ở dưa chuột là 275 μg/kg, rau mùi là 145 μg/kg, cải chip là 60.
Vào năm 2018, Hasanuzzaman & cs.3 μg/l CPF được phát hiện trên một mẫu nước trong 40 mẫu từ nước ao, nước ruộng và nước giếng ống tại Ấn Độ. Cũng trong năm 2018, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ đã phát hiện 5% mẫu thực phẩm ở Hoa Kỳ vượt quá giới hạn cho phép đối với CPF. Tình hình sử dụng chlorpyrifos tại Việt Nam CPF có thể được áp dụng trên nhiều đối tượng cây trồng ở các mô hình canh tác khác nhau. Có hiệu quả cao với các loại sâu cuốn lá, đục thân, rệp hay rầy nâu, được ứng dụng trên cây lúa, cà phê, cây ăn quả, rau màu, … Theo kết quả điều tra của Nguyễn Thị Lan Hương (2013) về tình hình sử dụng CPF trên mô hình màu tại một số huyện thuộc Đồng Bằng Sông Cửu Long cho thấy số lượng sử dụng CPF không nhiều, chỉ khoảng 10% trên tổng diện tích khảo sát điều tra.
Tuy nhiên, liều lượng thuốc mà nông dân sử dụng thường gấp nhiều lần so với khuyến cáo. Theo đó là khả năng phơi nhiễm với CPF tăng cao dẫn đến nguy cơ cao ảnh hưởng đến sức khỏe. Nguyên nhân chủ yếu do dụng cụ bảo hộ lao động nghèo nàn, còn thiếu ý thức trong việc sử dụng, bảo quản và tiêu hủy hóa chất một cách an toàn. Theo thống kê của WHO, tại Việt Nam đã có khoảng 7170 trường hợp bị nhiễm độc thuốc trừ sâu vào năm 2002 (Nguyễn Thị Anh Thư, 2014).
Do ảnh hưởng nghiêm trọng của CPF, ngày 12/02/2019, Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và PTNT đã ký Quyết định số 501/QĐ-BNN-BVTV về việc loại bỏ thuốc BVTV chứa hóa chất CPF ra khỏi Danh mục thuốc bảo vệ thực vật được phép sử dụng tại Việt Nam, kèm theo đó 228 loại thuốc thương phẩm có 5 chứa hoạt chất CPF. Theo đó, thuốc BVTV chứa CPF chỉ được phép buôn bán, sử dụng đến hết ngày 12/02/2021. Khuyến cáo nông dân hạn chế và từng bước không sử dụng CPF trong phòng trừ côn trùng và cỏ dại trên các loại cây trồng, thay thế việc sử dụng CPF bằng các loại thuốc trừ cỏ và trừ sâu hại khác cùng đối tượng dịch hại đã đăng ký trong danh mục thuốc BVTV được phép sử dụng ở Việt Nam. Tổng quan về enzyme laccase 2.
Giới thiệu về enzyme lacccaes Laccase (benzenediol: oxy oxidoreductase, EC 1.2) thuộc nhóm polyphenol oxy hóa có chứa nguyên tử đồng ở trung tâm xúc tác. Hầu hết các laccase nấm là protein đơn phân.