Quả chín cây và chín ép bằng khí ethylene: Có khác dinh dưỡng?

Nhiều người tiêu dùng lo lắng khi mua hoa quả chín nhân tạo. Nỗi sợ hóa chất thúc chín ép gây hại sức khỏe hoặc làm mất chất dinh dưỡng rất phổ biến.

Về bản chất sinh học, ethylene là hormone thực vật tự nhiên điều khiển quá trình chín ^[1]. Dùng khí ethylene thúc chín chỉ kích hoạt sớm tiến trình tự nhiên sẵn có của quả climacteric (quả có đỉnh hô hấp) [2, 5]. Sự khác biệt về đường hay chất chống oxy hóa giữa quả chín cây và chín ép phụ thuộc loại quả, thời điểm thu hái và nồng độ xử lý chứ không hoàn toàn do phương pháp làm chín [2, 3, 4].

Bản chất của khí ethylene trong sinh học thực vật

Ethylene là phytohormone thể khí do chính thực vật sinh ra để điều hòa các giai đoạn phát triển, đặc biệt là quá trình chín [2, 5]. Trong thực vật, quá trình sinh tổng hợp ethylene diễn ra qua chuỗi phản ứng enzyme, điển hình gồm ACC synthase và ACC oxidase [4, 6].

Thực vật chia thành hai nhóm: quả hô hấp đột biến (climacteric) và quả không hô hấp đột biến (non-climacteric) [1, 2]. Nhóm climacteric như chuối, đu đủ, cà chua, đào có sự bùng nổ hô hấp và tăng mạnh sản sinh khí ethylene khi chín [2, 3, 5, 7]. Ngược lại, nhóm non-climacteric như dâu tây hay nho không có đỉnh hô hấp này, cấu trúc hormone điều hòa chín diễn ra theo cơ chế khác ^[2].

Ở nhóm climacteric, khi thụ thể tiếp nhận ethylene nội sinh hoặc ngoại sinh, các gene thúc đẩy chín được hoạt hóa đồng loạt qua các vùng khởi động promoter ^[1]. Quá trình này dẫn tới làm mềm thịt quả, chuyển hóa tinh bột thành đường hòa tan và thay đổi sắc tố [1, 2, 4]. Vì vậy, việc áp dụng ethylene xử lý sau thu hoạch đơn thuần là cung cấp tín hiệu kích hoạt bộ máy sinh hóa vốn có của quả ^[1].

Chín ép và chín tự nhiên: Bằng chứng từ đu đủ

Đu đủ là loại quả climacteric rất nhạy cảm với tổn thất sau thu hoạch do thịt quả mềm nhanh dưới tác động của ethylene ^[3]. Một nghiên cứu năm 2007 trên giống đu đủ 'Golden' tại Brazil đã đánh giá sự biến đổi về hô hấp, độ cứng, màu sắc, hàm lượng đường hòa tan và carotenoid chính giữa các nhóm xử lý ^[3].

Thử nghiệm so sánh đu đủ để chín tự nhiên với đu đủ xử lý khí ethylene và đu đủ xử lý chất ức chế thụ thể 1-methylcyclopropene (1-MCP) ^[3]. Kết quả ghi nhận việc sử dụng chất ức chế 1-MCP làm giảm chất lượng quả ^[3]. Đồng thời, ngay cả việc dùng khí ethylene để kích thích quả chín đồng đều cũng dẫn tới chất lượng kém hơn so với quả được để chín tự nhiên hoàn toàn ^[3].

Nghiên cứu này cho thấy trên đu đủ, quá trình tích lũy đường hòa tan và sắc tố carotenoid gắn liền với tốc độ phát triển tự nhiên trên cây ^[3]. Can thiệp làm chín đồng loạt bằng ethylene ngoại sinh giúp quả mềm đều nhưng có thể làm giảm phẩm cấp tổng thể so với quả tự chín ^[3].

Phản ứng tích cực của dưỡng chất: Bằng chứng từ quả kiwi

Trái ngược với kết quả trên đu đủ, can thiệp ethylene sau thu hoạch trên một số loại quả khác lại cho thấy sự gia tăng hàm lượng dinh dưỡng và chất chống oxy hóa ^[4]. Một nghiên cứu năm 2006 kiểm tra ảnh hưởng của ethylene lên quả kiwi (Actinidia deliciosa) trong 10 ngày đầu chín ^[4].

Nghiên cứu chia mẫu kiwi thành hai nhóm: nhóm đối chứng không xử lý và nhóm được xử lý với nồng độ ethylene 100 ppm ở 20 độ C trong vòng 24 giờ ^[4]. Kết quả cho thấy ở nhóm xử lý ethylene, độ cứng thịt quả và độ chua giảm đáng kể ngay từ giai đoạn đầu chín ^[4]. Đồng thời, nhóm này ghi nhận mức tăng đáng kể của hàm lượng đường tự do, chất rắn hòa tan và hoạt tính của enzyme ACC synthase, ACC oxidase ^[4].

Đặc biệt, tổng hàm lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa liên quan ở quả kiwi xử lý ethylene cao hơn có ý nghĩa thống kê so với nhóm không xử lý (P < 0,05) ^[4]. Phân tích điện di protein ghi nhận biến đổi nhỏ ở dải 32 kDa mà không làm biến đổi hương vị hay chất lượng chung của quả ^[4]. Thử nghiệm chứng minh khí ethylene giúp rút ngắn thời gian chín, tăng độ ngọt hòa tan và nâng cao tiềm năng chống oxy hóa trên kiwi ^[4].

Động học chất chống oxy hóa qua các giai đoạn chín ở quả đào

Chất chống oxy hóa không cố định mà thay đổi liên tục theo từng độ chín của quả ^[5]. Nghiên cứu năm 2023 trên 5 giống đào (Flordastar, Early Maycrest, Rubirich, Sweet Cap, O'Henry) tại môi trường khô hạn đã làm sáng tỏ mối liên hệ này ^[5]. Các nhà khoa học đo lường sản sinh ethylene, hợp chất phenolic, enzyme chống oxy hóa (catalase, peroxidases class III, ascorbate-peroxidase) và các chỉ số stress oxy hóa (MDA, H2O2) ở 3 giai đoạn: chín sớm (ER), chín thương phẩm và chín hoàn toàn (FR) ^[5].

Kết quả cho thấy sản sinh ethylene tăng mạnh trong quá trình đào chín ^[5]. Tuy nhiên, nồng độ hợp chất phenolic cùng hoạt tính của các enzyme chống oxy hóa lại giảm dần theo chiều ngược lại ^[5]. Giai đoạn chín hoàn toàn (FR) bị đặc trưng bởi sự tích lũy lớn của chất chỉ thị tổn thương màng tế bào malondialdehyde (MDA) và hydro peroxide (H2O2) ^[5].

Tác giả nghiên cứu kết luận quả đào thu hoạch ở giai đoạn chín sớm (ER) có hàm lượng acid phenolic cao nhất, hoạt tính enzyme chống oxy hóa tốt nhất và mức độ stress oxy hóa thấp nhất ^[5]. Điều này chỉ ra rằng quả chín cây đến mức tối đa chưa chắc đã có hàm lượng chất chống oxy hóa cao hơn quả được thu hái đúng thời điểm trước đó ^[5].

Sự khác biệt ở quả non-climacteric và gene độc lập với ethylene

Không phải loại quả nào cũng đáp ứng với khí ethylene [1, 7]. Nghiên cứu hệ protein năm 2020 trên dâu tây chỉ ra đây là loại quả non-climacteric, cơ chế chín liên quan đến tích tụ đường, giảm acid, sinh hợp chất thơm và tổng hợp sắc tố anthocyanin ^[2].

Biểu hiện gene ACO và phản ứng với hormone ở dâu tây hoàn toàn khác biệt so với nhóm climacteric ^[2]. Do đó, xử lý ethylene ngoại sinh cho các quả non-climacteric không mang lại hiệu quả chuyển hóa dinh dưỡng như mong muốn mà phụ thuộc vào các con đường chuyển hóa độc lập khác ^[2].

Mặt khác, nghiên cứu di truyền trên cà chua năm 2002 với các thể đột biến rin (ripening-inhibitor) và nor (non-ripening) cho thấy ethylene ngoại sinh không thể khôi phục hoàn toàn quá trình chín bình thường nếu thiếu các yếu tố phiên mã thượng nguồn ^[6]. Tương tự, nghiên cứu năm 2020 can thiệp gene EutPSY trên cà chua chứng minh việc tăng cường tích lũy lycopene và beta-carotene có thể diễn ra độc lập với con đường ethylene, thậm chí làm chậm chín và giảm sinh ethylene ^[7]. Quá trình tích lũy chất chống oxy hóa do đó chịu chi phối của mạng lưới biểu hiện gene phức tạp chứ không phụ thuộc riêng việc quả chín tự nhiên hay chín qua xử lý khí [7, 8].

Hiểu lầm thường gặp về khí làm chín hoa quả

Hiểu lầm phổ biến nhất là đánh đồng khí ethylene với các hóa chất độc hại hay chất bảo quản nguy hiểm. Bản chất ethylene là khí thực vật tự nhiên [2, 5]. Quả tự sản xuất khí này để chín [3, 4]. Việc ủ chín bằng ethylene chuẩn hóa nông nghiệp là phương pháp vật lý - sinh học an toàn, khí nhanh chóng bay hơi vào không khí mà không để lại tồn dư độc tính trên bề mặt như các loại thuốc bảo vệ thực vật.

Hiểu lầm thứ hai là quả chín ép luôn nhạt và mất hết chất. Dữ liệu thực nghiệm chứng minh xử lý ethylene 100 ppm trong 24 giờ trên kiwi giúp tăng lượng đường tự do và tăng tổng polyphenol chống oxy hóa ^[4]. Tuy nhiên, nếu quả bị hái khi còn quá non, lượng tinh bột chưa đủ để tích lũy thì việc kích thích chín ép sẽ tạo ra quả có vị nhạt và phẩm cấp kém như từng ghi nhận ở đu đủ ^[3].

Ai nên thận trọng khi lựa chọn trái cây?

Dù hoa quả chín tự nhiên hay chín nhờ hỗ trợ ethylene đều cung cấp đường và dưỡng chất, một số đối tượng cần lưu ý:

• Người bệnh đái tháo đường hoặc rối loạn dung nạp glucose: Quá trình chín của quả climacteric (cả tự nhiên lẫn ép bằng ethylene) đều biến đổi carbohydrate thành đường tự do và chất rắn hòa tan [2, 4]. Cần kiểm soát khẩu phần trái cây có chỉ số đường huyết cao khi quả đã chín mềm.
• Người có hệ tiêu hóa nhạy cảm: Quả thu hái quá non rồi thúc chín bằng khí có thể còn hàm lượng tannin cao hoặc mất cân đối acid, dễ gây khó tiêu, cồn cào dạ dày.
• Người mắc bệnh lý cần tham khảo ý kiến bác sĩ hoặc chuyên gia dinh dưỡng để xây dựng lượng ăn phù hợp với tình trạng thể trạng thực tế.

Gợi ý áp dụng thực tế và bảo quản tại gia đình

Hiểu rõ cơ chế sinh học của ethylene giúp người tiêu dùng chủ động điều chỉnh độ chín hoa quả tại nhà một cách an toàn:

• Tận dụng nguồn ethylene tự nhiên: Đặt các loại quả climacteric chín nhanh như chuối cạnh các quả còn xanh (bơ, xoài, kiwi) trong túi giấy kín. Khí ethylene do chuối phát tán sẽ đóng vai trò chất kích hoạt làm chín tự nhiên cho các quả xung quanh [4, 5].
• Kìm hãm tốc độ chín: Khi trái cây đã đạt độ chín mong muốn, bảo quản trong ngăn mát tủ lạnh hoặc môi trường thoáng khí để giảm tốc độ hô hấp và hạn chế ethylene nội sinh, tránh hiện tượng quả mềm nhũn hay stress oxy hóa gây hỏng thịt quả [2, 3].
• Thời điểm ăn tối ưu: Đối với các loại quả giàu polyphenol như đào, thưởng thức khi quả vừa đạt độ chín thương phẩm giúp hấp thu hàm lượng chất chống oxy hóa cao hơn so với để quả chín quá nẫu ^[5].

Tóm lại, khí ethylene là hormone sinh học tự nhiên kích hoạt tiến trình chín ở nhóm quả climacteric [2, 5]. Quả chín ép bằng ethylene đúng kỹ thuật vẫn bảo toàn lượng đường hòa tan và chất chống oxy hóa, thậm chí có thể gia tăng polyphenol như ở kiwi ^[4]. Dinh dưỡng của hoa quả phụ thuộc chính vào độ già khi thu hái, cách bảo quản và thời điểm sử dụng hơn là phương pháp làm chín.