Khảo sát ảnh hưởng của mạng chitosan đến tính chất bảo quản chuối tươi

nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản táo và đã đưa ra kết luận: sử dụng chitosan với nồng độ 0.5, 1.0 và 1.5% và bảo quản ở nhiệt độ phòng đã làm giảm 1,5% sự hao hụt khối lượng s

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Tên đề tài:

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MÀNG CHITOSAN ĐẾN TÍNH CHẤT BẢO QUẢN CHUỐI TƯƠI

Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

Th.s Phan Nguyễn Trang Huỳnh Anh Thơ

MSSV: 2102012

Lớp: Công nghệ thực phẩm khóa 36

Cần Thơ, 2013

LỜI CAM ĐOAN

Xin chân thành cảm ơn các cán bộ phụ trách phòng thí nghiệm đã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian thực hiên luận văn tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn tất cả các bạn lớp Công nghệ Thực phẩm khóa 36 đã giúp

đỡ nhiệt tình trong quá trình thực hiện luận văn

Sinh viên thực hiện Huỳnh Anh Thơ

TÓM LƯỢC

Nhằm mục đích kéo dài thời gian bảo quản để tìm đầu ra cho sản phẩm chuối tươi,

nâng cao thu nhập cho người dân, đề tài “Khảo sát ảnh hưởng của màng chitosan đến tính chất bảo quản chuối tươi” được tiến hành với mong muốn giữ được chất

lượng của chuối đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu thụ

Đề tài được thực hiện với nội dung:

Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chitosan (0.5; 1 và 1.5% pha trong dung dịch acid acetic 0.5%) trong bảo quản chuối ở nhiệt độ thường và nhiệt độ lạnh (12 – 140C) đến chất lượng và thời gian bảo quản

Kết quả nghiên cứu cho thấy:

Chitosan có khả năng tạo màng bám trên bề mặt sản phẩm, giảm khả năng thấm khí, ngăn cản thoát hơi nước và làm chậm các quá trình biến đổi xảy ra trong bảo quản chuối

Nhiệt độ bảo quản và nồng độ chitosan ảnh hưởng nhiều đến chất lượng và thời gian tồn trữ Các mẫu chuối được bảo quản ở nhiệt độ lạnh (12 – 140C) với nồng độ chitosan 1% cho thời gian bảo quản kéo dài hơn cả (30 ngày)

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM LƯỢC iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH BẢNG vi

DANH SÁCH HÌNH vii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 Tổng quan về chitosan 2

2.1.1 Lịch sử, nguồn gốc của chitosan 2

2.1.2 Cấu trúc và công thức hóa học của chitosan 2

2.1.3 Tính chất của chitosan 3

2.1.4 Ứng dụng của chitosan 4

2.1.5 Sản xuất chitosan 6

2.1.6 Các nghiên cứu đã đạt được 9

2.2 Tổng quan về chuối 12

2.2.1 Đặc điểm 12

2.2.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng 12

2.2.3 Các phương pháp bảo quản chuối 14

2.3 Sơ lược về quá trình biến đổi xảy ra trong rau quả khi tồn trữ 17

2.3.1 Các quá trình vật lý 17

2.3.2 Các quá trình sinh lý, sinh hóa 18

2.4 Các yếu tố của môi trường tồn trữ ảnh hưởng đến thời hạn bảo quản rau quả tươi 23

2.4.1 Nhiệt độ tồn trữ 24

2.4.2 Độ ẩm tương đối của không khí 25

2.4.3 Thành phần của không khí tồn trữ 25

2.5.4 Sự thông gió và làm thoáng khí 26

2.5.5 Tồn trữ trong không khí cải biến (MAP) 28

CHƯƠNG III: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

3.1 Phương tiện thí nghiệm 30

3.1.1 Địa điểm tiến hành thí nghiệm 30

3.1.2 Thời gian thực hiện 30

3.1.3 Thiết bị và dụng cụ 30

3.1.4 Nguyên liệu và hóa chất 30

3.2 Phương pháp thí nghiệm 30

3.2.1 Phương pháp phân tích 30

3.2.2 Phương pháp thu thập số liệu 30

3.2.3 Nội dung thí nghiệm 30

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

4.1 Kết quả ảnh hưởng của nồng độ bao màng chitosan đến thời gian bảo quản chuối ở nhiệt độ thường (300C) 35

4.1.1 Khảo sát sự hao hụt khối lượng trong quá trình bảo quản 35

4.1.2 Sự biến đổi hàm lượng chất khô trong quá trình bảo quản 35

4.1.3 Sự biến đổi độ cứng trong quá trình bảo quản 36

4.1.4 Sự biến đổi màu sắc trong quá trình bảo quản 37

4.2 Kết quả ảnh hưởng của nồng độ bao màng chitosan đến thời gian bảo quản chuối ở nhiệt độ lạnh (12 – 140C) 38

4.2.1 Khảo sát sự hao hụt khối lượng trong quá trình bảo quản 38

4.2.2 Sự biến đổi hàm lượng chất khô trong quá trình bảo quản 39

4.2.3 Sự biến đổi độ cứng trong quá trình bảo quản 40

4.2.4 Sự biến đổi màu sắc trong quá trình bảo quản 41

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 43

5.1 Kết luận 43

5.2 Đề nghị 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

PHỤ LỤC 1 viii

PHỤ LỤC THỐNG KÊ ix

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Hàm lượng chitin trong vỏ một số động vật giáp xác 7 Bảng 2.2 Thành phần hóa học của chuối 13 Bảng 4.1 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến sự thay đổi màu sắc chuối ở nhiệt độ thường 38 Bảng 4.2 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến sự thay đổi màu sắc chuối khi bảo quản lạnh 41

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Cấu trúc hoá học của chitin 2

Hình 2.2 Cấu trúc chitosan (poly β-(1-4)-D- glucozamin) 3

Hình 2.3 Quy trình công nghệ sản xuất chitosan 8

Hình 2.4 Quá trình chiết tách chitin 9

Hình 2.5 Chuối giàu dinh dưỡng 12

Hình 2.6 Phân biệt 7 độ chín của chuối 15

Hình 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 31

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 33

Hình 4.1 Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến sự giảm khối của quả theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ thường 35

Hình 4.2 Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến hàm lượng chất khô hòa tan theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ thường 36

Hình 4.3 Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến độ cứng của quả theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ thường 37

Hình 4.4 Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến sự giảm khối của quả trong quá trình bảo quản ở nhiệt độ lạnh 39

Hình 4.5 Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến hàm lượng chất khô theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ lạnh 40

Hình 4.6 Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến cấu trúc của quả theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ lạnh 41

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Rau quả là một loại thực phẩm phổ biến, cung cấp cho con người một lượng lớn chất dinh dưỡng Vì vậy, việc kéo dài thời gian bảo quản rau quả tươi cho đến lúc chế biến rất quan trọng Đến nay, đã có rất nhiều phương pháp bảo quản rau quả tươi, tuy nhiên mỗi một phương pháp đều mang các ưu việt cũng như các hạn chế Bằng phương pháp sử dụng các hoá chất hay chiếu xạ, có khả năng hạn chế rất lớn

sự hoạt động của vi sinh vật có hại.Tuy nhiên, ít nhiều có ảnh hưởng đến người tiêu dùng Cách bảo quản phổ biến nhất là bảo quản lạnh Nhưng theo các chuyên gia dinh dưỡng, cách bảo quản này không tiết kiệm năng lượng lại đòi hỏi chi phí cao

Vì vậy hiện nay, việc bảo quản rau quả bằng phương pháp màng đang được sử dụng rất phổ biến vì tính tiện lợi và đơn giản của nó Cùng với sự phát triển của khoa học, con người phát hiện ra những đặc tính ở Chitosan mà xenlulo không có, nó là chất

xơ động vật có thể ăn được duy nhất trong giới tự nhiên hiện nay có chứa ion dương, cũng là yếu tố quan trọng thứ sáu của sự sống con người sau protein, đường, chất béo, vitamin, chất khoáng Chitosan còn là chất cao phân tử mang điện dương duy nhất trong tự nhiên Và đặc biệt chitosan có khả năng tạo màng ứng dụng trong việc bảo quản rau quả tươi

Chuối là một loại quả nhiệt đới, được trồng nhiều ở nước ta, hằng năm loại quả này cho năng suất rất lớn, năng suất trung bình 150 buồng/1 ha, nặng 15-20 kg/buồng Chuối là một loại quả giàu dinh dưỡng, tuy nhiên thời gian bảo quản của chuối rất hạn chế Chuối là một loại quả hô hấp đột biến vì vậy chuối chín rất nhanh và từ khi chín đến khi thối trong khoảng thời gian rất ngắn Khi chuối chín thì quá trình ô-xy hóa bắt đầu xảy ra và các enzyme bên trong chuối sẽ gây ra các đốm đen ở trên vỏ của chuối Quá trình này diễn ra khá nhanh và toàn bộ vỏ chuối có thể sẽ bị đen chỉ sau vài ngày Cách duy nhất để giữ được chuối tươi và còn nguyên mùi vị là không

cho chúng tiếp xúc với ô-xy Vì vậy, đề tài “nghiên cứu ứng dụng màng bao Chitosan trong bảo quản chuối” nhằm tăng thời gian bảo quản chuối, nhưng vẫn

đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm

1.2 Mục đích nghiên cứu

Đánh giá khả năng bảo quản chuối bằng màng bao chitosan

Tìm ra nồng độ chitosan phù hợp nhất cho bảo quản

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về chitosan

2.1.1 Lịch sử, nguồn gốc của chitosan

Chitin được Braconnot phát hiện đầu tiên vào năm

1811, trong căn dịch chiết từ một loại nấm Ông đặt

tên cho chất này là “Fungine” để ghi nhớ nguồn gốc

của nó Năm 1823 Odier phân lập được một chất từ bọ

cánh cứng mà ông gọi là chitin hay “chiton”, có nghĩa

là vỏ giáp, nhưng ông không phát hiện ra sự có mặt

của nitơ trong đó Cuối cùng cả Odier và Braconnot đều đi đến kết luận chitin có dạng công thức giống xellulose Chất được khử axetyl từ chitin đã được khám phá bởi Roughet vào năm 1859 Và nó được đặc tên là Chitosan bởi nhà khoa học người Đức Hoppe Seyler vào năm 1894

2.1.2 Cấu trúc và công thức hóa học của chitosan

Chitin là polisaccarit mạch thẳng, có thể xem như là dẫn xuất của xenllulose, trong

đó nhóm OH) ở nguyên tử C(2) được thay thế bằng nhóm axetyl amino NHCOCH3) (cấu trúc I) Như vậy chitin là poli (N-axetyl-2-amino-2-deoxi-β-D-glucopyranozơ) liên kết với nhau bởi các liên kết β-(C-1-4) glicozit Trong đó các mắt xích của chitin cũng được đánh số như của glucozơ:

(-Hình 2.1 Cấu trúc hoá học của chitin

Chitosan là dẫn xuất đề axetyl hoá của chitin, trong đó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C(2) Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết β-(1-4)-glicozit, do vậy chitosan có thể gọi là poly β-(1-4)-2-amino-2-deoxi-D-glucozơ hoặc là poly β-(1-4)-D- glucozamin (cấu trúc III)

Hình 2.2 Cấu trúc chitosan (poly β-(1-4)-D- glucozamin)

Trọng lượng phân tử trung bình: 10.000-500.000 Dalton

Không tan trong nước, dung dịch kiềm và acid đậm đặc nhưng tan trong acid loãng (pH = 6), tạo dung dịch keo trong Chitosan tan trong acid loãng nhưng không tan trong H2SO4 và H3PO4 Ở pH cao, có thể xảy ra hiện tượng kết tủa hoặc đông tụ, nguyên nhân là do hình thành hỗn hợp poly_ion với chất keo anion Tỉ lệ nồng độ giữa chitosan và acid rất quan trọng

Có khả năng tạo màng tốt Khi dùng màng chitosan, dễ dàng điều chỉnh độ ẩm, độ thoáng không khí cho thực phẩm Màng chitosan khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo dùng làm bao gói

2.1.3.2 Tính chất hóa học

Trong phân tử chitin/chitosan có chứa các nhóm chức -OH, -NHCOCH3 trong các mắt xích N-axetyl-D-glucozamin và nhóm –OH, nhóm -NH2 trong các mắt xích D-glucozamin có nghĩa chúng vừa là ancol vừa là amin, vừa là amit Phản ứng hoá học

có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn xuất thế N-, hoặc dẫn xuất thế O-, N

Mặt khác chitin/chitosan là những polime mà các monome được nối với nhau bởi các liên kết β-(1-4)-glicozit; các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất hoá học như: axit, bazơ, tác nhân oxy-hóa và các enzim thuỷ phân

2.1.3.3 Tính chất sinh học

Vật liệu Chitosan có nguồn gốc tự nhiên, không độc, dùng an toàn cho người

Chúng có tính hòa hợp sinh học cao với cơ thể, có khả năng tự phân huỷ sinh học Chitosan có nhiều tác dụng sinh học đa dạng như: có khă năng hút nước, giữ ẩm, tính kháng nấm, tính kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau, kích thích sự phát triển tăng sinh của tế bào, có khả năng nuôi dưỡng tế bào trong điều kiện nghèo dinh dưỡng, tác dụng cầm máu, chống sưng u

Chitosan không những ức chế các vi khuẩn gram dương, gram âm mà cả nấm men

và nấm mốc Khả năng kháng khuẩn của chitosan phụ thuộc một vài yếu tố như loại chitosan sử dụng (độ deacetyl, khối lượng phân tử), pH môi trường, nhiệt độ, sự có mặt của một số thành phần thực phẩm Khả năng kháng khuẩn của chitosan và dẫn xuất của nó đã được nghiên cứu bởi một số tác giả, trong đó cơ chế kháng khuẩn cũng đã được giải thích trong một số trường hợp Mặc dù chưa có một giải thích đầy đủ cho khả năng kháng khuẩn đối với tất cả các đối tượng vi sinh vật, nhưng hầu hết đều cho rằng khả năng kháng khuẩn liên quan đến mức độ hấp phụ chitosan lên bề mặt tế bào Trong đó, chitosan hấp phụ lên bề mặt vi khuẩn gram âm tốt hơn

vi khuẩn gram dương

Có tác dụng làm giảm đáng kể số lượng vi sinh vật tổng số trên bề mặt thực phẩm Với hàm lượng 1,5% đã giảm số lượng vi sinh vật trên bề mặt cam là 93%, trên bề mặt quýt là 96%, trên bề mặt cà chua là 98% v.v

Ngoài ra, Chitosan còn có tác dụng làm giảm cholesterol và lipid máu, làm to vi động mạch và hạ huyết áp, điều trị thận mãn tính, chống rối loạn nội tiết

Chitosan là chất thân mỡ có khả năng hấp thu dầu mỡ rất cao có thể hấp thu đến gấp 6-8 lần trọng lượng của nó Chitosan nhỏ phân tử có điện tích dương nên có khả năng gắn kết với điện tích âm của lipid và acid mật tạo thành những chất có phân tử lớn không bị tác dụng bởi các men tiêu hóa và do đó không bị hấp thu vào cơ thể

mà được thải ra ngoài theo phân qua đó làm giảm mức cholesterol nhất là cholesterol, acid uric trong máu nên có thể giúp ta tránh các nguy cơ bệnh tim mạch, bệnh gút, kiểm soát được tăng huyết áp và giảm cân

LDL-Với khả năng thúc đẩy hoạt động của các peptide- insulin, kích thích việc tiết ra insulin ở tuyến tuỵ nên Chitosan đã dùng để điều trị bệnh tiểu đường Nhiều công trình đã công bố khả năng kháng đột biến, kích thích làm tăng cường hệ thống miễn dịch cơ thể, khôi phục bạch cầu, hạn chế sự phát triển các tế bào u, ung thư, HIV/ AIDS

Chống tia tử ngoại, chống ngứa

2.1.4 Ứng dụng của chitosan

2.1.4.1 Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Trong sản xuất nước quả, việc làm trong là yêu cầu bắt buộc Thực tế hiện nay đang

sử dụng các chất làm trong như: genatin, bentonite, kali caseinat, tanmin… Chitosan là tác nhân tốt loại bỏ đi đục, giúp điều chỉnh acid trong nước quả Đối với dịch quả táo, nho, chanh, cam không cần qua sử lý pectin, sử dụng chitosan để làm trong

b Sử dụng trong thực phẩm chức năng

Chitosan có khả năng làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu Nếu sử dụng thực phẩm có bổ sung 4% chitosan thì lượng cholesterol trong máu giảm đi đáng kể chỉ sau 2 tuần Ngoài ra, chitosan còn được xem là chất chống đông tụ máu Nguyên nhân việc giảm cholesterol trong huyết và chống đong tụ máu là do không cho tạo các mixen Ở pH = 6 - 6,5 chitosan bắt đầu bị kết tủa, toàn bộ chuỗi polysaccharide

bị kết lắng và giữ lại toàn bộ lượng mixen trong đó Nhờ vậy mà chitosan được ứng dụng trong sản phẩm thực phẩm chức năng

c Ứng dụng làm màng bao

Lớp màng chitosan không độc bao quanh bên ngoài nguyên liệu nhằm hạn chế sự phát triển vi sinh vật trên bề mặt Màng chitosan cũng có lợi ích lớn với việc làm cứng thịt quả, ổn định acid, làm giảm tỉ lệ nâu hóa Ngoài ra, màng chitosan gần giống như môi trường bên ngoài mà không gây ra nguyên nhân kị khí, nó có thể hấp thu chọn lọc với oxy nhiều hơn là cacbonic

d Phân tách rượu –nước

Chitosan đã được xử lý đặc biệt để tạo ra dạng màng rỗng Với việc điều chỉnh tốc

độ thẫm thấu Màng này được sử dụng trong hệ thống phản ứng đòi hỏi không dùng nhiệt độ quá cao Việc phân tách này chỉ loại đi nước, hàm lượng ethanol có thể lên đến 80%

e Thu hồi protein

Whey coi là chất thải của trong công nghiệp sản xuất format, nó có chứa lượng lớn lactose và protein ở dạng hòa tan Nếu thải trực tiếp ra ngoài nó gây ô nhiễm môi trường, còn nếu xử lý nước thải thì tốn kém trong vận hành hệ thống mà hiệu quả kinh tế không cao Việc thu hồi protein trong whey được xem là biện pháp làm tăng hiệu quả kinh tế của sản xuất format Đã đưa ra nhiều phương pháp khác nhau nhằm thu hồi hạt protein này và chitosan được coi mang lại nhiều hiệu suất tách cao nhất

Tỷ lệ chitosan để kết bông các hạt lơ lửng là 2,15% (30mg/lit); độ đục thấp nhất ở

pH 6.0 Nghiên cứu về protein thu được bằng phương pháp này: Không hề có sự khác biệt về giá trị giữa protein có chứa chitosan và protein thu được bằng đông tụ casein hoặc whey protein

2.1.4.2 Ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác

a Ứng dụng trong y học

Từ Chitosan vỏ cua, vỏ tôm có thể sản xuất Glucosamin, một dược chất quý dùng

để chữa khớp đang phải nhập khẩu ở nước ta Một số sản phẩm từ chitosan như: chito-olygosaccarit, da nhân tạo, kem chống khô da, kem dưỡng da ngăn chặn tia cực tím phá hoại da, dùng làm thuốc chữa bệnh viêm loét dạ dày – tá tràng, dùng bào chế dược phẩm, thuốc giảm béo

b Ứng dụng trong công nghiệp

Vải col dùng cho may mặc Vải chịu nhiệt, chống thấm Vải Chitosan dùng cho may quần áo diệt khuẩn trong y tế Làm tăng độ bền của giấy Dùng làm thấu kính tiếp xúc Góp phần tăng tính bền của hoa vải Sử dụng trong sản xuất sơn chống mốc và chống thấm

c Ứng dụng trong nông nghiệp

Bảo quản quả, hạt giống mang lại hiệu quả cao Dùng như một thành chính trong thuốc trừ nấm bệnh (đạo ôn, khô vằn….) Dùng làm thuốc kích thích sinh trưởng cây trồng cho lúa, cây công nghiệp, cây ăn quả, cây cảnh… Trong phim ảnh, phim Chitosan có độ nét cao

d Ứng dụng trong công nghệ in ấn

Dùng làm mực in cao cấp trong công nghệ in Tăng cường độ bám dính của mực in

e Ứng dụng trong công nghệ sinh học

Chất mang cố định enzyme và cố định tế bào

2.1.5 Sản xuất chitosan

2.1.5.1 Nguyên liệu

Nguồn nguyên liệu phong phú nhất để sản xuất chitosan là từ phế liệu của ngành thủy sản: từ vỏ các loài giáp xác (tôm, cua, hến, trai, sò, mai mực, đỉa biển , ) Chitosan có trong vỏ tôm Ở nước ta có bờ biển dài, lượng thủy sản lớn, ước tính hàng năm Việt Nam có khoảng 30.000 tấn vỏ tôm phế thải từ các nhà máy tôm đông lạnh, chỉ riêng ở tỉnh Bạc Liêu mỗi ngày thải ra 35 tấn đầu và vỏ tôm (theo Nguyễn Ngọc Tú-“Báo cáo tại hội nghị bỏng toàn quốc lần thứ 3”)

Trữ lượng chitin trong thiên nhiên ước tính 100 tỉ tấn/ năm nhưng lượng tiêu thụ chỉ

có 1100-1300 tấn/năm Điều này chứng tỏ nguyên liệu để khai thác là rất dồi dào Ngày nay, nghề nuôi tôm và chế biến đông lạnh ở nhiều nước trên thế giới đang phát triển và nhất là ở Việt Nam Song song với nó, mỗi năm lại có hàng triệu tấn

vỏ tôm bị vứt bỏ, nhưng bên trong nó lại chứa cả một kho tàng quý báu chất

Bảng 2.1 Hàm lượng chitin trong vỏ một số động vật giáp xác

(Theo: Chitosan-Its productinal and potential Zakaria M.B)

2.1.5.2 Quy trình sản xuất:

a Nguyên tắc chung sản xuất chitosan

Trong phế thải thủy sản (vỏ tôm, đầu tôm, mai mực,vỏ cua…) có chứa chủ yếu là: protein, chitin và chất khoáng trong đó chitin chiếm khoảng 14-35% Như vậy muốn thu được chitin ta cần loại bỏ protein và khoáng chất sau đó deaxetyl hóa chitin thu được chitosan

Hình 2.3 Quy trình công nghệ sản xuất chitosan

c Thuyết minh quy trình

Chitosan sản xuất từ deaxetyl hóa chitin Từ vỏ giáp xác thu được ta tiến hành rửa bằng nước sạch nhằm loại bỏ tạp chất lạ để chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo, rồi được đem đi sấy khô phục vụ cho công đoạn nghiền tiếp theo Sau khi vỏ giáp xác được sấy khô qua công đoạn nghiền và lọc loại bỏ phần xác cặn

Vỏ giáp xác Rửa và sấy Nghiền và lọc Loại protein Rửa Khử khoáng Rửa Khử màu Rửa và sấy Deacetyl hóa

Rửa, sấy Chitosan

Dung dịch NaOH 3,5% trong 2 giờ,

65oC

HCl 1N trong 30 phút, to phòng

Chiết bằng axetone và tẩy trắng bằng NaOCl 0,315%, trong 5 phút,

to phòng

NaOH 50%, trong

30 phút,121oC

Hình 2.4 Quá trình chiết tách chitin

Vỏ giáp xác thường được nghiền và xử lý bằng dung dịch NaOH 1- 10% ở nhiệt độ cao 65- 100oC để hòa tan protein Xử lý bằng kiềm kéo dài để tiến hành quá trình khử protein và deacety Ta sử dụng dung dịch NaOH 3.5 % trong 2giờ ở 65oC, trong điều kiện luôn khuấy Sau khi loại bỏ protein tiến hành rửa mẫu

Sự khử khoáng thường được tiến hành bằng dung dịch acid HCl (trên 10%) ở nhiệt

độ phòng để hòa tan CaCO3 thành CaCl2 trong 30 phút Sau khi thực hiện quá trình khử khoáng ta tiến hành rửa mẫu Qua công khử khoáng ta tiến hành khử màu, Có thể dùng acid hoặc kiềm để khử màu chitin Chitin thương phẩm cần phải khử màu hoặc tẩy trắng thành dạng bột trắng Sau đó ta tiến hành rửa và sấy để phục vụ cho công đoạn tiếp theo

Tiếp theo là công đoạn deaxetyl Deacetyl là quá trình chuyển hóa chitin thành chitosan bằng cách khử acetyl Thường được tiến hành bằng xử lý KOH hoặc NaOH 40 -50% ở 100oC hoặc cao hơn trong 30 phút hoặc lâu hơn nữa để khử 1 phần hoặc hoàn toàn nhóm acetyl khỏi polymer đó Sau công đoạn deaxetyl ta đem mẫu rửa sạch và sấy khô thu được Chitosan dạng vẩy trắng

2.1.6 Các nghiên cứu đã đạt được

2.1.6.1 Các nghiên cứu trong nước

Qui trình nghiên cứu bảo quản xoài được Sở Khoa học và Công nghệ TP Cần Thơ nghiệm thu đầu năm 2007 Nông trường Sông Hậu – nơi nghiên cứu hiện có 150.000 cây xoài cát Hòa Lộc, trung bình, mỗi hộ có 80-100 cây Với sản lượng hàng năm lên đến cả hàng nghìn tấn xoài sản phẩm Xoài Cát Hòa Lộc có vỏ mỏng nên khó bảo quản lâu và vận chuyển xa, gây khó khăn cho việc xuất khẩu Tiến sĩ Toàn cùng các cộng sự đã nghiên cứu khắc phục hạn chế trên bằng cách xử lý chần nước nóng để ngăn bệnh thán thư và ruồi đục trái Biện pháp này giúp đảm bảo sản

phẩm đạt chất lượng theo yêu cầu kiểm dịch thực vật cho cây ăn trái Sau đó, trái được nhúng vào dung dịch Chitosan, tạo nên một lớp màng bao phủ mỏng có tác dụng chống mất ẩm, giảm hao hụt trọng lượng và kéo dài thời gian tồn trữ Qua các thí nghiệm, xoài được tồn trữ tốt nhất là ở nhiệt độ lạnh từ 10-12 0C Kết luận: “Qua quá trình xử lý và tồn trữ, trái xoài được bảo quản tốt nhất trong 4 tuần, thậm chí có khả năng kéo dài 6 tuần, có thể vận chuyển và phân phối đi xa”

Qua nhiều nghiên cứu các nhà khoa học đã đưa ra qui trình bảo quản trái quýt đường với thời gian tồn trữ đến 8 tuần Đó là bảo quản trái bằng cách bao màng Chitosan ở nồng độ 0,25% kết hợp với bao Polyethylene (PE) đục 5 lỗ với đường kính mỗi lỗ 1 mm và ghép mí lại bằng máy ép Sau đó, bảo quản ở nhiệt độ12○C Với phương pháp này, phẩm chất bên trong trái như: hàm lượng đường, hàm lượng vitamin C luôn ổn định, tỷ lệ hao hụt trọng lượng thấp, màu sắc vỏ trái đồng đều

và dứa quả, thịt heo, thịt bò, cá ngâm, và xúc xích

Qua nghiên cứu của Châu Văn Minh và cộng sự thuộc Viện Hoá học các hợp chất

tự nhiên, Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia đã điều chế được chế phẩm BQ-1 với nguyên liệu chính là chitosan có tác dụng bảo quản quả tươi (cà chua, nho vải, chuối,…) rất tốt Chế phẩm này có tác dụng chống mốc, chống sự phá huỷ của một số nấm men, vi sinh vật gram âm trên các loại hoa quả

2.1.6.2 Các nghiên cứu nước ngoài

Nhóm nghiên cứu B Ratanachinakorn, W KumsiriBuchsapawanich, J Singto đã xây dựng chế độ bảo quản trái cây bằng chitosan, theo nghiên cứu nồng độ chitosan phù hợp là 1-2%

Nhóm tác giả: Nurrachman, Purwoko, B S., Susanto, S., Sutrisno thuộc Department

of Agronomy, Bogor Agricultural University, Darmaga, Bogor 16680, Indonesia

nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản táo và đã đưa ra kết luận: sử dụng chitosan với nồng độ 0.5, 1.0 và 1.5% và bảo quản ở nhiệt độ phòng đã làm giảm 1,5% sự hao hụt khối lượng so với mẫu không dùng chitosan

Nhóm nghiên cứu: Yoshii Fumiko, Kume Tamikazu, Nhật Bản đã nghiên cứu bảo quản xoài bằng chitosan và chỉ ra rằng: sau 15 ngày bảo quản ở nhiệt độ thường xoài vẫn giữ được màu sắc tự nhiên, tươi và mất đi 10% khối lượng

Các tác giả S Bautista-Baños M Hernández-López, E Bosquez-Molina C L Wilson từ Mexico đã nghiên cứu tác dụng kháng nấm của chitosan: ở nồng độ

1.5%-3% chitosan có khả năng kháng nấm C gloeosporioides có trên táo mà không

ảnh hưởng tới nồng độ chất rắn tổng số và sự hao hụt khối lượng quả trong suốt quá trình bảo quản

Svetlana Zivanovic, John R Mount, Frances A Draughon, Carl E Sams đến từ khoa công nghệ thực phẩm trường đại học Tennessee nghiên cứu ứng dụng chitosan

và chitosan có bổ sung tinh dầu làm màng bao bảo quản dâu tây và nho: các tác giả

đã dùng chitosan 1%, chitosan 1% kết hợp với 4% tinh dầu làm màng bao quả và bảo quản ở nhiệt độ 4ºC, đánh giá sự phát triển của nấm mốc bằng phương pháp nuôi cấy trên canh tường thạch Rose Bengal agar trong 3 ngày Nghiên cứu đã đưa

ra một số kết luận sau: sau 9 ngày bảo quản số tế bào nấm mốc đếm được lần lượt là: 4.40, 2.90,và 0 cfu/mL ứng với các mẫu không dùng chitosan, có dùng chitosan

và chitosan kết hợp với tinh dầu sự phát triển của nấm mốc trên dâu tây sau 18 ngày bảo quản là 3.87 cfu/mL giảm đi nhiều so với 4,33 cfu/mL khi không dùng chitosan

Khi phân tích hàm lượng khí etylen thoát ra trong quá trình bảo quản thu được các kết quả sau: Lượng khí ethylen giảm từ 0.187 μL/kg.h xuống 0.028 and 0.012

μL/kg.h khi bảo quản bằng chitosan và chitosan có kết hợp tinh dầu

Như vậy chitosan có khả năng làm giảm và ức chế sự phát triển của nấm mốc, ngoài

ra các quá trình sinh lý của quả cũng giảm xuống làm quả bảo quản được lâu hơn, chitosan có khả năng dùng kết hợp với các hóa chất bảo quản khác để tăng hiệu quả bảo quản

Năm 2003 nhóm các tác giả S D Bhale, H K No, W Prinyawiwatkul, K Nadarajah, A J Farr, S P Meyers thuộc 2 trường Đại học Louisiana của Mỹ và

Đại học Daegu, Hayang Hàn Quốc đã cùng tiến hành nghiên cứu sử dụng màng phủ chitosan kéo dài thời gian sử dụng trứng Kết quả cho thấy bằng việc sử dụng dung dịch tạo màng với các nồng độ chitosan 1và 2% (trong acid acetic) sau 5 tuần bảo quản ở 250C trứng có các chỉ số chất lượng biến đổi chậm hơn so với mẫu đối chứng

Ngoài ra còn có rất nhiều nghiên cứu khác thực hiện trên các loại hoa quả khác nhau, đối chứng ở các nhiệt độ khác nhau đều đã đưa ra những điều kiện bảo quản tối ưu khi sử dụng chitosan

2.2 Tổng quan về chuối

2.2.1 Đặc điểm

Chuối là tên gọi các loài cây thuộc chi Musa Trái của nó là trái cây được ăn rộng rãi nhất Những cây này có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới ở Đông Nam Á và Úc Ngày nay, nó được trồng khắp vùng nhiệt đới Quả chuối ra thành từng nải, mỗi tầng (gọi là nải) có tới 20 quả, và mỗi buồng có 3–20 nải Một buồng cân nặng khoảng 10-30kg Một quả trung bình nặng 125g, trong số đó có khoảng 75% là nước và 25% là chất khô Chuối chứa nhiều vitamin B6, vitamin C và kali

Chuối là loài thân thảo lớn nhất, hoa chuối thường lưỡng tính, đầu hoa thường ra một hoa đực riêng Lá mọc xoắn ốc gồm các bẹ lớn ôm lấy nhau tạo thành thân giả, cuống lá dài, phiến lá nguyên Cụm hoa là một bông có nhiều lá bắc rất to, màu đỏ mọc ở ngọn cây, những hoa ở gốc là hoa cái, phần giữa là hoa lưỡng tính, đầu hoa thường ra một hoa đực riêng, và hoa đực này không sinh sản, được gọi là bắp chuối

Hình 2.5 Chuối giàu dinh dưỡng

2.2.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng

2.2.2.1 Thành phần hóa học

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của chuối ( 100g)

Chuối là nguồn bổ sung năng lượng hoàn hảo cho hoạt động thể lực

Trong những hoạt động thể lực kéo dài khi năng lượng bị hao hụt nhiều, cơ thể phải huy động đến lượng đường trong máu để cung cấp cho cơ bắp Những trường hợp này, đường glucose trong chuối được hấp thụ nhanh vào máu có thể bổ sung tức thì lượng đường bị hao hụt giúp vận động viên phục hồi sau khi vận động mệt mỏi Đường fructose trong chuối được hấp thụ chậm hơn Ngoài ra, chuối còn những carbohydrate khác được chuyển hoá chậm và phóng thích đường vào máu từ từ có thể đáp ứng cho những hoạt động thể lực kéo dài hàng giờ sau đó Đặc biệt tỷ lệ potassium cao trong chuối còn liên quan đến trương lực cơ có khả năng làm giảm nguy cơ vọp bẻ ở vận động viên

Chuối xanh chữa bệnh loét dạ dày, tá tràng

Nhiều cuộc nghiên cứu khác nhau của những nhà khoa học ở Anh và Ấn Độ đã đưa đến kết luận giống nhau về tác động của chuối xanh đối với các bệnh nhân loét dạ dày, tá tràng Người ta đã sử dụng những loại chuối khác nhau, chuối khô, chuối bột, chuối xanh, chuối chín, đồng thời với những nhóm đối chứng không dùng chuối Kết quả cho thấy, chuối xanh được phơi khô ở nhiệt độ thấp có khả năng kích thích sự tăng trưởng của lớp màng nhày ở thành trong của dạ dày Những tế bào sản xuất chất nhầy được tăng sinh, lớp màng nhầy dầy lên để bảo vệ thành dạ dày tránh khỏi bị loét và còn hàn gắn nhanh chóng những chỗ loét đã hình thành trước đó

Chuối chín chữa bệnh táo bón và ngăn ngừa ung thư ruột già

Thịt chuối chín mềm, mịn nhưng lại chứa nhiều chất xơ không hoà tan Chất xơ không được tiêu hoá tạo thành chất bã hấp thu nước và kích thích nhu động ruột nên

có tác dụng chống táo bón rất tốt Mặt khác, việc kích thích nhu động ruột sẽ thúc đẩy nhanh sự lưu thông trong ruột già làm giảm thời gian tiếp xúc của các chất độc hại hoặc có khả năng gây ung thư với niêm mạc ruột Chất xơ còn có thể hoà quyện, kết dính những chất độc hại này để bài tiết theo phân ra ngoài

2.2.3 Các phương pháp bảo quản chuối

Độ chín thu hái của chuối là lúc độ già đạt 85-90% Lúc đó vỏ chuối còn xanh thẫm, quả đã lớn hết cỡ, đầy đặn, hầu như không còn gờ cạnh, thịt chuối có màu trắng ngà đến vàng ngà Độ chín thu hái của chuối thường đạt được sau 115-120 ngày phát

triển kể từ khi trổ hoa

Trên thế giới người ta đánh giá độ chín của chuối dựa vào thang màu 7 mức, phân chia theo màu sắc của vỏ chuối, như sau:

Mức I: khi vỏ chuối màu xanh đậm

Mức II: khi vỏ chuối có màu xanh sáng

Mức III: khi vỏ có màu xanh –vàng

Mức IV: khi vỏ có màu vàng –xanh

Mức V: khi vỏ đã vàng, nhưng cuống và nuốm còn xanh

Mức VI: khi vỏ vàng hoàn toàn (không còn chỗ xanh)

Mức VII: khi vỏ vàng có đốm nâu (chín trứng cuốc)

Hình 2.6 Phân biệt 7 độ chín của chuối

Trên thực tế, độ chín thu hái của chuối tương đương mức I, mức II Mức III ứng với

lúc chuối bắt đầu chuyển màu Mức IV là chuối đã chuyển màu Mức V, VI, VII là

khi chuối có thể ăn được Để bảo quản chuối phải được thu hái cẩn thận, không để

giập buồng, giập quả, không để bẩn Sau khi thu hái chuối được để ráo nhựa khoảng

một ngày mới xử lý Có thể phát chuối ra từng nải nguyên hay quả rời theo khối

lượng quy định rồi đựng trong túi polyetylen có đục lỗ 2 - 4% diện tích và cho vào

thùng carton hoặc sọt Mỗi hộp hoặc sọt chỉ nên chứa khoảng 15 - 25 kg chuối Có

thể bảo quản chuối nguyên cả buồng được bọc trong túi PE Buồng chuối có thể xếp

dựng đứng trên giá hoặc treo trên những chiếc móc trong kho Trường hợp phải

chuyên chở đi xa, có thể bọc buồng chuối bằng rơm, rạ, hay lá chuối khô, giấy

vừa chống bốc hơi nước, vừa bảo vệ chuối khỏi tác động cơ học Chuối xanh

thường được bảo quản lạnh ở nhiệt độ 12-15oC, độ ẩm 70-85% Trong thời gian bảo

quản cần theo dõi nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật như nhiệt độ, độ ẩm, thành

phần khí CO2, v.v Phải đảm bảo thông gió nhằm một mặt giữ nồng độ CO2 không

tăng, mặt khác thải bớt khí êtylen sinh ra từ quá trình bảo quản, để hạn chế tác dụng

thúc đẩy sự chín Đặc biệt chú ý không bảo quản chuối ở nhiệt độ thấp hơn 11oC, vì

dưới nhiệt độ đó chuối sẽ không chín Có thể bảo quản chuối bằng hóa chất Hóa

chất được giới thiệu dùng nhiều hiện nay ở Việt Nam là Topxin –M vì Topxin - M

(Tiophanatmetyl – C12H24N4O4S2) là loại chế phẩm có dạng bột màu đất sét, khó tan

trong nước nhưng tan trong các dung môi hữu cơ như axeton, clorofooc, metanol

Chất này có tác dụng diệt nấm mạnh ngay cả ở nồng độ thấp, thời gian tác dụng

nhanh, kéo dài, có thể diệt được nhiều loại nấm và không độc hại Chuối được

nhúng vào dung dịch 0,1% Topxin-M rồi vớt ra để ráo, đựng bằng túi polyetylen,

sau đó có thể bảo quản ở môi trường nhiệt độ thường hay nhiệt độ lạnh Nếu ở nhiệt

độ thường thì bảo quản được 2 tuần, nhiệt độ lạnh thì được 8 tuần Ngoài Topxin

-M còn có hóa chất khác như: Benlat, -Mertect, NF44, NF35, v.v Chuối xanh xử lý

bằng tia bức xạ với liều lượng khoảng từ 30 KRad đến 400 KRad và bảo quản ở

nhiệt độ từ 10 đến 19oC có thể làm chậm chín từ 10 ngày đến 57 ngày

2.2.3.1 Bảo quản chuối ở nhiệt độ thường

Để chuối tươi lâu hơn trong điều kiện bình thường ta thực hiện đúng các bước sau:

Treo chuối trên giá, móc hoặc để chúng trong rổ, đĩa đựng trái cây, nơi không khí

có thể lưu thông tốt

Đặt giá treo, móc hoặc thố, đĩa đựng chuối tránh xa ánh nắng mặt trời và hơi nóng

2.2.3.2 Bảo quản chuối trong tủ lạnh

Để giữ cho chuối tươi lâu trong tủ lạnh, hãy thực hiện theo những hướng dẫn sau:

Cho chuối vào túi nhựa có khóa kéo (loại chuyên dùng để bảo quản thực phẩm, trái

cây trong tủ lạnh, có bán ở các siêu thị)

Cho túi đựng chuối vào ngăn mát của tủ lạnh

Điều chỉnh nhiệt độ trong tủ lạnh ở mức khoảng 12 – 14oC

2.2.4 Các dạng hư hỏng thường gặp trong quá trình bảo quản

Bệnh mốc khô: Bệnh làm cho chuối khô héo, sẫm màu, lan dần từ một điểm ra toàn

quả

Bệnh thối cuống và thịt quả: Bệnh này do một loại nấm ký sinh thuộc họ Scleroxin

phát triển trên cuống quả Bệnh bắt đầu từ những chấm đỏ trên vỏ rồi chuyển sang

đen Bệnh có thể bị ức chế bởi nhiệt độ thấp

Ngoài loại nấm thuộc nhóm trên còn có các nhóm khác như: nhóm Fomopsis gây

khô héo và sẫm màu, nhóm Datiorel gây thối nuốm, nhóm Nigrasnor gây thối phần

thịt quả, v.v

Bệnh thối cuống và quả: Bệnh do nấm Lexioliplodia sinh ra trong quá trình rấm

chín cũng như vận chuyển chuối, đặc biệt là khi nhiệt độ, độ ẩm cao và không ổn

định Bệnh bắt đầu từ nuốm rồi lan dần ra toàn quả, làm cho vỏ chuối bị thâm, thịt

mềm nhũn

Bệnh thối đen và chấm rỗ: Bệnh gây nhiều thiệt hại khi bảo quản cũng như khi

chuyên chở Đặc trưng của bệnh này là làm mềm, làm sẫm màu thịt quả, thậm chí

làm chảy nước Bệnh ít phát triển ở nhiệt độ 12oC Khi nhiệt độ môi trường 18- 20oC

và độ ẩm 95% thì bệnh phát triển mạnh

Bệnh chấm rỗ trên vỏ thường sinh ra ở chuối chín Bệnh xuất hiện khi nhiệt độ tăng, làm cho vỏ bị bao phủ bởi những chấn nâu -đen

Tóm lại, trong quá trình vận chuyển và bảo quản chuối có thể bị nhiễm bệnh do các loại vi trùng và nấm mốc Quả chuối bị bệnh chẳng những chóng thối rữa mà cường

độ hô hấp tăng rõ rệt so với quả lành, dẫn đến rút ngắn chu kỳ sinh lý của quả Như vậy, để kéo dài thời hạn bảo quản chuối tươi, trước hết phải có biện pháp phòng bệnh như sát trùng bằng các phương pháp vật lý, hóa học trước khi bảo quản dài ngày

2.3 Sơ lược về quá trình biến đổi xảy ra trong rau quả khi tồn trữ

2.3.1 Các quá trình vật lý

2.3.1.1 Sự bay hơi nước

Sự bay hơi nước phụ thuộc vào sự háo nước của hệ keo trong tế bào, cấu tạo và trạng thái của mô che (chiều dày và độ chắc của vỏ, của lớp sáp, lớp phấn ngoài vỏ,…) đặc điểm và mức độ bị giập cơ học, độ ẩm và nhiệt độ môi trường xung quanh, vận tốc chuyển động của không khí, độ chín của rau quả, cách bao gói, thời hạn và phương pháp tồn trữ, cùng các yếu tố khác như sự hô hấp và sự sinh ra nước

Ở rau, củ, quả non xanh thì hệ keo trong chất nguyên sinh và gian bào có khả năng giữ nước yếu

Thương tật do sâu, chuột, va đập cơ học và nấm bệnh cũng làm tăng sự mất nước

Ví dụ một vết thương nhỏ trên quả cam chừng vài cm2 cũng làm tăng sự mất nước lên 3 – 4 lần Diện tích thương tật tăng lên gấp đôi thì sự mất nước cũng tăng lên gấp đôi

Sự mất nước thay đổi trong quá trình tồn trữ Giai đoạn đầu (sau khi thu hái) mất nước mạnh, giai đoạn giữa giảm đi và cuối cùng khi chín hay khi bắt đầu hư hỏng lại tăng lên Sự quá chín của quả cũng làm tăng sự thoát ẩm, vì đó là quá trình “lão hóa” của hệ keo, làm giảm tính háo nước

Độ ẩm giảm, nhiệt độ tồn trữ tăng đều làm cho sự mất nước tăng lên Để tính toán cường độ bốc ẩm của rau quả có thể tính toán 75 – 85% sự giảm khối lượng là do sự mất nước, còn lại là do sự giảm hàm lượng chất khô trong quá trình hô hấp

Trong thực tế tồn trữ để giảm sự mất hơi nước của rau quả, người ta thường áp dụng các biện pháp sau: hạ thấp nhiệt độ, tăng độ ẩm và bớt vận tốc chuyển động của không khí trong kho Người ta còn dùng cách xếp rau quả trong hầm đất, vùi trong cát, đựng trong túi nhựa, tạo màng,… Khi tồn trữ rau quả cần nghiên cứu các điều kiện bảo quản thích hợp và cần có thêm biện pháp chống thối, mốc,…

2.3.1.2 Sự giảm khối lượng tự nhiên

Sự giảm khối lượng tự nhiên của rau quả là do bay hơi nước và sự hô hấp làm giảm nồng độ chất khô hòa tan trong rau quả

Trong bất kì điều kiện tồn trữ nào không thể tránh khỏi sự giảm khối lượng tự nhiên Nhưng khi tạo được điều kiện tồn trữ tối ưu thì có thể giảm đến mức tối thiểu

Khối lượng rau quả giảm do sự tồn trữ trong thời gian dài ngày là do các yếu tố: giống, loại, vùng khí hậu, cách thức nhân dân chăm sóc bón phân mùa thu hoạch, công nghệ và thời hạn tồn trữ,… mức độ nguyên vẹn và độ chín của rau quả

2.3.1.3 Sự sinh nhiệt

Tất cả nhiệt lượng sinh ra trong rau quả tươi khi tồn trữ là do hô hấp Hai phần ba nhiệt lượng này tỏa ra môi trường xung quanh, còn một phần ba được dùng vào quá trình trao đổi chất bên trong tế bào, quá trình bay hơi và một phần dự trữ ở dạng năng lượng hóa học “vạn năng”: đó là liên kết phosphat giàu năng lượng của phân

tử adenozin triphosphat (ATP)

Có thể tính lượng nhiệt do rau quả tươi tỏa ra khi tồn trữ một cách gần đúng theo lượng CO2 sinh ra trong quá trình hô hấp:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 674kcal

Cứ một 1mg CO2 tương ứng với 2,52 cal

Đo lượng CO2 bay ra ta suy ra được lượng nhiệt của quá trình hô hấp

Cần chú ý là lượng CO2 còn có thể sinh ra do hô hấp yếm khí và các quá trình decacboxyl hóa vẫn thường xảy ra khi tồn trữ rau quả tươi:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 28kcal

Biết được cường độ hô hấp và nhiệt độ tồn trữ chúng ta có thể tính lượng nhiệt tỏa

ra, lượng oxi cần thiết và lượng nước sinh ra

Trong tồn trữ rau quả, cần phải duy trì các thông số nhiệt độ, độ ẩm tối ưu trong kho Ngay ở nhiệt độ bảo quản tối ưu gần 00C, nhiệt độ rau vẫn có thể tăng, như đối với rau xanh một ngày đêm có thể tăng 1 – 20C Nhiệt độ tăng lại kích thích cường

độ hô hấp mạnh lên Khi nhiệt độ và độ ẩm tăng lên đến mức độ thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc thì nhiệt sinh ra lại tăng lên hơn nữa, một mặt

do hô hấp của rau quả, một mặt do hô hấp của vi sinh vật Đó là điều kiện dẫn đến

hư hỏng rau quả nhanh chóng

2.3.2 Các quá trình sinh lý, sinh hóa

2.3.2.1 Sự hô hấp

Sự hô hấp làm giảm khối lượng rau quả một cách tự nhiên Các biện pháp làm giảm cường độ hô hấp sẽ hạn chế sự giảm khối lượng tự nhiên, có ý nghĩa thực tiễn lớn trong tồn trữ rau quả tươi

Khi hô hấp hiếu khí (sử dụng đủ oxi của không khí), rau quả tươi thải ra khí cacbonic và nước, cứ một phân tử gram đường hexose sinh ra 674kcal, làm bốc nóng khối nguyên liệu trong kho tồn trữ Nếu không làm thông thoáng đầy đủ thì sự sinh nhiệt này sẽ kích thích trở lại làm tăng cường độ hô hấp, tích tụ thêm hơi nước Nhiệt độ và độ ẩm tăng cao còn là nguyên nhân thúc đẩy sự hoạt động của vi khuẩn

và nấm mốc gây hư hỏng nguyên liệu bảo quản

Trong quá trình hô hấp của rau quả, trước hết là tiêu hao các chất glucid, acid hữu

cơ, hợp chất nitơ, pectin, hô hấp tanin, lipid và glucozit

Khi hô hấp yếm khí (không có oxi), sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy hexose là khí cacbonic và etanol

Lượng nhiệt sinh ra từ 1 phân tử gam hexose do hô hấp yếm khí sẽ ít hơn 24 lần so với khi hô hấp hiếu khí Cho nên, để đảm bảo nhiệt lượng duy trì trong quá trình sống, khi hô hấp yếm khí sẽ tiêu hao một lượng chất dự trữ lớn hơn nhiều lần so với khi hô hấp hiếu khí Vì vậy, sự giảm khối tự nhiên có thể ít nhưng chất khô lại tiêu hao nhiều

Những nghiên cứu tồn trữ rau quả tươi trong môi trường khí nitơ, tức là trong điều kiện yếm khí cho thấy tiêu hao các chất hữu cơ cao hơn nhiều lần so với hô hấp đầy

đủ không khí Tuy nhiên, trong bảo quản rau quả tươi, các tế bào dần dần mất khả năng hấp thu oxi và dần dần chuyển qua hô hấp yếm khí, sự tích tụ các hợp chất trung gian của quá trình hô hấp không hoàn toàn như các rượu axetaldehit, acid axetic, acid lactic,… có tác dụng giết chết tế bào

Sự già của tế bào rau quả cũng kèm theo sự tích tụ các sản phẩm của sự phân hủy yếm khí

Vì vậy, sự gia tăng quá trình hô hấp yếm khí cần được coi như một hiện tượng bệnh

lý không đặc trưng cho rau quả tươi

Quá trình hô hấp của rau quả liên quan chặt chẽ với môi trường bên ngoài Cả hai quá trình hô hấp đều dẫn đến một sản phẩm trung gian là acid piruvic và tiếp theo nếu là yếm khí sẽ dẫn đến CO2 và C2H5OH

Các yếu tố ảnh hưởng tới cường độ hô hấp:

Cường độ hô hấp được biểu thị bằng số mg (ml) CO2 sinh ra (hoặc O2 hấp thu vào) của 1kg rau quả trong 1 giờ (mg/kg.h hay ml/kg.h) Cường độ hô hấp của mỗi loại rau quả phụ thuộc vào bản thân rau quả tồn trữ (giống loại, độ già chín, mức độ

nguyên vẹn) và vào các yếu tố của môi trường tồn trữ (nhiệt độ, độ ẩm, sự thông gió, thời hạn tồn trữ, ánh sáng…)

Hệ số hô hấp k là tỷ lệ giữa thể tích CO2 sinh ra và O2 tiêu thụ:

k =

2 2

O

CO V V

Hệ số hô hấp k- một chỉ tiêu thể hiện mức độ hiếu khí của quá trình hô hấp và loại chất tham gia quá trình đó

Sự tăng hệ số k là dấu hiệu sinh lý đặc trưng của quá trình chín nhiều loại rau quả Trong cùng một loại rau quả, nếu giống nào có khả năng tồn trữ lâu hơn thì thường

có cường độ hô hấp mạnh hơn Điều này thấy rõ trong bắp cải, khoai tây

Tuy nhiên, không phải tất cả rau quả khi có cường độ hô hấp mạnh thì khả năng tồn trữ tốt hơn Các loại rau quả dập nát thì cường độ hô hấp tăng và càng tăng thì khả năng chống thối hỏng càng cao Đó là phản ứng tự vệ tự nhiên của cơ thể sống, tạo

ra chất đề kháng, sinh ra các phản ứng oxy hóa các độc tố và tạo ra lớp tế bào bảo

vệ nơi vết thương Cường độ hô hấp lúc đó còn tùy thuộc vào mức độ giập (diện tích, độ sâu) và vị trí dập nát Ở các rau quả bị sần rám, do việc thấm oxy vào tế bào

bị cản trở so với rau quả lành nên hô hấp có phần yếm khí, CO2 sinh ra tăng lên so với oxy hấp thu nên làm cho hệ số hô hấp tăng lên

Ở những độ già chín khác nhau, rau quả có cường độ hô hấp khác nhau Khi đang chín, rau quả có cường độ hô hấp cao nhất Đối với chuối là quá trình rấm chín Từ lúc chín đến quá chín, cường độ hô hấp giảm nhanh đồng thời cũng là giai đoạn giảm khả năng tự đề kháng để đi đến thối hỏng Thời kỳ cường độ hô hấp cực đại thường đặc trưng bằng sự tăng nhiệt độ đến mức tối đa cũng thường trùng với giai đoạn chín sử dụng để ăn tươi tốt nhất của quả nên cũng dễ nhận biết

Ở những loại quả không có hô hấp đột biến thì cường độ hô hấp giảm dần

Trong các loại rau, cà chua có cường độ hô hấp đột biến nhưng đỉnh cực đại khá thấp còn phần lớn rau có cường độ hô hấp không đột biến

Ngược lại với rau thường có cường độ hô hấp lúc đầu tồn trữ thì cao rồi giảm dần

về cuối, các loại củ ở giai đoạn tồn trữ cuối (gần thời kì nảy mầm) cường độ hô hấp lại bắt đầu tăng lên rõ rệt

Giai đoạn cường độ hô hấp tăng lên cực đại đối với các loại rau quả khác khác nhau xảy ra ở những thời kỳ không giống nhau Ví dụ: ở chuối giai đoạn cực đại kéo dài

24 – 60 giờ Ở các loại quả khác, mức độ thấp hơn nhưng thời gian dài hơn, như đối với quả citrus giai đoạn này kéo dài mấy tháng nên không thấy rõ Nhiệt độ môi

trường giảm sẽ làm giảm mức độ hô hấp cực đại, làm thời gian này trải dài ra nên rau quả được tồn trữ lâu hơn

Trong môi trường có ít oxy, môi trường khí nitơ hay môi trường khí điều chỉnh (MA) tăng CO2 và giảm O2 tương ứng, mức độ hô hấp cực đại cũng bị ức chế Ngược lại, một số hydrocacbon không no lại kích thích quá trình hô hấp Etylen (C2H4) được công nhận từ lâu là hoocmon thực vật, nó khởi động quá trình chín cũng như điều chỉnh nhiều khía cạnh sinh trưởng, phát triển và lão hóa của thực vật Axetylen (C2H2) cũng có tác dụng làm chín như etylen nhưng hoạt độ chỉ bằng 1/100

Sau đỉnh cực đại, hô hấp bắt đầu giảm, lúc đó quá trình trao đổi chất bị phá hủy, các quá trình phân hủy chất hữu cơ phức tạp tăng lên, quá trình oxy hóa và phosphat hóa bị tách rời, ti thể và các thành phần khác trong nội bào bị phá hủy Sự tích tụ axetaldehit và rượu làm hoạt lực của dehydrogenase bị ức chế và tích tụ các sản phẩm của sự oxy hóa các polyphenol… Tất cả những điều đó gây ra các hiện tượng bệnh lý và là cơ chế làm cho cơ thể sống bị chết dần Cơ chế như thế xuất hiện ở thời kì cuối của quá trình tồn trữ rau quả tươi

Thành phần khí trong mô rau quả tươi có ảnh hưởng lớn đến quá trình hô hấp, vì lượng khí này thường chiếm khoảng 20 – 30% (có khi cao hơn) tổng thể tích rau quả tươi và nằm chủ yếu ở gian bào và các khoảng trống trong các mô Một lượng ít khí hòa tan trong dịch bào lại không ảnh hưởng đến thể tích và thành phần khí trong nội bào

Thành phần khí của nội bào phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố của bản thân cấu trúc rau quả và của điều kiện ngoại cảnh Nó giữ cân bằng động học giữa lượng oxy sử dụng và lượng oxy xâm nhập vào trong tế bào và mô, cũng như CO2 hình thành do

hô hấp và CO2 mất đi do khuếch tán Nói khác đi, thành phần khí của nội bào phụ thuộc chặc chẽ vào lượng CO2 và O2 trong khí quyển xung quanh Nơi gần cuống quả (cà chua, citrus,…) và mắt củ (khoai tây) là những vị trí thoát khí chủ yếu Lượng CO2 và O2 trong rau quả khác nhau rất nhiều: trong khoai tây 32,4% CO2 và 11,8% O2, trong citrus 42,2% CO2 và 7,6% O2

Trong quá trình tồn trữ rau quả tươi, lượng CO2 trong nội bào tăng dần và O2 Đến khi quả quá chín, hô hấp hiếu khí giảm dần, làm cho nhu cầu O2 của tế bào giảm nên tổng lượng O2 tăng lên và tổng lượng CO2 giảm đi

Nhiệt độ tăng làm cường độ hô hấp và nhu cầu O2 của rau quả tăng Nếu lượng O2

không được cung cấp đủ thì sẽ dẫn đến hô hấp yếm khí một phần Từ đó, lượng CO2

tăng lên và O2 giảm đi trong mô

Đối với rau quả nhiệt đới và cận nhiệt đới như dứa, chuối, cam…nếu tồn trữ ở nhiệt

độ ẩm thì chất lượng cấu trúc ban đầu của chúng không hồi phục sau khi tan giá, vì thế các loại rau quả này chỉ bảo quản ở nhiệt độ dương thấp

Theo F.V.Serevitinov, khi nâng nhiệt độ môi trường tồn trữ lên 10C lượng CO2 của rau quả tươi tăng lên là 1mg/kg.h Nếu thay đổi nhiệt độ đột ngột cũng làm cường

độ hô hấp tăng lên quá mức bình thường

Tỷ lệ CO2/O2 của không khí tồn trữ có tác dụng rất quyết định đến quá trình hô hấp Nếu O2 giảm dưới 3,5% thì cường độ hô hấp bắt đầu giảm thấp Vì thế giảm O2 tăng

CO2 trong không khí bảo quản là một biện pháp làm ngưng trệ quá trình đang chín

và quá chín của rau quả, kéo dài thời hạn tồn trữ Tuy nhiên, quá trình hô hấp làm giảm chất lượng, mùi vị rau quả tươi do tích rượu, aldehit, acid axetic và acid lactic, đồng thời tiêu hao nhiều chất dinh dưỡng Do vậy, nếu không cần tồn trữ dài ngày thì nên bảo quản rau quả tươi ở nơi thoáng mát và khô ráo

Hơi nước thoát ra từ rau quả khi tồn trữ là sản phẩm của quá trình hô hấp hiếu khí trong rau quả Do vậy, nếu môi trường có độ ẩm cao, rau quả thoát ẩm chậm đã hạn chế một phần quá trình hô hấp hiếu khí làm cho rau quả có thể tồn trữ lâu hơn Độ

ẩm không khí càng cao thì rau quả càng ít bốc hơi và lâu khô héo Tuy nhiên, độ ẩm của không khí cao lại là điều kiện cho nấm mốc và vi khuẩn phát triển Do vậy, trong các kho tồn trữ độ ẩm tương đối của không khí thường được khống chế ở 80 – 90%

Ánh sáng có tác dụng kích thích hô hấp, ví dụ với carrot cường độ hô hấp ở các điều kiện chiếu sáng khác nhau là:

- Bóng tối: 10,76mg CO2/kg.h

- Ánh sáng ngày: 23,76mg CO2/kg.h

- Đèn điện mạnh: 24,65mg CO2/kg.h

Do đó, cần tồn trữ rau quả ở nơi râm mát, có mái che, tốt nhất là nơi tối

2.3.2.2 Sự thay đổi thành phần hóa học

Glucid luôn là thành phần có sự thay đổi lớn và mạnh nhất trong khi tồn trữ cũng như trong quá trình sinh trưởng và phát triển của rau quả tươi

Trong nhiều loại quả có hô hấp đột biến, sự biến đổi tinh bột thành đường là một đặc trưng Hàm lượng tinh bột giảm do quá trình đường hóa, dưới tác dụng của enzyme nội tại mà chủ yếu là ba loại phosphorilase Tổng lượng đường khi đó tăng lên và đến khi đạt cực đại nhất định lại giảm xuống

Sự tích tụ đường trong thời kì chín không chỉ do đường hóa tinh bột mà còn do sự thủy phân hemixellulose Khi bị thủy phân, hemixellulose tạo ra các đường petose (xilose, manose, galactose và arabinose) và cấu trúc tế bào bị phá hủy

Chất pectin chiếm một phần ba chất khô của thành tế bào sơ cấp của rau quả Trong quá trình chín, protopectin chuyển thành pectin hòa tan làm cho liên kết giữa tế bào

và giữa các mô yếu đi và rau quả bị mềm Khi quá chín, chất pectin phân hủy đến acid pectic và metanol làm cho rau quả bị nhũng và cấu trúc bị phá hủy Nhưng đối với một số quả hạch có thể thấy hiện tượng ngược lại là lượng protopectin tăng lên trong quá trình chín dù tổng lượng pectin giảm và chỉ khi quá chín lượng protopectin mới giảm đi

Khi tồn trữ đậu, ngô, khoai còn non có sự chuyển hóa đường thành tinh bột, sự chuyển hóa này có thể tăng 2 – 3 lần nếu tách hạt đậu khỏi quả Riêng với khoai tây, khi tồn trữ có những biến đổi đường thành tinh bột và tinh bột thành đường

Hàm lượng xellulose trong rau quả hầu như không đổi

Tùy theo lượng rau quả và điều kiện sinh lý cũng như tùy thời gian và nhiệt độ tồn trữ, tốc độ biến đổi của glucid có khác nhau Rau quả ở thời kì đang chín và củ ở thời kì nảy mầm có những biến đổi mạnh nhất

Sự sụt giảm acid do tiêu hao vào quá trình hô hấp và decacboxyl hóa Khi đó acid hữu cơ (ví dụ acid malic) bị phân hủy đến CO2, CH3CHO (axetandehit) Tổng các acid hữu cơ trong quả giảm đi, tuy nhiên từng loại acid có thể tăng lên do những nguyên nhân khác nhau Hàm lượng acid giảm cùng với sự giảm tinh bột và sự tăng lượng đường làm tăng trị số pH và tăng vị ngọt của quả

Các chất màu thay đổi rõ nhất trong quá trình chín Thường thường chlorophyll dần dần giảm đi trong khi các carotenoids dần dần tăng lên để trở thành màu chính của quả chín Tuy nhiên, trong chuối tiêu carotenoids không đổi trong quá trình chín, còn trong cam carotenoids bắt đều tăng dần khi trên vỏ không còn màu xanh

Hàm lượng tanin giảm đi trong quá trình chín và giảm ngày càng nhanh, làm thay đổi vị (nhất là vị chát) của quả

Hương thơm được sản sinh do các chất bay hơi được tổng hợp trong quá trình chín của quả và gồm các aldedit, rượu, este, lacton, tecpen và hợp chất lưu huỳnh

Vitamin C giảm mạnh trong quá trình tồn trữ, đặc biệt là đối với các loại rau quả không tồn trữ được lâu Trong quá trình chín, vitamin C của quả giảm nhanh do các quá trình khử trong các mô bị phá hủy và không khí xâm nhập

2.4 Các yếu tố của môi trường tồn trữ ảnh hưởng đến thời hạn bảo quản rau quả tươi

2.4.1 Nhiệt độ tồn trữ

Nhiệt độ là yếu tố của môi trường có ảnh hưởng quyết định nhất đến quá trình sống của rau quả khi tồn trữ Tăng nhiệt độ sẽ làm tăng cường độ phản ứng các quá trình trao đổi chất cơ bản và theo định luật Van’t Hoff, khi tăng nhiệt độ lên 100C thì tốc

độ phản ứng tăng lên 2 lần Tuy nhiên, phạm vi tăng nhiệt độ để tăng cường độ hô hấp cũng chỉ có hạn, nghĩa là cường độ hô hấp tăng đến mức độ tối đa ở một nhiệt

độ nhất định sau đó giảm đi Khi giảm nhiệt độ từ 25 đến 50C thì cường độ giảm nhanh và khi nhiệt độ giảm gần đến nhiệt độ đóng băng thì sự giảm cường độ hô hấp chậm lại

Để bảo quản rau quả được lâu cần hạ thấp nhiệt độ tồn trữ, tuy nhiên nhiệt độ đó không dưới điểm đóng băng để không gây ra tác động cơ học phá hủy tế bào do tinh thể nước Điểm đóng băng của rau quả thường dưới 00C (từ -20C đến 40C) vì dịch bào thường chứa các chất hòa tan Nhưng một số rau (như hành tây, cải bắp) do khả năng trương nguyên sinh của tế bào rất cao nên có thể tồn trữ dưới 00C (hành tây ở -

30C, cải bắp ở -10C) mà tế bào vẫn có thể hồi phục bình thường về trạng thái ban đầu sau khi làm tan giá chậm

Tuy vậy, ngay với các loại rau đó, nếu làm lạnh lần thứ hai xuống dưới 00C thì khả năng phục hồi không còn nữa, còn phần lớn các loại rau quả không thể bảo quản ở nhiệt độ gần 00C

Các đặc tính sinh lý riêng làm cho các quá trình trao đổi chất có thể bị phá hủy và dẫn đến sự hủy hoại cấu trúc tế bào rau quả Ví dụ: cà chua tồn trữ dưới 3 – 50C thì mất khả năng chín Hiện tượng tương tự còn thấy ở nhóm quả citrus Đặc biệt là chuối, nếu tồn trữ dưới 100C sẽ sinh hiện tượng thâm đen và mất khả năng chín tuy nhiệt độ đóng băng của chuối là -20C Nhiệt độ thích hợp để bảo quản chuối xanh già là 12 – 140C, chuối chín là 11 – 130C

Khái quát, có thể nói là các loại rau quả nhiệt đới không thích hợp nhiệt độ thấp như với rau quả ôn đới, mặc dù nhiệt độ ấy còn cao hơn điểm đóng băng

Mỗi loại rau quả kể cả những giống khác nhau trong cùng một loại có nhiệt độ tồn trữ thích hợp nhất định, ở đó cường độ hô hấp (hiếu khí) thấp nhất Nhiệt độ đó là nhiệt độ bảo quản tối ưu, nhiệt độ tối ưu này thay đổi theo độ chín của rau quả tồn trữ Thông thường khi quả còn xanh thì nhiệt độ bảo quản tối ưu cao hơn khi quả chín

Một số củ (khoai tây) cần thay đổi nhiệt độ tồn trữ ở từng thời kỳ bảo quản, theo sự phát triển và biến đổi trạng thái sinh lý của chúng

Ngược lại với nhiệt độ tối ưu để kéo dài thời gian tồn trữ, cũng có thể tăng nhiệt độ

để đẩy mạnh các quá trình sinh lý – sinh hóa theo yêu cầu của sản xuất Ví dụ: tăng

nhiệt độ để đẩy nhanh quá trình chín của lô nguyên liệu cần chín trước để đưa vào sản xuất, hay cần giảm lượng đường đến mức tối thiểu trong khoai tây để sản xuất một số sản phẩm

Ngoài việc duy trì nhiệt độ thích hợp, khi tồn trữ còn cần đảm bảo sự ổn định nhiệt

độ Sự tăng giảm nhiệt độ đột ngột sẽ làm thay đổi đột ngột cường độ hô hấp, gây ra các bệnh lý cho rau quả

2.4.2 Độ ẩm tương đối của không khí

Độ ẩm tương đối của không khí trong phòng tồn trữ có ảnh hưởng lớn sự bốc hơi nước của rau quả Độ ẩm thấp làm tăng sự bay hơi nước, khi đó rau quả một mặt bị giảm khối lượng tự nhiên, mặt khác làm héo bề ngoài và bên trong sinh ra hiện tượng co nguyên sinh, dẫn đến rối loạn sự trao đổi chất và rau quả mất khả năng đề kháng với các tác dụng bất lợi từ bên ngoài

Nguồn ẩm tăng lên trong khi bảo quản có thể do chính sự hô hấp hiếu khí của quả sinh ra Có thể tăng ẩm nhân tạo bằng cách đặt chậu nước, giẻ ướt hay phun sương vào kho tồn trữ

Sự bốc hơi nước từ trong rau quả ra ngoài môi trường là một quá trình vật lý, nó càng được tăng cường độ nếu độ ẩm trong không khí càng thấp xa độ ẩm bão hòa Vận tốc bay hơi còn tỉ lệ thuận với vận tốc chuyển động của lớp không khí bao phủ

bề mặt rau quả Vận tốc đó còn phụ thuộc vào đặc điểm của từng loại rau quả, cụ thể là cấu trúc, độ háo nước của hệ thống keo trong mô bì Ví dụ: lớp vỏ khô và mỏng của củ hành có tính chống bốc ẩm cao nên có thể tồn trữ hành ở độ ẩm thấp (70 – 75%) Độ ẩm thấp lại hạn chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối hỏng rau quả

Tầng cutin và lớp sáp thường có bên ngoài vỏ của nhiều loại rau quả có tác dụng mạnh chống lại sự bay hơi

Trong quá trình tồn trữ rau quả, độ ẩm của không khí cần được duy trì tối ưu để vừa chống bốc hơi nước, vừa hạn chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối hỏng Vì vậy, thông thường với loại rau có thời hạn tồn trữ ngắn thì duy trì độ ẩm không khí ở 90 – 95% để chống mất hơi nước gây héo Còn đối với các loại rau quả có khả năng chống bốc hơi nước tốt hơn và tồn trữ được lâu hơn thì cần giảm độ ẩm xuống 80 – 90%

2.4.3 Thành phần của không khí tồn trữ

Thành phần không khí tồn trữ có ảnh hưởng quan trọng đến đặc điểm và cường độ

hô hấp, nói khác đi là đến quá trình trao đổi chất

Tăng hàm lượng CO2 và giảm O2 trong không khí có tác dụng hạn chế hô hấp (hiếu khí) của rau quả Khi hàm lượng CO2 tăng lên đến 3 – 5% và lượng O2 giảm đi tương ứng (chỉ còn 16 – 18%) thời gian bảo quản của rau quả có thể tăng lên đến 3 – 4 lần so với khi tồn trữ ở khí quyển bình thường (0,03% CO2, 21% O2, 79% N2) Nhưng nếu CO2 tăng quá 10% sẽ sinh ra quá trình hô hấp yếm khí phá vỡ cân bằng các quá trình sinh lý, làm cho rau quả mất khả năng đề kháng tự nhiên dẫn đến sự thâm đen và thối hỏng

Các giống, loại rau quả khác nhau có sự thích hợp với thành phần khí khác nhau Loại rau quả “ bền CO2” thích hợp với nồng độ CO2 cao Loại “không bền CO2” thích hợp với nồng độ CO2 dưới 10%

Tăng hàm lượng N2 cũng là biện pháp kéo dài thời gian tồn trữ Ví dụ: khi tồn trữ táo với CO2 là 5% và O2 là 3% cho kết quả tốt Thí nghiệm cũng cho thấy, nếu không khí không có CO2, chỉ 3% O2 và 97% N2 thì cường độ hô hấp không thay đổi nhiều Kết quả tồn trữ cũng tốt nếu bảo quản rau quả trong khí quyển chỉ có N2 Ảnh hưởng của sự thay đổi thành phần không khí đến trao đổi chất trong rau quả khá phức tạp, trước hết là sự giảm cường độ hô hấp và làm chậm quá trình chính tiếp Lượng đường giảm, nhưng rất chậm so với tồn trữ bình thường Độ acid có thể không giảm mà có khi tăng do sự tạo ra acid xucxinic, Clorophyll nói chung ổn định Khi duy trì được thành phần khí thích hợp thì chất lượng rau quả, về toàn diện

mà nói, có thể cao hơn cả tồn trữ lạnh

Nếu kết hợp tồn trữ lạnh với khí quyển điều chỉnh thì khả năng tồn trữ sẽ tốt hơn nhiều so với chỉ dùng một biện pháp riêng rẽ

Bằng con đường thay đổi thành phần khí trong khí quyển, có thể làm cho quả (chuối, xoài, đu đủ, dứa,…) chín nhanh Thông thường, dùng các khí hydrocacbon không no như etylen, axetylen, propylen Các khí này không có trong thành phần của không khí tự nhiên

2.5.4 Sự thông gió và làm thoáng khí

Sự thông gió và làm thoáng khí có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng của rau quả trong quá trình tồn trữ

Thông gió là đổi không khí trong phòng tồn trữ bằng không khí bên ngoài vào Còn làm thoáng khí là tạo ra sự chuyển động của lớp không khí xung quang khối rau quả tồn trữ Sự thông gió cần thiết để thay đổi nhiệt độ, độ ẩm và thành phần khí trong kho bảo quản

Trong quá trình tồn trữ, rau quả có thể tự sinh ra sự dư nhiệt và dư ẩm do quá trình

hô hấp, nhiệt và ẩm này còn có thể do sự biến động của nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời Ví dụ: ngoài trời ban ngày nóng, ban đêm lạnh, ở trong kho ban đêm nóng hơn

bên ngoài làm cho ẩm trong kho có thể ngưng đọng ở mái, trần, tường hay nền nhà Điều này thường thấy khi gió nồm vào mùa xuân ở phía Bắc

Có thể thông gió tự nhiên hoặc thông gió cưỡng bức

Thông gió tự nhiên được tạo ra theo quy luật của dòng điện Khi hô hấp, khối rau quả phát nhiệt làm nóng không khí trong phòng tồn trữ, không khí sẽ giản nở, nhẹ

đi và cùng hơi nước bốc lên rồi theo ống thoát ra ngoài Khoảng trống này được bù đắp bằng không khí từ bên ngoài qua ống hút, khe cửa và các chỗ khác Vận tốc chuyển động của không khí, tức là hiệu quả của sự thông gió tự nhiên, tùy thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ tại khối rau quả và bên ngoài, sự chênh lệnh chiều cao giữa nơi vào nơi ra của không khí

Để đảm bảo thông khí tự nhiên được tốt, nhất là về mùa hè, rau quả phải tồn trữ ở các kho thông thoáng, không xếp thành đống quá lớn và quá cao, phải có khoảng cách thích hợp giữa các ô với nhau và với tường Không để nguyên liệu đầy hành lang cản trở thông gió vào phòng

Thông gió tự nhiên chỉ áp dụng cho các kho tồn trữ thường, nhỏ và xếp chồng không quá cao

Để thực hiện thông gió cưỡng bức, thường dùng các quạt hút và quạt đẩy Tuy phải

sử dụng đến thiết bị nhưng đó là điều cần thiết, vì như vậy mới có thể điều chỉnh độ

ẩm và nhiệt độ khi kho lớn, tiết kiệm được mặt bằng khí (khoảng hai lần), chất lượng rau quả tồn trữ tốt hơn, mức giảm khối lượng tự nhiên ít hơn và thời gian tồn trữ dài hơn Không khí thổi vào có thể lấy thẳng từ không khí ngoài trời chỉ qua lọc bụi hoặc có thể qua làm mát tại giàn truyền nhiệt (dẫn nước lạnh hay nước muối lạnh) hay làm ẩm (qua màn nước phun sương) hoặc làm khô (bằng chất hút ẩm hay ngưng tụ bớt hơi nước bằng làm lạnh rồi hâm nóng lại) rồi mới thổi vào phòng Ưu điểm khác của thông gió cưỡng bức là có thể điều chỉnh vận tốc gió theo ý muốn Đối với cải bắp và phần lớn các loại củ, vận tốc gió thích hợp qua lớp nguyên liệu là 0,10 – 0,15 m/s, cực đại là 0,5 m/s, dòng không khí sẽ luồn lách qua các khe hở trong khối nguyên liệu để qua từng cá thể rau quả lấy đi lượng nhiệt và lượng ẩm dư thừa do hô hấp của rau quả sinh ra Mức độ trao đổi nhiệt, ẩm và khí giữa nguyên liệu và khí thông gió phụ thuộc vào vận tốc gió, chênh lệch nhiệt độ, độ ẩm giữa chúng và vào diện tích tiếp xúc với khối nguyên liệu

Ở các kho tồn trữ rau quả hiện đại, người ta trang bị hệ thống gió cưỡng bức tự động Nhờ các nhiệt kế tự động (nhiệt ngẫu, điện trở hay thủy ngân tiếp xúc) hoặc các đầu dò của chúng đặt giữa khối nguyên liệu sẽ truyền tín hiệu biến đổi nhiệt độ đến trung tâm điều khiển đóng mở quạt gió và cửa gió dẫn đến từng khu vực nguyên liệu Trong khoảng thời gian ngừng giữa hai chu kỳ làm việc của quạt gió,

sự thông gió trong khối rau quả xảy ra theo quy luật của thông gió tự nhiên

Ánh sáng có tác dụng nhạy cảm đến độ hoạt động của các hệ enzyme tác động đẩy mạnh hô hấp và các quá trình trao đổi chất Ví dụ: ánh sáng kích thích và đẩy nhanh quá trình nảy mầm các loại khoai Ánh sáng còn làm xanh các củ do chuyển động sắc lạp và vô sắc lạp trong tế bào thành lục lạc

2.5.5 Tồn trữ trong không khí cải biến (MAP)

Từ cuối thập niên 60 cảu thế kỷ trước, các túi chất dẻo như polyetylen (PE), polyvinyl clorua (PVC), butadien styren (BS) được dùng để đựng và bảo quản rau quả tươi Trong túi khí, không khí bị thay đổi do hô hấp của rau quả chứa đựng trong đó Vì thế gọi là không khí cải biến (Modified Atmosphere Packaging)

Cải biến không khí là việc thực hành thay đổi các thành phần của baadu không khí nội bộ của một gói (thường được bao thực phẩm, thuốc,…) để kéo dài thời gian bảo quản Qúa trình cải biến thường cố gắng làm giảm lượng oxy (O2), dao động từ 0% đến 20.9%, để làm chậm sự phát triển của sinh vật hiếu khí và tốc độ của phản ứng oxy hóa Loại bỏ oxy có thể được thay thế bằng nitơ (N2), thường được công nhận

là một khí trơ, hoặc carbondioxide (CO2), có thể làm giảm độ pH hoặc ức chế sự phát triển của vi khuẩn

Bao bì cải biến không khí (MAP) là một kỹ thuật được sử dụng để kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm tươi sống hoặc đã qua sơ chế Trong kỹ thuật bảo quản này, không khí xung quanh thực phẩm trong các gói sẽ bị thay đổi thành phần Bằng cách này, trạng thái tươi ban đầu của sản phẩm có thể được kéo dài Nhờ vậy tưởi thọ của sản phẩm dễ hỏng, trái cây và rau quả sẽ được kéo dài vì MAP làm chậm sự thoái hóa tự nhiên của sản phẩm MAP được sử dụng với các loại hình khác nhau trong sản phẩm, hỗn hợp khí trong các gói phụ thuộc vào loại sản phẩm, vật liệu bao bì và nhiệt độ bảo quản Tuy nhiên, trái cây và rau quả là những sản phẩm hô hấp, mà sự tương tác của vật liệu đóng gói với các sản phẩm là rất quan trọng Nếu tính thấm (O2 và CO2) của màng đóng gói phù hợp với sự hô hấp của sản phẩm thì một bầu không khí biến đổi cân bằng sẽ được thành lập trong gói và tuổi thọ của sản phẩm sẽ tăng

(Nguồn: http://en.wikipedia.org/wiki/Modified_atmosphere)

Tùy theo lượng chiếm chỗ của rau quả, giống, loại, độ chín của rau quả, nhiệt độ của môi trường và độ thấm khí của túi mà sự hô hấp, sự bốc hơi cũng như thời hạn tồn trữ của rau quả tươi khác nhau

Tính thẩm thấu của các màng chất dẻo khác nhau Màng PE cho O2 và dầu mỡ thấm qua Mức độ thấm oxy còn tùy thuộc độ dày của màng Màng PVC không cho hơi nước, không khí, mỡ và nước muối đi qua Màng celophan (còn gọi là giấy bóng

kính, là cellulose cải biến) cho tia cực tím đi qua dễ dàng, ít chi oxy, CO2, dầu mỡ

và tinh dầu đi qua nhưng lại hút ẩm cho hơi ẩm đi qau

Sử dụng túi chất dẻo để tồn trữ được áp dụng đầu tiên với quả có múi, sau đó là chuối dâu tây, cà chua

Cùng với dạng tồn trữ trong túi chất dẻo là dùng màng sáp để bọc rau quả Màng sáp cần phải tạo các lỗ hở li ti để có thể trao đổi khí ở mức độ cần thiết Màng sáp gồm chất tạo màng, chất diệt nấm và các chất phụ

Người ta còn dùng các dạng sáp là chế phẩm của este saccharose và acid béo pha với cacboximetylsitosan (CMS) hay cacboximetylcellulose (CMC) với các tên thương mại là Prolong, Semperfresh Khi dùng sáp Semperfresh ở nồng độ dung dịch 2,5 -3% thì chuối chín sau 11 ngày (đối chứng 6 ngày) ở 25oC, độ ẩm 70%, hao hụt 14,3 – 14,5% Nếu nồng độ 6% và tồn trữ ở 25oC, độ ẩm 90% thì sau 12 ngày chuối vẫn xanh và hao hụt chỉ 8,2%

Một màng sáp có tên Protexan cũng được dùng Đó là một dung dịch không màu, không mùi vị và không ảnh hưởng đến sức khỏe, dùng để bảo quản táo Sau khi nhúng quả vào dung dịch này và trải ra ngoài, một màng mỏng bảo vệ quanh quả được tạo ra sau khi dung môi bay hơi Ngoài việc dùng để bảo quản táo, có thể dùng

nó cho các rau quả khác trong hoàn cảnh không có kho tồn trữ lạnh