THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN 42 Số 70 Tháng 3/2022 1 MỞ ĐẦU Với tính chất đa dạng, không độc, phân hủy sinh học hoàn toàn, và sẵn có trong tự nhiên, từ rất lâu các polysaccharides như tinh[.]
THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ BỨC XẠ SẢN XUẤT PHÂN BĨN CHO CÂY RAU Trần Minh Quỳnh Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội Với mục đích đẩy mạnh ứng dụng khoa học công nghệ, đồng thời tận dụng hiệu nguồn tài nguyên polysaccharide thiên nhiên, Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội (Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam) thực số nghiên cứu xử lý chiếu xạ tạo chất có hoạt tính sinh học nguồn gốc tự nhiên thay hóa chất kích thích sinh trưởng, bảo vệ thực vật nguồn gốc hóa học dùng nơng nghiệp Mới nhất, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xạ sản xuất phân bón vi sinh vật dạng hạt phân bón lá” tạo sản phẩm phân bón thân thiện từ muối vi lượng, chitosan, xanthan chiếu xạ Sản phẩm khảo nghiệm, đánh giá hiệu cà chua, cải bắp cải củ Kết cho thấy loại phân bón tạo có khả thay phần phân bón hóa học, đáp ứng yêu cầu sản xuất rau an toàn MỞ ĐẦU loại KLPT kDa có khả kích thích Với tính chất đa dạng, khơng độc, phân hủy sinh sinh trưởng thực vật học hoàn tồn, sẵn có tự nhiên, từ lâu Gần đây, người ta thấy xử lý chiếu xạ polysaccharides tinh bột, cellulose, algi- phân hủy polysaccharide cách nhanh nate, chitosan, xanthan nghiên cứu chóng hiệu Các phân đoạn polysaccharide sử dụng rộng rãi công nghiệp thực phẩm, phân hủy xạ thể hoạt tính sinh y tế mỹ phẩm Trong số polysaccha- học khác hoạt tính kháng khuẩn, kháng ride làm chất mang để giải phóng chậm nấm, kích thích sinh trưởng thực vật, ức chế kích hóa chất nơng nghiệp cần thiết để kiểm sốt dịch thích mơi trường, kích thích sinh hormon thực bệnh, thúc đẩy trồng phát triển, vật nên nghiên cứu sử dụng sản thân polysaccharide chitosan xuất nơng nghiệp Từ năm 2000, sử dụng tác nhân kích thích, điều hịa sinh khn khổ chương trình hợp tác song phương trưởng kích kháng bệnh thực vật Tuy nhiên, với Viện Năng lượng nguyên tử Nhật Bản, trạng thái tự nhiên, polysaccharide tạo nhà khoa học Viện Năng lượng nguyên tử thành cấu trúc xoắn ốc, khó tan nước, phần Việt Nam phát triển số chế phẩm ảnh hưởng đến khả sử dụng chúng kích thích sinh trưởng, kích kháng bệnh thực vật, thực tiễn May thay, tính tan chúng có chế phẩm hỗ trợ tăng hiệu phân bón, thuốc thể cải thiện cách phân hủy thành phân bảo vệ thực vật Nhận thấy tiềm to lớn tử nhỏ hơn, nên số phương pháp phân hủy công nghệ xạ việc tạo sản phẩm học, thủy phân hóa chất enzyme dùng nông nghiệp, Trung tâm Chiếu xạ nghiên cứu để tạo phân đoạn polysaccharide Hà Nội đẩy mạnh nghiên cứu để tạo chitosan, khối lượng phân tử thấp oligosaccharide với xanthan cắt mạch nhằm sản xuất sản phẩm tính tan hoạt tính sinh học cao Chẳng phân bón thân thiện, hiệu quả, góp phần thúc hạn, oligo-chitosan có KLPT khoảng 20 kDa có đẩy phát triển sản xuất nơng nghiệp bền khả kích thích nảy mầm hạt giống, vững 42 Số 70 - Tháng 3/2022 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN CÁC POLYSACCHARIDE TỰ NHIÊN VÀ bào thực vật hấp thu qua kênh dẫn truyền nên VAI TRÒ CỦA CHÚNG TRONG SẢN XUẤT nghiên cứu ứng dụng rộng rãi NƠNG NGHIỆP canh tác nơng nghiệp [3] Các polysaccharide tự nhiên quan tâm nghiên cứu từ lâu tính chất đa dạng khả ứng dụng to lớn chúng nhiều lĩnh vực Trong đó, polysaccharide biển chitosan alginate nghiên cứu nhiều có đặc tính hóa lý sinh học hữu ích tính sẵn có chúng tự nhiên Chitosan thu cách khử acetyl hóa chitin, polysaccharide có thành tế bào số loại nấm, vi khuẩn, lớp vỏ động vật giáp xác Polysaccharide tích điện dương tan hồn tồn axit lỗng nhờ proton hóa nhóm amin, dù tan nước [1] Ngược lại, alginate polysaccharide tích điện âm, tan tốt nước, chủ yếu tách từ tảo nâu vi khuẩn [2] Cả hai polysaccharide tự nhiên không độc, tương hợp phân hủy sinh học tốt, có khả tạo gel ưa nước (hydrogel), đặc biệt tế Bên cạnh đó, xanthan - polysaccharide vi khuẩn có kích thước phân tử lớn sử dụng nhiều công nghiệp thực phẩm nhờ tan tốt nước, khả kiểm sốt tính lưu biến để thay đổi đặc tính chảy dung dịch, khả tạo gel ổn định chất nhũ hóa, kết dính, tạo màng Trong nơng nghiệp, xanthan sử dụng để phân tán đồng hóa chất phân bón, thuốc diệt nấm, trừ sâu… mơi trường lỏng, làm tăng tính ổn định, kích thước giọt, tính lưu biến hệ chất lỏng [4] Do đó, việc bổ sung xanthan vào dung dịch phun giúp kiểm sốt thất thốt, bay hóa chất nông nghiệp, đồng thời hạn chế rửa trôi chúng Tuy nhiên, có độ nhớt cao, dung dịch xanthan hình thành lớp màng phủ bề mặt thân, lá, bít lỗ khí khổng cản trở hấp thụ chất qua Hình Cấu trúc hóa học số polysaccharide dùng nông nghiệp XỬ LÝ CẮT MẠCH BỨC XẠ NÂNG CAO nước thực nghiên cứu HOẠT TÍNH CỦA CÁC POLYSACCHARIDE ứng dụng cơng nghệ xạ phục vụ đời sống TỰ NHIÊN Trong đó, chiếu xạ cắt mạch ứng dụng Là sở nghiên cứu Việt Nam để tạo chế phẩm polysaccharide khối lượng trang bị thiết bị chiếu xạ, Trung tâm Chiếu xạ phân tử thấp với hoạt tính cải thiện Các kết Hà Nội phối hợp với nhiều viện nghiên cứu nghiên cứu cho thấy, polyme Số 70 - Tháng 3/2022 43 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN ưa cắt mạch poly(lactic acid), chitosan, alginate… xử lý chiếu xạ làm tăng đáng kể tính tan, tốc độ phân hủy sinh học chúng Hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm chitosan cải thiện nhờ xử lý chiếu xạ cắt mạch Sản phẩm chitosan cắt mạch với khối lượng phân tử khoảng 50 kDa có khả kháng vi sinh vật cao nhiều so với chitosan ban đầu, sử dụng làm màng bảo quản hoa tươi hạt giống [5] Khả kích thích sinh trưởng thực vật chitosan alginate cắt mạch tăng mạnh sau chiếu xạ trạng thái khô dung dịch [6] Nghiên cứu gần số tác giả khác cho thấy chiếu xạ xanthan xạ gamma với liều chiếu đến 40 kGy làm tăng khả tạo độ sánh nó, xanthan chiếu xạ sử dụng làm chất ổn định công nghiệp thực phẩm Các tác giả khác chiếu xạ liều 45 kGy làm cho xanthan chiếu xạ hòa tan nước tốt độ nhớt khối lượng phân tử giảm mạnh [7] Như vậy, xử lý chiếu xạ cắt mạch nâng cao hoạt tính polysaccharide tự nhiên, thay cho chất kích thích sinh trưởng, chất bảo vệ thực vật, hóa chất nơng nghiệp khác, mà việc lạm dụng chúng ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG SẢN XUẤT RAU AN TOÀN Thực đề tài Khoa học công nghệ cấp quốc gia “Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ xạ Hình Một số kết ứng dụng công nghệ xạ nông nghiệp 44 Số 70 - Tháng 3/2022 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ HẠT NHÂN sản xuất phân bón vi sinh vật dạng hạt phân bón lá”, từ năm 2017, Trung tâm xây dựng quy trình xử lý chiếu xạ cắt mạch tạo phân đoạn polysaccharide có đặc tính hóa lý hoạt tính sinh học phù hợp Kết nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng phân đoạn polysaccharide cắt mạch khối lượng phân tử thấp đến phát triển cho phép lựa chọn phân đoạn phù hợp làm thành phần có hoạt tính kích thích sinh trưởng, kích kháng bệnh thực vật, hỗ trợ tăng hiệu hấp thụ dinh dưỡng trồng, để làm thành phần phân bón vi lượng Hai sản phẩm phân bón Xanchi-EC50 Rocket-123 khảo nghiệm đánh giá hiệu lực, hiệu sinh trưởng, phát triển chất lượng cà chua, cải bắp cải củ với phối hợp Viện Thổ nhưỡng nơng hóa Kết cho thấy, việc phun bổ sung phân bón mức 5l/ha có hiệu kích thích sinh trưởng, làm tăng suất rau từ 13,3-14,9% hai loại đất phù sa bạc màu Năng suất rau tăng khoảng 10% giảm lượng phân bón hóa học cịn 80% so đối chứng Kết khả quan cho phép Trung tâm tiếp tục hoàn thiện quy trình sản xuất để mở rộng thử nghiệm số sở sản xuất rau an toàn Trung tâm mong muốn hợp tác với doanh nghiệp để thúc đẩy việc sản xuất ứng dụng sản phẩm phân bón thân thiện vào thực tiễn, nhằm thay phần phân bón hóa học sản xuất nơng nghiệp, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời tăng suất chất lượng sản phẩm rau [4] Anil Lackke, Xanthan - A Versatile Gum, Resonane 2004; 25-33 [5] Nguyễn Duy Lâm, Trần Minh Quỳnh, Trần Băng Diệp CS Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ 2001-2002 Nghiên cứu cải tiến tính chế tạo vật liệu làm màng bao từ chitosan xử lý chiếu xạ để bảo quản tươi hạt giống Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam, Hà Nội, 2003 [6] Tran Minh Quynh Radiation processing of biopolymers for agriculture applications Radiation Processed Materials in Products from Polymers for Agricultural Applications, IAEA-TECDOC-1745, 2014; 196-204 [7] Li Yanjie, Ha Yiming; Wang Feng, Li Yongfu Effect of irradiation on molecular weight and antioxidant activity of xanthan gum Journal of Nuclear Agricultural Sciences; v 24(6); ISSN 1000-8551; Dec 2010; p 1208-1213 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Muzzarelli R.A.A, Peter M.G Chitin Handbook European Chitin Society, Italy, 1997 [2] Luan L.Q, Ha V.T.T, Uyen N.H.P, Trang L.T.T, Hien N.Q Preparation of oligoalginate plant growth promoter by γ irradiation of alginate solution containing hydrogen peroxide J Agric Food Chem 2012;60:1737–1741 doi: 10.1021/jf204469p [3] Tombs M.P, Harding S.E An Introduction to Polysaccharide Biotechnology Taylor & Francis, 1998 Số 70 - Tháng 3/2022 45 ... “Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ xạ Hình Một số kết ứng dụng công nghệ xạ nông nghiệp 44 Số 70 - Tháng 3/2022 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ HẠT NHÂN sản xuất phân bón vi sinh vật dạng hạt phân bón lá”,... quan cho phép Trung tâm tiếp tục hoàn thiện quy trình sản xuất để mở rộng thử nghiệm số sở sản xuất rau an toàn Trung tâm mong muốn hợp tác với doanh nghiệp để thúc đẩy việc sản xuất ứng dụng sản. .. nghiệp XỬ LÝ CẮT MẠCH BỨC XẠ NÂNG CAO nước thực nghiên cứu HOẠT TÍNH CỦA CÁC POLYSACCHARIDE ứng dụng cơng nghệ xạ phục vụ đời sống TỰ NHIÊN Trong đó, chiếu xạ cắt mạch ứng dụng Là sở nghiên cứu