Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng bức xạ gamma trong bảo quản khoai tây

Tạp chí KHKT Nông nghiệp 2007: Tập V, Số 4: 55-59 Đại học Nông nghiệp I Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng bức xạ gamma trong bảo quản khoai tây Some results on application of gamma radiation for potato storage Trần Đình Đông*, Trần Nh− Khuyên** SUMMARY Potato tubers are easily damaged during storage owing to sprouting and rotting, making a search for an alternative for potato tuber preservation indispensable. The treatment with gamma radiation of tubers prior to storage was carried out aiming at improving tuber storability. Gamma irradiation inhibited sprouting and reduced decay of potato tubers. With a dose of 20 krad to 25 krad and tubers sprouted only slightly 18 weeks during storage. In addition, tubers irradiated with gamma rays retained higher sugar and vitamin C content compared with the control Key words: Potato tubers, storage, gamma irradiation. 1. ĐặT VấN Đề Nông nghiệp là một ngành sản xuất vật chất quan trọng ở n−ớc ta, tuy nhiên chúng ta còn ít quan tâm đến tổn thất sau thu hoạch. Thực tế cho thấy sản phẩm nông nghiệp tạo ra ngày càng nhiều, đặc biệt là trong các thời điểm thu hoạch, sản phẩm tiêu thụ không hết, nếu không sử dụng các ph−ơng pháp bảo quản tốt sẽ dẫn tới sản phẩm sẽ bị thất thoát và giảm chất l−ợng. Trong điều kiện nóng và ẩm ở Việt Nam, khoai tây trong thời gian bảo quản rất dễ bị h− hỏng và chất l−ợng bị giảm sút, do sự nảy mầm và thối củ. Vì vậy, việc tìm ra ph−ơng pháp bảo quản có hiệu quả cho sản phẩm này là rất cần thiết. Theo các nghiên cứu của Cromin (1979), Langerak (1996), Ogama (1959), Thomas (1979), Võ Hoàng Quân (1990), bức xạ gamma có khả năng kìm hãm sự nảy mầm và làm giảm tỷ lệ thối rữa và giữ hàm l−ợng đ−ờng cho khoai tây bảo quản. Vì vậy chúng tôi tiến hành nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng bức xạ gamma trong bảo quản khoai tây. 2. VậT LIệU Và PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU Vật liệu nghiên cứu là khoai tây Th−ờng Tín (giống địa ph−ơng), củ khoai tây sau thu hoạch một tuần, đ−ợc lựa chọn để làm giống, đang trong thời gian bảo quản thông thoáng gió tự nhiên ch−a qua xử lý bằng ph−ơng pháp hoá chất hay ph−ơng pháp khác. Lô khoai tây dùng cho thí nghiệm đ−ợc chia làm 6 mẫu, mỗi mẫu gồm 100 củ, trong đó một mẫu làm mẫu gốc đối chứng (không chiếu xạ), còn 5 mẫu đem chiếu xạ với các liều l−ợng khác nhau lần l−ợt là: 5 krad; 10 krad; 15 krad; 20 krad và 25 krad, tại Trung tâm Chiếu xạ Từ Liêm, Hà Nội. Củ khoai tây ở các mẫu khi chiếu xạ và mẫu gốc đ−ợc đ−a vào các tủ bảo quản thí nghiệm. Nhiệt độ và độ ẩm trong các ngăn đặt mẫu đ−ợc điều chỉnh tự động. Khoảng nhiệt độ thay đổi từ 0 - 500C, khoảng độ ẩm thay đổi từ 50 - 100%. Trong thời gian bảo quản, các mẫu khoai tây đ−ợc theo dõi về tỷ lệ nảy mầm δ (%), tỷ lệ thối củ β (%), hàm l−ợng vitamin C và hàm l−ợng đ−ờng của khoai tây phụ thuộc vào liều l−ợng bức xạ q (krad), nhiệt độ môi tr−ờng bảo quản t (0C), độ ẩm môi tr−ờng ϕ (%), thời gian theo dõi bảo quản là ô (tuần). Quá trình phân tích đ−ợc tiến hành tại phòng Hoá sinh ứng dụng Viện Sinh học Nông nghiệp Tr−ờng Đại học Nông nghiệp 1 Hà Nội. * *Khoa Công nghệ thông tin - Tr−ờng Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội. **Khoa Cơ Điện - Tr−ờng Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội. 55 Trần Đình Đông, Trần Nh− Khuyên 3. KếT QUả NGHIÊN CứU 3.1. ảnh h−ởng của liều l−ợng chiếu xạ đến tỷ lệ nảy mầm và thối củ Khoai tây giống th−ờng bị nảy mầm sớm trong quá trình bảo quản. Khi chiếu xạ thì tia gamma đã có tác dụng kìm hãm tổng hợp axit nucleic, ngăn cản sự phân chia tế bào, làm giảm khả năng tích tụ ATP, giảm hoạt độ của enzim tổng hợp ARN, AND là những yếu tố sinh năng l−ợng, những nhân tố giúp sinh sản trong phát triển tế bào nên làm giảm sự nảy mầm. Kết quả thí nghiệm thu đ−ợc đã thể hiện điều đó: Sau 18 tuần bảo quản, mẫu đối chứng đã nảy mầm 100%, trong khi đó các mẫu chiếu xạ 5; 10; 15; 20 krad có tỷ lệ nảy mầm t−ơng ứng là 64; 48; 24 và 4% (Hình 1). Trong quá trình bảo quản khoai tây còn bị thối hỏng (thối khô, thối rỗng ruột) mà nguyên nhân chủ yếu là do hoạt động của vi sinh vật. Khi liều chiếu xạ tăng, tỷ lệ thối của khoai tây giảm. Sau 18 tuần bảo quản tỷ lệ thối của mẫu đối chứng là 28%, các mẫu chiếu xạ có tỷ lệ thối thấp hơn. b(%) 24 34 44 54 64 9 11 13 15 17 q (krad)5 10 15 20 25 Tỷ lệ thối Tỷ lệ nảy mầm d(%) Hình 1. ảnh h−ởng của liều l−ợng chiếu xạ đến tỷ lệ nảy mầm và thối củ Khi t = 25 0C; ϕ = 80%, τ =18 tuần Ngoài ra, khi khoai tây mọc mầm, c−ờng độ hô hấp càng tăng, l−ợng dinh d−ỡng bị hao hụt vào trong quá trình trao đổi chất tăng nên làm giảm sức đề kháng của củ. Từ đó mà vi sinh vật và côn trùng có cơ hội phát triển. Đối với các mẫu chiếu xạ ngoài tác dụng kìm hãm nảy mầm nó còn có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh bám ở trên bề mặt củ, vì vậy tỷ lệ thối hỏng giảm xuống. Khi liều l−ợng chiếu xạ càng cao, tỷ lệ thối hỏng càng giảm. Việc chiếu xạ đã kìm hãm đ−ợc sự nảy mầm sớm do đó sự hao hụt về trọng l−ợng củ giảm đi rất nhiều. Khi liều l−ợng chiếu xạ tăng, trọng l−ợng củ giảm không đáng kể. 3.2. ảnh h−ởng của nhiệt độ, độ ẩm không khí trong buồng bảo quản đến khoai tây bảo quản Kết quả theo dõi ảnh h−ởng của nhiệt độ không khí trong buồng bảo quản đến khoai tây sau 18 tuần bảo quản, cho thấy: Khi nhiệt độ tăng, tỷ lệ nảy mầm của khoai tây tăng lên (Hình 2) vì khi nhiệt độ tăng quá trình trao đổi chất tăng làm cho quá trình sinh lý của khoai tây phát triển mạnh, độ già sinh lý tăng dẫn đến sự hình thành mầm trong củ tăng lên và ng−ợc lại, khi nhiệt độ giảm thì hoạt độ sinh lý giảm, do vậy tỷ lệ nảy mầm cũng giảm xuống. Khi nhiệt độ bảo quản tăng làm cho n−ớc thoát từ trong ra ngoài đọng lại trên bề mặt củ làm cho vỏ củ luôn ẩm −ớt tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển kéo theo tỷ lệ thối của khoai tây tăng. Đồng thời, khi nhiệt độ tăng sẽ làm tăng c−ờng độ phản ứng của các quá trình cơ bản trong trao đổi chất, làm tăng c−ờng hô hấp, do vậy quá trình hao hụt trọng l−ợng tự nhiên tăng lên. Độ ẩm của không khí trong môi tr−ờng bảo quản cũng có ảnh h−ởng rất lớn tới tỷ lệ nảy mầm, thối củ (Hình 3). Khi độ ẩm của không khí thấp sẽ làm tăng sự bốc hơi n−ớc của khoai tây. Khi đó, một mặt khoai tây bị giảm khối l−ợng tự nhiên do sự héo bề mặt bên ngoài và sự bốc ẩm từ trong ra ngoài củ; Mặt khác sinh ra rối loạn sự trao đổi chất và giảm khả năng đề kháng với các tác dụng bất lợi từ môi tr−ờng bảo quản. Tuy nhiên, khi độ ẩm thấp lại hạn chế sự phát sinh của vi sinh vật gây thối, hỏng dẫn đến tỷ lệ thối giảm. Độ ẩm thấp cũng làm chậm quá trình hoạt động sinh lý của khoai tây dẫn đến làm giảm tỷ lệ nảy mầm của khoai tây. 56 Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng bức xạ gamma... 20 15 3525 30 22 28 24 26 30 9 15 11 13 17 t Co δ(%) β(%) Tỷ lệ thối Tỷ lệ nảy mầm δ(%) ϕ (%) Tỷ lệ thối Tỷ lệ nảy mầm β(%) 30 20 26 24 22 17 15 13 11 9 70 75 80 85 90 Hình 3. ảnh h−ởng của độ ẩm không khí trong buồng bảo quản Khi q = 15 krad; t = 25 0C; τ =18 tuần Hình 2. ảnh h−ởng của nhiệt độ không khí trong buồng bảo quản 3.3 ảnh h−ởng của thời gian bảo quản đến tỷ lệ nảy mầm và thối củ Khi q =15krad; ϕ = 80%, τ =18 tuần Tỷ lệ nảy mầm (Bảng 1) và thối củ khoai tây (Hình 4) tăng dần theo thời gian bảo quản ở cả các mẫu chiếu xạ và mẫu gốc nh−ng ở mẫu chiếu xạ có tỷ lệ thấp hơn so với mẫu gốc và càng thấp khi tăng liều l−ợng chiếu xạ. Khi nhiệt độ môi tr−ờng bảo quản tăng, tỷ lệ nảy mầm tăng, tỷ lệ thối càng tăng. Khi độ ẩm của môi tr−ờng bảo quản tăng lên, quá trình háo n−ớc trong khoai tây giảm xuống nên ít làm giảm khối l−ợng tự nhiên của khoai tây; Tuy nhiên khi độ ẩm cao, bề mặt củ khoai tây lại ẩm −ớt, là môi tr−ờng thuận lợi để vi sinh vật phát triển nên làm tăng hiện t−ợng thối hỏng của khoai tây, mặt khác quá trình hoạt động sinh lý mạnh cũng làm cho tỷ lệ nảy mầm của khoai tây tăng lên. 3.4. Nghiên cứu sự thay đổi hàm l−ợng vitamin C và hàm l−ợng đ−ờng đối với khoai tây Bảng 1. Tỷ lệ nảy mầm của khoai tây theo thời gian bảo quản Thời gian (tuần) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Mẫu gốc 4 8 12 16 22 35 49 65 79 94 100 100 100 100 100 Mẫu 1 2 5 10 15 21 27 32 41 54 64 Mẫu 2 2 4 9 15 21 27 35 48 Mẫu 3 2 5 10 16 24 Mẫu 4 2 4 57 Trần Đình Đông, Trần Nh− Khuyên 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Mẫu gốc β (%) τ (tuần) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Hình 4. Tỷ lệ thối của khoai tây theo thời gian Hàm l−ợng đ−ờng và vitamin C là một yếu tố rất đ−ợc quan tâm ở khoai tây. Khi so sánh hàm l−ợng vitamin C và hàm l−ợng đ−ờng tổng số của khoai tây ở các mẫu chiếu xạ liều l−ợng khác nhau và không chiếu xạ, sau thời gian bảo quản 18 tuần, hàm l−ợng đ−ờng tổng số và hàm l−ợng vitamin C trong khoai tây đối với các mẫu chiếu xạ cao hơn mẫu gốc đối chứng (Bảng 2). Nh− vậy khi chiếu xạ để bảo quản khoai tây trong môi tr−ờng tự nhiên rõ ràng có hiệu quả hơn là không chiếu xạ. Bảng 2. Hàm l−ợng vitamin C và đ−ờng ở khoai tây Tên mẫu đem phân tích Đ−ờng tổng số (%) Vitamin C (mg/kg) Mẫu không chiếu xạ Mẫu chiếu xạ 5 krad Mẫu chiếu xạ 10 krad Mẫu chiếu xạ 15 krad Mẫu chiếu xạ 20 krad Mẫu chiếu xạ 25 krad 8,78 13,15 11,98 11,08 14,59 11,49 7,85 9,16 7,54 9,45 8,43 10,99 Với mẫu chiếu xạ 20 krad và 25 krad không những có hiệu quả cho việc kìm hãm nảy mầm mà còn giữ đ−ợc hàm l−ợng đ−ờng, hàm l−ợng vitamin C cao hơn mẫu không chiếu xạ. 4. KếT LUậN Bức xạ gamma có tác dụng kìm hãm sự nảy mầm, giảm tỷ lệ thối ở khoai tây trong thời gian bảo quản. Với liều chiếu xạ 20krad đến 25krad thì sau 18 tuần bảo quản, tỷ lệ nảy mầm không đáng kể. Các mẫu (cả chiếu xạ và đối chứng) đều có tỷ lệ thối và nảy mầm tăng khi nhiệt độ và độ ẩm của môi tr−ờng bảo quản tăng. Bức xạ gamma liều 20 krad và 25 krad cũng có tác dụng giữ cho hàm l−ợng đ−ờng tổng số và vitamin C trong khoai tây cao hơn mẫu không chiếu xạ. 58 Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng bức xạ gamma... TàI LIệU THAM KHảO Cromin D.A, Adam S (1979). Simple and rapid procedure for analysis of reducing, total and individual sugar in potatoes. Potatoes Res.22, p.99-105. Langerak D (1996). Application of food irradiation processes to developing countries; Rikillt Rep. Wageningen (Netherlands), p. 86-95. Ogama.K (1959). Effect of gamma irradiation on sprout prevention and its phyisologial mechanisme in the Potato Tuber and Onion Bulb. Inst. Chem. Rest; Kioto Univ; p. 37-25. Võ Hoàng Quân, Phạm Quang Vinh (1990). ảnh h−ởng thời kỳ chiếu xạ sau thu hoạch và liều xạ khác nhau đến chất l−ợng khoai tây và hành tây - Báo cáo hội thảo công nghệ bức xạ - Viện năng l−ợng nguyên tử quốc gia, Hà nội, - tr. 18-23. Thomas P., Adam S. (1979). Role of citric acid in the after cooking darkening of gamma irradiated potato tubrs. J Agr. Food che.,p.125-127. 59