ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ NHƯ QUỲNH

NGHIÊN CỨU CHẾ PHẨM KẾT HỢP DẪN XUẤT
CỦA ACID ANACARDIC VÀ VẬT LIỆU LDH
LÀM THUỐC TRỪ SÂU SINH HỌC

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

Tp. Hồ Chí Minh-2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ NHƯ QUỲNH

NGHIÊN CỨU CHẾ PHẨM KẾT HỢP DẪN XUẤT CỦA
ACID ANACARDIC VÀ VẬT LIỆU LDH
LÀM THUỐC TRỪ SÂU SINH HỌC

Chuyên ngành: HÓA SINH HỌC
Mã số chuyên ngành: 62 42 30 15
Phản biện 1: GS.TS. Trần Đăng Hòa
Phản biện 2: TS. Bùi Minh Trí
Phản biện 3: TS. Võ Thị Hạnh
Phản biện độc lập 1: PGS.TS. Nguyễn Văn Nam
Phản biện độc lập 2: TS. Bùi Minh Trí

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. NGUYỄN TIẾN THẮNG

Tp. Hồ Chí Minh – 2018


LỜI CÁM ƠN
TƠI XIN BÀY TỎ LỊNG CÁM ƠN SÂU SẮC ĐẾN
-

PGS. TS. Nguyễn Tiến Thắng, PGS. TS. Nguyễn Thị Phương Phong đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi và tận tình hướng dẫn tơi trong q trình làm luận
án.

-

Sở Khoa học Công nghệ Tp. HCM đã hỗ trợ một phần kinh phí cho đề tài này.

-

Ban lãnh đạo Viện Sinh học Nhiệt đới, Phịng thí nghiệm trọng điểm phía
nam về Công nghệ Tế bào Thực vật đã tạo mọi điều kiện để tơi làm thí nghiệm.

-

Các thầy cơ Bộ mơn Hóa Sinh, Phịng Sau Đại học, trường Đại học Khoa học
tự nhiên đã truyền dạy những kiến thức quý báu, hỗ trợ và góp ý cho tơi
trong suốt thời gian học tập.

-


ThS. Lê Thị Vân Anh, CN. Đỗ Thị Tuyến, các bạn đồng nghiệp phịng Các
chất có Hoạt tính Sinh học, Viện Sinh học Nhiệt đới đã hợp tác và hỗ trợ tôi
trong thời gian qua.

-

Các anh chị đồng nghiệp, hội đồng các cấp đã góp ý, chỉ bảo tận tình để tơi
hồn thành bài viết.

-

Sự động viên, tình u thương, giúp đỡ của hai bên gia đình và bạn bè đã
dành cho con suốt thời gian qua.
Thành phố Hồ Chí Minh tháng 9 năm 2018
Nguyễn Thị Như Quỳnh


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan, đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả
nêu trong luận án này là trung thực và chưa từng được cơng bố trong bất kỳ cơng
trình nào khác
Nghiên cứu sinh
Nguyễn Thị Như Quỳnh


MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. i
BẢNG CHỮ VIẾT TẮT ...........................................................................................v
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... vii

DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. ix
ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................3
1.1 Đại cương về thuốc bảo vệ thực vật ...................................................................3

1.1.1 Định nghĩa ........................................................................................ 3
1.1.2 Các nhóm thuốc BVTV ................................................................... 3
1.1.3 Định nghĩa về dư lượng thuốc BVTV.............................................. 5
1.1.3.1 Phân loại nhóm độc ....................................................................... 5
1.1.3.2 Cách tác động của một số nhóm thuốc phổ biến ......................... 6
1.2 Tổng quan về cây điều ........................................................................................8
1.2.1 Lịch sử và tình hình phát triển cây điều ở Việt Nam....................................8

1.2.2 Tổng quan về vỏ và dầu vỏ hạt điều ................................................ 9
1.2.3 Tổng quan về anacardic acid (AnAc) ............................................ 10
1.2.4 Cấu tạo và tính chất hóa học của AnAc ......................................... 11
1.2.5 Tình hình nghiên cứu dầu vỏ hạt điều và AnAc ............................ 13
1.2.6 Ứng dụng của AnAc....................................................................... 15
1.3 Khái quát chung về vật liệu nano MgAl LDH ................................................21

1.3.1 Đặc tính cấu trúc của vật liệu nano MgAl LDH ............................ 21
1.3.2 Phương pháp tổng hợp vật liệu nano LDH .................................... 22
1.3.3 Các phương pháp để xác định đặc tính cấu trúc của LDH ............ 25
1.3.4 Cơ chế hấp phụ và giải hấp phụ những anion hữu cơ của LDH .... 27
1.3.5 Ứng dụng của vật liệu nano LDH .................................................. 29
1.3.6 Độc tính của LDH .......................................................................... 33

i



1.3.7 Tình hình nghiên cứu vật liệu nano MgAl LDH trong nước ......... 35
1.4 Tổng quan về tình hình sâu hại trên cây rau họ thập tự ...............................35
1.5 Tổng quan về sâu khoang Spodoptera littura .................................................36

1.5.1

Đặc điểm hình thái – sinh học................................................... 37

1.5.2 Tình hình dịch hại .......................................................................... 39
1.5.3 Các biện pháp phòng trừ sâu khoang ............................................. 40
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................41
2.1. Vật liệu - Hóa chất thí nghiệm ........................................................................41

2.1.1 Vật liệu thí nghiệm ......................................................................... 41
2.1.2 Hóa chất thí nghiệm ....................................................................... 41
2.2 Dụng cụ và Thiết bị ...........................................................................................41
2.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu ............................................................42

2.3.1 Tách chiết anacardic acid từ dầu vỏ hạt điều ................................. 42
2.3.2 Nghiên cứu tạo chế phẩm kết hợp dẫn xuất AnAc-LDH bằng phương
pháp gắn trực tiếp trong quá trình tổng hợp vật liệu nano LDH............. 44
2.3.3 Nghiên cứu giải hấp phụ AnAc từ chế phẩm kết hợp dẫn xuất AnAcLDH ......................................................................................................... 47
2.3.4 Khảo sát hiệu lực ức chế tyrosinase của AnAc-LDH .................... 50
2.3.5 Khảo sát tác động của AnAc-LDH đối với sâu khoang Spodoptera
litura trong điều kiện phịng thí nghiệm ................................................. 52
2.3.6 Khảo sát ảnh hưởng của AnAc-LDH đối với cây cải ngọt ......................57

2.3.7 Đánh giá độc tính của AnAc-LDH ................................................ 60
2.4 Phương pháp phân tích ....................................................................................63


2.4.1 Phương pháp sắc ký lỏng cao áp .................................................... 63
Hiệu chỉnh độ đúng ion m/z của đầu dị MS ........................................... 64
Quy trình nhận danh bằng phổ MS/MS. ................................................. 64
2.4.2 Xác định hàm lượng AnAc thông qua hàm lượng polyphenol bằng
phương pháp Folin – Ciotalteau ............................................................. 65
ii


2.4.3 Các phương pháp phân tích về đặc trưng hóa lý của bản mỏng nano
LDH ......................................................................................................... 66
2.5 Phương pháp phân tích thống kê .....................................................................68
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN .............................................................69
3.1 Tách chiết anacardic acid từ dầu vỏ hạt điều .................................................69

3.1.1 Ảnh hưởng của nồng độ ethanol để hòa tan DVHĐ ...................... 69
3.1.2 Ảnh hưởng của lượng Ca(OH)2 để tách AnAc từ hỗn hợp dung dịch
phenol ...................................................................................................... 70
3.1.3 Kết quả phân tích thành phần hóa học và định lượng AnAc tách chiết
được bằng HR-MS .................................................................................. 73
3.2 Nghiên cứu tạo AnAc-LDH để làm thuốc trừ sâu sinh học ..........................81

3.2.1 Ảnh hưởng của lượng cao chiết AnAc đến quá trình tạo AnAc-LDH
................................................................................................................. 81
3.2.2 Ảnh hưởng của pH đến quá trình tạo AnAc-LDH ......................... 83
3.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến quá trình tạo AnAc-LDH. 84
3.2.4 Kết quả xác định thành phần và cấu trúc AnAc-LDH. .................. 87
3.3 Nghiên cứu giải hấp phụ AnAc từ AnAc-LDH ..............................................93

3.3.1 Ảnh hưởng của pH đến khả năng giải hấp phụ AnAc của AnAc-LDH
................................................................................................................. 93

3.3.2 Ảnh hưởng của thời gian, pH và loại anion tới khả năng giải hấp phụ
AnAc của AnAc-LDH............................................................................. 97
3.4 Đánh giá hoạt tính ức chế tyrosinase của AnAc-LDH ...................................98
3.5 Đánh giá hiệu lực của AnAc-LDH đối với sâu khoang Spodoptera litura trong
phịng thí nghiệm ...................................................................................................102

3.5.1 Đánh giá hiệu lực diệt ấu trùng sâu khoang của AnAc, LDH và
AnAc-LDH ............................................................................................ 102
3.5.2 Ảnh hưởng của nồng độ AnAc-LDH đến ấu trùng sâu khoang .. 103

iii


3.5.3 So sánh hiệu lực diệt sâu của AnAc-LDH, abamectin và lambdacyhalothrin ............................................................................................. 110
3.6 Ảnh hưởng của AnAc-LDH đối với cây cải ngọt..........................................111

3.6.1 Ảnh hưởng của AnAc-LDH đến sinh trưởng của cây cải ngọt ... 111
3.6.2 Đánh giá sự tồn dư của AnAc-LDH trên cây rau cải sau 6 ngày theo
dõi .......................................................................................................... 113
3.7 Đánh giá độc tính của chế phẩm AnAc-LDH ...............................................114

3.7.1 Độc tính của AnAc-LDH trên chuột ............................................ 114
3.7.2 Độc tính của dẫn xuất kết hợp với mơi trường lên một số chủng vi
sinh vật đất (Bacillus subtilis, Lactobacillus sp., Azotobacter sp., Erwinia
sp. và E. coli) ......................................................................................... 116
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ..........................................................122
4.1 Kết luận ............................................................................................................122
4.2 Kiến nghị ..........................................................................................................122
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ............................................... xii
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... xiii

PHỤ LỤC ............................................................................................................. xxiv

iv


BẢNG CHỮ VIẾT TẮT
ABA:

Abamectin

AnAc: Anacardic acid
AnAc-LDH: chế phẩm kết hợp dẫn xuất acid anacardic và vật liệu LDH
BET: Brunauer Emmett and Teller
BVTV: Thuốc bảo vệ thực vật
Chl: Chlorophyll
CTPT: Công thức phân tử
CV: Hệ số biến thiên (Coeficient of variation)
DC: Đối chứng
đvc: Đơn vị carbon
DVHĐ: Dầu vỏ hạt điều
E: Ethanol
EDX: Energy-dispersive X-ray spectroscopy
FT-IR: Fourier-transform infrared spectroscopy
GHS: The Globally Harmonized System of Classification and Labelling of
chemical
HPLC: High-performance liquid chromatography
HR-MS: High resolution mass spectrometric
LC: Lambda-cyhalothrin
LDH: Layered double hydroxides
l-DOPA: l-3,4-Dihydroxyphenylalanine

LOX: Lipoxygenase -1
MIC: Nồng độ ức chế tối thiểu
Mw: Trọng lượng phân tử
Na-A: Anacardate natri
NT: Nghiệm thức
PACF: p300/CBP
ppb: Phần tỷ
v


ppm: Phần triệu
SD: độ lệch chuẩn (Standard deviation)
SE: Sai số chuẩn (standard error)
SEM: Scan electron microscopy
TEM: Transmission electron microscopy
TLK: Trọng lượng khô
TLT: Trọng lượng tươi
XRD: X-ray diffraction

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Phân loại nhóm độc của thuốc BVTV .........................................................6
Bảng 1.2 Các dạng AnAc trong DVHĐ ....................................................................11
Bảng 2.1 Các nồng độ ethanol dùng để hòa tan AnAc .............................................43
Bảng 2.2 Ảnh hưởng của lượng Ca(OH)2 để tách AnAc từ ......................................43
Bảng 2.3 Ảnh hưởng của lượng cao chiết AnAc đến hiệu quả cố định AnAc tạo AnAcLDH ...........................................................................................................................45
Bảng 2.4 Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả cố định AnAc để tạo AnAc-LDH .........46
Bảng 2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả cố định AnAc để tạo AnAc-LDH .47

Bảng 2.6 Bố trí thí nghiệm so sánh hiệu lực ức chế tyrosinase bởi AnAc tự do và
AnAc-LDH ................................................................................................................51
Bảng 2.8 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm lên ấu trùng
sâu khoang .................................................................................................................54
Bảng 2.9 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm đến hiệu lực
diệt ấu trùng sâu khoang ...........................................................................................55
Bảng 2.10 Bố trí thí nghiệm so sánh khả năng tiêu diệt sâu của AnAc-LDH và
abamectin và lambda-cyhalothrin .............................................................................56
Bảng 2.11 Bố trí thí nghiệm khảo sát tác động của chế phẩm đối với sinh trưởng của
cây cải ngọt................................................................................................................57
Bảng 2.12 Lịch kiểm tra sinh trưởng của cây cải ngọt thí nghiệm ...........................57
Bảng 2.13 Đánh giá tác động của AnAc-LDH lên một số chủng vi sinh vật đất .....63
Bảng 2.14 Bảng số liệu xây dựng đường chuẩn định lượng polyphenol tổng số .....66
Bảng 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến tỉ lệ cặn thu hồi trong q trình hịa tan
DVHĐ .......................................................................................................................69
Bảng 3.2 Ảnh hưởng của lượng Ca(OH)2 đến lượng anacardate canxi thu được .....71
Bảng 3.3 Kết quả phân tích thành phần hoạt chất từ phần mềm của máy HR-MS của
DVHĐ trước khi tách chiết .......................................................................................75
Bảng 3.5 Kết quả định danh thành phần hoạt chất từ cao chiết AnAc bằng phương
pháp HR-MS .............................................................................................................78
vii


Bảng 3.6 Kết quả phân tích định lượng AnAc bằng HR-MS trong cao chiết AnAc 79
Bảng 3.7 Ảnh hưởng của lượng cao chiết AnAc đến lượng bột AnAc-LDH và hiệu
suất cố định AnAc lên hạt nano LDH .......................................................................82
Bảng 3.8 Ảnh hưởng của pH dung dịch phản ứng đến khối lượng bột AnAc-LDH và
hiệu suất cố định AnAc .............................................................................................83
Bảng 3.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khối lượng bột AnAc-LDH tạo thành sau phản
ứng .............................................................................................................................85

Bảng 3.10 Hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase của cao chiết AnAc và AnAc-LDH
...................................................................................................................................98
Bảng 3.11 Ảnh hưởng của các thành phần tổng hợp chế phẩm đến hiệu lực diệt ấu
trùng sâu sau 5 ngày xử lý vị độc và tiếp xúc .........................................................103
Bảng 3.12 Ảnh hưởng của nồng độ AnAc, AnAc-LDH đến hiệu lực diệt ấu trùng sâu
khoang sau 9 ngày theo dõi .....................................................................................106
Bảng 3.13 Ảnh hưởng của các nồng độ AnAc-LDH đến khả năng hóa nhộng và nở
bướm của ấu trùng sâu khoang Spodoptera litura ..................................................108
Bảng 3.14 Hiệu lực diệt sâu của AnAc-LDH, abamectin, lambda-cyhalothrin sau 5
ngày xử lý vị độc và tiếp xúc ..................................................................................111
Hình 3.28 Ảnh hưởng của AnAc-LDH đến sự phát triển của rau cải ngọt. (a)(b)(c)
chiều dài rễ, chiều cao thân lần lượt ở các ngày 22, 29, 36 sau khi cấy; (d)(e)(f) là
trọng lượng tươi, trọng lượng khô lần lượt ở các ngày 22, 29, 36 sau khi cấy; (g)(h)(i)
là hàm lượng Chlorophyll a, b, và a+b lần lượt ở các ngày 22, 29, 36 sau khi cấy
.................................................................................................................................112
Bảng 3.15 Giá trị IC50 của AnAc và AnAc-LDH trên một số chủng vi khuẩn ......117
Bảng 3.16 Ảnh hưởng của nồng độ hoạt chất và dẫn xuất kết hợp lên tỷ lệ (%) phát
triển của các chủng vi khuẩn ...................................................................................120

viii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Quả điều .......................................................................................................8
Hình 1.2 Cấu trúc hạt điều ..........................................................................................9
Hình 1.3 Sơ đồ biểu diễn cấu trúc của LDH .............................................................21
Hình 1.4 Quy trình tổng hợp vật liệu nano LDH bằng phương pháp đồng kết tủa ..24
Hình 1.5 Hình chụp SEM của hạt nano LDH dưới các điều kiện khác nhau: (a) cấu
trúc hình lục giác của hạt nano Mg-Al LDH (b) khối phiến mỏng nano MgAl LDH
dạng bơng hoa ...........................................................................................................26

Hình 1.6 Hình chụp HRTEM của (a) Zn2Al-PyB, (b) Zn2Cr-PyB, (c) Zn2Cr-2-TPC
and (d) Zn2Al-2-TPC. PyB = 4-(1H-pyrrol-1-yl) benzoate anions and 2-TPC = 2thiophenecarboxylate anions .....................................................................................27
Hình 1.7 Mơ hình so sánh cơ chế hấp thu As-myc-LDH và As-myc vào trong tế bào
...................................................................................................................................28
Hình 1.8 Mơ hình cơ chế vận chuyển xuyên màng tế bào của vật liệu nano LDH ..28
Hình 2.1 Hiệu chỉnh độ đúng ion m/z của đầu dò MS. .............................................64
Hình 2.2 Thơng số thiết bị MS/MS dùng để nhận danh. ..........................................65
Hình 3.1 Kết tủa calcium – anacardate sau phản ứng ...............................................71
Hình 3.2 Bột calcium anacardate sau khi sấy khơ ....................................................71
Hình 3.3 Sự tách pha AnAc từ q trình chiết lỏng lỏng bằng eter dầu hỏa trong
bình lóng ....................................................................................................................72
Hình 3.4 Cấu tạo hóa học các đồng dạng của AnAc chiết xuất từ DVHĐ ...............73
Hình 3.5 Giản đồ phổ HR-MS của dầu vỏ hạt điều trước khi tách chiết ..................74
Hình 3.6 Giản đồ phổ HPLC của cao chiết AnAc ....................................................77
Hình 3.7 Giản đồ phổ HR-MS của cao chiết AnAc ..................................................77
Hình 3.8 Quy trình sản xuất AnAc từ DVHĐ với quy mơ 250 g DVHĐ .................80
Hình 3.9 Ảnh hưởng của lượng cao chiết AnAc đến (a) lượng bột AnAc-LDH tạo
thành; (b) hàm lượng phenol hấp phụ. ......................................................................83
Hình 3.11 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến (a) lượng bột AnAc-LDH tạo
thành; (b) hàm lượng phenol hấp phụ .......................................................................85

ix


Hình 3.12 Ảnh SEM vật liệu nano LDH và AnAc-LDH được tổng hợp ở pH 11,
nhiệt độ 50 oC trong 48 h phản ứng. ..........................................................................87
Hình 3.13 Phổ hồng ngoại của MgAl LDH, AnAc-LDH và anacardic aicd. ...........88
Hình 3.14 Phổ phân tích thành phần nguyên tố của (a): MgAl LDH; (b): AnAcLDH và (c) anacardate canxi.....................................................................................90
Hình 3.16 Giản đồ XRD của LDH, AnAc và AnAc-LDH sau khi được hấp phụ. ...91
Hình 3.17 Quy trình tạo chế phẩm kết hợp dẫn xuất AnAc-LDH ............................92

Hình 3.18 Biểu đồ hiệu suất giải hấp phụ AnAc dưới ảnh hưởng của các loại đệm.
...................................................................................................................................94
Hình 3.19 Dung dịch AnAc-LDH trong môi trường đệm phosphate pH từ 5 – 9 và
đệm carbonate pH 9,5 – 10,5 ....................................................................................95
Hình 3.21 Biểu đồ hiệu lực ức chế tyrosinase của Kojic acid, cao chiết AnAc và
AnAc-LDH ................................................................................................................99
Hình 3.22 Động học ức chế tyrosinase theo thời gian của Kojic acid (a); AnAc (b);
AnAc-LDH (c) ở các nồng độ khác nhau ...............................................................101
Hình 3.23: Biểu đồ ảnh hưởng của nồng độ AnAc-LDH đến tỷ lệ sống của ấu trùng
sâu khoang sau 05 ngày xử lý (a) vị độc; (b) tiếp xúc ............................................104
Hình 3.24 Hình thái ấu trùng sâu khoang trong thí nghiệm (a) ấu trùng sâu khoang
phát triển bình thường và (b) ấu trùng sâu khoang bị chết do lột xác khơng hồn
tồn. .........................................................................................................................105
Hình 3.26 Hình ảnh nhộng sâu khoang sau khi xử lý bằng cao chiết AnAc và AnAcLDH .........................................................................................................................109
Hình 3.27 Hình ảnh thành trùng sâu khoang sau khi xử lý bằng cao chiết AnAc và
AnAc-LDH ..............................................................................................................109
Hình 3.28 Ảnh hưởng của AnAc-LDH, abamectin và lambda-cyhalorin đến tỷ lệ
sống ấu trùng sâu khoang trong xử lý vị độc (a) và tiếp xúc (b) ............................110
Hình 3.30 Biểu đồ hàm lượng tồn dư của AnAc trong lá rau cải ngọt sau 06 ngày xử
lý AnAc-LDH..........................................................................................................113
Hình 3.31 Biểu đồ tỷ lệ sống của chuột sau khi uống dịch AnAc ..........................115

x


Hình 3.32 Biểu đồ tỷ lệ sống của chuột sau khi uống dịch LDH, AnAc-LDH 1379
mg/kg; AnAc-LDH 2553 mg/kg; và AnAc 1000 mg/kg ........................................116
Hình 3.33 Hình ảnh khuẩn lạc Azotobacter sp. ni cấy trên mơi trường Ashby
trong thí nghiệm đánh giá độc tính, sau 36 giờ ở nghiệm thức đối chứng (a); LDH
.................................................................................................................................118


xi


ĐẶT VẤN ĐỀ
Thuốc bảo vệ thực vật được coi là một biện pháp hữu hiệu của người nông dân
trong việc phòng trừ dịch hại, bảo vệ cây trồng. Tuy nhiên, việc làm dụng thuốc bảo
vệ thực vật đã gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng không những gây ô nhiễm mơi trường
đất, nước, khơng khí và gây ra các vụ ngộ độc thực phẩm cho người sử dụng mà còn
làm phát sinh tính kháng của dịch hại giảm tính đa dạng của sinh quần gây tổn hại

tới các loại thiên địch. Chính vì thế, thuốc trừ sâu sinh học đang là hướng ưu tiên
trong việc phát triển nông nghiệp an toàn hiện nay. Anacardic acid (AnAc) tách
từ dầu vỏ hạt điều (một loại phụ phế phẩm của ngành sản xuất hạt điều) là một chất
ức chế nhiều loại enzyme quan trọng liên quan đến sự sinh trưởng, phát triển và lột
xác ở cơn trùng vì thế nó đã được chứng minh có khả năng diệt một số loại cơn trùng
gây hại như nhện nhỏ hai chấm, bọ cánh cứng Colorado. Do vậy, việc thu nhận AnAc
từ dầu vỏ hạt điều và tạo được các dẫn xuất gắn trên vật liệu mang phù hợp sẽ mở ra
khả năng ứng dụng AnAc làm thuốc trừ sâu sinh học.
Trong số các vật liệu mang thì vật liệu lớp đơi hydroxides (MgAl layered double
hydroxides) là một chất mang thích hợp vì nó có ái lực mạnh với các loại anion, có
khả năng hấp phụ vào lớp xen và cả trên bề mặt. Vật liệu này lại có kích thước nano
nên hiệu quả hấp phụ và vận chuyển của nó là rất lớn. Ngồi ra, MgAl LDH có khả
năng xâm nhập vào tế bào thơng qua con đường ẩm bào và giải phóng từ từ các anion
mục tiêu để tăng hiệu quả và kéo dài thời gian tác động của các hoạt chất. LDH đã
được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực trong đó có mơi trường và nông nghiệp. Trong
nông nghiêp, MgAl LDH đã được nghiên cứu để làm chất mang hoạt chất thuốc trừ
cỏ, phân bón, … và hiện chưa tìm thấy cơng bố nào nghiên cứu tạo AnAc-LDH để
làm thuốc trừ sâu sinh học. Vì vậy trong nghiên cứu này, hoạt chất AnAc tách chiết
từ DVHĐ được gắn lên chất mang MgAl LDH để thử nghiệm hiệu lực diệt ấu trùng

sâu khoang (Spodoptera litura)-một loại sâu hại rất phổ biến trên các loại cây thuộc

1


họ rau, đậu phát triển quanh năm và có tính kháng thuốc cao và các hiệu quả tác động
sinh học khác của nó.
Trên cơ sở đó, chúng tơi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu chế phẩm kết hợp dẫn xuất
của acid anacardic và vật liệu LDH làm thuốc trừ sâu sinh học” với mục tiêu:
Tạo được dẫn xuất kết hợp của AnAc-LDH có hiệu quả diệt sâu khoang
Spodoptera litura ở điều kiện phịng thí nghiệm
Đối tượng nghiên cứu
 Vật liệu nano MgAl LDH
 Dịch chiết dầu vỏ hạt điều
 Sâu khoang (Spodoptera litura), vi sinh vật đất và chuột nhắt trắng cái.
Tính mới của đề tài:
Tạo được dẫn xuất kết hợp AnAc- LDH bằng phương pháp kết tủa nhanh và dẫn
xuất trên có hiệu lực diệt sâu khoang.
Ý nghĩa khoa học:
Kết quả nghiên cứu của đề tài là lần đầu tiên tạo được dẫn xuất AnAc gắn lên hạt
nano LDH có tác dụng trừ sâu, đồng thời AnAc có nguồn gốc sinh học nên đảm bảo
an toàn cao cho người sử dụng và không gây ô nhiễm môi trường phù hợp với nhu
cầu của xã hội trong việc thay thế dần các loại thuốc trừ sâu hóa học.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Đại cương về thuốc bảo vệ thực vật
1.1.1 Định nghĩa

Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) hay nơng dược là những chất độc có nguồn
gốc từ tự nhiên hay hóa chất tổng hợp, được dùng để bảo vệ cây trồng và nông sản
chống lại sự phá hoại của những sinh vật gây hại đến tài nguyên thực vật. Những sinh
vật gây hại chính gồm sâu hại, bệnh hại, cỏ dại, chuột và các tác nhân khác [1]
1.1.2 Các nhóm thuốc BVTV [1]
Việc phân loại thuốc BVTV có thể thực hiện theo nhiều cách như phân loại
theo đối tượng phòng trừ (thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh,…) hoặc phân loại theo gốc
hóa học (nhóm clo hữu cơ, nhóm lân hữu cơ,…). Các thuốc trừ sâu có nguồn gốc
khác nhau thì tính độc và khả năng gây độc khác nhau:
 Phân loại dựa trên đối tượng sinh vật gây hại
- Thuốc trừ bệnh

- Thuốc trừ nhện

- Thuốc trừ sâu

- Thuốc điều hòa sinh trưởng

- Thuốc trừ cỏ

- Thuốc trừ chuột

- Thuốc trừ ốc
 Phân loại theo gốc hóa học cho thuốc trừ sâu
- Nhóm thuốc thảo mộc: là những nhóm hoạt chất có nguồn gốc thực vật như
nicotin (trong cây thuốc lá, thuốc lào), rotenone (trong rễ cây dây mật), pakyziron
(trong cây củ đậu), azadirachtin (trong cây xoan Ấn Độ), …. Những chất này có tác
động sinh học mạnh nhưng hiệu lực với sâu thể hiện tương đối chậm, ít độc với người
và mau phân hủy trong mơi trường.
- Nhóm clo hữu cơ: là nhóm trong thành phần hóa học có chất clo (Cl), là

những dẫn xuất clorobenzen (như DDT), cychlohexan (BHC) hoặc dẫn xuất đa vòng
(Aldrin, Dieldrin). Nhóm này có độ độc cấp tính tương đối thấp nhưng tồn lưu lâu

3


trong cơ thể người, động vật và môi trường, gây độc mãn tính nên nhiều sản phẩm bị
cấm hoặc hạn chế sử dụng.
- Nhóm lân hữu cơ: Trong thành phần hóa học chứa phosphor (P). Độc tính
tương đối cao nhưng mau phân hủy trong cơ thể người và môi trường hơn so với
nhóm clo hữu cơ. Một số thuốc lân hữu cơ rất độc cũng đã bị hạn chế hoặc cấm sử
dụng như Parathion, Monocrotophos
- Nhóm carbamate: là những dẫn xuất của acid carbamic. Nhóm này có hiệu
lực cao, độc tính cấp tương đối cao, khả năng phân hủy tương tự nhóm lân hữu cơ giá
thành rẻ do đó được sử dụng khá rộng rãi. Hiện nay, người ta đã tổng hợp được hơn
1.000 hợp chất carbamate trong đó có trên 35 loại dùng trừ sâu.
- Nhóm pyrethroide (cúc tổng hợp): là nhóm thuốc trừ sâu tổng hợp dựa vào
cấu trúc của pyrethrin có trong hoa cây cúc sát trùng (Pyrethrum). Nhóm này dễ bay
hơi và tương đối mau phân hủy trong mơi trường và cơ thể người.
- Nhóm Nicotinoide: là nhóm thuốc trừ sâu tổng hợp dựa vào cấu tạo chất
nicotine có trong cây thuốc lá, thuốc lào. Thuốc có tác động tiếp xúc và vị độc nhanh,
khả năng nội hấp mạnh, phổ tác dụng rộng.
- Các hợp chất pheromone: Là những hóa chất đặc biệt do sinh vật tiết ra để
kích thích hành vi của những sinh vật khác cùng lồi. Các chất điều hịa sinh trưởng
cơn trùng (Nomolt, Applaud,…) là những chất được dùng để biến đổi sự phát triển
của côn trùng. Chúng ngăn cản côn trùng biến thái từ tuổi nhỏ sang tuổi lớn hoặc ép
buộc chúng phải trưởng thành từ rất sớm. Các hợp chất này rất ít độc với người và
mơi trường.
- Nhóm thuốc trừ sâu vi sinh: là những thuốc sử dụng các loại vi sinh vật đối
kháng như nấm, vi khuẩn, virus. Các loại thuốc này thường tác động chậm, phổ tác

dụng hẹp, ít độc với người và các sinh vật khơng phải là dịch hại.
Tổng quan về Abamectin và Lamda cyhalothrin
Abamectin: là hỗn hợp của hai loại hợp chất Avermectin A1a (80%) và B1b
(20%). Thuốc được sản xuất từ dịch phân lập qua lên men nấm Streptomyces
avermitilis. Nguyên chất có dạng bột rắn, màu vàng nhạt, điểm nóng chảy 150 – 180

4


C, tan ít trong nước (0,01 mg/L), tan nhiều trong dung mơi hữu cơ. Abanectin thuộc

o

nhóm độc II dễ gây kích thích cho da và mắt, tương đối độc với cá, ít độc với ong và
mau phân hủy trong mơi trường. Có tác dụng phịng trừ nhiều loại sâu miệng nhai,
sâu chích hút, nhện hại lưa, rau, đậu, cây ăn quả, cây cơng nghiệp. Có khả năng pha
chung với nhiều loại thuốc trừ sâu bệnh khác.
Lambda-cyhalothrin 2.5 EC: Lambda cyhalothrin là một loại thuốc trừ sâu
pyrethroid tổng hợp, nó được đánh giá là hợp chất mới thay thế cho cyhalothrin.
Lambda-cyhalothrin là đồng phân làm giàu của hai hoạt chất sinh học, nó được sử
dụng chủ yếu cho mục đích bảo vệ thực vật là thuốc trừ sâu phổ rộng phi hệ thống
trong một loạt các loại cây trồng trên toàn thế giới.
Cơ chế tác động: Hoạt chất lambda cyhalothrin can thiệp làm gián đoạn hoạt
động của hệ thần kinh trong cơ thể sinh vật. Bằng cách phá vỡ các hệ thống thần kinh
của côn trùng, gây tê liệt dẫn đến tử vong.
1.1.3 Định nghĩa về dư lượng thuốc BVTV
Dư lượng là lượng chất độc cịn lưu lại trong nơng sản hoặc mơi trường sau
khi phun tính bằng lượng độc trong 1 kg nơng sản hoặc thể tích khơng khí, đất hoặc
nước (μg/kg nông sản),... Trường hợp dư lượng quá nhỏ, đơn vị cịn được tính bằng
ppm (phần triệu) hoặc ppb (phần tỉ).

1.1.3.1 Phân loại nhóm độc[1]
Căn cứ độ độc cấp tính của thuốc, tổ chức Y tế thế giới (WHO) phân chia các
loại thuốc thành 5 nhóm độc khác nhau, ở nước ta cách lấy căn cứ chính là LD50 qua
miệng (chuột) phân chia thành 04 nhóm độc là nhóm I (rất độc), nhóm II (độc trung
bình), nhóm III (ít độc) và nhóm IV (rất ít độc).

5


Bảng 1.1 Bảng phân chia nhóm độc của Việt Nam
Nhóm độc Ký hiệu Biểu
vạch màu tượng

LD50 qua miệng

LD50 qua da

(mg/kg)

(mg/kg)

Thể rắn

Thể lỏng

Thể rắn

Thể lỏng

I. Rất

độc

Chữ đen
vạch màu
đỏ

<50

<200

<100

<400

II. Độc
cao

Chữ đen
vạch màu
vàng

50 – 500

200 –
2000

100-1000

400-4000


III. Ít độc

Chữ đen
vạch màu
xanh biển

>500 –
2000

>2000 –
3000

>1000

> 4000

IV. Rất ít
độc

Chữ đen
vạch màu
xanh
lá
cây

>2000

> 3000

1.1.3.2 Cách tác động của một số nhóm thuốc phổ biến [1]

Thuốc trừ sâu: Thuốc trừ sâu có thể tác động đến sâu hại theo nhiều cách khác
nhau:
- Tác động đường ruột còn gọi là tác động vị độc: Thuốc theo thức ăn (lá cây,
vỏ thân cây...) xâm nhập vào bộ máy tiêu hoá rồi gây độc cho sâu hại.
- Tác động tiếp xúc: Khi phun thuốc lên cơ thể côn trùng hoặc côn trùng di
chuyển trên thân, lá của cây có phun thuốc, thuốc sẽ thấm qua da đi vào bên trong cơ
thể rồi gây độc cho sâu hại.
Ví dụ: SOUTHSHER 10EC, ASITRIN 50EC… là thuốc trừ sâu mới, có phổ
tác dụng rộng, tác dụng tiếp xúc và vị độc

6


- Tác động xơng hơi: Thuốc ở thể khí (hoặc thể lỏng hay thể rắn nhưng có khả
năng bay hơi chuyển sang thể khí) xâm nhập vào cơ thể cơn trùng qua các lỗ thở qua
đường hô hấp rồi gây độc cho sâu hại.
- Tác động thấm sâu: Sau khi được phun thuốc lên mặt lá, thân cây thuốc có
khả năng xâm nhập vào bên trong mô thực vật và diệt được những sâu hại ẩn náu
trong lớp mơ đó.
- Tác động nội hấp (hay lưu dẫn): Khi được phun thuốc lên cây hoặc tưới bón
vào gốc thuốc có khả năng hấp thụ vào bên trong dịch chuyển đến các bộ phận khác
của cây gây độc cho những loài sâu chích hút nhựa cây.
Những thuốc trừ sâu có tác động thấm sâu hay lưu dẫn sau khi phun lên lá
được trên 6 giờ nếu có gặp mưa cũng ít bị rửa trơi do thuốc có đủ thời gian xâm nhập
vào bên trong thân, lá.
- Thuốc tác động gây ngán: Sâu hại mới bắt đầu ăn phải những bộ phận của
cây có nhiễm một loại thuốc có tác động gây ngán thì đã ngưng ngay khơng ăn tiếp,
sau cùng sâu sẽ chết vì đói.
- Tác động xua đuổi: Thuốc buộc sâu hại phải di dời đi xa các bộ phận có phun
xịt thuốc do vậy không gây hại được cây trồng.

Sự hiểu biết về cơ chế tác động của thuốc đến sâu hại là rất cần thiết, trên cơ
sở đó để dùng thuốc luân phiên trên các ruộng vườn chuyên canh nhằm ngăn ngừa
hoặc khắc phục hiện tượng kháng thuốc của sâu hại.

7


1.2 Tổng quan về cây điều
1.2.1 Lịch sử và tình hình phát triển cây điều ở Việt Nam
Điều hay cịn gọi là đào lộn hột
(danh pháp khoa học: Anacardium
occidentale L.) là một loại cây công
nghiệp dài ngày thuộc họ Đào lộn
hột.

Cây

điều

(Anacardium

occideltale có nguồn gốc từ Brazil
vùng nhiệt đới ven biển nam Châu
Mỹ, sau đó được người Bồ Đào Nha
du nhập vào Ấn Độ và Tây Á từ thế
Hình 1.1 Quả điều

kỷ 17, và vào Việt Nam khoảng 200

năm nay. Hiện nay trên thế giới đã có 50 quốc gia phát triển cây điều. Tổng sản lượng

điều thơ tồn thế giới từ 1575 - 1600 ngàn tấn, bao gồm Ấn Độ 400 - 500 ngàn tấn,
chiếm 25 đến 30 %, tiếp theo là Brazin, Việt Nam, các nước châu Phi như Bờ Biển
Ngà, Tanzania, Guinea Bissau, Benin, Nigeria, Mozambique, Senegal và Kenya; mỗi
năm các nước châu Phi đóng góp khoảng 500 ngàn tấn điều thô vào tổng sản lượng
điều thế giới [4]. Ở Việt Nam điều được trồng phổ biến ở các tỉnh phía Nam những
vùng đất xám bạc màu của các tỉnh Đắk Lăk, Bình Phước, Đồng Nai. Sản lượng hạt
điều thô của Việt Nam năm 2011 là 301,7 ngàn tấn thải ra lượng vỏ lên tới 288 ngàn
tấn, năm 2013 sản lượng hạt điều thô của Việt Nam chiếm 10 % và đứng thứ 3 sản
lượng điều thô trên thế giới. Tuy nhiên, Việt Nam là nước đứng thứ hai về chế biến
và đứng đầu Thế giới về xuất khẩu nhân hạt điều. Do vậy, sản lượng này không đủ
cung cấp cho 245 doanh nghiệp chế biến và xuất khẩu hạt điều. Năm 2011, hiệp hội
điều Việt Nam đã nhập khẩu thêm 450 ngàn tấn hạt điều thô từ các nước châu Phi và
Indonesia để chế biến. Trong ngành cơng nghiệp chế biến hạt điều, ngồi các sản
phẩm từ nhân, cịn có phụ phẩm là dầu vỏ hạt điều và vỏ hạt điều ép bánh [4].

8


1.2.2 Tổng quan về vỏ và dầu vỏ hạt điều
Hạt điều có cấu tạo gồm 03 lớp (Hình 1.2) bao gồm lớp vỏ ngoài chiếm 60 –
70% trọng lượng hạt, vỏ lụa chiếm 5% trọng lượng hạt và nhân hạt có màu trắng
nhiều dầu, ăn có vị bùi, béo và thơm chiếm 25% trọng lượng hạt.
Lớp vỏ ngồi có cấu trúc ba lớp: vỏ ngồi có màu xanh, dai, nhẵn và cứng.
Lớp giữa xốp có cấu trúc tổ ong chứa dầu là các hợp chất phenol chiếm khoảng 21%
trọng lượng hạt. Lớp vỏ trong có màu nâu xám rất cứng bao bọc nhân và lớp vỏ lụa.

Hình 1.2 Cấu trúc hạt điều
“Theo ông Nguyễn Thái Học, Chủ tịch Hiệp hội Điều tỉnh Đồng Nai, hiện tại ngành
sản xuất dầu vỏ hạt điều đã phát triển mạnh. Hàng năm sản lượng dầu đạt 80.000 tấn,
trong đó xuất khẩu 60.000 tấn thu về 50 triệu USD. Hiện mỗi tấn dầu vỏ hạt điều xuất

khẩu trị giá 600 USD, trong khi đó, mỗi năm các cơ sở sản xuất nhân hạt điều xuất
khẩu phải loại bỏ toàn bộ vỏ hạt điều sau khi chế biến nhân hạt điều, gây lãng phí rất
lớn. Do vậy, việc sản xuất dầu vỏ hạt điều không những đem lại hiệu quả kinh tế cho
doanh nghiệp, mà còn giải quyết các vấn đề về lao động, ô nhiễm môi trường. Đến
nay, các doanh nghiệp ở Đồng Nai đã đạt được sản lượng hàng chục nghìn tấn/năm,
tăng hàng chục lần so với ngày mới thành lập.
Dầu vỏ hạt điều là ngun liệu chính trong nhiều lĩnh vực cơng nghiệp, như
sản xuất sơn, chất chống gỉ sét, keo dán, bột ma sát, làm bố thắng xe máy, ôtô.... Thị
trường xuất khẩu gần đây cũng mở rộng hơn, ngoài Trung Quốc cịn có EU, Nhật
Bản..., trong đó, Trung Quốc nhập một lượng lớn dầu vỏ hạt điều từ Việt Nam để tinh

9


chế nhiều sản phẩm có giá trị kinh tế cao như sản xuất vật liệu kết dính chất lượng
cao, các loại sơn cao cấp, vật liệu cách điện, bo mạch cho các sản phẩm điện tử, bột
ma sát trong sản xuất bố thắng...[4].
Dầu vỏ hạt điều (DVHĐ) chứa nhiều hợp chất phenol, nên vài trị tự nhiên của
nó khi tồn tại trong vỏ là bảo vệ nhân hạt chống lại các sinh vật gây hại. Lợi dụng đặc
tính này, đã có một số cơng trình nghiên cứu bước đầu đánh giá hiệu lực phịng chống
cơn trùng và nấm phá hoại lâm sản, kháng vi sinh vật [29, 41], kháng côn trùng nhỏ
[36, 48], động vật chân đốt [36]. Dầu vỏ hạt điều còn ức chế một số enzyme như:
tyrosinase, prostaglandin synthase, lipoxygenase ở côn trùng, ức chế sự phát triển của
tế bào ung thư,…[47, 53].
Dầu vỏ hạt điều chứa hoạt chất anacardic acid (70%), cardol (18%),

2-methylcardol (7%) và cardanol (5%) [93]. Các hoạt chất trên thuộc nhóm chất
phenol tự nhiên có gắn mạch carbohydrate khơng no. Anacardic acid (AnAc) là hợp
chất chiếm tỷ lệ cao nhất và cũng là hoạt chất được đánh giá có tiềm năng ứng dụng
cao nhất nhờ có hoạt lực mạnh bởi sự hiện diện của gốc carboxyl (–COOH) gắn trên

vòng benzene.
1.2.3 Tổng quan về anacardic acid (AnAc)
AnAc là một loại phenolic lipid được tìm thấy nhiều trong vỏ hạt điều
(Anacardium occidentale). AnAc tồn tại ở dạng dịch lỏng, có màu vàng cánh gián,
khơng tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ như ethanol và eter. AnAc
được cấu tạo gồm một gốc phenol liên kết với 1 nhóm carboxyl. Nó có cấu trúc tương
tự aspirin và salicylic acid nhưng liên kết với 1 chuỗi alkyl dài 15 – 17 carbon (Hình
1.3). Nhóm alkyl này có thể bão hịa hoặc khơng bão hịa và AnAc là hỗn hợp của
những phân tử AnAc có mức độ bão hịa khác nhau.
AnAc được tìm thấy trong một số họ thực vật như Anacardiaceae, Geraniaceae,
Ginkgoaceae, Myristicaceae, và một số họ khác (như miêu tả của Tyman, 2001) [90].
Ngoài những cây thuộc họ Anacardiaceae, AnAc đã được tìm thấy trong hạt điều

10