Chương 1: TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU 1.Tổng quan về chuối 1. Nguồn gốc – Phân bố trồng trọt của chuối Chuối thuộc họ Musaceae, là một loại cây được trồng rất phổ biến ở các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới [32]. Quả được trồng chủ yếu ở châu Á, châu Mỹ Latinh và châu Phi [33]. Chuối được trồng và thu hoạch liên tục và không theo mùa vụ ở các vùng nhiệt đới – mưa nhiều trong suốt cả năm [34].
Sản lượng chuối thu hoạch hằng năm đều rất lớn ở các vùng có khí hậu phù hợp. Năm 1976, sản lượng chuối trên thế giới ước tính khoảng 57 triệu tấn [34,35]. Quốc gia trồng chuối lớn nhất là Ấn Độ với sản lượng trung bình 29 triệu tấn mỗi năm trong giai đoạn 2010-2017. Tiếp sau đó là đất nước Trung Quốc với số lượng được thống kê lên đến 11 triệu tấn/năm [33].
Số liệu thu hoạch các khu vực sản xuất chuối trên toàn thế giới đã thống kê trong năm 2010-2017 được thể hiện trong Hình 1.1: Biểu đồ thể hiện phần trăm tỷ trọng thu hoạch chuổi ở các quốc gia sản xuất trên thế giới. Một thống kê năm 2007 cho thấy, chuối là trái cây được thu hoạch nhiều thứ hai (16.26% tổng sản lượng thế giới), chỉ đứng sau cái loại trái cây dòng citrus (23.14% tổng sản lượng thế giới). Thống kê được thể hiện trên Bảng 1. Chuối thường được thu hoạch theo buồng bằng cách cắt hay chặt chúng khỏi thân cẩn thận để tránh làm hỏng, dập quả, ảnh hưởng chất lượng cảm quan.
Chuối được thu hoạch và phân phối đến các hệ thống chợ và siêu thị để tiêu dùng trong nước. Nhưng để xuất khẩu, chuối phải được thu hoạch khi chưa chín để quá trình chín của chúng sẽ được tiếp tục trong lúc vận chuyển 4 do an cho đến tay người tiêu dùng. Điều này đặt ra một bài toán về bảo quản sau thu hoạch trái cây, đặc biệt với những loại trái cây ngắn hạn như chuối [37].1: Bảng thống kê sản lượng thu hoạch một số loại trái cây chính trên thế giới năm 2007. Loại quả Tỷ lệ phần trăm sản xuất (%) Táo 12.26 Quả mọng nước 23.79 Chanh và các giống chanh 2.
Chuối Musa Cavendish – Chuối laba Giống chuối có cấu trúc di truyền của Musa acuminate, Musa Cavendish có đặc tính tam bội, được ký hiệu là AAA [38,39]. Có hơn một nghìn giống chuối được nuôi trồng và tiêu thụ trên thế giới nhưng giống chuối Musa Cavendish phổ biến nhất, chiếm 47% số lượng toàn cầu (khoảng 50 tỷ tấn mỗi năm). Giống Musa Cavendish có thân ngắn, cho năng suất cao và chịu được ảnh hưởng từ lũ lụt cũng như có khả năng phục hồi nhanh chóng sau thiên tai [33]. Chuối laba hay chuối laba thuộc loài Musa Cavendish, là loại chuối được trồng từ rất lâu tại Lâm Đồng.
Chuối laba có 3 loại, loại I thân cây cao gọi là chuối Bà Hương và quả chúng có cạnh, to và thơm nhưng hiếm gặp. Loại chuối laba thân cây trung có chiều cao khoảng 3-4 m, được trồng phổ biến và loại thân chuối thấp. Và cây chuối loại thấp, cao khoảng 1. Hai loại chuối laba thấp và trung đều có kích thước và hình dạng trái căng, cạnh tròn, quả nằm sát nhau.
Mỗi buồng khoảng 9-10 nải, có trọng lượng khoảng chừng 40 kg/buồng [31]. Giống chuối này có vị ngọt, thơm, dẻo nên rất được thị trường ưa chuộng và đã trở thành loại trái cây đặc sản nổi tiếng với thương hiệu chuối laba Đà Lạt. Chuối đạt chất lượng phù hợp với khẩu vị người tiêu dùng trong và ngoài nước. Hiện nay, chuối laba được trồng và xuất khẩu sang Nhật Bản và châu Âu.
5 do an Chuối được trồng trong những yêu cầu nghiêm ngặt về điều kiện trồng trọt. Báo Tiền Phong đưa tin, một hộ trồng chuối laba ở Lâm Đồng cho biết ngoài những yêu cầu về các loài thuốc bảo vệ thực vật thì đối tác thu mua chuối Nhật Bản còn yêu cầu về hình thái quả chuối phải có vỏ trơn, trọng lượng vừa phải, … [43] Sau thu hoạch, chuối có thể hoàn toàn không sử dụng bất kỳ hóa chất nào để bảo quản nên hoàn toàn tự nhiên. Tuy nhiên, chuối là một loại quả nhiệt đới nhanh chín nên việc chưa có những biện pháp bảo quản phù hợp sẽ dẫn đến những tổn thất lớn trong quá trình lưu trữ và vận chuyển xuất khẩu. Thành phần dinh dưỡng của chuối Tỷ lệ dinh dưỡng trong chuối với các chất dinh dưỡng thiết yếu, bao gồm chất khoáng và các vitamin.
Tỷ lệ dinh dưỡng chuối cân đối hơn nhiều loại trái cây khác [40]. Chuối chứa khoảng 75% nước và 25% carbohydrate. Bên cạnh đó, hàm lượng protein, chất béo và một số khoáng chất như calcium, phospho cũng được phân tích có trong chuối với lượng khá đáng kể [41]. Hàm lượng vitamin C trong chuối đạt 15% nên chuối có khả năng chống oxy hóa rất cao [30,42].
Vitamin A và sắt trong chuối gấp năm lần so với táo, tương tự hàm lượng protein gấp bốn lần, phospho gấp ba lần, carbohydrate gấp đôi và các vitamin và khoáng chất khác [42]. Tuy nhiên, tinh bột vẫn được coi là thành phần chính trong chuối chưa chín [44]. Chuối cũng có thành phần dinh dưỡng tương đương với khoai tây chín [45]. Khi quả đạt độ chín sẽ có hương vị ngọt mềm và kết cấu rất đặc trưng vì hàm lượng đường cao và hàm lượng axid thấp.
Thành phần dinh dưỡng của quả chuối được thể hiện trong Bảng 1.5: Thành phần dinh dưỡng của thịt quả chuối. Thành phần dinh dưỡng Tỷ lệ % trên hàm lượng chất khô Độ ẩm (%) 73.68 Chất khô hòa tan (°Brix) 20.0 6 do an Fructose (%) 6.14 Vỏ chuối tuy chỉ là sản phẩm phụ [50] nhưng theo một số nghiên cứu đã chứng minh, vỏ chuối rất giàu chất xơ (40-50%) và protein (8-11%). Một số acid amin thiết yếu như leucine, valine, phenylalanine và threonine được nghiên cứu có trong vỏ chuối với lượng đáng kể [51]. Công dụng của chuối Chuối là loại quả được sử dụng rất rộng rãi.
Quả cả khi sống hay đã chín đều có thể sử dụng làm thực phẩm. Quả chưa chín có thể sử dụng sau khi qua chế biến như chần, nấu, hầm,… Quả chín được sử dụng rộng rãi như một loại trái cây tráng miệng không cần qua chế biến [52]. Ngoài ra, quả chín còn được bổ sung để tạo hương vị cho những thức phẩm khác như bánh, sữa, kem,… Chuối không chỉ là trái cây phổ biến mà còn giàu chất dinh dưỡng nên được bổ sung vào trong các sản phẩm thực phẩm khác như bánh quy [53], mì ống [54], và mayonnaise [55] nhằm đa dạng hóa sản phẩm và tăng giá trị dinh dưỡng cho các sản phẩm này. Chuối khi chín có hàm lượng đường tương đối cao (40%) nên được xem là nguồn năng lượng tốt cho con người [46-49].
Nhiều nghiên cứu chứng minh chuối có hàm lượng chất xơ cao (9.1%), chuối còn dược xem là một loại thực phẩm tốt cho hệ tiêu hóa, giúp giảm cholesterol trong 7 do an máu [56]. Bên cạnh đó, chất khoáng kali giúp ngăn huyết áp cao và sự co cơ đột ngột [57]. Việc ăn trái cây tươi nói chung và chuối nói riêng cũng được chứng minh là có thể bảo vệ các tế bào thần kinh nhờ cơ chế chống lại các độc tính thần kinh do stress. Từ đó, chúng cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm nguy cơ rối loạn thoái hóa thần kinh như bệnh Alzheimer [58].
Những biến đổi của chuối sau thu hoạch Thời gian sau khi được thu hoạch, các biến đổi sinh học, sự thất thoát hơi nước cùng hoạt động hô hấp, hiện tượng chín và một số chuyển hóa sinh hóa khác vẫn tiếp tục diễn ra làm giảm chất lượng của chuối [59]. Chuối là một loại trái cây nhạy cảm, dễ bị hư hỏng do những hoạt động sinh hóa bên trong và một số bệnh xảy ra sau thu hoạch, gây tổn thất chuối với số lượng lớn trong quá trình vận chuyển và lưu trữ [60]. Bên cạnh đó, nhiệt độ thấp không phải là điều kiện bảo quản chuối tốt như các loại trái cây khác [63]. Các bệnh phổ biến trên chuối như bệnh thán thư do bào tử nấm gây ra và các bệnh nấm khác như do phức hợp nấm Colletotrichum musae, Fusarium spp., và Lasiodiplodia theobromae [61,62].
Một trong những nguyên nhân chính gây ra sự giảm đáng kể chất lượng chuối là hiện tượng chín của quả. Hiện tượng chín là một hiện tượng mang tính đồng bộ cao, thuộc về di truyền, không thể đảo ngược. Chúng cũng liên quan đến một loạt các thay đổi về sinh lý, sinh hóa và cảm quan của quả chín [64]. Riêng với các loại trái cây nhiệt đới, quá trình chín được đặc trưng bởi quá trình sản xuất ethylene.
Quá trình chín còn được định nghĩa là hoạt động động tự xúc tác để kích hoạt chuyển hóa bên trong [66]. Quá trình sản xuất ethylene được chia thành hai hệ thống là hệ thống 1 và hệ thống 2. Hệ thống 1: quả chuối chín nhờ vào ethylene nội sinh bên trong quả chuối khi bắt đầu chín [67]. Hệ thống 2 xảy ra trong quá trình chín, đặc trưng cho những trái cây nhiệt đới, việc sản xuất ethylene được đẩy mạnh do tiếp xúc với một nguồn sinh ethylene khác [68,69].
Quá trình hô hấp cũng tăng trong quá trình chín được cho rằng đó là kết quả của sự gia tăng lượng ethylene nội sinh tự nhiên. Từ quá trình hô hấp, năng lượng ATP được sản xuất cũng tăng lên, đồng thời tăng điện tích trong tế bào [70]. a) Quá trình sản xuất ethylene và sự hô hấp Ở quả chuối chưa chín, hoạt động sản xuất ethylene không xảy ra mạnh. Khi quá trình chín bắt đầu, lượng ethylene được tổng hợp rất lớn đồng thời với quá trình hô hấp mạnh [181].
McMurchie et al. (1972) đã ghi nhận lượng ethylene thu được cao nhất tại đỉnh điểm của quá trình 8 do an hô hấp ở chuối Musa Cavendish là khoảng 3 J.Sự chuyển hóa tổng hợp ethylene được thể hiện qua Hình… Hình 1.2: Con đường chuyển hóa tổng hợp ethylene trong quả chuối. Quá trình hô hấp trong chuối thể hiện sự dịch chuyển của các hợp chất chứa carbon thông qua con đường chuyển hóa đường phân (glycolytic) [183]. a) Sự chuyển hóa carbohydrate Tinh bột chiếm khoảng 20-25% khối lượng mẫu ướt của chuối chưa chín.
Trong quá trình chín, tinh bột bị phân hủy tạo sucrose, glucose và fructose; rất ít maltose [184]. Tinh bột bị thủy 9 do an phân bởi các enzyme tạo sucrose lần lượt đến glucose và fructose [185-187]. Quá trình chuyển hóa carbohydrate cũng xảy ra ở mô vỏ quả chuối [188]. Một số enzyme tham gia quá trình chín của chuối như alpha-amylase (EC 3.2) và alpha-1,6-glucosidase (EC 3.
Ngoài ra, còn có sự tham gia của enzyme starch phosphorylase (EC 2.21) trong chuối xanh và chín [185].