Bài báo nghiên cứu sự biến đổi sinh lí, hóa sinh theo tiến trình sinh trưởng, phát triển của giống mướp đắng Đông dư (Momordica charantia Linn) trồng ở vụ xuân hè trên đất phù xa cổ tại các thời điểm quả 05, 10, 15, 20, 25, 30, 35 ngày tuổi. Mời các bạn cùng tham khảo.
JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Natural Sci., 2013, Vol 58, No 3, pp 76-84 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn SỰ BIẾN ĐỘNG MỘT SỐ CHỈ TIÊU SINH LÍ, HÓA SINH THEO TUỔI PHÁT TRIỂN CỦA QUẢ MƯỚP ĐẮNG (Momordica charantia LINN) TRỒNG TẠI TRÂU QUỲ, GIA LÂM, HÀ NỘI Nguyễn Như Khanh1, Nguyễn Thị Ngọc Oanh2 , Trần Thị Thanh Huyền1 Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Nông học, Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội Tóm tắt Bài báo nghiên cứu biến đổi sinh lí, hóa sinh theo tiến trình sinh trưởng, phát triển giống mướp đắng Đơng dư (Momordica charantia Linn) trồng vụ xuân hè đất phù xa cổ thời điểm 05, 10, 15, 20, 25, 30, 35 ngày tuổi Kết nghiên cứu cho thấy tiêu sinh trưởng mướp đắng trồng Gia Lâm, Hà Nội như: kích thước, thể tích, khối lượng tăng dần đạt giá trị cực đại vào thời điểm 30 ngày tuổi sau sinh trưởng chậm dần Đó thời điểm chín sinh lí Hàm lượng sắc tố biến động phù hợp với sinh trưởng Hàm lượng diệp lục tăng đần vào thời kì sinh trưởng mạnh từ 10 đến 20 ngày tuổi, sau giảm dần Hàm lượng diệp lục b cao hàm lượng diệp lục a Hàm lượng carotenoit biến động theo chiều ngược lại Hàm lượng carotenoit vỏ thấp 30 ngày tuổi sau tăng nhanh chín Điều giải thích cho biến đổi màu sắc vỏ theo tuổi phát triển Tại thời điểm mướp đắng 30 ngày tuổi, có hàm lượng: axit hữu tổng số (33,898 lđl/100 g), vitamin C (47,75 mg/100 g) đạt giá trị cực đại Từ khóa: Mướp đắng, axit hữu tổng số, carotenoit, vitamin C, diệp lục Mở đầu Mướp đắng (Momordica charantia Linn) hay gọi khổ qua, thuộc họ Bầu bí (Cucurbitaceae) Mướp đắng địa vùng nhiệt đới có nguồn gốc từ Châu Á có mặt khắp nơi Châu Phi, Ấn Độ, Florida, Trung Quốc, [1] Ở Việt Nam mướp đắng rau ăn quen thuộc người dân miền Nam, miền Trung ưa Ngày nhận bài: 25/4/2013 Ngày nhận đăng: 28/5/2013 Tác giả liên lạc: Trần Thị Thanh Huyền, địa e-mail: tranthanhhuyensp@yahoo.com 76 Sự biến động số tiêu sinh lí, hóa sinh theo tuổi phát triển mướp đắng chuộng Hiện miền Bắc người tiêu dùng quen thuộc với vị đắng đặc biệt Trong mướp đắng thành phần chất dinh dưỡng cao, phần ăn đạt 85%, có chứa nhiếu chất béo, chất đạm, cacbohydrat, khoáng chất như: kali, canxi, magiê, sắt, kẽm, vitamin như: A, C, B1, B2, PP, [2] Sản phẩm từ mướp đắng sử dụng làm ăn ngon, bổ dưỡng chế biến với nhiều dạng dược phẩm (trà, nước ép, cao khổ qua) loại mĩ phẩm khác Khả làm hạ đường huyết tác dụng bật mướp đắng [12] Năm 1990, Liên Hiệp Quốc chọn mướp đắng sáu thuốc tiêu biểu giới Giá trị dinh dưỡng y học mướp đắng nhiều nước giới quan tâm nghiên cứu phát triển [9, 10, 11] Những nghiên cứu sâu mặt hóa học, phân tử mướp đắng nhiều tác giả đề cập đến [3, 8] Với nhiều tác dụng quan trọng vậy, mướp đắng ngày sử dụng rộng rãi Nhưng thực tế, việc thu hái bảo quản chưa thực có sở khoa học mà dựa vào kinh nghiệm nhà làm vườn Điều làm cho người sử dụng chưa tận dụng hết giá trị mướp đắng mang lại để làm thực phẩm, dược liệu bảo quản sau thu hoạch Vì vậy, việc nghiên cứu biến đổi sinh lí, sinh hoá theo tuổi phát triển để xác định thời điểm thu hái tốt cần thiết 2.1 Nội dung nghiên cứu Nguyên liệu phương pháp * Nguyên liệu: Là giống mướp đắng Đông dư trồng vụ xuân hè * Phương pháp lấy mẫu: - Địa điểm thu mẫu: Vườn thực nghiệm, thuộc khoa Nông học, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, Trâu Quỳ, Gia Lâm, Hà Nội - Thời điểm phân tích mẫu: Sự biến đổi sinh lí, hóa sinh theo tiến trình sinh trưởng, phát triển mướp đắng tiến hành nghiên cứu thời điểm 05, 10, 15, 20, 25, 30, 35 ngày tuổi - Chọn lấy mẫu: Chọn loại cây, lấy mẫu theo phương pháp lấy mẫu hỗn hợp đại diện trồng Vị trí lấy mẫu đánh dấu theo sơ đồ sau: - Chọn lấy mẫu: Quả lấy cành phải độ tuổi Tại thời điểm nghiên cứu thu mẫu tất cây: - 10 Mẫu thu trộn đều, cho vào túi nilông, ghi phiếu tên giống ngày lấy mẫu 77 Nguyễn Như Khanh, Nguyễn Thị Ngọc Oanh Trần Thị Thanh Huyền Các mẫu thu vào buổi sáng, sau bảo quản lạnh chuyển phịng thí nghiệm Một phần mẫu dùng để phân tích với tiêu hàm lượng sắc tố, vitamin C, Phần mẫu lại bảo quản - 80 o C để phân tích tiêu khác Mỗi tiêu phân tích lặp lại lần * Phương pháp nghiên cứu: - Xác định kích thước thước kẹp palme Xác định thể tích theo [6] - Xác định khối lượng tươi quả, khối lượng cùi chất khô cân kĩ thuật với độ xác 10−4 g [6] - Hàm lượng sắc tố xác định phương pháp quang phổ theo công thức Mac - Kinney [6] - Hàm lượng vitamin C xác định theo phương pháp chuẩn độ [6, 7] - Hàm lượng axit tổng số theo phương pháp Ermacov [6, 7] Số liệu xử lí phần mềm Microsoft Excel theo phương pháp thống kê 2.2 Kết nghiên cứu * Kích thước Để theo dõi sinh trưởng, phát triển mướp đắng, tiến hành xác định kích thước thơng qua tiêu chiều dài, đường kính độ dầy cùi Kết thể Hình Hình Động thái kích thước mướp đắng theo tuổi phát triển Kết cho thấy tiêu chiều dài, đường kính độ dầy cùi tăng thuận theo tuổi phát triển quả, tốc độ tăng trưởng mạnh thời kì 15 đến 25 ngày tuổi Ở thời kì 30 ngày tuổi đạt kích thước tối đa, thời điểm 35 ngày tuổi thường bị nứt ra, kích thước không tăng từ 30 - 35 ngày tuổi Sự gia tăng kích thước đường kính chủ yếu sinh trưởng kéo dài tế bào Theo quan sát chúng tơi, có đường kính lớn mức trung bình thường có chiều dài nhỏ mức trung bình độ dầy cùi lớn mức trung bình Khi 78 Sự biến động số tiêu sinh lí, hóa sinh theo tuổi phát triển mướp đắng thống kê đo đường kính thời điểm 30 ngày tuổi, số có đường kính lớn mức trung bình 13/30 quả, số có chiều dài nhỏ mức trung bình (chiếm gần 70%) số có độ dầy cùi lớn mức trung bình (chiếm 60%) Chiều dài trung bình giống mướp đắng nghiên cứu đạt mức tối đa 20,656 cm, nhiên có cá biệt dài tới 25 cm Đường kính trung bình cao 5,144 cm thời kì 30 ngày tuổi Nghiên cứu tiêu thực đa số lứa vụ trồng mướp đắng, sau kích thước giảm, đặc biệt thời kì cuối kích thước tối đa có 2/3 - 3/4 thời kì đầu, thời gian đạt kích thước tối đa từ 20 - 25 ngày, chín sớm (vỏ chuyển sang màu da cam nứt vỏ) * Thể tích Hình Động thái thể tích (cm3 ) theo tuổi phát triển Thể tích tăng dần theo tuổi phát triển đạt cực đại thời điểm 30 ngày tuổi, đạt 167 cm3 sau thể tích giảm Sự tăng trưởng mạnh thể tích chủ yếu kéo dãn tế bào đồng thời với tích lũy chất dinh dưỡng nước dẫn tới gia tăng khối lượng Sau thể tích giảm chín, chất dinh dưỡng bị chuyển hóa, tế bào xốp hơn, đặc biệt nứt làm cho lượng nước bị mất, khối lượng giảm theo Như thời điểm 30 ngày tuổi mướp đắng đạt cực đại độ dày cùi, chiều dài quả, đường kính thể tích * Khối lượng quả, khối lượng cùi chất khô mướp đắng Khối lượng mướp đắng thay đổi tùy theo giai đoạn, phát triển Sự thay đổi trực quan hóa qua Hình 3a Theo kết nghiên cứu khối lượng cùi khối lượng đạt cao thời kì 30 ngày tuổi, đạt 138,4 g sau khối lượng lại giảm Sự tăng khối lượng cùi khối lượng sinh trưởng dãn tế bào tích nước mơ Tế bào tăng hút nước thể tích khơng bào tăng nhanh kèm theo giãn vách sơ cấp Sự dãn vách tác động H+ - ATPaza làm đứt liên kết hiđro vi sợi xenlulozơ Quá trình 79 Nguyễn Như Khanh, Nguyễn Thị Ngọc Oanh Trần Thị Thanh Huyền có tham gia điều hòa phitohoocmon auxin [4] Nguyên nhân giảm khối lượng vào thời kì 35 ngày tuổi phần vào thời kì chín có thay đổi hàm lượng nước tế bào Hình 3a Động thái khối lượng quả, khối lượng cùi, khối lượng khơ (gam) theo tuổi phát triển Hình 3b Tỉ lệ cùi tỉ lệ chất khô theo tuổi phát triển Hàm lượng chất khơ ngược lại, cao thời kì ngày tuổi, tỉ lệ chất khơ đạt 10%, thời kì cuối tỉ lệ chất khô chiếm 8% Từ số liệu Hình 1, 2, 3a, 3b thấy mướp đắng trồng Gia Lâm, Hà Nội đạt cực đại sinh trưởng thời điểm 30 ngày tuổi, sau sinh trưởng chậm đần Đó thời điểm chín sinh lí mướp đắng trồng Gia Lâm, Hà Nội * Sắc tố quang hợp Thành phần sắc tố vỏ mướp đắng gồm diệp lục (chlorophyl) carotenoit Việc nghiên cứu hàm lượng sắc tố cho phép ta đánh giá khả quang hợp vỏ mức độ chín Bảng số liệu sau cho thấy lượng diệp lục (diệp lục) vỏ mướp đắng gồm lượng diệp lục a thấp, diệp lục b thành phần chủ yếu hợp thành diệp lục tổng số a+b, lượng diệp lục b cao diệp lục a Điều tương tự với tương quan 80 Sự biến động số tiêu sinh lí, hóa sinh theo tuổi phát triển mướp đắng dạng diệp lục a b cam Sông (Thanh Hóa) [5] Sự biến động sắc tố gây nên biến động đồng điệu với diệp lục tổng số a + b suốt theo thời kì phát triển mướp đắng từ hình thành đến chín Bảng Hàm lượng sắc tố (mg) 100 g cùi tươi Giai đoạn Diệp lục b Diệp lục a Diệp lục (a + b) Carotenoit ngày 3,9805 2,6974 6,6780 2,2011 10 ngày 3,2601 3,5847 6,8448 1,9639 15 ngày 12,8365 6,5354 19,3719 1,5175 20 ngày 13,4410 6,4996 19,9406 1,1679 25 ngày 2,6801 1,8486 4,5287 1,1291 30 ngày 2,3051 0,6438 2,9489 1,8624 35 ngày 0,9516 1,9786 2,9302 30,0092 Quả từ 15 ngày tuổi đến 20 ngày tuổi hàm lượng diệp lục cao tương đối đồng đều, biến đổi dao động khoảng từ 12,8 mg/100g – 13,4 mg/100g vỏ tươi Lúc vỏ có màu xanh sẫm Trong thời kì sinh trưởng sớm quả, sinh trưởng nỗn có góp phần bầu nhụy phận khác đài hoa, bắc, đế hoa Những phận thường có màu lục có khả quang hợp Lúc nhỏ, Những phận với đóng vai trị nguồn cung cấp phần dinh dưỡng cho Tuy nhiên nguồn dinh dưỡng chủ yếu vận chuyển từ đến Từ 20 ngày tuổi đến 30 ngày tuổi hàm lượng diệp lục a thấp Sự sụt giảm hàm lượng diệp lục a diệp lục b nguyên nhân gây lên sụt giảm hàm lượng diệp lục tổng số a + b Trên thực tế lớn màu lục vỏ giảm có màu da cam thời điểm 35 ngày tuổi Sự giảm hàm lượng diệp lục hoạt động xúc tác enzim chlorophylaza có lục lạp Khi chín, enzim phân giải diệp lục làm hàm lượng diệp lục giảm, thêm nữa, carotenoit tổng hợp làm cho vỏ mướp đắng thời kì chín có màu cam đặc trưng Kết Bảng cho thấy hàm lượng carotenoit vỏ tương đối thấp Ở thời kì 15 ngày tuổi đến 25 ngày tuổi hàm lượng carotenoit thấp, dao động khoảng từ 1,1 đến 1,5 mg/100 g vỏ tươi Đến thời điểm 35 ngày tuổi hàm lượng carotenoit tăng vọt, tăng gần 30 lần so với 25 ngày tuổi Như vậy, theo tiến trình phát triển quả, hàm lượng diệp lục giảm dần hàm lượng carotenoit tăng dần chín Điều giải thích cho biến đổi màu sắc vỏ theo tuổi phát triển * Động thái hàm lượng axit hữu tổng số theo tuổi phát triển mướp đắng Axit hữu sản phẩm trung gian quan trọng liên quan đến trình trao đổi chất thể sinh vật Các axit axit pyruvic, axit α-xetoglutaric, axit glutamic, mắt xích quan trọng trình trao đổi protein trao đổi hyđratcacbon, nguyên 81 Nguyễn Như Khanh, Nguyễn Thị Ngọc Oanh Trần Thị Thanh Huyền liệu để tổng hợp nên nhiều hợp chất hữu thực vật Trong tế bào thực vật gặp axit hữu dạng tự dạng muối amon este Khi dạng este, quy định chất lượng mùi thơm nhiều loại rau, amylaxetat có chuối, metylbutyrat có đào [4] Hàm lượng axit hữu thay đổi tùy vào loại quả, giống, đất trồng theo thời kì phát triển Hình Động thái hàm lượng axit tổng số theo tuổi phát triển mướp đắng Thời kì từ 15 - 25 ngày tuổi, hàm lượng axit hữu tổng số tăng dần đạt giá trị cao 33,898 (lđl/100 g thịt quả) Thời kì quả, trình trao đổi protein, trao đổi hydratcacbon, lipit diễn mạnh mẽ tạo nhiều sản phẩm trung gian aminoaxit, xetoaxit, làm hàm lượng axit hữu tăng lên Từ 25 - 35 ngày tuổi hàm lượng axit hữu giảm không nhiều đạt 28,571 lđl/100 g thịt tươi Có tượng axit hữu sử dụng cho q trình hơ hấp tạo lượng cung cấp cho trình tổng hợp tinh bột, lipit, protein, diễn thời gian từ 25 - 35 ngày tuổi, phù hợp với giảm tích lũy chất khơ Sau đó, lượng lại tiếp tục cần cho sinh tổng hợp chất đặc trưng cho thời kì chín * Sự chuyển hóa hàm lượng vitamin C theo tuổi phát triển cuả mướp đắng Hàm lượng vitamin C mướp đắng thay đổi qua thời kì phát triển (Hình 5) Hàm lượng vitamin C mướp đắng cao cao họ Bầu bí [2] Theo Raman, Lau C [12], hàm lượng vitamin C mướp đắng ngăn ngừa lão hố da giảm bớt mỡ máu Tuy nhiên, chín hàm lượng vitamin C giảm nhanh, đặc biệt sau thu hái, hoạt động enzim oxi hóa (ascorbic oxydaza) trở nên có hiệu Do vậy, vitamin C dễ bị Chính việc xác định thời điểm thu hoạch bảo quản sau thu hoạch quan trọng Nếu bảo quản không tốt, hàm lượng vitamin C giảm nhanh làm chất lượng Hàm lượng vitamin C chín (35 ngày tuổi) giảm 1,8 lần so với thời kì 30 ngày tuổi Hàm lượng vitamin C đạt cao thời kì 30 ngày tuổi, đạt 47,75 mg/100 g thịt 82 Sự biến động số tiêu sinh lí, hóa sinh theo tuổi phát triển mướp đắng Hình Động thái hàm lượng vitamin C theo tuổi phát triển mướp đắng Kết luận Các tiêu sinh trưởng mướp đắng trồng Gia Lâm, Hà Nội như: kích thước, thể tích, khối lượng tăng dần đạt giá trị cực đại vào thời điểm 30 ngày tuổi sau sinh trưởng chậm dần Đó thời điểm chín sinh lí Hàm lượng sắc tố biến động phù hợp với sinh trưởng Hàm lượng diệp lục tăng đần vào thời kỳ sinh trưởng mạnh từ 10 đến 20 ngày tuổi, sau giảm dần Hàm lượng diệp lục b cao diệp lục a Carotenoit biến động theo chiều ngược lại, hàm lượng vỏ thấp đến 30 ngày tuổi sau tăng nhanh chín Điều giải thích cho biến đổi màu sắc vỏ theo tuổi phát triển Tại thời điểm mướp đắng 30 ngày tuổi, có hàm lượng axit hữu tổng số vitamin C đạt giá trị cực đại TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Văn Chi, 1999 Từ điển thuốc Việt Nam Nhà xuất Y học, tr 795 [2] Hoàng Thu Hà Phạm Thị Trân Châu, 2006 Một số thành phần hoá sinh hoạt tính sinh học dịch ép từ thịt mướp đắng (Momordica charantia L.) Tạp chí Sinh học, 3-2006, tr 75-80 [3] Nguyễn Ngọc Hạnh cs, 2007 Phân lập charatin từ trái mướp đắng (Momordica charantia L.) thử hoạt tính ức chế α-glucoaza Hội nghị KH&CN Hóa học Hữu toàn quốc lần thứ 4, tr 376-381 [4] Nguyễn Như Khanh, Cao Phi Bằng, 2008 Sinh lí học thực vật, Nxb Giáo dục, H [5] Nguyễn Như Khanh Lê Văn Trọng, 2012 Một số chuyển hóa sinh lí, hóa sinh theo tuổi phát triển cam (Citrus sinensis Linn.Obeck) giống can Sông trồng Yên Định, Thanh Hóa Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP Hà Nội, Vol 57, No 3, tr 89-98 83 Nguyễn Như Khanh, Nguyễn Thị Ngọc Oanh Trần Thị Thanh Huyền [6] Nguyễn Duy Minh, Nguyễn Như Khanh, 1982 Thực hành sinh lí thực vật Nxb Giáo dục, Hà Nội [7] Nguyễn Văn Mùi, 2001 Thực hành Hóa sinh học Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội [8] Dey SS, Singh AK, Chandel D and Behera TK Genetic diversity of bitter gourd (Momordica charantia L.) genotypes revealed by RAPD markers and agronomic traits Sci Hort [9] Mr Jesada Pitiphanpong, 2004 Extraction of charantin from the fruits of Momordica charantia using high pressure solvent A Thesis for the Degree of Master of Engineering in Chemical Engineering, Chulalongkorn University, Thailand [10] Kore V.N., Dhanawate K.P., Bendale V.W., Patil R.S and Mane A.V., 2003 Genetic variation in leaf area production and yield potential of bitter gourd (Momordica charantia L.) cultivars Res On Crops (2) : pp 284-286 [11] M M Lotlikar, M R Rajarama Rao, 1966 Pharmacology of a Hypoglycaemic Principles Isolated from the Fruits of Momordica charantia Linn The Indian Journal of Pharmacy, Vol 28, No 5, pp 129-133 [12] Raman A., Lau C., 1996 Anti-Diabetic Properties and Phytochemistry Momordica charantia L (Cucurbitaceae) King’s College London Phytomedicine Vol 2, pp 349-362 ABSTRACT Age-related physiological and biochemical changes of bitter melon fruit (Momordica charantia Linn) grown in Trau Quy, Gia Lam, Ha Noi Bitter melon or Dong du (Momordica charantia Linn) that was grown in the spring-summer in ancient alluvial soil was used for this study The physiological and biochemical changes of bitter melon fruits were studied at different times (05, 10, 15, 20, 25, 30 and 35 days old) The research results showed that the size, volume and weight of bitter melon fruits were greatest when 30 days old, and yet after that they slowly increased in size and weight The pigment content in the fruit changed over time The Chlorophyll content increased rapidly from 10 to 20 days of age and then the increase slowed gradually Chlorophyll b content in the fruit was always higher than chlorophyll a However, the carotenoid content was low during first 30 days old and then rapidly increased when the fruits ripened This explains why color of the peel color is age dependent The maximum concentration of organic acids and vitamin C in bitter melon fruit, 33.898 ldl/100 g and 47.75 mg/100 g, respectively, was found in 30-day old fruit 84 ... ngày tuổi, đạt 47,75 mg/100 g thịt 82 Sự biến động số tiêu sinh lí, hóa sinh theo tuổi phát triển mướp đắng Hình Động thái hàm lượng vitamin C theo tuổi phát triển mướp đắng Kết luận Các tiêu sinh. . .Sự biến động số tiêu sinh lí, hóa sinh theo tuổi phát triển mướp đắng chuộng Hiện miền Bắc người tiêu dùng quen thuộc với vị đắng đặc biệt Trong mướp đắng thành phần chất dinh... trung bình Khi 78 Sự biến động số tiêu sinh lí, hóa sinh theo tuổi phát triển mướp đắng thống kê đo đường kính thời điểm 30 ngày tuổi, số có đường kính lớn mức trung bình 13/30 quả, số có chiều dài