Tổng quan 1-methylcyclopropene (1-MCP) ức chế quá trình chín và kéo dài thời gian bảo quản của rau quả

Chia sẻ: Mộ Dung Vân Thư | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

6
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Tổng quan 1-methylcyclopropene (1-MCP) ức chế quá trình chín và kéo dài thời gian bảo quản của rau quả" nghiên cứu ảnh hưởng của 1-MCP đến xử lý rau quả phụ thuộc: giống, độ chín, nồng độ 1-MCP, nhiệt độ, thời gian xử lý và điều kiện bảo quản. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý 1-MCP có vẻ quan trọng đối với một số loài rau quả nhưng không quan trọng đối với những loài khác và có thể là do sự khác biệt về độ nhạy của thụ thể. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tổng quan 1-methylcyclopropene (1-MCP) ức chế quá trình chín và kéo dài thời gian bảo quản của rau quả

TỔNG QUAN 1-METHYLCYCLOPROPENE (1-MCP) ỨC CHẾ QUÁ TRÌNH CHÍN VÀ KÉO DÀI THỜI GIAN BẢO QUẢN CỦA RAU QUẢ Nguyễn Thị Thanh Thúy*, Phan Thị Ngọc Trâm, Lưu Thị Huyền My, Hà Thị Mỹ Trang Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh GVHD: TS. Lâm Văn Mân TÓM TẮT Sử dụng chất ức ethylene, 1-methylcyclopropene (1-MCP) trong bảo bảo rau quả được cho là một công nghệ mới và ngày càng được sử dụng nhiều để cải thiện khả năng bảo quản và duy trì chất lượng của trái cây và rau quả. 1-MCP đã được đăng ký để sử dụng trên một số loại cây trồng, như táo, mơ, bơ, chuối, bông cải xanh, quả kiwi, lê, xoài, dưa, đào, xuân đào, hồng, mận và cà chua. Táo là loại quả đầu tiên sử dụng 1-MCP cho mục đích thương mại để ức chế sự hình thành ethylene và kéo dài thời gian bảo quản. Đối với nhiều loại quả khác, việc thương mại hóa thành công 1-MCP sẽ đòi hỏi sự cân bằng giữa nồng độ 1-MCP và thời gian xông. Ngoài ra các tác động của các yếu tố trước thu hoạch, như giống cây trồng, độ chín cũng ảnh hưởng đến thời gian bảo quản rau quả. Từ khóa: bảo quản, ethylene, rau quả, 1-mcp, 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Gần đây việc sử dụng 1-MCP để ức chế ảnh hưởng ethylene cho các các loại rau quả được coi là một công nghệ mới và đã cho nhiều kết quả tốt. 1-MCP không chỉ được sử dụng như một chất để ức chế sự tham gia của ethylene trong quá trình chín và lão hóa, mà còn là cơ sở của một công nghệ mới cho các ngành trồng trọt. Tuy nhiên, mặc dù việc kiểm soát sự hình thành ethylene để tăng thời gian bảo quản và vận chuyển rau quả, (Saltveit, 1999; Watkins, 2002), việc thương mại hóa 1-MCP không phải dễ dàng. Các nghiên cứu cho đến nay chỉ ra rằng giống như bất kỳ công nghệ truyền thống nào, chẳng hạn như bảo quản ở nhiệt độ thấp và khí quyển được điều chỉnh (CA) (Watkins và Ekman, 2005), tác động của 1-MCP đối với chất lượng sản phẩm có thể thay đổi (Blankenship và Dole, 2003; Watkins, 2006). Ngoài ra nhu cầu hiểu cách sử dụng 1-MCP để đạt được hiệu quả mong muốn đối với chất lượng sản phẩm, cũng như việc xác định cách kết hợp công nghệ vào các hệ thống xử lý hiện đại để đạt được những lợi ích này cũng có tầm quan trọng không kém. 2. TỔNG QUAN VỀ ETHYLEN VÀ 1-MCP 2.1 Ethylen Khí ethylene (CH2=CH2) là một hợp chất hữu cơ đơn giản có hoạt tính sinh lý trong thực vật. Nó được coi là hormone thúc đẩy quá trình chín, lão hóa và hoạt động sinh lý khác ở một nồng độ rất nhỏ. Tùy 544
thuộc vào độ chín và độ nhạy cảm của rau quả với với ethylene mà nó gây ra một loạt các hiệu ứng ở thực vật. Tác động của ethylene có thể được mong muốn hoặc không mong muốn, tùy thuộc vào thời điểm và loại trái cây. Những tác động này bao gồm: làm chín trái cây, hỗ trợ trong thu hoạch bằng máy, thúc đẩy quá trình bắt đầu ra hoa, thay đổi biểu hiện giới tính (tăng hoa cái trên cây bầu bí), vàng và lão hóa mô sinh dưỡng (rau ăn lá) và trái non (dưa chuột, bí), sự rụng lá và sự già đi nhanh chóng của hầu hết các loài hoa (Abu-Goukh, 1993). Kiểm soát quá trình chín, bắt đầu bằng cách trì hoãn quá trình chín của rau quả nói chung phụ thuộc vào các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp và hoạt động của ethylene. Xử lý trái cây bằng khí ethylene ngoại sinh sẽ thúc đẩy quá trình chín. Phản ứng này được sử dụng rộng rãi trong thương mại để đạt được độ chín có kiểm soát của rau quả sau thu hoạch và vận chuyển ở trạng thái chín nhưng chưa chín quá trước khi được đưa ra thị trường (Wills et al. 1998). Để làm chậm quá trình chín của quả và kéo dài thời hạn thời gian bảo quản bằng các quy trình sau thu hoạch khác nhau liên quan đến ức chế sự hình thành của ethylene, bao gồm: - Bảo quản ở nhiệt độ thấp: Nhiệt độ thấp có thể được sử dụng để làm chậm quá trình bắt đầu chín ở các loại trái cây có khả năng chín tiếp sau khi thu hoạch (climacteric fruits). Hạ thấp nhiệt độ không chỉ làm giảm quá trình tạo ethylene của các mô mà còn giảm thiểu tốc độ phản ứng của mô đối với hoạt động của ethylene (Wills etal., 1998). - Khử ethylene: Việc khử ethylene khỏi môi trường không khí xung quanh rau quả là phương pháp thích hợp hơn để ngăn chặn sự hư hỏng của các loại rau quả nhạy cảm với khí này. Việc thông gió đơn giản trong phòng bảo quản có thể làm giảm nồng độ ethylene. (Kader 2002). Thời gian bảo quản của chuối có thể được kéo dài đáng kể nhờ hệ thống áp suất thấp (Abu-Goukh, 1986). Abu-Goukh (1986) cho thấy rằng hoạt động sản xuất ethylene và hô hấp của chuối được bảo quản trong điều kiện bảo quản ở nhiệt độ 20˚C với hỗn hợp khí từ 1 đến 10% O2 dưới áp suất 1/5 khí quyển đã bị suy giảm đáng kể. Apelbaum và cộng sự (1977) nhận thấy rằng quá trình chín chuối chậm lại tỷ lệ nghịch với áp suất khí quyển bảo quản. - Ức chế sự hình thành ethylene: Có thể làm chậm quá trình chín của rau quả bằng cách bảo quản trong điều kiện khí quyển biến điều biến (MA) hoặc khí quyển điều chỉnh (CA). Sự sản sinh ethylene và hoạt động hô hấp của quả chuối được bảo quản trong kho CA ở 20˚C trong hỗn hợp khí từ 1 đến 10% O2 đã bị giảm đáng kể. Quả vẫn xanh và cứng cho đến khi chúng được đưa ra ngoài không khí sau 18 ngày (Abu-Goukh, 1986). Thời gian bảo quản tăng lên đáng kể là do chuối giảm sự sản sinh ra ethylene tự nhiên, dẫn tới giảm độ nhạy cảm của trái cây với ethylene và ức chế hoạt động của ethylene bởi CO2 (Wills et al. 1998). Việc sử dụng túi nhựa giúp đạt được nồng độ CO2 và giảm O2. Màng polyetylen, được dán kín hoặc đục lỗ, làm chậm quá trình chín của quả đáng kể, duy trì chất lượng và kéo dài thời hạn sử dụng của chuối (Elamin và Abu-Goukh, 2009) và đu đủ (Shattir và Abu-Goukh, 2012). - Gần đây, một chất tương tự ethylene, 1-MCP đã được chứng minh là một chất ức chế rất hiệu quả hoạt động của ethylene trong hoa, và rau quả (Kader 2002). 2.2 1-Methylcyclopropene (1-MCP) 1-Methylcyclopropene (1-MCP) được cho là một loại khí vô hại đối với con người và môi trường và được sử dụng ở nồng độ rất thấp để ức chế hoạt động của ethylene bằng cách ngăn chặn các thụ thể 545
ethylene (Candan et al., 2006). Bằng cách liên kết với các thụ thể ethylene, 1-MCP hoạt động như một chất đối kháng ethylene hiệu quả và tác động của nó có thể tồn tại trong thời gian dài (Sisler et al., 2003). Do đó, nó có thể làm chậm quá trình chín cũng như quá trình lão hóa của rau quả (Sisler và Serek, 1997). Trong những năm gần đây, các nghiên cứu chuyên sâu đã được thực hiện để mô tả ảnh hưởng của 1-MCP đối với quá trình chín của quả (Blankenship và Dole 2003). 1-MCP đã được sử dụng để tăng thời hạn sử dụng của một số loại rau quả. 1-MCP đang được coi là một bước đột phá trong công nghệ bảo quản, vận chuyển có thể duy trì chất lượng 'mới hái' của các loại rau quả nhạy cảm với ethylene (Bates và Warner, 2001). Ở nhiệt độ và áp suất thường, 1-MCP là chất khí có khối lượng phân tử là 54 và có công thức hóa học là C4H6. 1-MCP được cho là chiếm các thụ thể ethylene làm cho ethylene không thể liên kết và tạo ra tác dụng không mong muốn đối với rau quả như thúc đẩy quá trình chín và già hóa. Sisler và Serek (1997) đã đề xuất một mô hình về cách 1-MCP phản ứng với thụ thể ethylene. Ái lực của 1-MCP đối với thụ thể lớn hơn khoảng 10 lần so với ái lực của ethylene. So với ethylene, 1-MCP hoạt động ở nồng độ thấp hơn nhiều. 1-MCP cũng ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp ethylene ở một số loại rau quả qua ức chế phản hồi (Sisler và Blankenship, 1996). 1-MCP đã được cho vào danh sách các chất có tác dụng kéo dài thời hạn bảo quản rau quả và giúp duy trì chất lượng của các rau quả trong thời gian bảo quản. Việc sử dụng 1-MCP thương mại không chỉ hứa hẹn thúc đẩy nông nghiệp thương mại mà còn sử dụng 1-MCP trong các chương trình nghiên cứu hứa hẹn sẽ nâng cao hiểu biết và cung cấp những hiểu biết mới về phản ứng ethylene của thực vật. Nguyên nhân khiến 1-MCP có thể kéo dài quá trình già hóa và tăng thời gian sử dụng của hoa quả là do khả năng ức chế hoạt động của ethylene – một chất kích thích sinh trưởng và “hormone gây lão hóa” ở thực vật. Thông thường, ethylene truyền tín hiệu tới tế bào thực vật bằng cách liên kết với các thụ thể theo nguyên lý: ổ khóa – chìa khóa. Cấu trúc đặc biệt của ethylene cho phép chúng khớp với các bộ phận cảm biến trên tế bào thực vật, từ đó gây nên các phản ứng hóa sinh thúc đẩy sự chín và già đi của hoa quả. Tuy nhiên, 1-MCP cũng có cấu tạo tương tự, có khả năng gắn vào các thụ thể như ethylene, từ đó chúng “chiếm chỗ” và ngăn chặn sự liên kết của ethylene với các thụ thể. Tuy ở nồng độ thấp hơn nhiều nhưng ái lực của 1-MCP với thụ thể của ethylene lại cao hơn khoảng 10 lần so với ethylene (Sisler và Blankenship, 1996). Vì thế đây được coi là chất ức chế ethylene. Sự liên kết giữa 1-MCP với thụ thể của ethylene là vĩnh viễn, tuy nhiên những thụ thể khác có thể được hình thành và tế bào lại trở nên nhạy cảm với ethylene. Vì vậy, 1-MCP chỉ có tác dụng làm chậm chứ không ngăn chặn hoàn toàn các hoạt động sinh lý, hóa sinh dẫn đến quá trình chín của thực vật. 546 Hình 2.1 Cơ chế hoạt động của ethylene trong việc kích thích sự lão hóa
Khi sử dụng 1-MCP cho các loại trái cây cần chú ý những vấn đề sau: 1-MCP được sử dụng cho trái cây sau khi thu hoạch, khi lưu kho, vận chuyển hoặc tại các trung tâm phân phối. Hình 2.2 1-MCP chiếm chỗ của ethylene và ngăn cản quá trình truyền tín hiệu 1-MCP có thể được giải phóng trực tiếp trong thùng chứa, hoặc được hoạt hóa trước trong thùng kín rồi bơm vào sau. Đối với mục đích nghiên cứu thì nên sử dụng các vật chứa nhỏ như thùng, hộp nhựa, túi nhựa có độ dày tối thiểu là 63µm. Trái cây phải được tiếp xúc với 1-MCP ở thể khí trong điều kiện kín, vì bất kì sự rò rỉ nào ra bên ngoài sẽ làm giảm hiệu quả. Chỉ một lượng rất nhỏ 1-MCP đã đủ để ngăn chặn hoạt động của ethylene, tuy nhiên để sử dụng cho mục đích thương mại, nồng độ khuyến nghị của các chế phẩm 1-MCP là 100 – 500 µL/L. Để đạt được hiệu quả tối đa, trái cây nên được xử lý với 1-MCP ngay sau khi bắt đầu quá trình chín hoặc trước khi trái cây đạt tới đỉnh hô hấp. Hình 2.3. Hình ảnh của chuối và xoài khi được xử lý với 1-MCP sẽ tươi lâu hơn Thông thường, trái cây đã được xử lý với 1-MCP một lần thì không cần phải xử lý lần thứ hai. Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất của 1-MCP. Nếu nhiệt độ trong quá trình xử lý càng thấp thì lượng 1-MCP cần càng nhiều và ngược lại. Thông thường nhiệt độ không được thấp hơn 13°C. 2.3 Thương mại hóa 1-MCP Thương mại hóa 1-MCP lần đầu tiên được thực hiện bởi công ty Floralife, Inc. (Walterboro, SC) sử dụng cho cây cảnh. Floralife đã tạo ra một loại bột α-cyclodextrin giải phóng 1-MCP khi trộn với nước (Blankenship và Dole, 2003). Chất không độc hại về mặt hóa học, thân thiện với môi trường và vô hại đối với sức khỏe cộng đồng đã được Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (USEPA) phê duyệt vào năm 1999 và được bán dưới tên thương mại EthylBloc® (USEPA 2002; Liu et al., 2010). Ứng dụng thương 547
mại của 1-MCP đối với cây trồng ăn được do AgroFresh, Inc., công ty con của Rohm và Haas (Spring House, PA), thực hiện dưới tên thương mại SmartFresh® từ năm 2002. Cả EthylBloc® và SmartFresh® đều được chấp thuận sử dụng trong Hoa Kỳ (USEPA 2002; Liu và cộng sự, 2010). Ngoài phương pháp xông hơi, ứng dụng phun chất lỏng đang được nghiên cứu và có thể được thêm vào nhãn ở Hoa Kỳ (Hamrick, 2001). 3. KẾT LUẬN Do 1-MCP có tác dụng làm chậm quá trình chín, già của rau quả nên cần có biện pháp xử lý phù hợp với từng loại rau quả để rau quả chín bình thường sau quá trình vận chuyển, bảo quản. Ảnh hưởng của 1-MCP đến xử lý rau quả phụ thuộc: giống, độ chín, nồng độ 1-MCP, nhiệt độ, thời gian xử lý và điều kiện bảo quản. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý 1-MCP có vẻ quan trọng đối với một số loài rau quả nhưng không quan trọng đối với những loài khác và có thể là do sự khác biệt về độ nhạy của thụ thể. Một số loại trái cây và rau quả phục hồi nhanh chóng (cà chua), trong khi những loại khác đôi khi gặp khó khăn khi chín sau khi xử lý 1-MCP như chuối. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Abu-Goukh, A.A. (1986). Effect of low oxygen, reduced pressure and use of ´Purafil´ on banana fruit ripening. Sudan Agricultural Journal 11, 55–67. 2. Abu-Goukh, A.A. (1993). Post-Harvest Handling of Horticultural CorpsA Training Manual. (UNDP/FAO:MYA 81/003). FAO-Rome, Italy. February 1993. 90 pp. 3. Apelbaum, A; Aharoni, Y. and Temkin-Gorodeisk, N. (1977). Effect of sub-atmospheric pressure on the ripening of banana fruit. Tropical Agriculture (Trinidad) 54, 39-46. 4. Bates, B. R. and Warner, H. (2001). 1-MCP and fruit quality. Perishables Handling Quarterly 108, 10-12. 5. Blankenship, S.M. and J.M. Dole. (2003). 1-Methylcyclopropene: A review. Postharvest Biol. Tech. 28:1–25. 6. Candan, A. P.; Graell, J.; Crisosto, C. and Larrigaudiere, C. (2006). Improvement of storability and shelf-life of 'Blackamber' plums treated with 1-Methylcyclopropene. Food Science and Technology International 15(2), 437-444. 7. Elamin, M. A. and Abu-Goukh, A. A. (2009). Effect of polyethylene film lining and potassium permanganate on quality and shelf-life of banana fruits. Gezira Journal of Agricultural Science 7(2), 217-230. 8. Hamrick, D., (2001). Ethylbloc goes liquid. Grower Talks 65, 105. 9. Kader, A.A. (2002). Postharvest Technology of Horticultural Crops. 3rd edition. Publication 3311. Division of Agriculture and Natural Resources. University of California. Oakland, California, USA. 535p. 10. Liu, T.; Zhang, H.; Jiang, G.; Wu, F.; Qian, H. and Jiang, Y. (2010). Effect of 1-MCP released from 3-chloro-2-methylpropene and lithium diisopropylamide on quality of harvested mango fruit. Asian Journal of Agricultural Research 4(4), 212-219. 11. Shattir, A.E. and Abu-Goukh, A.A. (2012). Effect of package lining on quality and shelf-life of papaya fruits. Gezira Journal of Agricultural Science 10(2), 31-46. 548
12. Sisler, E.C. and Serek, K. (1997). Inhibitors of ethylene responses in plant at the receptor level: Recent development. Physiologia Plantarum 100, 577-582. 13. Sisler, E.C.; Alwan, T.; Goren, R.; Serek, M. and Apelbaum, A. (2003). 1-Substituted cyclopropenes: Effective blocking agents for ethylene action on plants. Plant Growth Regulation 40, 223-228. 14. Saltveit, M. E.; Bradford, K. K. and Dilley, D. R. (1978). Silver ioninhibits ethylene synthesis and action in ripening fruits. Journal of the American Society of Horticultural Science 103, 472-478. 15. Watkins, C.B. (2002). Ethylene synthesis, mode of action, consequences and control. In: Fruit Quality and its Biological Basis. pp. 180-224. M. Knee (Ed.). Sheffield Academic Press, UK. 16. Watkins, C.B. and J.H. Ekman. (2005). How postharvest technologies affect quality, p. 437– 481. In: S. Ben-Yehoshua (ed.). Environmentally friendly technologies for agricutural produce quality. CRC Press., Boca Raton, FL. 17. Watkins, C.B. (2006). The use of 1-methylcyclopropene (1-MCP) on fruits and vegetables. Biotechnol. Adv. 24:389–409. 18. Wills, R.H.; McGlasson, B.; Graham, D. and Joyce, D. (1998). Postharvest: An Introduction to the Physiology and Handling of Fruit, Vegetables and Ornamentals. 4th. edition. CAP International, Wallingford, Oxon OX10 8DE, UK. 262 pp. 549