Logo javascript
Để sử dụng đầy đủ tính năng của website này, chúng tôi yêu cầu bạn phải bật JavaScript!
Hoặc click vào đây để được hướng dẫn kích hoạt cho trình duyệt của bạn
Kiến thức nông nghiệp

Công nghệ sinh học trong nông nghiệp và công nghệ bảo quản sau thu hoạch

Ngày Đăng: 03/01/2019 - Lượt xem: 397

CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN SAU THU HOẠCH

PGS.TS. Mai Thành Phụng

I. Công nghệ Sinh học Nông nghiệp

Công nghệ Sinh học là một lĩnh vực công nghệ sản xuất trong xã hội con người. Mục đích của nó là không chỉ tạo ra của cải vật chất, mà còn hướng đến vấn đề bảo vệ và tăng cường chất lượng cuộc sống cho con người. Trong đó, công nghệ gen là công nghệ chìa khóa của công nghệ sinh học hiện đại. Thực tế, công nghệ sinh học là một lĩnh vực giao thoa của khoa học và công nghệ đang được toàn thế giới chú ý đến. Với một tốc độ phát triển vô cùng nhanh chóng công nghệ sinh học đã, đang và sẽ tạo ra một cuộc cách mạng khoa học mang tính đột phá không chỉ trong nông nghiệp, công nghiệp, y-dược, mà đang dần làm thay đổi đến tận gốc rễ phương thức sản xuất và cách sống của nhân loại tương lai và thậm chí triết lý sống của con người.

Công nghệ sinh học nông nghiệp (còn được gọi là agritech), là một lĩnh vực khoa học nông nghiệp liên quan đến việc sử dụng các công cụ và kỹ thuật khoa học, bao gồm kỹ thuật di truyền, các dấu phân tử, chẩn đoán phân tử, vắc-xin và nuôi cấy mô để thay đổi các sinh vật sống: thực vật, động vật và vi sinh vật. Công nghệ sinh học cây trồng, Công nghệ vi sinh và Công nghệ nano... là những khía cạnh của Công nghệ sinh học Nông nghiệp đã được phát triển mạnh trong thời gian gần đây.

Loài người luôn quan tâm đến nguồn cung cấp lương thực an toàn và phong phú. Nhiều nhà khoa học nhận thấy công nghệ sinh học là một tiến trình tự nhiên từ các kỹ thuật trồng trọt và chăn nuôi truyền thống và tin rằng những vấn đề cơ bản là như nhau, cho dù thực phẩm được sản xuất có hoặc không có công nghệ sinh học. Thực phẩm có an toàn và bổ dưỡng không? Nó ngon không? Để sản xuất ra nó thì mức độ ảnh hưởng đến môi trường và phúc lợi kinh tế của công đồng như thế nào? Những chính sách điều tiết nào là cần thiết để đảm bảo sự an toàn của thực phẩm?... Để trả lời các câu hỏi trên rất cần một chính sách phát triển nông nghiệp đồng bộ, bền vững và hiệu quả từ Chính phủ. Đồng thời, các nhà khoa học phải đóng một vai trò trung tâm trong việc giúp đỡ công chúng hiểu các vấn đề khoa học và xã hội liên quan đến công nghệ sinh học nông nghiệp.

Các giai đoạn phát triển của công nghệ sinh học trên thế giới gồm:

(i) Giai đoạn công nghệ sinh học truyền thống - Đó là thời kỳ sản xuất rượu bia, giấm, sữa chua, phomat, tương, chao, men bánh mỳ.

(ii) Giai đoạn công nghệ sinh học cận đại - Giai đoạn này sản xuất enzym, axit amin, axit hữu cơ, dung môi hữu cơ, sinh khối đơn bào, kháng sinh, vitamin, thuốc trừ sâu sinh học...

(iii) Giai đoạn công nghệ sinh học hiện đại gồm có: Công nghệ gen hay công nghệ (gene enginccring/ genetic enginccring), Công nghệ tế bào (Cell enginccring), Công nghệ enzym/protein (enzyme/protein enginccring), Công nghệ lên men hay công nghệ vi sinh (fermentation engineering).

Giống cà chua biến đổi gen

II. Những thành tựu của Công nghệ sinh học nông nghiệp

Có thêm công nghệ sinh học trong nông nghiệp không chỉ là diệt trừ bệnh hay tạo thức ăn chất lượng mà một số ứng dụng về việc này là sử dụng các kỹ thuật nhận dạng và chuyển gen để cải thiện màu sắc, mùi vị, kích cỡ và các đặc điểm khác của hoa, quả.

Tương tự, công nghệ sinh học đã được áp dụng để cải tiến hình dạng, màu sắc, kích cỡ lá, hoa cho các cây cảnh, đặc biệt là cây bụi và cây gỗ nhỏ. Một số sự thay đổi này tương tự như những thay đổi đối với cây trồng, chẳng hạn như tăng cường sự chịu lạnh của một giống thực vật nhiệt đới, vì vậy nó có thể được trồng ở khu vực phía Bắc.

Ngành nông nghiệp đóng một vai trò lớn trong ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học, đó là các nguyên liệu thô để lên men và làm dầu sinh học, diesel sinh học và ethanol sinh học. Kỹ thuật di truyền và kỹ thuật tối ưu hóa enzyme đang được sử dụng để phát triển và cải tiến nguồn nguyên liệu sạch, chất lượng cao. Cây trồng năng suất cao, nhiều năng lượng có thể giảm thiểu chi phí liên quan đến việc thu hoạch và vận chuyển (trên một đơn vị năng lượng), dẫn đến các sản phẩm nhiên liệu có giá trị cao hơn.

Tăng cường hành vi thực vật và động vật bằng các phương pháp truyền thống như thụ phấn chéo, ghép và lai giống là tốn nhiều thời gian. Công nghệ sinh học tiên tiến cho phép thay đổi cụ thể được thực hiện nhanh chóng, ở mức độ phân tử thông qua sự biểu hiện quá mức hoặc loại bỏ gen, hoặc sự giới thiệu các gen ngoại lai. Cuối cùng có thể sử dụng cơ chế kiểm soát biểu hiện như promoter gen cụ thể và các yếu tố phiên mã. Các phương pháp như lựa chọn hỗ trợ marker giúp nâng cao hiệu quả chăn nuôi “hướng” mà thường không có tranh cãi liên quan đến GMO.

Để đạt được sức khoẻ tốt hơn ở các nước nghèo và đang phát triển, các nhà khoa học đang tạo ra các loại thực phẩm có tính chất di truyền có chứa các chất dinh dưỡng giúp chống lại bệnh tật hoặc đói. Một ví dụ điển hình là Gạo Vàng, chứa beta-carotene, tiền thân cho sản xuất vitamin A trong cơ thể chúng ta. Những người ăn gạo tạo ra nhiều vitamin A, và chất dinh dưỡng cần thiết thiếu trong chế độ ăn uống của người nghèo ở các nước châu Á. Có 3 gen, 2 từ hoa thủy tiên hoa và 1 từ một loại vi khuẩn, thông qua bốn phản ứng sinh hóa xúc tác, được nhân bản vào gạo để làm cho nó “vàng”. Tên gọi này xuất phát từ màu sắc của hạt chuyển gen do sự biểu hiện của beta-carotene, cho cà rốt màu cam của chúng.

Gạo vàng chứa beta-carotene 

Cuộc đối đầu căng thẳng sinh học: Khoảng 20% đất là đất canh tác, nhưng một số cây trồng đã được biến đổi theo luật di truyền để làm cho nó chống chịu được các điều kiện như mặn, lạnh và hạn hán. Sự phát hiện các gen trong cây trồng phụ thuộc vào sự hấp thu natri đã dẫn đến sự phát triển của cây bị loại bỏ trong môi trường muối cao. Quy trình điều chỉnh lên xuống hoặc xuống thường là phương pháp được sử dụng để thay đổi khả năng chịu hạn ở thực vật.

Kích thích sự phát triển của các công nghệ sản xuất xanh (green manufacturing practices). Và công nghệ enzym/protein người ta đã sử dụng thành công kỹ thuật enzym bất động (immobilized enzyme) hoạc tế bào bất động (immobilized cell) để sản xuất ở quy mô công nghệ các sản phẩm được tạo thành nhờ hoạt động xúc tác của enzym. Nhờ sử dụng công nghệ gen người ta có thể tạo ra khả năng sinh sản một enzym mới nhờ vi khuẩn hoặc nấm men hoặc là men hoặc là nâng cao thêm lên nhiều lần hoạt tính sản sinh enzym của chúng.

Sản phẩm CNSH có giá trị thực tiễn rất lớn và vì vậy đã đem lại những nguồn doanh thu khổng lồ cho các Công ty CNSH ở nhiều nước. Sau khi sản xuất thành công insulin vào năm 1982 đến nay cơ quan FDA của Hoa Kỳ đã cho phép sản xuất trên 50 loại dược phẩm tái tổ hợp gen.

Về công nghệ tế bào, các nước đều đã sử dụng rộng rãi kỹ thuật nuôi cấy mô (tissue culture) để tạo ra các dòng cây sạch bệnh (ví dụ khoai tây sạch virut) hoặc nhân nhanh các giống quý hiếm hay là có giá trị kinh tế cao (ví dụ cây hông, cây sung Mỹ, nhân sâm, tâm thất...). Việc nuôi cấy tế bào (cell culture) có thể dùng làm nơi lưu giữ nguồn gen, có thể gây đột biến để dùng trong chọn giống. Việc nuôi cấy tế bào động vật còn để dùng làm môi trường sản xuất nhiều loại vacxin virut. Để nuôi cấy tế bào có thể dùng phương pháp nuôi cấy bề mặt, nuôi cấy chìm, nuôi cấy lắc, nuôi cấy huyền phù, nuôi cấy phân đợt, nuôi cấy liên tục, nuôi cấy phân đoạn -  liên tục, nuôi cấy fedbatch...

Ứng dụng nuôi cấy mô để tạo ra số lượng lớn cây trồng nhanh chóng và sạch bệnh

III. Công nghệ bảo quản sau thu hoạch

Trong nông nghiệp, ngay khi cây trồng được lấy ra khỏi mặt đất hoặc tách ra khỏi cây mẹ, nó sẽ bắt đầu có các biểu hiện xuống cấp. Xử lý sau thu hoạch là công đoạn được thực hiện ngay sau khi thu hoạch, bao gồm: làm mát, làm sạch, phân loại và đóng gói mục đích là làm chậm quá trình xuống cấp của nông sản. Theo thống kê của FAO (2014), tổn thất sau thu hoạch đối với nông sản ở các nước đang phát triển lên đến 20-30%. Vì vậy, xử lý và bảo quản sau thu hoạch giúp quyết định chất lượng cuối cùng cho nông sản, giảm thiểu tổn thất sau thu hoạch, duy trì giá trị dinh dưỡng của nông sản, góp phần tăng cường an ninh lương thực.

Sự phát triển của công nghệ sau thu hoạch

Phát triển hoạt động sau thu hoạch đối với các sản phẩm nông nghiệp đòi hỏi hợp thành một thể thống nhất, kết hợp các ngành kỹ thuật để nâng cao năng suất và cho chất lượng tốt nhất. Để đạt được mục đích chế biến và bảo quản nông sản sau thu hoạch cần phải trang bị tốt những kiến thức về khoa học sản phẩm, khoa học vụ mùa, khoa học xã hội và khoa học liên ngành.

Phát triển và sử dụng các công nghệ mới.

Tăng cường hàm lượng phytochemical là mối quan tâm đặc biệt trong nghiên cứu được tiến hành.

Phát triển sự hiểu biết về quá trình chín của trái cây và các loại rau quả khó bảo quản.

Sử dụng sản phẩm tự nhiên/chất chiết từ thảo mộc thay thế cho chất diệt nấm tổng hợp để quản lý bệnh sau thu hoạch.

Đặc biệt, chú trọng đến các yếu tố trước thu hoạch (qui trình kỹ thuật chăm sóc và bón phân) ảnh hưởng đến chất lượng nông sản sau thu hoạch.

Nghiên cứu được thúc đẩy để phát triển các công nghệ mang tính kinh tế, bền vững và dễ phân huỷ như các màng phủ sinh học ăn được, ozon và sử dụng công nghệ nano.

Quản lý sau thu hoạch để có chất lượng nông sản tốt nhất

-Nguyên nhân gây mất chất lượng và sự tươi mát:

 Quản lý nhiệt độ không đúng;

 Làm khô quá mức;

 Thương tổn cơ học (vết thương gây ra tỷ lệ trao đổi chất cao hơn, nước bị mất qua lớp biểu bì nhiều);

 Bị vi khuẩn hoặc nấm tấn công.

Sau khi nhập cảnh thông qua một vết thương do máy móc gây ra,

Bốn vấn đề cốt lõi để duy trì chất lượng sau thu hoạch:

(1) Tránh chấn thương cơ học (do va chạm, nén, rung động, mài mòn,...)

(2) Làm mát hoặc sấy khô kịp thời (tùy loại nông sản) sản phẩm sau thu hoạch.

(3) Sử dụng màng bọc/dụng cụ chứa phù hợp.

(4) Duy trì nhiệt độ cất trữ tối ưu cho từng loại nông sản.

Giới thiệu một số công nghệ bảo quản nông sản thế hệ mới đã được nhóm nghiên cứu thực hiện tại Việt Nam:

1. Công nghệ tiên phong giữ tươi thực phẩm và rau quả sau thu hoạch (Sumato Inovative Wraping): Là bao bì quản, chứa đựng thực phẩm sử dụng tiền chất Poleha (bao gồm Polyphenol, trehalose - chiết xuất từ hạt nho, tảo, lá trà xanh) và một số các hợp chất khác. Tất cả các thành phần cấu tạo nên Poleha đều được chiết xuất từ tự nhiên, không có hại cho sức khỏe con người (Patent No.4579344 (NHẬT BẢN); Inventor: Munoru Kanno (Đại học Tohoku-Nhật Bản).

Cơ chế tác động: Có tác dụng ức chế quá trình oxy hóa (tác nhân gây hư hỏng sự rau quả, thực phẩm), giúp bảo quản thực phẩm luôn tươi ngon sau thu hoạch. Có tác dụng hạn chế đáng kể sự hoạt động và phát tán của virus, vi khuẩn trong thực phẩm (Ví dụ: Khuẩn E. coli O157) do có thành phần kháng khuẩn trong cấu tạo của tiền chất Poleha. Có tác dụng khử mùi mạnh, tránh cho thực phẩm bị hấp thu các mùi không mong muốn. Ngoài ra, với một số thực phẩm (như táo, thịt bò…), Sumato còn giúp tăng hương vị và độ ngon của thực phẩm.

Yêu cầu: Rau, củ, quả, hạt trước khi đưa vào bảo quản bằng túi Sumato phải được chế biến: làm sạch, loại bỏ tạp chất; khử trùng bằng dung dịch Sumato (hoặc các chất khử trùng sinh học khác đạt tiêu chuẩn cho phép) và để ráo nước.

* Bảo quản với Sumato ở nhiệt độ 10-13oC:

+ Sau 15 ngày quản ở nhiệt độ 13oC với Sumato, chuối vẫn giữ được tươi và vỏ còn độ cứng.

+ Sau 20 ngày rau xà lách, rau ngót, mồng tơi, chùm ngây, quả vải, chôm chôm, nhãn, đu đủ vẫn gần như tươi nguyên.

 Sau 21 ngày trái đào không bị ảnh hưởng bởi mốc và biến màu.

 Sau 21 ngày cà chua, mướp đắng, dưa chuột vẫn tươi nguyên.

 Sau 30 ngày trái thanh long vẫn tươi nguyên.

 Sau 20 ngày trái vải gần như tươi nguyên.

Bảo quản với Sumato ở nhiệt độ 3-5oC: Dừa giữ tươi được 30 ngày, Thanh long 40-45 ngày, Táo 80 ngày.

Ở nhiệt độ thông thường (28-30oC): bảo quản gạo bằng túi Sumato có thể giữ nguyên phẩm chất hạt gạo trong vòng 6 tháng

2. Túi biến đổi khí quyển GreenMAP (Modified Atmosphere Packaging): là giải pháp bảo quản trái cây, rau củ quả tươi vô cùng tiện ích trong quá trình vận chuyển và lưu trữ rau củ quả, giúp bảo quản rau quả tươi lâu hơn giảm thiểu tình trạng hư hại thường xuyên xảy ra. Túi GreenMAP dựa trên công nghệ MAP được nghiên cứu thành công bởi Viện Hóa học - Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam và sản phẩm túi GreenMap đã được Cục An toàn vệ sinh thực phẩm (Bộ Y tế) cấp giấy chứng nhận đạt tiêu chuẩn chất lượng.

Yêu cầu: Rau, củ, quả, hạt trước khi đưa vào bảo quản bằng túi GreenMap phải được chế biến: làm sạch, loại bỏ tạp chất; khử trùng bằng dung dịch Evovel hoặc Sumato và để ráo nước rồi mới đưa vào túi GreenMAP, ép hết khí ra ngoài và buộc kín sao cho khoảng hở trong túi và rau quả là nhỏ nhất.

Bảo quản với GreenMap ở nhiệt độ 10-12oC: Rau thơm các loại (Ngò, húng, hành lá,..) giữ tươi được 12 - 15 ngày; Ớt, dưa chuột, thanh long giữ tươi được 20 ngày

Bảo quản với GreenMap ở nhiệt độ 8-10oC: Rau ngót, mướp đắng, đậu cove, thanh long giữ tươi được 21 ngày.

Bảo quản với GreenMap ở nhiệt độ 3- 5oC: Thanh long 30 ngày, vải và dừa 21 ngày, nhãn 20 ngày, chôm chôm 20 ngày.

 

no photo

_tensanpham

Giá: 0 đ

Mô tả