Có hai quá trình chín: chín tự nhiên và chín nhân tạo
Quá trình chín tự nhiên: là quá trình chín không cần có sự tác động của con người, bản thân nông sản sau thu hoạch vẫn xảy ra sự chín.
Quá trình chín nhân tạo: là quá trình chín có sự tác động của con người và tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng mà có sự tác động khác nhau.
2.1. Một số khái niệm về độ chín của rau quả:2.1.1 Chín thu hoạch:2.1.1 Chín thu hoạch: 2.1.1 Chín thu hoạch:
Là độ chín đạt ở thời kỳ trước khi chín thực dụng mà có thể thu hoạch được, lúc này hạt nông sản thường chưa chín hoàn toàn nhưng vật chất đã tích lũy đầy đủ. Đối với loại hạt nông sản, hạt lương thực thường ở thời kỳ gần chín hoàn toàn, hạt khô.
Độ chín thu hoạch thường thay đổi theo điều kiện vận chuyển và bảo quản. Thời gian vận chuyển và bảo quản càng dài thì độ chín thu hoạch càng xanh.
Một số loại quả, để đảm bảo mùi vị cần thiết phải qua giai đoạn bảo quản để nó tiến hành những quá trình chín sinh lí, sinh hoá, nên khi quả đã đạt đến mức độ nào đó là người ta thu hoạch được.
Ví dụ: chuối, cà chua …đều thu hoạch vào thời kì còn ương.
2.1.2 Độ chín sinh lý:
Là hạt nông sản đã chín thuần thục hoàn toàn về phương diện sinh lý. Những loại hạt đã qua độ chín sinh lý, nếu đủ điều kiện thích nghi như nhiệt độ, ẩm độ nó sẽ nảy mầm. Hạt đã khô, quá trình tích lũy vật chất đạt tới mức cao nhất.
2.1.3 Độ chín chế biến:
Tùy theo yêu cầu của mặt hàng chế biến với các quá trình khác nhau mà có thể có các yêu cầu về độ chín khác nhau đối với từng loại hạt nông sản. Độ chín của mỗi loại nông sản thích hợp với một quy trình chế biến nào đó người ta gọi là độ chín chế biến.
2.2. Quá trình chín tự nhiên (sau thu hoạch).
Hạt nông sản sau khi thu hoạch về quá trình chín sinh lý, sinh hóa vẫn tiếp tục xảy ra và vẫn tiếp tục chín. Quá trình đó gọi là quá trình chín tiếp hay còn gọi là quá trình chín sau. Trong thực tế sản xuất, ta không thể hái đúng thời kỳ chín thực dụng hay chín sinh lý mà thường hái trước cho nên phải có quá trình chín sau mới sử dụng được. Vì vậy quá trình chín sau là quá trình lên men do nội tại của bàn thân hạt nông sản tiến hành.
Hạt nông sản giống muốn nảy mầm được cần phải có thời gian chín sau để hoàn thành hết các quá trình chín sinh lý và các quá trình biến đổi sinh hóa cần thiết. Sự chín sau của hạt là một trong những nguyên nhân làm cho hạt ngủ nghỉ nhưng
không phải là sự ngủ, nghỉ nhất thiết là do sự chín của hạt. Các giai đọan chín sau dài thường làm cho tỷ lệ nảy mầm của lô hạt thấp và sức nảy mầm không đều nhau. Thời kỳ chín sau ngắn thì thường bị nảy mầm ngay ngoài đồng và trong khi bảo quản bị ẩm ướt, do đó gây nên tổn thất đáng kể. Hạt thông qua giai đọan chín sau thì phẩm chất có tăng lên, bảo quản có nhiều thuận lợi.
Trong quá trình chín sau do tác dụng của men nội tại nên xảy ra hàng loạt những biến đổi sinh hóa. Trong quá trình này sự hô hấp nghiêng về phía yếm khí, quá trình thủy phân tăng lên, tinh bột và protopectin bị thủy phân, lượng axit và chất chát đều giảm xuống, protein tăng lên.
Đối với các loại hạt nông sản, quá trình tổng hợp tinh bột tăng lên. Lượng Saccaroza tuy bị thủy phân nhưng vẫn tăng lên vì quá trình tích tụ nhiều hơn là thủy phân.
Ví dụ:
1) Sự thuỷ phân tinh bột tạo thành đường và ngược lại. 2) Sự hình thành các este do tác dụng giữa rượu và acid.
2.3. Quá trình chín nhân tạo:
Trong quá trình bảo quản và chế biến rau quả do một số yêu cầu mà người ta phải dùng biện pháp để tăng độ chín của rau quả. Đó là quá trình chín nhân tạo. Một số rau quả chín, khi bảo quản thường phẩm chất kém nhưng nếu dùng biện pháp tốt có thể khắc phục được. Trong quá trình bảo quản, muốn xúc tiến quá trình chín của rau quả được nhanh hơn, người ta dùng 1 số phương pháp sau đây:
2.3.1. Phương pháp gia công nhiệt:
Tăng nhiệt độ của môi trường nhằm tăng cường tác dụng hô hấp làm cho hạt nông sản nhanh chín hơn. Ở một giới hạn nhiệt độ thích hợp của mỗi loại nông sản,khi nhiệt độ tăng thì cường độ hô hấp tăng nhưng nếu vuột quá giới hạn đó thì đôi khi hô hấp lại giảm hoặc ngừng lại. Sở dĩ vì vậy là vì mỗi loại enzim grong rau quả chỉ thích ứng với một khoảng nhiệt độ nhất định. Khi nhiệt độ tăng trong giới hạn nhiệt độ hoạt động của enzim thì cường độ hô hấp tăng, nếu vượt quá giới hạn tối thích (ngưỡng
nhiệt độ tối đa và ngưỡng nhiệt độ tối thiểu) thì hoạt tính enzim giảm hoặc cường độ hô hấp giảm, thậm chí nhiệt độ quá cao hô hấp giảm. Dựa vào nhiệt độ người ta chia nhiệt độ làm: ngưỡng nhiệt độ tối đa, ngưỡng nhiệt độ tối thiểu và ngưỡng nhiệt độ tối thích cho hô hấp. Khi nhiệt độ môi trường vượt quá ngưỡng tối đa hay thấp hơn nhiệt độ tối thiểu thì nguyên sinh chất bị phân hủy, enzim tế bào bị giảm hoạt tính hoặc bị phân giải và kết quả là hô hấp bị đình trệ hoặc không còn. Trong khoảng nhiệt độ thì nhiệt độ tỉ lệ thuận với hô hâp.
Nhiệt độ tác động tới nông sản thông qua thời gian tác động của nhiệt độ: + Thời gian tác động ngắn thì giớ hạn nhiệt độ tối đa cho hô hấp có thể lên tới 40 độ C.
+ Thời gian dài thì giới hạn nhiệt độ tối đa cho hô hấp có thể dao động 30-35 độ C.
Khi nhiệt độ môi trường tăng cường đô hô hấp làm cho nông sản chin nhanh hơn. Người ta thường áp dụng điều này để thúc quả mau chín. Thường tăng nhiệt độ lên đến 30 – 400C và ẩm độ không khí trong phòng bảo quản là 85 – 90% thì sau một thời gian màu sắc của hạt nông sản sẽ rất đẹp.
Tùy theo từng loại nguyên liệu mà nhiệt độ thay đổi trong phạm vi cho phép. Ví dụ: cà chua chỉ nên từ 27-290C. Nếu trên 300C màu sắc quả không đẹp.
Cam cũng yêu cầu nhiệt độ thấp hơn 20-240C. Nhiều loại quả thích hợp với nhiệt độ cao hơn: chuối, dứa, xoài, mãng cầu…
Ưu điểm: phương pháp gia nhiệt đơn giản, dễ làm, đòi hỏi chi phí thấp, có thể áp dụng được ở hộ gia đình.
Nhược điểm: nếu thời gian chin kéo dài quả mất nhiều nước. quả dễ nhăn nheo, không đẹp mắt, dễ bị lên men; nếu nhiệt độ quá cao hơn ngưỡng màu sắc quả sẽ không đẹp, nhiều vết đốm xấu.
2.3.2. Phương pháp yếm khí:
Dùng cho những loại quả có nhiều chất tamin ( ví dụ dấm hồng ), polyphenol. Trong điều kiện yếm khí tannin không bị oxy hóa thành các chất có màu sẩm đen, chúng được biến thành các chất đơn giản (đường, acid hữu cơ,…) làm mất vị chát.
Theo phương pháp cổ truyền: đem qủa ngâm nước vôi 10% trong 2 – 6 ngày và ngâm trong nước nóng 400C một ngày đêm, sau đó đề bình thường, người ta còn dùng phòng kín cho khí CO2 vào và đuổi không khí ra, hoặc dấm chín trong tủ chân không.
Hàm lượng oxi thì giảm đi còn CO2 thì được tích tụ lại trong quá trình hô hấp. Nếu hàm lượng oxi giảm quá mức và CO2 tăng lên nhiều trong môi trường bảo quản thì hô hấp có thể chuyển sang hô hấp yếm khí. Hô hấp yếm khí sẽ phân hủy nhanh chóng các chất hữu cơ trong nông sản phẩm…
Đối với cà chua, người ta ngâm quả vào nước ấm 40 – 500C khoảng 5 – 9 giờ sau đó để ngoài không khí 8 – 9 ngày thì sẽ chín.
Hiện nay người ta dùng cách loại oxy không cho tiếp xúc với quả. Có hai cách là:
+ Lau sạch quả, xếp vào phòng kín có thể đóng kín tuyệt đối, thổi CO2 vào để đuổi sạch không khí.
+ Lau sạch quả, xếp vào phòng kín có thể đóng kín tuyệt đối, hút sạch không khí trong phòng.
Ta đã biết khí CO2 và O2 có tác dụng trực tiếp lên quá trình sinh lý, sinh hóa của rau quả, mặt khác thành phần của khí quyển bình thường chứa 21% O2, vì vậy khi bảo quản ở nhiệt độ bình thường với hàm lượng O2 như trên thì cường độ hô hấp hiếu khí rất cao, thúc đẩy quá trình chuyển hóa ACC thành ethylene, dẫn đến rau quả nhanh chín.
Dùng oxy đề tăng nhanh quá trình hô hấp hiếu khí, thúc đẩy cho quá trình chín nhanh hơn. Người ta thường dùng 50 – 70 % khí oxy với nhiệt độ 200C trong 7 ngày để dấm cà chua. Thí nghiệm cho thấy nếu dùng nồng độ oxy trong không khí đạt 50 – 70 % thì chín nhanh hơn tự nhiên 3 lần. Nếu dùng nồng độ oxy là 5 – 6% thì sẽ chín chậm đi 40–60 ngày.
Ưu điểm: thời gian chín nhanh, màu sắc đẹp, sử dụng được với nhiều loại nông sản.
Nhược điểm: cách làm khá tốn kém. Không sử dụng được với nông sản có nhiều tanin.
2.3.4. Phương pháp dùng chất kích thích:
Đây là phương pháp áp dụng rộng rãi và chủ yếu hiện nay. Các chất này có tác dụng thúc đẩy quá trình biến đổi sinh lý, sinh hóa làm cho quả chóng chín hơn.
Các chất thường dùng là C2H4 (etylen), C2H2 (acetylen), C3H6 (propylen), divinyl, rượu, hương thắp,…Đôi khi còn dùng cả etylen bromit, tetraclorua cacbon,… Cách dùng:
- Đối với chất khí: sấy hoặc xông hơi tiếp xúc với quả, vì vậy phải có phòng kín. Sau thời gian xông xong phải mở cửa thông gió.
- Đối với hoá chất dạng nước: ngâm, tiêm vào quả. Trong dân gian người ta thường dùng hương thắp.
Ưu điểm: cho sản phẩm chín đẹp, đồng đều…đa số chất gây chín không làm ảnh hưởng đến chất lượng quả và sức khỏe người tiêu dùng.
- Nếu nhiệt độ 250C => đốt 30 que hương trong trong 20 giờ. - Nếu nhiệt độ 200C => đốt 40 que hương trong 24 giờ.
Độ ẩm trong quá trình này phải đảm bảo 80 – 90 %. Sau khi dấm xong mở cửa thông gió.
Ví dụ: Áp dụng phương pháp hun khói nhang cho 5 tấn chuối: ở nhiệt độ 300C, ϕ = 80 ÷ 90%, đốt 20 que hương trong 10 giờ thì chín.
a) Ethylene
Cơ chế sinh tổng hợp etylen:
Ethylene là một khí cacbua-hydro không no, có công thức hóa học là C2H4, trong cấu trúc phân tử có một liên kết đôi. Đây là một chất khí không màu, không vị, không gây độc; có khả năng gây cháy nổ chỉ khi ở nồng độ cao hơn 2,7%..
Ethylene có đặc tích kích thích sinh trưởng của các tế bào thực vật do đó có tác dụng làm tăng trưởng về kích thước cây trồng, kích thích sự ra hoa ở các loại cây ăn quả.
Một đặc tính quan trọng của khí ethylene là tác dụng kích thích quá trình chín của các loại quả có hô hấp đột biến (climacteric) hay còn gọi là các loại quả có quá trình chín sau thu hoạch, nghĩa là kể cả khi quả đã được thu hoạch thì quá trình chín của chúng vẫn được duy trì như chuối, xoài, đu đủ, hồng, cà chua...
Giấm chín quả bằng ethylene có ưu điểm là quá trình chín diễn ra nhanh (khoảng 2 - 4 ngày) và có độ chín đồng đều cao hơn rất nhiều so với các phương pháp giấm chín truyền thống khác khác (đất đèn, ủ lá xoan...)
Thông thường vài giờ trước khi xảy ra hô hấp đột biến hàm lượng etylen nội sinh tăng, kích thích hoạt động của các enzym đẩy nhanh quá trình chín của qủa. Dưới tác động của etylen, màng tế bào của quả có những biến đổi cơ bản: tính thấm của màng tăng lên đáng kể do etylen có ái lực cao đối với lipit, một thành phần chủ yếu cấu tạo nên màng tế bào. Điều đó dẫn đến giải phóng các enzym vốn tách rời với cơ chất do màng ngăn cách. Các enzym này có điều kiện tiếp xúc với cơ chất và gây ra các phản ứng có liên quan đến các quá trình sinh lý, sinh hoá của quả như quá trình chín, thoát hơi nước…
Etylen là một loại hormone thực vật được tạo thành trong giai đoạn phát triển của cây trồng, đặc biệt ở giai đoạn chín của quả . Quá trình sinh tổng hợp etylen bao gồm những công đoạn chính sau: xuất phát ban đầu từ axít amin methionine (MET) và
sản phẩm quan trọng nhất của chu trình này là tạo ra etylen, quá trình này đi qua hai sản phẩm trung gian chính đó là S-adenosyl methionine (SAM) và 1- aminocyclopropane 1-cacboxylic axit (ACC). Từ methionine (MET) chuyển hoá thành S-adenosyl methionine (SAM) nhờ tác dụng xúc tác của enzym SAM- synthetaza. Từ SAM chuyển hóa theo 2 con đường khác nhau: một phần tổ hợp lại axit amin MET để tiếp tục quá trình sinh tổng hợp trong cơ thể sinh vật; một phần chuyển hóa thành 1-aminocyclopropane 1-cacboxylic axit (ACC) nhờ tác dụng xúc tác của enzym ACC-synthetaza. Khi quả còn xanh, con đường hình thành trở lại MET xảy ra mạnh và sự hình thành ACC là yếu hơn. Quá trình này sẽ diễn ra ngược lại khi quả chín dần. Từ ACC chuyển hoá thành etylen (C2H4) nhờ tác dụng xúc tác của enzym ACC-oxydaza.
Trong quá trình sinh tổng hợp etylen từ axít amin MET, hoạt tính của hai enzym ACC- synthetaza và ACC-oxydaza đóng vai trò quan trọng trong quá trình điều hoà sản sinh etylen và bị ảnh hưởng bởi các ion kim loại nặng. Nếu có tác động của các biện pháp kỹ thuật nhằm chống lại sự hình thành ACC, chẳng hạn như sử dụng chất kháng etylen (Retain - AVG) thì chất này sẽ có tác dụng ức chế hoạt động của enzym ACC-synthetaza. Do đó, quá trình chuyển hoá từ SAM để tạo thành hàm lượng ACC thấp (chất tiền etylen). Chính vì vậy, hàm lượng etylen tạo thành thấp, ứng dụng tính chất này để kéo dài thời gian bảo quản.
Một hướng thực hiện khác theo con đường sử dụng khả năng chuyển hoá của enzym ACC-N- malonyltransferaza để hàm lượng ACC tạo thành thấp. Khi trong môi trường có mặt enzym ACC-N-malonyltransferaza thì enzym này có thể làm đổi hướng đi từ ACC đến etylen để tạo ra một dẫn xuất kết hợp đó là ACC malonyl (MACC). MACC được coi như là một sản phẩm không hoạt động, bị cô lập ở trong không bào và chỉ có thể biến đổi trở lại ACC dưới những điều kiện phi sinh lý học. Chúng ta thấy rằng, oxy giữ vai trò quan trọng trong quá trình chuyển ACC thành etylen. Đây chính là cơ sở cho việc bảo quản rau quả tươi trong môi trường kín (thiếu O2) hay trong khí quyển điều chỉnh (điều chỉnh các thành phần không khí trong khí quyển bảo quản như O2, CO2, N2…) có tác dụng kháng etylen để kéo dài thời gian bảo quản tươi rau quả.
Hàm lượng Etylen nội sinh đo được ở một số cây trồng
Ethrel hay ethylen (2-chloroethyl phosphonic acid) (CEPA) sẽ bị thủy phân thành ethylen khi pH trên 4.
Ethylen được xem như là một chất lão suy, thúc đẩy quá trình chín của trái, làm mất diệp lục tố trong lá, thúc đẩy quá trình lão suy và ức chế sự sinh trưởng. Ethylen được sản xuất ra bởi thể cây như chồi, lá và thân. Sự thiếu nước là điều kiện kích thích quá trình sinh tổng hợp ethylene.
Theo các báo cáo khoa học, dùng ethrel nhân tạo chủ động cho trái cây đủ độ già thu hái chín đồng loạt, giảm thiểu hao hụt và làm cho chất lượng trái tốt hơn. Etylen nhân tạo có được do pha ethrel vào nước, mà ethrel, theo các chuyên gia hóa học là một acid có tên chloroethyl phosphonic, acid - CEPA (hoặc ACEP) dạng lỏng, không màu đến hổ phách nhạt, tan dễ dàng trong nước. Người ta đã tạo ra chế phẩm của ACEP có tên là ethrel, ethephon, ethefon, camposan, arvest... Nhúng cả trái hoặc tiêm etylen nhân tạo vào lõi, giúp trái mau chín. Sự hiện diện của etylen trong trái