Tình hình sản xuất và tiêu thụ
Hiện nay, các chế phẩm sinh học an toàn cho phòng bệnh hại cây trồng và bảo quản nông sản đã và đang được khuyến khích, ứng dụng để thay thế dần các loại thuốc hóa học. Tuy nhiên các loại thuốc, chế phẩm sinh học phòng trừ bệnh trong nước có tính ổn định không cao, hiệu lực thấp và dễ bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường như nhiệt độ, ánh sáng, pH,… Để khắc phục tình trạng hiện nay của các chế phẩm sinh học trong nước, nhiều công nghệ tiên tiến đã được ứng dụng trong quá trình sản xuất các chế phẩm, thuốc sinh học. Trong đó, công nghệ nano đã cho thấy tiềm năng ứng dụng rất lớn, đặc biệt là ứng dụng vật liệu nano làm chất mang, chất vận chuyển các hoạt chất có nguồn gốc tự nhiên để điều chế thuốc phòng trừ sâu bệnh sinh học.
Salicylic acid (SA) là một thành phần hoạt tính trong vỏ cây liễu, được biết đến là một hormone phenolic tự nhiên, được sản xuất trong tế bào thực vật thông qua con đường phenylpropanoid như là một phân tử tín hiệu đóng vai trò quan trọng trong hệ thống phòng vệ của thực vật chống lại một số nấm và các mầm bệnh khác. Hoạt tính kháng nấm của SA đã được chứng minh đối với một số mầm bệnh sau thu hoạch như Botrytis cinerea, Fusarium oxysporum, Penicillium expansum, Rhizopus stolonifer,… Đây là những chủng nấm gây bệnh chủ yếu trên táo, đào, dâu tây, anh đào, cà chua, khoai tây và nhiều loại nông sản khác, làm ảnh hưởng đến quá trình bảo quản sau thu hoạch.
Vì vậy, việc chế tạo vật liệu LDH hấp phụ cao SA có nguồn gốc thảo mộc (LDH/SA) mở ra tiềm năng sản xuất thuốc trừ bệnh nano sinh học có tính an toàn và hiệu quả cao dùng cho nông nghiệp.
Quy trình và phương pháp thực hiện
Quy trình chế tạo vật liệu LDH theo phương pháp đồng kết tủa
Diễn giải quy trình:
(1) Chuẩn bị dung dịch cation (dung dịch A): hòa tan MgCl2 và AlCl3 bằng nước khử ion.
(2) Chuẩn bị dung dịch pH ổn định (dung dịch B): hòa tan NaOH và NaHCO3 bằng nước khử ion.
(3) Nhỏ giọt dung dịch A vào dung dịch B, khuấy từ liên tục, kết hợp gia nhiệt.
(4a) Dung dịch sau phản ứng được giữ ổn định.
(4b) Dung dịch sau phản ứng được hấp thủy nhiệt.
(5) Tiến hành ly tâm dung dịch phản ứng, thu phần rắn (LDH). Sau đó tiếp tục ly tâm-rửa phần rắn nhiều lần với nước khử ion.
(6) Phần rắn sau khi rửa được sấy khô và nghiền mịn.
(7) Bột LDH sau khi được nghiền mịn, chuyển vào lò nung để thu được vật liệu LDH.
Quy trình chế tạo chế phẩm LDH/SA
Diễn giải quy trình:
(1) Chuẩn bị vật liệu LDH: cân vật liệu LDH đã được điều chế theo quy trình ở trên (với các điều kiện tối ưu) để tiến hành chế tạo LDH/SA.
(2) Chuẩn bị dung dịch cao salicylate: hòa tan cao salicylate trong vừa đủ nước khử ion.
(3) Vật liệu LDH được bổ sung vào dung dịch cao salicylate, quá trình hấp phụ diễn ra ở nhiệt độ phòng kết hợp lắc.
(4) Tiến hành ly tâm dung dịch sau quá trình hấp phụ, thu phần rắn (LDH/SA).
(5) LDH/SA sau đó được sấy khô và nghiền nhỏ.
Ưu điểm của công nghệ, hiệu quả kinh tế
Quy trình nêu trên sử dụng các hóa chất rẻ tiền (như MgCl2, AlCl3) cùng máy móc sản xuất đơn giản (như lò nung, máy sấy) nên có thể dễ dàng sản xuất và giảm giá thành sản phẩm. Sản phẩm tạo thành có độ tinh khiết khá cao, có thể áp dụng vào thực tiễn mà không phải qua các bước tinh chế.
Vật liệu LDH/SA được chế tạo với các điều kiện tối ưu 5 g LDH hấp phụ 50 mL dung dịch cao salicylate 2,5% trong 48 giờ có hiệu suất hấp phụ cao (100%) và hoạt tính sinh học ổn định. LDH/SA có hiệu lực ức chế cao đối với sự phát triển trong điều kiện in vitro của 3 chủng nấm gây bệnh thực vật là P. capsici (hiệu lực kháng đạt 100% ở nồng độ 16 mg/mL); F. oxysporum (hiệu lực kháng đạt 100% ở nồng độ 20 mg/mL) và C. cassiicola (hiệu lực kháng đạt 93,33% ở nồng độ 16 mg/mL).
Quy trình công nghệ cho phép chế tạo chế phẩm LDH/SA có nguồn gốc thảo mộc, phục vụ phòng trị một cách an toàn và hiệu quả các loại nấm bệnh hại cây trồng, góp phần xây dựng ngành nông nghiệp bền vững theo hướng công nghệ cao.
Giá thành của sản phẩm LDH/SA vào khoảng 60.000 – 70.000 đồng/kg.
Thông tin chuyên gia, hỗ trợ
1. ThS. Nguyễn Xuân Tuấn
Điện thoại: 0389973424. Email: nxtuan171290@gmail.com
2. Trung tâm Công nghệ Sinh học TP.HCM
Địa chỉ: 2374 QL1, phường Trung Mỹ Tây, quận 12, TP.HCM. Điện thoại: 028. 371 53792.