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

Nội dung tài liệu: Luận văn Nghiên cứu tổng hợp chế phẩm sinh học dạng vi nhũ, định hướng ứng dụng trong bảo quản thóc giống

1. 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
2. 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 Chuyên ngành: Hóa môi 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
3. 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 và TS. Phƣơng Thảo, giảng viên Bộ môn Hóa Môi trƣờng, Khoa Hóa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã hƣớng dẫn, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu, chỉ bảo nhiệt tình, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn này. Em cũng xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô thuộc bộ môn Lọc - Hóa dầu và Phòng thí nghiệm Hóa Môi trƣờng đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho em học tập và nghiên cứu. Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, động viên, sự chỉ bảo rất nhiệt tình của tất cả các anh chị đi trƣớc, gia đình và bạn bè. Mặc dù đã cố gắng, nỗ lực hết sức mình, song chắc chắn luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự thông cảm và chỉ bảo tận tình từ quý thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 18 tháng 11 năm 2017 Học viên
4. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Chƣơng 1 – TỔNG QUAN ......................................................................................... 1 1.1. Tác động của thuốc BVTV đối với con ngƣời và môi trƣờng ......................... 1 1.2. Chế phẩm sinh học trong BVTV ...................................................................... 4 1.3. Tổng quan về nhũ tƣơng ................................................................................... 8 1.4. Các hệ vi nhũ tƣơng ........................................................................................ 18 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................... 29 2.2. Đối tƣợng, dụng cụ và hóa chất nghiên cứu ................................................... 29 2.3. Quy trình tạo ra dịch chiết Jatropha từ bã hạt Jatropha. ................................. 30 2.4. Các phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................... 39 3.1. Kết quả khảo sát thời gian tối ƣu để chiết tinh dầu từ bã hạt Jatropha .......... 44 3.2. Kết quả xác định thành phần hoạt tính 1,8 – Cineole trong tinh dầu Bạch đàn và vi nhũ tƣơng ...................................................................................................... 45 3.3. Kết quả xác định thành phần hoạt tính Phorbol ester trong dịch chiết Jatropha và vi nhũ tƣơng ...................................................................................................... 51 3.4. Đánh giá độ bền (độ ổn định) của các mẫu qua quan sát trực quan ............... 55 3.5. Kết quả khảo sát kích thƣớc hạt ..................................................................... 56 3.6. Kết quả phân tích kích thƣớc hạt bằng phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) .................................................................................................................... 73 3.7. Kết quả khảo sát trong bảo quản thóc giống của vi nhũ tƣơng tinh dầu Bạch đàn và dịch chiết bã hạt Jatropha ........................................................................... 73 KẾT LUẬN ............................................................................................................... 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 80
5. DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Các loại nhũ tương ...................................................................................... 9 Hình 1.2. Quá trình phá nhũ ..................................................................................... 13 Hình 1.3. Cấu trúc của vi nhũ ở nồng độ chất hoạt động bề mặt cho trước ............ 19 Hình 1.4. Công thức cấu tạo của 1,8 - Cineole và 1,4 - Cineole .............................. 22 Hình 1.5. Công thức của Phorbol etster ................................................................... 27 Hình 2.1. Bộ chiết Soxhlet ......................................................................................... 31 Hình 2.2. Bộ chiết Soxhlet trong phòng thí nghiệm .................................................. 32 Hình 2.3. Quy trình chiết tách tinh dầu từ hạt Jatropha bằng dung môi n-hexan ... 33 Hình 2.4. Hình ảnh hạt Jatropha và bã hạt Jatropha sau khi chiết tinh dầu ........... 33 Hình 2.5. Mô hình thu hồi n - hexan trong phòng thí nghiệm .................................. 34 Hình 2. 6. Quy trình chiết dịch chiết từ bã hạt Jatropha .......................................... 35 Hình 2.7. Bã hạt Jatropha khi ngâm với nước cất và dịch chiết từ bã hạt Jatropha36 Hình 2.8. Quy trình tổng hợp vi nhũ tương tinh dầu Bạch đàn và dịch chiết từ bã hạt Jatropha. ............................................................................................................. 36 Hình 2.9. Mô hình tổng hợp vi nhũ tương từ tinh dầu Bạch đàn và dịch chiết từ bã hạt Jatropha trong phòng thí nghiệm ....................................................................... 37 Hình 3.1. Tinh dầu Jatropha sau khi chiết ................................................................ 44 Hình 3.2. Quan hệ thể tích tinh dầu thu được và thời gian chiết .............................. 45 Hình 3.3. Kết quả phân tích GC – MS của tinh dầu Bạch đàn ................................. 46 Hình 3.4. Sắc đồ mẫu tinh dầu Bạch đàn - Phổ khối của tín hiệu với thời gian lưu là 6,062 phút .................................................................................................................. 46 Hình 3.5. Sắc đồ mẫu tinh dầu Bạch đàn - Phổ khối của tín hiệu với thời gian lưu là 8,418 phút .................................................................................................................. 47 Hình 3.6. Kết quả phân tích GC – MS của vi nhũ tương M1 .................................... 48 Hình 3.7. Sắc đồ mẫu M1 - Phổ khối của tín hiệu với thời gian lưu là 6,067 phút .. 48
6. Hình 3.8. Sắc đồ mẫu M1 - Phổ khối của tín hiệu tại thời gian lưu 8,421 phút ....... 49 Hình 3.9. Phổ FT - IR của tinh dầu Bạch đàn .......................................................... 49 Hình 3.10. Phổ FT – IR của vi nhũ tương M1 .......................................................... 50 Hình 3.11. Sắc ký đồ LC tại thời gian lưu 9,571 phút của mẫu dịch chiết .............. 51 Hình 3.12. Phổ UV mẫu dịch chiết ở 280 nm với thời gian lưu 9,571 phút ............. 52 Hình 3.13. Phổ FT – IR của dịch chiết từ bã hạt Jatropha ...................................... 53 Hình 3.14. Phổ FT – IR của vi nhũ tương (M1) ........................................................ 54 Hình 3.15. Kết quả đo phân tích kích thước hạt của mẫu vi nhũ tương (M1) khảo sát theo thành phần ......................................................................................................... 57 Hình 3.16. Kết quả đo phân tích kích thước hạt của mẫu vi nhũ tương (M7) khảo sát theo thời gian khuấy 20 phút ..................................................................................... 58 Hình 3.17. Kết quả đo phân tích kích thước hạt của mẫu vi nhũ tương (M5) khảo sát theo thời gian khuấy 40 phút ..................................................................................... 59 Hình 3.18. Kết quả đo phân tích kích thước hạt của mẫu vi nhũ tương (M6) khảo sát theo thời gian khuấy 80 phút ..................................................................................... 60 Hình 3.19. Kết quả đo phân tích kích thước hạt của mẫu vi nhũ tương (M8) khảo sát theo thời gian khuấy 100 phút ................................................................................... 61 Hình 3.20. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc kích thước hạt trung bình theo thời gian khuấy ......................................................................................................................... 62 Hình 3.21. Kết quả đo phân tích kích thước hạt của mẫu vi nhũ tương (M9) khảo sát theo tốc độ khuấy 600 vòng/phút .............................................................................. 63 Hình 3.22. Kết quả đo phân tích kích thước hạt của mẫu vi nhũ tương (M10) khảo sát theo tốc độ khuấy 800 vòng/phút ......................................................................... 64 Hình 3.23. Kết quả đo phân tích kích thước hạt của mẫu vi nhũ tương (M11) khảo sát theo tốc độ khuấy 1200 vòng/phút ....................................................................... 65 Hình 3.24. Kết quả đo phân tích kích thước hạt của mẫu vi nhũ tương (M12) khảo sát theo tốc độ khuấy 1400 vòng/phút ....................................................................... 66
7. Hình 3.25. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc kích thước hạt trung bình theo tốc độ khuấy ......................................................................................................................... 67 Hình 3.26. Kết quả đo phân tích kích thước hạt của mẫu vi nhũ tương (M13) khảo o sát theo nhiệt độ ở 75 C ............................................................................................ 68 Hình 3.27. Kết quả đo phân tích kích thước hạt của mẫu vi nhũ tương (M14) khảo o sát theo nhiệt độ ở 60 C ............................................................................................ 69 Hình 3.28. Kết quả đo phân tích kích thước hạt của mẫu vi nhũ tương (M15) khảo o sát theo nhiệt độ ở 30 C ........................................................................................... 70 Hình 3.29. Kết quả đo phân tích kích thước hạt của mẫu vi nhũ tương(M16) khảo o sát theo nhiệt độ ở 15 C ........................................................................................... 71 Hình 3.30. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của kích thước hạt trung bình theo nhiệt độ. .............................................................................................................................. 72 Hình 3.31. Kết quả đo SEM của mẫu M1 ................................................................. 73 Hình 3.32. Tỷ lệ mọt R.dominica chết theo thời gian sau xử lý chế phẩm M1 với thí nghiệm đã 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 ở ....... 76 thí nghiệm tiếp xúc với mọt (Viện BVTV, tháng 7/2017). ......................................... 76
8. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Thang giá trị HLB ..................................................................................... 16 Bảng 1.2. Thành phần chính của tinh dầu tách chiết từ một 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 và nhiệt độ khuấy . 37 Bảng 3.1. Kết quả khảo sát thời gian tối ưu chiết tách tinh dầu .............................. 44 Bảng 3.2. Kết quả đánh giá độ ổn định của nhóm mẫu vi nhũ tương khảo sát kích thước hạt theo thành phần pha ................................................................................. 55 Bảng 3.3. Kết quả đánh giá độ ổn định của nhóm mẫu vi nhũ tương khảo sát kích thước hạt theo thời gian khuấy.................................................................................. 55 Bảng 3.4. Kết quả đánh giá độ ổn định của nhóm mẫu vi nhũ tương khảo sát kích thước hạt theo tốc độ khuấy ...................................................................................... 56 Bảng 3.5. Kết quả đánh giá độ ổn định của 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 trong quá trình thí nghiệm .................. 74 Bảng 3.7. Khả năng xua đuổi mọt đục hạt nhỏ của chế phẩm ................................. 74 Bảng 3.8. Hiệu lực phòng chống mọt đục hạt nhỏ của chế phẩm ............................ 77 Bảng 3.9. Khả năng nảy mầm của hạt thóc sau xử lý chế phẩm .............................. 78
9. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DLS Dynamic Light Scattering FAO The Food and Agricultural Organization FT –IR Fourier Transform Infrared Spectroscopy GC – MS Gas Chromatography - Mass Spectrometry HLB Hydrophilie – Lipophilie Balance LC – MS Liquid Chromatography– Mass Spectrometry O/W Oil/Water OECD Tổ chức Hợp tác và Phát triển Quốc tế PG Propylene Glycol SEM Scanning Electron Microscopy UNEP Chƣơng trình Môi trƣờng của Liên hợp quốc UNIDO Tổ chức Phát triển Công nghiệp Liên hợp quốc. W/O Water/ Oil
10. MỞ ĐẦU Tổn thất trong bảo quản thực phẩm do sự xâm nhập của côn trùng là vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt ở các nƣớc đang phát triển. Ngƣời ta ƣớc tính có hơn 20.000 loài thực vật và sâu bệnh gây hại , tiêu hủy khoảng một phần ba tổng số lƣơng thực sản xuất của thế giới, trị giá hàng năm ở mức hơn 100 tỷ đô la, trong đó thiệt hại lớn nhất (43%) xảy ra ở các nƣớc đang phát triển. Theo kết quả điều tra của FAO, hàng năm trên thế giới, mức tổn thất của lƣơng thực bảo quản trong kho từ 6 - 10%, riêng ở các nƣớc có trình độ bảo quản nông sản còn thấp và vùng khí hậu nhiệt đới thì mức tổn thất lƣơng thực lên đến 20%. Tại Ấn Độ, tổn thất do côn trùng gây ra chiếm 6,5% trữ lƣợng ngũ cốc. Trong các tỉnh phía bắc Cameroon , nông dân có thể mất đến 80% lƣơng thƣc̣ do côn trùng sau kh i cất trữ trong 6 đến 8 tháng. Sự tổn thất lƣơng thực trong kho, phần lớn là do sâu mọt gây ra. Ở nƣớc ta, theo thực nghiệm của Bộ môn nghiên cứu côn trùng trực thuộc Tổng cục lƣơng thực, nếu công tác phòng trừ sâu mọt trong kho không tốt, hàng năm chúng ta sẽ bị hao hụt từ 3 - 10% số lƣợng nông sản dự trữ. Tính trung bình đối với các loại hạt tổn thất sau thu hoạch khoảng 10%, đối với các loại cây có củ là từ 10 - 20%, còn với rau quả từ 10 - 30%. Chính vì vậy việc bảo quản lƣơng thực sau thu hoạch là vấn đề cấp thiết và đƣợc quan tâm hàng đầu hiện nay. Tuy nhiên hiện nay, vấn đề bảo quản lƣơng thực bằng các chất hóa học thƣờng gây ra tác dụng phụ làm ảnh hƣởng không tốt đến sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng xung quanh. Trong những năm gần đây, các nghiên cứu tập trung vào sử dụng tinh dầu thực vật và thành phần hóa học có hoạt tính sinh học nhƣ các lựa chọn thay thế cho thuốc trừ sâu tổng hợp. Dầu Bạch đàn, có thể đƣợc sử dụng nhƣ một loại thuốc trừ sâu sinh học để kiểm soát các loại côn trùng gây hại khác nhau . Dầu Bạch đàn đã đƣợc Cục Quản lý Thực phẩm và Dƣợc phẩm Hoa Kỳ phân loại là không độc hại. Ngay cả Hội đồng Châu Âu đã chấp thuận sử dụng tinh dầu Bạch đàn là một chất tạo hƣơng trong thực phẩm (> 5 mg/kg), bánh kẹo (<15 mg/kg). Các nhà khoa học cũng chứng minh rằng tinh dầu Bạch đàn