Nghiên cứu khả năng ứng dụng hợp chất hữu cơ không độc n kết hợp bao gói túi HDPE để bảo quản quả cam (citrus sinensis) và quả vải (litchi sinensis)

Luận văn, thạc sỹ, tiến sĩ, cao học, kinh tế, nông nghiệp

1. Mở đầu 1.1 Đặt vấn đề Rau quả tơi đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong dinh duỡng. Nó cung cấp cho cơ thể nhiều muối khoáng, các vitamin, chất pectin và acid hữu cơ. Nhu cầu về vitamin C, caroten cũng chủ yếu do rau quả cung cấp. Ngoài ra rau quả còn có các loại đờng tan trong nớc và cellulose giúp con ngời chống đợc sự lão hoá, bài tiết chất độc ra khỏi cơ thể. Chính vì vậy quả tơi không thể thiếu trong khẩu phần ăn hàng ngày của mỗi con ngời. Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, trải dài 15 vĩ độ, với địa hình và độ cao so với mặt biển khác nhau nên rau quả của nớc ta rất phong phú, đa dạng. Riêng cây ăn quả nớc ta có 39 họ, 120 loài và hàng trăm giống cây ăn quả khác. Nớc ta hiện có hơn 580.000 ha cây ăn quả với sản lợng ớc tính 4,2 triệu tấn, riêng các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long có khoảng 240.000 ha. Dự tính đến năm 2010 diện tích cây ăn quả cả nớc sẽ là 750.000 ha và sản lợng là 426.744 tấn. Bên cạnh miền Nam là nơi tập trung nhiều loại cây ăn quả có giá trị nh mãng cầu, sầu riêng, măng cụt, xoài cát Hoà Lộc, thanh long Bình Thuận, Huế thì miền Bắc cũng có những vùng tập trung trồng cây ăn quả có giá trị nh vải thiều Lục Ngạn (Bắc Giang) và vải thiều Thanh Hà (Hải Dơng) hay cam sành Tuyên Quang, Hà Giang và cam Vinh ở Văn Giang (Hng Yên). Đặc biệt, theo thống kê năm 2004 [8], diện tích trồng vải thiều trên cả nớc là 62.000 ha với diện tích cây cho quả đạt 42.000 45.000 ha với sản lợng là 150. 000 tấn/năm. Mặc dù sản lợng gia tăng cùng với nhu cầu thị trờng, song quả tơi nói chung ở Việt Nam đang gặp phải rất nhiều trở ngại trong việc cạnh tranh thị trờng trong và ngoài nớc. Theo nguồn tin của Vneconomy 2004 [15] kim ngạch xuất khẩu trái cây ở Việt Nam đang giảm mạnh từ 330 triệu USD năm 2001 xuống còn 150 triệu USD năm 2003. Dự tính vào năm 2004 con số này chỉ đạt ở mức 120 triệu USD. 1 Ngoài những nguyên nhân trở ngại về chính sách, cơ chế thì vấn đề trở ngại hơn cả là công nghệ sau thu hoạch còn kém cha ổn định với những tổn thất khá cao (20-30%). Ngoài ra trái cây Việt Nam cũng đợc biết đến với chất lợng bảo quản và vệ sinh kém. Hàng năm, cả nớc xuất đợc khoảng 3,8 triệu tấn quả tơi và 5 triệu tấn rau, chỉ chiếm 15-20% trong tổng sản phẩm vì không đạt tiêu chuẩn chất lợng. Trớc tình hình này, nhiều công trình nghiên cứu về bảo quản quả tơi sau thu hoạch đã xuất hiện và có những nghiên cứu đợc tiến hành hàng chục năm, nhng có những nghiên cứu mới đợc tiến hành trong một vài năm gần đây. Tất cả đều nhằm mục đích kéo dài thời gian bảo quản các loại quả tơi, đảm bảo chất lợng dinh dỡng cho ngời tiêu dùng. Một thực trạng đáng báo động trong công nghệ bảo quản quả tơi ở nớc ta hiện nay là việc sử dụng các hoá chất độc hại quá tiêu chuẩn cho phép nhằm mục đích giữ cho quả tơi lâu hơn nhng đã đem lại hậu quả đáng tiếc cho ngời tiêu dùng. Để góp phần khắc phục những hạn chế trên, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu khả năng ứng dụng hợp chất hữu cơ không độc N kết hợp bao gói túi HDPE để bảo quản quả cam (Citrus sinensis) và quả vải thiều (Litchi sinensis) 1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài 1.2.1 Mục đích Bằng cách sử dụng hợp chất hữu cơ không độc N kết hợp bao gói bằng túi HDPE với độ dày khác nhau để bảo quản quả cam Vinh và quả vải thiều nhằm tìm ra phơng pháp bảo quản tốt nhất, duy trì đợc giá trị dinh dỡng của quả nhng lại đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. 1.2.2 Yêu cầu - Theo dõi ảnh hởng của hợp chất hữu cơ N và túi HDPE đến những biến đổi về cảm quan của quả cam Vinh và quả vải thiều trong quá trình bảo quản. 2 - Theo dõi ảnh hởng của hợp chất N và túi HDPE đến tỷ lệ hao hụt khối lợng tự nhiên, tỷ lệ thối hỏng và hàm lợng của một số thành phần hoá học chính trong từng loại quả nh vitamin C, đờng tổng số, acid hữu cơ tổng số, chất rắn hoà tan và chất khô trong quá trình bảo quản. - Theo dõi ảnh hởng của các yếu tố thí nghiệm trên đến sự biến đổi độ cứng, nồng độ khí CO 2 tạo ra trong túi HDPE trong qúa trình bảo quản quả vải và sự biến đổi màu quả cam trong quá trình bảo quản. - Xây dựng quy trình bảo quản thích hợp cho từng loại quả đợc nghiên cứu. 3 2. Tổng quan tài liệu 2.1 Phân loại quả và vai trò của quả tơi đối với dinh dỡng và sức khoẻ của con ngời 2.1.1 Phân loại quả Quả tơi không chỉ để tạo hơng sắc cho bữa ăn hàng ngày mà nó còn đợc coi nh một nguồn năng lợng, vitamin, chất khoáng, chất xơ và chất chống ô xi hoá cho cơ thể mỗi con ngời. Có tới hơn 100 loại quả đợc trồng trên khắp thế giới. Kader [46] đã tập hợp tài liệu của nhiều tác giả và cho rằng cây ăn quả đợc phân loại theo vùng trồng nh sau: * Cây ăn quả vùng ôn đới: + Các loại cây ăn quả nh táo, lê châu á, lê châu âu, quả mộc qua + Các loại quả hạch nh: mận, đào, anh đào, mơ. + Những quả nhỏ mọng nh nho, dâu tây, quả mâm xôi, việt quất * Cây ăn quả vùng á nhiệt đới: + Quả họ cam quýt nh: bởi, chanh, cam, chanh, bởi chùm, + Quả không thuộc họ cam quýt nh: bơ, kiwi, ôliu, sung * Cây ăn quả nhiệt đới + Những quả nhiệt đới chiếm đa số nh: chuối, xoài, đu đủ, dứa + Những quả nhịêt đới chiếm thiểu số nh: khế, sầu riêng, ổi, vải, nhãn, măng cụt, chôm chôm. Ngoài sự phân loại theo vùng trồng, một số tác giả cũng thống nhất với việc phân loại quả theo phân loại thực vật (bảng 2.1 xem chi tiết phần phụ lục 1); hay phân loại quả dựa trên khả năng hô hấp (bảng 2.2 xem tại phần phụ lục 1) và phân loại quả dựa trên nhiệt độ bảo quản và khả năng tồn tại của chúng ở điều kiện nhiệt độ đó (bảng 2.3 xem tại phần phụ lục 1). 4 2.2.2 Vai trò của quả tơi đối với dinh dỡng và sức khoẻ con ngời Hàng ngày con ngời cần tiêu thụ một lợng rau quả tơi nhất định trong khẩu phần ăn của mình bởi rau quả tơi đóng vai trò rất quan trọng trong dinh dỡng của con ngời. Theo tài liệu của USDA [88] cũng cho thấy rau quả cung cấp tới 91% vitamin C, 48% vitamin A, 27% vitamin B 6 , 17% vitamin B 1 , 15% acid nicotinic, 16% magiê, 19% sắt và 9% calo trong bữa ăn của con ngời. Những loại quả hạch cung cấp nguồn acid béo cần thiết cho cơ thể với lợng prôtêin cao, chất xơ, vitamin E và các chất khoáng. Nguồn dinh dỡng quan trọng khác đợc cung cấp bởi các loại rau quả bao gồm vitamin B 2 , kẽm, canxi, kali và phốt pho. Kết quả nghiên cứu của các tác giả Prior và Cao [69] và Wargovich [90] đều cho rằng có rau quả trong bữa ăn hàng ngày sẽ giảm sự rủi ro mắc những căn bệnh nh ung th, bệnh tim, đột quỵ và các bệnh kinh niên khác. Một số thành phần trong rau quả có tác dụng chống ôxi hoá rất lớn và có chức năng chuyển hoá trao đổi chất, giải độc các chất gây ung th, thậm chí ảnh hởng đến những tiến trình chuyển đổi sự phát triển của tế bào ở các khối u gây ung th . Theo chỉ dẫn của USDA [89] về khẩu phần ăn uống, đã khuyến khích ngời tiêu dùng nh sau: - ăn 5 phần rau quả một ngày; ví dụ 2 phần quả và 3 phần rau - Chọn rau quả tơi sạch và nhiều loại màu khác nhau. - Chọn rau xanh tơi, cam, các loại rau họ đậu. Một số nớc khuyến khích ngời tiêu dùng ăn 10 phần rau quả một ngày. Sự kết hợp giữa các loại quả có ảnh hởng đến sức khoẻ con ngời nhờ hoạt động chống ôxi hoá của các hợp chất có trong quả nh: - Vitamin C (cam chanh, ổi, kiwi, dứa, dâu tây). - Vitamin E (quả hạnh, hạt điều, hạt phỉ, quả hồ đào, quả óc chó). 5 - Tiền vitamin A (carotenoids) (quả mơ, xoài, cam, đu dủ, đào, hồng, dứa). - Flavonoids (táo, nho, đào, mận, dâu tây, quả xuân đào, quả mâm xôi). Đây cũng chính là tiêu chí hàng đầu cho ngời tiêu dùng đánh giá chất lợng quả. Nhiều kết quả cho thấy một chế độ ăn đợc cung cấp nhiều rau quả có thể chống lại những căn bệnh kinh niên thờng thấy ở các nớc phơng Tây, đặc biệt là căn bệnh ung th và những bệnh tim mạch, đột quỵ. Ferguson và Boy [34], sau khi tổng hợp kết quả của nhiều tác giả cho rằng những chỉ dẫn về chế độ ăn uống ở nhiều nớc khuyến khích ngời tiêu dùng ăn ít nhất là 2 phần quả và 3 phần rau một ngày. Theo những khảo sát về dinh dỡng thì thấy số lợng lớn rau quả đợc tiêu dùng hàng ngày ở Mỹ. Ví dụ, kết quả của Thompson và cộng sự [80], cho thấy tại Mỹ khoảng 17 - 20 ngời đạt mục tiêu cho việc tiêu thụ 5 hoặc nhiều hơn 5 phần rau quả trong 1 ngày. Trong khi lý do sức khoẻ là yếu tố thúc đẩy cho việc tiêu thụ quả thì có nhiều lý do mà con ngời không đáp ứng đủ lợng rau quả hàng ngày. Đó là những lý do về vấn đề kinh tế xã hội. Trong một xã hội mà không có thời gian để chuẩn bị một khẩu phần thích hợp, ngời tiêu dùng cho rằng nguyên nhân chính là quả tơi không đáng tin tởng về chất lợng. Hay lý do khác là ngời tiêu dùng đợc khuyên rằng không nên mua và ăn những loại quả kém về mẫu mã, hơng vị và đặc biệt là không chắc chắn quả đã chín theo cách nào, có an toàn không. Theo thống kê của Viện Nghiên cứu Chính sách Lơng thực Quốc tế [14], có tới 1.400 vụ bùng phát ngộ độc thực phẩm ở thời kỳ 1997 - 2000 với 25 500 ngời bị ngộ độc và 217 ngời tử vong ở Việt Nam. Các chuyên gia dinh d ỡng cho rằng mức sống tăng lên ở Việt Nam đã làm tăng chất lợng ăn uống và nâng cao hiểu biết của ngời dân về vấn đề dinh dỡng. Một xã hội với nền kinh tế ngày càng phát triển thì vấn đề dinh dỡng từ rau quả tơi đợc đặt lên hàng đầu, thậm chí là yếu tố không thể thay thế trong cuộc 6 sống mặc dù vẫn còn những lo ngại về chất lợng vệ sinh an toàn thực phẩm đang cần đợc khắc phục. 2.2 Những yếu tố chính ảnh hởng đến quả sau thu hoạch 2.2.1 Nhiệt độ môi trờng bảo quản Nhiệt độ là yếu tố rất quan trọng tác động đến chất lợng quả. Nó ảnh hởng đến cây, đến quả trong suốt quá trình sinh trởng phát triển thậm chí sau khi quả đã thu hoạch rời khỏi cây để tiếp tục một cuộc sống sau thu hoạch. Theo tác giả Susan Lurie [78] trong suốt quá trình sinh trởng của cây, nhiệt độ có ảnh hởng trực tiếp tới hình dạng và kích cỡ cuối cùng của quả. Nhiệt độ gần thời điểm thu hoạch cũng ảnh hởng đến sự phát triển của quả. Nhiệt độ cao sẽ thúc đẩy sự chín và dẫn tới việc thu hoạch sớm. Nếu nhiệt độ cứ kéo dài trên 30 o C có thể kìm hãm sự phát triển màu ở quả. Caroten có thể tạo màu đỏ ở quả cà chua, sự tích luỹ caroten chậm hơn khi nhiệt độ cao. Việc tích luỹ các sắc tố cũng giảm khi điều kiện nhiệt độ cao. Màu đỏ ở táo sẽ ít đi nếu đợc trồng ở những vùng khí hậu nóng, có nhiệt độ cao vào ban đêm. Nh vậy nhiệt độ cao sẽ thúc đẩy quá trình chín và có những trạng thái quả chín khác nhau trên cùng một cây vì chịu ảnh hởng của nhiệt độ, cờng độ chiếu sáng, vận chuyển chất dinh dỡng và mối quan hệ về nớc ở các ngỡng khác nhau. Một nghiên cứu của Klein và cộng sự [50] khi so sánh giữa quả táo mọc ra dới tán lá với những quả táo ở bên ngoài đợc chiếu sáng thì thấy có sự khác nhau về độ chín tại lúc thu hoạch và cả sau thu hoạch. Quả táo ở ngoài ánh nắng không những cứng hơn và có hàm lợng chất rắn hoà tan cao hơn so với táo ở trong bóng dâm mà còn sản xuất ra nhiều etylen và có hàm lợng tinh bột cao hơn táo trong bóng dâm tại thời điểm thu hoạch. Sự khác nhau về độ cứng giữa 2 loại táo này đã đợc duy trì trong suốt quá trình chín. 7 Nghiên cứu trên quả bơ của Woolf và cộng sự [92], cho thấy Quả bơ đợc chiếu nắng cũng cứng hơn và chín chậm hơn những quả bơ nằm vị trí trong tán cây [92]. Woolf và cộng sự [91], [92] cũng cho thấy khi còn ở trên cây, nếu quả sống trong điều kiện nhiệt độ cao thì có thể tạo ra sức chịu đựng nhiệt độ thấp trong quá trình bảo quản sau thu hoạch. Nhiều quả, không chỉ quả nhiệt đới và cận nhiệt đới mà cả những quả đợc trồng ở điều kiện nhiệt độ không khí thấp cũng có thể rất nóng (nhiệt độ thịt quả cao) khi phơi dới ánh nắng mặt trời. Quả bơ bị phơi dới nhiệt độ cao trớc thu hoạch cũng ít bị sốc lạnh khi bảo quản ở nhiệt độ thấp. Ngợc lại Nordby và McDonald [62] ; McDonald và cộng sự [55] nghiên cứu trên họ cam quýt và thấy những quả thu hoạch ở bên ngoài tán cây dễ bị sốc lạnh hơn so với những quả đợc thu hoạch ở phía trong tán cây. Quản lý nhiệt độ là công cụ hiệu quả nhất trong việc kéo dài sự sống của sản phẩm nông nghiệp tơi. Lý do chính cho sự sống sau thu hoạch của mỗi quả là đợc bảo quản trong điều kiện lạnh, ở đó sự trao đổi chất diễn ra chậm hơn. Larrigaudiere và cộng sự [51] cho rằng: Lợi ích khác của việc bảo quản ở nhiệt độ thấp là giảm đi sự sản sinh ra ethylen. Enzym Ethylen synthetase, 1-aminocyclopropan carboxylic acid (ACC) oxidase và ACC synthase là rất nhạy cảm với nhiệt độ thấp vì nhiệt độ thấp thì lợng ethylen tạo ra sẽ ít đi. Điều này rất quan trọng cho những quả hô hấp bột phát và tiếp tục chín sau thu hoạch. Trong suốt quá trình chín hàm lợng đờng tăng, hơng vị phát triển. Thịt quả mềm đi liền với sự chín và những thay đổi này sẽ ở mức ổn định khi quả đợc đa ra thị tr ờng. Nhiệt độ thấp dễ làm cho ẩm độ cao và hao hụt khối lợng quả thấp hơn ở nhiệt độ cao. Nhiệt độ cũng ảnh hởng đến tỷ lệ sinh trởng và phát sinh nguồn bệnh, sự thối hỏng của quả; nhiệt độ thấp thì trao đổi chất chậm hơn, nấm bệnh thờng ít hoặc không phát triển ở điều kiện nhiệt độ thấp. Nghiên cứu của Dennis và Cohen [30] ; Sommer [76] cho thấy Rhizopus stolonifera ngừng phát triển ở 5 o C và 8 bào tử sẽ bị chết ở 0 o C; Botrytis cinerea có thể tồn tại ở 0 o C nhng phát triển rất chậm chạp và Sommer [76] cũng cho rằng tại 2 o C hoặc thấp hơn, bào tử nấm không thể xâm nhập vào quả và sợi nấm không lan rộng từ những quả thối hỏng sang những quả khoẻ mạnh xung quanh. Nh vậy theo những kết luận của Susan Lurie [78] thì việc quản lý nhiệt độ tốt sẽ quan trọng cho việc giảm tỷ lệ quả thối hỏng khi thu hoạch. Nhiệt độ phòng bảo quản nên giữ xung quanh 1 o C để bảo quản quả. Bảo quản gần hoặc dới 0 o C là 1 ngỡng nhiệt độ cần thiết. Nhiệt độ bảo quản ở dới ngỡng thích hợp cho quả tạo ra lạnh cóng; nhiệt độ cao hơn ngỡng thích hợp lại rút ngắn thời gian sống của quả. Hơn nữa, sự dao động lớn về nhiệt độ có thể tạo ra đọng nớc trên sản phẩm quả khi bảo quản và làm hao hụt khối lợng quả nhanh chóng. Tác giả đã thu thập các kết quả nghiên cứu về quan hệ giữa một số ngỡng nhiệt độ thích hợp với thời gian bảo quản một số quả (bảng 2.4 phụ lục 1). Nhiệt độ ôn hoà nhất để bảo quản gần 0 o C thích hợp cho các quả: táo, hồng, kiwi. Những quả cận nhiệt đới đợc bảo quản khoảng giữa 6 13 o C, phụ thuộc vào bản thân quả và điều kiện canh tác đặc thù ở vùng đó. Với những điều kiện nhiệt độ nh vậy, tiến trình chín và thối hỏng diễn ra chậm nhng không kết thúc và thời gian bảo quản có giới hạn. Dới ngỡng nhiệt độ nhất định thì quả khác nhau chịu ảnh hởng khác nhau song xung quanh 10 o C thì vết thơng cóng lạnh sẽ phát triển. Để ngăn chặn, hoặc làm chậm sự phát triển vết thơng do cóng lạnh này, cần kéo dài giai đoạn bảo quản tối đa mà không ảnh hởng đến chất lợng quả, tất nhiên là quả khác nhau sẽ đợc đặt ở mức nhiệt độ khác nhau. Bên cạnh điều khiển nhiệt độ thấp để bảo quản, ngời ta còn có những biện pháp sử dụng nhiệt độ cao thông qua các hình thức nh xử lý nớc nóng, khí nóng và hơi nớc nóng. Nớc nóng ban đầu đợc sử dụng để tiêu diệt nấm bệnh sau đó đợc áp dụng cho cả việc tiêu diệt côn trùng sâu bọ. Hơi nớc nóng đợc phát triển trong việc điều khiển côn trùng và khí nóng đợc sử dụng cho cả diệt nấm bệnh và côn trùng. ẩm độ và tỷ lệ lu thông khí sẽ thay đổi ở các mức khác nhau phụ thuộc vào tỷ lệ di chuyển hơi nóng, thời gian xử lý và đặc tính sinh lý của quả. 9 Theo Fallik và cộng sự [32] thì ngời ta đã phát minh ra một loại máy phun nớc nóng. Quả trên dây chuyền phân loại đợc chuyển vào và đợc phun nớc nóng thông qua một áp lực phun. Quả đợc đặt ở ngỡng nhiệt độ 50-60 o C trong 10-20 giây. Loại máy này đợc sử dụng cho cả việc làm sạch và giảm nguồn bệnh ở rau quả, ví dụ nh áp dụng của Prusky và cộng sự, [70] trên quả xoài và của Fallik và cộng sự [33] trên quả da và của Porat và cộng sự [67] ứng dụng trên cam quýt. Tác giả Porat và cộng sự [68] cho rằng: Mặc dù xử lý nhiệt độ cao trong thời gian ngắn nhng những xử lý này giúp cho quả tồn tại lâu hơn ở nhiệt độ thấp [68]. Tóm lại nhiệt độ có ý nghĩa rất lớn trong quá trình bảo quản quả, không chỉ ảnh hởng đến quả từ trên cây, trớc khi thu hoạch, tại thời điểm thu hoạch mà còn trong môi trờng bảo quản, thời điểm sau thu hoach. Việc quản lý tốt nhiệt độ tại các thời điểm trên cho quả sẽ đem lại hiệu quả cao trong công tác bảo quản sau thu hoạch. 2.2.2 Độ ẩm không khí bao quanh khối quả Độ ẩm không khí liên quan chính đến sự hao hụt khối lợng tự nhiên của quả. Sau khi thu hoạch quả luôn bị mất nớc và khi lợng nớc mất đi không thể đợc thay thế từ cây nữa đó là lúc quả bị hao hụt về khối lợng. Theo Mitchell [57] nhiều loại quả thấy rõ đợc sự héo khi bị giảm mất 3 - 5% so với khối lợng ban đầu của chúng và khi nghiên cứu trên quả vải Scott và cộng sự [74] tìm ra qủa vải đợc giữ ở những túi polyethylen ở 20 o C sau 10 ngày thì sự hao hụt là 2% so với khối lợng quả tơi, trong khi quả đối chứng hao hụt là 18 đến 30%. Tỷ lệ mất nớc liên quan đến không khí xung quanh, nhiệt độ, ẩm độ và bản thân quả bởi vì không khí ấm có thể giữ nhiều nớc hơn không khí lạnh. Nhiệt độ thấp dễ làm cho ẩm độ cao và hao hụt khối lợng thấp hơn ở nhiệt độ cao. Thông thờng để tránh mất nớc khi bảo quản hầu hết các loại rau quả đòi hỏi phải giữ trong môi trờng có độ ẩm không khí từ 90-95% [65]. Độ ẩm xung quanh quả có tác dụng giữ cho quả tơi lâu hơn, làm chậm sự mất nớc trên bề mặt quả và từ đó làm chậm tiến trình biến nâu. 10 . ti n hành thực hi n đề tài: Nghi n cứu khả n ng ứng dụng hợp chất hữu cơ không độc N kết hợp bao gói túi HDPE để bảo qu n quả cam (Citrus sinensis) và quả. túi PE d n k n, bảo qu n ở 4 o C, kết quả bảo qu n quả cam đợc 3 tháng. Phơng pháp bao gói kết hợp với bảo qu n lạnh cũng đợc nghi n cứu tr n quả vải của