Trên toàn cầu, 20%–25% trái cây và rau quả bị mất trong chuỗi cung ứng sau thu hoạch mỗi năm do mầm bệnh nấm. Rhizopus stolonifer , thuộc Zygomycetes, Mucorales, Mucoraceae, Rhizopus và R. stolonifer là một trong những loài phổ biến nhất và phát triển nhanh nhất trong zygomycetes (Bautista-Baños và cs.,2008). Những vi sinh vật này gây ra một số bệnh thực vật và làm hư hỏng trái cây, rau quả và ngũ cốc, dẫn đến thiệt hại kinh tế lớn (Brandelli và cs., 2015).
Đối với bệnh nấm, hầu hết sử dụng thuốc diệt nấm hóa học. Tuy nhiên, thuốc diệt nấm hóa học có thể gây ô nhiễm môi trường, dư lượng hóa chất và tình trạng kháng thuốc của mầm bệnh, gây nguy hiểm nghiêm trọng cho con người và môi trường. Do đó, người ta dần chuyển sự chú ý sang các biện pháp ức chế vật lý an toàn và không gây ô nhiễm (Avery và cs., 2019).
Các phương pháp vật lý thường được sử dụng như các hợp chất kìm hãm nấm để ức chế nấm mốc trong thực phẩm với mức tiêu thụ năng lượng thấp, hiệu quả cao và không gây ô nhiễm thứ cấp. Các phương pháp ức chế vật lý bao gồm bảo quản ở nhiệt độ thấp, xử lý bằng chiếu xạ, xử lý nhiệt, xử lý bằng ozone, xử lý bằng siêu âm, xử lý bằng vi sóng, v.v. Hiệu quả ức chế của một số phương pháp vật lý đối với Rhizopus stolonifer được tóm tắt trong bảng 1.
Bảng 1.Tác dụng các phương pháp vật lý trong việc ức chế nấm Rhizopus stolonifer
|
Phương pháp ức chế vật lý
|
Thông số công nghệ
|
Khả năng ức chế
|
Kết quả
|
Tài liệu tham khảo
|
|
Bảo quản ở nhiệt độ thấp
|
Bảo quản ở -1 °C, 0 °C, 3 °C trong 3 tuần.
|
Khả năng sống sót của bào tử 'không ngủ đông' giảm nhanh chóng ở -1 °C và 0 °C, và giảm đáng kể ở 3 °C.
|
Có thể ức chế quá trình trao đổi chất sinh lý của trái cây, làm chậm quá trình lão hóa và giảm bệnh bằng cách ức chế sự phát triển của nấm gây bệnh. Phương pháp này dễ thực hiện nhưng chưa đủ để ức chế bệnh tật.
|
Dennis và cs.,1980
|
|
|
Các loại quả được bảo quản ở 35 °C trong 1 giờ, sau đó làm lạnh ở 2 ± 0,5 °C và độ ẩm tương đối 85%–95%.
|
Tỷ lệ hư hỏng của trái cây giảm 15%, và mức độ nghiêm trọng giảm 29%.
|
|
Do Nascimento Nunes và cs., 2005
|
|
|
Bảo quản ở -1 °C, 0 °C, 3 °C trong 3 tuần.
|
Khả năng sống sót của bào tử 'không ngủ đông' giảm nhanh chóng ở -1 °C và 0 °C, và giảm đáng kể ở 3 °C.
|
|
Alawami và cs., 2010
|
|
|
Các loại quả được bảo quản ở 35 °C trong 1 giờ, sau đó làm lạnh ở 2 ± 0,5 °C và độ ẩm tương đối 85%–95%.
|
Tỷ lệ hư hỏng của trái cây giảm 15%, và mức độ nghiêm trọng giảm 29%.
|
|
Stevens và cs., 2004
|
|
Điều trị bằng chiếu xạ
|
Chiếu tia UV ở bước sóng 360 nm trong 6 phút.
|
Ức chế sự phát triển của sợi nấm, giảm tỷ lệ nhiễm bệnh trên quả và duy trì chất lượng quả.
|
Có thể ức chế các hoạt động trao đổi chất sinh lý, giảm sản sinh ethylene và tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh trong rau quả. Hiệu quả khử trùng rất rõ rệt và liều lượng có thể điều chỉnh được
|
Chong và cs., 2022
|
|
Chiếu xạ UV-C (3,6 kJ m−2)ở bước sóng 254 nm trong 5 phút
|
Cà chua được xử lý có khả năng kháng lại enzyme polygalacturonase do nấmRhizopus stolonifertiết ra , làm chậm quá trình lão hóa của cà chua và giảm tỷ lệ mắc bệnh thối mềm.
|
|
Jeong và cs., 2014
|
|
Chiếu xạ LED ở bước sóng 405 nm, cường độ ánh sáng là 2,68 ± 0,5 mW cm−2
|
Hiệu quả kháng nấm đối vớiRhizopus stolonifersau 12 ngày chiếu sáng là 3,4 log CFU g−1
|
|
Zhao và cs., 2010
|
|
Chiếu xạ gamma (0,6 kGy) + natri dicloroisocyanurat (10 mg L−1)
|
Ức chế sự nảy mầm bào tử của nấmRhizopus stolonifervà làm giảm tỷ lệ mắc bệnh thối mềm do nấm Rhizopus gây ra ở khoai lang.
|
|
Li., 2021
|
|
Xử lý nhiệt
|
38 °C trong 24 giờ
|
Ức chế đáng kể sự phát triển của sợi nấm và sự nảy mầm bào tử củaRhizopus stolstonifer, do đó ngăn ngừa bệnh thối nấm sau thu hoạch ở cà chua bi.
|
Việc sử dụng nhiệt để tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật gây bệnh trên rau quả rất tiết kiệm, hiệu quả và tiện lợi. Tuy nhiên, khi sự nhiễm khuẩn xảy ra sau khi đã xử lý nhiệt, phương pháp xử lý nhiệt lại ít có tác dụng.
|
Zhao và cs., 2009
|
|
Xử lý bằng nước nóng 55°C + siêu âm (500 W, 10 phút)
|
Ức chế sự phát triển của sợi nấm, gây rò rỉ protein và chất bên trong tế bào, làm thay đổi cấu trúc siêu hiển vi và hình thái sợi nấm củaRhizopus stolonifer và làm giảm mức độ thối mềm do Rhizopus gây ra trên khoai lang.
|
Li và cs., 2021
|
|
Xử lý bằng ozone
|
Tốc độ cung cấp là 8 mg/phút,tốc độ dòng khí là 500 mL/phút.
|
Xử lý bằng ozone trong 20 phút có thể kích thích sản sinh phytoalexin, ức chế đáng kể sự phân hủy do nấmRhizopus stolonifergây ra và làm giảm quần thể vi sinh vật trên bề mặt quả mọng.
|
Ozone có thể oxy hóa các tế bào vi khuẩn và gây ra cái chết của chúng. Các thành phần màng tế bào là mục tiêu chính của ozone, và chúng sẽ bị phân hủy thành oxy sau khi sử dụng, do đó không gây ô nhiễm.
|
Sarig và cs., 1996
|
|
Điều trị bằng siêu âm
|
Siêu âm (500 W, 55 °C, 10 phút) + nước điện phân có tính axit (nồng độ clo hoạt tính 50 mg L−1)
|
Ức chế đáng kể sự nảy mầm bào tử và sự kéo dài ống mầm củaRhizopus stolonifer
|
Phương pháp này đơn giản, an toàn và hiệu quả trong việc phá hủy thành tế bào, màng tế bào và DNA của vi sinh vật.
|
Li và cs., 2021
|
|
Điều trị bằng vi sóng
|
Lò vi sóng (0,45 kW, 2 phút) +Cryptococcus laurentii(1 × 108CFU mL−1)
|
Sự phát triển củaRhizopus stoloniferbị ức chế, và tỷ lệ hư hỏng quả giảm 71,3% so với đối chứng.
|
Thiết bị này có tác dụng diệt nấm nhất định bằng cách tạo ra nhiệt để giảm các tác động sinh lý và sinh hóa của trái cây. Mức tiêu thụ năng lượng thấp và thao tác đơn giản.
|
Zhang và cs., 2024
|
Các phương pháp ức chế vật lý là phương pháp khử trùng một lần, có tác dụng mạnh mẽ đối với mầm bệnh và sẽ không tạo ra sự kháng thuốc. Trong quá trình xử lý, không có chất hóa học nào được thêm vào, không có tác dụng phụ đối với môi trường, điều kiện khử trùng dễ kiểm soát, thao tác đơn giản và ảnh hưởng của môi trường bên ngoài là nhỏ. Tuy nhiên, các phương pháp ức chế vật lý bị hạn chế và không có tính ứng dụng phổ quát. Cần phải kết hợp với các công nghệ khác để đạt được hiệu quả ức chế tốt hơn đối với Rhizopus stolonifer.
Một số nghiên cứu đã báo cáo rằng việc sử dụng chiếu xạ tia gamma 0,6 kGy có thể làm giảm sự xuất hiện của bệnh thối mềm do Rhizopus trên khoai lang, và hiệu quả được tăng cường đáng kể sau khi xử lý kết hợp với 10 mg L −1 natri dichlorocyanisourate Jeong và cs., 2014. Tuy nhiên, chiếu xạ chưa được sử dụng rộng rãi trong quy trình sản xuất do chi phí cao và thực tế là nhiều người tiêu dùng không chấp nhận các sản phẩm chiếu xạ, mặc dù chiếu xạ có những ưu điểm như tác dụng diệt nấm đáng kể, không gây ô nhiễm, không để lại dư lượng, v.v. Ngoài ra, Zhao và cs., 2010 phát hiện ra rằng tỷ lệ nhiễm Rhizopus stolonifer là 46% sau khi xử lý nhiệt ở 38°C trong 24 giờ và bảo quản trong 7 ngày. Tuy nhiên, xử lý nhiệt kết hợp với Pichia guilliermondii có thể giảm tỷ lệ nhiễm xuống còn 8%. Hầu hết các phương pháp ức chế vật lý đều yêu cầu thiết bị phức tạp, đầu tư và diện tích lớn, và một số phương pháp có thể ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng cảm quan của trái cây, điều này hạn chế nghiêm trọng việc phổ biến và ứng dụng chúng trong ngành.
Tài liệu tham khảo
Alawami A.M., El-Samra I.A., Shama S.M., Hussein A.M. Effect of ultraviolet (UV) on mycelial growth and postharvest infection of peach fruits by Botrytis cinerea and Rhizopus stolonifer. Acta Hortic. 2010;877:1637–1642.
Avery S.V., Singleton I., Magan N., Goldman G.H. The fungal threat to global food security. Fungal Biol. 2019;123:555–557.
Brandelli A. Nanobiotechnology strategies for delivery of antimicrobials in agriculture and food. In: Rai M., Ribeiro C., Mattoso L., Duran N., editors. Nanotechnologies in Food and Agriculture. Springer; Cham, Switzerland: 2015. pp. 119–139.
Chong L., Ghate V., Zhou W., Yuk H. Developing an LED preservation technology to minimize strawberry quality deterioration during distribution. Food Chem. 2022;366
Dennis C., Blijham J.M. Effect of temperature on viability of sporangiospores of Rhizopus and Mucor species. Trans. Br. Mycol. Soc. 1980;74:89–94.
Do Nascimento Nunes M.C., Morais A.M.M.B., Brecht J., Sargent S., Bartz J. Prompt cooling reduces incidence and severity of decay caused by Botrytis cinerea and Rhizopus stolonifer in strawberry. HortTechnology. 2005;15.
Jeong J., Yoon M., Lee K., Jung K., Kim H., Park H., Jeong R. Effect of the combined treatment with gamma irradiation and sodium dichloroisocyanurate on postharvest Rhizopus soft rot of sweet potato. J. Plant Dis. Prot. 2014;121:243–249.
Li L., Zhang M., Sun H., Mu T. Contribution of ultrasound and conventional hot water to the inactivation of Rhizopus stolonifer in sweet potato. Lebensm. Wiss. Technol. 2021;148.
Stevens C., Liu J., Khan V.A., Lu J.Y., Kabwe M.K., Wilson C.L., Igwegbe E.C.K., Chalutz E., Droby S. The effects of low-dose ultraviolet light-C treatment on polygalacturonase activity, delay ripening and Rhizopus soft rot development of tomatoes. Crop Protect. 2004;23:551–554.
Sarig P., Zahavi T., Zutkhi Y., Yannai S., Lisker N., Ben-Arie R. Ozone for control of post-harvest decay of table grapes caused by Rhizopus stolonifera. Physiol. Mol. Plant Pathol. 1996;48:403–415.
Zhang H., Fu C., Zheng X., Xi Y., Jiang W., Wang Y. Control of postharvest Rhizopus rot of peach by microwave treatment and yeast antagonist. Eur. Food Res. Technol. 2004;218:568–572.
Zhao Y., Tu K., Tu S., Liu M., Su J., Hou Y. A combination of heat treatment and Pichia guilliermondii prevents cherry tomato spoilage by fungi. Int. J. Food Microbiol. 2010;137:106–110.