nhóm 1 Sản xuất thuốc bảo vệ thực vật

Chiết xuất Sabadilla Khi hạt sabadilla già đi, đun nóng hoặc xử lý bằng kiềm, một số alkaloid diệt côn trùng được hình thành hoặc kích hoạt, Các alkaloid trong sabadilla được gọi chung l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC SINH HỌC

BÁO CÁO MÔN HỌC

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC SINH HỌC

BÁO CÁO MÔN HỌC

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH SÁCH CÁC BẢNG iii

DANH SÁCH CÁC HÌNH iv

CHƯƠNG 1 BOTANICAL VÀ CÁC LOẠI BOTANICAL 1

1.1 Giới thiệu về botanical 1

1.2 Các loại botanical có trên thị trường 1

1.2.1 Pyrethrins 1

1.2.1.1 Cơ chế tác động của Pyrethrins 2

1.2.1.2 Chiết xuất Pyrethrins 2

1.2.2 Rotenone 2

1.2.2.1 Cơ chế tác động của Rotenone 2

1.2.2.2 Chiết xuất Rotenone 3

1.2.3 Sabadilla 3

1.2.3.1 Cơ chế tác động của Sabadilla 3

1.2.3.2 Chiết xuất Sabadilla 4

1.2.4 Nicotine 4

1.2.4.1 Cơ chế tác động của Nicotine 4

1.2.4.2 Chiết xuất Nicotine 5

1.2.5 Neem 5

1.2.5.1 Cơ chế của Neem 6

1.2.5.2 Chiết xuất Neem 6

1.2.6 Limonene 6

1.2.6.1 Cơ chế của Limonene 7

1.2.6.2 Chiết xuất Limonene 7

1.2.7 Pheromones 8

CHƯƠNG 2 BẪY SINH HỌC 9

2.1 Giới thiệu về bẫy sinh học 9

2.2 Pheromones trap 9

2.2.1 Khái niệm 9

2.2.3 Cách lắp đặt và hoạt động của bẫy pheromone 11

2.2.4 Tác dụng: 12

2.3 Light trap 13

2.3.1 Khái niệm 13

2.3.2 Cách thức hoạt động của bẫy đèn 13

CHƯƠNG 3 SO SÁNH BOTANICAL, TRAP, THUỐC TRỪ SÂU HÓA HỌC 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….17

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 3 1 So sánh botanical, trap, thuốc trừ sâu hóa học 16

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Công thức hóa học của Pyrethrins 1

Hình 1.2 Công thức hóa học của Rotenone 2

Hình 1.3 Công thức hóa học của Sabadilla 3

Hình 1.4 Cấu trúc hóa học của Nicotine 4

Hình 1.5 Sơ đồ phản ứng oxy hóa nicotine 5

Hình 1.6 Cấu trúc hóa học của Azadirachtin 5

Hình 1.7 Cấu trúc hóa học của Limonene 6

Hình 1.8 Quy trình chiết xuất Limonene 7

Hình 2.1 Các loại bẫy côn trùng 9

Hình 2.2 Bẫy Pheromone 10

Hình 2.3 Sản phẩm Pheromones trên thị trường 11

Hình 2.4 Sơ đồ hoạt động của bẫy pheromone 12

CHƯƠNG 1 BOTANICAL VÀ CÁC LOẠI BOTANICAL 1.1 Giới thiệu về botanical

Botanical là thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ nguyên liệu thực vật Một số loại cây có đặc tính diệt côn trùng; chúng độc hại đối với côn trùng Thuốc trừ sâu thực vật là các hóa chất tự nhiên (độc tố côn trùng) được chiết xuất từ thực vật hoặc khoáng chất Chúng còn được gọi là thuốc trừ sâu tự nhiên Chúng ít nguy hiểm hơn, dễ phân hủy sinh học, ít tác hại đối với con người và hiệu quả hơn trong việc chống lại côn trùng gây hại nhờ khả năng phân hủy, chất chống ăn mòn, chất chống thấm và đặc tính phổ rộng

1.2 Các loại botanical có trên thị trường 1.2.1 Pyrethrins

Hình 1.1 Công thức hóa học của Pyrethrins

Các pyrethrin là các chất có độc tố thần kinh và chúng tấn công hệ thần kinh của các loài sâu bọ Khi ở lượng không đủ gây tử vong cho sâu bọ thì chúng vẫn có tác dụng xua đuổi côn trùng

Có thể nói Pyrethrin là loại thuốc diệt côn trùng có nguồn gốc từ thiên nhiên Nó có thể được lấy từ thân và hoa của cây hoa cúc Chiết xuất có chứa 6 thành phần hoạt động được gọi là cinnerin I và II, jasmoline I và II và pyrethrin I và II Nói chung 25% hỗn hợp là pyrethrin, với một lượng nhỏ cinerin và jasmoline Đây là những thành phần tích cực có khả năng giữ lại các loài gây hại ảnh hưởng đến cây trồng của chúng ta Nói chung, hỗn hợp pyrethrin được tạo ra với một lượng nhỏ cinerin và jasmoline

Chúng ít bền hơn so với thuốc diệt côn trùng tổng hợp, nhưng vẫn khá hiệu quả Lý do chính khiến Pyrethrin ít bền hơn là do nó có đặc điểm phân hủy quang học Nhờ thực tế là nó có hiệu ứng phân hủy quang học, nó sẽ phân hủy một cách tự nhiên theo thời gian và tác động của ánh sáng mặt trời Đây là cách chúng ta có được một loại thuốc trừ sâu tự nhiên có hiệu quả tốt và ảnh hưởng đến côn trùng gây hại nhưng không làm ô nhiễm nước và đất bằng cách lọc

1.2.1.1 Cơ chế tác động của Pyrethrins

Chúng được phân loại cùng với những người anh em tổng hợp khác của họ thuốc trừ sâu là pyrethroid Nó thuộc về nhóm Chất điều chỉnh kênh natri và tác động trực tiếp lên hệ thần kinh của côn trùng Phân tử thuốc trừ sâu có nhiệm vụ ức chế sự đóng kênh natri trong màng tế bào Bằng cách ức chế sự đóng kênh natri, chúng ta đạt được sự truyền xung thần kinh liên tục Bằng cách này, chúng ta thấy rằng côn trùng bắt đầu run liên tục với hậu quả là cái chết Loại thuốc diệt côn trùng này có thể phát huy tác dụng khi tiếp xúc và nuốt phải

1.2.1.2 Chiết xuất Pyrethrins

Để chiết xuất hiệu quả nhất, cây phải được thu hoạch sau khi cây ra hoa Sau khi hoa cúc được thu hái, chúng được làm khô và nghiền thành bột bằng cách sử dụng các

dung môi khác nhau để chiết xuất dầu

1.2.2 Rotenone

Hình 1.2 Công thức hóa học của Rotenone

Rotenote là một isoflavonid được sản xuất trong rễ hoặc thân của các cây họ đậu nhiệt đới Derris, Lonchocarpus và Tephorosia với phần lớn từ nhựa Cubé được chiết xuất từ rễ của Lonchocarpus utilis và Lonchocarpus urucu

1.2.2.1 Cơ chế tác động của Rotenone

Rotenone là chất độc gây độc tế bào, khi tiếp xúc với dạ dày côn trùng sẽ ức chế hệ thống vận chuyển chuỗi điện tử trong ty thể Nó cũng hoạt động như chất ức chế enzyme hô hấp giữa NAD+ (enzym liên quan đến quá trình oxy hóa và khử) và coenzym Q (enzim hô hấp chịu trách nhiệm vận chuyển điện tử trong hệ thống chuỗi vận chuyển điện tử), dẫn đến suy giảm chức năng hô hấp

1.2.2.2 Chiết xuất Rotenone

Rotenone được chiết xuất từ rễ khối trong acetone hoặc ether Chiết xuất tạo ra nhựa rotenone 2-40% có chứa một số hợp chất diệt côn trùng có liên quan nhưng ít hơn được gọi là rotenoids Nhựa được sử dụng để tạo ra chất lỏng cô đặc hoặc để ngâm tẩm bụi trơ hoặc các chất mang khác Hầu hết các sản phẩm rotenone được làm từ nhựa phức tạp hơn là từ chính rotenone tinh khiết Ngoài ra, rễ hình khối có thể được sấy khô, nghiền thành bột và trộn trực tiếp với chất mang trơ để tạo thành bụi diệt côn trùng

1.2.3 Sabadilla

Hình 1.3 Công thức hóa học của Sabadilla

Sabadilla là một loài thực vật có hoa thuộc chi Schoenocaulon, bản địa ở Mexico,

Trung Mỹ và Venezuela, Sabadilla đôi khi còn được gọi là cevadilla hoặc lúa mạch ăn da Sabadilla được Viện Đánh giá Vật liệu Hữu cơ (OMRI) phê duyệt để sử dụng ở Hoa Kỳ như một loại thuốc trừ sâu hữu cơ, cũng như cho các mục đích sử dụng khác và được được EPA cho phép sử dụng trên một số loại rau, bao gồm bí, dưa chuột, dưa, đậu, củ cải, mù tạt, cải rổ, bắp cải, đậu phộng và khoai tây

1.2.3.1 Cơ chế tác động của Sabadilla

Sabadilla hoạt động như một chất độc tiếp xúc và chất độc dạ dày Tương tự như các loại thuốc trừ sâu từ thực vật khác, nó có hoạt động còn lại tối thiểu và phân hủy nhanh chóng trong ánh sáng mặt trời và độ ẩm (mưa) Nó thường được sử dụng trong

sản xuất rau quả hữu cơ để chống lại bọ bí, bọ harlequin, bọ trĩ, sâu bướm, rầy lá và bọ xít Nó ảnh hưởng đến màng tế bào thần kinh của côn trùng, gây ra tê liệt và chết Một số loài côn trùng có thể chết ngay lập tức sau khi tiếp xúc với Sabadilla, trong khi một số loài khác có thể sống sót trong trạng thái tê liệt trong vài ngày trước khi chết

1.2.3.2 Chiết xuất Sabadilla

Khi hạt sabadilla già đi, đun nóng hoặc xử lý bằng kiềm, một số alkaloid diệt côn trùng được hình thành hoặc kích hoạt, Các alkaloid trong sabadilla được gọi chung là veratrine hoặc các alkaloid veratrine Chúng chiếm 3-6% hạt sabadilla chín, già Trong số các alkaloid này, cevadine và veratridine là những chất có hoạt tính diệt côn trùng mạnh nhất

1.2.4 Nicotine

Hình 1.4 Cấu trúc hóa học của Nicotine

Nicotine và các alcaloid liên quan nornicotin và anabasin được tìm thấy từ dịch

chiết của cây thuốc lá (Nicotina spp., Solaneace) và A Phylla (Chinopodeace) Nicotine

được sử dụng chủ yếu như một chất khử trùng trong nhà kính chống lại các loài gây hại thân mềm

1.2.4.1 Cơ chế tác động của Nicotine

Nicotine và các alcaloid liên quan có tác dụng diệt côn trùng bằng cách bắt chước acetylcholine, gây ra sự kích thích thần kinh không kiểm soát được Điều này làm gián đoạn hoạt động xung thần kinh, dẫn đến sự suy giảm nhanh chóng của các hệ thống cơ thể Nicotine có tác dụng chọn lọc đối với côn trùng và được sử dụng như một chất khử trùng trong nhà kính Các nicotinoid gây tắc nghẽn không thể đảo ngược các thụ thể acetylcholine sau synap Xà phòng chứa axit béo nicotin có khả năng sinh khả dụng và độc tính thấp đối với con người

1.2.4.2 Chiết xuất Nicotine

Thuốc lá vụn (khoảng 100 – 400 g) được ngâm trong dung dịch kiền loãng NaOH 5 - 10%, khoảng một vài ngày Sau đó đưa toàn bộ vào cất lôi cuốn hơi nước để tách lấy nicotine ra khỏi bã thuốc lá, chiết bằng chloroform Cất loại dung môi Phần cận còn lại là nicotine thô, có thể cất dưới áp suất để lấy nicotine tinh khiết hoặc có thể dùng luôn nicotine thô để oxy hóa

Có thể oxy hóa nicotine bằng acid nitric đặc hoặc bằng kali pemanganat (thuốc tím) để nhận được acid nicotinic Từ acid nicotinic có thể este hóa bằng ethanol rồi cao este nhận được tác dụng với ammoniac đặc để thành nicotinamit

Hình 1.5 Sơ đồ phản ứng oxy hóa nicotine 1.2.5 Neem

Hình 1.6 Cấu trúc hóa học của Azadirachtin

Neem là một chi thực vật, tên tiếng Việt là chi Sầu đâu, tên khoa học là

Azadirachta indica Hợp chất chính của chi này có tác dụng trong thuốc bảo vệ thực vật

là azadirachtin Azadirachtin chủ yếu tác động vào hệ nội tiết của côn trùng, không tác động vào hệ thần kinh hoặc hệ tiêu hóa như thuốc trừ sâu hóa học Cùng với cấu trúc phức tạp, Azadirachtin có thể hạn chế được sự kháng thuốc từ các thế hệ đời sau Azadirachtin là một hợp chất thứ cấp được chiết xuất từ thực vật - tức khả năng tái tạo

cao Độc tính của Azadirachtin rất đặc hiệu, không gây độc cho con người và môi trường xung quanh

1.2.5.1 Cơ chế của Neem

Azadirachtin hoạt động như một chất ức chế sự tổng hợp hoặc trao đổi chất của hormone điều tiết quá trình lột xác của côn trùng - ecdysone Kết quả là, qua quá trình ức chế quá trình lột xác và quá trình biến thái hoàn toàn, Azadirachtin sẽ giết chết côn trùng khi chúng biến thái thành dạng khác trong vòng đời của chúng Từ đó sẽ phá hủy vòng đời của côn trùng, không tạo ra các thế hệ sau

Azadirachtin có tốc độ tác động chậm hơn các thuốc diệt côn trùng hóa học khác, vì nó tác động vào vòng đời của côn trùng gây hại bằng cách ngăn không cho côn trùng tạo ra các thế hệ sau Azadirachtin cũng được khuyên dùng cho riêng các loài côn trùng hấp thụ dinh dưỡng bằng cách gặm nhấm chứ không phải loại côn trùng hút chất dinh dưỡng trực tiếp từ thực vật

1.2.5.2 Chiết xuất Neem

Quy trình chiết xuất lạnh Cho 30g bột hạt sầu đâu tách béo và 300 mL methanol vào bình tam giác Hỗn hợp được ngâm và khuấy mỗi 2 tiếng trong 3 ngày Sau đó lọc dung dịch và cho bay hơi dung môi methanol ở nhiệt độ 45oC trong môi trường chân

không Lặp lại quy trình hai lần để thu nhận sản phẩm ở dạng bột khan

1.2.6 Limonene

Limonene là một monoterpene tự nhiên ở dạng lỏng không màu, có mùi cam, không tan trong nước Limonene có 2 cấu trúc chính là d-Limonene và l-Limonene, d-Limonene chiếm tỉ lệ cao hơn cũng như hoạt tính diệt côn trùng mạnh hơn nên được ứng dụng rộng rãi D-Limonene (p-mentha-1,8-diene) là 1 monoterpene đơn vòng có nhiều trong tinh dầu cam và quýt

Hình 1.7 Cấu trúc hóa

học của Limonene

1.2.6.1 Cơ chế của Limonene

D-Limonene như một chất kiểm soát côn trùng gây hại, có tác dụng xua đuổi côn trùng Một số loài khác sau khi tiếp xúc với d-Limonene sẽ xuất hiện hiện tượng bỏ ăn Ở trên lá cây, d-Limonene bay hơi nhanh, không để lại dư lượng chất độc trên cây

Bên cạnh ưu điểm của nó, những lo ngại về độc tính ở thực vật sẽ hạn chế việc sử dụng limonene trên một số loại cây hoặc bộ phận của cây Limonene gây độc tế bào cho dâu tây khi sử dụng ở nồng độ vượt quá 3%, cây giống bắp cải và cà rốt bị hư hỏng khi nồng độ vượt quá 9%

1.2.6.2 Chiết xuất Limonene

Phần vỏ cam khô thu được bằng cách cắt nhỏ quả cam ban đầu, bóc vỏ và xử lý trước bằng lò chân không ở 50°C và 150°C trong 24 giờ để loại bỏ độ ẩm dung môi: CPME (cyclopentyl metyl ete) OPW tiền xử lý được trộn với dung môi chiết theo tỷ lệ rắn và lỏng 1:10 trong ống ly tâm polypropylen 15 ml và hỗn hợp được khuấy cơ học bằng máy ấp lắc trong 120 phút ở nhiệt độ 30°C với tốc độ 900 vòng/phút Hỗn hợp lúc đó được ly tâm ở cùng nhiệt độ trong 10 phút ở tốc độ 5000 vòng/phút để tách phần nổi phía trên Sau khi đạt được giai đoạn hoàn chỉnh tách, các dung môi được làm bay hơi trong chân không trong thiết bị bay hơi co quay được hòa tan trong metanol và sau đó được lọc qua bộ lọc 0,45 µm để loại bỏ tạp chất

Hình 1.8 Quy trình chiết

xuất Limonene

1.2.7 Pheromones

Pheromone thường được tiết ra bởi các tuyến hoặc mô chuyên biệt

Ví dụ, bướm cái có tuyến pheromone ở cuối bụng Loài gặm nhấm có nhiều loại tuyến da cũng như các phân tử pheromone lớn và nhỏ được tiết ra trong nước tiểu của chúng

Pheromone giữ vai trò trong nhiều hoạt động của đời sống côn trùng Pheromone có thể dùng để báo động, nhận biết lẫn nhau, chất hấp dẫn sinh dục, Ở một số loài côn trùng, từ một tín hiệu hóa học hoàn chỉnh có thể phân tích đặc điểm di truyền, các enzyme tạo ra các tín hiệu đó, xác định thụ thể nhận tín hiệu…

Pheromone đã thực hiện được lời hứa ban đầu của họ về việc kiểm soát côn trùng gây hại không độc hại

CHƯƠNG 2 BẪY SINH HỌC 2.1 Giới thiệu về bẫy sinh học

Bẫy côn trùng là công cụ hữu ích trong việc quản lý dịch hại Phần lớn, chúng được sử dụng để theo dõi sự xuất hiện của các giai đoạn cụ thể của các loài gây hại khác nhau Những bẫy theo dõi này không mang lại khả năng kiểm soát mà thay vào đó được sử dụng để dự đoán thời điểm giúp việc điều trị được tối ưu Bẫy thường được sử dụng để cung cấp dấu hiệu về sự hiện diện của dịch hại trong vùng hoặc cánh đồng trồng trọt – chứ không phải để ước tính mật độ dịch hại để có thể đưa ra quyết định quản lý

Trọng tâm của phương pháp tiếp cận hiện đại này là một công cụ đa diện không chỉ trao quyền cho các nhà nghiên cứu, nông dân và chuyên gia kiểm soát dịch hại với những hiểu biết sâu sắc theo thời gian thực mà còn thể hiện sự kết hợp hài hòa giữa khoa học và tính bền vững, đem lại những lợi ích vượt xa những biện pháp phòng trừ dịch hại thông thường khác

Có nhiều loại bẫy côn trùng được thiết kế để bắt và giám sát các loại côn trùng khác nhau dựa trên hành vi, sở thích và môi trường sống của chúng Mỗi loại bẫy phục vụ một mục đích cụ thể trong quản lý dịch hại tổng hợp

Hình 2.1 Các loại bẫy côn trùng (A) bẫy pheromone; (B) bẫy đèn; (C) bẫy nước; (D) bẫy dính

2.2 Pheromones trap 2.2.1 Khái niệm

Bẫy pheromone là một công cụ sử dụng các hợp chất hóa học gọi là pheromone để thu hút và bắt côn trùng gây hại Pheromone là những chất truyền tín hiệu hóa học

được côn trùng sử dụng để giao tiếp với nhau, chẳng hạn như để tìm bạn tình, nguồn thức ăn hoặc lãnh thổ

Những bẫy này có tính đặc trưng cao cho từng loài và được sử dụng để theo dõi sự hiện diện và mức độ quần thể của các loài côn trùng gây hại cụ thể Bẫy pheromone thường được sử dụng để diệt bướm đêm, chẳng hạn như những loài gây hại cho cây trồng như trái cây và ngũ cốc

2.2.2 Phân loại

Việc sử dụng pheromone để phòng trừ sâu hại cần có 3 phần chính: hóa chất pheromone, bẫy và giá đỡ để treo bẫy trên ruộng Gồm 2 loại chính: bẫy delta và bẫy cánh

Hình 2.2 Bẫy Pheromone (a) Bẫy Delta; (b) Bẫy cánh

Bẫy kiểu cánh có giá khoảng 50 nghìn đồng mỗi cái, và bẫy delta là 120 nghìn đồng Bẫy delta có tuổi thọ lên tới 5 năm, bẫy kiểu cánh có tuổi thọ dưới 1 mùa Khuyên dùng bẫy delta vì dễ sử dụng (lớp lót dính dễ dàng trượt vào và ra) và độ bền (có thể tái sử dụng trong vài năm)

Mặc dù được sử dụng phổ biến hơn trong làm vườn, nhưng mồi pheromone hiện có sẵn trên thị trường để diệt một số loài gây hại có thể xuất hiện trên diện rộng cây trồng, bao gồm Helicoverpa armigera , Helicov erpa punctigera , sâu keo mùa thu ( Spodoptera frugiperda ), sâu bướm lưng kim cương ( Plutella xylostella ), sâu bướm cụm ( Spodoptera litura) ) và mirid xanh ( Creontiades pha loãng ) Luôn bảo quản mồi trong tủ đông cho đến khi triển khai trên thực địa, nếu không chúng sẽ mất hiệu quả Mồi nhử được bảo quản đúng cách có thể sử dụng được 2 năm