Tài liệu Nghiên cứu bảo quản bơ booth bằng chitosan và phụ liệu

i LỜI CẢM ƠN Sự hoàn thành của đề tài không chỉ dựa trên nỗ lực bản thân mà còn có sự hướng dẫn, giúp đỡ giúp đỡ của rất nhiều quý thầy cô, gia đình và bạn bè Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến: Giáo viên hướng dẫn: GS-TS Trần Thị Luyến, cùng tất cả quý thầy cô đã truyền thụ kiến thức cho em trong suốt 4 năm học qua Tôi ghi nhận sự đóng góp và giúp đỡ tôi trong những lúc khó khăn khi thực hiện đề tài của tất cả những người bạn thân của tôi. Cuối cùng con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất về sự chăm lo của bố mẹ cùng toàn thể gia đình. Nha Trang, tháng 11 năm 2008 Sinh viên thực hiện Đỗ Thị Ngọc Hoa ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN....................................................................................................i MỤC LỤC ........................................................................................................ii DANH MỤC CÁC BẢNG ..............................................................................iv DANH MỤC HÌNH .........................................................................................v LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................1 PHẦN 1 ............................................................................................................2 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..................................................2 TỔNG QUAN VỀ CÂY VÀ TRÁI BƠ [6]..........................................2 1.1 1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC BIẾN ĐỔI CỦA RAU QUẢ SAU THU HOẠCH [4] ...................................................................................................7 1.2.1. Biến đổi sinh hoá ............................................................................7 1.2.2. Biến đổi vật lý...............................................................................10 1.2.3 Biến đổi hóa học ............................................................................12 1.3. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN RAU QUẢ SAU THU HOẠCH [4]......................................................................14 1.3.1. Nguyên lý bảo quản nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm............14 1.3.2. Các phương pháp bảo quản rau quả..............................................15 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BẢO QUẢN TRÁI BƠ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM..................................................................................20 1.4.1. Những nghiên cứu trên thế giới ....................................................20 1.4.2. Các nghiên cứu về bảo quản bơ trong nước..................................23 1.5. TỔNG QUAN VỀ CHITIN-CHITOSAN: ...........................................24 1.6. TỔNG QUAN VỀ CaCl2 ......................................................................28 PHẦN 2 ..........................................................................................................29 ĐỐI TƯỢNG – VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............29 2.1. ĐỐI TƯỢNG ........................................................................................29 2.2. VẬT LIỆU HÓA CHẤT: .....................................................................29 2.3. DỤNG CỤ, TRANG THIẾT BỊ...........................................................29 iii 2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................30 2.4.1. phương pháp bố trí thí nghiệm:.....................................................30 2.4.2. Phương pháp phân tích: ................................................................31 2.4.3. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................35 PHẦN 3 ..........................................................................................................36 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..............................................36 3.1. KHẢO SÁT CHẤT KHÔ CỦA BƠ VÀ ĐIỀU KIỆN BẢO QUẢN: .36 3.1.1. Khảo sát chất khô của bơ ..............................................................36 3.1.2. Điều kiện môi trường bảo quản: ...................................................36 3.2. THEO DÕI SỰ BIẾN ĐỔI MÀU SẮC VỎ QUẢ TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN ...................................................................................37 3.2.1. Khảo sát sự biến đổi chỉ số L*:.....................................................37 3.2.2. Khảo sát sự biến đổi chỉ số a*: .....................................................40 3.2.3. Khảo sát sự biến đổi chỉ số b*: .....................................................42 3.3. THEO DÕI SỰ THAY ĐỔI ĐỘ CỨNG TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN:.........................................................................................................44 3.4. THEO DÕI SỰ THAY ĐỔI KHỐI LƯỢNG TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN: ...............................................................................................46 3.5. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA BƠ Ở MẪU CÓ THỜI GIAN BẢO QUẢN DÀI NHẤT: ...........................................................................48 3.5.1. Đánh giá chất lượng mẫu bơ có thời gian bảo quản dài nhất ở điều kiện thường: ....................................................................................48 3.5.2. Đánh giá chất lượng mẫu bơ bảo quản ở điều kiện lạnh:..............49 3.6. SO SÁNH THỜI GIAN BẢO QUẢN CÓ THỂ Ở BƠ BOOTH VỚI BƠ ĐỊA PHƯƠNG(BƠ SÁP): ....................................................................49 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN.............................................................50 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................51 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các nước sản xuất bơ chính trên thế giới...........................................4 Bảng 1.2: Thành phần hóa học của 100g thịt quả bơ được trồng ở Ấn Độ. .......5 Bảng 2.1:Mô tả thang điểm cảm quan độ cứng của quả bơ..............................34 Bảng 2.2: Bảng thang điểm cảm quan chất lượng bơ sau bảo quả ...................35 Bảng 3.1: Hàm lượng chất khô của bơ ban đầu................................................36 v DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ Bố trí thí nghiệm ....................................................................30 Hình 2.2: Sơ đồ biểu diễn chỉ số L*, a*, b* .....................................................32 Hình 2.3: Trực quan màu của chỉ số L*, a*, b*................................................33 Hình 3.1: Đồ thị biểu hiện sự thay đổi chỉ số L* trên các mẫu theo thời gian .37 Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi giá trị L* theo thời gian của mẫu M4..38 Hình 3.3: Đồ thị sự thay đổi chỉ số a* trên các mẫu theo thời gian..................40 Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi chỉ số a* của mẫu M4 theo thời gian. .41 Hình 3.5: Sự thay đổi giá tị b* ở tất cả các mẫu theo thời gian bảo quản ........42 Hình 3.6: Sự biến đổi chỉ số b* của mẫu M4 theo thời gian bảo quản.............43 Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi điểm cảm quan về độ cứng bơ Booth theo thời gian bảo quản. ...................................................................................45 Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn điểm cảm quan về độ cứng cho mẫu M4 theo thời gian ...................................................................................................................45 Hình 3.9: Đồ thị sự hao hụt khối lượng theo thời gian ở tất cả các mẫu ..........47 Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn sự hao hụt khối lượng của mẫu M4 .....................47 1 LỜI MỞ ĐẦU Trái cây là một phần thực phẩm không thể thiếu của con người, trong vô vàn các loại trái cây đó thì trái bơ là một trong những trái có giá trị sử dụng cao. Tuy nhiên đây là một loại trái cây rất khó bảo quản mang đi xa trong khi nó chỉ thích hợp chỉ với một số ít điều kiện kiện khí hậu nhất định, vì vậy loại trái này không có được giá trị kinh tế cho đến tận những năm gần đây – khi mà mọi người dần dần nhận ra giá trị dinh dương và giá trị sử dụng của nó. Trước mong muốn nâng cao giá trị kinh tế của trái bơ em tiến hành nghiên cứu tìm phương pháp bảo quản bơ thích hợp. Do đã có một số đề tài trước đây nghiên cứu bảo quản trên giống bơ địa phương nên trong đề tài này em tiến hành nghiên cứu trên giống bơ nhập ngoại, với tên đề tài là: NGHIÊN CỨU BẢO QUẢN BƠ BOOTH BẰNG CHITOSAN VÀ PHỤ LIỆU. Đề tài được tiến hành thực hiện với những nội dung cơ bản sau: 1. Theo dõi sự thay đổi màu sắc trong thời gian bảo quản. 2. Theo dõi sự thay đổi độ cứng trong thời gian bảo quản 3. Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến biến đổi trọng lượng 4. Đánh giá chất lượng của bơ đối với mẫu bơ có thời gian bảo quản dài nhất. 5. So sánh tỉ lệ về số ngày kéo dài được của giống bơ Booth với giống bơ địa phương. Thực hiện đầy đủ những nội dung nêu trên để nhằm mục đích ghi nhận thêm một số thông tin, đồng thời bước đầu đưa ra phương pháp bảo quản hợp lý cho giống bơ Booth. Do thời gian có hạn và thời điểm thực hiện đề tài không được phù hợp lắm với thời vụ thu hái bơ nên đề tài mới chỉ dừng lại ở đây. Do đây là lần đầu mới làm quen với phương pháp nghiên cứu nên không tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô cùng các bạn đề đề tài được hoàn thiện hơn. Nha Trang, tháng 11 năm 2008 Sinh viên thực hiện ĐỖ THỊ NGỌC HOA 2 PHẦN 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY VÀ TRÁI BƠ [6] Cây bơ có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới Trung Mỹ (Mexico, Guatemala và quần đảo Antilles). Những dấu vết đầu tiên về cây bơ được tìm thấy do nhà địa lí người Tây Ban Nha có tên là Martin Fernandez De Enciso, ông đã mô tả trong cuốn “Suma De Geographia” xuất bản ở Seville vào năm 1519. Đến năm 1953, Linh mục Barnabe Cobo đã phân loại bơ trong “Historie Du Nouveau Monde” thành 3 chủng là: Mehicô, Guatêmala và West Indian (Antilles). Cách phân loại này vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Người ta cho rằng việc truyền bá cây bơ sang các nước khác trên thế giới là nhờ người Tây Ban Nha. Từ đó cây bơ phát triển khắp nơi trên thế giới, nhất là các nước nhiệt đới và á nhiệt đới. Cây bơ được du nhập vào Việt Nam năm 1940, người Pháp đưa vào trồng ở huyện Di Linh (Lâm Đồng) cho kết quả sinh trưởng tốt. Đến năm 1958, phái đoàn viện trợ Hoa Kỳ đưa vào khoảng 60.000 hạt bơ và trồng ở ba Trung tâm thực nghiệm là Nông lâm súc miền Đông Bảo Lộc (Lâm Đồng), Hưng Lộc (Đồng Nai), và Eakmat (Đăk Lăk). Từ đó cây bơ được lan rộng ra ở các tỉnh khác. Phân loại thực vật học Cây bơ là cây hai lá mầm, thuộc họ Lauraceae (Long não), có tên khoa học là Persea americana. Tùy theo từng nước mà nó có tên gọi khác nhau: Anh gọi là Avocado, Pháp gọi là Avocatier, Indonesia gọi là Adpukat, Việt Nam gọi là bơ… Cây bơ được phân thành 3 chủng chính là: Mêhicô, Guatêmala và Antilles. Đặc tính của các chủng như sau: Chủng Mêhicô: Là cây á nhiệt đới, cây nhỏ, có tán hẹp, ál màu xanh nhạt, khi vò nát lá non có có mùi anit (giống như mùi hồi). Quả nhỏ (khoảng 3 200 – 250g), hình thuôn dài, vỏ mỏng chuyển màu xanh bóng hoặc đỏ thẫm khi chín. Hạt tương đối lớn, lỏng, lắc kêu. Thịt quả màu vàng kem hay màu vàng đậm, hàm lượng chất béo cao (15 – 25%). Chủng Guatêmala: Là cây cận nhiệt đới, cây có tán rộng, nhiều cành rậm rạp, lá to, màu xanh thẫm. Trọng lượng quả lớn (khoảng 250 – 800g), hình trứng hoặc hình quả lê, vỏ quả dày, khi chưa chín có màu xanh đậm, bóng và chuyển sang màu đỏ thẫm khi chín. Hạt nhỏ, lắc không kêu, thịt quả màu vàng pha xanh lá cây (viền ngoài gần vỏ). Hàm lượng chất béo là trung bình, từ 12 – 15%. Chủng Antilles: Là cây nhiệt đới, cây có tán rộng, lá to, màu xanh nhạt. Quả lớn (trọng lượng có thể lên tới 900g/quả), có nhiều hình dạng khác nhau, vỏ quả nhẵn, dày hơn chủng Mêhicô nhưng mỏng hơn chủng Guatêmala, khi chín có màu xanh cũng có khi là màu tím. Hạt to, lỏng, lắc kêu, thịt quả có màu vàng kem, hàm lượng chất béo thấp (7 – 8%), nhiều nước, nhiều xơ Giá trị kinh tế: Trong các loại cây nhiệt đới và á nhiệt đới, bơ đứng vào bảng thứ 5 theo thống kê của FAO (1977). Tổng sản lượng thế giới là 1.221.000 tấn, tập trung ở các nước châu Mỹ về mặt tiêu thụ, các nước phát triển có nhu cầu ngày càng tăng đối với mặt hàng ngày càng quen thuộc này. Theo thống kê của FAO (2004), hiện có 63 nước trên thế gới sản xuất bơ với diện tích 417.296 ha, cho tổng sản lượng 3.187.534 tấn mỗi năm. Năng suất trung bình đạt 7,4 tấn/ha với sản lượng xuất khẩu 491.500 tấn và cho giá trị xuất khẩu là 606,6 triệu USD. Mexico là nước sản xuất bơ lớn nhất thế giới, chiếm 1/3 sản lượng và 65% lượng bơ Hass của thế giới. 4 Bảng 1.1: Các nước sản xuất bơ chính trên thế giới. Tên nước % sản lượng thế giới Tên nước % sản lượng thế giới Mêxico 36,80 Chile 4,26 Mỹ 7,93 Brazil 3,45 Colombia 5,56 Israel 3,32 Indonesia 5,03 49 nước khác 29,35 Dominica 4,30 (Nguồn: FAO, 2003) Trong giai đoạn 1996 – 2001, có 308,83 tấn bơ được xuất khẩu với trị giá 292,3 triệu USD. Đặc biệt trong giai đoạn 1993 – 2001 mức tăng trưởng của xuất khẩu bơ tăng 16%. Các nước xuất khẩu chính là Mêhico, Chilê, Israel… Giá trị dinh dưỡng Cây bơ là cây ăn quả có hàm lượng dầu và protêin cao, 100gr bơ cung cấp từ 150 – 300 calo, nó tạo ra một nguồn thức ăn dinh dưỡng quan trọng và là một trong những loại trái cây bổ dưỡng nhất trên thế giới. Trái bơ chứa hơn 14 loại vitamin và khoáng chất bao gồm canxi, sắt, đồng, magiê, phôtpho, kali, natri, kẽm, mangan và selen. Ngoài ra hàm lượng lipid trong trái bơ rất cao, ở dưới dạng nhũ dầu nên rất dễ tiêu hóa, cơ thể có thể hấp thu đến 92,8%. Các kết quả nghiên cứu ngày nay đã khẳng định: trái bơ không những là nguồn cung cấp năng lượng và vitamin mà còn cung cấp cho con người những lợi ích chức năng sinh lí đặc biệt có lợi cho sức khỏe. Theo định nghĩa của Mazza (1998) trái bơ được coi là thực phẩm chức năng vì các thành phần chống oxi hóa như vitamin E hoặc tocopherols và glutathione đã được tìm thấy trong thịt trái bơ. Các thành phần này có tác dụng chống oxi hóa, trung hòa các gốc tự do gây già cỗi tế bào, tim và làm giảm phát triển một số dạng ung thư như ung thư miệng và vòm họng (O’Toole, 2002 & Heber, 2001). Trái bơ cũng là nguồn giàu lutein (248m/100g), là một loại carotene giúp bảo vệ mắt đối với bệnh đục tinh thể. Lượng hợp chất ß-sitosterol trong trái bơ có tác dụng hạn chế sự phát triển các khối u (Heber, 2001). 5 Trong trái bơ có các hợp chất có lợi cho tim mạch, đó là các chất béo chất lượng cao: các axit ω3, ω6 và ω9. Carranza et al. (1997) đã nghiên cứu các bệnh nhân có hàm lượng cholesterol cao khi ăn nhiều bơ đã giảm được các lipoprotein tỉ trọng thấp (loại cholesterol có hại) và cholesterol tổng, trong khi đó các bệnh nhân ăn nhiều đậu nành và hướng dương không làm thay đổi được hàm lượng cholesterol tổng. Lerman et al. (1994) đã kết luận rằng, trái bơ có lợi cho các bệnh nhân tiểu đường nhờ làm giảm tryglycerides trong huyết tương máu. Tóm lại trái bơ được đánh giá cao và được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như ăn quả tươi, chế biến nhiều món ăn ngon, tinh chiết dầu ăn và đặc biệt dầu trái bơ được sử dụng rất nhiều trong làm xà phòng hảo hạng và các loại mỹ phẩm cao cấp cho việc chăm sóc sắc đẹp. Bảng 1.2: Thành phần hóa học của 100g thịt quả bơ được trồng ở Ấn Độ. III. Khoáng (mg) I. Dinh dưỡng Năng lượng (cal) 245,0 Canxi 10,00 Protein (g) 1,7 Clo 11,00 Béo (g) 26,4 Đồng 0,45 Carbohydrates tổng (g) 5,1 Sắt 0,60 Xơ (g) 1,8 Magiê 35,00 Măng gan 4,21 Phốt pho 38,00 II. Vitamin (mg) Vitamin A (carotene) 0,17 Natri 368,00 Acid ascorbic 16,00 Lưu huỳnh 28,50 Niacin 1,10 Riboflavin 0,13 Thiamine 0,06 ( Nguồn: Madhav Rao và Abdul Khader (1977)) 6 Những dạng hư hỏng chính của trái bơ trong thực tế [3]  Ở nhiệt độ 10 – 240C quả sẽ mềm nhanh hơn khi nhiệt độ bảo quản tăng lên.  Ở nhiệt độ 5 – 80C quá trình mềm được kiểm soát và nó chỉ mềm khi quả bơ bị chuyển đến nhiệt độ cao hơn.  Ở nhiệt độ 0 – 40C quá trình mềm được hạn chế tối đa nhưng thay vào đó lại bắt đầu xuất hiện hiện tượng tổn thương lạnh.  Dấu hiệu bơ bị tổn thương lạnh là bên trong bị lỗ rỗ, thịt quả biến xám, nâu đen hoặc có các vân biến nâu. Sau đó khó chín và rất dễ bị vi sinh vật gây bệnh xâm nhập, thời gian phát triển và mức độ nghiêm trọng của tổn thương lạnh phụ thuộc vào giống cây, nơi sản xuất, mức độ trưởng thành và độ chín khi thu hoạch.  Cho nên nhiệt độ bảo quản thấp nhất mà bơ có thể chịu được là 50C, nhiệt độ bảo quản nên từ 10 – 140C. Nhiệt độ chín phù hợp nhất là 160C. Các chỉ tiêu chất lượng khi thu hoạch [3]  Thu hoạch đúng thời điểm là yếu tố cực kỳ quan trọng. ta thường thu hái rau quả khi rau quả đạt độ chín thu hoạch: là độ chín ở thời điểm rau quả vẫn có thể chín tiếp sau khi tách khỏi cây mẹ. Lúc này rau quả chưa chín hoàn toàn nhưng các chất dinh dưỡng đã tích lũy đầy đủ bên trong rau quả.  Người thu gom thử độ già của trái bơ sau khi cây bơ ra hoa được 4 tháng. Lấy mẫu quả tại nhiều vị trí khác nhau với nhiều kích cỡ khác nhau trên cùng một cây bơ. Trên một cây bơ, người thu gom có thể thu hoạch từ 2 đến 3 lần do độ già của trên cây là khác nhau…  Chỉ tiêu bơ khi thu hoạch: da láng, cứng, màu xanh, hạt nhỏ lỏng, một lớp vỏ mỏng khô bọc quanh hạt và bóc ra dễ dàng, quả không bị sâu thối, dập nát. Những nét chung nhất về giống bơ Booth:  Đây là giống bơ được nhập nội từ bang Florida – Mỹ. Và hiện được trồng ở ba địa điểm: Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Tây Nguyên, Hương Lộc – Đồng Nai, Bảo Lộc – Lâm Đồng. 7  Cây có tán đẹp cân đối, sinh trưởng khỏe, sau 5 năm trồng chiều cao đạt được 4m, đường kính gốc đạt 12cm, đường kính tán đạt 3,5m, ít bị nhiễm sâu bệnh hại.  Cây trồng tại Buôn Ma Thuột – Đăk Lăk sau 3 năm bắt đầu cho quả, thời vụ thu hoạch vào tháng 10-11 hàng năm.  Quả có dạng hình cầu, hơi tròn. Trọng lượng quả trung bình 300450g/quả, tỷ lệ thịt quả cao (70-72%), thịt quả có màu vàng nhạt, dẻo, không xơ, vỏ quả dầy dễ bóc, vỏ hạt không dính vào thịt quả, hạt đóng khít trong khoang hạt, đặc điểm này rất thuận lợi trong vận chuyển, bảo quản chế biến và sử dụng. Quả chín sau khi hái từ 7-10 ngày ở điều kiện thường.  Năng suất thu được sau 5 năm trồng: 100-150Kg/cây.  Thành phần dinh dưỡng chính trong thịt quả(số liệu phân tích mẫu tại viện Kỹ thuật Nông Lâm Tây Nguyên): Chất khô(%): 23,32 Đường(%): 2,76 Chất béo(%): 13,78 Protein(%): 1,75 1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC BIẾN ĐỔI CỦA RAU QUẢ SAU THU HOẠCH [4] 1.2.1. Biến đổi sinh hoá Trong quá trình phát triển rau quả luôn luôn có quá trình trao đổi chất, đó là quá trình đồng hoá và dị hoá. Khi đang còn ở trên cây mẹ, rau quả lấy chất dinh dưỡng, nước, khoáng chất từ đất, lấy CO2 từ không khí và nhờ ánh sáng mặt trời mà tổng hợp nên các thành phần hữu cơ trong tế bào - đó là quá trình đồng hoá. Đồng thời để cung cấp năng lượng cho hoạt động sống, những chất được tạo thành sẽ bị phân giải giải phóng năng lượng thông qua quá trình hô hấp - đó là quá trình dị hoá. Khi rau quả chưa được thu hái tức là quá trình tổng hợp các chất xảy ra nhiều hơn. Sau khi rau quả đã tách khỏi cây mẹ thì chủ yếu là quá trình phân giải các chất tích lũy được khi rau quả còn trên cây mẹ. Như 8 vậy, hô hấp là quá trình sinh học cơ bản xảy ra trong rau quả khi bảo quản tươi. Về bản chất hoá học, hô hấp là quá trình oxy hóa chậm các chất hữu cơ phức tạp. Dưới tác dụng của enzyme các chất này phân hủy thành chất đơn giản hơn và giải phóng năng lượng. Người ta thấy rằng hầu hết các chất đều có thể tham gia vào quá trình hô hấp (trừ protêin), nhưng chủ yếu vẫn là các chất đường - nhất là đường đơn. Các chất không phải đường tham gia trực tiếp vào chu trình hô hấp tạo nên các chất trung gian, không qua khâu chuyển hoá thành đường. Quá trình hô hấp có sự tham gia của oxy (O2) được gọi là hô hấp hiếu khí, biểu diễn bằng công thức hóa học sau: C6H12 O6 + O2  6 CO2 + 6 H2O + 282.104 J (1) Khi lượng O2 của môi trường không đủ cung cấp để tiến hành hô hấp hiếu khí thì sẽ xảy ra hiện tượng hô hấp yếm khí là hô hấp không có sự tham gia của O2 và tạo ra sản phẩm cuối cùng là rượu etylic và CO2, có tỏa nhiệt: C6H12O6  2 C2H5OH + 2 CO2 + 11,7.104 J (2) Qua phương trình (1) và (2) ta thấy: hô hấp hiếu khí tỏa nhiệt nhiều gấp 24 lần hô hấp yếm khí. Trên thực tế quá trình hô hấp xảy ra phức tạp hơn nhiều. Dưới tác dụng của enzyme, phân tử đường phân giải thành chất trung gian là acid pyruvic bị oxy hóa trong chu trình Kreept tạo thành CO2 và H2O: CH3CO.COOH  CO2 + H2O Với hô hấp yếm khí, acid pyruvic bị enzyme decacboxylase phân giải thành acetaldehyd (CH3CHO) và CO2: CH3CHO + H2O  C2H5OH + CO2 Tiếp theo, acetaldehyd tác dụng với nước cho rượu etylic và acid acetic: CH3CHO + H2O  C2H5OH + CH3COOH Mức độ của quá trình hô hấp được đánh giá bằng cường độ hô hấp. Đó là số miligam CO2 thoát ra từ 1 kg nguyên liệu trong 1giờ, có thể biểu thị bằng khối lượng O2. 9  Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hô hấp: Nhiệt độ: nhiệt độ môi trường càng cao thì cường độ hô hấp càng mạnh. Sự phụ thuộc này được biểu thị qua biểu thức: dC/dt = kC Trong đó: C- cường độ hô hấp (mg CO 2/kg.h) t - nhiệt độ bảo quản ( oC) k - hệ số nhiệt độ ( oC-1). Giải tích phân ta có: lnC = kt + A A được xác định từ điều kiện ban đầu, khi t = 0oC, thì A = lnCo. exp(t.k). Vì nhiệt lượng giải phóng ra do hô hấp tỉ lệ thuận với cường độ hô hấp, nên giữa nhiệt độ t với nhiệt lượng q có sự phụ thuộc sau: Q = qo. exp(k.t). Trong đó qo là nhiệt lượng tỏa ra khi bảo quản ở 0oC, đo bằng kJ/tấn.giờ. Nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình hô hấp là rất đáng kể, có thể làm tăng nhiệt độ môi trường, thúc đẩy quá trình hô hấp. Thành phần không khí: Khí O2 càng nhiều thì cường độ hô hấp càng cao.Trái lại, khi O2 thấp, CO2 và N2 cao thì cường độ hô hấp bị ức chế. Sự có mặt của một số hydrocacbon không no như Etylen làm cho cường độ hô hấp tăng nhanh. Độ ẩm và ánh sáng: Độ ẩm và ánh sáng cũng làm ảnh hưởng đáng kể đến cường độ hô hấp. Độ ẩm cao sẽ làm giảm cường độ hô hấp. Còn cường độ ánh sáng thì phụ thuộc tỉ lệ thuận với cường độ hô hấp.  Diễn biến cường độ hô hấp trong quá trình phát triển của rau quả: Theo dõi quá trình phát triển của rau quả thấy rằng: Từ khi hình thành quả cho đến khi quả bị phân hủy diễn biến cường độ hô hấp trải qua nhiều giai đoạn: Giai đoạn đầu tiên là từ lúc quả bắt đầu hình thành cho đến khi phát triển đầy đủ cả về khối lượng lẫn chất lượng. Ở giai đoạn này cường độ hô hấp giảm 10 dần và đạt cực tiểu khi quả sắp chín.Thời gian quả có cường độ hô hấp nhỏ nhất gọi là thời kỳ ngủ tĩnh. Thời gian này có thể kéo dài hay ngắn tùy thuộc vào tính chất từng loại quả. Khi quả bắt đầu chín cường độ hô hấp tăng nhanh và đạt cực đại khi quả chín hoàn toàn. Tiếp theo là quá trình phân hủy và chết. Ở thời kỳ này cường độ hô hấp nói chung là giảm, chỉ tăng một ít trước khi quả bị phân hủy hoàn toàn(đột biến cực đại).Tuy nhiên không phải tất cả các loại rau quả đều có điểm đột biến cực đại. Những quả có đột biến cực đại được gọi là quả climacteric (quả có hô hấp đột biến), những quả không có điểm hô hấp đột biến gọi là quả non-climacteric. 1.2.2. Biến đổi vật lý Rau quả tươi sau khi thu hái để trong môi trường bảo quản sẽ xảy ra một số biến đổi vật lý có thể dẫn đến giảm chất lượng cũng như khối lượng rau quả. Đó là những hiện tượng như: bay hơi nước, giảm khối lượng tự nhiên, v.v ... a. Sự bay hơi nước Quá trình vật lý của sự bay hơi nước phụ thuộc mức độ háo nước của hệ keo trong tế bào, cấu tạo và trạng thái của tế bào bao che (chiều dày và độ chắc của vỏ, lớp phấn ngoài vỏ, v.v…), đặc điểm và mức độ bị dập cơ học, độ ẩm và nhiệt độ môi trường xung quanh, tốc độ chuyển động của không khí, độ chín của rau quả, phương pháp đóng gói, thời hạn và phương pháp bảo quản và các yếu tố khác như cường độ hô hấp hiếu khí cũng sinh ra nước. Trong quả củ non và rau xanh các phần tử keo trong chất nguyên sinh và trong không bào có khả năng giữ nước yếu nên dễ bị mất nước dẫn đến héo và mất tươi. Thương tật do sâu chuột, va đập cơ học và nấm bệnh cũng làm tăng sự mất nước. Những vết thương nhỏ vài centimet vuông trên một quả cam có thể làm tăng sự mất nước lên 3, 4 lần. Diện tích thương tật tăng lên gấp đôi thì sự mất nước có thể tăng lên gấp hơn 2 lần. 11 Sự mất nước thay đổi trong quá trình bảo quản. Giai đoạn đầu (sau khi thu hái) mất nước mạnh, giai đọan giữa giảm đi và cuối cùng khi chín hay khi bắt đầu hư hỏng lại tăng lên.Sự quá chín của các quả cũng kèm theo sự tăng lượng ẩm thoát ra vì đó là quá trình lão hóa của các hệ keo, làm giảm tính háo nước. Lượng nước mất đi trong quá trình bảo quản rau quả còn tùy theo từng loại rau quả, độ già chín và nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc chuyển động không khí trong kho bảo quản. Độ ẩm giảm, nhiệt độ tăng đều làm tăng cường sự mất nước. Thông thường, 1 tấn các loại rau mất khoảng 600 - 800g nước trong một ngày đêm và các loại củ, quả là 300 - 600g. Để tính toán cường độ bốc ẩm của rau quả có thể dựa trên cơ sở là 75 85% sự giảm khối lượng khi bảo quản là do mất nước, còn 15 - 25% là tổn thất chất khô trong quá trình hô hấp. Đôi khi còn thấy khi bảo quản một số loại củ và quả trong môi trường quá ẩm hay trong cát ẩm thì độ ẩm trong nguyên liệu tăng lên. Đó là do rau quả hô hấp hiếu khí, lượng nước thoát ra được tích lại trong rau quả, đồng thời chúng có khi còn hấp thụ thêm từ cát ẩm vào. Trong thực tế bảo quản, để làm giảm sự mất nước làm héo rau quả thường áp dụng các biện pháp: hạ thấp nhiệt độ, tăng độ ẩm và giảm tốc độ chuyển động của không khí trong kho bảo quản. Đồng thời, còn có thể bằng các biện pháp xếp rau quả tươi vào trong hầm đất, vùi trong cát ẩm, đựng trong các túi polietylen, gói trong giấy hoặc bọc sáp. Tuy nhiên, các biện pháp này đều có thể làm ảnh hưởng đến hô hấp của rau quả. Hô hấp yếm khí, độ ẩm cao ở mức độ nhất định lại là nguyên nhân gây ra hư hỏng cho rau quả tươi: tế bào rau quả bị chết, vi khuẩn gây thối và nấm mốc dễ dàng phát triển. Do vậy, khi bảo quản từng thứ rau quả cần nghiên cứu những điều kiện bảo quản thích hợp và cần có thêm biện pháp chống thối, mốc. b. Sự giảm khối lượng tự nhiên Sự giảm khối lượng tự nhiên là sự giảm khối lượng của rau quả do bay 12 hơi nước và tổn hao các chất hữu cơ trong khi hô hấp. Trong bất cứ điều kiện bảo quản nào, không thể tránh khỏi sự giảm khối lượng tự nhiên, tuy nhiên khi tạo được điều kiện bảo quản tối ưu thì có thể giảm đến tối thiểu. Khối lượng rau quả giảm đi trong thời gian bảo quản dài ngày phụ thuộc vào nhiều yếu tố: giống loại, vùng khí hậu, cách thức chăm bón phân, mùa và công nghệ tồn trữ, thời hạn bảo quản và mức độ nguyên vẹn cũng như độ chín của chúng, v.v. 1.2.3 Biến đổi hóa học Trong thời gian bảo quản, hầu hết các thành phần hóa học của rau quả đều bị biến đổi do tham gia hô hấp hoặc hoạt động của enzyme. Glucid luôn là thành phần có thay đổi lớn và mạnh nhất trong khi bảo quản cũng như trong quá trình sinh trưởng phát triển của rau quả tươi. Trong nhiều loài quả có hô hấp đột biến thì 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 các enzyme nội tại mà chủ yếu là ba loại photphorilaza. Tổng lượng đường khi đó tăng lên và đến khi đạt cực đại nhất định thì lại giảm xuống. Sự tích tụ đường trong thời kỳ chín không chỉ do đường hóa tinh bột mà còn do sự thủy phân hemicellulose. Khi bị thủy phân, hemicellulose tạo thành các đường xilose, manose, galactose và arabinose (các pentose) và cấu trúc tế bào bị phá hủy. Chất pectin chứa 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 các tế bào và giữa các mô yếu đi và rau quả bị mềm. Khi quá chín các chất pectin bị phân hủy đến acid pectic và metanol làm cho rau quả bị nhũn và cấu trúc bị phá hủy. Khi tồn trữ các loại 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 đối với khoai tây khi bảo quản có những biến đổi đường thành tinh 13 bột và tinh bột thành đường. Hàm lượng cellulose trong rau quả hầu như không đổi. Tùy theo loại rau quả và điều kiện sinh lý, cũng như tùy theo thời gian và nhiệt độ bảo quản, tốc độ biến đổi các glucid có khác nhau. Các loại rau quả ở thời kỳ đang chín và củ ở thời kỳ nẩy mầm có những biến đổi mạnh nhất. Sự sụt giảm acid là do chi phí chung vào quá trình hô hấp và decacboxyl hóa. Khi đó các acid hữu cơ (acid malic) bị phân hủy đến CO2 và CH3CHO (acetaldehyd). Tổng các acid hữu cơ trong quá trình 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 lượng 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 clorofin dần dần giảm đi trong khi carotin dần dần tăng lên để trở thành chất màu chính của quả chín. Tuy nhiên, trong chuối tiêu, carotin không đổi trong quá trình chín; còn trong cam carotin bắt đầu 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 (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 có các aldehyd, rượu, este, lacton, tecpen và hợp chất lưu huỳnh. Vitamin C giảm mạnh trong quá trình bảo quản, đặc biệt là các loại rau quả không bảo quản được lâu. Trong quá trình quả chín, vitamin C của quả giảm đi nhanh hơn do các quá trình khử trong các mô bị phá hủy và không khí xâm nhập. 14 1.3. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN RAU QUẢ SAU THU HOẠCH [4] 1.3.1. Nguyên lý bảo quản nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm Khi lưu trữ rau quả tươi sau thu hái trong điều kiện môi trường khí quyển bình thường, chất lượng của chúng sẽ giảm dần và tiến tới hư hỏng hoàn toàn do thối rữa. Thời gian từ khi thu hái tới khi rau quả bị hư hỏng dài hay ngắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: giống, loại rau quả, thời gian th u hái, điều kiện môi trường, v.v... Nguyên nhân trực tiếp cơ bản dẫn đến sự hư hỏng thối rữa rau quả đó là hiện tượng chín và hiện tượng nhiễm bệnh. Chín là một trong những giai đoạn phát triển sinh lý bình thường trong chu kỳ sinh học của một cơ thể sống. Đó là: sinh ra - lớn lên - già - chết. Rau quả tươi sau khi thu hái vẫn tiếp tục quá trình sống như còn ở trên cây mẹ, tức là vẫn tiếp tục biến đổi theo chiều hướng tất yếu của chu kỳ sinh học nói trên. Quá trình chín của rau quả phụ thuộc vào cường độ hô hấp, quá trình hô hấp của rau quả sau khi thu hái xảy ra với cường độ càng cao thì hiện tượng chín càng nhanh chóng xảy ra. Điều đó đồng nghĩa với thời hạn bảo quản của rau quả càng bị rút ngắn. Thực tế cho thấy quả càng chín bao nhiêu thì càng trở nên mềm, sức chịu đựng tác động cơ học càng kém là do trong quá trình chín enzyme protopectinase hoạt động mạnh, phân hủy protopectin (là chất gắn kết tế bào với nhau) thành pectin hòa tan, làmyếu dần mối liên kết giữa các tế bào thậm chí làm cho các tế bào tách hẳn khỏi nhau dẫn đến hiện tượng chảy thành dịch lỏng. Vì vậy sức đề kháng bệnh lý của quả chín kém hơn nhiều so với quả chưa chín, đó là cơ hội tốt cho các loại vi sinh vật phát triển gây thối rữa hư hỏng nhanh chóng. Như vậy để kéo dài thời hạn bảo quản nguyên liệu rau quả trước hết cần thực hiện theo nguyên tắc thứ nhất là kìm hãm hoạt động sống tức là ức chế cường độ hô hấp, từ đó kìm hãm tốc độ chín và nẩy mầm. Sự hư hỏng, thối rữa của rau quả sau khi thu hái xảy ra chủ yếu là do nguyên nhân nhiễm bệnh. Trong nhiều trường hợp cho dù nguyên liệu được hạn chế quá trình chín đến mức tốt nhất, nhưng khi vi sinh vật nhất là nấm mốc có điều kiện hoạt động tốt thì 15 chúng sẽ gây bệnh dẫn đến thối rữa hư hỏng đáng kể. Như vậy nguyên tắc thứ hai để kéo dài thời hạn bảo quản rau quả là: ức chế sự hoạt động, sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Như vậy thực chất của các phương pháp bảo quản là sự điều chỉnh các quá trình sinh học xảy ra trong rau quả tươi cũng như trong vi sinh vật. Khi thay đổi điều kiện môi trường sẽ tác động đến các yếu tố vật lý, hóa học dẫn tới tiêu diệt hay ức chế hoặc bảo toàn quá trình sống của rau quả. 1.3.2. Các phương pháp bảo quản rau quả Dựa trên những nguyên lý sinh học, giáo sư Nikitin chia các phương pháp bảo quản thành 3 nhóm: Nhóm thứ nhất bao gồm các phương pháp dựa trên nguyên lý bảo toàn sự sống - Bioza (Boisis). Thời gian bảo quản rau quả này phụ thuộc vào khả năng tự đề kháng bệnh lý và độ bền của từng loại quả khi quá trình sống của chúng được duy trì bình thường. Với phương pháp bảo quản theo nguyên lý này, rau quả được giữ nguyên trạng thái sống bình thường không cần tác động bất cứ giải pháp xử lý nào, ngoài một vài tác động hạn chế cường độ sống nhằm giảm mức phân hủy thành phần dinh dưỡng do hô hấp và giảm tổn hao khối lượng tự nhiên do bay hơi nước. Nhóm thứ hai bao gồm các phương pháp dựa trên nguyên lý tiềm sinh Anabioza - tức là làm chậm, ức chế hoạt động sống của nguyên liệu và vi sinh vật. Nhờ đó, làm chậm thời gian hư hỏng thối rữa của rau quả. Trong thực tế, để ức chế hoạt động sống của nguyên liệu cũng như vi sinh vật, cần có sự can thiệp của một số yếu tố vật lý và hóa học. Đó là các biện pháp: bảo quản ở nhiệt độ lạnh, lạnh đông, cô đặc, sấy, điều chỉnh thành phần khí quyển, muối chua, dầm giấm,v.v... Đặc điểm chung của phương pháp này là tạo ra môi trường không thuận lợi cho hoạt động sống của nguyên liệu và vi sinh vật, nhờ vậy kìm hãm được cường độ của các quá trình sinh học xảy ra trong nguyên liệu cũng như trong vi sinh vật. Nhóm thứ ba là nhóm các phương pháp dựa trên nguyên lý phi tiềm sinh