1.4.1.1. Biến đổi sinh hóa
Trong quá trình phát triển của rau quả luôn có mối quan hệ mật thiết với môi trường thông qua quá trình trao đổi chất, đó là quá trình đồng hóa và dị hóa. Khi rau quả chưa được thu hái thì quá trình đồng hóa xảy ra nhiều hơn, tức là quá trình tổng hợp các chất xảy ra nhiều hơn. Sau khi rau quả tách ra khỏi cây mẹ thì chủ yếu quá trình dị hóa tức phân giải các chất tích lũy trong khi rau quả còn trên cây mẹ. Như vậy quá trình dị hóa là quá trình sinh học cơ bản xảy ra trong rau quả khi bảo quản tươi.
Về bản chất hóa học, hô hấp là quá trình oxi hóa chậm các chất hữu cơ phức tạp. Dưới tác dụng của enzyme các chất này bị phân hủy thành các chất đơn giản hơn và giải phóng năng lượng. Người ta thấy rằng, hầu hết các chất đều có thể tham gia quá trình hô hấp (trừ protein), 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 hóa thành đường.
Quá trình hô hấp có oxi được gọi là hô hấp hiếu khí.
C6H12O6 + O2 6CO2 + 6H2O + 282.104(J) (1)
Quá trình hô hấp yếm khí, sản phẩm tạo ra cuối cùng là rượu etylic, CO2 và nhiệt tỏa ra:
C6H12O6 2C2H5OH + 11.7.104(J) (2) Từ phương trình (1) và (2) cho thấy cùng một lượng glucoza tham gia hô hấp thì hô hấp hiếu khí tỏa nhiệt nhiều gấp 24 lần so với hô hấp yếm khí.
Trên thực tế, quá trình hô hấp diễn ra phức tạp hơn nhiều, dưới tác dụng của enzyme, phân tử glucoza bị phân giải thành chất trung gian là axit pyruvic (CH3CO.COOH). Với hô hấp hiếu khí, axit pyruvic bị oxi hóa trong chu trình Creep tạo CO2 và H2O:
CH3O.COOH CO2 + H2O
Còn hô hấp yếm khí, axit pyruvic bị enzyme decacboxylaza phân giải thành axetaldehyt (CH3CHO) và CO2:
Tiếp theo, axetaldehyt tác dụng với nước cho rượu etylic và axit acetic: CH3CHO + H2O C2H5OH + CH3COOH Những yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hô hấp
Nhiệt độ [13]
Nhiệt độ là khái niệm dùng để biểu thị độ nóng lạnh của một vật thể hay một môi trường nào đó. Nó được đo bằng nhiệt kế hay nhiệt ký. Theo Vant Hoff thì cứ tăng nhiệt độ lên 10oC thì tốc độ phản ứng tăng lên hai lần.
Như đã thấy, nhiệt độ tăng làm tăng cường độ hô hấp, nhưng sự phụ thuộc đó không phải chỉ có một chiều. Người ta thấy rằng khi tăng nhiệt độ môi trường bảo quản từ 5 đến 25oC, cường độ hô hấp tăng. Nhưng khi tăng nhiệt độ từ 25oC trở lên thì cường độ hô hấp giảm.Tốc độ giảm của cường độ hô hấp xảy ra nhanh khi hạ nhiệt xuống dưới 5oC và trở nên hầu như không đổi khi nhiệt độ xuống gần điểm đóng băng.
Như vậy, để khống chế cường độ hô hấp ở mức độ thấp nhất, ta cần bảo quản ở nhiệt độ càng thấp càng tốt và khi đó thời gian bảo quản sẽ dài hơn.
Tuy nhiên, trong thực tế người ta ít bảo quản rau quả tươi ở nhiệt độ thấp hơn hoặc nhiệt độ điểm đóng băng. Nguyên nhân là để tránh sự tạo thành tinh thể nước có thể dẫn đến sự phá hủy cấu trúc tế bào. Tóm lại, chọn nhiệt độ bảo quản không chỉ căn cứ vào một mục đích là ức chế cường độ hô hấp mà còn dựa vào khả năng biến đổi chất lượng do ảnh hưởng của nhiệt độ thấp. Vì vậy, với mỗi loại nguyên liệu ta cần xác định nhiệt độ bảo quản thích hợp, nhiệt độ đó gọi là nhiệt độ tối ưu.
Mỗi một loại, một giống khác nhau có nhiệt độ bảo quản tối ưu khác nhau, ví dụ nhiệt độ bảo quản chanh cao hơn quýt, hay cùng một loại nhưng cam xanh có nhiệt độ tối ưu cao hơn cam chín,…Có sự khác biệt như vậy là vì trạng thái sinh lý của mỗi loại, mỗi giống và mỗi chu kỳ phát triển một khác nhau.
Sự dao động của nhiệt độ trong quá trình bảo quản là yếu tố có hại đến chất lượng bảo quản. Nhiệt độ thay đổi đột ngột sẽ làm rối loạn hô hấp, dẫn đến xuất hiện bệnh lý trong rau quả. Do vậy, cần giữ ổn định nhiệt độ trong thời gian bảo quản, cho phép dao động khoảng ± 0,5oC.
Một khía cạnh khác của sự phụ thuộc giữa nhiệt độ và thời hạn bảo quản là khả năng ức chế hoặc kích thích sự phát triển của vi sinh vật. Ở điều kiện nhiệt độ âm, sự phát triển của vi sinh vật phần lớn bị hạn chế. Nhưng khi nhiệt độ tăng thì khả năng phát triển vi sinh vật càng lớn. Phần lớn các loại vi sinh vật gây bệnh (lên men hoặc thối rữa) ở rau quả có nhiệt độ phát triển khoảng 30 – 45oC.
Thành phần không khí
Khí oxy càng nhiều thì cường độ hô hấp càng cao. Trái lại khí oxy 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 cường độ ánh sáng
Độ ẩm cao sẽ làm giảm cường độ hô hấp. Cường độ ánh sáng tỷ lệ thuận với cường độ hô hấp.
Diễn biến cường độ hô hấp trong quá trình phát triển của rau quả
Từ khi hình thành đến khi bị hủy phân, diễn biến quá trình hô hấp trải qua nhiều giai đoạn: giai đoạn đầu tiên lúc bắt đầu hình thành cho đến khi quả phát triển đầy đủ về cả khối lượng lẫn chất lượng, ở giai đoạn này cường độ hô hấp giảm dần và đạt cực tiểu khi sắp chín. Thời gian quả có cường độ hô hấp nhỏ nhất gọi là thời kì ngủ tĩnh, thời gian này dài hay ngắn phụ thuộc vào tính chất của từng quả. Khi bắt đầu chín, cường độ hô hấp tăng nhanh và đạt cực đại khi quả chín hoàn toàn. Tiếp theo quá trình phân hủy các chất, ở thời kì này cường độ hô hấp nói chung giảm, chỉ tăng một ít khi quả bị phân hủy hoàn toàn.
1.4.1.2. Biến đối 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 do hoạt động của enzyme.
Đường và tinh bột
Đường là thành phần chủ yếu tham gia quá trình hô hấp nên hàm lượng đường giảm đáng kể. Tuy nhiên, trong một số loại hoa quả chứa nhiều tinh bột lúc còn xanh, khi bảo quản mặc dù tham gia quá trình hô hấp nhưng lượng đường chẳng những không giảm mà còn tăng. Đó là do khi quả chín lượng tinh bột chuyển hóa thành đường với tốc độ cao hơn tốc độ giảm đường do hô hấp.
Hemixenluloza và xenluloza
Hemixenluloza thủy phân thành xenluloza và pentoza trong khi đó xenluloza hầu như không bị biến đổi.
Các hợp chất pectin
Trong quá trình bảo quản protopectin bị thủy phân dưới tác dụng của enzyme protopectinaza tạo thành pectin hòa tan, rồi chuyển thành axit pectic. Pectin hòa tan làm cho thành cho tế bào trở nên mỏng và bản mỏng trung gian liên kết giữa các tế bào bị yếu đi. Liên kết giữa các tế bào yếu dần làm cho rau quả trở nên mềm.
Biển đổi của axit
Trong quá trình bảo quản hàm lượng axit giảm dần do nó tham gia vào quá trình hô hấp, đồng thời nó còn tham gia vào phản ứng tạo este để tạo mùi thơm rau quả. Lượng axit giảm nên vi sinh vật dễ tấn công vào rau quả hơn.
Biển đổi của sắc tố
Trong quá trình bảo quản rau quả thì sự biến đổi của sắc tố là rõ rệt nhất. Chlorofyll + HX Feofitin + MgX2
Chlorofyll bị phân giải, trong khi đó carotenoit antoxian được tổng hợp tạo ra màu sắc đặc trưng cho rau quả khi chín.
Biến đổi của các vitamin
Sau khi thu hoạch, hàm lượng vitamin có xu hướng giảm xuống, đặc biệt là vitamin C. Vitamin C bị oxi hóa dưới tác dụng của enzyme ascorbinoxidaza. Mức độ tổn thất vitamin phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản, nhiệt độ này càng tăng thì hàm lượng vitamin càng giảm nhiều.
1.4.1.3. 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 tới sự giảm chất lượng cũng như khối lượng của rau quả. Đó là hiện tượng bay hơi nước, giảm khối lượng tự nhiên và sự sinh nhiệt. Trong rau quả tươi chứa nhiều nước nên luôn xảy ra hiện tượng bay hơi nước từ rau quả tươi ra môi trường xung quanh. Sự mất hơi nước dẫn tới khô héo, giảm khối lượng rau quả, gây rối loạn sinh lý, giảm khả năng kháng khuẩn.… và kết quả là rau quả chóng bị thối rửa.
Tốc độ mất nước phụ thuộc vào cấu tạo của vỏ rắn chắc hay mềm, có lớp sáp hay phấn bên ngoài hay không. Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào mức độ tổn thương giống loài, điều kiện bảo quản và điều kiện bao gói.
Giảm khối lượng tự nhiên chủ yếu là do sự bay hơi nước, ngoài ra còn do tổn thất các chất khô như đường, axit do chúng tham gia quá trình hô hấp. Tất cả các lượng nhiệt sinh ra khi bảo quản rau quả tươi là do hô hấp. Khoảng 2/3 lượng nhiệt này tỏa ra môi trường bên ngoài, còn 1/3 thì dùng trong quá trình bay hơi nước, cung cấp năng lượng cho quá trình trao đổi chất và dự trữ ở dạng năng lượng hóa học (ATP).
1.4.2. Các phương pháp bảo quản rau quả tươi [12]
1.4.2.1. Nguyên lý bảo quản rau quả tươi
Bảo quản rau quả tươi sau khi thu hái trong điều kiện môi trường khí quyển bình thường, chất lượng lượng của chúng sẽ giảm dần và tiến tới hư hỏng dài hay ngắn tùy thuộc vào nhiều yếu tố như: giống, loại rau quả, thời gian thu hái, điều kiện môi trường.… Nguyên nhân trực tiếp cơ bản dẫn đến sự hư hỏng thối rửa rau quả, đó là hiện tượng chín và hiện tượng nhiễm bệnh.
Rau quả tươi sau khi thu hái vẫn tiếp tục quá trình chín như còn trên cây mẹ, tức là vẫn tiếp tục biến đổi theo chiều hướng tất yếu của chu kì sinh học (sinh ra- lớn lên- già- chết). Quá trình hô hấp của rau quả sau khi thu hái xảy ra càng cao thì hiện tượng chín xảy ra càng nhanh chóng. Điều đó đồng nghĩa với thời hạn bảo quản 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 yếu là do quá trình chín enzyme protopectinaza hoạt động mạnh thủy phân protopectin (là chất gắn kết các tế bào với nhau) thành pectin hòa tan, làm yếu dần các mối liên kết giữa các tế bào, thậm chí làm tế bào tách hẳn khỏi nhau dẫn tới hiện tượng chảy thành dịch lỏng. Vì vậy, sức đề kháng bệnh lý của rau quả chín càng kém hơn nhiều so với rau quả chưa chín, đó là cơ hội tốt cho các loài vi sinh vật phát triển gây thối rửa hư hỏng nhanh chóng. Như vậy, để kéo dài thời hạn bảo quản nguyên liệu rau quả trước hết cần phải thực hiện 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 nảy mầm.
Sự hư hỏng, thối rửa của rau quả sau thu hái xảy ra chủ yếu là do nguyên nhân nhiễm bệnh (do vi sinh vật nhất là nấm mốc). Như vậy, nguyên tắc thứ hai, để kéo dài thời hạn bảo quản rau quả là: ức chế hoạt động sống, sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật.
Như vậy, thực chất của phương pháp bảo quản là 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 đến tiêu diệt hay ức chế hoặc bảo toàn quá trình sống của rau quả.
1.4.2.2. Các phương pháp bảo quản rau quả
Bảo quản ở điều kiện thường
“ Điều kiện thường” được hiểu là điều kiện nhiệt độ và độ ẩm tự nhiên hoàn toàn phụ thuộc vào sự biến động của khí hậu và thời tiết. Bảo quản rau quả ở điều kiện thường hoàn toàn dựa vào nguyên lý bảo toàn sự sống (Bioza). Thời hạn bảo quản phụ thuộc vào đặc tính sinh học của từng loại rau quả, phần lớn các loại rau quả chỉ bảo quản ở điều kiện bình thường trong vài ngày.
Một trong những yếu tố quan trọng giữ chất lượng của rau quả khi bảo quản rau quả ở điều kiện thường là thông gió. Thông gió nhằm tạo ra môi trường khí quyển xung quanh nguyên liệu thoáng tức là nhiệt độ, độ ẩm, thành phần khí quyển trong khối nguyên liệu không khác với tự nhiên. Ngoài ra, rau quả cũng được che chắn khỏi tác động trực tiếp của ánh sáng để hạn chế nguyên nhân làm tăng cường độ hô hấp.
Nhiều tác giả đã nghiên cứu kết hợp bảo quản rau quả ở nhiệt độ thường với phương pháp xử lý hóa chất, đựng trong túi mỏng có độ thoáng khí nhất định…để kéo dài thêm thời hạn bảo quản. Kết quả của biện pháp xử lý làm tăng thời hạn bảo quản chừng khoảng trên dưới 1 tuần.
Bảo quản lạnh
Thực phẩm nói chung và rau quả nói riêng được bảo quản trong môi trường có nhiệt độ từ 20-24oC (giới hạn nóng-lạnh) đến nhiệt độ gần điểm đóng băng của dịch bào trong nguyên liệu gọi là bảo quản lạnh.
Bảo quản lạnh có thể kéo dài thời gian bảo quản vì ở nhiệt độ môi trường bảo quản càng thấp thì càng có tác dụng ức chế cường độ của các quá trình sinh lý, sinh hóa xảy ra trong rau quả và ức chế sự sinh trưởng phát triển của vi sinh vật.
Bảo quản lạnh là dựa vào nguyên lý tiềm sinh, phương pháp này được sử dụng phổ biến trên thế giới hiện nay vì đây là phương pháp có độ tin cậy cao, hiệu quả, ít làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và có thể bảo quản rau quả trong thời gian dài đặc biệt là khi kết hợp phương pháp bảo quản khác.
Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là hao tốn năng lượng, tốn chi phí ban đầu để xây dựng kho.
1.5. Tổng quan về khí nitơ [25]
Nitơ là một khí trơ, không có mùi, vị, hoặc màu sắc. Nó có một mật độ thấp hơn không khí, không cháy và có mức hòa tan trong nước thấp (0,018g/kg tại 100kPa, 20oC ) và các thành phần thực phẩm khác. Bởi vì độ hòa tan thấp trong nước và chất béo, sự hiện diện của N2 trong thực phẩm có thể ngăn ngừa sự sụp đổ của bao gói MAP có thể xảy ra khi nồng độ CO2 sử dụng quá cao. Ngoài ra, N2 thay thế O2 trong bao gói có thể trì hoãn oxy hóa và cũng ức chế sự tăng trưởng của các vi sinh vật hiếu khí nhưng không ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn kỵ khí (Farber, 1991; Phillips, 1996).
CHƯƠNG 2
NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1. Nguyên vật liệu
1.1.1. Nguyên vật liệu chính
Rong nho được nuôi trồng tại Đầm Thủy Triều – Cam Ranh, Khánh Hòa. Giống Rong nho có nguồn gốc từ Nhật Bản. Sau khi đủ độ tuổi, Rong nho được thu hoạch và vận chuyển về phòng thí nghiệm của Trường Đại Học Nha Trang. Sau khi vận chuyển về phòng thí nghiệm, Rong nho được bảo quản trong nước biển có sục khí O2 để làm nguyên liệu cho quá trình nghiên cứu.
Rong nho được sử dụng để nghiên cứu có đặc điểm:
- Màu sắc: Xanh đậm hoặc màu xanh nhợt nhạt nếu rong già. - Trạng thái: Giòn, lớp vỏ mỏng, mọng nước.
- Mùi: Mùi tanh đặc trưng của Rong nho. - Vị: Vị đặc trưng của Rong nho.
`
1.1.2. Nguyên vật liệu phụ
Bao bì PA được mua tại cửa hàng Thụy Vy , 30 Sinh Trung, Thành phố Nha Trang, Tỉnh Khánh Hòa. Bao bì này đạt yêu cầu vệ sinh sử dụng trong thực phẩm.
Giấy lụa hộp “Pulppy” chất lượng cao, đạt yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm,