Sinh tổng hợp Etylen ảnh hưởng đến quá trình chín rau quả sau thu hoạch

Từ Thư viện Khoa học VLOS
Bước tới: chuyển hướng, tìm kiếm

Sinh tổng hợp Etylen - Yếu tố quyết định đến quá trình chín của quả

Cơ chế sinh tổng hợp etylen

Chuối là quả hô hấp đột biến nên trong quá trình chín có giai đoạn hô hấp mạnh nhất. Thông thường vài giờ trước khi xảy ra hô hấp đột biến hàm lượng etylen nội sinh tăng, kích thích hoạt động của các enzym đẩy nhanh quá trình chín của chuối Dưới tác động của etylen, màng tế bào của quả chuối có những biến đổi cơ bản: tính thấm của màng tăng lên đáng kể do etylen có ái lực cao đối với lipit, một thành phần chủ yếu cấu tạo nên màng tế bào. Điều đó dẫn đến giải phóng các enzym vốn tách rời với cơ chất do màng ngăn cách. Các enzym này có điều kiện tiếp xúc với cơ chất và gây ra các phản ứng có liên quan đến các quá trình sinh lý, sinh hoá của quả như quá trình chín, thoát hơi nước…[14].

Theo Yang và cộng sự [33], etylen là một loại hormone thực vật được tạo thành trong giai đoạn phát triển của cây trồng, đặc biệt ở giai đoạn chín của quả chuối. Quá trình sinh tổng hợp etylen bao gồm những công đoạn chính sau: xuất phát ban đầu từ axít amin methionine (MET) và sản phẩm quan trọng nhất của chu trình này là tạo ra etylen, quá trình này đi qua hai sản phẩm trung gian chính đó là S-adenosyl methionine (SAM) và 1- aminocyclopropane 1-cacboxylic axit (ACC). Từ methionine (MET) chuyển hoá thành S-adenosyl methionine (SAM) nhờ tác dụng xúc tác của enzym SAM-synthetaza. Từ SAM chuyển hóa theo 2 con đường khác nhau: một phần tổ hợp lại axit amin MET để tiếp tục quá trình sinh tổng hợp trong cơ thể sinh vật; một phần chuyển hóa thành 1-aminocyclopropane 1-cacboxylic axit (ACC) nhờ tác dụng xúc tác của enzym ACC-synthetaza. Khi quả còn xanh, con đường hình thành trở lại MET xảy ra mạnh và sự hình thành ACC là yếu hơn. Quá trình này sẽ diễn ra ngược lại khi quả chín dần. Từ ACC chuyển hoá thành etylen (C2H4) nhờ tác dụng xúc tác của enzym ACC-oxydaza.

Theo quan điểm của Lurssen và cộng sự [27], [33], trong quá trình sinh tổng hợp etylen từ axít amin MET, hoạt tính của hai enzym ACC- synthetaza và ACC-oxydaza đóng vai trò quan trọng trong quá trình điều hoà sản sinh etylen và bị ảnh hưởng bởi các ion kim loại nặng. Nếu có tác động của các biện pháp kỹ thuật nhằm chống lại sự hình thành ACC, chẳng hạn như sử dụng chất kháng etylen (Retain - AVG) thì chất này sẽ có tác dụng ức chế hoạt động của enzym ACC-synthetaza. Do đó, quá trình chuyển hoá từ SAM để tạo thành hàm lượng ACC thấp (chất tiền etylen). Chính vì vậy, hàm lượng etylen tạo thành thấp, ứng dụng tính chất này để kéo dài thời gian bảo quản chuối.

Trong chu trình của Yang và Adams [34], một hướng thực hiện khác theo con đường sử dụng khả năng chuyển hoá của enzym ACC-N- malonyltransferaza để hàm lượng ACC tạo thành thấp. Khi trong môi trường có mặt enzym ACC-N-malonyltransferaza thì enzym này có thể làm đổi hướng đi từ ACC đến etylen để tạo ra một dẫn xuất kết hợp đó là ACC malonyl (MACC). MACC được coi như là một sản phẩm không hoạt động, bị cô lập ở trong không bào và chỉ có thể biến đổi trở lại ACC dưới những điều kiện phi sinh lý học. Chúng ta thấy rằng, oxy giữ vai trò quan trọng trong quá trình chuyển ACC thành etylen. Đây chính là cơ sở cho việc bảo quản rau quả tươi trong môi trường kín (thiếu O2) hay trong khí quyển điều chỉnh (điều chỉnh các thành phần không khí trong khí quyển bảo quản như O2, CO2, N2…) có tác dụng kháng etylen để kéo dài thời gian bảo quản tươi rau quả.

Các chất kháng etylen

Chúng ta biết rằng, etylen là chất kích thích sự chín của quả chuối, sự già hoá của các cơ quan và toàn cây. Do đó vấn đề sử dụng các chất chống lại tác dụng của etylen (kháng etylen) sẽ có tác dụng ngược lại làm chậm sự chín và già hóa của quả chuối. Đây chính là mục đích của việc kéo dài thời gian bảo quản chuối sau thu hoạch. Trong bảo quản rau quả tươi, etylen là một trong những tác nhân gây thiệt hại lớn trong bảo quản, đặc biệt là đối với các sản phẩm rau quả tươi có dạng hô hấp đột biến như quả chuối, bơ, xoài… Ảnh hưởng không tốt của etylen đối với quá trình bảo quản chuối tươi như sau:

Tăng cường độ hô hấp, do đó làm giảm nhanh lượng chất khô dự trữ, hao hụt khối lượng tự nhiên lớn nên chất lượng quả chuối giảm nhanh trong thời gian bảo quản. Kích thích sự xuất hiện và gây hại của các vi sinh vật gây thối hỏng, một số nghiên cứu về ảnh hưởng etylen đến quá trình hư hỏng các loại rau quả cho rằng có đến 50% thiệt hại, hư hỏng trên quả có liên quan đến etylen [14].

Các ion kim loại nặng

Các ion kim loại nặng như bạc (Ag), coban (Co), titan (Ti), thuỷ ngân (Hg), paladi (Pd). Các ion kim loại nặng kể trên có thể ức chế quá trình chuyển triptophan thành ACC (chất tiền thân của etylen), do đó etylen không được hình thành. Chính vì vậy, chúng ta có thể kéo dài thời gian bảo quản. Ngoài tác dụng kể trên, ion kim loại còn được biết như một chất kháng etylen tiềm tàng. Nó gây trở ngại đối với các vị trí liên kết của etylen, ức chế sự trao đổi etylen, hình thành một phức dietylen thực sự do đó có tác dụng như một chất kháng etylen.

Hiện nay, việc sử dụng các chất kháng etylen có nguồn gốc ion kim loại nặng có một số nhược điểm như sau: các dung dịch chứa các ion kim loại nặng không bền vững nếu để thời gian dài. Sự tồn dư các hàm lượng ion kim loại này trong nước và đất, chúng gây nên ảnh hưởng đến môi trường và sức khoẻ của cộng đồng. Vì vậy, phương án sử dụng chất kháng etylen này không được khuyến khích sử dụng nhiều [14],[29].

Các chất oxy hoá mạnh

Các chất oxy hóa mạnh như ozon (O3), thuốc tím (KMnO4), tia cực tím (UV) sẽ oxy hóa ngay lập tức etylen trước khi chúng gây ra những tác động xấu. Ngoài các chất kháng etylen kể trên, trong bảo quản chuối tươi còn áp dụng các biện pháp khác để hạn chế tối đa những tác động xấu của etylen như: làm giảm nhanh chóng etylen cùng với nhiệt lượng cao ra khỏi phòng bảo quản bằng thông gió sao cho nồng độ etylen nhỏ hơn 0,01µl/l. Không bảo quản chung một kho các loại chuối có độ chín khác nhau bởi vì quả chín sẽ sản sinh lượng etylen cao và làm ảnh hưởng chung các lô sản phẩm khác. Người ta cũng có thể bảo quản ở nhiệt độ thấp, nồng độ CO2 thấp tức là ức chế sự hình thành ACC nên etylen sẽ không được tạo thành. Theo kết quả nghiên cứu cho thấy, khi sử dụng KMnO4 để hấp thụ etylen trong bảo quản chuối thì thời gian bảo quản sẽ tăng lên 3 lần so với khi không sử dụng KMnO4 [14].

Chất kích thích sinh trưởng

Nếu cân bằng các chất kích thích sinh trưởng và ức chế sinh trưởng hay cụ thể là cân bằng Gib (Gibberellin), thì tác động của etylen lên quá trình chín của quả sẽ giảm. Các chất kích thích sinh trưởng Gib có ứng dụng rộng rãi để kháng lại tác động của etylen. Etylen kích thích sự chín của quả thì việc sử dụng các chất chống lại sự hình thành etylen sẽ có tác dụng ngược lại, nghĩa là làm chậm sự chín. Đây chính là mục đích mà chúng tôi sử dụng chất kháng etylen (Retain - AVG) cho quá trình nghiên cứu kéo dài thời gian bảo quản chuối. Retain - AVG là một chất điều hoà sinh trưởng thực vật, có chứa 15% thành phần hoạt động đó là AVG [39], [50]. Retain - AVG là một hợp chất có tác dụng ức chế một cách hoàn toàn hoạt động của enzym ACC- synthetaza, là enzym giữ vai trò quan trọng trong việc xúc tác quá trình hình thành etylen. Do đó, làm trì hoãn quá trình chín của quả, duy trì được hương thơm của quả trong quá trình bảo quản. Đồng thời Retain - AVG cũng làm giảm hiện tượng rụng hoa quả trên cây [36].

Chính vì vậy, Retain - AVG được sử dụng phổ biến hiện nay đối với các loại hoa quả trước và sau thu hoạch. Nó được ứng dụng để bảo quản các loại quả táo, lê, đào.

Ảnh hưởng của Retain - AVG đến chất lượng của quả táo được tiến hành trên giống táo ‘Delicious’ trước và sau khi thu hoạch [53], còn đối với những quả sau khi thu hái được đưa đi bảo quản bằng cách sử dụng Retain -AVG duy trì được chất lượng quả lâu hơn so với những quả không được xử lý [58]. Đối với quả lê, chất kháng etylen (Retain - AVG) giúp duy trì hương thơm và độ cứng của quả. Người ta tiến hành phun Retain - AVG lên cây lê với các nồng độ khác nhau đó là: 560, 720, 830 mg/l. Kết quả cho thấy rằng các quả lê thu hoạch ở những cây có sử dụng Retain - AVG cho màu sắc, kích thước, độ cứng đồng đều hơn so với những quả lê từ cây không có sử dụng Retain - AVG. Trong đó, các quả lê được xử lý ở nồng độ 720 mg/l là cho chất lượng quả tốt nhất [48], [51].

Retain - AVG cũng được thử nghiệm trên quả đào bằng cách phun lên lá và quả trước khi thu hoạch 3 - 4 tuần. Ở thời điểm thu hoạch, những quả được phun có khối lượng lớn hơn so với những quả không được xử lý. Tuy nhiên, tại ngày thu hoạch, Retain - AVG làm giảm độ cứng và hàm lượng axit nhưng làm tăng hàm lượng chất khô hoà tan của quả. Ngoài ra, nó còn làm trì hoãn quá trình sản sinh etylen và cường độ hô hấp của quả. Do đó, có thể sử dụng Retain - AVG để điều khiển quá trình chín của quả trước và sau thu hoạch [46].

Liên kết đến đây