Việc hiểu rõ tác động của các yếu tố vật lý môi trường đến bảo quản nông sản sẽ giúp áp dụng các biện pháp phòng ngừa và bảo quản hiệu quả, góp phần giảm thiểu tổn thất sau thu hoạch và nâng cao chất lượng nông sản.
Nhiệt độ
Khái niệm
Nhiệt độ là khái niệm dùng để biểu thị độ nóng, lạnh của một vật thể hay một môi trường nào đó. Nó được đo bằng nhiệt kế hay nhiệt ký. Trong một ngày, nhiệt độ thấp nhất là vào khoảng 3 giờ và cao nhất là vào khoảng 13 giờ.
Nhiệt độ điểm sương là nhiệt độ mà tại đó, hơi nước trở nên bão hoà và đọng thành sương. Nhiệt độ này phụ thuộc vào độ ẩm không khí. Độ ẩm không khí càng cao thì nhiệt độ điểm sương càng cao.
Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đến nông sản
Nhiệt độ nông sản thường thay đổi theo sự thay đổi của nhiệt độ không khí và được hạn chế bởi khả năng cách nhiệt của kho tàng và bao bì.
Trong một khối nông sản, nông sản ở rìa khối chịu ảnh hưởng nhiều nhất của nhiệt độ không khí.
Nhiệt độ ở giữa khối nông sản thường là cao nhất do khối nông sản dẫn nhiệt kém.
Sự thay đổi nhiệt độ nhanh trong các tháng chuyển mùa có thể dẫn đến sự dịch chuyển ẩm trong khối hạt, khiến hạt bị ẩm ở một vài vị trí.
Nhiệt độ cao (trên 30°C) làm cho hoạt động của các enzym, côn trùng và vi sinh vật được tăng cường. Tuy vậy, ảnh hướng này là có giới hạn, vì nếu nhiệt độ quá cao (60°C) thì các enzym mất hoạt tính và dịch hại bị tiêu diệt một phần.
Nhiệt độ tối ưu cho tồn trữ nông sản
Nhiệt độ tối ưu cho tồn trữ là nhiệt độ mà tại đó, cường độ trao đổi chất của nông sản là thấp nhất. Theo quan điểm đó, nhiệt độ thấp là thích hợp nhất. Tuy vậy, nhiệt độ thấp cũng có một vài tác hại (gây đóng băng nước trong dịch bào; gây hư hỏng lạnh; tăng cường sự thoát hơi nước từ nông sản; làm mất khả năng chín sau, khả năng nảy mầm, rối loạn trao đổi chất,.. Do đó, xác định nhiệt độ thấp tối ưu là một việc làm khó khăn. Nó thường được xác định dựa trên một số cơ sở sau đây :
- Nhiệt độ đóng băng của nước trong dịch bào: Dịch bào chứa một lượng chất tan nhất định nên nhiệt độ đóng băng của nước trong dịch bào khoảng -2°c. cần thiết phải chọn nhiệt độ tồn trữ cao hơn nhiệt độ đóng băng của nước trong dịch bào một chút.
- Hoạt động sinh lý và biến đổi hóa sinh bình thường của nông sản : cần chọn nhiệt độ tồn trữ nào đỏ không làm ảnh hưởng nhiều đến một số hoạt động sinh lý như: quá trình chín (trên 12°c khi tồn trữ chuối xanh), quá trình mọc mầm, … không gây ra các rối loạn sinh lỷ trên RQ do lạnh (trên 2°c khi tồn trữ vải thiều), không để tinh bột trong củ khoai tây biến đổi thành đường (trên 5nc khi tồn trữ khoai tây thịt),…
- Xuất xứ của nông sản: Thường thì nông sản có xuất xứ ôn đới cần nhiệt độ tồn trữ thấp, còn nông sản có xuất xứ nhiệt đới và á nhiệt đới cần nhiệt độ tồn trữ cao (mận, mơ, đào, táo,.. : 0-2°C ; chuối > 12°C).
- Điều kiện nhiệt độ trong thời kỳ nông sản trên đồng ruộng: Nếu nông sản sinh trưởng trong nhiệt độ cao trên đồng ruộng thì nhiệt độ tồn trữ cũng cao (mận trồng ở Việt Nam cần nhiệt độ tồn trữ cao hơn mận trồng ở Trung Quốc).
- Thời gian tồn trữ: Thời gian tồn trữ càng dài thì càng cần nhiệt độ thấp hơn (3°c để tồn trữ vải thiều trong 30 ngày và 7°c để tồn trữ vải thiều trong 15 ngày).
Biện pháp hạn chế ảnh hưởng xấu của nhiệt độ
- Không thu hoạch nông sản lúc trời quá nóng (giữa trưa) và phải làm mát, và tồn trữ lạnh ngay nếu có thể.
- Bao bì và kho tàng phải cách nhiệt, cách ẩm tốt.
- Bảo quản kín.
- Sử dụng nhiệt độ thấp tối thích cho từng loại nông sản.
Độ ẩm không khí
Khái niệm
Độ ẩm là một khái niệm biểu thị mức độ khô hay ướt của một vật thể hay một môi trường. Nó thường được tính bằng tỷ lệ phần trăm nước có trong vật thể hay môi trường.
- Độ ẩm thực tế của không khí: Lượng hơi nước (g) thực tế có trong 1m3 không khí. Nó phụ thuộc vào nhiệt độ không khí. Nhiệt độ tăng, độ ẩm thực tế giảm.
- Độ ẩm bão hoà của không khí: Lượng hơi nước (g) tối đa mà 1m3 không khí có thể chứa được. Khi lượng hơi nước trong không khí vượt quá lượng hơi nước bão hoà mà nó có thể chứa được, hơi nước sẽ ngưng tụ thành giọt. Điểm hơi nước ngưng tụ thành giọt được gọi là điểm sương, và nhiệt độ không khí lúc đó được gọi là nhiệt độ điểm sương. Nó cũng phụ thuộc vào nhiệt độ không khí. Nhiệt độ tăng, độ ẩm bão hoà tăng.
- Độ ẩm tương đối của không khí: Tỉ số phần trăm độ ẩm thực tế và độ ẩm bão hoà. Nó không phụ thuộc vào nhiệt độ không khí nữa và nó cho ta biết mức độ khô hay ướt của không khí.
- Thuỷ phần nông sản (%): Hàm lượng nước có trong nông sản, tính theo tỷ lệ %.
Thuỷ phân cân bằng của nông sản
Khi nông sản có một thuỷ phần nhất định nào đó được đặt trong một môi trường kín chứa không khí có một độ ẩm nhất định, hàm lượng nước có trong nông sản sẽ tăng lên hay giảm xuống cho đến khi sự cân bằng được thiết lập. Khi đó, số phân tử nước hấp thu vào và giải phóng ra khỏi nông sản là như nhau. Thủy phần nông sản ở tại trạng thái đó được gọi là thủy phần cân bằng.
Nước trong nông sản được giữ khá chặt bởi màng tế bào và các chất hoà tan. Do đó, phần lớn nông sản có thuỷ phân không thay đổi trong môi trường kín với độ ẩm cân bằng của không khí là khoảng 97%. Để tiếp tục duy trì thuỷ phần an toàn của nông sản sau khi làm khô, cần làm giảm giá trị độ ẩm cân bằng của không khí đến khoảng 70%.
Thủy phần an toàn của nông sản
Trong nông sản có 2 loại nước là nước tự do và nước liên kết, trong đó nước tự do trực tiếp tham gia vào hoạt động trao đổi chất của nông sản. Để bảo quản một sổ nông sản, người ta thường làm giảm hoạt độ nước tự do bằng cách làm khô chúng đen thuỷ phần an toàn. Do đó, thuỷ phần an toàn của nông sản là hàm lượng nước có trong nông sản mà tại đó, hoạt động trao đổi chất của nông sản là tối thiểu.
Khi nông sản có thuỷ phần an toàn được tồn trữ, nếu độ ẩm không khí trong tiểu khí hậu cao, nông sản sẽ tái nhiễm ẩm làm chúng mất thuỷ phần an toàn. Do đó, hoặc phải đặt nông sản trong môi trường có độ ẩm tương đối của không khí thấp hoặc dùng vật liệu bao gói tốt để ngăn sự tái nhiễm ẩm từ không khí.
Ngăn cản sự tái nhiễm ẩm
Độ ẩm không khí trên toàn lãnh thổ Việt Nam là khá cao. Chúng làm cho các sản phẩm hạt và sân phẩm sấy khô hút ẩm trở lại.
Để hạn chế việc hút ẩm trở lại của các sản phẩm, cần :
- Thông gió tốt cho hạt nông sản, đặc biệt lúc trời nóng, trời ẩm.
- Bao gói tốt nông sản bằng các vật liệu chống ẩm như hộp kim loại, màng chất dẻo,…
- Sử dụng chất hút ẩm nếu khối lượng nông sản đóng gói không lớn (trong các hộp, túi nhỏ).
Hạn chế đọng nước trên bể mặt nông sản tươi
Việc để đọng nước trên bề mặt nông sản tươi (khi độ ẩm không khí quá cao, sau khi rửa bằng nước hoặc sau khi đưa từ môi trường lạnh ra nhiệt độ phòng,…) là bất lợi vì các vi sinh vật có cơ hội phát triển trên các điểm đọng nước.
Để hạn chế hiện tượng này, không nên đặt nông sản tươi trong môi trường quá ẩm (trên 95% với rau, hoa quả tươi và trên 90% với rau quả dạng củ), nên làm ráo nước nông sản trước khi bao gói và tồn trữ, cần nâng nhiệt độ nông sản lên gần với nhiệt độ phòng trước khi phá vỡ trạng thái bao gói nông sản.
Sự thoát hơi nước từ nông sản
Nếu sản phẩm tươi, có nhiều nước được đặt trong môi trường không khí khô thì chúng sẽ mất nước vào không khí, làm sản phẩm héo. Héo sẽ làm giá trị cảm quan của sản phẩm kém và sức chống chịu với ngoại cảnh bất lợi giảm. Để hạn chế sự thoát hơi nước, nên đặt nông sản trong môi trường có độ ẩm cao (trên 85% với rau quả dạng củ và trên 90% với hạt nông sản).
Khí quyển bảo quản
Khái niệm
Không khí là một tập hợp các chất khí cùng với hơi nước. Thành phần và nồng độ chất khí trong không khí là: N2 – 78% ; O2 – 21% ; CO2 – 0,03%.
Khí quyển bảo quản là khái niệm chỉ thành phần và nồng độ chất khí trong môi trường tiểu khí hậu.
Khí quyển bảo quản thay đổi so với không khí ngoài đại khí hậu theo xu thế ; nồng độ O2 giảm đi, CO2 tăng lên do hoạt động hô hấp của nông sản. Một số chất khí bay hơi khác hình thành mới trong khí quyển bảo quản như chất thơm, chất có nitơ (kết quả của việc phân giải protein), etylen (ở nông sản chín và già hoá), CO (từ các thiết bị sử dụng nhiên liệu hóa thạch),…
Các chất khí kể trên ảnh hưởng rất lớn đến tuổi thọ của sản phẩm, đặc biệt là các sản phẩm dễ hư hỏng.
Oxy và cacbonic
- Hoạt động hô hấp của nông sản đã làm giảm hàm lượng O2 và làm tăng hàm lượng khí CO2.
- Khí O2 giảm xuống đến mức 5% và CO2 tăng lên đến 3% đã tạo ra một khí quyển cải biến tốt đề bảo quản nông sản. Tuy vậy, nếu O2 giảm xuống quá thấp sẽ làm sức sống của nông sản giảm, làm mất mùi thơm đặc trưng của nông sản. Tuỳ theo nông sản và điều kiện bảo quản nó mà có các khí quyển bảo quản thích hợp.
- Ngoài việc tác động làm giảm O2 và tăng CO2, trong khí quyển bảo quản, người ta còn sử dụng nhiều chất khí bổ sung khác như nitơ, CO2,…
Lưu ý: Bảo quản nông sản trong khí quyển kiểm soát (CA), khí quyển cải biến (MA), khí quyển cải biến nhờ bao gói (MAP), áp suất thấp và chân không được phát triển từ các nghiên cứu kể trên
Etylen
Etylen là một phytohormon. Nó được sản sinh ra trong mô tế bào, được vận chuyển dễ dàng trong cây trồng và nông sản, giữ một vai trò sinh lý nhất định trong đời sống cây trồng. Nó tăng đột ngột sự sản sinh khi nông sản chín, già hóa hay bị tổn thương. Do đó, nó còn được gọi là hormon chín (hormon già hóa, hormon xốc).
Etylen gây ra nhiều tác động xấu đến nông sản như: Kích thích quả chín nhanh, kích thích quá trình già hoá ờ rau, hoa tươi, kích thích hình thành tầng rời lùm rụng các cơ quan như lá, cánh hoa, cuống,… ; làm tóp cánh hoa ; làm hoa không thể nở ; kích thích sự tấn công của vi sinh vật gây thối.
Để hạn chế tác hại của etylen, có thể áp dụng các biện pháp sau :
- Ức chế sự hình thành etylen bàng môi trường bảo quản thiếu oxy, bằng sử dụng 1- MCP (1-methylcyclopropane); một số muối của kim loại nặng như Ag, Ti, Co,…trong dung dịch cắm hoa tươi.
- Phá huỷ ngay etylen khi chúng vừa hình thành bằng khí O3. Khí O3 sẽ kết họp ngay với etylen để tạo thành CO2, H2O và O2.
- Hấp phụ ngay rồi phá huỷ ngay etylen khi chúng vừa hình thành bằng thuốc tím bão hoà (một chất oxy hoá mạnh).
- Xua đuổi etylen và nhiệt ẩm ra khỏi khí quyển bảo quản bằng thông gió cưỡng bức sau thu hoạch nông sản.
- Không nên tồn trữ chung nông sản có độ chín khác nhau. Ví dụ : không nên bảo quản chung quả chín và quả chưa chín vì etylen sản sinh từ một quả chín có thể làm chín nhanh chóng toàn bộ số quà xanh còn lại. Tồn trữ hoa cắt đã nở cùng với hoa chưa nở là không tốt vì khi hoa nở (hoàn thành quá trình thụ phấn thụ tinh), etylen sản sinh ra rất lớn.
Các chất khí khác:
- Khí quyển bảo quản có nitơ ở nồng độ cao (trên 75%) và ít O; được coi là lý tưởng để tồn trữ hạt (thóc, gạo,…). Nó có ưu điểm hơn so với CO2 do nó không gây mùi lạ cho sản phẩm.
- CO không sản sinh ra từ nông sản mà thường được sinh ra từ các thiết bị bảo quản trong kho. co rất độc cho hoạt động hô hấp của con người nhưng nếu ỏ nồng độ thích hợp (5%), nó có tác dụng tốt để bảo quản một số rau như rau diếp, do hạn chế sự mất màu xanh ở cuống lá, làm chậm sinh trưởng của nấm Botrytis gây thối rau. Nhưng cũng ở nồng độ cao, nó có thế kích thích hình thành etylen.
- Axetaldchyde và ethanol cùng có tác dụng bảo quản tốt vì chúng là các chất kháng vi sinh vật.
Ánh sáng
Ánh sáng không những ảnh hưởng đến nông sản sau thu hoạch mà còn ảnh hưởng đến nông sản khi chúng còn ở trên đồng ruộng. Ánh sáng có thể gây rám, gây nứt quá, nứt hạt,… nhưng ánh sáng tốt có thể cho hàm lượng chất khô cao hơn, vỏ nông sản dày hơn nên khả năng tồn trữ chúng tốt hơn.
Trong bảo quản, ánh sáng chủ yếu gây ra những bất lợi :
- Tia UV phá huỷ chất béo, vitamin.
- Ánh sáng làm nhạt màu nông sản.
- Ánh sáng kích thích sự mở tế bào khí khổng nên tăng cường sự thoát hơi nước, có thể gây héo RHỌ.
- Ánh sáng làm tích luỹ nhiều solanin, một độc chất trên củ khoai tây thịt (TP). Có thể hạn chế hiện tượng này bằng tồn trữ cũ trong khí quyển có CO2 15% vài ngày trước khi đưa ra ngoài ánh sáng (để bán).
- Ánh sáng kích thích hoạt động của côn trùng,…
Lưu ý: Cũng có trường hợp ánh sáng (tán xạ) có ích cho bảo quản. Lục hóa củ giống khoai tây mới thu hoạch dưới ánh sáng tán xạ giúp vỏ củ dày lèn, vỏ xanh lên (tích luỹ nhiều solanin) nên hạn chế sự xâm nhập của dịch hại.
Các yếu tố vật lý khác
Gió, áp suất không khí, lượng mưa, bức xạ mặt trời,… cũng có ảnh hưởng đến nông sản nhưng chủ yếu là những ảnh hưởng gián tiếp.
- Gió có thể lùm héo rau quả, mang đến nông sản mầm mống dịch hại, tạp chất bẩn, gây các vết thương cơ giới trên nông sản,…
- Áp suất không khí thấp, hoạt động trao đổi chất và hoạt động của vi sinh vật giảm nên có tác dụng tốt,…
Để hạn chế những ảnh hưởng xấu của môi trường vật lý đến nông sản, vai trò của kho tàng và bao bì chứa đựng nông sản là vô cùng quan trọng. Chúng phải thật sự là những rào chắn tốt các tác động xấu để bảo vệ nông sản.
