Tài liệu Công nghệ sau thu hoạch bảo quản ngô

Đại Học Bách Khoa TPHCM BỘ MÔN HÓA THỰC PHẨM MÔN : CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH BẢO QUẢN NGÔ GV hướng dẫn: Trần Thị Thu Trà Sinh viên thực hiện: Vũ Minh Nhân Hậu Cao Hữu Ngọc Hoàng Phan Đức Hải Võ Hoài Đông I/ Giới thiệu ngô: I.1 Nguồn gốc: Ngô được tìm thấy và được trồng lần đầu tiên tại Trung Mỹ, cụ thể là ở Mexico. Từ đó chúng lan truyền ra khắp thế giới. Quá trình thuần dưỡng ngô được cho là bắt đầu từ năm 550010000 TCN. Sớm nhất khoảng năm 1500 TCN, ngô bắt đầu phổ biến rộng và nhanh. Khi nó được du nhập vào các nền văn hóa mới, các công dụng mới cũng phát triển và các thứ mới đã được chọn lọc để phục vụ tốt hơn cho các công dụng này. Ngô là lương thực chính của phần lớn các nền văn hóa tiền Columbus tại Bắc Mỹ, Trung Mỹ, Nam Mỹ và khu vực Caribe. Các nền văn minh Trung Mỹ đã được tăng cường sức mạnh nhờ vào ngô; nhờ việc thu hoạch nó, nhờ tầm quan trọng về mặt tôn giáo và linh hồn của nó cũng như ảnh hưởng của nó đối với khẩu phần ăn uống của họ. Ngô tạo ra sự đồng nhất của người dân Trung Mỹ. Trong thiên niên kỷ 1, việc gieo trồng ngô đã lan rộng từ Mexico vào tây nam Hoa Kỳ và khoảng một thiên niên kỷ sau vào đông bắc nước này cũng như đông nam Canada, làm biến đổi cảnh quan các vùng đất này do thổ dân châu Mỹ đã dọn sạch nhiều diện tích rừng và đồng cỏ cho loại cây trồng mới này. Christopher Columbus viết về cây hòa thảo mới đã tìm ra ở Cuba và ông đặt tên cho chúng là Maize. Một vài nhà lịch sử học cho rằng Columbus có thể đã đưa ngô tới châu Âu trong lần vượt biển tìm ra châu Mỹ. Chẳng bao lâu, nó được xác định là loại cây lương thực có giá trị và được trồng rộng rãi ở khắp nơi trên thế giới I.2 Phân loại ngô: I.2.1 Ngô bọc: Là dạng nguyên thủy, mỗi hạt trên bắp đều có vỏ bọc do mày trên đỉnh có râu dài. Loài phụ này có nhiều lá, hoa cờ phát triển đôi khi có hạt trên bong cờ. Hạt cứng, tinh bột dạng sừng, nguồn gốc ở Mexico. I.2.2 Ngô nổ: Hạt tương đối nhỏ, đầu hơi nhọn, nội nhũ có cấu tạo trong. Hàm lượng tinh bôt khoảng 62- 72 %. Hạt ngô nổ khá cứng, khó nghiền ra bột. Hat ngô nổ thường được dung để san xuất ra bột. Ngô nổ có màu trắng, vàng. Cây tương đối nhỏ và đẻ nhánh tương đối nhiều. I.2.3 Ngô bột: Bắp ngô bột dài khoảng 17-20cm. Hạt đầu tròn hoặc hơi vuông, màu trắng, phôi tương đối lơn. Nội nhũ hạt ngô bột có màu trắng đục, cấu tạo bở xo62p, dễ hút nước. Hàm lượng tinh bột của hạt khoảng 55-80%. Thành phần tinh bột gồm 20% amylase và 80% amylosepectin. Hạt hầu như không có lớp sừng, nội nhũ cấu tạo hoàn toàn bằng tinh bột, hạt màu trắng sữa, bên trong mềm, dễ xay thành bột. Nguồn gốc Peru. I.2.4 Ngô đường Mặt nhăn nheo, hơi đục, phôi tương đối lớn, nội nhũ sứng, trong hạt có nhiều glucid dễ tan. Khi chin sữa, lượng đường trong ạt khoảng 15-18%; khi chin hoàn toàn tỉ lệ đường giảm dần. Hàm lượng tinh bột của nội nhũ khá cao 19-31%. Thành phần tinh bột của ngô đường gồm 60-90% amylase và 10-40% amylosepectin. Thường dung ngô này làm rau khi chưa chin, phần lớn dung làm đồ hộp. Hạt ngô đường có màu vàng, trắng, xanh… Ngô đường cây nhỏ, đẻ nhánh nhiều. I.2.5 Ngô răng ngưa: Thông thường có bắp và hạt tương đối lớn nhìn ngang hình chữ nhật. Nội nhũ sứng nằm hai bên hạt, đầu và giữa hạt là nội nhũ bột, khi chưa chin lõm xuống như răng ngựa. Hạt tương đối lớn, màu vàng, trắng, tím...Lõi bắp tương đối nhỏ, màu trắng, đỏ tía, đỏ nhạt. Thân cây tương đối cao lớn, yêu cầu nhiều nước và phân, năng suất khá cao, có giá trị làm thức ăn gia súc. Hàm lượng tinh bột khoảng 60-65%. Thành phần tinh bột gồm 21% amylose và 79% maylosepectin. I.2.6 Ngô tẻ - ngô đá rắn: Ngô đá có bắp lớn, đầu hạt tròn, hạt có màu trắng ngà hoặc màu vàng, đôi khi có màu tím. Nội nhũ của ngô đá có cấu tạo trong và một phần nhỏ ở lõi hạt có cấu tạo đục. Lõi bắp to, tỉ lệ hạt thấp, năng suất cũng thấp. Hàm lượng tinh bột của ngô đá khoảng 56-75%. Thành phần tinh bột ngô đá gồm 21% amylose và 79% amylosepectin. Hạt ngô đá tương đối cứng, do đó dùng ngô đá để sản xuất gạo ngô thì hiệu suất thu thành phẩm khá cao. I.2.7. Ngô nếp: Ngô nếp còn có tên gọi là ngô sáp. Hạt ngô tròn màu trắng đục. Thành phần ngoài của nội nhũ có cấu tạo trong. Hàm lượng tinh bột khoảng 60%. Thành phần gồm 100% amylopectin. Tỉ lệ amylose không đáng kể. Do tất cả nội nhũ là tinh bột mạch nhánh, nên sau khi bị thủy phân dễ hình thành dextrin dạng keo. I.2.8. Ngô đường bột: Phần trên hạt là nội nhũ sừng, có tương đối nhiều tinh bột, đường, phần dưới là nội nhũ bột, nguồn gốc Nam Mỹ. I.3 Cấu tạo của hạt ngô: Thành phần Phần trăm trong hạt ( % theo chất khô Vỏ Phôi Nội nhũ Mày 5,1-5,7 10,2-11,9 81,8-83,5 0,8-1,1 I.3.1 Vỏ: Ngô là loại hạt trần nên không có vỏ trấu mà chỉ có vỏ ngoài (vỏ quả) và vỏ trong quả (vỏ hạt). Chiều dày lớp vỏ khoảng 35-60%. Vỏ hạt gồm 3 lớp: - Lớp ngoài cùng: tế bào xếp theo chiều dọc của hạt nên gọi là lớp tế bào dọc. - Lớp giữa: gồm những tế bào tương tự như lớp ngoài nhưng tế bào xếp theo chiều ngang. Khi hạt còn xanh những tế bào của lớp giữa chứa những hạt diệp lục. Khi hạt đã chin trong tế bào này trống rỗng. - Lớp trong: gồm từ nhiều tế bào dài hình ống xếp theo chiều dọc của hạt. chiều dày của vỏ ngoài thay đổi tùy theo loại và giống hạt. Trong cùng một hạt thì chiều dày của vỏ ngoài tại các vị trí khác nahu không giống nhau. Vỏ trong: Chiều dày của vỏ trong cũng thay đổi tùy theo loại, giống hạt và điều kiện canh tác. Lớp vỏ hạt gồm từ ahi lớp tế bào: - Lớp ngoài: gồm những tế bào xếp rất sít nhau và chứa đầy chất màu - Lớp trong: gồm những tế bào không màu và không ngấm nước. I.3.2 Lớp aleurone: Gồm nững tế bào lớn, thành dày, trong có chứa hợp chất của nito và những giọt nhỏ chất béo.Trong quá trình nảy mầm, lớp này tạo ra một loại amylase, một loại enzyme phá vỡ tinh bột cung cấp năng lượng cho quá trình nảy mầm. Lớp tế bào này có dạng hình vuông hoặc hình chữ nhật. Lớp này dày khoảng 10-70µm, trong lớp này hầu như không chứa tinh bột. Chiều dày của lớp phụ thuộc vào giống, loại hạt và nhất là phụ thuộc vào điều kiện canh tác. I.3.3. Tế bào nội nhũ: Sau lớp aleurone là khối những tế bào lớn hơn, thành mỏng, có hình dạng khác nhau, xếp không thứ tự rõ ràng. Đó là tế bào nọi nhũ. Nội nhũ của ngô được chia là 2 phần, nội nhũ sừng và nội nhũ bột. Lớp nội nhũ bột nằm bên trong gần phôi, mềm và đục, chứa nhiều hạt tinh bột lớn và trơn nhẵn. Liên kết các tế bào trong lớp nội nhũ bột lỏng lẻo. Trong phần nội nhũ bột, màng lưới các hạt protein mỏng và không bao bọc xung quanh hết được hạt tinh bột. Lớp nội nhũ sừng cứng và trong mờ, nằm gần lớp vỏ, chứa nhiều hạt protein. Hạt tinh bột cảu lớp nội nhũ sừng hình đa giác, kích thước nhỏ, kết dính nhau rất sít. Tỷ lệ giữa nội nhũ sừng và nội nhũ bột thay đổi tùy thuộc vào giống ngô. To the left are a diagram and a micrograph of a corn kernel cross-section. Let's study the diagram. Corn kernel is protected by a fruit wall called pericarp (1). The bulk of a mature kernel of any grass is endosperm (3). Endosperm is rich in starch which serves as the energy source for the germinating seed and seedling. During germination, aleurone layer(2) produces aamylase, an enzyme that breaks down starch and thus mobilizes energy for germination. Unlike seeds of dicots, grass caryopsis has only one cotyledon (4). Unlike cotyledons of dicots, cotyledon of grasses does not serve as the storage tissue of the seed. A radicle (8) (an embryonic root) is first to emerge when germination starts. It is covered by coleorhiza (9), a protective sheath. Coleorhiza seals and prevents pathogens from entering the kernel through the rupture made by the elongating radicle during germination. Radicle elongation is followed by elongating of the coleoptile(5) which acts as a protective sheath surrounding young leaves and apical meristem(7) of a plumule (6) (embryonic plant). Rapidly elongating mesocotyl pushes the growing coleoptile to the soil surface. Upon emergence and exposure of the coleoptile to the sunlight, coleoptile and mesocotyl elongation stops and leaves start to elongate.Black layer (10) forms near the tip of a corn kernel. Thành phần hóa học Vỏ Nội nhũ Phôi Protein 3,7 8,0 18,4 Lipid 1,0 0,8 33,2 Chất tro 0,8 0,3 10,5 Tinh bột 7,3 87,6 8,3 Đường 0,34 0,62 10,8 Chất xơ 86,7 2,7 8,8 Sự phân bố các chất trong thành phần của ngô II/. Tính chất của đống hạt: II.1. tính chất vật lý: Trong bảo quản, hạt được tập trung thành khối. Thành phần của khối hạt thường gồm: hạt cần bảo quản, các tạp chất vô cơ, các tạp chất hữu cơ, vi sinh vật và côn trùng, khí giữa các hạt. Ngay trên một giống ngô thu hoạch trên cùng một thửa dất, nhìn chung có những dặc tính giống nhau về chỉ tiêu chất lượng, hình dáng, màu sắc…nhưng xét kĩ thì có nhiều đặc điểm khác nhau, do sự hình thành , phát triển và quá trình sống khác nhau. Ngay trên cùng một bắp ngô có những hạt đã chin hoàn toàn có những hạt chưa chín đầy đủ và có cả những hạt lép nữa. thường thì những hạt ở gần giữa bắp thì lớn, nặng và chín hơn, trong khi đó những hạt đầu bắp thì nhỏ, nhẹ và chưa chín dầy đủ. Do đặc tính không đồng nhất như vậy nên việc bảo quản gây ra không ít khó khăn. Những hạt lép chín chưa đầy đủ thì thường hô hấp mạnh hơn, dễ hút ẩm nên tạo điều kiện cho sâu hại, vsv phát triển thúc đẩy các quá trình của hạt xẩy ra mạnh. II.1.1/ Mật độ và độ rỗng của khối hạt.( độ rỗng, độ chặt): Khi ta tách hạt ra khỏi bắp ta vun thành đống (khối hạt). trong khối hạt bao giờ cũng có những khe hở giữa các hạt chứa đầy không khí, gọi đó là độ rỗng của khối hạt. ngược lại với độ rỗng là phần thể tích các hạt chiếm chỗ trong không gian , đó gọi là độ chặt của khối hạt. Thường thì người ta tính độ rỗng và độ chặt của khối hạt bằng phần trăm: V k h ố i h ạ t −V h ạ t S= x 100% V k hố ihạt Độ rỗng và độ chặt của hạt luôn tỉ lệ nghịch với nhau. Nếu độ rỗng lớn thì độ chặt nhỏ và ngược lại. độ rỗng và độ chặt phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, độ đàn hồi và trạng thái bề mặt hạt. Hình dạng, kích thước kho và phương pháp đổ hạt vào kho cũng ảnh hưởng nhiều tới độ hổng. Kho lớn thì sức cản cảu tường ít, sức nén của khối hạt lớn, do đó độ chặt được tăng lên. Độ hổng ở các khu vực khác nhau cũng khác nhau do tính tự phân loại gây nên. Trong quá trình bảo quản, độ hổng của hạt luôn thay đổi, phụ thuộc vào độ ẩm, thời gian bảo quản. Nếu hạt ẩm và bảo quản lâu thì độ hổng giảm. Độ hổng của đống hạt ngô dao động từ 35-55%.. Đối với công tác bảo quản, độ rỗng và độ chặt của hạt là các yếu tố rất quạn trọng . Nếu khối hạt có độ hổng cao, không khí dễ dàng chuyển dịch gây nên hiện tượng truyền nhiệt đối lưu và chuyển dịch ẩm. Như vậy nếu bảo quản không tốt trong điều kiện độ ẩm và nhiệt độ không khí cao dễ ảnh hưởng đến chất lượng khối hạt (độ ẩm càng cao thì sự bám dính càng tăng và độ rổng sẽ càng giảm). Tuy nhiên lợi dụng độ hổng có thề áp dụng phương pháp thông hơi tự nhiên hay thông gió cưỡng bức để giảm nhiệt độ và độ ẩm của khối hạt hay xả khí để diệt sâu mọt. Trong quá trình bảo quản, nhờ có không khí trong khối hạt mà hạt hô hấp bình thường, duy trì sự sống. Vậy việc duy trì một độ hổng phù hợp là điều kiện tối cần thiết, tạo môi trường cho khối hạt được thông thoáng, tạo điều kiện cho khối thóc truyền và trao đổi nhiệt, ẩm với môi trường được dễ dàng. Muốn vậy hạt phải khô sạch, không đổ hạt cao quá mức (Đống hạt càng cao, dưới tác dụng của trọng lực, vùng phía đáy đống hạt sẽ bị nén làm giảm độ rỗng), không đè nặng lên khối hạt, trường hợp bảo quản lâu phải đảo hay chuyển kho theo định kỳ.( thời gian bảo quản càng dài thì tác dụng của trọng lực càng tăng và độ rỗng sẽ càng giảm) . II.1.2/ Độ rời: Tính tảng rời là đặc tính khi đổ hat từ trên cao xuống, hạt tự chuyển dịch để tạo thành khối hạt có hình chóp nón, nhọn đỉnh và không có hat nào dính hat nào. Khi đ1o sẽ tạo thành góc nghiêng tự nhiên α ( đại lượng đặc trưng cho tính tản rời) là góc nhỏ nhất tạo bởi một mặt phẳng ngang và mặt phẳng nghiêng của chóp. Khối hạt có góc nghiêng càng nhỏ tính tảng rời càng lớn. Dựa vào độ tảng rời sơ bộ có thể xác định được chất lượng và sự thay đổi chât lượng của đống hạt. Hạt có độ rời càng cao thì càng dễ dàng trong di chuyển. Dựa vào khả năng tự chảy của khối hạt. Trong kỹ thuật, độ rời có ảnh hưởng lên lực ép của khối hạt lên tường kho hay lên các thiết bị vận chuyển. Độ rời càng lớn thì thiết bị và thành kho phải càng bền vững. II.1.3/ Tính hấp thụ của khối hạt: Do trong khối hạt có độ rỗng và do cấu tạo của hạt nên tất cả các chất khí có trong khối hạt đều có thể hập thụ vào từng hạt. tuỳ theo tỉ trọng, khả năng thẩm thấu và tính chất hoá học của từng chất mà quá trình nhả ra mạnh hay yếu. Thông thường bao giờ quá trình hập thụ cũng xẩy ra dễ dàng hơn quá trình nhả ra. Lượng nước tự do chứa trong hạt phụ thuộc vào độ ẩm của không khí bao quanh khối hạt. độ ẩm của không khí bao quanh lớn thì hạt sẽ hút thêm ẩm và thuỷ phần tăng lên, ngược lại độ ẩm của không khí nhỏ thì hạt nhả bớt hơi ẩm và thuỷ phần giảm. hạt nhả ẩm khi áp suất riêng phần của hơi nước trên bề mặt hạt lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí. Hạt hút ẩm ở trương hợp ngược lại. Hai quá trình hút và nhả hơi ẩm tiến hành song song với nhau cho tới khi đạt tới trạng thái cân bằng (thuỷ phần của hạt không tăng và không giảm) ở một điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhất định. Độ ẩm cân bằng của hạt thường từ 10% - 35%. Thuỷ phần cân bằng của hạt phụ thuộc vào độ ẩm và độ nhiệt của không khí bao quanh khối hạt, phụ thuộc vào cấu tạo và nhiệt độ của bản thân khối hạt: - ở một điều kiện độ nhiệt và độ ẩm xác định mỗi loại hạt có một thuỷ phần cân bằng xác định.Ở cùng một nhiệt độ độ ẩm tương đối của không khí tăng lên thì thuỷ phần cân bằng càng tăng. - thành phần hoá học của hạt cũng ảnh hưởng tới độ ẩm cân bằng. trong những điều kiện như nhau độ ẩm cân bằng của hạt ngô so với các hạt chưa nhiều chất béo thì độ ẩm của ngô cao hơn. Lí do là chất béo càng cao thì độ ẩm cân bằng cang thấp. - trong bản than mỗi hạt thuỷ phần phân bố không đều vì do thành phần cấu tạo và hoạt động sinh lí ở các phần khác nhau trong cùng một hạt không giống nhau . - trong hạt bao gồm các hạt khô và chắc , đồng thời có những hạt còn xanh non, chưa hoàn thiện. do đó tạo nên những thành phần và khu vực có thuỷ phần không đồng đều. - do ảnh hưởng của độ ẩm tương đối không khí tới khối hạt không đều nhau. Lớp hạt ở trên mặt và xung quanh tường kho, gần của nhà chẳng hạn thì do tiếp xúc nhiều với không khí nên thường có độ thuỷ phân cao hơn. Như vậy có nhiều nguyên nhân khác nhau làm cho sự thuỷ phần trong khối hạt không đều gây khó khăn cho công tác bảo quản.trong các nguyen nhân đó thì độ ẩm và độ nhiệt của không khí là nguyên nhân chủ yếu. vì vậy muốn khắc phục tình trạng phân bố ẩm không đều trong khối hạt điều quan trọng là phải ngăn ngừa ảnh hưởng của nhiệt độ cao và độ ẩm lớn của không khí. φ% k.Khí 20 30 40 50 60 70 80 90 φ %, hạt 8,2 9,5 10,7 8,0 9,5 11,6 15,3 20,9 Độ ẩm cân bằng của hạt ngô (%) ở nhiệt độ 200C ứng với các độ ẩm tương đối của không khí II.2.Tính chất hóa sinh của khối hạt ngô: II.2.1.Quá trình hô hấp của khối hạt: Mặc dù đã tách khỏi cây, khi bảo quản trong kho nó không quang hợp nữa nhưng hạt vẫn là vật thể sống và thương xuyên trao đổi chất với môi trường bên ngoài. Bất kì một cơ thể sống nào muốn duy trì được sự sống đều phải có năng lượng. hô hấp là quá trình trao đổi chất quan trọng nhất của hạt khi bảo quản. Trong quá trình hô hấp đó chất dinh dưỡng chủ yếu là tinh bột trong hạt bị oxy hoá, phân hóa sinh ra năng lượng cung cấp cho tế bào trong hạt để duy trì sự sống. Số lượng chất dinh dưỡng của hạt bị tiêu hao trong hô hấp nhiều hay ít phụ thuộc vào nhiều yếu tố sau: thành phần hoá học của hạt, mức độ hoàn thiện của hạt, thuỷ phân của hạt, độ ẩm và độ nhiệt của không khí. Khi chưa tách khỏi cây, hạt vẫn hô hấp, chi phí chất dinh dưỡng, nhưng do quá trình tổng hợp lớn hơn tiêu tốn, do đó chất dinh dưỡng trong hạt vẫn tăng dần. Ngược lại, khi hạt được tách ra khỏi cây thì chất dinh dưỡng do hô hấp không bù đắp được nữa nên trong bảo quản, khối lượng chất khô của hạt chỉ có giảm đi. II.2.1.1.Các dạng hô hấp của hạt: Các loại hạt có thể tiến hành hô hấp yếm khí hoặc hiếu khí. Trong quá trình hô hấp, hạt sự dụng gluxit để sinh ra năng lượng dưới dạng nhiệt và tạo ra sản phẩm khác nhau tuỳ theo điều kiện hô hấp. a.Hô hấp hiếu khí Nếu khoảng không trong khối hạt có tỉ lệ õi chiếm khoảng ¼ thì hạt có thể tiến hành hô hấp hiều khí(hô hấp trong điều kiện có đủ oxi). Trong quá trình hô hấp hiếu khí, hạt sự dụng oxi trong không khí để oxy hoá gluxit qua nhiều giai đoạn trung gian khác nhau va sản phẩm là khí co2 và hơi nước, đông thời sinh ra nhiệt và phân tán cá sản phẩm này vào không gian xung quanh khối hạt,. phương trình tổng quát của quá trình hô hấp hiếu khí phân huỷ gluxit trong hạt: 6H2O + 6CO2 + 674Kcal C6H12O6 + 6O2 = Như vậy khi thuỷ phân một gam phân tử glucozo thì sẽ sinh ra 134,4 lít CO2, 108 gam nước và 674 kcal nhiệt. b.Hô hấp yếm khí Nếu khối hạt bị bịt kín hoàn toàn hoặc bị nén chặt thì tỉ lệ oxi trong khoản không gian xung quanh khối hạt sẽ giảm xuống dưới 1/4 , trong khối hạt ngoài hô hấp hiếu khí sẽ xẩy ra hiện tượng hô hấp yếm khí (hô hấp không có sự tham gia của oxi ). Khi hô hấp yếm khí, các enzim trong hạt sẽ tham gia oxy hoá gluxit để sinh ra năng lượng. quá trình hô hấp yếm khí ní chung là khá phức tạp và trải qua nhiaaeu gian đoạn trung gian, song phương trình tổng quát có thể biểu diển như sau: + 2C2H5OH + 28Kcal C6H12O6 > 2CO2 Như vậy trong quá trình hô hấp yếm khí thì cứ một phân tử gam glucozo sẽ cho ra 44,8 lít CO2, 92 gam rượi etylic, 28 kcal nhiệt. II.2.1.2.Cường độ hô hấp của khối hạt: Để xác dịnh cường độ hô hấp mạnh hay yếu của hạt người ta thường dùng khái niệm cường đọ hô hấp. theo quy định thì cường độ hô hấp là số miligam CO2 thoát ra 24h do 100g vật chất khô của hạt hô hấp. đôi khi người ta còn dùng quy ước cường độ hô hấp là số miligam khí oxi hấp thụ trong 24h do 100g vật chất khô của hạt hô hấp. cũng có thể xác định cường độ hô hấp bằng cách xác định lượng vật chất khô hao hụt trong một đơn vị thời gian ( 1h hoặc 24h) của 1 khối lượng vật chất khô xác định (thương thì tính theo 100g) ; cũng có thể xác định cường độ hô hấp theo nhiệt lượng sinh ra thao một đơn vị thời gian của một khối lượng nhất định của vật chất khô của hạt. Như vậy , cường độ hô hấp càng lớn khi lượng khí CO2 thoát ra càng nhiều, lượng nhiệt thoát ra cang lớn, lượng oxi hấp thụ lớn và lượng vật chất khô tiêu hao nhiều. Để xác định cương độ hô hấp của hạt , có nhiều phương pháp khác nhau: -phương pháp dùng hệ thống kín của bailey - phương pháp dunhf ống pettencpphe -phương pháp dựa vào lượng vật chất khô hao hụt. II.2.1.3.Hệ số hô hấp: Hệ số hô hấp k biểu thị mức độ và phương pháp hô hấp của hạt. đó là tỉ số giữa số phân tử hay thể tích khí CO2 thoát ra với số phân tử hay thể tích khí 02 hấp thụ trong cùng một thời gian. Hệ số hô hấp phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, thuỷ phân của hạt, áp lực không khí , áp lực hơi nước, nồng độ của nito trong việc trao đổi khí, phụ thuộc vào chất dinh dưỡng của hạt tiêu hao trong khi hô hấp. Hệ số hô hấp bằng 1 khi hạt hạt hô hấp theo phương thức hiếu khí và hạt chứa nhiều tinh bột (ví dụ như ngô ). Còn hệ số hô hấp lớn hơn một khi hạt hô hấp theo phương thưc yếm khí. Còn trong trương hợp ngoài lượng oxi tham gia vào quá trình hô hấp coàn phải tố thêm một lượng oxi vào các quá trình khác (như oxi hoá chất béo) thì k<1 (hiện tượng này thường xẩy ra với các hạt có dầu nhiều). theo tra cứu của các nhà liên xô thì các hạt giàu tinh bột khi có độ ẩm nhỏ hơn độ ẩm tới hạn thì k>1 và k sẽ giảm theo sự tăng của độ ẩm. II.2.1.4.Kết quả của quá trình hô hấp Quá trình hô hấp của hạt sẽ dẫn tới những kết quả như sau: - Làm hao hụt lượng chất khô của hạt :như tren chúng ta có thể thấy,quá trình hô hấp thực hiện là quá trình phân huỷ và tiêu hao chất khô của than hạt đẻ tạo thành năng lượng cần thiết cho quá trình sống của hạt. hô hấp càng mạnh thì lựng chất khô bị tiêu hao càng nhiều. - Làm tăng thuỷ phân của hạt và độ ẩm tương đối của không khí xung quanh hạt: khi hô hấp theo phương thức hiếu khí hạt sẽ nhả nước và khí CO2, nước sẽ tích tụ trong khối hạt làm cho thuỷ phần của hạt tăng lên và độ ẩm của không khí cũng tăng lên. Thuỷ phần của hạt và độ ẩm tương đối của không khí tăng cng khích thích hô hấp mạnh, làm cho hơi nước thoát ra nhiều tạo điều kiện cho sâu mọt , nấm mốc trong hạt phát triển, đẫn tới hạt bị hư hỏng nặng. - Làm tăng nhiệt độ trong khối hạt :năng lượng sinh ra trong quá trình hô hấp của hạt chỉ được sự dụng một phần năng lượng còn lại thoát ra ngoài làm cho hạt bị nóng lên . do tính truyền nhiệt, dẫn nhiệt của hạt kém nên nhiệt lương bị tích tụ lại và dần dần làm cho toàn bộ khối hạt nóng lên, chính nhiệt độ cao đó thúc đẩy mọi quá trình hư hỏng xảy ra nhanh hơn, dẫn tới sự tổn thất lớn. - Làm thay đổi thành phần không khí trong khối hạt :dù hạt hô hấp theo phương thức nào thì cũng nhả khí CO2 nên tỉ lệ khí CO2 tăng lên. Khí CO2 nặng hơn không khisneen lặng xuông dưới, làm cho các hạt dưới đáy phải hô hấp yếm khí, dẫn tới sự hư hỏng, hao hụt. tóm lại là cần phải hạn chế đến mức tối đa các dạng hô hấp của hạt đẻ bảo quản hạt có hiệu quả cao. II.2.1.5.Những yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hô hấp của hạt Cương độ hô hấp của hạt có liên quan chặt chẽ tới mức độ an toàn của hạt trong bảo quản. cường độ hô hấp càng thấp thì hạt càng dễ giữ trong điều kện an toàn, ngược lại cường độ hô hấp càng lớn thì càng dễ bị hư hỏng , biến chất. những yếu tố ảnh hưởng tới cường độ hô hấp : - Thuỷ phần của hạt và độ ẩm tương đối của không khí Thuỷ phân của hạt là yếu tố có ảnh hưởng rất lớn và trức tiếp tới cường độ hô hấp. hạt cang ẩm thì cương độ hô hấp của nó cang mạnh .sở dĩ độ ẩm tăng hật hô hấp mạnh vì bất kì một cơ thể nào thì nước cũng là môi trường để thực hiện các phản ứng trao đổi chất. nếu lượng ẩm trong hạt sẽ ở trạng thái liên kết rất bền vững với protein và tinh bột. do đó nó không chuyển dịch từ tế bào này sang tế bào khác được và không tham gia vào các phản ứng trao dổi chất được. khi độ ẩm trong hạt tăng thì xuất hiện nước tụ do , nước tự do sẽ tham gia vào các phản ứng thuỷ phân (biến tinh bột thành dường,chất béo thành glyxerin và axit béo…) và nó chuyển từ tế bào này qua tế bào khác dẽ dàng. Mặt khác khi xuất hiện nước tự do thì làm tăng hoạt tính enzim hô hấp và thuỷ phân , chính vì thế mà cường độ hô hấp của hạt sẽ tăng. - Nhiệt độ của không khí và của hạt Độ nhiệt của không khí xung quanh và của hạt có ảnh hưởng khá lớn và trúc tiếp tới cương độ hô hấp. khi độ nhiệt tăng thì cường độ hô hấp cũng tăng theo. - Mức độ thông thoáng của khối hạt Mức độ thong thoáng của khối hạt có ảnh hưởng rõ rệt tới cương độ hô hấp , nhất là dối với hạt có thuỷ phân cao. Trong điều kiện bảo quản lâu dài mà không có thong gió và dảo trộn thì khối lượng CO2 sẽ tích luỹ dần lên còn lượng O2 thì giảm xuống, tạo ra nhiệt bắt buộc hạt phải hô hấp yếm khí nên không có lợi cho hạt. nồng độ CO2 tích luỹ trong khói hạt còn phụ thuộc vào mức độ kín của kho bảo quản. sự thiếu oxi và tích luỹ CO2 chỉ ảnh hưởng đến các hạt có độ ẩm cao. Đối với các hạt khô, sự thiếu oxi hoàn toàn và CO2 tích luỹ nhiều cũng không gây khó khăn cho hoạt động sống của nó. Chỉ có những hạt có độ ẩm cao sẽ hô hấp yếm khí và nhanh chống giảm khả năng nảy mầm. do đó khi bảo quản ta pahir thay đổi không khí liên tục cho lớp hạt bằng cách giảm chiều cao của khối hạt hoặc thong gió cho nó. - Cấu tạo và trạng thái sinh lí của hạt Các hạt khác nhau và các bộ phận khác nhau trong cuang một hạt có tính chất và cấu tạo khác nhau nên cường độ hô hấp của chúng cũng không giống nhau. Trong phôi hạt thì phôi là bộ phận có cường độ mạnh nhất. hạt không hoàn thiện ( hạt xanh, non lép…0 có cường độ hô hấp bao giờ cũng lớn hơn hạt hoàn thiện. sở dĩ như vậy vì hạt lép có độ ẩm cao hơn và bề mặt hoạt hoá lớn hơn so với hạt phát triển bình thường. còn các hạt gảy, sâu bọ do lớp vỏ bảo vệ bị phá vở nên vsv và không khí dễ xâm nhập vào nên làm cho hạt bị ẩm hơ, hô hấp mạnh hơn. Do đó n ên khi thu hoạch thì nên xem vét kĩ nhưng hạt nào chưa chín hoàn toàn, chưa hoàn thiện về mặt chất lượng về phương diện sinh lí nó hoạt động khá mạnh trong thời gian để hoàn chỉnh về mặt chất lượng. khi giai doạn đàu mơi thu hoạch hạt có cường độ hô hấp khá lớn nên cần chú ý bảo quản . - Các yếu tố khác: Ngoài các yếu tố kẻ trên thì hoạt động của sâu hại và vi sinh vật cũng có ảnh hưởng trức tiếp đến cường độ hô hấp của hạt. bởi vì khi hoạt động thì sâu hại và vi sinh vật thải ra khí CO2, hơi nước và nhiệt làm cho thuỷ phần của hạt thay đổi và làm cho cả thành phần không khí cũng thay đổi. số lượng sâu hại và vi sinh vật càng nhiều, sự hoạt động của nó càng mạnh thì cường độ hô hấp của hạt càng tăng. II.2.2.Quá trình chín sau thu hoạch: Hạt vừa mới thu hoạch khả năng nảy mầm rất kém do hạt đang trong trạng thái ngủ. Hạt ngủ sẽ chỉ nảy mầm nếu được bảo quản trong điều kiện thích hợp cho các biến đổi về vật lý và hóa học để hạt thoát khỏi trạng thái ngủ. Quá trình bảo quản này được gọi là quá trình chín sau thu hoạch. Thực chất quá trình chín sau thu hoạch là cả một quá trình sinh hóa phức tạp của các loại rau, quả, củ, hạt... Nhờ quá trình chín sau thu hoạch, năng lực nảy mầm và chất lượng cảm quan của hạt tăng. Nguyên nhân của hiện tượng trên có thể được giải thích do sau thu hoạch các quá trình chín của hạt vẫn tiếp tục. Trong hạt vẫn còn các chất đơn giản mạch ngắn như các acid amin, peptid, đường glucose, dextrin, các acid béo, glycerin, các andehyt... các chất này sẽ được hệ enzyme tổng hợp của hạt xúc tác để tiếp tục tổng hợp thành các loại protein, glucid, lipid... đặc thù làm chất lượng hạt tăng. Các quá trình này còn làm giảm các liên kết hóa học kiềm hãm sự nảy mầm như liên kết andehyt acetic, andehyt fomic. Để tạo cho quá trình biến đổi sau thu hoạch diễn ra thuận lợi, biện pháp là làm khô kịp thời bằng phơi hoặc sấy, đặc biệt hiệu quả cao khi ta quạt không khí khô vào khối hạt. Như vậy chỉ cần 15-20 ngày độ nảy mầm của hạt đạt cực đại. Khi thu hoạch nếu tách trái ra khỏi thân cây chậm thì chất lượng hạt tốt vì sau khi cắt cây ra khỏi gốc tuy không còn quá trình quang hợp nữa nhưng quá trình chuyển chất dinh dưỡng từ cây vào trái vẫn diễn ra. Hạt ngô được tách khỏi bắp và cây nhanh hay chậm dẫn đến tăng hàm lượng tinh bột và thay đổi hàm lượng đường. Phương thức bảo quản Hạt chín hoàn toàn, tách khỏi bắp Bảo quản hạt còn trên bắp sau 28 ngày Bảo quản hạt còn trên bắp Hàm lượng tinh bột (%) Lượng đường (mg/g hạt) 70,61 22,8 71,87 23,0 72,37 22,6 không tách khỏi cây sau 28 ngày Các biến đổi của đống hạt khi hạt nảy mầm: Khi hạt nảy mầm có 2 quá trình biến đổi hóa sinh quan trọng xảy ra là thủy phân và hô hấp. Cả hai quá trình này đều ảnh hưởng đến tính chất của khối hạt: - Hô hấp trong hạt xảy ra mãnh liệt và thường là hô hấp hiếu khí, lượng chất khô do đó bị tổn thương khá lớn. - Quá trình thủy phân tinh bột thành đường xảy ra mạnh nên khối hạt có mùi nha, hàm lượng đường khử tăng. Điều kiện cần thiết cho hạt nảy mầm:là độ ẩm cao, nhiệt độ ấm và có mặt của oxy không khí. Độ ẩm cần thiết cho trương nở hạt, cho hoạt tính của các enzyme và là chất tham gia vào phản ứng thủy phân. Độ ẩm thích hợp cho hạt ngô nảy mầm là 38÷40%. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình nảy mầm chính là nhiệt độ thích hợp cho các enzyme thủy phân trong hạt hoạt động. Đối với mỗi loại hạt, nhiệt độ tối thích có khác nhau. Tuy nhiên ở vùng nhiệt độ không tối thích, nếu enzyme còn hoạt tính thì hạt vẫn có thể nảy mầm. Nhiệt độ tối thiểu Nhiệt độ tối đa Nhiệt độ tối thích 5 ÷ 10 40 ÷ 44 33 ÷ 35 Quá trình nảy mầm cần nhiều năng lượng nên cần oxy để hạt hô hấp hiếu khí, do đó hàm lượng oxy thiếu sẽ làm chậm và có thể ngưng quá trình nảy mầm. Như vậy, chính độ ẩm ảnh hưởng nhiều nhất đến quá trình nảy mầm. Khả năng nảy mầm của hạt phụ thuộc vào quá trình chín và điều kiện bảo quản hat. II.2.3/ Quá trình tự bốc nóng khối hạt: Hiện tượng tự bốc nóng là hiện tượng tự tăng dần nhiệt độ trong khối hạt làm giảm phẩm chất của khối hat. Tuy nhiên mức độ giảm khối lượng phụ thuộc vào diễn biến của quá trình. Mức độ diễn biến phụ thuộc vào nguyên nhân gây hiện tượng, thành phần hóa học của hat. - II.2.3.1.Nguyên nhân: Do hậu quả cảu quá trình hô hâp của hạt, hat khô hô hấp mạnh hơn hạt ướt. Do hoạt động của vi sinh vật, 5-10% lượng nhiệt cần cho vi sinh vật, 95% thải ra khối hạt. Do hiện tượng tự động phân cấp. Do điều kiện môi trường, nhiệt độ, độ ẩm, bốc nóng tầng sâu 5-70cm. Do điều kiện kho chứa không đảm bảo. Đống hạt là tập hợp các sinh vật sống bao gồm các loại hạt, vi sinh vật và côn trùng, do đó trong đống hạt tồn tại quá trình hô hấp. Mặt khác đống hạt lại có khả năng dẫn nhiệt kém dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ nhanh của đống hạt. Quá trình như vậy gọi là quá trình tự bốc nóng của hạt. Khi vi sinh vật hô hấp, một phần nhỏ năng lượng thật sự cần cho hoạt động sống của vi sinh vật, phần còn lại biến thành nhiệt năng. Tùy theo loài vi sinh vật mà độ ẩm cho phát triển có khác nhau. Thông thường, vi sinh vật phát triển tốt khi độ ẩm đống hạt trên 16%. Nếu ẩm hạt nhỏ hơn giá trị 12,5% vi sinh vật hầu hết ngưng hoạt động. Khi vi sinh vật sinh sôi, nhiệt độ của đống hạt sẽ tăng rất nhanh và hạt sẽ bị bốc nóng mạnh đến khoảng nhiệt độ 60 oC thì ngưng do lúc này phần lớn nấm mốc và nấm mem phát triển trên hạt sẽ bị tiêu diệt. Côn trùng cũng góp phần trong quá trình làm tăng nhiệt độ của đống hạt. Trong điều kiện hạt được bảo quản ở độ ẩm nhỏ hơn 12,5%, mặc dù hô hấp của hạt và vi sinh vật đều rất thấp, đống hạt vẫn có khả năng bị bốc nóng nếu nhiễm côn trùng. Khi bốc nóng do côn trùng , nhiệt độ cuối của quá trình bốc nống không cao do côn trùng bị tiêu diệt ở nhiệt độ 42÷45oC. II.2.3.1.Các giai đoạn của quá trình bốc nóng khối hạt: Quá trình bốc nóng khối hạt không phải bắt đầu trong toàn khối hạt mà chỉ tại một vài điểm có độ ẩm tăng cục bộ và được chia thành 3 giai đoạn: + Giai đoạn 1: là giai đoạn khởi nguồn nhiệt. Tại một vị trí nào đó trong kho, khi độ ẩm hay nhiệt độ tăng, các quá trình hóa sinh và sinh học bắt đầu tăng hơn mức bình thường dẫn đến làm tăng cục bộ nhiệt độ. Lúc này hạt chưa có mùi lạ, trừ hạt xanh và phôi bắt đầu biến màu, độ rời của đống hạt bắt đầu giảm. Nhiệt độ của đống hạt trong giai đoạn một tăng chậm do số lượng VSV và côn trùng chưa cao. Trong giai đoạn này, hầu hết mọi VSV và côn trùng đều bắt đầu tăng tốc sinh trưởng. Nguyên nhân làm tăng ẩm hạt hay tăng nhiệt là do chuyển dịch nhiệt ẩm trong khối hạt. Không khí nóng thường nhẹ và có khuynh hướng đi lên mang theo lượng ẩm hơi bốc từ hạt. Không khí lạnh thường nặng và khô hơn, lại có khuynh hướng dịch chuyển xuống phía dưới.khu vực nhiệt độ cao thường tập trung vào giữa kho. Các vị trí dễ bị tăng ẩm hay tăng nhiệt thường nằm ở vị trí rìa hạt, lớp dưới sàn và các lớp gần trên mặt hay gần tường. Tại rìa đống hạt nơi tập trung nhiều hạt lép và bụi rác do tính tự phân loại của đống hạt. Tại lớp hạt cách bề mặt trên cùng 50÷70cm do hiện tượng chuyển dịch nhiệt ẩm, ẩm sẽ theo nhiệt tiến vào trong lớp hạt. Khi giao mùa, nhiệt độ ngoài trời thay đổi đột ngột mà nhiệt độ của lớp hạt không thay đổi kịp sẽ dẫn đến nhưng hơi ẩm. Cũng với lý do tương tự, khi tuongwg kho các nhiệt không tốt cũng dẫn đến ngưng tụ ẩm tại lớp hạt cách tường kho khoảng 50cm. Tại sàn kho do đổ hạt nóng vào sàn kho lạnh gây ngưng tụ nước hay do sàn kho cách ẩm kém. Ngoài ra, ẩm còn tăng tại các vị trí đặc biệt do dột mái, nứt tường, ngay nguồn ra máy lạnh... + Giai đoạn 2: là giai đoạn mà VSV, côn trùng phát triển mạnh do độ ẩm và nhiệt độ tăng thích hợp, hạt cũng tăng mạnh quá trình hô hấp. Đầu giai đoạn 2, các VSV phát triển nhanh, nhưng càng về cuối nấm mốc phát triển mạnh nhưng vi khuẩn Herbicola bắt đầu giảm. Đống bắt đầu xuất hiện mùi nha, vỏ hạt sẫm lại, trên phôi bắt đầu xuất hiện khuẩn lạc của nấm mốc. Độ ẩm và nhiệt độ tăng nhanh nên độ rời giảm mạnh. Nhiệt độ lúc này không chỉ tăng cục bộ ở các điểm tích tụ ẩm mà lan ra toàn kho, nhất là vùng giữa kho. Nếu không hạt chế kịp thời thì chỉ 3÷7 ngày, quá trình bốc nóng sẽ chuyển qua giai đoạn 3. + Giai đoạn 3: diễn ra khi lượng VSV và côn trùng sinh sôi cực đại, nhiệt độ khối hạt tăng rất nhanh, đạt đến trên 50oC . Lúc này nhiệt độ cao sẽ ức chế hoạt động của côn trùng, nấm mốc và nấm mem, chỉ còn các vi khuẩn ưa nhiệt hoạt động tốc độ tăng nhiệt giảm dần. Nhiệt độ đống hạt chỉ ngưng tăng khi đạt đến nhiệt độ tiêu diệt tất cả các vi khuẩn ưa nhiệt. Lúc này về mặt chất lượng hạt giảm sút nghiêm trọng. Hạt có mùi hôi, khé, màu vỏ hạt chuyển sang sẫm đen hay mang màu sắc của các bào tử nấm mốc, hạt bị vón cục. + Theo các tài liệu khi nhiệt độ đống tăng đến khoảng 25÷28 oC thì xem như hạt bắt dầu vào giai đoạn 1 của quá trình bốc nóng. Tuy nhiên, trong điều kiện nước ta thì nhiệt độ bình thường của đống hạt bình thường đôi khi đã lên trên 35 oC vào những ngày nắng nóng. Dó đó không chỉ căn cứ vào nhiệt độ mà cần quan sát biến chuyển của hạt về máu sắc để quyết định thời điểm cần can thiệp vào đống hạt để tránh hiện tượng tự bốc nóng. Thông thường, khi thấy nhiệt độ tăng đến 38oC cần tiến hành càn đảo, thông gió làm nguội hạt. Nếu nhiệt tăng lên đến 45 oC, cần tách riêng phần hạt bị bốc nóng ra để xử lý và không được nhập trở lại chung với các hạt chưa bị bốc nóng. Khi nhiệt độ đống hạt lớn hơn 50 oC, hạt xem như bị hư hỏng hoàn toàn và không thể sử dụng được cho người. + Hậu quả của quá trình bốc nóng sẽ là sự hư hỏng và giảm hay mất hẳn khả năng nảy mầm của hạt cây chính; sự gia tăng của loài, lượng VSV và côn trùng kéo theonhuwngx tổn thất gây ra bởi sự phát triển của chúng, đặc biệt tổn thất về cảm quan và dinh dưỡng. Vì vậy trong bỏa quản cần thiết phải thường xuyên kiểm tra nhiệt độ của đống hạt được bảo quản. - II.2.3.3 Các dạng tự bốc nóng: Dựa vào nguyên nhân gây ra hiện tượng chia ra: Dạn bốc nóng vùng, hiện tượng xảy ra vùng, nơi khác nhau, đặc điểm khác nhau do tích tụ côn trùng hoặc nhà kho dột. Dạng bốc nóng tầng: Bốc nóng tầng trên thường xảy ra với lớp hạt cách bề mặt 50-70cm do có sự thay đổi đột ngột về thời tiết, khả năng ngăn cách của mái và kho kém. Bốc nóng tầng dưới: sảy ra ở lớp hạt cách sàn kho 50-75cm thường do lúc nhập kho, khối hạt có nhiệt độ cao. Bốc nóng thành vỉa đứng: dạng này xuất hiện ở nhiều lớp hạt xung quanh tường kho và cách tường kho với 1 khoảng cách 50-70cm, do hậu quả của quá trình tự phân loại và khả năng cách ẩm của tường kho kém, đặc biệt là kho cuốn. III/ Những biến đổi trong quá trình bảo quản: Tgian bảo quản (tháng ) 0 pH Protein tiêu hóa được (%) Tinh bột tiêu hóa được (%) Tổng đường hòa tan (%) Thiamin (mg/100g) 10oC 25oC 45oC 10oC 25oC 45oC 10oC 25oC 45oC 10oC 25oC 45oC 10oC 6.43 6.43 6.43 77.0 77.0 77.0 58.0 58.0 58.0 3.60 3.60 3.60 29.0 25oC 45oC 29.0 29.0 3 6 6.03 6.40 6.10 5.80 76.8 72.5 71.0 57.9 55.0 52.0 3.90 4.00 5.90 5.60 76.5 70.0 65.0 57.5 50.0 46.0 4.15 4.35 ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến thành phần hóa học của ngô 3.00 2.00 28.8 28.7 26.0 24.0 III.1.Các biến đổi của tinh bột trong quá trình bảo quản Trong thành phần của glucid chiếm khoảng 51-52% trong đó phần lớn tồn tại dưới dạng tinh bột, một ít ở dang xenlulose, pentosan và đường. Biến đổi chủ yếu của tinh bột là quá trình thủy phân thành dextrin, maltodextrin, maltose và thậm chí thành glucose dưới tác dụng của enzyme amylase. Quá trình hô hấp của hạt cũng là nguyên nhân chính dẫn tới sự hao hụt về tinh bột. Nếu VSV phát triển có thể làm thủy phân(như Aspergillus niger) hoặc lên men (như Saccharomyces) tinh bột Quá trình thủy phân xảy ra nhanh khi độ ẩm bảo quản của hạt lớn hơn 15%. Khi nhiệt độ bảo quản tăng, hàm lượng đường khử trong thành phần hạt cũng tăng. Môi trường yếm khí có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của VSV, do đó giảm được lượng nấm mốc cũng như các biến đổi của tinh bột dưới tác động của hệ amylase nấm mốc. III.2.Các biến đổi của protein trong quá trình bảo quản: Trong quá trình bảo quản, lượng protein tổng trong hạt không thay đổi. Nếu xét về tỉ lệ phần trăm thì lượng tinh bột bị mất đi trong quá trình hô hấp. Tuy nhiên, tỷ lệ giữa các nhóm protein thay đổi do quá trình thủy phân dưới tác dụng của hệ enzyme protease có trong hạt hay do VSV tiết ra. Cũng như biến đổi của glucid, tốc độ biến đổi của protein trong bảo quản tăng nhanh khi nhiệt độ và độ ẩm cao. Ngược lại quá trình thủy phân, trong bảo quản hạt đôi khi cũng xuất hiện quá trình trùng hợp của các peptid mạch ngắn để cho ra các protein có khối lượng phân tử cao hơn. Trong điều kiện bảo quản không tốt, nếu hạt bị ẩm ướt, nhiệt độ bảo quản cao hay trong tình trạng bị bốc nóng, hệ enzyme protease sẽ hoạt động mạnh hơn, phân hủy protein thành các polypeptide và cuối cùng thành các acid amin tự do. Các phản ứng này xảy ra khá chậm trong hạt và khó phát hiện. Không những thế, các enzyme trong hạt cũng có thể bị biến đổi ảnh hưởng tới khả năng nảy mầm của hạt giống. Khi lượng acid amin tăng lên mà có mặt VSV, các VSV sẽ biến đổi các acid amin này theo ba hướng: - VSV hiếu khí phân hủy các acid amin này thành các acid hữu cơ và khí amoniac. Phản ứng này taọ mùi khó chịu cho hạt bảo quản, tăng độ chua cho sản phẩm nhưng không gây độc hại. Phương trình biến đổi: R-CH(NH2)-COOH  R-CH2-COOH + CH3 Các vi khuẩn kỵ khí phấn hủy acid amin theo hướng tạo ra khí CO 2 và các amin. Các amin tạo ra thường là các chất gây độc cho cơ thể, nhất là các amin mạch kín. Ví dụ tyrozine cho ra tryptamine gây co giãn động mạch; histidine cho ra histamine kích thích tiết dịch vi, làm nở vi huyết quản gây nổi ban, dị ứng. R-CH(NH2)-COOH  R-CH2-COOH + CO2 24.0 22.0 - Nếu phối hợp cả vi khuẩn kỵ khí lẫn hiếu khí, các biến đổi của protein rất phức tạp tạo ra các sản phẩm như phenol, scarol, crezol, indol, mercaptan... là các chất độc gây bài tiết nước miếng nhiều và gây co giật, tạo mùi vị khó chịu, thậm chí mùi thối cho khối hạt. R-CH(NH2)-COOH R-CH=O + CO2  R-CH2-OH + CO2 + NH3 Protid  N(CH3)3  O=N(CH3)3 Triptophan  Scatol Indol Lys, Cys, Met  Ethyl mecaptid  mercaptol ethanol Protid của hạt bị biến chất thấy rõ ràng nhất khi khối hạt bốc nóng đến nhiệt độ cao (60 ÷ 70 C) bởi VSV. Khi đó các sản phẩm phân hủy là các chất có tính acid, tính kiềm và cuối cùng bị phân hủy thành các chất có mùi khai, thối rất khó chịu Tóm lại: Nếu hạt bị ẩm, nóng thì dù trong điều kiện bảo quản hiếu khí hay yếm khí protid cũng sẽ bị phân hủy, làm giảm chất lượng và gây hư hỏng hạt. Quá trình lên men thối thông thường biến đổi ở lớp gần bên ngoài, nơi bắt đầu của quá trình bốc nóng đống hạt và sẽ di chuyển dần vào bên trong. III.3.Các biến đổi của lipid trong quá trình bảo quản: Trong hạt ngô, chất béo tập trung nhiều ở phôi hạt, được tạo thành bởi phần lớn các acid không no nên dễ dàng bị thủy phân và oxy hóa. Khi thủy phân, chất béo béo cho ra glycerine và các acid béo làm chua hạt. Nếu các acid mạch ngắn (khoảng dưới 8 cacbon) thì đống hạt sẽ xuất hiện mùi hôi của các acid này. Khi bị phân hủy, chất béo còn tạo ra nhiệt lượng lớn làm cho đống hạt bị bốc nóng. o Ngoài tác dụng thủy phân gây chua, lipid của hạt còn bị biến đổi do quá trình oxy hóa. Sản phẩm của quá trình oxy hóa gây cho hạt có mùi ôi, khé và vị đắng nên quá trình oxy hóa còn được gọi là ôi hóa. Sự oxy hóa của lipid có thể là do ôi hóa hóa học hoặc ôi hóa sinh học hay cả hai. Ôi hóa hóa học là quá trình tự oxy hóa của chất béo khi có mặt oxy. Khi đó có sự tấn công của các gốc acid béo tự do của như kết hợp bởi oxy phân tử. Áp suất của oxy và lượng nối đôi trong phân tử acid béo có ảnh hưởng đến tiến trình phản ứng. Sản phẩm đầu tiên là hydro peroxyt, từ đó tạo nên andehid no và không no, ceton, acid môn và dicarbonxylic, cetoacid, epoxyt… tạo ra vị ôi khé cho hạt. Ôi khé do tạo thành andehyde: có thể xảy ra có hay không cần sự xúc tác của enzyme. Các tác nhân chính gây ra phản ứng này là ánh sáng, độ ẩm cao, nhiệt độ và sự có mặt của oxy trong không khí, ví dụ như khi phơi hạt dưới nắng gắt. Ôi khé do tạo thành ceton: là trường hợp oxy hóa các acid béo no dưới tác dụng của oxy không khí và được xúc tác bởi một số ion kim loại như Cu, Pb, Fe, Co… Glycerin cũng có thể bị oxy hóa cho ra epialdehyde cũng là sản phẩm phân hủy gây mùi ôi vị khé cho hạt. Sự oxy hóa sinh học: quá trình thủy phân và gây đắng xảy ra đầu tiên do enzyme lipase phân hủy chất béo tạo thành glycerin và acid béo, sau đó dưới tác dụng của enzyme lipoxygenase, acid béo chưa no bị oxy hóa tạo thành peroxyde và hydro peroxyde. Hydro peroxyde và peroxyde lại tiếp tục chuyển hóa thành rượu, ceton, aldehyde và acid như trong trường hợp oxy hóa hóa học. Sau đó lại tiếp tục xảy ra sự oxy hóa ceton. Kiểu oxy hóa sinh học thường đặc trưng với acid béo no với phân tử lượng trung bình và thấp, khi có hàm ẩm đáng kể. Khi đó các acid béo bị β-oxy hóa và decarboxyl, kết quả sẽ là tích tụ các alkylmethylceton có mùi khó chịu. Khi lipid bị oxy hóa, các vitamin trong hạt cũng thường bị mất hoạt tính. Lý do là khi đó các acid béo cao phân tử cũng như các vitamin đều bị phá hủy bởi các sản phẩm của quá trình oxy hóa. Ngoài ra, các sản phẩm oxy hóa của lipid còn làm vô hoạt các enzyme và có khả năng phản ứng đối với protein. Hợp chất tạo thành này bền vững, không hòa tan trong nước cũng như dung hòa dung môi hữu cơ và cũng không bị phân hủy bởi enzyme, vì vậy có khả năng gây độc đối với người sử dụng. IV/ Sinh vật trong hạt: Mọi giai đoạn trước khi nhập hạt vào kho đều có thể làm tăng lượng VSV trên hạt. Khi trên đồng, lượng VSV bám vào hạt phụ thuộc vào hạt phụ thuộc nhiều vào thời tiết, sức khỏe của cây. Cây đang mắc bệnh hay môi trường nóng ẩm sẽ làm gia tăng lượng VSV bám trên cây. Trong quá trình thu hoạch, lượng các VSV nhiễm vào phụ thuộc nhiều vào thời điểm và cách thức thu hoạch. Nếu thu hoạch hạt đúng thời điểm hạt chín mẩy, rắn chắc, thời tiết khô ráo, thu hoạch đúng kỹ thuật và tránh tiếp xúc với đất, hạt ít bị gãy vỡ và mau chóng làm khô hạt thì sẽ hạn chế được VSV bám vào hạt. Khi bảo quản trong kho thì hệ VSV vật kho cũng sẽ phát triển, đặt biệt là nấm mốc. Nguyên nhân có thể là do dụng cụ không sạch sẽ, chế độ thanh trùng không đảm bảo sẽ làm cho VSV xâm nhập vào sản phẩm. Hoặc do không cẩn thận đổ lẫn sảm phẩm đã nhiễm VSV vào loại sản phẩm mà chưa bị nhiễm cũng làm cho số luongj VSV trong kho bảo quản tăng lên. - IV.1.Các loại VSV nhiễm vào đống hạt: Dựa theo cấu tạo sinh học: các VSV nhiễm vào khối hạt có thể bao gồm cả vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm men và nấm mốc. + Vi khuẩn: trên các loại hạt trong kho người ta đã phát hiện được gần 100 loài vi khuẩn khác nhau nhưng thường gặp hơn cả là các trực khuẩn Bacterium như Bact.Herbicola sureum, Bact.Subtilis, Bact.Mycoides, Bact.Proteus, Bact.Putidum, Bact.Prgidiosur, Bacillus vulgatus… Ngoài ra còn có vi khuẩn lên men chua và cầu khuẩn. Vi khuẩn chỉ xâm nhập vào trong hạt khi hạt bị hư hỏng hay rạn nứt. Vi khuẩn chiếm khoảng 90% tổng lượng VSV khi hạt mới thu hoạch. Nhiều nhất trên hạt mới thu hoạch là vi khuẩn Herbicola. Vi khuẩn này không gây hại về mặt dinh dưỡng và cảm quan cho hạt, nhưng số lượng lớn và tốc độ phát triển nhanh của Herbicola làm khối hạt dễ bị bốc nóng. + Xạ khuẩn: thay đổi trong phạm vi từ hàng chục nghìn đến hàng chục triệu con trên 1g hạt. bao gồm các loại chủ yếu thuộc nhóm Streptomyce ví dụ như Streptomyces albus, Actinomyces albido, Fuscus, Actinomyces cinereusnigir atousticus, Actinomyces granunis. + Nấm men: các nấm men có thể bám trên hạt ở ngoài đồng khá đa dạng, một số loài thông dụng như Saccharomyces sereviseae, Cryptococcus lausenti, Cryptococcus albidus, Rhodotoruta ingeniosa, Sporobolamyces roseus, Rhodotorula glutinis... Các giống men này có thể tạo màu hồng hay trắng trên bề mặt hạt. + Nấm mốc: Trong các loài VSV phát triển trên hạt thì nấm mốc phát triển mạnh mẽ và gây thiệt hại nhiều nhất. Nấm mốc có thể nhiễm ngay từ ngoài đồng, phá hoại ngay từ khi hạt có trên cây như Alternaria, Cladosporium, Fusarium... Khi tấn công hạt trên cây, hậu quả do nấm mốc gây ra là làm cho bông bị héo, hạt bị lép và giảm độ nảy mầm. Ngoài ra nấm mốc có thể phát triển trong kho bảo quản khi hàm ẩm hạt đạt đến 14÷15% và nhiệt độ cao trên 30oC. Các giống nấm mốc chuyên phát triển trong kho thuộc chủ yếu là Aspergillus và Penicillium. - Dựa theo phương thức sử dụng thức ăn + Vi sinh vật phụ sinh: Loài này tồn tại trên hạt tới 90% là do vận chuyển từ rễ cây, thân cây lên hạt, nhất là đối với những loại hạt mới thu hoạch. Điển hình của loại này là Pseudomonas herbicola và Pseudomonas fluorescens. Phương thức dinh dưỡng của VSV phụ sinh có khác nhau , chúng có thể trực tiếp phá hoaijtees bào ký chủ hay hút những vật chất sống trong ký chủ. + Vi sinh vật hoại sinh: VSV ở trên hạt giống và lương thực phần lớn là các loài hoại sinh. Chúng có thể bám vào bất cứ vị trí nào trên hạt vì nó thường xuyên có mặt trong không khí và trong hạt bụi. VSV hoại sinh chủ yếu là những loại nấm, vi khuẩn, xạ khuẩn. Đặc điểm sinh sống của VSV hoại sinh là từ những chất hữu cơ bị phá hủy, chúng lấy thức ăn đồng thời phá hủy cơ thể có sức sống và kháng thể yếu. + VSV ký sinh, bán ký sinh và cộng sinh: Nấm ký sinh trên hạt gồm ký sinh, bán ký sinh và cộng sinh. Những loại VSV này đại bộ phận từ đồng ruộng chuyển tới. - Dựa theo tác hại do VSV gây ra + VSV gây hư hỏng hạt và các sản phẩm chế biến từ hạt: loại này thuộc nhóm VSV hoại sinh. Các VSV này bao gồm cả nấm men, nấm mốc và vi khuẩn. Trong bảo quản lương thực, các loài VSV này sẽ làm ảnh hưởng lớn tới số lượng và chất lượng dinh dưỡng, cảm quan của hạt. + VSV gây bệnh cho người và gia súc tiêu thụ: các VSV này sống chủ yếu dưới đất, trong quá trình thu hái hạt sẽ bám vào vỏ ngoài của hạt, nếu xử lý không kĩ thì sẽ có thể truyền bệnh cho người hay súc vật sử dụng làm thức ăn. Có thể kể đến các vi khuẩn như Brucella gây sảy thai,\ ở gia súc, Mycobacterium tuberculosis gây bệnh lao ở người và gia súc, tụ cầu khuẩn Staphylococus gây mủ vết thương… + VSV gây bệnh cho cây trồng sau này: thường là các loại VSV này nhiễm vào hạt từ khi hạt còn trên cây. Các bệnh này có thể kể như làm lép hạt Bact.Translucens, Bact.Atrofaciens, bệnh cháy lá do nấm Pyricularia oryzae Cavara. Tuy nhiên có một số loại VSV vừa gây bệnh cho người vừa làm hư hỏng hạt như nấm men Torula khi vào cơ thể có thể gây đau bụng hay các nấm mốc có thể sản sinh ra các độc tố gây bệnh cho người như aflatoxin gây ung thư… IV.2.Tác hại của trùng bọ hại lương thực: Tác hại do côn trùng gây ra cũng gần giống các tác hại của VSV, có thể kể đến như hao hụt về trọng lượng khô của hạt, làm giảm chất lượng của hạt về cảm quan cũng như về dinh dưỡng, vệ sinh thông qua các hoạt động trao đổi chất của côn trùng. Về mặt kinh tế, sự phát triển của trùng bọ làm tốn thêm nhiều tiền để giải quyết hậu quả, làm giảm uy tín trong buôn bán và tổn thất hạt giống trong vụ kế tiếp. Cách phòng ngừa: gồm 3 phương pháp cơ bản. - lựa chọn hàng hóa đưa vào bảo quản. + Sản phẩm đưa vào bảo quản phải đủ tiêu chuẩn về phẩm chất và đạt tiêu chuẩn an toàn quy định. + Sản phẩm có giá trị thương phẩm khác nhau phải thực hiện chế độ ba cách ly, ba để riêng. + Ba cách ly bao gồm: Cách ly hàng bị nhiễm hại. Cách ly hàng hóa bị nấm mốc. Cách ly hàng hóa bị biến chất hư hỏng. + Ba để riêng bao gồm: Để riêng sản phẩm có tính chất và mùi vị khác nhau. Để riêng sản phẩm có giá trị thương phẩm khác nhau. Để riêng sản phẩm cần tiêu thụ trước với sản phẩm bảo quản lâu dài. - Kiểm tra sản phẩm phát hiện kịp thời tình hình sâu hại. - Công tác vệ sinh kho: + Thực hiện nguyên tắc kho chưa vệ sinh sạch sẽ, chưa đưa hàng vào kho bảo quản. + Đảm bảo dụng cụ bảo quản, phương tiện vận chuyển, cơ sở chế bến sạch sẽ. + Vệ sinh xung quanh nhà kho, cách nhà kho 5m phun thuốc sát trùng một tháng một lần. + Vệ sinh quét don trong nhà kho, bao gồm quét sàn, tường, trần, móc khe, sàn, tường vách lau sạch sẽ, có thể sử lý thuốc nếu cần. + Vệ sinh dụng cụ bảo quản, phương tiện vận chuyển. + Vệ sinh các cơ sở chế biến như các nhà máy xay, ép, nơi phân loại sản phẩm. - Phương pháp cách ly: là phương pháp thực hiện khi đã có sâu hại nhưng mức độ phát triển không đồng đều nhau, nhằm ngăn chặn sự lây lan của dịch hại qua các lô hàng khác chưa có sâu hại. - Phương pháp cách ly có nhiều kỹ thuật cụ thể, nhưng chủ yếu có 3 biện pháp sau: + Kiểm dịch chặt chẽ hàng nhập khẩu, quản lý chặt chẽ, phát hiện kịp thời, không để sót đối tượng gây hại nào vào nội địa, xử lý kịp thời, và triệt để khi phát hiện sâu hại là đối tượng kiểm dịch thực vật. + Tiến hành các biện pháp ngăn ngừa lây lan bằng cách cô lập hàng bị hại nặng để đưa sang xử lý hóa chất bảo vệ thực vật. + Phân loại và chọn lọc hàng hóa bị nhiễm nhiều, nhiễm ít để có những biện pháp xử lý kịp thời hay cách ly giữa chúng. - phương pháp tiêu diệt: có 3 phương pháp cơ bản là Biện pháp vật lý- cơ học: sàng, quạt, dùng ánh sáng, tăng nhiệt, bức xạ điện ly. Biện pháp sinh học: Biện pháp hóa học:Thuốc hóa học dùng tiêu diệt côn trùng hạt có thể dựa trên tác dụng nhiễm độc trên VSV để chia thành 4 nhóm: Nhóm thuốc nhiễm độc đường ruột: côn trùng phải ăn thức ăn mới bị ngộ độc. Nhóm thuốc nhiễm độc tiếp xúc: xâm nhập vào cơ thể qua đường da, qua máu tới làm tê liệt hệ thần kinh trung ương của côn trùng. Nhóm thuốc nhiễm độc qua đường hô hấp: ở dạng hơi hay khí, theo khí oxy vào cơ thể gây ngộ độc. Nhóm thuốc nhiếm độc hỗn hợp: vừa qua hô hấp, vừa do tiếp xúc qua da, vừa do qua đường tiêu hóa. - Yêu cầu của hóa chất bảo quản hạt: các chất diệt trùng dùng trực tiếp cho hạt trong kho phải đảm bảo những yêu cầu: Có hiệu lực diệt trùng cao. Ít độc đối với người và gia súc. Không làm hư hỏng sản phẩm, không có mùi hôi. Bảo quản và sử dụng dễ dàng. Rẻ tiền, hiệu quả kinh tế cao. Chuột: Có 3 nguyên nhân chính do chuột làm hại đến quá trình bảo quản lương thực bao gồm: Chuột ăn hại đến lương thực bảo quản trên đồng và trong kho, ngoài ra nước tiểu và phân chuột gây mùi khó chịu làm giảm giá trị thương phẩm của hạt. Chuột đào bới và gậm nhấm làm hư hỏng các kiến trúc như cửa, trần, sàn, kho… nếu gậm nhấm cáp điện có thể gây hỏa hoạn, cháy nổ. Chúng có thể truyền các bệnh truyền nhiễm nguy hiểm cho con người, đồng thời chuột mang các côn trùng như mạt và mọt vào kho gây hại lương thực. - Các biện pháp phòng chuột: + Vệ sinh sạch sẽ kho và môi trường là biện pháp vô cùng đơn giản và hữu hiệu để bảo quản lương thực.