Công nghệ

Tìm hiểu về quá trình hô hấp ở hạt ngũ cốc và rau quả

Qúa trình hô hấp diễn ra chủ yếu ở các loại hạt ngũ cốc, củ, quả khiến sản phẩm bị giảm khối lượng, ẩm mốc. Kiểm soát quá trình hô hấp là yêu cầu vô cùng cấp thiết. Bài viết dưới đây sẽ chia sẻ một số yếu tố về cơ chế, ảnh hưởng và điều kiện bảo quản nông sản dưới góc độ cơ bản nhất!

Quá trình hô hấp thường xảy ra ở các loại thực phẩm có hàm lượng saccharide cao. Nếu bảo quản trong điều kiện không thích hợp, quá trình hô hấp của thể dẫn đến những thiệt hại trực tiếp đến nhà sản xuất như:

  • Khối lượng chất khô trong hạt giảm dẫn đến giảm trọng lượng sản phẩm;
  • Thành phần không khí bên trong bao bì chứa thay đổi, cụ thể là hàm lượng CO2 tăng trong khi hàm lương O2 giảm.
  • Thoát hơi nước trong quá trình hô hấp dẫn đến độ ẩm khối hạt tăng. Độ ẩm cao là điều kiện phù hợp cho sự phát triển của các loại nấm mốc.

>> Xem thêm Tổng quan về độc tố nấm mốc (Mycotoxins) trong công nghệ thực phẩm

  • Hô hấp kéo theo quá trình tỏa nhiệt nên khiến khối hạt có hiện tượng “bốc nóng”. Nhiệt độ cũng là yếu tố dẫn đến sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc ảnh hưởng đến chất lượng nông sản.

Quá trình hô hấp diễn ra chủ yếu ở các loại hạt ngũ cốc, củ, quả khiến sản phẩm bị giảm khối lượng, ẩm mốc. Kiểm soát quá trình hô hấp

Cơ chế quá trình hô hấp ở hạt

Đối tượng xảy ra: Quá trình hô hấp xảy ra khi các hạt ngũ cốc đang trong giai đoạn chín sinh lý và rơi vào trạng thái ngủ. Hô hấp là hoạt động cần thiết để tạo ra năng lượng cho quá trình phát triển (nảy mầm) của hạt. Nhiệt độ và độ ẩm càng cao thì quá trình hô hấp diễn ra càng mạnh mẽ.

Phương trình hô hấp của hạt sẽ có sự khác nhau, phụ thuộc vào 2 yếu tố: Sự có mặt của oxy và hàm lượng oxy trong môi trường bảo quản. Phương trình diễn ra như sau:

  • (C6H10O5)n → C6H12O6 → 6nCO2 + 6nH2O+674kcal (Nhiều oxy)
  • (C6H10O5)n → C6H12O6 → 2nCO2 + 6nH2O+24kcal + 2nC2H5OH → CH3COOH (Ít oxy).

Theo phương trình ta có thể thấy quá trình hô hấp của ngũ cốc sẽ sản sinh ra nước và năng lượng (đối với môi trường nhiều oxy) và có thể tạo ra thêm Acid acetic (Đối với môi trường ít oxy). Do đó sẽ làm giảm trọng lượng (Phản ứng tinh bột) và độ ẩm, nhiệt độ tăng lên (Hiện tượng sinh nhiệt).

Hậu quá của quá trình hô hấp ở hạt

Ngũ cốc lên men chua/lên men rượu

Khi nhiệt độ tăng đến 1 mức thích hợp thì enzyme oxidase sẽ hoạt động làm cho quá trình hô hấp trở nên mạnh mẽ đồng nghĩa với việc nhiệt độ khối hạt sẽ càng ấm lên và hoạt độ nước càng tăng cao. Sự thay đổi này sẽ tạo điều kiện phù hợp cho sự phát triển của vi sinh vật. Thêm vào đó, các enzyme thủy phân sẽ phân giải các chất dinh dưỡng trong ngũ cốc và làm cho nó dễ bị hư hỏng do hiện tương lên men rượu.

Hô hấp yếm khí

Nếu khối hạt được bảo quản trong điều kiện yếm khí thì sẽ xảy ra quá trình hô hấp yếm khi sinh ra rượu ethylic. Hậu quả của nó là phôi sẽ bị ngộ độc và mất khả năng nảy mầm. Vì vậy, nếu mục đích bảo quản là dùng làm giống thì không nên giữ khối hạt ngũ cốc trong điều kiện oxy thấp.

Yếu tố nào ảnh hưởng đến cường độ hô hấp ở hạt

Có nhiều yếu tố quyết định đến khả năng hô hấp mạnh hay yếu của các hạt ngũ cốc. Nhưng quan trọng nhất vẫn là độ ẩm và nhiệt độ:

  • Độ ẩm môi trường: Độ ẩm của khối hạt ngũ cốc càng càng cao thì nó hô hấp càng mạnh. Tuy nhiên cường độ hô hấp của hạt chỉ bắt đầu tăng rõ rệt khi độ ẩm của nó vượt độ ẩm giới hạn. Mỗi loại ngũ cốc có mức độ ẩm giới hạn khác nhau, cụ thể:
    • Hạt lương thực có độ ẩm giới hạn là 14 – 15%;
    • Hạt có dầu có độ ẩm giới hạn là 8 – 9%.
  • Nhiệt độ cũng là yếu tố quan trọng quyết định đến đến cường độ hô hấp. Nghiên cứu cho thấy hạt được bảo quản ở 50 – 55oC sẽ hô hấp với cường độ mạnh nhất. Khi tăng nhiệt độ cao hơn, cường độ hô hấp sẽ giảm xuống nhưng protein sẽ bị biến tính và hạt bị mất sức sống.

Điều kiện bảo quản củ, quả tươi

Không chỉ riêng các hạt ngũ cốc, các loại củ quả với hàm lượng saccharide cao.  Nổi bật là khoai lang, khoai tây, ngô,…) cũng xảy ra tình trạng hô hấp.

Những điều cần lưu ý khi bảo quản các nguyên liệu giàu saccharide là:

  • Hạn chế quá trình thất thoát hơi nước;
  • Hạn chế quá trình hô hấp;
  • Hạn chế hiện tượng nảy mầm.

>> Xem thêm Tìm hiểu về sự biến đổi chất lượng rau quả sau khi thu hái

Điều kiện bảo quản củ, quả tươi được nghiên cứu là: Nhiệt độ 13 – 16oC, độ ẩm 70 – 80% và hạn chế sự hiện diện của ánh sáng để ngăn hiện tượng nảy mầm.

Một nghiên cứu dựa trên thí nghiệm 18 ngày bảo quản khoai lang. Kết quả cho thấy khi được bảo quản ở điều kiện không khí bình thường thì khoai lang sẽ có hiện tượng:

  • Trọng lượng giảm do thoát hơi nước là 5,9%;
  • Tinh bột giảm từ 52,01% còn 31,13%;
  • Hàm lượng đạm, vitamin giảm rõ rệt.

Tạm kết

Quá trình hô hấp hiện tượng “bốc nóng” ở ngũ cốc và củ quả là một hiện tượng sinh học phổ biến ở các loại nguyên liệu giàu saccharide. Đây là quá trình chuyển hóa các chất dinh dưỡng trong hạt thành năng lượng để duy trì sự sống và phát triển của hạt. Tuy nhiên quá trình này lại gây bất lợi đến các nhà sản xuất. Để kiểm soát quá trình này, cầm nắm rõ nguyên lý và cơ chế của nó. Theo nghiên cứu thì điều kiện tối ưu để bảo quản củ, quả là: Nhiệt độ 13 – 16oC, độ ẩm 70 – 80% và hạn chế sự hiện diện của ánh sáng để ngăn hiện tượng nảy mầm.

Tài liệu tham khảo
Lê Thị Hồng Ánh (Chủ biên), Giáo trình Hoá sinh học thực phẩm, Trường Đại học công nghiệp thực phẩm TPHCM.

Vân Thanh

Để lại một bình luận

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button