Ứng dụng sinh lý thực vật trong bảo quản nông sản

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

TIỂU LUẬN KẾT THÚC HỌC PHẦN
ỨNG DỤNG SINH LÝ THỰC VẬT VÀO ỨC CHẾ SỰ MỌC
MẦM CỦA KHOAI TÂY TRONG BẢO QUẢN
Học phần: Sinh lý học thực vật

Sinh viên:

Lê Mai Nhả

Lớp: 61.CNSH

MSSV: 61134065

Giảng viên:

TS. Phạm Thị Minh Thu

Khánh Hòa, tháng 0tre1 năm 2022


1. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Khoai tây và hàm lượng dinh dưỡng có trong khoai tây
Khoai tây (Solanum tuberosum) là một loại củ chứa nhiều tinh bột có nguồn gốc từ châu Mỹ.
Ngày nay, chúng là một loại lương thực chính ở nhiều nơi trên thế giới và là một phần thiết yếu
trong phần lớn các nguồn cung cấp lương thực của thế giới. Tính đến năm 2014, khoai tây là cây
lương thực đứng thứ tư trên thế giới sau ngô (bắp), lúa mì và gạo. Sau các quá trình nhân giống
và chọn lọc, đã có hơn 5000 loại khoai tây khác nhau. Đến năm 2020, sản lượng khoai tây trong
năm đã đạt 359 triệu tấn trên toàn thế giới.

Một củ khoai tây thơ điển hình có 79% nước, 17% carbohydrate (88% là tinh bột ), 2% protein và
chứa chất béo không đáng kể. Trong 100 gam khoai tây sống cung cấp 77 kilocalo cung cấp năng
lượng cho cơ thể và là một nguồn giàu vitamin B6 và vitamin C.
1.2.2. Hiện tượng mọc mầm khoai tây trong bảo quản
Khoai tây nảy mầm như một phần tự nhiên của chu kỳ sống của chúng. Nảy mầm là một trong
những bước đầu tiên trong quá trình tạo ra một cây khoai tây mới.
Khoai tây mọc mầm trong bảo quản chứa solanine, chất có đặc tính diệt trừ của thuốc trừ sâu , và
nó là một trong những chất bảo vệ tự nhiên của thực vật. Khi người ăn phải khoai tây mọc mầm
có nguy cơ ảnh hưởng xấu đến tình trạng sức khỏe người sử dụng và có thể gây hậu quả nghiêm
trọng hơn là tử vong.
Theo nghiên cứu, solanine phân bố trong củ khoai tây mọc mầm ở các vị trí: Trong mầm khoai và
chân mầm: 420-730mg trong 100g, trong vỏ khoai: 30-50mg trong 100g, trong ruột khoai: 4-7mg
trong 100g. Nếu sử dụng loại khoai tây đã mọc mầm, nếu hàm lượng solanine vượt qua ngưỡng
cho phép sẽ gây nguy hiểm. Solanine có thể gây ngộ độc chết người với liều lượng 0,2 -0,4g trên
1kg trọng lượng cơ thể.

2. CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN KHOAI TÂY
Việc kiểm soát sự phát triển của mầm là yếu tố then chốt để bảo quản khoai tây trong thời gian
ngắn hoặc dài hạn và nó là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng của khoai tây trong bảo quản.
Sự phát triển mầm tương đương với việc tăng 1% diện tích bề mặt củ dẫn đến việc mất độ ẩm từ
củ khoai tây lên gấp đôi. Sự hơ hấp cũng như thốt hơi nước tăng nhanh khi mầm bắt đầu mọc và
liên tục mọc. Do đó, sự mọc mầm làm tăng nhanh sự sụt giảm trọng lượng của khoai tây. Bên
cạnh việc gây giảm trọng lượng, việc mọc mầm cũng gây bất lợi lớn đến tình trạng dinh dưỡng
và các khía cạnh chất lượng của khoai tây (van Es và Hartmans 1987; Mani và cộng sự. 2014).
Các thông số chất lượng của khoai tây như độ cứng và hàm lượng vitamin C cũng bị ảnh hưởng


bất lợi khi mọc mầm (Rezaee và cộng sự, 2011 ). Vì vậy, để giảm bớt sự sụt cân và những thay
đổi sinh lý và sinh hóa khơng mong muốn khác có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng của khoai
tây, việc sử dụng chất ức chế mọc mầm đã trở thành một phần không thể thiếu trong bảo quản

khoai tây và ngành công nghiệp khoai tây.
Các phương pháp bảo quản khoai tây thường được sử dụng hiện nay:

-

-

-

-

-

Bảo quản ở 8–12 °C (85–90% RH). Đây là cách phổ biến nhất để bảo quản khoai tây dài
hạn (lên đến 6 đến 9 tháng). Trong phương pháp này, khoai được được xử lý bằng chất ức
chế mọc mầm isopropyl N-(3-chlorophenyl) carbamate (CIPC còn được gọi là
chlorpropham) là chất ức chế mọc mầm được sử dụng phổ biến nhất trên khoai tây khi
được bảo quản ở 8–12 ° C (Smith và Bucher 2012 ).
Bảo quản ở 2–4 °C (90–95% RH) trong kho lạnh là lý tưởng để bảo quản khoai tây giống
vì ở nhiệt độ này khơng có mầm hoặc mầm phát triển. Bảo quản khoai tây ở 2–4 °C tạo ra
một quá trình được gọi là làm ngọt do lạnh (cold-induced sweetening-CIS). CIS liên quan
đến sự phân hủy tinh bột (nguyên liệu dự trữ chính có trong khoai tây) thành đường khử.
Lượng đường khử này có thể tạo thành các chất gây ung thư như acrylamit khi chiên hoặc
tiếp xúc với nhiệt độ nấu nướng quá cao tác động xấu đến sức khỏe con người.
Bảo quản khoai tây trong thời gian ngắn (2–4 tháng): bảo quản khoai tây trong phịng tối
có cung cấp phương pháp làm mát thụ động bay hơi, trải củ trên sàn, bảo quản trong
thùng, treo khoai tây trong giỏ tre cũng đang được thực hiện để bảo quản ngắn hạn
(Mehta và Ezekiel 2010; Gautam và cộng sự 2013). Tất cả các phương pháp trên đều
thuộc loại phương pháp bảo quản khoai tây khơng cần làm lạnh.
Có thể sử dụng MH (malein hydrazit), phun trước khi thu hoạch từ 12 ngày đến nửa

tháng. Trong trường hợp này, khoai tây sau thu hoạch có thể bảo quản lên đến 8 tháng,
khối lượng hao hụt 1/2 so với khoai tây không sử dụng MH. Do khả năng ức chế sự mọc
mầm của MH rất mạnh nên những củ này không sử dụng làm giống cho vụ sau nhưng để
làm khoai thương phẩm thì rất tốt. Dư dư lượng hố chất trong củ chỉ tập trung ở phần vỏ
và xung quanh mầm, hàm lượng cũng ở dưới mức cho phép.
Ngoài ra, cịn có một số phương pháp khác ở các quốc gia, vùng miền khác nhau có thể
bảo quản được khoai tây ngắn hạn hoặc dài hạn tùy thuộc và điều kiện, đặc điểm của mỗi
vùng miền, quốc gia đó.

Trong số các phương pháp bảo quản khoai tây được nêu ra ở trên, để ức chế được sự mọc
mầm của khoai tây trong bảo quản chỉ có thể ưu tiên lựa chọn những phương pháp có sử
dụng các chất ức chế sự mọc mầm của khoai tây, từ đó mới đáp ứng được mục đích ức chế
mọc mầm ở khoai tây.
Phương pháp sử dụng MH (malein hydrazit)
Maleic hydrazide (MH) lần đầu tiên được xác định là một chất điều hòa sinh trưởng thực vật vào
những năm 1940 và vào đầu thập kỷ sau, hoạt động của nó trên khoai tây như một chất ức chế
mọc mầm. Nó hoạt động bằng cách ức chế phân chia tế bào (Cunnington, 2019).

-

Ưu điểm:
+/ Là một trong những chất đời đầu được xác định là giúp ngăn chặn sự
mọc mầm ở khoai tây.
Nhược điểm:
+/ Chỉ được sử dụng để ức chế sự mọc mầm trong thời gian cây sinh
trưởng và phát triển, không áp dụng cho biện pháp bảo quản trong kho bởi vì hình
thức sử dụng chủ yếu của sản phẩm này là phun qua lá.
+/ Làm giảm năng suất của khoai tây từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất kinh
tế.
+/ Gây ơ nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe của con người.

+/ Chi phí sản xuất cho loại chất này tương đối cao, hiệu quả về kinh tế
nếu sử dụng MH (malein hydrazit) là rất thấp.
+/ Hiệu quả của sản phẩm này được đánh giá thấp hơn CIPC.
Phương pháp sử dụng chất ức chế mọc mầm CIPC:

-

-

Ưu điểm:
+/ CIPC là một chất ức chế mọc mầm hiệu quả cho khoai tây trong thời
gian bảo quản ngắn hạn và dài hạn. Nó được biết là có tác dụng ức chế tổng hợp protein,
tổng hợp RNA, hoạt động của β-amylase cùng với việc ngăn chặn sự thốt hơi nước và hơ
hấp, đồng thời can thiệp vào quá trình quang hợp và phosphoryl oxy hóa (Vaughn và
Lehnen, 1991).
+/ CIPC được coi là chất ức chế mọc mầm hiệu quả nhất đối với khoai
tây.
+/ CIPC rẻ hơn các phương pháp khác.
Nhược điểm:
+/ CIPC thuộc nhóm thuốc trừ sâu được gọi là carbamat, Carbamat phân
hủy thành các dẫn xuất gốc anilin có độc tính cao (Balaji và cộng sự. 2006 ). Một
trong những sản phẩm phân hủy như vậy của CIPC là 3-chloroaniline (3-CA) và
là dẫn xuất gốc anilin, chất này được coi là gây ô nhiễm hơn và có độc tính cao
hơn chính hợp chất gốc (Park 2004 ; Orejuela và Silva 2005 ; Balaji và cộng sự
2006 ; Sihtmaee và cộng sự 2010 ; Smith và Bucher 2012 ).
+/ Khi CIPC xâm nhập vào cơ thể người hoặc động vật có vú, nó sẽ bị
phân hủy thành các chất chuyển hóa. Các chất chuyển hóa này được báo cáo là có
tác dụng phân giải tế bào, có độc tính cao, gây ung thư, gây giảm tổng hợp ATP,

làm thay đổi tính thấm của tế bào bên cạnh đó là chất ơ nhiễm mơi trường. (Davis
và cộng sự. 1977 ; Heikes 1985; Worobey and Sun 1987; Worobey và cộng sự.
1987 ; Kidd và James 1991)
+/ CIPC hơi dễ bay hơi (NAPPO 2013) có thể chuyển hóa từ từ thành các
hợp chất độc hơn bản thân CIPC. Sự bay hơi và phân hủy CIPC này làm giảm
hiệu quả của CIPC theo hai cách: (1) CIPC hữu hiệu có sẵn trong củ bị giảm và
(2) các chất chuyển hóa được tạo ra có ít hoặc khơng có khả năng ức chế mọc
mầm.

3. ỨC CHẾ SỰ MỌC MẦM CỦA KHOAI TÂY TRONG BẢO QUẢN BẰNG CIPC.
Chlorpropham (CIPC) hay isopropyl-N- (3-chlorophenyl) carbamate là một chất điều hòa sinh
trưởng ở thực vật được sử dụng rộng rãi như một chất ức chế mọc mầm khoai tây. Nó hoạt động
bằng cách can thiệp vào quá trình phân chia tế bào để ức chế sự phát triển của mầm.
CIPC ức chế sự nảy mầm bằng cách ngăn cản quá trình nguyên phân (mytosis) để phân chia tế
bào. Sự ức chế nảy mầm giúp khoai tây duy trì chất dinh dưỡng thường bị mất đi trong q trình
phân chia tế bào. Nhờ đó giúp khoai bảo quản giữ được chất lượng như lúc thu hoạch. Kết quả là
tế bào mầm khoai tây không thể phân chia & phát triển.


Hình 1: Khoai tây mọc mầm sau một thời gian dài bảo quản

Hình 2: Ức chế sự nảy mầm bằng cách ngăn cản quá trình nguyên phân (mytosis) để phân chia tế
bào.

Khả năng ức chế mầm của CIPC được phát hiện là hiệu quả hơn ở nhiệt độ từ 15°C trở
xuống. Hiệu quả của nó giảm ở nhiệt độ cao hơn 15°C. Nó cũng có khả năng ngăn chặn sự nảy
mầm ngay cả ở nhiệt độ bảo quản cao hơn (dao động từ 21 đến 32°C). Hiệu quả của CIPC đã
được chứng minh ở nhiệt độ thậm chí cao hơn 15°C theo các phương pháp bảo quản khoai tây
truyền thống và không làm lạnh trong một số nghiên cứu (Ezekiel và cộng sự 2002 ; Mehta và
cộng sự 2007).

Tỷ lệ áp dụng CIPC có thể thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ bảo quản, thời gian bảo quản và
phương pháp áp dụng. Thông thường, thiếu sự phân bố đồng đều của CIPC được bón và do đó
nồng độ của nó trong củ. Ví dụ; sau khi xử lý bằng bình xịt hoặc phun trực tiếp, nồng độ CIPC
thay đổi đáng kể tùy thuộc vào vị trí, tức là ở các đống khoai tây trên cùng, giữa và dưới cùng.
CIPC thường được áp dụng trước khi bắt đầu mọc mầm (Ravanel và Tissut 1984 ). Khả năng của
CIPC để ngăn chặn sự phát triển của mầm sẽ nhiều hơn nếu nó được áp dụng trước khi nảy mầm.
Việc áp dụng CIPC cho khoai tây đã mọc mầm làm cho mầm bị khô nhưng khả năng ngăn chặn
sự phát triển của mầm bị giảm vì thế nên sử dụng CIPC trước khi nảy mầm để mang lại hiệu quả
tốt nhất.
Cách sử dụng CIPC trong bảo quản khoai tây:


Xử lý CIPC: Khoai tây được trải thành lớp mỏng và phun đều với CIPC ở hàm lượng 20 và 30
mg/kg trong methanol được dựa trên phương pháp được sử dụng bởi Mehta và cộng sự (2010).
Sau 30 phút, khoai tây sau khi xử lý được lưu trữ trong thùng carton. Lưu trữ: Khoai tây được lưu
trữ bằng phương pháp truyền thống (ở nhiệt độ phòng tối 18 - 20°C và thống khí) và phương
pháp làm lạnh (phịng lạnh ở nhiệt độ 10 - 12°C và độ ẩm tương đối khoảng 95% (Blenkinsop và
cộng sự, 2002).
4. TƯƠNG LAI CỦA CIPC
Những thông tin trên thể hiện rất rõ ràng ràng rằng việc sử dụng CIPC đã tạo ra sự thúc đẩy và
hỗ trợ cần thiết cho sản xuất khoai tây và các ngành công nghiệp chế biến từ khoai tây nhưng
đồng thời nó cũng dần khiến chúng ta phụ thuộc quá mức vào việc sử dụng nó như một chất ức
chế mầm khoai tây, sự hình thành các sản phẩm phân giải CIPC trong khoai tây (trong quá trình
bảo quản) và ở người / động vật có vú (khi tiêu thụ khoai tây được xử lý CIPC).
Những tác hại mang lại bên cạnh hiệu quả của CIPC rất nguy hiểm, trong tương lai, cần nghiên
cứu ra một giải pháp thay thế khả thi, hiệu quả và chi phí thấp cho CIPC để ngăn chặn mầm
khoai tây chắc chắn sẽ cần thiết. Có thểsử dụng CIPC với một chất ức chế mọc mầm khác, lần
lượt theo trình tự bắt buộc để giảm bớt hoặc ức chế những độc hại mà CIPC mang lại. Khía cạnh
này cần được phổ biến rộng rãi bằng cách phát triển / kết hợp phù hợp tùy thuộc vào nhu cầu,
tình hình, tính khả thi, vị trí, chi phí, sự chấp nhận và ưu tiên,… thì mục đích cuối cùng sẽ là sử

dụng an toàn CIPC.
Hiện nay, những tác hại và lợi ích của CIPC đã được phổ biến rất nhiều trên phương tiện truyền
thông, cần phải sử dụng thật đúng cách, đúng liều lượng để có thể sứ dụng sản phẩm này ở mức
an tồn nhất có thể.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
Balaji V, Chandra S, Goswami DA, Das SK, Mandal TK, Chakraborty AK, Bhattacharyya A.
Toxicokinetics, metabolism, and microsomal studies of chlorpropham in rats. Toxicol Environ
Chem. 2006;88:527–539. doi: 10.1080/02772240600741528.
Blenkinsop RW, Copp LJ, Yada RY, Marangoni AG, 2002. Effect of chlorpropham (CIPC) on
carbohydrate metabolism of potato tubers during storage. Food Res. Int., 35: 651-655
Cunnington, A. C. (2019) ‘Maleic hydrazide as a potato sprout suppressant’, (May). Available at:
/>Davis DG, Hoerauf RA, Dusbabek KE, Dougall DK. Isopropyl m-chlorocarbanilate and its
hydroxylated metabolites: their effects on cell suspensions and cell division in soybean and
carrot. Physiol Plant. 1977;40:15–20. doi: 10.1111/j.1399-3054.1977.tb01485.x.
Heikes DL. Mass-spectral identification of a metabolite of chlorpropham in potatoes. J Agric
Food Chem. 1985;33:246–249. doi: 10.1021/jf00062a023.
Kidd H, James DR (1991) The agrochemicals handbook. 3rd edn. Kidd H, James DR Royal
Society of Chemistry Information Services, Cambridge, UK.
Lê Như Bích, Lê Thị Minh Châu (2020), Sử dụng CIPC để ức chế mọc mầm ở khoai tây bảo
quản truyền thống và bảo quản lạnh, Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 6
(115)/2020


Mehta Ashiv, Brajesh Singh, R Ezekiel and Dinesh Kumar, 2010. Effect of CIPC on sprout
inhibition and processing quality of potatoes stored under traditionalstorage systemsin
India.Potato Research, 53 (1): 1-15.
NAPPO (2013) NAPPO Science and Technology Documents - ST 02: Efficacy of potato sprout
control products to minimize sprout production. Prepared by Daniels-Lake B, Olsen N, Delgado
H L, and Zink R. members of the North American Plant Protection Organization (NAPPO)
Technical

AdvisoryGrrouponPotatoSproutInhibitors. />_and_technology_documents/Potato_sprout_inhibition_ST_e.p.
Orejuela E, Silva M. Rapid determination of aniline metabolites of chlorpropham in potatoes by
micellar electrokinetic chromatography using negative-charged mixed micelles and laser-induced
fluorescence detection. Electrophoresis. 2005;26:2991–2998. doi: 10.1002/elps.200410330.
Park LJ (2004) Chlorpropham distribution in potato stores and evaluation of environmental
issues relating to its use. Ph.D. Thesis, Glasgow: University of Glasgow
Paul, V., Ezekiel, R. and Pandey, R. (2016) ‘Sprout suppression on potato: need to look beyond
CIPC for more effective and safer alternatives’, Journal of Food Science and Technology, 53(1),
pp. 1–18. doi: 10.1007/s13197-015-1980-3.
Sihtmaee M, Mortimer M, Kahru A, Blinova I. Toxicity of five anilines to crustaceans, protozoa
and bacteria. J Serbian Chem Soc. 2010;75:1291–1302. doi: 10.2298/JSC091219103S.
Vaughn SF, Spencer GF. Volatile monotherpenes inhibit potato tuber sprouting. Am Potato J.
1991;68:821–831. doi: 10.1007/BF02853856.
Worobey BL, Sun WF. Isolation and identification of chlorpropham and 2 of its metabolites in
potatoes by GC–MS. Chemosphere. 1987;16:1457–1462. doi: 10.1016/0045-6535(87)90085-3.
Worobey BL, Pilon JC, Sun WF. Mass-spectral characterization of a halogenated azobenzene (3,
3′-dichloroazobenzene) from potato peels. J Agric Food Chem. 1987;35:325–329. doi:
10.1021/jf00075a010.