sinh lý rau quả sau thu hoạch

Trong khi gắn liền với nhà máy, tổn thất từ sự hô hấp và thoát hơi nước được thay thế từ dòng chảy của nhựa, trong đó có chứa nước, photosynthates, và khoáng chất ; Tuy nhiên, sau khi th

CHƯƠNG 16: SINH LÝ RAU QUẢ SAU THU HOẠCH

I Giới thiệu

Trái cây và rau quả sau thu hoạch tiếp tục duy trì các hệ thống sinh lý và duy trì các quá trình trao đổi chất đã có trước khi thu hoạch Trong khi gắn liền với nhà máy, tổn thất từ sự hô hấp và thoát hơi nước được thay thế từ dòng chảy của nhựa, trong đó có chứa nước, photosynthates, và khoáng chất ; Tuy nhiên, sau khi thu hoạch, các sản phẩm phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn dự trữ thực phẩm riêng của mình và hàm lượng nước Sự mất nước và các chất được sử dụng trong hô hấp có thể không còn được thay thế và bắt đầu sự suy giảm của sản phẩm.

Sự trưởng thành, chín, và sự lão hóa gây ra nhiều thay đổi trong trái cây và rau quả Mặc dù sự khác biệt sinh lý chặt chẽ giữa quá trình chín của trái cây và lão hóa

là không rõ ràng, sự chín thúc đẩy quá trình lão hóa và khả năng tổn thương tế bào

và cái chết Quả chín có nhiều thay đổi phức tạp, bao gồm cả sự trưởng thành hạt giống, thay đổi màu sắc, hiện tượng rụng từ cây cha mẹ, làm mềm các mô, sản xuất chất bay hơi, phát triển sáp trên da, và những thay đổi trong tỷ lệ hô hấp, sản xuất ethylene, tính thấm của mô, thành phần carbohydrate, axit hữu cơ và protein Sản phẩm hô hấp, hơi nước, và sản xuất ethylene là những yếu tố chính góp phần vào sự

hư hỏng của các loại trái cây tươi và rau quả Các quá trình hư hỏng được giảm bớt bởi các công nghệ như làm mát và lưu trữ, tạo điều kiện thuận lợi cho các sản phẩm sau thu hoạch được kéo dài Chương này sẽ tập trung chủ yếu vào trao đổi hô hấp, hơi nước, và sự tham gia của ethylene trong sinh lý sau thu hoạch Tiến bộ trong kiến thức và công nghệ sẽ là trọng tâm chính trong các lĩnh vực chuyên môn, cùng với tổng quan ngắn gọn về các khía cạnh sinh lý

→ pyruvate), chu trình acid tricarboxylic (pyruvate → CO2), và oxy hóa phosphoryl hóa (nicotinamide adenine dinucleotide [NADH] + giảm Flavin adenine

dinucleotide [FADH2] → adenosine triphosphate [ATP]) Oxy (O2) được tiêu thụ, trong khi carbon dioxide (CO2), một số nhiệt và năng lượng được thoát ra ngoài Quá trình này có thể được mô tả bởi các phương trình đơn giản:

C6H12O6 6 O2 36 ADP → 6 CO2 6 H2O 36 ATP

Adenosine triphosphate (ATP) là nguồn năng lượng chính và được sử dụng trong rất nhiều chức năng tế bào Giảm hô hấp sẽ dẫn đến sản xuất ATP giảm, vì vai trò quan trọng của hô hấp là thế hệ của ATP (năng lượng) Do đó, ít năng lượng cho quá trình gắn với quá trình chín, dẫn đến sự thay đổi chất lượng Việc kiểm soát hô hấp bởi các yếu tố môi trường như nhiệt độ và thành phần khí được thảo luận ước tính chính xác của sản xuất và tiêu thụ năng lượng là rất cần thiết cho sự hiểu biết các ứng dụng sau thu hoạch, chẳng hạn như điều kiện khí thay đổi Về phía sản xuất năng lượng, ví dụ, với niềm tin rằng 36 ATP được phát hành trên một phân tử glucose vẫn còn đang được tranh luận, với 32 hoặc thấp hơn đôi khi được báo cáo Những đóng góp của hô hấp thay thế và còn lại để O2 tiêu thụ là rất quan trọng cho việc lập dự toán sản xuất năng lượng (xem Sec 2.1.a) Đối với sử dụng năng lượng, điều quan trọng là để biết có hay không các quá trình ảnh hưởng đến các thuộc tính chất lượng chính đòi hỏi rất nhiều năng lượng, và nếu điều trị cực đoan sẽ gây ra một trạng thái năng lượng đó là không thể để trang trải nhu cầu bảo trì.

2.1.1 Hô hấp thay thế và hô hấp cặn

Một phần đáng kể mức tiêu thụ O2 có thể không được sử dụng cho việc hô hấp cytochrome nhưng đối với hô hấp thay thế hoặc các quá trình khác ( hô hấp cặn)

hô hấp thay thế là một thay thế cho con đường cytochrome của vận chuyển điện tử đến O2 từ chuỗi hô hấp chính tại ubiquinone ( Coenzyme Q-10) , và kết quả là sản xuấtCO2 và nhiệt nhưng không sản xuất ATP hô hấp thay thế có thể xảy ra khi sự hô hấp cytochrome bị chặn; tầm quan trọng của sự hô hấp thay thế trong cơ thể vẫn còn chưa rõ ràng các phản ứng oxy hóa không chỉ do hoạt động hô hấp ở một trong hai sản phẩm tươi sống hoặc ít xử lý hô hấp cặn là một thuật ngữ thường được sử dụng cho việc tiêu thụ O2 liên quan đến enzyme như polyphenoloxidase (PPO) và peroxidase enzyme này có liên quan đến phản ứng sửa chữa vết thương

và bảo vệ chống lại các vi sinh vật xâm nhập PPO, có thể là enzyme nghiên cứu nhiều nhất trong các loại trái cây và rau quả thu hoạch, chịu trách nhiệm cho màu nâu của mô thực vật Trong các sản phẩm được chế biến tối thiểu, như được xắt nhỏ, cắt, thái lát, hoặc bóc vỏ, mức độ tổn thương mô là cao hơn nhiều so với toàn

bộ sản phẩm Do đó, mức độ hoạt động trao đổi chất và do đó tỷ lệ hô hấp của sản phẩm chế biến tối thiểu thường là cường độ cao hơn so với toàn bộ sản phẩm Enzyme như PPO cũng sẽ chủ động hơn khi hiện diện và có thể gây ra màu nâu nhìn thấy được của bề mặt cắt

Tương tự như hô hấp thay thế, hô hấp cặn không cho kết quả sản xuất ATP Trong

mô của bơ, hô hấp thay thế và cặn có thể chiếm 60-70% tổng mức O2 tiêu thụ Mặc

dù những con số này có vẻ cao, có khả năng là cả hai thay thế và hô hấp cặn đóng

góp một cách nhất quán để tiêu thụ O2 Bộ ba con đường tiêu thụ O2 đường cũng phản ứng khác nhau để thay đổi nồng độ khí , dẫn đến tỷ lệ khác nhau giữa sản xuất ATP và phi sản xuất ATP-O2 tiêu thụ Những phát hiện này cho thấy rằng 36 phân tử ATP mỗi phân tử tiêu thụ O2là không nhất quán, chính xác cho các ước lượng của sản xuất ATP thực tế cuộc sống Vì vậy, khi quá trình chuyển hóa năng lượng được định lượng, một yếu tố cần được cho vào để chỉ ra tỷ lệ phần trăm của O2 tiêu thụ dẫn đến sản xuất ATP.

2.1.2 Đo hô hấp

Tỷ lệ mà tại đó các loại trái cây và rau quả chín hoặc lão hóa có thể bị ảnh hưởng

và kiểm soát bởi các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, và thành phần khí Cả nồng độ O2 và CO2 trong không khí xung quanh có thể ảnh hưởng đến chất lượng và thời gian bảo quản của nhiều loại trái cây và rau quả nghiên cứu về việc sử dụng các điều kiện khí thay đổi bắt đầu vào những năm 1920 với việc làm của Kidd và West, Thomas , và Blackman khám phá của Kidd và West của của thời kỳ bế kinh

và nghiên cứu của Blackman về hô hấp trong táo được thành lập trên các cơ sở sinh lý sau thu hoạch hiện đại hô hấp trao đổi khí thường được sử dụng như một biện pháp chung của các tỷ lệ trao đổi chất của các mô, kể từ khi hô hấp có một vị trí trung tâm trong sự trao đổi chất tổng thể của một cây trồng (một phần) Các phép đo của sự trao đổi khí đầu tiên được tiến hành vào năm 1917 bởi Kidd trên hạt đậu và hạt mù tạt Blackman là người đầu tiên để đo sự sản xuất CO2 của trái táo Sau đó Thornton đo việc tiêu thụ O2 sản phẩm cây trồng thu hoạch khác táo Kể

từ giữa những năm 1940 tỷ lệ trao đổi khí của sản phẩm tươi đã được kiểm nghiệm rộng rãi dưới nhiều O2 và CO2 khí quyển, nhiệt độ và độ ẩm.

Những dữ liệu này được sử dụng cho nhiều ứng dụng sau thu hoạch, chẳng hạn như việc xác định các điều kiện tối ưu cho không khí có kiểm soát (CA) các phòng lưu trữ hoặc biến đổi bầu khí quyển của các đóng gói, ba phương pháp thường được sử dụng nhất là:

1 Phương pháp tĩnh: một thành phần khí cụ thể được tạo ra xung quanh một đối tượng và các dòng khí được đóng kín trong một thời gian nhất định, thành phần khí được đo ở đầu và cuối kỳ

2 Phương pháp Flowthrough: một thành phần khí cụ thế được tạo ra xung quanh một đối tượng và các thành phần khí của dòng chảy vào bên trong và bên ngoài được đo

3 Phương pháp MA: sử dụng đóng gói với màng nhận biết tính thấm O 2 và CO2, nồng độ cân bằng mà phát triển thì được đo Tốc độ trao đổi khí sau đó được tính toán.

Bảng 1 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên tỷ lệ hô hấp và lên men của bông cải xanh Sự

hô hấp được đo bằng O2 hấp thu trong không khí xung quanh và lên men được đo như sản xuất CO2 ở 0 kPa O2 (Từ Peppelenbos, dữ liệu chưa được công bố.)

Một số dữ liệu thực nghiệm sử dụng tỷ giá hối đoái khí chỉ có thể hiểu nếu khuếch tán được đưa vào tài khoản Nhìn chung, tỷ lệ hô hấp được xác định bằng cách đo nồng độ O2 và CO2 trong khí quyển xung quanh sản phẩm Được biết, tuy nhiên, nồng độ khí bên trong sản phẩm khác với nồng độ bên ngoài Nhiều rào cản phổ biến tồn tại giữa không khí bên ngoài và vị trí thực tế mà hô hấp xảy ra: các ty lạp thể Như vậy trái cây nguyên vẹn cồng kềnh đáp ứng với nồng độ O2 khác biệt so với các nền văn hóa di động Mặc dù oxidase thiết bị đầu cuối của sự hô hấp được bão hòa ở nồng độ O2 thấp hơn 5 kPa, táo hô hấp tiếp tục tăng với nồng độ O2 lớn hơn 5 kPa Hành vi này thường được giải thích bởi sự kết hợp của các phản ứng hô hấp với những hạn chế khuếch tán trong các loại trái cây.

2.1.3 Thương số hô hấp

Phương trình (1) đại diện cho dị hóa glucose Tỷ lệ mol CO2 được sản xuất trên mỗi mol O2 tiêu thụ được gọi là thương số hô hấp (RQ), và là 1 cho dị hóa glucose Khi các chất khác glucose thì RQ là khác nhau hơn 1 Ví dụ, sự oxy hóa cùa quá trình hô hấp acid malic , một chất nền chính trong táo , dẫn đến việc sản xuất CO 2 bổ sung. Quá trình oxy hóa hoàn toàn của malate bởi chu trình acid tricarboxylic trong một

RQ có kết quả lý thuyết là 1,6 RQ cũng có thể vượt quá 1 khi O2 không tham gia,

chẳng hạn như trong trao đổi chất lên men trở nên nổi trội khi O 2 hạn chế Giá trị

RQ dưới 1 có thể được mong đợi khi lipid hay protein, phân tử thường chứa ít ôxy hơn carbohydrate Do đó, RQ có thể được sử dụng như một dấu hiệu của chất đó đang được sử dụng trong đường hô hấp 2.2 QUÁ TRÌNH LÊN MEN

Tuy nguồn sản xuất chính CO2 là sự hô hấp của các mô thực vật Tại nơi mà khí O2 thấp hay CO2 cao thì quá trình lên men vẫn có vị trí ngày 1 quan trọng Chất chuyển hóa của quá trình lên men được tìm thấy trong các mô thực vật là ethanol, acetaldehyde, và acid lactic (23,24) Ethanol là chất chuyển hóa nhiều nhất, đặc biệt là sự thiếu oxy kéo dài, dẫn đến việc sản xuất bổ sung CO2 (24,25) Quá trình lên men ethanol là quá trình oxi hóa pyruvate ethanal : sự kết hợp của quá trình đường phân và lên men có thể được thể hiện theo phương trình:

C2H12O6+ 2 ADP → 2 CO2+ 2 C2H5OH +2 ATP (2)

Các sản phẩm bảo quản trong điều kiện khí thay đổi thì rối loạn sinh lý gần như luôn luôn tìm thấy cùng với nồng độ cao của chất chuyển hóa lên men Vì thế, các chất chuyển hóa thường được coi là nguyên nhân của rối loạn bảo quản, chẳng hạn như hoại tử hoặc mô bị đổi màu, mất hương vị và mất mùi (26).

Một chức năng của quá trình lên men là việc tái chế NADH để tạo điều kiện tăng đường phân Điều này cho phép sản xuất của ATP glycolytic, mặc dù nó là rất không hiệu quả so với quá trình oxi hóa phosphoryl Sự gia tăng trong quá trình lên men

sẽ giúp các tế bào đáp ứng yêu cầu ATP của nó (27), trong khi những vết thương gây nên sự thiếu oxy do những thay đổi trong chuyển hóa năng lượng (25) Không

có mối quan hệ đơn giản giữa sự sống còn và tỷ lệ lên men (24) Tổng lượng năng lượng sản sinh trong quá trình hô hấp và lên men nên bao gồm các yêu cầu bảo trì.

Mô hoại tử thì năng lượng cung cấp trong điều kiện khí thay đổi sẽ thấp hơn năng lượng duy trì.

2.2 SẢN XUẤT CO2 LÊN MEN

Đối với nhiều sản phẩm cây trồng sau thu hoạch,như táo, lê, và bông cải xanh, sản xuất CO2 có thể tăng khi nồng độ O2 giảm đến mức rất thấp (Fig.2) Người ta có thể giả định rằng sản lượng CO2 bổ sung này được gây ra bởi sự gia tăng quá trình lên men, như

sự gia tăng trong sản xuất CO2 không kèm theo sự gia tăng hấp thu O2 Đáng chú ý

là đối với các sản phẩm khác nhau sản xuất CO2 khi thiếu oxy (lên men) vượt quá sản xuất CO2 trong không khí xung quanh (hô hấp) Việc tích tụ Co2 quá cao cần tránh hoặc kiểm soát để tránh làm ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm Đối với một thiết kế kỹ lưỡng của các ứng dụng, chẳng hạn như các phòng điều khiển động CA (xem Sec2.5.1) nơi có nồng độ O2 vô cùng thấp có thể được sử dụng hoặc đóng gói MA trong một chuỗi vận chuyển nonoptimal, nơi mà nhiệt độ tăng cao có thể tạm thời gây ra O2 nồng độ thấp trong đóng gói (see Sec 2.5.2), việc ước lượng tốt việc sản xuất CO2 lên men là điều cần thiết

Ước tính sản lượng CO2 lên men có thể được thực hiện bằng cách sử dụng trao đổi khí

đo Việc đo CO2 một mình, tuy nhiên, là không đủ để ước lượng sự gia tăng trong quá trình lên men trong điều kiện O2 thấp Thay vào đó, các số đo của cả O2 tiêu thụ và sản xuất CO2 dưới kết hợp của O2 cố định và nồng độ CO2 là cần thiết Những dữ liệu này được biết đến qua táo (29), cà chua (30), và nấm (31) Dữ liệu cũng được biết đến qua cà chua (20), việt quất (17), và quả mâm xôi (33) bằng việc

sử dụng các đóng gói MA để lấy được các điều kiện khí khác nhau.

2.3 Tốc độ trao đổi các loại khí

2.3.1 Sự hấp thu O2

Cả Hô hấp và lên men cho kết quả trong khối dòng chảy của O2 và CO2 Một số phương trình đã được phát triển để liên hệ các dòng chảy với nồng độ khí (30,34) Các phương trình thể hiện mối quan hệ tuyến tính có thể gây ra lỗi dự đoán nghiêm trọng, đặc biệt là ở các nồng độ O2 thấp mà tại đó họ có xu hướng đánh giá quá cao O2 hấp thu (20) Một nhược điểm của các mối quan hệ thực nghiệm được rằng các biến thường được giới thiệu mà không thể được liên quan đến một quá trình sinh lý cụ thể Hiện nay, các phương trình được sử dụng rộng rãi nhất để mô

tả sự hô hấp của quả dựa trên mô tả toán học của động học enzyme theo mô hình Michaelis-Menten Mô hình này được tiếp cận bởi nhiều tác giả (18,35,36):

V02= (VmO2 ∗ O2 )/(KmO2 O2) (3)

Trong đó : VO2 là tỷ lệ tiêu thụ O2 (nmol/kg.s)

VmO2 là tiêu thụ O2 tối đa (nmol/kg.s) , O2 là nồng độ O2 (kPa)

KmO2 là hằng số Michaelis cho O2 tiêu thụ (kPa O2).

Trong phương trình này, nó được giả định rằng toàn bộ đường hô hấp chuỗi có thể được mô tả bởi một phản ứng enzyme qua trung gian, với các chất nền đường coi như không giới hạn và chất nền O2 như hạn chế Các KmO2 trong phương trình đề cập với nồng độ O2, nơi tốc độ phản ứng (O2 tỷ lệ hấp thu) là một nửa tỷ lệ tối đa VmO2 là tốc độ phản ứng tối đa ( nmol/kg.s), Vì nồng độ oxi thấp và nồng độ Co2 cao làm giảm tỉ lệ hô hấp

Eq (3) có thể được sửa đổi để bao gồm các loại ức chế Ba loại ức chế enzyme chức năng có thể được phân loại (37), nhưng thường là loại không cạnh tranh được sử dụng (15,36):

VO2= ( VmO2 ∗ O2 )/(KmO2 +O2) ∗ (1 +CO2/KmCO2 )

2.3.2 sản xuất CO2

Phương trình (3) cũng thường được áp dụng để mô tả sản CO2 (36,38) Cách tiếp cận này giả định không sản xuất CO2 ở 0 kPa O2, đó là chính xác, nếu không có quá

trình lên men diễn ra hoặc nếu tất cả các quá trình lên men xảy ra dẫn đến sự hình thành của các sản phẩm như lactat hoặc alanine Tuy nhiên, ethanol là sản phẩm lên men chính trong hầu hết các mô thực vật (23,24), dẫn tới sản lượng CO2 ở nồng

độ O2 thấp Do đó, phương trình (3) là không thích hợp cho các sản phẩm với việc tăng sản lượng CO2 ở nồng độ O2 thấp, chẳng hạn như măng tây và cà rốt (21), lê (16), anh đào (32), và quả việt quất (17) Vượt qua vấn đề này, các mô hình mà làm cho một sự khác biệt giữa CO2 được sản xuất bởi sự trao đổi chất oxy hóa và sản xuất bởi sự trao đổi chất lên men đã được phát triển (31,39-41).

Một số người thích để căn cứ mô hình của họ trên một phần mở rộng của phương trình (3) (31,40) Tổng CO2 sản xuất được tính bằng :

VCO2= RQox ∗ VO2 +(RQox ∗ VmO2 ∗ 10 10 )/(O2+a b )

Nơi VmfCO2 là tốc độ tối đa lên men sản xuất CO2 (nmol kg - 1 s - 1) và KmfO2 hằng số Michaelis cho sự ức chế sản xuất CO2 lên men bởi O2 thông số riêng phải được biết đến với mỗi sản phẩm cho các mô hình động học enzyme các phép đo chính xác về tiêu thụ O2 và CO2 dưới nhiều nồng độ O2 và CO2 là cần thiết để tính toán các giá trị Một ví dụ của EQS (1) và (6) fi tted trên dữ liệu trao đổi khí được thể hiện trong hình 2.

2.4 Kiểm soát trao đổi khí

Việc giảm tỷ lệ hô hấp thường được coi là quá trình ảnh hưởng nhiều nhất bởi bầu khí quyển biến đổi (40,42) Một mối quan hệ trực tiếp giữa tỷ lệ hô hấp và thay đổi chất lượng đã được đề xuất (43,44) Mặc dù hô hấp là rất quan trọng, giảm của nó không phải là tác dụng có lợi duy nhất của bầu khí quyển thay đổi (26) Giảm O 2 và tăng nồng độ CO 2 cũng ảnh hưởng đến sản xuất ethylene và hành động (xem Sec 4: Ethylene) và ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật Ngày nay, nồng độ O 2 thấp

và cao CO 2 được tham gia vào một số kỹ thuật Phổ biến nhất đối với các loại trái cây tươi và rau quả được kiểm soát lưu trữ không khí và đóng gói không khí biến đổi Kiểm soát lưu trữ không khí thường dùng để giảm O 2 và tăng CO 2 với giám sát và điều chỉnh hoạt động của các thành phần khí, trong khi bầu không khí sửa đổi đề cập đến một sự khác biệt trong thành phần khí so với không khí xung quanh,

mà không có bất kỳ kiểm soát hoạt động của các thành phần khí.

2.4.1 bầu không khí kiểm soát lưu trữ

Kỹ thuật lưu trữ dựa trên điều kiện khí thay đổi có một lịch sử lâu dài Các tác phẩm cổ đại Trung Quốc báo cáo việc vận chuyển các loại trái cây trong chậu đất sét bịt kín bằng lá tươi và cỏ thêm Các loại trái cây tạo ra một bầu không khí O 2

và CO 2 cao thấp mà làm chậm quá trình chín của họ (45,46) Trong suốt thời gian

của Đế chế La Mã, bầu khí quyển khí sửa đổi đã được tạo ra bằng cách bịt kín hố ngầm chứa đầy hạt, và do đó bảo vệ chúng khỏi các loài côn trùng và động vật gặm nhấm (4) Vào đầu thế kỷ 19, Berard (47) đã chứng minh rằng các loại trái cây được đặt trong thùng kín không chín Nghiên cứu về việc sử dụng các điều kiện khí được thay đổi để kéo dài cuộc sống sau thu hoạch trong sản xuất bắt đầu vào đầu thế kỷ 20, với công việc của Kidd và Tây (9), Thomas (10), và Blackman (11).

Lưu trữ thương mại trong điều kiện khí thay đổi bắt đầu ở Anh vào năm 1929, khi quả táo đã được lưu trữ trong 10 kPa CO 2 và môi trường xung quanh O 2 (4) Giảm O 2 nồng độ và tăng nồng độ CO 2 cũng được chứng minh là mang lại lợi ích cho các sản phẩm khác so với quả táo Lưu trữ không khí kiểm soát đã được thông qua trong năm 1930 tại Canada bởi CA cắt miếng và ở Hoa Kỳ bởi RE Smock Sau khi Chiến tranh thế giới thứ hai, kiểm soát lưu trữ bầu không khí trở nên ngày càng quan trọng ở nhiều nước trồng cây ăn quả pome Trong khi các cơ sở không khí kiểm soát thường xuyên tập trung vào việc duy trì nồng độ O 2 giữa 3 và 4 kPa, các siêu oxy thấp (ULO) lưu trữ cái gọi sử dụng nồng độ thấp hơn Các khuyên O 2 nồng

độ cho nhiều giống táo là 1-2 kPa (48) Nó bây giờ là phổ biến đối với một số táo phải được lưu trữ trong hơn một năm trong lưu trữ khí quyển kiểm soát, ví dụ như Bắc Spy táo ở Nova Scotia (R Prange, dữ liệu chưa công bố).

là một lựa chọn duy nhất khi hoạt động hô hấp của sản phẩm theo các điều kiện lưu trữ hiện hành là đủ cao để giảm '' trong gói '' O 2 mức độ đủ nhanh không gây ra sự suy giảm sinh lý hoặc vi sinh vật Đối với sản phẩm có nồng độ thấp của hoạt động

hô hấp, đỏ bừng mặt với một hỗn hợp khí gồm O thấp 2 và CO 2 tương đối cao thường được sử dụng để rút ngắn thời gian cần thiết để đạt được "thành phần khí mong muốn 'trong gói' ' Sau khi đóng gói, hô hấp của sản phẩm sẽ dẫn đến sự sụt giảm liên tục trong nội dung O 2 và tăng liên tục trong các nội dung CO 2 Nồng độ khí thay đổi, tuy nhiên, gây ra sự sụt giảm trong tỷ lệ hô hấp Cuối cùng một nồng

độ cân bằng bên trong gói sẽ đạt được, đó là kết quả của một sự cân bằng giữa giá trao đổi chất của các đặc tính sản phẩm và phổ biến đóng gói các vật liệu đóng gói Điều này giải thích việc sử dụng khí quyển hạn cân bằng biến đổi (EMA) đóng gói Các gói phần mềm thường được thiết kế theo cách như vậy mà các nồng độ cân bằng giống với nồng độ khí tối ưu được tìm thấy trong các thí nghiệm, nơi sản phẩm được lưu trữ theo một loạt các điều kiện khí ổn định Đối với một ứng dụng

tốt của không khí biến đổi đóng gói nó cũng là điều cần thiết để có cái nhìn sâu sắc vào các đặc điểm hô hấp của sản phẩm như họ bị ảnh hưởng bởi nồng độ O 2 và CO 2.

Thường thì các điều khoản khác hơn không khí biến đổi được sử dụng để chỉ các ứng dụng cụ thể của gói Tích cực đóng gói được sử dụng cho gói đó các hợp chất

cụ thể được thêm vào mà hấp thụ một số chất khí trong gói (O 2, CO 2, ethylene) hoặc giải phóng các chất cụ thể vào khí quyển gói Được thay đổi bao bì độ ẩm (MHP) được sử dụng cho các gói chủ yếu được thiết kế để tạo ra một độ ẩm tối ưu, thay vì O 2 hoặc CO 2 nồng độ tối ưu, từ đó ngăn ngừa mất nước và hư hỏng của vi sinh vật của các sản phẩm đóng gói.

2.4.3 Đặc điểm sản phẩm

Một số loại trái cây và rau được trang bị tốt để sống tách ra từ nhà máy, đặc biệt là những thiết kế dành cho sinh sản vô tính (cà rốt, khoai tây, hành tây) và sinh sản sinh sản (hạt giống và trái cây) Những sản phẩm này thường chứa một lượng lớn carbohydrate cho phép duy trì hô hấp và sản xuất năng lượng Sản phẩm thu hoạch khác, chẳng hạn như lá (rau bina) hoặc toàn bộ nhà máy (xà lách, rau diếp quăn), không chứa các tài liệu lưu trữ nhiều và dễ bị lão hóa nhanh chóng và héo (xem Sec 3: Hơi).

Sự khác biệt lớn tồn tại liên quan đến phản ứng của một sản phẩm thực vật lưu trữ không khí kiểm soát và đóng gói không khí biến đổi Có nhiều sản phẩm, chẳng hạn như táo, mà cuộc đời lưu trữ có thể được tăng lên bằng tháng dưới O thấp 2 điều kiện Ngược lại, những người khác, chẳng hạn như cà rốt (49), không đáp ứng tích cực với O thấp 2 hoặc CO 2 cao nồng độ Nói chung, điều kiện khí thay đổi được coi

là tích cực chỉ trong một phạm vi nhất định của nồng độ, nồng độ tối ưu cái gọi Nhiều nghiên cứu đã được hướng vào việc xác định nồng độ tối ưu, và sự tập trung

đã được công bố cho nhiều sản phẩm (48,50-52) Tuy nhiên, người ta không thể khái quát kết quả bởi vì tối ưu có thể phụ thuộc vào giống và thậm chí cả trên các điều kiện theo đó một cây trồng nhất định đã được sản xuất, bao gồm các loại đất, khí hậu, và các yếu tố khác của địa phương (48) Ngoài ra, các giá trị tối ưu cho nhiệt độ, O 2, và nồng độ CO 2 thường được thiết lập riêng biệt, mặc dù tương tác giữa nhiệt độ, O 2, và nồng độ CO 2 (và có lẽ cũng ẩm) được biết đến.

Hiện nay, kiểm soát không khí và bầu không khí ĐỔI được sử dụng thương mại cho một số lượng hạn chế của sản phẩm Kiểm soát lưu trữ không khí trên toàn thế giới quan trọng cho táo và lê, và ngày càng quan trọng đối với cải bắp (cho xà lách), hoa quả và nho Vận chuyển không khí được kiểm soát ở nước ngoài là quan trọng đối

với chuối và kiwi SỬA ĐỔI bao bì bầu không khí ngày càng được sử dụng trong siêu thị cho các sản phẩm như bông cải xanh, ngô và rau diếp, và đặc biệt là các sản phẩm chế biến tối thiểu như rau diếp quăn, rau bina, hỗn hợp rau và xà lách.

2.5 ứng dụng thực tế

2.5.1 Thay đổi theo thời gian

Sản phẩm cây trồng thu hoạch nhất cho thấy những thay đổi trong hoạt động chuyển hóa sau khi thu hoạch Đối với quả hô hấp đột biến đặc biệt, những thay đổi này là đáng kể (xem Sec 4: Ethylene) Các sản phẩm khác cũng có thể hiển thị những thay đổi đó (Hình 3).

2.5.2 Nhiệt độ điều khiển

Kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt trong chuỗi phân phối là một điều kiện tiên quyết

để sử dụng tối ưu các gói ATMOSPHERE SỬA ĐỔI trong thực tế, nhưng trong hầu hết các nước coolchain giữa sản xuất, phân phối,

Bán lẻ và người tiêu dùng có nhiều liên kết không kiểm soát được Những thay đổi trong thấm của hầu hết các bộ phim đóng gói để khí trong phản ứng với những thay đổi về nhiệt độ thường ít hơn những thay đổi trong hô hấp sản phẩm Hầu hết các bộ phim nhựa hiện nay không có thích hợp O 2 / CO 2 tỷ lệ thấm để cung cấp các lý tưởng SỬA ĐỔI bầu không khí đối với nhiều mặt hàng tại một nhiệt độ nhất định Theo quan điểm của tất cả các biến này và biết rằng bất kỳ thay đổi trong hoặc xung quanh các gói sẽ làm thay đổi cân bằng động giữa các sản phẩm và môi trường của nó, nó là rõ ràng rằng kiến thức về giới hạn của sự khoan dung của một mặt hàng nào đó thậm chí còn quan trọng hơn đối với bầu không khí ĐỔI hơn nó là dành cho bầu không khí QUẢN.

3 Thoát hơi nước

Trái cây và rau tươi có từ 80 đến 95% nước, tùy thuộc vào sản phẩm Trong trái cây hoặc rau, có một liên tục của không gian giữa các tế bào thông qua đó khí, bao gồm hơi nước, di chuyển (56) Giả định rằng bầu khí quyển bên trong này là một điều kiện bão hòa (57,58) Tuy nhiên, đối với hầu hết các loại trái cây và rau tươi,

sự có mặt chất tan và nước bị trôi trong pha lỏng giảm nhẹ cân bằng từ 100% bão hòa đến khoảng 97% áp suất hơi bão hòa của nước tinh khiết (1) Thở ra là một quá trình chuyển giao khối lượng, trong đó hơi nước di chuyển từ bề mặt trái cây hoặc rau vào không khí xung quanh Quá trình mất độ ẩm gây ra sự héo, co ngót, và

sự mất kiên nhẫn và sự khô ráo của trái cây và rau quả, và do đó ảnh hưởng tiêu cực đến bề ngoài, kết cấu, hương vị, và khối lượng của sản phẩm Hầu hết các loại trái cây và rau quả bị mất độ tươi sau 3 đến 10% khối lượng mất (59) Sự thoát ra được coi là nguyên nhân chính gây tổn thất sau thu hoạch và chất lượng kém trong rau lá, như rau diếp, chard, rau bina, cải bắp và hành lá xanh (60), và được coi là nguyên nhân chính của thương mại và sự suy giảm về sinh lý trong trái cây họ cam quýt (61).

3.1 Cơ sở lý thuyết

Để hiểu được sự thoát hơi nước, trước tiên phải hiểu được định luật của Fick về sự thẩm thấu Ở trạng thái động, sự thẩm thấu chỉ thị mức độ di chuyển của vật chất khi qua vật cản (như hoi nước di chuyển vào và ra khỏi mô thực vật), nó tỉ lệ thuận với sự khác biệt áp suất riêng phẩn chính nó và tỉ lệ nghịch với sức cản Có thể xác định như công thức sau:

Sử dụng phương trình phương trình (8), giá trị áp suất hơi trong phương trình (7)

có thể chuyển đổi sang mật độ áp suất hơi và lưu lượng của hơi nước (g.m -2 s -1 ).

Áp suất hơi nước của mô thực vật phụ thuộc vào nhiệt độ và hàm lượng chất hòa tan trong mô Khi tìm hiểu về sự di chuyển của nước trong trái cây và rau quả, sự khác nhau giữa áp suất hơi nước trong thực phẩm và áp suất hơi nước xung quanh các thực phẩm đó đã cho thấy mối liên hệ về sự thay đổi hàm lượng ẩm của thực phẩm.

Thực vật và các cơ quan của nó có cơ cấu làm ảnh hưởng đến sự khuếch tán Nước

di chuyển tương đối tự do giữa các kênh bào ở nhiều loại rau quả, sự trao đổi không giới hạn giữa thực vật và môi trường sẽ làm rau quả nhanh chết do mất nước Những dòng khuếch tán tạo ra nhiều lớp cản trở sự di chuyển của các phân

tử nước Khả năng cản trở sự trao đổi nước và khí chủ yếu do lớp cuticular, là lớp phân cắt giữa tế bào thực vật với không khí Sức cản của bể mặt rau quả phụ thuộc vào các lỗ khí, lớp biểu bì Mạch gỗ của rau quả sau thu hoạch có thể bị cản trở khả năng hấp thụ và hoạt động do tắc nghẽn, nước sẽ di chuyển theo những con đường khác thông qua sự di chuyển qua các thành tế bào.

Hệ số thoát hơi nước thể hiện mức độ dễ dàng thoát ẩm khỏi bề mặt rau quả ra môi trường, biểu thị bằng khối lượng hơi ẩm thoát ra trên một đơn vị khối lượng của sản phẩm đó trong một đơn vị thời gian (57,58) Trong một số trường hợp, hệ số thoát hơi nước còn thể hiện qua lượng ẩm thoát ra trên một đơn vị diện tích chứ không phải theo đơn vị khối lượng Nước tự do có hệ số thoát hơi nước cao nhất, do

đó các mặt hàng như rau diếp cá và cải bruxen có hệ số thoát hơi nước rất cao (7400 and 6150 mg.kg -1 s -1 MPa -1 ) , trong khi các sản phẩm có bề mặt dày, cứng có

hệ số thoát hơi nước rất thấp ( khoai tây và táo [25 và 42 mg.kg -1 s -1 MPa -1 ).

Độ ẩm tương đối và Độ ẩm tuyệt đối thường được sử dụng để diễn tả hàm lượng nước trong không khí Độ ẩm tương đối (%) được định nghĩa là tỷ lệ giữa lượng nước hiện tại và tối đa có thể có ở cùng nhiệt độ và áp suất Còn độ ẩm tuyệt đối là

thước đo khối lượng của nước theo khối lượng không khí khô, độ ẩm tuyệt đối độc lập với nhiệt độ và áp suất.

Biểu đồ trắc ẩm thể hiện sự tương quan giữa các thuộc tính khác nhau của không khí ẩm Thang dọc theo trục hoành đại diện cho nhiệt độ bầu khô, dựa theo ẩm kế ướt và khô Thang dọc theo trục tung thể hiện độ ẩm không khí, cột bên phải thể hiện áp suất hơi nước (kPa) Không khí khô ở mọi nhiệt độ có hàm lượng nước là 0

và đó cũng là áp suất hơi nước Độ ẩm tối đa của hơi nước mà không khí có thể giữ

ở nhiệt độ cụ thể thể hiện bằng đường cong đầu trên của giản đồ, tương đương với

độ ẩm 100% Những đường cong theo dưới chỉ thị độ ẩm tương đối của không khí

ở các nhiệt độ khác nhau, từ đó ta thấy rằng nhiệt độ càng tăng thì không khí càng

có thể chứa nhiều hơi nước Nói chung, lượng nước tối đa mà không khí có thể giữ tăng gấp đôi nếu nhiệt độ tăng thêm 11 0 C Điều đó cho thấy tầm quan trọng đối với thực phẩm lạnh đông và giải thích tại sao phải làm lạnh nhanh thực phẩm để giảm thiểu sự chênh lệch áp suất hơi nước giữa thực phẩm và không khí, do đó làm giảm

sự thoát hơi nước Ví dụ, việc sử dụng không khí bão hòa để làm mát nhưng có lượng ẩm thấp hơn rau quả cũng sẽ làm cho rau quả bị mất nước Nhiệt độ bầu ướt được thể hiện bởi các đường dốc theo đường chéo xuống dưới từ trái sang phải, trong khi đó các đường ngang chỉ ra nhiệt độ điểm sương Nhiệt độ làm hơi nước trong không khí bắt đầu ngưng tụ Sự ngưng tụ có thể xảy ra từ quá trình đóng gói làm xẹp hơi trong bao bì và làm tăng tốc sự nóng lên của sản phẩm Việc bảo quản

ở nhiệt độ thấp nhưng có độ ẩm không khí cao, nhiệt độ dao động nhỏ có thể dẫn đến ngưng tụ trên bề mặt và tăng mất nước.

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển ẩm

3.2.1 Sụt áp suất hơi nước

Việc thoát hơi nước chủ yếu do sự khác biệt về áp suất hơi nước giữa hơi nước bên trong rau quả với môi trường xung quanh Áp suất hơi nước của rau quả tươi được xem là chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của hàng, trong khi đó áp suất hơi nước của môi trường chịu ảnh hưởng bởi cả nhiệt độ và độ ẩm tương đối Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng tỉ lệ thoát hơi nước của rau quả là hàm tuyến tính theo độ sụt áp suất hơi Mối tương quan thường sử dụng là:

Độ thoát hơi nước = hệ số thoát hơi x khối lượng x chênh lệch áp suất hơi

Trong thực tế, độ sụt áp suất hơi nước thường được thể hiện theo độ ẩm tương đối Giả sử áp suất cân bằng của hơi nước tương đương với độ ẩm tương đối là 100%,

sự bốc hơi sau đó tỷ lệ thuận với sự chênh lệch độ ẩm tương đối trong không khí và

độ bão hòa Độ ẩm tương đối thay đổi 5% sẽ có ảnh hưởng mạnh hơn nhiều ở độ

ẩm cao so với khi ở độ ẩm thấp Ví dụ, độ ẩm thay đổi từ 98% xuống 93% thì độ bốc hơi tăng 250%, trong khi đó, ẩm độ thay đổi từ 85% xuống 80% thì độ bốc hơi chỉ tăng 33%.

3.2.2 Nhiệt độ

Sự khác nhau giữa nhiệt độ sản phẩm và nhiệt độ môi trường có thể làm ảnh hưởng đến áp suất hơi nước cân bằng do đó sẽ ảnh hưởng đến sự thoát ẩm Nếu rau quả có nhiệt độ cao hơn so với môi trường, áp lực hơi nước câng bằng sẽ tăng lên đáng kể Nếu chênh lệch nhiệt độ đủ lớn, áp suất hơi nước giữa rau quả và môi trường sẽ dễ tiến tới trạng thái cân bằng Để giảm mất ẩm trong điều kiện như vậy,

ta nên làm giảm chênh lệch nhiệt độ giữa sản phẩm và môi trường.

Thâm hụt áp suất hơi nước trong không khí tại 5 0 C và độ ẩm tương đối 95% là lớn hơn 43% so với thâm hụt áp suất hơi nước trong không khí ở 0 0 C và cùng độ ẩm tương đối.

3.2.3 Môi trường bảo quản

Mất ẩm từ trái cây và rau quả tươi trong thời gian bảo quản phụ thuộc nhiều vào

độ ẩm tương đối, vận tốc không khí và nhiệt độ hô hấp và còn phụ thuộc đáng kể về mật độ số lượng, khoảng cách không khí đi vào khoảng trống của sản phẩm Nhiều

mô hình và quan sát thực nghiệm đã chỉ ra rằng: (a) Sự gia tăng vận tốc không khí (ví dụ, làm mát cưỡng bức không khí) làm giảm nhiệt độ sản phẩm và gradient nhiệt độ, do đó làm giảm tỷ lệ thất thoát độ ẩm (b) Đối với các loại trái cây hoặc rau có hệ số thoát hơi cao, độ ẩm tương đối ban đầu có ảnh hưởng ít đến mất độ

ẩm, trừ những nơi các luồng không khí đi vào Khi đó, ảnh hưởng của độ ẩm tương đối thấp là nghiêm trọng.(c) Đối với mặt hàng có hế số thoát ẩm cao, độ ẩm tương đối ban đầu ít ảnh hưởng đến ẩm độ tương đối của đống hàng (d) Độ ẩm tương đối chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi hệ số thoát hơi (được định nghĩa trước đó), nhưng tương đối độc lập với nhiệt độ hô hấp, tốc độ không khí và độ ẩm tương đối