Ứng dụng trong nông nghiệp
Trong nông nghiệp chitosan được sử dụng để tăng cường sự hoạt động của các vi sinh vật có lợi trong đất, bọc các hạt giống nhằm ngăn ngừa sự tấn công của nấm trong đất và tăng cường khả năng nảy mầm của hat, kích thích sinh trưởng và tăng năng suất thu hoạch. Đặc biệt, chitosan đóng vai trò quan trọng là chất kích thích hệ miễn dịch của cây và sự hoạt động của enzyme chitinase.
Trong công nghệ sử dụng chitosan bọc hạt giống với mục đích chống nấm bảo vệ hạt giống và kích thích nãy mầm được thử nghiệm đối với lúa, đậu nành và nhiều loại hạt giống khác. Cụ thể, đối với đậu nành khi được bọc chitossan và bảo quản trong các túi nhựa hàn kín, ở 150C, độ ẩm 60%. Sau 6 tháng bảo quản, tỷ lệ nảy mầm của các hạt bao chitosan thì cao nhất đạt 74% so với tỷ lệ nãy mầm của hạt lúc ban đầu (Swatwanich và cộng sự, 2007). Do đó, chitosan được dùng để bao hạt giống trong vài tháng không bị nhiễm nấm và không ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm của hạt giống. Ứng dụng của chitin, chitosan và dẫn xuất trong nông nghiệp trình bày trong bảng 1.3
Bảng 1.3. Ứng dụng của chitin, chitosan và dẫn xuất trong nông nghiệp[5]
Ứng dụng Loại Dạng Dung dịch Hình thức áp dụng Nồng độ sử dụng Lúa Chitosan, Chitosan tan nước Oligo-chitosan - Bao hạt giống Phun lên lá Trộn vào đất 1-2% 40 ppm 80 ppm
Ớt Chitosan - Phun lên cây 7,5 - 30ppm
Bí Chitosan - Phun 7,5 - 30ppm
Dưa leo Chitosan - Phun 7,5 - 30ppm
Rau cải Chitosan - Phun lá 2000 – 4000 ppm
Cây cảnh Chitosan - Phun lá 2,5- 40 ppm
Đối với bệnh héo lá do vi khuẩn thuộc chủng Fusarium gây ra, chitosan và các oligomer của chúng có thể dùng phun lên hạt với nồng độ 120 mL/ kg hạt có thể chống héo lá rất hiệu quả. Chitin và chitosan còn được sử dụng để bảo vệ cây cà chua chống lại bệnh thối rễ do nấm Rhizoctonia solani, Fusarium solani, Sclerotium rolfsii,
kết hợp chitin + chitosan (6g/ kg đất trồng) làm giảm đáng kể bệnh thối rễ ở cây cà chua trên đất cải tạo. Hơn nữa, xử lý với chitin, chitosan cũng làm giảm bệnh thối rễ trong hai mùa trồng, đồng thời cũng làm tăng năng suất cà chua hơn 66,7% so với xử lý các chất kháng nấm trong hai vụ trồng.
Bittelli và cộng sự (2001) đã nghiên cứu ứng dụng của chitosan để chống hạn, chitosan làm giảm sự thoát hơi nước qua lá trên cây ớt trong điều kiện trồng trong nhà kính và trên đồng. Phun 1g/ Lít bằng bình xịt (pha chitosan với độ deacetyl 76% trong acid lactic 0,1%), phun 20mL/ cây/ lần phun; 1tuần phun một lần. Kết quả cho thấy chitosan làm giảm 26 - 43% lượng nước sử dụng tưới tiêu cho cây ớt mà vẫn duy trì sự sinh khối và hiệu suất của cây ớt. Do đó, họ kết luận rằng chitosan có hiệu quả hạn chế sự thoát hơi nước trên cây trồng và tiết kiệm lượng nước dùng trong nông nghiệp.
Ứng dụng trong thủy sản
Trong lĩnh vực thủy sản đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng của chitin/chitosan. Tuy nhiên, đây chỉ là một số nghiên cứu và triển khai bước đầu, chitin/chitosan được nghiên cứu bổ sung vào thức ăn cho tôm, cá để kích thích sinh trưởng, tăng miễn dịch và cải thiện môi trường ao nuôi, ngoài ra chitosan cũng được ứng dụng làm màng bao, làm chất kết dính để làm tăng độ ổn định của thức ăn tôm.
Chitosan được thử nghiệm trong nuôi tôm thâm canh, chitosan với độ deacetyl 80% được bổ sung vào thức ăn và được thử nghiệm trên đối tượng tôm sú, nồng độ từ 200- 400 ppm, kết quả thử nghiệm được trình bày ở bảng 1.4
Bảng 1.4. Hiệu quả của việc bổ sung chitosan vào thức ăn tôm trong nuôi tôm thâm canh (Wanichpongpan và Chandrkrachang, 2002)
Chỉ tiêu Ao nuôi 1 Ao nuôi 2 Ao nuôi 3
Lượng chitosan cho vào trong thức ăn
(ppm) 0 200 400
Thời gian nuôi tôm(ngày) 110 110 110
Khối lượng của tôm thu hoạch (kg/ao) 1850 2369 3083
Hiệu suất tằng lên (%) - 28,05 66,66
Tỷ lệ sống trung bình(%) 54,68 64,92 78,97
Trọng lượng trung bình của tôm (g/con) 18,80 20,27 21,69
Hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) 1,50 1,29 1,15
Kết quả thu được rất khích lệ tuy nhiên cần phải thử nghiệm thêm ở các quy mô khác nhau, điều kiện, phương pháp nuôi đưa ra ứng dụng ở quy mô lớn. Ngoài ra, tính chất chitosan cần được đánh giá phân tích đầy đủ hơn.
Chitin, chitosan bổ sung vào thức ăn ở tỷ lệ 1% làm tăng miễn dịch của cá chép chống lại vi khuẩn Aeromonas hydrophila. Ngoài ra, thức ăn có bổ sung chitin và chitosan có khả năng làm tăng sự phát triển và tỷ lệ sống của cá. Đối với thức ăn của cá, việc bọc viên thức ăn cũng cho kết quả rất tốt, tương tự như thức ăn của tôm thức ăn cá sau khi bao chitosan giúp cải thiện môi trường nước, giảm ô nhiễm do thức ăn bị tan gây ra, cá phát triển tốt hơn. Thông thường lượng chitosan sử dụng là 1% so với lượng thức ăn, không nên sử dụng lượng chitosan cao vì như vậy thức ăn sẽ có vỏ cứng, động vật thủy sản sẽ gặp khó khăn khi ăn. Ngoài ra, cần chọn chitosan có độ deacetyl 87- 96% thì màng bọc chitosan ổn định trong môi trường nước nên viên thức ăn ổn định hơn so với sử dụng chitosan có độ deacetyl ~75%.
Chitin và chitosan có thể ứng dụng hiệu quả trong lĩnh vực nông nghiệp và thủy sản. Trong lĩnh vực nông nghiệp, chitosan và dẫn xuất của nó có thể áp dụng trong việc nâng cao năng suất, kháng hạn, chống nấm. Trong lĩnh vực thủy sản, chitosan có thể bổ sung vào thức ăn để tăng năng suất, tăng hệ miễn dịch, tăng tỷ lệ sống, giảm
độ phân rã của thức ăn tôm góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng của thức ăn cũng như giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường do sự phân rã của thức ăn.