Biyokontrolde doğal ürünlerin kullanılması; Kitosan

Year 2011, Volume: 68 Issue: 4, 215 - 222, 01.12.2011

Özlem İmamoğlu

Abstract

Hasat öncesi ve sonrası tarım ürünlerinin çoğunda toprak ve yaprak patojenleri, viral mikroorganizmalar, böcekler ve küfler nedeniyle kayıplar yaşanmaktadır. Ürünlerde meydana gelen bu bozulmalar, iç ve dış pazarda da ekonomik kayıplara neden olmaktadır. Tarım ürünlerinde kayıpları azaltmak için uzun yıllardır kullanılan insektisit ve fungisitlerin yanlış ve bilinçsizce tüketimi hem insan sağlığını hem de doğayı etkileyerek biyolojik dengeyi bozmaktadır. Son yıllarda pestisitlere toleranslı patojen organizmaların ortaya çıkması, bu kimyasal ürünlerin yetersizliğini ortaya koymuştur. Bu nedenle insan sağlığına zarar vermeyen, çevre dostu doğal ürünlerin kimyasal kontrole alternatif olabileceği düşünülmüştür. Meyve ve sebzelerde küf ve patojen gelişiminin kontrolünde, raf ömrünün uzatılmasında biyokontrol amaçlı doğal ürünlerin kullanımı yaygınlaşmaktadır. Bu doğal ürünler arasında uçucu bileşikler, asetik asit, jasmonat, propolis, kitosan, esansiyal yağ ve bitki ekstrakları sayılabilir. Kitin, N-Asetil-D-glukozamin monomerlerinin Glc-NAc β-1,4 bağıyla bağlanması ile oluşmuş, selülozdan sonra en bol bulunan yenilenebilen doğal bir kaynaktır. Mantarların hücre duvarlarının ana bileşeni, kalamar ve ahtapot da dahil olmak üzere, eklembacaklılar, kabuklular, yengeç, ıstakoz, karides, böcekler, yumuşakçalar kafadan bacaklıların iskeletini oluşturmaktadır. Kitin bu kaynaklardan kimyasal yollarla elde edilmektedir. Kitinin kısmi deasitelasyonuyla meydana gelen kitosan, antimikrobiyal, antifungal ve insektisidal aktiveteye sahip olduğundan biyokontrol amacıyla kullanılmaktadır. Kitosanın çok sayıda tarım ürününde toprak ve yaprak patojenlerinin gelişimini engellediği, bitkilerde direnç mekanizmasını artırdığı ayrıca ürünlerin raf ömrünü uzattığı kanıtlanmıştır. Kitosan ve türevleri biyomedikal, gıda, ziraat, atık su arıtımı gibi birçok alanda kullanım olanakları ile ilgi çekmektedir. Tarımsal ürünlerde küf, patojen ve diğer zararlıların gelişiminin engellenmesi ve/veya azaltılması ayrıca ürünlerin raf ömrünün uzatılması için doğal ürünlerin kullanılması konusunda yaygın araştırmalar yapılmasına ihtiyaç bulunmaktadır

Keywords

Biyokontrol, doğal ürünler, kitosan

The use of chitosan as a biological control remedy

Abstract

In most of the pre- and post-harvest agricultural products, losses are observed due to soil and leaf pathogens, such as viruses, fungi and insects. Damages to that kind of products also cause economic losses in the domestic and international market. Insecticides and fungicides are used for many years to reduce those kind of losses, however, consumption of these chemicals also can affect human health and disrupt the biological balance. In recent years, the emergence of pesticide-tolerant pathogenic organisms has revealed the inadequacy of such chemical products. For these reasons, eco-friendly natural products, which does not harm human health, were considered as an alternative to chemical control. The use of natural products to control fungi and pathogens, and as a result of it prolong the storage life of fruit and vegetables, has therefore received more attention. Some of the natural products are acetic acid, jasmonat, propolis, chitosan, essential oil and plant extracts. Chitin, a polymer of N-acetyl-Dglucosamine monomer GlcNAc residues linked by b-1,4 bonds, is the most abundant renewable natural resource after cellulose. It is the main component of the cell walls of fungi, the exoskeletons of arthropods, as well as of crustaceans, crabs, lobsters, shrimps , the radulas of mollusks, cephalopods and octopuses. Chitin is obtained from these sources by chemical ways. Chitosan, which derive by partial deacetylation of chitin, is a natural product, having antimicrobial, antifungal and insecticidal activities, and is used in the biocontrol. Chitosan has been proven to inhibit the growth of both soil and foliar plant pathogens, increases the resistance of plants and extends the shelf life of various horticultural commodities. Chitosan and its derivatives are of interest because of their biomedical properties, as well as in food, agriculture and waste water treatment. In order to prevent and/or reduce fungi, pathogens and other pests, and to prolong storage shelf life of agricultural products, more research is needed.

Keywords

Biocontrol, natural products, chitosan

References

• 1. Soyoz M, Ozcelik N. Okratoksin A’nın toksik etkileri ve eliminasyonu. T Klin J Med Sci, 2002; 22: 421.
• 2. Sabuncuoğlu SA, Baydar T, Giray B, Şahin G. Mikotoksinler: Toksik etkileri, degredasyonları, oluşumlarının önlenmesi ve zararlı etkilerinin azaltılması, HÜ Ecz Fak Derg, 2008; 28 (1), 63-92.
• 3. Eltem R, Aksoy U, Meyvacı B. Mikotoksinler Biyoteknolojisi: Sorunlar ve Çözümler Çalıştayı Kitabı, TibyanYayıncılık ve Matbaacılık, İzmir, 2004.
• 4. http://www.tarimmerkezi.com/haber_detay. php?hid=38220 . "Aflatoksinsiz Fındık" Paneli, Prof. Dr. Turan Karadeniz.
• 5. Tripathi P, Dubey NK. Exploitation of natural products as an alternative strategy to control postharvest fungal rotting of fruit and vegetables. Postharvest Biol Technol, 2004; 32: 235-45.
• 6. Norman C. EPA Sets New Policy on Pesticide Cancer Risk. Science, 1988; 242: 366-7.
• 7. Benli M. Hasat sonrası fungal hastalıklarla kimyasal ve biyolojik mücadele, Orlab On-Line Mikrobiyol Derg, 2003; 01(08), 1-25.
• 8. Sinha P, Sharma RP, Roy MK. Management of storage rot in onion through gamma irradiation and chemicals. J Food Sci Technol, 1994; 31: 311-5.
• 9. Knudsen IMB, Hockenhull JD, Funck J, Gerhardson B, Hökeberg M, Tahvonen R, et al. Selection of biological control agents for controlling soil and seed-borne diseases in the field. Eur J Plant Pathol, 1997; 103, 775-84.
• 10. Bora T, Özaktan H. Bitki Hastalıklarıyla Biyolojik Kontrol, Prizma Matbaası, İzmir, 1998.
• 11. İmamoğlu Ö. Çeşitli Kaynaklardan İzole Edilen Bacillus sp. İzolatlarının Kitosanaz Aktivitesinin ve Antifungal Etkisinin Belirlenmesi. Doktora Tezi, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008.
• 12. Hashem M, Moharam AM, Zaied AA, Saleh FEM. Efficacy of essential oils in the control of cumin root rot disease caused by Fusarium spp. Crop Protection, 2010; 29(10): 1111-7.
• 13. Tian J, Ban X, Zeng H, He J, Huang B, Wang Y. Chemical composition and antifungal activity of essential oil from Cicuta virosa L. var. latisecta Celak. Int J Food Microbiol, 2011; 145,2-3, 464-70.
• 14. Tian J, Ban X, Zeng H, Huang B, He J, Wang Y. In vitro and in vivo activity of essential oil from dill (Anethum graveolens L.) against fungal spoilage of cherry tomatoes, Food Control, 2011; 22: 12, 1992-99.
• 15. Wang S, Moyne A, Thottappilly G, Wu S, Locy RD and Singh NK. Purification and characterization of Bacillus cereus exochitinase. Enzyme Microbial Technol, 2001; 28(6): 492-8.
• 16. Dutta KP, Dutta J, Tripathi VS. Chitin and chitosan: Chemistry, properties and applications. J Sci Ind Res, 2004; 63(1): 20-31.
• 17. Struszczyk H, Orlikowski BL, Skrzypczak C. Chitosan in the control of soil-borne pathogens. Chitin Enzymology, 2001; 197-205.
• 18. Demir A, Seventekin N. Kitin, Kitosan ve genel kullanım alanları, TTED, 2009; 3 (2), 92-103.
• 19. Synowiecki J, Al-Khatteb NA. Production, properties, and some new applications of chitin and its derivatives. Crit Rev Food Sci Nutr, 2003; 43(2): 145-71.
• 20. Shahidi F, Abuzaytoun R. Chitin, chitosan, and coproducts:chemistry, production, applications, and health effects. Adv Food Nutr Res, 2005; 49: 93-135.
• 21. Stevens WF. Chitin and Chitosan: Production and application research Asian Institute of Technology 1994-2004, J Met Mater Miner, 2005; 15(1): 73-81.
• 22. El Hadrami A, Adam LR, El Hadrami I, Daayf F. Chitosan in plant protection. Mar Drugs, 2010; 30, 8(4): 968-87.
• 23. Koç BE, Özkan M. Gıda endüstrisinde kitosanın kullanımı. Gıda, 2011; 36 (3): 161-8.
• 24. Cuero RG, Duffus E, Osuji G, Pettit R. Aflatoxin control in preharvest maize: effects of chitosan and two microbial agenst. J Agri Sci, 1991; 117: 165-9.
• 25. Rabea EI, El Badawy MT, Rogge TM, Stevens CV, Höfte M, Steurbaut W, et al. Insecticidal and fungicidal activity of new synthesized chitosan derivatives. Pest Manag Sci, 2005; 61: 951-60.
• 26. Guerrero JP, Jansson HB, Salinas J, Lopez-Llorca LV. Effect of chitosan on hyphal growth and spore germination of plant pathogenic and biocontrol fungi. J App Microbiol, 2008; 104(2): 541-53.
• 27. Li YC, Sun XJ, Ge YH, Wang Y. Antifungal activity of chitosan on Fusarium sulphureum in relation to dry rot of potato tuber, Agr Sci China, 2009; 8(5): 597-604.
• 28. Bautista-Banos S, Hernandez-Lauzardo AN, Velazquez-del Valle MG, Hernandez-Lopez M, Ait Barka E, Bosquez-Molina E, et al. Chitosan as a potential natural compound to control pre and postharvest diseases of horticultural commodities. Crop Protect, 2006; 25: 108-18.
• 29. Shahidi F, Arachchi JKV, Jeon Y. Food aplications of chitin and chitosans. Trends Food Sci Technol, 1999; 10: 37-51.
• 30. El Ghaouth A, Arul J, Asselin A, Benhamou N. Antifungal activity of chitosan on post-harvest pathogens: induction of morphological and cytological alterations in Rhizopus stolonifer. Mycol Res,1992; 96: 769-79.
• 31. Yang YL, Zhang JL, Bassett CL, Meng XH. Difference between chitosan and oligochitosan in growth of Monilinia fructicola and control of brown rot in peach fruit. Food Sci Technol, 2011, in press.
• 32. El Ghaouth A, Wilson CL. Bioactive coating for harvested commodities. 1997: US Patent number 5. 633. 025.