2.2.2.1.Các quá trình xảy ra khi bảo quản rau quả tươi
Quá trình biến đổi vật lý:
Sự bay hơi nước:
Trong rau quả thì phần chiếm nhiều nhất đó là nước từ 65- 95% tùy thuộc vào từng loại quả. Sau khi thu hái rau quả bị mất hàm lượng nước trong suốt quá trình bảo quản do tham gia vào quá trình hô hấp hoặc bay hơi vào môi trường. Đây là nguyên nhân chính làm cho rau quả bị hao hụt khối lượng so với ban đầu. Sự mất nước còn làm tăng khả năng nhạy cảm với sự biến đổi nhiệt độ và kết quả là làm tăng cường độ hô hấp của quả. Khi rau quả mất đi 5-10% khối lượng chúng sẽ bị héo và hư hỏng nhanh chóng. Do sự chênh lệch độ ẩm giữa quả và môi trường. Tốc độ bay hơi phụ thuộc vào:
Cấu tạo và hình thái của mô che chở: nếu phần vỏ cấu tạo bởi tế bào cứng, chắc, nguyên vẹn sẽ làm giảm tốc độ mất nước
Điều kiện môi trường: nhiệt độ càng cao, độ ẩm không khí càng thấp thì tốc độ bay hơi nước càng nhanh
Tốc độ chuyển động của không khí: càng cao thì mức bay hơi càng nhiều
Sự giảm khối lượng tự nhiên:
Nguyên nhân là trong quá trình bảo quản quả bị mất nước và mất chất khô do hô hấp.
TRANG 27
Đường: Bị giảm đáng kể do hô hấp, tuy nhiên ở những loại quả mà khi thu hái hàm lượng đường chưa cao thì trong thời gian bảo quản đường có thể tăng lên do tinh bột chuyển hóa thành.
Tinh bột: Có thể tăng hoặc giảm tùy thuộc vào từng loại rau quả. Nếu tinh bột đã đạt tới hạn thì trong quá trình bảo quản hàm lượng tinh bột sẽ giảm (ví dụ: chuối xanh) còn nếu chưa cao thì trong bảo quản lại tăng do tinh bột được tổng hợp (ví dụ: đậu non).
Protopectin: Có thể bị phân giải thành pectin hòa tan làm yếu các liên kết và quả bị mềm ra.
Các acid hữu cơ: Hàm lượng acid hữu cơ giảm dần làm độ chua của rau quả giảm.
Các vitamin: Giảm đi rất nhanh do tác động của enzyme nội bào và sự oxi hóa
Các chất màu: (clorofil, carotenoit, flavonoit) dưới tác dụng của oxi không khí sẽ bị chuyển hóa làm biến đổi màu sắc tự nhiên của quả, một số chất màu mới được tổng hợp. Lượng chlorophill bị mất đi thay vào đó là sự tăng lên của các cấu tử mang màu khác như carotenoid (tạo cho quả có màu vàng, da cam và màu đỏ). Các quá trình này đều có sự tham gia của enzyme.
Các hợp chất phenon: polyphenon bị oxi hóa bởi men PPO tạo thành flobafin có màu nâu làm mất màu sắc tươi của quả khi bảo quản.
Quá trình hô hấp
Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của quả luôn luôn xảy ra các quá trình đồng hóa và dị hóa: khi quả bắt đầu phát triển và còn đang ở trên cây thì chủ yếu xảy ra quá trình đồng hóa là chủ yếu, là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ cho quả như tinh bột, đường, chất khoáng….quả ngày càng phát triển đầy đủ cho tới khi chín: kích thước quả tăng lên, màu sắc quả thay đổi rõ ràng…
Khi quả được thu hái vẫn xảy ra quá trình sống của rau quả nhưng lúc này trong rau quả chủ yếu xảy ra quá trình dị hóa: đó là quá trình sử dụng các chất hữu cơ đã có sẵn để duy trì sự sống của quả. Trong rất nhiều những biến đổi xảy ra sau khi thu hái rau quả thì hô hấp là chủ yếu.
TRANG 28
Hô hấp sử dụng tinh bột hoặc đường và các hợp chất khác. Dưới tác dụng của oxi không khí, các mạch hidrocacbon bị bẻ gãy và sản phẩm thu được là CO2 và nước, phản ứng này tỏa ra năng lượng dưới dạng nhiệt.
Khi lượng oxi trong không khí được cung cấp đầy đủ thì quá trình trên xảy ra rất mạnh mẽ và biến thiên theo từng thời kỳ bảo quản, và kết quả của các quá trình này là rau quả ngày càng bị biến đổi sâu sắc cho tới khi hỏng hẳn. Cũng trong quá trình này có những phản ứng làm tăng chất lượng của rau quả như sự chuyển thành đường của tinh bột…
Quá trình này là hô hấp hiếu khí: có sự tham gia của oxi không khí, sản phẩm của quá trình là CO2, H2O và nhiệt. Tiêu biểu là phản ứng:
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 673 KCal
Khi oxi trong môi trường giảm xuống khoảng thấp hơn 2 % thì quá trình lên men sẽ thay thế cho quá trình hô hấp hiếu khí. Quá trình hô hấp yếm khí này tạo ra một lượng lớn các chất trung gian trong đó đáng kể nhất là quá trình biến đổi đường thành rượu và khí cacbonic. Chính những sản phẩm trung gian này đã làm quá trình hư hỏng của quả xảy ra nhanh hơn bằng việc làm biến đổi màu sắc, mùi vị và trạng thái quả một các sâu sắc. Tiêu biểu là phản ứng:
C6H12O6 → 2C2H5OH +2CO2 +28 Kcal
Như vậy khi sự thông khí trong khi bảo quản kém sẽ làm tăng nồng độ khí CO2, nhiệt độ xung quanh quả và tạo môi trường thuận lợi cho hô hấp yếm khí và các vi sinh vật phát triển, kết quả là quả sẽ bị hư hong nhanh chóng. Vì vậy việc đảm bảo sự thông khí một cách thích hợp tránh hô hấp yếm khí và đảm bảo hô hấp hiếu khí xảy ra thích hợp là rất quan trọng và có ý nghĩa quyết định đến chất lượng của quá trình bảo quản.
Những loại quả có quá trình hô hấp tăng lên rất nhanh chóng và sau đó lại giảm xuống gọi là hô hấp đột biến (Climacteric), ví dụ như cà chua và xoài. Còn những loại quả mà trong suốt quá trình bảo quản sự hô hấp luôn giảm thì cường độ hô hấp không có điểm đột biến (non-climacteric) như táo, nho…Khí etylen tạo ra trong suốt quá trình hô hấp là nguyên nhân quan trọng thúc đẩy quá trình chín của
TRANG 29
quả. Etylen là một hormone thực vật tự nhiên liên quan đến quá trình sinh trưởng, phát triển, chín và sự lão hóa của thực vật.
Người ta cho rằng phytohormone này thúc đẩy quá trình chín của rất nhiều loài quả như: chuối, dứa, cà chua, xoài, dưa hấu và đu đủ. Nó được tạo ra ở nhiều nồng độ khác nhau phụ thuộc vào nhiều loại quả. Nhưng khi nồng độ ethylene đạt từ 0.1 đến 1.0 ppm (phần triệu) thì bắt đầu xảy ra quá trình chín của quả vùng nhiệt đới. Sản phẩm ethylene trong quả là tín hiệu cho hoạt động của nhiều loại enzyme khác nhau dẫn đến những thay đổi sinh lý như: quả có sự thay đổi màu sắc từ xanh sang đỏ, trạng thái quả chuyển sang mềm và có mùi vị khác nhau.
Như vậy trong quá trình bảo quản quả cần phải hạn chế hô hấp để tránh tổn thất chất khô đồng thời phải tuyệt đối tránh hô hấp yếm khí. Đây là một bài toán tối ưu quan trọng quyết định lớn tới chất lượng bảo quản.
2.2.2.2 Sự hư hỏng trong quá trình bảo quản
Do vi sinh vật:Vi sinh vật thâm nhập từ môi trường
Do hô hấp
Do sự bay hơi nước
Do hoạt động của enzyme
Do sự tự biến đổi các chất
Do tác động cơ học
Do tác động của những hóa chất bảo vệ thực vật.
2.2.2.3. Bảo quản rau quả
Nguyên lý bảo quản rau quả:
Khi lưu trữ rau quả tươi sau khi thu hái trong điều kiện khí quyển bình thường, chất lượng của chúng sẽ giảm dần và tiến tới hư hỏng hoàn toàn do thối rữa. thời gian từ khi thu hái cho tới khi rau quả hỏng hoàn toàn dài hay ngắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: giống, loại rau quả, thời gian thu hái, độ chín và điều kiện môi trường bảo quản… Nguyên nhân trực tiếp và cơ bản dẫn tới rau quả bị hư hỏng là do hiện tượng chín và hiện tượng nhiễm bệnh.
TRANG 30
Quá trình chín của rau quả phụ thuộc vào cường độ hô hấp, hô hấp càng mạnh mẽ thì quá trình chín càng nhanh chóng xảy ra và thời hạn bảo quản của rau quả càng bị rút ngắn.
Quả càng chín thì càng trở nên mềm và giảm khả năng chịu tác động cơ học. Quá trình tiến tới giai đoạn chín của rau quả là quá trình phân hủy các chất dinh dưỡng trong đó có cả các chất có khả năng ức chế vi sinh vật như các acid, phitonxit….tạo điều kiện tốt cho vi sinh vật phát triển mạnh gây thối rữa và hư hỏng nhanh chóng.
Như vậy, để kéo dài thời hạn bảo quản của rau quả trước hết là kìm hãm hoạt động sống, tức là ức chế cường độ hô hấp, từ đó kìm hãm tốc độ chín của quả. Nhưng chỉ được kìm hãm chứ không được đình chỉ nếu không sẽ dẫn tới hư hỏng nhanh chóng hơn do hô hấp yếm khí.
Trong trường hợp hô hấp được hạn chế tới mức thấp nhất nhưng khi vi sinh vật nhất là nấm mốc có điều kện phát triển mạnh thì rau quả cũng sẽ bị hư hỏng nhanh chóng. Vì vậy nguyên tắc tiếp theo đó là ngăn ngừa, loại bỏ hoạt động của vi sinh vật [8].
Dựa trên những nguyên lý sinh học, giáo sư Nikitin chia các phương pháp bảo quản thành 3 nhóm:
Nhóm thứ nhất bao gồm các phương pháp dựa trên nguyên lý bảo toàn sự sống- Bioza: rau quả được giữ nguyên trạng thái sống bình thường không cần tác động bất cứ giải pháp xử lý nào ngoài một vài tác động hạn chế cường độ sống nhằm giảm mức phân hủy thành phần dinh dưỡng do hô hấp và giảm tổn hao khối lượng tự nhiên do bay hơi.
Nhóm thứ hai: gồm các phương pháp dựa trên nguyên lý tiềm sinh-Anabioza. Làm chậm, ức chế hoạt động sống của quả và của vi sinh vật nên làm chậm thời gian hư hỏng và thối rữa của rau quả. Trong nhóm này gồm các phương pháp: bảo quản lạnh, lạnh đông, cô đặc, sấy điều chỉnh thành phần khí quyển, muối chua, dầm giấm….đặc điểm chung của các phương pháp này là tạo ra môi trường không thuận lợi cho hoạt đông sống của quả và của vi sinh vật.
TRANG 31
Nhóm thứ ba là nhóm dựa trên nguyên lý phi tiềm sinh-Abioza. Đó là các phương pháp loại bỏ sự sống của quả cũng như của vi sinh vật. Khi không còn hoạt động sống thì quả cũng mất tính kháng bệnh tự nhiên chính vì thế chúng trở thành môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật, muốn giữ sản phẩm khỏi hư hỏng thì phải tiêu diệt hay ức chế hoàn toàn vi sinh vật có trong sản phẩm. Các phương pháp thuộc nhóm này có: thanh trùng, tiệt trùng, các phương pháp bảo quản bằng hóa chất hay bằng kháng sinh, phương pháp lọc vi sinh, chiếu xạ…
Những yếu tố ảnh hưởng tới thời hạn bảo quản rau- quả:
Thời gian bảo quản rau quả tươi phụ thộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau trong đó đáng kể nhất đó là nhiệt độ, độ ẩm và thành phần khí quyển.
- Nhiệt độ là yếu tố rất quan trọng có yếu tố quyết định tới thời hạn bảo quản của rau quả, sự thay đổi nhiệt độ trước hết ảnh hưởng tới cường độ hô hấp. Nhiệt độ càng cao tốc độ phản ứng sinh hóa xảy ra trong rau quả càng nhanh, tuy nhiên sự phụ thuộc tỉ lệ thuận đó chỉ đến giới hạn nhất định, cụ thể khi tăng nhiệt độ từ 25 oC trở lên thì cường độ hô hấp lại giảm. Chúng ta muốn ức chế hoạt động sống của rau quả thì bảo quản ở nhiệt độ càng thấp càng tốt, tuy nhiên nhiệt độ quá thấp không hẳn đã kéo dài được thời gian bảo quản của rau quả vì tế bào thực vật bị phá hủy do dịch bào bị đóng băng mặt khác nhiệt độ thấp làm rối loạn một số quá trình sinh lý, sinh hóa của quả, ví dụ như chuối xanh bảo quản dưới 12oC chuối sẽ không chín, chuối chín dưới 11oC thì sẽ bị thâm.
Như vậy, mỗi loại rau quả thích hợp với một nhiệt độ nhất định nào đó và nhiệt độ bảo quản tối ưu.
- Độ ẩm tương đối của không khí quyết định tới tốc độ bay hơi nước của rau quả. Độ ẩm càng thấp thì cường độ hô hấp và tốc độ bay hơi nước càng cao làm giảm khối lượng và làm quả bị héo. Nhưng độ ẩm thấp làm giảm khả năng hoạt động của vi sinh vật nên hạn chế bệnh cho quả. Ngược lại nếu độ ẩm cao làm giảm quá trình bay hơi nước và hô hấp, tuy nhiên nếu độ ẩm quá cao sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển ngoài ra còn làm ngưng tụ nước trên bề mặt rau quả dẫn đến
TRANG 32
rối loạn hô hấp. Vì thế cần chọn độ ẩm thích hợp cho từng loại quả khi bảo quản - độ ẩm tối ưu.
-Thành phần khí quyển đó là thành phần khí O2 và CO2. Hai thành phần này phải thích hợp với từng loại quả để giảm tối đa hô hấp hiếu khí nhưng phải tránh điều kiện để xảy ra hô hấp yếm khí, từ đó hạn chế tối đa quá trình sống cũng như không sinh ra những chất có hại sinh ra do hô hấp yếm khí đầu độc quả.
Các phương pháp bảo quản rau quả [8]:
Bảo quản ở điều kiện thường.
Bảo quản lạnh và lạnh đông.
Bảo quản trong môi trường thay đổi thành phần khí quyển và một số phương pháp xử lý.
Bảo quản CA (Controled Atmosphere) thay đổi thành phần không khí.
Bảo quản trong môi trường khí quyển cải biến (MA_ Modified atmosphere) quả được đựng trong túi hay tạo màng bao polyme.
Bảo quản bằng hóa chất.
Bảo quản bằng tia bức xạ.
2.2.2.4. Ưu điển của chitosan trong bảo quản trái cây
Có khả năng tạo màng dẻo, dai: Ở nồng độ thích hợp chitosan có khả năng tạo màng khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo vẫn dùng làm bao gói.
Có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn cao
Tránh mất ẩm của quả khi bảo quản lạnh
Hạn chế oxi cung cấp, giảm hô hấp hiếu khí và tránh yếm khí
Làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả: Rau quả sau khi thu hoạch sẽ dần dần bị thâm, làm giảm chất lượng và giá trị. Rau quả bị thâm là do quá trình oxi hoá tạo ra các sản phẩm polyme hóa của orthoquinon. Nhờ bao gói bằng màng chitosan mà ức chế được hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của
TRANG 33
anthocyamin, flavonoid và sự tổng lượng các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho rau quả tươi lâu hơn.
Có khả năng kết hợp với các chất bảo quản khác (axit benzoic…)
Dễ phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường
Có khả năng hấp phụ màu mà không hấp phụ mùi, hấp phụ một số kim loại nặng.