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

Trong nghiên cứu này, nanochitosan tạo thành bằng phương pháp tạo gel ion với natri tripolyphosphat được sử dụng làm tác nhân kháng nấm Colletotrichum gleoesporioides gây bệnh thán thư t

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Trần Bích Lam

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 :

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1

2

3

4

5

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Cao Cường MSHV: 12110193

Ngày, tháng, năm sinh: 23/02/1985

Nơi sinh: Nghệ An

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và Đồ uống

Mã số: 605402

I TÊN ĐỀ TÀI:

“Nghiên cứu ứng dụng nanochitosan trong phòng trừ bệnh thán thư hại

ớt sau thu hoạch”

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Tạo chế phẩm nanochitosan bằng phương pháp tạo gel ion giữa chitosan và Sodium tripolyphosphat (STTP)

- Xác định ngưỡng gây bệnh của nấm trên ớt

- Đánh giá ảnh hưởng của chế phẩm nanochitosan đến sự sinh trưởng, phát

triển của nấm ở điều kiện in vitro

- Đánh giá ảnh hưởng của chế phẩm nanochitosan đến sự sinh trưởng và phát

triển của nấm ở điều kiện in vivo

- Đánh giá hiệu quả bảo quản ớt bằng nanochitosan thông qua các chỉ tiêu sinh

lý, sinh hóa của ớt sau thu hoạch

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/01/2014

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/06/2014

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Trần Bích Lam

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Luận văn này, bên cạnh sự cố gắng của bản thân, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của Quý Thầy Cô, gia đình, đồng nghiệp, bạn

bè và các em sinh viên

Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và biết ơn sâu sắc đến Cô giáo

TS Trần Bích Lam, người đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp hướng dẫn cho em trong suốt quá trình thực hiện luận văn này Em cảm ơn cô đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất để em hoàn thành tốt luận văn Kính chúc Cô và gia đình luôn mạnh khỏe, hạnh phúc, gặp nhiều may mắn và niềm vui trong cuộc sống

Em xin lòng biết ơn đến Thầy Lê Thanh Long, giáo viên Khoa Cơ khí – Công nghệ, trường ĐH Nông lâm Huế đã luôn động viên, giúp đỡ, hướng dẫn và góp ý và chỉ bảo cho em trong quá trình học tập, công tác cũng như thực hiện đề tài tại trường ĐH Nông lâm Huế

Con xin cảm ơn Ba Mẹ, anh chị đã luôn hỗ trợ, động viên con trong suốt quá trình con học tập tại trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh

Kế đến, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến tập thể Quý Thầy Cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Kỹ thuật hóa học, trường ĐH Bách khoa và tập thể các Thầy

Cô Khoa Cơ khí – Công nghệ, trường ĐH Nông lâm Huế đã dẫn dắt, chỉ dạy cho

em kiến thức chuyên môn cũng như các kỹ năng xã hội cần thiết giúp ích cho em trong quá trình công tác, học tập, thực hiện đề tài và trong cuộc sống Kính chúc Quý Thầy Cô luôn dồi dào sức khỏe, có được nhiều niềm vui trong sự nghiệp trồng người của mình

Nhân đây, xin gửi lời cảm ơn đến các em sinh viên K43, K44 Ngành Công nghệ thực phẩm trường ĐH Nông lâm Huế đã luôn nhiệt tình hỗ trợ, giúp đỡ Thầy trong quá trình thực hiện đề tài Cuối cùng, xin cảm ơn đến các bạn học viên cao học K2012, ngành Công nghệ thực phẩm, trường ĐH Bách khoa đã hỗ trợ, giúp đỡ mình trong quá trình học tập, sinh hoạt tại trường

TP Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 07 năm 2014

Sinh viên thực hiện Nguyễn Cao Cường

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Sử dụng các loại thuốc hóa học trong bảo quản rau quả ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và môi trường sống Việc tìm ra và sử dụng một chế phẩm sinh học có nguồn gốc tự nhiên, không độc hại để giảm thiểu tổn thất sau thu hoạch đang là vấn

đề được quan tâm Trong nghiên cứu này, nanochitosan tạo thành bằng phương pháp tạo gel ion với natri tripolyphosphat được sử dụng làm tác nhân kháng nấm

Colletotrichum gleoesporioides gây bệnh thán thư trên ớt Ở điều kiện in vitro, nồng

độ nanochitosan 0,03% đã ức chế trên 50% sự nảy mầm của bào tử nấm; nồng độ

ức chế 50% (EC50) sự phát triển khuẩn lạc trên môi trường PDA tại 0,04% Ở điều

kiện in vivo, màng bao nanochitosan nồng độ 0,4% có hiệu quả tốt trong việc bảo

quản ớt sau thu hoạch Kết quả cho thấy sau 12 ngày bảo quản ở 250C chất lượng của ớt được duy trì khá tốt, các chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa thay đổi không đáng kể so với ớt trước khi bảo quản Khả năng kích kháng của nanochitosan thông qua việc làm tăng các hợp chất có tính kháng trên quả như polyphenol, các enzyme chitinase

và β-1,3-glucanase cũng được nghiên cứu

ABSTRACT

Using chemical pesticides in vegetable reservation made adversely affect to human health and the environment Finding and using a natural biological product, which is non-toxic to minimize the post-harvest lost, are being concerned In this study, nanochitosan was formed by gel ion method with sodium tripolyphosphate, used as

an antifungal agent against Colletotrichum gleoesporioides causing anthracnose on red chilli In vitro, nanochitosan concentration of 0,03% inhibited over 50%

germination of fungal spore; the concentration inhibiting growth by 50% of colony

on PDA was 0,04% In vivo, nanochitosan coating at concentration of 0,4% had

well effective in the preservation of red chilli Results in this study show that physiological and biochemical quality of red chilli were insignificant changed after

12 days stored at 25oC compared with red chilli before storage The antifungal stimulation ability of nanochitosan by increased such compounds as polyphenol, chitinase and β-1,3-glucanase was studied

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng theo yêu cầu

Tác giả luận văn

Nguyễn Cao Cường

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nội dung nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

4.1 Ý nghĩa khoa học 3

4.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Giới thiệu về ớt 4

1.1.1 Đặc điểm sinh vật học của trái ớt 4

1.1.2 Thành phần hóa học và giá trị của ớt 5

1.1.3 Một số loại ớt phổ biến 6

1.1.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ớt trong nước và trên thế giới 7

1.1.5 Các bệnh sau thu hoạch trên ớt 8

1.2 Tổng quan về đặc điểm của Colletotrichum gloeosporioides gây bệnh thán thư hại ớt sau thu hoạch 10

1.2.1 Đặc điểm hình thái và sinh học của chủng nấm C Gloeosporioides 11

1.2.2 Sinh lý học 12

1.2.3 Sự lây truyền và cơ chế xâm nhập của bệnh 12

1.3 Biện pháp phòng ngừa và kiểm soát bệnh sau thu hoạch trên ớt 15

1.3.1 Biện pháp phòng ngừa 15

1.3.2 Biện pháp kiểm soát 15

1.4 Tổng quan về chế phẩm chitosan và nanochitosan 18

1.4.1 Tính chất của chitosan 18

1.4.2 Tổng quan về nanochitosan 19

1.4.3 Hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn của chitosan và nanochitosan 25

1.4.3 Hoạt tính kích kháng của chế phẩm nanochitosan và tính chất của

enzyme chitinase, glucanase và hợp chất polyphenol 28

1.5 Những nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài 30

1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 30

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 31

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.1 Đối tượng nghiên cứu 33

2.1.1 Nguyên liệu ớt 33

2.1.2 Nấm Colletotrichum gloeosporioides 33

2.1.3 Chế phẩm chitosan dùng để tạo nanochitosan 33

2.2 Phương pháp nghiên cứu 34

2.2.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 34

2.2.2 Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu sinh lý, sinh hoá của ớt 40

2.2.3 Đánh giá hoạt tính kích kháng của chế phẩm nanochitosan 43

2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu 45

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 46

3.1 Kết quả thí nghiệm tạo chế phẩm nanochitosan bằng phương pháp tạo gel ionic 46

3.2 Khả năng kháng bệnh thán thư hại ớt của nanochitosan ở điều kiện in vitro 48

3.2.1 Ảnh hưởng của nanochitosan đến đường kính tản nấm Colletotrichum gloeosporioides trên môi trường PDA 48

3.2.2 Ảnh hưởng của nanochitosan đến sinh khối sợi nấm Colletotrichum gloeosporioides 51

3.2.3 Khả năng ức chế của nanochitosan đến sự nảy mầm của bào tử nấm Colletotrichum gloeosporioides 54

3.3 Khả năng kháng bệnh thán thư hại ớt của nanochitosan ở điều kiện in vivo 57

3.3.1 Kết quả xác định ngưỡng gây bệnh của nấm Colletotrichum gloeosporioides 57

3.3.2 Khả năng kháng bệnh thán thư hại ớt của nanochitosan ở điều kiện in

vivo 59

3.4 Đánh giá hiệu quả bảo quản ớt sau thu hoạch bằng nanochitosan 64

3.4.1 Thay đổi khối lượng, độ cứng và màu sắc của quả 65

3.4.2 Thay đổi hàm lượng chất rắn hòa tan và axít tổng số 68

3.4.3 Thay đổi cường độ hô hấp và hàm lượng ethylen 70

3.5 Đánh giá khả năng kích kháng của nanochitosan trên ớt 72

3.5.1 Sự thay đổi hàm lượng polyphenol tổng số 72

3.5.2 Sự thay đổi hàm lượng các enzyme chitinase và glucanase 75

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81

1 Kết luận 81

2 Kiến nghị 82

3 Tài liệu tham khảo 83

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Trang

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của ớt trong 100g ăn được 5 Bảng 1.2 Sản lượng ớt trên thế giới gồm ớt cay và ớt chuông 8

Bảng 1.4 Kích thước MIC, MBC và khả năng ức chế E coli, S choleraesuis

vết bệnh trên ớt 60

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của nanochitosan đến đường kính vết bệnh trên ớt 61

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Mặt cắt ngang quả ớt 5

Hình 1.2 Bệnh thán thư trên ớt 10

Hình 1.3 Hình ảnh đại thể và vi thể của chủng nấm C.gloeosporioides 12

Hình 1.4 Bào tử nấm xâm nhập trực tiếp vào kí chủ bằng ống mầm 13

Hình 1.6 Cơ chế xâm nhập gián tiếp của nấm vào tế bào kí chủ 14

Hình 1.5 Cơ chế xâm nhập trực tiếp của bào tử nấm qua bề mặt nguyên vẹn bằng tạo đĩa áp 14

Hình 1.7 Cấu trúc phân tử chitosan, chitin 18

Hình 1.8 Phương pháp khâu mạch nhũ tương 21

Hình 1.9 Sơ đồ tạo giọt bằng phương pháp tạo giọt/kết tủa 21

Hình 1.10 Sơ đồ phương pháp hợp nhất giọt nhũ tương 22

Hình 1.11 Sơ đồ tạo nanochitosan bằng phương pháp khuếch tán dung môi nhũ tương 23

Hình 1.12 Sơ đồ tạo nanochitosan bằng phương pháp sấy phun 23

Hình 1.13 Sơ đồ tạo hạt nanochitosan bằng phương pháp tạo gel ionic 24

Hình 1.14 Ảnh hiển vi nguyên tử lực (AFM) của tế bào 27

Hình 3.1 Ảnh chụp trên kính hiển vi điển tử FE – SEM của chitosan và chế phẩm nanochitosan 46

Hình 3.2 Ảnh hưởng của chitosan đến đường kính tản nấm C gloeosporioides sau 240h nuôi cấy 49

Hình 3.3 Ảnh hưởng của nanochitosan đến sinh khối sợi C.gloeosporioides sau 168h nuôi cấy 51

Hình 3.4 Ảnh hưởng của nanochitosan đến sinh khối sợi nấm C.gloeosporioidessau 168h nuôi cấy 52

Hình 3.5 Ảnh hưởng của nồng độ nanochitosan đến hình thái của bào tử nấm C gloeosporioides sau 9h theo dõi 55

Hình 3.6 Vết bệnh trên ớt khi lây bệnh nhân tạo với các nồng độ bào tử nấm

Colletotrichum gloeosporioides khác nhau sau 96 giờ 59

Hình 3.7 Vết bệnh trên ớt khi lây bệnh nhân tạo và phủ màng bao nanochitosan ở

các nồng độ khác nhau sau 96 giờ 62

Hình 3.8 Ảnh hưởng của nanochitosan đến khả năng bảo quản ớt sau 12 ngày 64

Hình 3.12 Sự thay đổi hàm lượng chất rắn hòa tan của ớt sau 12 ngày bảo quản ở

nhiệt độ 25 o C 69

Hình 3.13 Sự thay đổi hàm lượng axít tổng sô của ớt sau 12 ngày bảo quản ở nhiệt

độ 25 o C 69

Hình 3.14 Sự biến đổi cường độ hô hấp và hàm lượng ethylen sản sinh của ớt sau

12 ngày bảo quản ở nhiệt độ 25 o C 71

Hình 3.15 Ảnh hưởng của nanochitosan đến hàm lượng polyphenol trên ớt sau 10

ngày bảo quản ở nhiệt độ 25 o

C 73

Hình 3.16 Ảnh hưởng của nanochitosan đến hoạt độ enzyme chitinase trên ớt sau 8

ngày bảo quản ở nhiệt độ 25 o

C 76

Hình 3.17 Ảnh hưởng của nanochitosan đến hoạt độ enzyme glucanase trên ớt sau

8 ngày bảo quản ở nhiệt độ 25 o C 76

PDA: Potato Dextrose Agar

PDB: Potato Dextrose Borth

STPP: Sodium Tripolyphosphat

PIRG: Tỷ lệ phần trăm ức chế tốc độ phát triển đường kính khuẩn lạc

(Percentage Inhibition of Radial Growth)

AUDPC: Đường cong tiến triển bệnh

(Area Under Disease Progress Curve)

EC50: Nồng độ ức chế 50% sự phát triển

(The concentration inhibiting growth by 50%)

MIC: Nồng độ ức chế tối thiểu 90% sự phát triển sợi nấm

(The minimum concentration showing over 90% inhibition of

mycelial growth) MBC: Nồng độ diệt khuẩn tối thiểu

(Minimum Bactericidal Concentration)

SEM: Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope)

GLU: Glucanase

CHI: Chitinase

DNS: axít dinitrosalicylic

FAOSTAT: Dữ liệu Thống kê của Tổ chức Nông lương

(Food and Agriculture Organization Corporate Statistical Database)

DNA: Deoxyribo Nucleic Acid

mRNA: messenger Ribo Nicleic Acid

LMW: Khối lượng phân tử thấp (Low Molecular weight)

HMW: Khối lượng phân tử cao (High Molecular weight)

TLB: Tỷ lệ bệnh

CFU: Số đơn vị khuẩn lạc (Cell Forming Unit)

MAP: Bao gói khí điều biến (Modified Atmosphere Packaging)

POD: Peroxidase

PPO: Polyphenol oxidase

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, Việt Nam là một trong những nước có các sản phẩm rau quả phong phú và đa dạng trên thế giới Điều kiện thời tiết đa dạng và đất đai màu mỡ rất thuận lợi cho việc trồng và phát triển các chủng loại rau quả có nguồn gốc khác nhau như rau nhiệt đới, á nhiệt đới và ôn đới [9]

Trong đó, cây ớt là loại cây trồng cho sản phẩm làm gia vị, ăn tươi hoặc chế biến phục vụ thị trường tiêu dùng trong nước và xuất khẩu Ở nước ta, cây ớt là một loại rau gia vị có giá trị kinh tế cao được trồng chủ yếu ở các tỉnh miền Trung và Nam

Bộ Những năm gần đây, một số tỉnh đồng bằng Sông Hồng cũng đã bắt đầu trồng

ớt với diện tích lớn nhằm cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy, công ty sản xuất các mặt hàng thực phẩm để tiêu thụ và xuất khẩu, đem lại lợi nhuận cao [10]

Hàng năm việc trồng ớt mang lại hiệu quả kinh tế cao, nhưng trở ngại lớn nhất

đó là tổn thất sau thu hoạch Trong đó, bệnh thán thư hại ớt gây ảnh hưởng nặng nề nhất Bệnh này rất phổ biến, đặc biệt là các nước có khí hậu nhiệt đới như nước ta Bệnh không những gây thiệt hại trên ớt mà còn ở nhiều loại quả khác như chuối, xoài, cà chua, nho, thanh long Đối với ớt, bệnh có thể hại thân, lá nhưng chủ yếu là quả vào giai đoạn chín và sau thu hoạch Vết bệnh thường hình thoi, lõm xuống, phần ranh giới giữa mô bệnh và vỏ quả là một đường màu đen chạy theo vết bệnh Những vết bệnh có thể liên kết với nhau làm cho quả thối, khô và có màu thâm đen

Nguyên nhân gây bệnh thán thư trên ớt là do nấm Colletotrichum capsici,

Colletotrichum nigrum, Colletotrichum gây ra [1] Trong đó, Colletotrichum

gloeosporioides là nguyên nhân gây bệnh thán thư trên ớt ở giai đoạn chín và sau

thu hoạch nặng nề nhất, gây thiệt hại lớn về kinh tế [62]

Để hạn chế bệnh thán thư hại rau quả sau thu hoạch, ngoài việc hạn chế tổn thương trên quả thì các loại thuốc hóa học như Benomyl và Thiabendazole (TBZ) thường được sử dụng [10], [45] Tuy nhiên việc sử dụng các loại thuốc hóa học có thể ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng và không thân thiện với môi trường,

do đó việc tìm ra một chế phẩm có nguồn gốc tự nhiên kháng nấm gây bệnh thán thư trên rau quả nói chung và trên ớt sau thu hoạch nói riêng là một điều cần thiết

và có ý nghĩa thiết thực

Chitosan, sản phẩm deacetyl của chitin, là một polymer tự nhiên không độc hại với nhiều đặc tính sinh học quan trọng (kháng khuẩn, kháng nấm, kích thích sinh trưởng…) Sử dụng chitosan và oligochitosan trong phòng trừ nấm gây bệnh thán thư trên một số loại quả sau thu hoạch đã được nhiều tác giả nghiên cứu và cho kết quả rất khả quan [6], [39], [58] Hiện nay, một hướng mới trong việc nâng cao hiệu quả ứng dụng chế phẩm chitosan là tạo thành nanochitosan Nanochitosan với kích thước từ 20-100nm có ưu điểm diện tích và điện tích bề mặt lớn với nhiều nhóm NH2 tự do có khả năng tăng hiệu quả kháng nấm vượt trội hơn nhiều so với chitosan và oligochitosan

Nghiên cứu tạo nanochitosan trong phòng trị bệnh thán thư hại ớt nhằm thay thế phương pháp phòng trị bằng thuốc hóa học là một hướng nghiên cứu mới, hứa hẹn có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm hiệu quả đối với các bệnh sau thu hoạch trên rau quả nói chung và bệnh thán thư trên ớt nói riêng

Xuất phát từ những luận cứ trên, với mong muốn đề xuất một giải pháp an toàn trong phòng trừ nấm bệnh hại ớt sau thu hoạch, chúng tôi thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu ứng dụng nanochitosan trong phòng trừ bệnh thán thƣ hại ớt sau thu hoạch”

2 Mục đích nghiên cứu

- Xác định khả năng kiểm soát bệnh thán thư hại ớt sau thu hoạch của nanochitosan

- Ứng dụng nanochitosan trong phòng trừ bệnh thán thư hại ớt

3 Nội dung nghiên cứu

- Tạo chế phẩm nanochitosan bằng phương pháp tạo gel ion giữa chitosan và Sodium tripolyphosphat (STTP)

- Xác định ngưỡng gây bệnh của nấm trên ớt

- Đánh giá ảnh hưởng của chế phẩm nanochitosan đến sự sinh trưởng, phát

triển của nấm ở điều kiện in vitro

- Đánh giá ảnh hưởng của chế phẩm nanochitosan đến sự sinh trưởng và phát

triển của nấm ở điều kiện in vivo

- Đánh giá hiệu quả bảo quản ớt bằng màng bao nanochitosan thông qua các chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa của ớt sau thu hoạch

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu về ớt

1.1.1 Đặc điểm sinh vật học của trái ớt

Cây ớt có thể sống và cho trái trong nhiều năm, là cây ưa nhiệt, phát triển thuận lợi ở các vùng cận và nhiệt đới Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng, phát triển của cây từ 25-280C vào ban ngày và ban đêm là khoảng 180

C Ở thời kỳ ra hoa đậu trái thì độ ẩm không khí đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành khối lượng

và chất lượng trái Độ ẩm của đất cũng tác động lớn đến chất lượng trái, nếu thấp hơn 70% thì trái bị cong và vỏ trái không mịn, nếu cao hơn 80% làm bộ rễ kém phát triển, cây còi cọc và khó kết trái [18]

Ớt là cây trồng dễ thích nghi với các loại đất trồng, dễ phát triển và cho năng suất cao Cây ớt chịu được điều kiện che rợp đến 45%, nhưng che rợp nhiều hơn làm cho ớt chậm trổ hoa và khó đậu quả, rụng nụ Cây ớt thường được gieo trồng vào 2 vụ chính Vụ đông xuân, gieo hạt từ tháng 10 đến tháng 2, trồng tháng 1-2 và thu hoạch vào tháng 4-5, hay tháng 6-7 Vụ hè thu, gieo hạt tháng 6-7, trồng tháng 8-9, thu tháng 1-2 Ngoài ra có thể trồng ớt trong vụ xuân hè: gieo hạt tháng 2-3, trồng tháng 3-4, thu tháng 7-8 [1], [14]

Rễ: ớt là cây có rễ cọc, khi phát triển sau hơn 1 tháng một số rễ chùm từ rễ cọc phát triển nhanh, điều này giúp bộ rễ của ớt khỏe và lấy được nhiều dinh dưỡng cho cây phát triển

Thân: Ớt là cây bụi thân gỗ 2 lá mầm, thân thường mọc thẳng, đôi khi có dạng thân bò Khi cây già phần gốc chính hóa gỗ, dọc theo chiều dài thân có 4-5 cạnh Cây cao trung bình 35-65 cm, có giống cao 125-135 cm, chiều cao thân thay đổi tùy theo điều kiện canh tác và giống

Lá: Ớt có lá đơn mọc xoắn trên thân chính, có giống mọc chùm hình hoa thị, lá nguyên có hình trứng đến bầu dục, phiến lá nhọn ở đầu, lá có màu xanh nhạt hoặc đậm

Hoa: Ớt có hoa lưỡng tính, mọc đơn hoặc thành chùm 2-3 hoa Hoa nhỏ, đài hoa hẹo và nhọn Tràng hoa có 6-7 cánh màu trắng hoặc tím, phần trong cánh hoa

có lỗ tiết mật Hoa có thể tự thụ phấn hay thụ phấn chéo nhờ côn trùng

Quả: Có hình dạng rất phong phú từ hình cầu đến hình nón, bề mặt quả có thể phẳng hoặc gợn sóng, có khía hay nhẵn Khi chín màu quả có thể xanh, đỏ, đen hoặc vàng cam [2].

Hình 1.1 Mặt cắt ngang quả ớt 1.1.2 Thành phần hóa học và giá trị của ớt

Từ lâu ớt đã là một phần trong ẩm thực của loài người, là một loại gia vị tạo nên vị cay nóng và màu sắc đặc biệt cho các món ăn Do đó, ớt được trồng và sử dụng rộng rãi trên thế giới Bên cạnh việc cung cấp một lượng khoáng chất và vitamin cần thiết, nhiều công dụng về y học của ớt cũng được ứng dụng phổ biến trong đông y Thành phần hóa học của ớt thay đổi theo giống, mùa vụ, điều kiện khí hậu, nơi trồng Thành phần hoá học của ớt được thể hiện trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của ớt trong 100g ăn được [1]

Khoang quả

Trái ớt có một lượng nước khá cao (85,7%) Trong quả ớt có chứa nhiều chất hoá học bao gồm chất dầu dễ bay hơi, dầu béo, capsaicinoit, carotenoit, vitamin, protein, chất sợi và các nguyên tố khoáng chất Nhiều thành phần trong quả ớt có giá trị dinh dưỡng quan trọng, làm gia vị, mùi thơm và màu sắc Quả ớt giúp làm giảm nhiễm xạ và cholesterol, giàu vitamin A và C, nhiều khoáng kali, axit folic và

vitamin E [77]

Trong thịt quả ớt có chứa một lượng capsaicin (C18H27NO3), là một loại alkaloid có vị cay, tạo cảm giác ngon miệng khi ăn, kích thích quá trình tiêu hóa, chất này có nhiều trong thành phần giá noãn và biểu bì hạt Sự thay đổi của capsaicin ở từng giống khác nhau đã tạo nên sự cay nồng khác nhau Về y học, hoạt chất capsaicin giúp cơ thể phòng ngừa được sự hình thành các cục máu đông, làm giảm đau trong nhiều chứng viêm Gần đây người ta còn chứng minh được vai trò của ớt ngăn cản các chất gây ung thư [1]

1.1.3 Một số loại ớt phổ biến

Cây ớt (Capsicum sp.) thuộc họ cà (Solanaceae), chi Capsicum Có hai nhóm

ớt phổ biến là ớt cay (Capsicum frutescens L.) và ớt ngọt (Capsicum annuum L.) Trong số các cây trồng thuộc họ cà (Solanaceae), cây ớt có tầm quan trọng thứ hai

chỉ sau cây cà chua Quả ớt có nhiều tên gọi khác nhau như Lạt Tiêu, Lạt Tử, Ngưu Giác Tiêu, Hải Tiêu [78], [13]

Chi Capsicum bao gồm khoảng 20 - 27 loài, 5 trong số chúng được thuần hoá

là C annuum, C baccatum, C chinense, C frutescens, và C pubescens, và được trồng ở nhiều nơi trên thế giới Trong số 5 loài Capsicum được trồng, C annuum là một trong những loài được trồng nhiều nhất trên thế giới kế tiếp là C frutescens

[78]

Ớt ngọt (Salat pepper): được trồng nhiều ở châu Âu, châu Mỹ và một vài nước

ở châu Á, nhóm ớt này được sử dụng như một loại rau xanh hoặc dùng để chế biến [70]

Ớt cay (chilli): Được trồng phổ biến ở Ấn Độ, châu Phi và các nước nhiệt đới khác và được sử dụng làm gia vị Ớt cay là cây có giá trị kinh tế và trồng phổ biến hơn ớt ngọt [70]

Ở nước ta, có khoảng 50 giống ớt khác nhau có tên gọi rất khác nhau tùy hình dạng hay đặc tính như ớt sừng trâu, ớt cựa gà, ớt cà, ớt chỉ thiên, ớt hiểm, ớt ngọt [10]

1.1.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ớt trong nước và trên thế giới

1.1.4.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ớt trong nước

Ở nước ta hiện nay ớt được trồng ở khắp ba vùng Bắc – Trung – Nam Tuy nhiên tập trung chủ yếu ở các tỉnh miền Trung như: Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế và một số tỉnh Miền Bắc như Hà Nội, Thái Bình, Hải Hưng, Vĩnh Phúc…Gần đây, diện tích trồng ớt đã được mở rộng đến các tỉnh Tây Nguyên và phía Nam như đồng bằng sông Cửu Long và miền Tây Nam Bộ [14] Các loại ớt được trồng phổ biến là ớt sừng trâu, ớt chỉ thiên, ớt hiểm, ớt chuông,…

Theo số liệu thống kê của Tổng cục Hải quan trong nửa đầu tháng 9 năm

2007, kim ngạch xuất khẩu ớt của cả nước đạt trên 450 nghìn USD Hiện nay, Trung Quốc là thị trường xuất khẩu ớt cao nhất với 40% tổng kim ngạch xuất khẩu, tương đương với trên 180 nghìn USD Tiếp theo đó là các thị trường Singapore và Đài Loan với kim ngạch xuất khẩu lần lượt chiếm 27,0 và 20,5%

Để có thể cạnh tranh trên thị trường xuất khẩu cần quan tâm đến vấn đề canh tác ớt chuyên canh các vùng trồng ớt Một số vùng trồng ớt chuyên canh được hình thành như Quỳnh Phụ (Thái Bình) với diện tích 1.200 ha, Đại Lộc (Quảng Nam) với

202 ha, Phù Mỹ (Bình Định), Phù Cát (Bình Định) với 253 ha, Bố Trạch (Quảng Bình) với 350 ha, một số huyện Châu Đốc, Chợ Mới, An Phú…(An Giang) với 2.146 ha và một số tỉnh thành khác Việc hình thành các vùng chuyên canh, tăng cường đầu tư thâm canh, kiểm soát dịch bệnh đặc biệt là các bệnh hại ớt sau thu

hoạch có ý nghĩa trong việc nâng cao giá trị kinh tế của cây ớt

1.1.4.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ớt trên thế giới

Xuất phát từ giá trị dinh dưỡng, hiệu quả kinh tế cao, cây ớt ngày càng được

trồng phổ biến và ưa chuộng trên thế giới Trong họ cà (Solonaceae), ớt có tầm

quan trọng thứ 2 chỉ sau cà chua Ngày nay ớt được trồng rộng rãi trên toàn thế giới, đặc biệt là các nước châu Mỹ và một số nước châu Á như: Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Hàn Quốc, Indônêxia, Malaixia…[88]

Năm 2006, ớt được sản xuất trên thế giới là khoảng 25,9 triệu tấn cho ớt tươi

và 2,8 triệu tấn ớt khô Tính đến năm 2007 tổng sản lượng ớt của cả thế giới là

26.056.900 tấn Theo FAOSTAT năm 2008 ớt (Capsicum sp.) được xếp hạng là thực vật quan trọng đứng thứ tư thế giới [77]

Hiện Trung Quốc vẫn đang là nước dẫn đầu trong việc sản xuất và tiêu thụ ớt, sản lượng ớt của Trung Quốc luôn đứng thứ nhất trên thế giới trong nhiều năm liền, tiếp theo là Mexico và Indonesia Sản lượng ớt của một số nước trên thế giới được

Mỹ 978.890 959.070 998.210 855.870 Nigeria 720.000 721.000 721.500 723.000

Ai Cập 467.433 460.000 470.000 475.000 Thế Giới 24.587.124 25.261.259 26.252.907 26.056.900

1.1.5 Các bệnh sau thu hoạch trên ớt

Theo cẩm nang chuẩn đoán bệnh cây ở Việt Nam năm 2009 được xuất bản bởi Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế Australia (ACIAR) thống kê 6 bệnh

phổ biến trên ớt gồm: bệnh thối rễ Phytophthora, thối gốc, héo vi khuẩn, thán thư,

bệnh virus, sưng rễ tuyến trùng

- Bệnh thối rễ Phytophthora do nấm Phytophthora capsici, triệu chứng chính

là thối rễ và héo [4]

Triệu chứng của bệnh thường xuất hiện muộn thông qua hiện tượng các lá già

bị rụng Tiếp theo là sự lây nhiễm nấm sang các lá non và cuối cùng là cây bị chết Trong nhiều trường hợp, chỉ có một cành hoặc một phần của cây có triệu chứng héo

[13]

- Bệnh thối gốc hay bệnh héo rũ gốc mốc trắng (Sclerotium rolfsii): Triệu

chứng điển hình của bệnh được thể hiện rõ nhất từ khi cây ra hoa - hình thành quả - thu hoạch Nấm xâm nhiễm vào phần thân cây sát mặt đất, vết bệnh lúc đầu nhỏ màu nâu tươi hơi lõm, về sau vết bệnh lan rộng có thể dài tới vài centimet bao quanh thân, gốc, lan rộng xuống tận cổ rễ dưới mặt đất Mô vết bệnh dần dần bị phân hủy, các lá dưới gốc héo vàng và rụng trước, sau đó lan lên các lá phía trên, cuối cùng dẫn tới các lá héo rũ, cây khô toàn thân

- Bệnh thán thư theo Vũ Triệu Mân là bệnh gây hại trên ớt do nấm

Colletotrichum sp Bệnh có thể hại thân, lá, quả và hạt nhưng hại chủ yếu trên quả

vào giai đoạn chín Ban đầu vết bệnh là một đốm nhỏ, hơi lõm, ướt trên bề mặt vỏ quả sau 2-3 ngày kích thước vết bệnh có thể lên tới 1cm đường kính Vết bệnh thường có hình thoi, lõm, phân ranh giới giữa các mô bệnh là một đường màu đen chạy dọc theo vết bệnh Trên bề mặt vết bệnh có những chấm nhỏ là đĩa cành của những nấm gây bệnh Các vết bệnh có thể liên kết với nhau làm quả bị thối, vỏ khô

có màu trắng vàng bẩn Nấm có thể gây hại trên một số chồi non gây hiện tượng thối ngọn ớt Chồi hại có màu nâu đen, bệnh có thể phát triển nặng làm cây bị chết dần hoặc cây bệnh có quả ở từng phần nhưng quả ít và chất lượng kém [10], [19]

Ngoài các bệnh do nấm ở trên thì ớt còn bị bệnh do vi khuẩn virus gây ra như:

bệnh héo vi khuẩn do vi khuẩn gram âm Ralstonia solanacearum gây ra triệu chứng

của bệnh là xuất hiện dịch khuẩn ở thân, thân bị biến màu nâu Bệnh virus tác nhân gây bệnh là virus thực vật bệnh làm lá non còi cọc, kém phát triển Bệnh sưng rễ

tuyến trùng do Meloidogyne sp gây ra tuyến trùng xâm nhập vào cây ớt và làm u

sưng trên rễ [4]

Đối với ớt sau thu hoạch, bệnh thán thư để lại hậu quả nặng nề nhất, ước tính tổn thất do bệnh thán thư gây ra trên ớt chiếm trên 35% nguyên nhân các bệnh do vi sinh vật gây ra

1.2 Tổng quan về đặc điểm của Colletotrichum gloeosporioides gây bệnh thán

thƣ hại ớt sau thu hoạch

Bệnh thán thư (Colletotrichum nigrum Elet Stal hoặc Colletotrichum capsici

Bul and Bis) là bệnh khá phổ biến trên các đối tượng rau quả Trong số đó ớt là một

cây trồng kinh tế quan trọng trên toàn thế giới bị bệnh thán thư gây thiệt hại lên đến 50%

Hình 1.2 Bệnh thán thư trên ớt

Bệnh thán thư là bệnh nguy hiểm, gây thối quả hàng loạt Bệnh phổ biến ở rất nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là những nước có khí hậu nhiệt đới Bệnh gây hại nặng trên hầu hết các vùng trồng ớt ở nước ta Đối với các vùng trồng ớt hiện nay như Hà Nội, Bắc Giang, Hải Dương, Hưng Yên, Thái Bình, Hoà Bình, Nghệ An, Thanh Hoá, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế đều bị bệnh này phá hoại nặng Tỷ lệ bệnh ở những ruộng nhiễm bệnh nặng có thể lên tới 70% [10]

- Trên lá, vết bệnh hình tròn hoặc không có hình dạng nhất định, xếp theo chiều dài của gân lá Lúc đầu, đốm bệnh ở mặt dưới lá có màu nâu nhạt, sau chuyển màu nâu sậm, có viền đỏ, lan rộng và lõm sâu

- Trên cuống lá và thân cây vết bệnh cũng lõm xuống tạo thành vết dọc màu nâu đen Cây bị bệnh kém phát triển, lá vàng và rụng sớm

- Thiệt hại nặng nhất là bệnh tấn công trên trái làm thối trái hàng loạt, đôi khi thất thu năng suất 100% Bệnh thường gây hại trong giai đoạn đang thu hoạch Nếu trên giống bị nhiễm, bệnh gây hại cả trái non, ban đầu xuất hiện những đốm tròn nhỏ có màu xanh đậm, lõm xuống, hơi ướt, sau đó vết bệnh lớn dần có hình thoi đến bầu dục, màu vàng nhạt đến trắng xám hoặc đen, bên trong vết bệnh có nhiều vòng đồng tâm nhô lên, trên đó có những chấm nhỏ li ti màu vàng Trái ớt sau thu hoạch vẫn tiếp tục bị bệnh Nấm bệnh tồn tại trong hạt giống, tàn dư thực vật hoặc sống trong đất 1-2 năm Điều kiện thời tiết nóng, mưa nhiều, ẩm độ cao thích hợp cho nấm phát triển Trồng dày, bón thừa đạm cũng là điều kiện tốt cho nấm bệnh thán thư phát triển mạnh Bào tử nấm phát tán nhờ gió, mưa và côn trùng

Trước đây, bệnh gây hại chủ yếu trong mùa mưa, nhưng vài năm gần đây bệnh

có chiều hướng phát sinh và gây hại cả trong mùa khô, nhất là ở những nơi trồng ớt liên tục, nguồn bệnh được tích lũy do không biết cách phòng trừ Bệnh thường gây hại từ khi trái già chín trở đi, nhưng nếu gặp điều kiện thuận lợi, bệnh có thể xuất hiện và gây thiệt hại nặng nề trên diện rộng [10]

Công tác phòng trừ bệnh thán thư ớt tại các vùng trồng chưa thực sự mang lại hiệu quả do những hiểu biết về bệnh thán thư của người trồng ớt còn hạn chế, việc gieo trồng các giống ớt liên tục nhiều năm đã tạo điều kiện thuận lợi cho bệnh thán thư bùng phát mạnh gây khó khăn cho việc phòng trừ

1.2.1 Đặc điểm hình thái và sinh học của chủng nấm C Gloeosporioides

Tản nấm có màu trắng xám đến xám đậm trên môi trường PDA (Potato dextrose agar) Tại các tản nấm hình thành nên các quả thể, chúng mọc riêng rẽ hoặc từng đám hình cầu hay hình quả lê, kích thước đường kính 85-350µm Bên trong quả thể có các túi bào tử nằm rải rác, xen kẽ với các sợi nấm vô tính, thường

có 8 túi bào tử Túi bào tử hình trụ hoặc hình chuỳ, kích thước 35-80 x 8-14µm Bào tử phân sinh hình thành trên cành bào tử ngắn, hẹp, trong suốt, hình trụ, đầu hơi tù, đỉnh tròn, không có vách ngăn, kích thước từ 9-24 x 3-6µm [10]

a b c

Hình 1.3 Hình ảnh đại thể và vi thể của chủng nấm C.gloeosporioides trên PDA

a, Tản nấm; b, Khuẩn ty; c, Bào tử

1.2.2 Sinh lý học

Bệnh phát triển mạnh khi có ẩm độ và nhiệt độ cao Nấm có thể sinh trưởng ở nhiệt độ 4oC, nhưng tối thích là 25 – 29o

C Bề mặt mô bệnh ẩm ướt kéo dài có ảnh

hưởng đến sự nảy mầm, xâm nhiễm và sinh trưởng của C gloeosporioides Ở điều

kiện hoạt độ nước thấp, bào tử hoặc sợi nấm vẫn có thể xâm nhiễm vào mô đã già hoặc bị tổn thương, gặp điều kiện độ ẩm thích hợp sẽ phát triển mạnh biểu hiện thành bệnh Ở điều kiện độ ẩm môi trường cao cho phép bào tử nấm nảy mầm và xâm nhiễm ngay cả khi độ ẩm trên quả ký chủ thấp Đối với ớt, hàm lượng nước cao

lên đến 85% nên rất thuận lợi cho C gloeosporioides phát triển gây hại [10]

1.2.3 Sự lây truyền và cơ chế xâm nhập của bệnh

Nấm C Gloeosporioides có thể tồn tại ở nhiều vị trí khác nhau của cây trồng:

tồn tại trong hạt giống, trên cây ký chủ và trên tàn dư cây trồng sau thu hoạch Chúng phát tán nguồn bệnh nhờ mưa và nước Sau khi tiếp xúc trên bề mặt quả, khi gặp điều kiện thuận lợi bào tử sẽ nảy mầm, phát triển và gây bệnh

Ớt là loại quả rất dễ bị hư hại bởi các loại bệnh khác nhau, chúng có thể gây bệnh ở nhiều bộ phận, bằng nhiều con đường lây nhiễm khác nhau Nấm có thể xâm nhập vào trong cây bằng sợi nấm hoặc bào tử, phần lớn nấm xâm nhập bằng bào tử Trước khi xâm nhập, bào tử phải tiếp xúc với bề mặt ký chủ Gặp điều kiện thuận lợi (ẩm độ, nhiệt độ), bào tử nấm nảy mầm thành ống mầm Tùy thuộc loại nấm mà chúng có thể xâm nhập vào bên trong cây trực tiếp hoặc gián tiếp [3]

Quá trình xâm nhập này có thể xảy ra qua hai con đường chính:

- Xâm nhập qua bề mặt ký chủ nguyên vẹn (xâm nhập chủ động)

- Xâm nhập thông qua các vết thương trên bề mặt quả do các tác động cơ học làm bầm dập, nứt quả (xâm nhập gián tiếp)

1.2.3.1 Trực tiếp qua bề mặt ký chủ nguyên vẹn

Colletotrichum sp thuộc nhóm nấm hoại dưỡng (necrotrophic), nghĩa là trong

quá trình xâm nhập luôn tiết ra các enzyme thủy phân và các độc tố để phá hủy mô

tế bào vật chủ Tuy nhiên trong giai đoạn đầu của quá trình xâm nhập

Colletotrichum sp lại tấn công và tiến hành hoạt động giết chết tế bào chủ như một

nấm sinh dưỡng (biotrophic) Quá trình sinh dưỡng này thường không kéo dài lâu nên còn gọi là loài nấm bán sinh dưỡng (hemibiotrophic), sau đó sẽ phát triển sang giai đoạn hoại dưỡng [3], [65]

Hình 1.4 Bào tử nấm xâm nhập trực tiếp vào kí chủ bằng ống mầm

Khi bào tử nảy mầm thành ống mầm, đầu ống mầm sẽ hình thành một cấu trúc đặc biệt gọi là giác bám hay còn gọi là vòi áp/vòi bám/đĩa áp (appressorium) Giác bám hình thành đế xâm nhập hay còn gọi là vòi xâm nhập/móc xâm nhập (penetration peg) đâm xuyên qua mặt ký chủ gồm tầng cutin và vách tế bào Sự hình thành vòi xâm nhập từ giác bám đâm xuyên qua bề mặt ký chủ và tạo ra cấu trúc vòi hút bên trong tế bào ký chủ để hấp thụ dinh dưỡng Giác bám tích lũy nhiều carbonhydrate sau đó tạo ra áp lực thẩm tích cao hút nước từ bên ngoài vào trong giác bám và tạo ra một áp suất trương rất lớn (giác bám của nấm phấn trắng có thể

tạo áp suất trương 20 - 40 at, của nấm đạo ôn lúa Pyricularia oryzae là khoảng

80 at) Áp suất trương cao sẽ cho phép nấm xâm nhập dễ dàng qua bề mặt ký chủ bằng đế xâm nhập Mặc dù sự xâm nhập bằng giác bám và đế xâm nhập là do lực cơ học nhưng nấm cũng tiết ra các enzyme để hỗ trợ sự xâm nhập như các cellulase và pectinase [77]

Hình 1.5 Cơ chế xâm nhập trực tiếp của bào tử nấm qua bề mặt nguyên vẹn

bằng tạo đĩa áp

Sau khi xâm nhập vào bên trong tế bào, các sợi nấm trương phồng lên hình thành nên một túi bọng gọi là tiểu nang (vesicle) và sợi nấm chính (primari hyphae) Các tế bào chủ vẫn còn sống trong giai đoạn sinh dưỡng (biotrophic), màng tế bào của nó có thể được nhìn thấy xung quanh các sợi nấm Một hai ngày sau màng tế bào phân cách đó mỏng dần và bắt đầu bị phân hủy, làm chết tổ chức tế bào ở đó Tương tự với các tế bào xung quanh, quá trình sinh dưỡng này cứ thế tiếp tục Tiếp theo đó là quá trình hoại dưỡng, phá vỡ thành tế bào dưới tác dụng của hệ thống enzyme do các sợi nấm thứ cấp sản xuất ra [65]

1.2.3.2 Qua các vết thương cơ giới, các vết nứt tự nhiên (gián tiếp)

Quá trình thu hoạch, bảo quản, vận chuyển không tránh khỏi những vết thương cơ học tạo ra, đó là điều kiện thuận lợi cho các loại nấm gây bệnh xâm nhập

và phát triển, gây bệnh sau thu hoạch của nấm Bên cạnh đó, theo thời gian bảo quản, khả năng tự vệ của quả đối với các loại bệnh cũng yếu dần làm cho quả dễ bị bệnh xâm nhập và gây hại Thông thường môi trường không khí trên bề mặt của trái cây là quá khô đối với sự nảy mầm của bào tử, nhưng nếu bào tử có mặt tại vết

thương, dịch quả tiết ra sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sự nảy mầm [12]

Hình 1.6 Cơ chế xâm nhập gián tiếp của nấm vào tế bào kí chủ

Sau khi xâm nhập thành công, sợi nấm tiết ra các chất độc vào mô quả để tiêu diệt các tế bào Các enzyme ngoại bào thực hiện các chức năng chuyển hóa các chất phức tạp thành các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp mà tế bào nấm có thể hấp thu làm quả nhanh chóng bị hư hỏng [23].

1.3 Biện pháp phòng ngừa và kiểm soát bệnh sau thu hoạch trên ớt

Bệnh thán thư một khi bùng phát thì chúng thường gây thiệt hại rất lớn cho nông dân, có khi người nông dân phải chịu mất trắng Đặc biệt nghiêm trọng hơn là một khi mẫu ruộng đã bị nhiễm bệnh thì có thể lây lan cho tới mùa vụ sau Chính vì vậy việc sử dụng các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát bệnh thán thư hết sức cần thiết và cấp bách

1.3.1 Biện pháp phòng ngừa

Biện pháp chủ yếu để phòng trừ là chọn thời gian thu hái thích hợp, thu hái kịp thời không để quá chín và tránh làm tổn thương, xây sát cho quả khi thu hoạch, vận chuyển, bao gói và bảo quản Nên thu hái vào ngày khô ráo, không mưa và chọn thời điểm thu hái trong ngày thích hợp Thực hiện vệ sinh nghiêm ngặt nhằm hạn chế tối đa sự phát triển bào tử Chọn quả lành và loại bỏ hết những quả thối, tổn thương, xây xát khi bảo quản Dụng cụ lưu trữ cần phải khử trùng, làm vệ sinh sạch sẽ [56]

1.3.2 Biện pháp kiểm soát

1.3.2.1 Biện pháp canh tác

Đối với biện pháp canh tác trước khi trồng cần thu gom cây, trái ớt vụ trước, đem tiêu hủy để tránh nguồn bệnh lây lan cho vụ sau Chọn giống ớt (quả, hạt) từ những ruộng không bị nhiễm bệnh tuyệt đối không sử dụng những ruộng ớt bị bệnh làm giống, chúng ta cũng có thể xử lý nước nóng để hạn chế mầm bệnh trên hạt Nên chọn các giống kháng bệnh (giống ớt chỉ thiên ít nhiễm bệnh thán thư) Lên luống cao và thoát nước tốt, nên phủ bạt nilon trên mặt liếp trồng để hạn chế sâu bệnh hại từ đất lây lan lên cây Luân canh ớt với những cây trồng khác họ Trồng ớt

ở mật độ thích hợp, tránh trồng dày vì sẽ tạo độ ẩm cao trong tán cây ớt tạo điều kiện cho nấm bệnh phát triển

Sử dụng phân bón hợp lý, tránh bón phân thừa đạm, nên sử dụng phân canxi nitrat để giúp cây ớt phát triển tốt đồng thời tăng cường khả năng chống chịu bệnh Khi cây ớt bắt đầu ra hoa đậu trái, không được tưới nước phủ từ trên tán cây xuống

để tránh lây lan phát tán bào tử nấm Thăm đồng thường xuyên và diệt côn trùng hại quả Đến cuối vụ các tàn dư cây trồng bị nhiễm bệnh trên đồng ruộng cần mang khỏi đồng ruộng hoặc bị chôn vùi Luân canh với cây trồng khác họ, bố trí mật độ trồng thích hợp [13]

1.3.2.2 Biện pháp hóa học

Sử dụng biện pháp hóa học bằng thuốc trừ bệnh Ringo - L20SC khi bệnh mới phát triển do nó có khả năng hạn chế sự phát triển của bệnh bảo vệ được cành, đọt non, hoa và trái sau vài giờ phun thuốc

Thuốc trừ nấm cổ truyền được sử dụng để hạn chế bệnh thán thư trên ớt là Manganese ethylenebisdithiocarbamate, tuy nhiên thuốc này không có hiệu quả lớn khi bệnh đã phát triển mạnh Các thuốc trừ nấm (Quadris), trifloxystrobin (Flint), và pyraclostrobin (Cabrio) gần đây đã được đưa ra để phòng trừ bệnh thán thư ớt, các loại thuốc này có hiệu quả phòng chống bệnh thán thư ngay cả khi bệnh thán thư đã gây hại nặng [13] Ngoài ra, có thể sử dụng một số loại thuốc sau: Benlate 50WP 1 kg/ha; Topsin M 70 WP 0,4 - 0,6 kg/ha; Score 250ND 0,5 lít/ha

Mặc dù thuốc hóa học bước đầu mang lại hiệu quả cáo trong việc kiểm soát bệnh Tuy nhiên việc sử dụng kéo dài các thuốc hóa học, đặc biệt là các loại thuốc không có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng với liều lượng lớn đã gây ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe người tiêu dùng, gây ô nhiễm môi trường và tăng chi phí sản xuất Bên cạnh đó, đã dần hình thành các chủng nấm bệnh có khả năng kháng lại tác động các loại thuốc hóa học, điều đó làm cho công việc phòng trừ bệnh càng gặp khó khăn hơn

1.3.2.3 Biện pháp sinh học

Phòng trừ bệnh thán thư trên ớt trong nhiều năm lệ thuộc vào thuốc hóa học đã phát sinh nhiều vấn đề, cần thay thế bằng biện pháp khác có hiệu quả trên đồng ruộng

- Sử dụng các loại thực vật có khả năng kháng

Phòng trừ bệnh thán thư trên trái ớt bằng các loại thuốc thảo mộc trích từ củ,

thân và lá của cây xương bồ (Acorus calamus L.), dầu cây sả hồng (Cymbopogon

martinii), lá cây hương nhu tía (Ocimum sanctum), lá cây xoan (Azadirachia indica)

có thể hạn chế phát triển của nấm bệnh thán thư trên ớt Tại Ấn Độ, trong khảo

nghiệm nước trích lá cây xoan (Azadiracta indica), vạn thọ (Targates erecta), trầu

không, tiêu (Piper longum), dừa cạn (Vinca rosea), trâm ổi (Lantana camara), cà độc dược (Datura matel), nghệ (Curcuma longa), khoai sọ (Colocasia antiquorum),

củ gừng, củ tỏi,… cũng có tác dụng ức chế sự hình thành và phát triển của thán thư [55]

- Dùng vi sinh vật đối kháng

Phòng trừ sinh học bằng vi sinh vật được cho là gần gũi với thiên nhiên và thân thiện môi trường so với các thuốc trừ nấm đang sử dụng Đây là biện pháp sử dụng các hợp chất kháng nấm có nguồn gốc tự nhiên (chitosan và các dẫn xuất của

nó, ), hoặc các chủng vi sinh vật có khả năng kháng nấm (Trichoderma sp.,

Candida sake LT1, )

Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy Trichoderma sp có khả năng đối kháng

với rất nhiều loại nấm gây bệnh và được sử dụng rộng rãi trong phòng trừ sinh học

bệnh hại trên cây trồng Quá trình kí sinh của nấm đối kháng Trichoderma sp lên

nấm gây bệnh bao gồm: sợi nấm phát triển hướng về kí chủ dựa vào khả năng định hướng các hợp chất tiết ra từ kí chủ, nhận dạng và bám vào kí chủ, tiết ra enzyme phân hủy vách tế bào kí chủ, xâm nhập vào kí chủ và sau cùng là phân hủy và sử dụng vật chất tế bào kí chủ

Ngoài Trichoderma, các nhà khoa học còn phân lập được một số dòng xạ khuẩn Streptomyces spp thử nghiệm trên nấm Colletotrichum gloeosporioides gây

bệnh thán thư trên trái ớt Trong đó có dòng NSP - 1 được phun ở nồng độ 0,5 tới 2,0 g/lít cho kết quả kích thích miễn dịch rất tốt [72]

- Bảo quản bằng kỹ thuật tạo màng bao phủ bề mặt

Màng được phủ lên bề mặt quả bằng cách nhúng hoặc quét dung dịch lỏng hoặc nhũ tương có độ nhớt cao Khi dịch lỏng khô sẽ tạo ra một lớp màng mỏng gần như trong suốt trên bề mặt quả, có thể thay thế màng sáp tự nhiên của quả Nhờ tính bán thấm, điều chỉnh sự trao đổi khí và hơi nước của màng nên hạn chế hao hụt khối lượng tự nhiên do giảm quá trình thoát hơi nước Màng phủ tạo ra vùng vi khí quyển điều chỉnh xung quanh quả nên làm thay đổi sự trao đổi khí với môi trường Ngoài ra, nó còn có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật và cải thiện hình thức bên ngoài của rau quả Nhờ đó quả được giữ tươi lâu hơn với chất lượng tốt Các loại màng thường được sử dụng là chitosan, tinh bột, nhựa cây, sáp động vật, sáp thực vật, parafin

Chitosan, oligochitosan, nanochitosan là các hợp chất có khả năng tạo màng tốt Với khả năng tích điện dương lớn nên chitosan, oligochitosan, nanochitosan là các polycation có khả năng kết hợp mạnh mẽ với các bề mặt có điện tích âm như protein, aminopolysaccharid (alginate), axit béo và phospholipid nhờ sự có mặt của nhóm amino (NH2), có khả năng đi qua màng tế bào, ức chế sự phát triển của nấm,

1.4 Tổng quan về chế phẩm chitosan và nanochitosan

1.4.1 Tính chất của chitosan

Hình 1.7 Cấu trúc phân tử chitosan, chitin

Chitosan là một aminopolysaccharide mạch thẳng của glucosamine và acetylglucosamine, thu được bằng cách khử acetyl của chitin trong đó nhóm (-NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C (2), được chiết xuất từ vỏ các loài giáp xác (tôm, cua, hến, trai, sò, mai mực, …), cũng như từ các màng tế bào của một số loại nấm Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết β-(1-4)-glicozit, do vậy chitosan có thể gọi là Poly--(1,4)-D-glucosamin, hay còn gọi là poly--(1,4)-2-amino-2-deoxy-D-glucose Chitin có mức độ khử acetyl khoảng 75% trở lên thường được gọi là chitosan [7]

N-Chitosan có những tính chất cơ bản sau:

- Tính tan: Chitosan không hoà tan trong nước và kiềm Tan trong dung dịch axít loãng tạo nhành một dung dịch keo có độ nhớt cao

- Chitosan tác dụng với Iốt trong môi trường H2SO4 cho phản ứng lên màu tím Đây là phản ứng dùng trong phân tích định tính chitosan

- Chitosan là một polymer mang điện tích dương nên được xem là một polycationic (pH<6,5), có khả năng bám dính trên bề mặt có điện tích âm như protein, aminopolysaccharide (alginate), axít béo và phospholipid nhờ sự có mặt của nhóm amino (NH2) [69] Chính tính chất này giúp cho chitosan thể hiện được khả năng kháng nấm, kháng khuẩn cao của mình khi liên kết với phần mang điện tích âm trên thành thế bào vi sinh vật

- Chitosan có tính chất cơ học tốt, không độc, dễ tạo màng, có thể tự phân huỷ sinh học

Những tính chất trên của chitosan đã mở ra nhiều hướng dụng quan trọng của

nó trong y dược và các lĩnh vực khác nhau trong đời sống

1.4.2 Tổng quan về nanochitosan

Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomet Vật liệu nano đang ngày càng thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học bởi tính chất ưu việt của nó Với kích thước nanomet, khả năng ứng dụng của vật liệu trở nên đa dạng, phong phú hơn, không những có thể thay thế các vật liệu ban đầu mà thậm chí còn có tác dụng vượt trội hơn Chitosan nanoparticles (nanochitosan) cũng không nằm ngoài xu thế đó Việc sử dụng nanochitosan vào trong các ứng dụng như y học, sinh học, đã mang lại hiệu quả và tác dụng hơn hẳn các vật liệu chitosan thông thường và việc phát triển các ứng dụng của nó vào trong các lĩnh vực khác như

công nghệ môi trường, công nghệ thực phẩm là điều tất yếu

1.4.2.1 Lịch sử phát triển

Kể từ năm 1994, Ohya và cộng sự đề xuất việc nhốt thuốc chống ung thư 5 - Fluorouracil (5 - FU) bằng cách cho dung dịch chitosan khâu mạch cộng hóa trị với glutaraldehyde theo phương pháp khâu mạch nhũ tương Khi đó việc phân phối thuốc chậm hơn làm tăng hiệu quả điều trị của nó Kể từ đó, các phương pháp tạo nanochitosan đã phát triển rộng rãi cho mục đích nghiên cứu phân phối thuốc và là nền tảng ban đầu cho các ứng dụng khác Chẳng hạn như sự kết hợp của các hoạt chất trong kem đánh răng, sử dụng làm chất tăng độ hấp thụ trong thuốc nhuộm,

ứng dụng trong việc kháng khuẩn, kháng nấm,…Việc thay đổi các phương pháp chế tạo hạt nanochitosan khác nhau, khối lượng phân tử và mức độ deacetyl hóa của chitosan ban đầu đã tạo thành các chế phẩm nanochitosan có kích thước và khả năng ứng dụng đa dạng [75]

Nanochitosan không những mang đầy đủ các tính chất của chitosan thông thường như không độc, có khả năng thích ứng sinh học cao, khả năng tự phân hủy, khả năng tạo màng…mà ở kích thước nanomet, có diện tích bề mặt lớn với điện tích dương lớn hơn, do đó hoạt tính sinh học cao hơn nhiều so với chitosan Chính đặc điểm khác biệt này đã tạo ra sự quan tâm đáng kể theo hướng nghiên cứu ứng dụng chitosan ở kích thước nanomet trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong lĩnh vực nông nghiệp (kháng khuẩn, kháng nấm, kích thích sinh trưởng, bảo vệ cây trồng)

1.4.2.2 Các phương pháp tạo nanochitosan

Hiện nay nanochitosan đã được tạo ra bằng nhiều phương pháp khác nhau, tùy vào điều kiện trang thiết bị, hướng ứng dụng để chọn phương pháp tạo nanochitosan phù hợp Có các phương pháp phổ biến như sau: phương pháp khâu mạch nhũ tương; phương pháp tạo giọt/kết tủa; khuếch tán dung môi nhũ tương; phương pháp sấy phun; phương pháp tạo gel ion [23]

- Phương pháp khâu mạch nhũ tương

Hỗn hợp nhũ tương W/O được tạo ra bằng cách cho dung dịch chitosan vào trong dung dịch toluen, sử dụng Span 80® như là chất nhũ hóa Dung dịch nhũ tương sau đó được khâu mạch bằng glutaraldehyde, dưới tác dụng hỗ trợ của khuấy

cơ học, các nhóm -NH2 của chitosan sẽ liên kết với nhóm -CHO của glutaraldehyde

và nhờ đó các hạt nanochitosan được hình thành

Kích thước hạt cuối cùng phụ thuộc vào tốc độ khuấy và sự thay đổi lượng glutaradehyde làm thay đổi mức độ tạo liên kết ngang Phương pháp này có nhược điểm là tốn thời gian chuẩn bị, việc sử dụng glutaradehyde có thể gây độc Tuy nhiên ưu điểm của phương pháp này là kích thước và tính chất hạt nano được tạo ra rất ổn định [75]

Hình 1.8 Phương pháp khâu mạch nhũ tương (Ana, 2012)

- Phương pháp tạo giọt/kết tủa

Phương pháp này ứng dụng tính chất không tan trong môi trường kiềm hoặc axít đậm đặc của chitosan Để tạo ra các hạt nanochitosan dung dịch chitosan sẽ được một thiết bị nén phun vào dung dịch kiềm, lúc này chitosan sẽ bị kết tủa, tạo giọt ngay khi dung dịch chitosan tiếp xúc với dung dịch kiềm Dung dịch kiềm có thể là NaOH, NaOH - methanol hoặc ethandiamine [34]

Hình 1.9 Sơ đồ tạo giọt bằng phương pháp tạo giọt/kết tủa

Phương pháp này có thể được cải tiến hơn bằng cách nhỏ dung dịch natri sunphat vào dung dịch chitosan (pH axít, có chất hoạt động bề mặt) trong điều kiện khuấy và tác động của sóng siêu âm (ultrasonic) Hạt nanochitosan thu bằng cách ly tâm, sau đó tiếp tục bước làm cứng và bền hơn bằng cách khâu mạch với glutaraldehyde

Chitosan

Toluen+

Span 80® Glutaraldehyde

Hỗn hợp nhũ tương W/O

Hạt nanochitosan

đã được khâu mạch

Chitosan hòa tan

Thiết bị phun

Dung dịch kiềm

- Phương pháp hợp giọt nhũ tương

Phương pháp này sử dụng nguyên tắc của cả hai phương pháp: tạo nối ngang

và kết tủa Một hệ nhũ tương W/O bền chứa chitosan trong dung dịch paraffin Đồng thời một hệ nhũ tương khác cũng được chuẩn bị song song bằng cách cho NaOH vào trong hỗn hợp nhũ tương giống như trên Sau đó cả hai hệ nhũ tương này

sẽ được trộn lẫn vào nhau trong điều kiện khuấy với tốc độ cao, các giọt sẽ va chạm ngẫu nhiên vào nhau và kết tủa lại tạo các hạt có kích thước nanomet Phương pháp này cho thấy rằng khi mức độ deacetyl hóa của chitosan giảm dẫn đến các nối đôi được hình thành giảm, điều này sẽ làm tăng kích thước và giảm số lượng các hạt nano được hình thành [34], [75]

Hình 1.10 Sơ đồ phương pháp hợp nhất giọt nhũ tương

- Phương pháp khuếch tán dung môi nhũ tương

Phương pháp này liên quan tới việc bổ sung một pha dung môi hữu cơ như methylene clorua và acetone Cho hỗn hợp dung môi hữu cơ này khuấy trộn cùng dung dịch có chứa chitosan và chất ổn định như poloxamer và lecithin dẫn đến sự hình thành hỗn hợp nhũ tương O/W Hỗn hợp nhũ tương này sau đó được đưa đi đồng hóa dưới áp suất cao Ở giai đoạn này acetone sẽ khuếch tán vào trong pha nước làm giảm khả năng hòa tan của chitosan và kết tủa tạo thành các hạt có kích thước nanomet Các hạt nanochitosan được thu hồi bằng cách ly tâm Nhược điểm của quá trình này là quá trình phức tạp [23]

Paraffin lỏng Hệ nhũ tương

W/O

Khuấy trộn với tốc độ cao

Hình 1.11 Sơ đồ tạo nanochitosan bằng phương pháp

khuếch tán dung môi nhũ tương

- Phương pháp sấy phun:

Sấy phun là kỹ thuật phổ biến ứng dụng trong dược phẩm, thực phẩm để tạo bột, hạt từ hỗn hợp huyền phù thuốc với tá dược, thực phẩm Kỹ thuật này dựa trên nguyên tắc dung dịch huyền phù được làm khô khi được phun trong dòng không khí nóng Trong phương pháp này, chitosan được hòa tan thành dung dịch, sau đó bổ sung hoạt chất khâu mạch và được phun vào dòng không khí nóng, kết quả các hạt nanochitosan được tạo thành [54]

Hình 1.12 Sơ đồ tạo nanochitosan bằng phương pháp sấy phun

Khuếch tán acetone

Bay hơi methylene clorua

Hạt nanochitosan

- Phương pháp tạo gel ionic (ionic gelation)

Cơ chế của phương pháp này dựa trên tương tác tĩnh điện giữa chitosan tích điện dương và một polyanion như Sodium tripolyphosphat hoặc glutaraldehyde, Lúc này các nhóm -NH2 của chitosan sẽ liên kết với nhóm H3P3O102-của STTP hay -CHO của glutaraldehyde và nhờ đó các hạt nanochitosan được hình thành

Đầu tiên chitosan được hòa tan

vào dung dịch axít acetic Sau đó

chitosan được trộn lẫn với polyanion

để tạo hạt nanochitosan dưới điều

kiện khuấy từ liên tục tại nhiệt độ

phòng Kích thước và điện tích bề

mặt phụ thuộc vào tỷ lệ chitosan và

polyanion, pH, và loại polyanion

khác nhau Phương pháp này có ưu

điểm là giai đoạn chuẩn bị đơn giản, chi phí thấp, dễ thực hiện, hạt nanochitosan có kích thước hạt nhỏ, phân bố kích thước đồng đều và điện thế hạt nano cao Đây cũng là phương pháp nên thường được lựa chọn phổ biến cho các nghiên cứu ứng dụng nanochitosan [23]

Hình 1.13 Sơ đồ tạo hạt nanochitosan bằng phương pháp tạo gel ionic

Tóm lại, các phương pháp khác nhau sẽ tạo ra các hạt nanochitosan có các tính chất và kích thước khác nhau, chính vì vậy mà các ứng dụng của chúng cũng được

sử dụng khác nhau, đa phần các ứng dụng đều được sử dụng trong y học đặc biệt là

CS hòa tan

Khuấy tốc độ cao

Sự hòa tan polyanion Hạt nanochitosan