Tổng quan nghiên cứu

Củ ném (Allium schoenoprasum) là một loại rau gia vị và dược liệu có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao, được trồng phổ biến tại các tỉnh miền Trung Việt Nam như Quảng Trị, Nghệ An, Quảng Bình và Thừa Thiên Huế. Với diện tích trồng tăng từ 75 ha năm 2011 lên gần 170 ha năm 2015 tại huyện Hải Lăng, năng suất đạt khoảng 6 tấn/ha, cây ném mang lại thu nhập 120-150 triệu đồng/ha, góp phần phát triển kinh tế địa phương. Tuy nhiên, củ ném sau thu hoạch dễ bị hư hỏng do quá trình hô hấp mạnh, mất nước, nảy mầm không mong muốn và nhiễm nấm gây thối nhũn, làm giảm chất lượng và thời gian bảo quản.

Nghiên cứu này nhằm khảo sát ảnh hưởng của việc sử dụng màng bao alginat kết hợp với nanochitosan trong việc duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản củ ném sau thu hoạch. Mục tiêu cụ thể là xác định độ chín thu hoạch tối ưu, đánh giá tác động của các nồng độ alginat và nanochitosan đến các chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh như cường độ hô hấp, hàm lượng chất khô hòa tan, vitamin C, đường tổng số, tinh dầu, tỷ lệ hao hụt khối lượng và tỷ lệ hư hỏng trong quá trình bảo quản kéo dài 90 ngày ở điều kiện nhiệt độ 28-30°C và độ ẩm 60-70%. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đề xuất quy trình bảo quản thân thiện môi trường, giảm tổn thất sau thu hoạch, nâng cao giá trị kinh tế cho người trồng ném tại các vùng đất cát miền Trung.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về quá trình hô hấp và biến đổi sinh hóa của nông sản sau thu hoạch, cũng như tính chất và ứng dụng của các vật liệu sinh học alginat và nanochitosan trong bảo quản thực phẩm.

  • Lý thuyết hô hấp nông sản: Cường độ hô hấp (ml CO2/kg.h) là đại lượng đặc trưng đo mức độ trao đổi khí, phản ánh hoạt động sinh lý của củ ném trong quá trình bảo quản. Quá trình hô hấp mạnh làm tăng hao hụt khối lượng và giảm chất lượng sản phẩm.
  • Mô hình màng bao sinh học: Alginat là polysaccharide tự nhiên từ tảo nâu, có khả năng tạo màng ăn được, giảm thoát hơi nước, kiểm soát trao đổi khí và hạn chế oxy hóa. Nanochitosan là polymer sinh học có kích thước nano, có tính kháng khuẩn, kháng nấm vượt trội, giúp ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng.
  • Khái niệm chính: Cường độ hô hấp, hàm lượng chất khô hòa tan, vitamin C, đường tổng số, tinh dầu, tỷ lệ hao hụt khối lượng, tỷ lệ hư hỏng, màng alginat, nanochitosan, bảo quản sau thu hoạch.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Mẫu củ ném được thu hoạch tại các xã huyện Hải Lăng, tỉnh Quảng Trị, sau 6-7 tháng gieo trồng. Dung dịch alginat thương phẩm (1%, 2%, 3%) và nanochitosan được tạo bằng phương pháp gel ion với Sodium Trypolyphosphate (STPP).
  • Phương pháp lấy mẫu: Lấy mẫu ngẫu nhiên theo TCVN 9016:2011 tại vườn và phòng thí nghiệm, loại bỏ củ bị hư hỏng, phân chia mẫu theo TCVN 5102-1990.
  • Phương pháp phân tích: Xác định cường độ hô hấp bằng máy Dual Gasanalyser 250; hàm lượng chất khô hòa tan bằng khúc xạ kế PAL-1; vitamin C bằng phương pháp khử iod; đường tổng số bằng phương pháp Bertrand; tinh dầu bằng chưng cất Soxhlet; tỷ lệ hao hụt khối lượng và tỷ lệ hư hỏng bằng cân phân tích và quan sát trực quan.
  • Thiết kế thí nghiệm:
    • Xác định độ chín thu hoạch qua các chỉ tiêu sinh lý, hóa học theo chu kỳ 10 ngày/lần.
    • Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ alginat (1%, 2%, 3%) đến chất lượng củ ném trong 90 ngày bảo quản.
    • Nghiên cứu ảnh hưởng của alginat 2% kết hợp nanochitosan (0,05%, 0,1%, 0,2%, 0,4%) đến chất lượng củ ném trong 90 ngày.
  • Phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm Minitab 18, phân tích ANOVA và kiểm định Tukey (5%) để đánh giá sự khác biệt giữa các nghiệm thức.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Độ chín thu hoạch tối ưu: Sau 7 tháng gieo trồng (210 ngày), củ ném đạt chất lượng tốt nhất với cường độ hô hấp 17,107 ml CO2/kg.h, hàm lượng chất khô hòa tan 21,473%, đường tổng số 11,073%, vitamin C 0,083% và tinh dầu 0,733%. Đây là thời điểm thu hoạch phù hợp để đảm bảo chất lượng và hạn chế tổn thất sau thu hoạch.

  2. Ảnh hưởng của nồng độ alginat đến cường độ hô hấp: Sau 90 ngày bảo quản, mẫu bao màng alginat 2% và 3% có cường độ hô hấp thấp nhất lần lượt là 4,360 và 4,130 ml CO2/kg.h, giảm đáng kể so với mẫu đối chứng không bao màng (8,353 ml CO2/kg.h). Điều này cho thấy alginat 2% và 3% hiệu quả trong việc hạn chế quá trình hô hấp, kéo dài thời gian bảo quản.

  3. Ảnh hưởng alginat đến các chỉ tiêu hóa sinh: Hàm lượng chất khô hòa tan giảm chậm hơn ở mẫu alginat 2% và 3% (16,267% và 16,256%) so với mẫu đối chứng (10,487%) sau 90 ngày. Vitamin C còn lại ở mẫu alginat 2% là 0,034%, gấp hơn 2 lần mẫu đối chứng (0,014%). Hàm lượng đường còn lại ở mẫu alginat 2% là 6,767%, cao hơn đáng kể so với mẫu đối chứng (4,513%). Tỷ lệ hao hụt khối lượng và tỷ lệ hư hỏng cũng thấp hơn rõ rệt ở các mẫu bao màng alginat.

  4. Ảnh hưởng của alginat kết hợp nanochitosan: Mẫu bao màng alginat 2% kết hợp nanochitosan 0,2% sau 90 ngày bảo quản có cường độ hô hấp thấp nhất (3,753 ml CO2/kg.h), tỷ lệ hư hỏng 27,453% và hao hụt khối lượng 23,997%, thấp hơn so với các mẫu chỉ dùng alginat hoặc nanochitosan riêng lẻ. Hàm lượng chất khô hòa tan (17,103%), vitamin C (0,045%), đường (8,077%) và tinh dầu (0,447%) cao hơn, cho thấy sự kết hợp này tối ưu trong duy trì chất lượng củ ném.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc sử dụng màng bao alginat có tác dụng làm giảm cường độ hô hấp, hạn chế quá trình oxy hóa và mất nước, từ đó duy trì hàm lượng các chất dinh dưỡng quan trọng như vitamin C, đường và tinh dầu trong củ ném. Nồng độ alginat 2% được xác định là tối ưu, cân bằng giữa khả năng tạo màng và tính chất vật lý phù hợp, không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sản phẩm.

Sự kết hợp alginat với nanochitosan tăng cường hiệu quả bảo quản nhờ tính kháng khuẩn, kháng nấm vượt trội của nanochitosan, giúp giảm tỷ lệ hư hỏng do vi sinh vật gây ra. Cường độ hô hấp thấp hơn ở mẫu kết hợp cho thấy quá trình trao đổi khí được kiểm soát tốt hơn, làm chậm quá trình lão hóa sinh học của củ ném.

So sánh với các nghiên cứu trước đây về bảo quản rau quả bằng màng alginat và chitosan, kết quả này phù hợp với xu hướng ứng dụng vật liệu sinh học để kéo dài thời gian bảo quản, giảm tổn thất và giữ nguyên chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng màng bao sinh học thân thiện môi trường cũng góp phần giảm thiểu sử dụng hóa chất bảo quản độc hại.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ biến đổi cường độ hô hấp, hàm lượng vitamin C, đường và chất khô hòa tan theo thời gian bảo quản, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của từng phương pháp xử lý.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng quy trình bảo quản củ ném bằng màng alginat 2% kết hợp nanochitosan 0,2% nhằm giảm cường độ hô hấp, hạn chế hao hụt khối lượng và tỷ lệ hư hỏng, duy trì chất lượng dinh dưỡng trong thời gian bảo quản 90 ngày. Thời gian thực hiện: ngay sau thu hoạch; chủ thể thực hiện: các hộ nông dân và cơ sở chế biến.

  2. Đào tạo kỹ thuật xử lý và bao màng cho người trồng ném để đảm bảo quy trình được thực hiện đúng kỹ thuật, nâng cao hiệu quả bảo quản. Thời gian: trong vòng 3 tháng đầu vụ thu hoạch; chủ thể: các trung tâm khuyến nông, trường đại học.

  3. Xây dựng hệ thống bảo quản với điều kiện nhiệt độ và độ ẩm kiểm soát (28-30°C, 60-70%) kết hợp sử dụng túi lưới thông thoáng để duy trì môi trường bảo quản lý tưởng, giảm thiểu sự phát triển của nấm mốc. Thời gian: liên tục trong quá trình bảo quản; chủ thể: các cơ sở thu mua và bảo quản.

  4. Khuyến khích nghiên cứu và phát triển thêm các vật liệu sinh học mới kết hợp với alginat và nanochitosan để nâng cao hiệu quả bảo quản, mở rộng ứng dụng cho các loại rau củ khác. Thời gian: dài hạn; chủ thể: các viện nghiên cứu, trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nông dân và hộ trồng ném: Nắm bắt quy trình bảo quản hiện đại giúp giảm tổn thất sau thu hoạch, nâng cao thu nhập và chất lượng sản phẩm trên thị trường.

  2. Các cơ sở chế biến và thu mua nông sản: Áp dụng công nghệ bảo quản bằng màng alginat và nanochitosan để kéo dài thời gian lưu kho, giảm hao hụt và nâng cao giá trị sản phẩm.

  3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ thực phẩm: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật tạo màng sinh học và ứng dụng nanochitosan trong bảo quản thực phẩm.

  4. Cơ quan quản lý và khuyến nông: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, chương trình đào tạo và hỗ trợ kỹ thuật cho người sản xuất nhằm phát triển bền vững ngành nông nghiệp địa phương.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần xác định độ chín thu hoạch củ ném?
    Độ chín thu hoạch ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và thời gian bảo quản. Thu hoạch đúng độ chín giúp củ ném có hàm lượng dinh dưỡng cao, giảm tổn thất và kéo dài thời gian sử dụng.

  2. Alginat và nanochitosan có tác dụng gì trong bảo quản củ ném?
    Alginat tạo màng bao ăn được giúp giảm thoát hơi nước và kiểm soát hô hấp. Nanochitosan có tính kháng khuẩn, kháng nấm, ngăn ngừa hư hỏng do vi sinh vật, kết hợp giúp duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản.

  3. Nồng độ alginat và nanochitosan nào là tối ưu?
    Nghiên cứu cho thấy alginat 2% kết hợp nanochitosan 0,2% mang lại hiệu quả bảo quản tốt nhất, cân bằng giữa khả năng tạo màng và tính kháng khuẩn.

  4. Quy trình bảo quản này có thể áp dụng ở điều kiện nào?
    Quy trình phù hợp với điều kiện nhiệt độ phòng từ 28-30°C và độ ẩm 60-70%, sử dụng túi lưới thông thoáng để duy trì môi trường bảo quản lý tưởng.

  5. Làm thế nào để người nông dân áp dụng công nghệ này hiệu quả?
    Cần tổ chức đào tạo kỹ thuật bao màng, hướng dẫn chuẩn bị dung dịch alginat và nanochitosan, đồng thời kiểm soát điều kiện bảo quản phù hợp để đạt hiệu quả tối ưu.

Kết luận

  • Độ chín thu hoạch củ ném tối ưu là khoảng 210 ngày sau gieo, với các chỉ tiêu dinh dưỡng đạt cao nhất.
  • Màng bao alginat 2% giúp giảm cường độ hô hấp, hạn chế hao hụt khối lượng và duy trì hàm lượng vitamin C, đường và tinh dầu trong quá trình bảo quản 90 ngày.
  • Kết hợp alginat 2% với nanochitosan 0,2% nâng cao hiệu quả bảo quản, giảm tỷ lệ hư hỏng và kéo dài thời gian bảo quản củ ném.
  • Quy trình bảo quản đề xuất thân thiện môi trường, dễ áp dụng, phù hợp với điều kiện bảo quản tại các vùng trồng ném miền Trung.
  • Khuyến nghị triển khai đào tạo kỹ thuật và nghiên cứu mở rộng ứng dụng cho các loại rau củ khác nhằm nâng cao giá trị nông sản và phát triển bền vững ngành nông nghiệp.

Hãy áp dụng ngay quy trình bảo quản này để nâng cao chất lượng và giá trị kinh tế của củ ném sau thu hoạch!