1.2.2.1. Nguyên lý bảo quản rau quả tƣơi [3]
Bảo quản rau quả tƣơi sau khi thu hái trong điều kiện môi trƣờng khí quyển bình thƣờng, chất lƣợng của chúng sẽ giảm dần và tiến tới hƣ hỏng dài hay ngắn tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau nhƣ: giống, loại rau quả, thời gia thu hái, điều kiện môi trƣờng,… Nguyên nhân trực tiếp cơ bản dẫn đến sự hƣ hỏng thối rữa rau quả, đó là hiện tƣợng chín và hiện tƣợng nhiễm bệnh.
Rau quả tƣơi sau khi hái vẫn tiếp tục quá trình chín nhƣ còn trên cây mẹ, tức là vẫn tiếp tục biến đổi theo chiều hƣớng tất yếu của chu kỳ sinh học (sinh ra – lớn lên – già – chết). Quá trình hô hấp của rau quả sau thu hái xảy ra càng cao thì hiện
tƣợng chín càng nhanh chóng xảy ra. Điều đó đồng nghĩa với thời hạn bảo quản của rau quả càng bị rút ngắn. Thực tế cho thấy quả càng chín bao nhiêu thì càng trở nên mềm, sức chịu đựng tác động cơ học càng yếu là do quá trình chín enzym protopectinaza hoạt động mạnh thủy phân protopectin (là chắt gắn các tết bào với nhau) thành pectin hòa tan, làm yếu dần mối liên kết giữa các tế bào thậm chí làm tế bào tách hẳn khỏi nhau dẫn đến hiện tƣợng chảy thành dịch lỏng. Vì vậy, sức đề kháng bệnh lý của quả chín càng kém hơn nhiều so với quả chƣa chín, đó là cơ hội tốt nhất cho các loài vi sinh vật phát triển gây thối rữa hƣ hỏng nhanh chóng. Nhƣ vậy, để kéo dài thời hạn bảo quản nguyên liệu rau quả trƣớc hết cần thực hiện theo nguyên tắc thứ nhất là kiễm hãm hoạt động sống, tức là ức chế cƣờng độ hô hấp, từ đó kìm hãm tốc độ chín và nảy mầm.
Sự hƣ hỏng thối rửa của rau quả sau thu hái xảy ra chủ yếu là do nguyên nhân nhiễm bệnh (do vi sinh vật nhất là nấm mốc). Nhƣ vậy, nguyên tắc thứ hai, để kéo dài thời hạn bảo quản rau quả là: ức chế hoạt động sống, sinh trƣởng và phát triển của vi sinh vật.
Nhƣ vậy, thực chất của các phƣơng pháp bảo quản là sự điều chỉnh các quá trình sinh học xảy ra trong rau quả tƣơi cũng nhƣ trong vi sinh vật. Khi thay đổi điều kiện môi trƣờng sẽ tác động đến các yếu tố vật lý, hóa học dẫn đến tiêu diệt hay ức chế, hoặc bảo toàn quá trình sống của rau quả.
1.2.2.2. Các phƣơng pháp bảo quản rau quả [3], [5], [6]
a. Bảo quản ở điều kiện thƣờng
“Điều kiện thƣờng” đƣợc hiểu là điều kiện nhiệt độ và độ ẩm bình thƣờng của tự nhiên. Nhiệt độ và độ ẩm tự nhiên hoàn toàn phụ thuộc vào sự cố biến động của khí hậu và thời tiết. Phƣơng pháp bảo quản rau quả ở điều kiện thƣờng ít phù hợp với điều kiện ở Việt Nam. Nói cách khác khí hậu Việt Nam hoàn toàn bất lợi cho việc lƣu trữ rau quả sau khi thu hái vì nhiệt độ và độ ẩm rất cao (miền Bắc nhiệt độ trung bình là 23,30C và độ ẩm trung bình 83,5%; miền Trung nhiệt độ trung bình là 25,10C và độ ẩm trung bình là 88,5%; miền Nam nhiệt độ trung bình là 270C và độ ẩm trung bình là 82%) tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hô hấp của rau quả.
Tuy nhiên, trong thực tế khi cần thiết chúng ta có thể giữ nguyên liệu rau quả ở điều kiện bình thƣờng trƣớc lúc phân phối đến ngƣời tiêu dùng hoặc trƣớc khi chế biến công nghiệp.
Bảo quản rau quả ở điều kiện bình thƣờng hoàn toàn dựa vào nguyên lý bảo toàn sự sống. Thời hạn bảo quản phụ thuộc vào đặc tính sinh học của từng loại rau quả, phần lớn các loại rau quả chỉ bảo quản đƣợc ở điều kiện bình thƣờng trong vài ngày.
Một trong những yếu tố quan trọng giữ chất lƣợng của rau quả khi bảo quản rau quả ở điều kiện thƣờng là thông gió. Thông gió nhằm tạo ra môi trƣờng khí quyển xung quanh nguyên liệu cũng thoáng nhƣ không gian tự do, tức là có nhiệt độ, độ ẩm, thành phần khí quyển trong khối nguyên liệu không khác với tự nhiên. Ngoài ra rau quả cũng đƣợc che chắn khỏi tác động trực tiếp của ánh sáng để hạn chế nguyên nhân làm tăng cƣờng độ hô hấp. Để đảm bảo chế độ thông gió tự nhiên cũng nhƣ cƣỡng bức, khối nguyên liệu cần đƣợc xếp sao cho có các kẽ hở để không khí có thể luồn qua. Rau quả đƣợc đựng trong sọt thƣa xếp trên sàn thành lô có chiều cao 3-4m. Sàn kho cần kê cao tạo rãnh hút gió có chiều rộng khoảng 2cm.
b. Bảo quản lạnh
Thực phẩm nói chung, rau quả nói riêng đƣợc bảo quản trong môi trƣờng có nhiệt độ từ 20- 240C (giới hạn nóng lạnh) đến nhiệt độ gần điểm đóng băng của dịch bào trong nguyên liệu gọi là bảo quản lạnh.
Bảo quản lạnh có thể kéo dài thời gian bảo quản vì ở nhiệt độ môi trƣờng bảo quản càng thấp thì càng có tác dụng ức chế cƣờng dộ của các quá trình sinh lý - sinh hóa xảy ra trong rau quả và ức chế sự sinh trƣởng phát triển của vi sinh vật.
Bảo quản lạnh là dựa vào nguyên lý tiềm sinh, phƣơng pháp này đƣợc sử dụng rất phổ biến trên thế giới hiện nay vì đây là phƣơng pháp có độ tin cậy cao, hiệu quả, ít làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm và có thể bảo quản rau quả trong thời gian dài đặc biệt là khi kết hợp với các phƣơng pháp bảo quản khác.
Tuy nhiên phƣơng pháp này có nhƣợc điểm là hao tốn năng lƣợng, tốn chi phí ban đầu để xây dựng kho.
c. Bảo quản bằng hóa chất
Bảo quản lạnh làm giảm quá trình chín của rau quả nhƣng đối với một số loại rau quả không ngăn đƣợc quá trình nảy mầm, do vậy trong thực tế ngƣời ta thƣờng sử dụng một số loại hóa chất ở những liều lƣợng khác nhau nhằm kéo dài thời gian bảo quản của rau quả.
Thực tế cho thấy, khi sử dụng hóa chất phù hợp, rau quả có thể bảo quản đƣợc dài ngày ngay cả ở nhiệt độ thƣờng, tuy nhiên nếu kết hợp xử lý hóa chất với bảo quản lạnh thì hiệu quả sẽ tăng lên nhiều.
Ƣu điểm của phƣơng pháp này là đơn giản, dễ dùng. Nhƣợc điểm của việc sử dụng hóa chất nhƣ là chất bảo quản là ở chỗ hóa chất có thể làm biến đổi phần nào chất lƣợng của rau quả, tạo mùi vị không tốt và ảnh hƣởng đến khả năng tự đề kháng của rau quả. Quan trọng hơn là trong thời gian ngắn hoặc lâu dài có thể ảnh hƣởng đến sức khỏe của ngƣời tiêu dùng.
Hóa chất dùng để bảo quản rau quả tƣơi gồm hai nhóm:
- Nhóm thứ nhất gồm các lại hóa chất có khả năng chống nảy mầm hoặc diệt mầm nhƣ: M-1; MH-40; rƣợu nonilic
- Nhóm thứ hai gồm các loại hóa chất có khả năng tiêu diệt, ức chế vi sinh vật nhƣ: KP-2; Topxin-M.
Ngoài các loại hóa chất trên, trên thị trƣờng thế giới còn xuất hiện nhiều chế phẩm mới có tác dụng chống mầm bệnh nhƣ: Mertect 90, Benlat, NF44, NF35, Carbendazim (CBZ), Bennomyl, Creso, NA7, MA07,…mỗi chất có tác dụng riêng với từng loại rau quả.
Thời gian gần đây các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu và sử dụng hợp chất 1- MCP (1-Methylcyclopropen) để bảo quản rau quả. Hợp chất này có thể ức chế hiệu quả hoạt động của etylen và cơ quan hấp thụ etylen trong rau quả. Nhiều nghiên cứu trên thế giới cho thấy nó có tác dụng làm chậm quá trình chín của một số loại quả có hô hấp đột biến nhƣ mận, chuối, bơ và cà chua.
d. Bảo quản rau quả trong môi trƣờng khí quyển đƣợc kiểm soát (CAS) và môi trƣờng khí quyển đƣợc biến đổi (MAP)
Bảo quản rau quả trong môi trƣờng khí quyển đƣợc kiểm soát (CAS – Controlled Atmosphere Storage)
Đây là phƣơng pháp bảo quản rau quả tƣơi trong môi trƣờng khí quyển mà thành phần không khí nhƣ O2, CO2 đƣợc điều chỉnh hay đƣợc kiểm soát khác với khí quyển bình thƣờng.
Phòng bảo quản phải kín, lạnh hoặc không lạnh, có hệ thống thông gió và cung cấp các khí O2, CO2 một cách tự động. Vì tất cả các thông số, kể cả nồng độ các khí, đƣợc đo và kiểm soát một cách chặt chẽ nên phƣơng pháp này đƣợc gọi là bảo quản trong khí quyển (hay môi trƣờng) đƣợc kiểm soát.
Phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng chủ yếu đối với táo, sau đó là cải bắp, xà lách, trái bơ, măng tây và chuối. Do thiết bị đắt tiền, chi phí bảo quản cao và thay đổi đối với các loại và giống rau quả khác nhau nên phƣơng pháp này ít phổ biến dù chất lƣợng bảo quản cao.
Bảo quản rau quả môi trƣờng khí quyển đƣợc biến đổi (MAP - Modified Atmosphere packaging)
Đây là phƣơng pháp bảo quản mà rau quả đƣợc đựng trong túi màng mỏng PE, PP, … có tính thấm chọn lọc. Thậm chí rau quả còn đƣợc đựng trong các container, đƣợc lót bằng vật liệu tổng hợp có tính thẩm thấu chọn lọc đối với các loại khí.
Mức độ thẩm thấu của các loại màng rất khác nhau, phụ thuộc vào các loại màng, độ dày của lớp màng. Trong quá trình bảo quản do hô hấp làm hàm lƣợng O2 giảm, nồng độ CO2 tăng lên, hơi nƣớc tăng và do chênh lệch hàm lƣợng các chất này với môi trƣờng bên ngoài nên CO2 và hơi nƣớc di chuyển ra, còn O2 di chuyển vào. Khi đạt cân bằng nồng độ O2 đi vào bằng nồng độ O2 cần cho quá trình hô hấp. nồng độ CO2 đi ra bằng nồng độ CO2 thải ra do quá trình hô hấp. MAP có các dạng nhƣ: thụ động, chủ động và hút chân không nhẹ.
Có một vài phƣơng pháp xử lý rau quả trƣớc khi bảo quản bằng hai phƣơng pháp CAS và MAP nói trên để kéo dài thời hạn bảo quản hơn nữa đó là xử lý rau quả bằng nhiệt, bằng dung dịch CaCl2 hoặc tạo màng sáp.
e. Bảo quản bằng phƣơng pháp chiếu xạ
Nguyên lý của phƣơng pháp bảo quản bằng chiếu xạ là: khi chiếu bức xạ vào sản phẩm thì một mặt vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt; mặt khác (đối với rau quả tƣơi) quá trình sinh lý, sinh hóa có thể bị ức chế làm chậm quá trình chín cảu rau quả và hạn chế hiện tƣợng nảy mầm. Ngoài ra, nó còn tiêu diệt côn trùng hoặc động vật gây hại có ở rau quả tƣơi, nhờ vậy kéo dài đƣợc thời hạn bảo quản.
Các loại chiếu xạ đƣợc sử dụng trong bảo quản thực phẩm: + Tia âm cực và tia β.
+ Tia Rơnghen (X) và tia γ.
Trong bảo quản thực phẩm thƣờng dùng tia γ vì các ƣu điểm sau của nó: + Đƣợc thực phẩm hoặc rau quả hấp thu một cách dễ dàng.
+ Có mức độ xuyên thấu cao. + Có tính ổn định và rẻ tiền.
Trên thực tế tia γ đƣợc sinh ra từ nguồn Co60 và Cs137.
Ảnh hƣởng của chiếu xạ đến thành phần và câu trúc của rau quả nhƣ sau: + Gluxit:
Gluxit khá bền đói với chiếu xạ. Tuy nhiên ở liều lƣợng chiếu xạ cao thì hình thành nhóm – COOH trong đƣờng đơn nhƣ glucoza và biến đổi trạng thái từ đƣờng thành axit. Với liều lƣợng 10 Mrad thì protopectin sẽ chuyển thành pectin hòa tan. Nếu liều lƣợng chiếu xạ trong khoảng 1-8 Mrad thì sự biến đổi thành phần của gluxit không nhiều hơn so với phƣơng pháp chế biến nhiệt.
+ Các enzim: các enzim tƣơng đối bền với chiếu xạ, với hàm lƣợng 8 Mrad thì hai enzim peroxidaza và catalaza vẫn chƣa bị mất hoạt tính.
+ Các vitamin: ngƣời ta thấy mức độ gây tổn thất vitamin do chiếu xạ cũng tƣơng tự nhƣ là do nhiệt. Vitamin C có thể bị phá hủy 50%. Nhƣng nếu trong môi trƣờng nƣớc nó chuyển thành dạng axit dehydroascorbic. Vitamin A ở liều lƣợng
chiếu xạ 1,25 Mrad thì tổn thất cso thể lên tới 50%. Vitamin E bị phá hủy đến 60% ở liều lƣợng chiếu xạ 3 Mrad. Nhƣng nếu môi trƣờng chiếu xạ không có O2 thì nó hầu nhƣ không bị phân hủy. Vitamin K có thể không bị phân hủy ở liều lƣợng bức xạ đến 5 Mrad.
+ Lipid và protein:
Chiếu xạ có thể làm lipid bị oxy hóa và sản phẩm của quá trình oxy hóa lipid là các chất gây mùi ôi khét. Còn protein sẽ bị phân giải, phân hủy thành sản phẩm cuối cùng (NH3, H2S) có mùi khó chịu. Tuy nhiên mức độ biến đổi của lipid và protein cũng không nhiều hơn và cũng không hơn khi gia nhiệt.
+ Trạng thái, màu sắc, mùi vị:
Khi chiếu xạ rau quả sẽ bị mềm, liều lƣợng chiếu xạ càng cao thì rau quả bị mềm càng nhiều, màu sắc cũng bị biến đổi nhiều. Một số rau quả nhƣ măng tây sẽ tạo ra mùi hăng khó chịu.
Do những ảnh hƣởng trên nên liều lƣợng chiếu xạ phù hợp là: + Nếu rau quả có pH< 4,5 thì liều lƣợng chiếu xạ là 1-3 Mrad. + Nếu rau quả có pH> 4,5 thì liều lƣợng chiếu xạ là 4-5 Mrad.
f. Bảo quản rau quả bằng màng tạo thành từ các hợp chất sinh học
Hiện nay trên thế giới có xu hƣớng nghiên cứu sử dụng các hợp chất sinh học là các polymer có nguồn gốc từ tinh bột, chitin, protein và lipid tạo màng bao để bảo quản rau quả. Một trong những ƣu điểm của phƣơng pháp này là ít ảnh hƣởng đến môi trƣờng vì sau một thời gian bảo quản lớp màng bao này tự hủy. Trong các hợp chất sinh học dùng để tạo màng, chitosan thu hút đƣợc nhiều sự chú ý vì khi tạo màng nó có ƣu điểm nhƣ hạn chế sự hô hấp của rau quả, kháng lại vi sinh vật, giảm thiểu hàm lƣợng etylen sinh ra và hạn chế biến đổi màu khi bảo quản và vận chuyển. Cách dùng chitosan để bảo quản rau quả nhƣ sau:
Rau quả tƣơi sau khi thu hoạch đƣợc phân loại, làm sạch rồi nhúng vào dung dịch chitosan (pha bằng dung dịch axit axetic loãng) trong một khoảng thời gian thích hợp. Sau đó rau quả đƣợc vớt ra làm khô để tạo màng bao trên bề mặt vỏ rồi đem đi bảo quản ở điều kiện thƣờng hoặc điều kiện lạnh.
Khi dùng chitosan để bảo quản cần lƣu ý đến độ dày của lớp màng chitosan tạo ra. Độ dày của màng phụ thuộc vào từng loại rau quả, nếu quá dày thì dễ sinh ra hô hấp yếm khí ngoài ra rau quả có hình dạng bên ngoài gồ ghề không đẹp.
Ngoài màng chitosan, ngƣời ta còn thƣờng dùng các loại màng khác nhƣ màng sáp, màng hydrocolloid- lipid đƣợc tạo thành bằng cách trộn lẫn các loại dầu riêng biệt. Đặc điểm của các loại màng này là không hòa tan trong nƣớc nên hạn chế đƣợc quá trình bay hơi nƣớc, hạn chế tốc độ hô hấp do đó làm chậm quá trình chín của rau quả. Ngoài ra nó còn có tác dụng bảo quản rau quả khỏi trầy xƣớc trong quá trình vận chuyển.