Ethylene trong công nghệ sau thu hoạch

á mạnh: O3 ; KMnO4 , tia cực tím (UV) sẽ oxy hoá ngay lập tức etylen, trước khi chúng gây ra những tác động xấu. Ngoài các chất kháng etylen kể trên, trong bảo quản rau, hoa quả còn áp dụng các biện pháp khác để hạn chế tối đa những tác động xấu của etylen như: - Làm mất nhanh chóng etylen cùng với nhiệt lượng cao ra khỏi phòng bảo quản bằng thông gió sao cho nồng 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 phấn thụ tinh sẽ kích thích quá trình chín, gây ra hậu quả xấu ở các sản phẩm chưa chín, chưa nỡ còn lại. - Bảo quản ở nhiệt độ thấp, nồng độ CO2 thấp (ức chế sự chuyển ACC thành etylen). Application of ethylene scrubber during transport II. SỬ DỤNG CÁC CHẤT KHÁNG ETYLEN TRONG BẢO QUẢN RAU HOA QUẢ Làm chậm quá trình chín của quả Làm chậm quá trình chín quả của họ cam, quít (Citrus)và các hoa quả khác Cam, quít, bưởi là những loại quả có giá trị kinh tế cao của nhiều nước. Việt Nam có nhiều loại quả quý thuộc họ 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 và đến tết Nguyên Đán, các loại quả này thường ít nên giá bán cao, nông dân sẽ thu lợi lớn nếu quả bán vào Tết. Để làm quả chậm chín, có thể sử dụng GA3 (10- 50 ppm) để phun ướt quả lúc quả đã chuyển màu hoàn toàn trên cây. Cũng có thể sử dụng AG3 phối hợp với chất trừ nấm dùng để nhúng quả sau thu hoạch nhằm nâng cao khả năng bảo quản các quả kể trên. Ethylene removal in grapes Untreated -more soft -petiole:browning Ethylene removal -hard -petiole:green Làm chậm chín quả chuối Chuối cũng là loại quả quí của Việt Nam. Do đặc điểm của thời tiết mà chuối thường chín rất nhanh, ảnh hưỡng không tốt đến việc thu hoạch, vận chuyển và xuất khẩu. Ở nhiều nước để bảo quản chuối xanh, người ta thường dùng túi polyetylen kín trong đó có thuốc tím (KMnO4 ) để bảo quản chuối. So với đối chứng, sử dụng phương pháp này có thể tăng thời gian bảo quản của chuối lên 3 lần. Tuy nhiên cũng cần lưu ý những vấn đề sau: -Chuối dùng để bảo quản phải là chuối đạt đến độ chín thấp nhất nghĩa là các đặc điểm hình thái, kích thước đã đạt nhưng chưa được có các dấu hiệu chín. - Vì KMnO4 là một chất không bay hơi, nếu bám dính trên chuối có thể gây những vết cháy. Do đó người ta thường dùng KMnO4 bảo hoà khoảng (19%) để tẩm ướt các viên phấn viết bảng rồi đặt trong các túi polyetylen kín dùng bảo quản chuối. - Cần phải treo, đặt các túi chuối ở nơi râm mát. - Quá trình chín tiếp theo của chuối xảy ra khi đưa chuối ra khỏi túi và cần lưu ý sự phát triển của bệnh nấm than (Anthracnose) lúc này. Có thể sử dụng benzimidazol để tiêu diệt bệnh này. Ethylene removal in plum storage Làm chậm sự già hoá của hoa cắt Khác với các nông sản khác, hoa cắt có thể được bổ sung dinh dưỡng cũng như nhiều hợp chất có tác dụng bảo quản thông qua vết cắt ở cuống cành hoa. Với một số hoa cắt mẫn cảm với etylen như hoa hồng, hoa cẩm chướng, hoa loa kèn trắng, hoa lan... ảnh hưởng của etylen đến hoa cắt rất rõ ràng: - Làm tóp, rụng cánh hoa - Làm rụng lá - Làm mất màu xanh của lá, mất màu sắc sặc sỡ của cành hoa - Ức chế nở của nụ hoa. Do dó, sử dụng các chất kháng sự sản sinh etylen trên hoa cắt là một hướng có thể áp dụng dễ dàng và đưa lại kết quả mỹ mãn. Bằng cách bổ sung STS 0,5- 1% vào dung dịch cắm hoa hay nhúng cuống hoa cắt vào dung dịch trên trước khi bảo quản lạnh có thể nâng cao tuổi thọ của hoa cắt đến 2 lần so với đối chứng. Ngoài các chất kháng etylen kể trên, sử dụng chất kháng etylen dưới dạng O3 cũng phổ biến ở các nước phát trển để bảo quản rau hoa quả mặc dù nó có gây ra một số bất lợi như: ăn mòn kim loại, phá hoại các thiết bị, dụng cụ trong phòng bảo quản; nó có thể gây hư hỏng sản phẩm và gây độc cho người ngya ở nồng đọ khá thấp. Để khắc phục các nhược điểm trên, ở các nước phát triển ngày nay, người ta đã sử dụng tia cực tím ở bước sống 185 nm và 254 nm trong các buồn phản ứng. Trong buồn phản ứng trên, nguyên tử oxy được sản sinh ra thay vì O3 . Nguyên tử oxy phản ứng tốt hơn O3 và nó nhanh chóng phản ứng với etylen và các chất bay hơi khác được sinh ra trong buổn phản ứng. Nguyên tử oxy dư thừa sẽ được biến đổi nhanh thành oxy phân tử. Sử dụng GA3 nồng độ 10- 50 ppm phun cho các cây trồng 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 cứu sử dụng chất kháng etylen ở Việt Nam còn rất hạn chế. Đổi mới chỉ là thử nghiệm ban đầu. trong nuôi cấy mô thực 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 miền Bắc Ethylene removal using forced air circulation Scrubbers Ethylene contaminated air Ethylene free air Examples of ethylene scrubber Activated 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 carbon • Ceramics (such as zeolite) treated activated charcoal • Principles: adsorption Reaction products: none Efficiency: excellent until saturated Disadvantage: adsorbed ethylene can be released after saturation Advantage: partial regeneration Applicable area: storage dealing with low ethylene producers Zeolite treated carbon Untreated carbon Scrubbers containing potassium permanganate • KMnO4 treated on supporting materials which have many pores such as activated carbon • Principles: H2 C=CH2 + KMnO4 + H2 O → HO-CH2 -CH2 -OH + Mn(OH)2 + KOH Reaction products : ethylene glycol Efficiency: excellent Applicable area: effective on large ethylene producers Disadvantage: elution of permanganate will cause defects on surface, may contain sulfuric acid Disposal: heavy metal (Mn), toxic Regeneration: impossible Modified activated carbon with zeolite Potassium permangante Scrubbers containing bromine • Principles of ethylene removal: H2 C=CH2 + Br2 → Br-CH2 -CH2 -Br Reaction products: Dibromoethane Efficiency: Excellent Applicable area: effective on large ethylene producers Disadvantages: Eluted Br2 and H2 PO3 will cause browning of stored products Disposal: Br, too toxic to discharge Regeneration: Impossible Scrubbers containing palladium chlorides • Principles of ethylene removal: H2 C=CH2 + O2 + catalyst → CH3 CHO + H2 O Reaction product: acetaldehyde, H2 O Efficiency: good Applicable area: low ethylene producers Advantage: not affected by high humidity condition Disadvantages: not effective at high concentration of ethylene Disposal: not toxic Regeneration: impossible Scrubbers using titanium dioxide(TiO2 ) • Principles of ethylene removal: C2 H4 + TiO2 + 3O2 + ultraviolet light = 2CO2 + 2H2O Reaction product: carbon dioxide, H2 O Efficiency: good Advantage: potential to control airborne pathogens such as bacteria, viruses, dust mites, mold, spores, fungi Disadvantages: not effective when dusts were accumulated on the reaction panel Regeneration: replace TiO2 panel and ultraviolet light Artificial flower treated with TiO2 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 carcinogenic activity Ethylene 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 as high concentration -interacts with application temperature (less effective at low temperature) • 1-MCP: easy to handle effective to wide range of horticultural products but not always true • Climacteric fruits or organs: ethylene evolution rate increase at ripening stage seems to be more effective • Non-climacteric fruits or organs: no ethylene peak at maturation stage seems not to be effective Physical stress Stressed fruit produce high amount of ethylene Nature 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. Characteristics 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 room Uniform ripening in bananas, oranges, tomatoes Similar gases to ethylene and their relative activity Chemicals Relative activity Ethylene Propylene Vinyl chloride Carbon monoxide Acetylene 1-butene 1 1/130 1/2370 1/2900 1/12500 1/140000 Có bao xung quanh Principles 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 in postharvest technology • Problems: -accelerates (tăng nhanh) ripening -accelerate senescence -causes abscission(loại bỏ) -causes physiological disorders • Benefits: -accelerates ripening increase eating quality -causes abscission easy to harvest in some fruits