Khi bảo quản cũng như mọi rau quả khác cà chua ln có các hoạt động sống, trao đổi chất. trong đó điển hình nhất là q trình hơ hấp đó cơ bản là q trình sử dụng các hợp chất đã được tổng hợp khi quả cịn ở trên cây để duy trì sự sống của quả.
Phụ thuộc vào thành phần khơng khí bên ngồi mà sự hơ hấp có thể là hiếu khí hoặc yếm khí. Cả hai q trình này đều làm biến đổi các chất trong quả, nhưng hạn chế tối đa hơ hấp yếm khí và giữ hơ hấp hiếu khí ở mức tối thiểu đó chính là bài tốn tối ưu của phương pháp bảo quản này.
Chitosan là chất có khả năng tạo màng, tùy theo nồng độ mà khả năng thấm khí (O2) của chúng khác nhau, và khi làm màng bao thì khả năng điều chỉnh hơ hấp của chúng theo đó cũng khác nhau.
Để đánh giá khả năng điều chỉnh hô hấp của màng chitosan, thông qua các kết quả nghiên cứu về độ cứng, biến đổi màu và hao hụt khối lượng chúng tôi nhận thấy nồng độ chitosan cho kết quả tốt là 1,5% và 2,0%, kết hợp với điều kiện thiết bị khơng cho phép.Vì vậy trong phần nghiên cứu xác định cường độ hô hấp của quả chỉ xác định tại ba mẫu: mẫu đối chứng, mẫu 1.5 % và mẫu 2.0 % với cùng thời gian và điều kiện bảo quản (nhiệt độ thường).
Kết quả thu được như sau:
Nhận xét:
Nhìn vào biểu đồ ta thấy cà chua là loại quả có hơ hấp đột biến (Climacteric). Cường độ hô hấp biến đổi lên xuống theo thời gian bảo quản.
Tất cả các nồng độ biểu đồ đều giống nhau, chứng tỏ diễn biến hô hấp của chúng là như nhau nhung chỉ khác nhau về cường độ. Ban đầu do quả còn ương nên cường độ hô hấp giảm dần trong 4 ngày đầu bảo quản giai đoạn này là thời kỳ ngủ tĩnh của quả, quả kết thúc giai đoạn tích lũy dinh dưỡng như khi còn trên cây mẹ và chuẩn bị quá trình chín nên các phản ứng tổng hợp diễn ra chậm hơn và lượng CO2 thoát ra giảm đi. Sau thời gian ngủ tĩnh hô hấp bắt đầu tăng lên và quả bắt đầu chín[8]. Lúc này hàng loạt các phản ứng mà chủ yếu là các phản ứng phân hủy (chủ yếu là phân hủy đường) và biến đổi chất này thành chất khác (tinh bột biến thành đường) xảy ra mạnh mẽ và lượng CO2 thốt ra nhiều. Cường độ hơ hấp đạt cực đại (điểm climacteric cực đại) sau 8 ngày bảo quản lúc này quả chín hồn tồn.
Sau khi chín hồn tồn quả bắt đầu vào giai đoạn phân hủy và chết. Gai đoạn này chủ yếu là các phản ứng tự phân không không sinh ra nhiều CO2. Cường độ hô hấp giảm dần sau 9 ngày bảo quản.
Dựa vào biểu đồ ta thấy mẫu 2.0 % có cường độ hơ hấp thấp nhất, ở giai đoạn hơ hấp cực đại mẫu 1.5 % có cường độ hơ hấp mạnh hơn mẫu đối chứng nhưng ở giai đoạn sau thì thấp hơn. Điều này có thể giải thích như sau: Màng chitosan 1.5% có khả năng tích luỹ khí ethylen sinh ra do q trình hơ hấp nhiều hơn mẫu 2% nên khả năng kích thích của khí này tới các hệ enzim hơ hấp, đặc biệt là amylaza làm chuyển hoá tinh bột thành đường, lượng đường tăng lên làm cho hơ hấp và q trình chín tăng lên. Điều này cũng giải thích tại sao màu sắc mẫu 1,5% có giai đoạn biến đổi nhanh hơn mẫu 1% và mẫu đối chứng. Ở mẫu 2% khí ethylen cũng được tích luỹ song do màng chitosan dầy hơn nên lượng O2 cung cấp cho hô hấp ít hơn nên hơ hấp vẫn thấp hơn. Do màng chitosan có khả năng thấm khí nên lượng khơng khí trao đổi giữa mơi trường và quả bị thay đổi dẫn tới cường độ hô hấp thay đổi. Cường độ hơ hấp càng thấp quả càng chín chậm hơn. Mẫu 2.0 % có khả năng làm giảm cường độ hơ hấp tốt nhất, q trình thấm khí O2 và thốt CO2 tránh yếm khí diễn ra rất có lợi cho bảo quản.
Thời kỳ hô hấp cực đại của mẫu đối chứng diễn ra lâu hơn hai mẫu còn lại là do nhu cầu O2 luôn được đáp ứng từ mơi trường, trong khi đó do có khả năng thấm khí từ từ nên lượng này cung cấp cho quả ở mẫu 1.5 % và mẫu 2.0 % bị hạn chế hơn.
Cường độ hô hấp của mẫu 2.0 % thấp nhất chứng tỏ lượng O2 vẫn đủ duy trì hơ hấp hiếu khí và khơng xảy ra hơ hấp yếm khí.
Kết luận:
• Màng chitosan có khả năng làm biến đổi thành phần khơng khí cung cấp cho q trình hơ hấp của quả.
• Màng chitosan nồng độ 2.0 % có khả năng hạn chế hơ hấp ở mức thấp nhất. Quả chín chậm nhất
• Màng chitosan 2.0 % khơng làm quả bị hơ hấp yếm khí mạnh mẽ.
3.10. Biến đổi hàm lượng axit chung trong quá trình bảo quản
Axit cũng tham gia một phần rất nhỏ vào q trình hơ hấp, nhưng chủ yếu là quá trình tổng hợp nên axit là hợp chất trung gian của các quá trình. Các giai đoạn phát triển khác nhau cho hàm lượng axit biến đổi khác nhau. Để đánh giá sự ảnh hưởng của màng bao chitosan tới hàm lượng axit chung khi bảo quản cà chua tác giả đã tiến hành đo ở tất cả các nồng độ sau mỗi 5 ngày bảo quản đối với mẫu bảo quản thường. Kết quả thu được như sau:
Hình 20: Biến đổi hàm lượng axit chung theo thời gian bảo quảnNhận xét: Nhận xét:
Tất cả các mẫu đều có sự biên thiên hàm lượng axit chung giống nhau và chỉ khác nhau về cường độ.
Những ngày đầu của quá trình bảo quản hàm lượng axit tăng lên nhanh chóng, sau 5 ngày bảo quản hàm lượng axit đạt cực đại. Do ban đầu khi quả còn xanh và bắt đầu
chuyển sang giai đoạn chín, các hoạt động hóa sinh xảy ra mạnh mẽ, cường độ hô hấp chưa cao nên lượng axit được tổng hợp khơng bị mất đi. Chính vì vậy cùng với q trình chín của quả thì hàm lượng axit tăng lên.
Sau khi đạt cực đại thì hàm lượng axit bắt đầu giảm xuống (sau 5 ngày bảo quản) do lúc này cường độ hô hấp bắt đầu tăng mạnh mẽ, các chất hữu cơ dự trữ tham gia nhiều vào q trình hơ hấp. Sau giai đoạn này lượng axit lại tăng lên rất nhanh cho đến cuối giai đoạn bảo quản. do trong q trình hơ hấp một số axit là các hợp chất hữu co trung gian được hình thành làm độ chua của quả tăng lên và quả càng chín thì độ chua càng tăng. Điều này cũng một phần là do hàm lượng đường khử đã được sử dụng phần lớn cho hơ hấp. và một số q trình phân hủy khi quả hư hỏng cũng sinh ra axit (Protein tự phân hủy cũng tạo ra axit, sự thủy phân đường, chất béo có nhiều trong hạt cà chua thành những mảnh 2 cacbon trong chu trình Kreb cũng tạo ra những hợp chất trung gian là các axit hữu cơ)
Như vậy quả chín càng nhanh thì lượng axit càng tăng, cho tới khi quả bị hư hỏng. Theo biểu đồ thì mẫu 2.5 % có cường độ biến đổi axit chung lớn nhất điều này cho ta thấy tại mẫu 2.5 % do màng chitosan quá đặc nên sự khuếch tán khí oxi từ mơi trường vào bị hạn chế làm quả hơ hấp yếm khí, thực chất là các q trình phân hủy khơng có mặt của oxi, kết quả của quá trình này tạo ra nhiều chất trung gian, trong đó phải kể đến là các nhóm rượu và axit hữu cơ.
Ban đầu thì axit ở tất cả các mẫu còn lại đều tăng với tỉ lệ khác nhau khơng nhiều: mẫu 1.0% tăng ít nhất, mẫu 2.0 % tăng nhiều nhất. Đây vẫn là thời kỳ tích lũy của quả xanh nên màng chitosan khơng ảnh hưởng nhiều tới kết quả đó.
Sau thời kỳ này thì hàm lượng axit giảm mạnh và mẫu 2.0 % giảm nhiều nhất sau đó tăng lên rất nhanh. Các mẫu cịn lại sự sai khác là khơng đáng kể.
3.11. Biến đổi hàm lượng đường khử trong quá trình bảo quản
Trong q trình hơ hấp cả hiếu khí và yếm khí cơ chất được sử dụng chủ yếu là các đường khử (chủ yếu là Glucoza), nhưng cùng với quá trình này là sự biến đổi các polysacarit khác mà quan trọng nhất là tinh bột chuyển hóa thành đường nhờ các enzim thủy phân.
Hình 21: Biến đổi đường khử theo thời gian bảo quản (mẫu bảo quản thường) Nhận xét:
Hàm lượng đường khử biến thiên rất nhiều theo thời gian bảo quản.
Sau 6 ngày đầu bảo quản lượng đường khử giảm xuống thấp nhất là do trong giai đoạn quả còn xanh lượng đường khử trong quả không nhiều, các enzim thủy phân vẫn còn nằm ở dạng liên kết nên tinh bột chưa bị chuyển hóa thành đường, mặt khác trong giai đoạn này hô hấp bắt đầu tăng lên, quả khơng cịn ở giai đoạn ngủ tĩnh nên lượng
đường giảm đi nhanh chóng. Các mẫu đều giảm như nhau trừ mẫu 1.0% lại có sự tăng nhẹ sau đó mới giảm.
Hàm lượng đường khử bắt đầu tăng lên khi hô hấp giảm đi và tới 14 ngày thì đạt cực đại, điều này trùng khớp với thời điểm hô hấp giảm mạnh. Mặt khác trong giai đoạn này các enzim đã bị hoạt hóa và q trình chuyển hóa tinh bột thành đường diễn ra mạnh mẽ. Sau khi đạt cực đại hàm lượng đường khử giảm xuống ở tất cả các mẫu tương ứng với thời kỳ phân hủy của quả. Lúc này quá trình phân hủy đường diễn ra chiếm ưu thế hơn hẳn quá trình tổng hợp. Quả bắt đầu đi vào giai đoạn hư hỏng.
Ta thấy mẫu 2.0 % sau thời gian bảo quản có hàm lượng đường khử vẫn cao, điều này có được là do hơ hấp của mẫu này bị hạn chế hơn so với các mẫu khác, hơ hấp hiếu khí khơng xảy ra vì nếu xảy ra thì lượng đường sử dụng cho hơ hấp tăng lên làm cho tổng lượng đường khử giảm đi. Mẫu 2.5 % có thể xuất hiện hơ hấp yếm khí nên lượng đường khử giảm hơn so với các mẫu khác. Ở mẫu đối chứng sau thời gian bảo quản hàm lượng đường khử giảm đi nhanh chóng do sau quá trình hơ hấp quả chuyển sang
giai đoạn phân huỷ (quá chín). Điều này một lần nữa chứng tỏ tác dụng của màng bao chitosan tới quá trình bảo quản. Mẫu 1.0% lượng đường khử dao động ít nhất.
Sau 8 ngày bảo quản khi hô hấp của ba mẫu đối chứng,mẫu 1.5 % và mẫu 2.0 % đạt cực đại thì lượng đường khử giảm, nhìn vào biểu đồ ta thấy mẫu đối chứng lượng đường khử giảm nhiều nhất, mẫu 2.0 % lại có xu hướng tăng là do hơ hấp bị hạn chế hơn.
Kết luận:
• Sau thời gian bảo quản hàm lượng đường khử mẫu 2.0 % là nhiều nhất.
• Tại điểm Climacteric (điểm hơ hấp đột biến) mẫu 1.0% và mẫu 2.0 % có hàm lượng đường cao hơn cả, chứng tỏ hô hấp của hai mẫu này thấp hơn các mẫu khác.
• Cũng tại điểm Climacteric lượng đường khử của mẫu đối chứng thấp nhất chứng tỏ hô hấp mạnh nhất. Như vậy tác dụng của màng chitosan tới cường độ hô hấp lại một lần nũa được khẳng định.
3.12 Hao hụt khối lượng trong quá trình bảo quản
Trong q trình bảo quản có những biến đổi và phản ứng xảy ra hết sức phức tạp, những biến đổi sinh hóa này khơng những làm thay đổi về chất mà cịn dẫn tới biến đổi nhiều về lượng.
Cà chua là một loại quả có chứa nhiều nước (84%-88%) nên ln xảy ra hiện tượng bay hơi nước ra mơi trường bên ngồi, bên cạnh đó có q trình hơ hấp của quả làm giảm hàm lượng chất khô. Cả hai yếu tố này đều làm hao hụt khối lượng của quả trong suốt q trình bảo quản, trong đó 75-85% sự giảm khối lượng là do bay hơi nước còn lại là do hô hấp làm tiêu hao hàm lượng chất khô.
3.12.1 Hao hụt khối lượng mẫu bảo quản lạnh
Để khảo sát sự hụt khối lượng khi bảo quản, tôi đã dùng phương pháp cân khối lượng quả trước và sau mỗi thời gian bảo quản, sự hao hụt được đánh giá theo phần trăm khối lượng.
Hình 22: Hao hụt khối lượng theo thời gian bảo quản (mẫu bảo quản lạnh) Nhận xét:
Thời gian bảo quản càng lâu thì khối lượng hao hụt càng nhiều, điều này xảy ra ở tất cả các mẫu.
Nồng độ chitosan trong màng bao càng lớn thì khối lượng hao hụt càng ít, do màng bao càng dầy và kín nên sự bay hơi nước ra ngồi mơi trường bị hạn chế. Ngồi ra cịn kể tới cường độ hô hấp bị hạn chế một phần nên khối lượng quả cũng ít mất đi.
Ở bất kỳ thời điểm bảo quản nào mẫu 2.0 % và mẫu 2.5 % cũng có hao hụt ít nhất, chứng tỏ màng bao kín và hạn chế tốt sự bay hơi nước của quả.
Sau 21 ngày bảo quản mẫu đối chứng và mẫu 0.5 % mất đi 4.8% khối lượng ban đầu trong khi đó mẫu 2.0 % và mẫu 2.5 % chỉ mất đi 3,34%. Điều này đã nói lên tính hiệu quả của màng chitosan tới việc ngăn chặn khả năng bay hơi nước của quả ra ngồi mơi trường.
Kết luận:
• Màng chitosan có khả năng làm giảm đáng kể sự hao hụt khối lượng quả khi bảo quản.
• Nồng độ chitosan càng cao thì khả năng hạn chế hao hụt khối lượng càng nhiều. Mẫu 2.0 % và mẫu 2.5 % ít hao hụt khối lượng nhất.
3.12.2. Hao hụt khối lượng mẫu bảo quản thường
Hình 23: Hao hụt khối lượng theo thời gian bảo quản (Mẫu bảo quản thường) Nhận xét:
Thời gian bảo quản càng dài thì khối lượng mất đi càng nhiều.
Ở cùng một thời điểm mẫu bảo quản thường mất nhiều khối lượng hơn mẫu bảo quản lạnh ở tất cả các nồng độ. Điều này chứng tỏ hiệu quả của bảo quản lạnh tới độ hao hụt khối lượng. do trong điều kiện bảo quản lạnh của thí nghiệm có độ ẩm khơng khí lạnh lớn hơn nên chênh lệch độ ẩm giữa quả và mơi trường ngồi ít đi và động lực bay hơi nước giảm đi.
Tại cùng một thời điểm bảo quản khối lượng bị mất đi tỉ lệ nghịch với nồng độ chitosan là do màng chitosan ngăn cản sự bay hơi và hạn chế một phần hô hấp.
Mẫu 1.5%; 2.0 % và 2.5% chitosan có tỷ lệ hao hụt ít nhất. cịn mẫu đối chứng khối lượng mất đi rất nhiều (sau 21 ngày bảo quản là 11,72%).
Kết luận:
• Màng chitosan có khả năng hạn chế sự bay hơi nước của quả. • Nồng độ chitosan càng cao hao hụt khối lượng càng ít.
• Cà chua được bảo quản lạnh hao hụt ít hơn bảo quản ở điều kiện thường.
• Màng chitosan có nồng độ 1.5%; 2.0 % và 2.5% có khả năng làm giảm sự mất khối lượng ít nhất.
3.13 Biến đổi chất khơ hịa tan theo thời gian bảo quản
Trong q trình bảo quản chất khơ hịa tan của quả biến đổi do hai q trình ngược nhau xảy ra đồng thời: q trình hơ hấp và các phản ứng sinh hóa khác làm giảm chất khơ hào tan cùng với nó là q trình biến đổi những chất không tan thành chất tan.
3.13.1. Biến đổi chất khơ hịa tan mẫu bảo quản thường
Hình 24: Biến đổi chất khơ hịa tan theo thời gian bảo quản (mẫu bảo quản thường) Nhận xét:
Chất khơ hịa tan biến đổi theo thời gian bảo quản.
Mẫu đối chứng chất khô hào tan chung giảm đi sau 30 ngày bảo quản. Do tại thời điểm này quả đã hư hỏng nhiều nên các chất hòa tan bị phân hủy nhiều.
Các mẫu 0.5 % và 1.0% sau 15 ngày chất khơ hịa tan giảm đi sau đó lại tăng lên.
Ở mẫu 2.0 % sự biến đổi chất khơ hịa tan theo thời gian bảo quản là ít nhất. Sau 15 ngày chất tan gần như không thay đổi là do hô hấp của mẫu này bị hạn chế hơn các mẫu khác nên chất tan giảm đi ít hơn các mẫu khác.
3.13.2. Biến đổi chất khơ hịa tan mẫu bảo quản lạnh
Hình 25: Biến đổi chất khơ theo thời gian (Mẫu bảo quản lạnh) Nhận xét:
Trừ mẫu đối chứng sau thời gian bảo quản lượng chất khô tan giảm do lúc nàu quả đã bị hư hỏng nên các chất tan bị phân hủy nhiều, các mẫu còn lại chất tan đều tăng.
Mẫu 1.5 % tăng nhiều nhất sau đó đến mẫu 2.0 %. Điều này có thể có được là do hơ