Tổng quan nghiên cứu

Quả bơ (Persea americana Mill.) là loại quả nhiệt đới có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao, chứa nhiều vitamin, khoáng chất, chất béo không bão hòa và các hợp chất chống oxy hóa. Theo báo cáo của FAO, sản lượng bơ toàn cầu năm 2020 đạt khoảng 8 triệu tấn, với Mexico là nước sản xuất lớn nhất. Ở Việt Nam, diện tích trồng bơ ngày càng mở rộng, đặc biệt tại Tây Nguyên và miền núi phía Bắc, với năng suất trung bình khoảng 13-14 tấn/ha. Tuy nhiên, quả bơ là loại quả hô hấp bột phát, có tốc độ chín nhanh và thời gian bảo quản ngắn (5-7 ngày ở nhiệt độ phòng), gây khó khăn trong vận chuyển và xuất khẩu.

Quá trình chín và bảo quản quả bơ chịu ảnh hưởng lớn bởi các gốc oxy phản ứng (ROS) như superoxide anion (O2*-), hydrogen peroxide (H2O2), gây tổn thương oxy hóa màng tế bào, làm giảm chất lượng và thời gian bảo quản. Melatonin (ML), một hợp chất indoleamine được phát hiện ở thực vật, có vai trò quan trọng trong việc điều hòa quá trình chín và chống oxy hóa. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của melatonin ngoại sinh trong việc kéo dài thời gian bảo quản và cải thiện chất lượng quả sau thu hoạch ở các loại quả như đào, xoài, dâu tây.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá ảnh hưởng của melatonin ngoại sinh đến các chỉ tiêu hóa sinh và enzyme chống oxy hóa của quả bơ giống 034 trong quá trình chín và bảo quản ở nhiệt độ 22°C, độ ẩm 75-80%. Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 12/2021 đến tháng 8/2022 tại Trường Đại học Quy Nhơn và Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ cơ chế tác động của melatonin ngoại sinh trong kiểm soát quá trình chín và già hóa quả bơ, từ đó đề xuất giải pháp bảo quản hiệu quả, nâng cao giá trị kinh tế của quả bơ Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Quá trình hô hấp bột phát của quả bơ: Quả bơ thuộc loại quả hô hấp bột phát, có giai đoạn tăng cường hô hấp đột biến trong quá trình chín, làm tăng sản sinh ROS và ethylene, thúc đẩy quá trình chín và già hóa.
  • Vai trò của ROS và enzyme chống oxy hóa: ROS như O2*-, H2O2 là nguyên nhân chính gây tổn thương oxy hóa màng tế bào, làm giảm chất lượng quả. Hệ thống enzyme chống oxy hóa gồm superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), peroxidase (POD) có chức năng loại bỏ ROS, duy trì cân bằng oxy hóa khử trong tế bào.
  • Tác dụng của melatonin ngoại sinh: Melatonin là chất chống oxy hóa mạnh, có khả năng kích hoạt hệ thống enzyme chống oxy hóa, giảm sản sinh ROS và ethylene, từ đó làm chậm quá trình chín và lão hóa quả sau thu hoạch.

Các khái niệm chính bao gồm: cường độ hô hấp, cường độ sản sinh ethylene, tốc độ sản sinh O2*-, hàm lượng H2O2, hoạt độ enzyme SOD, CAT, POD, và chỉ tiêu peroxi hóa lipid màng (MDA).

Phương pháp nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Quả bơ giống 034 thu hoạch từ vườn thương mại tại xã Gào, thành phố Pleiku, tỉnh Gia Lai.
  • Thời gian và địa điểm: Tháng 12/2021 - 8/2022, tại phòng thí nghiệm Sinh lý thực vật – Hóa sinh, Trường Đại học Quy Nhơn và phòng thí nghiệm Công nghệ thực phẩm, Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
  • Thiết kế thí nghiệm: Quả bơ được chia thành 3 nhóm, mỗi nhóm 20 quả, xử lý bằng melatonin ngoại sinh với nồng độ 0,1 mM và 0,5 mM, nhóm đối chứng ngâm nước cất. Thời gian ngâm 2 giờ, bảo quản ở 22°C, độ ẩm 75-80%.
  • Chỉ tiêu phân tích: Cường độ hô hấp (ml CO2/kg/h), cường độ sản sinh ethylene (µl C2H4/kg/h), tốc độ sản sinh O2*- (µmol/g FW/phút), hàm lượng H2O2 (µmol/g FW), hàm lượng MDA (µmol/g FW), hoạt độ enzyme SOD, CAT, POD (U/g FW), màu sắc vỏ và thịt quả.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng thiết bị phân tích khí CO2 và ethylene của hãng Dual Analyser (Nhật Bản), máy đo màu Minolta CR-400, phương pháp quang phổ và các phương pháp hóa sinh chuẩn để xác định các chỉ tiêu ROS và enzyme.
  • Phân tích số liệu: Dữ liệu được xử lý bằng phần mềm SAS phiên bản 8, phân tích phương sai ANOVA và kiểm định LSD 5% với 3 lần lặp lại cho mỗi nghiệm thức.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Ảnh hưởng đến cường độ hô hấp: Cường độ hô hấp của quả bơ tăng dần và đạt đỉnh vào ngày thứ 6 sau thu hoạch, với giá trị 136,27 ml CO2/kg/h ở mẫu đối chứng. Xử lý melatonin 0,5 mM làm giảm đáng kể cường độ hô hấp, đạt đỉnh thấp hơn (116,85 ml CO2/kg/h), giảm khoảng 14,3% so với đối chứng. Mẫu 0,1 mM cũng giảm nhẹ cường độ hô hấp so với đối chứng.

  2. Ảnh hưởng đến cường độ sản sinh ethylene: Cường độ sản sinh ethylene đạt cực đại vào ngày thứ 6, với 153,04 µl C2H4/kg/h ở mẫu đối chứng. Melatonin 0,5 mM giảm cường độ ethylene xuống 88,7 µl C2H4/kg/h, giảm 42% so với đối chứng, thể hiện khả năng ức chế sinh tổng hợp ethylene hiệu quả.

  3. Ảnh hưởng đến tốc độ sản sinh O2-*: Tốc độ sản sinh O2*- tăng nhanh và đạt đỉnh 5,94 µmol/g FW/phút ở mẫu đối chứng ngày thứ 6. Xử lý melatonin 0,5 mM giảm tốc độ này xuống 4,20 µmol/g FW/phút, giảm khoảng 29,3%. Mẫu 0,1 mM cũng giảm đáng kể so với đối chứng.

  4. Ảnh hưởng đến hàm lượng H2O2: Hàm lượng H2O2 tăng lên đến 71,77 µmol/g FW ở mẫu đối chứng ngày thứ 6, trong khi mẫu melatonin 0,5 mM chỉ đạt 42,18 µmol/g FW, giảm 41,2%. Điều này cho thấy melatonin làm giảm tích lũy ROS trong quả bơ.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy melatonin ngoại sinh có tác dụng ức chế cường độ hô hấp và sản sinh ethylene, làm chậm quá trình chín và già hóa quả bơ. Việc giảm tốc độ sản sinh ROS (O2*-, H2O2) và tăng hoạt động enzyme chống oxy hóa giúp hạn chế tổn thương oxy hóa màng tế bào, duy trì chất lượng quả trong thời gian bảo quản. Các phát hiện phù hợp với nghiên cứu trên các loại quả khác như đào, xoài, dâu tây, cho thấy melatonin là chất điều hòa sinh trưởng hiệu quả trong bảo quản quả sau thu hoạch.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường thể hiện sự biến đổi cường độ hô hấp, ethylene, tốc độ sản sinh O2*-, và hàm lượng H2O2 theo thời gian bảo quản, so sánh giữa các nghiệm thức. Bảng số liệu chi tiết hỗ trợ phân tích sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nhóm.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng xử lý melatonin 0,5 mM sau thu hoạch để kéo dài thời gian bảo quản quả bơ, giảm cường độ hô hấp và sản sinh ethylene, từ đó duy trì chất lượng quả trong khoảng 12 ngày ở nhiệt độ phòng. Chủ thể thực hiện: nông dân, doanh nghiệp chế biến.

  2. Phát triển quy trình xử lý melatonin kết hợp với bảo quản lạnh nhằm tối ưu hóa hiệu quả chống oxy hóa và kéo dài thời gian bảo quản, giảm thiểu tổn thất sau thu hoạch. Thời gian triển khai: 1-2 năm.

  3. Đào tạo kỹ thuật cho người trồng và thu hoạch bơ về cách sử dụng melatonin ngoại sinh và các biện pháp bảo quản hiện đại để nâng cao giá trị sản phẩm và khả năng xuất khẩu.

  4. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng melatonin cho các giống bơ khác và các loại quả nhiệt đới khác nhằm đa dạng hóa sản phẩm và tăng cường hiệu quả bảo quản.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nông dân và nhà sản xuất bơ: Nắm bắt kỹ thuật xử lý melatonin để nâng cao chất lượng và thời gian bảo quản quả bơ, giảm thiểu tổn thất sau thu hoạch.

  2. Doanh nghiệp chế biến và xuất khẩu trái cây: Áp dụng công nghệ xử lý melatonin để cải thiện chất lượng sản phẩm, tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

  3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành sinh học thực nghiệm, công nghệ thực phẩm: Tham khảo phương pháp nghiên cứu và kết quả về tác động của melatonin ngoại sinh trong bảo quản quả nhiệt đới.

  4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách nông nghiệp: Sử dụng kết quả nghiên cứu làm cơ sở khoa học để xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển ngành trồng và chế biến bơ bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Melatonin ngoại sinh có tác dụng gì trong bảo quản quả bơ?
    Melatonin ngoại sinh giúp giảm cường độ hô hấp và sản sinh ethylene, đồng thời tăng hoạt động enzyme chống oxy hóa, làm chậm quá trình chín và lão hóa, kéo dài thời gian bảo quản quả bơ.

  2. Nồng độ melatonin nào hiệu quả nhất?
    Nồng độ 0,5 mM được xác định là hiệu quả nhất trong nghiên cứu, giảm đáng kể các chỉ tiêu ROS và ethylene, duy trì chất lượng quả tốt hơn so với 0,1 mM và đối chứng.

  3. Quá trình xử lý melatonin được thực hiện như thế nào?
    Quả bơ được ngâm trong dung dịch melatonin trong 2 giờ ở điều kiện ánh sáng yếu để tránh phân hủy, sau đó bảo quản ở nhiệt độ 22°C, độ ẩm 75-80%.

  4. Melatonin có ảnh hưởng đến màu sắc và độ cứng của quả bơ không?
    Melatonin giúp duy trì màu sắc vỏ và thịt quả, đồng thời làm chậm quá trình mềm quả, giữ độ cứng lâu hơn so với quả không xử lý.

  5. Có thể áp dụng melatonin cho các loại quả khác không?
    Nhiều nghiên cứu đã chứng minh melatonin hiệu quả trên các loại quả như đào, xoài, dâu tây, chuối, cho thấy tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong bảo quản quả nhiệt đới.

Kết luận

  • Melatonin ngoại sinh ở nồng độ 0,5 mM có tác dụng ức chế cường độ hô hấp và sản sinh ethylene của quả bơ trong quá trình chín và bảo quản.
  • Xử lý melatonin làm giảm tốc độ sản sinh ROS (O2*-, H2O2) và hàm lượng MDA, hạn chế tổn thương oxy hóa màng tế bào.
  • Hoạt độ enzyme chống oxy hóa SOD, CAT, POD được tăng cường, góp phần duy trì chất lượng quả bơ sau thu hoạch.
  • Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng melatonin trong bảo quản quả bơ, nâng cao giá trị kinh tế và khả năng xuất khẩu.
  • Đề xuất triển khai áp dụng xử lý melatonin trong thực tiễn sản xuất và nghiên cứu mở rộng cho các giống bơ và loại quả khác trong thời gian tới.

Hãy áp dụng giải pháp xử lý melatonin để nâng cao chất lượng và thời gian bảo quản quả bơ, góp phần phát triển ngành trồng và chế biến bơ bền vững.