Nghiên cứu ứng dụng nanochitosan trong phòng trừ bệnh than thư hại ớt sau thu hoạch

Ớt là cây trồng quan trọng, mang lại giá trị kinh tế cao, đặc biệt ở các tỉnh miền Trung và Nam Bộ. Tuy nhiên, tốn thất sau thu hoạch, đặc biệt do bệnh than thư, ảnh hưởng lớn đến lợi nhuận của người nông dân. Việc tìm kiếm giải pháp bảo quản ớt hiệu quả, an toàn là vô cùng cấp thiết. Ớt được trồng hai vụ chính trong năm, vụ Đông Xuân và vụ Hè Thu, việc bảo quản tốt giúp ổn định nguồn cung và giá cả.

Nanochitosan là một dạng chitosan được điều chế ở kích thước nano, khoảng 20-100nm. Kích thước nhỏ giúp nanochitosan có diện tích bề mặt lớn, tăng khả năng tiếp xúc và tương tác với vi sinh vật gây bệnh. So với chitosan thông thường, nanochitosan có hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn mạnh mẽ hơn, đồng thời dễ dàng thẩm thấu vào tế bào thực vật, tăng cường khả năng phòng vệ tự nhiên. Đây là một chất bảo quản tự nhiên đầy tiềm năng.

Colletotrichum gloeosporioides là loài nấm gây bệnh than thư phổ biến nhất trên ớt. Nấm có khả năng sinh sản nhanh chóng, lây lan qua gió, nước và côn trùng. Bào tử nấm xâm nhập vào quả ớt thông qua vết thương hoặc trực tiếp qua lớp biểu bì. Nấm phát triển mạnh trong điều kiện độ ẩm cao và nhiệt độ ấm áp, gây ra các vết bệnh đặc trưng trên quả ớt.

Bệnh than thư phát triển mạnh trong điều kiện thời tiết nóng ẩm, mưa nhiều, đặc biệt là vào giai đoạn quả ớt chín. Vườn ớt có mật độ trồng dày, thông thoáng kém cũng tạo điều kiện thuận lợi cho bệnh lây lan. Việc quản lý vườn ớt tốt, đảm bảo thông thoáng, bón phân cân đối và phòng ngừa côn trùng gây hại là những biện pháp quan trọng để hạn chế bệnh than thư.

Bệnh than thư gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng ớt sau thu hoạch. Vết bệnh làm giảm giá trị thẩm mỹ của quả ớt, làm giảm thời gian bảo quản và gây khó khăn cho việc vận chuyển, tiêu thụ. Trong trường hợp bệnh nặng, quả ớt có thể bị thối rữa hoàn toàn, gây tổn thất kinh tế lớn cho người nông dân.

Phương pháp tạo gel ion dựa trên sự tương tác giữa chitosan mang điện tích dương và STPP mang điện tích âm. Khi hai chất này được trộn lẫn, chúng sẽ tạo thành các hạt nanochitosan có kích thước nhỏ. Quy trình này cần được tối ưu hóa về tỷ lệ chitosan và STPP, điều kiện nhiệt độ và pH để đảm bảo thu được nanochitosan có kích thước phù hợp và hoạt tính cao.

Thí nghiệm in vitro được thực hiện để đánh giá khả năng ức chế sự phát triển của nấm Colletotrichum của nanochitosan. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm đường kính khuẩn lạc, sinh khối sợi nấm và khả năng ức chế sự nảy mầm của bào tử nấm. Kết quả thí nghiệm in vitro giúp xác định nồng độ nanochitosan phù hợp để sử dụng trong các thí nghiệm in vivo.

Thí nghiệm in vivo được thực hiện trên quả ớt thực tế để đánh giá hiệu quả của nanochitosan trong việc bảo quản ớt sau thu hoạch. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm thời gian bảo quản, độ cứng của quả, màu sắc, hàm lượng chất rắn hòa tan, hàm lượng axit tổng số và cường độ hô hấp.

Nanochitosan có khả năng kích thích hệ thống phòng vệ tự nhiên của cây ớt bằng cách tăng cường sản xuất các hợp chất có tính kháng bệnh, chẳng hạn như polyphenol, chitinase và glucanase. Các enzyme này có khả năng phân hủy thành tế bào nấm, giúp ngăn chặn sự xâm nhập và phát triển của nấm bệnh.

So với các phương pháp bảo quản ớt truyền thống, như sử dụng thuốc hóa học hoặc bảo quản lạnh, nanochitosan mang lại nhiều ưu điểm vượt trội. Nanochitosan an toàn hơn cho sức khỏe, thân thiện hơn với môi trường và có khả năng kích thích hệ thống phòng vệ tự nhiên của cây ớt. Đồng thời, nanochitosan có thể kết hợp với các phương pháp khác để nâng cao hiệu quả bảo quản

Nồng độ nanochitosan sử dụng có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng ớt sau thu hoạch. Nồng độ quá thấp có thể không đủ để ức chế sự phát triển của nấm bệnh, trong khi nồng độ quá cao có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng ớt, chẳng hạn như làm thay đổi màu sắc hoặc độ cứng của quả. Cần phải tối ưu hóa nồng độ nanochitosan để đạt được hiệu quả bảo quản tốt nhất.

Trên thị trường có nhiều sản phẩm nanochitosan khác nhau, cần lựa chọn sản phẩm có nguồn gốc rõ ràng, được kiểm định chất lượng và an toàn. Nên ưu tiên các sản phẩm có chứng nhận về an toàn thực phẩm và thân thiện với môi trường.

Nồng độ nanochitosan sử dụng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như loại ớt, mức độ nhiễm bệnh và điều kiện bảo quản. Cần tuân thủ hướng dẫn của nhà sản xuất để chuẩn bị dung dịch nanochitosan với nồng độ phù hợp.

Có nhiều phương pháp xử lý ớt bằng dung dịch nanochitosan, chẳng hạn như phun, ngâm hoặc nhúng. Phương pháp phun thích hợp cho việc xử lý số lượng lớn ớt, trong khi phương pháp ngâm thích hợp cho việc xử lý số lượng nhỏ ớt. Cần đảm bảo quả ớt được tiếp xúc đều với dung dịch nanochitosan.

Nanochitosan có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp, không chỉ trong bảo quản nông sản mà còn trong phòng trừ bệnh hại cây trồng, kích thích sinh trưởng cây trồng và cải tạo đất. Việc nghiên cứu và phát triển các ứng dụng mới của nanochitosan sẽ góp phần nâng cao năng suất và chất lượng nông sản, đồng thời bảo vệ môi trường.

Việc tối ưu hóa quy trình tạo nanochitosan là rất quan trọng để giảm chi phí sản xuất và nâng cao hiệu quả sử dụng. Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc tìm kiếm các nguồn nguyên liệu chitosan rẻ tiền, sử dụng các phương pháp tạo nanochitosan đơn giản và hiệu quả, và cải thiện tính ổn định của nanochitosan.

Cần có các nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng lâu dài của nanochitosan đến môi trường và sức khỏe con người để đảm bảo an toàn khi sử dụng. Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc đánh giá khả năng tích lũy của nanochitosan trong đất và cây trồng, tác động của nanochitosan đến hệ sinh thái đất và tác động của nanochitosan đến sức khỏe của người tiêu dùng.