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

Báo cáo khoa học Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng bức xạ gamma trong bảo quản khoai tây T¹p chÝ KHKT N«ng nghiÖp 2007: TËp V, Sè 4: 55-59 §¹i häc N«ng nghiÖp I Mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu øng dông bøc x¹ gamma trong b¶o qu¶n khoai t©y Some results on application of gamma radiation for potato storage TrÇn §×nh §«ng*, TrÇn Nh− Khuyªn** 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. §ÆT VÊN §Ò N«ng nghiÖp lµ mét ngµnh s¶n xuÊt vËt chÊt quan träng ë n−íc ta, tuy nhiªn chóng ta cßn Ýt quan t©m ®Õn tæn thÊt sau thu ho¹ch. Thùc tÕ cho thÊy s¶n phÈm n«ng nghiÖp t¹o ra ngµy cµng nhiÒu, ®Æc biÖt lµ trong c¸c thêi ®iÓm thu ho¹ch, s¶n phÈm tiªu thô kh«ng hÕt, nÕu kh«ng sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p b¶o qu¶n tèt sÏ dÉn tíi s¶n phÈm sÏ bÞ thÊt tho¸t vµ gi¶m chÊt l−îng. Trong ®iÒu kiÖn nãng vµ Èm ë ViÖt Nam, khoai t©y trong thêi gian b¶o qu¶n rÊt dÔ bÞ h− háng vµ chÊt l−îng bÞ gi¶m sót, do sù n¶y mÇm vµ thèi cñ. V× vËy, viÖc t×m ra ph−¬ng ph¸p b¶o qu¶n cã hiÖu qu¶ cho s¶n phÈm nµy lµ rÊt cÇn thiÕt. Theo c¸c nghiªn cøu cña Cromin (1979), Langerak (1996), Ogama (1959), Thomas (1979), Vâ Hoµng Qu©n (1990), bøc x¹ gamma cã kh¶ n¨ng k×m h·m sù n¶y mÇm vµ lµm gi¶m tû lÖ thèi r÷a vµ gi÷ hµm l−îng ®−êng cho khoai t©y b¶o qu¶n. V× vËy chóng t«i tiÕn hµnh nghiªn cøu thö nghiÖm øng dông bøc x¹ gamma trong b¶o qu¶n khoai t©y. 2. VËT LIÖU Vµ PH¦¥NG PH¸P NGHI£N CøU VËt liÖu nghiªn cøu lµ khoai t©y Th−êng TÝn (gièng ®Þa ph−¬ng), cñ khoai t©y sau thu ho¹ch mét tuÇn, ®−îc lùa chän ®Ó lµm gièng, ®ang trong thêi gian b¶o qu¶n th«ng tho¸ng giã tù nhiªn ch−a qua xö lý b»ng ph−¬ng ph¸p ho¸ chÊt hay ph−¬ng ph¸p kh¸c. L« khoai t©y dïng cho thÝ nghiÖm ®−îc chia lµm 6 mÉu, mçi mÉu gåm 100 cñ, trong ®ã mét mÉu lµm mÉu gèc ®èi chøng (kh«ng chiÕu x¹), cßn 5 mÉu ®em chiÕu x¹ víi c¸c liÒu l−îng kh¸c nhau lÇn l−ît lµ: 5 krad; 10 krad; 15 krad; 20 krad vµ 25 krad, t¹i Trung t©m ChiÕu x¹ Tõ Liªm, Hµ Néi. Cñ khoai t©y ë c¸c mÉu khi chiÕu x¹ vµ mÉu gèc ®−îc ®−a vµo c¸c tñ b¶o qu¶n thÝ nghiÖm. NhiÖt ®é vµ ®é Èm trong c¸c ng¨n ®Æt mÉu ®−îc ®iÒu chØnh tù ®éng. Kho¶ng nhiÖt ®é thay ®æi tõ 0 - 500C, kho¶ng ®é Èm thay ®æi tõ 50 - 100%. Trong thêi gian b¶o qu¶n, c¸c mÉu khoai t©y ®−îc theo dâi vÒ tû lÖ n¶y mÇm δ (%), tû lÖ thèi cñ β (%), hµm l−îng vitamin C vµ hµm l−îng ®−êng cña khoai t©y phô thuéc vµo liÒu l−îng bøc x¹ q (krad), nhiÖt ®é m«i tr−êng b¶o qu¶n t (0C), ®é Èm m«i tr−êng ϕ (%), thêi gian theo dâi b¶o qu¶n lµ « (tuÇn). Qu¸ tr×nh ph©n tÝch ®−îc tiÕn hµnh t¹i phßng Ho¸ sinh øng dông ViÖn Sinh häc N«ng nghiÖp Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp 1 Hµ Néi. * *Khoa C«ng nghÖ th«ng tin - Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp I - Hµ Néi. **Khoa C¬ §iÖn - Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp I - Hµ Néi. 55 TrÇn §×nh §«ng, TrÇn Nh− Khuyªn 3. KÕT QU¶ NGHI£N CøU 3.1. ¶nh h−ëng cña liÒu l−îng chiÕu x¹ ®Õn tû lÖ n¶y mÇm vµ thèi cñ Khoai t©y gièng th−êng bÞ n¶y mÇm sím trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n. Khi chiÕu x¹ th× tia gamma ®· cã t¸c dông k×m h·m tæng hîp axit nucleic, ng¨n c¶n sù ph©n chia tÕ bµo, lµm gi¶m kh¶ n¨ng tÝch tô ATP, gi¶m ho¹t ®é cña enzim tæng hîp ARN, AND lµ nh÷ng yÕu tè sinh n¨ng l−îng, nh÷ng nh©n tè gióp sinh s¶n trong ph¸t triÓn tÕ bµo nªn lµm gi¶m sù n¶y mÇm. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm thu ®−îc ®· thÓ hiÖn ®iÒu ®ã: Sau 18 tuÇn b¶o qu¶n, mÉu ®èi chøng ®· n¶y mÇm 100%, trong khi ®ã c¸c mÉu chiÕu x¹ 5; 10; 15; 20 krad cã tû lÖ n¶y mÇm t−¬ng øng lµ 64; 48; 24 vµ 4% (H×nh 1). Trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n khoai t©y cßn bÞ thèi háng (thèi kh«, thèi rçng ruét) mµ nguyªn nh©n chñ yÕu lµ do ho¹t ®éng cña vi sinh vËt. Khi liÒu chiÕu x¹ t¨ng, tû lÖ thèi cña khoai t©y gi¶m. Sau 18 tuÇn b¶o qu¶n tû lÖ thèi cña mÉu ®èi chøng lµ 28%, c¸c mÉu chiÕu x¹ cã tû lÖ thèi thÊp h¬n. b(%) 24 34 44 54 64 9 11 13 15 17 q (krad)5 10 15 20 25 Tû lÖ thèi Tû lÖ n¶y mÇm d(%) H×nh 1. ¶nh h−ëng cña liÒu l−îng chiÕu x¹ ®Õn tû lÖ n¶y mÇm vµ thèi cñ Khi t = 25 0C; ϕ = 80%, τ =18 tuÇn Ngoµi ra, khi khoai t©y mäc mÇm, c−êng ®é h« hÊp cµng t¨ng, l−îng dinh d−ìng bÞ hao hôt vµo trong qu¸ tr×nh trao ®æi chÊt t¨ng nªn lµm gi¶m søc ®Ò kh¸ng cña cñ. Tõ ®ã mµ vi sinh vËt vµ c«n trïng cã c¬ héi ph¸t triÓn. §èi víi c¸c mÉu chiÕu x¹ ngoµi t¸c dông k×m h·m n¶y mÇm nã cßn cã t¸c dông tiªu diÖt vi sinh vËt g©y bÖnh b¸m ë trªn bÒ mÆt cñ, v× vËy tû lÖ thèi háng gi¶m xuèng. Khi liÒu l−îng chiÕu x¹ cµng cao, tû lÖ thèi háng cµng gi¶m. ViÖc chiÕu x¹ ®· k×m h·m ®−îc sù n¶y mÇm sím do ®ã sù hao hôt vÒ träng l−îng cñ gi¶m ®i rÊt nhiÒu. Khi liÒu l−îng chiÕu x¹ t¨ng, träng l−îng cñ gi¶m kh«ng ®¸ng kÓ. 3.2. ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é, ®é Èm kh«ng khÝ trong buång b¶o qu¶n ®Õn khoai t©y b¶o qu¶n KÕt qu¶ theo dâi ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong buång b¶o qu¶n ®Õn khoai t©y sau 18 tuÇn b¶o qu¶n, cho thÊy: Khi nhiÖt ®é t¨ng, tû lÖ n¶y mÇm cña khoai t©y t¨ng lªn (H×nh 2) v× khi nhiÖt ®é t¨ng qu¸ tr×nh trao ®æi chÊt t¨ng lµm cho qu¸ tr×nh sinh lý cña khoai t©y ph¸t triÓn m¹nh, ®é giµ sinh lý t¨ng dÉn ®Õn sù h×nh thµnh mÇm trong cñ t¨ng lªn vµ ng−îc l¹i, khi nhiÖt ®é gi¶m th× ho¹t ®é sinh lý gi¶m, do vËy tû lÖ n¶y mÇm còng gi¶m xuèng. Khi nhiÖt ®é b¶o qu¶n t¨ng lµm cho n−íc tho¸t tõ trong ra ngoµi ®äng l¹i trªn bÒ mÆt cñ lµm cho vá cñ lu«n Èm −ít t¹o ®iÒu kiÖn cho vi sinh vËt ph¸t triÓn kÐo theo tû lÖ thèi cña khoai t©y t¨ng. §ång thêi, khi nhiÖt ®é t¨ng sÏ lµm t¨ng c−êng ®é ph¶n øng cña c¸c qu¸ tr×nh c¬ b¶n trong trao ®æi chÊt, lµm t¨ng c−êng h« hÊp, do vËy qu¸ tr×nh hao hôt träng l−îng tù nhiªn t¨ng lªn. §é Èm cña kh«ng khÝ trong m«i tr−êng b¶o qu¶n còng cã ¶nh h−ëng rÊt lín tíi tû lÖ n¶y mÇm, thèi cñ (H×nh 3). Khi ®é Èm cña kh«ng khÝ thÊp sÏ lµm t¨ng sù bèc h¬i n−íc cña khoai t©y. Khi ®ã, mét mÆt khoai t©y bÞ gi¶m khèi l−îng tù nhiªn do sù hÐo bÒ mÆt bªn ngoµi vµ sù bèc Èm tõ trong ra ngoµi cñ; MÆt kh¸c sinh ra rèi lo¹n sù trao ®æi chÊt vµ gi¶m kh¶ n¨ng ®Ò kh¸ng víi c¸c t¸c dông bÊt lîi tõ m«i tr−êng b¶o qu¶n. Tuy nhiªn, khi ®é Èm thÊp l¹i h¹n chÕ sù ph¸t sinh cña vi sinh vËt g©y thèi, háng dÉn ®Õn tû lÖ thèi gi¶m. §é Èm thÊp còng lµm chËm qu¸ tr×nh ho¹t ®éng sinh lý cña khoai t©y dÉn ®Õn lµm gi¶m tû lÖ n¶y mÇm cña khoai t©y. 56 Mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu øng dông bøc x¹ gamma... 20 15 3525 30 22 28 24 26 30 9 15 11 13 17 t Co δ(%) β(%) Tû lÖ thèi Tû lÖ n¶y mÇm δ(%) ϕ (%) Tû lÖ thèi Tû lÖ n¶y mÇm β(%) 30 20 26 24 22 17 15 13 11 9 70 75 80 85 90 H×nh 3. ¶nh h−ëng cña ®é Èm kh«ng khÝ trong buång b¶o qu¶n Khi q = 15 krad; t = 25 0C; τ =18 tuÇn H×nh 2. ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong buång b¶o qu¶n 3.3 ¶nh h−ëng cña thêi gian b¶o qu¶n ®Õn tû lÖ n¶y mÇm vµ thèi cñ Khi q =15krad; ϕ = 80%, τ =18 tuÇn Tû lÖ n¶y mÇm (B¶ng 1) vµ thèi cñ khoai t©y (H×nh 4) t¨ng dÇn theo thêi gian b¶o qu¶n ë c¶ c¸c mÉu chiÕu x¹ vµ mÉu gèc nh−ng ë mÉu chiÕu x¹ cã tû lÖ thÊp h¬n so víi mÉu gèc vµ cµng thÊp khi t¨ng liÒu l−îng chiÕu x¹. Khi nhiÖt ®é m«i tr−êng b¶o qu¶n t¨ng, tû lÖ n¶y mÇm t¨ng, tû lÖ thèi cµng t¨ng. Khi ®é Èm cña m«i tr−êng b¶o qu¶n t¨ng lªn, qu¸ tr×nh h¸o n−íc trong khoai t©y gi¶m xuèng nªn Ýt lµm gi¶m khèi l−îng tù nhiªn cña khoai t©y; Tuy nhiªn khi ®é Èm cao, bÒ mÆt cñ khoai t©y l¹i Èm −ít, lµ m«i tr−êng thuËn lîi ®Ó vi sinh vËt ph¸t triÓn nªn lµm t¨ng hiÖn t−îng thèi háng cña khoai t©y, mÆt kh¸c qu¸ tr×nh ho¹t ®éng sinh lý m¹nh còng lµm cho tû lÖ n¶y mÇm cña khoai t©y t¨ng lªn. 3.4. Nghiªn cøu sù thay ®æi hµm l−îng vitamin C vµ hµm l−îng ®−êng ®èi víi khoai t©y B¶ng 1. Tû lÖ n¶y mÇm cña khoai t©y theo thêi gian b¶o qu¶n Thêi gian (tuÇn) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 MÉu gèc 4 8 12 16 22 35 49 65 79 94 100 100 100 100 100 MÉu 1 2 5 10 15 21 27 32 41 54 64 MÉu 2 2 4 9 15 21 27 35 48 MÉu 3 2 5 10 16 24 MÉu 4 2 4 57 TrÇn §×nh §«ng, TrÇn Nh− Khuyªn 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 MÉu gèc β (%) τ (tuÇn) MÉu 1 MÉu 2 MÉu 3 MÉu 4 MÉu 5 H×nh 4. Tû lÖ thèi cña khoai t©y theo thêi gian Hµm l−îng ®−êng vµ vitamin C lµ mét yÕu tè rÊt ®−îc quan t©m ë khoai t©y. Khi so s¸nh hµm l−îng vitamin C vµ hµm l−îng ®−êng tæng sè cña khoai t©y ë c¸c mÉu chiÕu x¹ liÒu l−îng kh¸c nhau vµ kh«ng chiÕu x¹, sau thêi gian b¶o qu¶n 18 tuÇn, hµm l−îng ®−êng tæng sè vµ hµm l−îng vitamin C trong khoai t©y ®èi víi c¸c mÉu chiÕu x¹ cao h¬n mÉu gèc ®èi chøng (B¶ng 2). Nh− vËy khi chiÕu x¹ ®Ó b¶o qu¶n khoai t©y trong m«i tr−êng tù nhiªn râ rµng cã hiÖu qu¶ h¬n lµ kh«ng chiÕu x¹. B¶ng 2. Hµm l−îng vitamin C vµ ®−êng ë khoai t©y Tªn mÉu ®em ph©n tÝch §−êng tæng sè (%) Vitamin C (mg/kg) MÉu kh«ng chiÕu x¹ MÉu chiÕu x¹ 5 krad MÉu chiÕu x¹ 10 krad MÉu chiÕu x¹ 15 krad MÉu chiÕu x¹ 20 krad MÉu chiÕu x¹ 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 Víi mÉu chiÕu x¹ 20 krad vµ 25 krad kh«ng nh÷ng cã hiÖu qu¶ cho viÖc k×m h·m n¶y mÇm mµ cßn gi÷ ®−îc hµm l−îng ®−êng, hµm l−îng vitamin C cao h¬n mÉu kh«ng chiÕu x¹. 4. KÕT LUËN Bøc x¹ gamma cã t¸c dông k×m h·m sù n¶y mÇm, gi¶m tû lÖ thèi ë khoai t©y trong thêi gian b¶o qu¶n. Víi liÒu chiÕu x¹ 20krad ®Õn 25krad th× sau 18 tuÇn b¶o qu¶n, tû lÖ n¶y mÇm kh«ng ®¸ng kÓ. C¸c mÉu (c¶ chiÕu x¹ vµ ®èi chøng) ®Òu cã tû lÖ thèi vµ n¶y mÇm t¨ng khi nhiÖt ®é vµ ®é Èm cña m«i tr−êng b¶o qu¶n t¨ng. Bøc x¹ gamma liÒu 20 krad vµ 25 krad còng cã t¸c dông gi÷ cho hµm l−îng ®−êng tæng sè vµ vitamin C trong khoai t©y cao h¬n mÉu kh«ng chiÕu x¹. 58 Mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu øng dông bøc x¹ gamma... TµI LIÖU THAM KH¶O 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. Vâ Hoµng Qu©n, Ph¹m Quang Vinh (1990). ¶nh h−ëng thêi kú chiÕu x¹ sau thu ho¹ch vµ liÒu x¹ kh¸c nhau ®Õn chÊt l−îng khoai t©y vµ hµnh t©y - B¸o c¸o héi th¶o c«ng nghÖ bøc x¹ - ViÖn n¨ng l−îng nguyªn tö quèc gia, Hµ néi, - 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