Biện pháp sinh học

Hiện nay nghiên cứu và ứng dụng các biện pháp sinh học trong bảo quản quả đang là một xu hướng được các nhà nghiên cứu tập trung hướng tới bởi tính hữu dụng cũng như sự an toàn của chúng. Các báo cáo khoa học và các nghiên cứu mới đây đều đưa ra lời cảnh cáo về tác động tiêu cực của các chất bảo quản cũng như các bệnh trên thực phẩm đối với sức khỏe con người và hệ sinh thái nói chung trên toàn cầu nhằm hướng tới những phương pháp bảo quản an toàn cho thực phẩm, con người và môi trường. Cơ sở của phương pháp căn cứ vào sự cạnh tranh có trong tự nhiên của giới sinh vật, cụ thể là các sinh vật đối kháng. Quả có quá trình tự bảo vệ mình trước và trong quá trình bị lây nhiễm nguồn bệnh. Vi sinh vật đối kháng đóng vai trò trong cơ chế tự nhiên chống lại các hư hại xảy ra đối với quả, do tương tác giữa các vi sinh vật này với các vi sinh vật gây bệnh trên đồng ruộng cũng như trong quá trình bảo quản và tồn trữ.

Việc lựa chọn vi sinh vật đối kháng căn cứ vào khả năng tác động trực tiếp của nó đến các vi sinh vật ký sinh và khả năng cạnh tranh với nguồn bệnh, cũng như khả năng kích thích cơ chế tự vệ của vật chủ với nguồn lây nhiễm. Để tăng cường hoạt tính sinh học, vi sinh vật đối kháng có thể kết hợp với các chất kháng nấm tự nhiên giúp cho tế bào chủ khởi động bộ máy tự bảo vệ của mình.

Sử dụng vi khuẩn đối kháng Bacillus subtilis: Vi khuẩn Bacillus subtilis tạo sinh khối xung quanh tác nhân gây bệnh, ngăn chặn không cho chúng bám vào vật chủ để gây bệnh. Sau đó, vi khuẩn Bacillus subtilis tiết ra hỗn hợp gồm

nhiều lipopeptit (được gọi là serenade) để làm thủng vách tế bào và màng tế bào chất của tác nhân gây bệnh, do đó ngăn chặn sự phát triển của chúng. Ngoài nấm gây bệnh thì vi khuẩn Bacillus subtilis cũng đối kháng với vi khuẩn gây bệnh như Escherichia coli. Khi nuôi cấy chung trên môi trường TSB thì vi khuẩn

Bacillus subtilis có khả năng tổng hợp một số chất kháng sinh nên sẽ ức chế quá trình sinh trưởng và phát triển của Escherichia coli sau 0 giờ, 12 giờ, 24 giờ và 36 giờ nuôi cấy (Nguyễn Huỳnh Nam, 2006).

2.5. Các kết quả nghiên cứu về tổn thất sau thu hoạch cam quýt trên thế giới và Việt Nam

2.5.1. Tình hình nghiên cứu về cam quýt sau thu hoạch trên thế giới

Năm 1970, Y. Schulman đã nghiên cứu sự biến đổi của màng sáp trên vỏ quả cam Shamoti trước và sau khi thu hoạch. Ông thấy rằng, ở giai đoạn trước thu hoạch khi quả đang phát triển về kích thước thì lượng sáp/cm2 vỏ quả không đổi. Khi quả ngừng phát triển thì độ dày này tăng lên đột biến. Trong quá trình bảo quản, lớp sáp tiếp tục tăng và đạt độ dày cực đại tại thời điểm kết thức đời sống quả. Ông kết luận rằng lớp sáp càng dày thì khả năng tồn trữ tự nhiên của quả càng tốt và nếu gây tổn thương màng sáp sẽ ảnh hưởng xấu đến khả năng tồn trữ cam Shamoti (Y. Schulman và S.P. Monsenise, 1970 ). Năm 1996, Fallico và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản (40C và 250C) đến chất lượng của cam Blood và đi đến kết luận rằng, sau 4 tháng bảo quản ở cả hai điều kiện nhiệt độ, cam đều có mùi khó chịu do sự sinh ra của vinyl phenol (những chất gây mùi khó chịu cho cam được sinh ra từ các quá trình khử các axit hydroxycinnamic).

Năm 1999, tại Italia Nagy S và cộng sự đã nghiên cứu bảo quản 2 giống cam Toroco và Mocro ở nhiệt độ 80 và 220C. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng axit hữu cơ giảm ở tất cả các công thức bảo quản. Sau 40 ngày hàm lượng nước giảm sau đó duy trì ổn định cho đến 85 ngày. Hàm lượng chất rắn hòa tan có hiện tượng tăng nhẹ đối với cam Toroco bảo quản ở 80C và duy trì ổn định ở các công thức còn lại (Nagy S, 1980).

Ngoài ra người ta còn nghiên cứu sự tạo màng bằng dung dịch nhũ tương Fruitex (sản phẩm của Pakistan), Britex 561 và SB 56 (sản phẩm của Mỹ) kết hợp với sử dụng nhiệt độ thấp đã được ứng dụng vào bảo quản các loại quả. Tại Trung Quốc, kỹ thuật tạo màng bảo quản bằng nhũ tương được thử nghiệm từ

thế kỷ XII- XIII. Đến năm 1988 màng plastic được sử dụng rộng rãi trong việc bảo quản quả có múi ở Nhật. Cho đến nay, tác dụng của màng bảo quản đã được thực tế chứng minh và sử dụng rộng rãi. Qua nhiều nghiên cứu người ta đã sản xuất ra nhiều loại màng bao bọc như: Cellophan, PE, giấy nến,… Các vật liệu khác được sử dụng để bao gói như giấy báo 0,098 mm, giấy mềm 0,015 mm, màng cellophan 0,03 mm và màng PE 0,03 mm. Qua theo dõi thời gian bảo quản ở nhiệt độ 20 ± 20C thấy rằng màng cellophan và PE hao hụt khối lượng giảm ít hơn so với sử dụng giấy nến, giấy bao, giấy mềm. Tuy nhiên việc bao bọc màng cho quả có múi có thể ảnh hưởng đến quá trình hô hấp, tạo hô hấp yếm khí, làm giảm chất lượng của quả (Y. Schulman và S.P. Monselise, 1970).

Việc ứng dụng công nghệ hóa học trong bảo quản cũng được quan tâm nghiên cứu. Tại Ấn Độ, năm 2001 M.S.Ladaniya đã tiến hành nghiên cứu và tìm ra quy trình xử lý trước bảo quản tốt nhất cho cam ngọt “ Mosambi”. Trong quy trình có sử dụng Cabezim 500 FL (500ppm) phun lên cây cam 3 lần trước khi thu hoạch 15 ngày và tạo màng bằng dung dịch Sta Fresh 451 (400 ml/tấn quả) có pha them thuốc diệt nấm TBZ 0,1%. Với quy trình xử lý này sau 30 ngày bảo quản cam vẫn giữ được độ tươi và màu vàng đặc trưng.

Qua những nghiên cứu trên ta có thể thấy được công nghệ sau thu hoạch đã và đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, phát triển và đạt được rất nhiều thành tựu, mang lại lợi ích to lớn cho ngành sản xuất cam quýt trên thế giới.

2.5.2. Tình hình nghiên cứu về cam quýt sau thu hoạch ở Việt Nam

Nghề trồng cam quýt đã có từ lâu đời ở nước ta, song song với nó là sự phát triển của công nghệ sau thu hoạch. Từ xa xưa ông cha ta đã có nhiều phương pháp đơn giản mà hiệu quả như bôi vôi vào núm quả, vùi vào trong cát hay để ở những nơi thoáng mát (Quách Đĩnh và Nguyễn Văn Tiếp, 2006).

Cùng với tiến bộ của khoa học kĩ thuật, các nghiên cứu về công nghệ sau thu hoạch cam quýt đã khắc phục được rất nhiều nhược điểm của các phương pháp bảo quản truyền thống.

Theo Bạch Văn Nghệ kỹ sư Viện công nghệ sau thu hoạch thì phương pháp tối ưu nhất làm sạch bề mặt cam là sử dụng nước sạch hoặc nước ấm với việc sử dụng chất diệt nấm Carbendazim, chất hấp phụ khí etylen. Kết quả sau 3 tháng bảo quản cam vẫn đảm bảo chất lượng với mức tổn thất dưới 10% và được thị trường chấp nhận.

Tại trung tâm sinh học thực nghiệm - Viện nghiên cứu ứng dụng công nghệ Hà Nội, kỹ sư Đặng Xuyến Như và Hoàng Thị Kim Hoa đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc xử lý TN (TN là hợp chất tự nhiên, không độc hại) đối với một số biến đổi sinh lý, sinh hóa của cam quýt. Kết quả là việc xử lý cam bằng hợp chất TN đã có tác dụng làm giảm hao hụt trọng lượng, giữ cho quả xanh tươi lâu hơn, do đó kéo dài thời gian bảo quản từ 20 – 25 ngày so với quả cam không được xử lý TN.

Năm 2012, Đỗ Văn Huy đã nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý nước nóng kết hợp với hóa chất tới bệnh nấm mốc xanh và chất lượng quả cam Hàm Yên trong quá trình bảo quản. Kết quả cho thấy xử lý nước nóng ở 520 C và thời gian 120s cho hiệu quả tốt nhất trong việc kiểm soát nấm mốc xanh Penicillium digitatum và Penicillium italicum trên quả cam Hàm Yên. Việc sử dụng natri bicacbonat 2% kết hợp với nhiệt độ 450C cho kết quả kiểm soát nấm mốc

P.digitatum và P.italicum tốt nhất trên quả cam, có thể kết hợp với chất hoạt động bề mặt Tween 80 mang lại hiệu quả cao hơn. Khi kết hợp etanol 30%với nhiệt độ 450C trong thời gian 120s cho kết quả kiểm soát nấm mốc P.digitatum

và P.italicum tốt nhất trên quả cam.

Từ các kết quả nghiên cứu trên chúng ta thấy công nghệ sau thu hoạch trong ngành sản xuất cam quýt ở Việt Nam có những định hướng và giải pháp khả quan. Tuy nhiên việc chuyển giao công nghệ và ứng dụng nó trong thực tiễn sản xuất gặp nhiều khó khăn. Do vậy đòi hỏi sự quan tâm hơn nữa của các nhà khoa học và các ban ngành có liên quan.

2.6. Giới thiệu chung về etanol

2.6.1. Tính chất lý, hóa của etanol

Etanol từ lâu được biết là chất kháng khuẩn được tạo thành từ quá trình chuyển hóa sinh học từ glucoza nhờ vi sinh vật. Etanol được thế giới công nhận là một hợp chất không độc hại GRAS (General Recognized as Safe) (USA national Organic Program, 2001). Cách nói thông thường được nhắc đến một cách đơn giản là rượu. Etanol là một ancol mạch thẳng, công thức phân tử là C2H6O hay C2H5OH, còn công thức cấu tạo là CH3 – CH2 – OH. Etanol dễ dàng hòa tan trong nước theo mọi tỉ lệ với sự giảm nhẹ về thể tích. Etanol còn được biết đến như là rượu etylic hay rượu ngũ cốc hay cồn, là hợp chất hữu cơ nằm trong dãy đồng đẳng của rượu etylic, dễ cháy, dễ bay hơi, không màu, là một

trong các rượu thông thường có trong thành phần của đồ uống chứa cồn. Etanol nhẹ hơn nước, tan vô hạn trong nước, và sôi ở nhiệt độ 78,30C, là dung môi hòa tan được nhiều chất như iot, benzen. Etanol tinh chất và etanol 95% là các dung môi tốt được sử dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp như: hóa mỹ phẩm, sơn, y dược…

Etanol có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống, ngày nay một ứng dụng mà người ta nghiên cứu là ứng dụng của etanol trong việc ức chế sự phát triển của nấm mốc và một số loại côn trùng gây hại trên nông sản, thực phẩm và áp dụng nó trong lĩnh vực bảo quản nông sản.

2.6.2. Cơ chế tác động đối với nấm mốc và ứng dụng của etanol

Nồng độ cồn tương đối cao được sử dụng để diệt các bào tử nấm và các vi khuẩn sinh dưỡng. Màng plasmit của các bào tử nấm được bảo vệ bởi thành tế bào, cho phép nó có thể chống lại các điều kiện bất lợi. Thành tế bào của bào tử nấm bao gồm các polymer của polysaccarit và chitin – glucan. Ngoài ra còn có chứa các đường đơn (galactozo, mantozo…), cellulozo, protein và các chất béo. Khi các bào tử nấm tiếp xúc với etanol sẽ gây nên sự thay đổi áp suất tạo ra sự chuyển pha của lipid trong màng tế bào nấm và tăng tính linh hoạt của nó dẫn tới sự phá hủy màng phospholipit. Mục tiêu chính của etanol làm hóa lỏng màng lipit, bên cạnh đó nó còn ảnh hưởng đến tính bán thấm của màng tế bào, gây rối loạn cân bằng thẩm thấu, rò rỉ các thành phần của tế bào chất.

Trong các nghiên cứu đánh giá tác động của etanol với sự nảy mầm của bào tử nấm cho thấy các bào tử nấm mốc khi tiếp xúc trực tiếp với etanol thì sự sự nảy mầm của bào tử bị ức chế, không thể nảy mầm hoặc có thể nảy mầm nhưng không có khả năng phát triển thành hệ sợi.

Etanol được sử dụng phổ biến trong nhiều sản phẩm như nước hoa, son môi, đồ uống có cồn. Do có khả năng kháng khuẩn nên etanol được sử dụng làm chất sát trùng. Khả năng sát trùng của etanol có hiệu quả ở nồng độ khoảng 70% nhưng nếu sử dụng etanol ở nồng độ cao hơn thì khả năng kháng khuẩn này ít hơn. Etanol được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống như: sử dụng làm chất sát trùng trong y tế, sản xuất dược phẩm, dùng trong chế biến thực phẩm, đồ uống có cồn, ngoài ra etanol còn được sử dụng nhiều trong công nghiệp để làm chất đốt hay dung môi để hòa tan các hợp chất hữu cơ và vô cơ.

2.6.3. Các nghiên cứu về tác dụng của etanol trong bảo quản quả tươi sau thu hoạch

Theo Geiges và Kuchen, 1981 đã có đánh giá về ảnh hưởng của etanol tới sự phát triển của sợi nấm bởi một vài loại nấm mốc phát triển trên môi trường nuôi cấy là vỏ bánh mì. Sự ức chế sinh trưởng được quan sát bởi sự phát triển của nấm mốc khi nồng độ etanol thay đổi từ 0 - 12%. Kết quả cho thấy trong khoảng 0 - 4% thì sự sinh trưởng và phát triển vẫn tiếp tục cho tất cả các loại nấm nghiên cứu là: P.expansum, P.lanosocoeruleum, A. oryzae và T. haianum. Tuy nhiên sự phát triển bị ngăn chặn ở nồng độ 8% đối với tất cả các loại nấm mốc.

Các nghiên cứu đã chỉ ra sự nảy mầm của B.cinerea hoàn toàn bị ức chế khi tiếp xúc với etanol 40% và không nảy mầm trên môi trường thạch, đường, khoai tây (PDA) sau khi tiếp xúc với etanol 30% trong 10s tại nhiệt độ 22 – 240C (Karabulut và Gabler,2004). Etanol 60% tiêu diệt các bào tử túi

Gilbertellapersicaria và Rhizopus stolonifer trong 1 phút. Nhưng cùng đó có một tác giả chỉ ra rằng, trên bề mặt bị tổn thương cần etanol 70% trong 40 phút để tiêu diệt Gilbertella và etanol 70% trong 60 phút để tiêu diệt Rhizopus (Ogawa và Lyda, 1960). Đối với bào tử của Aspergillus niger và Penicillium chrysogenum (Penicillium notatum) hoàn toàn bị bất hoạt khi tiếp xúc với etanol 25% ở 230C (Thien Dao và Philippe Dantigny, 2011). Khi nghiên cứu đối với bảo quản quả đào được nhúng trong etanol từ 20 – 100% ít hoặc không bị biến màu nâu. Quả đào được xử lý bằng 70% và 100% hơi etanol, quả được bảo vệ chống nhiễm trùng nấm, bảo quản được 30 ngày ở nhiệt độ phòng hoặc 240C. Ngược lại ở nhiệt độ phòng quả đào không được xử lý etanol và thuốc diệt nấm sẽ bị hư hỏng sau 2 – 3 ngày, còn xử lý bằng etano 120% bảo quản quả đào trong 10 ngày ở 240C hoặc nhiệt độ phòng.

Bằng cách áp dụng những phương pháp xử lý etanol khác nhau đã không làm tổn thương trái cây, không bị mất hương thơm hay mùi vị đặc trưng của nông sản đồng thời tăng độ cứng cho quả.

PHẦN THỨ BA

ĐỐI TƯỢNG – NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng, vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu

3.1.1. Đối tượng

Quả cam Xã Đoài trồng và thu mua tại huyện Khoái Châu, tỉnh Hưng Yên. Vận chuyển: quả được xếp trong các hộp xốp có lót giấy được vận chuyển bằng xe máy. Thời gian từ khi thu hái đến khi làm thí nghiệm không quá 24 giờ.

3.1.2. Địa điểm

Địa điểm thí nghiệm được thực hiện tại các phòng thí nghiệm của khoa Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội.

3.1.3. Thời gian

Quả cam được thu mua vào tháng cuối tháng 11 năm 2013.

3.1.4. Thiết bị và hóa chất nghiên cứu

3.1.4.1. Thiết bị

- Thiết bị phân tích chất lượng gồm:

+ Máy đo màu cầm tay Color Meter. + Chiết quang kế cầm tay.

+ Cân kỹ thuật có độ chính xác ±0,01 g và ±0,001 g + Máy đo độ cứng cầm tay.

+ Tủ sấy.

- Thiết bị xác định vi sinh vật gồm:

+ Tủ sấy, tủ cấy vi sinh vật,kính hiển vi, đèn chiếu tia cực tím, máy lắc,đĩa peptri, cốc thủy tinh, đũa thủy tinh, ống nghiệm,pipetman 1ml và 0,1ml, pipet, que cấy, đèn cồn, ống đong, quả bóp …

3.1.4.2. Hóa chất

- Etanol 960, 700 của Việt Nam.

- Các hóa chất phân tích chất lượng: NaOH 0,1N, phenolphthalein. - Môi trường nuôi cấy vi sinh vật

+ Môi trường PDA (potato – D glucose – aga): Khoai tây: 200g

D glucose: 20g Aga: 20g Nước cất: 1 lít

3.2. Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu ảnh hưởng của etanol 70% đến tỷ lệ thối hỏng của cam sau thu hoạch do nấm mốc gây ra;

- Nghiên cứu ảnh hưởng của etanol đến một số chỉ tiêu chất lượng và thời hạn bảo quản cam Xã Đoài sau thu hoạch;

- Đề xuất quy trình bảo quản cam Xã Đoài có sử dụng etanol 70%.

Phương pháp xác định chỉ tiêu