Nghiên cứu tổng hợp chế phẩm sinh học dạng vi nhũ, ứng dụng trong bảo quản thóc giống

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ NGỌC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẾ PHẨM SINH HỌC DẠNG VI NHŨ, ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN THÓC GIỐNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ NGỌC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẾ PHẨM SINH HỌC DẠNG VI NHŨ, ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN THĨC GIỐNG Chun ngành: Hóa mơi trƣờng Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:PGS.TS Phạm Xuân Núi TS Phƣơng Thảo Hà Nội – Năm 2017 LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Xuân Núi, giảng viên Bộ môn Lọc - Hóa dầu, Khoa Dầu khí, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất TS Phƣơng Thảo, giảng viên Bộ mơn Hóa Mơi trƣờng, Khoa Hóa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội hƣớng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm quý báu, bảo nhiệt tình, tạo điều kiện thuận lợi để em học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn tới thầy thuộc mơn Lọc - Hóa dầu Phòng thí nghiệm Hóa Mơi trƣờng giúp đỡ, tạo điều kiện cho em học tập nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, động viên, bảo nhiệt tình tất anh chị trƣớc, gia đình bạn bè Mặc dù cố gắng, nỗ lực mình, song chắn luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣợc thơng cảm bảo tận tình từ q thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 18 tháng 11 năm 2017 Học viên MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Chƣơng – TỔNG QUAN 1.1 Tác động thuốc BVTV ngƣời môi trƣờng 1.2 Chế phẩm sinh học BVTV 1.3 Tổng quan nhũ tƣơng 1.4 Các hệ vi nhũ tƣơng 18 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 29 2.2 Đối tƣợng, dụng cụ hóa chất nghiên cứu 29 2.3 Quy trình tạo dịch chiết Jatropha từ bã hạt Jatropha 30 2.4 Các phƣơng pháp nghiên cứu 39 3.1 Kết khảo sát thời gian tối ƣu để chiết tinh dầu từ bã hạt Jatropha 44 3.2 Kết xác định thành phần hoạt tính 1,8 – Cineole tinh dầu Bạch đàn vi nhũ tƣơng 45 3.3 Kết xác định thành phần hoạt tính Phorbol ester dịch chiết Jatropha vi nhũ tƣơng 51 3.4 Đánh giá độ bền (độ ổn định) mẫu qua quan sát trực quan 55 3.5 Kết khảo sát kích thƣớc hạt 56 3.6 Kết phân tích kích thƣớc hạt phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 73 3.7 Kết khảo sát bảo quản thóc giống vi nhũ tƣơng tinh dầu Bạch đàn dịch chiết bã hạt Jatropha 73 KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các loại nhũ tương Hình 1.2 Quá trình phá nhũ .13 Hình 1.3 Cấu trúc vi nhũ nồng độ chất hoạt động bề mặt cho trước 19 Hình 1.4 Cơng thức cấu tạo 1,8 - Cineole 1,4 - Cineole 22 Hình 1.5 Cơng thức Phorbol etster 27 Hình 2.1 Bộ chiết Soxhlet 31 Hình 2.2 Bộ chiết Soxhlet phòng thí nghiệm 32 Hình 2.3 Quy trình chiết tách tinh dầu từ hạt Jatropha dung mơi n-hexan 33 Hình 2.4 Hình ảnh hạt Jatropha bã hạt Jatropha sau chiết tinh dầu 33 Hình 2.5 Mơ hình thu hồi n - hexan phòng thí nghiệm 34 Hình Quy trình chiết dịch chiết từ bã hạt Jatropha 35 Hình 2.7 Bã hạt Jatropha ngâm với nước cất dịch chiết từ bã hạt Jatropha36 Hình 2.8 Quy trình tổng hợp vi nhũ tương tinh dầu Bạch đàn dịch chiết từ bã hạt Jatropha 36 Hình 2.9 Mơ hình tổng hợp vi nhũ tương từ tinh dầu Bạch đàn dịch chiết từ bã hạt Jatropha phòng thí nghiệm .37 Hình 3.1 Tinh dầu Jatropha sau chiết 44 Hình 3.2 Quan hệ thể tích tinh dầu thu thời gian chiết 45 Hình 3.3 Kết phân tích GC – MS tinh dầu Bạch đàn 46 Hình 3.4 Sắc đồ mẫu tinh dầu Bạch đàn - Phổ khối tín hiệu với thời gian lưu 6,062 phút 46 Hình 3.5 Sắc đồ mẫu tinh dầu Bạch đàn - Phổ khối tín hiệu với thời gian lưu 8,418 phút 47 Hình 3.6 Kết phân tích GC – MS vi nhũ tương M1 48 Hình 3.7 Sắc đồ mẫu M1 - Phổ khối tín hiệu với thời gian lưu 6,067 phút 48 Hình 3.8 Sắc đồ mẫu M1 - Phổ khối tín hiệu thời gian lưu 8,421 phút .49 Hình 3.9 Phổ FT - IR tinh dầu Bạch đàn 49 Hình 3.10 Phổ FT – IR vi nhũ tương M1 50 Hình 3.11 Sắc ký đồ LC thời gian lưu 9,571 phút mẫu dịch chiết 51 Hình 3.12 Phổ UV mẫu dịch chiết 280 nm với thời gian lưu 9,571 phút .52 Hình 3.13 Phổ FT – IR dịch chiết từ bã hạt Jatropha 53 Hình 3.14 Phổ FT – IR vi nhũ tương (M1) 54 Hình 3.15 Kết đo phân tích kích thước hạt mẫu vi nhũ tương (M1) khảo sát theo thành phần 57 Hình 3.16 Kết đo phân tích kích thước hạt mẫu vi nhũ tương (M7) khảo sát theo thời gian khuấy 20 phút .58 Hình 3.17 Kết đo phân tích kích thước hạt mẫu vi nhũ tương (M5) khảo sát theo thời gian khuấy 40 phút .59 Hình 3.18 Kết đo phân tích kích thước hạt mẫu vi nhũ tương (M6) khảo sát theo thời gian khuấy 80 phút .60 Hình 3.19 Kết đo phân tích kích thước hạt mẫu vi nhũ tương (M8) khảo sát theo thời gian khuấy 100 phút 61 Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc kích thước hạt trung bình theo thời gian khuấy 62 Hình 3.21 Kết đo phân tích kích thước hạt mẫu vi nhũ tương (M9) khảo sát theo tốc độ khuấy 600 vòng/phút 63 Hình 3.22 Kết đo phân tích kích thước hạt mẫu vi nhũ tương (M10) khảo sát theo tốc độ khuấy 800 vòng/phút 64 Hình 3.23 Kết đo phân tích kích thước hạt mẫu vi nhũ tương (M11) khảo sát theo tốc độ khuấy 1200 vòng/phút .65 Hình 3.24 Kết đo phân tích kích thước hạt mẫu vi nhũ tương (M12) khảo sát theo tốc độ khuấy 1400 vòng/phút .66 Hình 3.25 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc kích thước hạt trung bình theo tốc độ khuấy 67 Hình 3.26 Kết đo phân tích kích thước hạt mẫu vi nhũ tương (M13) khảo sát theo nhiệt độ 75oC 68 Hình 3.27 Kết đo phân tích kích thước hạt mẫu vi nhũ tương (M14) khảo sát theo nhiệt độ 60oC 69 Hình 3.28 Kết đo phân tích kích thước hạt mẫu vi nhũ tương (M15) khảo sát theo nhiệt độ 30 oC 70 Hình 3.29 Kết đo phân tích kích thước hạt mẫu vi nhũ tương(M16) khảo sát theo nhiệt độ 15 oC 71 Hình 3.30 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc kích thước hạt trung bình theo nhiệt độ 72 Hình 3.31 Kết đo SEM mẫu M1 73 Hình 3.32 Tỷ lệ mọt R.dominica chết theo thời gian sau xử lý chế phẩm M1 với thí nghiệm nhiễm mọt (Viện BVTV, tháng 7/2017) 75 Hình 3.33 Tỷ lệ mọt R.dominica chết theo thời gian sau xử lý chế phẩm M1 .76 thí nghiệm tiếp xúc với mọt (Viện BVTV, tháng 7/2017) .76 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thang giá trị HLB .16 Bảng 1.2 Thành phần tinh dầu tách chiết từ số loài Bạch đàn 23 Bảng 2.1 Thí nghiệm khảo sát thời gian tối ưu chiết tách tinh dầu 34 Bảng 2.2 Thông số thành phần, thời gian khuấy, tốc độ khuấy nhiệt độ khuấy 37 Bảng 3.1 Kết khảo sát thời gian tối ưu chiết tách tinh dầu 44 Bảng 3.2 Kết đánh giá độ ổn định nhóm mẫu vi nhũ tương khảo sát kích thước hạt theo thành phần pha 55 Bảng 3.3 Kết đánh giá độ ổn định nhóm mẫu vi nhũ tương khảo sát kích thước hạt theo thời gian khuấy 55 Bảng 3.4 Kết đánh giá độ ổn định nhóm mẫu vi nhũ tương khảo sát kích thước hạt theo tốc độ khuấy 56 Bảng 3.5 Kết đánh giá độ ổn định nhóm mẫu vi nhũ tương khảo sát kích thước hạt theo nhiệt độ khuấy 56 Bảng 3.6 Theo dõi mật độ mọt đục hạt nhỏ q trình thí nghiệm 74 Bảng 3.7 Khả xua đuổi mọt đục hạt nhỏ chế phẩm 74 Bảng 3.8 Hiệu lực phòng chống mọt đục hạt nhỏ chế phẩm 77 Bảng 3.9 Khả nảy mầm hạt thóc sau xử lý chế phẩm 78 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DLS Dynamic Light Scattering FAO The Food and Agricultural Organization FT –IR Fourier Transform Infrared Spectroscopy GC – MS HLB LC – MS O/W OECD PG Gas Chromatography - Mass Spectrometry Hydrophilie – Lipophilie Balance Liquid Chromatography– Mass Spectrometry Oil/Water Tổ chức Hợp tác Phát triển Quốc tế Propylene Glycol SEM Scanning Electron Microscopy UNEP Chƣơng trình Mơi trƣờng Liên hợp quốc UNIDO Tổ chức Phát triển Công nghiệp Liên hợp quốc W/O Water/ Oil MỞ ĐẦU Tổn thất bảo quản thực phẩm xâm nhập côn trùng vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt nƣớc phát triển Ngƣời ta ƣớc tính có 20.000 loài thực vật sâu bệnh gây hại , tiêu hủy khoảng phần ba tổng số lƣơng thực sản xuất giới, trị giá hàng năm mức 100 tỷ đô la, đó thiệt hại lớn (43%) xảy nƣớc phát triển Theo kết điều tra FAO, hàng năm giới, mức tổn thất lƣơng thực bảo quản kho từ - 10%, riêng nƣớc có trình độ bảo quản nơng sản thấp vùng khí hậu nhiệt đới mức tổn thất lƣơng thực lên đến 20% Tại Ấn Độ, tổn thất côn trùng gây chiếm 6,5% trữ lƣợng ngũ cốc Trong tỉnh phía bắc Cameroon , nơng dân đến 80% lƣơng thƣ̣c côn trùng sau kh i cấ t trữ đến tháng Sự tổn thất lƣơng thực kho, phần lớn sâu mọt gây Ở nƣớc ta, theo thực nghiệm Bộ môn nghiên cứu côn trùng trực thuộc Tổng cục lƣơng thực, cơng tác phòng trừ sâu mọt kho không tốt, hàng năm bị hao hụt từ - 10% số lƣợng nông sản dự trữ Tính trung bình loại hạt tổn thất sau thu hoạch khoảng 10%, loại có củ từ 10 - 20%, với rau từ 10 - 30% Chính việc bảo quản lƣơng thực sau thu hoạch vấn đề cấp thiết đƣợc quan tâm hàng đầu Tuy nhiên nay, vấn đề bảo quản lƣơng thực chất hóa học thƣờng gây tác dụng phụ làm ảnh hƣởng không tốt đến sức khỏe ngƣời môi trƣờng xung quanh Trong năm gần đây, nghiên cứu tập trung vào sử dụng tinh dầu thực vật thành phần hóa học có hoạt tính sinh học nhƣ lựa chọn thay cho thuốc trừ sâu tổng hợp Dầu Bạch đàn, đƣợc sử dụng nhƣ loại thuốc trừ sâu sinh học để kiểm sốt loại trùng gây hại khác Dầu Bạch đàn đƣợc Cục Quản lý Thực phẩm Dƣợc phẩm Hoa Kỳ phân loại không độc hại Ngay Hội đồng Châu Âu chấp thuận sử dụng tinh dầ u Bạch đàn chất tạo hƣơng thực phẩm (> mg/kg), bánh kẹo (