Vì sao trái chín?

1. Ethylene, một kích thích tố thực vật:

Những kích thích tố (hormone) thực vật như ethylene, gibberelline, auxine, brassinosteroid, abscisic acid, cytokinine... hoạt động ở mức vi phân tử và can thiệp vào việc điều chỉnh của sự biểu hiện gene, làm ảnh hưởng đến tất cả các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của thực vật.

Người ta phân biệt hai loại trái cây:

- Climacteric: (đỉnh cao hô hấp): Trái lìa khỏi cây, vẫn tiếp tục chín. Trái cây loại này hô hấp rất mạnh, tạo ra ethylene. Giai đoạn đầu, trái tạo ra rất ít ethylene, nhưng lượng ethylene tăng rất nhiều khi trái bắt đầu già và vẫn tiếp tục tăng sau khi trái đã lìa cành.

- Non climacteric: Trái chỉ chín trên cây: sự hô hấp không tác dụng đến quá trình chín của trái (Yang và Hoffman, 1984)

Như đã nói trên, ethylene là một kích thích tố ở thể khí rất quan trọng cho cây cối. Nó gia tăng sự loại bỏ khí CO₂ và sự tiêu thụ khí O₂. Nó tham gia vào nhiều giai đoạn trong sự phát triển của cây và được xem là hormone kiểm soát sự chín của trái. Năm 1979, Adams và Yang phát hiện rằng ethylene được chế tạo trực tiếp từ acide-1-aminocyclopropane (ACC). Bước cuối cùng trong tiến trình tạo sinh tổng hợp của ethylene nơi trái cây được thực hiện do sự xúc tác của enzyme mang tên ACC oxydase (ACCO). Lúc mới sinh, enzyme này chứa một vị điểm (site) hoạt động gồm một ion đơn nguyên tử Fe (II), nối 2 histidine với 1 aspartate. Người ta vẫn chưa rõ cơ chế của phản ứng này, nhưng họ ngờ rằng ở các giai đoạn đầu ACC và oxygène được gắn vào Fe để thành một phức chất bậc ba Fe/ACC/O₂. Sau đó, có thể có sự tham gia của những chất oxyde hóa mạnh như Fe(III)OOH, Fe(V) = O, ...

Các chế phẩm chứa ethylene hay đất đèn vẫn đang được sử dụng ở Việt Nam, nhất là trong việc làm chín đều hạt cà phê sau khi thu hoạch.

2. Những thay đổi chung của trái cây:

Mọi trái cây đều biến đổi trạng thái trong tiến trình già chín với những kết quả hơi khác nhau:

a. Vị của trái:

Đó là kết quả của sự cân bằng giữa đường với độ chua. Trái dâu có mùi thơm dịu, hơi chua. Vị này do một chất bay hơi cân bằng giữa acid và đường. Tùy theo trái, tỷ lệ đường khác nhau và thay đổi tùy độ chín. Đối với chuối, mít, mơ, dưa tây, táo, lê, trạng sư, đào... thì tiến trình chín được bắt đầu và điều chỉnh bởi sự tổng hợp của một kích thích tố tên là ethylene. Người ta có thể làm chín trái còn xanh bằng cách ủ chúng với chất này. Những trái này tích trữ tinh bột ngay lúc đầu của thời kỳ phát triển. Chúng chứa nhiều đường nhờ sự phân hủy của tinh bột ra đường glucose, ngay cả khi trái được hái lúc còn xanh. Trường hợp trái dâu hay cà chua thì khác. Những khảo cứu trên trái dưa tây chứng tỏ rằng ethylene không có tác dụng lên những quá trình làm chín, và lượng đường lẫn màu của trái cũng không tùy thuộc vào ethylene. Chúng không tích trữ tinh bột trong khi trái phát triển mà vị ngọt có là nhờ sự phân hủy đường saccharose đã được tích lũy từ giai đoạn đầu của đời sống trái. Loại trái cây này phải được hái khi chín tới thì nó mới có vị thơm ngon.

Khi chín, trái cây teo lại là do chúng chứa những hợp chất rượu phénol, đa phénol như tannin... kết hợp với những hợp chất tế bào (loại pectic) thành những hợp chất phức tạp.

b. Sự đổi màu từ xanh sang màu vàng cam hay đỏ:

Ta gọi trái còn xanh nghĩa là nó chưa chín. Ở giai đoạn sớm sủa này, diệp lục tố (chlorophylle) cho màu xanh của trái. Dưới tác dụng của enzym chlorophyllase, diệp lục tố bị phân hủy nên để lộ ra những sắc tố khác đã có sẵn trong trái. Thí dụ trường hợp trái đu đủ. Song song với quá trình này, các sắc tố khác được tổng hợp. Có hai nhóm sắc tố: nhóm caroténoide, với beta-carotène sẽ cho màu vàng cam như trái xoài, và nhóm anthocyanes, mà pelargonidol (pelargonidin-glucosine) sẽ cho trái dâu có màu đỏ. Các sắc tố này thường tạo thành các hợp chất phức tạp để khỏi tạo thành màu xanh lơ.

c. Phát ra mùi thơm:

Mùi trái cây rất phức tạp bởi vì có hàng trăm hợp chất khác nhau để tạo mùi thơm cho một loại trái. Thí dụ có khoảng 200 hợp chất thơm cho trái dâu tây. Các hợp chất dễ bay hơi này (rượu, aldéhyde, ester, cétone, terpénol...) tham dự vào việc tạo mùi. Sự tổng hợp các chất này do các yếu tố bên ngoài tác động lên như nhiệt độ, sự oxy hóa... Chính quá nhiều thông số tạo mùi mà ta khó nhận biết được hợp chất thơm nào đặc biệt nhất cho loại trái cây trong lúc chúng dễ bay hơi, và cũng do mỗi người cảm nhận.

d. Mất độ rắn chắc:

Kết cấu của trái cây được vận hành bởi nhiều thông số như độ lớn và hình dạng tế bào, thể tích liên tế bào, sự toàn vẹn, bề dày của màng tế bào, áp suất thẩm thấu... Những đổi thay các thông số này là những quá trình phức tạp tạo ra một số lớn protein. Ngoài ra sự thoái hóa thành tế bào là kết quả hoạt động của các enzym thủy phân được tổng hợp trong lúc trưởng thành và dẫn tới sự phá hoại cấu trúc tế bào và mô. Cho dù sự rối loạn của tế bào được xem như nguyên nhân chính làm thay đổi cấu hình, còn có những biến cố khác được quan sát trong lúc trưởng thành, như mất đi sự kết dính giữa các tế bào và những thay đổi áp suất thẩm thấu, cũng làm cho trái mềm đi.

Đối với nho, dâu tây, sơ ri, ... thì quá trình chín không dựa vào sự tổng hợp của ethylene. Tuy những nhân tố điều chỉnh vẫn chưa được biết chính xác, nhưng có vài kích thích tố như auxine (nơi dâu tây) hoạt động trong sự phát triển của trái lúc còn non.

3. Sự chuyển gene:

Hiểu biết về sự điều chỉnh của sự biểu hiện gene liên kết với sự phát triển và sự chín của trái giúp người ta nêu ra được đặc tính chức năng của gene, nhận biết được các gene và cô lập chúng. Từ những nhận xét đó, những năm gần đây sự chuyển gene trong phòng thí nghiệm là phương thức đặc sắc để chứng minh giả thuyết trên chức năng của gene. Người ta chuyển những gene có ích lợi vào bộ gene của cây và quan sát sự thay đổi của trái cây. Người ta cũng có thể làm giảm sự biểu hiện gene, chận đứng con đường sinh hóa. Tại Pháp, những thí nghiệm chuyển gene trên hoa quả nhằm để hiểu cơ chế, chớ không có mục đích thương mại. Trái cây được thí nghiệm là cà chua. Họ tạo ra những giống cà có trái to hơn, chất lượng tốt hơn và lâu hư sau khi thu hoạch.

Võ Thị Diệu Hằng