Trong những năm gần đây, nhiều đề tài nghiên cứu trong nước đã tập trung khai thác tiềm năng của chitosan cho các ứng dụng thực tiễn, trải rộng từ trồng trọt, bảo vệ thực vật đến chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản, góp phần thúc đẩy phát triển nông nghiệp xanh và bền vững.

Ứng dụng trong trồng trọt và bảo vệ thực vật

Trong lĩnh vực trồng trọt, nhiều nghiên cứu đã minh chứng cho hiệu quả ứng dụng của chitosan trong việc phòng trừ sâu bệnh, tăng năng suất và chất lượng cây trồng. Một số nghiên cứu tiêu biểu có thể kể đến như:

Đề tài “Nghiên cứu tạo vi nhũ tương (chitosan - dầu neem - dầu vỏ hạt điều) sử dụng để phòng chống mọt gạo (Sitophilus oryzae)” do TS. Nguyễn Thị Như Quỳnh và cộng sự (Viện Sinh học Nhiệt đới) triển khai và công bố vào năm 2020. Nhóm nghiên cứu đã xây dựng được quy trình tạo vi nhũ chitosan-neem dạng viên nén và dạng bột quy mô 1 kg/mẻ. Kết quả thử nghiệm cho thấy cả hai dạng đều có hoạt tính xua đuổi, gây ngán ăn và diệt mọt gạo hiệu quả; trong đó, chế phẩm chitosan - neem vượt trội hơn dạng chitosan - neem - dầu vỏ hạt điều. Thử nghiệm quy mô pilot cho thấy hiệu quả xua đuổi kéo dài từ 2-3 tháng, với liều dùng 30-35 mL/bao gạo 50 kg hoặc 1 viên nén/bao 5 kg. Đặc biệt, kết quả kiểm tra độc tính cấp cho thấy chế phẩm thuộc nhóm ít độc, đảm bảo an toàn cho người lao động và môi trường, mở ra hướng ứng dụng trong bảo quản nông sản. Trên cơ sở đó, TS. Nguyễn Thị Như Quỳnh và cộng sự tiếp tục mở rộng nghiên cứu ứng dụng vi nhũ chitosan - neem trên các đối tượng khác. Kết quả được công bố trên Tạp chí Bảo vệ Thực vật số 1/2020, trong bài “Ảnh hưởng của Vi nhũ Chitosan Dầu Neem đến sâu khoang hại rau (Spodoptera litura) trong phòng thí nghiệm”. Nghiên cứu ghi nhận hiệu lực diệt sâu khoang đạt trên 80% sau 8 ngày xử lý ở nồng độ 7,5% và đạt 100% ở nồng độ 15%. Ở nồng độ thấp hơn (4,5-7,5%), chế phẩm vẫn thể hiện rõ tác dụng xua đuổi và gây ngán ăn, làm giảm đáng kể khả năng tiêu thụ thức ăn và tốc độ sinh trưởng của ấu trùng.

Đề tài “Tổng hợp và nghiên cứu hiệu ứng đồng vận khả năng kích kháng bệnh trên cây trồng của vật liệu lai sử dụng oligochitosan” do TS. Bùi Duy Du và cộng sự (Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng) thực hiện, công bố vào năm 2020, đề tài được tài trợ bởi Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia. Nhóm nghiên cứu đã điều chế oligochitosan từ chitosan bằng phương pháp hóa học kết hợp bức xạ gamma, tổng hợp các vật liệu OCTS/nanosilica và OCTS-Cu²⁺ có cấu trúc ổn định và thân thiện môi trường. Các vật liệu vừa kích thích sinh trưởng, vừa tăng sức đề kháng tự nhiên cho cây trồng, đặc biệt hiệu quả với các bệnh héo rũ đậu tương, đốm nâu thanh long, thán thư ớt và bạc lá lúa. Đề tài góp phần làm sáng tỏ cơ chế tương tác giữa oligochitosan và silica, đồng thời mở hướng ứng dụng vật liệu lai sinh học trong sản xuất nông nghiệp an toàn, giảm phụ thuộc hóa chất và bảo vệ môi trường.

Đề tài “Nghiên cứu chế tạo chế phẩm nano chitosan/salicylic có tác dụng kháng bệnh trên một số cây trồng chủ lực của tỉnh Trà Vinh theo hướng sản xuất nông sản an toàn, bền vững” do TS. Lê Nghiêm Anh Tuấn và cộng sự (Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng) thực hiện, công bố vào năm 2023. Nhóm nghiên cứu đã xây dựng quy trình sản xuất chitosan khối lượng phân tử trung bình (100.000 g/mol) từ vỏ tôm với hiệu suất thu hồi lên đến 80%, đồng thời phát triển chế phẩm nano chitosan/salicylic có kích thước hạt trung bình khoảng 60±27 nm, độ ổn định cao (trên 12 tháng) và pH trung tính (~6,5). Sản phẩm cho thấy khả năng ức chế vi sinh vật gây bệnh trên cây trồng, tăng sức đề kháng tự nhiên và an toàn cho người sử dụng (LD₅₀ > 3.000 g/kg thể trọng, không gây kích ứng da).

Đề tài “Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất và sử dụng chế phẩm nano phức hợp Ag-Chitosan và đồng hữu cơ (Organocopper) phòng trị bệnh thán thư hại cam và bệnh thối búp hại chè” do TS. Lê Thế Tâm và cộng sự (Trường Đại học Vinh) thực hiện, công bố vào năm 2023. Nhóm đã xây dựng thành công mô hình sản xuất chế phẩm nano phức hợp Ag-Chitosan và Organocopper quy mô 5 lít/mẻ. Chế phẩm cho thấy hiệu quả phòng trừ bệnh thán thư trên cam và thối búp trên chè đạt trên 50%, đồng thời nhóm đã xây dựng quy trình và mô hình ứng dụng thực tế quy mô 1 ha cho mỗi loại cây trồng. Kết quả đánh giá hiệu quả kinh tế của chế phẩm khi triển khai tại huyện Thanh Chương như sau chế phẩm giúp tăng năng suất trên 15%, nâng lãi thuần canh tác cam lên hơn 194 triệu đồng/ha (cao hơn 52% so với đối chứng) và chè lên hơn 99 triệu đồng/ha (cao hơn 33,6%).

Năm 2025, Trung tâm Nghiên cứu Đất, Phân bón và Môi trường phía Nam công bố kết quả đề tài “Nghiên cứu sản xuất và ứng dụng chế phẩm sinh học phối hợp oligo chitosan, salicylic acid và silic để tăng khả năng kháng bệnh của cây trồng”, do ThS. Lê Trường Bình làm chủ nhiệm, thuộc quản lý của Sở Khoa học và Công nghệ Phú Yên (nay là Đắk Lắk). Đề tài đã xây dựng quy trình chiết xuất chitosan bằng enzyme sinh học, điều chế oligochitosan 3,5%, và tổng hợp chế phẩm phối hợp oligochitosan-salicylic acid-silic có độ ổn định cao và khả năng kích kháng tự nhiên vượt trội. Kết quả thí nghiệm trên lúa, rau ăn lá và dưa chuột cho thấy chế phẩm giúp tăng năng suất 19-48%, giảm đáng kể tỷ lệ bệnh đạo ôn và thán thư, đồng thời cải thiện sức sinh trưởng và chất lượng nông sản. Chế phẩm thân thiện với môi trường, an toàn cho người sử dụng, góp phần thay thế thuốc hóa học trong sản xuất nông nghiệp sạch. Đề tài đã được hội đồng Sở nghiệm thu vào tháng 09/2025.

Ứng dụng trong chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản

Không chỉ trong trồng trọt, Chitosan còn chứng minh hiệu quả cao khi được ứng dụng mạnh trong chăn nuôi và thủy sản, nhờ khả năng kháng khuẩn, kích thích miễn dịch và phân hủy sinh học, góp phần giảm phụ thuộc vào kháng sinh và hóa chất.

Một trong những nghiên cứu tiêu biểu được nghiệm thu gần đây là “Nghiên cứu các hệ vật liệu lai có khả năng kháng khuẩn trên cơ sở nano kim loại, chitosan, octenidin và đánh giá khả năng ứng dụng trong thú y để phòng chống bệnh viêm vú” do TS. Trần Quang Vinh (Viện Hóa học) phối hợp PGS.TS. Viktoryia Kulikouskaya (Viện Hóa học Vật liệu mới, Viện Hàn lâm KH&CN Belarus) thực hiện. Nhóm đã chế tạo thành công các hệ vật liệu lai nano kim loại (Ag, Cu) kết hợp chitosan và octenidin có hoạt tính kháng khuẩn cao, hướng tới ứng dụng trong thú y để phòng chống bệnh viêm vú ở bò sữa. Vật liệu Cu/Chitosan được tổng hợp bằng phương pháp khử sinh học sử dụng dịch chiết lá vối, cho kích thước hạt 20-40 nm, hiệu quả ức chế vi khuẩn Staphylococcus aureus đạt đường kính vùng ức chế 20-22 mm - cao hơn mẫu dùng chất khử NaBH₄. Trong khi đó, vật liệu Ag/Chitosan và Ag/Chitosan-Octenidin có kích thước hạt 10-14 nm, hiệu quả diệt khuẩn cao gấp 2-2,5 lần so với đối chứng, đặc biệt hiệu quả với vi khuẩn gram dương gây viêm vú ở bò sữa. Kết quả cho thấy các vật liệu lai Ag, Cu/Chitosan-Octenidin đều có tác dụng ức chế mạnh đối với Staphylococcus aureus và Escherichia coli - vi khuẩn gây viêm vú ở bò sữa.

Một số nghiên cứu khác được triển khai gần đây, có thể kể đến như:

Ở lĩnh vực thủy sản, đề tài “Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học từ dịch chiết gừng kết hợp oligochitosan mạch ngắn ứng dụng phòng bệnh phân trắng trên tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei)” do ThS. Lê Thành Hưng và cộng sự (Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Công nghệ cao) đang thực hiện, giai đoạn 12/2024 - 12/2026, hướng đến mục tiêu xây dựng quy trình chiết cao gừng và sản xuất oligochitosan mạch ngắn. Chế phẩm thành phẩm có hoạt tính kháng khuẩn Vibrio parahemolyticus cao, có hiệu quả phòng bệnh phân trắng khi bổ sung vào thức ăn nuôi tôm. Nhóm nghiên cứu kỳ vọng kết quả đề tài thay thế được kháng sinh trong nuôi tôm, góp phần xây dựng mô hình thủy sản an toàn, bền vững.

Ở lĩnh vực chăn nuôi, đề tài “Nghiên cứu tạo chế phẩm nano bạc ổn định trong oligochitosan và oligo-β-glucan trong phòng ngừa một số bệnh tiêu chảy trên gà” do ThS. Nguyễn Trọng Nghĩa và cộng sự (Trung tâm Công nghệ Sinh học TP.HCM) đang triển khai thực hiện, giai đoạn 12/2024 - 12/2026, với mục tiêu xây dựng quy trình và chế tạo nano bạc ổn định trong oligochitosan và oligo-β-glucan bằng phương pháp chiếu xạ, nhằm đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng virus gây bệnh tiêu chảy trên gà và xác định tác dụng kích thích tăng trưởng, tăng sức đề kháng tự nhiên của chế phẩm. Kết quả nghiên cứu được kỳ vọng ứng dụng trong phòng trị bệnh đường ruột cho gà và gia cầm, góp phần giảm sử dụng kháng sinh, nâng cao giá trị sản phẩm chăn nuôi.

***

Các kết quả nghiên cứu cho thấy chitosan góp phần tăng năng suất, nâng cao chất lượng nông sản, đồng thời giảm đáng kể việc sử dụng hóa chất và kháng sinh, phù hợp với xu thế nông nghiệp xanh, tuần hoàn và thân thiện môi trường. Không chỉ giới hạn trong lĩnh vực nông nghiệp, chitosan còn thể hiện tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và y học. Phần tiếp theo (P3) sẽ trình bày các nghiên cứu và ứng dụng của chitosan trong công nghiệp và y học, góp phần mở rộng giá trị của chitosan trong nền kinh tế tuần hoàn.

Kim Nhung

----------------------------------------

Tài liệu tham khảo chính

[1] CSDL quốc gia về KH&CN: https://sti.vista.gov.vn/
[2] Thư viện Trung tâm Thông tin, Thống kê và Ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ TP.HCM: https://thongtin.cesti.gov.vn/
[3] Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. https://vast.gov.vn/nhiem-vu-khoa-hoc-uoc-nghiem-thu?_p_id=showview_WAR_VastCapGiayChungNhanDeTaiportlet&p_p_lifecycle=0&p_p_state=maximized&p_p_mode=view&p_p_col_id=column-1&p_p_col_count=1&_showview_WAR_VastCapGiayChungNhanDeTaiportlet_isViewField=true