chuong_2_tt_etylen_1391

5/11/2018 chuong_2_tt_etylen_1391 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/chuong2ttetylen1391 1/102

ETHYLENEETHYLENE

TRONG COÂNG NGHETRONG COÂNG NGHE Ä Ä

SAU THU HOASAU THU HOA Ï Ï

CHCH



EtylenEtylen vvàà chchấấtt khkháángng etylenetylen trongtrong b bảảoo ququảảnn chchếế bi biếếnn

SỰ

PHÁT HIỆN RA TÁC ĐỘNG SINH LÝ CỦA ETYLEN

- Nhà khoa học Nga D. N. Neliubov, ngườ i đầu tiên (1901) phát hiện ra etylen có ảnh hưở ng đến sinh tưở ng của thực vật.

- Ông đã chứng minh đượ c: etylen có mặt trong thành phầnkhí đốt đã gây ra hiện tượ ng uốn cong thân và làm thay đổitính

hướ ng

của thân cây đậu

Hà

Lan

mọc

vòng.

- Nồng độ gây ra tác động trên etylen là r ất thấ p:1/ 1.600.000 phần không khí (khoảng 0,6 ppm). Etylen đã tác động lêncây

đậu Hà Lan mọc

vòng

theo

một cơ

chế

dụng

gọi là “phản

ứng ba chiều” của thân: kìm hãm sự giãn làm dày thân và – thay đổi hướ ng mọc.



Vào nhữ ng năm 20 của thế kỷ 20, tác động sinh

lý

của

etylen

được phát hiện ngày càngrõ hơn, đặc biệt trong việc làm chín quả cam, quýt, chuố i và nhi ều quả khácNăm

1934, nhờ

sự

phát

triển của các

phương pháp phân tích hóa học, R. Gein đã chứ ng minh được: chính thự c vật nói chung và

cây

tr ồng

nói

riêng

có

khả

năng

tự

tổng hợp etylen.



Improper preImproper pre--storage conditioning makesstorage conditioning makes problemsproblems



For wholesale market

For internet market



Năm 1953, Crocker và các cộng sự (Hoa kỳ) đã

đề

nghị

coi

etylen

như

là

một hoocmon của sự chín.

Sau đó, với sự ra đời của các phương pháp, thiế t bị

phân

tích

khí

cự c nhạy (sắc

ký khí) người ta đã xác định: etylen là sản phẩm tự nhiên của quá trình trao đổi chấ t trong cây và đượ c hình thành

vớ i lượ ng nhỏ ở tấ t cả các mô khác nhau của cây. Từ mô khỏe đế n m ô bị bệnh; từ mô còn non đế n mô già; từ quả còn

xanh

đế n quả đang

chín.



Up: sound

Down: chilling injury



Etylen được sinh với một lượng nhỏ và được khuyế ch tán đế n các cơ quan, bộ phận khác nhau

trong

cây

dưới dạng

hợp chấ t ACC

(1- Aminocyclopropane, 1 Cacboxylic acid).Tại đó, ACC có thể chuyển thành etylen và gây hiệu quả sinh lý cho dù vị trí đó ở xa nơi sinh sản ra ACC.



Pathway of ethylene synthesisPathway of ethylene synthesis



FreezingFreezing

•

Injury by freezing stress

• Recover when freezing is not severecollapse of tissues: complete decay

Up: zucchini freezing in wholesale market

Left: Oriental pear freezing in storage



Ngày nay, người ta đã thừ a nhận rằng: etylenlà

hoocmon

của sự

chín, sự

già

hóa

và

các

“stress”. Nó là một phytohoocmon duy nhấ t ở dạng khí.V ề

cấ u tạo hóa học etylen (CH2

=CH2

) là

một

cacbuahydro khí đơn giản đầu tiên của dãy cacbuahydro chư a no, (các Olephin) có trọng lượng phân tử là 28,05. Trong đi ều kiện thường, etylen

là

một chấ t khí không màu, cómùi ête nhẹ. Nhiệt độ đông đặc l à - 1 8oC và nhiệt độ sôi là - 103oC.



2 months storage

At harvest



Sự có mặt của liên kế t đôi trong phân tử khiế n etylen có 3 phổ hấ p thụ cự c đại ở vùng

tử

ngoại. Đó

là

161, 166, và

175nm.

Phân tử etylen có ái lự c đáng kể với lipit, tankém ở trong nước, tan tố t ở trong rượu và tan rấ t tố t trong ête. Ứ ng

với n ồng

độ

1ppm

(một ph ần triệu) trong pha khí ở 25o

C,etylen có n ồng độ phân tử trong nước là 4,4.10-9

M.





Ở

dạng

thông

thườ ng, etylen

không

thể

hiện rõ là

một phytohoocmon, trong cây vớ i nồng độ r ất thấ p(0,001 - 0,1μl/l ) etylen đã gây đóng , mở các quátrình

sinh

lý

của

cây

(kìm

hãm

sinh

tr ưở ng, gây

chín...).Trong cơ thể thực vật, có sự điều hòa nồng độ etylen ở các mô khác nhau của cây. Nồng độ của etylen đượ c kiểm soát bở i tốc độ sinh sản ra nó. Nếu có hiện tượ ng

dư

thừa

etylen

trong

mô, etylen

sẽ đượ c khuyêch tán vào môi tr ườ ng. Ngoài cây tr ồng, etylen còn đượ c tổng hợ p ở vikhuNn, nấm; các

thực vật hạ đẳng, thượ ng

đẳng

khác.





ACC -Synthetase đóng vai trò quan trọng trong

quá

trình

đi ều hòa sản

sinh

ra

etylen.

Tố c độ sản sinh ra etylen cũng chịu ảnh hưởng của các hoocmon khác trong cây như : auxin, xytokinin. Đó là các hoocmon

kể trên gây ảnh hưởng đế n sự tổng hợp ACC - Sylthetase.Auxin

là

một v í dụ điển hình v ề

mố i quan

hệ này. Auxin ở n ồng độ thấ p l à một chấ t kích thích sinh trưởng như ng ở n ồng độ caolại là chấ t ứ c chế sinh trưởng do nó kích thích

tạo ra etylen .



Direct sunlight

Physical injury during washing2 months storage

At harvest



Các chất kháng lại quá trình sản sinh ra etylen (chất kháng etylen) như các loại ion kim loại nặ ng có

ảnh

hưở ng

tr ực tiế p

đến quá trình sinh tổng

hợ p hoạt tình của etylen ACC - Synthetase.Oxy giữ vai trò quan tr ọng trong quá trình chuyểnACC thành

etylen. Đây

chính

là

cơ

sở

cho

việc

bảo quản nông sản trong môi tr ườ ng kín (thiếu O2

) hay trong khí quyển điều chỉnh (điều chỉnh

các

thành

phần

không

khí

trong

khí

quyển bảo

quản như O2

, CO2

, N 2

,...) có tác dụng kháng etylen để kéo dài quá trình chín và già của nông sản.



HHÀÀM LƯ M LƯ Ợ Ợ NG ETYLEN TRONGNG ETYLEN TRONG

THTHỰ Ự C VC VẬẬT VT VÀÀ VI SINH VVI SINH VẬẬTTEtylen có thể được hình thành từ các vi sinh vật. Các

chủng

vi khuẩn như

Streptmyces.

Pseudomonas, Solanacearum...sản sinh rấ t nhi ều etylen và sự sản sinh này phụ thuộc vào

tố c

độ

sinh

trưởng, cường

độ

hô

hấ p

của chúng.Ở nấ m, trong số 238 loài nghiên cứ u c ó tới 25% loài

sản

sinh

etylen. Ở

các

loài

khác

nhau tố c độ sự sản sinh etylen khác nhau. Nế u ở Penicillium lateum là 2,18μl//kg/24giờ

thì

ở

Penicillium

corylophyllum

10,7μl/kg/24 giờ và Neurospora là 0,9μl/kg/24 giờ.



Ở nấ m Penicillium, giai đoạn hình thành bào tử là giai đoạn sản sinh etylen cự c đại và giảm

vào

giai

đoạn già của các mixen nấ m.

Ở

thự c vật thượng

đẳng, quan

trọng

sản

sinh etylen phụ thuộc vào giai đoạn pháttriển của các cơ quan khác nhau.Trong

m ầm

đậu Hà Lan mọc vòng, vị

trí

của các cơ quan có liên quan tới tố c độ hình thành của etylen .



STS and lilySTS and lily

No STS

left : untreated

right : ethylene treated

STS treated

left : untreated




HHààmm lư lư ợợngng etylenetylen nnộộii sinhsinh đođo đư đư ợợcc ởở mmộộtt ssố ố câycây trtr ồ ồngng

Tên cây tr ồng Hàm lượ ng etylen (μl/kg chất tươ i)

Chuối 0,01 -

2,0

Cam, quýt 0,13 -

1,0

Táo 25 -

2500

Lá

bông 0,25 -

0,75

R ễ đậu Hà Lan 2,0Thân

đậu tươ ng 0,8



Sự hình thành etylen thường tập trung ở đỉnh sinh trưởng, ở mô đố t và giảm ở ph ần lóng,thân, cành.

Ở cây táo, etylen được tạo ra nhi ều ở ch ồi ngũ. Hàn lượng etylen giảm khi lá táo xé mở và khi cây táo nở hoa. Sau đó hàm lượng tănglên

lúc

già, khi

lá

và

quả

rụng.

Sự sản sinh etylen còn phụ thuộc vào kíchthước cơ quan và cấ u tạo giải phẩu của biểu bì.

Ví dụ, với lá cây, lượng etylen tổng hợp được dao động mạnh trong khoảng 5 - 10μl/kg/24giờ.



Tên

cây

tr ồng Hàm

lượng

etylen

(l/kg chất tươi)

Chuối 0,01 -

2,0

Cam, quýt 0,13 -

1,0

Táo 25 -

2500

Lá

bông 0,25 -

0,75

Rễ đậu Hà Lan 2,0

Thân

đậu tương 0,8



Trên

cây

táo

trong

phạm vi nhiệt

độ

20 –

25oC,nế u tăng thêm 10oC thì tố c độ phản ứ ng sinhetylen tăng lên 2,8 l ần, trong khi phản ứ ng

sinh CO2 chỉ tăng 2,5 l ần và phản ứ ng tách O2là 2,7 l ần.Nế u

nâng

nhiệt

độ

lên trên ngưỡng

tố i thích

(với táo là 35oC) thì sự sản sinh etylen giảmxuố ng. Sự đi ều chỉnh

hàm

lượng

etylen

thông

qua nhệt độ có ý ngh ĩ a rấ t quan trọng đố i vớiquá trình và già hóa các bộ phận của cây.



Beneficial effect of ethyleneBeneficial effect of ethylene

•

Increase eating quality

•

Uniform ripening

Natural softening C2

H4

treated



Ngoài

ra, hàm

lượng

CO2

trong

mô

cũng

ảnh

hưởng đế n sự sản sinh etylen.Nó có thể kìm hãm, kích thích hoặc không gâyảnh

hưởng

đế n quá trình tổng

hợp

etylen

ở

các mô khác nhau.Ví

du, với hàm lượng

CO2

từ

10 -

80 % ở

táo

có sự kìm hãm tạo etylen, ở khoai lang có sự kích thích còn ở đậu tương, cam, chanh lại không

có

ảnh

hưởng.

Ảnh hưởng của CO2

đế n sản sinh etylen cũng

giố ng như ảnh hưởng của nó đế n quá trình hô

hấ p cây tr ồng.



HIHIỆỆU QUU QUẢẢ

SINH LÝ CSINH LÝ CỦỦAA

ETYLENETYLEN

1. Etylen v ớ i sự phát tri ể n và ch ị n c ủa quảSự

phát

triển và chín quả

của cây ăn quả

gắn li ền vớităng

hô

hập của nó. Tùy

theo

đặc

điểm h ô hấ p của

quả

khi

chín, người ta chia quả

thành

2 loại:- Quả

có

hô

hấ p bộc

phát

(Climacteric fruits).

- Quả

không

có

hô

hấ p bộc

phát

(Non-Climactericfruits).



Disorders associated with ethyleneDisorders associated with ethylene

Stored at high ethylene andhumidity environment

Stored with apples (left)and at high ethyleneenvironment



Ở quả có hô hấ p bộc phát, giai đoạn đầu của quá trình chín, cường độ hô hấ p tăng lên đột

ngột, sau đó giảm mạnh tạo nên một đỉnh cao hô hấ p gọi l à h ô hấ p bộc phát.Song song

với quá trình này, etylen

cũng

được

sản sinh nhi ều và đường biểu diễn của nó cũng có một đỉnh như cường độ hô hấ p.Đi ều

đó chứ ng

tỏ

etylen

đã giữ

vai

trò

quan

trọng trong việc tạo r a h ô hấ p bộc phát và kích thích quá trình chín.



Các loại quả như : táo, mơ, mận, đào, xoài,chuố i, cà

chua, đu

đủ...là

các

loại quả

có

hô

hấ p bộc phát, còn các loại quả không có hô hấ p bộc phát là: nho, cam, chanh, dứ a, dư a chuột...So với quả

không có hô hấ p bộc phát,

trong quá trình chín, quả hô hấ p bộc phát sảnsinh ra etylen nhi ều hơn.Ví

dụ: chuố i, xoài: 0,04 -

0,3μl/l; cam, chanh:

0,1 - 0,4.Do đó, ở quả có hô hấ p bộc phát, xử lý etylenngoại sinh có thể

làm

quả

chín

nhanh

rõ

rệt,

còn các quả không có hô hấ p bộc phát hiệu quả xử lý etylen để thúc đẩy quá trình chín không rõ.Quả

càng

già

(trưởng

thành), lượng

etylen

c ần

để xử lý gây chín càng thấ p.



No STS

left : untreated


STS treated

left : untreated




2. Etylen

v ớ i sự

già

hóa

c ủa hoa

Etylen

tham

gia

vào

nhi ều quá trình sinh lý, sinh hóa,xúc

tiế n quá trình già hóa của hoa cắt như : tăng

cường

độ

hô

hấ p, tăng

hoạt tính của nhi ều enzyme

thủy phân; làm mấ t khoảng gian bào; giảm sự hấ pthu

dinh

dưỡng

của

các

hoa, giảm dự

trữ

sacharoza và

phân

giải diệp lục

trong

thân, lá, hoa...

Có

thể

tóm

tắt một số

biểu hiện già hóa của hoa cắt

dưới tác động của etylen như sau:-

Ứ c chế

nở

của nụ

hoa

(hoa

cẩm chướng, hoa

h ồng)- Gây rụng

lá

(cây

hoa

h ồng)

- Gây rụng cánh hoa (hoa h ồng, hoa kèn trắng)- Làm tóp cánh hoa (cẩm chướng)



Tốc

độ

sản

sinh

etylen

r ất

khác

nhau

tùy

thuộc vào độ

già

của hoa.Ví dụ: hoa ở giai đoạn nụ có tốc độ sản sinh etylen thấ p như hoa

hồng, cNm chướ ng, hoa

kèn

tr ắng. Đối vớ i

hoa

cắt

loại này có thể gây nở hoa nhân tạo sau khi thu hoạch.Vì vậy, ngườ i ta thườ ng thu hoạch khi chúng ở giai đoạn nụ.N

gay

trong

một

hoa

như

hoa

cNm chướ ng, các

bộ

phận

như vòi nhụy và cánh hoa có tốc độ sản sinh etylen cao hơ ncác bộ phận khác.Ở

hầu hết

hoa

cắt, khi

hoa

đã thụ

phấn, thụ

tinh

thì

cũng

là

lúc tốc độ sản sinh etylen là lớ n nhất.



3. Etylen

và

sự

ngủ

nghỉ

c ủa c ủ

gi ố ng, hạt gi ố ng

Một số cây tr ồng khi gặp đi ều kiện bấ t thuận như mùa đông băng giá, mùa hè khô nóng...thường

ngủ

nghỉ. Nế u gặp thời tiế t

thuận lợi, các cây tr ồng này sinh trưởng rấ t nhanh.Cơ

chế

của quá trình này đế n nay vẫn chư a

giải thích được rõ ràng như ng trong một số trường hợp cụ thể, etylen đóng một vai trò quan

trọng.

Đố i với một số loài, etylen kích thích sự nẩy m ầm của hạt đang ngủ nghỉ trong khi thông thường

gibberellin

mới

gây

ra

tác

động

này.



Như đã biế t, cơ chế tác động của ánh sáng đế n quá trình số ng

và

vươn của m ầm cây có

liên quan chặt chẽ với phytocrom - một sắc tố quan trọng của tế bào thự c vật. Mố i liên hệ giữ a etylen và phytocrom được thể hiện ra sao?.Theo nhi ều nghiên cứ u thì phyticrom đã có ảnh hưởng trự c tiế p đế n sự hình thành etylen.Sau

đó, một mình etylen sẽ

tác

động

trự c tiế p

đế n quá trình mọc m ầm.Etylen có lẽ là một “mắc xích hoocmon” tronghệ

thố ng

nẩy m ầm, của ch ồi m à vố n

được

đi ều chỉnh bằng phytocrom.Người ta phát hiện thấ y hàm lượng etylen tăng

đáng

kể

vào

thời kỳ

trước khi mọc m ầm

ở nhi ều loài cây. Do đó, xử lý hạt giố ng trướckhi gieo bằng etylen có thể làm tăng sự nẩy m ầm của hạt.



Stress by insects during

growing season

Suffered by early fruit dropand poor quality



4. Etylen và sự phân hóa, sinh tr ưở ng c ủa r ễ

cây

Auxin ở n ồng độ cao đã kích thích quá trình hình thành etylen trong cây. Vậy etylen đóng

vai

trò

gì

đố i với sự

ra

rễ

bấ t

định

của

cành giâm, cành chiế t khi sử dụng auxin với n ồng độ cao?Khi xử lý cành giâm bằng auxin, ngoài lượng

etylen được hình thành do tác động của auxin, bản thân cành giâm, cành chiế t khi bị tổn thương (bị cắt, bị khoanh vỏ) cũng sản sinh

ra

một lượng

etylen

nhỏ.

Chính lượng etylen từ 2 ngu ồn này đã kích thích sự ra rễ bấ t định của cành giâm, cành chiế t. Tuy

nhiên, cơ

chế

của quá trình vẫn

chư a hiểu biế t đầy đủ.



5. Etylen và sự r ụng c ơ quan.Một trong nhữ ng ảnh hưởng rõ nhấ t của etylen đế n cây tr ồng là tác động làm rụng các

bộ

phận của cây. Có thể

giải thích đều

đó bằng các giả thuyế t sau:- Auxin, xytokinin, ánh sáng và dinh dưỡng tố t là nhữ ng

yế u tố

làm

giảm hay làm chậm

lại quá trình rụng các bộ phận của cây. Nế u giảm tác động của các yế u tố này sẽ làm cho vùng rụng của các bộ phận mẫn cảm hơn với tác động

của etylen.



At harvest

Control C2

H4

removal

10 days of storage at 10oC



Etylen hoặc các tác nhân dẫn đế n hình thànhnó, đã kích thích sự rụng lá do làm giảm quátrình

tổng

hợp hoặc cản trở

vận

chuyển auxin

tới các bộ phận. Bên cạnh đó axit abxixic (ABA) cũng kính thích sự rụng do kích thích sản sinh etylen hoặc ngăn cản sản sinh và vận

chuyển auxin trong cây.Thí nghiệm sau khoảng 10 giờ tác động etylen,

ở

vùng

đỉnh

ch ồi cây đậu Hà Lan dòng vận chuyển auxin bị ứ c chế tới 90%.



6. Etylen

và

sự

ra

hoa, sự

phân

hóa

gi ớ i tính

c ủa hoa

Sự cảm ứ ng hình thành hoa ở một số cây tr ồng có thể hiểu như một phản ứ ng đáp lại của cây tr ồng

đố i với

đi ều kiện ngoại cảnh bấ t lợi. Như ng nế u chủ động xử lý etylen cho cây tr ồng đang số ng trong vùng

khí

hậu, thời tiế t thuận lợi vẫn có thể

làm

cho chúng ra hoa.Chư a c ó một giải thích hợp lý nào v ề cơ chế

của

quá

trình

này

như ng

để

cây

ra

hoa

được, c ần có ít nhấ t một lá ở trên cây. Ở đây, có lẽ lá giữ một vai trò quan trọng nào

đó trong

việc ra hoa lên ch ồi

đỉnh

của

cây tr ồng.



Sự

ra

hoa

của cây sẽ

xảy ra đồng

loạt

khi xử lý 6 giờ bằng etylen ở n ồng độ 1600μl/l. Ở cây dứ a quan sát được sự phát sinh hình thái mới ở ch ồi đỉnh sau3 ngày xử lý etylen (10μl/l etylen

trong

24 giờ).

Ngày nay, việc dùng chế phẩm thương mại

có

tên

là

Ethrel

(hay Ethephon)

một chấ t sản sinh etylen đã phổ biế n trong sản xuấ t để làm cho dứ a, xoài (họ Bromediaceae) ra hoa trái vụ.



Medan

area (?) in Indonesia



Sau

khi

ra

đời chế

phẩm

Ethrel

làm

thay

đổi tỷ

lệ

hoa đự c và hoa cái ở cây họ B ầu bí (Curcubitaceae). Các nghiên cứ u sau này cho thấ y: có

lẽ

ACC chứ

không

phải

etylen

có

ảnh

hưởng đế n sự xác định giới tính hoa. Do đó, cóthể tạo các yế u tố ngoại cảnh bấ t lợi vố n thúc đẩy sự tổng hợp ACC để làm tăng tỷ lệ hoa cáiở một số cây tr ồng.Ngoài họ B ầu bí, các cây tr ồng thuộc họ Th ầu d ầu

(Euphorbiaceae), họ

gai

mèo

(Canabiaceae) cũng có tỷ lệ hoa cái cao khi được phun Ethrel, axetylen và cacbon oxyt (CO).



7. Etylen

và

sự

t ổ n thươ ng

c ơ

gi ớ i và các stress

Etylen

có

thể được xem như

một

“hoocmon

stress”

vì

tổn thương cơ giới cũng có thể xem như là một stressmà

cây

gặp phải.

N ồng

độ

etylen

tăng

lên

một

cách

nhanh

chóng

khi

cây bị tổn thương hoặc gặp stress. Sản xuấ t ra etylen

chính

là

biện pháp hữ u hiệu

để

làm

giảm sinhtrưởng, giúp

cây

vượt qua được

stress (tổn thương,

hạn, úng, nhiệt

độ

quá

cao

hay quá

thấ p..).

Ví dụ: lá cây sẽ tự rụng bớt khi gặp hạn để giảm diệntích

thoát

hơi nước b ề

mặt. Tương

tự

như

vậy, etylen đã kích thích sản sinh ra phytoalexin, một phứ c hợp

được hình thành khi cây tr ồng

bị

mấ m và vi khuẩn xâm nhiễm.



Nhóm hoocmon bao g ồm: auxin nội sinh và auxin tổng hợp (IAA;2,4D, αNAA...) khi ở n ồng

độ

10-6

- 10-3M đã làm tăng

gấ p 10 l ần

sự sản sinh ra etylen. Cảm ứ ng sinh tổng hợp etylen bởi auxin ở lá diễn ra trong khoảng 1 giờ như ng ở rễ đậu Hà Lan chỉ là 10 - 30 phút.Giả

thuyế t

được nhi ều người chấ p nhận nhấ t

hiện nay để giải thích cho cơ chế cảm ứ ng này là auxin cảm ứ ng sự tổng hợp enzymebiế n

đổi

SAM thành

1 -

ACC và

từ

1 -

ACC,

etylen được tạo thành.



Xytokinin

ở

n ồng

độ

10-8

- 10-4

đã làm

tăng 2-4 l ầnSự sản sinh etylen, axit abxixic làm

tăng sự sản sinh etylen gấ p 2 l ần.Nhóm độc tố thự c vật g ồm: các hợp chấ t v ô cơ

chứ a

đồng, sắt, thủy

ngân,các chấ t trừ cỏ, độc tố vi sinh vật...



Eliminating sources of ethyleneEliminating sources of ethylene

Storage of distributor



8. Etylen

và

sự

già

hóa

c ủa các c ơ

quan

và

tòan cây Sự già hóa của các cơ quan là kế t quả tấ t yế u của các cá thể

số ng. Biểu hiện của sự

giá

hóa

rấ t phong phú như ng rõ nhấ t là các dấ u hiệusau:-

Hiện tượng

rụng

các

cơ

quan

(lá, hoa, quả..)

- Hiện tượng vàng lá.- Hiện tượng giảm trao đổi chấ t, hấ p thu dinh dưỡng-Hiện tượng

chín

nẫu

ở

quả.

- Hiện tượng cây bị xâm nhiễm bởi các tác nhângây bệnh (các việc sinh vật).

Ế Á Ộ Ủ



CƠ CHCƠ CHẾ Ế TTÁÁC ĐC ĐỘỘNG CNG CỦỦA ETYLENA ETYLEN

Khi xử lý etylen, thường có hai loại phản ứ ng xảy ra: phản

ứ ng

nhanh

(trong

vài

phút) và

phản

ứ ng chậm (trong vài giờ

). Do đó, cơ

chế

tác

động

của

etylen

có

thể

diễn ra theo hai chi ều hướng:

1. Dưới tác động của etylen, màng tế bào có nhữ ng biế n

đổi cơ

bản: tính

thấ m của màng tế

bào

tăng lên

đáng

kể

do etylen

có

ái

lự c với

lipit, một

thành

ph ần chủ

yế u cấ u tạo nên màng tế

bào. Đi ều

đó

dẫn đế n giải phóng các enzyme vố n tách rời với cơ chấ t

do màng

ngăn

cách. Các

enzyme có

đi ều kiện tiế p xúc với cơ

chấ t và gây ra các phản

ứ ng

có

liên

quan

đế n

các

quá

trình

sinh

lý, sinh

hóa

của cây

như sau: quá trình chín, thoát hơi nước, quá trình trao

đổi

và

axit

nucleic.



2. Enzyme gây hoạt hóa các gen c ần thiế t choquá

trình

tổng

hợp

các

enzyme mới, xúc

tác

cho phản ứ ng hóa sinh xảy trong cây tr ồng và nông sản như : các enzyme hô hấ p,invertaza, enzyme xúc tác cho các phản ứ ngbiế n đổi diệp lục, axit hữ u cơ, tanin, pectin,các chấ t thơm...

Trong

tác

động

gây

ảnh

hưởng

đế n sự

rụng

các cơ quan, có thể etylen đã kích thích tổnghợp xellulaza, pectinaza gây ra sự phân hủy tế bào t ầng rời dẫn đế n sự rụng lá.



Ethylene scrubbing systemEthylene scrubbing system



SSỬ Ử

DDỤỤNG CNG CÁÁC CHC CHẤ Ấ T KHT KHÁÁNG ETYLENNG ETYLEN

TRONG STRONG SẢẢN XUN XUẤ Ấ T VT VÀÀ

BBẢẢO QUO QUẢẢN SN SẢẢN PHN PHẨẨM RAUM RAU

HOA QUHOA QUẢẢCÁC CHẤT KHÁNG ETYLENNế u

etylen

kích

thích

sự

chín

của quả, sự

già

hoá

của các cơ

quan

và

của toàn cây thì sử

dụng

các

chấ t chố ng

lại

tác

dụng

của

etylen

(kháng

etylen) sẽ

có

tác

dụng

ngược lại: làm

chậm sự

chín

và

sự

già

hoá.

Đây

cũng

chín

là

mục

đích

của

bảo quản sản phẩm

rau

hoa

quả

(RHQ).Trong

sản xuấ t

RHQ, etylen

là

một

trong

nhữ ng

tác

nhân

gây

ra

thiệt hại lớn

trong

bảo quản, đặc biệt

là

các

sản phẩm mẫn cảm

với

etylen. Các

thự c nghiệm trên rau cắt, rau

ăn

lá, ở

n ồng

độ

thấ p (1 ppm ethrel hay nhỏ hơn 0,5 ppm) đã gây tóp, héo cánhhoa

cẩm chướng, hoa

lư u

ly; gây

héo, gây

đố m

lá

rau.. . .

Do đó việc sử

dụng

các

chấ t

kháng

etylen

trong

sản xuấ t cây

tr ồng

nói

chung

và

bảo quản sản phẩm cây tr ồng

nói

riêng

có

một

ý ngh ĩ a thự c tế lớn,

Ở



Ở Việt Nam, chư a c ó một thố ng kê đầy đủ nào

v ề

tỷ

lệ

hao

hụt, mấ t mát sau thu hoạch các sản phẩm rau, hoa quả như ng ở Philipin, một số nước nhiệt đới trong khu vự c, tỷ

lệ

này

là

rấ t lớn: 28% với quả

và

42% với rau. Ảnh hưởng xấ u của etylen đố i với RHQ có thể là:+ Tăng

cường

hô

hấ p, do đó làm giảm nhanh

chóng lượng chấ t khô dự trử trong rau hoa quả nên chấ t lượng rau quả giảm nhanh trong bảo quản.+ Kích

thích

sự

xuấ t hiện và gây hại của các

vi sinh vật gây thố ihỏng.



Ethylene generation forEthylene generation for postharvestpostharvest

treatmenttreatment•

Ethylene gas mixture: ethylene in CO2

base

•

Ethanol+catalyst: ethylene

• Ethephon in alkaline condition: ethylene•

Calcium carbide+water: acetylene



Các

chấ t kháng etylen có thể

là:1. Các chấ t kích thích sinh tr ưở ng - các chấ t kháng gián ti ế p.Nế u cân bằng

các

chấ t

kích

thích

sinh

trưởng

và

ứ c chế sinh trưởng hay cụ thể là cân bằng Gib. (auxin)/etylen (ABA) lớn, tác động của etylen

có

thể

giảm bớt.

Các chấ t kích thích sinh trưởng và ứ c chế sinhtrưởng thường được pha thành dung dịch sauđó

phun

ước lá, hoa quả

tren

cây

hoặc phun

vào hoa quả sau thu hoạch r ồi để ráo và bảoquản. Trong các chấ t kích thích sinh trưởng Gib, có ứ ng dụng nhi ều nhấ t để kháng lại tácđộng

của etylen.



2. Các

ion kim

loại nặng

như

Ag, Co, Ti, Hg, Pd.

Các ion kim loại nặng kể trên có thể đã ứ c chế qúa trình chuyển triptophan thành ACC(chấ t ti ền thân của

etyylen) do đó

etylen

đã

không được hình thành.Các hợp chấ t như : AgNO3

; thiosunphat bạc (STS); TiCl2

, CoCl2

được bổ

sung vào

dung

dịch cắm hoa cắt hay xử lý cho hoa cắt trước hoặc sau khi bảo quản lạnh. Từ lâu ngườ ta đã biế t AgNO3

là

một chấ t sát khuẩn tố t.

Trong dung dịch cắm hoa có chứ a AgNO3

, các

vi sinh vật gây thố i hỏng hoa cắt không phát triển

được.



Ozone injuryOzone injury

Apples

Oriental pears



Ngoài

tác

dụng

kể

trên, Ag+

còn

được biế t như

một

chấ t kháng etylen ti ềm

tàng. Nó

gây

trở

ngại

đố i

các vị trí liên kế t của etylen, nó ứ c chế sự trao đổi etylen, nó

hình

thành

một phứ c

dietylen

thự c sự (Ag(C2

H4

)2

) do đó nó có tác dụng

như

một chấ t

kháng

etylen.Vì

AgNO3

-có

độc tính cao, khó bảo quản trong đi ều

kiện thường

và

có

khả

năng

liên

kế t mạnh

với các điểm có điện tích âm của tế

bào

nên

trong

nhi ều

trường hợp hiệu quả kháng etylen của nó chư a rỏ.



Việc sử

dụng

một muố i bạc khác (STS) đã

khắc phục được các nhược kể trên của AgNO3

. Muố i bạc đã được giới thiệu đầu tiên

bởi V. Geijn (1978).Muố i

này

có

nhi ều

ư u

điểm khi sử

dụng

nó

như là một chấ t kháng etylen. Nhữ ng ư u điểm đó là:- Tố c

độ

vận

chuyển của

STS qua nhanh

hơn

rấ t nhi ều so với Ag+

.- Với lượng bạc tự do trong dung dịch rấ t thấ p(0,46 Ag+

trong

2ml

STS) nó

đã có tác dụng

ứ c chế

sự

sản sinh etylen.- Độ độc của Ag+

trong STS là thấ p hơn nhi ều

so với độ độc của Ag+

trong AgNO3

.



KiwifruitsKiwifruits

Up : control, down : ethylene removal

Hiện na STS đang được sử dụng một cách thương mại



Hiện nay, STS đang

được sử

dụng

một cách thương

mại

trong

bảo quan hoa cắt

ở

nhi ều nước. Tuy

vậy, nó

cũng

có

một vài nhược điểm đáng lư u ý:-

Dung dịch

STS không

được b ền vữ ng

nế u

để

quá

lâu. Có

thể

xảy ra hiện kế t tinh, có mùi lư u huỳnh, màu

đen

và

hiệu quả

quả

STS sẽ

giảm. Do đó, thường

người ta trộn 2

tổ hợp riêng rẽ AgNO3

và Na2

S2

O3

.5H2

O trước khi sử

dụng

chúng

vào

mục

đích

bảo quản theo một tỷ

lệ

nhấ t

định. Tỷ

lệ

phân

tử

giữ a AgNO3

và

Na2

S2

O3

.5H2

O có

thể

thay đổi từ 1: 8 đế n 1: 4.-

Sự

tích

luỹ

ion Ag+

trong

nước và đấ t, nơi người ta loại bỏ

dung dịch

STS sau

khi

người t a sử

dụng

nó. Các

ion Bạc

này

được tích luỹ

nhi ều có thể ảnh

hưởng

đế n môi trường

và sứ c khoẻ của con người. Do đó, c ần phải có biện phápthu

h ồi lại bạc từ

dung dịch

STS loại bỏ

và

tìm

kiế m các

-

hợp chấ t khác ư u việt hơn STS.

3 Các chất oxy hoá mạnh: O ; KMnO tia cực tím (UV) sẽ



3. Các

chấ t

oxy hoá

mạnh: O3

; KMnO4

, tia

cự c tím (UV) sẽ

oxy hoá

ngay

lập tứ c etylen, trước

khi

chúng

gây

ra

nhữ ng tác động xấ u.Ngoài

các

chấ t kháng etylen kể

trên, trong

bảo quản rau,

hoa

quả

còn

áp

dụng

các

biện pháp khác để

hạn chế

tố i

đa

nhữ ng

tác

động

xấ u của etylen như :

-

Làm

mấ t

nhanh

chóng

etylen

cùng

với

nhiệt lượng

cao

ra

khỏi phòng bảo quản bằng

thông

gió

sao

cho

n ồng

độ

etylen

nhỏ

hơn

0,01µl/l.

- Thu non các sản phẩm có thể.-

Không

bảo quản

chung

các

sản phẩm có độ

chín

khác

nhau

bởi vì quả

chín; hoa

đã thụ

phấ n thụ

tinh

sẽ

kích

thích

quá trình chín, gây ra hậu quả xấ u ở các sản phẩm chư a chín, chư a nỡ

còn

lại.

-

Bảo quản

ở

nhiệt

độ

thấ p, n ồng

độ

CO2

thấ p (ứ c chế

sự

chuyển

ACC thành

etylen).



Application of ethylene scrubber during transportApplication of ethylene scrubber during transport

ỬỬ ÁÁ ẤẤ ÁÁ



II. SII. SỬ Ử

DDỤỤNG CNG CÁÁC CHC CHẤẤT KHT KHÁÁNG ETYLENNG ETYLEN

TRONG BTRONG BẢẢO QUO QUẢẢN RAU HOA QUN RAU HOA QUẢẢLàm

chậm

quá

trình chín

của quảLàm

chậm

quá

trình chín

quả

c ủa họ

cam, quít

(Citrus)và

các

hoa

quả

khác

Cam, quít, bưởi là nhữ ng loại quả có giá trị kinh tế caocủa

nhi ều nước. Việt

Nam có

nhi ều loại quả

quý

thuộchọ

này. Đó là cam Xã Đoài, cam Đường

Canh, bưởi

Biên

Hoà, Bưởi

Đoan

Hùng, quít

Tích

Giang...các

loại

quả trên thường tập trung chín vào các tháng 11, 12 vàđế n tế t

Nguyên

Đán, các

loại quả

này

thường

ít

nên

giábán

cao, nông

dân

sẽ

thu

lợi lớn nế u quả

bán

vào

Tế t.

Để

làm

quả

chậm

chín, có

thể

sử

dụng

GA3 (10-

50ppm) để phun ướt quả lúc quả đã chuyển màu hoàn toàn

trên

cây. Cũng

có

thể

sử

dụng

AG3 phố i hợp với

chấ t trừ

nấ m

dùng

để

nhúng

quả

sau

thu

hoạch

nhằm

nâng

cao

khả

năng

bảo quản các quả

kể

trên.

Ethylene removal in grapesEthylene removal in grapes



y g py g p

Untreated

-more soft

-petiole:browning

Ethylene removal

-hard

-petiole:green



Làm

chậm chín quả

chuố i

Chuố i cũng là loại quả quí của Việt Nam. Do đặc điểm của thời tiế t mà chuố i thường

chín

rấ t

nhanh,ảnh

hưỡng

không

tố t

đế n việc

thu

hoạch, vận

chuyển và xuấ t khẩu.

Ở nhi ều nước để bảo quản chuố i xanh, người ta thường

dùng

túi

polyetylen

kín

trong

đó có thuố c tím

(KMnO4

) để

bảo quản chuố i. So với

đố i chứ ng,

sử

dụng

phương

pháp

này

có

thể

tăng

thời gian bảo

quản của chuố i lên 3 l ần.



Tuy

nhiên

cũng

c ần lư u ý nhữ ng

vấ n

đề

sau:

-Chuố i dùng để bảo quản phải là chuố i đạt đế n độ chínthấ p nhấ t ngh ĩ a là các đặc

điểm hình thái, kích thước

đã

đạt như ng

chư a

được có các dấ u hiệu chín.

- Vì KMnO4

là một chấ t không bay hơi, nế u bám dính trên

chuố i có thể

gây

nhữ ng

vế t cháy. Do đó người ta

thường

dùng

KMnO4

bảo hoà khoảng

(19%) để

tẩm

ướt các viên phấ n viế t bảng

r ồi

đặt trong các túi

polyetylen kín dùng bảo quản chuố i.- C ần phải treo, đặt các túi chuố i

ở

nơi râm mát.-

Quá

trình

chín

tiế p theo của chuố i xảy ra khi đư a

chuố i ra khỏi túi và c ần lư u ý sự

phát

triển của bệnh

nấ m than (Anthracnose) lúc này. Có thể sử dụng benzimidazol

để

tiêu

diệt bệnh

này.

Ethylene removal in plum storageEthylene removal in plum storage



Ethylene removal in plum storageEthylene removal in plum storage

à hậ ià h á ủ h ắ



Làm

chậm sự

già

hoá

của hoa cắtKhác

với

các

nông

sản

khác, hoa

cắt có thể được

bổ sung dinh dưỡng cũng như nhi ều hợp chấ t có tác

dụng

bảo quản

thông

qua vế t cắt

ở

cuố ng cành

hoa.

Với một số

hoa

cắt mẫn cảm với etylen như

hoa h ồng, hoa cẩm chướng, hoa loa kèn trắng, hoa lan... ảnh

hưởng

của etylen đế n hoa cắt rấ t rõ

ràng:

- Làm tóp, rụng cánh hoa- Làm

rụng

lá

- Làm

mấ t màu xanh của lá, mấ t màu sắc sặc sỡ

của cành hoa

- Ứ c chế nở của nụ hoa.

D dó ử d á hất khá ự ả i h t l



Do dó, sử

dụng

các

chấ t kháng sự

sản sinh etylen trên

hoa

cắt l à một hướng

có

thể

áp

dụng

dễ

dàng và đư a lại kế t quả mỹ mãn. Bằng cách bổ sung STS 0,5-

1% vào

dung dịch

cắm hoa haynhúng

cuố ng

hoa

cắt

vào

dung dịch

trên

trước

khi

bảo quản lạnh

có

thể

nâng

cao

tuổi thọ

của hoa cắt đế n 2 l ần so với đố i chứ ng.

Ngoài

các

chấ t

kháng

etylen

kể

trên, sử

dụng

chấ t kháng

etylen

dưới dạng

O3

cũng

phổ

biế n

ở

các

nước phát trển để bảo quản rau hoa quả mặc dùnó

có

gây

ra

một số

bấ t lợi như : ăn mòn kim loại,phá

hoại các thiế t bị, dụng

cụ

trong

phòng

bảo

quản; nó

có

thể

gây

hư

hỏng

sản phẩm và gây độc cho người ngya ở n ồng đọ khá thấ p.





Để khắc phục các nhược điểm trên, ở các nước phát triển ngày nay, người ta đã sử dụng tia cự c tím ở bước số ng 185 nm và 254 nm trong các bu ồn phản ứ ng.

Trong

bu ồn phản

ứ ng

trên, nguyên

tử

oxyđược sản sinh ra thay vì O3

. Nguyên tử oxy phản ứ ng tố t hơn O3

và nó nhanh chóng

phản

ứ ng

với etylen và các chấ t bay

hơi khác được sinh ra trong buổn phản ứ ng. Nguyên tử oxy dư thừ a sẽ được biế n đổi

nhanh

thành

oxy phân

tử .



Sử

dụng

GA3 n ồng

độ

10-

50 ppm

phun

cho các cây tr ồng này ở các giai đoạn nhau đã làm tăng đáng kể sinh trưởng của cành,

thân

các

loại hoa này đồng

thời làm tăng tuổi thọ của các hoa cắt.

Việc nghiên cứ u sử

dụng

chấ t

kháng

etylen

ở

Việt Nam còn rấ t hạn chế . Đổi mới chỉ là thử nghiệm ban đầu. trong nuôi cấ y mô thự c vật, trong

việc làm chậm chín quả

cam,

quít, vải; làm chậm sự gùa hoá của hoa cẩm chướng, hoa loa kèn trắng và làm tăng sinh

trưởng

của một số

loại

hoa

trong

vụ

đông ở mi ền Bắc



Ethylene removal using forced airEthylene removal using forced air

circulationcirculation

Scrubbers

Ethylene

contaminated airEthylene free air

E l f th l bbE l f th l bb



Examples of ethylene scrubberExamples of ethylene scrubber

Activated charcoalsActivated charcoals



Activated charcoalsActivated charcoals

•

Charcoal: not effective at commercial level

•

Activated charcoal: less effective, not used

commercially•

Ceramic(zeolite) treated charcoal : effective-through absorption to small pores-effective to remove unfavorable odor

•

Brominated

or permanganate treated charcoal

-small bag types used for short transport or marketing-not long lasting



Control Ethylene removal

10 days of storage at 10oC

Modified activated carbonModified activated carbon



Modified activated carbonModified activated carbon

•

Ceramics (such as zeolite) treated activated charcoal

•

Principles: adsorptionReaction products: noneEfficiency: excellent until saturatedDisadvantage: adsorbed ethylene can be released after

saturation

Advantage: partial regenerationApplicable area: storage dealing with low ethylene producers

Zeolite

treated carbon Untreated carbon

Scrubbers containing potassiumScrubbers containing potassium



g ppermanganatepermanganate

•

KMnO4

treated on supporting materials which havemany pores such as activated carbon

•

Principles:H2

C=CH2

+ KMnO4

+ H2

O →

HO-CH2

-CH2

-OH +

Mn(OH)2

+ KOH

Reaction products : ethylene glycolEfficiency: excellentApplicable area: effective on large ethylene producers

Disadvantage: elution of permanganate will causedefects onsurface, may contain sulfuric acid

Disposal: heavy metal (Mn), toxic

Regeneration: impossible



Modified activatedcarbon with zeolite

Potassium permangante

Scrubbers containing bromineScrubbers containing bromine



Scrubbers containing bromineScrubbers containing bromine

•

Principles of ethylene removal:

H2

C=CH2

+ Br2

→

Br-CH2

-CH2

-Br

Reaction products: DibromoethaneEfficiency: ExcellentApplicable area: effective on large ethylene

producersDisadvantages: Eluted Br2

and H2

PO3 will

cause browning

of stored productsDisposal: Br, too toxic to dischargeRegeneration: Impossible

Scrubbers containing palladiumScrubbers containing palladium



Scrubbers containing palladiumScrubbers containing palladiumchlorideschlorides

•


H2

C=CH2

+ O2

+ catalyst →

CH3

CHO + H2

O

Reaction product: acetaldehyde, H2

O

Efficiency: goodApplicable area: low ethylene producers

Advantage: not affected by high humidity conditionDisadvantages: not effective at high concentration of ethylene

Disposal: not toxicRegeneration: impossible





Scrubbers using titanium dioxide(TiOScrubbers using titanium dioxide(TiO22

))

•


C2

H4

+ TiO2

+ 3O2

+ ultraviolet light = 2CO2

+ 2H2O

Reaction product: carbon dioxide, H2

OEfficiency: good

Advantage: potential to control airborne pathogens suchas bacteria, viruses, dust mites, mold, spores, fungi

Disadvantages: not effective when dusts wereaccumulated

on the reaction panel

Regeneration: replace TiO2

panel and ultraviolet light



Artificial flower treated with TiOArtificial flower treated with TiO22



Left : untreated

Middle : MCP 500 nL

Right : MCP 1000 nL

Left : untreated

Right : STS 2 mM



•

2,5-norboneadiene(NBD)-Gaseous olefin

-inhibit ethylene action-not widely used due to its carcinogenicactivity

Ethylene scrubbers using ozoneEthylene scrubbers using ozone





•

1-Methylcyclopropene(1-MCP)-competitive ethylene inhibitor-10 times greater affinity to receptor than ethylene

-effective at low concentration (2.5 –

1ppm)-longer duration of treatment at low concentration ashigh

concentration-interacts with application temperature(less effective at low temperature)



•

1-MCP: easy to handle

effective to wide range of horticultural productsbut not always true

•

Climacteric fruits or organs:ethylene evolution rate increase at ripening

stageseems to be more effective

•

Non-climacteric fruits or organs:

no ethylene peak at maturation stageseems not to be effective

Physical stressPhysical stress



Stressed fruit produce high amount of ethylene

N t f th lN t f th l



Nature of ethyleneNature of ethylene

•

A plant hormone: one of 5 major plant hormones-Auxins, cytokinins, gibberellins: growth stimulators

-abscisic

acid, ethylene: growth inhibitors-others: jasmonic

acid, brassinosteroid, etc.



h f h l



Characteristics of ethylene gasCharacteristics of ethylene gas

•

volatile gas

•

easy diffusion (move rapidly)

•

active at extremely low concentration (0.1 ppm)-

two hydrocarbon with a double bond

-

MW 28.05

- Freezing point : -181℃-

melting point : -169.5℃

-

boiling point : -103.7℃

-

flammable (explosive)

-

colorless, sweet, ether-like odor

-

specific volume 861.5ml/g at 21℃

Ripening roomRipening room



Ripening roomRipening room

Uniform ripening in bananas, oranges, tomatoes

Similar gases to ethylene and their relativeSimilar gases to ethylene and their relative



gactivityactivity

Chemicals Relative activity

EthylenePropyleneVinyl chlorideCarbon monoxideAcetylene

1-butene

11/1301/23701/29001/12500

1/140000



Có

bao

xung

quanh

Principles of ethylene actionPrinciples of ethylene action



Principles of ethylene actionPrinciples of ethylene action

•

C2

H4

+ receptor on membrane: perception

1)Translocation of stimulus to nucleus

2)m-RNA –

protein synthesis –

physiological action•

Stimulate inactive enzymes –

physiological

action

Ethylene inEthylene in postharvestpostharvest technologytechnology



y p gy

•

Problems:-accelerates (tăng

nhanh) ripening

-accelerate senescence-causes abscission(loại bỏ)-causes physiological disorders

•

Benefits:

-accelerates ripeningincrease eating quality

-causes abscission

easy to harvest in some fruits

Documents

chuong_2_tt_etylen_1391