Sinh lý và hóa sinh của nông sản sau thu hoạch

Nông sản là các thực thể sinh học sống khi còn trên cây mẹ. Sau khi thu hoạch thì chúng vẫn sống, các phản ứng trao đổi chất vẫn xảy ra, quá trình sinh lý vẫn được duy trì như khi còn trên cây mẹ. Sau đây là một số biến đổi sinh lý, hóa sinh của nông sản sau thu hoạch.

Biến đổi sinh lý của nông sản sau thu hoạch  

Sự phát triển cá thể nông sản

Sự phát triển cá thể nông sản

Sự phát triển cá thể nông sản có thể chia làm 3 giai đoạn chính tính từ khi nó hình thành (hạt nảy mầm) là sinh trưởng, chín – thành thục và già hoá. Tuy nhiên, do nông sản rất đa dạng về chủng loại nên khó có thể phân chia rạch ròi các giai đoạn sinh lý này.

• Sự sinh trưởng có liên quan đến việc phân chia và phát triển tế bào cho đến khi đạt tới kích thước ổn định của nông sản.
• Sự chín – thành thục thường bắt đầu trước khi nông sản ngừng sinh trưởng và quan niệm chín này thường khác nhau ở các nông sản khác nhau. 
• Quá trình già hoá xuất hiện sau đó, giai đoạn đồng hóa (tổng hợp) kết thúc và thay bằng giai đoạn dị hoá (phân giải) dẫn đến sự già hóa và chết của mô tế bào và của nông sản.

Tuổi thọ của nông sản                   .

Tuổi thọ của nông sản là khoảng thời gian từ lúc thu hoạch đến khi nông sản mất giá trị sử dụng hoặc thương phẩm. Mỗi loại nông sản có vòng đời kết thúc khác nhau:

• Hạt và củ: Kết thúc khi nảy mầm.
• Rau quả: Kết thúc khi chín hoặc già hóa.
• Hoa cắt: Kết thúc khi hoa tàn.

Trong bảo quản, điều kiện tối ưu (như nhiệt độ, độ ẩm, và thành phần khí) giúp kéo dài tuổi thọ nông sản, duy trì chất lượng cho đến khi sử dụng. Tuổi thọ dài có ý nghĩa lớn trong công tác sau thu hoạch, góp phần phục vụ nhu cầu nội địa, xuất khẩu, tái sản xuất, và làm tăng giá trị sản phẩm. Nó còn đóng vai trò quan trọng trong các chiến lược phát triển kinh tế của quốc gia.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ nông sản

• Đặc điểm của nông sản: Mỗi loại nông sản có yêu cầu bảo quản khác nhau.
• Điều kiện chăm sóc trước và sau thu hoạch: Ảnh hưởng đến chất lượng và độ bền của sản phẩm.
• Điều kiện bảo quản: Công nghệ bảo quản, nhiệt độ và độ ẩm là những yếu tố chính.

Ví dụ, hạt có thể bảo quản lâu hơn nếu trong điều kiện khô và lạnh (độ ẩm dưới 10% cho hạt cây có dầu, dưới 14% cho hạt ngũ cốc, và nhiệt độ dưới 10°C). Ngược lại, rau quả cần độ ẩm cao hơn (80-90%) và lạnh để duy trì chất lượng tốt nhất.

Sự chín và già hoá của nông sản

Độ chín của nông sản

• Độ chín sinh lý: Là thời điểm nông sản đã thuần thục hoàn toàn về phương diện sinh lý. Lúc này, quá trình sinh trưởng và tích luỹ đã ngừng lại, nông sản chuyển sang giai đoạn chín hoặc già hóa. Đối với những loại hạt, củ đã đạt độ chín sinh lý, nếu gặp điều kiện môi trường thuận lợi (nhiệt độ, độ ẩm, không khí, ánh sáng) có thể nảy mầm.
• Độ chín thu hoạch: Được thu hoạch theo nhu cầu của thị trường. Ở thời điểm thu hoạch, nông sản có thể chưa đạt được độ thuần thục sinh lý. Thông thường, các loại rau (lá, thân, quá) thường được thu hoạch khi còn non trước khi chúng đạt độ chín sinh lý. 
• Độ chín chế biến: Là độ chín của nông sản thích hợp cho một quy trình chế biến, về một góc độ nào đó, độ chín chế biến cũng gần tương tự như độ chín thu hoạch, nhưng cũng có thể đạt được sau khi thu hoạch. Tuỳ theo yêu cầu của sản phẩm chế biến với các quá trình công nghệ khác nhau mà có thể có các yêu cầu về độ chín khác nhau đối với từng loại nông sản. 

Độ chín của nông sản

Thông thường quả và hạt muốn đạt yêu cầu tiêu dùng hay nảy mầm được cần phải trải qua giai đoạn chín để hoàn thành nốt các quá trình sinh lý và các biến đổi sinh hoá cần thiết. Đặc biệt, chất lượng thương phẩm các loại quả phụ thuộc vào quá trình chín này.

Đối với quả, quá trình chín là một sự thay đổi mạnh mẽ trong cả vòng đời, chuyển từ trạng thái thuần thục về sinh lý nhưng không ăn được sang trạng thái hấp dẫn về màu sắc, mùi và vị. Quá trình chín đánh dấu sự kết thúc pha phát triển quả và bắt đầu quá trình già hoá và thường là không đảo ngược được. Quá trình chín là hệ quả của một phức hợp các thay đổi, nhưng hoạt động sinh lý cơ bản của quá trình chín là sự thay đổi về cường độ hô hấp và sản sinh etylen.

Các thay đổi có thể xuất hiện trong quá trình chín của quá :

• Sự thành thục của hạt.
• Thay đổi màu sắc.
• Hình thành tầng rời (tách khỏi cây mẹ).
• Thay đổi về cường độ hô hấp.
• Thay đổi về cường độ sản sinh ctylcn.
• Thay đổi về tính thẩm thấu của mô và thành tế bào.
• Thay đổi về cấu trúc (thay đổi về thành phần các hợp chất pectin).
• Thay đổi về thành phần các hợp chất hydratcachế biếnon.
• Thay đổi các axit hữu cơ.
• Thay đổi các protein.
• Sàn sinh các hợp chất tạo mùi thơm.
• Phát triển lớp sáp bên ngoài vỏ quả.

1. Xanh ; 2. Ngả vàng ; 3. Phớt hồng ; 4. Hồng ;
5. Phớt đỏ ; 6. Đỏ ; 7. Chín hoàn toàn

Quá trình chín nhân tạo (dấm chín)

Các loại quả thường được thu hoạch sớm để thuận lợi cho quá trình vận chuyển, bảo quản. Bởi vậy, đa số các loại quả cần có giai đoạn chín tiếp hay chín sau (chín sau khi đã tách khỏi cây mẹ) để đảm bảo giá trị dinh dưỡng và cảm quan. Trước khi sử dụng, cần phải tiến hành dấm chín của quả bằng những cách sau: 

• Phương pháp xử lý nhiệt: Nhiệt độ xử lý là 40-55 độ C, độ ẩm 85-90%. Nếu nhiệt độ quá cao, quá sẽ chín nhũn, chất lượng, hương thơm, màu sắc kém. Nếu thời gian xử lý kéo dài thì quả bị mất nước nhiều, vỏ héo, có thể bị thối hỏng.
• Phương pháp dùng oxy: Tăng nồng độ oxy trong môi trường để làm tăng cường độ hô hấp của nông sản, thúc đẩy nhanh quá trình chín. Ví dụ : xử lý bằng O2 , nồng độ 50-70%, quả chín nhanh gấp 3 lần.
• Phương pháp dùng hoá chất kích thích: Đây là phương pháp áp dụng rộng rãi và chủ yếu hiện nay. Hóa chất thường được sử dụng là etylen (C2H4) trong chế phẩm Ethrel, axctylcn (C7H2) trong đất đèn. Có thể xông hơi các hóa chất trên cho quả trong phòng kín, độ ẩm 85-90%, hoặc nhúng quá trong dung dịch có nồng độ thích hợp.

Sự già hoá của nông sản

Ở quà, sự già hoá bắt đầu khi quá trình chín kết thúc. Lúc này nông sản đã tiêu hao hết năng lượng dự trữ. Ở các nông sản như rau quả, thành phần xơ chiếm ưu thế, sắc tố suy giảm, các cơ quan rụng (cánh hoa, quả,…), nông sản khô héo, nhăn nheo không còn giá trị dinh dưỡng và thương phẩm. Ở các nông sản hạt, sự già hoá làm hạt mất sức nảy mầm, các chất dự trữ bị oxy hoá, hạt biến màu.

Sự ngủ nghỉ của nông sản

Khái niệm

Ngủ nghỉ là trạng thái mà nông sản vẫn còn sức sống nhưng các hoạt động trao đổi chất hầu như không hoặc diễn ra một cách rất hạn chế. Nói cách khác, ngủ nghỉ là trạng thái phôi hạt hay mầm củ ở trạng thái ngừng sinh trưởng.

Phân loại

• Nghỉ tự phát: Hiện tượng chỉ xảy ra trên đối tượng hạt và củ. Bản thân hạt, củ chưa hoàn thành giai đoạn chín sinh lý nên ở trong điều kiện ngoại cảnh thích hợp cho nảy mầm vẫn không nảy mầm được. Thời gian nghỉ tự phát phụ thuộc vào loại và giống cây trồng.
• Nghỉ cưỡng bức: Hiện tượng ngủ nghỉ do nguyên nhân bên ngoài không thuận lợi (nhiệt độ, âm độ, khí quyển bảo quản) làm hạn chế các hoạt động sinh lý sinh hoá. nông sản duy tò ở trạng thái ban đầu (tươi non hay chín sinh lý đối với rau quả ; không nảy mầm đối với hạt, củ).

Nguyên nhân

Nguyên nhân nội tại: Phôi hạt chưa hoàn thiện: Hạt tuy đã rời khỏi cây nhưng tổ chức phôi chưa phân hoá đầy đủ, hoặc đã đầy đủ nhưng chưa thành thục về phương diện sinh lý. 

Ảnh hưởng của trạng thái, cấu trúc lớp vỏ hạt:

• Tính không thấm nước của vỏ hạt là một trong những nguyên nhân cơ bản dẫn đến sự nghỉ của hạt. Ở một số loại hạt, thành tế bào của lớp vỏ ngoài có cấu trúc rất dày và có một lớp sáp hoặc cutin bao phủ bên ngoài ngăn cản sự hút nước của vỏ. 
• Một số loại hạt cũng rơi vào trạng thái ngủ khi sự thấm khí oxy bị đình trệ. Sự loại bỏ hoặc phá vỡ lớp vỏ ngoài của hạt, hay tăng nồng độ oxy trong không khí dẫn đến sự tăng cường độ hô hấp của phôi và sau đó hạt có thể nảy mầm. 
• Cấu trúc cứng và bền vững của một số loại vỏ hạt cũng là một dạng ức chế cơ học làm cho phôi không thể phát triển. 

Các chất ức chế nảy mầm: Đó là những hợp chất được tạo ra hoặc vận chuyển đến hạt và củ, ức chế sự phát triển của phôi. Các hợp chất này thường được phát hiện ở phôi, nội nhũ hay vỏ hạt. Axit abscisic (ABA) được xác định là một hormon thực vật di cư chính sự nghỉ của hạt. Ở các loại hạt đã thành thục sinh lý, hàm lượng ABA ở các loại hạt đang ngủ nghỉ cao hơn trong các hạt không ở trạng thái ngủ nghỉ.

Nguyên nhân ngoại cảnh: Các điều kiện môi trường bên ngoài (nhiệt độ, độ ẩm, thành phần không khí, ánh sáng, v.v…) không thích hợp khiến cho hạt đã hoàn thiện, sẵn sàng nảy mầm mà vẫn trong trạng thái ngủ nghỉ.

Phản ứng ánh sáng: Nhiều loại hạt rất mẫn cảm với ánh sáng. Cơ chế điều chỉnh sự nghỉ của hạt bởi ánh sáng tương tự như các bộ phận khác của cây trồng (phụ thuộc cường độ và thời gian chiếu sáng). Tuy nhiên, các hạt mẫn cảm với ánh sáng chỉ phản ứng với ánh sáng khi đã hút ẩm, đồng thời chịu ánh hưởng kết hợp của cả tác nhân nhiệt độ.

Phản ứng nhiệt độ: Ngay sau khi tách ra khỏi vỏ hạt, phôi của một số loại hạt có thể phát triển ngay và nảy mầm, trong khi phôi hạt của loài khác vẫn ở trong trạng thái nghỉ hoặc phát triển rất yếu, sau đó thể hiện trạng thái ‘‘còi cọc sinh lý”, lóng thân không kéo dài, lá vàng và bị nhăn. Những triệu chứng này sẽ mất đi nếu hạt thoát ra khói trạng thái nghỉ, trong đó có biện pháp xử lý nhiệt độ thấp.

Điều khiển sự ngủ nghỉ của hạt

Có thể điều khiển sự ngủ nghỉ của hạt, củ bằng các biện pháp sau :

Xử lý hoá học: Đối với những loại hạt, củ thường nảy mầm trong thời gian bảo quản, có thể dùng hóa chất ức chế nảy mầm. Ví dụ : dùng Malein hydrazit (MH) kìm hãm sự nảy mầm, duy trì sự ngủ nghỉ của củ khoai tây. Khi đến thời vụ trồng trọt, có thể sử dụng gibercllin (GA) để kích thích nảy mầm, phá vỡ trạng thái ngủ nghỉ của hạt, củ.

Xử lý cơ giới: Dùng tác động cơ học làm tổn thương, cọ xát làm vỏ mỏng ra hay tách vỏ hạt để kích thích nảy mầm. Cắt miếng hoặc gây tổn thương vỏ củ, mắt củ cũng làm khoai tây dễ nảy mầm.

Xử lý phóng xạ: Dùng một số tia phóng xạ làm thay đổi trạng thái sinh lý, hoá sinh, kích hoạt hệ enzym, hay làm thay đổi trạng thái của lớp vỏ hạt làm cho hạt nhanh chóng vượt qua giai đoạn ngủ nghỉ.

Thay đổi các yếu tố vật lý môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, không khí, ánh sáng): Các công nghệ bảo quản lạnh, điều chỉnh độ ẩm, điều chỉnh khí quyển, áp suất thấp v.v… phù hợp có thể duy trì sự ngủ nghỉ của nông sản trong thời gian bảo quản, đồng thời tạo điều kiện cho hạt, củ giống phát triển hoàn thiện. Khi cần xúc tiến nảy mầm thì xử lý ánh sáng, nhiệt độ thấp, tăng độ ẩm, không khí để cho hạt, củ nhanh chóng thoát khỏi trạng thái nghi.

Sự nảy mầm của hạt, củ

Nảy mầm là quá trình sinh trưởng mới, trải qua bốn giai đoạn:

1. Hydrat hoá: Nước thâm nhập vào phôi, thuỷ phân protein và các loại keo.
2. Kích hoạt enzyme: Các enzyme hình thành, thúc đẩy trao đổi chất.
3. Mọc rễ mầm: Tế bào rễ mầm dài ra, rễ mầm vươn ra khỏi vỏ.
4. Phát triển cây con: Tiếp tục quá trình tăng trưởng.

Trong quá trình này, các chất hữu cơ dự trữ bị phân giải để cung cấp năng lượng cho sự phát triển của tế bào, dẫn đến tổn thất đáng kể về khối lượng và chất lượng hạt, củ. Ngoài ra, hô hấp yếm khí và các sản phẩm phụ như aldehyde và alcohol cũng có thể làm thay đổi màu sắc, mùi vị của hạt. Hơi nước và nhiệt lượng phát sinh khi hô hấp còn làm tăng nhiệt độ và độ ẩm, tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển.

Điều kiện ảnh hưởng đến sự nảy mầm

Nhiệt độ: Các loại hạt cần khoảng nhiệt độ 25-35°C để nảy mầm, nhưng có sự khác biệt theo từng loại, như hạt lúa cần 30-35°C, lạc 25-30°C, ngô 33-35°C, đậu tương chỉ cần 8-12°C.

Oxy: Điều kiện háo khí thúc đẩy nảy mầm tốt hơn so với điều kiện yếm khí.

Ánh sáng: Ánh sáng ảnh hưởng đến nảy mầm và sự phát triển của mầm, nên hạt cần bảo quản trong kho tối.

Biện pháp hạn chế sự nảy mầm trong bảo quản

• Kiểm soát độ ẩm: Trước khi nhập kho và trong thời gian bảo quản, duy trì độ ẩm an toàn qua phơi, sấy; hạt có dầu cần dưới 9% độ ẩm, hạt tinh bột dưới 13%.
• Giảm nhiệt độ và hạn chế oxy trong môi trường bảo quản.
• Tránh ánh sáng để ngăn sự kích thích nảy mầm.
• Sử dụng hóa chất ức chế nảy mầm: Có thể xử lý trước hoặc sau khi thu hoạch.
• Kiểm tra định kỳ: Để phát hiện sớm dấu hiệu nảy mầm và xử lý kịp thời.

Sự thoát hơi nước

Thoát hơi nước là quá trình bốc hơi nước từ bề mặt lá và các bộ phận khác của cây vào không khí, được điều chỉnh bởi quy luật vật lý và trạng thái sinh lý của cây. Quá trình này diễn ra liên tục trong suốt vòng đời của cây và tiếp tục ngay cả sau khi cây đã được thu hoạch.

Ảnh hưởng của trạng thái sinh lý đến thoát hơi nước

Thoát hơi nước là quá trình nước bay hơi từ bề mặt lá và các bộ phận khác của cây vào không khí. Đây là quá trình không ngừng nghỉ, diễn ra suốt đời sống của cây trồng và tiếp tục ngay cả sau khi thu hoạch. Thoát hơi nước không chỉ là một quá trình vật lý mà còn chịu ảnh hưởng bởi trạng thái sinh lý của cây và các yếu tố ngoại cảnh.

Phụ thuộc vào trạng thái sinh lý của cây

• Lượng nước trong nông sản tươi: Phần lớn nông sản tươi chứa từ 65-95% nước. Khi còn trên cây, lượng nước mất đi sẽ được bù đắp liên tục nhờ sự hấp thụ và vận chuyển nước của rễ. Sau thu hoạch, quá trình thoát hơi nước vẫn tiếp tục, nhưng không còn nguồn bổ sung nước.
• Tính chất của mô bảo vệ và tế bào: Khả năng giữ nước phụ thuộc vào cấu tạo của lớp vỏ tế bào. Các loại rau quả, củ non với lớp cutin mỏng, chứa ít protein, dễ mất nước. Mỗi loại nông sản có cấu trúc lớp vỏ tế bào khác nhau, nên cường độ thoát hơi nước cũng khác nhau.
• Mức độ thoát hơi nước: Các loại nông sản mọng nước như rau, quả có cường độ thoát hơi nước cao hơn so với các loại hạt khô.

Bảng – Hệ số thoát hơi nước của một số loại rau quả

Phụ thuộc vào các yếu tố ngoại cảnh

• Nhiệt độ, độ ẩm và áp suất không khí: Những yếu tố này tạo ra sự chênh lệch về áp suất hơi nước giữa bề mặt sản phẩm (Ph) và không khí (Pk). Sự chênh lệch càng lớn, quá trình thoát hơi nước càng nhanh.
• Ánh sáng mặt trời: Ánh sáng làm tăng nhiệt độ của nông sản, mở rộng khí khổng và tăng tính thấm của tế bào, từ đó thúc đẩy quá trình thoát hơi nước.
• Tổn thương cơ giới và sinh vật hại: Các vết thương do va chạm hoặc sâu bệnh làm tăng diện tích bề mặt thoát nước, khiến nông sản mất nước nhanh hơn. Một vết thương nhỏ trên một quả cam có thể khiến tốc độ thoát nước tăng lên gấp 3-4 lần.

Bảng – Giới hạn thoát hơi nước của một số loại rau

Giải pháp: Trong thực tế bảo quản, để hạn chế sự thoát hơi nước của nông sản, người ta thường áp dụng các biện pháp sau : hạ thấp nhiệt độ, tăng độ ẩm, giảm tốc độ chuyển động của không khí trong kho bảo quản. Đặc biệt, việc bao gói sản phẩm bằng các vật liệu phù hợp có thể giảm đáng kể sự mất nước.

Lưu ý: Cần phải lưu ý đặc điểm của từng nhóm nông sản (hạt, củ hay rau quả) để có chế độ bảo quản thích hợp, tránh hiện tượng mất nước quá nhiều hoặc đọng nước trên bề mặt nông sản đều không có lợi. Hiện tượng đọng nước nếu không được khắc phục kịp thời sẽ làm cho khối nông sản bị úng, ẩm ướt, tạo điều kiện cho vi sinh vật gây hại.

Hô hấp của nông sản

Khái niệm

Hô hấp là một trong những quá trình sinh lý quan trọng nhất của cơ thể sống. Sau khi thu hoạch, nông sản tiếp tục hô hấp để duy trì sự sống, nhưng các chất hữu cơ đã tiêu hao không được bù đắp lại như khi còn ở trên cây nên chúng sẽ tồn tại cho đến khi nguồn dự trữ cạn kiệt.

Về bản chất, hô hấp là quá trình phân giải oxy hóa các vật chất của tế bào (tinh bột, đường, lipit, protein, axit hữu cơ v.v…) thành các chất có cấu tạo phân tử đơn giản hơn, đồng thời giải phóng năng lượng và các phân tử vật chất cần thiết cho các phản ứng tổng hợp của tế bào. 

Phân loại

Sự hô hấp của nông sản có thể diễn ra với sự có mặt của oxy (hô hấp hào khí) hoặc thiếu oxy (hô hấp yếm khí).

• Hô hấp hảo khí: Trong quá trình hô hấp hảo khí, cơ chất hô hấp chủ yếu là đường glucozơ. Sản phẩm cuối cùng của quá trình oxy hóa là CO2, H2O và năng lượng. Các cơ chất hô hấp khác như axit hữu cơ, protein, lipit cũng đóng vai trò quan trọng trong sự hô hấp của nông sản.
• Hô hấp yếm khí: Trong trường hợp thiếu oxy, sự oxy hoá sẽ diễn ra theo chiều hướng khác, tạo ra các sản phẩm khác. Sản phẩm của hô hấp yếm khí là ethanol và acetaldehyd, đều là những hợp chất bay hơi, thường làm mất mùi, vị của nông sản.

Cường độ hô hấp của nông sản

Cường độ hô hấp là một chỉ tiêu quan trọng được dùng để đánh giá mức độ hô hấp của nông sản trong quá trình bảo quản. Cường độ hô hấp được xác định chủ yếu bằng lượng O2 hấp thu vào hoặc lượng CO2 tạo ra của 1 đơn vị khối lượng nông sản trong một đơn vị thời gian.

Cường độ hô hấp là một đại lượng không ổn định. Nó thay đổi phụ thuộc vào các yếu tố nội tại và ngoại cảnh.

Yếu tố nội tại

Cường độ hô hấp phụ thuộc trước tiên vào loại nông sản. Các loại nông sản khác nhau được cấu tạo từ các dạng mô khác nhau, nên hiển nhiên là mức độ hô hấp phải khác nhau. Tuổi của nông sản và tuổi mô cũng ảnh hưởng đáng kể đến cường độ hô hấp. Các mô non trong giai đoạn sinh trưởng, hô hấp có cường độ cao hơn. Tuổi càng tăng thì cường độ hô hấp càng giảm. 

Bảng – Dạng, tuổi của mô và cường độ hô hấp của một số nông sản

Yếu tố ngoại cảnh

• Nhiệt độ: Trong giới hạn nhiệt độ thích hợp đó, khi nhiệt độ tăng thì cường độ hô hấp tăng. Nếu vượt quá giới hạn trên thì cường độ hô hấp lại giảm. Nguyên nhân là: quá trình trao đổi chất trong nông sản xảy ra do tác dụng enzym hoạt động. Enzym lại phụ thuộc nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thích hợp với điều kiện hoạt động enzym thì cường độ hô hấp tăng. Khi nhiệt độ quá cao thì hoạt tính enzym giảm hoặc mất, do đỏ cường độ hô hấp giảm.
• Thủy phần nông sản: Khi thủy phần nông sản tăng thì cường độ hô hấp tăng, đặc biệt khi thủy phần vượt quá mức an toàn thì cường độ hô hấp tăng rất mạnh. Lý do ở đây là: khi thủy phần nông sản tăng, nước trong nông sản không ở trạng thái liên kết mà ở dạng tự do nên chuyển dịch từ tế bào này sang tế bào khác, tham gia quá trình trao đổi chất làm tăng hoạt động enzym, quá trình thuỷ phân tăng.
• Thành phần không khí (hàm lượng Oxi và CO2 trong không khí): Nếu tỷ lệ O2 trong không khí lớn, diện tích tiếp xúc của nông sản với không khí lớn thì nông sản hô hấp hảo khí, cường độ hô hấp cao, CO2 được coi là chất điều hoà quá trình trao đổi chất vì nó ảnh hưởng đến hệ thống enzym oxy hoá khử, Khi nồng độ CO2 tăng, nồng độ O2 giảm thì cường độ hô hấp giảm. Ngoài ra, khi O2 tăng thì hoạt động của vi sinh vật hại cũng tăng.
• Côn trùng và vi sinh vật: Nếu côn trùng và vi sinh vật phát triển thì cường độ hô hấp tăng. Sự trao đổi chất của côn trùng và vi sinh vật cũng sản sinh ra CO2, H20 và nhiệt lượng làm nông sản nóng lên, do đó hô hấp của nông sản tăng.

Các rối loạn sinh lý

Các rối loạn sinh lý trên nông sản khá đa dạng và trong nhiều trường hợp dễ nhầm với các rối loạn bệnh lý. Chúng có thể xuất hiện trên bề mặt nông sản cũng như trong ruột nông sản (thịt quả); có thể xuất hiện trong thời gian tồn trữ lạnh hay sau tồn trữ lạnh,.. Có một vài loại rối loạn sinh lý chủ yếu sau :

Rối loạn dinh dưỡng: Rối loạn này (thối cuống quả cà chua, cháy chóp lá xà lách,..,) bắt nguồn từ trước thu hoạch do sự mất cân đối một số chất khoáng (thiếu canxi) từ cây mẹ. Có thể phòng tránh rối loạn này bằng phun cho cây trồng trước thu hoạch hoặc nhúng nông sản với dung dịch có chứa những nguyên tố dinh dưỡng cần thiết.

Rối loạn hô hấp: Khí quyển bảo quản không thích hợp sẽ dẫn đến rối loạn hô hấp của nông sản. Hô hấp yếm khí sẽ gây triệu chứng thối đen ruột củ khoai tây hay táo có mùi rượu. Hàm lượng CO2 quá cao sẽ gây tổn thương cho một số loại rau trong bảo quản.

Tổn thương nhiệt: Tổn thương do nhiệt độ cao, tổn thương do nhiệt độ thấp (tổn thương lạnh) đều có thể gây ra sự trương nước, loạn hô hấp, vô hiệu hoá quá trình chín sau hoặc nâu hóa vỏ quả, tạo ra các vết lõm hay mảng biến màu trên vỏ nông sản.

Biến đổi hóa sinh của nông sản sau thu hoạch

Mất Nước

Sự thoát hơi nước làm giảm khối lượng và gây héo nông sản, đặc biệt là rau quả, ảnh hưởng đến giá trị thương phẩm. Để giảm mất nước, rau quả nên được thu hoạch vào sáng sớm khi lượng nước cao và nhiệt độ thấp, sau đó bảo quản ở độ ẩm cao (80-95%) để duy trì độ tươi. Đối với hạt, điều kiện bảo quản cần kiểm soát độ ẩm dưới 70% để tránh nảy mầm và nấm mốc.

Hydratcarbon

• Đường: Trong quá trình bảo quản, đường thứ cấp chuyển hóa thành đường đơn và được sử dụng trong quá trình hô hấp, dẫn đến sự tiêu hao năng lượng.
• Tinh bột: Một số loại trái cây như chuối chuyển hóa tinh bột thành đường trong quá trình chín, mang lại hương vị ngọt và thơm.
• Xenluloze và Hemixelluloze: Xenlulozơ có cấu trúc bền và ít thay đổi trong quá trình bảo quản. Hemixellulozơ cũng tương tự và chủ yếu là thành phần của chất xơ, hỗ trợ tiêu hóa.

Hợp Chất Pectin

Trong quá trình chín, pectin trong vỏ quả bị thủy phân, làm mềm cấu trúc quả, tăng độ hấp dẫn thị giác và cảm giác khi ăn.

Protein và Hợp Chất Nitơ

Sau thu hoạch, protein trong nông sản dần bị phân giải thành các hợp chất nitơ đơn giản hơn, làm giảm chất lượng dinh dưỡng.

Chất Béo (Lipit)

Chất béo trong nông sản có thể bị phân giải do enzym hoặc oxy hóa, tạo ra mùi ôi khét, ảnh hưởng đến phẩm chất. Sự phân giải này đặc biệt mạnh đối với axit béo không no.

Vitamin, Chất Khoáng và Axit Hữu Cơ

• Vitamin: Vitamin B1 dễ mất mát trong quá trình chế biến, còn vitamin C bị phân hủy nhanh dưới nhiệt độ cao.
• Chất khoáng: Chất khoáng ít thay đổi nhưng có thể tổn thất do côn trùng và hư hại.
• Axit hữu cơ: Tham gia hô hấp và góp phần tạo thành este, mang lại hương thơm đặc trưng cho nông sản.

Hợp Chất Bay Hơi

Etylen là chất bay hơi được tạo ra trong quá trình chín, có vai trò quan trọng trong việc kích thích chín đồng loạt ở các loại quả.

Sắc Tố

Màu sắc nông sản biến đổi do sự phân giải chlorophyl và sự xuất hiện của carotenoid hoặc anthocyanin, làm cho quả chuyển từ màu xanh sang đỏ, cam hoặc vàng khi chín. Đây là một dấu hiệu quan trọng để người tiêu dùng xác định độ chín và chất lượng của sản phẩm.