Tài liệu Ảnh hưởng của hợp chất ly trích từ cây neem sử dụng trong điều trị bệnh trên thủy sản đến chất lượng môi trường nước của ao nuôi

TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƢỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG ẢNH HƢỞNG CỦA HỢP CHẤT LY TRÍCH TỪ CÂY NEEM SỬ DỤNG TRONG ĐIỀU TRỊ BỆNH TRÊN THỦY SẢN ĐẾN CHẤT LƢỢNG MÔI TRƢỜNG NƢỚC CỦA AO NUÔI Mã số: Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Thanh Bình Bình Dƣơng, 2016 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƢỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG ẢNH HƢỞNG CỦA HỢP CHẤT LY TRÍCH TỪ CÂY NEEM SỬ DỤNG TRONG ĐIỀU TRỊ BỆNH TRÊN THỦY SẢN ĐẾN CHẤT LƢỢNG MÔI TRƢỜNG NƢỚC CỦA AO NUÔI Mã số: Xác nhận của đơn vị chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài TS. Nguyễn Thanh Bình Bình Dƣơng, 2016 MỤC LỤC TÓM TẮT .................................................................................................................. 1 MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................... 4 1.1. Tổng quan về cây Neem, hoạt chất Azadirachtin và các ứng dụng ..................... 4 1.1.1. Cây Neem và các đặc điểm sinh thái ............................................................ 4 1.1.2. Các hoạt chất chính có hoạt tính sinh học trong cây Neem........................... 6 1.2. Các bệnh phổ biến trên cá tra và nghiên cứu sử dụng hoạt chất ly trích từ lá cây Neem để điều trị bệnh trên thủy sản........................................................................ 22 1.2.1. Các bệnh phổ biến trên cá tra..................................................................... 22 1.2.2. Các nghiên cứu .......................................................................................... 27 1.3. Đánh giá chất lƣợng nƣớc và sinh thái ao nuôi thủy sản ................................... 31 1.3.1. Các thông số chất lƣợng nƣớc.................................................................... 31 1.3.2. Chỉ thị sinh học ......................................................................................... 32 1.3.3. Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc .......................................................... 45 CHƢƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................... 48 2.1. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 48 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................. 48 2.1.1. Phƣơng pháp điều tra khảo sát và thu thập dữ liệu ..................................... 48 2.2.2. Phƣơng pháp lấy mẫu và phân tích, đánh giá chất lƣợng nƣớc ................... 49 2.2.3. Phƣơng pháp lấy mẫu sinh vật chỉ thị ........................................................ 50 2.2.4. Phƣơng pháp đánh giá sự ảnh hƣởng của hoạt chất Neem.......................... 53 2.2.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu ......................................................................... 53 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................. 54 3.1. Đánh giá sự ảnh hƣởng của hoạt chất Neem đến chất lƣợng nƣớc ao nuôi ....... 54 3.1.1. Các thông số hóa lý ................................................................................... 54 3.1.2. Các thông số hóa học ................................................................................. 57 3.2. Đánh giá sự ảnh hƣởng của hoạt chất Neem đến thành phần động vật không xƣơng sống cỡ lớn .................................................................................................. 61 3.3. Đánh giá sự ảnh hƣởng của hoạt chất Neem đến thành phần Protozoa ............. 63 3.4. Đánh giá sự ảnh hƣởng của hoạt chất Neem đến thành phần phiêu sinh vật ..... 66 3.4.1. Phiêu sinh thực vật .................................................................................... 66 3.4.2. Phiêu sinh động vật. .................................................................................. 69 3.5. Đánh giá hiệu quả trị bệnh trên thủy sản .......................................................... 71 CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 77 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các hợp chất phenolic diterpenoid trong Neem ........................................... 7 Bảng 1.2: Các hợp chất nhóm protomelicin ............................................................... 10 Bảng 1.3: Các hợp chất nhóm limonoid với 4 vòng nguyên và chuỗi bên hydroxybutenolid. ...................................................................................................... 11 Bảng 1.4: Nhóm Azadirone và các hợp chất tƣơng tự ................................................ 12 Bảng 1.5: Nhóm gedunin và các dẫn xuất .................................................................. 14 Bảng 1.6: Các hợp chất nhóm pro C-seco-meliacin ................................................... 15 Bảng 1.7: Các hợp chất nhóm salanin. ....................................................................... 16 Bảng 1.8: Các hợp chất nhóm C-secomeliacin nimbin. .............................................. 17 Bảng 1.9: các hợp chất nhóm C-secomeliacin với chuỗi bên -hydroxybutenolide. ... 19 Bảng 1.10: Azadirachtin và các đồng phân. ............................................................... 20 Bảng 2.1: Các phƣơng pháp phân tích các thông số chất lƣợng nƣớc ........................ 50 Bảng 2.2. Tổng hợp phƣơng pháp thu mẫu và phân tích chỉ tiêu sinh học.................. 52 Bảng 3.1. Kết quả pH của 8 lần lấy mẫu. ................................................................... 54 Bảng 3.2. Kết quả SD của 8 lần lấy mẫu.................................................................... 55 Bảng 3.3. Kết quả SS của 8 lần lấy mẫu .................................................................... 56 Bảng 3.4. Kết quả COD của 8 lần lấy mẫu ................................................................ 58 Bảng 3.5. Kết quả N-NO3- của 8 lần lấy mẫu ............................................................. 59 Bảng 3.6. Kết quả P-PO43- của 8 lần lấy mẫu ............................................................. 61 Bảng 3.7. Thành phần các loài động vật không xƣơng sống ở đáy tại các điểm nghiên cứu............................................................................................................................. 62 Bảng 3.8. Thành phần các loài protozoa tại các điểm nghiên cứu .............................. 65 Bảng 3.9. Thành phần loài phiêu sinh thực vật .......................................................... 66 Bảng 3.10. Thành phần loài phytoplankton tại các điểm nghiên cứu .......................... 67 Bảng 3.11. Thành phần loài zooplankton tại các điểm nghiên cứu ............................. 70 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Các hợp chất nhóm phenolic diterpenoid ..................................................... 7 Hình 1.2: Nhóm protomelicin ...................................................................................... 9 Hình 1.3: Limonoid với 4 vòng nguyên và chuỗi bên -hydroxybutenolid ................. 10 Hình 1.4: Nhóm Azadirone và các hợp chất tƣơng tự ................................................ 11 Hình 1.5: Nhóm gedunin và các dẫn xuất .................................................................. 13 Hình 1.6: Nhóm pro C-seco-meliacin ........................................................................ 14 Hình 1.7: Nhóm salanin ............................................................................................ 16 Hình 1.8: Nhómh C-secomeliacin hay nimbin ........................................................... 17 Hình 1.9: nhóm C-secomeliacin với chuỗi bên -hydroxybutenolide. ........................ 18 Hình 1.10: Nhóm azadirachtin. .................................................................................. 20 Hình 1.11. Gan có mũ trên cá tra ............................................................................... 24 Hình 1.12. Brachionus calyciflorus và Rotaria neptunia ............................................ 37 Hình 1.13. Platyias patulus và Lecane sp. .................................................................. 37 Hình 1.14. Moina sp và Daphnia ............................................................................... 38 Hình1.15. Bosminopsis sp và chân cua...................................................................... 38 Hình 1.16. Calanoid, Cyclopoid và Harpactioip ........................................................ 40 Hình 1.17. Các loài tảo lục ........................................................................................ 42 Hình 1.18. các loài tảo lam ........................................................................................ 42 Hình 1.19. Các loài tảo mắt ....................................................................................... 43 Hình 1.20. Các loài tảo giáp ...................................................................................... 44 Hình 1.21. Sự thay đổi nồng độ sắt (Fe) theo thời gian dƣới tác động của Azadirachtaindica ...................................................................................................... 46 Hình 1.22. Khả năng loại sắt bởi Azadirachtaindica theo thời gian ........................... 46 Hình 2.1. Thiết bị lấy mẫu nƣớc kiểu ngang. ............................................................. 49 Hình 2.2: Gàu lấy mẫu động vật đáy. ........................................................................ 51 Hình 2.3. Lƣới Juday................................................................................................. 51 Hình 3.1. Biến động pH tại ao nuôi qua các đợt mẫu. ................................................ 54 Hình 3.2. Biến động SD tại ao nuôi qua các đợt mẫu. ................................................ 56 Hình 3.3. Biến động SS tại ao nuôi qua các đợt mẫu. ................................................ 57 Hình 3.4. Biến động COD tại ao nuôi qua các đợt mẫu. ............................................ 58 Hình 3.5. Biến động N-NO3- tại ao nuôi qua các đợt mẫu. ......................................... 60 Hình 3.6. Biến động P-PO43- tại ao nuôi qua các đợt mẫu. ......................................... 61 Hình 3.7. Biểu đồ tần suất loài Protozoa trƣớc khi sử dụng hợp chất cây Neem. ....... 63 Hình 3.8. Biểu đồ tần suất loài Protozoa sau khi sử dụng hợp chất cây Neem............ 64 Hình 3.9. Tỉ lệ thành phần loài phytoplankton đƣợc phát hiện trong các đợt lấy mẫu.66 Hình 3.10. Tần suất xuất hiện loài phytoplankton trƣớc khi sử dụng hợp chất Neem. 68 Hình 3.11. Tần suất xuất hiện loài phytoplanktonsau khi sử dụng hợp chất Neem. .... 68 Hình 3.12. Biểu đồ tần suất xuất hiện loài zooplanktontrƣớc và sau khi sử dụng hợp chất cây Neem. .......................................................................................................... 70 Hình 3.13. Mổ khám xem bệnh tích trên cá thí nghiệm ............................................. 71 Hình 3.14. Nội tạng cá đƣợc kiểm tra bệnh ............................................................... 71 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nội dung BNNPTNT Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn QCVN Quy chuẩn Viết Nam ĐVĐ Động vật đáy ĐVĐKXS Động vật đáy không xƣơng sống ĐVĐKXSCL Động vật đáy không xƣơng sống cỡ lớn HST Hệ sinh thái TCP Tiền chế phảm CLN Chất lƣợng nƣớc COD Nhu cầu oxy hoá học BOD Nhu câu oxy sinh hoá TÓM TẮT Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm đánh giá đánh giá ánh hƣởng của hợp chất ly trích từ cây neem đến các thông số chất lƣợng nƣớc, khảo sát tác động đến hệ sinh vật trong ao nuôi và đánh giá hiệu quả trị bệnh cá da trơn khi sử dụng hợp chất ly trích từ cây Neem. Đề tài đƣợc tiến hành tại một trại nuôi cá thuộc Tành phố Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dƣơng, với nội dung: đánh giá ảnh hƣởng của hợp chất ly trích từ lá cây Neem đến chất lƣợng nƣớc ao nuôi, đánh giá ảnh hƣởng của hợp chất ly trích từ lá cây Neem đến các yếu tố sinh học trong ao nuôi, đánh giá hiệu qủa trị bệnh trên cá tra sau khi sử dụng hợp chất ly trích cây neem. Phƣơng pháp nghiên cứu để thực hiện các nội dung này là phƣơng pháp điều tra khảo sát và thu thập dữ liệu, lấy mẫu và phân tích, đánh giá chất lƣợng nƣớc, lấy mẫu sinh vật chỉ thị. Kết quả cho thấy việc sử dụng hoạt chất ly trích từ neem có khả năng tác động tích cực đến chất lƣợng nƣớc ao nuôi. Ở nồng độ 90 mg/L, hoạt chất ly trích từ neem có tác động tích cực đến chất lƣợng nƣớc ao, giúp làm giảm nồng độ các thông số: COD, N-NO3-, P-PO43-, SD, SS. Riêng pH không bị ảnh hƣởng lớn bởi hoạt chất ly trích từ neem ở nồng độ này. Tất cả các thông số ao nuôi đều nằm trong giới hạn cho phép của thông tƣ 44/2010/TT-BNNPTNT quy định về điều kiện cơ sở, vùng nuôi cá tra thâm canh đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và QCVN 02 - 20 : 2014/BNNPTNT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về cơ sở nuôi cá tra (Pangasianodon hypophthalmus Sauvage, 1878) trong ao – điều kiện bảo đảm vệ sinh thú y, bảo vệ môi trƣờng và an toàn thực phẩm. Độ trong đƣợc đánh giá thông qua độ sâu đĩa Secchi cho thấy việc sử dụng hoạt chất chiết xuất từ neem giúp làm tăng độ trong (tức làm giảm độ sâu đĩa Secchi). Qua kết quả khảo sát và phân tích mẫu tại 05 đợt thu mẫu sinh vật chỉ thị đã xác định sự hiện diện của các loài động vật không xƣơng sống cỡ lớn là: Nephthys sp, Corbicula sp, Melanoides tuberculata ; và các loài protozoa là: Anisonema spec, Euglena acus, Phacus pleuronectes, Trachelomonas armata, Trachelomonas spec, Volvox. Tần suất xuất hiện của các loài động vật không xƣơng sống cỡ lớn và protozoa không có sự thay đổi ở hai mốc thời gian là trƣớc và sau khi sử dụng hợp chất ly trích cây neem vào trị bệnh cho cá tra. Kết quả nghiên cứu trên đánh giá rằng việc sử dụng hợp chất ly trích cây neem vào trị bệnh cho cá tra không ảnh hƣởng đến động vật không xƣơng sống cỡ lớn và protozoa tồn tại trong ao, không thấy biểu hiện bệnh trên cá và không thay đổi một số chỉ tiêu về chất lƣợng nƣớc. Từ khóa: cá tra, cây neeem, sinh vật chỉ thị, chất lượng nước 1 MỞ ĐẦU Azadirachta indica là loài thực vật thƣờng xanh thuộc chi Azadirachta, phân bố ở châu Á, châu Phi và các vùng có khí hậu nhiệt đới; thƣờng đƣợc gọi là Neem, Nim, Indian lilac, Paradise tree, White cedar, … nhƣng Neem là tên thƣờng đƣợc sử dụng nhiều nhất. Ở Việt Nam, cây Neem thƣờng đƣợc gọi là xoan chịu hạn để phân biệt với xoan ta. Neem phát triển nhanh, có chiều cao trung bình từ 10 -20 m, cây trƣởng thành có thể cao 30 m, chu vi 2,5m; rễ thƣờng ăn rất sâu và tán xòe rộng. Chiết xuất từ lá cây neem (Neem leave extraction_NLE) là sản phẩm dạng dung dịch có nguồn gốc từ lá cây Neem, chứa nhiều hợp chất có tác dụng phòng trị bệnh giun sán cho ngƣời, gia súc và thủy sản. Một số hợp chất hóa học đã đƣợc phân chiết từ các bộ phận khác nhau của cây nhƣ meliantriol, salanin, triterpenoids, nimocinolide và azadirachtin. Qua nhiều nghiên cứu, Azadirachtin đã đƣợc chứng minh là hiệu quả trong việc kiểm soát nhiễm ký sinh trùng. Ngoài ra, theo EPA, một số xét nghiệm về độc tính thực hiện trên cá, thú nuôi bao gồm cả động vật nhai lại nhỏ và gia súc chỉ ra rằng ngay cả với những liều lƣợng cao nhất có thể , Azadirachtin cũng không có tác dụng phụ hoặc những triệu chứng bất thƣờng nào ở động vật thí nghiệm. Dƣợc chất chiết xuất từ Neem nhƣ NLE, NSE với nồng độ chủ yếu của Azadirachtin trong thành phần chất thì dƣờng nhƣ có hiệu quả chống lại một loạt các dịch bệnh động vật bao gồm vi khuẩn, đơn bào, ký sinh trùng và các điều kiện khác nhƣ nhiễm trùng tuyến trùng tiêu hóa và côn trùng. Hiện nay ở Việt Nam, rất nhiều nghiêm cứu và ứng dụng dịch trích ly từ các thành phần của cây Neem vào nhiều mục đích khác nhau. Các hoạt chất trong Neem tác động đến rất nhiều loài dịch hại theo các phƣơng thức: gây ngán ăn, xua đuổi, làm chết côn trùng qua đƣờng tiếp xúc và đƣờng miệng, ức chế sự sinh trƣởng và gây biến thái, ảnh hƣởng đến khả năng giao phối, ảnh hƣởng khả năng đẻ trứng và làm thối trứng. Với các cơ chế đó, ngoài khả năng tác động đến các loài dịch hại, các hoạt chất này cũng có nguy cơ ảnh hƣởng đến các sinh vật trong tự nhiên, tiêu diệt các loài sinh vật không gây hại, làm giảm tính đa dạng sinh học của hệ sinh thái ao nuôi. Tuy nhiên, các tác động về mặt môi trƣờng, sinh thái chƣa đƣợc nghiên cứu và chứng minh tính thân thiện với môi trƣờng của việc sử dụng các sản phẩm này. Với các lý do đó, đề tài “Ảnh hƣởng của hợp chất ly trích từ cây Neem sử dụng trong điều trị bệnh trên thủy sản đến chất lƣợng môi trƣờng nƣớc của ao nuôi” đƣợc đề xuất nghiên cứu. 2. Mục tiêu đề tài 2 - Khảo sát, đánh giá ánh hƣởng đến các thông số chất lƣợng nƣớc của việc sử dụng hợp chất trích ly từ cây Neem để trị bệnh cá da trơn; - Khảo sát tác động đến hệ sinh vật trong ao nuôi; - Đánh giá hiệu quả trị bệnh cá da trơn khi sử dụng hợp chất ly trích từ cây Neem. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu: - Các thông số chất lƣợng môi trƣờng nƣớc: pH, nhiệt độ, EC, SS, độ trong, COD, N-NO3-, P-PO43- Các yếu tố sinh học trong ao nuôi cá tra (Pangasius hypophthalmus): thực vật nổi, động vật nổi và động vật đáy 3.2. Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu thực hiện tại ao nuôi cá tra (Pangasius hypophthalmus) sử dụng hợp chất ly trích từ cây Neem. - Vị trí ao lấy mẫu: phƣờng Tƣơng Bình Hiệp, TP. Thủ Dầu Một, Bình Dƣơng - Thời gian nghiên cứu: từ tháng 03 năm 2015 đến tháng 9 năm 2016 4. Cách tiếp cận: Nghiên cứu sử dụng phƣơng pháp tiếp cận đa ngành: môi trƣờng, sinh thái và công nghệ sinh học để đánh giá tác động của hợp chất ly trích từ cây Neem đến môi trƣờng nƣớc, hệ sinh vật của ao nuôi và hiệu quả trị bệnh thủy sản. 3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về cây Neem, hoạt chất Azadirachtin và các ứng dụng 1.1.1. Cây Neem và các đặc điểm sinh thái Azadirachta indica là loài thực vật thƣờng xanh thuộc chi Azadirachta, phân bố ở châu Á, châu Phi và các vùng có khí hậu nhiệt đới; thƣờng đƣợc gọi là Neem, Nim, Indian lilac, Paradise tree, White cedar, … nhƣng Neem là tên thƣờng đƣợc sử dụng nhiều nhất. Ở Việt Nam, cây Neem thƣờng đƣợc gọi là xoan chịu hạn để phân biệt với xoan ta. Neem phát triển nhanh, có chiều cao trung bình từ 10 -20 m, cây trƣởng thành có thể cao 30 m, chu vi 2,5m; rễ thƣờng ăn rất sâu và tán xòe rộng. 1.1.1.1. Tên và phân loại Tên gọi: Azadirachta indica Bộ: Rutales (bộ Cam) Bộ phụ: Rutineae Họ: Meliaceae Họ phụ: Meliodene Nòi: Melieae Chi: Azadirachta Loài: Azadirachta indica Adrien Henri Laurent De Jussieu năm 1980 đã mô tả cây Neem với tên gọi Melia Azadirachta. Sau đó ông đổi lại là Azadirachta indica A.Juss. từ Azadirachta xuất phát từ tên Ba Tƣ (Persan) của loài này: “Azad-darakht-i-Hindi” có nghĩa là “Cây tự do của Ấn Độ”.Theo H.Y Mohan Ram và M.N.B Nair, năm 1783 Linaeous lần đầu tiên xếp họ Meliaceae gồm hai loài là Melia Azedarach và Azadirachta indica nhƣng sau đó đổi thành Azadirachta indica. Trên thế giới tùy từng vùng mà cây Neem có tên gọi khác nhau. Trong tiếng Anh, cây Neem cũng có nhiều tên gọi nhƣ Neem tree, Nim, Indian lilac, Paradise tree, White cedar v.v… nhƣng “Neem tree” là tên gọi phổ biến hơn cả. Ở Việt Nam, cây Neem thƣờng đƣợc gọi là xoan chịu hạn để phân biệt với cây xoan ta (Melia azedarach L.). 1.1.1.2. Đặc điểm thực vật học Cây Neem là loài cây thƣờng xanh, phát triển nhanh, chiều cao trung bình từ 10 – 20 m, cây trƣởng thành có thể cao 30 m, chu vi 2,5 m. Cá biệt nếu phát triển trong điều 4 kiện thuận lợi cây có thể cao từ 35 m đến 40 m, chu vi thân có thể đạt tới 3,5 m. Rễ cây thƣờng ăn rất sâu. Cây phân cành sớm, tán lá xòe rộng. Lá: Lá Neem dài từ 3 – 8 cm, kép lông chim một lần, mép hình răng cƣa. Hoa: Mọc thành chùm ở cuống lá, màu trắng, có hƣơng thơm, cuống ngắn, lƣỡng tính. Một hoa thƣờng dài 5 – 6 cm, rộng 8 – 11 mm. cánh hoa rời, xếp lợp, phủ đầy lông mịn. Bầu noãn 3 ô, mỗi ô chứa 2 noãn, đính noãn hình trụ. Cây thƣờng ra hoa vào khoảng thời gian từ tháng 3 tới tháng 5. Quả: Quả thuộc loại quả hạch, hình bầu dục, kích thƣớc khoảng 1,4 – 2,8 x 1,0 – 1,5 cm. Quả phát triển trong vòng 1 – 2 tháng. Quả non có màu xanh, khi chín chuyển sang màu vàng. Ngƣời ta thƣờng thu hái quả trên cây để tránh giảm chất lƣợng khi quả rụng xuống đất. Hạt và sự nảy mầm: Hạt gồm vỏ cứng và nhân. Nhân hạt chứa khoảng 35 – 45% dầu. Trong điều kiện tự nhiên hạt thƣờng rụng xuống đất và nảy mầm sau 8 – 15 ngày, tỉ lệ nảy mầm theo dạng này rất cao. 1.1.1.3. Nguồn gốc và phân bố Cho đến nay, nguồn gốc của cây Neem vẫn chƣa đƣợc làm rõ. Nhiều nhà khoa học cho rằng cây có nguồn gốc từ vùng Assam và Burma, một số khẳng định cây có xuất xứ từ tiểu lục địa Indo – Pakistan. Những ngƣời khác lại cho rằng cây Neem xuất phát từ những vùng rừng khô hạn trên toàn khu vực Nam Á, Đông Nam Á bao gồm Pakistan, Sri Lanka, Thái Lan, Malaysia và Indonesia. Xoan chịu hạn đƣợc di thực vào châu Phi từ những năm đầu của thế kỷ 20. Ngày nay nó đƣợc trồng rộng rãi ở hơn 30 quốc gia châu Phi nhƣ Ghana, Sudan, Nigeria, Mali v.v…. Trong thế kỷ 20 cây Neem cũng đã đƣợc di thực đến nhiều quốc gia thuộc khu vực Trung và Nam Mĩ, đặc biệt đƣợc trồng rất nhiều ở Haiti, Cộng hòa Dominica và Nicaragoa. Ở châu Á, cây Neem đƣợc trồng ở nhiều nơi nhƣ Bangladesh, Burma, Cambodia, India, Indonesia, Iran, Malaysia, Nepal, Pakistan, Srilanka, Thái Lan, Yemen, Trung Quốc. Ở Việt Nam cây Neem đƣợc trồng từ năm 1981. 1.1.1.4. Công dụng của cây Neem Ngoài ý nghĩa to lớn về mặt sinh thái nhƣ phủ xanh đất trống đồi trọc, cải tạo đất bị hoang hóa, góp phần tái sinh rừng, cây Neem còn có nhiều ứng dụng khác, tất cả các bộ phận của nó đều có công dụng tốt. 5 Rễ: Dịch chiết từ rễ đƣợc sử dụng làm thuốc trị bệnh ngoài da, bệnh suy nhƣợc cơ thể. Lá: lá Neem có chứa nhiều hợp chất nhƣ nimbin, nimbinene, nimbadiol, nimbolide v.v… có tác dụng phòng trị bệnh giun sán cho ngƣời và gia súc. Tại một số vùng ở Ấn Độ, nông dân thƣờng cho gia súc ăn lá Neem để gia tăng sự tiết sữa. Nhiều nơi còn dùng lá Neem làm rau ăn vừa bổ xung khoáng chất, vừa có thể phòng ngừa giun sán, viêm nhiễm đƣờng ruột. Quả: Quả Neem khi chín có vị ngọt, có thể ăn đƣợc hoặc sử dụng trong công nghệ lên men. Quả Neem dùng làm thuốc tẩy giun, thuốc giảm đau và thuốc trị bệnh đƣờng tiết niệu, bệnh trĩ. Quả khô ngâm nƣớc có thể trị đƣợc một số bệnh ngoài da. Nƣớc quả tƣơi khi phun lên cây có thể xua đuổi nhiều loài côn trùng. Nhân: 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. Trong nhân hạt Neem có chứa rất nhiều dầu có thể sử dụng trong công nghiệp sản xuất mỹ phẩm, xà phòng, thuốc thừ sâu và nhiều ngành công nghiệp khác. Bánh dầu Neem: Bánh dầu Neem chứa khoảng1,00 – 1,40% hợp chất sulfur, 1,5 – 2,5% N, khoảng 0,7 – 1,2% P2O5 và 1,2 – 1,5% K2O. Bánh dầu Neem là nguồn phân hữu cơ rất tốt, vừa có tác dụng cung cấp dinh dƣỡng cho cây, vừa diệt đƣợc các loài tuyến trùng, kiến, mối trong đất và có khả năng ức chế quá trình nitrat trong đất làm tăng hiệu quả sử dụng đạm cho cây trồng. Vỏ cây: Dịch chiết vỏ cây Neem đƣợc dùng làm thuốc chữa đau răng, bệnh sốt rét, bệnh vàng da hoặc dùng trong công nghiệp nhuộm. Vỏ cây có chứa nimbin, nimbidin, nimbinin nên cũng đƣợc dùng để điều chế thuốc bảo vệ thựt vật và một số thuốc trị bệnh ngoài da. Thân cây: Thân Neem sử dụng trong trang trí nội thất rất đƣợc ƣa chuộng do tính kháng nấm và chống mối một tốt, màu sắc đẹp. Gỗ Neem sử dụng làm chất đốt cũng rất tốt. 1.1.2. Các hoạt chất chính có hoạt tính sinh học trong cây Neem Theo C.Devakumar và Sukh Dev và thống kê của hiệp hội Neem, thành phần hóa học của cây Neem đƣợc các nhà hóa dƣợc Ấn Độ khảo sát từ năm 1880. Họ đã cô lập đƣợc một số axít từ dầu Neem và gọi tên là margosic acid. Tuy nhiên những nghiên cứu chính thức về thành phần hóa học của cây Neem thực sự bắt đầu từ năm 1942. Siddiqui năm 1942 lần đầu tiên báo cáo đã tách chiết đƣợc 3 hoạt chất trong Neem là nimbin, nimbidin và nimbinin. Năm 1963, bằng phƣơng pháp cộng hƣởng từ 6 hạt nhân, các nhà khoa học đã xác định đƣợc cấu trúc các hoạt chất trong Neem. Những nghiên cứu này đã khởi đầu cho hàng loạt các nghiên cứu tiếp theo về tính chất hóa học của cây Neem. Tính đến năm 2000 đã có hơn 100 hoạt chất có hoạt tính sinh học từ Neem đã xác định đƣợc công thức và cấu tạo. Những hoạt chất này chủ yếu thuộc 2 nhóm chính là isoprenoid và các hợp chất không phải isoprenoid. 1.1.2.1. Isoprenoid: 1/. Diterpenoid Hai mƣơi bốn hợp chất của nhóm này đƣợc cô lập từ vỏ cây Neem, phần lớn thuộc hai nhóm nhỏ là podacarpanoid và abietanoid Hình 1.1: Các hợp chất nhóm phenolic diterpenoid Bảng 1.1: Các hợp chất phenolic diterpenoid trong Neem Stt Tên chất hoạt Tiểu phần R1 R2 X Công thức Khối lƣợng Điểm Vị trí nóng chiết o chảy( C) xuất 1 Sugiol Me OH H,H C16H20O2 244 297 Vỏ rễ 2 Nimbisonol Me OH -OH,H C18H24O3 288 179 Vỏ thân 3 Nimbinone Me OH O C18H22O3 286 125 Vỏ thân 4 Nimbiol ipr OH H,H C18H24O2 272 250 Vỏ rễ 7 5 6 Nimosone Methyl nimbiol ipr ipr OH OM e O C20H26O3 314 73 Vỏ thân H,H C19H26O2 286 143 Vỏ thân 7 Margocin ipr H O C20H26O2 298 134 Vỏ rễ 8 Margocilin ipr OH -OH,H C20H28O3 316 127 Vỏ rễ 9 Margocinin OH OH C20H26O4 330 144 Vỏ rễ 10 Nimbidiol OH OH H,H C17H22O3 274 223 Vỏ rễ 11 Nimbionol OM OH e -OH,H C18H24O4 304 129 Vỏ 12 Nimbionone OH O C18H24O4 302 79 vỏ 13 Dimethyl nimbionol OH OH -OH,H C17H22O4 290 135 Vỏ thân Methyl OM OM nimbionone e e O C19H22O4 316 119 Vỏ thân 15 Nimbione OH Me O C18H22O3 286 103 Vỏ thân 16 Nimbonone Et H,H C20H28O2 300 69 Vỏ thân 17 Nimbosodio ne Ac OH H,H C19H24O3 300 135 Vỏ thân 18 Nimbosone Ac OM e H,H C20H28O2 300 139 Vỏ thân 19 Nimbonolon OM e e Et O C20H28O2 300 77 Vỏ thân 20 Margosone H ipr - C20H28O3 316 173 Vỏ thân 21 Margosolon e Me H - C20H28O2 288 170 Vỏ thân 22 Nimbilicin - - - C18H24O3 312 - Vỏ rễ 23 Nimbocidin C19H30O2 290 - Vỏ rễ 24 Nimolinin C20H28O3 316 114 Vỏ rễ 14 OM e OM e 8 Những hợp chất thuộc nhóm này có khả năng kháng viêm, kháng ung thƣ bạch cầu, kháng sinh, có tách dụng kích thích hay ức chế sự tăng trƣởng của tế bào và diệt sâu. 1.1.2.2. Triterpenoid (còn gọi là limonoid) Đây là những chất đắng trong Neem, thuộc dạng tetranortriterpenoid có khung apo-euphol (hoặc apo-tirucallol). Ơ thực vật, có khoảng 300 limonoid đã đƣợc tìm thấy, 1/3 số đó có trong Azadirachta indica và Melia azedarach.. Nhóm triterpenoid này có thể phân thành 8 nhóm nhỏ: protomeliacin, limonoid với chuỗi bên xác định, azadirone và dẫn xuất, gedunin và dẫn xuất, vilasinin và 3 nhóm C-seco-meliacin là nimbin, salanin và azadirachtin. a. Protomeliacin: Protomeliacin chứa một chuỗi bên 8 cacbon tại vị trí C-17, còn đƣợc gọi là protolimonoid hay prrotomelicin hay meliane. Hợp chất đầu là meliantriol (25) đƣợc cô lập từ quả và dầu Neem. Nimbocinone (26), nimolinone (27), kulactone (28), limocinol (29), và limocinone (30) là những dẫn xuất của euphol/tirucallol. Azadirachtol (31), azadirachnol (32), azaditol (33) thuộc chuỗi apo. Các hợp chất limocin A và B (34, 35) là limocinin là những tetranortriterpenoid có chuỗi bên tetrahydrofuran bán acetan. Hình 1.2: Nhóm protomelicin 9 Bảng 1.2: Các hợp chất nhóm protomelicin Stt Tên hoạt chất Công phân tử thức Phân tử Điểm nóng Vị trí ly trích lƣợng chảy(oC) đƣợc 25 Meliantriol C30H50O5 490 176 Dầu Neem 26 Nombocinone C30H46O4 470 78 Lá tƣơi 27 Nomolinone C30H44O3 452 190 Quả 28 Kulactone C30H44O3 452 164 Vỏ quả 29 Limocinol C30H44O 420 - Vỏ quả 30 Limocinone C30H48O 424 - Vỏ quả 31 Azadirachtol C32H46O6 526 112 Quả 32 Azadirachnol C32H48O6 528 171 Quả tƣơi 33 Azaditol C42H46O6 526 112 Vỏ quả 34 Limocin-A C29H42O5 470 - Vỏ quả 35 Limocin-B C29H42O5 470 - Vỏ quả 36 Limocinin C34H44O6 548 - Vỏ quả b. Limonoid với 4 vòng nguyên và chuỗi bên -hydroxybutenolid Đặc điểm của các hợp chất nhóm này là có chuỗi bên -hydroxybutenolid tại vị trí của vòng furan và 4 vòng furan còn nguyên vẹn. Hình 1.3: Limonoid với 4 vòng nguyên và chuỗi bên -hydroxybutenolid 10 Bảng 1.3: Các hợp chất nhóm limonoid với 4 vòng nguyên và chuỗi bên hydroxybutenolid. Stt Tên hoạt chất Công thức phân tử Phân tử Điểm nóng Vị trí cô o lƣợng chảy( C) lập đƣợc 37 Nimocinolide C28H36O7 484 160 Lá tƣơi 38 Isonimocinolide C28H36O7 484 165 Lá tƣơi 39 Nimbocinolide C32H42O9 570 - - 40 Isonimbocinolide C32H42O9 570 - Lá tƣơi 41 Isonimolicinolide C30H36O9 540 102 Quả tƣơi c. Nhóm Azadirone và các hợp chất tương tự Nhóm này bao gồm tất cả các hợp chất có khung triterpenoid, oxy ở vị trí C-3 và C-7. Hình 1.4: Nhóm Azadirone và các hợp chất tƣơng tự 11 Bảng 1.4: Nhóm Azadirone và các hợp chất tương tự Công Tiểu phần thức Stt Tên hoạt chất phân tử R1 42 43 Azadirone 7-Aeacetyl azadirone R2 R3 Phân tử lƣợng Điểm Vị trí nóng trích chảy (oC) ly đƣợc H Ac - C28H36O4 436 - Dầu, quả H H - C26H34O3 394 - - 44 Nimocin H Bz - C33H38O4 498 195 L tƣơi 45 Nimocinol Oh Ac - C28H36O5 452 130 Quả 46 Meldenin diol H H - C26H34O4 410 - L tƣơi 47 Meldenin Oac H - C28H36O5 452 244 Dầu hạt 48 isomeldenin OH Ac - C28H36O5 452 - L - - - C28H36O6 468 180 L khơ 50 7Azacetylneotrichilenone - - - C28H36O5 452 208 Hạt 51 Azadiradione Ac H -Furan C28H34O5 450 168 Quả, dầu 52 17-EpiAzadiradione Ac Furan H C28H34O5 450 205 Hạt, quả H OH -Furan C28H34O6 466 177 Hạt, quả OH C28H34O6 466 - 49 4, 6dihydroxy-Ahomoazadiradione 53 54 17--Hydroxy azadiradione 17--Hydroxy azadiradione H Furan 12 Thịt quả