ĐẶT VẤN ĐỀ Sơn La là tỉnh vùng cao thuộc phía Tây Bắc Việt Nam, tính đến năm 2019 với tổng diện tích trồng ngô xấp xỉ 113.800 ha và sản lượng ngô hạt hơn 472.000 tấn, năng suất 41,5 tạ/ha [4], [5]. Sơn La xứng đáng với cái tên gọi là thủ phủ của ngô Việt Nam. Tuy nhiên, giá trị cây ngô đem lại chưa tương xứng với tiềm năng nơi đây. Những năm gần đây, giá ngô trên thế giới có nhiều biến động, ngô trong nước liên tục mất giá do phải cạnh tranh với ngô ngoại nhập [6].
Vấn đề đặt ra ngay lúc này là cần phải cải tiến về giống ngô, kỹ thuật canh tác, bảo quản. Hiện nay việc bảo quản ngô ở nước ta nói chung và Sơn La nói riêng còn rất nhiều bất cập. Một số phương pháp bảo quản truyền thống tốn nhiều công sức, chất lượng thấp, hiệu quả kinh tế không cao. Phương pháp bảo quản dùng thuốc hoá học, đang được sử dụng phổ biến trong bảo quản ngũ cốc tại Sơn La thực sự đã gây ra nhiều mối lo ngại về ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe con người [7], [8].
Do vậy, cần có phương pháp bảo quản vừa đảm bảo giá trị dinh dưỡng và vừa đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm là vấn đề cấp thiết hiện nay. Ngày nay, công nghệ bảo quản ngũ cốc và rau quả trên thế giới có xu hướng chung là từng bước loại bỏ những hóa chất bảo quản có độc tính cao, thay thế chúng bằng chất ít độc hơn, với ngưỡng dư lượng của chúng giảm dần hoặc sử dụng phương pháp bảo quản sạch, an toàn [9]. Phương pháp tạo môi trường nghèo oxi là phương pháp bảo quản được lựa chọn bảo quản thực phẩm, ngũ cốc có chất lượng bảo quản cao, thời gian bảo quản dài. Chất khử oxi không khí FOCOAR đã được Viện Kỹ thuật nhiệt đới nghiên cứu, có khả năng tạo ra môi trường nghèo oxi.
Đặc biệt, hoạt động của chất khử FOCOAR đảm bảo an toàn thực phẩm, không gây ô nhiễm môi trường [10], [12], [11]. Với lý do đó luận án đã đặt ra mục tiêu là nghiên cứu ảnh hưởng của oxi đến chất lượng ngô hạt trong quá trình bảo quản kín khí. Với mong muốn đề tài sẽ là cơ sở khoa học tin cậy bổ sung thêm một giải pháp bảo quản đối với ngô hạt. Góp phần 2 giải quyết được những nhược điểm của các phương pháp bảo quản ngô hiện nay ở địa phương, nhằm nâng cao giá trị cây ngô vùng Sơn La.
Nội dung luận án phát triển dựa trên những các ý tưởng sau: - Thiết lập và ổn định được hàm lượng oxi xác định trong vi môi trường thí nghiệm, với hàm lượng oxi là <2%, 5,0%, 10,0%, 15,0% và 20,9%. - Đánh giá ảnh hưởng của chất khử oxi FOCOAR đến vi khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, điểm sương) trong vi môi trường bảo quản. - Nghiên cứu ảnh hưởng của oxi đến chất lượng bảo quản hạt ngô thông qua các chỉ tiêu hóa lý và sự thay đổi một số thành phần dinh dưỡng trong 12 tháng bảo quản. - Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào bảo quản trong thực tế đối với ngô hạt thương phẩm và ngô giống.
Ngô và sự cần thiết phải bảo quản 1. Cấu tạo và thành phần hóa học của hạt ngô 1. Cấu tạo hạt ngô Hạt ngô thuộc loại quả dính gồm 5 phần chính: vỏ hạt, lớp alơron, phôi, nội nhũ và chân hạt. Vỏ hạt là một màng nhẵn bao xung quanh hạt.
Lớp alơron nằm dưới vỏ hạt và bao lấy nội nhũ và phôi. Nội nhũ là phần chính của hạt chứa các tế bào dự trữ chất dinh dưỡng. Cấu tạo hạt ngô Nguồn: Ban Thông tin - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 1. Thành phần hóa học của hạt ngô [13] Thành phần dinh dưỡng trong hạt ngô tùy theo điều kiện khí hậu, giống, loại ngô, kĩ thuật canh tác, đất đai.
Dưới đây là sự phân bố một số thành phần hóa học chính trong hạt ngô. Nước Chiếm khoảng 12 - 15% trọng lượng của hạt khi đạt độ chín hoàn toàn và để khô tự nhiên. Khi thu hoạch hạt tươi ẩm đạt 19 - 35% [16]. Gluxit: Nội nhũ chứa 73% gluxit ở dạng tinh bột, đường và xenlulozơ, phần còn lại ở phôi dạng đường và ở vỏ dạng xenlulozơ.
Ngô chứa khoảng 60 - 70% tinh bột. Hàm lượng amiloza trong các giống khác nhau thì khác nhau, nhìn chung khoảng 21 - 23% (trừ ngô nếp chỉ chứa toàn amilopectin). Hạt tinh bột có cấu tạo đơn, hình dạng rất khác nhau, thường có dạng cầu hay đa diện tùy theo giống và vị trí của hạt tinh bột trong hạt ngô. Xenlulozơ trong ngô tạo thành các mạng lưới bao bọc xung quanh các hạt tinh bột do vậy mà cản trở quá trình thuỷ phân tinh bột [14].
Protein Ngô là một nguồn dinh dưỡng giàu protein. Tùy thuộc vào giống ngô, hàm lượng protein nằm trong khoảng 7-15%. Loại protein có hàm lượng cao nhất trong ngô là zeins, chiếm 44-79% tổng hàm lượng protein. Lipit Trong các loại ngũ cốc, ngô có hàm lượng lipit cao nhất từ 3,0 - 7%, thường cao gấp 4 lần ở gạo, phôi chứa 30 - 50% tổng số lipit.
Ngoài ra còn một số nằm trong lớp aleuron của hạt. Thành phần chất béo trong ngô là hỗn hợp các triglixerit Trong chất béo của ngô có 50% là axit linoleic, 31% là axit oleic, 13% là panmitic và 3% là stearic. Ngoài ra còn có lipit liên kết với gluten, xenlulozơ, tinh bột và các axit béo tự do. Nhờ thành phần lipit này giúp hòa tan chất màu carotenoid và phân bố trong hạt tạo màu vàng cho hạt ngô.
Chất khoáng Ngô chứa khoảng 1,3% khoáng. Chất khoáng tập trung chủ yếu ở phôi chiếm khoảng 78% trong toàn hạt. Một số khoáng có trong ngô như: P, K, Ca, Mg, Na, Fe, Cu, Mn, Zn. Vitamin Các vitamin tan trong chất béo: Ngô chứa 2 loại vitamin tan trong chất béo là tiền vitamin A hay caroten và vitamin E.
5 Vitamin tan trong nước: Vitamin tan trong nước chủ yếu được tìm thấy ở lớp aleuron, kế đến là trong phôi và nội nhũ. Trong quá trình chế biến lượng vitamin này mất đi rất nhiều. Vitamin B: Trong hạt ngô có nhiều vitamin B1 nhưng chứa ít vitamin B2, B6, 60 - 80% vitamin này nằm trong protein hay tinh bột. Hàm lượng vitamin này tăng khi bón Ca cho cây ngô.
Đặc điểm của khối ngô hạt 1. Mật độ và độ rỗng của khối hạt (độ rỗng, độ chặt) Khi ta tách hạt ra khỏi bắp ta vun thành đống (khối hạt), trong khối hạt bao giờ cũng có những khe hở giữa các hạt chứa đầy không khí, gọi đó là độ rỗng của khối hạt. Ngược lại với độ rỗng là phần thể tích các hạt chiếm chỗ trong không gian, đó gọi là độ chặt của khối hạt. Thường thì người ta tính độ rỗng và độ chặt của khối hạt bằng phần trăm: S= x 100% ( I.1) S: độ rỗng khối hạt là thể tích khối hạt (ml) (ml) Độ rỗng của khối hạt ngô dao động từ 30-55%.
Đối với công tác bảo quản, độ rỗng và độ chặt của hạt là các yếu tố rất quan trọng. Nếu khối hạt có độ rỗng cao, không khí dễ dàng chuyển dịch gây nên hiện tượng truyền nhiệt đối lưu và chuyển dịch ẩm. Như vậy nếu bảo quản không tốt trong điều kiện độ ẩm và nhiệt độ không khí cao dễ ảnh hưởng đến chất lượng khối hạt (độ ẩm càng cao thì sự bám dính càng tăng và độ rỗng sẽ càng giảm). Mối quan hệ giữa độ ẩm không khí (RH), độ ẩm hạt (W) và nhiệt độ Độ rỗng và cấu tạo của hạt giúp các chất khí có trong khối hạt có thể hấp thụ vào từng hạt tùy theo tỉ trọng, khả năng thẩm thấu và tính chất hoá học của từng chất mà quá trình nhả ra mạnh hay yếu.
Thông thường bao giờ quá trình hấp thụ cũng xảy ra dễ dàng hơn quá trình nhả ra. 6 Lượng nước tự do chứa trong hạt phụ thuộc vào độ ẩm của không khí bao quanh khối hạt. Độ ẩm của không khí bao quanh lớn thì hạt sẽ hút thêm ẩm và thuỷ phần tăng lên, ngược lại độ ẩm của không khí nhỏ thì hạt nhả bớt hơi ẩm và thuỷ phần giảm. Hạt nhả ẩm khi áp suất riêng phần của hơi nước trên bề mặt hạt lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí.
Hạt hút ẩm ở trương hợp ngược lại. Hai quá trình hút và nhả hơi ẩm tiến hành song song với nhau cho tới khi đạt tới trạng thái cân bằng (thuỷ phần của hạt không tăng và không giảm) ở một điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhất định. Độ ẩm cân bằng của hạt theo mô hình Henderson được giới thiệu trong hình 1. Ẩm độ cân bằng của hạt ngô (theo mô hình Henderson) 1.
Hiện tượng bốc nóng khối hạt trong bảo quản sau thu hoạch [15] Hiện tượng tự bốc nóng là hiện tượng tự tăng nhiệt độ trong khối hạt; mức độ phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Nguyên nhân - Do hậu quả của quá trình hô hấp của hạt. - Do hoạt động sinh vật, 5-10% lượng nhiệt cần cho vi sinh vật, sau đó 95% lượng nhiệt do hoạt động hô hấp sinh vật thải ra khối hạt [16], [17]. Hậu quả của quá trình bốc nóng: Gây lên sự hư hại và giảm hay mất hẳn khả năng nảy mầm của hạt ; sự gia tăng của loài, lượng vi sinh vật và côn trùng kéo theo những tổn thất gây ra bởi sự phát triển của chúng, đặc biệt tổn thất về cảm 7 quan và dinh dưỡng.
Vì vậy trong bảo quản cần thiết phải thường xuyên kiểm tra nhiệt độ của đống hạt được bảo quản. Tác động của môi trường bảo quản đến ngô hạt Sau khi thu hoạch và vận chuyển, nông sản được bảo quản trong một môi trường nhất định. Môi trường này bao gồm: - Môi trường vật lý (yếu tố khí hậu thời tiết và các tác động cơ giới) - Môi trường sinh vật trong đó có cả các sinh vật có hại (dịch hại) và cả các sinh vật có lợi cho bảo quản nông sản. - Môi trường hóa học (thành phần khí, CO2, O2, etylen …) Môi trường vật lý xung quanh ngô bảo quản được chia thành 3 khu vực: 1.
Vi khí hậu 2. Tiểu khí hậu 3. Đại khí hậu Hình 1. Các khu vực môi trường vật lý xung quanh nông sản [18] Đại khí hậu: Là môi trường vật lý xung quanh kho tàng hay bao bì gián tiếp chứa đựng nông sản.
Nó phụ thuộc chặt chẽ vào điều kiện khí hậu thời tiết khu vực có kho bảo quản. Khoảng cách giữa nó với nông sản là xa nhất so với các khu vực khác nên được gọi là khu vực có ảnh hưởng gián tiếp đến nông sản.