Công nghệ chín chậm

Các nhà khoa học đã nghiên cứu để tìm ra phương pháp làm chậm quá trình chín của quả giúp nông dân có thể chủ động tiêu thụ nông sản và đảm bảo cho người tiêu dùng có thể sử dụng những sản phẩm còn tươi.

Quá trình chín của quả:

Ethylene: là một hormone thực vật tự nhiên liên quan đến quá trình sinh trưởng, phát triển, chín và sự lão hóa của thực vật. Người ta cho rằng phytohormone này thúc đẩy quá trình chín của rất nhiều loài quả như: chuối, dứa, cà chua, xoài, dưa hấu và đu đủ. Nó được tạo ra ở nhiều nồng độ khác nhau phụ thuộc vào nhiều loại quả. Nhưng khi nồng độ ethylene đạt từ 0,1 đến 1,0 ppm (Phần triệu) thì bắt đầu xảy ra quá trình chín của quả vùng nhiệt đới. Quả vùng nhiệt đới thường được thu hoạch một lần khi chúng đạt được độ trưởng thành nhất định, và sau đó chúng chín rất nhanh trong khi vận chuyển và bảo quản. Các loại quả nhiệt đới quan trọng như: chuối, xoài, dứa, đu đủ và ổi là những ví dụ. Các loại quả không thuộc vùng nhiệt đới thì không chín ngay sau khi thu hoạch. Do đó, để đạt được độ chín và hương vị của quả, thì những quả như: dâu tây và cam thường được thu hoạch một lần sau khi chúng đã chín hoàn toàn.

Ở cà chua, mất khoảng 45 đến 55 ngày để quả trưởng thành hoàn toàn, sau đó nó bắt đầu quá trình chín. Sản phẩm ethylene trong quả là tín hiệu cho hoạt động của nhiều loại enzyme khác nhau dẫn đến những thay đổi sinh lý như: quả thay đổi màu sắc từ xanh sang đỏ, mềm và có mùi vị khác nhau.

Thông thường nông dân thu hoạch khi quả còn xanh, sau khi vận chuyển đến những nơi cần thiết, rau quả được làm chín bằng phương pháp phun khí ethylene. Đối với những chuyến hàng vận chuyển dài ngày, rau quả được làm lạnh để giảm thiệt hại và làm chậm quá trình chín.

Tuy nhiên, trên thực tế, có một vài trở ngại sau khi thu hoạch. Quả được thu hoạch trước khi chín có thể giảm mùi vị và chất lượng và quả được vận chuyển trong thời gian dài dưới điều kiện bảo quản lạnh cũng có khuynh hướng giảm chất lượng.

Điều khiển quá trình chín chậm

Các nhà khoa học có thể sử dụng một vài phương pháp để điều khiển quá trình chín chậm bằng công nghệ biến đổi gen.

Điều khiển sự tổng hợp ethylene:

Lượng ethylene tạo ra có thể được điều khiển bằng cách “đóng” hoặc làm giảm sự tạo ethylene trong quả, theo một số cách sau đây:

a. Ức chế sự biểu hiện của gen ACC synthase. ACC (1-aminocyclopropane-1-carbonxylic acid) synthase là enzyme chịu trách nhiệm chuyển hóa S-adenosylmethiomine (SAM) thành ACC; từ bước thứhai tới bước cuối cùng trong quá trình sinh tổng hợp ethylene. Sự biểu hiện của enzyme bị cản trở khi một antisense (“ảnh trong gương”) hoặc một đoạn của bản sao gen synthase được chuyển vàotrong genome của thực vật.

b. Chuyển gen ACC diaminase. Gen mã hóa cho enzyme này nhận được từ một vi khuẩn đất (Pseudomonas chlororaphis) không gây bệnh. Vi khuẩn này có khả năng chuyển hóa ACC thành một phân tử khác,nhờ vậy làm giảm lượng ACC có thể nhận được để tạo ethylene.

c. Chuyển gen SAM hydrolase. Phương pháp này cũng tương tự như ACC diaminase, bằng cách giảm tiền chất của ethylene. Trong trường hợp này, SAM được chuyển hóa thành homoserine. Gen mã hóa choenzyme này được phân lập từ thể thực khuẩn E. Coli T3.

d. Ức chế sự biểu hiện của gen ACC oxidase. ACC oxidase là enzyme xúc tác cho sự oxi hóa ACC thành ethylene, bước cuối cùng trong con đường sinh tổng hợp ethylene. Thông qua công nghệanti-sense, giảm sự điều khiển gen ACC oxidase dẫn đến ức chế sự hình thành ethylene, do đó làm chậm sự chín của quả.

Điều khiển việc nhận ethylene:

Khi ethylene có tín hiệu bắt đầu cho việc chín quả, việc làm chậm quá trình chín có thể đạt được bằng cách biến đổi thụ thể của ethylene. Gen ETR1 là một ví dụ, nó mã hóa cho protein liên kết ethylene. Ở thực vật ETR1 là một ví dụ, nó mã hóa cho protein liên kết ethylene. Ở thực vật ETR1 được biến đổi thì mất khả năng phản ứng với ethylene.

Ức chế hoạt tính của polygalacturonase

Enzyme polygalatuonae (PG) chịu trách nhiệm cho việc phân giải pectin, chất duy trì độ cứng cho thành tế bào thực vật. Việc phân giải pectin xảy ra lúc bắt đầu quá trình chín, làm cho mềmquả. Để tạo ra quả DR bằng phương pháp này, các nhà khoa học đã chuyển gen antisene hoặc một đoạn bản sao của gen PG vào trong geome của thực vật dẫn đến sự ức chế tạo ra enzyme PG.

Những lợi ích của công nghệ DR

Thời hạn sử dụng sản phẩm tăng lên mang lại lợi ích cho cả người sản xuất và người tiêu dùng.

- Bảo đảm về chất lượng rau quả trên thị trường. Giờ đây, nông dân có thể chờ rau quả trưởng thành đầy đủ mới thu hoạch. Người tiêu dùng có thể mua được hàng hóa tốt với giá tiền phù hợp.

- Nông dân yên tâm khi vận chuyển sản phẩm của mình trong một khoảng thời gian dài mà không cần phải bảo quản lạnh.

- Giảm thiệt hại sau thu hoạch. Quả DR có độ cứng cao hơn quả thông thường do đó nó không bị bầm dập trong quá trình vận chuyển và thời gian lưu thông trên thị trường lâu hơn.

- Kéo dài thời hạn sử dụng nhưng rau quả vẫn tươi ngon.

Các khía cạnh an toàn của công nghệ DR

Cây trồng GM lần đầu tiên được chấp nhận trên thị trường là cây cà chua

Flavr-Savr TM được tạo ra bởi công ty Calgene, Hoa Kỳ vào năm 1994. Sau khi tiến hành nghiên cứu công nghệ DR và các sản phẩm của nó, các cơ quan quản lý của Hoa Kỳ đã kết luận rằng côngnghệDR là an toàn, cà chua rạo ra nhờ công nghệ này có thành phần dinh dưỡng giống như cà chua thông thường và không có sự sai khác về mức độ dị ứng cũng như độc tố so với quả bình thường. Ngoài ra, cácthử nghiệm đồng ruộng cho thấy cà chua DR không gây ra bất kỳ một sự đe dọa nào tới những thực vật và những sinh vật có ích khác.

Sau đó, những cây cà chua DR khác cũng được chấp nhận ở Hoa Kỳ, Canadavà Mexico . Năm 1996, các nhà quản lý an toàn thực phẩm ở Anh đã đưa ra lời tuyên bố đồng ý cho triển khai cà chua DR của công ty Zeneca Seeds, nhưng hiện nay sản phẩm này không đượcbán trên thị trường.

Sản phẩm chuyển gen được thương mại hóa lần đầu tiên tại Châu Âu

Ngày 5 tháng 2 năm 1996, các chi nhánh của siêu thị Safeway và Sainsbury ở Anh đã bắt đầu bán cà chua pureé được tạo ra bằng công nghệ biến đổi gen. Đó là lần đầu tiên thức ăn biến đổi gen được bán ởChâu Âu.

Nhãn hiệu trên đồ hộp đã chỉ rõ đây là sản phẩm được tạo ra từ cà chua biến đổi gen. Mặc dù không có một yêu cầu pháp lý nào phải dãn nhãn sản phẩm, nhưng cả 2 siêu thị này đều đã thực hiện chínhsách thông tin mở. Vì sự hiếu kỳ của khách hàng nên các thông tin về sản phẩm, lợi ích của nó tới môi trường và người tiêu dùng, côngnghệ và các quá trình kiểm soát sản phẩm đã được lan rộng.

Theo các siêu thị này, 80 cửa hàng bán sản phẩm là sự khởi đầu tốt đẹp. Theo tính toán cho thấy người mua rất ưa thích sản phẩm và ngày càng quay lại nhiều hơn. Tháng 11 năm 1997, cửa hàng củaSafeway đã thống báo rằng họ đã bán được ¾ triệu hộp sản phẩm, trung bình mỗi cửa hàng đã bán số sản phẩm GM vượt quá lượng sản phẩm truyền thống. Một lý do có thể do giá cả: sản phẩm purée mới giá29 cent cho 170gam trong khi sản phẩm truyền thống giá 29 cent cho 142 gam.

Cả hai hệ thống siêu thị này tin rằng sản phẩm mới có thể luôn luôn được bán cùng với các sản phẩm truyền thống. Điều này có thể làm tăng lượng khách sử dụng sản phẩm purée, sản phẩm là an toàn vàngười tiêu dùng có thể đưa ra nhiều sự lựa chọn.

Tuy nhiên, các sức ép thương mại được tạo ra bởi lo ngại về tính an toàn của thức ăn GM đầu năm 1999, làm cho Sainbury thông báo rằng nó sẽ ngừng bán các sản phẩm này. Và các kho dự trữ đã cạn kiệttrước tháng 7 năm 1999.

Nguồn: http://ww.ncbe.reading.ac.uk/NCBE/GMFOOD/tomato .

Thực trạng của công nghệ chín chậm (Delayed Repening - DR)
Công nghệ DR đã được áp dụng cho cà chua, dưa hấu và đu đủ. Một ứng dụng đáng chu ý của công nghệ DR là trong nghề trồng hoa và các thử nghiệm đang áp dụng công nghệ này để làm chậm quá trình héo củahoa.

Ở Đông Nam á, công nghệ DR đang được áp dụng cho đu đủ, một loại thức ăn được sử dụng phổ biến trong khu vực. Công nghệ này có thể làm tăng đáng kể hàm lượng dinh dưỡng của quả khi đến tay người tiêudùng và cải thiện được cuộc sống của nông dân nghèo trong vùng.

Một số quốc gia phê chuẩn cây trồng mang tính trạng chín chậm

Cây trồng	Quốc gia	Loại phê chuẩn
Cà chua	Canada	Thức ăn
	Mỹ	Môi trường, thức ăn, chăn nuôi
Cà chua	Canada	Thức ăn
(Flavr-SavrTM)	Nhật	Môi trường, thức ăn
	Mehicô	Môi trường, thức ăn, chăn nuôi
	Mỹ	Môi trường, thức ăn, chăn nuôi