CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1. Các biến đổi trong quá trình bảo quản quả sau thu hoạch 1. Phân loại quả dựa trên vào cường độ hô hấp Dựa vào cường độ hô hấp và khả năng sản sinh ra ethylene, quả được phân chia thành 2 loại: quả có đỉnh hô hấp (climacteric fruit) và không có đỉnh hô hấp (nonclimacteric fruit) (N.1 - Một số loại quả có đỉnh hô hấp và không có đỉnh hô hấp (Valero & Serrano, 2010) Quả có đỉnh hô hấp Quả không có đỉnh hô hấp Cà chua Lựu Đào Nho Xuân Đào Ớt chuông Mận Mâm xôi Mơ Cherry Táo Dâu Lê Cam Chuối Chanh Dưa hấu Dưa chuột Kiwi Mạn việt quất Xoài Nhót tây Mãng cầu Việt quất Quả không có đỉnh hô hấp không cho thấy sự gia tăng về tốc độ hô hấp và sản sinh ra ethylene trong quá trình chín. Quá trình chín của quả không có đỉnh hô hấp độc lập với sự sản sinh ra ethylene, tuy nhiên, nó có thể cho thấy các biến đổi khác như chuyển thành màu vàng, hay tích lũy các hợp chất thứ cấp khác (Saltveit & technology, 1999).
“Climacteric” được định nghĩa là một giai đoạn trong quá trình sinh trưởng của quả, trong đó có các loạt biến đổi sinh hóa bắt đầu bằng việc sản sinh ra ethylene, tăng tốc độ hô hấp dẫn đến sự chín của quả (Payasi & Sanwal, 2005). Quả có đỉnh hô hấp là các loại quả 1 do an tiếp tục chín ngay cả sau khi thu hoạch. Quả climacteric cho thấy sự gia tăng tốc độ hô hấp và sản sinh ra ethylene trong giai đoạn chín. Đỉnh của cường độ hô hấp tương xứng với đỉnh của sản sinh ra ethylene (Périn và cộng sự, 2002).1 - Mô hình tổng quát về sự tăng trưởng, cường độ hô hấp, tốc độ sản sinh ra ethylene trong quá trình sinh trưởng, chín và già của 2 loại quả có đỉnh hô hấp và không có đỉnh hô hấp (Paul và cộng sự, 2012).
Các biến đổi hóa sinh của quả trong quá trình chín Sự chín của quả bắt đầu từ khi quả ngừng sinh trưởng và đạt kích thước tối đa. Chín là quá trình phức tạp thông qua những biến đổi chủ yếu về hương vị, màu sắc và kết cấu của quả. Chín cũng có thể định nghĩa là một quá trình thuộc về mặt di truyền, bao gồm các biến đổi về mặt vật lý, hóa học và sinh học để quả hấp dẫn và ngon miệng hơn (Giovannoni, 2001). Đây là quá trình có thể kiểm soát được bằng các chất điều hòa sinh trưởng thực vật và các điều kiện môi trường (Cruz-Hernández và cộng sự, 2012).
2 do an Khi chín, quả trải qua nhiều biến đổi, khác nhau giữa mỗi loại quả, thường bao gồm các biến đổi sau: biến đổi cấu trúc của tế bào, chuyển hóa tinh bột thành đường, thay đổi quá trình sinh tổng hợp và tích lũy chất màu và tạo ra mùi thơm (Brady, 1987).2 - Các biến đổi hóa sinh của quả trong quá trình chín (Brady, 1987). Biến đổi cảm quan Biến đổi hóa sinh Màu sắc Mất chloropyll Mất đi chức năng quang hợp Tổng hợp và tích lũy các sắc tố Cấu trúc Hòa tan pectin và cellulose Tinh bột thoái hóa Hàm lượng protein thay đổi Hydration thành tế bào Enzyme thành tế bào hoạt động Hương vị Tích lũy đường và acid hữu cơ Tạo ra nhiều hợp chất bay hơi Tổng hợp alcohol este 1. Lớp phủ ăn được – phương pháp bảo quản rau quả sau thu hoạch Trái cây và rau quả rất cần thiết trong chế độ ăn uống của con người do lợi ích về sức khỏe và dinh dưỡng. Tuy nhiên, việc bảo quản các loại sản phẩm này sau thu hoạch tương đối ngắn, vì chúng vẫn tồn tại mô sống sẽ tiếp tục diễn ra quá trình trao đổi chất nên sẽ làm thay đổi các tính chất sinh lý - sinh hóa trái cây và rau quả sau thu hoạch hay cũng có thể do các tác động vật lý hoặc bệnh lý (Palou và cộng sự, 2015).
Do đó, giá trị thương mại cũng giảm và nhiều thiệt hại gây ra cho nhà sản xuất. Để kéo dài thời gian sử dụng của trái cây và rau quả sau thu hoạch, một số biện pháp hiệu quả bao gồm nhiệt độ thấp, bao bì khí quyển điều chỉnh (MAP), chiếu xạ và màng phủ đã được áp dụng (Baez-Sañudo và cộng sự, 2009). Trong đó, phương pháp MAP được sử dụng rộng rãi để giữ chất lượng sản phẩm và góp phần giảm tổn thất sau thu hoạch làm giảm hoạt động trao đổi chất, mất nước và cải thiện khía cạnh tổn thất kinh tế. Bao bì biến đổi không khí cho phép nồng độ CO2 từ chính sản phẩm tăng lên trong khi nồng độ O2 giảm xung quanh (Smith và cộng sự, 1987).
Phương pháp này dễ dàng đóng gói rau quả trong lớp màng nhựa tổng hợp hoặc bằng các lớp phủ từ 3 do an loại sáp đặc biệt (Sothornvit và cộng sự, 2008). Tuy nhiên, mặc dù chúng có hiệu quả và đóng vai trò trong phân phối và thương mại hóa sản phẩm bằng cách bảo vệ sản phẩm khỏi các tác nhân vật lý, hóa học và sinh học (Viña và cộng sự, 2007), nhưng chúng có tác động không tốt đối với môi trường vì khả năng phân hủy chậm. Do đó, mối quan tâm về loại bao bì phân hủy sinh học, ăn được được đặt ra, có đầy đủ các tính chất cần thiết của loại bao bì MAP nhưng thân thiện với môi trường (Mohammad Amini và cộng sự, 2015). Ngoài ra, phương pháp bảo quản thông thường sử dụng các lớp phủ sáp tổng hợp hoặc các hợp chất hóa học sử dụng để kiểm soát các thành phần nấm mốc, sâu bệnh tấn công sau thu hoạch và kéo dài thời gian bảo quản trái cây.
Tuy nhiên, việc áp dụng liên tục các phương pháp điều trị này dẫn đến các vấn đề về sức khỏe và môi trường, ảnh hưởng đến dư lượng hóa chất hoặc sự gia tăng của các chủng gây bệnh kháng thuốc (Sapper & Chiralt, 2018). Vì vậy, việc sử dụng các lớp phủ ăn được đã được quan tâm là một sự thay thế hiệu quả và thân thiện với môi trường vẫn có thể kéo dài thời hạn sử dụng và bảo vệ chúng khỏi các tác động môi trường có hại (Karaca và cộng sự, 2014). Hiện nay, các nhà khoa học đang mở rộng nghiên cứu về việc phát triển các vật liệu mới, phương pháp tạo màng, phương pháp cải thiện tính chất màng và các ứng dụng tiềm năng khác. Cơ chế hoạt động và đặc tính của lớp phủ ăn được Lớp phủ là lớp mỏng vật liệu ăn được phủ trực tiếp lên bề mặt thực phẩm, được áp dụng ở dạng lỏng (dung dịch tạo màng/ phân tán) trên thực phẩm, thường bằng cách nhúng hoặc phun (Kang và cộng sự, 2013).
Dung dịch tạo màng chứa vật liệu polymer có khả năng tạo màng (Carmen A. Campos và cộng sự, 2010). Lớp màng sẽ là lớp rào cản chống lại sự thoát hơi nước và khí, giúp kiểm soát các hoạt động sinh lý và hóa sinh diễn ra bên trong, góp phần duy trì độ cứng của sản phẩm trong quá trình bảo quản (Sapper & Chiralt, 2018). Ngoài ra, lớp phủ ăn được có tính tiện lợi và an toàn thực phẩm (Mantilla và cộng sự, 2013).
Quả sau khi đươc phủ lớp màng, quá trình hô hấp vẫn diễn ra, chúng sử dụng hết oxy trong sản phẩm hoặc không thể sử dụng hay sử dụng ít oxy từ bên ngoài vào tạo thành carbon dioxide, tích tụ trong sản phẩm vì nó không thể dễ dàng thoát ra qua lớp màng. Cuối cùng, trái cây và rau quả sẻ chuyển sang hô hấp yếm khí một phần (cần ít oxy hơn, 1 – 3%) (Guilbert và cộng sự, 1996; Hyun Jin Park và cộng sự, 1994). Với ít oxy hơn, việc sản xuất ethylene (hormone làm tăng tốc quá trình chín) bị gián đoạn và mất nước sinh lý được giảm thiểu. Do đó, các loại trái cây và rau quả vẫn cứng, tươi và hạn chế mất các thành phần dinh 4 do an dưỡng trong thời gian dài hơn và thời gian sử dụng của chúng tăng lên.
Mỗi loại và lượng lớp bao phủ khác nhau sẽ có ảnh hưởng khác nhau đến mức độ điều chỉnh lượng không khí bên trong (oxy và carbondioxide) và mức độ giảm khối lượng khác nhau (Dhall & nutrition, 2013). Các tính chất của lớp phủ ăn được phụ thuộc chủ yếu vào cấu trúc phân tử hơn là kích thước phân tử và cấu tạo hóa học. Yêu cầu cụ thể đối với màng và lớp phủ ăn được là (Prasad và cộng sự, 2018): - Lớp phủ phải có khả năng chịu nước để còn nguyên vẹn và bao phủ sản phẩm đầy đủ, khi tiến hành bao. - Không nên cách ly hoàn toàn oxy và tích tụ quá nhiều carbon dioxide.
Cần tối thiểu 1 – 3% oxy xung quanh sản phẩm để tránh thay đổi từ hô hấp hiếu khí sang hô hấp yếm khí. - Nó sẽ làm giảm tính thấm hơi nước. - Cần cải thiện được ngoại hình, duy trì tính toàn vẹn cấu trúc, cải thiện tính chất xử lý cơ học, giữ lại được các hoạt chất (chất chống oxy hóa, vitamin,.) và giữ lại được hợp chất hương vị dễ bay hơi. - Nó sẽ tan chảy ở 40oC mà không bị phân hủy.
- Nó phải ở dạng nhũ hóa, không dính hoặc không bị dính, dễ dàng làm khô. - Không làm ảnh hưởng đến chất lượng của trái cây hoặc rau quả và không mùi khó chịu. - Nó nên có độ nhớt thấp và kinh tế cho số lượng lớn. - Khả năng chịu áp lực nhẹ.
Vật liệu tạo lớp phủ ăn được Có nhiều loại lớp phủ ăn được đã được nghiên cứu và áp dụng trong thương mại, mỗi loại có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Chúng có thể là các hydrocolloid (polysaccharide, protein,.) hay hợp chất kỵ nước (lipid hoặc sáp). Lớp phủ có thể bao gồm một hỗn hợp hydrocolloid và các hợp chất kỵ nước (màng composite). Nhiều vật liệu như polysaccharide, protein, tinh dầu,.
là các vật liệu thường được sử dụng cho lớp bao phủ ăn được (Olivas & Barbosa-Cánovas, 2009). 5 do an Hình 1.2 - Thành phần chính của lớp phủ trái cây và rau củ (Olivas & Barbosa-Cánovas, 2009) FA fatty acids; MC methylcellulose; HPMC hydroxypropylmethylcellulose; HPC hydroxypropylcellulose, CMC carboxymethylcellulose Tinh bột là polysaccharide lưu trữ trong các loại ngũ cốc, các loại đậu và củ, có sẵn rộng rãi làm nguyên liệu thô phù hợp cho nhiều mục đích sử dụng trong công nghiệp. Tinh bột có chứa amylose và amylopectin. Amylose chịu trách nhiệm cho khả năng hình thành màng của tinh bột (Romero-Bastida và cộng sự, 2005).
Lớp phủ tinh bột là rào cản oxy ở mức thấp đến trung bình, được sử dụng cho lớp phủ trái cây và rau quả có đặc tính hô hấp cao (Lin và cộng sự, 2007; Prasad và cộng sự, 2018).