Luận án chọn giống và nhân giống tràm giàu tinh dầu 1,8-cineole - Nghiên cứu tại Việt Nam

Đặt vấn đề Tinh dầu tràm là hợp chất thiên nhiên, có tính sát trùng mạnh, có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus, chống ung thư, chữa đau bụng, cảm cúm, hen suyễn, co thắt dạ dày, chống viêm, chữa vết bỏng, xoa bóp trị đau nhức khớp xương v., cũng như được sử dụng làm spa ở các khách sạn, khu nghỉ dưỡng và là mặt hàng có giá trị trên thị trường quốc tế. Tinh dầu tràm gồm hai nhóm chính là giàu terpinen-4-ol (tea tree oil) và giàu 1,8-cinole (cajeput oil và niaouli oil). Các loài tràm chủ yếu để sản xuất tinh dầu giàu 1,8-cineole là Tràm năm gân (Melaleuca quinquenervia), Tràm cajuput (Melaleuca cajuputi) và một số loài tràm khác trong đó có Tràm trà (Melaleuca alternifolia - loại giàu 1,8-cineole). Đây là những loài có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt ở Việt Nam, trong đó Tràm cajuput là loài cây có phân bố tự nhiên ở nhiều vùng ven biển nước ta.

Nghiên cứu chọn giống tràm lấy tinh dầu trong giai đoạn 1 (2008 - 2012) do GS.TS Lê Đình Khả làm chủ nhiệm đề tài, cho thấy Tràm cajuput của ta có năng suất và chất lượng tinh dầu thấp hơn rất nhiều so với Tràm năm gân được nhập từ Australia. Vì thế trong giai đoạn 2 (2013 - 2017) đề tài đã tập trung nghiên cứu cải thiện giống đối với Tràm năm gân, Tràm trà và khảo nghiệm thêm các giống Tràm cajuput nhập từ Indonesia (nước chủ yếu sản xuất tinh dầu Tràm cajuput) để nâng cao năng suất và chất lượng tinh dầu tràm ở nước ta. Nhằm nghiên cứu và đánh giá một cách đầy đủ hơn về khả năng cải thiện giống tràm nghiên cứu sinh thực hiện đề tài “Nghiên cứu chọn giống và nhân giống tràm có hàm lƣợng tinh dầu và tỷ lệ 1,8-cineole cao” cho cả Tràm năm gân, Tràm cajuput và nhóm Tràm trà giàu 1,8 - cinneole. Trong quá trình thực hiện thấy Tràm năm gân là loài có triển vọng nhất nên đã tập 1 trung cho Tràm năm gân.

Đây là một phần trong đề tài "Nghiên cứu chọn giống, kỹ thuật gây trồng và chế biến tràm có năng suất và chất lượng tinh dầu cao" do GS.TS Lê Đình Khả làm chủ nhiệm. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học Đã nghiên cứu xác định được một số cơ sở khoa học bổ sung cho cải thiện giống tràm theo hướng nâng cao năng suất và chất lượng tinh dầu tràm giàu 1,8-cineole. Ý nghĩa thực tiễn Đã xác định được một số giống Tràm năm gân sinh trưởng nhanh, có hàm lượng và chất lượng tinh dầu cao. Xác định được các biện pháp kỹ thuật nhân giống Tràm năm gân bằng nuôi cấy mô và một số biện pháp kỹ thuật nâng cao năng suất, chất lượng tinh dầu (phân bón, chiều cao gốc chặt và mùa vụ).

Mục tiêu nghiên cứu * Về lý luận Xác định được khả năng cải thiện giống theo các chỉ tiêu về sinh trưởng, hàm lượng và chất lượng tinh dầu của Tràm năm gân và Tràm cajuput làm cơ sở cho chọn giống. Xác định khả năng nhân giống một số dòng vô tính Tràm năm gân bằng nuôi cấy mô. * Về thực tiễn Xác định được một số giống tràm có hàm lượng và chất lượng tinh dầu cao để sản xuất tinh dầu. Hoàn thiện được kỹ thuật nhân giống Tràm năm gân bằng nuôi cấy mô, tạo được cây con đủ tiêu chuẩn trồng rừng.

2 Xác định được một số biện pháp kỹ thuật nhằm tăng hàm lượng và tỷ lệ 1,8-cineole trong tinh dầu Tràm năm gân. Nhƣ̃ng đóng góp mới của luâ ̣n án Đã đánh giá được sinh trưởng, hàm lượng và tỷ lệ 1,8-cineole trong tinh dầu của một số xuất xứ và dòng vô tính Tràm năm gân. Nhân giống thành công Tràm năm gân bằng nuôi cấy mô. Xác định được ảnh hưởng của phân bón, chiều cao gốc chặt và mùa vụ đến năng suất và tỷ lệ 1,8-cineole trong tinh dầu Tràm năm gân.

Đối tƣợng nghiên cứu 11 xuất xứ Tràm năm gân, 10 xuất xứ Tràm cajuput. 26 dòng vô tính Tràm năm gân bao gồm 7 dòng vô tính của xuất xứ Gympie Qld, 7 dòng vô tính của xuất xứ Bribie Island Qld và 12 dòng vô tính của xuất xứ West Malam PNG. Phạm vi nghiên cƣ́u - Nội dung + Đánh giá biến dị sinh trưởng, hàm lượng tinh dầu và tỷ lệ 1,8-cineole trong tinh dầu của Tràm năm gân và Tràm cajuput. + Nghiên cứu kỹ thuật nhân giống Tràm năm gân bằng nuôi cấy mô.

+ Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm tăng năng suất và chất lượng tinh dầu Tràm năm gân như phân bón, chiều cao gốc chặt và mùa vụ. - Điạ điểm + Khảo nghiệm xuất xứ Tràm năm gân và Tràm cajuput được tiến hành tại Ba Vì (Hà Nội). + Khảo nghiệm dòng vô tính Tràm năm gân được tiến hành tại Ba Vì (Hà Nội) và Phú Lộc (Thừa Thiên - Huế). + Nghiên cứu nuôi cấy mô Tràm năm gân thực hiện tại Viện Công nghệ Sinh học Lâm nghiệp (Trường Đại học Lâm nghiệp).

3 + Chưng cất tinh dầu tại Viện Cải thiện giống và Phát triển lâm sản. + Phân tích thành phần tinh dầu tại Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên. Thời gian Nghiên cứu đươ ̣c thực hiê ̣n trong 4 năm (2011 - 2015) 8. Bố cu ̣c Luận án gồm 97 trang, 25 bảng, 3 biểu đồ, 8 hình.

Kết cấu của luận án gồm các phần chính sau: - Mở đầu (4 trang) - Chương 1: Tổ ng quan vấ n đề nghiên cứu (28 trang) - Chương 2: Nô ̣i dung, vâ ̣t liê ̣u, phương pháp và địa điểm nghiên cứu (16 trang) - Chương 3: Kế t quả nghiên cứu và thảo luâ ̣n (45 trang) - Kế t luâ ̣n, tồ n ta ̣i và khuyế n nghi (4 ̣ trang) Tài liệu tham khảo: 100 tài liệu (gồm 34 tài liệu tiếng Việt và 66 tài liệu tiếng Anh). Phụ lục: 49 phụ biểu và 3 sơ đồ bố trí khảo nghiệm giống. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tinh dầu tràm và một số loài tràm giàu 1,8-cineole 1.

Giá trị sử dụng tinh dầu tràm Tràm (Melaleuca) là chi thực vật có đến 290 loài, đa số các loài tràm là cây đa tác dụng, có thể để lấy gỗ, tinh dầu, nuôi ong, làm cây bảo vê ̣ đấ t nông nghiê ̣p, cây đường phố và cây trong công viên (Brophy và cs. Tinh dầu tràm là sản phẩm có giá trị dược phẩm và mỹ phẩm đang được chú ý khai thác. Khả năng cung cấp tinh dầu của tràm phụ thuộc vào từng loài, từng xuất xứ, từng cá thể, cũng như phụ thuộc vào tuổi cây và điều kiện lập địa (Brophy và Doran, 1996)[38]. Tinh dầu tràm là tên gọi chung cho các loại tinh dầu được chưng cất từ lá tràm, gồm nhiều hợp chất thiên nhiên có giá trị như 1,8-cineole, terpinen-4-ol, nerolidol và linalool v., trong đó 1,8-cineole, terpinen-4-ol là những loại tinh dầu được tiêu thụ nhiều nhất, tiếp đến là nerolidol và linalool có giá trị dược liệu và hương liệu cao được dùng trong sản xuất nước hoa và mỹ phẩm.

Nhóm tinh dầu giàu terpinen-4-ol được sản xuất từ cây Tràm trà nên có tên là "tea tree oil" có tỷ lệ terpinen-4-ol 30 - 48%, tỷ lệ 1,8-cineole không quá 15% (ISO 7730, 2004)[58]. Nhóm tinh dầu giàu 1,8-cineole ban đầu được sản xuất từ Tràm cajuput ở Indonesia nên có tên là “cajeput oil”. Các loài tràm sản xuất tinh dầu giàu 1,8-cineole chủ yếu là Tràm cajuput, Tràm năm gân và một số loài tràm khác, trong đó có Tràm trà loại giàu 1,8-cineole. Tinh dầu tràm giàu terpinen-4-ol của Tràm trà đã được sử dụng trong chữa bệnh của thổ dân Australia, như chữa vết thương và chống viêm trong nhiều thế kỷ (Drury, 1989; Lassak và Mccarthy, 1990)[53, 66].

Các hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu Tràm trà chủ yếu do sự hiện diện của terpinen-4-ol 5 mặc dù các thành phần khác đóng góp đáng kể đến hoạt động kháng khuẩn (Carson và Riley, 1995; Southwell và cs. Đánh giá khả năng kháng vi trùng và đặc tính chữa bệnh khác của tinh dầu Tràm trà cho thấy có ít nhất 27 loài vi khuẩn và 24 loài nấm đã được báo cáo là nhạy cảm với loại tinh dầu Tràm trà giàu terpinen-4-ol (Carson và cs. Tinh dầu Tràm trà được dùng nguyên chất hoặc là thành phần trong các loại sản phẩm như chất bảo quản, kháng nấm, thuốc khử trùng hoặc tác nhân kháng khuẩn. Sản phẩm từ tinh dầu tràm gồm dầu gội, dầu dưỡng tóc, xà phòng, nước súc miệng, kem đánh răng, chất khử mùi, kem dưỡng ẩm, sữa rửa mặt và sữa tắm, sản phẩm cạo râu, son dưỡng môi, kem trị mụn, kem và bột chữa nấm da, kem bôi chữa viêm âm đạo và các sản phẩm y tế khác (Brophy và cs., 2013; Colton và cs., 2000; Rirdc và Attia, 2007; Southwell và Lowe, 1999; Wrigley và Fagg, 1993)[39, 47, 79, 85, 97].

Tinh dầu tràm giàu 1,8-cineole chủ yếu ở Tràm năm gân và Tràm cajuput có tác dụng diệt khuẩn, kháng virus (Harris, 2007; Vokovic và cs., 2010)[64, 94], được sử dụng trong ngành công nghiệp dược như thuốc chống xung huyết, chống ho, tác dụng giảm đau và chống viêm. Ngoài ra, 1,8-cineole còn dùng trong hương liệu, chữa bệnh hen suyễn, viêm xoang và bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (Juergens và cs., 2003, 2004; Santos và Rao, 2000; Santos và cs., 2004) [59, 60, 81, 82], thậm chí có người cho rằng 1,8-cineole có thể góp phần kiểm soát viêm tụy cấp tính (Bae và cs. 1,8-cineole là chất thơm tự nhiên có trong tinh dầu một số loài thực vật (Tschiggerl và Bucar, 2010)[90], đặc biệt ở nhiều loài bạch đàn do đó còn có tên là eucalyptol, cũng vì thế eucalyptol và 1,8-cineole được coi là synonym của nhau, đôi khi được viết là 1,8-cineole (eucalyptol) (Santos, 2004)[82]. 6 Ngoài ra, 1,8-cineole cũng có trong Tràm trà với hàm lượng và tỷ lệ 1,8-cineole rất cao, song tỷ lệ limonene (chất làm hại da) cũng cao (hơn 6%), nên ít được sử dụng (Lê Đình Khả, 2012)[21].

1,8-cineole cũng có trong một số loài cây thảo dược như Húng quế (Ocimum basilic), Hương thảo (Rosmarinus officinalis), cây Xô thơm (Salvia officinalis), Bạch đậu khấu (Amomum cardamomu), Gừng (Zingber zerumbe ), và Bạc hà (Mentha piperita) được sử dụng trong nấu ăn và trong các loại thực phẩm (Opdyke và cs., 1975; SCF, 2002; Vincenzi và cs. Tinh dầu giàu 1,8- cineole ở Tràm năm gân (ở Papua New Guinea được gọi là tinh dầu Niaouli oil) có tác dụng chữa ho, cảm lạnh, thấp khớp, đau dây thần kinh và sử dụng làm hương liệu (Elliot và Jones, 1993)[54] hoặc dùng như một chất thơm trong thực phẩm (bánh ngọt, kẹo, đồ gia vị, món ăn ngọt tráng miệng, sản phẩm từ thịt, đồ uống không cồn) và mỹ phẩm (mỹ phẩm bôi da, nước hoa, chất súc miệng và xà phòng).