Công nghệ sinh học trong bảo quản rau củ quả

(protopectin). Trong quá trình chín, quả thường chuyển từ trạng thái cứng sang trạng thái mềm. Sự thay đổi trạng thái này là do sự thủy phân protopectin thành các pectin hòa tan hoặc sự phá vỡ liên kết giữa hợp chất pectin với các thành phần khác của thành tế bào. Các enzyme tham gia vào các quá trình trên là Pectinesterase (PE), Pectinmethylesterase (PME), Endopolygalacturonase và Exopolygalacturonase. 1.2.3.3. Các chất chứa Nitơ: Nitơ trong nông sản tồn tại chủ yếu dưới dạng protein và amino acid (acid amin). Rất nhiều protein trong tế bào luôn ở trong giai đoạn tổng hợp và phân giải. Các nông sản sau thu hoạch có sự thay đổi đáng kể về hàm lượng và thành phần của protein và amino acid. Có 2 quá trình thường dẫn đến sự biến đổi về hàm lượng và thành phần của protein và amino acid là sự già hóa và sự chín của quả. Sự phân giải protein diễn ra khá nhanh ngay sau khi thu hoạch nông sản; trong khi phần lớn các enzyme giảm xuống thì 1 số enzyme đặc biệt lại tăng nồng độ. Enzyme protease (peptidase) thường tăng nồng độ cao trong giai đoạn già hóa của rau. Bởi vậy, khi protein bị phân giải và các amino acid được tái sử dụng, 1 lượng nhỏ các protein đặc hiệu được tổng hợp. Trong quá trình chín của một số quả hô hấp đột biến, nồng độ protein thực tế thường tăng lên. Cùng với sự tổng hợp 1 số protein khi già hóa, những protein mới được tổng hợp này rất quan trọng với quá trình chín của quả. Sự chín của quả sẽ bị ức chế nếu sự tổng hợp protein này bị gián đoạn. 25 1.2.3.4. Lipid: Dạng lipid phổ biến trong nông sản là dạng dự trữ. Đối với hạt, lipid được sử dụng như nguồn cung cấp năng lương khi hạt nảy mầm. Ngoài ra, lipid thực vật tham gia vào cấu trúc màng tế bào. Sáp và cutin tạo ra 1 lớp bảo vệ bề mặt của nhiều loại nông sản. Trong quá trình bảo quản và tiêu thụ những loại hạt có chứa nhiều lipid, có thể xảy ra các quá trình phân giải hoặc oxy hóa lipid. Quá trình này xảy ra phức tạp theo nhiều đường hướng biến đổi khác nhau, tạo thành các sản phẩm trung gian như rượu, aldehit, ceton, acid béo. Các sản phẩm mới tạo thành làm cho hạt bị ôi, khét, giảm chất lượng hoặc mất giá trị sử dụng. Nhìn chung, tốc độ oxy hóa chất béo chủ yếu phụ thuộc vào mức độ không no của các acid béo. Ngoài ra, các yếu tố nội tại (các chất chống oxy hóa, chất kích thích oxy hóa) và ngoại cảnh (nồng độ oxy, nhiệt độ, cường độ ánh sáng) cũng ảnh hưởng đến quá trình này. 1.2.3.5. Sắc tố: Ở cả giai đoạn trước và sau thu họach, rất nhiều nông sản có sự thay đổi về thành phần sắc tố. Sự thay đổi này bao gồm cả sự phân hủy các sắc tố vốn có sẵn cũng như sự tổng hợp các sắc tố mới. Sự phân hủy sắc tố có thể làm giảm hoặc tăng chất lượng nông sản. Đồng thời, sự tổng hợp sắc tố cũng diễn ra theo chiều hướng có lợi hoặc không có lợi. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi sắc tố trong nông sản sau thu hoạch trong đó yếu tố quan trọng nhất là ánh sáng và nhiệt độ. Một vài chất điều tiết sinh trưởng cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự biến đổi sắc tố của nông sản sau thu hoạch. (Ethylene làm mất màu xanh trên vỏ và kích thích sự tổng hợp carotenoid; Cytokinin lại có tác dụng làm chậm quá trình phân hủy chlorophyll 26 1.2.3.6. Hợp chất bay hơi: Các chất bay hơi ở nông sản sau thu hoạch rất đa dạng về cấu trúc hóa học, có ý nghĩa rất lớn trong việc tạo ra mùi và hương thơm đặc trưng cho nông sản. Chúng bao gồm: các ester, lactone, alcohol, acid, aldehyd, ketone, acetal, terpene, 1 vài loại phenol, ether và hợp chất hetercyclic oxygen. Các chất bay hơi được sinh ra ở nông sản sau thu hoạch có thể bị biến đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố trước và sau thu hoạch như giống cây trồng, mùa vụ, kỹ thuật canh tác, độ già thu hoạch, kỹ thuật xử lý, bảo quản, sự dấm chín nhân tạo. 1.2.3.7. Acid hữu cơ: Acid hữu cơ là những mono, di và tricarboxylic acid có cấu trúc phân tử nhỏ, tồn tại dưới dạng acid tự do, anion, hoặc dạng kết hợp như muối, ester, glycoside hoặc các hợp chất khác. Acid hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong hoạt động trao đổi chất của nông sản sau thu hoạch. Bên cạnh đó, acid hữu cơ còn tạo nên mùi vị đặc trưng cho nông sản, đặc biệt là rau quả. Sau khi thu hoạch và trong thời gian bảo quản, hàm lượng acid hữu cơ tổng số có xu hướng giảm do acid hữu cơ là nguyên liệu của quá trình hô hấp. Mặt khác, nó còn phản ứng với đường tạo thành các ester làm cho rau quả có mùi thơm đặc trưng. Sự biến đổi của acid tùy thuộc vào dạng mô, giống, mùa vụ, điều kiện chăm sóc và bảo quản... 1.2.3.8. Vitamins: Nông sản là nguồn quan trọng cung cấp nhiều vitamin cho con người, đặc biệt như A, B, C, PP, E... * Vitamin C Vitamin C dễ bị oxy hóa và bị chuyển thành dạng dehydroascorbic dễ bị phân hủy dưới tác dụng của nhiệt độ. Hàm lượng vitamin C giảm mạnh trong quá trình bảo quản, nhất là trong điều kiện nhiệt độ cao và thời gian bảo quản dài. Vitamin C cũng 27 tổn hao nhiều trong chế biến do bị thấm ra khỏi tế bào và bị oxy hóa. Rau ăn lá thường bị tổn thất vitamin C nhiều hơn do diện tích bề mặt lớn. * Vitamin B1 (Thiamine) Sau khi thu hoạch, hàm lượng vitamin B1 ổn định trong thời gian bảo quản nông sản. Sự tổn thất diễn ra chủ yếu ở giai đoạn chế biến do khả năng hòa tan trong nước rất lớn của loại vitamin này. * Vitamin B2 (Riboflavin, lactoflavin) Riboflavin hoặc các dẫn xuất của nó có rất nhiều trong thực vật và vi sinh vật. Vitamin này không bền, dễ bị phân hủy khi gia nhiệt, khi có ánh sáng, dễ dàng bị oxy hóa- khử. * Vitamin A Tiền thân của vitamin A trong nông sản là một số lọai carotenoid như là α,β,- caroten, đặc biệt có hoạt tính hơn cả là β-carotene, có thể được cơ thể con người chuyển hóa thành vitamin A. Caroten thường tổn thất nhiều trong quá trình chế biến. Mức độ tổn thất phụ thuộc vào quá trình sấy và chế biến nông sản. * Vitamin E (Tocopherol) Vitamin E bao gồm 1 nhóm chất có hoạt tính sinh học tương tự nhau: α, β, , thậm chí cả -tocopherol trong đó α-tocopherol có hoạt tính cao nhất. Trong thực vật, tocopherol được chứng minh là có khả năng chống oxy hóa. Dầu hạt hồ đào có chứa tocopherol có thời gian bảo quản dài hơn và hiện tượng oxy hóa giảm thấp hơn. 1.2.4. Hệ vi sinh vật rau quả: Các loài vi sinh vật nguy hiểm gây hại nông sản sau thu hoạch nói chung và trong bảo quản nói riêng phần lớn là các loài nấm, đặc biệt là nấm bán hoại sinh hoặc ký sinh không bắt buộc. Các biểu hiện triệu chứng bị hại trên nông sản được gọi chung là bệnh nông sản. 28 Các loài vi sinh vật hại khi đã xâm nhiễm và phát triển trên sản phẩm thì dù gây hại bên ngoài hay đã qua lớp vỏ vào bên trong cũng đều làm cho sản phẩm bị giảm phẩm chất, nghiêm trọng hơn có thể làm cho sản phẩm hỏng hoàn toàn. Thông thường ban đầu do kích thước của vi sinh vật nhỏ bé và có thể phát triển từ một vài cá thể nông sản trong khối nông sản làm cho ta rất khó phát hiện. Nhưng nếu gặp điều kiện thuận lợi chỉ trong một thời gian ngắn, bệnh sẽ phát triển và lây lan làm cho cả khối nông sản bốc nóng và càng làm tăng tốc độ gây hại. Sự lây nhiễm gây hại của vi sinh vật còn làm giảm nghiêm trọng chất lượng của nông sản. Hàm lượng các chất dinh dưỡng mà con người mong đợi sử dụng sẽ bị vi sinh vật chiếm đọat thông qua những hoạt động hóa sinh phân giải các chất dinh dưỡng quan trọng như tinh bột, chất béo, protein,… Nông sản bị bệnh sẽ bị giảm đáng kể các chất khoáng, vitamin. Vi sinh vật gây bệnh không những làm mất đi mùi thơm và vị đặc trưng của rau quả, mà trong quá trình hoạt động sống còn tiết ra các hóa chất hoặc tạo ra các sản phẩm trung gian của quá trình trao đổi chất như các enzyme, các loại acid hữu cơ, acid béo, rượu, aldehyte, xêtôn, các sản phẩm phân giải protein,… gây ra các mùi hôi, mốc, chua. Có thể dễ dàng nhận thấy những mùi khó chịu này ngay sau vài ngày từ những khối hạt mới thu hoạch chưa kịp phơi sấy hay từ những rau quả giập nát sau quá trình vận chuyển. Nguy hiểm hơn là việc sinh độc tố của vi sinh vật trong quá trình phát triển, đặc biệt ở một số loài nấm sản sinh ra mycotoxyn. Con người và gia súc khi ăn phải những thức ăn nhiễm độc tố nấm sẽ bị những hội chứng suy giảm sức khỏe thậm chí dẫn đến tử vong. Phần lớn độc tố nấm ở mức nguy hiểm cho người và gia súc tập trung ở các hạt ngũ cốc tồn trữ lâu dài trong điều kiện nóng ẩm. Các độc tố này sinh ra do các loài nấm mốc, trong đó nguy hiểm nhất là các 29 loài Aspergillus như A. flavus, A. ochraceous và A. parasiticus sinh độc tố aflatoxyn. Độc tố này tích tụ lại trong gan người và động vật và không bị phân hủy ở nhiệt độ 105 0 C. Thậm chí, một số loài nấm phát triển trên nông sản còn có thể trực tiếp lây sang người và gây bệnh như nấm Geotrichum hay Candida. Trong điều kiện bảo quản, nông sản thường được tồn trữ với số lượng lớn. Khi một hoặc một vài cá thể nhiễm bệnh, cùng với việc bản thân nông sản có xu hướng tăng cường độ hô hấp và thoát hơi nước thì việc hô hấp của nấm bệnh sẽ làm tăng nhanh nhiệt độ xung quanh và gây ra hiện tượng bốc nóng cho khối nông sản, từ đó lan ra toàn kho. Hệ quả kế tiếp của sự tăng nhiệt này là sự tăng cường hô hấp nhanh chóng và mạnh mẽ của nông sản dẫn đến sự tăng nhanh quá trình tiêu hao năng lượng và già hoá của nông sản. Cũng với sự tấn công mạnh mẽ hơn nữa của vi sinh vật hại, tổn thất trở nên nghiêm trọng và không kiểm soát nổi. 30 2. Bảo quản nguyên liệu rau quả: 2.1. Mục đích – nguyên tắc của việc bảo quản rau quả: 2.1.1. Mục đích: Hàng năm Việt Nam sản xuất ra hàng triệu tấn rau quả tươi nhưng việc tiêu thụ chưa ổn định do công tác bảo quản, chế biến để đảm bảo chất lượng ban đấu chưa được tốt. Để nâng cao chất lượng quả tươi, ngoài việc cải tạo và thay đổi giống mới, áp dụng khoa học kỹ thuật vào việc chăm bón, xử lý trước thu hoạch, cần chú ý đến kỹ thuật sau thu hoạch nhằm kéo dài thời gian bảo quản, giảm các tổn thất do hư hỏng nhằm mục đích: Cải thiện chất lượng dinh dưỡng, cảm quan, chất lượng vệ sinh nhằm cung cấp cho người tiêu dùng những sản phẩm có chất lượng cao. Góp phần nâng cao giá trị thương mại và giá trị kinh tế cho người sản xuất. Kéo dài tuổi thọ bảo quản, tạo điều kiện cho tiêu thụ sản phẩm trong nước và phục vụ xuất khẩu quả tươi. 2.1.2. Nguyên tắc: Nguyên tắc bảo quản rau, hoa quả tươi là giữ cho rau, hoa quả tươi luôn ở trạng thái ngủ nghỉ, giảm cường độ hoạt động sống, tránh sự xâm nhiễm của vi sinh vật, giữ được chất lượng ban đầu của rau, hoa, quả tươi. Để thực phẩm có thời gian sử dụng dài hơn và đảm bảo chất lượng tốt hơn, các phương pháp bảo quản từ đơn giản như ướp muối, phơi khô…đến các phương pháp hiện đại như chiếu xạ, thanh trùng, tiệt trùng…đều được sử dụng. Chúng đều dựa trên một số nguyên lý bảo quản rau quả như sau: Kích thích hoạt động của các vi sinh vật và enzyme đặc biệt. Loại bỏ bớt các vi sinh vật và các chất gây nhiễm bẩn đặc biệt. Ức chế hoạt động của các enzyme và các vi sinh vật gậy hư hỏng thực phẩm. 31 Tiêu diệt các vi sinh vật và làm mất hoạt tính của enzyme. 2.2. Tình hình bảo quản rau quả hiện nay – sử dụng hóa chất VS sử dụng chế phẩm sinh học: Từ năm 2005 đến 2009, thông tin về hiện trạng lạm dụng hóa chất trong sản xuất, bảo quản thực phẩm trở nên nhức nhối đối với người dân Việt Nam trong việc bảo vệ sức khỏe và tính mạng. Trong phần tìm hiểu về tình hình bảo quản rau quả hiện nay, lượng thông tin đã được thu nhận từ trên các trang web có nguồn gốc đáng tin cậy từ năm 2004 đến cuối năm 2010, qua đó nhóm chúng mình đã đưa ra sự khác biệt về tính hiệu quả cũng như độ an toàn đối với sức khỏe giữa sử dụng hóa chất đơn thuần và áp dụng phương pháp kĩ thuật tiên tiến và các chế phẩm sinh học. Những phương pháp bảo quản rau quả truyền thống ở nước ta như dầm dấm, lên men chua, lên men rượu cũng chính là những cách bảo quản bằng hóa chất, tuy nhiên, ở đây xin đề cập đến các loại hóa chất đã được kiểm nghiệm là mang tính nguy hại cho cơ thể. Trước tiên là các chất chống diệt nấm mốc như khí SO2, các muối sulfit, còn hạn chế được sự oxy hóa ở rau quả; thế nhưng, với liều lượng không kiểm soát nghiêm ngặt SO2 sẽ phá hủy Vitamin B1 ở ngũ cốc, gây các triệu chứng ngộ độc, tổn thương khí quản do hít phải SO2. Với các chất diệt vi khuẩn điển hình là acid benzoic, các muối benzoate, luôn phải chú ý đến liều lượng do gốc phenol gây nguy cơ ung thư cao ở người. Đối với sản phẩm acid ascorbic là chất diệt vi khuẩn an toàn và đã được sản xuất bằng con đường sử dung vi khuẩn sinh ra acid này. Riêng các hóa chất không “chính phái” như chất 2,4 D (thuốc diệt cỏ hay chất độc màu da cam) - cũng được dùng khá phổ biến trong cả hai khâu tăng sản và bảo quản sau thu hoạch. Trong canh tác, nó được dùng để làm chất kích thích cực mạnh khiến cho củ quả tăng kích thước nhanh bất thường. Trong bảo quản nó được giới kinh doanh sử dụng để diệt côn trùng, vi khuẩn... và làm chậm quá trình lão hóa giữ cho hoa quả tươi lâu, màu sắc không đổi. 32 Đối với các chế phẩm sinh học như màng Chitosan, màng bán thấm BOQ_15, màng MA mang lại hiệu quả kinh tế cao: Giảm được tỉ lệ hư hao, tăng thời gian bảo quản nhằm kéo dài thời gian thu hoạch và tiêu thụ. Hầu hết các chế phẩm này đều có nguồn gốc sinh học, đơn giản, dễ sử dụng, sản phẩm được bảo quản bằng các chế phẩm này hoàn toàn không độc hại, an toàn cho người sản xuất lẫn người sử dụng. Màng bán thấm BOQ -15; sản phẩm do bộ môn Bảo quản sau thu hoạch ( Viện cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch) nghiên cứu, sản xuất; dùng để bảo quản các loại quả thuộc họ Citrus ( cam, chanh, quít, bưởi) được trên 2 tháng, Đánh giá của nông dân nhiều nơi khi sử dụng chế phẩm POQ – 15 là công nghệ đơn giản, dễ làm, chi phí thấp ( 200-300 đồng/kg cam bảo quản). Màng Chitosan, sản phẩm và quy trình công nghệ do các cán bộ khoa học của Viện nghiên cứu cây ăn quả miền Nam và Viện nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học ( Trường Đại học Cần Thơ) nghiên cứu thành công trong việc bảo quản các loại quả tươi sau thu hoạch; ngăn chặn sự mất nước và xâm nhập của nấm bệnh, ở xoài ngăn ngừa bệnh thán thư và ruồi đục trái, bảo quản trái bằng cách bao màng Chitosan ở nồng độ 0,25% kết hợp với bao Polyethylene (PE) có đục 5 lỗ với đường kính 1 mm được ghép mí bằng máy ép và bảo quản ở nhiệt độ lạnh 120C có thể bảo quản được tới 8 tuần. Tuy nhận thấy sự ưu thế của chế phẩm sinh học so với các hóa chất thường dung nhưng mức độ áp dụng lại rất hạn chế, có thể hiểu do quy mô sản xuất các chế phẩm này không đủ cung ứng cho các nhà vườn cả nước, đồng thời còn phải cạnh tranh với hàng loạt hóa chất được nhập khẩu từ Trung Quốc một cách vô tội vạ. Đồng thời với phương pháp bảo quản bằng chiếu xạ hay dung dung dịch ozon cũng gặp nhiều ý kiến chấp nhận và phản đối từ nhà sản xuất, đến các nhà khoa học và người tiêu dùng. Những lo ngại về biến đổi của bản thân thực phẩm được chiếu xạ sau khi hấp thu vào cơ thể người sẽ gây bệnh, rồi đến nhận định của Tiến sĩ Brian Wild - chuyên gia ngành sau thu hoạch của Viện Nghiên cứu rau hoa quả Gosford, Bộ 33 Nông nghiệp New South Wales, Úc - đã tiến hành thí nghiệm tác dụng của ozon. Kết quả cho thấy với cam, chanh thì một số loại thuốc bị phân hủy khoảng 60% sau một giờ, 80% sau ba giờ và 100% sau sáu giờ. Trong thực tế, thường không ai rửa rau quả bằng ozon quá 10-15 phút. Hơn nữa, ozon không phân biệt được chất độc hại hay chất bổ dưỡng. Nghĩa là cứ gặp hóa chất trong thực phẩm là nó phân hủy, do đó một phần chất hữu ích bị mất đi do tác dụng của ozon. Trong tương lai,chúng ta hy vọng còn tìm được các phương pháp bảo quản khác tiến bộ hơn về mặt đảm bảo độ an toàn và hiệu quả sử dụng như dung dịch sát khuẩn Anolyte và bọc trái cây bằng màng MA. Màng MA , các chuyên gia Việt Nam và Hàn Quốc đã hợp tác nghiên cứu, ứng dụng thành công một loại màng đặc biệt để bảo quản một số loại quả ở Việt Nam. Tuy nhiên, ở Việt Nam, màng MA chưa được nghiên cứu có hệ thống, kỹ càng và chưa đưa vào sử dụng. Màng MA thực chất là màng polyethylen (PE) chứa một loại khoáng chất sẵn có ở nước ta, không độc hại được sử dụng để bọc các khay quả, sự tương tác giữa màng và quả làm cho khí quyển trong khay có nồng độ khí CO2 và O2 thích hợp cho từng loại quả, kết hợp với bảo quản quả ở nhiệt độ lạnh thích hợp. Màng MA trong bảo quản xoài và vải, kéo dài thời gian bảo quản đến 3-4 tuần và quả vẫn giữ được màu sắc, chất lượng tốt. Hiện vẫn chưa ước tính được giá thành của màng MA. Ông Nguyễn Hoài Châu, Giám đốc Trung tâm phát triển công nghệ cao thuộc Viện khoa học Vật liệu, cho biết, Anolyte thực chất là dung dịch điện phân của muối ăn (còn gọi dân dã là nước ozon). Trong đó ngoài các ion Na+, Cl- còn có nhiều nguyên tử oxy, ozon, clo... là thành phần có tính sát khuẩn rất mạnh, có thể tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn, kể cả những loại có sức đề kháng cao như nha bào, vi trùng bệnh lao, E. Coli, các liên cầu khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn… Do những đặc tính này, anolyte từ lâu đã được các nước tiên tiến sử dụng trong việc bảo quản hoa quả, trong chế biến thủy sản, vô khuẩn bệnh viện, khử trùng giống... Ở Việt Nam, công nghệ bảo quản sử dụng anolyte cũng đã được áp dụng ở một số nơi (trong bảo quản hoa quả, 34 phòng dịch cúm gà, vô trùng bệnh viện...) nhưng còn mang tính tự phát, chưa có hệ thống. 2.3. Các phương pháp bảo quản rau quả theo công nghệ sinh học: 2.3.1. Phương pháp Modified atmosphere packaging (MAP): Đây là phương pháp bảo quản rau quả bằng cách sử dụng các loại màng polymer có nguồn gốc từ dầu mỏ kết hợp với việc điều chỉnh khí quyển nhằm khống chế được mức độ hô hấp của từng loại rau quả, hạn chế sự chín nhanh và do đó bảo quản được lâu hơn. Kỹ thuật MAP tương đối đơn giản, rẻ, dễ áp dụng, có thể bao gói những sản phẩm lớn nhỏ khác nhau, bảo quản ngay cả lúc bày bán và có thể quảng cáo ngay trên bao bì. 2.3.1.1. Đặc tính của màng MAP: Kéo dài độ tươi lâu của sản phẩm và giảm tốc độ lão hóa của sản phẩm mà không cản trở quá trình hô hấp hiếu khí. Không giống như kiểu đóng gói sát khít vào sản phẩm, MAP có khả năng khiểm soát luồng khí lưu chuyển vào và ra, nó có thể kéo dài đáng kể thời gian được bảo quản an toàn cho rau quả. Không phải tất cả các loại màng MAP đều được chế tạo có đặc tính giống nhau, tùy theo loại sản phẩm mà nó bao gói , MAP sẽ có đặc tính thích hợp với loại sản phẩm đó. Các loại rau quả khác nhau thì có cường độ hô hấp khác nhau, do đó khi chế tạo MAP người ta phải nắm rõ mức độ hô hấp của từng loại rau quả cần bảo quản. 35 2.3.1.2. Màng MAP cải tiến: Màng có thành phần chủ yếu tham gia vào cấu trúc tạo màng: tinh bột chuối, metylcellulose, gelatin, paraffin và một số phụ gia giúp màng tan được trong nước, tăng tính bám dính và khả năng giữ ẩm. Với đặc tính thành phần như vậy, màng có khả năng cô đặc dưới dạng rắn và có thể hòa tan tốt trong nước tạo thành dung dịch huyền phù để sử dụng, khả năng khô nhanh ở nhiệt độ môi trường. Hình trên cho thấy thanh long sau 5 ngày bảo quản ở nhiệt độ phòng thì mẫu đối chứng và mẫu được bọc màng cải tiến không khác nhau là mấy về hình dáng ngoài. Nhưng chất lượng bến trong cho thấy mẫu đối chứng có độ chắc giảm nhanh, từ giá trị ban đầu 0.85 kg/cm2 xuống 0.56 kg/cm2, trong khi mẫu bọc màng cải tiến là 0.65 kg/cm2 2.3.2. Sử dụng chế phẩm màng sinh học: Trong bối cảnh ngày càng tăng các vấn đề về vệ sinh an toàn thực phẩm đặc biệt là việc sử dụng những hóa chất không được phép và không rõ nguồn gốc để kéo dài thời gian thương mại của nông sản đã và đang làm tăng lên những bất an trong 36 xã hội thì việc nghiên cứu và sử dụng những vật liệu có nguồn gốc thực phẩm và công nghệ để sử dụng là hết sức cần thiết và cần được quan tâm. Hiện nay người ta thường sử dụng phương pháp bảo quản rau quả bằng màng. Đó là những chế phẩm đã được nghiên cứu thành công với nguyên liệu trong nước, có thể sử dụng ở quy mô công nghiệp lẫn quy mô gia đình, không gây độc hại và không gây ô nhiễm môi trường, có thể giúp bảo quản rau, hoa, quả tươi lâu hơn mà vẫn giữ được những đặc trưng ban đầu. Kỹ thuật tạo màng phủ sinh học là phương pháp tạo ra một dịch lỏng dạng composite, colloid hoặc nhũ tương rồi phủ lên bề mặt quả từng quả riêng rẽ bằng cách phun, nhúng hoặc xoa. Khi dịch lỏng khô sẽ tạo ra một lớp màng mỏng gần như trong suốt trên bề mặt quả. Nhờ tính bán thấm điều chỉnh sự trao đổi khí và hơi nước của màng mà quả được giữ tươi lâu hơn. Quả sử dụng màng phủ lên bề mặt sẽ hạn chế hao hụt khối lượng tự nhiên và giảm quá trình thoát hơi nước. Do màng phủ tạo ra vùng vi khí quyển điều chỉnh xung quanh quả do đó làm thay đổi sự trao đổi khí với môi trường xung quanh. Như vậy, về bản chất kỹ thuật màng bán thấm cũng là một dạng cải tiến của phương pháp MAP. * Mục đích của việc sử dụng màng phủ: - Làm giảm tổn thất khối lượng và giảm biến dạng do sự mất hơi nước trong quá trình bảo quản. Thay thế màng sáp tự nhiên trên mặt quả. - Làm giảm trao đổi khí, (giảm khí oxy và tăng khí cacbonic) dẫn tới làm chậm quá trình chín hay già hoá. - Cải thiện hình thức bên ngoài. - Tăng độ tươi của quả. - Phòng ngừa tổn thương cơ học và nhiễm bệnh trong vận chuyển. - Duy trì chất lượng quả. * Một số loại màng đã được sử dụng trong thực tế bao gồm: 37 - Màng thực phẩm từ các vật liệu như các polysaccarit. Các polysaccharit có thể dùng để làm màng bán thấm là cellulose, tinh bột, dẫn xuất của tinh bột, pectin, chitin và gum. - Màng sáp gồm sáp paraffin, sáp ong, polyethylene, dầu khoáng. Hiện còn có cả paraffin tổng hợp được làm từ xúc tác polymer hóa ethylene. Màng sáp cho phép chống bay hơi nước tốt và cho bề ngoài quả bóng đẹp. - Màng tạo thành từ các chất hữu cơ phân tử lượng lớn như chitosan trong môi trường acid không những có khả năng bảo quản mà còn chống biến màu vỏ quả. - Màng vi nhũ từ dung dịch nhũ tương có khả năng ngăn cản mất nước tốt tuy nhiên sản phẩm độ bóng kém. Nhiều chất nhũ hóa sử dụng trong dung dịch màng sáp đều có nguồn gốc từ glycerol và acid béo. Chất nhũ tương đã được thương mại hóa là polyglycerols-polystearate. 2.3.2.1. Màng Chitosan: CHITOSAN là một loại polyme sinh học được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tam vì có tác dụng tốt trên bệnh nhân bị ung thư. Hai nước nghiên cứu nhiều về chitosan hiện nay là Trung Quốc và Nhật Bản.Mới đây nhất các nhà khoa học thuộc ĐH Nông Lâm đã thành công trong việc tạo màng Chitosan là vỏ bảo quản thực phẩm tươi sống dễ hư hỏng như thịt, cá ,rau quả… mà không làm mất màu, mùi vị của sản phẩm. * Nguồn gốc: Chitin là thành phần cấu trúc chính trong vỏ (bộ xương ngoài) của động vật không xương sống trong đó có loài giáp xác(tôm, cua), chứa từ 5-10% chất chitin. Chitin là một polyme sinh học có nhiều trong thiên nhiên chỉ đứng sau xenluloza.Cấu trúc hóa học của chitin gần giống với xenluloza. Chitosan là một loại chitin đã khử acetyl, có thể tan trong dung dịch acid. * Đặc tính của Chitosan: 38  Là polysaccharide có đạm, không độc hại, có khối lượng phân tử lớn.  Là một chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, có thể xay nhỏ theo các kích cỡ khác nhau.  Chitosan có màu trắng hay vàng nhẹ, không mùi vị.  Không tan trong nước, dung dịch kiềm và acid đậm đặc nhưng tan trong dung dịch acid loãng (pH=6) tạo dung dịch keo trong, có khả năng tạo màng tốt, nhiệt độ nóng chảy 309-3110C. * Tác dụng của chitosan:  Phân hủy sinh học dễ hơn chitin.  Có khả năng kháng khuẩn và có tác dụng tốt trong bảo quản các loại rau quả có vỏ cứng bên ngoài.  Dễ dàng điểu chình độ ẩm, độ thoáng không khí cho thực phẩm.  Màng khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với các loại chất dẻo vẫn được dùng làm bao gói.  Màng làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả. Rau quả bị thâm là do quá trình lên men tạo ra các sản phẩm oxy hóa của oquinon. Màng chitosan là ức chế hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của anthoxyanin, flavornoid và tổng lượng các hợp chất của phenol ít bị biến đổi, giữ cho rau quả tươi lâu hơn. * Các bước tiến hành sử dụng màng chitosan:  Trái cây được chọn lọc đúng kích cỡ, tiêu chuẩn, loại bỏ những trái bị xây sát, nấm bệnh, ngâm thật sạch bằng nước lã.  Sau đó nhúng vào dung dịch topsin M 50 PW (một loại thuốc trừ nấm) với nồng độ 0.1% trong nước.  Pha 1 lít gel chitosan với 3 lít nước lã, khuấy tan đều rồi nhúng hoa quả đã rửa sạch vào, sau đó vớt ra.  Dùng quạt thổi khô và đóng gói bao bì. 39  Bảo quản ở nhiệt độ lạnh 10-120C thì sẽ lưu giữ được quả trong 4 tuần, thậm chí tới 6 tuần để có thể vận chuyển đi xa an toàn. Bảo quản bưởi bằng màng chitosan trong vòng 3 tháng, bưởi vẫn tươi, không bị úng vỏ. Nghiên cứu của một nhóm sinh viên trường ĐH Nông Lâm TP.HCM. Người ta đã dùng chitosan tạo màng không thấm bao các loại trái cây để bảo quản lâu hơn * Ưu điểm của màng chitosan:  Dễ phân hủy sinh học.  Vỏ tôm là nguồn phế liệu tự nhiên dồi dào, rẻ tiền, có sẵn quanh năm, nên rất thuận tiện cho việc cung cấp chitin và chitosan. 40  Tận dụng phế thải trong chế biến thủy sản để bảo quản thực phẩm, góp phần giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường do các chất thải từ vỏ tôm gây ra. 2.3.2.2. Màng tinh bột: * Nguyên tắc: Giống các chất cao phân tử khác, tinh bột có khả năng tạo màng tốt.Để tạo màng các phân tử tinh bột (Amylo và Amylopectin) sẽ dàn phẳng ra, sắp xếp lại và tương tác trực tiếp với nhau bằng liên kết hydro và gián tiếp qua phân tử nước. Có thể thu được màng từ dung dịch phân tán trong nước. Màng thu được từ thể phân tán thường dễ dàng tan ra trong nước. * Phương pháp tạo màng: Cho tinh bột phân tán trong nước đến một nồng độ nhất định, không quá đặc hay không quá loãng, hồ hóa sơ bộ để tạo ra một độ nhớt nhất định. Khuấy thật kỹ. Rót dung dịch tinh bột thành lớp mỏng lên bề mặt kim loại phẳng và nhẵn được gia 41 nhiệt thích hợp. Để màng không bị dính lại sau khi khô có thể phết một lớp mỏng parafin để trơ hóa bề mặt kim loại. Nước từ bề mặt tinh bột sẽ bốc hơi lên lảm tăng nồng độ tinh bột, các phân tử sẽ dịch lại gần nhau, hướng từ biên vào tâm dưới tác dụng của dòng môi trường phân tán sắp xếp lại thành lớp đơn hạt đặc. 2.3.2.3. Màng bán thấm BOQ -15: Đây là sản phẩm do bộ môn Bảo quản sau thu hoạch ( Viện cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch ) nghiên cứu, SX. BOQ –15 là hỗn hợp dung môi hữu cơ và thuốc chống nấm được kết hợp với nhau dưới dạng một dung dịch lỏng dùng để bảo quản các loại quả thuộc họ Citrus (cam, chanh, quít, bưởi) và một số loại rau ăn quả như cà chua. Sau khi thu hái, nông dân chỉ cần rửa sạch, lau khô rồi nhúng hoặc dùng khăn sạch tẩm dung dịch lau một lớp mỏng trên bề mặt quả, để khô 3-5 phút rồi xếp vào thùng carton đem bảo quản nơi khô ráo, thoáng mát. Lớp màng mỏng bằng Parafine hữu cơ có tác dụng vừa làm bóng mặt quả, tăng thêm độ hấp dẫn của mã quả, vừa có tác dụng ngăn sự bốc hơi nước giảm sự hao hụt khối lượng trong suốt quá trình bảo quản. Thuốc chống nấm được phối trộn với parafine có tác dụng ngăn ngừa sự xâm nhiễm và gây hại của nấm bệnh nhưng hoàn toàn không độc hại với con người khi sử dụng. 2.3.2.4. SH - Chất bảo quản rau, hoa quả: Phân viện Công nghiệp thực phẩm TPHCM đã nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng thành công một chất bảo quản rau, hoa quả có tên là “SH”. Chất có dạng lỏng, mầu nâu nhạt, hơi có mùi chanh. Đây là loại sản phẩm thuần sinh học, có thành phần chủ yếu mang bản chất thiên nhiên, có khả năng tiêu diệt và hạn chế sự phát triển của nhiều loại vi sinh vật có hại cho rau, hoa quả trước và sau thu hoạch. 42 SH có những ưu điểm chính là:  Không hại môi sinh, tan vào trong đất.  Vẫn phát huy hiệu quả khi lẫn lộn vào các chất hữu cơ khác.  Hiệu nghiệm lâu dài mà không có hiệu ứng phụ.  Không biến chất, cho dù trong nước có nhiều chất vôi.  Không độc, an toàn cho người và các động vật.  Không làm thay đổi mùi vị của rau, hoa quả: khoai tây, cà chua, ớt tây, bắp cải các loại, dưa chuột, hành các loại, cà rốt, các loại trái cây (xoài, chuối, nho, vải, cam, quýt, nhãn, chôm chôm, thanh long), các loại hoa (cúc, lan, hồng…), các loại cây kiểng nhiều lá trang trí… 2.3.2.5. Màng bán thấm có nguồn gốc protein: Màng bán thấm ăn được có thể được làm từ nhiều nguồn protein khác nhau. Protein cũng ưa nước và nhạy cảm với sự hấp thụ nước vì thế độ ẩm tương đối và nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến tính chất của chúng. Các nguồn protein được dùng làm màng bán thấm ăn được gồm có zein của ngô, gluten của lúa mì, protein đậu tương, protein sữa và các protein có nguồn gốc động vật như collagen, keratin và gelatin. Bao bọc rau quả với màng thuần túy protein hiện không được sử dụng do hạn chế của chúng chống lại việc thoát hơi nước tuy nhiên màng hỗn hợp hoặc màng kép giữa protein và một vài vật liệu kị nước khác có khả năng tương hỗ lẫn nhau làm tăng tính hữu ích của chúng. 2.3.2.6. Màng bán thấm làm từ chất béo: Màng bán thấm làm từ chất béo đã được sử dụng từ hơn 800 năm. Màng bán thấm lipid được sự dụng bởi chúng có tính kị nước cao vì thế có tác dụng như là một bức ngăn chặn sự mất nước. Ngoài khả năng hạn chế mất nước màng lipid còn có làm giảm hô hấp nhờ đó kéo dài thời gian bảo quản cũng như cải thiện chất lượng cảm quan bên ngoài cho rau quả bằng cách tạo một lớp vỏ sáng bóng. Màng lipid có thể 43 được làm từ nhiều loại lipid khác nhau bao gồm acetyl monoglycerides, wax và chất bề mặt. 2.3.3. Ứng dụng công nghệ chín chậm vào bảo quản rau quả: 2.3.3.1. Đặt vấn đề: Nước ta có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm nên thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp, các sản phẩn rau quả, trái cây phong phú quanh năm. Sự hô hấp và già hóa của rau quả là một giai đoạn bình thường trong chu trình sinh trưởng của nó, tiến trình này phụ thuộc vào nhiều yếu tố sinh lý của cây trồng dẫn đến tổn thất về số lượng và chất lượng của rau quả một cách nhanh chóng. Để giải quyết tình trạng trên, nông dân thường cố ép thu hoạch sớm khi trái cây chưa đủ độ chín, chưa đạt tới thành phần dinh dưỡng của trái chín, hoặc áp dụng các phương pháp bảo quản nhưng chất lượng của trái cây không còn nguyên vẹn, hay sử dụng các loại hóa chất bảo quản không rõ nguồn gốc làm ảnh hưởng tới sức khỏe người tiêu dùng cũng như thương hiệu của trái cây Việt Nam trên thị trường quốc tế. Nhiều năm gần đây, các nhà khoa học đã bắt tay nghiên cứu để tìm ra phương pháp làm chậm quá trình chín của quả, giúp nhà trồng trọt có thể chủ động tiêu thụ nông sản và đảm bảo cho người tiêu dùng có cơ hội sử dụng những trái cây tươi có giá trị dinh dưỡng cao mà lại “sạch”. Và từ đó Công nghệ chín chậm đã ra đời. Một trong những thành công của công nghệ chín chậm là sự nghiên cứu về Ethylene – một olephin được sản sinh mạnh khi rau quả chín và nó cũng là tác động rất quan trọng đến chất lượng cũng như thời hạn bảo quản của rau quả. Do vậy trong kĩ thuật bảo quản, cần kiểm soát nồng độ khí này để đạt hiệu quả bảo quản tốt. 2.3.3.2. Vì sao ethylene lại ảnh hưởng đến sự chín? Ethylene được xem là hoocmon thực vật thúc đẩy quá trình chín ở quả. Đối với các loại quả hô hấp đột biến, trong quá trình chín có giai đoạn hô hấp mạnh nhất. Thông thường vài giờ trước khi xảy ra hô hấp đột biến hàm lượng ethylene nội sinh tăng, kích thích hoạt động của các enzyme đẩy nhanh quá trình chín của rau quả. 44 Dưới tác động của ethylene, màng tế bào của quả có những biến đổi cơ bản: tính thấm của màng tăng lên đáng kể do ethylene có ái lực cao đối với lipid, một thành phần chủ yếu cấu tạo nên màng tế bào. Điều đó dẫn đến giải phóng các enzyme vốn tách rời với cơ chất do màng ngăn cách. Các enzyme 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 thúc đẩy quá trình chín của quả. * Ảnh hưởng của ethylene đến quá trình bảo quản: Tăng cường hô hấp, do đó làm giảm nhanh lượng chất khô dự trữ dẫn đến làm hao hụt khối lượng tự nhiên nên chất lượng giảm nhanh trong thời gian bảo quản. Rau quả chín là một môi trường dồi dào dưỡng chất cho các côn trùng và các vi sinh vật gây hại phát triển và từ đó làm giảm thời gian bảo quản. 45 2.3.3.3. Sự sinh tổng hợp ethylene: Sơ đồ sinh tổng hợp Ethylene Xuất phát từ acid amine methionine (MET) và sản phẩm quan trọng của chu trình này là tạo ra ethylene (C2H4). Từ MET sẽ tạo ra sản phẩm trung gian S_adenosyl methionine (SAM) dưới xúc tác của enzyme SAM_synthetase. Từ SAM chuyển hóa theo 2 con đường khác nhau: một phần tổ hợp lại acid amine MET để tiếp tục quá trình sinh tổng hợp trong cơ thể sinh vật; một phần chuyển hóa thành 1_aminocyclopropane 1_cacboxylic acid (ACC) nhờ tác dụng xúc tác của enzyme ACC_synthetase. 46 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 ethylene nhờ tác dụng xúc tác của enzym ACC_oxydase.  Vấn đề đặt ra là bằng cách nào để giảm hàm lượng ethylene sinh ra? 2.3.3.4. Các phương pháp ức chế ethylene: 2.3.3.4.1. Chất kháng ethylene: Nếu ethylene có tác dụng lên sự chín của nông sản rau quả, sự già hóa của các cơ quan thì việc sử dụng các chất chống lại tác dụng của ethylene sẽ có tác dụng ngược lại: làm chậm sự chín và sự giá hóa của rau quả. * Sử dụng aminoethoxyvinyglycin (AVG) và acid aminooxyacetic (AOA): Trong quá trình sinh tổng hợp ethylene từ axít amin methyonin (MET), hoạt tính của hai enzyme ACC_synthetase và ACC_oxydase đóng vai trò quan trọng trong quá trình điều hoà sản sinh ethylene. Chất kháng ethylene, AVG và AOA là các hợp chất có tác dụng ức chế hoạt động của enzym ACC_synthetase, là enzyme giữ vai trò quan trọng trong việc xúc tác quá trình hình thành ethylene. Nên quá trình chuyển hoá SAM thành ACC thấp (chất tiền ethylene). Chính vì vậy, hàm lượng ethylene tạo thành thấp. Do đó làm trì hoãn quá trình chín của quả, duy trì được hương thơm của quả trong quá trình bảo quản. * Sử dụng các ion kim loại nặng (Ag, Ti, Co, Hg, Pd): Các ion kim loại nặng gây trở ngại đối với các vị trí liên kết của ethylene, ức chế hoạt tính của ethylene, hình thành một phức diethylene và do đó có tác dụng như một chất kháng ethylene. H2C=CH2 + 2X +  H2(X)C-C(X)H2 Hiện nay việc sử dụng các chất kháng ethylene có nguồn gốc ion kim loại nặng có các nhược điểm như:  Các dung dịc chứa ion kim loại nặng không bền vững nếu để thời gian dài. 47  Sự tồn dư các loại ion kim loại này trong đất và nước gây ảnh hưởng đến môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.  Do vậy phương án này không khuyến khích sử dụng 2.3.3.4.2. Bảo quản trong môi trường điều chỉnh thành phần khí: 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. Do đó việc bảo quản rau quả tươi trong môi trường có nồng độ O2 thấp hơn 21% và tăng hàm lượng CO2 thì cường độ hô hấp giảm, dẫn đến việc ức chế quá trình sinh tổng hợp ethylene, giúp kéo dài thời gian bảo quản rau quả. * Phương pháp Controlled atmosphere (CA): Môi trường không khí có kiểm soát là môi trường có thành phần khí O2 và CO2 được điều chỉnh khác với môi trường không khí bình thường. Để tạo ra môi trường CA thì cần có một phòng lạnh kín khí với thiết bị theo dõi nồng độ khí O2 và CO2 để giữ thành phần khí theo yêu cầu, bổ sung khí N2 vào phòng, dùng không khí đã rút bớt khí O2. Nồng độ CO2 được điều chỉnh bằng cách bổ sung CO2, thêm nước đá khô.  Ưu điểm: Nhìn chung, phương pháp bảo quản trong môi trường có kiểm soát thành phần khí quyển cho hiệu quả tốt, ức chế tốt quá trình sinh tổng hợp ethylene nên thời hạn bảo quản dài. Trong thời giang bảo quản, chất lượng rau quả hầu như không đổi.  Nhược điểm: Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là phức tạp, chi phí xây dựng cũng như vận hành kho bảo quản lớn. Tính ổn định của hệ thống không cao, phụ thuộc nhiều vào loại rau quả. * Phương pháp Modified atmosphere packaging (MAP): 48 Bảo quản rau quả trong môi trường khí quyển điều chỉnh thích hợp đối với khối lượng sản phẩm nhỏ. Trong phương pháp này rau quả được đựng trong những loại màng mỏng (plastic flims). Trong các túi kín, khí quyển của túi thay đổi, giảm lượng O2, tăng lượng CO2 do hô hấp của quả bên trong. Do đó có thể ức chế cường độ hô hấp, dẫn đến việc kiềm hãm quá trình sinh tổng hợp ethylene của rau quả.  Ưu điểm: Phương pháp này đơn giản, chi phí thấp, thích hợp với khối lượng sản phẩm nhỏ nên có thể ứng dụng trong vận chuyển, tồn trữ cũng như bán lẻ.  Nhược điểm: Bên cạnh những ưu điểm nói trên, phương pháp này cũng có một số nhược điểm như: loại màng sử dụng tùy thuộc vào loại rau quả, như vậy phải nghiên cứu đặc tính của từng loại rau quả. 2.3.3.4.3. Bảo quản ở nhiệt độ thấp: Nhiệt độ thấp có tác dụng ức chế cường độ các quá trình sinh lý, sinh hóa xảy ra trong rau quả vì ở nhiệt độ thấp các enzyme xúc tác bị ức chế hoạt động. Do đó, bảo quản rau quả ở nhiệt độ thấp có khả năng ức chế hoạt động các enzyme xúc tác quá trình sinh tổng hợp ethylene đặc biệt là enzym ACC_oxydase. Vì vậy hạn chế sự hình thành ethylene, giúp kéo dài thời gian bảo quản rau quả. 2.3.3.4.4. Dùng hóa chất hấp thu: * Sử dụng 1_methylcyclopropene (1_MCP): Khi 1_MCP được phun vào kho bảo quản, nó sẽ hấp thụ khí ethylene, ức chế sự hoạt động của nối đôi ở khí ethylene. R là hợp chất trùng hợp theo nguyên tắc thống 49 kê (có sự kết hợp ngẫu nhiên giữa các phân tử với nhau). Bằng cách này, 1_MCP có thể trì hoãn quá trình chín, kéo dài thời gian bảo quản của rau quả.  Ưu điểm Dễ áp dụng đối với những quả thuộc loại hô hấp đột biến. Không gây độc đối với sản phẩm, tác dụng được ở nồng độ thấp.  Nhược điểm Tạo ra những rối loạn sinh lý, quả chín, màu không tự nhiên: đối với chuối, trước khi đạt hô hấp cực đại, sử dụng 1_MCP sẽ làm trì hoãn thay đổi của quá trình chín. Tuy nhiên, loại quả này sẽ bị rối loạn sinh lý, trái chín không đều. Chi phí đầu tư cao: khi sử dụng 1_MCP cần có hệ thống phòng hoặc buồng xông khói chuyên dụng để kiểm soát được nồng độ hóa chất, cũng như chất lượng của rau quả. * Sử dụng KMnO4: Quá trình oxy hoá ethylen bằng KMnO4 xảy ra theo hai bước: ban đầu, khí ethylen sẽ bị oxy hoá thành acetaldehyt, sau đó quá trình oxy hoá lại tiếp tục xảy ra tạo thành acid acetic, acid acetic có thể bị oxy hoá tiếp cho sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O. 3CH2CH2 + 2KMnO4 + H2O  2MnO2 + 3CH3CHO + 2KOH (1) 3CH3CHO + 2KMnO4 + H2O  2MnO2 + 3CH3COOH + 2KOH (2) 3CH3COOH + 8KMnO4  8MnO2 + 6CO2 + 8KOH + 2H2O (3) Từ (1), (2), (3) ta có phương trình tổng như sau: 3CH2CH2 + 12KMnO4  12MnO2 + 6CO2 + 12KOH  Ưu điểm Dễ sử dụng (ngâm, bôi, phun, bao gói). 50 Giá thành thấp.  Nhược điểm Tăng hàm lượng CO2, có khả năng chuyển thành hô hấp kỵ khí. Có khả năng gây độc. 2.3.3.4.5. Loại bỏ hoặc cô lập nguồn sản sinh ethylene: Trong quá trình chín, khí ethylene được sinh ra và chính khí này lại tác động ngược trở lại, kích thích quả chín nhanh hơn.Điều này gây ảnh hưởng nghiêm trọng đối với việc bảo quản rau quả nhạy cảm với nguồn ethylene ngoại sinh. Chính vì vậy chúng ta cần phải có những biện pháp để loại bỏ hoặc cô lập nguồn ethylene ngoại sinh này. Chọn nguyên liệu đồng đều, tươi  Rau, quả còn tươi, toàn vẹn, không bị trầy xước, có hình dạng bình thường, có màu sắc tự nhiên, giòn chắc, cầm nặng tay.  Rau quả không bị héo úa, giập nát, hoặc dính các chất lạ.  Không có mùi vị lạ.  Rau quả phải có độ chín đồng đều với nhau: điều này rất quan trọng vì nếu độ chín của các quả khác nhau, trong quá trình bảo quản, một số quả chín trước sẽ vừa sản sinh ra nguồn ethylene kích thích bản thân nó, vừa sản sinh ra nguồn ngoại sinh kích thích những trái bên cạnh. Hậu quả của việc này là làm giảm khả năng bảo quản rau quả.  Phân loại trái sống riêng, trái chín riêng: điều này có ý nghĩa rất lớn đối với việc ngăn ngừa nguồn ethylene ngoại sinh.  Cần kiểm tra định kỳ , thường xuyên để loại bỏ trái chín, trái hư hỏng trong kho bảo quản. Đồng thời kết hợp sử dụng bao bì phù hợp, làm thông gió kho để hạn chế sự sinh nhiệt. 51 Điều chỉnh nhiệt độ: Nhiệt độ là thành phần rất quan trọng đối với quá trình hô hấp. Nhiệt độ và cường độ hô hấp có mối quan hệ chặt chẽ với nhau thông qua định luật Q10. Có nghĩa là trong một giới hạn nhiệt độ xác định, nếu tăng nhiệt độ lên 10oC thì cường độ hô hấp sẽ tăng lên 2-3 lần. Trong kho bảo quản, nếu nhiệt độ tăng lên đột ngột, cường độ hô hấp sẽ tăng lên, điều này đồng nghĩa với việc sản sinh hàm lượng khí ethylene cao kích thích rau quả chín nhanh. Đồng thời còn gây ra một số tổn thất khác như: hao tổn chất khô, mất nước…Do đó việc kiểm tra thường xuyên thông số nhiệt độ là rất cần thiết. Kiểm tra ẩm độ: độ ẩm kho bảo quản thấp, tạo điều kiện cho các phản ứng sinh hóa diễn ra mạnh mẽ, đồng thời nó là điều kiện thuận lợi cho quá trình chín. Nhưng nếu độ ẩm quá cao sẽ thuân lợi cho sự nảy mầm của các loại rau củ, quả… Kiểm soát nồng độ khí trong kho bảo quản: mặc dù có những biện pháp để ức chế quá trình hô hấp diễn ra, tuy nhiên ta không thể đạt được kết quả tuyệt đối, do đó vẫn có sự thay đổi thành phần khí trong quá trình bảo quản. Vì vậy việc kiểm tra định kỳ hàm lượng khí CO2 và O2 là cần thiết. Thông gió kho bảo quản: thông gió là rất cần thiết để loại bỏ được một số chất khí. Tuy nhiên, đối với trái cây, thông gió ở mức độ vừa phải để hạn chế mất nước. 2.3.3.4.6. Công nghệ chín chậm ứng dụng công nghệ gene – công nghệ Delayed repening (DR): Nghiên cứu sự biểu hiện gene liên kết với sự phát triển và sự chín của quả giúp ta hiểu được chức năng của gene, nhận biết được các gene và cô lập chúng. Trên cơ sở đó, những năm gần đây các nhà khoa học tiến hành chuyển gene trong phòng thí nghiệm để chứng minh giả thuyết về chức năng của gene. Người ta chuyển những gene có ích vào bộ gene của cây và quan sát sự thay đổi của quả. Người ta cũng có thể làm giảm sự biểu hiện gene bằng cách chặn đứng con đường sinh hóa. Nhờ vậy, quá trình chín của quả hoàn toàn có thể kiểm soát bằng công nghệ biến đổi gen. * Kỹ thuật Antisense polygalacturonase: 52 Polygalacturonase (PG) là một enzyme có vai trò thủy phân pectin – một hợp chất tạo nên cấu trúc đặc trưng của thành tế bào thực vật là độ cứng, chắc. Enzyme này xúc tác cho phản ứng thủy phân phá vỡ liên kết (1,4)_glycoside giữa các acid galacturonic của phân tử pectin. Pectin_monome là các acid galacturonic kết hợp với nhau qua liên kết (1,4)_glycoside Quá trình trên đã phân giải pectin tạo thành các đơn phân. Sự suy biến này của pectin đã gây ra quá trình mềm thành tế bào của rau quả. Song song với quá trình mềm của quả, sự biến đổi sắc tố của quả cũng diễn ra là kết quả của sự thay đổi hàm lượng chlorophyll và carotenoid trong quả. Sự biến màu của quả là dấu hiệu dễ nhận thấy khi quả chín. Sự biến đổi màu sắc của cà chua khi chín 53  Vấn đề là làm sao ức chế được sự có mặt của enzyme PG thì sẽ hạn chế được sự mềm của quả. Để tạo ra quả DR bằng phương pháp này, các nhà khoa học đã chuyển gene antisene hoặc một đoạn bản sao của gen PG vào trong genome của thực vật dẫn đến sự ức chế tạo ra enzyme PG. PG gene transcription mRNA translation PG gene transcription mRNA Antisense mRNA translation Antisense Technology Cơ chế tác động của gene antisense lên gene tạo ra enzyme PG Antisense có thể hiểu là một thuộc tính của một chuỗi DNA nhân tạo được tạo ra trong phòng thí nghiệm, nó đối ngược hoàn toàn với phân tử mRNA do cơ thể thực vật tạo ra. Qua việc nghiên cứu và xác định được gene quy định tính trạng tạo ra enzyme PG, các nhà khoa học từ đó tạo ra được yếu tố antisense đối ngược với phân tử mRNA của gene đó và chuyển vào trong genome của tế bào thực vật. Quá trình sao mã diễn ra, mRNA của gene quy định tính trạng tạo thành enzyme PG được tạo thành và tiến về tế bào chất để thực hiện giải mã. Thế nhưng, mRNA se ̃băƴt căƲ p bôƱ sung vơƴi sơƲ i đôƴi 54 bản với nó (những sợi antisense) dẫn đến không tiêƴn haƳnh giải ma ̃đươƲ c. Do đó enzyme PG không đươƲ c taƲ o ra, kêƴt quaƱ laƳ pectin không biƲ phân huƱ y. m. . Wild-type fruit Antisense PG fruit PG a ct ivi ty Days from 1st colour change 0 102 4 6 8 Thay i nh n a ờ antisense mRNA Một trong những thành công của công nghệ DR dựa vào kỹ thuật antisense là sản phẩm cà chua Flavr Savr được tạo ra bởi công ty Calgene, Hoa Kỳ vào năm 1994. Cà chua chuyển gen đối bản PG giảm thiêƱ u tơƴi 95% PG enzyme. Cà chua Flavr-Savr chi ƴn ngay trên cánh đồng nhưng quả vẫn rắn chắc trong môƲ t thơƳ i gian daƳi. Quả cứng rắn, thành quả bị phân hủy từ từ làm cho chất lượng quả ổn định và có thể dự trữ trong kho trong một khoảng thời gian dài . * Kỹ thuật chuyển gen điều khiển sự sinh tổng hợp ethylene: 55 Quá trình sinh tổng hợp ethylene không phải một bước là hình thành mà nó phải qua sự tạo thành của một số sản phẩm trung gian. Và để tạo được các phẩm trung gian đó đều có sự xúc tác hỗ trợ đặc hiệu của những enzyme vốn cũng được tổng hợp một cách tự nhiên trong tế bào thực vật.  Đích nhắm của các nhà khoa học là các enzyme xúc tác cho mỗi giai đoạn hình thành ethylene. Tác động lên các enzyme mục tiêu  Ức chế sự biểu hiện của ACC_synthetase: ACC_synthetase là enzyme chịu trách nhiệm chuyển hóa SAM thành ACC. Từ bước thứ hai tới bước cuối cùng trong quá trình sinh tổng hợp ethylene. Sự biểu hiện của enzyme bị cản trở khi một antisense hoặc một đoạn của bản sao gen synthase được chuyển vào trong genome của thực vật.  Chuyển gen ACC_diaminase: gen mã hóa cho enzyme này nhận được từ một vi khuẩn đất (Pseudomonas chlororaphis) không gây bệnh. Vi khuẩn này có khả 56 năng chuyển hóa ACC thành một phân tử khác, nhờ vậy làm giảm lượng ACC có thể nhận được để tạo ethylene.  Chuyển gen SAM_hydrolase: phương pháp này cũng tương tự như ACC_diaminase, bằng cách giảm tiền chất của ethylene. Trong trường hợp này, SAM được chuyển hóa thành homoserine. Gen mã hóa cho enzyme này được phân lập từ thể thực khuẩn E. Coli T3.  Ức chế sự biểu hiện của ACC_oxydase: ACC_oxydase là enzyme xúc tác cho sự oxy hóa ACC thành ethylene, bước cuối cùng trong con đường sinh tổng hợp ethylene. Thông qua kỹ thuật antisense, giảm sự điều khiển gen ACC oxydase dẫn đến ức chế sự hình thành ethylene. Do đó làm chậm sự chín của quả. 57 KẾT LUẬN Với những phương pháp bảo quản kể trên có thể giúp giảm phần nào những hao tổn kinh tế trong quá trình bảo quản do rau quả bị hư hỏng, giúp rau quả có được chất lượng gần như không đổi sau một thời gian dài bảo quản khi kết hợp với những phương pháp bảo quản phù hợp. Tuy nhiên, mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng của chúng. Chính vì vậy, hiệu quả áp dụng của từng phương pháp còn phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố sau: Phụ thuộc vào từng loại nguyên liệu: mỗi loại nguyên liệu rau quả đều có mức độ nhạy cảm với hóa chất, cũng như với nhiệt độ, ẩm độ, và thích hợp với từng loại bao bì khác nhau. Do đó, có thể phương pháp này rất hiệu quả cho loại trái này, nhưng lại gây hư hỏng hoặc kém hiệu quả ở những loại trái cây khác. Điều kiện bảo quản: đảm bảo những điều kiện tối như về cơ sở vật chất, thời gian bảo quản, hệ thống quản lý chất lượng… cũng góp phần nâng cao hiệu năng của quá trình bảo quản. Hiệu quả kinh tế: bảo quản như thế nào để đạt hiệu quả kinh tế là điều rất quan trọng. Do đó cần có sự so sánh, tính toán hiệu quả của từng phương pháp nhằm mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất mà vẫn giữ được chất lượng của sản phẩm. Khả năng gây độc cho sản phẩm, con người và môi trường: đây là vấn đề vô cùng bức xúc hiện nay. Hầu hết để tăng lợi nhuận, các cơ sở chưa có sự quan tâm đúng mức về nồng độ, dư lượng, mức độ độc hại của những loại hóa chất cấm sử dụng. Vì vậy, cần phải quan tâm đến sức khỏe của con người, lựa chọn các phương thức bảo quản hợp lý, không có tính chất gây nguy hại. Không thể nào phủ nhận được tác dụng tích cực của công nghệ sinh học vào công nghệ bảo quản sau thu hoạch. Nó đáp ứng hầu như đầy đủ các yêu cầu khắt khe về việc bảo tồn chất lượng rau quả, giảm thiệt hại sau thu hoạch, kéo dài hạn sử dụng và điều đặc biệt quan trọng là vấn đề an toàn sức khỏe đối với người tiêu dùng, an toàn với môi trường. Bởi vậy, công nghệ sinh học vẫn được nghiên cứu và áp dụng 58 vào trong lĩnh vực thực phẩm và với xu thế mới hiện nay, đây thật sự là một mảng khoa học có triển vọng trong tương lai. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Mạnh Khải (chủ biên), Nguyễn Thị Bích Thủy, Đinh Sơn Quang. Giáo trình bảo quản nông sản. ĐH Nông nghiệp – Hà Nội. Năm 2005. 2. PGS.TS. Lương Đức Phẩm. Công nghệ sinh học trong bảo quản và chế biến thực phẩm. Nhà xuất bản giáo dục – Hà Nội. 3. Hà Thị Hiền, Phương Thị Hương, Nguyễn Thị Năm, Nguyễn Thị Phú, Lê Thị Thảo. GVHD: Nguyễn Trọng Thăng. Ứng dụng công nghệ chín chậm vào bảo quản trái cây. 4. Nông Thị Quỳnh Anh, Lê Thị Cẩm Lê, Nguyễn Thị Tân, Phan Thị Thanh, Nguyễn Phương Thảo, Nguyễn Thị Tuyết, Phạm Thu Trang. GVHD: PGS.TS. Ngô Xuân Mạnh. Công nghệ sinh học trong tạo giống cà chua chín chậm. ĐH Nông nghiệp – Hà Nội. 5. ThS. Trương Thị Mỹ Linh. Công nghệ sau thu hoạch. 6. Các phương pháp ức chế Etylen trong bảo quản rau quả. Nguồn 7. Phương pháp bảo quản rau quả tươi bằng cách tạo màng. Nguồn 8. doc%E2%80%9D-thuc-pham-bang-khi-ozon-con-dao-hai-luoi.html 9. cay-.405256.html 10. 11. 12. 59