CHƯƠNG 1: CÁC QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI SINH LÝ CỦA CÁC NHĨM SẢN PHẨM CHÍN SAU THU HOẠCH VÀ TRONG Q TRÌNH BẢO QUẢN Giới thiệu chung: Hơ hấp chức sinh lý quan trọng Nó tạo sở lượng vật chất cho hoạt động sống hoạt động sinh lý Việc điều chỉnh hô hấp cách hợp lý tăng tích lũy suất kinh tế, tăng hiệu bảo quản nông sản phẩm 1779 – 1780: Ingenhousz tùy vào điều kiện chiếu sáng xanh không hấp thụ khí cacbonic, thải oxi mà xảy trình ngược lại 1842: Liebig phủ nhận tồn q trình hơ hấp xanh Cuối TK 19 – đầu TK 20: nghiên cứu thực nghiệm chứng minh tồn trình hô hấp xanh Lịch sử nghiên cứu hô hấp 1.1.1 Khái niêm: Hơ hấp q trình oxi hóa chất hữu mà chủ yếu Gluxit với tham gia Oxi khơng khí sản phẩm cuối CO2 H2O, đồng thời giải phóng sản phẩm trung gian Người ta biểu diễn q trình hơ hấp theo phương trình tổng quát: C6H12O6+ 6O2 = CO2 + 6H2O Tuy nhiên q trình hơ hấp q trình oxi hóa khử sinh học phức tạp Nó trải qua nhiều phản ứng sinh hóa xúc tác enzym đặc hiệu qua nhiều giai đoạn khác Ý nghĩa cường độ hô hấp: Đánh giá, so sánh hoạt đọng hô hấp giống khác hay giai đoạn sinh thưởng khác để có biện pháp điều chỉnh hơ hấp chúng có lợi cho người Đánh giá khả nẩy mầm hạt trình ngâm ủ hạt giống (I h2 hạt cao khả nẩy mầm lớn) Đánh giá biện pháp thích hợp bảo quản hạt giống Hệ số hô hấp (RQ) Hệ số hô hấp tỷ số số phân tử (hay thể tích) CO2 mà thải số phân tử (hay thể tích) O2 mà hút vào điều kiện định thời gian xác định Hệ số hô hấp ký hiệu RQ, biến đổi tùy thuộc vào chất nguyên liệu hô hấp Nguyên liệu hô hấp gluxit q trình oxy hóa triệt để 1.1.4.2.2 Hàm lượng nước mô Nước yếu tố sinh thái định hoạt động sống thực vật Đối với hô hấp nước vừa môi trường vừa nguyên liệu số phản ứng oxy hóa, nước định cường độ hô hấp thực vật Quan hệ hàm lượng nước mô cường độ hô hấp phức tạp, phụ thuộc vào lồi thực vật, loại mơ khác Ví dụ: Ẩm độ hạt = 10 - 12% I h2 = mg CO2 /Kg hạt/giờ Ẩm độ hạt = 14 - 15% I h2tăng đến lần Ẩm độ hạt = 33% I h2= 200 mg CO2 /Kg hạt/giờ Do người ta dùng hàm lượng nước để điều khiển hô hấp Đặc biệt bảo quản nông sản + Ẩm độ tới hạn hạt giống: Là ẩm độ mà xuất nước tự làm tăng q trình hơ hấp Đối với cơng tác bảo quản: hạt giống cất giữ phải có độ ẩm nhỏ độ ẩm tới hạn Ngoài quan hệ độ ẩm hơ hấp phụ thuộc vào nhiệt độ 1.1.4.2.3 Thành phần khí CO2 O2 Sự thải CO2 　　　　　 Oxy yếu tố cần thiết cho q trình hơ hấp, thiếu oxy hơ hấp bị ngừng trệ Ảnh hưởng nồng độ oxy khơng khí lên thải CO2 mơ thực vật: Khi nồng độ khí O2 giảm xuống thải CO2 mô thực vật giảm Nhưng nồng độ O2 giảm đến 5% nồng độ CO2 lại tăng lên Hiện tượng gọi hiệu ứng Pastew (cây bắt đầu hơ hấp yếm khí) 1.1.4.2.4 Chất khống - Các ngun tố khống đất phân bón ảnh hưởng tới cường độ hô hấp cây, mối quan hệ phức tạp trực tiếp gián tiếp, riêng rẽ tổng hợp - Nitơ lưu huỳnh tham gia tổng hợp protêin; phospho tham gia tổng hợp phospholipit, hai thành phần kiến tạo nên hệ thống membran ty thể thể nơi xảy q trình photphoryl hóa oxy hóa -Các kim loại cấu tử quan trọng enzym: Phospho tham gia vào hàng loạt enzym oxy hóa khử NAD, FAD… -Rất nhiều ngun tố khống đóng vai trò hoạt hóa enzym dù khơng phải thành phần cấu tạo nên enzym, ví K+… - Ngồi ion vơ ảnh hưởng gián tiếp đến hơ hấp thơng qua làm thay đổi tính thấm màng tế bào, thay đổi điện oxy hóa khử… ảnh hưởng đến tốc độ chiều hướng phản ứng sinh hóa hơ hấp 1.1.4.3 Hô hấp hoạt động sống thực vật 1.1.4.3.1 Hô hấp trao đổi chất - Q trình hơ hấp tạo nhiều sản phẩm trung gian Các sản phẩm sử dụng để tổng hợp nên chất hữu khác axit amin, protêin, axit béo, lipit, axitnucleic, phytohormon, polysacarit… Ví dụ: A fumaric + NH3 A aspatic A.pyruvic + NH3 + NADH2 Alanin + NAD + H2O - Các axit amin sử dụng để tổng hợp nên protêin khác thể - Tuy chúng có giống nhau: Các sản phẩm trung gian, enzym xúc tác cho phản ứng đường 3C, 4C, 5C, 6C 7C… - Các enzym NAD, NADH, FADH, NADPH, ADP ATP có hai q trình - Do hai trình ta cần nghiên cứu điều chỉnh quang hợp hô hấp cho phù hợp để tạo suất sinh vật học cao suất kinh tế hiệu - Hô hấp tạo nhiều chất nhận trực tiếp cho q trình hút khống: Ví dụ Xetoaxit (Krebs) đồng hóa NH2 ADP + Pi ◊ ATP (ADP đồng hóa PO43- để tạo nên ATP) 1.1.4.3.4 Hơ hấp tính miễn dịch thực vật - Là khả sử dụng hô hấp để chống lại bệnh - Khi bị bệnh, cường độ hô hấp tăng tạo lớp tế bào ngăn cách ký sinh gây bệnh lây lan Hơ hấp làm hoạt tính độc ký sinh gây Một số sản phẩm oxi hóa có tác dụng sát trùng: Tanin, hợp chất phenol… - Hô hấp ức chế enzym vi sinh vật ký sinh - Hô hấp tạo lượng lớn để chống bệnh - Hô hấp tạo nhiều sản phẩm trung gian để tổng hợp yếu tố cấu trúc phá hủy bệnh hại gây 1.1.4.3.5 Hô hấp vấn đề bảo quản nông phẩm - Trong bảo quản xảy q trình hơ hấp kết là: + Làm tăng hàm lượng nước, tăng q trình hơ hấp, tăng lượng chất tiêu hao + Hơ hấp thay đổi thành phần khí O2, CO2 xảy hơ hấp yếm khí, tạo nhiều sản phẩm độc hại ảnh hưởng đến nông sản, giảm phẩm chất nông sản + Hô hấp làm tăng nhiệt độ, tăng hoạt động vi sinh vật gây thối hỏng nông phẩm * Biện pháp khắc phục: + Giảm ẩm độ bảo quản hạt giống, phơi sấy cho ẩm độ bảo quản nhỏ ẩm độ tới hạn + Giảm nhiệt độ thích hợp loại nơng sản Ví dụ: Cam, chanh nhiệt độ bảo quản - 0C Bắp cải -10C + Khi thay đổi thành phần khí nơng sản có ý nghĩa bảo quản rau quả, giảm O2 tăng CO2 khơng có tác dụng hạt Khoai tây tăng độ thống (O2 tăng) có lợi Cà rốt: giảm [O2 ] có lợi 2.1 Q trình chín sau thu hoạch 2.1.1 Hiện tượng chín sau thu hoạch Sự chín quả ngừng sinh trưởng đạt kích thước tối đa Ở thịt chín sảy loạt trình biến đổi sinh lý, sinh hóa cách sâu sắc nhanh chóng Những biến đổi sinh hóa đặc trưng thủy phân mạnh mẽ hàng loạt chất xuất nhiều chất mới, gắn liền với biến đổi màu sắc, hương vị, độ mền, độ …Đặc trưng biến đổi sinh lý q trình chín tăng cường hơ hấp nhanh có sdự thay đổi nhanh cân phytohormon Tế bào thực vật Sự biến đổi màu sắc Diệp lục (clorophyl): Làm cho sản phẩm có màu xanh, tồn dạng: clorophyl a clorophyl b Dễ bị thay đổi tác dụng nhiệt độ Trong môi trường acid rau thường bị màu xanh Carotenoit: Chứa nhiều mô vỏ chín nội nhũ hạt mầm Rất dễ bị oxy hố oxy khơng khí Sự biến đổi mùi vị : Bao gồm trình biến đổi tạo thành chất thơm có mùi vị khác Điển hình hai trình: Quá trình thuỷ phân chất béo sản phẩm: nhờ tác dụng enzyme lipase oxydoreductase Sản phẩm tạo thành glyxerin axit béo Q trình oxy hố chất béo sản phẩm: +) Sự tạo thành peroxyt +) Sự tạo thành aldehyt +) Sự tạo thành aceton +) Sự tạo thành axít béo phân tử thấp Sự biến đổi độ mềm : Là trình biến đổi thành phần chất như: Hàm lượng nước, Glucid… Trong điển hình q trình chuyển hóa tinh bột thành đường làm cho cấu tạo tế bào sản phẩm thay đổi 1.2.2 Khái niệm độ chín Độ chín sinh lý (shysiolgical maturily) Là thời điểm nơng sản phát triển thục hoàn toàn phương diện sinh lý Lúc này, q trình sinh trưởng tích lũy ngừng, nơng sản chuyển sang giai đọan chín già hóa Đối với loại hạt, củ đạt đến độ chín sinh lý, gặp điều kiện mơi trường thuận lợi nảy mầm Độ chín thu hoạch (commercial maturity) Là độ chín mà nơng sản thu hoạch theo nhu cầu thị trường, thời điểm thu hoạch, nơng sản chưa đạt độ chín thục sinh lý Thơng thường loại rau lấy thân, thường thu hoạch non trước chúng đạt độ chín sinh lý Các loại tùy thuộc vào yêu cầu vận chuyển bảo quản mà thu hoạch thời điểm trước thời điểm chín sinh lý Độ chín chế biến độ chín nơng sản thích hợp chop quy trình chế biến Về góc độ đó, độ chín chế biến gần độ chín thu hoạch,, đả sau thu hoạch Tùy theo yêu cầu sản phẩm chế biến với q trình cơpng nghệ khác mà có yêu cầu độ chín khác tường loại nơng sản Ví dụ : Dứa hộp nước đường độ chín chế biến lúc dứa chín già( vỏ nửa xanh, nửa vàng) Nếu dùng làm rượu độ chín lúc dứa chín hoàn toàn (vàng quả) + Trạng thái hay mức độ chín hạt cần quan tâm thu hoạch bảo quản Quả hạt chưa chín sinh lý hô hấp lớn hạt chín sinh lý Do cần thu hoạch độ chín q trình bảo quản thuận lợi 2.1 Q trình chín sau thu hoạch 2.1.1 Hiện tượng chín sau thu hoạch Sự chín quả ngừng sinh trưởng đạt kích thước tối đa Ở thịt chín sảy loạt q trình biến đổi sinh lý, sinh hóa cách sâu sắc nhanh chóng Những biến đổi sinh hóa đặc trưng thủy phân mạnh mẽ hàng loạt chất xuất nhiều chất mới, gắn liền với biến đổi màu sắc, hương vị, độ mền, độ …Đặc trưng biến đổi sinh lý q trình chín tăng cường hơ hấp nhanh có sdự thay đổi nhanh cân phytohormon Tế bào thực vật Sự biến đổi màu sắc Diệp lục (clorophyl): Làm cho sản phẩm có màu xanh, tồn dạng: clorophyl a clorophyl b Dễ bị thay đổi tác dụng nhiệt độ Trong môi trường acid rau thường bị màu xanh Carotenoit: Chứa nhiều mô vỏ chín nội nhũ hạt mầm Rất dễ bị oxy hố oxy khơng khí Antocyan: Có nhiều rau, màu sắc khơng thể rõ Trong mơi trường acid, antocyan có màu đỏ, mơi trường kiềm có màu xanh mơi trường trung tính có màu tím Có vỏ hạt họ đậu Flavin: màu vàng, gặp nơng sản phẩm Trong q trình bảo quản thường xuất màu nâu thẫm phản ứng melanoidin Sự biến đổi mùi vị : Bao gồm trình biến đổi tạo thành chất thơm có mùi vị khác Điển hình hai trình: Quá trình thuỷ phân chất béo sản phẩm: nhờ tác dụng enzyme lipase oxydoreductase Sản phẩm tạo thành glyxerin axit béo Q trình oxy hố chất béo sản phẩm: +) Sự tạo thành peroxyt +) Sự tạo thành aldehyt +) Sự tạo thành aceton +) Sự tạo thành axít béo phân tử thấp Sự biến đổi độ mềm : Là trình biến đổi thành phần chất như: Hàm lượng nước, Glucid… Trong điển hình q trình chuyển hóa tinh bột thành đường làm cho cấu tạo tế bào sản phẩm thay đổi 1.2.2 Khái niệm độ chín Độ chín sinh lý (shysiolgical maturily) Là thời điểm nơng sản phát triển thục hoàn toàn phương diện sinh lý Lúc này, trình sinh trưởng tích lũy ngừng, nơng sản chuyển sang giai đọan chín già hóa Đối với loại hạt, củ đạt đến độ chín sinh lý, gặp điều kiện mơi trường thuận lợi nảy mầm Độ chín thu hoạch (commercial maturity) Là độ chín mà nơng sản thu hoạch theo nhu cầu thị trường, thời điểm thu hoạch, nơng sản chưa đạt độ chín thục sinh lý Thơng thường loại rau lấy thân, thường thu hoạch non trước chúng đạt độ chín sinh lý Các loại tùy thuộc vào yêu cầu vận chuyển bảo quản mà thu hoạch thời điểm trước thời điểm chín sinh lý Độ chín chế biến độ chín nơng sản thích hợp chop quy trình chế biến Về góc độ đó, độ chín chế biến gần độ chín thu hoạch,, đả sau thu hoạch Tùy theo yêu cầu sản phẩm chế biến với q trình cơpng nghệ khác mà có u cầu độ chín khác tường loại nơng sản Ví dụ : Dứa hộp nước đường độ chín chế biến lúc dứa chín già( vỏ nửa xanh, nửa vàng) Nếu dùng làm rượu độ chín lúc dứa chín hồn tồn (vàng quả)  ... chưa chín sinh lý hơ hấp lớn hạt chín sinh lý Do cần thu hoạch độ chín q trình bảo quản thu n lợi 2.1 Q trình chín sau thu hoạch 2.1.1 Hiện tượng chín sau thu hoạch Sự chín quả ngừng sinh trưởng... Hiện tượng chín sau thu hoạch Sự chín quả ngừng sinh trưởng đạt kích thước tối đa Ở thịt chín sảy loạt trình biến đổi sinh lý, sinh hóa cách sâu sắc nhanh chóng Những biến đổi sinh hóa đặc trưng... sinh lý Độ chín chế biến độ chín nơng sản thích hợp chop quy trình chế biến Về góc độ đó, độ chín chế biến gần độ chín thu hoạch, , đả sau thu hoạch Tùy theo yêu cầu sản phẩm chế biến với trình