Nghiên cứu tạo chế phẩm nhũ tương từ hợp chất kháng khuẩn của cây bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dahnardt) phục vụ phòng bệnh hoại tử gan tụy ở tôm chân trắng
Bệnh hoại tử gan tụy cấp (AHPNS) do tác nhân vi khuẩn V. parahaemolyticus gây ra là một trong những
nguyên nhân ảnh hưởng trực tiếp tới sự phát triển bền vững của ngành nuôi tôm công nghiệp. Nghiên cứu
được tiến hành nhằm mục đích tìm ra các thông số kỹ thuật tối ưu của quy trình trích lý tinh dầu bạch đàn,
đánh giá khả năng kháng khuẩn của tinh dầu và chế phẩm nhũ tương tinh dầu bạch đàn đối với 2 chủng vi
khuẩn V. parahaemolyticus DHM-03.18, V. parahaemolyticus DHM-04.19 gây bệnh AHPNS ở tôm nuôi
trong điều kiện phòng thí nghiệm in vitro. Kết quả nghiên cứu cho thấy các yếu tố trích lý, có ảnh hưởng
đến hiệu suất trích lý tinh dầu bạch đàn và các điều kiện phù hợp để chưng cất tinh dầu bạch đàn bằng
phương pháp lôi cuốn hơi nước là: tỷ lệ nguyên liệu/nước là 1/7, nhiệt độ 1400C, thời gian 4,5 giờ. Thử
nghiệm cho thấy khả năng ức chế các chủng vi khuẩn Vibrio gây AHPNS của dịch chiết tinh dầu cây Bạch
đàn trắng tương đối tốt, khả năng ức chế vi khuẩn tỷ lệ thuận với lượng tinh dầu bổ sung. Đường kính vòng
vô khuẩn thu được thấp nhất là 9,35 mm ứng với lượng tinh dầu 25 µl và đường kính vòng vô khuẩn thu
được cao nhất là 23,55 mm với nồng độ thảo dược là 100 µl. Sử dụng chế phẩm nhũ tương tinh dầu bạch đàn trắng trị bệnh AHPNS trên tôm chân trắng cho thấy tỷ lệ chết giảm.
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Trang 6
Trang 7
Trang 8
Trang 9
Tóm tắt nội dung tài liệu: Nghiên cứu tạo chế phẩm nhũ tương từ hợp chất kháng khuẩn của cây bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dahnardt) phục vụ phòng bệnh hoại tử gan tụy ở tôm chân trắng
oại dung môi dầu (Labrafac PG, Isopropyl mirista) 3-5(%) Transcutol HP 1-2(%) Loại dung dịch đệm (Borat, Phosphate, Citrate) 0,1 - 0,2 M (vừa đủ 100%) pH 6,5 - 7,5 Trong nghiên cứu này, chế phẩm kháng sinh dạng nhũ tương nano từ lá bạch đàn dùng để phòng và điều trị bệnh cho tôm nuôi được bào chế thông qua hai bước: i) tách chiết tinh dầu bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước và ii) nhũ hóa bằng phương pháp siêu âm để sản xuất các chế phẩm dạng nhũ tương nano từ thực vật phòng và điều trị bệnh AHPNS cho tôm nuôi. Việc nhũ tương hóa tinh dầu bạch đàn sẽ tập trung được các hoạt chất với nồng độ cao, giữ nguyên vẹn được hoạt tính sinh học, không gây ô nhiễm môi trường so với dạng thô, giảm gây thất thoát hoạt chất so với dạng cao đặc, giảm thiểu thất thoát hoạt chất so với dạng tinh dầu. Các chế phẩm nhũ tương dạng nano này với những ưu điểm nổi bật so với phương pháp truyền thống như kích thước nm, được bổ sung chất hoạt động bề mặt giúp tăng độ hòa tan trong nước và có tính ổn định nhiệt động học cao, dễ dàng thẩm thấu vào tế bào và giúp tăng độ hấp thụ ở động vật thủy sản, qua đó có thể KHOA HỌC CÔNG NGHỆ N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 10/2020 90 ứng dụng tốt trong điều trị bệnh cho tôm nuôi công nghiệp. Trong các nghiên cứu này, công thức nhũ hóa tinh dầu bạch đàn được thực hiện theo bảng 2 với các thành phần cơ bản như sau: tinh dầu, glycerin (5%) Tween 80 (hoặc Cremophor EL, Tween 80/Cremophor EL (1/1)), Span 80, Labrafac PG (hoặc isopropyl myristat), Transcutol HP, đệm borat (phosphat, citrat) (vừa đủ 100% kl/kl). 3.3.1. Ảnh hưởng của các thành phần và loại thành phần tới sự giải phóng của hạt nhũ tương Về ảnh hưởng của Tween 80 và isopropyl myristat tới mức độ giải phóng dược chất từ nano nhũ tương, kết quả trong hình 5 cho thấy nếu loại dung môi pha dầu là isopropyl myristat tăng và lượng Tween 80 giảm thì sẽ làm tăng mức độ giải phóng. Hình 5. Ảnh hưởng của isopropyl myristat và Tween 80 tới mức độ giải phóng dược chất từ nano nhũ tương (Span 80 = 1,0%, Transcutol HP = 1,5%, đệm phosphat 0,15 M, pH = 7,0) Hình 6. Ảnh hưởng của lượng tinh dầu và Span 80 tới phần trăm giải phóng dược chất sau 6 giờ (isopropyl myristat = 4,0%, Transcutol HP = 1,5%, đệm citrat 0,15 M, pH = 7,0) Kết quả nghiên cứu và hình 6 chỉ ra khi lượng tinh dầu giảm và lượng Span 80 giảm thì phần trăm dược chất giải phóng sau 6 giờ tăng. Điều này có thể thấy rằng với hoạt chất trong dạng nhũ tương có độ tan trong pha nước lớn hơn tinh dầu. Bên cạnh đó, tinh dầu, bản thân nó cũng là một chất diện hoạt yếu giúp cho sự hình thành nano nhũ tương một cách dễ dàng do vậy khi tăng tỉ lệ Tween 80, Span 80 chỉ làm tăng độ nhớt của nano nhũ tương nên làm chậm tốc độ khuếch tán dược chất ra khỏi hệ. 3.3.2. Xác định hình thái, kích thước hạt nano nhũ tương (TEM) Cấu trúc nano nhũ tương có tinh dầu bạch đàn qua chụp TEM cho thấy có sự phân bố giọt đồng đều nhau và kích thước hạt nằm trong khoảng từ 20 - 250 nm. Điều này có thể cho thấy tinh dầu vừa chứa hoạt chất vừa là chất diện hoạt yếu, nó giúp phân tách các hạt nano nhũ tương nhờ lực đẩy ion vì thế các hạt tách rời hẳn nhau và có kích thước khá đồng đều. Hình 7. Ảnh chụp TEM của nano nhũ tương chứa tinh dầu bạch đàn 3.4. Nghiên cứu tác dụng phòng bệnh do hoại tử gan tụy ở tôm bằng nhũ tương tinh dầu Tôm thẻ chân trắng ăn thức ăn bổ sung nhũ tương tinh dầu bạch đàn và tinh dầu sau 30 ngày thì được gây nhiễm với chủng vi khuẩn V. parahaemolyticus DHM-03.18, theo dõi các biểu hiện lâm sàng và tỷ lệ sống của tôm sau 14 ngày gây nhiễm. Hình 8. Tỷ lệ sống sót của tôm thí nghiệm sau 14 ngày thí nghiệm (%) Kết quả nghiên cứu được trình bày tại hình 8 cho thấy: ở các bể đối chứng âm không xuất hiện tôm chết, tỷ lệ sống đạt 100% cho đến khi kết thúc thí nghiệm, tôm hoạt động bình thường, gan tụy sẫm màu, ruột đầy thức ăn. Ở bể đối chứng dương, tôm bắt đầu chết vào ngày thứ 2 sau khi gây nhiễm và KHOA HỌC CÔNG NGHỆ N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 10/2020 91 giảm mạnh ở ngày thứ 3-9, tỷ lệ sống của bể đối chứng dương là 15% sau 9 ngày gây nhiễm. Ở các công thức thí nghiệm bổ sung tinh dầu với hàm lượng 1 và 1,5% và bổ sung nhũ tương tinh dầu với hàm lượng 0,5-1% thì tôm ngừng chết sau 5 ngày thí nghiệm, riêng công thức thí nghiệm bổ sung 0,5% tinh dầu thì tôm ngừng chết sau 8 ngày thí nghiệm. So sánh tác dụng điều trị bệnh do vi khuẩn V. parahaemolyticus gây ra ở tôm của tinh dầu và nhũ tương tinh dầu bạch đàn cho thấy, tỷ lệ sống của tôm ở các bể sử dụng nhũ tương tinh dầu bạch đàn đạt cao hơn so với các bể sử dụng tinh dầu ở cùng hàm lượng, cụ thể: ở tất cả các bể thí nghiệm với hàm lượng nhũ tương tinh dầu, tỷ lệ tôm sống đều đạt 95% sau 5 ngày thí nghiệm và duy trì đến ngày thứ 14 trong khi các bể thí nghiệm với hàm lượng tinh dầu là 0,5%, tỷ lệ tôm sống đạt 75% sau 8 ngày thí nghiệm, còn các bể thí nghiệm với hàm lượng tinh dầu là 1 và 1,5% thì tỷ lệ tôm sống đạt 85% sau 5 ngày thí nghiệm. Bên cạnh đó, quan sát dấu hiệu lâm sàng của tôm sau khi gây nhiễm đã nhận thấy: sau 12 - 15 giờ gây nhiễm ở các công thức thí nghiệm bổ sung tinh dầu với hàm lượng 0,5; 1 và 1,5% tôm có dấu hiệu giảm hoạt động, đặc biệt ở bể đối chứng dương, sau 24 giờ gây nhiễm, tôm có dấu hiệu bơi lờ đờ ít hoạt động, bỏ ăn, ruột rỗng, gan tụy nhạt màu và teo (Hình 9), các dấu hiệu bệnh lý trên tương tự với mô tả của Lightner et al. (2013). A B Hình 9. Tôm chân trắng thí nghiệm gây nhiễm với vi khuẩn V. parahaemolyticus gây bệnh hoại tử gan tụy cấp A: Tôm bình thường có ruột đầy và gan tụy màu sắc bình thường; B: Tôm nhiễm bệnh nhạt màu ruột rỗng, gan tụy teo Nghiên cứu của Jayanthi et al. (2013) cũng cho rằng, chiết xuất ethanol của lá cây đậu dầu (Pongamia pinnata) giúp tăng tỉ lệ sống của tôm sú (Penaeus monodon) khi gây nhiễm với WSSV. Tỷ lệ sống của tôm được bổ sung chiết xuất ở mức 200 và 300 µg/g khối lượng thân tương ứng là 40% và 80%. Nghiên cứu của Immanuel et al. (2004) sử dụng chiết xuất thầu dầu làm thức ăn cho tôm Peneaus indicus (PL30) liên tục trong 30 ngày. Kết quả ghi nhận tỷ lệ sống của tôm ở công thức thí nghiệm bổ sung cao chiết thầu dầu (58,88%) cao hơn công thức thí nghiệm đối chứng (24,44%); ngoài ra, các loại thảo dược khác được sử dụng trong thí nghiệm này cũng mang lại kết quả tương tự. Balasubramanian et al. (2008) nghiên cứu hoạt tính kháng virus (WSSV) trên tôm sú (P. monodon) của chiết xuất cây cỏ gà (Cynodon dactylon). Kết quả nghiên cứu cho thấy chiết xuất C. dactylon có hiệu quả cao trong việc phòng bệnh do WSSV; không có tôm chết ở công thức thí nghiệm bổ sung 2% chiết xuất so với tỷ lệ chết 40% ở công thức thí nghiệm bổ sung 1% chiết xuất. Tôm chân trắng được bổ sung cao chiết Gynura bicolor trong 6 ngày và gây nhiễm với V. alginolyticus. Kết quả cho thấy tỷ lệ sống của tôm ăn thức ăn bổ sung G. bicolor ở nồng độ 0,5; 1,0 và 2 g/kg thức ăn (36,7; 43,3 và 56,7%) cao hơn đáng kể (p<0,05) so với công thức thí nghiệm đối chứng (23,3%). Kết quả thí nghiệm gây nhiễm cho thấy việc bổ sung cao chiết thầu dầu giúp tôm chân trắng gia tăng sức đề kháng với V. parahaemolyticus. Điều đáng lưu ý, công thức thí nghiệm bổ sung 1,0% cho tỷ lệ sống cao hơn (P<0,05) so với công thức thí nghiệm bổ sung 0,5; 1,5% cao chiết. Điều này có thể giải thích là do một số hợp chất trong cao chiết lá thầu dầu khi được bổ sung liên tục trong thời gian dài với liều lượng lớn có thể gây ức chế đáp ứng miễn dịch của tôm. Theo Bigi và cộng sự (2004) chiết xuất lá thầu dầu tươi hay bằng methanol cũng cho thấy có độc tính cao đối với một số loại côn trùng gây hại trên cây trồng. 4. KẾT LUẬN Nghiên cứu đã xác định ảnh hưởng của các điều kiện trích ly đến hiệu suất trích ly tinh dầu bạch đàn và xác định các các thông số kỹ thuật tối ưu cho phương pháp lôi cuốn hơi nước để trích ly tinh dầu bạch đàn là: tỷ lệ nguyên liệu/nước 1/7, nhiệt độ 1400C, thời gian 4,5 giờ. KHOA HỌC CÔNG NGHỆ N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 10/2020 92 Dịch chiết tinh dầu và nhũ tương tinh dầu bạch đàn trắng có khả năng ức chế các chủng vi khuẩn Vibrio gây AHPNS tương đối tốt, khả năng ức chế vi khuẩn tỷ lệ thuận với lượng tinh dầu bổ sung, sự sai khác có ý nghĩa thống kê (P < 0,05). Thành phần Tween 80, Span 80 và isopropyl myristate có ảnh hưởng tới mức độ giải phóng dược chất từ nano nhũ tương. Cấu trúc nano nhũ tương có tinh dầu bạch đàn qua chụp TEM cho thấy có sự phân bố giọt đồng đều nhau và kích thước hạt nằm trong khoảng từ 20 - 250 nm. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Ashida, M., and H. I. Yamazaki. (1990). Biochemistry of the phenoloxidase system in insects with special reference to its activation. In: Ohnishi E. and Ishizaki H. (eds). Molting and Metamorphosis. Springer-Verlag, Berlin. pp. 239–265. 2. Aureli, P., Costantini, A., and Zolea, S. (1992). Antimicrobial activity of some plant essential oils against Listeria monocytogenes. Journal of food protection. 55(5): 344-348. 3. Balasubramanian, G., Sarathi, M., Kumar, S.R., and Hameed, A. S. (2007). Screening the antiviral activity of Indian medicinal plants against white spot syndrome virus in shrimp. Aquaculture. 263(1): 15-19. 4. Brown J. (1989). Antibiotics: their use and abuse in aquaculture. World Aquac., 20(2): 34 - 43. 5. Chang, Y. P., Liu, C. H., Wu, C. C., Chiang, C. M., Lian, J. L., and Hsieh, S. L. (2012). Dietary administration of zingerone to enhance growth, non- specific immune response, and resistance to Vibrio alginolyticus in Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) juveniles. Fish & shellfish immunology. 32(2): 284-290. 6. Cos P., Vlietinck A. J., Berghe D. V., and Maes L. (2006). Anti-infective potential of natural products: How to develop a stronger in vitro ‘proof of concept’. J. Ethnopharmacol., 106(3): 290 -302. 7. Huỳnh Kim Diệu, Lê Thị Loan Em (2011). Đánh giá đặc tính thuần chủng và hoạt tính kháng khuẩn của cây cỏ mực (Eclipta prostra) và cây diệp hạ châu thân xanh (Phylilanthus niuri) ở đồng bằng sông Cửu Long. Tạp chí Khoa học - Trường Đại học Cần Thơ. 2011:19a 149-155. 8. Nguyễn Văn Đàn và Nguyễn Viết Tựu (1985). Phương pháp nghiên cứu hóa học cây thuốc, NXB Y học thành phố Hồ Chí Minh. 9. Nguyễn Thị Hạnh và Đặng Thị Lụa (2015). Tác dụng diệt khuẩn của cây diệp hạ châu đắng (Phyllanthus amarus) đối với vi khuẩn gây bệnh hoại tử gan tụy cấp trên tôm nuôi nước lợ. Hội nghị Khoa học trẻ Thủy sản toàn quốc lần thứ VI, RIA3, trang 5. 10. Nguyễn Thanh Hải và Bùi Thị Tho (2013). Nghiên cứu tác dụng diệt khuẩn của dịch chiết tỏi (Allium sativum L.) đối với E. coli kháng ampicillin, kanamycin. Tạp chí Khoa học và Phát triển 2013, tập 11, số 6: 804- 808. 11. Immanuel, G., Vincybai, V. C., Sivaram, V., Palavesam, A., and Marian, M. P. (2004). Effect of butanolic extracts from terrestrial herbs and seaweeds on the survival, growth and pathogen (Vibrio parahaemolyticus) load on shrimp Penaeus indicus juveniles. Aquaculture. 236(1-4): 53-65. 12. Lightner, D. V., Redman, R. M., Pantoja, C. R., Noble, B. L., Loc, T. (2012). In: M. Shariff, R.P. Subasinghe and J.R. Authur (eds.) Diseases in Asian Aquaculture 1.Fish Health Section, Asian Fisheries Society, Manila, Philippines.pp. 143-155. 13. Đặng Thị Lụa, Nguyễn Thị Hạnh, Hoàng Hải Hà, Trường Thị Mỹ Hạnh, Phan Thị Vân (2015). Tác dụng diệt khuẩn in vitro của dịch chiết lá trầu không (Piper betle L.) và dịch chiết lá ổi (Psidium guajava) đối với vi khuẩn gây bệnh hoại tử gan tụy cấp tính trên tôm nuôi nước lợ. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 11/2015: 92 – 97. 14. Đặng Thị Lụa, Lại Thị Ngọc Hà, Nguyễn Thanh Hải (2015). Tác dụng diệt khuẩn của dịch chiết là sim (Rhodomyrtus tomentosa) đối với vi khuẩn gây bệnh hoại tử gan tụy cấp trên tôm nuôi nước lợ. Tạp chí Khoa học và Phát triển 2015, tập 13, số 7: 1101-1108. 15. Nguyễn Thị Hoàng Lan, Bùi Quang Thuât, Lê Danh Tuyên, Ngô Thị Huyền Trang, Đỗ Thị Trang (2014). Nghiên cứu công nghệ trích ly tinh dầu từ lá tía tô. Tạp chí Khoa học và Phát triển, tập 12, số 3:404-411. 16. Đỗ Tất Lợi (1968). Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 17. Nguyễn Văn Thanh và Nguyễn Thanh Hải (2014). Nghiên cứu tác dụng diệt khuẩn in vitro của KHOA HỌC CÔNG NGHỆ N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 10/2020 93 dịch chiết cây mò hoa trắng (Clerodendron fragrans Vent.) trên vi khuẩn E. coli, Salmonella spp. phân lập từ phân lợn con theo mẹ mắc bệnh viêm ruột tiêu chảy và thử nghiệm điều trị. Tạp chí Khoa học và Phát triển, 12(5): 683 - 689. 18. Trịnh Thị Trang và Nguyễn Thanh Hải (2016). Tác dụng ức chế vi khuẩn in vitro của cao khô dịch chiết lá Trầu không (Piper betle) đối với vi khuẩn Aeromonas SPP và Streptococcus agalactiae gây bệnh xuất huyết trên cá rô phi. Tạp chí Khoa học Việt Nam 2016, tập 14, số 6: 869- 8761. RESEARCH ON CREATING EMULSION FROM ANTIBACTERIAL COMPOUND OF Eucalyptus camaldulensis FOR PREVENTION TREATMENT OF HEPATOPANCREATIC NECROSIS IN WHITE SHRIMP Le Minh Hai, Mai Thi Minh Ngoc, Doan Quoc Hung Summary Acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPNS) caused by V. parahaemolyticus is the main cause affecting the sustainable development of the shrimp farming industry. The study was conducted in order to find out the optimal specifications Eucalyptus essential oil extraction, assessing the antibacterial ability of essential oil and Eucalyptus essential oil to two strains of bacteria V. parahaemolyticus DHM-03.18, V. parahaemolyticus DHM-04.19 causing acute hepatopancreatic necrosis in shrimp cultured in vitro laboratory. The results show that the extraction factors, affecting the efficiency of extracting eucalyptus essential oil and the suitable conditions for distillating eucalyptus oil by steam attraction method are: materials/water ratio of 1/7, 1400C, 4.5 hours. The use of eucalyptus oil to inhibit AHPNS causing vibrio in the testing shows a positive result in which the resistance is positively correlated with the antimicrobial activity of esensial oil. The lowest obtained sterile ring diameter was 9.35 mm, corresponding to the amount of 25 µl of essential oil and the highest diameter of sterile ring was 23.55 mm with an herbal concentration of 100 µl. Using white eucalyptus oil emulsion to treat AHPNS on white shrimp showed that the mortality rate decreased and still developed well. Keywords: Essential oil, Eucalyptus camaldulensis, AHPND, Vibrio, white shrimp. Người phản biện: TS. Bùi Quang Tề Ngày nhận bài: 16/7/2020 Ngày thông qua phản biện: 17/8/2020 Ngày duyệt đăng: 24/8/2020
File đính kèm:
- nghien_cuu_tao_che_pham_nhu_tuong_tu_hop_chat_khang_khuan_cu.pdf