MỞ ĐẦU Đối với người nông dân, quá trình tạo ra sản phẩm từ lúc trồng trọt tới lúc thu hoạch là cả một quá trình gian khổ, nhưng quá trình bảo quản sản phẩm sau thu hoạch sao cho không hao hụt về số lượng và chất lượng cũng là một vấn đề không đơn giản. Sản phẩm sau thu hoạch có thể bị nhiễm độc tố do vi sinh vật (VSV) gây hại cho sức khỏe người tiêu dùng. Do đó, việc bảo quản các nguồn nông sản sau thu hoạch là hết sức cần thiết. Giải quyết tốt vấn đề này sẽ kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm và hạ thấp được mức thiệt hại có thể xảy ra.
Riêng tại nước ta và nhiều nước nhiệt đới khác, nấm mốc được xem là một trong những nguyên nhân gây tổn thất nông sản nghiêm trọng nhất. Các chất hóa học xử lý nấm hiện nay vẫn đảm bảo hiệu quả phòng trị nhất định nhưng lại gây ra những hậu quả nghiêm trọng như phá vỡ cân bằng sinh học do chúng tiêu diệt tất cả những loài có ích, gây ra hiện tượng bộc phát dịch hại. Ngoài ra, sự lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật cũng là nguyên nhân làm cho nhiều loại dịch hại trở nên kháng thuốc và quan trọng hơn là gây ô nhiễm môi trường, để lại nhiều tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe con người. Do đó, người ta đã có xu hướng tìm những loại thuốc có nguồn gốc thảo mộc để thay thế.
Trong đó, cây neem với những dẫn xuất của nó được chứng minh là có hiệu quả cao trong kiểm soát côn trùng mà không gây hại cho các loài thiên địch và không ảnh hưởng xấu đến môi trường. Cây neem (Azadirachta Indica A. Juss) là một trong những loài thực vật có đặc tính kháng côn trùng đang được nghiên cứu, sử dụng ngày càng nhiều ở nước ta và một số nước trên thế giới do chúng có khả năng phòng trừ hơn 400 loại dịch hại. Cây neem có nguồn gốc từ Ấn Độ, du nhập vào nước ta cách đây gần 30 năm và được trồng nhiều ở các tỉnh miền Trung.
Hiện nay, rừng neem tại Ninh Thuận và Bình Thuận vẫn không ngừng phát triển với diện tích hơn 1.000 ha, đây là nguồn nguyên 2 liệu quan trọng, bước đầu tạo ra các sản phẩm phòng trừ sâu hại cây trồng và bảo quản nông sản. Việc nghiên cứu áp dụng kỹ thuật trích ly sử dụng CO2 siêu tới hạn cho quá trình trích ly dầu neem có nhiều ưu điểm như: dung môi không độc hại với con người và môi trường, không gây cháy nổ, có thể thu hồi sau trích ly, sản phẩm có độ tinh khiết cao, các thành phần quý trong dầu có hàm lượng cao, … Vì vậy, việc ứng dụng kỹ thuật lưu chất siêu tới hạn để trích ly dầu neem là một hướng nghiên cứu cần thiết và có ý nghĩa đối với việc phát triển các sản phẩm từ dầu neem để ứng dụng trong bảo quản nông sản.1 Tổng quan về cây neem 2.1 Phân loại [1] - Ngành : Angiospermatophyta - Lớp : Dicotyledoneae - Lớp phụ : Archichlamydeae - Nhóm : Dialypetalae - Bộ : Rutales - Bộ phụ : Rutinae - Họ : Meliaceae - Họ phụ : Melioideae - Tộc (chi): Melieae - Giống : Azadirachta - Loài : indica A. Hình cây neem.2 Công dụng của cây neem Cây neem có rất nhiều công dụng trong nông nghiệp và y học [2]. Tại nhiều nước trên thế giới, cây neem không những mang lại hiệu quả đáng kể về kinh tế với nhiều sản phẩm đa dạng mà nó còn giải quyết được một số vấn đề về môi sinh.
Đây là một trong số ít những loài thực vật mà tất cả các bộ phận của nó đều mang lại những lợi ích thiết thực cho con người [3]. - Lá: lá có lượng đạm, khoáng, caroten tương đối cao nên có thể được sử dụng làm thức ăn cho gia súc. Tại một số vùng Andhra Pradesh, nông dân thường cho gia súc ăn lá neem sau khi sinh con để gia tăng sự tiết sữa. Ngoài ra, lá còn có tác dụng phòng trị bệnh giun sán cho gia súc và kiểm soát nhiều loại tác nhân gây bệnh khác [4].
Nhiều nơi còn dùng lá non làm rau ăn vừa bổ sung khoáng chất, vừa có thể 4 phòng ngừa giun sán hoặc viêm nhiễm đường ruột. Ở Ấn Độ, dân gian thường lấy lá neem để gần trẻ em giúp ngăn ngừa bệnh ho gà. Lá neem cũng được sử dụng trong bảo quản nông sản với liều lượng 2 – 5 kg lá neem/100 kg nông sản [3]. - Quả: quả neem dùng làm thuốc tẩy giun, thuốc giảm đau và thuốc trị bệnh đường huyết niệu, bệnh trĩ.
Quả khô ngâm nước có thể điều trị được một số bệnh ngoài da. Nước quả tươi khi phun lên cây có thể xua đuổi nhiều loại côn trùng [5]. - Hạt: nhân hạt neem chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học có thể dùng làm thuốc giảm đau, thuốc sát trùng, thuốc ngừa thai [6]. Ngoài ra, dầu neem còn được dùng trong ngành công nghiệp mỹ phẩm, xà phòng và nhiều ngành công nghiệp khác [7].
- Vỏ cây: vỏ cây có chứa nhiều hợp chất minbin có khả năng tiêu diệt các loại côn trùng. - Rễ: dầu neem từ rễ cây neem được dùng làm thuốc cổ truyền trị bệnh ngoài da, suy nhược cơ thể do có chứa nhiều đường, nhựa, protein, tryptophan. Bộ rễ phát triển khỏe, giúp hạn chế xói mòn đất và góp phần cùng với lá rụng phục hồi dinh dưỡng cho tầng đất canh tác [3].3 Các hoạt chất sinh học chính trích ly từ cây neem Từ neem, có thể chiết xuất ra rất nhiều hợp chất có khả năng phòng trừ nhiều loại côn trùng, bên cạnh đó chúng còn được dùng để làm thuốc sát trùng, thuốc giảm đau, thuốc ngừa thai, mỹ phẩm, … và nhiều ứng dụng thực tiễn khác. Cho đến nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu chứng minh neem có khả năng ức chế hơn 400 loài dịch hại, bao gồm: côn trùng, nấm, vi khuẩn, virut, tuyến trùng, … Trong đó, azadirachtin A (AZA), azadirachtin B (AZB), salanin, nimbin là những hoạt chất sinh học có tác dụng phòng trị côn trùng, được chiết chủ yếu từ hạt neem [1].
5 Azadirachtin Azadirachtin là hợp chất chính trong cây neem, có công thức phân tử là C35H44O16, nhiệt độ nóng chảy 154 – 158oC, có hoạt tính kháng côn trùng mạnh nhất, đặc biệt là tác động xua đuổi và ức chế sinh trưởng. Azadirachtin có cấu trúc tương tự như hormone “ecdysone”, hormone này có tác dụng kiểm soát tiến trình biến đổi nội hóa học của côn trùng khi côn trùng chuyển từ dạng ấu trùng sang dạng nhộng để trưởng thành. Azadirachtin được xem như chất ngăn cản sự tổng hợp các hormone cần thiết cho cơ thể côn trùng, do đó phá vỡ chu kỳ sống của côn trùng [8]. Azadirachtin tập trung nhiếu nhất trong nhân hạt neem.
Trung bình 1 g nhân hạt neem chứa từ 2 đến 4 mg azadirachtin. Đặc biệt ở Senegal, 1 g nhân hạt có thể chứa đến 9 mg azadirachtin [8]. Hàm lượng azadirachtin trong nhân hạt neem cũng biến động tùy thuộc vào nguồn gốc, xuất xứ, điều kiện khí hậu ở nhiều vùng khác nhau. Trong mỗi cây cũng có sự biến động về hàm lượng azadirachtin [8].
Công thức cấu tạo của azadirachtin A (a) và azadirachtin B (b) [8]. Sự biến động hàm lượng azadirachtin trong nhân hạt neem từ nhiều nơi khác nhau [9]. Hàm lượng azadirachtin Xuất xứ (% trọng lượng khô) Sri Lanka 0,20 – 0,65 Ấn Độ 0,20 – 0,75 Nicaragoa và Indonesia 0,48 Togo, Burma, Mauritius 0,30 – 0,39 Sudan 0,19 Senegal 0,33 Kenya, Nigeria, Ghana 0,10 – 0,35 Hàm lượng azadirachtin cũng phụ thuộc vào thời điểm thu hái, quả neem thu hoạch tốt nhất khi nó chuyển sang màu vàng hay vàng xanh, lúc này hàm lượng azadirachtin cao nhất. Không nên để quả quá chín và rụng vì hạt thường bị giảm chất lượng khi bị rơi xuống đất [4].
Salanin Salannin cũng có hoạt tính gây ngán ăn mạnh và đặc biệt là chất chống lại sự lột xác của côn trùng. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng chất này tác động mạnh lên sự lột xác của con bọ cánh cứng trên dưa chuột (Acalymma vitta) và bọ cánh cứng Nhật Bản (Popillia japonica). Trong hạt neem, hàm lượng salanin thường từ 15 – 1247 mg/g [8]. Công thức cấu tạo của salanin [8].
Nimbin Nimbin cũng là một trong những hoạt chất đầu tiên được tách chiết từ hạt và lá neem. Nimbin được phát hiện có trong mô sẹo nuôi cấy từ vỏ thân cây neem nhưng biến mất sau 3 tháng. Nimbin có hoạt tính kháng virut mạnh, đặc biệt hiệu quả đối với virut gây bệnh trên cây cà chua, bệnh đậu mùa, bệnh trên gia cầm [6]. Nimbin là thành phần chủ yếu gây ra vị đắng ở hạt neem cũng như trong dầu neem.
Nimbin chiếm khoảng 2% trong nhân hạt neem. Nimbin cũng có hoạt tính kháng virut mạnh giống như azadirachin [8]. O 23 22 18 C 12 11 H3CO 20 O O 19 30 13 17 14 21 2 1 9 8 H 10 15 16 H 3 5 7 H 4 O 28 6 H3CO C H H 32 29 O CH3 O C 31 O Hình 2. Công thức cấu tạo của nimbin [8].4 Tình hình nghiên cứu về cây neem 2.1 Trên thế giới Cây neem đã được trồng phổ biến ở Ấn Độ và Burma như một loại cây thuốc có giá trị và cho đến nay, Ấn Độ vẫn là nước trồng cây neem nhiều nhất thế giới.
Tại đây, cây neem được trồng khắp nơi và được xem như là loài cây tiêu biểu của quốc gia. Hơn 14 triệu cây neem cho 418.633 tấn hạt/năm đã đem lại nguồn lợi hàng năm khoảng 1 vạn tấn dầu và 4 vạn tấn bánh dầu [9]. Năm 1959, nhà côn trùng học người Đức Heinrich Schmutterer chứng kiến nạn dịch châu chấu ở Sudan. Ông quan sát thấy neem là cây duy nhất không bị châu chấu tấn công.
Từ đó ông bắt đầu quan tâm nghiên cứu các hoạt chất trong cây neem [1]. Năm 1962, Heinrich Schmutterer và các nhà khoa học Ấn Độ đã chứng minh rằng dầu hạt neem có khả năng xua đuổi được châu chấu và dầu neem từ hạt có hiệu lực hơn so với dầu từ lá neem [11]. Năm 1971, lần đầu tiên Morgan và cộng sự đã cô lập và xác định được hợp chất azadirachtin, hợp chất gây ngán ăn mạnh nhất đối với côn trùng từ hạt neem [6]. Từ năm 1971 đến 1992, đã có nhiều công trình nghiên cứu về: thành phần hóa học của cây neem; đặc điểm sinh thái của cây neem; vấn đề chiết xuất hoạt chất sinh học từ neem; phương thức hoạt động của azadirachtin lên côn trùng; tính gây ngán ăn của dầu neem từ neem đối với côn trùng; ảnh hưởng của dầu neem từ neem lên nhện, tuyến trùng, giun tròn và lên nấm, .
