Ứng dụng công nghệ sinh học trong quá bảo quản rau quả

Ứng dụng công nghệ sinh học trong quá bảo quản rau quả

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

- -

Đề tài:

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN RAU QUẢ

Học viên: Võ Thị Bạch Nhạn

Nguyễn Quốc Khánh Lớp: Cao học CNTP K20 Môn: Công nghệ sau thu hoạch Giáo viên: Nguyễn Văn Toản

Huế, 6/2015

MỤC LỤC

PHẦN 1: LỜI MỞ ĐẦU

PHẦN 2: NỘI DUNG CHÍNH

1 Nguyên liệu rau quả

1.1 Nguyên liệu trái cây

1.2 Nguyên liệu rau củ

2 Bảo quản nguyên liệu rau quả

2.1 Mục đích – nguyên tắc việc bảo quản rau quả

2.2 Tình hình bảo quản rau quả hiện nay – sử dụng hóa chất và sử

dụng chế phẩm sinh học

3 Các phương pháp bảo quản theo công nghệ sinh học

3.1 Phương pháp Modified atmosphere packaging (MAP):

3.2 Sử dụng chế phẩm màng sinh học

PHẦN 3: KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Phần 1 LỜI MỞ ĐẦU Nông sản nói chung và rau quả nói riêng là một thành phần quan trọng trong

hệ thống thực phẩm của con người Do đó, việc tìm cách nâng cao sản lượng, năng suất là một yêu cầu vô cùng cấp thiết Thế nhưng nếu chỉ tập trung vào việc gia tăng sản xuất thôi thì vẫn chưa đủ Đặc điểm của rau quả là loại thực phẩm rất dễ bị tổn thương về nhiều khía cạnh và dẫn đến hư hỏng Hơn nữa, rau quả còn là loại thực phẩm theo mùa, việc có trái cây trái mùa đôi khi cũng phục vụ cho con người về mặt thị hiếu và góp phần làm tăng tính đa dạng trong khẩu phần ăn của con người Vì thế, song song với việc tìm cách nâng cao sản lượng đến mức tối đa cũng không thể không quan tâm đến vấn đề bảo quản nông sản sau thu hoạch Để làm được điều đó cần phải nghiên cứu tất cả các quá trình xảy ra trong bản thân các loại rau quả khi bảo quản để từ đó tìm mọi biện pháp nhằm đề phòng, ngăn chặn hoặc hạn chế những hiện tượng hư hại có thể xảy ra

Bảo quản nông sản nói chung thật sự cũng còn tồn tại nhiều vấn đề lợi bất cập hại Việc sử dụng hóa chất để bảo quản trái cây ít nhiều làm giảm khả năng tự đề kháng chống bệnh tật của quả và ảnh hưởng đến chất lượng trái cây, mặt khác có khi làm ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng Chính vì hậu quả tiềm ẩn của các hóa chất bảo vệ này mà hiện nay chúng ta phải dè chừng khi sử dụng chúng

Xu thế mới của con người hiện nay hướng đến với các hợp chất tự nhiên, hạn chế tối đa việc đưa các nguồn độc hại vào cơ thể qua đường ăn uống Bởi lẽ đó, hiện nay trên thế giới ứng dụng công nghệ sinh học vào công đoạn bảo quản rất nhiều Các loại sản phẩm được bảo quản bằng công nghệ sinh học thật sự an toàn hơn, lành tính hơn đối với người tiêu dùng vì quá trình bảo quản dựa trên các chế phẩm có nguồn gốc hoàn toàn tự nhiên Do vậy, trong khuôn khổ bài tiểu luận này, chúng tôi xin trình bày nội dung: “ Ứng dụng công nghệ sinh học trong quá trình bảo quản rau

củ quả ”

Phần 2 NỘI DUNG CHÍNH

1 Nguyên liệu rau quả:

1.1 Nguyên liệu trái cây:

Các loại trái cây thương phẩm được hình thành đa dạng do kết hợp các phần

mô tế bào của bầu nhụy, hạt, và các phần khác của cây như đế hoa (như táo, dâu tây), lá bắc và cuống hoa (như dứa) Sự kết hợp các phần tạo nên trái cây và được từ điển Oxford định nghĩa là “sản phẩm ăn được của cây, có chứ hạt và vỏ, đặc biệt là các phần khác khi chín và mọng nước Người tiêu dùng định nghĩa trái cây là “sản phẩm cây trồng có mùi thơm, có vị ngọt tự nhiên hoặc được xử lý để quả tự ngọt trước khi ăn” Tuy nhiên, tùy mục đích sử dụng phổ biến mà một số quả chưa chín (như dưa chuột, đậu) hay đã chín (như cà chua, ớt) được sử dụng làm rau Những sản phẩm này được gọi là rau dạng quả và được sử dụng để ăn tươi hay nấu chín, dùng làm thức ăn riêng biệt hay trộn thành salad Quả thông thường bắt nguồn từ bầu nhụy và các mô bao quanh

Nguồn gốc hình thành: (A) cuống hoa; (B) đế hoa; (C) áo hạt; (D) nội bì; (E) vỏ ngoài; (F) vách ngăn; (G) giá noãn; (H) vỏ giữa; (I) vỏ trong; (J) lá noãn; (K) mô

phụ; (L) cuống (Wills et al., 1998) Phần lớn sự phát triển lớn lên của một phần nào để sau này trở thành quả là

do tăng trưởng tự nhiên, nhưng cũng có thể do con người tác động thêm thông qua các họat động lai tạo và chọn giống nhằm tạo ra kích thước tối đa phần sử dụng được

và hạn chế sự phát triển của các phần không cần thiết Có thể thấy nhiều giống trái cây không có hạt 1 cách tự nhiên (như chuối, nho, cam navel) hay do lai tạo (như dưa hấu, ổi) hay do kĩ thuật canh tác (như hồng)

Trái cây là nguồn cung cấp đường, khoáng, vitamin, cho nhu cầu dinh dưỡng người và cũng là nguyên liệu quan trọng trong công nghệ thực phẩm

1.2 Nguyên liệu rau củ:

Khác với quả, rau không đại diện cho nhóm cấu trúc thực vật nào mà là những phần đa dạng khác nhau của cây trồng Tuy vậy, có thể nhóm rau thành 3 loại như

sau: hạt và quả (đậu); củ (hành tỏi, khoai sắn, khoai tây); hoa, chồi, thân, lá Trong nhiều trường hợp, bộ phận được sử dụng thường đã được biến đổi rất nhiều so với cấu trúc nguyên sơ Bộ phận sử dụng làm rau thường rất dễ nhận ra khi quan sát Một số khó định loại hơn, đặc biệt là những nông sản loại củ phát triển dưới mặt đất

Ví dụ như củ khoai tây là dạng cấu trúc dự trữ của thân biến đổi, nhưng dạng khác như khoai lang lại do rễ phình ra thành củ

Nguồn giốc hình thành rau và củ từ thực vật: (A) chồi hoa; (B) chồi thân; (C) hạt; (D) chồi nách; (E) cuống lá; (F) củ (chồi ngầm); (G) thân củ; (H) rễ; (I) rễ củ; (J) trụ dới lá mầm; (K) gốc lá; (L) phiến lá; (M) quả; (N) hoa; (O) chồi chính

(Wills et al., 1998) Nguồn gốc cấu tạo của rau và quả là cơ sở quan trọng quyết định kỹ thuật bảo quản Nói chung, nông sản trên mặt đất có xu hướng phát triển lớp sáp bề mặt giúp hạn chế hô hấp và thoát hơi nước khi chín, còn các loại rễ củ lại không phát triển lớp

vỏ ngoài nên cần được bảo quản ở điều kiện có độ ẩm tương đối cao để hạn chế mất nước Các loại rễ củ có khả năng tự hàn gắn vết thương do côn trùng gây hại Đặc

tính này cũng giúp làm tăng tính an toàn cho nông sản nếu có những vết thương cơ học trong quá trình thu hoạch

Rau là nguồn cung cấp vitamin, khoáng chất, đường và chất xơ cho nhu cầu dinh dưỡng người

2 Bảo quản nguyên liệu rau quả:

2.1 Mục đích – nguyên tắc của việc bảo quản rau quả:

2.1.1 Mục đích:

Hàng năm Việt Nam sản xuất ra hàng triệu tấn rau quả tươi nhưng việc tiêu thụ chưa ổn định do công tác bảo quản, chế biến để đảm bảo chất lượng ban đầu chưa được tốt Để nâng cao chất lượng quả tươi, ngoài việc cải tạo và thay đổi giống mới, áp dụng khoa học kỹ thuật vào việc chăm bón, xử lý trước thu hoạch, cần chú

ý đến kỹ thuật sau thu hoạch nhằm kéo dài thời gian bảo quản, giảm các tổn thất do

hư hỏng nhằm mục đích:

 Cải thiện chất lượng dinh dưỡng, cảm quan, chất lượng vệ sinh nhằm cung cấp cho người tiêu dùng những sản phẩm có chất lượng cao

 Góp phần nâng cao giá trị thương mại và giá trị kinh tế cho người sản xuất

 Kéo dài tuổi thọ bảo quản, tạo điều kiện cho tiêu thụ sản phẩm trong nước và phục vụ xuất khẩu quả tươi

2.1.2 Nguyên tắc:

Nguyên tắc bảo quản rau, hoa quả tươi là giữ cho rau, hoa quả tươi luôn ở trạng thái ngủ nghỉ, giảm cường độ hoạt động sống, tránh sự xâm nhiễm của vi sinh vật, giữ được chất lượng ban đầu của rau, hoa, quả tươi

Để thực phẩm có thời gian sử dụng dài hơn và đảm bảo chất lượng tốt hơn, các phương pháp bảo quản từ đơn giản như ướp muối, phơi khô…đến các phương pháp hiện đại như chiếu xạ, thanh trùng, tiệt trùng…đều được sử dụng Chúng đều dựa trên một số nguyên lý bảo quản rau quả như sau:

 Kích thích hoạt động của các vi sinh vật và enzyme đặc biệt

 Loại bỏ bớt các vi sinh vật và các chất gây nhiễm bẩn đặc biệt

 Ức chế hoạt động của các enzyme và các vi sinh vật gậy hư hỏng thực phẩm

 Tiêu diệt các vi sinh vật và làm mất hoạt tính của enzyme

2.2 Tình hình bảo quản rau quả hiện nay – sử dụng hóa chất và sử dụng chế phẩm sinh học:

Từ năm 2005 đến 2009, thông tin về hiện trạng lạm dụng hóa chất trong sản xuất, bảo quản thực phẩm trở nên nhức nhối đối với người dân Việt Nam trong việc bảo vệ sức khỏe và tính mạng Trong phần tìm hiểu về tình hình bảo quản rau quả hiện nay, lượng thông tin đã được thu nhận từ trên các trang web có nguồn gốc đáng tin cậy từ năm 2004 đến cuối năm 2010, qua đó nhóm chúng mình đã đưa ra sự khác biệt về tính hiệu quả cũng như độ an toàn đối với sức khỏe giữa sử dụng hóa chất đơn thuần và áp dụng phương pháp kĩ thuật tiên tiến và các chế phẩm sinh học

Những phương pháp bảo quản rau quả truyền thống ở nước ta như dầm dấm, lên men chua, lên men rượu cũng chính là những cách bảo quản bằng hóa chất, tuy nhiên, ở đây xin đề cập đến các loại hóa chất đã được kiểm nghiệm là mang tính nguy hại cho cơ thể

Trước tiên là các chất chống diệt nấm mốc như khí SO2, các muối sulfit, còn hạn chế được sự oxy hóa ở rau quả; thế nhưng, với liều lượng không kiểm soát nghiêm ngặt SO2 sẽ phá hủy Vitamin B1 ở ngũ cốc, gây các triệu chứng ngộ độc, tổn thương khí quản do hít phải SO2

Với các chất diệt vi khuẩn điển hình là acid benzoic, các muối benzoate, luôn phải chú ý đến liều lượng do gốc phenol gây nguy cơ ung thư cao ở người

Đối với sản phẩm acid ascorbic là chất diệt vi khuẩn an toàn và đã được sản xuất bằng con đường sử dung vi khuẩn sinh ra acid này

Riêng các hóa chất không “chính phái” như chất 2,4 D (thuốc diệt cỏ hay chất độc màu da cam) - cũng được dùng khá phổ biến trong cả hai khâu tăng sản và bảo quản sau thu hoạch Trong canh tác, nó được dùng để làm chất kích thích cực mạnh khiến cho củ quả tăng kích thước nhanh bất thường Trong bảo quản nó được giới kinh doanh sử dụng để diệt côn trùng, vi khuẩn và làm chậm quá trình lão hóa giữ cho hoa quả tươi lâu, màu sắc không đổi

Đối với các chế phẩm sinh học như màng Chitosan, màng bán thấm BOQ_15, màng MA mang lại hiệu quả kinh tế cao: Giảm được tỉ lệ hư hao, tăng thời gian bảo quản nhằm kéo dài thời gian thu hoạch và tiêu thụ Hầu hết các chế phẩm này đều

có nguồn gốc sinh học, đơn giản, dễ sử dụng, sản phẩm được bảo quản bằng các chế phẩm này hoàn toàn không độc hại, an toàn cho người sản xuất lẫn người sử dụng

Màng bán thấm BOQ-15; sản phẩm do bộ môn Bảo quản sau thu hoạch ( Viện

cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch) nghiên cứu, sản xuất; dùng để bảo quản các loại quả thuộc họ Citrus ( cam, chanh, quít, bưởi) được trên 2 tháng, Đánh giá của nông dân nhiều nơi khi sử dụng chế phẩm POQ – 15 là công nghệ đơn giản, dễ làm, chi phí thấp ( 200-300 đồng/kg cam bảo quản) Màng Chitosan, sản phẩm và quy trình công nghệ do các cán bộ khoa học của Viện nghiên cứu cây ăn quả miền Nam và Viện nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học ( Trường Đại học Cần Thơ) nghiên cứu thành công trong việc bảo quản các loại quả tươi sau thu hoạch; ngăn chặn sự mất nước và xâm nhập của nấm bệnh, ở xoài ngăn ngừa bệnh thán thư và ruồi đục trái, bảo quản trái bằng cách bao màng Chitosan ở nồng độ 0,25% kết hợp với bao Polyethylene (PE) có đục 5 lỗ với đường kính 1 mm được ghép mí bằng máy ép và bảo quản ở nhiệt độ lạnh 120 C có thể bảo quản được tới 8 tuần

Tuy nhận thấy sự ưu thế của chế phẩm sinh học so với các hóa chất thường dung nhưng mức độ áp dụng lại rất hạn chế, có thể hiểu do quy mô sản xuất các chế phẩm này không đủ cung ứng cho các nhà vườn cả nước, đồng thời còn phải cạnh tranh với hàng loạt hóa chất được nhập khẩu từ Trung Quốc một cách vô tội vạ

Đồng thời với phương pháp bảo quản bằng chiếu xạ hay dung dung dịch ozon cũng gặp nhiều ý kiến chấp nhận và phản đối từ nhà sản xuất, đến các nhà khoa học

và người tiêu dùng Những lo ngại về biến đổi của bản thân thực phẩm được chiếu

xạ sau khi hấp thu vào cơ thể người sẽ gây bệnh, rồi đến nhận định của Tiến sĩ Brian Wild - chuyên gia ngành sau thu hoạch của Viện Nghiên cứu rau hoa quả Gosford,

Bộ Nông nghiệp New South Wales, Úc - đã tiến hành thí nghiệm tác dụng của ozon Kết quả cho thấy với cam, chanh thì một số loại thuốc bị phân hủy khoảng 60% sau một giờ, 80% sau ba giờ và 100% sau sáu giờ Trong thực tế, thường không ai rửa rau quả bằng ozon quá 10-15 phút Hơn nữa, ozon không phân biệt được chất độc hại hay chất bổ dưỡng Nghĩa là cứ gặp hóa chất trong thực phẩm là nó phân hủy,

do đó một phần chất hữu ích bị mất đi do tác dụng của ozon

Trong tương lai,chúng ta hy vọng còn tìm được các phương pháp bảo quản khác tiến bộ hơn về mặt đảm bảo độ an toàn và hiệu quả sử dụng như dung dịch sát khuẩn Anolyte và bọc trái cây bằng màng MA Màng MA , các chuyên gia Việt Nam

và Hàn Quốc đã hợp tác nghiên cứu, ứng dụng thành công một loại màng đặc biệt

để bảo quản một số loại quả ở Việt Nam

Tuy nhiên, ở Việt Nam, màng MA chưa được nghiên cứu có hệ thống, kỹ càng

và chưa đưa vào sử dụng Màng MA thực chất là màng polyethylen (PE) chứa một

loại khoáng chất sẵn có ở nước ta, không độc hại được sử dụng để bọc các khay quả,

sự tương tác giữa màng và quả làm cho khí quyển trong khay có nồng độ khí CO2

và O2 thích hợp cho từng loại quả, kết hợp với bảo quản quả ở nhiệt độ lạnh thích hợp Màng MA trong bảo quản xoài và vải, kéo dài thời gian bảo quản đến 3-4 tuần

và quả vẫn giữ được màu sắc, chất lượng tốt Hiện vẫn chưa ước tính được giá thành của màng MA

Ông Nguyễn Hoài Châu, Giám đốc Trung tâm phát triển công nghệ cao thuộc Viện khoa học Vật liệu, cho biết, Anolyte thực chất là dung dịch điện phân của muối

ăn (còn gọi dân dã là nước ozon) Trong đó ngoài các ion Na+, Cl- còn có nhiều nguyên tử oxy, ozon, clo là thành phần có tính sát khuẩn rất mạnh, có thể tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn, kể cả những loại có sức đề kháng cao như nha bào, vi trùng bệnh lao, E.Coli, các liên cầu khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn…Do những đặc tính này, anolyte

từ lâu đã được các nước tiên tiến sử dụng trong việc bảo quản hoa quả, trong chế biến thủy sản, vô khuẩn bệnh viện, khử trùng giống Ở Việt Nam, công nghệ bảo quản sử dụng anolyte cũng đã được áp dụng ở một số nơi (trong bảo quản hoa quả, phòng dịch cúm gà, vô trùng bệnh viện ) nhưng còn mang tính tự phát, chưa có hệ thống

3 Các phương pháp bảo quản rau quả bằng màng công nghệ sinh học:

3.1 Phương pháp Modified atmosphere packaging (MAP):

Đây là phương pháp bảo quản rau quả bằng cách sử dụng các loại màng polymer có nguồn gốc từ dầu mỏ kết hợp với việc điều chỉnh khí quyển nhằm khống chế được mức độ hô hấp của từng loại rau quả, hạn chế sự chín nhanh và do đó bảo quản được lâu hơn

Kỹ thuật MAP tương đối đơn giản, rẻ, dễ áp dụng, có thể bao gói những sản phẩm lớn nhỏ khác nhau, bảo quản ngay cả lúc bày bán và có thể quảng cáo ngay trên bao bì

3.1.1 Đặc tính của màng MAP:

Kéo dài độ tươi lâu của sản phẩm và giảm tốc độ lão hóa của sản phẩm mà không cản trở quá trình hô hấp hiếu khí Không giống như kiểu đóng gói sát khít vào sản phẩm, MAP có khả năng khiểm soát luồng khí lưu chuyển vào và ra, nó có thể kéo dài đáng kể thời gian được bảo quản an toàn cho rau quả Không phải tất cả các loại màng MAP đều được chế tạo có đặc tính giống nhau, tùy theo loại sản phẩm mà

nó bao gói, MAP sẽ có đặc tính thích hợp với loại sản phẩm đó Các loại rau quả