1.2.7.1. Nitrogen (N2)
Nitrogen 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 ). 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).
1.2.7.2. Oxygen (O2)
Oxygen là khí không màu, không mùi, hỗ trợ quá trình đốt cháy. Khả năng hòa tan thấp trong nước (0.040 g/kg tại 100 kPa, 200C) . Oxygen thúc đẩy một số loại phản ứng có hại trong thực phẩm bao gồm cả quá trình oxy hóa chất béo, các phản ứng caramen hóa và oxy hóa các sắc tố. Oxygen tác động trực tiếp lên quá trình sinh lý, sinh hóa của rau quả và từ đó ảnh hưởng đến thời hạn bảo quản rau quả. Môi trường bảo quản có càng nhiều O2 thì cường độ hô hấp càng mạnh, do đó thời hạn bảo quản ra quả càng ngắn [77]. Hầu hết các vi khuẩn gây hư hỏng cần cung cấp oxy cho sự tăng trưởng, nó là khí quan trọng nhất được vi sinh vật hiếu khí sử dụng để trao đổi chất. Vì vậy, để tăng thời hạn sử dụng của các loại thực phẩm bầu không khí gói nên chứa một nồng độ thấp oxy dư.
Tuy nhiên hiện nay nhiều cơ sở sản xuất sục khí oxy để bảo quản Rong nho tươi. Thời gian bảo quản của nó kéo dài từ 9-10 ngày.
1.2.8. Tổng quan về bảo quản rau quả
1.2.8.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến thời hạn bảo quản rau quả tươi
Thời hạn bảo quản rau quả tươi là khoảng thời gian dài nhất trong đó rau quả vẫn giữ được tính chất đặc trưng của chúng. Trong khoảng thời gian này giá trị dinh dưỡng và chất lượng cảm quan của rau quả biến đổi không đáng kể.
Thời hạn bảo quản rau quả tươi phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, trong đó đáng kể nhất là: Nhiệt độ, độ ẩm và thành phần khí quyển.
Nhiệt độ: Nhiệt độ là yếu tố rất quan trọng có tính chất quyết định thời
hạn bảo quản rau quả tươi. Nhiệt độ càng cao tốc độ phản ứng sinh hóa xảy ra trong rau quả càng cao hay cường độ hô hấp càng cao. Như vậy, muốn cường độ hô hấp giảm, tức là muốn ức chế hoạt động sống của rau quả thì cần bảo quản rau quả trong môi trường có nhiệt độ càng thấp càng tốt.
Tuy nhiên, mỗi một loại rau quả có một nhiệt độ bảo quản tối ưu, nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn giới hạn đều ảnh hưởng xấu đến thời hạn bảo quản, ví dụ nhiệt độ giới hạn của Táo (tây): 2÷30C, dưa bở: 7÷100C, dưa hấu: 40C, cam: 30C. Sự biến động nhiệt độ gây ảnh hưởng lớn đến thời hạn bảo quản. Nếu bảo quản rau quả ở nhiệt độ thấp nhưng độ dao động lớn, không ổn định thì tác hại còn lớn hơn là bảo quản ở nhiệt độ cao nhưng ổn định. Vì vậy, trong thực tế cho phép nhiệt độ dao động trong khoảng 0,50C.
Độ ẩm tương đối của không khí: Đây cũng là một yếu tố ảnh hưởng lớn
đến thời hạn bảo quản. Độ ẩm tương đối của không khí trong môi trường bảo quản quyết định tốc độ bay hơi nước của rau quả. Độ ẩm môi trường càng thấp, cường độ hô hấp và tốc độ bay hơi nước càng cao, làm cho khối lượng tự nhiên của rau quả giảm, thậm chí còn có thể héo. Ngược lại khi độ ẩm tương đối cao thì tốc độ bay hơi nước và cường độ hô hấp giảm, nhưng lại tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Đối với rau quả phần biểu bì mỏng, yếu, không có khả năng giữ nước thì được bảo quản ở điều kiện độ ẩm = 85÷95%. Cũng như nhiệt độ, sự dao động độ ẩm tối ưu cũng ảnh hưởng xấu đến chất lượng bảo quản. Thực tế cho phép độ ẩm dao động trong khoảng 2%.
Để khắc phục ảnh hưởng của độ ẩm đến tốc độ bay hơi nước, có thể sử dụng các loại bao bì màng mỏng như túi PE, PVC,… chứa đựng rau quả. Rau quả cũng có thể được gói trong giấy mềm, xốp vừa chống sây sát vừa tạo ra một vi không gian có độ ẩm cao bao quanh quả, làm giảm sự chênh lệch ẩm giữa nguyên liệu và môi trường.
Thành phần khí quyển: Khí oxy (O2) là thành phần chu yếu tham gia quá trình hô hấp hiếu khí. Hàm lượng khí oxy càng cao thì cường độ hô hấp càng tăng và ngược lại. Khi hàm lượng oxy giảm xuống dưới mức cho phép thì hô hấp hiếu khí ngừng, thay vào đó là hô hấp yếm khí tạo ra rượu có thể đầu độc tế bào sống. Như vậy, để duy trì sự sống ở mức tối thiểu đủ kéo dài thời hạn bảo quản rau quả, thì cần đảm bảo hàm lượng oxy cần thiết tối thiểu để duy trì quá trình hô hấp hiếu khí.
Khí cacbonit (CO2) cũng ảnh hưởng đến thời hạn bảo quản rau quả, hàm lượng CO2 càng tăng thì thời hạn bảo quản cũng có thể tăng vì khí CO2 ức chế cường độ hô hấp của rau quả tươi, từ đó hạn chế được các quá trình phân giải hóa học-sinh học. Ngoài ra, khí CO2 làm chậm quá trình hoạt động, phát triển của vi sinh vật.
Như vậy, sự biến động các thông số nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ CO2 trong quá trình bảo quản rau quả tươi là tất yếu và tác hại của chúng cũng sẽ là tất yếu nếu không có biện pháp thích hợp để ngăn ngừa sự biến động đó. Thông gió là giải pháp tốt nhất để ổn định chế độ bảo quản rau quả tươi.
1.2.8.2. Giới thiệu phương pháp bảo quản rau quả a. Nguyên lí bảo quản rau quả a. Nguyên lí bảo quản rau quả
Nguyên nhân trực tiếp cơ bản dẫn đến hư hỏng rau quả là hiện tượng chín và hiện tượng nhiễm bệnh. Quá trình chín làm cho rau quả trở nên mềm, sức chịu đựng cơ học kém, sức đề kháng bệnh lý kém, là cơ hội tốt cho các vi sinh vật phát triển mạnh. Như vậy để kéo dài thời gian bảo quản rau quả tươi, nguyên tắc thứ nhất là cần kìm hãm hoạt động sống, tức là ức chế cường độ hô hấp. Nguyên tắc thứ hai là ngăn ngừa, loại bỏ hoạt động của vi sinh vật. Dựa trên nguyên lý sinh học này, giáo sư Nikitin chia các phương pháp bảo quản thành 3 nhóm.
Nhóm 1: Phương pháp dựa trên nguyên lý bảo toàn sự sống – Bioza.
Thời gian bảo quản rau quả bằng phương pháp này phụ thuộc vào khả năng tự đề kháng bệnh lý và độ bền của từng loại rau quả. Phương pháp 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. Về thực chất đây không phải là một phương pháp bảo quản thực sự mà chỉ bao gồm một số giải pháp xử lý nhằm kéo dài mức tươi sống của rau quả trước khi đưa về cơ sở chế biến, tiêu thụ hoặc trước khi bảo quản dài ngày.
Nhóm thứ 2: 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 của rau quả. Những phương pháp bảo quản thuộc nhóm này gồm: Bảo quản ở nhiệt độ lạnh, lạnh đông, sấy, cô đặc, điều chỉnh thành phần khí quyển, muối chua, dầm giấm,.. Đặc điểm chung của các 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 các phản ứng sinh hóa xảy ra trong nguyên liệu, cũng như vi sinh vật.
Nhóm thứ 3: Phương pháp dựa trên nguyên lý phi tiềm sinh – Abioza.
Đây là phương pháp loại bỏ sự sống trong rau quả cũng như vi sinh vật, có nghĩa là đình chỉ sự sống trong nguyên liệu, ngăn chặn mọi tác động dẫn đến phân giải các thành phần hóa học do các hoạt động của các quá trình sinh hóa xảy ra trong tế bào. Khi không còn hoạt động sống ( đã chế biến thành sản phẩm), nguyên liệu mất hoàn toàn tính kháng khuẩn và trở thành môi trường phát triển tốt cho vi sinh vật. Trong trường hợp này, muốn giữ sản phẩm khỏi hư hỏng thì phải tiêu diệt hoàn toàn hoặc ức chế tối đa hoạt động sống của vi sinh vật có trong sản phẩm. Những phương pháp bảo quản thuộc nhóm này gồm: Thanh trùng sản phẩm, bảo quản bằng hóa chất, lọc vi sinh, tia phóng xạ, tia cực tím,…
b. Phương pháp bảo quản rau quả b.1. Bảo quản ở điều kiện thường
“Điều kiện thường” được hiểu là điều kiện nhiệt độ và độ ẩm bình thường của tự nhiên. Nhiệt độ và độ ẩm tự nhiên hoàn toàn phụ thuộc vào sự biến động khí hậu và thời tiết.
Bảo quản ở điều kiện thường dựa vào nguyên lý bảo tồn sự sống – Biosis, có nghĩa là thời gian bảo quản rau quả theo nguyên lý này phụ thuộc vào khả năng tự đề kháng bệnh lý và độ bền của rau quả. Tuy nhiên, nhìn chung nhiệt độ và độ ẩm ở Việt Nam là rất cao, thích hợp cho sự phát triển của đa số vi sinh vật, nhất là nấm mốc và cũng rất thuận lợi cho quá trình hô hấp của rau quả. Vì vậy, khí hậu Việt Nam hoàn toàn bất lợi cho việc lưu giữ rau quả sau thu hoạch.
b.2. Bảo quản lạnh
Bảo quản lạnh là dựa vào nguyên lý tiềm sinh - Anabioza, tức là làm chậm, ức chế hoạt động sống của rau quả và vi sinh vật. Nhờ đó, làm chậm thời gian hư hỏng của rau quả. 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 cũng như vi sinh vật. Điều này giúp kéo dài thời hạn bảo quản rau quả tươi. Phương pháp này được sử dụng phổ biến trên thế giới hiện nay vì phương pháp này ít ảnh hưởng đến chất lượng rau quả và thời hạn bảo quản cũng dài.
b.3. Bảo quản trong môi trường thay đổi thành phần khí quyển
Bảo quản CA (Control Atmosphere) dựa vào nguyên lý tiềm sinh - Anabioza: Đây là phương pháp bảo quản rau quả tươi trong môi trường khí quyển mà thành phần không khí như O2, CO2 được điều chỉnh khác với khí quyển bình thường. Trong khí quyển bình thường có chứa 21% O2, 0,03% CO2, còn lại gần 79% N2 và các khí khác với tỷ lệ O2 lên đến 21% sẽ tạo nên cường độ hô hấp hiếu khí rất cao vì vậy để kéo dài thời hạn bảo quản rau quả tươi, người ta điều chỉnh hạ thấp hàm lượng O2 xuống dưới 21% và tăng hàm lượng CO2 lên trên 0,03% kết hợp với điều kiện nhiệt độ.
b.4. Bảo quản rau quả tươi trong môi trường khí quyển cải tiến (MAP: Modified atmosphere packaging).
Bao gói khí điều biến (MAP) là tạo ra môi trường mà trong đó tỷ lệ thành phần các khí N2, O2 và CO2 khác với không khí thường. Phương pháp tạo ra
MAP trong môi trường bảo quản bằng cách dùng một số bao bì để bao gói được gọi là bao gói khí điều biến MAP [39].
MAP là dạng bao gói nhằm điều chỉnh thành phần khí xung quanh sản phẩm được bao gói để giảm cường độ hô hấp của sản phẩm và ức chế hoạt động của vi sinh vật. Kết quả là kéo dài thời gian bảo quản và duy trì đặc tính tự nhiên của sản phẩm. Đây là phương pháp bảo quản dựa trên nguyên lý tiềm sinh – Anabioza.
MAP là sự tự sửa đổi thành phần khí xung quanh rau quả được dán kín trong túi bằng màng chất dẻo nhờ hô hấp và khuếch tán hoặc lựa chọn thành phần khí xung quanh rau quả tươi trong bao bì chất dẻo dán kín sao cho rau quả vẫn hô hấp được [8].
Môi trường khí bên trong bao gói được hình thành nhờ cường độ hô hấp của sản phẩm và khả năng thích hợp của màng bao gói. Đó là một hàm số biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số như độ thấm khí, diện tích bề mặt tiếp xúc, khối lượng, nhiệt độ, độ dày, nồng độ khí và hoạt độ nước….như sau [23].
MAP = f(R, yCO2, yO2, aw, A, W, T, L, t….)
Trong đó:
R : cường độ hô hấp, ml/kg.h W : khối lượng rau, quả, kg yCO2 : nồng độ khí CO2 yêu cầu, % T : nhiệt độ, 0C
yO2 : nồng độ khí O2 yêu cầu, % L : độ dày màng chất dẻo, µm aw : hoạt độ nước t : thời gian, ngày
A : diện tích bề mặt màng chất dẻo, m2
MAP là một hệ thống động học, gồm hai quá trình chính đồng thời diễn ra là hô hấp và sự thấm khí của màng. Màng bao gói phải cho phép O2 từ bên ngoài thấm vào trong bao gói với tỷ lệ bằng chính lượng O2 do rau quả tiêu thụ. Tương tự, khí CO2 phải thấm ra bên ngoài bao gói đúng bằng lượng CO2 sinh ra, thành phần khí luôn phải được thiết lập nhanh.
Ưu điểm MAP là tăng đáng kể thời gian bảo quản do hạn chế được quá trình hô hấp, trao đổi và chuyển hóa các chất do đó giảm tổn thất sau thu hoạch mà vẫn duy trì được chất lượng thương phẩm và giá trị của sản phẩm mà không cần dùng đến bất cứ hóa chất bảo quản nào. Sản phẩm được bảo quản bằng MAP là sản phẩm “sạch” do không cần dùng hóa chất bảo quản nên tuyệt đối an toàn cho sức khỏe
người tiêu dùng và môi trường xung quanh. Giảm chu kỳ đưa sản phẩm, giảm thiểu phế phẩm, tốt cho chất lượng cảm quan, tăng khoảng cách phân phối, sản xuất tập trung, dễ kiểm soát. Bảo quản sản phẩm bằng công nghệ MAP làm cho quá trình mềm hóa bị chậm lại, quả vẫn giữ được độ chắc, cứng cần thiết, các sắc tố chllorophil giảm chậm, carotenoids và anthocian không tăng, giảm sự tạo thành các hợp chất thơm nhưng khi ra ngoài không khí thì ảnh hưởng này bị mất đi. MAP đã trở thành phương pháp thông dụng đáp ứng được những đòi hỏi của công nghệ bảo quản, vận chuyển và bán lẻ rau quả [28].
Nếu thời gian bảo quản rau quả ở 20 ÷ 250C là một đơn vị thì bảo quản bằng MAP tăng gấp đôi, bảo quản lạnh là gấp 3 và bảo quản lạnh kết hợp với MAP là gấp 4. Vì lẽ đó, trong thập kỷ qua sự phát triển có ý nghĩa quan trọng trong thị trường rau quả tươi với MAP tại Anh, Mỹ, Pháp với trên 50 triệu gói MAP được bán ở châu Âu năm 1988 và 250 triệu gói MAP năm 1990 [29]. Ở nước ta, người sản xuất và tiêu dùng vẫn thường xuyên sử dụng bao bì màng chất dẻo để bao gói rau quả tươi từ khoảng trên một thập kỷ nay, nhưng sử dụng bao bì thiếu cơ sở khoa học dẫn đến chất lượng và thời gian bảo quản chưa cao như mong đợi.
MAP có hai dạng bao gói là bao gói chân không và bao gói trao đổi khí. Trong đó bao gói chân không được sử dụng phổ biến đối với sản phẩm thịt, cá, là những sản phẩm có độ thấm khí thấp. Còn bao gói trao đổi khí được sử dụng phổ biến đối với rau quả vì chúng có độ thấm khí cao, cường độ hô hấp mạnh.
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
2.1.1. Rong nho
- Rong nho được mua tại trại nuôi Rong nho của Công ty TNHH Đại Phát Plus, Cam Ranh, Khánh Hòa. Ngay sau khi thu hái Rong nho được vận chuyển về Phòng Thí nghiệm trường Đại học Nha Trang, được bảo quản trong nước biển có sục khí, làm nguyên liệu cho quá trình nghiên cứu.
- Rong nho được sử dụng nghiên cứu có đặc điểm: Rong có nguồn gốc từ Nhật Bản