Khóa luận: Ảnh hưởng xử lý nước nóng đến enzyme ACC oxydase và bảo quản quả bơ - Hồ Thị Tuấn Linh, ĐH Nông Lâm Huế

Luận văn tuần sinh thái tập trung vào các nguyên tắc sinh thái và ứng dụng trong quản lý môi trường, bảo tồn đa dạng sinh học, và phát triển bền vững.

• Tác giả: Hồ Thị Tuấn Linh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Toản
• Trường học: Đại học Nông Lâm Huế
• Chuyên ngành: Công nghệ sau thu hoạch
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý nước nóng đến hoạt lực enzyme ACC oxydase nhằm kéo dài thời gian bảo quản tươi quả bơ
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Huế

Tóm tắt

I. Tổng quan về ảnh hưởng xử lý nước nóng đến bảo quản quả bơ

Quả bơ thuộc loại hô hấp đột biến. Quá trình chín diễn ra nhanh. Ethylene là hormone thúc đẩy quá trình này. Xử lý nước nóng là phương pháp bảo quản vật lý hiệu quả. Phương pháp này giúp kéo dài thời gian bảo quản bơ sau thu hoạch. Nghiên cứu cho thấy xử lý nước nóng ở nhiệt độ 50-54 độ C có tác dụng kìm hãm hoạt lực enzyme ACC oxydase. Enzyme này đóng vai trò xúc tác bước cuối trong sinh tổng hợp ethylene. Khi hoạt lực enzyme giảm, quá trình sản sinh ethylene bị ức chế. Từ đó quá trình chín và hư hỏng quả bơ được làm chậm lại. Hàm lượng vitamin C được bảo toàn tốt hơn. Tỷ lệ hư hỏng giảm rõ rệt. Màu sắc quả bơ được duy trì ổn định trong thời gian bảo quản. Đây là giải pháp an toàn, không sử dụng hóa chất. Phương pháp phù hợp với xu hướng sản xuất nông nghiệp bền vững.

1.1. Đặc điểm sinh lý quả bơ sau thu hoạch

Quả bơ là loại quả hô hấp đột biến. Quá trình hô hấp tăng mạnh khi quả bắt đầu chín. Ethylene được sản sinh với hàm lượng lớn trong giai đoạn này. Quả bơ rất nhạy cảm với ethylene nội sinh. Chỉ một lượng nhỏ ethylene cũng đủ kích thích quá trình chín nhanh. Sau thu hoạch, quả bơ chín trong vòng 5-7 ngày ở điều kiện thường. Quá trình chín kèm theo sự thay đổi màu sắc, độ mềm và hàm lượng dinh dưỡng. Vitamin C bị thất thoát đáng kể trong quá trình bảo quản. Tỷ lệ hư hỏng cao nếu không có biện pháp xử lý phù hợp.

1.2. Vai trò của enzyme ACC oxydase trong quá trình chín

ACC oxydase là enzyme xúc tác bước cuối trong chu trình sinh tổng hợp ethylene. Enzyme này chuyển hóa ACC (1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid) thành ethylene. ACC được tổng hợp từ S-adenosyl methionine (SAM) dưới tác dụng của enzyme ACC synthase. ACC oxydase yêu cầu oxy và cofactor để hoạt động. Hoạt lực enzyme này quyết định tốc độ sản sinh ethylene trong quả. Khi ACC oxydase bị ức chế, lượng ethylene giảm đáng kể. Điều này làm chậm quá trình chín và kéo dài thời gian bảo quản. Xử lý nước nóng tác động trực tiếp đến hoạt lực enzyme này.

II. Phân tích cơ chế tác động của xử lý nước nóng đến quả bơ

Xử lý nước nóng tác động đến quả bơ qua nhiều cơ chế khác nhau. Cơ chế chính là kìm hãm hoạt lực enzyme ACC oxydase. Nhiệt độ cao làm thay đổi cấu trúc không gian của enzyme. Enzyme mất khả năng xúc tác phản ứng chuyển hóa ACC thành ethylene. Kết quả nghiên cứu cho thấy mẫu xử lý ở 52 độ C cho hiệu quả tốt nhất. Hàm lượng vitamin C của mẫu 52 độ C còn 9,24 mg% sau 22 ngày bảo quản. Mức giảm chỉ 26,19% so với nguyên liệu ban đầu. Trong khi mẫu đối chứng giảm 29,92% chỉ sau 16 ngày. Tỷ lệ hư hỏng quả bơ giảm rõ rệt ở các mẫu xử lý nước nóng. Màu sắc quả được duy trì ổn định hơn so với đối chứng. Góc màu Ho thay đổi chậm hơn ở các mẫu được xử lý. Phương pháp này không để lại dư lượng hóa chất trên sản phẩm. An toàn cho người tiêu dùng và thân thiện với môi trường.

2.1. Ảnh hưởng đến hàm lượng vitamin C trong quả bơ

Vitamin C là chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng quả bơ. Hàm lượng vitamin C giảm dần trong quá trình bảo quản. Mẫu đối chứng có tốc độ giảm nhanh nhất. Giá trị đạt 8,78 mg% vào ngày thứ 16, giảm 29,92% so với ban đầu. Mẫu xử lý 50 độ C duy trì được hàm lượng vitamin C tốt hơn. Đến ngày thứ 20, giá trị còn 8,93 mg%, giảm 28,61%. Mẫu 52 độ C cho kết quả tốt nhất với 10,95 mg% sau 16 ngày. Đến ngày thứ 22, giá trị giảm còn 9,24 mg%. Xử lý nước nóng giúp bảo toàn vitamin C hiệu quả.

2.2. Ảnh hưởng đến màu sắc và tỷ lệ hư hỏng

Màu sắc là chỉ tiêu cảm quan quan trọng đánh giá chất lượng quả bơ. Góc màu Ho phản ánh sự thay đổi màu sắc trong quá trình chín. Xử lý nước nóng làm chậm sự biến đổi góc màu Ho. Quả bơ giữ được màu sắc xanh lâu hơn so với đối chứng. Tỷ lệ hư hỏng giảm đáng kể ở các mẫu được xử lý. Mẫu 52 độ C có tỷ lệ hư hỏng thấp nhất. Sự kết hợp giữa kìm hãm quá trình chín và giảm hư hỏng giúp kéo dài thời gian bảo quản. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu về tác dụng của xử lý nhiệt trên rau quả tươi.

III. Phương pháp xử lý nước nóng trong bảo quản quả bơ

Xử lý nước nóng là phương pháp bảo quản vật lý đơn giản và hiệu quả. Quả bơ được nhúng vào nước nóng ở nhiệt độ xác định trong thời gian nhất định. Nghiên cứu sử dụng ba mức nhiệt độ: 50, 52 và 54 độ C. Thời gian xử lý thay đổi để xác định điều kiện tối ưu. Phương pháp này dựa trên nguyên lý sử dụng nhiệt để ức chế hoạt động enzyme. Nước nóng tiếp xúc trực tiếp với bề mặt quả, truyền nhiệt đều khắp. Nhiệt độ quá cao có thể gây tổn thương mô quả. Nhiệt độ quá thấp không đủ để ức chế enzyme hiệu quả. Mức 52 độ C cho kết quả tốt nhất trong nghiên cứu. Phương pháp không yêu cầu thiết bị phức tạp. Chi phí đầu tư thấp, dễ áp dụng quy mô công nghiệp. Xử lý nước nóng có thể kết hợp với các phương pháp bảo quản khác. Bảo quản lạnh sau xử lý giúp tăng hiệu quả kéo dài thời hạn sử dụng.

3.1. Các mức nhiệt độ và thời gian xử lý tối ưu

Nghiên cứu sử dụng ba mức nhiệt độ xử lý: 50, 52 và 54 độ C. Mẫu đối chứng không qua xử lý nước nóng. Mẫu 50 độ C duy trì vitamin C tốt nhưng hiệu quả kìm hãm enzyme thấp hơn. Mẫu 54 độ C có nguy cơ gây tổn thương mô quả do nhiệt độ cao. Mẫu 52 độ C đạt hiệu quả tối ưu. Thời gian xử lý cần được điều chỉnh phù hợp với kích thước quả. Quả bơ lớn cần thời gian xử lý dài hơn để nhiệt xuyên đều. Điều kiện 52 độ C với thời gian phù hợp cho kết quả bảo quản tốt nhất.

3.2. Ưu điểm và hạn chế của phương pháp xử lý nước nóng

Ưu điểm lớn nhất là an toàn, không sử dụng hóa chất. Phương pháp đơn giản, dễ thực hiện. Chi phí đầu tư thiết bị thấp. Không để lại dư lượng trên sản phẩm. Thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, phương pháp cũng có hạn chế. Nhiệt độ không chính xác có thể gây hư hỏng quả. Không thể áp dụng đồng loạt cho mọi loại quả. Cần nghiên cứu điều kiện tối ưu cho từng giống bơ. Hiệu quả phụ thuộc vào độ chín thu hoạch của quả. Phương pháp nên kết hợp với bảo quản lạnh để đạt hiệu quả cao nhất.

IV. Kết luận và ứng dụng xử lý nước nóng cho quả bơ

Nghiên cứu证实 hiệu quả của xử lý nước nóng trong bảo quản quả bơ. Phương pháp giúp kìm hãm hoạt lực enzyme ACC oxydase. Quá trình sinh tổng hợp ethylene bị ức chế. Kết quả là quá trình chín được làm chậm đáng kể. Hàm lượng vitamin C được bảo toàn tốt hơn so với đối chứng. Tỷ lệ hư hỏng giảm rõ rệt ở các mẫu được xử lý. Màu sắc quả được duy trì ổn định trong thời gian dài hơn. Điều kiện xử lý 52 độ C cho kết quả tối ưu. Phương pháp này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành bảo quản nông sản. Xử lý nước nóng phù hợp với xu hướng sản xuất nông nghiệp sạch. Không sử dụng hóa chất, an toàn cho người tiêu dùng. Cần nghiên cứu thêm để tối ưu hóa quy trình cho từng giống bơ. Ứng dụng thực tiễn giúp giảm tổn thất sau thu hoạch. Tăng giá trị kinh tế cho người trồng bơ.

4.1. Ý nghĩa kho học và thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học về tác dụng của xử lý nước nóng lên enzyme ACC oxydase. Kết quả证实 cơ chế ức chế sinh tổng hợp ethylene bằng phương pháp nhiệt. Nghiên cứu đóng góp dữ liệu về sự biến đổi vitamin C trong quá trình bảo quản. Về thực tiễn, phương pháp giúp kéo dài thời gian bảo quản quả bơ. Giảm tổn thất sau thu hoạch, tăng thu nhập cho nông dân. Sản phẩm an toàn, không dư lượng hóa chất. Phù hợp với tiêu chuẩn xuất khẩu nông sản sạch.

4.2. Hướng nghiên cứu và ứng dụng trong tương lai

Cần nghiên cứu mở rộng trên nhiều giống bơ khác nhau. Xác định điều kiện xử lý tối ưu cho từng vùng trồng. Nghiên cứu kết hợp xử lý nước nóng với công nghệ bảo quản khác. Ứng dụng MAP (bảo quản khí quyển biến đổi) sau xử lý nhiệt. Đánh giá tác động đến các chỉ tiêu chất lượng khác. Nghiên cứu quy mô công nghiệp để áp dụng sản xuất. Đào tạo nông dân về kỹ thuật xử lý nước nóng. Phát triển thiết bị xử lý phù hợp quy mô hộ gia đình và doanh nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Với khí hậu nhiệt đới đa dạng, thổ nhưỡng thích hợp, Việt Nam có một hệ thống cây ăn quả vô cùng phong phú và nhiều tiềm năng phát triển. Trong những năm gần đây, xu hướng sử dụng các loại quả tươi ngày càng được quan tâm. Trong đó, bơ là một trong những loại quả có sức tiêu thụ tương đối lớn và đem lại hiệu quả kinh tế cao. Quả bơ cung cấp nhiều năng lượng và chứa gần như đầy đủ các chất dinh dưỡng thiết yếu cho cơ thể con người với hơn 13 loại vitamin, trong đó rất giàu acid folic – một loại vitamin bổ dưỡng cho trẻ em và phụ nữ mang thai [76].

Hiện nay, quả bơ đang được thị trường nhiều nước ưa chuộng như: Hà Lan, Mỹ, Nhật Bản, Pháp. Huyện Hướng Hóa, tỉnh Quảng Trị là một trong những địa phương có nhiều lợi thế phù hợp với điều kiện sinh trưởng và phát triển của cây bơ, đem lại thu nhập đáng kể cho người nông dân. Tuy nhiên, gần đây người dân trồng bơ vẫn đang gặp khó khăn trong việc tiêu thụ sản phẩm sau thu hoạch này [102]. Ethylene là một hoocmon thực vật giữ vai trò quan trọng trong việc kích thích quá trình chín của quả [18].

Dưới sự xúc tác của enzyme nội bào aminocyclopropanecarboxylate oxydase đã thúc đẩy quá trình chuyển hóa cơ chất từ 1-aminocyclopropane 1-carborxylic acid tạo thành ethylene trong quả. Với đặc điểm là loại quả có quá trình chín đến tương đối nhanh sau thu hoạch, quả bơ tại Quảng Trị nói riêng và Việt Nam nói chung vẫn còn tiêu thụ nội điạ là chính, chưa đến được với nhiều quốc gia trên thế giới. Từ thực trạng trên, các biện pháp đề ra nhằm hạn chế quá trình sinh tổng hợp ethylene, kéo dài thời gian tồn trữ và phân phối quả bơ sau thu hoạch là rất cần thiết. Đã có nhiều biện pháp được nghiên cứu và ứng dụng.

Trong đó, xử lý nước nóng là phương pháp khá đơn giản và đem lại hiệu quả cao trong việc ức chế vi sinh vật, kìm hãm các quá trình sinh lý, sinh hóa của quả sau thu hoạch. Ngoài ra, xử lý nước nóng còn giúp hạn chế các hiện tượng tổn thương lạnh khi bảo quản bơ ở điều kiện nhiệt độ thấp sau này [73]. Chính vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý nước nóng đến hoạt lực enzyme aminocyclopropanecarboxylate oxydase trong quá trình bảo quản quả bơ (Persea americana) sau thu hoạch tại Khe Sanh, Hướng Hóa, Quảng Trị” vừa mang tính cấp thiết, vừa mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. 1 PHẦN 1 TỔNG QUAN 1.

Giới thiệu về quả bơ 1. Nguồn gốc, đặc điểm và phân loại của quả bơ Quả bơ là một loại quả có nguồn gốc từ Mexico khoảng 12 ngàn năm trước, qua Guatamela rồi đến Trung Mỹ, lan rộng xuống Nam Mỹ: Colombia, Venezuela, Las Guyanas, Brazil, Ecuador, Pêru, Bolivia và Chilê. Cây bơ du nhập vào nước ta vào thế kỷ 20 [77]. Quả bơ có danh pháp khoa học là Persea americana, thuộc họ Laraceae (Long não), bộ Laurales [67].

Hiện nay, bơ được trồng và phát triển khắp các vùng nhiệt đới, á nhiệt đới bao gồm các nước như Mỹ, Mexico, Cộng hòa Dominica, Chilê, Châu Phi, Israel, Guatemala, Việt Nam, Australia, khu vực EU hầu như chỉ có Tây Ban Nha [78]. Cây bơ thích hợp trồng ở những vùng ấm áp của khu vườn nhận được ánh sáng mặt trời ít nhất 6 - 8 giờ mỗi ngày, đất thông thoáng, dễ thoát nước và giàu chất hữu cơ [79]. Quả bơ có kích thước, trọng lượng khác nhau tùy vào mỗi loại giống: hình quả lê, hình oval, hình tròn. Vỏ quả có giống sần sùi, láng mịn, màu sắc vỏ biến đổi từ màu xanh sáng, xanh vàng hoặc tím đến tím sẫm khi quả chín [39].

Thịt quả thường có màu vàng kem, vàng sáng hoặc vàng bơ, tuy nhiên có giống bơ gần vỏ có màu xanh sáng bên trong có màu vàng [33]. Theo thống kê trên thế giới, hiện nay có hơn 500 giống bơ khác nhau nhưng chủ yếu thuộc ba chủng: Mexico, West Idian (Antilles) và Guatemala [80]. Chủng Mexico: nguồn gốc từ cao nguyên, trung nguyên Mexico. Lá cây thay đổi nhiều về kích thước, lá có màu xanh lục, mặt dưới nhạt hơn mặt trên.

Quả thường có dạng dài quả lê, dạng đu đủ, vỏ trái mỏng, trơn láng, khi chín có màu xanh, vàng xanh hay đỏ tím đỏ sẫm tùy vào giống. Có chất lượng tốt với hàm lượng chất béo cao 15 - 30%. Thời gian từ khi ra hoa đến lúc trái chín thường từ 8 - 9 tháng. Đây là chủng bơ có chất lượng cao và có tính chịu rét tốt nhất trồng được trên những vùng núi cao trên 1.000m, xa xích đạo.

Cụ thể là các giống bơ Fuerte, Zutano, Bacon [81]. Chủng Guatemala: lá màu xanh sẫm hơn chủng Mexico và Antilles. Quả dạng dài, vỏ hơi dày và có sớ gỗ, da sần sùi và có hạt nhỏ nằm sát trong quả, mặt ngoài hạt láng mịn. Các giống thuộc chủng này chủ yếu là Hass, Pinkerton, Reed và Gwen [81].

Thịt quả dày có hàm lượng chất béo từ 10 - 15%. Thời gian 2 từ lúc trổ hoa cho đến lúc quả chín khoảng từ 9 - 12 tháng. Đây là chủng bơ có khả năng chịu rét khá tốt, thích hợp ở độ cao 700 - 1. Chủng Antilles: đặc trưng của chủng bơ này là có lá to, lá thường có màu sắc gần như đồng đều ở hai mặt lá.

Kích thước quả lớn, cuống ngắn, vỏ dai có màu xanh khi chín có màu hơi vàng, độ dày trung bình 0,8 - 1,5 mm. Thịt quả có hàm lượng chất béo tương đối thấp hơn khoảng 3 -10%. Hạt lớn nằm trong lòng quả, khi chín lắc quả nghe tiếng kêu. Khả năng chịu rét của chủng này khá yếu nhưng lại thích hợp ở những vùng khí hậu nóng, ẩm, có mùa khô rõ rệt, độ cao 100 – 700 m, gần xích đạo [8].

Mùa vụ thu hoạch và một số bệnh thường gặp ở quả bơ. Mùa vụ thu hoạch Mùa vụ thu hoạch bơ có sự khác nhau về giống và các địa phương. Cây bơ có thể ra hoa trong suốt khoảng thời gian từ tháng 11 đến tháng 2 năm sau. Vụ thu hoạch chính là vào khoảng tháng 6 đến cuối tháng 8, giống chín sớm là từ tháng 3 đến tháng 5, giống chín muộn từ tháng 9 đến tháng 10 [11].

Hiện nay, vùng trồng bơ ở nước ta cho thu hoạch gồm các tỉnh phía Bắc như Phú Thọ, Mộc Châu thu hoạch vào tháng 9 - 10. Ở miền Trung, mà đặc biệt là Quảng Trị cho vùng bơ thu hoạch tháng 8 - 10, một số nơi miền Đông Nam Bộ như huyện Long Khánh, Định Quán của tỉnh Đồng Nai cho bơ thu hoạch vào tháng 4 - 5 [82]. Tùy vào giống, loại bơ mà khi chín chúng có những biến đổi khác nhau về màu sắc và đặc điểm vỏ quả. Một số chủng bơ khi chín vỏ vẫn giữ nguyên màu xanh, một vài giống bơ khác vỏ chuyển sang màu tím đỏ.

Ngoài ra, để xác định độ chín thu hoạch quả bơ người ta còn dựa vào các chỉ số như: khoảng thời gian từ khi ra hoa tới lúc đạt độ chín, kích thước và trọng lượng quả, cuống quả và màu thịt quả. Ở một số giống bơ, cỡ quả tương đương khi cùng độ già. Quả càng 3 già vỏ quả càng giảm độ bóng và nổi rõ u cám, cuống quả chuyển sang màu nâu, thịt quả chuyển sang màu vàng. Hạt không đóng khít vào thịt quả, khi già lắc quả nghe tiếng kêu của hạt.

Quả già có vỏ trong thịt quả và vỏ hạt màu nâu cánh dán. Ở các trại thí nghiệm, người ta xác định độ chín thu hoạch bằng cách phân tích hàm lượng lipid hay nồng độ chất khô, sau đó đối chiếu với bảng số liệu của quả bơ khi chín để thu hoạch. Theo kinh nghiệm của người trồng bơ thường chờ đến khi có vài quả rụng rồi hái hết cây, chỉ để lại những quả bé và còn xanh [83]. Quá trình thu hái bơ ở nước ta chủ yếu bằng phương pháp thủ công, sử dụng que gỗ dài, có buộc túi vải và một móc kim loại sắc nhọn gắn cuối túi giúp cắt cuống làm cho trái rơi vào túi.

Ở một số nước như Israel, Mexico sử dụng máy thu hái bơ đến chiều cao 5m. Trong quá trình thu hái, nên hạn chế các tổn thương lên quả tránh làm giảm giá trị thương mại. Mặt khác, tổn thương trên quả làm tăng sự mất nước, hô hấp và là điều kiện cho các vi sinh vật gây bệnh phát triển. Khi thu hoạch, cắt cuống còn 5 - 8 mm nhằm tránh sự xâm nhập của mầm bệnh [36].

Thời gian thu hoạch thích hợp vào buổi sáng sau khi cây lá khô sương, nước đọng hoặc xé chiều. Không nên thu hoạch vào lúc trời mưa hay trưa nắng, quả thu hoạch xong được gom lại, che bạt tránh ánh nắng chiếu trực tiếp lên quả [14]. Một số bệnh thường gặp ở quả bơ Bệnh thán thư Bệnh phát triển do các loại nấm như Colletotrichum gloeosporioides, gây ra. Đây là bệnh phổ biến ở tất cả các nước trồng bơ, đặc biệt là vùng nhiều mưa, bệnh gây hại chủ yếu trên quả trước cũng như sau thu hoạch.

Sau thời kỳ mưa dài, ẩm độ cao, quả sau thu hoạch thường bị bệnh nặng hàng loạt. Trước thu hoạch, trên vỏ quả xuất hiện những vết nâu đen nhỏ đường kính dưới 5 mm. Nếu không có vết thương do côn trùng thì vết bệnh không phát triển thêm. Sau thu hoạch, vết bệnh ngày càng thâm đen và to hơn với những chỗ lõm.

Trên bề mặt vỏ quả có thể hình thành những khối bào tử màu tím. Sau cùng vết bệnh lan ra khắp bề mặt vỏ quả, cũng như bên trong thịt quả. Khi cắt đôi quả ngang qua chỗ bệnh, vùng lan vào thịt quả thường có dạng hình cầu. Phần thịt quả bị hỏng lúc đầu cứng sau đó mềm nhũn [62].

4 Bệnh ghẻ vỏ quả Bệnh thường tấn công trên lá, cành và quả, rất nghiêm trọng ở vùng nhiệt đới ẩm cũng như á nhiệt đới do nấm Sphaceloma perseae gây ra. Bào tử lây lan nhờ gió, mưa, hạt sương, côn trùng. Trên vỏ quả hình thành vết bệnh bầu dục, hơi gồ lên, màu nâu - nâu tím. Khi quả già, các vết bệnh liên kết, tâm vết bệnh co lại gây nứt, tạo thành mạng, toàn vỏ sần sùi.

Chất lượng thịt quả không bị ảnh hưởng nhưng trông bên ngoài vỏ rất xấu. Trên gần mặt dưới lá, cuống lá, cành non cũng bị vết ghẻ hình bầu dục dài [108].  Bệnh thối cuống Do một số loại nấm trong đó có spp. Phomposis persea và Lasiodiplodia theobromae gây ra.

Dấu hiệu ban đầu là sự tăng trưởng của nấm ở phần cuống sau đó thối bắt đầu phát triển. Các mô bị tổn thương trở nên đen và lõm xuống.