Phương pháp chiếu xạ thực phẩm

Quang phổ hấp thu là phương pháp nghiên cứu về sự hấp thu bức xạ. Bức xạ bị hấp thu được xác định thông qua tần số hay bước sóng của bức xạ khi bức xạ tương tác với mẫu Sự thay đổi cường độ của quá trình hấp thu tạo nên phổ hấp thu. Phổ hấp thu được trình bày dưới dạng phổ điện từ.

Chủ đề : CHIẾU XẠ THỰC PHẨM

(Nhóm 8) -Quang phổ hấp thu là phương pháp nghiên cứu về sự hấp thu bức xạ Bức xạ bị hấp thu được xác định thông qua tần số hay bước sóng của bức xạ khi bức xạ tương tác với mẫu

-Sự thay đổi cường độ của quá trình hấp thu tạo nên phổ hấp thu Phổ hấp thu được trình bày dưới dạng phổ điện từ

-Quang phổ có ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực đời sống Ứng với các bước sóng khác nhau

sẽ có những ứng dụng cụ thể

-Trong đó đáng quan tâm là tia X và tia gama với những ứng dụng mà chúng mang lại

-Hai tia này có:

+khả năng đâm xuyên tốt: truyền qua được những vật chắn sáng thông thường như giấy, gỗ, hay kim loại mỏng … Bước sóng càng ngắn, đâm xuyên càng mạnh

+Tác dụng rất mạnh lên kính ảnh

+Làm phát quang một số chất

+Có khả năng ion hóa không khí và các chất khí

+Tác dụng sinh học rất mạnh: hủy hoại tế bào, diệt vi khuẩn, …

-Với y học là phương pháp xạ trị bằng tia X mở ra con đường

-Nhờ những tính chất trên mà Tia X và Tia gama còn có một ứng dụng hết sức quan trọng trong công nghiệp thực phẩm Đây là một ứng dụng mới mở ra xu thế phát triển của ngành

I. Tìm hiểu về chiếu xạ thực phẩm

1. Chiếu xạ thực phẩm là gì ?

a. Khái niệm và phân loại

 Khái niệm:

 Chiếu xạ thực phẩm là cách thức tác động lên thực phẩm bằng tia ion hóa để xử lý thực phẩm, nhằm nâng cao chất lượng vệ sinh và an toàn thực phẩm

 Phân loại

- Chiếu xạ bằng dòng electron: Dùng trực tiếp dòng electron chiếu lên thực phẩm để tiêu diệt

vi khuẩn

- Chiếu xạ bằng tia Gramma: Dùng tia gamma – chất đồng vị phóng xạ ( như 60 Co) được chọn đặc trưng để tác động lên thực phẩm

- Chiếu xạ bằng tia X: Tương tự như tia gramma, tia X cũng là hạt photon có quang phổ rộng, cũng có khả năng xuyên thấu ngang bằng như 60Co, được sử dụng cơ bản trong chiếu xạ

b. Cơ chế chiếu xạ thực phẩm

- Cơ chế của quá trình chiếu xạ dựa trên tính chất ion hóa của các tia xạ ( Tia gamma , tia X ) các nguyên tử, phân tử, cấu thành nên các cơ thể sống, đặc biệt là các phân tử DNA của tế bào vi sinh và tế bào thực vật Khi các phân tử của DNA bị ion hóa, các liên kết giữa chúng dễ đứt gãy, không có khả năng phục hồi, khi đó tế bào sẽ bị chết trong quá trình phân bào

- Khả năng chịu đựng chiếu xạ bằng bức xạ ion hóa của từng loại , loài vi sinh được đặc trưng bằng liều D10 Liều D10 là liều mà 90% vi sinh bị tiêu diệt Ở một vùng liều chiếu nhất định, lượng VSV sống sót sau khi chiếu xạ được biểu diễn theo công thức :

N=N0 x 10 –D/D10

 Trong đó :

 N : số vsv sống sót sau khi chiếu xạ

 N0 : số vsv ban đầu

 D10: liều chiếu (KgY) làm chết 90% vi sinh

 D : Liều chiếu (KgY)

 Mức độ vsv gây bệnh sống sót sau chiếu xạ phụ thuộc vào các yếu tố :

 Kích thước DNA

 Tốc độ hồi phục của chúng

 Liều chiếu xạ

 Một số giá trị liều D10 đối với một vài loài vi sinh gây bệnh:

STT Loài VSV Liều D10 (KgY)

c. Mục đích của chiếu xạ

- Giúp kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm

- Chiếu xạ góp phần ngăn chặn sự lây lan nhiều dịch bệnh Khi chiếu xạ thực phẩm

sẽ tiêu diệt các côn trùng, ký sinh trùng => sản phẩm đạt vô trùng cao nhất

- Làm chậm sự phát triển ,quá trình chín,ngăn chặn sự nảy mầm ở các loại củ, hạt

- Tạo ra nguồn thực phẩm an toàn

2. Ưu và nhược điểm của phương pháp chiếu xạ

a. Ưu điểm của chiếu xạ

- Tạo ra nguồn thực phẩm an toàn Thực phẩm chiếu xạ không tiếp xúc với chất phóng xạ mà chỉ bị chiếu bởi tia gama từ nguồn phóng xạ ,do đó không thể bị nhiễm xạ,

- Sau khi chiếu xạ thực phẩm không xuất hiện bất kỳ độc tố nào và không có sự thay đổi các thành phần hóa học gây ảnh hưởng bất lợi đến sức khỏe con người

- Quá trình tương tác giữa bức xạ và thực phẩm chỉ tạo ra một lượng nhiệt không đáng kể ( Chiếu 10 kGy nhiệt độ chỉ tăng lên 20C ) nên chiếu xạ tiêu diệt được vi sinh vật nhưng không làm chín ,không làm tổn thất các chất dinh dưỡng và biến dạng bao bì bao gói thực phẩm bằng plastic

- Các nhà máy sử dụng chiếu xạ thực phẩm theo đúng quy trình an toàn sẽ không gây hại đến môi trường xung quanh và sức khỏe của công nhân làm việc

- Chiếu xạ thực phẩm đem lại hiệu quả cao ,tiết kiệm năng lượng

- Lợi ích kinh tế lớn , thực phẩm có thể được bảo quản lâu hơn ,hạn chế tổn thất

b. Nhược điểm của chiếu xạ

- Một số vi sinh vật có khả năng chỉnh sữa lại cấu trúc tế bào của mình Do đó chúng

có khả năng sống sót và phát triển trở lại sau khi chiếu xạ Ví dụ như dạng vi sinh

vật có bào tử ( Clostridium botulinum , bacillus cereus ) và những loại vi sinh vật tái tại ADN ( Deinococcus radiodurans) có khả năng chống xạ rất tốt

- Virut có khả năng chịu đựng tốt và không bị tiêu diệt bởi tia chiếu xạ thường dùng trong sản xuất chẳng hạn như virut gây bệnh cò điên

- Thực phẩm đã nhiễm đốc tố vi sinh không thể làm sạch bằng phương pháp chiếu xạ được

- Thiết bị đắt tiền, cần nguồn nhân lực có trình độ chuyên môn cao

http://luanvan.net.vn/luan-van/de-tai-chieu-xa-thuc-pham-38715/

3. Liều lượng chiếu xạ trong thực phẩm

a. Danh mục thực phẩm được phép chiếu xạ và giới hạn liều hấp thụ tối đa

TT Nhóm thực phẩm Mục đích chiếu xạ Liều hấp thụ cho phép (kGy)

1 Nhóm 1: Sản

phẩm nông sản dạng thân, rễ, củ

2 Nhóm 2: Quả

tươi và rau tươi (trừ Loại 1)

Kéo dài thời gian bảo

3 Nhóm 3: Ngũ cốc

và các sản phẩm bột ngũ

cốc; đậu hạt, hạt

có dầu, hoa quả khô

Giảm hàm lượng vi sinh vật

4 Nhóm 4: Thủy sản

và sản phẩm thủy sản, bao

gồm động vật không xương

Hạn chế vi sinh vật gây bệnh

Kéo dài thời gian bảo quản

sống, động vật

lưỡng cư (tươi

sống hoặc đông

lạnh)

Kiểm soát nhiễm ký sinh trùng

5 Nhóm 5: Thịt gia

cầm và sản

phẩm từ gia cầm

ở dạng tươi sống

hoặc đông lạnh

Hạn chế vi sinh vật gây bệnh

Kéo dài thời gian bảo quản

Kiểm soát nhiễm ký sinh trùng

6 Nhóm 6: Rau khô,

gia vị và thảo mộc

Hạn chế vi sinh vật gây bệnh

7 Nhóm 7: Thực

phẩm khô có

nguồn gốc động

vật

b. Yêu cầu đối với thực phẩm chiếu xạ

- Thực phẩm chiếu xạ là thực phẩm có từ 5% trở lên (theo khối lượng) đã hấp thụ một liều vượt quá liều hấp thụ tối thiểu

- Thực phẩm trước khi chiếu xạ phải được chế biến trong điều kiện bảo đảm vệ sinh, đạt chất lượng theo các tiêu chuẩn tương ứng

- Thực phẩm đã chiếu xạ không được chiếu xạ lại trừ trường hợp: ngũ cốc, đậu đỗ, các loại thực phẩm khô và các hàng hóa khác tương tự được chiếu xạ với mục đích kiểm soát tái nhiễm côn trùng hoặc ức chế sự nảy mầm

 Thực phẩm không được coi là chiếu xạ lại nếu :

- Thực phẩm chế biến từ nguyên liệu đã được chiếu xạ ở liều hấp thụ không lớn hơn 1kGy;

- Thực phẩm đem chiếu xạ chứa không quá 5% thành phần theo khối lượng đã được chiếu xạ ;

- Yêu cầu công nghệ đặc thù phải chiếu xạ qua nhiều giai đoạn, để tổng liều hấp thụ

ở các giai đoạn của quá trình chế biến đạt được giá trị đủ gây hiệu quả mong muồn

- Chỉ được phép lưu thông trên thị trường những thực phẩm chiếu xạ có ghi nhãn thực phẩm đầy đủ theo quy định của Nhà Nước

4. phân biệt thực phẩm đã được chiếu xạ

Theo các quy định quốc tế, thực phẩm chiếu xạ đều phải có gắn biểu tượng của việc chiếu xạ (biểu tượng Radura) trên bao bì để người tiêu dùng nhận biết Biểu tượng gồm

có một vòng tròn dứt đoạn bao quanh (tượng trưng cho sự chiếu xạ).Bên trong là hai cánh hoa và một chấm tròn (tượng trưng cho các loại thực phẩm),trên bao bì phải kèm theo ghi chú “sản phẩm được chiếu xạ”

Chèn hình vào

II. Nguồn chiếu xạ và các thiết bị trong nhà máy chiếu xạ

1. Quy trình chế biến thực phẩm chiếu xạ trong một nhà máy sản xuất

 Sơ chế bao gồm các quá trình rửa, cắt gọt Mục đích của quá trình sơ chế là để rửa sạch các chất bẩn còn dính trên bề mặt nguyên liệu, tạo hình cho sản phẩm

 Đóng kiện: nguyên liệu sau khi sơ chế để thuận tiện cho việc nhập liệu, tháo liệu, xếp đặt trong buồng xử lí

 Vật liệu chế tạo tốt nhất hiện nay là các kim loại nhẹ như nhôm, hợp kim nhôm, thép không rỉ

 Xử lí: Có 2 cách xử lí

 Chỉ xử lí chiếu xạ: cách này áp dụng cho các loại thực phẩm có hàm lượng nước

thấp, ít hợp chất bay hơi như màu, mùi, hàm lượng vitamin thấp Cách xử lý này đơn giản và ít tốn chi phí Phương pháp này hiệu quả với các loại thực phẩm có hàm lượng tinh bột cao…

 Xử lí chiếu xạ kết hợp với làm lạnh: cách này áp dụng với các loại thực phẩm có

hàm lượng nước, vitamin cao, có chứa nhiều hợp chất bay hơi.Xử lí chiếu xạ kết hợp vơi làm lạnh nhằm giảm sự thất thoát màu, mùi, vitamin, giảm liều chiếu xạ so với xử lí bức xạ thường Cách này có 3 dạng tiến hành:

- Làm lạnh trước sau đó mới chiếu xạ: cách này áp dụng trong việc hạn chế các hoạt động sinh lí của nguyên liệu như hô hấp, chín, nảy mầm… Tuy nhiên không tiêu diệt các vi sinh vật ở dạng bào tử vì chúng có khả năng chống tia bức xạ mạnh

- Chiếu xạ kết hợp với làm lạnh cùng lúc: buồng xử lí chiếu xạ cũng là buồng làm lạnh Phương pháp này cho hiệu quả cao, giảm lượng vi sinh vật, cũng như đảm bảo chất lượng và cảm quan cho sản phẩm Tuy nhiên chi phí đầu tư sẽ cao

- Chiếu xạ kết hợp với làm lạnh đột ngột: trong băng truyền nhập liệu, trước khi đến nguồn bức xạ, sản phẩm sẽ đi qua bộ phận phun hơi dạng tuyết.Phương pháp này tiêu diệt vi sinh vật rất hiệu quả vì kết hợp được chiếu xạ và sốc nhiệt Nhưng tế bào sản phẩm cũng bị phá vỡ theo, đặc biệt là các sản phẩm có hàm lượng nước cao, làm giảm chất lượng sản phẩm Cho nên phương pháp này chỉ phù hợp với các sản phẩm có hàm lương nước thấp như: ngũ cốc,

2. Nguồn gốc các tia

Cách tạo ra các tia như thế nào ?

3. Quy định của nhà nước đối với nhà máy chiếu xạ và cơ sở chiếu xạ thực phẩm

Điều 4: Yêu cầu chung đối với cơ sở chiếu xạ thực phẩm

- Cơ sở chiếu xạ thực phẩm phải thực hiện các quy định tại pháp lệnh và kiểm soát chiếu xạ, các văn bản quy phạm pháp luật hướng dẫn thi hành pháp lệnh

- Cơ sở chiếu xạ thực phẩm chỉ được hoạt động sau khi có sự đồng ý bằng văn bản của Cục An toàn vệ sinh thực phẩm

- Cơ sở chiếu xạ thực phẩm phải có 02 khu vực riêng biệt dành cho thực phẩm chờ chiếu xạ và thực phẩm đã được chiếu xạ để tránh tái nhiễm hoặc chiếu xạ lặp lại .Những khu vực này phải đủ rộng ,phù hợp với quy mô chiếu xạ và phải đáp ứng đầy đủ các điều kiện bảo quản thực phẩm tương ứng

- Cơ sở chiếu xạ thực phẩm phải có đầy đủ cán bộ đào tạo đầy đủ kiến thức chuyên môn,kỹ thuật phù hợp theo quy định của pháp lệnh an toàn và kiểm soát bức xạ và các quy định khác của pháp luật

5. Quy định quốc tế và trong nước liên quan đến chiếu xạ thực phẩm

- Theo quy định 21 CFR 179.26 (c), FDA yêu cầu các loại thực phẩm được chiếu xạ phải mang các biểu tượng chiếu xạ quốc tế và phải in dòng chữ “Đã qua xử lý bằng

bức xạ” hoặc “Đã qua xử lý bằng chiếu xạ” (“Treated with radiation” hoặc “Treated

by irradiation”) trên nhãn thực phẩm Với các dấu hiệu này trên nhãn thực phẩm, người tiêu dùng có thể tiếp tục nhận diện được thực phẩm đã qua chiếu xạ bao gồm

cả giáp xác Đối với thực phẩm không ở dạng bao gói, logo và dòng chữ thông báo

về chiếu xạ phải được giới thiệu cho người mua bằng việc dán nhãn lên kiện hàng ở

vị trí dễ nhìn thấy hoặc dán dấu hiệu tại quầy hàng, ô tô hoặc thiết bị phù hợp khác mang thông tin rằng sản phẩm đã được xử lý bằng bức xạ

- Các loại thực phẩm sau không bị FDA yêu cầu dán nhãn: 1) các thực phẩm với nhiều thành phần nguyên liệu có chứa những nguyên liệu đã được chiếu xạ (như gia vị) nhưng bản thân thực phẩm đó không được chiếu xạ, 2) các thực phẩm đã chiếu

xạ phục vụ trong các nhà hàng

III. Biến đổi của thực phẩm sau khi chiếu xạ

1. Biến đổi bên trong

+ các đa lượng: protein, lipid, các carbohydrates

+các vi lượng: vitamin và các khoáng đa vi lượng

carbohydrates hầu như không biến đổi qua xử lý chiếu xạ Các thay đổi thường là thay đổi cấu trúc của các polymer sinh học trên

có mùi ôi Vì vậy nên trong sản phẩm có hàm lượng lipid cao như lac, olive, dừa thường không được xử lý bằng phương pháp chiếu xạ

hóa thành acid hữu cơ gây chua cho sản phẩm

phương pháp tốt nhất là xử lý chiếu xạ kết hợp với quá trình làm lạnh Mặt khác các thực phẩm trên khi đi vào cơ thể cũng bị cơ thể tiến hành các quá trình tương tự để tiêu hóa.Vì vậy nhìn chung hàm lượng dinh dưỡng các chất trên được bảo toàn khi xử lý chiếu xạ

-Ảnh hưởng của chiếu xạ lên thực phẩm thể hiện rõ nhất là hàm lượng vitamin Trong các

vitamin thông dụng thì các vitamin nhóm B bao gồm Thiamine (B1), Riboflavin (B2),

Pyridoxine (B6), ascorbic acid (vitamin C) có sự thay đổi lớn nhất.Nguyên nhân là do trong tế bào thưc vật,,các chất này có vai trò trong chuỗi vận chuyển điện tử của quá trình quag hợp nên

rất nhạy với các kích thích điện từ Các vitamin tan trong dầu như vitamin D, K, E có tính nhạy sáng cũng biến đổi mạnh Một điều lý thú có một số vitamin lại tăng hàm lượng sau khi chuyển

xạ do sự chuyển hóa của các tiền vitamin dưới bức xạ, như vitamin D, B12 Sự nhạy với bức xạ của vitamin được cho như sau: thiamin > ascorbic > pyridoxine > riboflavin > folic acid > cobalamin > nicotinic acid (vitamin tan trong nước) và vitamin E> carotene> vitamin A > vitamin K > vitamin D (vitamin tan trong dầu)

Thực

phẩm

Liều chiếu

(kGy)

Phần trăm hao hụt (%) Thiamin

(B1)

Riboflavin (B2)

Nicotinic acid

Pyridoxine (B6)

Pantothenic acid

Vitamin B12

-+:Hàm lượng tăng thêm

Bảng: ảnh hưởng của chiếu xạ lên hàm lượng Vitamin ở một số thực phẩm

*: Nồng độ tính bằng đơn vị hoạt độ UI/kg

Qua bảng trên ta thấy chiếu xạ β có sự thay đổi về hàm lượng vitamin ít hơn so với chiếu xạ γ Tuy nhiên như đè cập ở trên thi chiếu xạ β không đem lạ iệu quả diệt khẩn tôt bằng chiếu xạ γ Một thành phần quan trong khác cua chất lượng sản phẩm là cảm quan Tuy trong rau quả thành phần gây màu la carotenoid là các chất nhạy với bức xạ điện tử, nhưng các thử nghiệm cho thấy ảnh hưởng của chiếu xạ lên cảm quan về màu sắc, mùi vị của các sản phẩm rau quả hầu như không biểu hiện Ở một số trường hợp xử lý chiếu xạ gần biến đổi về màu sắc nhưng sự biến đổi này là đồng loạt, không phải cục bộ nên có thể chấp nhận được Ở các sản phẩm khác sự thay đổi khó có thể phân biệt được băng mắt thường Vì vậy người tiêu dùng khó nhận ra sản phẩm nào được sở lý bằng chiếu xạ và sản phẩm nào không Vì vậy trên bao bì phải có cảnh báo cho người tiêu dùng về sản phẩm mình muốn mua

2. Bến đổi bên ngoài ( Cảm quan)

bì, vì vậy chiếu xạ cũng ảnh hưởng phần nào đến chất lượng bao bì Các loại bao bì

có nguonf góc vô cơ như thủy tinh, kim loại it bị ảnh hưởng, các bao bì có nguồn góc sinh học như giấy và các bao bì nhựa tổng hợp thì bị ảnh hưởng mạnh hơn.Tuy nhiên có loại bao bị tổng hợp như P.E (Polyethylene), P.S (Polystirene) thì hầu như không bị ảnh hưởng

(kGy)

ảnh hưởng ở liều chiếu tối đa

phẩm

Bảng trên cho thấy nếu bao bi bằng P.E hay P.S thì chúng ta không phải lo lắng đến sự biến tính của bao bì

-Trong những năm gần đây, việc bao bi không đạt chất lượng được lưu thông trên thị trường mà không có sự kiểm soát nghiêm ngoặt Vì vậy nhà sản xuất thực phẩm cần phải quan tâm đến vấn

đề này vì khi có sự cố xảy ra thì họ là người chiu trách nhiệm chính

Có khuyến cáo gì đối với người tiêu dùng khi

sử dụng thực phẩm chiếu xạ hay không

IV. Hiện trạng chiếu xạ thực phẩm hiện nay

1. Hiện trạng chiếu xạ thực phẩm trên thế giới

a.Hoa Kỳ

- Từ những năm 1960, Hoa Kỳ và Canada đã bắt đầu cho áp dụng kỹ thuật chiếu xạ (irradiation) vào một số thực phẩm và ngũ cốc để diệt trùng

- Từ năm 1972, cơ quan NASA Hoa Kỳ đã cho chiếu xạ tất cả thực phẩm dùng trong các chuyến

du hành trong không gian

- 1990 Hoa Kỳ cho phép chiếu xạ trái cây tươi, thịt gà

- Năm 1997 cơ quan FDA (Cơ quan Quản Trị Thực Phẩm và Dược Phẩm) cho việc chiếu xạ các loại thịt đỏ như thịt bò, thịt cừu và thịt heo (để diệt giun bao Trichinella)

- Năm 2000 thịt bò xay ép miếng (beef patties) được chiếu xạ, lần đầu tiên được thấy xuất hiện tại một số chợ ở Minnesota; sau đó thì mặt hàng này từ từ lan dần sang các tiểu bang khác

- Tháng 9/2008 Environmental Protection Agency của Hoa Kỳ đã cho phép các nhà xuất cảng

Mỹ thể chiếu xạ mồng tơi có rau spinach

- Thịt bò hamburger chiếu xạ ngày nay đã có mặt tại một số chợ và siêu thị Hoa Kỳ mà dẫn đầu

là Wal Mart Beef patties thấy có bán tại những chợ như SuperValu, Rainbow Foods, Hy-Vee Supermarkets…