Các phương pháp làm chín nông sản rau quả

Để làm chín nông sản, rau quả và thì có nhiều phương pháp, bao gồm làm chín tự nhiên và làm chín nhân tạo. Ở phương pháp nhân tạo, chúng ta có nhiều các hợp chất và nhiều các phương pháp để điều khiển quá trình chín theo ý muốn. Mời các bạn cùng tìm hiểu qua bài viết sau.

Quá trình chín tự nhiên (sau thu hoạch)

Nông sản, rau quả sau khi thu hoạch thì quá trình chín sinh lý, sinh hóa vẫn tiếp tục xảy ra. Quá trình đó gọi là quá trình chín tiếp hay còn gọi là quá trình chín sau. Trong thực tế sản xuất, ta không thể hái đúng thời kỳ chín thực dụng hay chín sinh lý mà thường hái trước cho nên phải có quá trình chín sau mới sử dụng được. Bản chất của quá trình chín sau là do quá trình hô hấp/men nội tại của bản thân rau quả, nông sản tiến hành.

Hạt nông sản giống muốn nảy mầm được cần phải có thời gian chín sau để hoàn thành hết các quá trình chín sinh lý và các quá trình biến đổi sinh hóa cần thiết. Sự chín sau của hạt là một trong những nguyên nhân làm cho hạt ngủ nghỉ nhưng không phải là sự ngủ, nghỉ nhất thiết là do sự chín của hạt. Các giai đọan chín sau dài thường làm cho tỷ lệ nảy mầm của lô hạt thấp và sức nảy mầm không đều nhau. Thời kỳ chín sau ngắn thì thường bị nảy mầm ngay ngoài đồng và trong khi bảo quản bị ẩm ướt, do đó gây nên tổn thất đáng kể. Hạt thông qua giai đọan chín sau thì phẩm chất có tăng lên, bảo quản có nhiều thuận lợi.

Trong quá trình chín sau do tác dụng của men nội tại nên xảy ra hàng loạt những biến đổi sinh hóa. Trong quá trình này sự hô hấp nghiêng về phía yếm khí, quá trình thủy phân tăng lên, tinh bột và protopectin bị thủy phân, lượng acid và chất chát đều giảm xuống, protein tăng lên.

Đối với các loại hạt nông sản, quá trình tổng hợp tinh bột tăng lên. Lượng saccharose tuy bị thủy phân nhưng vẫn tăng lên vì quá trình tích tụ nhiều hơn là thủy phân.

Quá trình chín nhân tạo

Trong quá trình bảo quản và chế biến rau quả do một số yêu cầu mà người ta phải dùng biện pháp để tăng độ chín của rau quả. Đó là quá trình chín nhân tạo. Một số rau quả chín, khi bảo quản thường phẩm chất kém nhưng nếu dùng biện pháp tốt có thể khắc phục được. Trong quá trình bảo quản, muốn xúc tiến quá trình chín của rau quả được nhanh hơn, người ta dùng một số phương pháp sau đây:

Phương pháp gia công nhiệt

Tăng nhiệt độ của môi trường nhằm tăng cường tác dụng hô hấp làm cho hạt nông sản nhanh chín hơn. Ở một giới hạn nhiệt độ thích hợp của mỗi loại nông sản, khi nhiệt độ tăng thì cường độ hô hấp tăng nhưng nếu vuột quá giới hạn đó thì đôi khi hô hấp lại giảm hoặc ngừng lại.

Sở dĩ vì vậy là vì mỗi loại enzyme trong rau quả chỉ thích ứng với một khoảng nhiệt độ nhất định. Khi nhiệt độ tăng trong giới hạn nhiệt độ hoạt động của enzyme thì cường độ hô hấp tăng, nếu vượt quá giới hạn tối thích (ngưỡng nhiệt độ tối đa và ngưỡng nhiệt độ tối thiểu) thì hoạt tính enzyme giảm hoặc cường độ hô hấp giảm, thậm chí nhiệt độ quá cao hô hấp giảm. Dựa vào nhiệt độ người ta chia nhiệt độ làm: ngưỡng nhiệt độ tối đa, ngưỡng nhiệt độ tối thiểu và ngưỡng nhiệt độ tối thích cho hô hấp. Khi nhiệt độ môi trường vượt quá ngưỡng tối đa hay thấp hơn nhiệt độ tối thiểu thì nguyên sinh chất bị phân hủy, enzyme tế bào bị giảm hoạt tính hoặc bị phân giải và kết quả là hô hấp bị đình trệ hoặc không còn. Trong khoảng nhiệt độ thì nhiệt độ tỉ lệ thuận với hô hâp.

Nhiệt độ tác động tới nông sản thông qua thời gian tác động của nhiệt độ:

• Thời gian tác động ngắn thì giớ hạn nhiệt độ tối đa cho hô hấp có thể lên tới 40^oC.
• Thời gian dài thì giới hạn nhiệt độ tối đa cho hô hấp có thể dao động 30-35^oC.

Khi nhiệt độ môi trường tăng cường đô hô hấp làm cho nông sản chin nhanh hơn. Người ta thường áp dụng điều này để thúc quả mau chín. Thường tăng nhiệt độ lên đến 30 – 40^oC và ẩm độ không khí trong phòng bảo quản là 85 – 90% thì sau một thời gian màu sắc của hạt nông sản sẽ rất đẹp.

Tùy theo từng loại nguyên liệu mà nhiệt độ thay đổi trong phạm vi cho phép. Ví dụ: cà chua chỉ nên từ 27-29^oC. Nếu trên 30^oC màu sắc quả không đẹp. Cam cũng yêu cầu nhiệt độ thấp hơn 20-24^oC. Nhiều loại quả thích hợp với nhiệt độ cao hơn: chuối, dứa, xoài, mãng cầu…

Ưu điểm: phương pháp gia nhiệt đơn giản, dễ làm, đòi hỏi chi phí thấp, có thể áp dụng được ở hộ gia đình.

Nhược điểm: nếu thời gian chin kéo dài quả mất nhiều nước. quả dễ nhăn nheo, không đẹp mắt, dễ bị lên men; nếu nhiệt độ quá cao hơn ngưỡng màu sắc quả sẽ không đẹp, nhiều vết đốm xấu.

Phương pháp yếm khí

Dùng cho những loại quả có nhiều chất tanin (ví dụ dấm hồng), polyphenol. Trong điều kiện yếm khí tanin không bị oxy hóa thành các chất có màu sẩm đen, chúng được biến thành các chất đơn giản (đường, acid hữu cơ,…) làm mất vị chát.

Theo phương pháp cổ truyền: đem qủa ngâm nước vôi 10% trong 2 – 6 ngày và ngâm trong nước nóng 40^oC một ngày đêm, sau đó đề bình thường, người ta còn dùng phòng kín cho khí CO₂ vào và đuổi không khí ra, hoặc dấm chín trong tủ chân không.

Hàm lượng oxy thì giảm đi còn CO₂ thì được tích tụ lại trong quá trình hô hấp. Nếu hàm lượng oxy giảm quá mức và CO₂ tăng lên nhiều trong môi trường bảo quản thì hô hấp có thể chuyển sang hô hấp yếm khí. Hô hấp yếm khí sẽ phân hủy nhanh chóng các chất hữu cơ trong nông sản phẩm…

Đối với cà chua, người ta ngâm quả vào nước ấm 40 – 50^oC khoảng 5 – 9 giờ sau đó để ngoài không khí 8 – 9 ngày thì sẽ chín.

Hiện nay người ta dùng cách loại oxy không cho tiếp xúc với quả. Có hai cách là:

• Lau sạch quả, xếp vào phòng kín có thể đóng kín tuyệt đối, thổi CO₂ vào để đuổi sạch không khí.
• Lau sạch quả, xếp vào phòng kín có thể đóng kín tuyệt đối, hút sạch không khí trong phòng.

Phương pháp dùng oxy

Ta đã biết khí CO₂ và O₂ có tác dụng trực tiếp lên quá trình sinh lý, sinh hóa của rau quả, mặt khác thành phần của khí quyển bình thường chứa 21% O₂, vì vậy khi bảo quản ở nhiệt độ bình thường với hàm lượng O₂ như trên thì cường độ hô hấp hiếu khí rất cao, thúc đẩy quá trình chuyển hóa ACC thành ethylene, dẫn đến rau quả nhanh chín.

Dùng oxy đề tăng nhanh quá trình hô hấp hiếu khí, thúc đẩy cho quá trình chín nhanh hơn. Người ta thường dùng 50 – 70% khí oxy với nhiệt độ 20^oC trong 7 ngày để dấm cà chua. Thí nghiệm cho thấy nếu dùng nồng độ oxy trong không khí đạt 50 – 70% thì chín nhanh hơn tự nhiên 3 lần. Nếu dùng nồng độ oxy là 5 – 6% thì sẽ chín chậm đi 40–60 ngày.

Ưu điểm: thời gian chín nhanh, màu sắc đẹp, sử dụng được với nhiều loại nông sản.

Nhược điểm: cách làm khá tốn kém. Không sử dụng được với nông sản có nhiều tanin.

Phương pháp dùng chất kích thích

Đây là phương pháp áp dụng rộng rãi và chủ yếu hiện nay. Các chất này có tác dụng thúc đẩy quá trình biến đổi sinh lý, sinh hóa làm cho quả chóng chín hơn.

Các chất thường dùng là C₂H₄ (ethylene), C₂H₂ (acetylen), C₃H₆ (propylen), divinyl, rượu,… Đôi khi còn dùng cả etylen bromit, tetraclorua cacbon,…

Cách dùng:

• Đối với chất khí: sấy hoặc xông hơi tiếp xúc với quả, vì vậy phải có phòng kín. Sau thời gian xông xong phải mở cửa thông gió.
• Đối với hoá chất dạng nước: ngâm, tiêm vào quả.

Ethylene

Cơ chế sinh tổng hợp ethylene

Ethylene là một khí cacbua-hydro không no, có công thức hóa học là C₂H₄, trong cấu trúc phân tử có một liên kết đôi. Đây là một chất khí không màu, không vị, không gây độc; có khả năng gây cháy nổ chỉ khi ở nồng độ cao hơn 2,7%…

Ethylene có đặc tích kích thích sinh trưởng của các tế bào thực vật do đó có tác dụng làm tăng trưởng về kích thước cây trồng, kích thích sự ra hoa ở các loại cây ăn quả.

Một đặc tính quan trọng của khí ethylene là tác dụng kích thích quá trình chín của các loại quả có hô hấp đột biến (climacteric) hay còn gọi là các loại quả có quá trình chín sau thu hoạch, nghĩa là kể cả khi quả đã được thu hoạch thì quá trình chín của chúng vẫn được duy trì như chuối, xoài, đu đủ, hồng, cà chua…

Giấm chín quả bằng ethylene có ưu điểm là quá trình chín diễn ra nhanh (khoảng 2 – 4 ngày) và có độ chín đồng đều cao hơn rất nhiều so với các phương pháp giấm chín truyền thống khác khác (đất đèn, ủ lá xoan…)

Thông thường vài giờ trước khi xảy ra hô hấp đột biến hàm lượng ethylene nội sinh tăng, kích thích hoạt động của các enzyme đẩy nhanh quá trình chín của qủa. Dưới tác động của ethylene, màng tế bào của quả có những biến đổi cơ bản: tính thấm của màng tăng lên đáng kể do ethylene có ái lực cao đối với lipid, một thành phần chủ yếu cấu tạo nên màng tế bào. Điều đó dẫn đến giải phóng các enzyme vốn tách rời với cơ chất do màng ngăn cách. Các enzyme này có điều kiện tiếp xúc với cơ chất và gây ra các phản ứng có liên quan đến các quá trình sinh lý, sinh hoá của quả như quá trình chín, thoát hơi nước…

Ethylene là một loại hormone thực vật được tạo thành trong giai đoạn phát triển của cây trồng, đặc biệt ở giai đoạn chín của quả. Quá trình sinh tổng hợp ethylene bao gồm những công đoạn chính sau: xuất phát ban đầu từ acid amin methionine (MET) và sản phẩm quan trọng nhất của chu trình này là tạo ra ethylene, quá trình này đi qua hai sản phẩm trung gian chính đó là S-adenosyl methionine (SAM) và 1- aminocyclopropane 1-cacboxylic acid (ACC). Từ methionine (MET) chuyển hoá thành S-adenosyl methionine (SAM) nhờ tác dụng xúc tác của enzyme SAM-synthetaza. Từ SAM chuyển hóa theo 2 con đường khác nhau: một phần tổ hợp lại acid amin MET để tiếp tục quá trình sinh tổng hợp trong cơ thể sinh vật; một phần chuyển hóa thành 1-aminocyclopropane 1-cacboxylic acid (ACC) nhờ tác dụng xúc tác của enzyme ACC-synthetaza. Khi quả còn xanh, con đường hình thành trở lại MET xảy ra mạnh và sự hình thành ACC là yếu hơn. Quá trình này sẽ diễn ra ngược lại khi quả chín dần. Từ ACC chuyển hoá thành etylen (C₂H₄) nhờ tác dụng xúc tác của enzyme ACC-oxydaza.

Trong quá trình sinh tổng hợp ethylene từ acid amin MET, hoạt tính của hai enzyme ACC- synthetaza và ACC-oxydaza đóng vai trò quan trọng trong quá trình điều hoà sản sinh ethylene và bị ảnh hưởng bởi các ion kim loại nặng. Nếu có tác động của các biện pháp kỹ thuật nhằm chống lại sự hình thành ACC, chẳng hạn như sử dụng chất kháng ethylene (Retain – AVG) thì chất này sẽ có tác dụng ức chế hoạt động của enzyme ACC-synthetaza. Do đó, quá trình chuyển hoá từ SAM để tạo thành hàm lượng ACC thấp (chất tiền ethylene). Chính vì vậy, hàm lượng ethylene tạo thành thấp, ứng dụng tính chất này để kéo dài thời gian bảo quản.

Một hướng thực hiện khác theo con đường sử dụng khả năng chuyển hoá của enzyme ACC-N- malonyltransferaza để hàm lượng ACC tạo thành thấp. Khi trong môi trường có mặt enzyme ACC-N-malonyltransferaza thì enzyme này có thể làm đổi hướng đi từ ACC đến etylen để tạo ra một dẫn xuất kết hợp đó là ACC malonyl (MACC). MACC được coi như là một sản phẩm không hoạt động, bị cô lập ở trong không bào và chỉ có thể biến đổi trở lại ACC dưới những điều kiện phi sinh lý học. Chúng ta thấy rằng, oxy giữ vai trò quan trọng trong quá trình chuyển ACC thành ethylene. Đây chính là cơ sở cho việc bảo quản rau quả tươi trong môi trường kín (thiếu O₂) hay trong khí quyển điều chỉnh (điều chỉnh các thành phần không khí trong khí quyển bảo quản như O₂, CO₂, N₂…) có tác dụng kháng ethylene để kéo dài thời gian bảo quản tươi rau quả.

Cơ chế tác động của ethylene

Khi xử lý ethylene, thường có 2 loại phản ứng xảy ra: Phản ứng nhanh (trong vài phút) và phản ứng chậm (trong vài giờ). Do đó, cơ chế tác động của ethylene có thể diễn ra theo 2 chiều hướng:

• Dưới tác động của ethylene, màng tế bào có những biến đổi cơ bản: Tính thấm của màng tăng lên đáng kể do ethylene có áp lực cao với lipid, một thành phần chủ yếu cấu tạo nên màng tế bào. Điều đó dẫn đến giải phóng các enzyme vốn tách rời với cơ chất do màng ngăn cách. Các enzyme này có điều kiện tiếp xúc với cơ chất và gây ra các phản ứng có liên quan đến các quá trình sinh lý, hóa sinh của cây như: Quá trình chín, thoát hơi nước, quá trình trao đổi protein và acid nucleic.
• Ethylene gây hoạt hóa các gen cần thiết cho quá trình tổng hợp enzyme mới, xúc tác cho các phản ứng hóa sinh xảy ra trong cây trồng và nông sản như các enzyme hô hấp, invertaza, enzyme xúc tác cho các phản ứng biến đổi diệp lục, acid hữu cơ, tanin, pectin, các chất thơm…

Trong tác động gây ảnh hưởng đến sự rụng các cơ quan, có thể ethylene đã kích thích tổng hợp xenlulose pectinase gây ra sự phân hủy tế bào tầng rời dẫn đến sự rụng.

Ethephon [2-Clorethylen phosphonic acid (2-CEPA)]

Ethrel có tên thương mại là Ethephon với hoạt chất chính là 2-chloroethyl phosphonic acid. Ethrel được xếp vào nhóm các chất điều hòa sinh trưởng thực vật. Cơ quan Quản lý thuốc và thực phẩm Hoa Kỳ (FDA) cho phép sử dụng ethrel với liều lượng thích hợp để thúc chín trái cây như cà chua, dâu, táo. Úc, New Zealand và Hà Lan cũng cho phép tương tự nhằm rút ngắn thời gian chín và giảm tổn thất sau thu hoạch.

Cục Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (US-EPA) đã xác định ethrel đi vào cơ thể qua thực phẩm chỉ an toàn nếu liều lượng mỗi ngày không vượt quá mức cho phép 0,05mg/kg cân nặng cơ thể.

Tại Việt Nam, các sản phẩm ethrel mới được Bộ NN&PTNT cấp phép sử dụng như một loại chế phẩm kích thích mủ cao su và thúc chín quả bông. Một số cơ quan nghiên cứu đã ứng dụng ethrel để kích thích chôm chôm ra hoa trái vụ. Riêng hóa chất ethrel nhập từ Trung Quốc chưa được chính thức cấp phép. Vì thế “Nếu ai/đơn vị nào sử dụng vào mục đích khác là vi phạm và sẽ bị xử lý theo quy định của pháp luật” (trích lời của cục trưởng Cục Bảo vệ thực vật thuộc Bộ NN&PTNT).

Nếu bơm chích vào cuống trái mít hay sầu riêng với liều lượng vượt ngưỡng sẽ gây độc vì lượng ethrel hấp thu vào người sử dụng (nặng 60kg) có thể > 3mg. Người ăn trái cây có sử dụng các hóa chất bảo quản không cho phép hoặc vượt quá ngưỡng cho phép đều có nguy cơ bị ngộ độc, nặng sẽ bị ngộ độc cấp tính, nếu ăn thường xuyên mỗi ngày sẽ bị ngộ độc mãn tính.

Công thức hóa học: 2-Clorethylen phosphonic acid (2-CEPA).

Tên thương phẩm: Ethrel (Mỹ; Flodimex (Đức); Ethephon (Nga)… Hai loại thuốc đang được sử dụng để làm chín trái cây chứa ethephon

Tính chất lý hóa của Ethephon

• Ethephon là một chất lỏng không màu, không mùi. Nó được ổn định trong dạng acid và bị phá hủy ở pH lớn hơn 3,5.
• Hàm lượng hoạt chất: 400mg/l, tỉ trọng 1,2 g/ml, pH = 3. Nó dễ tan trong nước,ít độc với người và gia súc.
• Thử nghiệm độc hại trên chuột cống theo đường tiêu hóa cho thấy: LD50=7.00 mg/kg.
• Ethephon không độc hại với ong, ít độc hại với cá.
• Ethephon không liên kết chặt chẽ trong mô cây trồng. Nó có thể loại bỏ dễ dàng bằng cách rửa.

Cơ chế phóng thích ethylene từ Ethephon

• Trong đó trong ethylene là chất khí, tự cây cối trong quá trình phát triển tự sinh ra Etylen (CH₂ = CH₂) gọi là ethylene nội sinh.
• Vết H₃PO₄và HCl cực nhỏ, dễ tan trong nước và nhỏ hàng trăm lần nồng độ acid H₃PO₄ và HCl dùng trong công nghệ dược và thực phẩm. Vậy Ethephon hoàn toàn không độc.

FOODNK