Khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm ở nước ta tạo điều kiện tốt cho các loài nấm và vi khuẩn gây bệnh phát triển, gây ra những tổn thất lớn cho ngành nông nghiệp nước nhà. Trước tình trạng đó, việc bảo vệ lúa và các cây hoa màu - loại cây lương thực thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày, khỏi nấm và vi khuẩn gây bệnh hại cây trồng là một việc làm tất yếu. Nhu cầu các thuốc BVTV trên thế giới hàng năm không ngừng tăng lên. Nếu như chỉ số tiêu thụ các sản phẩm này năm 2012 là 49,9 tỷ USD thì dự tính năm 2017 sẽ tăng lên 67,5 tỷ USD. Tuy sử dụng thuốc BVTV hóa học của thế giới đã dần giảm xuống, cụ thể đã giảm từ 1480,6 nghìn tấn năm 2006 xuống mức 678,1 nghìn tấn năm 2010; trung bình mỗi năm giảm 17,1%/năm. Trong hai năm trở lại đây, xu hướng sử dụng thuốc BVTV nguồn gốc hóa học trên thế giới đã giảm xuống rõ rệt tron hiên, cùng với việc gia tăng sử dụng các hóa chất BVTV, nguy cơ ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng tới sức khỏe con người cũng tăng theo. Theo FAO, trong kỳ 2006 - 2010, xu hướng khi tỷ lệ sử dụng thuốc BVTV nguồn gốc sinh học (biopesticide) gia tăng. Châu Mỹ có xu hướng giảm mạnh nhu cầu sử dụng mặt hàng này hơn hẳn so với các châu lục khác. Chi Scutellaria đã được các nhà khoa học ở nước ta nghiên cứu nhưng vẫn còn hạn chế. Nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cây Hoàng cầm (Scutellaria baicalensis Georg.), rễ cây Hoàng cầm là một vị thuốc quý có tác dụng miễn dịch, kháng sinh. Việc này đưa đến ý tưởng sử dụng cao chiết rễ cây Hoàng cầm để bảo vệ lúa và cây hoa màu khỏi nấm và vi khuẩn gây bệnh.

Hướng đến mục tiêu tìm kiếm cá chất có hoạt tính kháng nấm và vi khuẩn gây bệnh trên lúa và cây hoa màu, đáp ứng được các điều kiện: an toàn cho sức khỏe con người, thân thiện với môi trường, dễ sử dụng, nhóm đề tài Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam do TS. Lê Đăng Quang đứng đầu đã đề xuất đề tài “Nghiên cứu chế tạo cao chiết từ cây Hoàng cầm (Scutellaria baicalensis Georg.) để làm chế phẩm BVTV kháng nấm gây bệnh đạo ôn trên lúa”. Ưu điểm của nghiên cứu này là sử dụng rễ cây Hoàng cầm - nguồn dược liệu sẵn có, không độc hại với con người và thân thiện với môi trường.

Qua quá trình tiến hành thực nghiệm, lựa chọn và đánh giá các kết quả thu được nhóm đã đưa ra được những kết luận sau:

1- Đã nghiên cứu thành công quy trình chiết thích hợp để thu cao chiết từ rễ Hoàng cầm có khả năng kháng nấm Magnaporthe oryzae gây bệnh đạo ôn trên cây lúa. Với điều kiện chiết tối ưu tại các thông số: dung môi chiết metanol, tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu (v/w) 8/1, nhiệt độ chiết 65 ºC, thời gian chiết 12h.

2- Đã nghiên cứu và xây dựng quy trình chiết phân bố để thu được cao chiết từ phân lớp etyl axetat giàu hoạt tính, ngoài ra phân đoạn hexan cũng có hoạt tính nhưng kém hơn do vậy nhóm nghiên cứu đề xuất sẽ tận dụng để quá trình sản xuất được tối ưu nhất.

3- Bằng các phương pháp chiết xuất và sắc ký, từ cặn etyl axetat đã tiến hành phân lập được 5 hợp chất SB1 (wogonin), SB4 (baicalein), SB5 (baicalin) và SB17 (neobaicalein) từ cao chiết etyl axetat giàu hoạt tính và xác định được cấu trúc của chúng bằng các phương pháp phổ như 1H-NMR, 13C-NMR, HRESI-MS.

4- Đã định lượng hàm lượng của 4 hoạt chất SB1 (wogonin), SB4 (baicalein), SB5 (baicalin) và SB17 (neobaicalein) trong các cao chiết thô và phân lợp hữu cơ của rễ Hoàng cẩm. Trong đó cao chiết của các phân lớp hexan và etyl axetat có chứa nhiều các thành phần SB4 và SB5 với hàm lượng vào khoảng 9,6 và 16,5%

5- Đã đánh giá hoạt tính in vitro kháng nấm của các cao MeOH, hexan và EA từ 500- 10000 ppm, hoạt tính của cao EA mạnh nhất so với cao MeOH và hexan, ức chế 100% với hàm lượng trên 2500 ppm. Hoạt tính của 3 chất chính mang hoạt tính in vitro gồm SB1 (wogonin), SB4 (baicalein), SB5 (baicalin) cho thấy SB1 và SB4 có hoạt tính mạnh hơn so với SB5.

6- Hoạt tính in vivo của cao chiết MeOH từ Hoàng cầm thể hiện khả năng kháng nấm Magnaporthe oryzae gây bệnh đạo ôn trên cây lúa từ 56-88% với khoảng nồng độ 500-3000 ppm.

7- Đã nghiên cứu quy trình phối trộn tạo dạng chế phẩm từ cao chiết giàu hoạt tính của rễ Hoàng cầm. Thành phần và hàm lượng các thành phần trong chế phẩm HC9 như sau: Cao etyl axetat giàu hoạt tính (từ quá trình chiết phân bố cao tổng) 31,4%; 81 PEG 4000 2,5%, Tween 20 chiếm 10,1% và nước cùng các dung môi khác với khôi lượng vừa đủ. HC9 có độ phân tán tốt ở liều lượng 15g/L và bền trong vòng 6h.

8- Đã đánh giá hiệu quả trừ một số loại nấm của 1 dạng chế phẩm thực nghiệm trong nhà lưới tại Hàn Quốc. Hiệu lực tác dụng của HC9 đối với nấm Magnaporthe oryzae gây bệnh đạo ôn trên cây lúa đạt từ 75-94% đối với liều lượng pha loãng từ 100-400 lần. Đây là liệu lượng pha loãng lớn với hiệu quả tác dụng cao, thích hợp để phát triển thành sản phẩm thương mại.

9- Đã chiết được 3,5 kg cao chiết của phân lớp etyl axetat.

10- Đã bào chế hơn 3 kg chế phẩm HC9 để khảo nghiệm trong nhà lưới cũng trên ngoài đồng ruộng.

Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Công nghiệp Hóa chất và tạp chí Khoa học và Công nghệ

Việc triển khai sản xuất chế phẩm từ nguyên liệu rễ Hoàng cầm để tạo ra chế phẩm HC9 là loại thuốc BVTV nguồn gốc thảo mộc, không độc hại là cần thiết. Nhóm nghiên cứu xin đưa ra kiến nghị được tiếp tục triển khai ở quy mô lớn hơn, hoàn thiện các nội dung và triển khai theo hướng dự án sản xuất, tạo ra lượng lớn sản phẩm để tiếp tục khảo nghiệm chế phẩm HC9 phòng trừ Magnaporthe oryzae gây bệnh đạo ôn trên cây lúa ở diện rộng tại các địa phương chuyên canh khác nhau và mùa vụ khác nhau nhằm mục đích đạt được sự ổn định hơn nữa về chất lượng sản phẩm và hạ thấp giá thành.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 16383/2019) tại Cục Thông tin KH&CN Quốc gia.

P.T.T (NASATI)