Cùng với các nghiên cứu áp dụng công nghệ bức xạ trong chiếu xạ thực phẩm và khử trùng y tế, xử lý chiếu xạ biến đổi đặc tính polyme tạo các vật liệu, sản phẩm có hoạt tính sinh học cho các ứng dụng khác nhau đã được phát triển từ cuối thập niên 1980. Trong lĩnh vực nông nghiệp, người ta thấy rằng nhiều loại polyme tự nhiên có hoạt tính sinh học đặc biệt, có thể tận dụng như tác nhân kích thích, điều hòa sinh trưởng, hay các chế phẩm bảo vệ thực vật, và hoạt tính sinh học của chúng gia tăng bởi chiếu xạ cắt mạch. Ở Việt Nam, nghiên cứu chiếu xạ cắt mạch polysaccharide tạo các chế phẩm có hoạt tính sinh học dùng trong nông nghiệp bắt đầu được quan tâm nghiên cứu từ những năm 2000, sau khi Chương trình hợp tác song phương giữa Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam (VINATOM) và Viện Năng lượng nguyên tử Nhật Bản (JAEA) về “Xử lý chiếu xạ polysaccharide biển” được ký kết. Mặc dù vậy, thời gian qua, hướng nghiên cứu này đã thu được một số kết quả khả quan, góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ bức xạ cho mục tiêu phát triển nông nghiệp bền vững.
Hình 1. Nghiên cứu ứng dụng chitosan và chitosan chiếu xạ làm màng bọc kháng khuẩn bảo quản hoa quả tươi
Nghiên cứu về chiếu xạ chitosan và dẫn xuất, nhóm nghiên cứu của TS. Nguyễn Duy Lâm và cộng sự đã chỉ ra rằng, hiệu ứng phân hủy bức xạ giúp làm tăng hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của chitosan. Điều này có thể là do các phân đoạn chitosan cắt mạch có kích thước nhỏ hơn dễ dàng liên kết với màng tế bào vi sinh vật và ức chế sự sinh trưởng phát triển của chúng. Kết quả đã tạo được một số chế phẩm tạo màng bọc bảo quản hoa quả tươi và hạt giống. Các nghiên cứu tại Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội sau đó cho thấy mặc dù chiếu xạ đã làm giảm kích thước phân tử và độ nhớt của dung dịch polyme, song độ nhớt của chitosan chiếu xạ vẫn cao và có thể sử dụng như chất kết dính an toàn trong sản xuất thức ăn nuôi tôm.
Hình 2. Chế phẩm hỗ trợ hiệu quả phân bón lá nguồn gốc xanthan chiếu xạ
Từ năm 2015, với chỉ đạo của Viện Năng lượng nguyên tử trong việc xây dựng các nhóm nghiên cứu mạnh về “Ứng dụng công nghệ bức xạ trong lĩnh vực Sinh học và Nông nghiệp”, các nhà khoa học tại Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội đã phối hợp với các Viện Nghiên cứu trong và ngoài nước để mở rộng ứng dụng công nghệ bức xạ trong chế tạo chế phẩm có hoạt tính sinh học. Nghiên cứu chiếu xạ xanthan, một polysaccharide tự nhiên đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, Nguyễn Văn Bính và CS cho thấy xanthan cắt mạch có thể dùng như tác nhân hỗ trợ giúp tăng hiệu quả phân bón lá. Khả năng bám dính và tương hợp tốt của xanthan giúp cho nó không bị rửa trôi nhanh sau khi phun trên lá, nhờ đó kéo dài thời gian tiếp xúc của các hóa chất nông nghiệp với thân, lá và tăng hiệu quả hấp thụ phân bón của cây trồng. Kết quả nghiên cứu đã được ứng dụng để sản xuất khoảng 1000 lít chế phẩm cung cấp cho công ty cổ phần thương mại Thái Dương, Hoàng Mai, Hà Nội.
Bên cạnh việc tập trung nghiên cứu ứng dụng chitosan, xanthan cắt mạch bức xạ, chiếu xạ phân hủy một số polyme khác cũng được nghiên cứu để sử dụng làm tác nhân kích kháng bệnh thực vật. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đạt được, Trung tâm Chiếu xạ đang phát triển sản phẩm phân bón lá mới sử dụng một số phân đoạn polysaccharide cắt mạch bức xạ để tạo ra các hiệu ứng sinh học cho cây nhằm hạn chế sử dụng các hóa chất nông nghiệp như phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm nông nghiệp. Kết quả khảo sát bước đầu đối với một số loại rau trồng trong nhà lưới chỉ ra rằng, phân bón lá thân thiện này giúp giảm được trên 10% phân bón vô cơ và có thể tăng khả năng chống chịu dịch bệnh của cây trồng.
Hình 3. Khảo nghiệm diện hẹp đánh giá ảnh hưởng phân bón lá mới đối với cây rau tại Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội
Với định hướng đúng đắn và sự khuyến khích của lãnh đạo Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam, cũng như sự hỗ trợ của Bộ Khoa học và Công nghệ cho đề tài độc lập cấp quốc gia bắt đầu thực hiện từ năm 2016, chắc chắn rằng sản phẩm này sẽ sớm được hoàn thiện và khảo nghiệm trên quy mô lớn cho mục tiêu sản xuất phân bón thân thiện mới góp phần thúc đẩy phát triển nông nghiệp bền vững ở Việt Nam trong thời gian tới./.