Luận văn Khảo sát quá trình chín trái ở cây cà phê chè (Coffea arabica L.)

đã bắt đầu được xác định. + Giai đoạn tăng trưởng bị đình chỉ và kéo dài chậm: khoảng 2 tuần (tuần 26-28), hình thành phôi và phôi nhũ dần lấp đầy thay thế ngoại nhũ, phôi nhũ dần hóa rắn, lôi 20 kéo các chất dinh dưỡng chủ yếu làm thịt trái hạn chế phát triển. Thể tích trái phát triển rất chậm. Lượng chất khô vẫn còn thấp (do phôi nhũ chưa lấp đầy hoàn toàn). + Giai đoạn trưởng thành: từ tuần 28 đến 36, phôi nhũ tiếp tục phát triển dần dần, cho đến khi hoàn toàn chiếm không gian chỉ còn phần bên trong của ngoại nhũ đôi khi được gọi là "lớp da bạc" (silver skin) (Castro et al., 2005). Lượng chất khô tăng thường xuyên, với rất ít thay đổi trong khối lượng tươi. Vật chất khô tích lũy trong phôi nhũ đã đạt tối đa trái còn xanh. + Giai đoạn chín trái: từ tuần 36 đến 40. Hạt kết thúc sự phá triển. Những thay đổi chủ yếu xảy ra trong vỏ trái, thịt trái phát triển làm tăng kích thước và khối lượng tươi và khô. Trái trở thành màu vàng đến đỏ. 1.4.4. Các nghiên cứu liên quan đến cây cà phê Cà phê là một loại cây công nghiệp quan trọng trên thế giới vì thế những nghiên cứu về nó đã được thực hiện rất nhiều. Đặc biệt sự chín trái không đồng đều ở cà phê là một đặc điểm sinh lý ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và chất lượng cà phê vì thế ở những nước trồng cà phê lâu đời ớ Nam Mĩ như Brazil đã có nhiều nghiên cứu nhằm khắc phục hiện tượng trên. Crisosto et al. (1991) thực hiện thí nghiệm trên cây cà phê với ethephon (2- (chloroethyl) axit photphoric, cũng là một dẫn xuất của ethylene) để tăng cường quá trình chín trái và làm giảm lực rụng trái (FRF). Ethephon ở nồng độ 250-1000 mg/l được sử dụng khi những trái cà phê trưởng thành đầu tiên được chuyển màu đỏ (bắt đầu quá trình chín trái) sẽ làm giảm đáng kể thời gian thu hoạch, tăng năng suất của lần đầu tiên thu hoạch, và giảm lực rụng trái của cây cà phê. Tuy nhiên, trong tất cả các trường hợp, cùng với những tác dụng có lợi, còn thấy được hiện tượng rụng lá quá nhiều, bị bệnh chết mầm và thỉnh thoảng có chết cây. Nếu sử dụng ở nồng độ thấp của ethephon, vào lúc bắt đầu của giai đoạn chín trái cây, sẽ làm giảm thời gian thu hoạch và tăng thích ứng với thu hoạch bằng cơ học (tỷ lệ trái chín muồi/ chưa chín (màu xanh lá)), mà không có tác động tiêu cực đáng kể đến hiện tượng rụng lá và chất lượng cây trồng. Thực hiện thí nghiệm trên 2 lô cà phê 2 năm tuổi phun ethephon 0, 50, 100 và 200 mg/l hòa vào nước tưới vào sáng sớm 21 khi các trái trưởng thành đầu tiên trên cành mang bắt đầu chuyển màu đỏ cho thấy kết quả ethephon 100 mg/l tăng tốc quá trình chín và giảm FRF (lực rụng trái) 15 ngày sau khi ứng dụng mà không ảnh hưởng xấu đến sản lượng. Cần áp dụng thêm biện pháp điều khiển thủy lợi (Crisosto et al.,1992). Ngoài ra, còn có nghiên cứu kết hợp GA3 và ethephon trong việc đồng bộ hóa quá trình ra hoa và chín trái ở cà phê (Coffea arabica L.) được thực hiện bởi Masarirambi (1991) vào cuối tháng Tám khi chồi hoa đang phân hóa sẽ phun của GA3 với nồng độ 50, 75, 100 mg/l kích thích tích lũy phần trăm hoa. Ở nồng độ cao nhất có ứng dụng đáng kể khi các cây có tỷ lệ ra hoa cao nhất so với các nồng độ thấp hơn và phun nước cất. Sau khi ra hoa, trái cà phê trưởng thành và bắt đầu chín (chuyển sang màu đỏ) sẽ phun ethephon, sau hai tuần tại nồng độ 360 và 720 mg/l thì trái cà phê chín mọng. GA3 do đó có thể được sử dụng ở 100 mg/l để đồng bộ hóa hoa cà phê trong khi ethephon ở 360 mg/l hỗ trợ trong việc thúc đẩy cà phê chín mọng (Masarirambi et al., 1991). Tại Việt Nam, những người nông dân có kinh nghiệm thường áp dụng phương thức xử lý nước. Vì cây cà phê cần một khoảng thời gian khô hạn để tượng hoa, sau thời gian đó cây cà phê cần được tưới đủ nước để ra hoa. Vì thế áp dụng chế độ thủy lợi chính xác có thể giúp cây cà phê ra hoa và chín trái đồng loạt. Tuy nhiên chưa có nghiên cứu chính thức công bố về vấn đề thủy lợi kiểm soát ra hoa cũng như về vấn đề chín trái ở cà phê. 22 Chương 2. VẬT LIỆU- PHƯƠNG PHÁP 2.1. Vật liệu Trái cà phê (Coffea arabica L.) ở các giai đoạn chín khác nhau thu ở những cây cà phê có năng suất ổn định 6 năm tuổi (hình 2.1), trồng tại vườn ở Lạc Dương, Đà Lạt, Lâm Đồng (hình 2.2). Vật liệu sinh trắc nghiệm: khúc cắt diệp tiêu lúa (Oryza sativa L.), trụ hạ diệp cây mầm xà lách (Lactuca sativa L.), tử diệp dưa leo (Cucumis sativus L.). Hình 2.1. Cây cà phê 6 năm tuổi trồng tại vườn cà phê ở Lạc Dương, Đà Lạt (tháng 11/ 2013). Hình 2.2. Vườn cà phê tại Lạc Dương, Đà Lạt (tháng 11/2013). 23 2.2. Phương pháp 2.2.1. Quan sát sự phát triển của trái cà phê ngoài vườn Chọn ngẫu nhiên 10 cây trong vườn. Trên mỗi cây đánh dấu 30 trái non trên các cành bất kỳ. Trái non được tính sau khi hoa nở 3 ngày, cánh hoa rụng, bầu noãn trắng mang vòi nhụy đã héo. Theo dõi thời gian sinh trưởng của trái từ giai đoạn trái non đến trái trưởng thành. Những trái non không rụng có thể phát triển đến giai đoạn trưởng thành được tiếp tục theo dõi để xác định thời gian chín của trái.Từ đó chia ra các giai đoạn chín của trái cà phê theo màu sắc vỏ trái. Tỷ lệ trái mỗi giai đoạn chín khác nhau trên cành được xác định bằng cách đếm số lượng trái mỗi loại trên 1 cành. Lặp lại trên 5 cành bất kỳ khi chuẩn bị thu hoạch lần đầu tiên (khoảng tháng 10 âm lịch). Từ đó sẽ biết được số lần thu hoạch trong 1 vụ. 2.2.2. Quan sát hình thái giải phẫu Cắt ngang vỏ trái cà phê ở mỗi giai đoạn chín. Không nhuộm. Quan sát dưới kính hiển vi quang học (40) cho thấy cấu trúc vỏ trái cà phê. Dùng dao lam cạo một lớp biểu bì mỏng trên bề mặt vỏ trái. Không nhuộm. Quan sát dưới kính hiển vi quang học (10) cho thấy sự thay đổi màu sắc từ khi trái trưởng thành đến khi trái chín do các sắc tố tổng hợp ở vỏ trái hay ở thịt trái. Cắt dọc hạt của trái cà phê trưởng thành qua phôi. Xử lý với dung dịch javel và acid acetic 45%. Nhuộm thuốc nhuộm 2 màu (xanh iod- đỏ carmin) (Deysson, 1967). Quan sát dưới kính hiển vi quang học nhằm theo dõi cấu trúc của phôi giai đoạn trái trưởng thành. 2.2.3. Xác định kích thước, trọng lượng tươi và khô của trái cà phê Đo đường kính trung bình của 1 trái cà phê ở mỗi giai đoạn chín bằng thước đo kẹp ngang thân trái qua 2 hạt (hình 2.3). 24 Hình 2.3. Vị trí đặt thước đo đường kính trái. Cân 1 trái cà phê bất kỳ ở mỗi giai đoạn chín để xác định trọng lượng tươi. Lặp lại 30 lần. Dùng 30 trái mỗi loại ở trên để xác định trọng lượng khô bằng cách sấy mẫu vật cc. Ghi nhận trọng lượng khô trung bình của 1 trái ở mỗi giai đoạn chín (Grodzinxki A.và Grodzinxki D.,1981). 2.2.4. Đo cường độ hô hấp Tách 1g vỏ trái cà phê mỗi giai đoạn chín. Cường độ hô hấp của vỏ trái cà phê được đo bằng máy Hansatech, ở nhiệt độ 250C, trong phòng tối để tính lượng oxygen được hấp thu với đơn vị: μO2/ g / phút. Lặp lại 3 lần (Biale, 1978). Kết quả hiển thị trên màn hình và là số trung bình của 3 lần lặp lại. 2.2.5. Đo hàm lượng đường tan, tinh bột, acid hữu cơ và carotenoid Nhằm xác định hàm lượng đường, tinh bột, acid hữu cơ và carotenoid trong trái ở mỗi giai đoạn trong quá trình chín trái.  Đo hàm lượng đường tổng số - Lập đường chuẩn với saccharose Pha saccharose theo các nồng độ từ 10- 80 mg/l. Nhuộm dung dịch saccharose bằng phenol 5% và H2SO4 đậm đặc theo tỉ lệ saccharose: phenol 5%: H2SO4 đđ (1:1:5 v/v/v). Đo mật độ quang (OD) ở bước sóng 490 nm với chuẩn là nước cất: phenol 5%: H2SO4 (1:1:5 v/v/v). 25 - Ly trích mẫu và đo Hàm lượng đường được ly trích và đo ở trái ở các giai đoạn chín khác nhau. Nghiền 1g vật liệu. Chiết đường bằng cồn 900 nóng theo tỉ lệ cồn: mẫu (10:1 v/v). Lọc. Lặp lại 3 lần. Tiếp tục chiết đường còn lại trong phần bã bằng cồn 800 nóng. Lặp lại 2 lần. Cô cạn các dịch lọc thu được rồi pha loãng với nước cất để thực hiện phản ứng màu với phenol 5% và H2SO4 đđ theo tỉ lệ 1: 1: 5 (v/v/v). Đo mật độ quang ở bước sóng 490 nm. Tính hàm lượng theo đường saccharose chuẩn (Coombs et al.,1987).  Đo hàm lượng tinh bột Bã còn lại từ các trái ở trên sấy khô 800C trong 30 phút. Thêm 5 ml nước cất vào bã và đun cách thủy 15 phút. Lấy mẫu ra và để nguội. Thủy phân bã bằng cách cho 2 ml acid percloric 9,2 N trộn đều trong 15 phút. Thêm nước vào hỗn hợp cho đủ 10 ml dung dịch. Li tâm ở tốc độ 4000 vòng/phút trong 4 phút. Để riêng dịch lọc (1). Tiếp tục trích bã 3 lần với acid percloric 4,6 N pha loãng thành 10 ml rồi li tâm thu được dịch lọc (2). Gộp chung dịch lọc (1) và (2) sau đó tiến hành xác định hàm lượng đường theo đường chuẩn với đường mẫu glucose. Qui đổi ra hàm lượng tinh bột theo công thức (Coombs et al.,1987): a : lượng đường glucose sau khi thủy giải. b : độ pha loãng. 0,9 : hệ số chuyển thành tinh bột. 100 : tính ra phần trăm. n : trọng lượng mẫu lấy phân tích. Tinh bột (%) = n xaxbx 1009,0 26  Đo hàm lượng acid hữu cơ Nghiền 5g trái mỗi giai đoạn chín với 30 ml nước cất (10 lần lặp lại). Đun cách thủy 15 phút, để nguội, lọc. Thêm vào bã 20 ml nước cất, đun cách thủy 15 phút. Để nguội, lọc. Thêm nước cất vào các dịch lọc cho tới 100ml. Lấy 20 ml dịch lọc, thêm vào vài giọt phenolphtalein, xác định lượng acid hữu cơ với NAOH 0,01 N. Hàm lượng acid được tính theo đương lượng acid: µeq/g trọng lượng tươi (Bùi Trang Việt và cộng sự, 2000).  Đo hàm lượng carotenoid có trong vỏ trái Nghiền 1g vỏ trái mỗi giai đoạn chín. Bổ sung thêm 3 ml aceton và 0,2 g Na2SO4 (10 lần lặp lại). Lọc và đo thể tích dịch lọc. Mật độ quang được đo ở bước sóng 470 nm, 644,8 nm và 661,6 nm bằng máy đo UV. Hàm lượng carotenoid tổng số được tính theo công thức (Boyer, 1993): C (mg/g)= Cx × a × V × 100/m Với Cx= 1000  A470 −1,90 × Ca −63,14  Cb214 Ca= 11,24 × A661,6 – 2,04 × A644,8 Cb= 20,13 × A 644,8 – 4,19 × A 661,6 V: thể tích dịch trích carotenoid. a: hệ số pha loãng. m: khối lượng cân ban đầu 27 2.2.6. Đo hoạt tính các chất điều hòa sinh trưởng thực vật Các chất điều hòa sinh trưởng thực vật nội sinh được ly trích và phân đoạn theo Bùi Trang Việt (1992); Ley et al. (1963); Loveys, Van Dijk (1988); Meiner (1984) và Yokota et al. (1980).  Ly trích và phân đoạn Nghiền 3g trái mỗi giai đoạn chín. Ly trích các chất điều hòa sinh trưởng thực vật của trái trong mỗi giai đoạn, dựa trên sự thay đổi pH và dung môi (methanol). Thực hiện trong ánh sáng đỏ (Bùi Trang Việt, 1989) (hình 2.4). Hình 2.4. Sơ đồ ly trích các chất điều hòa sinh trưởng thực vật (Bùi Trang Việt 1989). Mẫu nghiền với methanol 80% Hòa tan trong 5ml nước cất cô cạn 1 ml pH 2,5; Ether Dịch nước Dịch nước (bỏ) Ether Sắc ký Zeatin pH 7; Ether Ether Ether Dịch nước (bỏ) IAA, ABA, GA3 NaHCO3 8% Sắc ký 28  Sắc ký bản mỏng Phân ly các chất ly trích bằng phương pháp sắc ký trên bản mỏng silica gel F254 (20x20 cm) để phân tách các chất điều hòa sinh trưởng thực vật. Dung môi di chuyển có tỉ lệ chloroform: methanol: acid acetic = 80:15:5 (v/v/v) (Yokota et al.,1980). Sau khi phân li ở 250C, bản silica gel được chia thành 10 băng bằng nhau (tính từ mực gốc đến vạch dung môi). Ngâm từng băng giấy sắc kí trong nước cất để có các dung dịch được dùng trong các sinh trắc nghiệm. Chuẩn là dịch trích chứa băng silica gel dưới mực gốc. Vị trí các chất điều hòa sinh trưởng thực vật được nhận diện bằng phương pháp chiếu tia UV 254 nm (auxin, abscisic acid và cytokinin), phun hỗn hợp H2SO4: etanol = 5:95 (v/v) (gibberellin) và quan sát dưới tia UV (Yokota et al.,1980) rồi so với bản sắc kí chứa dung dịch các chất điều hòa sinh tăng thực vật dạng hỗn hợp.  Sinh trắc nghiệm Đo hoạt tính các chất điều hòa sinh trưởng thực vật ở vật liệu sau khi ly trích và phân đoạn qua sắc kí bản mỏng: gồm các chất trích từ trái cà phê (ở các giai đoạn chín khác nhau) trong 10 băng trên bản mỏng silica gel. Hoạt tính auxin và abscisic acid (ABA) được đo bằng sinh trắc nghiệm khúc cắt diệp tiêu lúa (Oryza sativa L.) (Bùi Trang Việt, 1989; Nguyen Thi Ngoc Lang, 1970). Hạt lúa gieo trên bông ẩm trong tối ở nhiệt độ 310C ± 20C và đo chiều dài sai biệt sau 24 giờ. Hoạt tính auxin tỷ lệ thuận với chiều dài khúc cắt diệp tiêu trong IAA tinh khiết 1 mg/l, hoạt tính ABA tỷ lệ nghịch với chiều dài khúc cắt diệp tiêu trong ABA tinh khiết 1 mg/l. Hoạt tính gibberellin được đo bằng sinh trắc nghiệm trụ hạ diệp cây mầm xà lách (Lactuca sativa L.). Gieo hạt xà lách trên bông ẩm, nhiệt độ khoảng 310C. Sau 18 giờ chọn hạt có rễ mầm vừa lú ra khỏi vỏ đặt trong các cốc thủy tinh nhỏ (100 ml) chứa dịch trích sau sắc ký. Các cốc thủy tinh được đặt dưới ánh sáng liên tục 2500 lux ± 500 lux, nhiệt độ 280C ± 20C. Sau 72 giờ, đo sai biệt chiều dài trụ hạ diệp so với chuẩn. Hàm lượng gibberellin tỷ lệ thuận với chiều dài trụ hạ diệp trong GA3 tinh khiết 1 mg/l. 29 Hoạt tính zeatin được đo dựa trên sự tăng trọng lượng của tử diệp dưa leo (Cucumis sativus L.). Hạt dưa leo gieo trong tối, trên bông ẩm, ở nhiệt độ 310C ± 20C. Khi rễ mầm vừa lú ra khỏi vỏ hạt, thu các tử diệp, cân 10 tử diệp và đặt trên giấy thấm ẩm chứa dịch trích cytokinin ở 280C ± 20C, ánh sáng liên tục 2500 lux ± 500 lux. Sau 48 giờ, đo và tính sai biệt trọng lượng tử diệp so với chuẩn. Hoạt tính zeatin tỷ lệ thuận với trọng lượng sai biệt của tử diệp dưa leo so với chuẩn nước cất và zeatin tinh khiết 1 mg/l. 2.2.7. Xử lý chất điều hòa sinh trưởng thực vật lên trái trong phòng thí nghiệm Sử dụng đĩa Petri, bên trong đặt 7 lớp giấy thấm. Đổ vào đĩa 10 ml nước cất. Trái cà phê ở đầu giai đoạn bắt đầu chín (màu cam chiếm khoảng 20% vỏ) được nhúng vào dung dịch các chất điều hòa sinh trưởng thực vật: IAA 2,5, 5,10 mg/l; NAA 1, 2, 5 mg/l, BA 5, 10, 20 mg/l; GA3 5, 10, 20 mg/l và ethrel 50, 100, 200 mg/l trong 30 giây sau đó cắm cuống trái vào giấy thấm. Lặp lại sau 48 giờ. Thêm nước hằng ngày. Mỗi nghiệm thức 5 trái lặp lại 5 lần. Quan sát thời gian trái cần để chín (đổi từ màu xanh-cam thành màu đỏ). 2.2.8. Xử lý chất điều hòa sinh trưởng thực vật lên trái ngoài vườn 2.2.8.1. Xử lý chất điều hòa sinh trưởng thực vật lên trái riêng rẽ Xử lý các chất điều hòa sinh trưởng thực vật nồng độ như mục 2.2.7 lên trái giai đoạn trưởng thành (màu xanh) nằm riêng lẻ trên cành. Sử dụng tăm bông bôi lên toàn bộ bề mặt trái vào 5g sáng. Lặp lại sau 48 giờ. Mỗi nghiệm thức 30 trái lặp lại trên 3 cây ngẫu nhiên trong vườn. Ghi nhận lại thời gian trung bình trái cần để chuyển từ giai đoạn trưởng thành sang chín (từ màu xanh thành màu đỏ). Sau 10, 15, 20 ngày đếm số trái chuyển sang màu đỏ để xác định tỷ lệ trái chín ở mỗi nghiệm thức. 30 2.2.8.2. Xử lý chất điều hòa sinh trưởng thực vật lên cành mang trái Các chất điều hòa sinh trưởng thực vật cho kết quả tốt sẽ được lựa chọn để xử lý lên cành mang trái. Trước khi xử lý chọn những cành ở giữa cây theo các hướng khác nhau, trên cành có khoảng 70% là trái trưởng thành, một số trái bắt đầu chuyển màu. Đếm số trái non và trái trưởng thành trên cành trước khi xử lý. Dùng bình phun và phun trực tiếp dung dịch lên trái trên cành xử lý vào lúc sáng sớm. Điều kiện thời tiết không mưa. Phun cách 48 giờ/ lần. Mỗi nghiệm thức 5 cành lặp lại trên 3 cây. Ghi nhận tỷ lệ trái non bị rụng và trái chín đỏ trên cành sau 2 tuần xử lý. 2.2.8.3. Đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của trái sau xử lý Đo kích thước của trung bình của 1 trái cà phê giai đoạn chín trong mỗi nghiệm thức xử lý chất điều hòa sinh trưởng thực vật và đối chứng (nước cất). Trọng lượng tươi và khô trung bình của một trái cà phê giai đoạn chín trong mỗi nghiệm thức và đối chứng được thực hiện như mục 2.2.3. Lặp lại 10 lần trên 10 trái. 2.2.9. Đánh giá thống kê Sử dụng phần mềm SPSS 16.0 dùng cho windown để phân tích số liệu và đánh giá thống kê với sai khác có ý nghĩa p=0,05. 31 Chương 3. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN KẾT QUẢ 3.1. Quan sát sự phát triển của trái cà phê ngoài vườn Hoa sau khi thụ tinh 3 ngày, cánh hoa rụng, bầu noãn màu trắng mang vòi nhụy đã héo (hình 3.2, a). Trái non được tính từ lúc hoa thụ tinh đến trước khi trái trưởng thành (hình 3.2, b). Theo quan sát thực tế, trái non cần khoảng 36 tuần (250 ngày) để phát triển tới kích thước cực đại là trái trưởng thành. Sau khi trưởng thành, trái cần khoảng 25-30 ngày để chín hoàn toàn (bảng 3.1, hình 3.1). Trái cà phê dễ bị rụng ở giai đoạn trái non. Dựa vào màu sắc vỏ trái có thể chia quá trình chín của trái cà phê thành 4 giai đoạn như sau: - Trái trưởng thành: vỏ vẫn có màu xanh nhưng kích thước phát triển tối đa. Hạt dừng phát triển (hình 3.2, c). - Trái bắt đầu chín: vỏ trái mất màu xanh, phần vỏ trái chuyển thành màu cam ở đỉnh trái , màu vàng ở giữa trái, phần vỏ từ giữa trái tới gốc cuống vẫn còn màu xanh. Màu cam chiếm 30-50% diện tích vỏ trái được xếp vào giai đoạn này (hình 3.2, d). - Trái chín muộn: vỏ trái chuyển sang màu đỏ. Đây là giai đoạn thu hoạch trái cà phê để lấy hạt (hình 3.2, e). - Trái lão suy: vỏ trái chuyển sang màu tím. Trái ở giai đoạn này thường bị loại bỏ do ảnh hưởng đến chất lượng và hương vị cà phê (hình 3.2, f). Quan sát về tỷ lệ trái mỗi giai đoạn chín trên cành cho thấy tỷ lệ trái chín muộn và trái trưởng thành trên cành tương đương nhau, tỷ lệ trái lão suy là thấp nhất (bảng 3.2). Kết quả này cho thấy sự chín trái không đồng đều trên cành cà phê. Khi thu hoạch trái tím sẽ bị loại bỏ, chỉ thu những trái chín muộn và như vậy quá trình thu hoạch sẽ được chia thành ít nhất 4 lần. 32 Bảng 3.1. Thời gian trung bình giữa các giai đoạn chín của trái cà phê (ngày). Giai đoạn Thời gian trung bình giữ các giai đoạn(ngày) Trái non – trưởng thành 251,90 ± 1,24 Bắt đầu chín 15,72 ± 0,75 Chín muộn 10,13 ± 0,32 Lão suy 29,78 ± 0,45 Hình 3.1. Thời gian trái cà phê cần để hoàn tất sự tăng trưởng và chín. Bảng 3.2. Tỷ lệ trái mỗi giai đoạn chín trên cành cà phê. Giai đoạn Tỷ lệ trái mỗi loại Trái trưởng thành 26,11 ± 1,23b Trái bắt đầu chín 16,62 ± 2,13c Trái chín muộn 28,64 ± 1,81b Trái lão suy 7,10 ± 1,71a Các giá trị trong cùng một cột với các mẫu tự khác nhau khác biệt có ý nghĩa ở mức p = 0,05 33 a b c d e f Hình 3.2. Các giai đoạn phát triền của trái cà phê . a. Hoa sau khi thụ tinh. b.Trái non. c. Trái trưởng thành. d. Trái bắt đầu chín. e. Trái chín muộn. f. Lão suy. 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm 34 3.2. Quan sát hình thái giải phẫu Trái cà phê được cắt ngang, từ ngoài vào trong chia thành 2 phần là vỏ trái và hạt. (Hình 3.3). Hình 3.3. Mặt cắt ngang của trái cà phê qua các giai đoạn chín. a. Trái trưởng thành. b. Trái bắt đầu chín. c. Trái chín muộn. d. Trái lão suy. 0.5 cm 0.5 cm 0.5 cm a b c d 0.5 cm 35 Cắt ngang vỏ của trái và quan sát dưới kính hiển vi quang học (10). Vỏ trái chia thành 3 phần vỏ ngoài, vỏ giữa và vỏ trong . - Phần vỏ ngoài: Ở trái trưởng thành gồm biểu bì và một vài lớp nhu mô mỏng. Sắc tố tập trung chủ yếu ở lớp biểu bì (hình 3.4). Cấu trúc này cũng được ghi nhận ở trái bắt đầu chín (hình 3.5). Ở trái chín muộn, sắc tố có mặt trên biểu bì và một ít ở các tế bào nhu mô của vỏ ngoài (hình 3.6). - Phần vỏ giữa: gồm nhiều lớp tế bào nhu mô thường không có màu. Ở giai đoạn trái trưởng thành các tế bào nhu mô xếp sít nhau, có thành dày (hình 3.4). Khi trái bắt đầu chín đến khi chín muộn, tế bào trở nên to, mọng nước, thành tế bào mỏng dần (hình 3.5, hình 3.6). - Phần vỏ trong: ở giai đoạn trái trưởng thành phần vỏ trong mỏng, tách ra khỏi lớp vỏ hạt (hình 3.4). Ở trái bắt đầu chín và trái chín muộn, vỏ trong trở nên dày hơn, hơi nhầy và bám chặt vào lớp vỏ hạt (hình 3.5, 3.6). Hình 3.4. Lát cắt ngang vỏ trái cà phê giai đoạn trái trưởng thành (10). a.Biểu bì. b. Tế bào nhu mô vỏ ngoài. c. Vỏ giữa. d. Vỏ trong. 50 µm a b c d 36 Hình 3.5. Lát cắt ngang vỏ trái cà phê giai đoạn trái bắt đầu chín (10). a.Biểu bì. b. Tế bào nhu mô vỏ ngoài. c. Vỏ giữa. d. Vỏ trong. Hình 3.6. Lát cắt ngang vỏ trái cà phê giai đoạn trái chín muộn (10). a.Biểu bì. b. Tế bào nhu mô vỏ ngoài. c. Vỏ giữa. d. Vỏ trong. 50 µm a b c d 50 µm a b c d 37 Cạo một lớp biểu bì trên bề mặt vỏ trái quan sát dưới kính hiển vi quang học (40) cho thấy sự thay đổi màu sắc của trái khi chín diễn ra chủ yếu ở đây. - Trái trưởng thành: vỏ trái có màu xanh, các tế bào biểu bì vỏ trái chứa diệp lục tố, trái vẫn có khả năng quang hợp (hình 3.7). - Trái bắt đầu chín: các diệp lục tố trên biểu bì bị phân hủy, lộ ra sắc tố carotenoid nên vỏ trái mất màu xanh chuyển dần thành màu cam (hình 3.8). - Trái chín muộn: các sắc tố khác (thường là anthocyanin) được tổng hợp tạo thành màu đỏ của vỏ trái. Các sắc tố vừa tồn tại ở dạng hòa tan trong dịch bào (hình 3.9). Hình 3.7. Bề mặt biểu bì trái cà phê giai đoạn trái trưởng thành (40). 10 µm 38 Hình 3.8. Bề mặt biểu bì trái cà phê giai đoạn trái bắt đầu chín (X40). Hình 3.9. Bề mặt biểu bì trái cà phê giai đoạn trái chín muộn (40). 10 µm 10 µm 39 Hạt bao gồm vỏ hạt, ngoại nhũ, phôi nhũ và phôi. Vỏ hạt cứng, hóa gỗ. Một trái cà phê thường có 2 hạt (một số trường hợp có 3 hạt hoặc chỉ có 1 hạt) có mặt trên lồi, nhẵn (hình 3.10, 1), mặt dưới phẳng áp vào nhau. Ở mặt phẳng có rãnh nhỏ (hình 3.10, 2). Ngoại nhũ là lớp mỏng màu xanh bạc bao quanh phôi nhũ. Phôi nhũ là nơi tập trung các chất dự trữ để nuôi phôi. Phôi: Hạt cà phê có phôi nhũ nên phôi khá nhỏ, có màu trắng. Phôi nằm trong phôi nhũ, phía gần cuống trái (hình 3.10, 3). Ở trái xanh trưởng thành, phôi đã phát triển với 2 lá mầm hình tim và thân mầm (hình 3.11). Cắt dọc qua phôi thấy được mạch dẫn trong thân mầm (hình 3.12). Hình 3.10. Hạt cà phê ở giai đoạn trái trưởng thành. 1. Mặt trên của hạt cà phê, 2. Mặt dưới của hạt cà phê có rãnh nhỏ. 3. Mặt cắt dọc của hạt cà phê. a. Phôi nhũ b. Ngoại nhũ. c. Phôi 1 cm a b c 1 2 3 40 Hình 3.11. Phôi cà phê ở giai đoạn trái trưởng thành (5). a. Lá mầm. b. Thân mầm . Hình 3.12. Cắt dọc phôi cà phê ở giai đoạn trái trưởng thành (5). a. Lá mầm. b. Thân mầm. c. Mạch dẫn. b a 200µm 200µm b c a 41 3.3. Kích thước, trọng lượng tươi và trọng lượng khô của trái cà phê Kích thước trái ở mỗi giai đoạn chín khác nhau, thấp nhất ở giai đoạn trái trưởng thành, lúc này các tế bào nhu mô của lớp vỏ giữa xếp sít nhau, tế bào không tích lũy nước. Kích thước trái đạt tối đa ở cuối giai đoạn chín khi trái có màu đỏ. Các tế bào nhu mô rời rạc, tế bào to mọng, tích lũy nhiều nước. Kích thước của hạt không có sự thay đổi đáng kể (bảng 3.3). Trọng lượng tươi của trái cà phê tăng rõ rệt qua các giai đoạn chín trong khi trọng lượng khô chỉ tăng nhẹ (bảng 3.3). Bảng 3.3. Kích thước, trọng lượng tươi và khô của trái qua các giai đoạn chín. Giai đoạn trái Kích thước (mm) Trọng lượng tươi (g) Trọng lượng khô (g) Trái trưởng thành 11,71 ± 0,25a 1,61 ± 0,03a 0,09 ± 0,01a Trái bắt đầu chín 13,30 ± 0,17b 2,19 ± 0,01b 1,05 ± 0,02b Trái chín muộn 16,53 ± 0,09c 2,78 ± 0,04c 1,14 ± 0,02b Các giá trị trong cùng một cột với các mẫu tự khác nhau khác biệt có ý nghĩa ở mức p = 0,05 3.4. Cường độ hô hấp Khi đo cường độ hô hấp của 1 g vỏ trái mỗi giai đoạn chín kết quả cho thấy hô hấp thấp ở giai đoạn trái xanh trưởng thành sau đó tăng mạnh ở giai đoạn trái bắt đầu chín và giảm dần khi trái chín muộn (bảng 3.4). Như vậy trong quá trình chín của trái cà phê có sự hô hấp bột phát (trái có đỉnh climax). Bảng 3.4. Cường độ hô hấp của vỏ trái cà phê qua các giai đoạn chín. Giai đoạn Cường độ hô hấp (μmolO2/ g /phút) Trái trường thành 9,83 ± 0,15a Trái bắt đầu chín 31,21 ± 0,12c Trái chín 22,03 ± 0,32b Các giá trị trong cùng một cột với các mẫu tự khác nhau khác biệt có ý nghĩa ở mức p = 0,05 42 3.5. Hàm lượng đường, tinh bột, carotenoid và acid hữu cơ Ở trái xanh trưởng thành, hàm lượng tinh bột cao nhất, hàm lượng đường thấp nhất. Hàm lượng đường tăng dần trong quá trình phát triển của trái, cao nhất ở giai đoạn trái chín muộn, ngược lại hàm lượng tinh bột giảm dần (bảng 3.5). Hàm lượng acid hữu cơ giảm dần trong quá trình chín. Cao nhất ở giai đoạn trái trưởng thành và thấp nhất ở giai đoạn trái chín muộn (bảng 3.5). Hàm lượng carotenoid cao trong trái xanh trưởng thành nhưng suy giảm dần khi trái chín có thể do carotenoid bị phân hủy dần và thay thế bằng các sắc tố khác (bảng 3.5). Bảng 3.5. Hàm lượng đường tổng số, tinh bột, acid hữu cơ và carotenoid qua các giai đoạn chín. Giai đoạn Đường (mg/g) Tinh bột (mg/g) Acid hữu cơ ( meq/g) Carotenoid (µg/g) Trái trưởng thành 63,28 ± 0,45a 560,51 ± 0,34c 7,67 ± 0,13a 47,23 ± 0,02a Trái bắt đầu chín 104,72 ± 0,31b 323,20 ± 0,95b 6,13 ± 0,24ab 51,14 ± 0,01b Trái chín muộn 230,21 ± 0,15c 189,21 ± 0,72a 2,92 ± 0,05c 24,21 ± 0,01c Các giá trị trong cùng một cột với các mẫu tự khác nhau khác biệt có ý nghĩa ở mức p = 0,05 3.6. Hoạt tính các chất điều hòa sinh trưởng thự