đề tài hô hấp và bảo quản nông sản

Hô hấp và vấn đề bảo quản nông sản thực phẩm a Ý nghĩa của hô hấp đối với bảo quản các đối tượng thực vật − Hô hấp có một ý nghĩa lớn đối với việc bảo quản các đối tượng thực v

SINH LÝ THỰC VẬT

NHÓM 8

GVHD: Ts Lê Thị Trung

Th.s Lương Thị Lệ Thơ

Nguyễn Thị Thắm

Lữ Hồng Vân

TPHCM, Ngày 28 tháng 10 năm 2010

MỤC LỤC

I LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 3

II HÔ HẤP Ở THỰC VẬT 3

A Khái quát về hô hấp ở thực vật 3

1 Khái niệm: 3

2 Phương trình hô hấp tổng quát: 3

B Cơ chế hô hấp ở thực vật 4

a Hô hấp kỵ khí 5

b Hô hấp hiếu khí 6

C Hô hấp sáng 9

D Hô hấp và vấn đề bảo quản nông sản thực phẩm 11

MỞ ĐẦU

− Quang hợp và hô hấp là hai

quá trình trái ngược nhau

nhưng ở thực vật muốn sinh

trưởng và phát triển tốt thì

không thể thiếu một trong hai

quá trình này

− Tuy nhiên đối với việc bảo

quản nông sản thì sao?

− Hô hấp có làm khó khăn hay

ảnh hưởng gì không?

− Nếu có thì có những phương

pháp nào để hạn chế, giảm

thiểu bớt ảnh hưởng của nó

I LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU

− 1779 – 1780: Ingenhousz chỉ ra rằng tùy vào điều kiện chiếu sáng cây xanh không chỉ hấp thụ khí cacbonic, thải oxi mà còn xảy ra quá trình ngược lại

− 1842: Liebig đã phủ nhận sự tồn tại của quá trình hô hấp trong cây xanh

− Cuối TK 19 – đầu TK 20: nghiên cứu thực nghiệm đã chứng minh sự tồn tại của quá trình hô hấp ở cây xanh

II HÔ HẤP Ở THỰC VẬT

A Khái quát về hô hấp ở thực vật

Hô hấp ở thực vật là quá trình oxi hóa sinh học các hợp chất hữu cơ (chủ yếu

là Glucose) thành CO2 và H2O, đồng thời giải phóng một phần năng lượng cần thiết cho hoạt động sống của cơ thể được tích lũy trong ATP

2 Phương trình hô hấp tổng quát:

C6H12O6 + 6O2 →6CO2 + 6H2O + Năng lượng (nhiệt + ATP)

B Cơ chế hô hấp ở thực vật

1 ĐƯỜNG PHÂN

Gồm 10 phản ứng: bắt đầu là Glucose và kết thúc là tạo 2 phân tử Pyruvate Suốt cả quá trình tạo ra được 2 ATP và 2 NADH

2 Axetyl – CoA (2 cacbon)

CREP

4CO2

2F A D +

6N A D +

6N A D H

2FA

DH2

2A TP

2A D P

Sơ đồ tóm tắt chu trình Krebs

Chu trình Krebs Chuỗi chuyển điện tử

Đường phân Glucose (6 cacbon)

A

T

P

A

D

P

A T

P A D P N

A

D

H

N

A

D+

N A D+NA D H

2A

TP

2A TP

Axit pyruvic

(3 cacbon)

Axit pyruvic (3 cacbon)

Sơ đồ tóm tắt quá trình đường phân

2 Hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí

Lên men:

− Axit pyruvic biến đổi

theo con đường yếm khí

theo các hình thức lên

men tạo ra các hợp chất

đơn giản hơn còn chứa

nhiều năng lượng

− Tùy thuộc vào sản phẩm

hình thành trong quá

trình lên men người ta

phân biệt các dạng lên

men: lên men rượu, lên

men lactic, butyric…

Lên men acid lactic

Dehydrogenase

Lên men rượu

hiếu khí

− Điều kiện: khi có oxi

− Chu trình Crep: diễn ra

trong cơ chất của ti thể

− A.pyruvic (khử CO2, tách

H2) à Axetyl CoA +

2NADH à Krebs à 6

NADH + 2 FADH2 + 2

ATP

3 Chuỗi chuyển điện và phosphoryl hóa

Decacboxylgenase

Hidro tách ra từ axit pyruvic trong chu trình Krebs được chuyển đến chuỗi chuyền điện tử và phosphoryl hóa

a Chuỗi huyển điện tử ( xảy ra ở màng trong ti thể): điện tử được vận

chuyển từ NADH đến O2 không khí nhờ chuỗi hô hấp để tạo nên O2- rồi kết hợp với 2H+ để tạo thành nước

Chú giải các phức hợp trên màng:

- Complex I (NADH-dehydrogenase)

- Complex II (Succinate dehydrogenase)

- Complex III (Q-cytochrome c oxidoreductase)

- Complex IV (Cytochrome c oxidase)

- ATP Synthase

b Phosphoryl hóa

- Điện tử được chuyển qua hô hấp thì tỏa ra năng lượng

- Năng lượng được liên kết vào liên kết cao năng phosphat của ATP nhờ phản ứng phosphoryl hóa:

ADP + Pi à 32ATP

Tổng kết năng lượng

So sánh 2 cơ chế

Sản phẩm

CO2, rượu etilic hoặc axit lactic CO2, H2O

Năng lượng tích

lũy

Không tích lũy năng lượng Tích tũy 32 ATP

C Hô hấp sáng

− Decker (1955), Zelittch (1969) đã phát hiện ra hiện tượng thải CO2 sau một thời gian chiếu sáng ở một số cây

− Như vậy ở những cây này các sản phẩm sơ cấp của quang hợp đã bị phân huỷ thành CO2 ngoài sáng

− Sự hấp thụ O2 cùng với sự thải

CO2 xảy ra phụ thuộc vào ánh

sáng nên được gọi là hô hấp sáng

(quang hô hấp)

− Những cây này hô hấp đồng hành

với quang hợp

− Hô hấp sáng có thể tiêu hao

20-50% sản phẩm của quang hợp

a Chu trình hô hấp sáng

Chu trình này xảy ra ở 3 bào quan:

• Lục lạp

• Peroxixom

• Ti thể

Oxi được hấp thụ ở 2 giai đoạn trong 2 bào

quan khác nhau

− Ở lục lạp: từ các sản phẩm của chu trình Calvin là ribulose - 1,5

bisphosphate tách ra các đoạn 2C để hình thành axit glycolic

− Ở peroxyxom: axit glycolic bị oxi hoá với sự có mặt của enzym

− Ở ty thể : Từ hai phân tử glyxin tạo ra một phân tử xerin và giải phóng

CO2 Đây là phản ứng then chốt dẫn đến giải phóng CO2 trong hô hấp sáng : Sau đó serin biến đổi thành 3-photphoglyxerate và quay lại chu trình Calvin

b Đặc điểm của hô hấp sáng:

− Hô hấp sáng là một quá trình có hại cho quang hợp nó làm giảm quang hợp 20-30%, trường hợp đặc biệt có thể giảm quang hợp đến

100%

− Hiện nay chưa có chứng minh nào về mặt có lợi của hô hấp sáng

− Hô hấp sáng khác hô hấp tối ở chỗ hô hấp sáng là quá trình phụ thuộc nhiều vào oxy và ánh sáng

− Hô hấp sáng chủ yếu ở thực vật C 3, không có hoặc rất yếu ở thực vật C4

do hoạt tính oxygenase ở loài này giảm nhờ tỉ số CO2/O2 trong tế bào bao

bó mạch cao Mặt khác bất kì sự thải CO2 nào từ tế bào bao bó mạch đều được đồng hóa lại bởi PEP-carboxylase của tế bào thịt lá, vì vậy làm giảm hô hấp sáng Cây CAM có quang hô hấp yếu và thay đối nên khó xác định

− Hô hấp sáng không tạo thêm năng lượng, có ý nghĩa nhất định khi giải phóng 1 số axit amin

* So sánh giữa quang hợp và hô hấp ở thực vật:

Chức năng Năng lượng dự trữ Năng lượng giải phóng

Chất tham

Phương trình

phản ứng

6CO2 + 6H2O light>

C6H12O6 + 6O2

6O2 + C6H12O6 à 6CO2 +6H2O + energy

− Hô hấp và quang hợp là hai quá trình sinh lý trung tâm của thực vật Mối quan hệ giữa hô hấp với quang hợp khá phức tạp Đó là quan hệ vừa cạnh tranh vừa hỗ trợ lần nhau Hô hấp vừa có lợi vừa có hại cho quang hợp

− Hô hấp cung cấp bổ sung thêm nguồn năng lượng ATP, cung cấp các sản phẩm trung gian làm nguyên liệu cho quang hợp

− Bên cạnh những tác dụng tích cực của hô hấp đến quang hợp, gây cản trở đáng kể cho quang hợp

− Hô hấp còn cạnh tranh nguồn năng lượng ánh sáng với quang hợp (hô hấp sáng) do đó làm giảm bớt nguồn năng lượng của quang hợp

D Hô hấp và vấn đề bảo quản nông sản thực phẩm

a) Ý nghĩa của hô hấp đối với bảo quản các đối tượng thực vật

− Hô hấp có một ý nghĩa lớn đối với việc bảo quản các đối tượng thực vật Hiểu được mối liên quan giữa hô hấp với các điều kiện ngoại cảnh,

có thể điều khiển các đối tượng bảo quản giữ được chất lượng theo mục đích của mình

− Theo quan điểm hiện nay, trong quá trình bảo quản các đối tượng thực vật, cần phải tạo ra những điều kiện đảm bảo cho hô hấp vẫn xảy ra bình thường với cường độ thấp (gần mức tối thiểu), nhưng vẫn đảm bảo cho các quá trình trao đổi chất diễn ra bình thường

b) Ảnh hưởng của hô hấp trong quá trình bảo quản:

− Hô hấp tiêu hao chất hữu cơ của đối tượng bảo quản, do đó làm giảm

số lượng và chất lượng trong quá trình bảo quản

− Hô hấp làm tăng nhiệt độ trong môi trường bảo quản, do đó làm tăng cường độ hô hấp của đối tượng bảo quản

− Hô hấp làm tăng độ ẩm của đối tượng bảo quản, do đó làm tăng cường

độ hô hấp của đối tượng bảo quản

− Hô hấp làm thay đổi thành phần khí trong môi trường bảo quản

c) Các biện pháp khống chế hô hấp trong bảo quản nông phẩm

 Với các loại hạt: phải phơi khô hạt đạt độ ẩm của nó

 Vì hô hấp sản sinh nước làm độ ẩm của hạt tăng lên, nên thỉnh thoảng phải phơi lại hạt để đưa độ ẩm về độ ẩm an toàn

 Với các loại rau, hoa quả luôn giữ trong điều kiện độ ẩm gần bão hòa bằng tưới và phun nước

 Khi giảm nhiệt độ thì hô hấp giảm, nên người ta sử dụng nhiệt độ thấp

để bảo quản nông sản phẩm

 Với các loại hạt, củ để giống thì việc bảo quản trong điều kiện nhiệt

độ thấp còn có hiệu ứng thứ hai rất quan trọng là chúng được xuân hóa Khi đem gieo trồng vụ sau, chúng rút ngắn thời gian sinh trưởng,

ra hoa sớm, sinh trưởng tốt…

− Khống chế thành phần khí trong môi trường bảo quản

 Khi tăng nồng độ CO2 và giảm nồng độ O2 trong môi trường bảo quản thì ức chế hô hấp

 Với các loại hạt khô, việc ức chế hô hấp không gây tác hại vì cường

độ hô hấp của chúng rất thấp

 Với các mô tươi sống như rau, hoa, quả, khi tăng nồng độ CO 2 và

giảm hàm lượng O 2 thì làm giảm đáng kể hô hấp của chúng

Có 3 phương pháp có thể khống chế thành phần khí:

• Bảo quản kín

• Bảo quản mở

• Bảo quản trong khí biến

Bảo quản kín

 Ở trong túi polietilen hay trong chum, vại sành, sứ… có hiệu quả rất tốt Vì sự tăng CO2 và giảm O2 được khống chế trong thể tích bảo quản nên làm giảm hô hấp và tiêu hao chất hữu cơ

 Thường sử dụng nhiều trong bảo quản các loại nông phẩm giàu protein và chất béo

 Cũng được sử dụng trong bảo quản và vận chuyển hoa quả xuất khẩu như chuối

Bảo quản mở

 Ở trong kho nông phẩm với sự xâm nhập tự do của không khí

thường được áp dụng cho các loại hạt như các hạt ngũ cốc … mà không cần phải khống chế oxy

Bảo quản trong khí biến

 Là phương pháp bảo quản tiên tiến trong đó sử dụng khí CO2, N2 và

O2 với tỷ lệ nhất định tùy theo loại nông phẩm: phương pháp cho hiệu quả rất cao, giảm tối thiểu hao hụt khối lượng và bảo tồn chất lượng của nông phẩm…

d, các biện pháp bảo quản

 Thường sử dụng để bảo quản các loại hạt trong các kho lớn

 Trước khi đưa hạt vào kho, hạt được phơi khô với độ ẩm khoảng 13-16% tuỳ theo từng loại hạt

 Phần lớn các loại thực phẩm, rau quả được bảo quản bằng phương pháp này

 Chúng được giữ trong các kho lạnh, tủ lạnh ở các ngăn có nhiệt độ khác nhau

− Bảo quản trong điều kiện nồng độ CO 2 cao

 Đây là biện pháp bảo quản hiện đại và cho hiệu quả bảo quản cao

 Biện pháp này thường sử dụng các kho kín có nồng độ CO2 cao hoặc đơn giản hơn là các túi polietilen

 Tuy nhiên việc xác định nồng độ CO2 thích hợp là điều hết sức quan trọng đối với các đối tượng bảo quản và mục đích bảo quản

E Tài liệu tham khảo

• Bùi Trang Việt, 2002, Sinh lý thực vật đại cương - phần 1- Dinh dưỡng, NXB Đại học quốc gia TP.HCM

• Vũ Văn Vụ, 2009, Sinh lý học thực vật, NXB Giáo dục Việt Nam

• http://thuviensinhhoc.com/day-hoc/day-hoc-sinh-hoc-11/695-ho-hp-va-vn-bo-qun-nong-sn?start=3

%20Bup/Baigiangdientusltv/Chuong6/C6m8.htm