3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ 1-MCP kết hợp với chlorine đến quá trình chín
CHLORINE ĐẾN QUÁ TRÌNH CHÍN SAU THU HOẠCH CỦA QUẢ CÀ CHUA 3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ 1-MCP kết hợp với chlorine (140 ppm) đến cường độ hô hấp của quả cà chua trong quá trình bảo quản
Ngay sau khi rời khỏi cây, quả cà chua vẫn tiếp tục thực hiện quá trình hô hấp để duy trì sự sống. Hô hấp làm tiêu hao một lượng lớn các hợp chất hữu cơ dự trữ và mất nước dẫn đến tổn thất khối lượng tự nhiên, giảm chất lượng cảm quan và mất khả năng tự đề kháng của quả (Nguyễn Mạnh Khải, 2007) [11]. Để hạn chế những hiện tượng này, chúng tôi sử dụng 1-MCP nhằm ức chế tác động của ethylene - nguyên nhân trực tiếp gây nên sự tăng cường độ hô hấp.
Hình 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý 1-MCP kết hợp với chlorine đến sự biến thiên
cường độ hô hấp của quả cà chua trong quá trình bảo quản
4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 Cư ờ n g đ ộ hô h ấp ( m l C O 2 .kg -1 ,h -1 )
ngày bảo quản (ngày)
Qua kết quả thu được từ hình 3.4, ta thấy rằng: cường độ hô hấp của tất cả các mẫu đều có xu hướng giảm trong 6 ngày bảo quản đầu tiên, sau đó tăng dần và đạt giá trị cực đại tại đỉnh hô hấp đột biến khác nhau, cuối cùng giảm xuống. Nguyên nhân của hiện tượng này là do sự thay đổi đột ngột điều kiện sống khi rời khỏi thân cây mẹ kết hợp bảo quản ở nhiệt độ thấp 13oC, dẫn đến cường độ hô hấp giảm trong 6 ngày bảo quản đầu tiên là điều dễ hiểu [3].
Mẫu ĐC (không xử lý 1-MCP) có cường độ hô hấp tăng nhanh và đạt đỉnh hô hấp đột biến sớm nhất tại giá trị 18,31 ml CO2.kg-1.h-1 vào ngày bảo quản thứ 24. Ở các mẫu có xử lý 1-MCP, cường độ hô hấp đạt cực đại ở giá trị thấp hơn và thời điểm đạt đỉnh hô hấp cũng đến muộn hơn, phụ thuộc vào nồng độ xử lý. Cụ thể, mẫu xử lý 1-MCP với nồng độ: 530 ppb và 580 ppb tăng chậm hơn, đạt giá trị cực đại vào ngày bảo quản thứ 27 và ngày bảo quản thứ 30 với giá trị tương ứng đạt được là: 17,29 ml CO2.kg-1.h-1 và 16,40 ml CO2.kg-1.h-1.
Mẫu 630 ppb và 680 ppb đạt giá trị cực đại tại cùng thời điểm ngày bảo quản thứ 33 với giá trị tương ứng là 15,95 ml CO2.kg-1.h-1 và 15,74 ml CO2.kg-1.h-1.
Sự khác biệt này có thể giải thích rằng 1-MCP có khả năng “khóa” ethylene bằng cách liên kết chặt với cơ quan thụ cảm của ethylene, từ đó ngăn chặn ethylene gắn kết vào cơ quan thụ cảm của nó, từ đó 1-MCP sẽ ức chế hoạt động của ethylene, dẫn đến hạn chế cường độ hô hấp của quả. Chính vì vậy, các mẫu xử lý 1-MCP có hàm lượng CO2 sản sinh thấp hơn và thời điểm hô hấp đạt cực đại đến muộn hơn so với mẫu không xử lý. Kết quả này hoàn toàn không mẫu thuẫn với nghiên cứu của Choi và cộng sự (2008) khi nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ xử lý 1-MCP đến cường độ hô hấp của cà chua và quả bơ sau thu hoạch [41], [42].
3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ 1-MCP kết hợp với chlorine đến cường độ sản sinh ethylene của quả cà chua trong quá trình bảo quản ethylene của quả cà chua trong quá trình bảo quản
Cà chua là quả hô hấp đột biến, nghĩa là trong quá trình chín xuất hiện một thời điểm cường độ hô hấp tăng đột biến với giá trị cực đại sau đó giảm dần. Song song với sự biến thiên cường độ hô hấp thì quá trình sản sinh ethylene cũng bắt đầu tăng lên và đạt đến đỉnh cực đại tại điểm đột biến, sau đó giảm nhanh và kết thúc quá trình bảo quản [26].
Thông thường vài giờ trước khi xảy ra hô hấp đột biến, hàm lượng ethylene nội sinh tăng có tác dụng kích thích hoạt động của hệ enzyme nội bào và đẩy nhanh quá trình chín của quả. Bởi vì, dưới tác động của ethylene, tính thấm của màng tăng lên đáng kể do ethylene có ái lực cao với lipid, thành phần chủ yếu cấu tạo nên màng tế bào. Điều này dẫn đến giải phóng các enzyme vốn tách rời với cơ chất do màng ngăn cách. Các enzyme này có điều kiện tiếp xúc với cơ chất gây ra các phản ứng liên quan đến các quá trình sinh lý, sinh hóa của quả như quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường, làm mềm
quả và hiện tượng thoát hơi nước (Nguyễn Quang Thạch, 1999) [28]. Qua đây, cho thấy ethylene đóng vai trò quan trọng trong quá trình chín ở quả hô hấp đột biến.
Ảnh hưởng của nồng độ 1-MCP đến cường độ sản sinh ethylene của quả cà chua trong quá trình bảo quản được thể hiện ở đồ thị hình 3.5.
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý 1-MCP kết hợp với chlorine đến sự biến thiên
cường độ sản sinh ethylene của quả cà chua trong quá trình bảo quản
Từ số liệu thực nghiệm thu được từ đồ thị hình 3.5 ta có nhận xét sau: cường độ sản sinh ethylene của tất cả các mẫu có xu hướng giảm trong 6 ngày đầu bảo quản do sự thay đổi đột ngột của môi trường bảo quản, sau đó tăng dần và đạt giá trị cực đại tại các thời điểm khác nhau, rồi giảm đi một cách nhanh chóng sau khi đạt đỉnh hô hấp đột biến. Kết quả nghiên cứu này hoàn toàn thống nhất với công bố trước đây của tác giả Nicolette Niemann (2005) [60] và Choi (2008) [42] khi nghiên cứu về ảnh hưởng của 1-MCP lên cường độ sản sinh ethylen của quả cà chua.
Các mẫu xử lý 1-MCP ở các nồng độ khác nhau (530 ppb, 580 ppb, 630 ppb và 680 ppb) có cường độ sản sinh ethylene chậm và đạt giá trị cực đại thấp hơn so với mẫu đối chứng. Cụ thể là:
Mẫu xử lý 1-MCP ở nồng độ 630 ppb và 680 ppb đạt giá trị cực đại muộn nhất vào ngày bảo quản thứ 33 với giá trị lần lượt là 4,33 μl C2H4.kg-1.h-1 và 4,10 μl C2H4.kg- 1.h-1. 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 Cư ờ n g đ ộ sả n si n h E th yl e n e ( mo l. g- 1 .h -1 )
Ngày bảo quản (ngày)
Các mẫu xử lý 1-MCP 530 ppb và 580 ppb đạt giá trị cực đại lần lượt là 3,22 μl C2H4.kg-1.h-1 và 4,60 μl C2H4.kg-1.h-1 tương ứng vào ngày bảo quản thứ thứ 30.
Trong khi đó, mẫu đối chứng có cường độ sản sinh ethylene cao nhất và đạt giá trị cực đại là 4,88 μl C2H4.kg-1.h-1 vào ngày bảo quản thứ 24.
Như vậy, xử lý 1-MCP đã làm giảm hàm lượng ethylene nội sinh tạo thành và kéo dài được quá trình chín của quả. Kết quả này thống nhất với công bố của tác giả Xuewen và cộng sự (2011) khi chỉ ra rằng: 1-MCP là chất ức chế quá trình sinh tổng hợp ethylene bằng cách kìm hãm hoạt lực enzyme ACC oxydase. Do đó, quá trình oxy hóa ACC thành ethylene bị hạn chế [70.].
3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ 1-MCP kết hợp với chlorine đến hàm lượng ACC của quả cà chua trong quá trình bảo quản của quả cà chua trong quá trình bảo quản
Trong chu trình sinh tổng hợp ethylene của Yang, ACC là cơ chất đóng vai trò quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp ethylene nội bào, dưới xúc tác enzyme ACC Oxydase sẽ chuyển ACC thành ethylene là tác nhân quyết định đến quá trình chín rau quả [26]. Sự biến động hàm lượng ACC của quả cà chua trong quá trình bảo quản phụ thuộc vào nồng độ xử lý khác nhau được thể hiện ở đồ thị hình 3.6.
Hình 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý 1-MCP kết hợp với chlorine đến sự biến thiên
hàm lượng ACC của quả cà chua trong quá trình bảo quản
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 H àm lư ợ n g A CC (n m o l C 2 H 4 .g -1 )
Ngày bảo quản (ngày)
Kết quả thu thập được từ đồ thị hình 3.6 cho thấy:
Hàm lượng ACC ở tất cả các mẫu thực nghiệm tăng dần theo thời gian tồn trữ rồi tiến tới đạt giá trị cực đại ở các thời điểm khác nhau, cuối cùng giảm mạnh. Tuy nhiên, hàm lượng ACC tăng nhanh và đạt cực đại trước 3 ngày so với thời điểm hô hấp đột biến (gọi là giai đoạn tiền hô hấp đột biến) [3].
Hàm lượng ACC của mẫu ĐC có tốc độ tăng nhanh nhất và đạt giá trị cực đại sớm nhất sau 21 ngày bảo quản với giá trị là 3,96 nmol C2H4.g-1. Đối với mẫu 530 ppb và 580 ppb đạt cực đại tại ngày bảo quản thứ 24 và ngày bảo quản thứ 27 tương ứng với giá trị là 3,55 nmol C2H4.g-1 và 3,52 nmol C2H4.g-1.
Đến ngày bảo quản thứ 30, hàm lượng ACC của mẫu 630 ppb và mẫu 680 ppb lần lượt đạt giá trị cực đại là 3,21 nmol C2H4.g-1 và 3,06 nmol C2H4.g-1. Khi xử lý ANOVA với mức ý nghĩa 5% thì không có sự sai khác về mặt thống kê vào ngày 33 giữa hai mẫu.
Kết quả thực nghiệm chứng tỏ xử lý 1-MCP ở nồng độ 630 ppb và 680 ppb có khả năng hạn chế sự biến thiên hàm lượng ACC tốt hơn. Bởi vì 1-MCP có tác dụng tích cực trong việc làm giảm đáng kể hàm lượng ACC tạo thành. Từ đó, kéo theo khí ethylene tạo ra từ sự oxy hóa ACC ở mức độ thấp, làm giảm cường độ hô hấp, kéo dài thời hạn bảo quản. Kết quả này phù hợp nghiên cứu của Neil E. Hoffman và cộng sự (1980) [59] khi nghiên cứu sự thay đổi hàm lượng ACC liên quan đến sản sinh ethylene trong bơ, cà chua và kết quả của Akira và cộng sự (1997) [34] khi khảo sát ảnh hưởng của 1-MCP lên hàm lượng ACC của quả cà chua.
3.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ 1-MCP kết hợp với chlorine đến sự biến thiên hoạt lực ACC oxydase của quả cà chua trong quá trình bảo quản lực ACC oxydase của quả cà chua trong quá trình bảo quản
ACC oxydase là enzyme xúc tác phản ứng biến đổi cơ chất ACC thành ethylene, chính vì thế hàm lượng ACC oxydase của các mẫu đạt giá trị cực đại cùng ngày với đỉnh hô hấp, cường độ sản sinh ethylene [26]. Sự biến thiên hoạt lực enzyme ACC oxydase của quả cà chua trong quá trình bảo quản phụ thuộc vào nồng độ xử lý 1-MCP được mô tả ở đồ thị hình 3.7.
Hình 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý 1-MCP kết hợp với chlorine đến sự biến thiên
hoạt lực ACC oxydase của quả cà chua trong quá trình bảo quản
Quan sát kết quả từ đồ thị hình 3.7 ta có một số nhận xét như sau:
Hoạt lực enzyme ACC oxydase ở tất cả các mẫu đều có xu hướng tăng, và đạt giá trị cực đại vào những thời điểm khác nhau tùy thuộc vào nồng độ xử lý 1-MCP, sau đó giảm dần.
Mẫu ĐC có hàm lượng ACC oxydase tăng nhanh và đạt giá trị cực đại cao nhất với giá trị là 21,90 nmol C2H4.g-1.h-1 tại ngày bảo quản thứ 24. Đối với mẫu 530 ppb và 580 ppb có hoạt lực enzyme tăng chậm, đạt cực đại tại giá trị tương ứng là 20,55 nmol C2H4.g-1.h-1 và 19,88 nmol C2H4.g-1.h-1 tại ngày bảo quản thứ 27 và ngày bảo quản thứ 30.
Mẫu xử lý trong dung dịch 1-MCP có nồng độ 630 ppb và 680 ppb tỏ ra hiệu quả hơn khi duy trì được tốc độ tăng chậm hơn, đạt cực đại ở cùng ngày bảo quản thứ 33 với các giá trị tương ứng là 17,12 nmol C2H4.g-1.h-1 và 16,83 nmol C2H4.g-1.h-1. Điều này có thể lý giải do cà chua được xử lý bằng 1-MCP, chế phẩm này đã khóa hoạt động của ethylene, từ đó ngăn cản sự tiếp xúc của enzyme với cơ chất (Nguyễn Minh Nam, 2012) [15]. Do đó, hoạt lực enzyme ACC oxydase ở các mẫu có xử lý 1-MCP thấp hơn so với mẫu đối chứng.
Xử lý kết quả bằng ANOVA mức ý nghĩa 5% thì không có sự sai khác về mặt thống kê giữa hai mẫu 630 ppb và 680 ppb ở ngày bảo quản thứ 33. Kết quả thực nghiệm
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 Ho ạt lự c A C C O ( n mo l C 2 H 4 .g -1 .h -1 )
Ngày bảo quản (ngày)
này tương đồng với công bố của tác giả Ming-Jin Zhang và cộng sự (2004) khi nghiên cứu ảnh hưởng của 1-MCP trên quả chuối [56].
3.3.5. Ảnh hưởng của nồng độ 1-MCP kết hợp với chlorine đến sự hao hụt khối lượng của quả cà chua trong quá trình bảo quản lượng của quả cà chua trong quá trình bảo quản
Trong quá trình bảo quản nông sản nói chung và của cà chua nói riêng, yếu tố hao hụt khối lượng là không thể nào tránh khỏi được. Nguyên nhân do quả trong quá trình chín xảy ra quá trình hô hấp, là quá trình oxy hóa phân giải các vật chất trong tế bào (tinh bột, đường, acid hữu cơ) thành các chất đơn giản hơn, đồng thời giải phóng năng lượng. Đồng thời, quá trình bay hơi nước của quả cà chua cũng làm cho quả hao hụt khối lượng [11]. Mức độ hao hụt khối lượng của quả cà chua trong thời gian bảo quản được thể hiện ở hình 3.8.
Hình 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ 1-MCP đến sự hao hụt khối lượng của quả cà chua
trong quá trình bảo quản (%)
Thông qua kết quả thu thập được ở hình 3.8 ta thấy rằng: trong thời gian bảo quản, tỷ lệ hao hụt khối lượng có xu hướng tăng dần theo thời gian với tốc độ nhanh hay chậm phụ thuộc vào nồng độ 1-MCP xử lý. Tại thời điểm kết thúc bảo quản, ngày bảo quản thứ 27, mẫu ĐC tổn thất 3,812% khối lượng. Ngày bảo quản thứ 33, mẫu 530 ppb tổn thất 4,304%. Ngày bảo quản thứ 36, mẫu 580 ppb tổn thất 4,168% khối lượng. Mẫu 630 ppb và 680 ppb tại ngày bảo quản thứ 39 có sự hao hụt khối lượng là 4,216% và 4,257%, không có sự sai khác về mặt thống kê khi xử lý ANOVA, mức ý nghĩa 5% giữa hai mẫu 630 ppb và 680 ppb tại ngày bảo quản thứ 33.
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 Tỷ lệ h ao hụ t (%)
Ngày bảo quản (ngày)
Các mẫu có xử lý 1-MCP có tỷ lệ hao hụt khối lượng chậm hơn mẫu ĐC. Điều này được giải thích là do 1-MCP đã kìm hãm quá trình hô hấp từ đó hạn chế sự bay hơi nước tự nhiên của quả cà chua trong quá trình bảo quản. Kết quả này hoàn toàn tương đồng với nghiên cứu của Fabián Guillén và cộng sự (2007) khi nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ 1-MCP lên tổn thất khối lượng của quả cà chua [45].
3.3.6. Ảnh hưởng của nồng độ 1-MCP kết hợp với chlorine đến sự biến thiên của hàm lượng acid tổng số của quả cà chua trong quá trình bảo quản hàm lượng acid tổng số của quả cà chua trong quá trình bảo quản
Các acid đóng vai trò quan trọng trong thành phần rau quả cũng như trong quá trình bảo quản và chế biến. Chúng kết hợp với đường tạo cho sản phẩm có vị chua ngọt dễ chịu, gây kích thích tiêu hóa. Chúng tôi tiến hành theo dõi sự biến thiên hàm lượng acid tổng số của quả theo thời gian bảo quản. Kết quả được mô tả ở hình 3.9.
Hình 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ 1-MCP đến sự biến thiên hàm lượng acid tổng số