Nghiên cứu, ứng dụng hoạt chất sinh học chitosan trong nông nghiệp
Chitosan là một loại polyme sinh học, được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm vì có thể ứng dụng trong các ngành: Y dược, mỹ phẩm, công nghệ thực phẩm, nông nghiệp và bảo vệ thực vật
Trong y học, chitosan có những động tốt trên bệnh nhân ung thư; làm giảm lượng chất béo mà cơ thể đang tích trữ, tăng cường sức khỏe… Trong nông nghiệp, chitosan có thể làm giảm căng thẳng môi trường do hạn hán và thiếu đất, tăng cường sức khỏe cho hạt giống, cải thiện chất lượng cây trồng, tăng năng suất; kiểm soát bệnh hại do chitosan có thể kháng virus, kháng khuẩn, kháng nấm, kháng côn trùng. Bài viết này giới thiệu sơ lược ứng dụng của chitosan trong bảo quản nông sản sau thu hoạch và phòng trừ bệnh hại, tăng năng suất cây trồng.
Bảo quản nông sản sau thu hoạch
Vấn đề an toàn thực phẩm luôn là một vấn đề nóng và nhận được nhiều sự quan tâm của các cơ quan chức năng quản lý nhà nước lẫn người tiêu dùng. Tuy nhiên, một số tiểu thương đã sử dụng hóa chất có hại để bảo quản, trái cây, rau quả được tươi lâu hơn làm ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Do đó, việc sử dụng các chế phẩm sinh học để bảo quản sản phẩm sạch đang được sự quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu khoa học, chitosan là một trong những chế phẩm sinh học đó.
Nhờ tính kháng khuẩn, ức chế hoạt động của một số loại vi khuẩn như E.Coli, diệt được một số nấm gây hại trên rau quả nên chitosan được ứng dụng trong bảo quản các loại rau quả có vỏ cứng bên ngoài.
Hiện nay, nhiều người đã dùng màng chitosan để đựng và bảo quản các loại rau quả như đào, dưa chuột, đậu, quả kiwi... Khi dùng màng chitosan, dễ dàng điều chỉnh độ ẩm, độ thoáng không khí cho thực phẩm. Màng chitosan khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo vẫn được dùng làm bao gói. Bên cạnh đó, màng chitosan có thể làm chậm quá trình bị thâm của rau quả, ức chế được hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của anthocyamin, flavonoid và tổng lượng các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho rau quả tươi lâu hơn.
Về vấn đề này, trên tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn năm 2010 có bài viết “Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến chất lượng và thời gian bảo quản trái bưởi Đoan Hùng” của nhóm tác giả Nguyễn Đức Tuân, Hà Quang Việt và Tạ Thị Mùa cho thấy, quả bưởi khi được xử lý dung dịch chitosan nồng độ từ 1-2,5%, sau đó đưa vào thùng carton đục lỗ bảo quản ở nhiệt độ phòng (trung bình 200C), kết quả, nồng độ chitosan nồng độ từ 1-2,5% có tác dụng giảm đáng kể sự biến đổi chất lượng của quả trong suốt quá trình bảo quản. Bảo quản quả bưởi tươi với nồng độ chitosan 1,5% cho tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên của quả thấp nhất, hàm lượng Vitamin C cao nhất, các chỉ tiêu sinh hóa khác của quả có ít sự thay đổi so với các công thức thí nghiệm của nghiên cứu. Với nồng độ dung dịch chitosan 1,5% có thể bảo quản quả bưởi Đoan Hùng trong 90 ngày vẫn cho chất lượng tốt.
Phòng trừ bệnh hại cây trồng
Theo một số công trình nghiên cứu được công bố trong những năm gần đây cho thấy, chitosan ở dạng nano có vai trò đặc biệt quan trọng trong phòng trừ bệnh hại cho cây trồng. Khi chitosan ở dạng nano, nó thâm nhập vào mô tế bào cây, liên kết chặt chẽ với các acid nucleic và gây ra một loạt các thương tổn và gây ức chế lựa chọn. Ngay lập tức, ức chế có chọn lọc này có thể bất hoạt các mRNA mã hóa các gen cần cho quá trình điều trị thương tổn của vi khuẩn; lập một hàng rào cách ly vị trí xâm nhập để tránh mầm bệnh lây lan và bảo vệ các tế bào khỏe mạnh khác; liên kết các kim loại khác nhau và giúp kích hoạt nhanh chóng quá trình làm lành vết thương; kích hoạt các cơ chế phòng thủ của cây…
Trong Tạp chí khoa học và công nghệ Việt Nam 60(7) 7.2018 có bài viết “Ảnh hưởng của chitosan chiếu xạ kết hợp nấm Trichoderma tới bệnh chết héo Phytophthora spp. trên cây dâu tây” do Viện Nghiên cứu hạt nhân thực hiện cho thấy, Phytophthora spp. gây bệnh chết háo trên cây dâu tây rất nhạy cảm với chitosan chiếu xạ. Chitosan chiếu xạ có khối lượng phân tử 30kDa với nồng độ 800 ppm đã ức chế hoàn toàn sự sinh trưởng của hệ sợi nấm Phytophthora spp. Tưới chitosan chiếu xạ vào đất trồng cây dâu tây đã được gây nhiễm Phytophthora spp., sau đó bổ sung thêm nấm Trichoderma làm giảm hoàn toàn tỷ lệ chết héo do nấm Phytophthora spp. gây ra và làm cho cây dâu tây sinh trưởng tốt hơn.
Trong công trình “Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm chế phẩm vi sinh và chế phẩm sinh học chitosan để phòng trừ bệnh và tăng năng suất cây hồ tiêu” được công bố trên vast.ac.vn cho thấy, việc ứng dụng chế phẩm vi sinh và chế phẩm sinh học Chitosan mang lại nhiều lợi ích đối với cây hồ tiêu. Vì vậy, Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu sản xuất thử nghiệm và sử dụng các chế phẩm vi sinh, chế phẩm sinh học chitosan nhằm tăng cường khả năng phòng chống bệnh, cải thiện môi trường, tăng năng suất cây hồ tiêu, tạo ra sản phẩm sạch, an toàn, có chất lượng đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu, góp phần phát triển kinh tế xã hội một cách bền vững. Kết quả, dự án đã xuất được chế phẩm vi sinh vật và chế phẩm chitosan phòng trừ bệnh chết nhanh, chết chậm cây hồ tiêu ≥ 70%, tăng năng suất của hồ tiêu ≥ 15% và sản xuất và tiêu thụ 40 tấn chế phẩm vi sinh vật và 1500 lít chế phẩm Chitosan…
Ứng dụng Chitosan cho các cây trồng và các loại cây trồng được quy định bởi EPA (cơ quan bảo vệ Môi sinh Hoa Kỳ), và Chương trình hữu cơ quốc gia của USDA (Bộ Nông nghiệp Mỹ) điều chỉnh việc sử dụng nó trong các trang trại được chứng nhận hữu cơ và các loại cây trồng. EPA chấp thuận, các sản phẩm chitosan phân hủy sinh học được phép sử dụng ở ngoài trời và trong nhà trên cây trồng, cây trồng thương mại và người tiêu dùng.
Thy Diễm