Quá trình chín của trái cây
Quá trình chín của trái cây được phân chia làm 02 nhóm:
Nhóm trái cây "climacteric" là nhóm trái cây sẽ tiếp tục chín sau thu hoạch (quả bị hái rời khỏi cây) như: trái chuối, dứa, cà chua, xoài, bơ, ổi, đu đủ … Chúng sản sinh ra khí ethylene, phát tín hiệu để đẩy nhanh quá trình và cũng có thể khiến các loại trái cây khác quanh chúng chín nhanh hơn.
Nhóm trái cây "non - climacteric" là nhóm trái cây sẽ không tiếp tục chín hoặc quá trình chín phải mất thời gian dài sau thu hoạch như: quả mâm xôi, anh đào, dứa, dưa hấu, cam quýt, dâu tây, nho, thanh long …
Điều này có thể lý giải tại sao một số loại trái cây sau khi mua về có thể bảo quản lâu trong điều kiện nhiệt độ bình thường mà chúng không tiếp tục chín như quả táo, dưa hấu có thể chưng tết khá lâu; hoặc sẽ chín – thối sau một thời gian ngắn như chuối…

Hình: nhóm trái cây "Climacteric" và "non – climacteric" (Ảnh Internet)

Ở nhóm trái cây "climacteric", khi nồng độ ethylene đạt 0,1-1,0 ppm, quá trình chín xuất hiện, được coi là không thể đảo ngược. Nhóm này thường được thu hoạch trước khi chín, sau đó trải qua quá trình chín nhanh trong quá trình vận chuyển và bảo quản.Các loại trái cây "non - climacteric" thường được thu hoạch khi quả đạt được độ chín và hương vị đầy đủ như dâu tây, cam thường được thu hoạch khi chúng đã chín hoàn toàn.
Ở cà chua, mất khoảng 45-55 ngày để quả đạt đến độ chín hoàn toàn. Sau đó, quả bắt đầu trải qua quá trình chín. Quá trình sản xuất ethylene trong quả lần lượt báo hiệu hoạt động của các enzyme khác nhau dẫn đến những thay đổi sinh lý như thay đổi màu sắc từ xanh sang đỏ, quả mềm hơn và phát triển hương vị và mùi thơm đặc trưng của quả.
Thông thường, nông dân hái sản phẩm khi chúng vẫn còn xanh. Quá trình chín sau đó được thúc đẩy bằng cách phun khí ethylene vào trái cây hoặc rau quả khi chúng đến đích. Đối với những chuyến đi dài, trái cây và rau quả được làm lạnh để tránh hư hỏng và làm chậm quá trình chín.
Tuy nhiên, có những nhược điểm đối với các hoạt động sau thu hoạch này. Trái cây được thu hoạch sớm có thể dẫn đến hương vị và chất lượng kém mặc dù trông giống như trái cây đã chín hoàn toàn. Trái cây được vận chuyển trong thời gian dài dưới nhiệt độ thấp cũng có xu hướng mất chất lượng.
Kiểm soát quá trình chín
Có một số cách mà các nhà khoa học có thể kiểm soát quá trình chín bằng cách biến đổi gen.
Quy định sản xuất Ethylene
Lượng ethylene được sản xuất có thể được kiểm soát chủ yếu bằng cách "tắt" hoặc giảm sản xuất ethylene trong trái cây và có một số cách để thực hiện điều này. Chúng bao gồm:
Ức chế biểu hiện gen ACC synthase: ACC (axit 1-aminocyclopropane-1-carboxylic) synthase là enzyme chịu trách nhiệm chuyển đổi S-adenosylmethionine (SAM) thành ACC; bước thứ hai từ cuối trong quá trình tổng hợp ethylene. Biểu hiện enzyme bị cản trở khi một bản sao antisense ("ảnh phản chiếu") hoặc bản sao bị cắt cụt của gen synthase được đưa vào bộ gen của cây.
Chèn gen ACC deaminase: Gen mã hóa cho enzyme được lấy từ Pseudomonas chlororaphis , một loại vi khuẩn đất không gây bệnh phổ biến. Nó chuyển đổi ACC thành một hợp chất khác, do đó làm giảm lượng ACC có sẵn để sản xuất ethylene.
Chèn gen hydrolase SAM: Phương pháp này tương tự như ACC deaminase trong đó sản xuất ethylene bị cản trở khi lượng chất chuyển hóa tiền chất của nó bị giảm; trong trường hợp này, SAM được chuyển thành homoserine. Gen mã hóa cho enzyme được lấy từ thực khuẩn thể E. coli T3.
Ức chế biểu hiện gen ACC oxidase: ACC oxidase là enzyme xúc tác quá trình oxy hóa ACC thành ethylene, bước cuối cùng trong con đường sinh tổng hợp ethylene. Thông qua công nghệ anti-sense, việc điều chỉnh giảm gen ACC oxidase dẫn đến ức chế sản xuất ethylene, do đó làm chậm quá trình chín của quả.
Kiểm soát tiếp nhận Ethylene
Vì ethylene báo hiệu sự bắt đầu chín của quả, nên quá trình chín chậm ở một số cây có thể đạt được bằng cách sửa đổi thụ thể ethylene của chúng. Gen ETR1 là một ví dụ và nó đã được chứng minh là mã hóa một protein liên kết ethylene. Cây có ETR1 đã sửa đổi không có khả năng phản ứng với ethylene.
Ức chế hoạt động của Polygalacturonase: Polygalacturonase (PG) là enzyme chịu trách nhiệm phân hủy pectin, chất duy trì tính toàn vẹn của thành tế bào thực vật. Sự phân hủy pectin xảy ra khi bắt đầu quá trình chín dẫn đến quả mềm. Để tạo ra quả có đặc điểm DR bằng phương pháp này, các nhà khoa học chèn một bản sao gen PG bị cắt cụt hoặc một bản sao ngược lại vào bộ gen của cây, dẫn đến giảm đáng kể lượng enzyme PG được sản xuất, do đó làm chậm quá trình phân hủy pectin.
Ưu điểm của công nghệ DR
Thời hạn sử dụng của sản phẩm được kéo dài mang lại nhiều lợi ích cho cả nhà sản xuất và người tiêu dùng: Đảm bảo trái cây và rau quả chất lượng hàng đầu trên thị trường. Người nông dân giờ đây có thể đợi trái cây và rau quả đạt độ chín hoàn toàn trước khi hái khỏi cây, do đó trái cây có chất lượng hoàn hảo. Người tiêu dùng sẽ nhận được giá trị xứng đáng với số tiền họ bỏ ra.
Mở rộng cơ hội thị trường cho nông dân vì sản phẩm của họ giờ đây có thể được vận chuyển trong thời gian dài hơn, một số thậm chí không cần phải làm lạnh.
Giảm tổn thất sau thu hoạch: Trái cây DR không dễ bị mềm so với trái cây thông thường và do đó có khả năng chống chịu hư hỏng tốt hơn trong quá trình xử lý và vận chuyển. Điều này đảm bảo một tỷ lệ đáng kể trái cây thu hoạch được đưa lên kệ thị trường.
Kéo dài thời hạn sử dụng của trái cây hoặc rau quả vì chúng tươi và bổ dưỡng hơn trong thời gian dài hơn. Những loại trái cây này sẽ không dễ dàng bị "hỏng".
Các khía cạnh an toàn của công nghệ DR
Cây trồng biến đổi gen đầu tiên được chấp thuận đưa ra thị trường là cà chua Flavr-SavrTM do Calgene, Inc. từ cơ quan quản lý của Hoa Kỳ, giống cà chua với quả có cùng thành phần dinh dưỡng như cà chua thông thường và không có sự khác biệt về mức độ chất gây dị ứng hoặc độc tố so với quả thông thường.
Các loại cà chua DR khác sau đó cũng đã được các cơ quan quản lý ở một số quốc gia cấp quy chế phi quản lý, bao gồm Hoa Kỳ, Canada và Mexico. Năm 1996, các cơ quan quản lý an toàn thực phẩm của Vương quốc Anh cũng đã chấp thuận một loại cà chua DR do Zeneca Seeds phát triển nhưng hiện tại nó không được bán trong các siêu thị.
Tình trạng hiện tại của công nghệ DR
Công nghệ làm chín chậm (DR) đã được áp dụng cho cà chua, dưa và đu đủ. Một ứng dụng thú vị của công nghệ DR là trong nghề trồng hoa, nơi các thí nghiệm đang được tiến hành để áp dụng công nghệ làm chậm quá trình héo của hoa.
Ở Đông Nam Á, công nghệ DR đang được áp dụng cho đu đủ, một loại thực phẩm phổ biến và là một phần của chế độ ăn uống chung trong khu vực. Công nghệ này có thể làm tăng đáng kể tính khả dụng của loại trái cây bổ dưỡng này cho người tiêu dùng và cho những người nông dân quy mô nhỏ và chủ yếu là những người nghèo tài nguyên trong khu vực.

Mỹ Lệ