1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN
1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Do có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, thân thiện với môi trường, chitosan và dẫn xuất của nó đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu ứng dụng
trong kháng nấm bệnh trên rau quả kéo dài thời gian bảo quản sau thu hoạch. Trong số đó, các kết quả nghiên cứu liên quan đến ứng dụng của chitosan và oligochitosan trên đối tượng thán thư hại rau quả kéo dài thời gian bảo quản sau thu hoạch đã được một số tác giả công bố.
Năm 2003, Ben-Shalom và cộng sự qua nghiên cứu cũng cho thấy chitosan có khả năng ức chế bệnh mốc xám Botrytis cinerea trên dưa chuột. Dưa chuột được phun chitosan với nồng độ 50 ppm 1giờ trước khi gây nhiễm bào tử Botrytis cinerea có thể giảm 65% tỷ lệ nấm mốc màu xám so với đối chứng. Phun chitosan trước khi gây nhiễm 4 giờ hoặc 24 giờ có thể làm giảm sự phát triển bệnh trên dưa chuột đến 82- 87% [64].
Bautista-Banos và cộng sự đã tổng quan về khả năng kháng nấm và kiểm soát bệnh trên một số cây trồng của chitosan. Tác giả chỉ ra rằng các tác nhân nhân gây bệnh có trong đất và trên lá là do vi khuẩn, nấm, virus mà chitosan có khả năng ức chế các tác nhân này. Chitosan có tác dụng khá tốt trong kiểm soát bệnh trước và sau thu hoạch, tăng năng suất, kéo dài thời gian bảo quản sau thu hoạch của các cây trồng [61].
Tại Đài Loan, Chien và Chou (2006) đã nghiên cứu hoạt tính kháng nấm của chitosan và ứng dụng trong nâng cao chất lượng sau thu hoạch quả Tankan họ cam quýt bằng cách ức chế nấm gây thối rữa trên quả. Kết quả nghiên cứu cho thấy chitosan ức chế đáng kể các chủng Penicillium digitatum, Penicillium italicum, Botrydiplodia lecanidion và Botrytis cinerea phân lập được trên cam. Chitosan làm giảm đáng kể tỷ lệ quả thối trong quá trình bảo quản ở 24oC, sau 42 ngày bảo quản ở 13oC quả Tankan được xử lý bọc màng chitoan có độ rắn chắc, hàm lượng axit ascorbic và tổng số chất rắn hòa tan cao hơn so với đối chứng [75].
Khi nghiên cứu khả năng ức chế bệnh mốc xám trên quả cà chua của chitosan Badawy và Rabea (2009) đã khẳng định khả năng kháng nấm của chitosan tăng khi trọng lượng phân tử chitosan giảm. Đặc biệt nghiên cứu này đã phát hiện ngoài khả năng kháng nấm chitosan còn làm giảm hoạt động của polyphenoloxidase, làm tăng protein tổng số và các hợp chất phenolic trong quả cà chua bị tổn thương [57].
Năm 2009, Munoz và cộng sự (2009) đã công bố đặc tính kháng nấm và khả năng phòng bệnh thán thư của chitosan trên quả cà chua và nho sau thu hoạch gây ra bởi
nấm Colletotrichum gloeosporioides được phân lập từ các mô bị nhiễm bệnh. Kết quả cho thấy ở nồng độ chitosan 2,5% có khả năng ức chế 50% tốc độ phát triển của sợi nấm so với đối chứng. Dung dịch chitosan với nồng độ 1,0 và 1,5% cũng cho kết quả tốt khi ứng dụng trực tiếp trên quả [155].
Trên đối tượng quả đu đủ, Bautista-Banos và cộng sự (2003) đã đưa ra kết luận về khả năng kháng nấm C. gloeosporioides gây bệnh thán thư trên quả đu đủ dựa vào sự kết hợp giữa chitosan và các dịch chiết từ lá mãng cầu, lá và hạt đu đủ. Ở nồng độ chitosan 1,5% sau 7 giờ nuôi cấy, hình thái bào tử C. gloeosporioides quan sát thấy có sự thay đổi đáng kể so với đối chứng. Sự kết hợp giữa chitosan với các chất chiết từ thực vật cho hiệu quả kháng nấm C. gloeosporioides cao hơn trong trường hợp chỉ sử dụng từng tác nhân đơn lẻ [62]. Cũng trên đối tượng đu đủ, Ali và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan đến khả năng phát triển của sợi nấm và mức độ gây tổn thương bào tử nấm C. gloeosporioides ở các nồng độ 0,5; 1,0; 1,5 và 2%. Kết quả cho thấy rằng tốc độ sinh trưởng của sợi nấm đều giảm đáng kể ở tất cả các nồng độ chitosan được khảo sát so với đối chứng. Tác giả cũng chỉ ra rằng nồng độ chitosan có khả năng ức chế tối đa (100%) sự phát triển của sợi nấm là 2%. Tương tự, dung dịch chitosan ở nồng độ 2% và 1,5% có khả năng ức chế sự nảy mầm của bào tử lần lượt với tỷ lệ là 100% và 80,4%. Ngoài ra kết quả xử lý các nồng độ chitosan khác nhau cho thấy hoạt tính các enzyme có đặc tính kháng nấm như peroxidase, chitinase, beta-1,3-glucanase chiết xuất từ vỏ quả tăng lên đáng kể so với đối chứng [48], [49].
Kongkaew và cộng sự (2005) đã công bố tác dụng của chitosan trong ức chế mức độ nhiễm bệnh và duy trì chất lượng xoài Namdok Mai Thailand sau thu hoạch. Theo kết quả nghiên cứu xoài qua xử lý bọc màng chitosan 1,3% trong 5 phút có thể bảo quản đến 25 ngày ở 13oC (độ ẩm 90 - 95%) với chất lượng cảm quan được duy trì đạt yêu cầu xuất khẩu và mức độ nhiễm bệnh sau thu hoạch giảm đáng kể so với đối chứng [141]. Ảnh hưởng của màng phủ chitosan với các nồng độ 0,5 - 2% trên trên giống xoài Mangifera indica của nhóm tác giả Jitareerat và cộng sự (2007) cũng cho kết quả rất khả quan. Màng phủ chitosan không chỉ làm chậm quá trình chín giúp kéo dài thời gian bảo quản mà còn hạn chế phát triển bệnh thán thư do C. gloeosporioides gây ra [128].
Năm 2010, Abd-AllA và cộng sự đã nghiên cứu sử dụng chitosan ức chế tốc độ phát triển của sợi nấm và khả năng nảy mầm của bào tử nấm C. gloeosporioides trên xoài ở điều kiện in vitro. Kết quả đã chỉ ra rằng dung dịch chitosan với nồng độ 0,6mg/L làm giảm đáng kể sự phát triển của sợi nấm và mức độ nảy mầm của bào tử, với nồng độ 0,8mg/L có khả năng làm giảm và ức chế hoàn toàn tốc độ phát triển của sợi nấm và bào tử. Ở điều kiện in vivo dung dịch chitosan với nồng độ 0,2 và 0,4%
(w/v) có tác dụng hạn chế tỷ lệ mắc bệnh thán thư trên xoài tương ứng là 89,30% và 95,0% sau 30 ngày bảo quản ở 10oC [41].
Chitosan kết hợp với các dịch chiết từ quế, tiêu, tỏi cho khả năng kháng rất tốt các chủng Colletotrichum musae, Fusarium spp. và Lasiodiplodia theobrommae gây bệnh thối cuống, thán thư trên chuối ở điều kiện in vitro. Ngoài ra chitosan cũng làm chậm đáng kể quá trình chín của chuối thông qua các chỉ tiêu màu sắc, độ cứng, hàm lượng chất rắn hòa tan [204].
Jinasena và cộng sự (2011) đã đánh giá so sánh hiệu quả kháng bệnh thán thư và kéo dài thời gian bảo quản chuối “Embul” Sri Lanka bằng chitosan có hoặc không xử lý chiếu xạ gamma (với liều lượng thấp 5 kGy). Ở điều kiện in vitro, chitosan với nồng độ ≥ 0,3% qua xử lý chiếu xạ và chitosan không qua chiếu xạ với nồng độ ≥ 0,75% có khả năng ức chế hoàn toàn chủng Colletotrichum musae từ mẫu bệnh thán thư trên chuối. Trong khi đó ở điều kiện in vivo, khả năng khống chế 100% bệnh thán thư do C. musae bởi chitosan (có chiếu xạ) tương ứng là 1% và chitosan (không chiếu xạ) là 1,5% [127].
Nhờ có khả năng hòa tan tốt trong nước do khối lượng phân tử thấp và sự có mặt của các nhóm NH2 tự do có trong các mắt xích D-glucosamine đã tạo ra nhiều hướng ứng dụng chitosan ở dạng hòa tan trong nước, đặc biệt trong lĩnh vực nông nghiệp (kích thích sinh trưởng, bảo vệ cây trồng). Tuy nhiên việc sử dụng chitosan ở dạng hòa tan trong nước như oligochitosan trong phòng trừ bệnh thán thư trên rau quả sau thu hoạch ít được nghiên cứu và công bố rộng rãi [199].
Trong một nghiên cứu về khả năng kháng nấm của oligochitosan trên nấm Phytophthora capsici ở điều kiện in vitro, Xu và cộng sự đã cho thấy oligochitosan có hoạt tính kháng nấm tốt hơn chitosan trong cùng điều kiện. Kết quả quan sát vi thể
khẳng định oligochitosan gây ra biến dạng và sự gián đoạn của hầu hết các không bào, làm màng tế bào dày lên, chính tác dụng này gây ức chế sự phát triển của nấm [210], [211].
Năm 2012, Yang và cộng sự đã nghiên cứu sử dụng chitosan và oligochitosan như là các tác nhân kháng nấm tự nhiên để thay thế các loại hóa chất phòng trừ nấm tổng hợp nhằm kiểm soát các bệnh sau thu hoạch trên các loại trái cây, điển hình là khả năng ức chế nấm Monilinia fructicola gây bệnh thối nâu trên quả đào. Ở điều kiện in vitro, khả năng ức chế tối đa 50% đối với nấm Monilinia fructicola của oligochitosan tốt hơn so với dung dịch chitosan ở cùng nồng độ [214].
Trên đối tượng chuối, Xiangchun và cộng sự (2012) đã công bố ảnh hưởng của oligochitosan đến sự phát triển nấm C. musae gây bệnh thán thư điều kiện in vitro và in vivo. Kết quả cho thấy oligochitosan ở trong khoảng nồng độ 4-8 g/L (tương đương với 0,4 - 0,8%) đã ức chế rõ rệt đến sự phát triển sợi nấm C. musae ở điều kiện in vitro.
Ở điều kiện in vivo, oligochitosan với nồng độ 5-20 g/L cho hiệu quả ức chế phát triển bệnh thông qua đường kính vết bệnh giảm đáng kể so với đối chứng. Bên cạnh đó, oligochitosan ở nồng độ 5 g/L đã thể hiện hoạt tính kích kháng khá mạnh với việc làm tăng nồng độ enzyme có tính kháng như chitinase và β-1,3-glucanase trên vỏ quả [207].