Bài giảng công nghệ sau thu hoạch chương 3

10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 1 CHƯƠNG 3 CÁC QUÁ TRÌNH SINH LÝ VÀ SINH HOÁ SAU THU HOẠCH 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 2 I. ĐỘ CHÍN CỦA NÔNG SẢN VÀ QUÁ TRÌNH CHÍN TIẾP SAU KHI THU HOẠCH. 1. Một số khái niệm về độ chín của nông sản thực phẩm. a. Độ chín thu hoạch. Là độ chín đạt ở thời kỳ trước khi chín thực dụng mà có thể thu hoạch được, chưa chín hoàn toàn, vật chất đã tích lũy đầy đủ. Đối với rau quả, độ chín thu hoạch đạt ở giai đoạn chín ương - Đối với loại hạt nông sản, hạt lương thực thường là ở thời kỳ gần chín hoàn toàn, hạt khô. Độ chín thu hoạch thường thay đổi theo điều kiện vận chuyển và bảo quản. Thời gian vận chuyển và bảo quản càng dài thì độ chín thu hoạch càng xanh. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 3 b. Độ chín sinh lý. 9 Hạt, rau quả chín thuần thục hoàn toàn về phương diện sinh lý như quả đã mềm, hạt bắt đầu rời khỏi thịt. Rau đã ra hoa, quả có nhiều xơ. Những loại hạt đã qua độ chín sinh lý, nếu đủ điều kiện thích nghi như nhiệt độ Nm độ nó sẽ nNy mầm. 9Hạt đã khô, quá trình tích lũy vật chất đạt tới mức cao nhất. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 4 c. Độ chín chế biến. Tùy theo yêu cầu của mặt hàng chế biến với các quá trình khác nhau mà có thể có các yêu cầu về độ chín khác nhau đối với từng loại hạt và rau quả. Độ chín của mỗi loại nông sản thích hợp với quy trình chế biến nào đó thì người ta gọi là độ chín chế biến. Ví dụ: Mơ dùng làm rượu thì độ chín chế biến là lúc mơ đã chín, những mơ đóng hộp hay ướp muối thì độ chín chế biến là lúc mơ chín vàng đều nhưng còn rắn chắc. N ếu là dứa đóng hộp chín chế biến là lúc dứa chín già vừa phải. N ếu dứa dùng làm rượu thì độ chín chế biến là lúc dứa hơi nhũn có mùi rượu. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 5 2. Qúa trình chín sau khi thu hoạch. Hạt giống và các loại rau quả sau khi thu hoạch về quá trình chín sinh lý, sinh hóa vẫn tiếp tục xảy ra, hạt và quả vẫn tiếp tục chín. Quá trình đó gọi là quá trình chín tiếp hay quá trình chín sau. Trong thực tế sản xuất, không thể hái đúng thời kỳ chín thực dụng hay chín sinh lý mà thường hái trước, nên phải có quá trình chín sau mới sử dụng được. Vì vậy quá trình chín sau là quá trình tự nhiên do men nội tại của bản thân hạt giống, rau quả tiến hành. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 6 Quả và hạt muốn nNy mầm, cần có thời gian chín sau để hoàn thành tốt các quá trình chín sinh lý và các quá trình biến đổi sinh hóa cần thiết. ÎCác loại quả, rau ăn quả có hạt và các loại hạt nông sản đều có quá trình chín sau. ÎCòn loại rau ăn lá, ăn củ, rễ thì không cần qua giai đoạn chín sau. Sự chín sau của hạt là một trong những nguyên nhân làm cho hạt ngủ nghỉ, nhưng không phải sự ngủ, nghỉ nhất thiết là do sự chín sau của hạt. Hạt có giai đoạn chín sau dài thường làm cho tỷ lệ nNy mầm của thấp và sức nNy mầm không đều nhau. Thời kỳ chín sau ngắn thì thường bị nNy mầm ngay ngoài đồng và trong khi bảo quản bị Nm ướt, do đó gây nên tổn thất đáng kể. Hạt thông qua giai đoạn chín sau thì phNm chất có tăng lên, bảo quản có nhiều thuận lợi. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 7 Trong quá trình chín sau, do tác dụng của men nội tại nên xảy ra hàng lọat những biến đổi sinh hóa. Trong quá trình này hô hấp nghiêng về phía yếm khí, quá trình thủy phân tăng lên, tinh bột và protein bị thủy phân, lượng axit và chất chát đều giảm xuống, protein tăng lên. Đối với các loại hạt, quá trình tổng hợp tinh bột tăng lên. Đối với các loại rau quả khi bảo quản, rau quả càng chín, càng có vị ngọt do tinh bột biến thành đường đồng thời Saccaroza bị thủy phân thành glucoza, fructoza. Saccaroza tuy bị thủy phân nhưng vẫn tăng lên vì quá trình tích tụ nhiều hơn là thủy phân. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 8 Lượng axit hữu cơ giảm đi vì có quá trình tác dụng giữa axit với rượu tạo thành các este, lượng este ít hơn lượng rượu tạo thành bởi quá trình hô hấp yếm khí vì thế rượu trong quả vẫn tăng. Trong quá trình chín, sắc tố bị thay đổi nhiều, clorofyl mất màu xanh, chỉ còn màu hồng của carotenoit, xantoplyl và antocyan. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 9 3. Quá trình chín nhân tạo Trong quá trình bảo quản và chế biến một số yêu cầu cần thiết phải dùng biện pháp để tăng độ chín của rau quả. Đó là qúa 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 biện pháp 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 10 a. Phương pháp gia công nhiệt. Tăng nhiệt độ của môi trường nhằm tăng cường tác dụng hô hấp của rau quả làm cho quả nhanh chín hơn. Thường tăng nhiệt độ 300C - 400C và ẩm độ không khí trong phòng bảo quản là 85 -90% sau một thời gian quả sẽ chín đẹp. Tùy theo từng loại nguyên liệu mà nhiệt độ thay đổi trong phạm vi cho phép. Ví dụ: Cà chua cần thiết độ dấm không quá 300C vì nếu lớn hơn nhiệt độ đó thì sắc tố màu hồng của cà chua không được chuyển hóa, màu sắc quả sẽ không đẹp. Nhược điểm của phương pháp này là thời gian lâu quả bị bay hơi nước nhiều, dễ bị nhăn nheo và có thể bị lên men. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 11 b. Phương pháp yếm khí. Sử dụng cho những loại quả có nhiều chất tanin ( ví dụ dấm hồng). Quả đem ngâm nước vôi 10% trong 2 -6 ngày và ngâm trong nước nóng 400C/ 1 ngày đêm, sau đó để bình thường, có thể còn dùng phong kín cho khí CO2 vào và đuổi không khí ra hoặc dấm chín trong tủ chân không. Đối với cà chua, người ta ngâm quả vào nước ấm 400- 500C khoảng 5-9 giờ sau đó để ngoài không khí 8-9 ngày thì sẽ chín. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 12 c. Phương pháp dùng oxy Dùng oxy để tăng quá trình hô hấp hiếu khí, thúc đẩy cho quá trình chín nhanh hơn. Ở Liên Xô người ta dùng 50 - 70% khí oxy, nhiệt độ 200C trong 7 ngày để dấm cà chua. Thí nghiệm cho thấy : Nếu nồng độ oxy trong không khí đạt 50-70% thì chín nhanh hơn tự nhiên 3 lần. Nếu nồng độ oxy là 5-6% thì sẽ chín chậm đi 40-60 ngày. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 13 d. Phương pháp dùng hóa chất kích thích. Đây là phương pháp áp dụng rộng rãi và chủ yếu hiện nay. Các chất này có tác dụng thúc đẩy các quá trình biến đổi sinh lý, sinh hóa làm cho quả nhanh chóng chín hơn. Các chất thường dùng là C2 H4 ( etylen), C2 H2 ( axetylen) C3 H6( propylen) divinyl, rượu, hương thắp... Đôi khi còn dùng cả Etylen brômit, Tetraclorua cacbon... 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 14 II. TRẠNG THÁI NGHỈ CỦA HẠT GIỐNG & HẠT NÔNG SẢN 1. Khái niệm Tất cả hạt có sức sống mà ở trạng thái đứng yên không nảy mầm gọi là hạt nghỉ. Sự nghỉ của hạt có hai loại: Loại thứ nhất: do bản thân hạt chưa hoàn thành giai đoạn chín sinh lý, mặc dù trong điều kiện thích hợp, hạt vẫn không nNy mầm. Loại này gọi là sự nghỉ sâu hay nghỉ tự phát. Loại thứ hai: là những hạt giống hoặc củ giống đã có năng lực nNy mầm nhưng do điều kiện ngoại cảnh không thích nghi, hạt giống vẫn ở trạng thái đứng yên, trường hợp đó gọi là nghỉ cưỡng bức. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 15 Hiện tượng nghỉ của hạt, củ là một hình thức bảo tồn nòi giống của cây giống, chống đỡ với điều kiện ngoại cảnh. Trong thực tế sản xuất, sự nghỉ của hạt có khi có lợi, nhưng cũng có khi có hại. Hạt nghỉ sẽ tránh được những điều kiện bất lợi của ngoại cảnh và giảm bớt được tổn thất trong quá trình bảo quản nhưng lại giảm thấp tỷ lệ hạt nếu như tỉ lệ nNy mầm của hạt quá thấp do sự nghỉ. Mặt khác hạt đang trong giai đoạn nghỉ sẽ ảnh hưởng đến kết quả kiểm nghiệm, ảnh hưởng đến việc diệt trừ cỏ dại khó khăn nếu hạt có lẫn cỏ dại. Hạt nghỉ là kết quả của sự chọn lọc tự nhiên, tính thích ứng với điều kiện ngoại cảnh bất lợi mà đã trở thành tính di truyền cố định của cây trồng. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 16 2. Nguyên nhân hạt nghỉ. Hạt giống của những loại cây trồng khác nhau có thời kỳ nghỉ khác nhau. Có rất nhiều nguyên nhân ảnh hưởng đến sự nghỉ của hạt. )Phôi hạt chưa chín già: Hạt tuy đã rời khỏi cây nhưng phôi của hạt vẫn chưa chín, hoặc có phôi nhưng tổ chức của phôi phân hóa chưa hoàn thành. ) Hạt chưa hoàn thành giai đoạn chín sau: Hạt đã chín, phôi, đã phát triển đầy đủ nhưng vật chất tích lũy trong hạt chưa đủ cần thiết cho phôi đồng hóa, các dạng men trong hạt ở trạng thái không hoạt động. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 17 - ) Ảnh hưởng của trạng thái vỏ hạt : Vỏ hạt luôn luôn gây trở ngại cho quá trình nNy mầm của hạt, chủ yếu ở nguyên nhân sau: ¬Tính không thấm nước của vỏ hạt. ¬ Tính không hút khí của vỏ hạt: có hạt giống tuy là vỏ có thể hút nước nhưng do nước ở trong vỏ cao, hình thành một tầng màng khiến cho các thể khí khó qua lớp màng đó. Cũng do thủy phân cao, hạt hô hấp mạnh, thiếu dưỡng khí, thừa CO2 không thải ra được ức chế quá trình trao đổi khí, từ đó sinh trưởng phôi bị trở ngại ( hạt dưa mới thu hoạch khó nNy mầm cũng dó tính không thấm khí). 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 18 ¬Tác dụng cơ giới bắt buộc với vỏ hạt: Có hạt giống, tính hút nước, hút khí rất mạnh nhưng vỏ hạt bị ràng buộc bởi một lực cơ giới khiến cho phôi không thể vươn lên được, hạt giống sống lâu trong trạng thái hút nước bão hòa, đợi đến khi vỏ hạt được khô, sau khi keo ở vách tế bào phát sinh nhưng thay đổi mới có thể nNy mầm được. ¬ Tồn tại những vật chất ức chế: Một số vỏ quả, hạt cây trồng, phôi hoặc phôi nhũ thường tồn tại một số chất ức chế nNy mầm như ure, dầu thơm, axit không bảo hòa, ... Có một số chất ức chế không mang tính chất chuyên tính - nó có thể ức chế tất cả các hạt nNy mầm. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 19 Bản thân chất ức chế chứa trong phôi hạt cũng có 2 tác dụng: ức chế và kích thích. - Ảnh hưởng của những điều kiện không thích nghi. Có một số hạt vốn đã qua giai đoạn nghỉ nhưng nếu không tạo điều kiện thuận lợi cho chúng nNy mầm thì chúng sẽ nghỉ trở lại: hoặc có những hạt đã phá vỡ trạng thái nghỉ, nhưng sau đó chúng lại bị ảnh hưởng của điều kiện bất lợi tác động vào khiến chúng lại bước vào thời kỳ nghỉ - đó là hiện tượng nghỉ lần 2 hay nghỉ trở lại. (N hững điều kiện đó là ánh sáng, không khí, nhiệt độ ... Loại hạt ưa sáng mà trong điều kiện thiếu ánh sáng, hạt sẽ không nNy mầm.) 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 20 3. Điều khiển sự nghỉ của hạt nông sản a. Từ công tác bảo quản. Hạt giống là một thể hữu cơ sống, quan hệ mật thiết với điều kiện ngoại cảnh. Sau khi hạt rời khỏi cây mẹ chúng vẫn còn hô hấp và chuyển hóa vật chất, do đó điều kiện ngoại cảnh có ảnh hưởng trực tiếp với chúng trong thời gian bảo quản. Có thể sử dụng những biện pháp thích hợp để điều khiển sự nghỉ của hạt để tránh những tổn thất có thể xảy ra. Hạt cây trồng chưa hoàn thành giai đoạn chín sinh lý, nếu cung cấp cho chúng nhiệt độ tương đối cao, thông gió và khô ráo thì có thể đNy nhanh quá trình chín sau và rút ngắn được thời gian nghỉ, do đó đối với những hạt cần gieo trồng ngay khi chúng chưa qua giai đoạn chín sau có thể tiến hành xử lý nhiệt rồi đem bảo quản. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 21 Đối với những hạt đã qua giai đoạn chín sau cần phải chú ý vì tốc độ nNy mầm của hạt tăng. Đối với những hạt giống, củ giống nNy mầm trong thời gian bảo quản cần phải có biện pháp kéo dài thời gian ngủ nghỉ. Sử dụng biện pháp hóa học có thể thụ được nhiều kết quả tốt. Ví dụ Để giữ cho khoai tây giống không nNy mầm sớm, giảm hao hụt trọng lượng, người ta dùng M-1 ( este, metyl của ... naphtyl axetic) để xử lý, hoặc chất điều hòa sinh trưởng như MH ( hyđrazit của axit mulêic). Etephoon PPA, (piperidinacetanilid) ... N hững chất này có tác dụng ức chế sự hình thành tế bào mầm củ, giữ cho khoai tây không bị nNy mầm sớm. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 22 b. Phá vỡ sự nghỉ của hạt bằng các biện pháp xử lý thích hợp. Có thể dùng những biện pháp sau: - Xử lý hóa học: dùng các hợp chất hóa học, các chất điều hòa sinh trưởng. - Ví dụ Thiourê, 2,4D, Giberellin, rindit... xử lý cho khoai tây, dùng Streptomixin xử lý cho hạt tiểu mạch có khả năng làm cho chúng nNy mầm ngay. - Xử lý biện pháp cơ giới: có thể trộn hạt với cát để giả làm cho vỏ hạt bị tổn thương, xúc tiến nNy mầm. Khoai tây cắt thành từng miếng hoặc tác động vào vỏ, vào mắt củ cũng làm tăng tính thấm và dễ nNy mầm. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 23 -Xử lý nhiệt độ. N hiệt độ thấp có thể khắc phục được tính không thấm của một số vỏ hạt. Xử lý nhiệt độ cao có thể thúc đNy quá trình chín sinh lý, đNy mạnh quá trình trao đổi vật chất trong hạt và tích lũy những vật chất đồng hóa. Có thể xử lý nhiệt độ thay đổi trong phạm vi 15 -300C. N hiệt độ thấp trong thời gian 16 giờ, nhiệt độ cao trong 8 giờ. Do sự xen kẽ nhiệt độ cao, thấp làm cho vỏ hạt co giãn, trở nên mềm, nước và không khí dễ thấm vào hạt, đồng thời nhiệt độ thay đổi có thể thúc đNy hoạt động của các men và tăng cường sự hô hấp. -Xử lý phóng xạ: Dùng phóng xạ để xử lý hạt giống, làm thay đổi các trạng thái sinh lý, hóa sinh, có thể làm thay đổi tính thấm của vỏ hạt và hoạt động của men làm cho hạt thông qua giai đoạn ngủ, nghỉ. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 24 c. Biện pháp trồng trọt thích hợp Thời kỳ ngủ, nghỉ của hạt giống có quan hệ đến thời kỳ trồng trọt. Để tránh những tổn thất xảy ra, cần có những biện pháp ngăn chặn. Ví dụ đối với những hạt hòa thảo dễ nNy mầm ngay trên cây khi gặp mưa, cho nên cần xúc tiến biện pháp thu hoạch sớm, ức chế nNy mầm trên cây ( có thể phun MH cho cây lúc ra hoa) hoặc đối với khoai tây phun MH trước lúc thu hoạch 3 tuần, có thể ức chế sự nảy mầm sớm trong quá trình bảo quản. d. Công tác chọn giống, làm thay đổi kỳ ngủ- nghỉ của hạt. Thời kỳ ngủ, nghỉ của hạt, củ giống là một đặc tính di truyền do đó tùy theo mục đích và yêu cầu sản xuất chúng ta tạo ra những giống có thời gian ngủ nghỉ khác nhau cho phù hợp. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 25 III. HIỆN TƯỢN G N ẨY MẦM CỦA HẠT VÀ CỦ GIỐN G TRON G THỜI GIAN BẢO QUẢN . 1. Diễn tiến: Quá trình nẩy mầm của hạt trong thời gian bảo quản là quá trình phân giải các chất hữu cơ tích lũy trong hạt. Trong những điều kiện thuận lợi, tất cả những chất đó tạo cơ sở bước đầu cho các quá trình tổng hợp mới, quá trình hình thành mầm, bởi trong giai đoạn bảo quản tốt, hạt không thể nẩy mầm mà chỉ trong những điều kiện nhất định nào đó hạt mới có thể nẩy mầm. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 26 Hạt có thể nẩy mầm, trước hết là những hạt đã qua giai đoạn chín sinh lý và thời kỳ nghỉ, hạt còn mới chưa mất khả năng nẩy mầm. Mặt khác, hạt phải có trọng lượng và thể tích ( độ to) nhất định đó là những yếu tố nội tại của bản thân hạt, nó thay đổi tùy theo các loại giống khác nhau. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 27 2. Nguyên nhân: - Yếu tố ngoại cảnh có ảnh hưởng rất lớn đến sự nNy mầm của hạt. - Trong quá trình bảo quản, hạt có bị nNy mầm hay không, tùy thuộc vào yếu tố môi trường. Trước hết hạt muốn nNy mầm, hạt phải hút nước và trương lên. Lượng nước tối thiểu hút vào nhiều hay ít tùy theo giống, lúc này sẽ xảy ra hiện tượng thủy phân các chất dự trữ và tổng hợp các chất mới. N ước là môi trường cần thiết đối với việc xuất hiện hoạt tính của các loại men trong hạt. N hững loại hạt có dầu, hút nước ít hơn so với những hạt chứa nhiều prôtein và gluxit. Khi hạt hút một lượng nước vượt quá lượng nước tối thiểu thì hạt có thể nNy mầm. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 28 Lượng nước tối thiểu là tỷ lệ % giữa lượng nước hút vào để nNy mầm so với trọng lượng của hạt. Các loại hạt giàu protein (các loại đậu) cần 100 - 120%, Lúa nước chỉ cần lượng nước 50 - 80%. N gô cần từ 38 - 40%. Hạt hướng dương cần 44%. Đậu tương cần 94%. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 29 - N hiệt độ cũng là yếu tố có tác dụng mạnh đến sự nNy mầm. Hạt thích hợp nNy mầm là 200 – 350C. Tuy nhiên ở nhiệt độ thấp hơn (5 - 100C) hoặc cao hơn (40 - 500C) hạt vẫn có thể nNy mầm. Trong điều kiện khí hậu nước ta, khi nhiệt độ tăng thì quá trình nNy mầm cũng tăng. Mỗi loại hạt khác nhau có nhiệt độ thích hợp cho quá trình nNy mầm và có 3 giới hạn nhiệt độ: nhiệt độ tối thấp, tối thích và tối cao. N hìn chung nhiệt độ tối thích của một số hạt cây trông đều từ 250C - 300C, Ví dụ: Lạc nNy mầm tốt ở 250C - 300C, Lúa nước ở 30 - 350C, N gô: 33 - 350C. Đậu tương 8 - 120C đã nNy mầm. Lượng oxy trong môi trường cũng ảnh hưởng quyết định đến tốc độ nNy mầm. Trong điều kiện yếm khí khó nầy mầm hơn. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 30 )Quá trình nẩy mầm là quá trình hòa tan các vật chất phức tạp, khó tiêu biến thành các chất đơn giản nhiệt sinh ra được dùng vào việc cung cấp nhiệt lượng cho quá trình cơ giới của mầm và sự hợp thành các tế bào mầm non. Các vật chất bị tiêu hao trong quá trình này là C, H, O của đường, bột và chất béo. Khi hạt nNy mầm, các chất khô trong hạt bị phân giải. Protein biến thành các axit amin, tinh bột biến thành đường, chất béo biến thành glyxerin và axit béo. Do có quá trình này hạt cần phải có nhiều oxy để hô hấp mạnh. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 31 Do quá trình nầy mầm trong thời gian bảo quản làm phNm chất hạt giảm một cách đáng kể, xuất hiện một số mùi vị khó chịu, vì thế khi thu hoạch, vận chuyển, nhập kho, bảo quản hạt cần phải khống chế ngăn ngừa những yếu tố gây nên hiện tượng nNy mầm, duy trì độ Nm của hạt thấp hơn độ Nm cần thiết để hạt nầy mầm, tức là phải đảm bảo độ Nm an toàn cho hạt trước lúc nhập kho. Hạt có dầu, duy trì độ Nm <8 - 9%, Hạt chứa nhiều gluxit, protid < 13,5%. Phải duy trì được sự khô ráo trong khối hạt tránh tình trạng ngưng tụ hơi nước. Mặt khác phải thường xuyên kiểm tra phát hiện tình hình trong kho để có biện pháp xử lý kịp thời. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 32 IV. HÔ HẤP VÀ QUÁ TRÌNH TỰ BỐC NÓNG KHI BẢO QUẢN NÔNG SẢN. 1. Hô hấp Hô hấp là một trong những quá trình sinh lý quan trọng của cơ thể sống. Hạt và một số sản phNm nông nghiệp như rau quả, một số sản phNn chế biến, trong quá trình bảo quản vẫn xảy ra qúa trình hô hấp. Trong quá trình hô hấp, một lọat những biến đổi trung gian của các chất sẽ xảy ra với sự tham gia của hàng loạt những loại men khác nhau, các chất dinh dưỡng trong sản phNm sẽ bị phân giải để tiến hành các quá trình trao đổi chất, nhiều chất như đường, axit hữu cơ, tinh bột, chất pectin và một số chất khác sẽ bị hao phí đi, dẫn đến hiện tượng làm giảm khối lượng của hạt cũng như nông sản phNm nói chung. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 33 Số lượng chất dinh dưỡng tiêu hao nhiều hay ít phụ thuộc vào thành phần hóa học của nông phNm, điều kiện và kỹ thuật bảo quản, môi trường xung quanh. Hoạt động hô hấp của khối hạt cũng như khối nông phNm có đặc điểm khác hẳn hô hấp của động vật vì trong điều kiện có oxy hay không có oxy hạt vẫn hô hấp được. Có hai loại hô hấp: hô hấp yếm khí và hô hấp hiếu khí. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 34 a. Hô hấp yếm khí Trường hợp không có oxy để oxy hóa các chất dinh dưỡng tạo thành năng lượng thì khối nông phNm phải dựa vào sự tham gia của các loại men có trong bản thân chúng và một số loại vi sinh vật để tiến hành phân ly các chất dinh dưỡng tạo ra năng lượng cần thiết. N ói chung, quá trình này rất phức tạp, nhiều sản phNm trung gian được tạo thành. Sản phNm cuối cùng, được tạo là axit pyruvic. Tùy theo từng điều kiện biến đổi khác nhau mà sản phNm này có thể biến đổi tiếp theo để thành CO2 hoặc rượu etylic, có thể là axit Formic, axit axetic, axit propionic. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 35 Sự hô hấp yếm khí có thể biểu diễn bằng phương trình tổng quát sau: C6 H12 O6 → 2C2 H5 OH + 2CO2 + 28 KCal Loại hô hấp yếm khí, có thể coi là quá trình lên men. Dưới tác dụng của từng loại men và vi sinh vật khác nhau, quá trình phân ly các chất dinh dưỡng trong nông phẩm cũng khác nhau. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 36 Dưới tác dụng của các loại men khác nhau mà hecxoza có thể biến đổi theo một số hướng sau: - Quá trình lên men dấm, sản phNm cuối cùng là axit axetic C6 H12 O6 → 3CH3 COOH + 15KCal - Quá trình lên mem rượu, sản phNm cuối cùng là rượu êtylic. C6 H12 O6 → 2C2 H5 OH + 2CO2 + 28KCal - Quá trình lên men lactic, sản phNm cuối cùng là axit lactic. C6 H12 O6 → CH3 CHOHCOOH + 22,5KCal Tùy theo quá trình lên mem khác nhau mà nhiệt lượng tỏa ra cũng khác nhau. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 37 N ếu so sánh nhiệt lượng giải phỏng do 2 quá trình hô hấp yếm khí và hiếu khí, thì hô hấp yếm khí tỏa nhiệt lượng ít hơn 35 lần. N hư vậy quá trình hô hấp yếm khí đối với cơ thể sống thường không có lợi. Mặt khác, nó còn tạo ra nhiều chất hữu cơ trung gian, ảnh hưởng đến phNm chất sản phNm trong bảo quản, đôi khi làm mất khả năng nNy mầm của hạt. Tóm tắt quá trình hô hấp yếm khí là từ một phân tử hecxoza bị phân giải hình thành nên 2 phân tử axit pyruvic (giai đoạn đầu của hiếu khí). Axit pyruvic này có thể tùy theo điều kiện mà bị biến đổi khác nhau. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 38 Hecxoza 13 giai đoạn CH3 - C - COOH O Hiếu khíYếm khí CO2 + H2 O Lên men rượu Lên men lactic Lên men dấm 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 39 b. Hô hấp hiếu khí. Trong điều kiện bảo quản hạt (nông phNm) nếu tỷ lệ oxy trong không khí chiếm 21% thể tích thì hạt có thể hô hấp hiêu khi. Sản phNm cuối cùng của quá trình hô hấp hiêu khí là oxy hóa hoàn toàn thành CO2 và H2 O. Trong quá trình này chủ yếu gluxit và chất béo bị oxy hóa. - Đối với gluxit: C6 H12 O6 + 6CO2 → 6CO2 + 6H2 O + 686KCal 180 g 134,4 lít 134,4 lít 180g 686Kcal 1,488g 1lít 1 lít 0,803 5,04Kcal N hư vậy, 1g chất glucoza bị oxy hóa hoàn toàn phải hấp thụ 0,747 lít oxy và thải ra 0,7471 CO2 , hay dùng 1 lít oxy để oxy hóa hoàn toàn 1,488g glucoza sẽ thải ra 1 lít CO2 và nhiệt lượng bằng 5,04 Kcal. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 40 Đối với chất béo: Ví dụ quá trình hô hấp hảo khí phân hủy chất béo ( axit tripanmitin) sẽ tiến hành phương trình sau: ( C15 H31 COO)3C3 H5 + 72,5 O2 → 51 CO2 + H2 O + 7616,7 Kcal 808,6 g 1,6214 1142,4 lít 833g 7616,7 Kcal 1g 2,88 lít 1,42 lít 1,09 g 9,44 Kcal 0,347 g 1 lít 0,493 lít 0,378 4,69 N hư vậy: N ếu 1 phân tử gam Tripanmitin tức là 806,8 g nếu oxy hóa hoàn toàn cần 1624 lít oxy để thải ra 1142,4 lít CO2 và tỏa ra nhiệt lượng bằng 7616,7 Kcal. Hoặc dùng 1 lít oxy để oxy hóa hoàn toàn thì oxy hóa được 0,347g Tripanmitin và tỏa ra nhiệt lượng 4,69 Kcal. Qua hai phương trình tổng quát trên ta thấy lượng oxy cần cho sự hô hấp, lượng CO2 , và nhiệt lượng tỏa ra phụ thuộc vào chất bị oxy hóa và nếu như hạt dùng chất béo để phân hủy thì nhiệt lượng tỏa ra sẽ nhiều hơn khi dùng gluxit. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 41 c. Hệ số hô hấp và ý nghiã cuả nó. Để đặc trưng cho mức độ và phương thức hô hấp khác nhau, người ta dùng một đại lượng gọi là hệ số hô hấp ( HSHH). Đó là tỉ số giữa số phân tử hay thể tích khí CO2 bay hơi với số phNn tử hay thể tích khí O2 hấp thụ vào trong cùng một thời gian của qúa trình hô hấp. Hệ số hô hấp phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ, thủy phần sản phNm, áp lực hơi nước, nồng độ khí N ( nitơ) trong việc trao đổi khí, chất dinh dưỡng... Tùy theo dạng hô hấp và nguyên liệu hô hấp mà tỷ số này có thể > 1hoặc ≤ 1. 2 2 . . OV COVHSHH = (V là thể tích) 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 42 N ếu cho rằng sản phNm khi hô hấp, mà đối tượng hô hấp bị oxy hóa hoàn toàn đến CO2 và H2 O thì khi đó qua hệ số hô hấp ta có thể biết được đặc tính của quá trình hô hấp. C6 H12 O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2 O + Q Có nghiã là lượng CO2 thoát ra bằng lượng O2 hấp thu vào. Để phân hủy chất béo trong sản phNm ( tức nguyên liệu hô hấp là chất béo) sẽ đòi hỏi lượng oxy lớn hơn. ( C15 H31 COO)3 C3 H5 + 80O2 → 57 CO2 + 50 H2 O . nghĩa là lượng oxy hấp thụ vào ít hơn lượng CO2 thoát ra. - Khi nguyên liệu hô hấp là axit hữu cơ HSHH > 1. C4 H6 O5 + 3O2 = 4CO2 + 3 H2 O ( axit malic) C2 H2 O4 + O2 = 4CO2 + 2 H2 O ( a. oxalic) 1 6 .6 2 2 == O COHSHH 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 43 HSHH cho biết phương thức hô hấp của khối sản phNm. N ếu HSHH < 1 thì biểu thị khối sản phNm đó tiến hành hô hấp theo phương thức hiếu khí N ếu HSHH > 1 tức là hô hấp theo phương thức yếm khí. Trong thực tế bảo quản, cho thấy trong khối sản phNm bảo quản, do ảnh hưởng của tính chất vật lý, do không khí lưu thông, nên có trường hợp một số khu vực lượng CO2 tích tụ tương đối cao, làm cho sản phNm ở khu vực đó dần dần hô hấp yếm, khối sản phNm sẽ tiến hành 2 phương thức hô hấp (đặc biệt đối với loại hạt bảo quản lâu ngày được đảo thường xuyên). N goài nhân tố thành phần chất dinh dưỡng trong sản phNm (tức là nguyên liệu hô hấp) sử dụng trong hô hấp có ảnh hưởng đến HSHH. N goài ra độ Nm của sản phNm và thành phần không khí trong khối sản phNm cũng có ảnh hưởng đến HSHH. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 44 Đối với hạt: khi hạt càng khô thì HSHH càng > 1 khi đạt tới 17% lượng nước trong hạt thì HSHH ≡ 1 và nếu thủy phần tăng nữa thì HSHH giảm xuống dưới 1. Ở rau quả quá trình hô hấp yếm khí sẽ tăng cường khi không khí thiếu hoặc không có oxy. Tuy nhiên lúc môi trường không khí xung quanh có đủ oxy thì trong rau quả, bên cạnh quá trình hô hấp hiếu khí vẫn có quá trình hô hấp yếm khí. Vì khi oxy đi vào các mô thì xuất hiện aldehyt, etylen ... và một số sản phNm oxy hoá không hoàn toàn khác. Kéo dài thời gian bảo quản rau quả, khả năng tiêu thụ O2 sẽ giảm dần, hoạt tính của men oxy hoá cũng giảm xuống thấp nên làm lãng phí quá trình hô hấp yếm khí dẫn đến tích tụ nhiều rượu ... 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 45 d. Cường độ hô hấp và phương pháp xác định cường độ hô hấp. + Cường độ hô hấp: Để xác định mức độ hô hấp mạnh hay yếu của nông phNm trong thời gian bảo quản, người ta thường dùng khái niệm cường độ hô hấp. Cường độ hô hấp là khả năng hô hấp của một khối sản phNm nhất định trong một đơn vị thời gian. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 46 Các nhà nghiên cứu quy định: cường độ hô hấp là lượng oxy của 100g hay 1000g vật chất khô của sản phNm hấp phụ hay lượng CO2 thoát ra tính bằng mililit hay miligam trong thời gian 24 giờ. Lượng O2 tiêu thụ hoặc CO2 nhả ra càng lớn thì cường độ hô hấp càng mạnh. Cường độ hô hấp có thể xác định theo 3 hướng sau: + Xác định lượng O2 hấp thu vào hoặc CO2 bay ra. + Xác định lượng vật chất khô hao tổn. + Xác định lượng nhiệt năng toả ra. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 47 Một số phương pháp cụ thể. ” Phương pháp xác định lượng CO2 thoát ra theo hệ thống kín của Bailey. N guyên tắc dựa vào sự kết hợp giữa CO2 bay ra với Ba(OH)2 chuNn tạo thành BaCO3 kết tủa: Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3 + H2 O Thu khí CO2 trong hộ thống kín cho đi qua Ba(OH)2 . Xác định lượng Ba(OH)2 trước và sau khi hô hấp, từ đó suy ra lượng CO2 và biết cường độ hô hấp của hạt. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 48 ” Phương pháp xác định lượng O2 mất đi. N guyên tắc: Khi hô hấp thì lượng oxy mất đi và CO2 thoát ra. Dùng dung dịch kiềm đặc hấp thụ CO2 . Áp suất trong bình giảm xuống, biết độ chênh lệch áp suất có thể suy ra lượng oxy mất đi và cường độ hô hấp của khối hạt. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 49 ” Phương pháp xác định lượng hao tổn vật chất khô của hạt. Chỉ áp dụng với những hạt và sản phNm giàu glucid hô hấp theo phương pháp hiếu khí. Giả sử toàn bộ lượng cácbon có trong thành phần của CO2 thoát ra trong sự hô hấp của hạt được tạo thành do kết quả phân giải glucoza thì hệ số hao hụt được tính như sau: Biết trọng lượng phân tử CO2 là 44. Trọng lượng nguyên tử C là 12, Vậy trong phân tử CO2 cứ 1mg CO2 có 0,272 mg C (12/44 = 0,273). Trọng lượng phân tử của glucoza là 180. Trong phân tử glucoza cứ 1mg được = 2,5 mg glucoza Do đó 1 mg CO2 ta được 0,273 x 2,5 = 0,6825 mg glucoza. Vậy hệ số hao hụt là 0,6825. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 50 Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hô hấp trong quá trình bảo quản: - Ảnh hưởng của độ ẩm sản phẩm Trong một giới hạn nhất định khi độ ẩm sản phẩm tăng, thì cường độ hô hấp của sản phẩm cũng tăng, đặc biệt khi độ ẩm vượt quá mức cân bằng giới hạn thì cường độ hô hấp rất mạnh. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 51 Ví dụ: Đối với hạt khô khi độ Nm tăng lên 30%, bảo quản ở nhiệt độ 30 - 350C và thoáng thì hô hấp mạnh, lượng chất khô hao tổn sau 24 giờ có thể tới 0,1 - 0,2%. - Sở dĩ khi độ Nm sản phNm tăng lên cường độ hô hấp tăng là do: - Lúc đó lượng nước trong sản phNm không ở trạng thái liên kết mà ở dạng nước tự do, có thể dễ dàng dịch chuyển từ tế bào này sang tế bào khác tham gia các quá trình trao đổi chất, tăng hoạt động của men, quá trình thuỷ phân các chất trong tế bào tăng lên và chính lúc này lượng nước tự do trong tế bào tăng lên làm cho độ Nm của nó vượt quá mức cân bằng giới hạn. - Thành phần hoá học của các loại nông sản phNm khác nhau nên độ Nm cân bằng giới hạn của chúng cũng khác nhau (độ Nm giới hạn còn gọi là độ Nm an toàn). 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 52 Bảng: Ảnh hưởng của độ Nm đến cường độ hô hấp của hạt đậu tượng. Độ Nm % Cường độ hô hấp mg CO2 /100g/ 24giờ Độ Nm % Cường độ hô hấp mg CO2 /100g/ 24giờ 9,0 0,9 15,0 17,4 10,7 1,3 17,1 66,5 11,7 2,4 19,8 172,0 12,3 4,6 20,9 280,0 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 53 Bảng: Độ Nm an toàn của một số loại hạt cây trồng Loại hạt Độ Nm an toàn % Loại hạt Độ Nm an toàn % Các loại đậu 15,0 - 16 Dưa chuột 9,5 - 10,5 Các loại mì 14,5 - 15,5 Hướng dương 6,0 - 8,0 N gô 12,5 - 14,0 Lạc 7 - 9 Lúa nước 12,0 - 13,0 Cà chua 11,5 - 12,5 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 54 N hư vậy khi độ Nm sản phNm tăng lên mức tới hạn thì cường độ hô hấp tăng nhanh. N hìn chung độ Nm cân bằng của các loại hạt thuộc họ hoà thảo và khoảng 14,5 đến 15,5% loại hạt có dầu 8 - 8,8%. Với mỗi loại sản phNm khác nhau, khi bảo quản muốn giữ được lâu phải đảm bảo cho độ Nm của nó ở mức độ an toàn. N ếu vượt quá độ Nm an toàn sẽ khó bảo quản. Đối với rau quả là loại chứa hàm lượng nước rất cao 80 - 90% nên loại này rất khó bảo quản lâu dài. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 55 Ảnh hưởng của nhiệt độ Ở một giới hạn nhiệt độ thích hợp của mỗi loại sản phNm khác nhau, khi nhiệt độ tăng thì cường độ hô hấp tăng, nếu vượt quá mức giới hạn đó thì đôi khi cường độ hô hấp lại giảm xuống. Sở dĩ như vậy vì phần lớn các quá trình sinh lý của sản phNm xảy ra trong bảo quản là nhờ tác dụng của các loại men trong đó, các men này phụ thuộc vào nhiệt độ. Mỗi loại men đều thích ứng với nhiệt độ nhất định. Khi nhiệt độ tăng lên thích nghi với điều kiện hoạt động của men thì cường độ hô hấp phát triển cao độ. N ếu vượt quá giới hạn tối thích thì hoạt tính của men giảm đi hoặc mất hẳn và cường độ hô hấp giảm xuống. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 56 Đã có nhiều công trình nghiên cứu của các nhà Bác học về ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ hô hấp trong quá trình bảo quản, đều kết luận tương tự. Trong quá trình bảo quản rau quả, sự thay đổi nhiệt độ sẽ dẫn đến sự thay đổi về cường độ hô hấp là do: Khi nhiệt độ thay đổi sẽ kích thích hoạt động của nguyên sinh chất ở các tế bào thực vật. Cường độ hô hấp của rau quả cho thấy khi tăng nhiệt độ lên 1 0C, lượng CO2 thoát ra ở 1kg rau quả trong 1 giờ tăng trung bình 1mg. Từ kết luận trên, có thể tính toán được những hao hụt dự trữ của rau quả khi nhiệt độ bảo quản của rau quả bị thay đổi. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 57 Bảng: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ hô hấp của hạt N hiệt độ của khối hạt 0C Cường độ hô hấp mgCO2 /100g/24giờ N hiệt độ của khối hạt 0C Cường độ hô hấp mgCO2 /100mg/24h 4 25 35 45 55 65 75 0,2 0,4 1,3 6,6 31,7 15,7 10,3 25 30 35 40 45 33,6 39,7 71,8 154,7 43,1 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 58 Độ ẩm của hạt càng cao (18% - 22%) và ở nhiệt độ 45 - 500C cường độ hô hấp giảm nhanh. Cũng ở nhiệt độ trên, nếu độ Nm 14 - 16% thì cường độ hô hấp giảm chậm. Ở nhiệt độ thấp sự trao đổi khí bị giảm xuống đáng kể và không có bước nhảy vọt đặc trưng cho độ Nm tới hạn. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 59 - Ảnh hưởng của mức độ thoáng của không khí. Mức độ thoáng của không khí là hàm lượng oxy và CO2 có trong không khí. N ó có ảnh hưởng đến cường độ hô hấp và mức độ thay đổi phương thức hô hấp của sản phNm. N ếu mức độ thoáng cao, khối sản phNm hô hấp hiếu khí và ngược lại mức độ thoáng thấp thì sản phNm sẽ hô hấp yếm khí. Lượng oxy nhiều hay ít ảnh hưởng rất lớn tới hô hấp của sản phNm. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 60 Tác dụng của oxy vào quá trình hô hấp còn tuỳ thuộc vào đối tượng sản phNm bảo quản. ¬Với rau quả khi lượng oxy trong kho lớn hơn 21% sẽ làm cho cường độ hô hấp tăng lên, rau quả chóng chín và cũng chóng hỏng. ¬Nếu lượng oxy nhỏ hơn 21% rau quả sẽ chín ở điều kiện tự nhiên. Hàm lượng oxy tăng lên 50 - 75% sẽ làm cho tốc độ chín của cà chua xanh tăng lên gấp 3 lần. Còn khi hạ nồng độ oxy xuống 5 -6% sẽ làm trì hoãn quá trình chín của cà chua. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 61 Lượng CO2 trong kho cũng ảnh hưởng rất lớn tới quá trình hô hấp. CO2 là chất điều hoà các quá trình trao đổi chất, nó ảnh hưởng đến hệ thống men oxy hoá khử nhất là men oxy hoá. Khi tăng nồng độ CO2 trong không khí và hạ thấp lượng oxy, thì cường độ hô hấp sẽ giảm xuống. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 62 Bảng: Kết quả nghiên cứu bảo quản đỗ tương theo hai phương pháp như sau :Độ Nm % Cường độ hô hấp mg CO2 /100g/24giờ Bảo quản thoáng Bảo quản không thoáng 10,0 1,5 15,0 1073 1607 5851 384 704 1863 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 63 Ảnh hưởng của thành phần và chất lượng sản phẩm Trạng thái sinh lý của sản phNm đều có ảnh hưởng tới cường độ hô hấp như: tính chất thực vật, độ hoàn thiện của hạt, quả, độ thuần thục của rau và quá trình chín sau khi thu hoạch. Trong cùng một loại sản phNm ở các bộ phận khác nhau cường độ hô hấp khác nhau. Đối với hạt thì phôi là bộ phận có cường độ hô hấp cao nhất vì hàm lượng nước trong phôi cao nhất và hoạt động sinh lý mạnh nhất. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 64 Trong cùng một điều kiện bảo quản như nhau, các loại sản phNm khác nhau, cường độ hô hấp cũng khác nhau. Loại rau xanh, quả mọng thì cường độ hô hấp thường mạnh hơn. Mức độ chín thuần thục của rau quả, hạt cũng làm thay đổi cường độ hô hấp. Hạt xanh, lép, quả chưa chín hoàn toàn hạt gẫy, hạt không hoàn thiện thường có cường độ hô hấp mạnh hơn rau quả già. - 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 65 Ảnh hưởng của côn trùng và vi sinh vật trong kho Khi bảo quản sản phNm nếu để côn trùng và vi sinh vật phát triển sẽ làm tăng cường độ hô hấp của hạt hoặc rau quả vì côn trùng và vi sinh vật là những cơ thể sống nên hoạt động hô hấp của chúng tương đối lớn. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 66 Bảng: Ảnh hưởng của số lượng nấm mốc tới cường độ hô hấp của lúa mì. Số lượng khuNn lạc nấm mốc trên 1 g vật chất khô Cường độ hô hấp mgCO2 /100g/24 giờ 5.500 2,3 10.166 100,5 5310.000 641,2 6710.000 1512,8 65.000.000 2539,4 95.000.000 3394,7 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 67 Trong trường hợp thuỷ phần (độ Nm) của hạt tăng, thì lượng vi sinh vật cũng tăng và cường độ hô hấp tăng theo. Đối với côn trùng thì lượng CO2 nhả ra sẽ nhiều hơn. N gười ta tính năng lượng CO2 thải ra của 10 đôi mọt gạo (Sitophylus oruzae) có trọng lượng 25mg thì lớn hơn lượng CO2 của 450 hạt thải ra là 7 lần. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 68 Ảnh hưởng của việc xông thuốc hoá học: Việc xử lý các loại thuốc hoá học xông vào nông sản phNm khi bảo quản, không những có tác dụng tiêu diệt côn trùng vi sinh vật mà còn khống chế được các quá trình sinh lý xảy ra trong khối nông sản phNm và làm giảm cường độ hô hấp của nó. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 69 e. Tác hai của quá trình hô hấp đối với nông sản trong quá trình bảo quản. - Làm hao hụt vật chất khô của sản phNm. Quá trình hô hấp là quá trình phân huỷ các chất dinh dưỡng của nông sản để tạo thành nhiệt lượng cần thiết cho sự sống. Ví dụ: Hạt càng hô hấp mạnh thì chất dinh dưỡng bị tiêu hao càng nhiều. Khi hạt nNy mầm, chất dinh dưỡng bị hao hụt chủ yếu là dùng vào việc hô hấp và thường vào khoảng 40 - 60%. - Làm thay đổi quá trình sinh hoá trong nông sản phNm. Ví dụ: khi hô hấp các chất gluxit, protein và chất béo bị thay đổi, một số chỉ tiêu sinh hoá cũng bị biến đổi theo. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 70 - Làm tăng thuỷ phần của khối hạt và độ Nm tương đối của không khí xung quanh hạt. Khi hô hấp theo phương thức hiếu khí hạt sẽ thải ra CO2 và H2 O. N ước sẽ bị tích tụ nhiều trong khối hạt làm cho thuỷ phần của hạt tăng lên và ảnh hưởng đến độ Nm của không khí xung quanh, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật, côn trùng hoạt động mạnh, đồng thời làm thay đổi cả thành phần không khí trong hạt. - Làm tăng nhiệt độ khối hạt và nông sản phNm. N ăng lượng phát sinh ra do quá trình hô hấp, một phần nhỏ được sử dụng để duy trì hoạt động sống của hạt, còn phần lớn biến thành nhiệt năng toả ra ngoài làm cho nhiệt độ trong khối hạt tăng lên và dễ dàng xảy ra hiện tượng tự bốc nóng. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 71 2. Quá trình tự bốc nóng a. Nguyên nhân hiện tượng tự bốc nóng Hiện tượng tự bốc nóng rất phổ biến trong quá trình bảo quản các sản phNm nói chung và đối với hạt nông sản nói riêng. N hiệt độ tăng dần trong quá trình bảo quản là biểu hiện rõ rệt nhất của hiện tượng tự bốc nóng. Có rất nhiều nguyên nhân. Các nhà nghiên cứu đã đưa ra nhận định thống nhất: khối hạt xảy ra hiện tượng tự bốc nóng là do đặc tính sinh lý, sinh hoá, vật lý của hạt gây ra. Đặc tính sinh lý sinh hoá, gây bốc nóng chủ yếu là hoạt động hô hấp của hạt và các vật thể sống. Do tính dẫn truyền nhiệt của hạt rất kém. N goài ra còn do tính tự phân cấp, tính hấp phụ và tính tan rời của khối hạt thúc đNu quá trình tự bốc nóng phát triển nhanh. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 72 Một số thí nghiệm đã được tiến hành bằng cách: làm mất khả năng hoạt động của khối hạt rồi cho vi sinh vật đặc trưng vào, kết quả là khối hạt vẫn có hiện tượng bốc nóng. B. L. I. Sachencô thí nghiệm: lấy nấm mốc tách ra từ hạt bình thường và cho nhiễm vào khối hạt đã ngừng hoạt động, thì sau đó nhiệt độ của khối hạt tăng từ 390C lên 420C. Và sau 10 ngày nhiệt độ tăng từ 430C lên 520C. N ăng lượng do vi sinh vật sản sinh ra dưới dạng nhiệt năng có 5 - 10% là bản thân vi sinh vật sử dụng để duy trì sự sống, còn 90 - 95% là toả ra cho khối hạt. N ăng lượng do hô hấp ở dạng nhiệt năng được sản sinh ra tương đối lớn, hạt chỉ sử dụng phần rất nhỏ, còn đại bộ phận toả ra khối hạt. ÎNhư vậy nguyên nhân gây ra hiện tượng tự bốc nóng là do hoạt động của vi sinh vật gây hại trong khối hạt và do hoạt động sinh lý của hạt gây ra. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 73 b. Điều kiện thúc đẩy sự phát triển của quá trình tự bốc nóng. -Trạng thái kết cấu của kho -Kho ngăn cách hạt với môi trường bên ngoài kém, khả năng tự bốc nóng xảy ra nhanh. Trong khối hạt nếu ở một khu vực cá biệt nào đó bị Nm, sẽ làm cho nhiệt độ và Nm độ của khối hạt thay đổi dần theo môi trường. N hững thay đổi đột ngột đó sẽ tạo nên hiện tượng hơi nước trên mặt khối hạt ngưng tụ lại, phát sinh hiện tượng khuếch tán nhiệt, Nm và hình thành nên sự phân bố thuỷ phần không đều trong khối hạt. Do đó tạo điều kiện hoạt động sinh lý của hạt và vi sinh vật dẫn tới hiện tượng tự bốc nóng nhanh chóng. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 74 -Trạng thái khối hạt: Có ảnh hưởng quyết định. N hững hạt có chỉ số chất lượng thấp như thuỷ phần của hạt cao, nhiều hạt xanh và lép, vỡ nát, hạt không hoàn thiện, tỷ lệ tạp chất, tỷ lệ hạt cỏ dại cao hoặc hạt đã bị nNy mầm ... thì quá trình tự bốc nóng nhanh vì hoạt động sinh lý mạnh, lượng nhiệt sản sinh ra lớn. - Điều kiện bảo quản Chiều cao của khối hạt là yếu tố ảnh hưởng quan trọng nhất. Khối hạt cao, thoát nhiệt kém, dễ xảy ra hiện tượng tự bốc nóng. Mặt khác nếu khối hạt không được đảo thường kỳ cũng rất dễ làm cho Nm độ và nhiệt độ trong khối hạt thay đổi cũng là điều kiện thuận lợi cho sự phát sinh hiện tượng tự bốc nóng. Vì thế nên việc kiểm tra thường xuyên và đảm bảo chiều cao khối hạt hợp lý sẽ đảm bảo cho việc bảo quản an toàn. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 75 N gày quan sát Thuỷ phần khối của hạt 15,4% 19,9% 24,4% N hiệt độ khối hạt N gày thứ nhất 140C 140C 1400 Sau 3 ngày 140C 1800 4200 Sau 4 ngày 150C 2800 6000 Sau 5 ngày 150C 4500 5805 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 76 c. Các loại hiện tượng tự bốc nóng và sự phát triển: Quá trình tự bốc nóng của khối hạt không phát sinh cùng một lúc ở mọi nơi mà thường chỉ bắt đầu ở một bộ phận, một khu vực nhất định và dần dần dưới tác động của hiện tượng khuếch tán nhiệt và Nm mà lan tràn ra toàn khối hạt. Có thể phân loại một số hiện tượng tự bốc nóng như sau - Tự bốc nóng từng vùng: biểu thị ở một vùng nhất định của khối hạt do tác động của những hoạt động sinh lý không bình thường hoặc do ngoại cảnh chi phối, Ví dụ: bị dột, tường kho thấm nước, làm cho khu vực hạt ở khu vực đó trở nên Nm ướt, cũng có thể do ảnh hưởng của tính tự phân cấp mà các khu vực tập trung nhiều hạt xấu, hạt lép, lắm tạp chất nên nhanh chóng hình thành quá trình tự bốc nóng ở vùng đó. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 77 - Tự bốc nóng tầng trên: Phát sinh ở tầng trên cách 70 - 150cm khoảng cách này phụ thuộc vào trạng thái kho và khối hạt. - Hiện tượng này thường xảy ra khi thời tiết thay đổi như từ mùa nóng sang mùa giá lạnh hay ngược lại. - ÎTrường hợp nhập kho vào lúc nóng bức, khối hạt sẵn có nhiệt độ cao sau một thời gian bảo quản, trời trở lạnh, những lớp hạt trên cùng do tiếp xúc với khí lạnh được nguội đi một phần, nhưng lớp dưới nói chung vẫn giữ nguyên nhiệt độ cao như lúc ban đầu, dưới tác dụng của quá trình khuếch tán nhiệt và Nm, hơi nước và nhiệt độ ở lớp dưới chuyển dịch lên trên, ở đây gặp khí lạnh, nước ngưng tụ đọng lại ngoài vỏ hạt, làm hạt bị Nm, tạo điều kiện thúc đNy các hoạt động sinh lý của vật thể sống, dẫn đến hậu quả tự bốc nóng của tầng trên. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 78 - Tự bốc nóng tầng dưới: Thường xảy ra ở lớp hạt sát nền kho. Trường hợp sàn kho lạnh, lại đổ hạt nóng lên trên, lớp hạt sát nền sẽ nguội đi nhưng các lớp bên trên còn nóng sẽ hình thành nên những lớp có nhiệt độ khác nhau, do tác dụng của những hiện tượng khuếch tán nhiệt, Nm, hơi nước sẽ dịch chuyển xuống dưới mà ngưng tụ thành những giọt nước nhỏ làm hạt bị Nm, tạo điều kiện cho quá trình tự bốc nóng tầng dưới xảy ra. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 79 - Tự bốc nóng thành vỉa thẳng đứng: Thường xảy ra ở những lớp hạt dọc theo tường kho. Do kết cấu của tường kho không đảm bảo chống Nm, chống nhiệt nên làm cho lớp hạt ở gần tường bị Nm rồi cũng như những nguyên nhân kể trên, hạt sẽ nhanh chóng tự bốc nóng. Cũng có thể do ảnh hưởng của tính tự phân cấp mà phát sinh hiện tượng này (hạt sát tường chứa nhiều tạp chất, làm hạt xanh, hạt lép hơn các lớp hạt khác). 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 80 - Tự bốc nóng toàn bộ: Khi phát sinh một trong bốn hiện tượng bốc nóng kể trên, nếu không phát hiện xử lý kịp thời thì chúng sẽ lan dần làm cho toàn khối hạt bị bốc nóng. Quá trình tự bốc nóng đều xảy ra ở chỗ có độ Nm cao rồi sau đó mới lan sang nơi khác. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 81 d. Quá trình phát sinh phát triển hiện tượng tự bốc nóng Đối với: Hạt cây lấy dầu gồm 5 thời kỳ Hạt cây lấy bột gồm 3 thời kỳ. - Đối với hạt lúa (chứa glucid) Giai đoạn 1: N hiệt độ tăng dần đều và chậm, (24 - 280C). Hạt chưa có mùi lạ hoặc hiện tượng ngưng tụ hơi nước, độ rời thay đổi ít, màu sắc nguyên vẹn, trừ hạt xanh và phôi hạt đều biến màu. Trong giai đoạn này nhiệt độ tăng chậm. Vì nó chưa hoàn toàn thích ứng với sự phát triển của nấm mốc và các vi sinh vật khác cũng như hô hấp của bản thân hạt. N hưng khi nhiệt độ > 280C nhanh chóng chuyển sang giai đoạn 2. Đường biểu diễn bắt đầu cong lên. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 82 Giai đoạn 2: N hiệt độ tăng từ 34 - 380C, độ rời hạt giảm xuống, khối hạt xuất hiện mùi mạch nha, khét, vỏ xẫm lại, trên phôi hạt bắt đầu xuất hiện khuNn lạc nấm mốc. N ếu không hạn chế thì sau 3 - 7 ngày chuyển sang giai đoạn 3. Trong giai đoạn này không những vi sinh vật mà cả hạt hô hấp cũng mạnh, chất lượng hạt giảm nhanh. Giai đoạn 3: N hiệt độ từ 38 - 500C, giai đoạn này nhiệt độ tăng rất nhanh, hạt có mùi hôi, khét độ rời giảm nhiều, vỏ hạt đen lại. Trên các hạt đều có khuNn lạc màu xanh đen. Khi đến 50 0C thì các tế bào nấm mốc bị chết, chỉ còn lại bào tử, nhiệt độ bắt đầu tăng chậm. N hư vậy nhiệt độ 500C coi như nhiệt độ này chấm dứt hoạt động của nhiều loại vi sinh vật gồm phần lớn nấm mốc và vi khuNn. Khi đó còn lại chủ yếu là do hạt và vi sinh vật ưa nhiệt hoạt động. 10/23/2009 Th.S Trương Thị Mỹ Linh 83 - Đối với hạt có dầu : - Bảo quản ở nhiệt độ 4 - 50C. Quá trình diễn ra 5 giai đoạn. Giai đoạn 1: N hiệt độ khối hạt tăng từ 150C- 230C. Các chỉ số chất lượng của khối hạt hầu như không thay đổi, vẫn duy trì như khi chưa bắt đầu xảy ra hiện tượng tự bốc nóng. Thời kỳ này kéo dài khoảng 2 - 3 ngày. Giai đoạn 2: N hiệt độ khối hạt tăng từ 230C- 400C, vi sinh vật trong khối hạt