Độ thấm khí là kết quả của sự khuyếch tán các phân tử theo định luật Fick và Henry phụ thuộc vào cấu tạo tự nhiên của polyme, khí, nhiệt độ và áp suất. Các polyme là chuỗi liên kết các phân tử hoặc nhóm phân tử. Sự khuyếch tán phụ thuộc vào cấu tạo hóa học, mật độ tinh thể, chiều dài chuỗi, chuỗi cuối cùng, trọng lượng phân tử, liên kết đôi và các chất phụ gia khác như mầu sắc… Sau đây là hai yếu tố ảnh hưởng chính
Cấu chuỗi cacbon hydro có cấu tạo
Trong đó X là nhóm chức, X khác nhau thì độ thấm khí khác nhau (xem bảng 1.2). C
H H
Bảng 2.4. Ảnh hưởng của nhóm chức đến độ thấm khí O2 (Pascat B, 1986) Nhóm chức X Quan hệ độ thấm P (O2) Nhóm chức X Quan hệ độ thấm P (O2) OH 1a Acrylic 1 700 CN 4 CH3 15 000 Cl 800 Phenyl 42 000 F 1 500 H 48 000 Ghi chú a: X là OH thì độ thấm P = 0,038 cm3 / m2. 24h. atm ở 23oC và 0% RH
Mật độ tinh thể trong polyme
Mật độ tinh thể cũng ảnh hưởng đến độ thấm khí. Trong cùng một loại polyme, mật độ càng cao thì độ thấm khí càng giảm (xem bảng 1.3).
Bảng 2.5. Ảnh hưởng của mật độ tinh thể đến độ thấm khí O2
(Pascat B, 1986) Polyme Mật độ tinh thể (%) Độ thấm khí P (O2)a Tỉ lệ 50 (mật độ thấp) 182 PE 80 (mật độ cao) 42 4: 3 20 3 Nylon 66 40 0,6 5 Ghi chú a: P (O2) là cm3. mm /m2.24h.atm ở 23oC
Bảng 2.6. Đặc tính thấm khí của một số loại màng bao gói
Tính thấm khí ( ml/m2.mil. 24 giờ. atm) T
T Loại màng PCO2 PO2 CO2: O2
1 Polyeste 180 -390 52 -130 3,0 -3,5
2 Polyethylene low density 7 700 -77 000 3 900- 13 000 2 - 5,9
3 Poly propylen 7 700 - 21 000 1 300 - 6 400 3,3 - 5,9
4 Polystyrene 10 000 - 26 000 2 600 - 6 400 3,4 - 3,8
5 Polyvinyl chloride 4 263 - 8 138 620 - 7 700 3,6 - 6,9
Hiện nay, 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. Ngoài cách thức bảo quản lạnh, có rất nhiều loại bao bì bao gói rau quả như: PE (Polime Ethylene), PP (Hydrophobic polypropylene), LDPE (Low degree hydrophobic polypropylene), HDPE (Hight degree hydrophobic olypropylene).
Các loại bao bì này đều được làm dựa trên công nghệ MAP (Modified
Atmosphere Packaging - môi trường khí quyển cải biến) có khả năng kéo dài thời gian bảo quản rau quả từ 15 đến 20 ngày ở nhiệt độ từ 10 đến 20 độ C, trong nhiệt độ thường có thể bảo quản khoảng từ 3 đến 4 ngày. Các túi này có độ dày mỏng khác nhau từ 25 đến 50 micromet, có cấu tạo khác nhau. Vì vậy, chúng sẽ có khả năng thấm hút khí và nước khác nhau giúp điều chỉnh môi trường bảo quản luôn ổn định, hạn chế quá trình hô hấp của rau quả, giúp rau quả có thể giữ được lâu, ít bị biến đổi về độ cứng, hương vị trong bảo quản.
LDPE là màng polyethylene có tỷ trọng thấp, được sản xuất bằng
phương pháp trùng hợp khí C2H4.
Đặc tính: Màng co LDPE có tốc độ đóng gói cao, cường độ hàn nóng, cường độ hàn nguội của mối hàn rất tốt, khả năng dẻo dai và chịu va đập tuyệt vời. Màng LDPE gồm có 2 loại Màng co LDPE mờ và màng co LDPE trong suốt, phù hợp cho cả hai tiêu chí của máy đóng gói.
- Tỷ trọng: 0,91-0,925g/cm3.
- Trong xuốt, hơi có ánh mờ, bề mặt bóng láng, mềm dẻo
- Nhiệt độ nóng chảy: 85-930C
- Bền cơ học, bền với dung dịch acid, kiềm, muối vô cơ
- Bị hư hỏng khi tiếp xúc với các dung môi hữu cơ hoặc các chất tẩy
như H2O2, HClO,..
- Chống thấm O2, CO2 kém nhưng chống thấm nước và hơi nước tốt.
LDPE: là loại bao bì được sử dụng rộng rãi và thông dụng nhất, dễ hàn nhiệt và giá thành thấp trên thị trường. Trong các loại LDPE khác nhau bao gồm các loại có tác nhân trượt và đóng cục, chẳng hạn như đóng gói số lượng lớn thì cần hệ số trượt thấp để có khả năng xếp động tốt. Hoặc khi đóng gói hàng hóa mềm vào bao bì dạng túi thì cần hệ số trượt cao. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
MDPE: Được dùng tạo màng mỏng hoặc dùng khi có yêu cầu cần độ cứng cao hơn hoặc nhiệt độ làm mềm cao hơn LDPE. MDPE có giá thành cao hơn.
2.6. Tình hình nghiên cứu và bảo quản rau cải thế giới và ở Việt Nam.
2.6.1. Các kết quả nghiên cứu về bảo quản rau trên thế giới
Ngày nay, đi đôi với nền nông nghiệp phát triển của một số nước thì họ
không ngừng đưa ra và áp dụng thành công những công trình nghiên cứu về bảo quản các sản phẩm nông nghiệp, nhằm mục đích giảm sự tổn thất sau thu hoạch ở mức thấp nhất.
Rau cải rất phát triển ở Trung Quốc, do vậy trên đất nước này đã có không ít kết quả nghiên cứu về bảo quản rau cải. Người ta đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm trong môi trường bảo quản, sử dụng bao bì phù hợp đến sự biến đổi chất lượng cũng như thời gian dự trữ của rau. Kết quả
nghiên cứu cho thấy nếu bảo quản rau ở 1-5oC và độ ẩm 90-95% thì cho tuổi
thọ bảo quản là 20 ngày trong khi đó nếu bảo quản ở nhiệt độ 10oC thì chỉ bảo
quản được 3-4 ngày ( A.keith Thompson, 2003).
Hiện nay có rất nhiều rau ăn lá được thu hoạch và đem đóng gói sẵn như rau cải ngọt, cải thìa, cải mizuna, cải mibuna, bắp cải và cải xanh Trung Quốc được bán tại các cửa hàng bán lẻ. Tuy nhiên, sau thu hoạch thì thời gian sử dụng của rau này bị giảm vì lá vàng. Do đó, TJ.O’Hare và cộng sự (200)
đã nghiên cứu chế độ bảo quản và nhận thấy điều chỉnh O2 và CO2 thích hợp
trong quá trình bảo quản có tác dụng làm chậm quá trình vàng lá và kéo dài
thời gian sử dụng của các loại rau thử nghiệm trên. Với lượng CO2 ( 2-10%) +
O2 (1-4%) sẽ giúp kéo dài thời gian sử dụng của rau. Trong điều kiện 2%O2 +
5% CO2 thì có thể tăng thời gian sử dụng của rau cải xanh, cải bắp, cải ngọt,
cải thìa và cải mizuna lần lượt là 153,105,112,86 và 40% so với chỉ bảo quản
ở nhiệt độ lạnh. Riêng với cải mibuna trong điều kiện nồng độ O2 0.5%
thường là điều kiện có thợi cho thời gian sử dụng của rau . Tuy nhiên rau lại dễ bị tổn thương dẫn đến rối loạn hô hấp. Rau cải ngọt, cải thìa và cải bắp có
phản ứng rất tốt với lượng khí CO2 khi kết hợp với oxy thấp (Nguyễn Thị
Lan, 2011).
Các nhà khoa học Spinardi, Cocetta, Baldassarre, Ferante, Mignani (2009) đã thực hiện nghiên cứu trên rau diếp và rau cải chân vịt. Rau được
bảo quản ở nhiệt độ 4oC và 10oC, sau 6 ngày bảo quản kết quả cho thấy cả 2 loại rau hàm lượng carotenoid và phenol không thay đổi ở cả 2 nhiệt độ . Trong rau, hàm lượng vitamin C giảm chỉ còn dưới 0.5 FM mg%, ở cả 2 nhiệt độ. Trong rau cải chân vịt, hàm lượng vitaminC giảm ở cả 3 nhiệt độ nhưng ở
10oC quá trình giảm diễn ra nhanh hơn 4oC. Hàm lượng etylen sản sinh sau 6
ngày bảo quản rau cải chân vịt là 0.1µl L-1, còn ở rau diếp là 1µl L-1. Đo đó
rau diếp cần được tiêu thụ sớm sau khi thu hoạch để đảm bảo chất lượng ( Trần Thị Phương, 2009).
Theo A.Folchi (1996) cách tốt nhất để giảm hao hụt khối lượng tự nhiên và kéo dài tuổi thọ bảo quản rau cải lên tới 63 ngày bằng cách bao rau
trong màng mỏng PVC và tồn trữ ở 0oC. Kết quả nghiên cứu của ông cho thấy
tổn thất trọng lượng rau cải khi bảo quản ở 00C không bao gói sau 63 ngày là
11% còn bao gói là 0.9% ( Hoàng Mai Phương, 2011).
Theo một nhóm nghiên cứu thuộc trường Đại Học Adelaide- Úc(2005) đã nghiên cứu các biến đổi sau thu hoạch của cải ngọt, một loại rau ăn lá xanh ở châu Á thường được sử dụng trong salad và xào hỗn hợp. Màu sắc, lượng etylen sản sinh, đường hòa tan, tinh bột và protein được xác định trong quá (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
trình bảo quản là ở nhiệt độ 2oC, 10oC và 20oC. Lá cải ngọt bị vàng khi bảo
quản ở nhiệt độ 10oC và 20oC và bị héo ở 2oC. Ở 20oC, etylen sản sinh nhanh,
cùng với sự vàng lá và sự giảm nhanh hàm lượng đường trong lá. Khi ở nhiệt độ thấp, sự sản sinh etylen và sự giảm hàm lượng đường chậm lại hoặc trở nên không đáng kể. Tốc độ giảm hàm lượng đường có liên quan đến quá trình vàng lá của rau và cũng có ảnh lưởng đến sự sản sinh etylen. Bảo quản lạnh cải ngọt là một biện pháp lý tưởng để tăng thời gian bảo quản của rau do làm chậm tốc độ giảm hàm lượng đường, điều khiến lá chuyển sang màu vàng ( Trần Văn Tuấn, 2011).
Tại trung tâm nghiên cứu và khuyến nông thuộc trường Đại Học Kansas State đã nghiên cứu về hàm lượng dinh dưỡng và cảm quan của rau
cải ngọt trong suốt thời gian 18 ngày bảo quản ở 4oC. Qua nghiên cứu kết quả
cho thấy hầu hiết việc giảm chất lượng rau trong thời gian bảo quản có liên quan đến việc giảm đặc tình kết cấu như độ giòn, độ ẩm, cũng như xuất hiện các mùi rau do ôi mốc. Đa số các chất tạo mùi vị trong rau không thay đổi
hoặc thay đổi rất ít. Trong nghiên cứu cũng thấy rằng hàm lượng các chất bay hơi như heptanal, octanal, benzenracetaldehyde, 1- octanalvaf (E)- 2- nonen- 1-1ol có trong thân rau nhiều hơn các bộ phận khác của cây rau. Tuy nhiên do hàm lượng các chất này không cao đủ để nhận biết sự khác biệt đó( Lê Thị Mai, 2012).
2.6.2. Một số nghiên cứu về bảo quản rau ở Việt Nam.
Ở Việt Nam cùng với sự gia tăng mạnh mẽ của diện tích trồng rau thì
năng suất thu hoạch cũng tăng đáng kể. Bên cạnh đó sự tổn thất sau thu hoạch vẫn còn cao, trung bình vào khoảng 10-30% cho nên công nghệ bảo quản rau quả sau thu hoạch là vô cùng quan trọng và cần thiết. Chính vì vậy mà khoa học nông nghiệp nước ta liên tục cho ra đời các công trình nghiên cứu bảo quản rau. Rau cải ngọt được thu hoạch vào vụ đông xuân có nhiệt độ môi trường không cao nhưng quá trình hô hấp của rau vẫn diễn biến ra mạnh vì vậy nếu không được bảo quản cẩn thận thì sẽ hư hỏng rất nhanh chỉ được 3-4 ngày ở nhiệt độ phòng ( Nguyễn Trần Văn Anh, 2010). Nhân tố chính dẫn đến sự hư hỏng nhanh chóng của rau là nhiệt độ. Nhiệt độ cao làm cho quá trình hô hấp và những biến đổi sinh lý- hóa sinh của rau diễn ra mạnh mẽ. Sự biến đổi này sẽ làm cho rau mất đi giá trị dinh dưỡng cũng như giá trị thương phẩm của rau.
Theo nghiên cứu họ cải bằng công nghệ MAP kết hợp với bảo quản ở
nhiệt độ 10-12oC ( Nguyễn Trần Văn Anh, 2010) của các cán bộ khoa học Bộ
nông nghiệp và Phát Triển Nông Thôn cho thấy có tác dụng kéo dài thời gian bảo quản lên tới 15-20 ngày trong khi đó bình thường chỉ bảo quản được 3-4 ngày. Quy trình bảo quản như sau:
Thu hoạch rửa sạch bằng nước sạch( tốt nhất sục qua nước ozon)
Để ráo đóng gói trong túi PE bảo quản trong kho mát 10-12oC.
Công nghệ MAP có tác dụng giảm cường độ hô hấp, duy trì trạng thái chất lượng ở mức tốt nhất và kéo dài thời gian sống của chúng lâu hơn bình thường. Ngoài ra, nó có tác dụng ngăn ngừa sự bay hơi nước, thay đổi nồng
độ khí O2 và CO2 theo hướng tích cực tránh được hao hụt tự nhiên, đặc biệt là
khối lượng và chất lượng mà không cần dùng đến hóa chất bảo quản khác. Công nghệ MAP hiện đang được ứng dụng một cách có hiệu quả ở một số cơ
sở sản xuất, tiêu thụ mặt hàng rau qủa tươi có khối lượng lớn đặc biệt là ở các siêu thị lớn. Công nghệ bảo quản rau quả tươi bằng MAP hoàn toàn an toàn với người sản xuất, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm theo quy định của Bộ Y Tế (Nguyễn Trần Văn Anh, 2010).
Hiện nay rau còn được bảo quản bằng ozon (O3) Ozon là dạng đặc biệt
của oxy có hoạt tính cao, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực sát khuẩn, sát trùng... theo nghiên cứu bảo quản rau bằng Ozon với nồng độ 140ppm trong 5 phút của Hiệp hội rau quả Đà Lạt có tác dụng kéo dài tuổi thọ của rau sau thu hoạch lên 30 ngày. Phương pháp này có tính khả thi cao trong điều kiện kinh tế và công nghiệp còn thấp như nước ta hiện nay ( Nguyễn Thị Hồng Nhung, 2010). Việc bảo quản rau tươi bằng Ozon có tác dụng ức chế và tiêu diệt vi sinh vật gây thối trên bề mặt rau, ngoài ra nó còn làm giảm cường độ hô hấp, phân hủy khí ethylene hạn chế tác nhân thúc đẩy quá trình già hóa. Đây là một phương pháp bảo quản rau quả nói chung cho hiệu quả cao, an toàn cho người sử dụng và môi trường.
Để giảm tỷ lệ tổn thất sau thu hoạch và kéo dài thời gian sử dụng mà vẫn đảm bảo chất lượng thì cần có những biện pháp xử lý, bảo quản thích hợp. Hiện nay trên thế giới, sử dụng 1-MCP (1-Methylcyclopropen) được xem là một bước đột phá trong công nghiệp bảo quản rau quả. Sử dụng 1- MCP trong quá trình bảo quản có tác dụng ức chế sự sản sinh ethylene, làm giảm cường độ hô hấp duy trì độ tươi của rau, hoa cắt và sự chín của quả [16]. Hiệu quả xử lý 1-MCP lên rau quả phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nồng độ xử lý, thời gian và nhiệt độ… Hiện nay 1-MCP đã được nghiên cứu và áp dụng trên các đối tượng rau quả như Xoài (Penchaiya và cộng sự, 2006), cà chua (Don Huber và cộng sư, 2003) …Ở Việt Nam những năm gần đây thì 1- MCP đã được nghiên cứu và đưa vào bảo quản một số loại rau quả nhưng chưa được dùng phổ biến.
Phần 3
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng và nguyên vật liệu nghiên cứu
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là rau cải ngọt Brassica integlifolia được trồng
trên địa bàn quận Cầu Giấy, thành phố Hà Nội. Vụ đông xuân 2013- 2014.
3.1.2. Nguyên vật liệu nghiên cứu
3.1.2.1. Vật liệu nghiên cứu
- Hóa chất bảo quản: 1-MCP (SmartFreshTM, AgroFresh Inc.) viện Cơ Điện Nông Nghiệp và Công Nghệ Sau Thu Hoạch (số 26 Trung Kính- Trung Hòa- Cầu Giấy), Nước cất, 1-MCP, HCl đặc, phenol, NaOH 20%, HCl 5%, Felling A, Felling B, metyl xanh, NaOH 0.1N, HCl 2%, tinh bột 1%, Iod 0.01N. - Thiết bị, dụng cụ và hoá chất trong phòng thí nghiệm: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Thiết bị: Cân kỹ thuật, cân phân tích, chiết quang kế điện tử ATAGO, - Dụng cụ: Cối và chày sứ, bình định mức, bình tam giác, pipet, và các dụng cụ cần thiết.
3.1.2.2: nguyên liệu
- Rau cải ngọt sau thu hoạch
- Bao bì bảo quản LDPE ( 0.02; 0.03; 0.04; 0.05)
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu
3.2.1. Địa điểm nghiên cứu
Tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Nghiên cứu Phụ phẩm và Môi trường Nông nghiệp- Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch, 126 Trung Kính, Trung hòa, Cầu giấy, Hà Nội.
3.2.2. Thời gian nghiên cứu
Thời gian thực tập 12/2013 -05/2014
3.3. Nội dung nghiên cứu
3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của bao bì đến chất lượng và thời gian bảo quản của rau cải ngọt quản của rau cải ngọt
3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của 1MCP đến chất lượng và thời gian bảo quản rau cải ngọt quản rau cải ngọt
3.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng và thời gian bảo quản của rau cải ngọt quản của rau cải ngọt
3.3.4. Xây dựng quy trình công nghệ bảo quản rau cải ngọt
3.4. Phương pháp nghiên cứu
3.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
Các thí nghiệm được bố trí theo phương pháp ngẫu nhiên. Mỗi thí