Nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh theo tuổi phát triển của quả vải (Litchi chinensis Sonn.) trồng tại Bắc Giang

Bài viết trình bày sự biến đổi một số chỉ tiêu sinh lý (hàm lượng các sắc tố), hóa sinh (hàm lượng đường khử, tinh bột, axit hữu cơ tổng số, vitamin C, hoạt độ các enzym α - amylaza, catalaza, peroxydaza) theo tuổi phát triển của quả vải từ khi hình thành cho đến khi quả chín.

BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM - HỘI NGHỊ KHOA HỌC QUỐC GIA LẦN THỨ DOI: 10.15625/vap.2020.00096 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ CHỈ TIÊU SINH LÝ, HÓA SINH THEO TUỔI PHÁT TRIỂN CỦA QUẢ VẢI (Litchi chinensis Sonn.) TRỒNG TẠI BẮC GIANG Lê Văn Trọng1,*, Nguyễn Như Khanh2, Đoàn Thị Kim Hằng3 Tóm tắt: Bài báo trình bày biến đổi số tiêu sinh lý (hàm lượng sắc tố), hóa sinh (hàm lượng đường khử, tinh bột, axit hữu tổng số, vitamin C, hoạt độ enzym α - amylaza, catalaza, peroxydaza) theo tuổi phát triển vải từ hình thành chín Dựa vào thay đổi tiêu sinh lý, hóa sinh xác định thời điểm chín sinh lý, thời điểm ngừng sinh trưởng tích lũy tối đa chất dinh dưỡng chủ yếu Đối với vải trồng Bắc Giang, thời điểm chín sinh lí 11 tuần sau hình thành Đây thời điểm thu hái thích hợp Từ khóa: Chỉ tiêu sinh lý, tiêu sinh hóa, chín sinh lý, vải MỞ ĐẦU Cây vải có tên khoa học Litchi chinensis Sonn., thuộc họ bồ Hòn, loại ăn thân gỗ vùng nhiệt đới, có nguồn gốc từ miền Nam Trung Quốc (Trần Thế Tục nnk., 1999) Ngày nay, vải chủ yếu trồng nhiều quốc gia Đông Nam Á, tiểu lục địa Ấn Độ, Nam Phi khu vực nhiệt đới, cận nhiệt đới khác giới Hiện Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan Việt Nam quốc gia sản xuất vải hàng đầu giới (Padoan et al., 2012) Vải thường xanh với kích thước trung bình, cao tới 15-20 m, tán lớn, rễ phát triển rộng Đây loại dễ trồng, dễ chăm sóc, khơng kén đất, vải trồng tương đối phổ biến nước ta với nhiều giống khác Trong giống vải ưa chuộng Việt Nam vải thiều trồng khu vực huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương Tuy nhiên, vải trồng nhiều huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang (Ngô Thế Dân, 2002) Vải không loại đem lại giá trị kinh tế lớn mà vải có giá trị dinh dưỡng cao, chứa nhiều vitamin C, đường, axit, chất khống, Ngồi thành phần vải nguồn dược liệu quý chữa nhiều bệnh cho người Trên giới Việt Nam có nhiều cơng trình nghiên cứu vải Eswar et al., (2016) nghiên cứu thành phần hóa học hầu hết phận vải cho thấy hầu hết phận vải sử dụng làm thuốc chữa bệnh vải cung cấp lượng chất dinh dưỡng lớn Nghiên cứu Menzel (2001) cho thấy q trình chăm sóc vải, biện pháp tưới nước, bón phân, cắt tỉa có tác động lớn 1Trường Đại học Hồng Đức Đại học Sư phạm Hà Nội 3Trường THPT Hữu Lũng, Lạng Sơn *Email: levantrong@hdu.edu.vn 2Trường PHẦN II NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SINH HỌC PHỤC VỤ ĐỜI SỐNG VÀ PHÁT TRIỂN XÃ HỘI 777 đến phát triển làm tăng suất lợi nhuận Nguyễn Quang Thảo nnk (1999) phân tích xác định thành phần vải thiều số tỉnh phía Bắc Việt Nam Nhìn chung kết nghiên cứu tập trung chủ yếu vào xác định thành phần hóa học, tính chất dược liệu biện pháp tăng suất vải mà chưa tập trung nghiên cứu biến đổi sinh lý, hóa sinh q trình sinh trưởng vải Mặt khác nước ta nay, việc thu hái bảo quản vải chưa thực có sở khoa học mà dựa vào kinh nghiệm nhà làm vườn, điều làm cho phần lớn vải thị trường chưa đảm bảo chất lượng, ảnh hưởng tới sức khỏe người tiêu dùng Vì vậy, chúng tơi tiến hành thu mẫu quả, phân tích tiêu sinh lý, hóa sinh theo tuổi phát triển để tìm thời điểm chín sinh lý giúp người tiêu dùng sử dụng bảo quản tốt VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu Giống vải thiều Thanh Hà trồng huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang Thí nghiệm phân tích tiêu tiến hành mơn Sinh lý học thực vật Ứng dụng, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2.2 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thu mẫu Mẫu thu theo phương pháp lấy mẫu hỗn hợp Trên tồn diện tích thí nghiệm, thu mẫu nhiều điểm, nhiều cây, phát triển bình thường, khơng sâu bệnh, có tuổi điều kiện chăm sóc đồng Khi hình thành chúng tơi tiến hành đánh dấu hàng loạt thí nghiệm ghi chép theo ngày tháng tiến hành nghiên cứu thời điểm tuần, tuần, tuần, tuần, tuần, 10 tuần, 11 tuần 12 tuần tuổi Mỗi thời điểm nghiên cứu thu mẫu tất cây: 20 Mẫu thu trộn đều, cho vào túi nilông, ghi phiếu 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, enzym, vitamin C Phần mẫu lại bảo quản – 80 oC để phân tích tiêu khác Phương pháp phân tích tiêu sinh lý, sinh hóa Xác định hàm lượng sắc tố vỏ bằng phương pháp quang phổ theo công thức Mac - Kinney (Nguyễn Văn Mã nnk., 2013) Định lượng đường khử, tinh bột theo phương pháp Bertrand (Phạm Thị Trân Châu nnk., 1996) Định lượng axit hữu tổng số (Ermakov et al., 1972) Định lượng vitamin C theo phương pháp chuẩn độ (Nguyễn Văn Mùi, 2001) Xác định hoạt độ α - amylaza máy quang phổ bước sóng 656 nm (Nguyễn Văn Mùi, 2001) BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM 778 Xác định hoạt độ enzym catalaza theo phương pháp Bac A N Oparin A I (Phạm Thị Trân Châu nnk., 1996) Xác định hoạt độ enzym peroxydaza theo phương pháp Boiarkin A N máy quang phổ (Nguyễn Văn Mùi, 2001) Phương pháp xử lý số liệu Số liệu xử lý bằng phần mềm IRRISTAT 5.0 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Sự biến đổi hệ sắc tố theo tuổi phát triển vải Số liệu Bảng cho thấy, tuần tuổi đầu tiên, hàm lượng diệp lục vỏ vải có tỉ lệ khác nhau, vào thời điểm tuần tuổi hàm lượng diệp lục a 0,014 mg/g vỏ tươi, diệp lục b 0,011 mg/g vỏ tươi diệp lục tổng số 0,025 mg/g vỏ tươi Bảng Sự biến đổi hệ sắc tố vỏ Tuổi phát triển của quả tuần tuần tuần tuần tuần 10 tuần 11 tuần 12 tuần Diệp lục a (mg/g vỏ quả tươi) 0,014c  0,002 0,057c  0,002 0,161a  0,007 0,177a  0,002 0,131b  0,004 0,038c  0,004 0,026c  0,005 0,015c  0,005 Diệp lục b (mg/g vỏ quả tươi) 0,011c  0,002 0,031bc  0,001 0,123a  0,002 0,126a  0,001 0,067b  0,002 0,041b  0,003 0,029bc  0,002 0,024bc  0,002 Diệp lục a+b (mg/g vỏ quả tươi) 0,025c  0,002 0,088c  0,002 0,284a  0,003 0,303a  0,002 0,198b  0,002 0,079c  0,005 0,055c  0,002 0,039c  0,005 Hàm lượng carotenoit (mg/g vỏ quả tươi) 0,005e  0,001 0,011d  0,002 0,027d  0,008 0,063d  0,004 0,867b  0,008 1,186b  0,004 1,467c  0,004 1,871a  0,005 Ghi chú: Trong cột số liệu, giá trị mang chữ thể khác không ý nghĩa, giá trị mang chữ khác thể khác mức ý nghĩa  = 0,05 Hàm lượng diệp lục vỏ vải tăng dần từ hình thành đến tuần tuổi đạt giá trị cao vào thời điểm tuần tuổi (diệp lục a 0,177 mg/g vỏ tươi, diệp lục b 0,126 mg/g vỏ tươi, diệp lục a + b 0,303 mg/g vỏ tươi, vào thời điểm có màu xanh sẫm Sau tuần tuổi, hàm lượng diệp lục giảm dần giảm nhanh thời điểm 10 đến 12 tuần tuổi, điều chuyển sang giai đoạn chín, sắc tổ diệp lục bị phân hủy sắc tố carotenoit tổng hợp Hàm lượng carotenoit vỏ vải tăng dần theo tuổi phát triển Trong tuần quả, hàm lượng carotenoit có giá trị thấp đạt 0,005 mg/g vỏ tươi tuần tuổi Thời kì từ đến tuần tuổi hàm lượng carotenoit tăng chậm, sau tăng nhanh theo chín 12 tuần tuổi hàm lượng carotenoit đạt 1,871 mg/g vỏ tươi PHẦN II NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SINH HỌC PHỤC VỤ ĐỜI SỐNG VÀ PHÁT TRIỂN XÃ HỘI 779 Sự giảm hàm lượng diệp lục với gia tăng lượng carotenoit theo tuổi phát triển vải phù hợp với trình phát triển phản ánh màu sắc chín 3.2 Động thái số chỉ tiêu hóa sinh theo tuổi phát triển vải Động thái hàm lượng đường khử và tinh bột Bảng Động thái hàm lượng đường khử tinh bột Tuổi phát triển của quả tuần tuần tuần tuần 10 tuần 11 tuần 12 tuần Hàm lượng đường khử (% khối lượng thịt quả tươi) 2,356d  0,001 2,788d  0,002 4,149c  0,005 5,250c  0,001 8,283b  0,001 11,125a  0,005 11,076a  0,009 Hàm lượng tinh bột (% khối lượng thịt quả tươi) 0,451d  0,040 0,837b  0,014 0,988b  0,053 1,275a  0,030 0,674c  0,026 0,585cd  0,009 0,471d  0,018 Ghi chú: Trong cột số liệu, giá trị mang chữ thể khác không ý nghĩa, giá trị mang chữ khác thể khác mức ý nghĩa  = 0,05 Kết Bảng cho thấy, hàm lượng đường khử thời kì đầu vải (2 tuần) đạt 2,356% khối lượng thịt tươi Từ đến tuần tuổi, hàm lượng đường khử tăng chậm đạt 5,250% tuần tuổi Thời kì từ đến 11 tuần tuổi, hàm lượng đường khử tăng nhanh đạt 11,125% 12 tuần tuổi, lúc lượng lớn axit hữu tinh bột chuyển hóa thành đường Ở thời điểm 12 tuần tuổi hàm lượng đường khử giảm xuống cịn 11,076%, chất lượng giảm dần Khi hình thành hàm lượng tinh bột thấp đạt 0,451% khối lượng thịt tươi (4 tuần tuổi) Sau saccarozơ từ vỏ chuyển vào cung cấp nguyên liệu cho việc tổng hợp tinh bột nên hàm lượng tinh bột tăng dần Hàm lượng tinh bột cao đạt 1,275% lúc tuần tuổi, sau tuần hàm lượng tinh bột giảm dần đạt 0,471% 12 tuần tuổi Điều trao đổi chất diễn mạnh mẽ, tác dụng enzym  - amylaza, tinh bột phân giải thành đường làm nguyên liệu cho hô hấp tạo lượng Động thái hàm lượng axit hữu tổng số, hàm lượng vitamin C Số liệu Bảng cho thấy, hình thành tích luỹ lượng chất hữu lớn đạt 30,167 lđl/100 g thịt tươi Thời kì từ đến 10 tuần tuổi, hàm lượng axit hữu tổng số tăng dần đạt giá trị cao 51,752 lđl/100 g thịt tươi 10 tuần tuổi, điều quả, trình trao đổi protein, trao đổi hyđratcacbon, lipit diễn mạnh mẽ tạo nhiều sản phẩm trung gian amino axit, xeto axit,… làm hàm lượng axit hữu tăng lên Từ 10 tuần đến 12 tuần, hàm lượng axit hữu giảm axit hữu sử dụng trình hơ hấp tạo lượng cung cấp cho trình tổng hợp tinh bột Mặt khác, lượng lại tiếp tục cần cho sinh tổng hợp chất đặc trưng cho 780 BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM thời kì chín enzym thủy phân, este tạo mùi thơm cho thời kì chín tổng hợp đường tạo vị cho dẫn tới giảm dần lượng axit tổng số Bảng Động thái hàm lượng axit hữu tổng số, hàm lượng vitamin C Tuổi phát triển Hàm lượng axit tổng số Hàm lượng vitamin C của quả (lđl/100g thịt quả tươi) (mg/100g thịt quả tươi) tuần 30,167d  1,102 12,235f  0,192 c tuần 35,132  1,105 16,267e  0,405 b tuần 46,167  0,835 24,417d  0,282 tuần 49,583a  0,462 31,333c  0,349 a 10 tuần 51,752  0,822 40,138a  0,472 b 11 tuần 45,350  0,715 38,156b  0,529 12 tuần 36,520c  0,722 37,625b  0,527 Ghi chú: Trong cột số liệu, giá trị mang chữ thể khác không ý nghĩa, giá trị mang chữ khác thể khác mức ý nghĩa  = 0,05 Hàm lượng vitamin C tăng nhanh từ tuần đến 10 tuần tuổi, thời kỳ thịt phát triển mạnh có tích lũy vitamin C với chất dinh dưỡng khác quả, hàm lượng vitamin C đạt giá trị cao 10 tuần tuổi với 40,138 mg/100 g thịt tươi Sau 10 tuần hàm lượng vitamin C giảm dần, đến 12 tuần 37,625 mg/100 g thịt tươi Kết nghiên cứu phù hợp với nghiên cứu Nguyễn Quang Thảo nnk., (1999) vitamin C thành phần vải chứa hàm lượng tương đối lớn Động thái hoạt độ enzym  - amylaza, catalaza, peroxydaza Bảng số liệu cho thấy, hình thành, hoạt độ enzym  - amylaza thấp đạt 0,028 UI/g/phút (thời điểm tuần tuổi), sau tăng dần đến 10 tuần tuổi đạt 0,045 UI/g/phút, thời kì có phân giải mạnh mẽ tinh bột tác dụng enzym  - amylaza tạo thành đường làm nguyên liệu cung cấp cho hô hấp tạo vị cho quả, giai đoạn hàm lượng đường khử tăng lên có giảm lượng tinh bột Sau 10 tuần, hoạt động enzym  - amylaza giảm dần Bảng Động thái hoạt độ enzym  - amylaza, catalaza, peroxydaza T̉i phát triển Hoạt tính  -amylaza Hoạt độ catalaza Hoạt độ peroxydaza của quả (UI/g/giây) (UI/g/phút) (M H2O2/g/phút) d c tuần 0,028d  0,014 0,028  0,001 1,667  0,109 cd b tuần 0,149c  0,031 0,031  0,001 2,535  0,048 tuần 0,035c  0,001 2,837b  0,072 0,280c  0,015 tuần 0,042b  0,002 3,125b  0,215 0,329c  0,009 a a 10 tuần 0,045  0,003 5,767  0,151 0,481c  0,015 11 tuần 0,041b  0,002 5,149a  0,075 0,701b  0,024 bc a 12 tuần 0,039  0,002 4,927  0,240 0,905a  0,013 Ghi chú: Trong cột số liệu, giá trị mang chữ thể khác không ý nghĩa, giá trị mang chữ khác thể khác mức ý nghĩa  = 0,05 PHẦN II NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SINH HỌC PHỤC VỤ ĐỜI SỐNG VÀ PHÁT TRIỂN XÃ HỘI 781 Từ hình thành hoạt độ catalaza cao đạt 1,667 M H2O2/g/phút thời điểm tuần tuổi Hoạt độ catalaza tăng dần từ tuần đến 10 tuần tuổi, đạt cực đại 10 tuần với 5,767 M H2O2/g/phút Thời kỳ từ 10 tuần đến 12 tuần hoạt độ catalaza giảm, thiên tích lũy đường, tinh bột, nước, phản ứng oxy hóa chậm lại, H2O2 tạo Thời điểm vải tuần tuổi, hoạt độ enzym peroxydaza thấp đạt 0,028 UI/g/giây, sau tăng dần đạt giá trị 0,481 UI/g/giây thời điểm 10 tuần tuổi Thời kì từ 10 tuần đến 12 tuần tuổi hoạt độ enzym peroxydaza tăng nhanh đạt 0,905 UI/g/giây 12 tuần tuổi, điều oxy hóa chất giảm, nồng độ H2O2 thấp hơn, trình phân giải H2O2 peroxydaza đảm nhận Kết nghiên cứu phù hợp với nghiên cứu Nguyễn Như Khanh Lê Văn Trọng (2012) nghiên cứu động thái động thái hoạt độ enzym  - amylaza, catalaza, peroxydaza theo tuổi phát triển cam KẾT LUẬN Hệ sắc tố vỏ vải có hàm lượng diệp lục a diệp lục b tăng dần từ hình thành đến tuần tuổi, sau giảm nhanh đến chín hồn tồn Ngược lại, hàm lượng carotenoit thấp từ đầu đến tuần tuổi, sau tăng mạnh đến chín hồn tồn Hàm lượng tinh bột tăng dần từ hình thành đạt cực đại tuần tuổi, sau giảm dần Hàm lượng đường khử tăng dần đến 11 tuần tuổi giảm dần Hàm lượng axit hữu tổng số vitamin C tăng liên tục đạt cực đại 10 tuần tuổi, sau giảm nhẹ Hoạt độ  - amylaza cactalaza tăng dần đạt cực đại 10 tuần tuổi giảm dần Hoạt độ peroxydaza tăng liên tục từ hình thành đến chín Qua q trình nghiên cứu thấy vải đạt phẩm chất tốt 11 tuần tuổi Do đó, thời điểm thu hái thích hợp Nếu thu hái sớm hay muộn phẩm chất sẽ bị giảm xuống TÀI LIỆU THAM KHẢO Ngô Thế Dân, 2002 Kinh nghiệm trồng vải thiều Lục Ngạn Nxb Nông nghiệp, 120 trang Phạm Thị Trân Châu, Nguyễn Thị Hiền, Phùng Gia Tường, 1996 Thực hành hóa sinh học, Nxb Giáo dục, 132 trang Ermakov A I, Arasimovich V E, Smirnova-Ikonnikova M I, Yarosh N P, and Lukovnikova G A 1972 Metody biokhimicheskogo issledovaniya rastenii (Methods in Plant Biochemistry), Leningrad: Kolos Eswar Kumar Kilari, Swathi Putta, 2016 Biological and Phytopharmacological Descriptions of Litchi Chinensis Pharmacognosy Reviews 10(19): 60-65 Nguyễn Như Khanh, Lê Văn Trọng, 2012 Một số chuyển hóa sinh lý, hóa sinh theo tuổi phát triển cam (Citrus sinensis Linn.Osbeck) giống cam Sông trồng n Định, Thanh Hóa Tạp chí Khoa học, ĐHSP Hà Nội, 57(3): 89-98 782 BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM Nguyễn Văn Mã, La Việt Hồng, Ong Xuân Phong, (2013) Phương pháp nghiên cứu sinh lý học thực vật Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội, 223 trang Menzel C., 2001 The physiology of growth and cropping in lychee Acta horticulturae 12(558): 9-14 Nguyễn Văn Mùi, 2001 Thực hành hóa sinh học Nxb Đại học quốc Gia Hà Nội, 205 trang Padoan D., Farina V., Ferlito B., Barone F., Palazzolo E., 2012 Qualitative features of Litchi fruits (Litchi Chinensis Sonn.) cultivated in North east Sicily Acta Italus Hortus 2012;11:142-144 Nguyễn Quang Thảo, Nguyễn Thành Đạt, Lê Văn Nhương, 1999 Phân tích thành phần vải thiều (Litchi Chinensis Sonn.) số tỉnh phía Bắc Việt Nam Thơng báo Khoa học (Đại học Quốc gia Hà Nội) 4: 81-85 Trần Thế Tục, Ngơ Hồng Bình, 1999 Kỹ thuật trồng vải Nxb Nông nghiệp, 35 trang STUDY ON SOME OF PHYSIOLOGICAL AND BIOCHEMICAL INDEXES UNDER THE AGE OF DEVELOPMENT OF LYCHEE FRUIT (Litchi chinensis Sonn.) GROWN IN BAC GIANG PROVINCE Le Van Trong1,*, Nguyen Nhu Khanh2, Doan Thi Kim Hang Abstract: The paper presents the the metabolism of some physiological indexes (content of pigments), biochemical indexes (content of reducing sugar, starch, total organic acid, vitamin C, enzyme α - amylase, catalaza, peroxydaza) follow the age of the development of the lychee from the time of formation until the fruit ripening Based on the changes of physiological and biochemical indexes that have determined the physiological ripening time, this is the time when the fruit accumulates maximum nutrients The physiological maturity of the lychee fruit is 11 weeks after fruit formation This is the best time to harvest the fruit Keywords: Physiological indexes, biochemical indexes, ripening, lychee fruit 1Hong Duc University National University of Education 3Huu Lung High School, Lang Son province *Email: levantrong@hdu.edu.vn 2Hanoi ... khỏe người tiêu dùng Vì vậy, chúng tơi tiến hành thu mẫu quả, phân tích tiêu sinh lý, hóa sinh theo tuổi phát triển để tìm thời điểm chín sinh lý giúp người tiêu dùng sử dụng bảo quản tốt VẬT... SỐNG VÀ PHÁT TRIỂN XÃ HỘI 779 Sự giảm hàm lượng diệp lục với gia tăng lượng carotenoit theo tuổi phát triển vải phù hợp với trình phát triển phản ánh màu sắc chín 3.2 Động thái số chỉ tiêu hóa. .. Litchi Chinensis Pharmacognosy Reviews 10(19): 60-65 Nguyễn Như Khanh, Lê Văn Trọng, 2012 Một số chuyển hóa sinh lý, hóa sinh theo tuổi phát triển cam (Citrus sinensis Linn.Osbeck) giống cam Sơng trồng