Các quá trình biến đổi sinh lý sau thu hoạch

CHƯƠNG 1:CÁC QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI SINH LÝ CỦA CÁC NHÓM SẢN PHẨM CHÍN SAU THU HOẠCH VÀ TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN Giới thiệu chung: Hô hấp là chức năng sinh lý quan trọng.. -Các kim loại là c

Trang 1

CHƯƠNG 1:

CÁC QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI SINH LÝ CỦA

CÁC NHÓM SẢN PHẨM CHÍN SAU THU HOẠCH

VÀ TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN

Giới thiệu chung:

Hô hấp là chức năng sinh lý quan trọng Nó tạo ra cơ sở năng lượng và vật chất cho các hoạt động sống và hoạt động sinh lý Việc điều chỉnh hô hấp một cách hợp lý sẽ tăng tích lũy và năng suất kinh tế, tăng hiệu quả của bảo quản nông sản phẩm

1779 – 1780: Ingenhousz chỉ ra rằng tùy vào điều kiện chiếu

sáng cây xanh không chỉ hấp thụ khí cacbonic, thải oxi

mà còn xảy ra quá trình ngược lại

1842: Liebig đã phủ nhận sự tồn tại của quá trình hô hấp trong

cây xanh

Cuối TK 19 – đầu TK 20: nghiên cứu thực nghiệm đã

chứng minh sự tồn tại của quá trình hô hấp ở cây xanh

Lịch sử nghiên cứu hô hấp

1.1.1 Khái niêm:

Hô hấp là quá trình oxi hóa chất hữu cơ mà chủ yếu là Gluxit với sự tham gia của Oxi không khí cho đến sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O, đồng thời giải phóng ra các sản phẩm trung gian

Người ta có thể biểu diễn quá trình hô hấp theo phương trình tổng quát:

C6H12O6+ 6O2 = 6 CO2 + 6H2O

Tuy nhiên quá trình hô hấp là một quá trình oxi hóa khử sinh học phức tạp Nó trải qua nhiều phản ứng sinh hóa kế tiếp nhau dưới sự xúc tác của các enzym đặc hiệu và qua nhiều giai đoạn khác nhau

Ý nghĩa của cường độ hô hấp:

Đánh giá, so sánh hoạt đọng hô hấp của các giống khác hay các giai đoạn sinh thưởng khác nhau để có biện pháp điều chỉnh hô hấp của chúng có lợi cho con người

Đánh giá khả năng nẩy mầm của hạt trong quá trình ngâm ủ hạt giống (I h2 của hạt càng cao thì khả năng nẩy mầm càng lớn)

Đánh giá biện pháp thích hợp trong bảo quản hạt giống

Trang 2

Hệ số hô hấp (RQ).

Hệ số hô hấp là tỷ số giữa số phân tử (hay thể tích) của CO2 mà cây thải ra và số phân

tử (hay thể tích) O2 mà cây hút vào trong những điều kiện nhất định và thời gian xác định Hệ số hô hấp được ký hiệu là RQ, nó biến đổi tùy thuộc vào bản chất của

nguyên liệu hô hấp

Nguyên liệu hô hấp là gluxit và quá trình oxy hóa triệt để

1.1.4.2.2 Hàm lượng nước trong mô

Nước là yếu tố sinh thái quyết định hoạt động sống của thực vật Đối với hô hấp của cây nước vừa là môi trường vừa là nguyên liệu trong một số phản ứng oxy hóa, do vậy nước quyết định cường độ hô hấp của thực vật

Quan hệ giữa hàm lượng nước trong mô và cường độ hô hấp rất phức tạp, phụ thuộc vào loài thực vật, các loại mô khác nhau

Ví dụ: Ẩm độ hạt = 10 - 12% thì I h2 = 3 mg CO2 /Kg hạt/giờ

Ẩm độ hạt = 14 - 15% I h2tăng 4 đến 5 lần

Ẩm độ hạt = 33% I h2= 200 mg CO2 /Kg hạt/giờ

Do vậy người ta dùng hàm lượng nước để điều khiển hô hấp Đặc biệt là trong bảo quản nông sản

+ Ẩm độ tới hạn của hạt giống: Là ẩm độ mà tại đó xuất hiện nước tự do và làm tăng quá trình hô hấp

Đối với công tác bảo quản: hạt giống cất giữ phải có độ ẩm nhỏ hơn độ ẩm tới hạn

Ngoài ra quan hệ giữa độ ẩm và hô hấp còn phụ thuộc vào nhiệt độ

1.1.4.2.3 Thành phần khí CO2 và O2

Sự thải CO2

Oxy là yếu tố cần thiết cho quá trình hô hấp, thiếu oxy hô hấp sẽ bị ngừng trệ

Ảnh hưởng của nồng độ oxy không khí lên sự thải CO2 trong mô thực vật: Khi nồng

độ khí O2 giảm xuống thì sự thải CO2 trong mô thực vật giảm Nhưng nồng độ O2

Trang 3

giảm đến 5% thì nồng độ CO2 lại tăng lên Hiện tượng này gọi là hiệu ứng Pastew (cây bắt đầu hô hấp yếm khí)

1.1.4.2.4 Chất khoáng

- Các nguyên tố khoáng ở trong đất hoặc trong phân bón cũng ảnh hưởng tới cường

độ hô hấp của cây, mối quan hệ này rất phức tạp có thể trực tiếp hoặc gián tiếp, có thể là riêng rẽ cũng có thể là tổng hợp

- Nitơ và lưu huỳnh tham gia tổng hợp protêin; phospho tham gia tổng hợp

phospholipit, đó là hai thành phần cơ bản kiến tạo nên hệ thống membran trong ty thể thể nơi xảy ra quá trình photphoryl hóa oxy hóa

-Các kim loại là cấu tử quan trọng của các enzym: Phospho tham gia vào hàng loạt các enzym oxy hóa khử như NAD, FAD…

-Rất nhiều các nguyên tố khoáng đóng vai trò hoạt hóa các enzym dù không phải là thành phần cấu tạo nên các enzym, ví như K+…

- Ngoài ra các ion vô cơ còn ảnh hưởng gián tiếp đến hô hấp thông qua làm thay đổi tính thấm của màng tế bào, thay đổi điện thế oxy hóa khử… do đó ảnh hưởng đến tốc độ và chiều hướng các phản ứng sinh hóa trong hô hấp

1.1.4.3 Hô hấp và các hoạt động sống của thực vật

1.1.4.3.1 Hô hấp và sự trao đổi chất

- Quá trình hô hấp tạo ra rất nhiều sản phẩm trung gian Các sản phẩm này sẽ được

sử dụng để tổng hợp nên các chất hữu cơ khác trong cây như các axit amin, protêin, axit béo, lipit, axitnucleic, các phytohormon, các polysacarit…

Ví dụ: A fumaric + NH3 A aspatic

A.pyruvic + NH3 + NADH2 Alanin + NAD + H2O

- Các axit amin này sẽ được sử dụng để tổng hợp nên các protêin khác trong cơ thể

- Tuy vậy giữa chúng có sự giống nhau: Các sản phẩm trung gian, các enzym xúc tác cho các phản ứng các đường 3C, 4C, 5C, 6C và 7C…

- Các enzym NAD, NADH, FADH, NADPH, cũng như ADP và ATP đều có trong cả hai quá trình - Do vậy trong cả hai quá trình ta cần nghiên cứu và điều chỉnh giữa quang

Trang 4

hợp và hô hấp sao cho phù hợp để tạo ra năng suất sinh vật học cao và năng suất kinh tế hiệu quả nhất

- Hô hấp tạo ra nhiều chất nhận trực tiếp cho quá trình hút khoáng:

Ví dụ Xetoaxit (Krebs) đồng hóa NH2

ADP + Pi ◊ ATP (ADP đồng hóa PO43- để tạo nên ATP)

1.1.4.3.4 Hô hấp và tính miễn dịch của thực vật

- Là khả năng sử dụng hô hấp để chống lại bệnh

- Khi cây bị bệnh, cường độ hô hấp tăng tạo ra một lớp tế bào ngăn cách ký sinh gây bệnh lây lan

Hô hấp làm mất hoạt tính độc của ký sinh gây ra Một số sản phẩm oxi hóa có tác dụng sát trùng: Tanin, hợp chất phenol…

- Hô hấp ức chế enzym của vi sinh vật và ký sinh

- Hô hấp tạo ra năng lượng lớn để chống bệnh

- Hô hấp tạo ra nhiều sản phẩm trung gian để tổng hợp các yếu tố cấu trúc phá hủy

do bệnh hại gây ra

1.1.4.3.5 Hô hấp và vấn đề bảo quản nông phẩm

- Trong bảo quản sẽ xảy ra quá trình hô hấp kết quả là:

+ Làm tăng hàm lượng nước, tăng quá trình hô hấp, tăng lượng chất tiêu hao

+ Hô hấp thay đổi thành phần khí O2, và CO2 xảy ra hô hấp yếm khí, tạo ra nhiều sản phẩm độc hại ảnh hưởng đến nông sản, giảm phẩm chất nông sản

+ Hô hấp làm tăng nhiệt độ, tăng hoạt động của vi sinh vật gây thối và hỏng nông phẩm

* Biện pháp khắc phục:

+ Giảm ẩm độ đối với bảo quản hạt giống, phơi sấy sao cho ẩm độ bảo quản nhỏ hơn

ẩm độ tới hạn

+ Giảm nhiệt độ thích hợp đối với mỗi loại nông sản

Ví dụ: Cam, chanh nhiệt độ bảo quản 5 - 7 0C

Bắp cải là -10C

+ Khi thay đổi thành phần khí trong nông sản chỉ có ý nghĩa trong bảo quản rau quả, giảm O2 và tăng CO2 không có tác dụng đối với hạt

Khoai tây tăng độ thoáng (O2 tăng) có lợi

Cà rốt: giảm [O2 ] có lợi

2.1 Quá trình chín sau thu hoạch

2.1.1 Hiện tượng chín sau thu hoạch

Trang 5

Sự chín của quả bắt đầu từ khi quả ngừng sinh trưởng và đạt kích thước tối đa Ở thịt quả khi chín sảy ra một loạt các quá trình biến đổi sinh lý, sinh hóa một cách sâu sắc

và nhanh chóng Những biến đổi sinh hóa đặc trưng là sự thủy phân mạnh mẽ hàng loạt các chất và xuất hiện nhiều chất mới, gắn liền với những biến đổi về màu sắc, hương vị, độ mền, độ ngọt …Đặc trưng nhất của biến đổi sinh lý trong quá trình chín

là sự tăng cường hô hấp nhanh và có sdự thay đổi nhanh cân bằng phytohormon trong quả

Tế bào thực vật

Sự biến đổi màu sắc

Diệp lục (clorophyl):

Làm cho sản phẩm có màu xanh, tồn tại 2 dạng: clorophyl a và clorophyl b

Dễ bị thay đổi dưới tác dụng của nhiệt độ Trong môi trường acid rau quả thường bị mất màu xanh

Carotenoit:

Chứa nhiều trong mô và vỏ quả khi chín hoặc ở nội nhũ hạt cây một lá mầm

Rất dễ bị oxy hoá bởi oxy không khí

Sự biến đổi mùi vị : Bao gồm các quá trình biến đổi tạo thành các chất thơm có mùi vị khác nhau Điển hình là hai quá trình:

Quá trình thuỷ phân chất béo trong sản phẩm: nhờ tác dụng của 2 enzyme lipase và oxydoreductase Sản phẩm tạo thành là glyxerin và axit béo

Quá trình oxy hoá chất béo trong sản phẩm:

+) Sự tạo thành peroxyt

+) Sự tạo thành aldehyt

+) Sự tạo thành aceton

+) Sự tạo thành axít béo phân tử thấp

Sự biến đổi độ mềm :

Là quá trình biến đổi thành phần các chất như: Hàm lượng nước, Glucid… Trong đó điển hình là quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường làm cho cấu tạo tế bào của sản phẩm thay đổi

Trang 6

1.2.2 Khái niệm về độ chín

Độ chín sinh lý (shysiolgical maturily)

Là thời điểm nông sản đã phát triển thuần thục hoàn toàn về phương diện sinh lý Lúc này, quá trình sinh trưởng và tích lũy đã ngừng, nông sản chuyển sang giai đọan chín hoặc già hóa Đối với các loại hạt, củ đã đạt đến độ chín sinh lý, nếu gặp điều kiện môi trường thuận lợi có thể nảy mầm

Độ chín thu hoạch (commercial maturity)

Là độ chín mà nông sản được thu hoạch theo nhu cầu của thị trường, ở thời điểm thu hoạch, nông sản có thể chưa đạt độ chín thuần thục sinh lý Thông thường các loại rau lấy thân, lá thường thu hoạch khi còn non trước khi chúng đạt độ chín sinh lý Các loại quả thì tùy thuộc vào yêu cầu vận chuyển và bảo quản mà được thu hoạch tại thời điểm trước hoặc tại thời điểm chín sinh lý

Độ chín chế biến

là độ chín của nông sản thích hợp chop một quy trình chế biến Về một góc độ nào

đó, độ chín chế biến cũng gần độ chín thu hoạch,, nhưng cũng có thể đả được sau khi thu hoạch Tùy theo yêu cầu của sản phẩm chế biến với các quá trình côpng nghệ khác nhau mà có các yêu cầu về độ chín khác nhau đối với tường loại nông sản

Ví dụ : Dứa hộp nước đường thì độ chín chế biến là lúc dứa chín già( vỏ quả nửa xanh, nửa vàng) Nếu dùng làm rượu thì độ chín là lúc dứa đã chín hoàn toàn (vàng

cả quả)

+ Trạng thái hay mức độ chín của hạt cũng cần quan tâm khi thu hoạch và bảo quản Quả và hạt chưa chín sinh lý hô hấp sẽ lớn hơn quả và hạt đã chín sinh lý Do vậy cần thu hoạch đúng độ chín thì quá trình bảo quản thuận lợi hơn