Tổng quan nghiên cứu

Cà chua (Lycopersicum esculentum) là loại rau quả phổ biến, cung cấp nhiều dưỡng chất thiết yếu như vitamin C, carotenoid, kali và các khoáng chất quan trọng. Tại Việt Nam, diện tích trồng cà chua năm 2013 đạt gần 24.000 ha với năng suất trung bình khoảng 25 tấn/ha, phục vụ nhu cầu tiêu dùng trong nước và chế biến công nghiệp. Tuy nhiên, cà chua có thời gian bảo quản sau thu hoạch ngắn, trung bình chỉ khoảng 12 ngày theo phương pháp truyền thống, gây khó khăn trong vận chuyển và phân phối. Quá trình chín nhanh và tỷ lệ hư hỏng cao làm giảm giá trị kinh tế và chất lượng sản phẩm.

Nghiên cứu nhằm mục tiêu xác định ảnh hưởng của nồng độ chlorine kết hợp với chất kháng ethylene 1-methylcyclopropene (1-MCP) đến quá trình chín sau thu hoạch của quả cà chua, từ đó đề xuất quy trình bảo quản hiệu quả kéo dài thời gian bảo quản lên đến 33 ngày. Phạm vi nghiên cứu thực hiện tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Nông Lâm Huế và Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng tỉnh Gia Lai trong khoảng thời gian từ tháng 8/2017 đến tháng 8/2018. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc kiểm soát quá trình sinh tổng hợp ethylene và thực tiễn trong nâng cao chất lượng, giảm tổn thất sau thu hoạch, góp phần phát triển ngành công nghệ thực phẩm và nông nghiệp bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: cơ chế sinh tổng hợp ethylene và tác động của chlorine trong bảo quản rau quả. Ethylene là hormone khí tự nhiên điều tiết quá trình chín và lão hóa của quả, được tổng hợp qua chu trình Yang từ acid amin methionine (MET) qua các enzyme ACC synthase và ACC oxydase. Quá trình này làm tăng cường độ hô hấp và thúc đẩy chín nhanh, gây giảm thời gian bảo quản.

Chlorine là chất oxy hóa mạnh, có khả năng phá hủy màng tế bào vi sinh vật gây hại, giảm tỷ lệ hư hỏng và ức chế sự sinh trưởng vi khuẩn, nấm mốc. Chlorine còn có tác dụng chống lại ethylene bằng cách oxy hóa các ion khử và làm chậm quá trình chín. 1-MCP là chất kháng ethylene, có ái lực cao với thụ thể ethylene, ngăn chặn sự gắn kết của ethylene và làm chậm các phản ứng sinh lý liên quan đến chín và lão hóa. Sự kết hợp chlorine và 1-MCP được kỳ vọng tạo hiệu quả bảo quản tối ưu.

Các khái niệm chính bao gồm: cường độ hô hấp, cường độ sản sinh ethylene, hàm lượng acid tổng số, hàm lượng đường tổng số, hoạt lực enzyme ACC oxydase, tỷ lệ hao hụt khối lượng và tỷ lệ hư hỏng quả.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thu thập từ quả cà chua thu hoạch tại trang trại Công ty TNHH MTV Hương Đất - An Phú, Gia Lai. Mẫu cà chua được lựa chọn đạt độ chín kỹ thuật, đồng đều về kích thước và độ cứng. Nghiên cứu gồm hai thí nghiệm chính:

  1. Ảnh hưởng của nồng độ chlorine (100, 120, 140, 160 ppm) xử lý trong 5 phút đến quá trình chín sau thu hoạch.
  2. Ảnh hưởng của nồng độ 1-MCP (530, 580, 630, 680 ppb) kết hợp với chlorine tối ưu (140 ppm) xử lý trong 1 phút.

Các mẫu được bảo quản ở nhiệt độ 13°C, độ ẩm tương đối 80-90%, trong thùng carton đục lỗ. Mỗi 3 ngày lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu sinh lý, hóa học và cảm quan đến khi tỷ lệ hư hỏng vượt 10%. Cỡ mẫu mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần. Phân tích số liệu sử dụng ANOVA và kiểm định LSD (5%) bằng phần mềm SPSS 20.

Các phương pháp phân tích bao gồm: xác định khối lượng, kích thước, hàm lượng nước, acid tổng số, đường tổng số, vitamin C, cường độ hô hấp, sản sinh ethylene, hàm lượng ACC, hoạt lực enzyme ACC oxydase, tỷ lệ hao hụt khối lượng, tỷ lệ hư hỏng và đánh giá cảm quan theo thang điểm Hedonic.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thành phần cơ bản của quả cà chua trước bảo quản: Khối lượng trung bình 75,34 g/quả, chiều cao 54,75 mm, đường kính 49,98 mm, hàm lượng nước chiếm 94,48%, đường tổng số 2,43%, acid tổng số 0,40%, vitamin C 26,7 mg%, cường độ hô hấp 12,25 ml CO2/h, cường độ sản sinh ethylene 1,24 μl C2H4/h.

  2. Ảnh hưởng của chlorine đến hao hụt khối lượng: Tỷ lệ hao hụt tăng theo thời gian nhưng các mẫu xử lý chlorine có hao hụt thấp hơn đối chứng. Nồng độ 140 ppm và 160 ppm cho tỷ lệ hao hụt thấp nhất lần lượt 1,88% và 1,91% sau 24 ngày, kéo dài thời gian bảo quản so với 2,25% của đối chứng sau 20 ngày.

  3. Ảnh hưởng của chlorine đến hàm lượng đường tổng số: Đường tổng số tăng trong giai đoạn đầu do thủy phân tinh bột, sau đó giảm khi quả quá chín. Mẫu xử lý chlorine duy trì hàm lượng đường cao hơn đối chứng trong suốt thời gian bảo quản.

  4. Ảnh hưởng của 1-MCP kết hợp chlorine đến quá trình chín: Nồng độ 630 ppb 1-MCP kết hợp chlorine 140 ppm làm giảm đáng kể cường độ hô hấp và sản sinh ethylene, giảm hoạt lực enzyme ACC oxydase, kéo dài thời gian bảo quản cà chua lên đến 33 ngày so với 12 ngày của phương pháp truyền thống. Tỷ lệ hư hỏng giảm từ khoảng 15% xuống dưới 5% trong cùng thời gian.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy chlorine có tác dụng ức chế vi sinh vật gây hư hỏng và làm giảm sự bay hơi nước, từ đó giảm hao hụt khối lượng quả. Đồng thời, chlorine góp phần làm chậm quá trình sinh tổng hợp ethylene, làm chậm chín quả. 1-MCP với cơ chế cạnh tranh gắn kết thụ thể ethylene làm giảm các phản ứng sinh lý chín và lão hóa, kéo dài thời gian bảo quản hiệu quả.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, việc kết hợp chlorine và 1-MCP tạo ra hiệu quả bảo quản vượt trội hơn so với sử dụng riêng lẻ từng chất. Việc xử lý 1-MCP ở dạng dung dịch trong thời gian ngắn (1 phút) giúp giảm chi phí và tăng tính ứng dụng thực tiễn so với phương pháp xông khí truyền thống.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ biến thiên hàm lượng đường tổng số, tỷ lệ hao hụt khối lượng theo thời gian và bảng so sánh tỷ lệ hư hỏng giữa các nghiệm thức, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của từng phương pháp xử lý.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng quy trình xử lý chlorine 140 ppm trong 5 phút kết hợp ngâm 1-MCP 630 ppb trong 1 phút nhằm kéo dài thời gian bảo quản cà chua đến 33 ngày, giảm tỷ lệ hư hỏng dưới 5%. Thời gian thực hiện: ngay sau thu hoạch. Chủ thể thực hiện: các cơ sở thu mua, chế biến rau quả.

  2. Bảo quản cà chua ở nhiệt độ 13°C, độ ẩm tương đối 80-90% để duy trì chất lượng và hạn chế tổn thất nước, áp dụng trong kho lạnh và vận chuyển. Thời gian áp dụng: suốt quá trình lưu trữ và vận chuyển.

  3. Đào tạo kỹ thuật cho người lao động về quy trình xử lý chlorine và 1-MCP nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả xử lý, giảm thiểu rủi ro hóa chất tồn dư. Thời gian: trong vòng 3 tháng đầu triển khai.

  4. Xây dựng hệ thống kiểm soát chất lượng và giám sát nồng độ chlorine, 1-MCP và điều kiện bảo quản để đảm bảo quy trình được thực hiện đúng chuẩn, nâng cao uy tín sản phẩm. Chủ thể: các doanh nghiệp chế biến và cơ quan quản lý chất lượng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ thực phẩm, nông nghiệp: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và phương pháp thực nghiệm về bảo quản rau quả, đặc biệt là cà chua.

  2. Doanh nghiệp chế biến và xuất khẩu rau quả: Áp dụng quy trình bảo quản mới giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, kéo dài thời gian lưu kho và vận chuyển, giảm tổn thất.

  3. Cơ quan quản lý chất lượng và an toàn thực phẩm: Tham khảo để xây dựng tiêu chuẩn, quy định về sử dụng chlorine và 1-MCP trong bảo quản rau quả.

  4. Nông dân và hợp tác xã trồng cà chua: Nắm bắt kỹ thuật bảo quản sau thu hoạch, nâng cao giá trị kinh tế sản phẩm, mở rộng thị trường tiêu thụ.

Câu hỏi thường gặp

  1. Chlorine có ảnh hưởng đến an toàn thực phẩm không?
    Chlorine được sử dụng ở nồng độ an toàn (150-200 ppm) theo quy định VietGAP, giúp khử trùng hiệu quả mà không để lại dư lượng độc hại nếu rửa sạch sau xử lý.

  2. 1-MCP có gây độc hại cho người tiêu dùng không?
    1-MCP là chất không mùi, không độc, được phê duyệt sử dụng tại hơn 40 quốc gia và không gây ô nhiễm môi trường hay ảnh hưởng sức khỏe người tiêu dùng.

  3. Tại sao cần kết hợp chlorine và 1-MCP?
    Chlorine chủ yếu kháng khuẩn, giảm hư hỏng vi sinh vật, trong khi 1-MCP ức chế ethylene làm chậm chín. Kết hợp hai chất này tạo hiệu quả bảo quản toàn diện hơn.

  4. Quy trình xử lý có phức tạp không?
    Quy trình xử lý gồm rửa bằng chlorine trong 5 phút và ngâm 1-MCP trong 1 phút, đơn giản, dễ thực hiện và phù hợp với quy mô sản xuất công nghiệp.

  5. Thời gian bảo quản kéo dài có ảnh hưởng đến chất lượng dinh dưỡng không?
    Nghiên cứu cho thấy hàm lượng vitamin C, đường tổng số và acid tổng số được duy trì ổn định trong thời gian bảo quản kéo dài, đảm bảo chất lượng dinh dưỡng và cảm quan.

Kết luận

  • Xác định được nồng độ chlorine 140 ppm kết hợp 1-MCP 630 ppb là tối ưu để kéo dài thời gian bảo quản cà chua sau thu hoạch lên đến 33 ngày.
  • Chlorine và 1-MCP phối hợp ức chế quá trình sinh tổng hợp ethylene, giảm cường độ hô hấp và hoạt lực enzyme ACC oxydase, làm chậm quá trình chín và hư hỏng.
  • Quy trình xử lý đơn giản, chi phí thấp, dễ áp dụng trong thực tiễn bảo quản và chế biến rau quả.
  • Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao giá trị kinh tế, giảm tổn thất sau thu hoạch, hỗ trợ phát triển ngành công nghệ thực phẩm và nông nghiệp bền vững.
  • Đề xuất triển khai đào tạo kỹ thuật và xây dựng hệ thống kiểm soát chất lượng để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong ứng dụng quy trình bảo quản mới.

Hãy áp dụng quy trình bảo quản kết hợp chlorine và 1-MCP để nâng cao chất lượng và giá trị sản phẩm cà chua của bạn ngay hôm nay!