Để xác định mức độ hô hấp mạnh hay yếu của nông phẩm trong thời gian bảo quản, người ta thường dùng khái niệm cường độ hô hấp.
Cường độ hô hấp là khả năng hô hấp của một khối sản phẩm nhất định trong một đơn vị thời gian; nhằm xác định mức độ hộ hấp mạnh hay yếu của nông phẩm trong thời gian bảo quản.
Các nhà nghiên cứu qui định: cường độ hô hấp là lượng oxy của 100 g hay 1000 g vật chất khô của sản phẩm hấp phu hay lượng CO2 thoát ra tính bắng mili lít hay milligram trong thời gian 24 giờ.
Lượng O2 tiêu thụ hoặc CO2 nhả ra càng lớn thì cường độ hô hấp càng mạnh. Cường độ hô hấp có thể được xác định theo 3 hướng sau:
Xác định lượng O2 hấp thu vào hoặc CO2 bay ra.
Xác định lượng vật chất khô hao tổn.
Xác định lượng nhiệt năng tỏa ra. Một số phương pháp cụ thể:
1. Phương pháp xác định lượng CO2 thoát ra theo hệ thống kín của Bailey
Nguyên tắc dựa vào sự kết hợp giữa CO2 bay ra với Ba(OH)2 chuẩn tạo thành BaCO3 kết tủa .
28
Ba(OH)2 + CO2 -> BaCO3 + H2O
(Thụ khí CO2 trong hệ thống kín cho đi qua Ba(OH)2. Xác định lượng Ba(OH)2 trước và sau khi hô hấp, từ đó suy ra lượng CO2 và biết cường độ hô hấp của hạt.
2. Phương pháp xác định lượng O2 mất đi
Nguyên tắc: Khi hô hấp thì lượng oxy mất đi và CO2 bay ra. Dùng dung dịch kiềm đặc để hấp thụ CO2. Áp suất trong bình giảm xuống, biết độ chênh lệch áp suất ta có thể suy ra lượng oxy mất đi và biết được cường độ hô hấp của khối nông sản.
3. Phương pháp xác định lượng hao tổn vật chất khô
Phương pháp này chỉ áp dụng với những hạt và sản phẩm giàu glucid hô hấp theo phương pháp hiếu khí. Việc tính toán dựa trên lượng CO2 thoát ra rồi nhân với hệ số hao hụt, kết quả là ta có lượng chất khô bị hao tổn đặc trưng cho cường độ hô hấp của hạt.
Giả sử rằng toàn bộ lượng carbon có trong thành phần của CO2 thoát ra trong quá trình hô hấp của hạt được tạo thành do kết quả phân giải glucose thì hệ số hao hụt được tính như sau:
Biết trọng lượng phân tử CO2 là 41. Trọng lượng nguyên tử C là 12, vậy trong phân tử CO2 cứ 1 mg CO2 có 0,272 mgC.
Trọng lượng phân tử glucose là 180. Trong phân tử C cứ 1 mg được 2,5 mg glucose.
Do đó, 1 mg CO2 ta được 0,273 x 2,5 = 0,6825 mg glucose. Vậy hệ số hao hụt là 0,6825.
Phương pháp này ít được sử dụng vì độ chính xác không cao.
1.2.2.3 Tác hại của quá trình hô hấp đối với nông sản trong quá trình bảo quản
Làm hao hụt vật chất khô của sản phẩm. Quá trình hô hấp là quá trình phân hủy các chất dinh dưỡng của nog6 sản để tạo thành nhiệt lượng cần thiết cho sự sống. Ví dụ, hạt càng hô hấp mạnh thì chất dinh dưỡng bị tiêu hao càng nhiều. Khi hạt nảy mầm, chất dinh dưỡng bị hao hụt chủ yếu dùng vào việc hô hấp 40 – 60 %.
Làm thay đổi quá trình sinh hóa trong nông phẩm. Ví dụ, khi hô hấp các chất glcid, protein và chất béo bị thay đổi, kéo theo một số chỉ tiêu sinh hóa cũng bị biến đổi theo.
29
Làm tăng sự thủy phân của khối nông sản cũng như là tăng độ ẩm tương đối của khối nông sản. Khi hô hấp theo phương thức hiếu khí, nông sản sẽ thải ra CO2 và H2O. Nước sẽ bị tích tụ nhiều trong khối nông sản làm cho thủy phần tăng lên và ảnh hưởng đến độ ẩm của không khí xung quanh, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật, côn trùng hoạt động mạnh ; đồng thời, làm thay đổi cả thành phần không khí trong nông sản.
Làm tăng nhiệt độ khối nông sản. Năng lượng phát sinh ra do quá trình hô hấp, một phần nhỏ được sử dụng để duy trì hoạt động sống của nông sản, còn phần lớn biến thành nhiệt năng tỏa ra ngoài là cho nhiệt độ trong khối nông sản tăng lên và dễ dàng xảy ra hiện tượng “bốc nóng”.
1.2.2.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hô hấp
a. Độ ẩm
Trong một giới hạn nhất định khi độ ẩm sản phẩm tăng lên thì cường độ hô hấp của sản phẩm tăng lên, đặc biệt khi dộ ẩm vượt quá mức can bằng giới hạn thì cường độ hô hấp tăng rất mạnh.
Với mỗi loại sản phẩm khác nhau, khi bảo quản muốn giữ được lâu phải đảm bảo cho độ ẩm của nó ở mức độ an toàn. Nếu vượt quá độ ẩm an toàn sẽ rất khó bảo quản. Đối với rau quả là loại chứa hàm lượng nước rất cao từ 80 – 90 % nên loại này rất khó bảo quản lâu dài. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b. Nhiệt độ
Ở một giới hạn nhiệt độ thích hợp của mỗi loại sản phẩm khác nhau, khi nhiệt độ tăng thì cường độ hô hấp cũng tăng theo, nếu vượt quá giới hạn đó thì đôi khi cường độ hô hấp lại giảm xuống.
Sở dĩ như vậy vì phần lớn các quá trình sinh lý của sản phẩm xảy ra trong bảo quản là nhờ tác dụng của các loại men mà các men này phụ thuộc vào nhiệt độ. Mỗi loại men đều thích ứng với nhiệt độ nhất định. Khi nhiệt độ tăng lên thích nghi với điều kiện hoạt động của men thì cường độ hô hấp phát triển cao độ. Nếu vượt quá giới hạn tối thích thì hoạt tính của men giảm đi hoặc mất hẳn và cường độ hô hấp giảm xuống.
Có rất nhiều công trình nghiên cứu của các nhà bác học về ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ hô hấp trong quá trình bảo quản đều kết luận tương tự.
30
Panlidin đã nêu lên rằng trong quá trình bảo quản rau quả, sự thay đổi nhiệt độ sẽ dẫn đến sự thay đổi về cường độ hô hấp là vì nhiệt độ thay đổi sẽ kích thích hoạt động của nguyên sinh chất ở các tế bào thực vật. Servitinov khi nghiên cứu cường độ hô hấp của rau quả đã nhận thấy khi tăng nhiệt độ lên 10C, lượng CO2 thoát ra ở 1 kh rau quả trong 1 giờ tăng trung bình 1 mg. Từ kết luận này người ta có thể tính toán được những hao hụt dự trữ của rau quả khi nhiệt độ bảo quản của rau quả bị thay đổi.
c. Độ thoáng không khí
Mức độ thoáng của không khí là hàm lượng O2 và CO2 có trong không khí. Nó có ảnh hưởng tới cường độ hô hấp và mức độ thay đổi phương thức hô hấp của sản phẩm.
Nếu mức độ thoáng cao, khối sản phẩm hô hấp theo kiểu hiếu khí; và ngược lại, nếu độ thoáng khí thấp, sản phẩm sẽ hô hấp theo kiểu kị khí.
Lượng oxy nhiều hay ít ảnh hưởng rất lớn tới hô hấp của sản phẩm. Ví dụ: Sondatencop đã chứng minh rằng khi làm tăng nồng độ oxy trong không khí tăng từ 2 – 3 lần thì khả năng làm tăng năng lượng trong hô hấp của cà chua bảo quản đến 30 – 50 %.
Tác dụng của oxy vào hô hấp còn tùy thuộc vào đối tượng sản phẩm bảo quản. Với rau quả khi lượng oxy xung quanh lớn hơn 21% sẽ làm cho cường độ hô hấp tăng lên, rau quả nhanh chín và cũng nhanh hư hỏng. Nếu lượng oxy nhỏ hơn 21% rau quả sẽ chín ở điều kiện tự nhiên. Cụ thể như trong trường hợp hàm lượng oxy tăng lên 50 – 75% sẽ làm cho tốc độ chín của cà chua xanh tăng lên gấp 3 lần. Còn khi hạ nồng độ oxy xuống 5 – 6% sẽ làm trì hoãn quá trình chín của cà chua.
Lượng CO2 môi trường xung quanh cũng ảnh hưởng rất lớn tới hô hấp. Theo ý kiến của Rubin, CO2 là chất điều hòa các quá trình trao đổi chất, nó ảnh hưởng đến hệ thống men oxy hóa khử nhất là men oxy hóa.
Khi tăng nồng độ CO2 trong không khí và hạ thấp lượng O2 thì cường độ hô hấp sẽ giảm xuống Nếu nồng độ CO2 trong không khí lớn thì sự hút O2 và nhả CO2 của sản phẩm sẽ bị đình trệ. Nhưng cũng còn tùy từng loại sản phẩm.
31
Ví dụ: khi nồng độ CO2 trong không khí là 30 % thì cường độ hô hấp của khoai tây tăng lên. Nhưng với cà rốt thì ở nồng độ 35 % nó vẫn hô hấp bình thường.
d. Thành phần và chất lượng sản phẩm
Trạng thái sinh lý của sản phẩm như hạt, quả, các loại rau có ảnh hưởng tới cường độ hô hấp như tính chất thực vật, độ chín của rau quả, độ thuần thục và quá trình chín sau thu hoạch của rau quả.
Mức độ chín thuần thục của rau quả cũng làm thay đổi cường độ hô hấp. Quả chưa chín hoàn toàn thường có cường độ hô hấp mạnh hơn quả chín già.
1.2.3. Sự thoát hơi nƣớc cùa nông sản phẩm khi bảo quản
Trong quá trình bảo quản, hiện tượng thoát hơi nước là hiện tượng thường xuyên xảy ra đối với sản phẩm. Sự thoát hơi nước này có ý nghĩa rất lớn trong công tác bảo quản. Nó làm cho sản phẩm bị héo (như rau quả), bị giảm trọng lượng (như các loại loại hạt, củ, quả) và dẫn đến phẩm chất kém. Đối với các loại sản phẩm mà trong tế bào chứa nhiều nước như rau quả thì hiện tượng này xảy ra càng nhiều và nhanh, và nhất là khi hàm lượng nước ở trong tế bào lại ở trạng thái nước tự do.
Tế bào thực vật có lớp vỏ cutin mỏng, lại chứa ít protein nên có khả năng giữ nước kém, tuy vậy mỗi loại sản phẩm khác nhau có lớp vỏ tế bào cấu tạo khác nhau nên sự thoát hơi nước khác nhau. Nói chung con đường thoát hơi nước của sản phẩm đều qua lớp khí khổng và lớp vỏ ngoài. Mỗi giai đoạn khác nhau, sự thoát hơi nước này cũng khác nhau. Sự thoát hơi nước vượt quá mức độ ẩm cân bằng sẽ làm cho hoạt động sinh lý trong hạt bị ảnh hưởng làm cho rau quả giảm khả năng bảo quản và sức đề kháng bệnh.
Sự thoát hơi nước của sản phẩm bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiều yếu tốt ngoại cảnh. Trước hết là ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm gây nên sự chênh lệch về áp suất của hơi nước bão hòa trên bề mắt sản phẩm và áp suát riêng phần của hơi nước trong không khí.
Độ chín sinh lý của sản phẩm cũng ảnh hưởng đến sự thoát hơi nước. Hạt càng chín, rau quả càng chín, tốc độ thoát hơi nước càng chậm lại.
32
Ánh sáng mặt trời cũng có ảnh hưởng nhiều đến quá trình bay hơi nước. Ánh sáng làm tăng nhiệt độ của khối sản phẩm nên sự bay hơi nước càng nhanh. Ánh sáng còn làm tăng độ mở của khí khổng, tăng tính thấm của nguyên sinh trong tế bào, do đó cũng làm tăng sự thoát hơi nước.
Nông sản phẩm trong quá trình bảo quản bị hô hấp nhiều, bị sâu bệnh phá hoại, cũng là những yếu tố dẫn đến sự thoát hơi nước càng nhiều, tuy vậy không phải tất cả các quả bị sâu bệnh đều thoát hơi nước. Nếu các chỗ bị sâu bệnh mà có một lớp bảo vệ không thấm nước thì sự bốc hơi sẽ giảm đi nhiều.
Chính những nguyên nhân trên làm cho sản phẩm bay hơi nước nhiều và dẫn đến hiện tượng hạt cũng như rau quả trong quá trình bảo quản bị héo, nhăn nheo. Trong điều kiện bình thường, khí hậu ôn hòa, sự trao đổi nước trong thực vật là cân bằng. Khi được hút nước, rau quả sẽ được phục hồi trở lại. Hiện tượng héo đã làm cho sự tăng trưởng của rau quả và hạt nông sản bị yếu đi.
1.2.4. Một số thành phần hóa học và quá trình biến đổi của chúng trong quá trình bảo quản bảo quản
Bất cứ một loại nông sản phẩm nào, trong thành phần cùa nó đều chứa các nhóm hợp chất hữu cơ như prtein, glucid, lipid, vitamin, acid hữu cơ và các chất khoáng, các sắc tố, v.v... với tỷ lệ khác nhau. Do đó, muốn bảo quản tốt tứng loại sản phẩm cấn nghiên cứu kỹ thành phần hóa học và những biến đổi của nó dưới tác động của các nhân tố bên ngoài. Thông thường trong thành phần của chúng có những hợp chất sau:
1.2.4.1 Nước (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tuyệt đại đa số nông sản phẩm đều có chứa một lượng nước nhất định, nó thay đổi tùy theo hình thái giải phẫu và trạng thái keo ưa nước trong tế bào sản phẩm. Có những loại chứa nhiều nước như rau quả tươi chứa 65-95% nước, hạt lương thực chứa tương đối ít hơn từ 11-20%. Nhưng nhìn chung trong tế bào các loại nông sản phẩm đều có chứa các dạng nước sau đây:
33
a. Nước liên kết hóa học
Được đặc trưng bằng quan hệ định lượng rất chính xác giữa sản phẩm và nước. Đây là loại liên kêt rất bền vững. Ví dụ : Na2CO3.3H2O. Nếu muốn tách lượng nước này phải bằng cách đem nung lên hoặc bằng các tương tác hóa học khác.
b. Nước liên kết hóa lý
Kết hợp với vật liệu không theo một tỷ số nhất định. Nó bao gồm có nước hấp phụ, nước thẩm thấu, nước cấu trúc. Muốn tách lượng nước này ra cần tiêu hao một năng lượng để biến nó thành thể hơi. Dạng nước này kém bền hơn.
c. Nước liên kết cơ học
Loại này kết hợp với sản phẩm không theo một lượng nhất định, chính là lượng nước tự do trong sản phẩm đây là dạng kém bền vững nhất. Nó được chuyển dịch trong sản phẩm ở dạng thể lỏng. Muốn tách ra phải bằng cách sấy khô ở nhiệt độ 1050
C. Hàm lượng nước trong sản phẩm cao hay thấp có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và khả năng bảo quản của chúng. Đối với những sản phẩm có hàm lượng nước cao, việc bảo quản khó khăn hơn vì nước chín là môi trường thuận lợi để vi sinh vật hoạt động, làm cho chất lượng sản phẩm bị giảm xuống.
1.2.4.2 Glucid
Glucid là thành phần quan trọng chứa trong hạt và rau quả, chiếm tới 90% trọng lượng chất khô.
Trong quá trình bảo quản, glucid bị biến động khá nhiều. Đối với hạt, cũng như rau quả sau khi thu hoạch về vẫn xay ra quá trình chín, đồng thời nó còn bị ảnh hưởng bởi các điều kiện bảo quản, thông thường sau một thời gian bảo quản, đối với rau quả, lương đường tăng ( chủ yếu là đường đơn ), trong khi đó, đường tổng số có thể có phần giảm xuống vì thời gian bảo quản dài thì lượng đường giảm để cung cấp nguyên liệu cho quá trình hô hấp, lên men rượi, và nảy mầm,...
1.2.4.2 Vitamin và acid hữu cơ
Hàm lượng vitamin trong sản phẩm thay đổi tùy theo độ chín. Trong rau quả, hàm lượng vitamin tương đối nhiều, nó là thành phần dinh dưỡng chủ yếu gồm đủ các loại Vitamin A, B, PP, E (có nhiều ở phôi hạt), carotene chứa nhiều ở cà rốt, cà chua, đu
34
đủ. Vitamin C ở cam, chanh. Hàm lượng Vitamin B1 có thể biến động từ 0,1-0,2 mg%, B2 từ 5-12 mg%. B6 khoảng 0,31 mg% chứa nhiều trong bí đỏ. Hàm lượng Vitamin C là cao nhất, có thể từ 130-170 mg%.
Trong quá trình bảo quản các vitaim hầu hết bị thay đổi và có chiều hướng bị tổn thất. Điển hình nhất là lượng Vitamin C trong sản phẩm bị hao thất khá nhiều. Nhiệt độ càng cao, sự tổn thất càng lớn, do đó bảo quản lạnh sẽ hạn chế được sự tổn thất này.
Như vậy đối với các loại quả, khi bảo quản, hàm lượng đường ở vỏ chuyển dần vào ruột, acid giảm dần, hàm lượng đường tăng, quả ngọt hơn. Hàm lượng Vitamin C giảm. Vitamin C là chất dễ bị oxy hóa và chuyển thành dạng dehydroascorbic...
Ở dạng dehydroascorbic dễ bị phân hủy dưới tác dụng của ngoại cảnh nhất là nhiệt độ. Ở nhiệt độ càng cao thì quá trình này xảy ra càng mạnh.
Acid hữu cơ cũng là nguyên liệu để hô hấp (nhất là đối với rau quả), vì vậy trong quá trình bảo quản acid hữu cơ bị giảm xuống và thường tổn thất nhiều hơn đường, nhưng có đôi khi không giảm hoặc giảm rất ít.
Đối với quá trình chín tiếp của rau quả trong quá trình bảo quản, sự biến đổi của đường và acid còn tùy thuộc vào nhiều điều kiện khác nhau nhưng nhìn chung tỷ lệ của