2. Bảo quản nguyên liệu rau quả:
2.3.3.4.6.Công nghệ chín chậm ứng dụng công nghệ gene – công nghệ
repening (DR):
Nghiên cứu sự biểu hiện gene liên kết với sự phát triển và sự chín của quả giúp ta hiểu được chức năng của gene, nhận biết được các gene và cô lập chúng. Trên cơ sở đó, những năm gần đây các nhà khoa học tiến hành chuyển gene trong phòng thí nghiệm để chứng minh giả thuyết về chức năng của gene. Người ta chuyển những gene có ích vào bộ gene của cây và quan sát sự thay đổi của quả. Người ta cũng có thể làm giảm sự biểu hiện gene bằng cách chặn đứng con đường sinh hóa. Nhờ vậy, quá trình chín của quả hoàn toàn có thể kiểm soát bằng công nghệ biến đổi gen.
52
Polygalacturonase (PG) là một enzyme có vai trò thủy phân pectin – một hợp chất tạo nên cấu trúc đặc trưng của thành tế bào thực vật là độ cứng, chắc. Enzyme này xúc tác cho phản ứng thủy phân phá vỡ liên kết (1,4)_glycoside giữa các acid galacturonic của phân tử pectin.
Pectin_monome là các acid galacturonic kết hợp với nhau qua liên kết (1,4)_glycoside
Quá trình trên đã phân giải pectin tạo thành các đơn phân. Sự suy biến này của pectin đã gây ra quá trình mềm thành tế bào của rau quả.
Song song với quá trình mềm của quả, sự biến đổi sắc tố của quả cũng diễn ra là kết quả của sự thay đổi hàm lượng chlorophyll và carotenoid trong quả. Sự biến màu của quả là dấu hiệu dễ nhận thấy khi quả chín.
53
Vấn đề là làm sao ức chế được sự có mặt của enzyme PG thì sẽ hạn chế được sự mềm của quả.
Để tạo ra quả DR bằng phương pháp này, các nhà khoa học đã chuyển gene antisene hoặc một đoạn bản sao của gen PG vào trong genome của thực vật dẫn đến sự ức chế tạo ra enzyme PG. PG gene transcription mRNA translation PG gene transcription mRNA Antisense mRNA translation Antisense Technology
Cơ chế tác động của gene antisense lên gene tạo ra enzyme PG
Antisense có thể hiểu là một thuộc tính của một chuỗi DNA nhân tạo được tạo ra trong phòng thí nghiệm, nó đối ngược hoàn toàn với phân tử mRNA do cơ thể thực vật tạo ra.
Qua việc nghiên cứu và xác định được gene quy định tính trạng tạo ra enzyme PG, các nhà khoa học từ đó tạo ra được yếu tố antisense đối ngược với phân tử mRNA của gene đó và chuyển vào trong genome của tế bào thực vật. Quá trình sao mã diễn ra, mRNA của gene quy định tính trạng tạo thành enzyme PG được tạo thành và tiến về tế bào chất để thực hiện giải mã. Thế nhưng, mRNA sẽ băƴt căƲp bôƱ sung vơƴi sơƲi đôƴi
54
bản với nó (những sợi antisense) dẫn đến không tiêƴn haƳnh giải mã đươƲc. Do đó enzyme PG không đươƲc taƲo ra, kêƴt quaƱ laƳ pectin không biƲ phân huƱy.
m. . Wild-type fruit Antisense PG fruit P G act ivi ty
Days from 1st colour change
0 2 4 6 8 10
Thay i nh n a ờ antisense
mRNA
Một trong những thành công của công nghệ DR dựa vào kỹ thuật antisense là sản phẩm cà chua Flavr Savr được tạo ra bởi công ty Calgene, Hoa Kỳ vào năm 1994.
Cà chua chuyển gen đối bản PG giảm thiêƱu tơƴi 95% PG enzyme.
Cà chua Flavr-Savr chi ƴn ngay trên cánh đồng nhưng quả vẫn rắn chắc trong môƲt thơƳi gian daƳi.
Quả cứng rắn, thành quả bị phân hủy từ từ làm cho chất lượng quả ổn định và có thể dự trữ trong kho trong một khoảng thời gian dài .
55
Quá trình sinh tổng hợp ethylene không phải một bước là hình thành mà nó phải qua sự tạo thành của một số sản phẩm trung gian. Và để tạo được các phẩm trung gian đó đều có sự xúc tác hỗ trợ đặc hiệu của những enzyme vốn cũng được tổng hợp một cách tự nhiên trong tế bào thực vật.
Đích nhắm của các nhà khoa học là các enzyme xúc tác cho mỗi giai đoạn hình thành ethylene.
Tác động lên các enzyme mục tiêu
Ức chế sự biểu hiện của ACC_synthetase: ACC_synthetase là enzyme chịu trách nhiệm chuyển hóa SAM thành ACC. Từ bước thứ hai tới bước cuối cùng trong quá trình sinh tổng hợp ethylene. Sự biểu hiện của enzyme bị cản trở khi một antisense hoặc một đoạn của bản sao gen synthase được chuyển vào trong genome của thực vật.
Chuyển gen ACC_diaminase: gen mã hóa cho enzyme này nhận được từ một vi khuẩn đất (Pseudomonas chlororaphis) không gây bệnh. Vi khuẩn này có khả
56
năng chuyển hóa ACC thành một phân tử khác, nhờ vậy làm giảm lượng ACC có thể nhận được để tạo ethylene.
Chuyển gen SAM_hydrolase: phương pháp này cũng tương tự như
ACC_diaminase, bằng cách giảm tiền chất của ethylene. Trong trường hợp này, SAM được chuyển hóa thành homoserine. Gen mã hóa cho enzyme này được phân lập từ thể thực khuẩn E. Coli T3.
Ức chế sự biểu hiện của ACC_oxydase: ACC_oxydase là enzyme xúc tác cho sự oxy hóa ACC thành ethylene, bước cuối cùng trong con đường sinh tổng hợp ethylene. Thông qua kỹ thuật antisense, giảm sự điều khiển gen ACC oxydase dẫn đến ức chế sự hình thành ethylene. Do đó làm chậm sự chín của quả.
57
KẾT LUẬN
Với những phương pháp bảo quản kể trên có thể giúp giảm phần nào những hao tổn kinh tế trong quá trình bảo quản do rau quả bị hư hỏng, giúp rau quả có được chất lượng gần như không đổi sau một thời gian dài bảo quản khi kết hợp với những phương pháp bảo quản phù hợp. Tuy nhiên, mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng của chúng. Chính vì vậy, hiệu quả áp dụng của từng phương pháp còn phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố sau:
Phụ thuộc vào từng loại nguyên liệu: mỗi loại nguyên liệu rau quả đều có mức độ nhạy cảm với hóa chất, cũng như với nhiệt độ, ẩm độ, và thích hợp với từng loại bao bì khác nhau. Do đó, có thể phương pháp này rất hiệu quả cho loại trái này, nhưng lại gây hư hỏng hoặc kém hiệu quả ở những loại trái cây khác.
Điều kiện bảo quản: đảm bảo những điều kiện tối như về cơ sở vật chất, thời gian bảo quản, hệ thống quản lý chất lượng… cũng góp phần nâng cao hiệu năng của quá trình bảo quản.
Hiệu quả kinh tế: bảo quản như thế nào để đạt hiệu quả kinh tế là điều rất quan trọng. Do đó cần có sự so sánh, tính toán hiệu quả của từng phương pháp nhằm mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất mà vẫn giữ được chất lượng của sản phẩm.
Khả năng gây độc cho sản phẩm, con người và môi trường: đây là vấn đề vô cùng bức xúc hiện nay. Hầu hết để tăng lợi nhuận, các cơ sở chưa có sự quan tâm đúng mức về nồng độ, dư lượng, mức độ độc hại của những loại hóa chất cấm sử dụng. Vì vậy, cần phải quan tâm đến sức khỏe của con người, lựa chọn các phương thức bảo quản hợp lý, không có tính chất gây nguy hại.
Không thể nào phủ nhận được tác dụng tích cực của công nghệ sinh học vào công nghệ bảo quản sau thu hoạch. Nó đáp ứng hầu như đầy đủ các yêu cầu khắt khe về việc bảo tồn chất lượng rau quả, giảm thiệt hại sau thu hoạch, kéo dài hạn sử dụng và điều đặc biệt quan trọng là vấn đề an toàn sức khỏe đối với người tiêu dùng, an toàn với môi trường. Bởi vậy, công nghệ sinh học vẫn được nghiên cứu và áp dụng
58
vào trong lĩnh vực thực phẩm và với xu thế mới hiện nay, đây thật sự là một mảng khoa học có triển vọng trong tương lai.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Mạnh Khải (chủ biên), Nguyễn Thị Bích Thủy, Đinh Sơn Quang. Giáo trình bảo quản nông sản. ĐH Nông nghiệp – Hà Nội. Năm 2005.
2. PGS.TS. Lương Đức Phẩm. Công nghệ sinh học trong bảo quản và chế biến thực phẩm. Nhà xuất bản giáo dục – Hà Nội.
3. Hà Thị Hiền, Phương Thị Hương, Nguyễn Thị Năm, Nguyễn Thị Phú, Lê Thị Thảo. GVHD: Nguyễn Trọng Thăng. Ứng dụng công nghệ chín chậm vào bảo quản trái cây. 4. Nông Thị Quỳnh Anh, Lê Thị Cẩm Lê, Nguyễn Thị Tân, Phan Thị Thanh, Nguyễn Phương Thảo, Nguyễn Thị Tuyết, Phạm Thu Trang. GVHD: PGS.TS. Ngô Xuân Mạnh. Công nghệ sinh học trong tạo giống cà chua chín chậm. ĐH Nông nghiệp – Hà Nội. 5. ThS. Trương Thị Mỹ Linh. Công nghệ sau thu hoạch.
6. Các phương pháp ức chế Etylen trong bảo quản rau quả. Nguồn
http://ebook.edu.vn
7. Phương pháp bảo quản rau quả tươi bằng cách tạo màng. Nguồn
http://ebook.edu.vn 8. http://tuoitre.vn/Tuoi-tre-cuoi-tuan/Khoa-hoc-Ky-thuat/346555/%E2%80%9CGiai- doc%E2%80%9D-thuc-pham-bang-khi-ozon-con-dao-hai-luoi.html 9. http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/bao-cao-su-dung-cac-hoa-chat-de-bao-quan-rau-trai- cay-.405256.html 10. http://www.khuyennongvn.gov.vn/e-khcn/bao-quan-trai-cay-bang-mang-ma/view 11. http://www.vietlinh.com.vn/langviet/trongtrot/caygi/cayanqua/c_anolyte.htm 12. http://agriviet.com/nd/1093-bao-quan-rau-qua-tuoi/
59