Cây thàn mát từ lâu đã được người dân ở nhiều vùng quê dùng để chế thuốc diệt bọ chét, ruồi muỗi hoặc thuốc trừ sâu tự nhiên cho rau màu. Nhiều người thắc mắc liệu kinh nghiệm dân gian này có căn cứ khoa học xác thực hay không, và cơ chế diệt côn trùng của cây bắt nguồn từ đâu.

Các nghiên cứu hóa thực vật hiện đại đã xác nhận rằng chi Thàn mát (Millettia) chứa nhiều hoạt chất tự nhiên thuộc nhóm rotenoid và isoflavonoid, vốn sở hữu đặc tính diệt sâu bọ và ấu trùng côn trùng mạnh mẽ [1], [2], [3]. Tuy nhiên, việc ứng dụng nguồn hoạt chất này trong đời sống đòi hỏi sự hiểu biết kỹ lưỡng vì độc tính sinh học tiềm ẩn đối với động vật và con người [4].

Cơ chế tác động sinh học của các hợp chất từ cây thàn mát

Các loài thuộc chi Thàn mát (họ Đậu Fabaceae) tích tụ các chất chuyển hóa thứ cấp đặc trưng gồm rotenoid, isoflavonoid và chalcone [1]. Những chất này đã được khoa học ghi nhận có hoạt tính chống côn trùng, kháng viêm và độc tính chọn lọc trên một số dòng tế bào [1], [2].

Cơ chế diệt trừ sâu bọ chính của nhóm rotenoid, tiêu biểu là hoạt chất rotenone, nằm ở khả năng can thiệp trực tiếp vào chuỗi hô hấp tế bào [4]. Ở mức độ phân tử, rotenone gây ức chế hoạt động của enzyme NADH:ubiquinone oxidoreductase, ngăn cản chuỗi truyền điện tử trong ty thể [4]. Khi quá trình hô hấp tế bào bị gián đoạn, sinh vật đích không thể tạo ra năng lượng ATP, dẫn đến tê liệt và tử vong nhanh chóng [4]. Hoạt tính ức chế enzyme này của rotenone đạt mức IC50 từ 0,8 đến 4 nM [4].

Ngoài ra, cấu trúc hóa học đóng vai trò quyết định đến hiệu lực tiêu diệt côn trùng [3]. Sự bão hòa tại vị trí liên kết giữa vòng B và C, kết hợp cùng nhóm methoxy ở vị trí C-2 hoặc C-3 trên khung phân tử rotenoid, là yếu tố then chốt tạo nên độc tính đối với ấu trùng sâu bọ [3].

Bằng chứng khoa học về khả năng diệt ấu trùng và sâu bọ

Nhiều công trình khoa học đã thử nghiệm trực tiếp chiết xuất và các hoạt chất rotenoid phân lập từ chi Millettia trên các loài côn trùng gây hại:

  • Nghiên cứu trên muỗi Aedes aegypti (2003): Các nhà khoa học đã tiến hành thử nghiệm dịch chiết thô từ hạt loài Millettia dura Dunn trên ấu trùng tuổi 2 của muỗi Aedes aegypti (muỗi vằn truyền bệnh sốt xuất huyết) [3]. Kết quả cho thấy dịch chiết thô bằng chloroform thể hiện hoạt tính diệt ấu trùng rất cao với chỉ số LC50 là 3,5 microg/ml sau 24 giờ [3].
  • Đánh giá từng hoạt chất đơn lẻ: Từ hạt cây Millettia dura, nghiên cứu đã tách chiết hai hợp chất rotenoid chính là deguelin và tephrosin [3]. Thử nghiệm cho thấy deguelin đạt LC50 ở mức 1,6 microg/ml và tephrosin đạt 1,4 microg/ml sau 24 giờ [3]. Ngược lại, các rotenoid liên quan như millettone và millettosin hoàn toàn không thể hiện hoạt tính ở nồng độ 20 microg/ml [3]. Điều này chứng minh hiệu quả diệt bọ phụ thuộc nghiêm ngặt vào cấu trúc hóa học của từng rotenoid cụ thể.
  • Hoạt tính của rotenoid ở các thực vật khác: Khả năng diệt côn trùng của khung rotenoid cũng được xác nhận qua nghiên cứu năm 2018 trên cây Cassia tora, trong đó nhóm rotenoid bao gồm sumatrol, rotenone, tephrosin, rotenol, deguelin và elliptone thể hiện hoạt tính diệt ấu trùng muỗi Anopheles stephensi với nồng độ LC50 đạt 120,61 ppm (P < 0,05) [5].
  • Các nghiên cứu phân lập tại Việt Nam: Nghiên cứu năm 2014 và 2017 trên mẫu quả cây thàn mát Millettia caerulea thu hái tại Vườn quốc gia Núi Chúa, Việt Nam, đã phân lập được hàng loạt hợp chất rotenoid mới (như caeruleanone A-D) cùng các dẫn xuất quen thuộc như (-)-rotenone, (-)-3-hydroxyrotenone và ichthynone [1], [2]. Chiết xuất thô từ quả cây này cũng thể hiện hoạt tính sinh học mạnh mẽ khi can thiệp vào điện thế màng ty thể tế bào [2].

Phổ hoạt tính rộng nhưng cần nhìn nhận khách quan

Bên cạnh hoạt tính diệt côn trùng, các rotenoid và isoflavonoid từ thàn mát còn được nghiên cứu sâu về tiềm năng y học. Hoạt chất rotenone và chế phẩm thuốc trừ sâu từ rotenoid thương phẩm (nhựa cây cube) từng được ghi nhận có tác dụng chống ung thư trên mô hình chuột thí nghiệm [4].

Ở mức độ phân tử, một số chất phân lập từ quả thàn mát Millettia caerulea như (-)-caeruleanone D và ichthynone cho thấy khả năng ức chế K-Ras, trong khi (-)-3-hydroxyrotenone có hoạt tính ức chế NF-kappaB [1]. Ngoài ra, nghiên cứu năm 2022 trên loài thàn mát Millettia pachycarpa còn ghi nhận các isoflavonoid có khả năng ức chế enzyme alpha-glucosidase (hợp chất isolupalbigenin đạt IC50 là 11,3 microM) và alpha-amylase liên quan đến chuyển hóa đường [6].

Mặc dù vậy, bằng chứng khoa học hiện tại về kiểm soát côn trùng sinh học của cây thàn mát chủ yếu tập trung vào thử nghiệm trên ấu trùng muỗi trong môi trường phòng thí nghiệm [3]. Vẫn còn thiếu các thử nghiệm quy mô lớn ngoài đồng ruộng đối với các loài sâu bọ hại cây trồng nông nghiệp. Hiệu lực thực tế phụ thuộc nhiều vào dung môi chiết tách và hàm lượng hoạt chất tự nhiên vốn dao động lớn giữa các bộ phận cây [5].

Hiểu lầm thường gặp về thuốc trừ sâu sinh học từ thàn mát

Nhiều người lầm tưởng rằng thuốc trừ sâu có nguồn gốc tự nhiên hoặc cây cỏ thì an toàn tuyệt đối và có thể sử dụng tùy tiện. Đây là một quan niệm sai lầm và tiềm ẩn nguy cơ cao đối với sức khỏe.

Các hoạt chất rotenoid như rotenone không chỉ tác động lên côn trùng mà còn là chất độc đối với cá và các loài thủy sinh do cơ chế ức chế hô hấp ty thể phổ quát [4]. Việc thu hái tự phát cây thàn mát rồi ngâm nước phun xịt bừa bãi có thể tiêu diệt cả các loài thiên địch có ích trong vườn. Độc tính tế bào của các phân đoạn chiết xuất thàn mát trên các mô tế bào thực nghiệm là rất rõ ràng, đòi hỏi phải được định liều chuẩn xác [1], [2], [6].

Ai nên thận trọng khi tiếp xúc với thàn mát?

Người nông dân, người làm vườn tự chế dung dịch thàn mát để trừ sâu cần đặc biệt chú ý bảo hộ lao động. Hít phải bụi mịn hoặc tiếp xúc dịch chiết đậm đặc qua da có thể gây kích ứng hoặc gây độc sinh học thông qua cơ chế suy giảm hô hấp tế bào [4].

Người nuôi trồng thủy sản tuyệt đối không để nước ngâm hoặc nước rửa các bộ phận của cây thàn mát rò rỉ vào ao hồ, kênh rạch vì rotenoid từ lâu đã được ghi nhận là chất độc cực mạnh đối với cá [4]. Phụ nữ mang thai, trẻ nhỏ và người có bệnh nền mạn tính nên tránh xa các khu vực đang xử lý hoặc tự chế dịch chiết từ loại cây này.

Gợi ý áp dụng và kiểm soát an toàn

Hiện tại, các nghiên cứu chưa đưa ra một công thức cố định về tỷ lệ pha chế thủ công cây thàn mát cho người dân, do hàm lượng rotenoid thay đổi tùy theo bộ phận của cây (rễ, thân, hạt) và loài thực vật [5]. Để tận dụng giá trị của loài cây này an toàn, người trồng trọt nên:

  • Ưu tiên sử dụng các chế phẩm sinh học đã qua quy trình chuẩn hóa hoạt chất, có hướng dẫn liều lượng cụ thể từ cơ quan chuyên môn bảo vệ thực vật thay vì tự chiết xuất hạt hoặc rễ cây.
  • Trang bị đầy đủ khẩu trang, kính bảo hộ và găng tay khi tiếp xúc với dịch chiết thực vật chứa rotenoid.
  • Không áp dụng dịch chiết thàn mát gần nguồn nước sinh hoạt hoặc khu vực nuôi cá để tránh tổn hại hệ sinh thái [4].

Các bằng chứng khoa học khẳng định cây thàn mát chứa nguồn rotenoid và isoflavonoid có khả năng tiêu diệt sâu bọ và ấu trùng rất rõ rệt [1], [3]. Dẫu vậy, vì bản chất hóa học ức chế ty thể mạnh mẽ, việc khai thác hoạt chất này cần được kiểm soát chặt chẽ để vừa bảo vệ mùa màng, vừa bảo đảm an toàn sinh học.