- Công nghệ xung điện từ sử dụng xung điện trường cường độ cao để phá hủy màng tế bào của vi sinh vật để tiêu diệt chúng.. - Ở phương pháp này, thực phẩm được đặt trong 1 buồng xử lý có
Trang 1CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN TIÊN TIẾN
1 Hãy cho biết nguyên tắc chung của công nghệ xung điện từ?
- Công nghệ xung điện từ sử dụng xung điện trường cường độ cao để phá hủy màng tế bào của vi sinh vật
để tiêu diệt chúng
- Ở phương pháp này, thực phẩm được đặt trong 1 buồng xử lý có 2 điện cực dẫn điện được treo bằng vật liệu không dẫn điện do đó không có dòng điện chạy từ điện cực này sang điện cực kia thông qua vỏ buồng
- Một xung điện cao áp (thường 20-80 kV) được cấp lên các điện cực dẫn điện để tạo ra xung điện trường cường độ cao tác dụng lên sản phẩm thực phẩm được đặt giữa 2 điện cực
- Xử lý PEF được thực hiện ở nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc hơi cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh chưa tới 1s, và tổn thất năng lượng để làm nóng các loại thực phẩm được giảm thiểu
2 Giữa nấm men và vi khuẩn thì loại vi sinh vật nào nhạy cảm với xung điện từ hơn? Giải thích?
- Nấm men có thể được coi là nhạy cảm với xử lý PEF hơn vi khuẩn
Giải thích:
- Do kích thước lớn của nấm men khi so với vi khuẩn nên điện trường gây ra thế xuyên màn cao hơn đối với những tế bào lớn hơn
- Một trạng thái sinh lí đặc biệt quan trọng khác của vsv đối với công nghệ PEF là bào tử Lớp phủ của bào tử vi khuẩn có khả năng chống chịu PEF cao hơn với bào tử nấm men
- Các đặc tính bám thấm đặc biệt của tế bào màng cho phép tế bào tương tác với môi trường của nó bằng cách hấp thụ các chất dung dịch và giải phóng các chất thải 1 cách có chọn lọc
3.Nêu cơ chế bất hoạt enzyme bằng xung điện từ? Cơ chế bất hoạt enzyme bằng xung điện từ (PEF)
- Enzyme có trong tất cả sản phẩm thực phẩm là các protein xuất hiện trong tự nhiên với các hoạt tính xúc tác chịu trách nhiệm về việc điều chỉnh các qúa trình sinh học bên trong tế bào
- Enzyme là những protein chuyên biệt cao với cấu trúc phức tạp dựa trên hoạt tính xúc tác và tính đặc hiệu cao
- Cấu trúc của vị trí hoạt động của một enzym cho phép nó hoạt động có chọn lọc, xúc tác phản ứng cụ thể với một số cơ chất nhất định
- Việc bất hoạt hoặc giảm hoạt tính xúc tác đối với enzyme dẫn đến sự suy giảm chất lượng hoặc những thay đổi không mong muốn là cần thiết Tuy nhiên, một số enzym trong các sản phẩm thực phẩm đóng vai trò vai trò tích cực như ức chế sự tấn công của vi sinh vật hoặc có thể mang lại những lợi ích sức khỏe tiềm năng; do đó, sự hiện diện của chúng là mong muốn
- Sự ức chế hoạt động của enzym bởi PEF là một chủ đề gây tranh cãi Trong khi một số nghiên cứu các nhóm tuyên bố sự bất hoạt quan trọng của một số enzym, những nhóm khác báo cáo rằng PEF không ảnh hưởng đến hoạt động của enzym
- Những khác biệt này có thể là do sự khác biệt trong các phương pháp xử lý được áp dụng hoặc sự khác biệt trong các enzyme được nghiên cứu Như được mô tả trong trường hợp bất hoạt vi sinh vật, các thông
số khác cần được kiểm soát và giám sát để mô tả phương pháp điều trị PEF (tức là nhiệt độ, dòng điện, v.v.) chính xác hơn
Trang 2- Trên mặt khác, cấu trúc phức tạp và sự đa dạng mở rộng của các enzym trong các sản phẩm thực phẩm cho thấy rằng một số enzym nhạy cảm với PEF hơn những enzym khác, tùy thuộc vào độ ổn định của cấu trúc hóa học của chúng
4 Vi sinh vật ở pha tiềm phát, pha lũy thừa và ở dạng bào tử thì giai đoạn nào kháng với xung điện
từ hơn? Giải thích?
Vsv kháng xung điện từ theo thứ tự: giai đoạn bào tử > pha tiềm phát > pha lũy thưà
VÌ:
* Ở giai đoạn bào tử
- Các vsv bị phá hủy bởi PEF nhưng các bào tử, với lớp vỏ bảo vệ cứng và các tế bào mất nước có thể sống sót
- Phương pháp điều trị PEF chỉ có hiệu quả đối với việc bất hoạt vi khuẩn sinh dưỡng, không hiệu quả đối với bào tử vi khuẩn Nhiều bào tử vi khuẩn có độ bền cao và có thể nảy mầm ngay cả sau nhiều năm không hoạt động
- Lớp vỏ bào tử: dày, gồm nhiều lớp có tác dụng ngăn chặn sự thẩm thấu, đề kháng với sức nóng và các tác nhân gây chết khác
- Vs cấu trúc có nhiều lớp màng bọc và tính thẩm thấu của các lớp màng, làm cho các hóa chất độc, chất sát trùng khó có thể xâm nhập vào và gây tác động cho bào tử
* Ở pha tiềm phát, pha lũy thừa: Vsv nhạy cảm hơn với PEF trong pha lũy thừa (pha log) hơn là pha tiềm phát (pha lag) hoặc pha ổn định (stationary) do việc hình thành “vết sẹo mới'' hoặc các vùng nhạy cảm trên màng do quá trình phân chia tế bào
5 Cho biết cơ chế tiêu diệt vi sinh vật gây hại của công nghệ chiếu xạ?
- Chiếu xạ có khả năng tiêu diệt VSV và côn trùng gây hại do tia phóng xạ có tác dụng ion hóa gây nên những thay đổi hóa học
- Để ứng dụng trong thực phẩm mức năng lượng chiếu xạ phải đủ mạnh để phá vỡ những liên kết hóa học có trong thực phẩm Điển hình là liên kết cộng hóa trị cần một năng lượng từ 1-8 eV
- Tia phóng xạ có thể gây ra sự hình thành gốc OH, có khả năng tương tác với DNA của vi sinh vật và côn trùng ở những giai đoạn khác nhau Khi DNA bị phá hủy hay mã gen bị thay đổi, sinh vật sẽ mất khả năng sinh sản
- Cơ chế diệt khuẩn, đặc biệt là tia Roentgen và tia ɤ có khả năng xuyên sâu mạnh Bức xạ khi tương tác với vật chất thì gây ion hóa Sử dụng pp chiếu xạ để biến đổi chất hữu cơ trong tế bào gây ức chế hoạt tiêu diệt quá trình sống Đặc biệt đối với cơ thể đơn bào như vsv có thể bị bất hoạt hoặc chết ngay lập tức
do thay đổi cấu trúc màng tb và tác động trực tiếp lên hệ enzyme
- Tuy nhiên tác động quan trọng nhất của chiếu xạ là thay đổi cấu trúc DNA và RNA Nếu chiếu xạ ở liều thì việc phục hồi các đứt gãy trong cấu trúc DNA sẽ không thực hiện được và khi đó tb sẽ bị chết trong quá trình phân bào, vsv gây bệnh không thể phát triển được hay bất hoạt khả năng sinh sản của vsv, ảnh hưởng lên quá trình tăng trưởng và phát triển của vsv Sự tác động này bắt đầu có hiệu quả sau khi chiếu xạ 1 thời gian ngắn
- Khả năng chịu đựng chiếu xạ bằng bức xạ ion hóa của từng loại, loài vi sinh đc đặc trưng bằng liều D10 Liều D10 là liều chiếu xạ mà 90% vi sinh bị tiêu diệt Mức độ vsv gây bệnh bị tiêu diệt bằng bức
xạ ion hóa phụ thuộc chủ yếu vào: kích thướt DNA, tốc độ hồi phục của chúng, Liều diệt vsv gây bệnh đối với thực phẩm đông lạnh là cao hơn khi thực phẩm đó ở nhiệt độ bình thường
9.Vì sao áp suất cao rút ngắn được thời gian rã đông?
Trang 3Vì khi đông lạnh tâm sản phẩm khoảng -18 độ, hình thành các tinh thể băng nhỏ trong sản phẩm Khi áp dụng áp suất cao thì áp suất lập tức truyền vào tâm của sản phẩm làm cho nhiệt độ sản phẩm tăng lên dẫn đến tinh thể băng hình thành xung quanh sản phẩm tan ra nên quán trình rã đông diễn ra nhanh hơn bình thường
Trang 46 Cho biết cơ chế tiêu diệt vi sinh vật gây hại của công nghệ tia cực tím? Tia cực tím sóng ngắn và dài thì hiệu quả tiêu diệt vi sinh ở bước sóng vào cao hơn.
* Tiệt trùng bằng tia cực tím còn được gọi là khử trùng bằng tia cực tím hoặc chiếu xạ diệt khuẩn bằng tia cực tím(UVGI)
- Hoạt động bằng cách phá vỡ 1 số lk hóa học và xáo trộn cấu trúc của DNA, RNA và protein, khiến vsv không thể nhân lên Khi 1 vsv không thể sinh sôi, nó đc coi là đã chết vì nó không thể sinh sản trong vật chủ và không còn khả năng lây nhiễm nữa
- UVC ở bước sóng 254nm có hiệu quả chống lại tất cả các mầm bệnh từ thực phẩm, hệ vsv tự nhiên, nấm mốc, nấm mem
- Vì vsv có kích thướt và hình dạng khác nhau ảnh hưởng đến sự hấp thụ tia cực tím của chúng, nên thời gian cần thiết để tiêu diệt mỗi loài là khác nhau Hiệu lực triệt khuẩn của tia cực tím không những tùy thuộc vào mật độ, thời gian chiếu tia, điều kinrj mtr mà còn tùy thuộc vào sức chịu đựng của vk
* Hiệu quả tiêu diệt vi sinh ở bước sóng ngắn cao hơn bước sóng dài Vì:
- Tại bước sóng ngắn UVC 254nm của đèn thủy ngân áp suất thấp, hiệu quả khử khuẩn đạt đến 95% với đk độ nước 200C và độ pH từ 7-8.Hầu hết vi sinh vật hấp thụ ánh sáng cực tím ở bước sóng 254
nm, đủ để gây ra sự dịch chuyển vật lý của các electron và phá vỡ các liên kết trong axit
deoxyribonucleic (DNA), ngăn cản sự sống và sinh sản Ánh sáng cực tím sóng ngắn làm hỏng DNA của các tế bào tiếp xúc bằng cách hình thành các liên kết giữa các thymine liền kề trong chuỗi DNA Các base pyrimidine đặc biệt nhạy cảm với UVC, tạo ra sự hình thành các dimer liên kết cộng hóa trị giữa các bazơ liền kề
- Còn ánh sáng tia cực tím sóng dài( UVA >320nm ) có đặc tính diệt vsv hạn chế, và đối với các ứng dụng thực tế, hiệu quả của nó phải đc nâng cao nhờ sự hiện diện của các hợp chất cảm quang sẽ khuếch tán vào tb vsv trước khi chiếu xạ Sự xâm nhập cảu tia UVA vào nước tốt hơn tia UVC và tác dụng diệt khuẩn của nó khi có chất cảm quang có thể nhanh chóng
7 Vì sao công nghệ chế biến áp suất cao có thể kéo dài thời hạn bảo quản và giữ nguyên độ tươi của sản phẩm thực phẩm?
Vì nguyên lý hoạt động của công nghệ chế biến áp suất cao là bất hoạt vsv, viruss, bào tử nấm Bất hoạt emzyme gây hư hỏng, Thay đổi cấu trúc sinh học như protein, tinh bột Cho phép tiêu diệt vsv và emzyme trong thực phẩm ở nhiệt độ thấp hay nhiệt độ phòng do đó sản phẩm rất ít ảnh hưởng đến cảm quan và dinh dưỡng cũng như độ tươi của sản phẩm và cho phép thực hiện việc xử lý sản phẩm sau khi đóng gói do đó giảm nguy cơ tái nhiễm vi sinh vật vào sản phẩm trong quá trình sản xuất kéo dài hạn sử dụng của sản phẩm
8.Những ưu điểm khi tiệt trùng thực phẩm bằng công nghệ áp suất cao?
- Thời gian tiệt trùng ngắn (<10 phút so với 45 phút – hơn 1 giờ); Ít phá huỷ chất dinh dưỡng và cấu trúc; Giảm sinh ra độc tố trong quá trình xử lý; Tiết kiệm chi phí và thời gian chế biến; Sản phẩm tiệt trùng có chất lượng cảm quan cao
- Sevenich (2013) đã tìm thấy nồng độ các chất gây ung thư như furan và monochloropropanediol/-esters
ít hơn từ 71% đến 97% trong sản phẩm tiệt trùng áp suất cao so với tiệt trùng nhiệt thông thường
10.Vì sao áp suất cao giúp đông lạnh nhanh hơn?
- Đông lạnh ở áp suất cao (200 Mpa) đến -18 độ nhanh chóng ra những tinh thể đá nhỏ và phân bố đều trong sản phẩm và làm cho quá trình quá trình quá lạnh diễn ra ngay khi xả áp xuất ra ngoài dẫn đến quá trình đông lạnh diễn ra nhanh hơn