Quá trình xử lý và bảo quản cây có củ, chẳng hạn như khoai tây, khoai lang, cà rốt, và củ cải, có thể gây ra một số biến đổi quan trọng về mặt hóa học, sinh học và vật lý. Dưới đây là các biến đổi chính xảy ra trong quá trình này:
Biến đổi sinh lý
Quá trình hô hấp
Hô hấp là một quá trình mà các chất hữu cơ dự trữ (tinh bột, đạm, béo) được phân giải đến sản phẩm cuối cùng là CO2 và nước, đồng thời giải phóng năng lượng và oxygen. Năng lượng hô hấp được giải phóng dưới dạng nhiệt làm nóng khối sản phẩm. Điều này làm khối củ ấm lên, đẩy mạnh hơn sự hô hấp, tạo điều kiện thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn, nấm mốc và dẫn đến hư hỏng củ nhanh chóng hơn.
Khi củ mọc mầm cường độ hô hấp sẽ tăng 50%. Sự tổn thương cũng làm tăng cường độ hô hấp. Một củ vết bị tổn thương khi thu hoạch cũng làm tăng cường độ hô hấp lên gấp đôi. Trong điều kiện nhiệt độ môi trường thấp, lượng O2 trong khí quyển thấp, lượng CO2 cao làm giảm quá trình hô hấp.
Hiện tượng nảy mầm
Sự nảy mầm là một hiện tượng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của củ, làm giảm hàm lượng chất khô, giảm các thành phần dinh dưỡng ở trong củ, tăng cường độ hô hấp trong khối củ và tạo điều kiện thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn, nấm mốc. Sự mọc mầm ở khoai tây tạo ra chất glicoancaloit là chất độc, gây đắng của khoai.
Để chống mọc mầm có thể dùng một số hoá chất ức chế được cơ quan quản lý cho phép sử dụng như: isoprơpyl N-(3-chlorophcnyl), cacbamate (CIPC), maleichydrazide (MH), tetrachloronitrobenzen (TCNB) hoặc mcthyl ester cúa naphthalene acetic (MENA). Các chất này có thể dùng ở dạng trộn với bột đất sét, hoặc phun dung dịch ở nồng độ thích hợp lên củ.
Tự lành vết thương
Khi củ bị thương xây sát, củ có thể hình thành vỏ mới ở chỗ bị thương, do đó bảo vệ cho củ không bị nhiễm trùng, những mô mới hình thành đó gọi là chu bì vết thương. Nếu củ chỉ bị tróc vỏ gỗ mà không bị nhiễm vi sinh vật thì sau ít ngày đã có thể hình thành vỏ mới và khi củ bị thương tới phần thịt thì hoàn toàn mất khả năng tạo vỏ.
Điều kiện môi trường thích hợp để chữa lành vết thương một số loại củ:
| Các loại củ | Nhiệt độ (oC) | Độ ẩm tương đối (%) | Thời gian (ngày) |
| Khoai tây | 15-20 | 85-90 | 5-10 |
| Khoai lang | 30-32 | 85-90 | 4-7 |
| Khoai mỡ | 32-40 | 90-100 | 1-5 |
| Sắn | 30-40 | 80-85 | 4-8 |
Biến đổi hóa học
Sự biến màu của sắn
Trong sắn có chứa hợp chất polyphenol (0,1-0,3%), hợp chất này rất dễ bị chuyển màu do enzym polyphenol oxydaza gây nên quá trình oxy hoá tạo ra hợp chất prohafen rất bền, tối màu. Khi sắn bị gãy, bầm giập, bong vỏ, nếu không có biện pháp kỹ thuật thích hợp thì những chỗ này có màu đen.
Hợp chất polyphenol bị oxy hoá biến màu sinh hiện tượng chảy nhựa và còn hạn chế tốc độ thoát nước của sắn khi làm khô.
Khác với khoai lang và khoai tây, sắn bị chảy nhựa khá nhanh kể cả với những củ còn nguyên vẹn. Sau khi sắn đào được vài ngày, xuất hiện những vết li ti bắt đầu từ vỏ cùi, những chỗ xây sát và đầu cuống rồi lan sâu vào thịt củ. Sắn đã chảy nhựa không thể bảo quản vì thối rất nhanh.
Sự xanh vỏ ở củ khoai tây
Trong quá trình bảo quản khoai tây nếu không được che chắn ánh sáng thì khoai tây sẽ bị xanh bởi vì có ánh sáng sẽ sinh ra chlorophyl dẫn đến xanh vỏ và xanh ruột.
Hiện tượng này không chỉ làm xấu sản phẩm mà còn sinh ra một chất độc có vị đắng gọi là solanin. Chất độc này có nhiều ở lớp ngoài của củ và nhiều gấp ba lần so với trung tâm củ. Những củ bé có chứa nhiều solanin hơn củ to. Trong khoai tươi lượng solanin chỉ là 2-10mg/100g, nếu hàm lượng này tới 20mg/100g đã có thể gây bệnh cho người tiêu dùng.
Biến đổi vật lý
Sự mất nước
Sự bay hơi nước, ở khoai tây, khoai lang trong quá trình bảo quản tùy thuộc vào từng loại giống và điều kiện bảo quản. Sự bay hơi nước dẫn đến giảm khối lượng tự nhiên của chúng (từ 5-10%), củ bị xấu về cảm quan, bên ngoài nhăn nheo, khô, giảm khả năng đề kháng chống sự xâm nhập của nấm mốc, vi khuẩn gây bệnh.
Kích thước củ càng lớn thì tốc độ bay hơi nước càng lớn. Tốc độ bay hơi nước ở những ngày đầu mới thu hoạch lớn hơn nhiều so với những ngày sau.
Để giữ cho khối lượng tự nhiên của củ giảm ít trong quá trình bảo quản, người ta dùng biện pháp vùi trong cát, trong đất, phù màng nilon hoặc tạo môi trường bảo quản có độ ẩm thích hợp và độ thông thoáng thích hợp.
Nếu bảo quản ở độ thông thoáng cao (để giàn) thì sự bay hơi nước mạnh, giảm khối lượng lớn và kích thích sự nảy mầm. Mà mức độ thoát nước qua bề mặt mầm gấp 100 lần qua bề mặt củ. Nhưng nếu bảo quản kín, không có sự thông thoáng thì khoai sẽ bị ủ, hô hấp mạnh và sinh nhiệt. Điều này dẫn đến sự bất lợi trong quá trình báo quan, làm khoai dễ bị thối hỏng.
Thay đổi về kết cấu
Khi củ mất nước hoặc bị xử lý nhiệt không đúng cách, kết cấu của chúng có thể thay đổi, làm cho chúng trở nên xốp hoặc nhão hơn.
Mốc và sâu bệnh
Nếu củ không được bảo quản trong điều kiện khô ráo và sạch, có thể xảy ra sự phát triển của nấm mốc và sự tấn công của sâu bệnh, làm giảm chất lượng và an toàn thực phẩm.
Biến đổi hóa lý
- Chuyển đổi tinh bột: Trong khoai tây và một số củ khác, tinh bột có thể chuyển hóa thành đường dưới tác động của nhiệt độ thấp hoặc khi củ bị nấu chín. Điều này có thể ảnh hưởng đến độ ngọt và cấu trúc của củ khi chế biến.
- Tạo bọt: Một số củ, như khoai tây, có thể tạo ra bọt khi chiên hoặc nấu do sự phân hủy của tinh bột và các hợp chất khác.
