کاربرد کیتوسان در کشاورزی

در سالهای اخیر، نوآوری هایی در حمایت از محیط زیست به وجود آمده اند که به جای آفت کش های شیمیایی برای کنترل بیماریهای گیاهان مورد استفاده قرار میگیرند. راه هایی مثل استفاده از ترکیبات شیمیایی نظیر کیتوسان. کیتوسان یک مشتق استیل زدایی شده از کتین است که به صورت طبیعی در پوسته سلول قارچ و پوسته سختپوستان وجود دارد. بر اساس تحقیقات گزارش شده کیتوسان خواص ضد باکتریایی و ضد قارچی دارد  و هنگامی که به صورت بذرمال مورد استفاده قرار میگیرد می تواند علیه پاتوژنهای موجود در بذر مفید واقع شود. کیتوسان یک حفاظ (فیلم) فیزیکی اطراف بذر به وجود می آورد که میتواند سایر موادی که به فرایند بذرمالی اضافه میشوند را حمل کند. کیتوسان مثل یک استخراج کننده مقاوم عمل میکند که باعث بروز پاسخ های دفاعی سیستماتیک یا لوکال در گیاه می شود حتی اگر این ماده در بذر به کار برده شده باشد. اگر کیتوسان به عنوان اصلاح کننده خاک مورد استفاده قرار گیرد، با کاهش ریسک حمله ای پاتوژنی و عفونی فواید بسیاری برای گونه های مختلف گیاهی دارد. نتیجتا، کیتوسان یک ملکول فعال است که در کشاورزی فواید بسیاری ازجمله کنترل بیماری های گیاهی دارد.

کاربرد آفت کش ها و تاثیرات آنها بسیار مورد توجه است به گونه ای که بر اساس دستورالعمل های جدید اروپا در حمایت از کشاورزی پایدار بسیاری از محصولات محافظ گیاهی که در حال حاضر مورد استفاده قرار میگیرند با موادی جایگزین شده اند که تاثیر مخرب کمتری بر محیط زیست میگذارند.

کیتوسان یک پلی ساکارید خطی است، در واقع کتین استیل زدایی شده است که از یک زنجیره بلند پلیمری ان-استیل- گلوکوزامین تشکیل شده و به راحتی از دیواره سلول های قارچی و پوسته سخت پوستان قابل استخراج  است.

کیتین بعد از زیست توده لینگوسلولزها دومین منبع  تجدیدپذیر کربن می باشد  و در حقیقت سالانه حدود 1600 تن کیتین تولید میگردد. برای تولید صنعتی ، کیتین جامد در سدیم هیدروکسید 40-50 درصد خیسانده می شود. در این فرایند بیشتر از 80درصد پس ماندهای استیل جدا می شود. تکمیل فرایند استیل زدایی با تکرار فرایندهای قلیایی امکانپذیر است.

یکی از خواص کیتوسان فعالیت بسیار قوی ضد میکروبی آن است که میتواند طیف وسیعی از میکروارگانیسم ها از جمله قارچ، باکتری و ویروس را از بین ببرد.

مکانسیم اصلی این عملکرد هنوز برای دانشمندان مشخص نیست. اما مشخص است که دلیل اصلی این عملکرد خاصیت کاتیونی

کیتوسان است.در حقیقت شکل پلیمری کیتین به صورت طبیعی بدون بار است پس نمیتواند خاصیت ضدمیکروبی مهمی داشته باشد. اما بر اساس این مدل، بارهای مثبت ملکول های کیتوسان با سطح بار منفی پاتوژن واکنش نشان داده (واکنش الکترواستاتیک) و باعث تخریب سطح سلول میگردد و نفوذپذیری غشاء سلولی افزایش می یابد. فرضیه دیگری میگوید کیتوسان باعث تغییر نفوذپذیری سلول پاتوژن شده و در نتیجه مواد مغذی نمیتوانند جذب سلول شوند و ضمنا باعث ایجاد تغییرات متابولیک در ماتریکس خارج سلولی میگردد.

یکی دیگر از کاربردهای کیتوسان، استفاده در فرایند بذرمالی جهت محافظت از بذر در برابر پاتوژن های مهاجم است. کاربرد آن در این فیلد بسیار جالب است زیرا به دلیل تنوع ویژگی که سرمنشاء آن وزن ملکولی اش می باشد، می تواند جوانب مختلفی را پوشش دهد. یکی از این جوانب خاصیت بایوپلیمری کیتوسان است که میتواند مثل یه فیلم (پوشش دهنده) از تاثیر آنتی ژنها بر بذر و گیاه ممانعت کند.