Nghiên cứu sử dụng chế phẩm nano bạc trong bảo quản hoa hồng sau thu hoạch

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

     Hoa hồng là loại hoa cắt cành quan trọng và do đó nhiều nghiên cứu đã tập trung vào chất lượng của chúng sau khi thu hoạch (Yamada, K. và cộng sự, 2007). Tuổi thọ của bình thường rất ngắn, đặc trưng bởi phần cuống bình bị héo và uốn cong sớm. Theo Teixeira de Silva, J. A. (2003), nguyên nhân của các triệu chứng như vậy là do tắc mạch gỗ, chủ yếu nằm ở cuống gốc (Burdett, A. N. 1970, He, S., 2006). Nhiễm vi sinh vật được cho là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra hiện tượng tắc thân (Van Meeteren, U., 1978; Van Doorn, W. G., 1989). Vì vậy, nhiều tác nhân có lợi, chẳng hạn như bạc nitrat, nhôm sunfat, hydroxyquinoline sulphat 10, đã được sử dụng trong dung dịch cắm hoa cắt cành để kéo dài tuổi thọ bình hoa bằng cách cải thiện khả năng hút nước của chúng (Fujino, D. W. và cộng sự, 1983, Van Doorn, W. G. và cộng sự, 1990; Ichimura, K. và Shimizu-Yumoto, H., 2007; Ichimura, K., 1999).

     Đã có nhiều nghiên cứu đã chứng minh tầm quan trọng của các hạt nano bạc như một chất kháng khuẩn (Alt, V., Bechert, T., 2004; Lok, C. N., 2007). Các hoạt động kháng khuẩn của có liên quan đến kích thước của chúng, với tỷ lệ bề mặt trên thể tích cao hơn và tỷ lệ nguyên tử ở ranh giới hạt tăng lên, nhưng ít người biết về tác dụng sinh lý của chúng đối với cây trồng. Đối với tác nhân là vi khuẩn, các hạt nano bao trực tiếp lấy tế bào vi khuẩn và phá vỡ cấu trúc cũng như vô hiệu hóa sự sinh trưởng và phát triền của chúng. Năm 2009, Liu và cộng sự đã báo cáo về sự cải thiện tuổi thọ của hoa đồng tiền cắt cành bằng cách sử dụng dung dịch bổ sung 5 mg/l nano bạc, nano bạc ức chế sự phát triển của vi khuẩn ở đầu thân đã cắt. Năm 2010, Peitao Lü và cộng sự đã nghiên cứu ra rằng hoa hồng cắt đã tăng tuổi thọ thêm 11,8 ngày bằng việc bổ sung 5 mg/l nano bạc và 5% đường vào dung dịch cắm trong 24 giờ. Theo Nahid Rashidiani và cộng sự (2020), hoa cẩm chướng cắt cành và hoa cúc cắt cành đã tăng tuổi thọ lên 30% trong dung dịch được bổ sung 20 ml nano đồng.

Nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá ảnh hưởng của chế phẩm nano bạc đến thời gian sử dụng của hoa hồng cắt cành nhằm kéo dài thời gian bảo quản và sử dụng hoa hồng cắt cành.

II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Vật liệu, dụng cụ, hóa chất nghiên cứu

- Hoa sử dụng làm thí nghiệm được lựa chọn đồng đều, không bị sâu bệnh. Thời gian hoa được cắt và vận chuyển cho đến khi thực hiện thí nghiệm trong vòng 1 giờ. Trong thời gian vận chuyển hoa được đảm bảo liên tục được đặt thẳng đứng trong nước sạch.

- Chế phẩm nano được điều chế tại Bộ môn Sinh học, khoa Công nghệ sinh học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam.

- Chai nhựa chuyên dụng thể tích 300ml, máy đo pH, cân, chất dưỡng hoa Chrysal Clear.

2.2. Phương pháp nghiên cứu

Các thí nghiệm đều được bố trí trong điều kiện nhiệt độ phòng (25 – 28⁰C), mỗi công thức 3 lần lặp lại, mỗi lần lặp lại 5 mẫu.

Các chỉ tiêu theo dõi gồm khối lượng hoa và lượng nước hao hụt mỗi 24 giờ; chỉ số pH của dung dịch sau mỗi 48 giờ; cảm quan về hoa sau mỗi 24 giờ.

Khối lượng hoa được xác định trực tiếp bằng cân, lượng nước hao hụt được tính dựa trên sự giảm khối lượng của dung dịch bên trong bình cắm sau mỗi 24h, chỉ số pH được đo thông qua máy đo pH.

III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Ảnh hưởng của nano bạc đến giá trị pH của dung dịch cắm hoa

Để đánh giá ảnh hưởng của nano bạc đến giá trị pH của dung dịch cắm hoa, 4 nồng độ nano bạc (6, 8, 10 và 12ppm) được bổ sung vào nước cắm hoa và tiến hành theo dõi giá trị pH của dung dịch. Kết quả thu được ở các bảng 3.1.

Bảng 3.1. Diễn biến giá trị pH của dung dịch cắm hoa

Ghi chú: ĐC (-): đối chứng âm là nước; ĐC (+): đối chứng dương là chất dưỡng hoa nhập khẩu Chrysal Clear; các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự sai khác có ý nghĩa 95%.

Kết quả bảng 3.1 cho thấy, giá trị pH của dung dịch cắm được bổ sung nano bạc có sự ổn định hơn so với đối chứng âm. Dung dịch không bổ sung nano bạc có giá trị pH cao và giảm nhanh sau mỗi 24h (từ 0,5 – 0,6). Tuy nhiên, với nồng độ nano bạc được bổ sung tăng dần, giá trị pH sau mỗi 24h giảm ít hơn, ổn định hơn. Ở nồng độ nano bạc 6ppm và 8ppm 24h đầu có sự thay đổi nhiều hơn so với không bổ sung nhưng sau đó giá trị pH giảm ổn định từ 0,2 – 0,4 sau mỗi 24h. Ở nồng độ 10ppm và 12ppm, mức pH giảm từ 0,1 – 0,3 mỗi 24h. Ngược lại, ở ĐC (+) giá trị pH tăng nhẹ theo thời gian và có sự ổn định tốt hơn so với nano bạc.  Nguyên nhân khiến pH giảm có thể là do sự hoạt động của vi khuẩn và quá trình hô hấp của cây. Tuy nhiên, nano bạc có khả năng diệt khuẩn nên pH dung dịch giảm chủ yếu do sự hô hấp của hoa. Sự tăng giá trị pH ở ĐC (+) có thể do chất điều hòa pH trong sản phẩm dưỡng hoa. Vậy, nano bạc có sự ổn định về mặt pH tốt hơn so với khi không bổ sung nhưng sự ổn định lại không bằng chế phẩm dưỡng hoa trên thị trường.

3.2. Ảnh hưởng của nano bạc đến khối lượng hoa hồng cắt cành

Bảng 3.2. Diễn biến khối lượng hoa theo thời gian bảo quản (% giảm so với ban đầu)

Ghi chú: ĐC (-): nước; ĐC (+): chất dưỡng hoa nhập khẩu Chrysal Clear; các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự sai khác có ý nghĩa 95%.

     Từ bảng trên có thể thấy, khối lượng hoa là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hướng đến thời gian bảo quản hoa. Khi không được bổ sung bất kỳ chất hỗ trợ nào: ĐC (-) lượng dinh dưỡng trong hoa tiêu hao nhanh chóng dẫn tới thời gian bảo quản không cao. Khi bổ sung nano bạc vào dung dịch bảo quản, trong ngày đầu tiên mức hao hụt khối lượng của hoa ở nồng độ nano bạc 6ppm, 8ppm tương đương với đối chứng âm nhưng ở nồng độ 10ppm khối lượng hoa lại tăng trong khi nồng độ 12ppm có sự hao hụt rất thấp. Sang đến ngày thứ 2 mức độ hao hụt ở nồng độ nano 8 ppm tang đáng kể nhưng ở các nồng độ khác chỉ từ 5 đến 7 %. Sau ngày thứ 3 bảo quản hoa có thể thấy mức độ hao hụt giảm mạnh ở ĐC (-) và ổn định ở khoảng 6%/ngày với nano bạc 6ppm, 4,5%/ ngày với nano bạc 8ppm. Đối với dung dịch nano bạc nồng độ 10ppm và 12ppm khối lượng hoa giảm chậm dần sau mỗi 24h. Trong khi đó, ĐC (+) có mức giảm khoảng 5%/ngày. Có thể thấy sự ổn định trong khả năng bảo quản khối lượng hoa của chế phẩm dưỡng hoa. Tuy nhiên, khối lượng hoa hao hụt ở ĐC (+) lớn hơn hoa được bảo quản bằng nano bạc 10 ppm là khoảng 12% , nồng độ nano bạc 12ppm là khoảng 10%.

3.3. Ảnh hưởng của nano bạc đến lượng dung dịch trong bình cắm hoa

Bảng 3.3. Diễn biến lượng dung dịch theo thời gian bảo quản (% giảm so với ban đầu)

Ghi chú: ĐC (-): nước; ĐC (+): chất dưỡng hoa nhập khẩu Chrysal Clear; các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự sai khác có ý nghĩa 95%.

     Sự biến động dung dịch trong bình là sự thay đổi do sự hút nước của hoa và bay hơi của dung dịch. Tuy nhiên, trong thí nghiệm này miệng bình đã được xử lý lên chủ yếu biến động dung dịch là sự hấp thụ của hoa. Khối lượng dung dịch có sự thay đổi không quá lớn ở tất cả các công thức khoảng 1% đến 1,5%. Mức độ thay đổi này không quá lớn nhưng ĐC (+) lại có sự thay đổi lớn nhất sau 1 ngày bảo quản và sự hấp thụ nước giảm và ổn định ở khoảng 0,5% trong các ngày tiếp theo.

3.4. Ảnh hưởng của nano bạc đến hình thái của hoa hồng cắt cành

Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nano bạc đến hình thái hoa hồng cắt cành

Ghi chú: ĐC (-): nước; ĐC (+): chất dưỡng hoa nhập khẩu Chrysal Clear. Héo lá: tính từ thời điểm cắm đến khi xuất hiện lá đầu tiên bị héo. Đen cánh: tính từ thời điểm cắm hoa đến khi cánh hoa đầu tiên bị đen. Tàn hoa: thời gian bảo quản của hoa

Từ kết quả bảng 3.4 cho thấy, sau 2 ngày bảo quản ĐC (-) sẽ thấy dấu hiệu cánh hoa và lá hoa bị héo, sau hơn 3 ngày bảo quản hoa sẽ tàn. Khi bổ sung nano bạc 6ppm, dấu hiệu héo lá sẽ xuất hiện sau khoảng 4 ngày bảo quản, dấu hiệu đen cánh xuất hiện sau 3 ngày bảo quản và thời gian hoa tươi được kéo dài lên 5 ngày. Khi tăng nồng độ nano bạc được bổ sung lên 8ppm, các dấu hiệu héo sẽ xuất hiện sau 4 ngày bảo quản đồng thời thời gian hoa cũng lâu hơn so với nồng độ 6ppm khoảng nửa ngày (12h). Tiếp tục tăng nồng độ lên 10ppm sau khoảng 5 ngày hoa mới xuất hiện dấu hiệu héo, sau khoảng 6,5 ngày hoa sẽ tàn. Tuy nhiên, khi tăng nồng độ nano bạc lên 12ppm, hoa xuất hiện dấu hiệu đen cánh chỉ sau 4 ngày bảo quản và héo sớm hơn so với nồng độ 10ppm. Đối với ĐC (+), hoa bị đen cánh chỉ sau khoảng 3,7 ngày, lá hoa héo sau 4 ngày và hoa tàn ngang với thời gian bảo quản của nano bạc nồng độ 12ppm. Nhìn chung, cảm quan về mắt vó thể thấy nano bạc nồng độ 10ppm cho hiệu quả bảo quản hình thái cũng như thời gian tươi của hoa hồng cắt cành là tốt nhất.

Hình 2. A. ĐC (-) xuất hiện dấu hiệu héo sau 3 ngày. B. Hoa trong nano bạc 6 ppm xuất hiện dấu hiệu héo sau 4 ngày. C. Hoa trong nano bạc 8 ppm xuất hiện dấu hiệu héo sau 4 ngày. D. Hoa trong nano bạc 10 ppm chưa xuất hiện dấu hiệu héo sau 4 ngày. E. Hoa trong nano bạc 12 ppm chưa xuất hiện dấu hiệu héo sau 4 ngày. F. ĐC (+) xuất hiện dấu hiệu héo sau 4 ngày.

Từ kết quả quan sát và ghi nhận được cho thấy, tất cả các nồng độ nano bạc được sử dụng đều cho hiệu quả bảo quản hoa hồng cắt cành tốt hơn so với công thức không sử dụng nano bạc. Đặc biệt nồng độ nano bạc 10 ppm cho hiệu quả bảo quản tốt cả về hình thái lẫn thời gian bảo quản nhưng tính ổn định của pH chưa cao. Với nồng độ nano bạc cao hơn 12 ppm tuy đã có sự ổn định về độ pH nhưng thời gian bảo quản hình thái hoa giảm. Ngoài ra, thí nghiệm còn thể hiện được các giá trị về pH, khối lượng hoa và khối lượng nước mất đi trong bình thể hiện việc hoa đã bắt đầu héo.

IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Chế phẩm nano bạc có ảnh hưởng tích cực tới thời gian bảo quản hoa hồng cắt cành. Trong các nồng độ nano bạc thí nghiệm, nồng độ 10 ppm có hiệu quả tốt nhất, giúp kéo dài thời gian bảo quản hoa hồng khoảng 2 ngày so với đối chứng âm, tốc độ héo cũng chậm lại đáng kể.     

Nhóm nghiên cứu mạnh Công nghệ sinh học nano và Công nghệ gene-protein tái tổ hợp

Khoa Công nghệ Sinh học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Alt, V., Bechert, T., Steinrucke, P., Wagener, M., Seidel, P., Dingeldein, E., Domann, E. and Schnettler, R. 2004. An in vitro assessment of the antibacterial properties and cytotoxicity of nanoparticulate silver bone cement. Biomaterials 18:4383-4391.

[2] Burdett, A. N. 1970. The cause of bent neck in cut roses. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 95:427-431.

[3] Carrillo-López, L.M., Morgado-González, A. and Morgado-González, A. (2016) ‘Biosynthesized silver nanoparticles used in preservative solutions for chrysanthemum cv. Puma’, Journal of Nanomaterials, pp. 1-10. doi: 10.1155/2016/1769250.

[4] Dương Tấn Nhựt và cộng sự (2017). ‘Nano bạc trong khử trùng môi trường nuôi cấy in vitro cây hoa cúc’, Tạp chí Công nghệ Sinh học 15(3): 505-513, 2017.

[5] Đồng Huy Giới (2017). ‘Bước đầu sử dụng nano bạc trong phòng trừ bệnh thối nâu do vi khuẩn gluconobacter frateurii gây ra trên quả nhãn’, Tạp chí khoa học và công nghệ nông nghiệp Việt Nam, ISSN: 1859-1558, Số 07 (80), 110-114.

[6] Fujino, D. W., Reid, M. S. and Kohl, H. C. 1983. The water relations of maidenhair fronds treated with silver nitrate. Sci. Hort. 19:349-355.

[7] He, S., Joyce, D. C., Irving, D. E. and Faragher, J. D. 2006. Stem end blockage in cut Grevillea ‘Crimaon Yul-lo’ inflorescences. Postharvest Biol. Technol. 41:78-84.

[8] Ichimura, K., Kojima, K. and Goto, R. 1999. Effects of temperature, 8-hydroxyquinoline sulphate and sucrose on the vase life of cut rose flowers. Postharvest Biol. Technol. 15:33-40.

[9] Ichimura, K. and Shimizu-Yumoto, H. 2007. Extension of the vase life of cut rose by treatment with sucrose before and during simulates transport. Bull. Natl. Inst. Flor. Sci. 7:17-27.

[10] Liu, J., He, S., Zhang, Z., Cao, J., Lv, P., He, S., Cheng, G. and Joyce, D.C. 2009. Nano-silver pulse treatments inhibit stem-end bacteria on cut gerbera cv. Ruikou flowers. Postharvest Biol. Technol. 54:59-62.

[11] Lok, C. N., Ho, C. M., Chen, R., He, Q. Y., Yu, W. Y., Sun, H. Z., Tam, P. K. H., Chiu, J. F. and Che, C. M. 2007. Silver nanoparticles: Partial oxidation and antibacterial activities. J. Biol. Inorg. Chem. 12:527-534.

[12] P., Cao, J., He, S., Liu, J., Li, H., Cheng, G., Ding, Y., Joyce, D.C., 2010a. Nano-silver pulse treatments improve water relations of cut rose cv. Movie Star flowers. Postharvest Biology and Technology 57, 196–202.

  [13] Rashidiani, N., Nazari, F., Javadi, T. and Samadi, S. (2020). Copper nanoparticles (CuNPs) increase the vase life of cut carnation and chrysanthemum flowers: antimicrobial ability and morphophysiological improvements. Ornamental Horticulture, 26(2), pp. 225-235. doi: 10.1590/2447-536x.v26i2.2156

[14] Teixeira de Silva, J. A. 2003. The cut flower: Postharvest considerations. Online J. Biol. Sci. 3:406-442.         

  [15] Van Doorn, W. G., Schurer, K. and de Witte, Y. 1989. Role of endogenous bacteria in vascular blockage of cut rose flowers. J. Plant Physiol. 134:375-381.

  [16] Van Doorn, W. G., de Witte, Y. and Perik, R. R. J. 1990. Effect of antimicrobial compounds on the number of bacteria in stems of cut rose flowers. J. Appl. Microbiol. 68:117-122.

[17] Van Meeteren, U. 1978. Water relations and keeping quality of cut gerbera flowers. I. The cause of stem break. Sci. Hort. 8:65-75.

  [18] Yamada, K., Ito, M., Oyama, T., Nakada, M., Maesaka, M. and Yamaki, S. 2007. Analysis of sucrose metabolism during petal growth of cut roses. Postharvest Biol. Technol. 43:174-177.