Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật sử dụng tia cực tím đến chất lượng một số sản phẩm thủy sản

Bố trí thí nghiệm xác định sự biến đổi chất lượng của các sản phẩm trong quá trình bảo quản, sau khi được xử lý bằng kết hợp axit ascorbic và tia cực tím.. 45 3.1 Mô tả màu sắc, mùi vị c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

VŨ DUY ĐÔ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT SỬ DỤNG TIA CỰC TÍM ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỘT SỐ SẢN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong bản luận án này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận án

LỜI CẢM ƠN

Nhân dịp hoàn thành luận án này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, chân thành tới PGS.TS Trần Thị Luyến, TS Nguyễn Thị Nga là những các cán bộ hướng dẫn đã hết sức tận tình chỉ bảo, động viên tôi trong quá trình thực hiện đề tài luận án Xin chân thành cảm ơn các GS., PGS., TS trong các Hội đồng bảo

vệ luận án: GS.TSKH Nguyễn Trọng Cẩn, GS.TSKH Lưu Duẩn, GS.TS Nguyễn Thị Hiền, GS.TS Đoàn Dụ, PGS.TS Ngô Tiến Hiển, PGS.TS Nguyễn Đức Lượng, PGS.TS Ngô Đăng NGhĩa, PGS.TS Xích Liên, TS Trần Thị Dung, TS Đỗ Văn Ninh, TS Vũ Ngọc Bội đã có nhiều ý kiến góp ý cho luận

án

Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm khoa Chế biến, Phòng Đào tạo, các đồng nghiệp trong khoa Chế biến và trong bộ môn Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn Viện Công nghệ sinh học & Môi trường - Trường Đại học Nha Trang, Viện Pasteur Nha Trang, Trung tâm Y tế dự phòng Nha Trang, Phân viện Khoa học vật liệu tại Nha Trang thuộc Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam, Trung tâm Chất lượng, An toàn vệ sinh & Thú y thuỷ sản vùng 3 đã phối hợp thực hiện, tạo thuận lợi cho tôi có được những kết quả tốt, hoàn thành luận án của mình

Tác giả luận án

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1 Khái quát chung về tia cực tím

1.2 Một số vấn đề trong bảo quản sản phẩm thuỷ sản khô ở nhiệt độ

thấp và ý nghĩa của việc xử lý sản phẩm khô bằng tia cực tím

1.2.1 Một số vấn đề trong bảo quản sản phẩm thuỷ sản khô ở nhiệt độ thấp

1.2.2 Ý nghĩa của việc xử lý sản phẩm khô bằng tia cực tím trước khi

bảo quản

1.2.3.Một số chất chống oxi hoá

1.3 Những nghiên cứu, ứng dụng tia cực tím trong sản xuất thực phẩm

1.3.1 Những nghiên cứu, ứng dụng tia cực tím ở nước ngoài

1 3.2 Những nghiên cứu, ứng dụng tia cực tím vào chế biến thực phẩm

ở Việt Nam

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Nguyên liệu dùng sản xuất mực khô

2.1.2 Nguyên liệu dùng sản xuất cá cơm khô

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp chuẩn bị các mẫu thí nghiệm

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ

đến tác dụng diệt khuẩn của tia cực tím

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của tia cực tím đến một số

tính chất hoá học và cảm quan của mực khô và cá cơm khô

2.2.4 Bố trí thí nghiệm xác định nồng độ axit ascorbic - chất chống

oxy hoá cho sản phẩm khi xử lý tia cực tím

2.2.5 Bố trí thí nghiệm tối ưu hoá các thông số cơ bản của công đoạn

xử lý tia cực tím cho các sản phẩm

2.2.6 Bố trí thí nghiệm xác định sự biến đổi chất lượng của các sản

phẩm trong quá trình bảo quản, sau khi được xử lý bằng kết hợp

axit ascorbic và tia cực tím

2.2.7 Các phương pháp xác định các chỉ tiêu

2.2.8 Các thiết bị thí nghiệm chính đã được sử dụng

2.2.9 Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Kết quả nghiên cứu xác định khoảng cách chiếu tia cực tím

cho các sản phẩm mực khô, cá cơm khô

3.1.1 Xác định ảnh hưởng của khoảng cách chiếu tia cực tím đến hiệu

quả diệt khuẩn ở các sản phẩm mực khô, cá cơm khô

3.1.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của bao gói các sản phẩm đến

hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím

3.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tia cực tím đến một số

thành phần, tính chất hoá học của mực khô và cá cơm khô

3.2.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian chiếu tia cực tím

đến thành phần chất béo của mực khô và cá cơm khô, trong

trường hợp không bao gói

3.2.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian chiếu tia cực tím

đến hàm lượng vitamin A và D của mực khô và cá cơm khô,

trong trường hợp không bao gói 3.2.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian chiếu tia cực tím

đến thành phần chất béo, vitamin A và D của mực khô, trong

trường hợp có bao gói chân không

3.2.4 Kết quả nghiên cứu sự biến đổi chất béo của mực khô, cá cơm

khô trong quá trình bảo quản sau khi được chiếu tia cực tím

3.2.5 Kết quả nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng vitamin A và D của

mực khô và cá cơm khô trong quá trình bảo quản sau khi được

chiếu tia cực tím

3.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tia cực tím đến chất lượng

cảm quan của mực khô, cá cơm khô

3.3.1 Kết quả xác định sự biến đổi chất lượng cảm quan của mực khô,

cá cơm khô khi chiếu tia cực tím

3.3.2 Kết quả xác định sự biến đổi chất lượng cảm quan của mực khô, cá

cơm khô trong quá trình bảo quản sau khi được chiếu tia cực tím

3.4 Kết quả xác định nồng độ dung dịch axit ascorbic và tối ưu

hoá các thông số kỹ thuật cơ bản của công đoạn xử lý

3.4.1 Kết quả xác định nồng độ dung dịch axit ascorbic, xử lý kết hợp

tia cực tím cho mực khô, cá cơm khô

3.4.2 Kết quả tối ưu hoá các thông số kỹ thuật chiếu tia cực tím cho

mực khô, cá cơm khô

3.5 Kết quả xác định sự biến đổi một số chỉ tiêu chất lượng của

mực khô, cá cơm khô trong quá trình bảo quản sau khi được

xử lý bằng axit ascorbic và tia cực tím

3.5.1 Sự biến đổi một số chỉ tiêu hoá học của mực khô và cá cơm khô

trong quá trình bảo quản sau khi xử lý bằng axit ascorbic kết hợp

tia cực tím

3.5.2 Sự biến đổi một số chỉ tiêu cảm quan của mực khô và cá cơm

khô trong quá trình bảo quản sau khi xử lý bằng axit ascorbic kết

3.6 Đề xuất cải tiến các qui trình chế biến, bảo quản mực khô, cá

cơm khô, có xử lý bằng axit ascorbic và tia cực tím

3.6.1.Đề xuất cải tiến qui trình chế biến, bảo quản mực khô, có xử lý

bằng axit ascorbic và tia cực tím

3.6.2.Đề xuất cải tiến qui trình chế biến, bảo quản cá cơm khô, có xử lý

bằng axit ascorbic và tia cực tím

KẾT LUẬN

Các công trình đã công bố có liên quan đến luận án

TÀI LIỆU THAM KHẢO

CÁC TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN

BHA Butylat hydroxyanizol

BHT Butylat hydroxy toluen

Y Tỷ lệ vi sinh vật bị tia cực tím tiêu diệt

yC Tỷ lệ biến đổi chỉ tiêu chất lượng của cá cơm khô

yM Tỷ lệ biến đổi chỉ tiêu chất lượng của mực khô

yo Tỷ lệ biến đổi chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm không được xử lý tia

BQ Thời gian bảo quản

2.1 Trị số của các yếu tố nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí,

thời gian xử lý tia cực tím ở giới hạn biên và mức cơ sở 45 3.1 Mô tả màu sắc, mùi vị các sản phẩm khi chiếu tia cực tím 71 3.2 Biến cơ sở và khoảng biến thiên của các biến số 79 3.3 Bảng ma trận qui hoạch các biến ảo và kết quả thí nghiệm xác

định các phương trình hồi qui thực nghiệm 79 3.4 Kết quả xác định tích của các hệ số với khoảng biến thiên của

3.5 Kết quả của các thí nghiệm tối ưu hoá các thông số nhiệt độ,

độ ẩm không khí và thời gian chiếu tia cực tím, nhằm tiêu

diệt vi sinh vật ở mực khô, cá cơm khô 81 3.6 Kết quả kiểm vi sinh vật gây gây bệnh ở sản phẩm sau khi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

1.2 Tốc độ các biến đổi hoá học, hoá sinh, vi sinh vật ở thực phẩm

phụ thuộc vào hoạt độ của nước của thực phẩm 17

2.2 Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng của khoảng cách chiếu

2.3 Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng của bao gói của sản

phẩm đến hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím 41 2.4 Sơ đồ thí nghiệm xác định sự biến đổi một số tính chất hoá học

và cảm quan của sản phẩm khi chiếu tia cực tím 42 2.5 Sơ đồ thí nghiệm xác định nồng độ axit ascorbic xử lý cho sản

2.6 Sơ đồ thí nghiệm tối ưu hoá các thông số nhiệt độ, độ ẩm

không khí và thời gian chiếu tia cực tím 44 2.7 Sơ đồ thí nghiệm xác định sự biến đổi chất lượng của mực khô

và cá cơm khô trong quá trình bảo quản sau khi được xử lý kết

3.1 Tỷ lệ vi sinh vật bị tiêu diệt phụ thuộc khoảng cách chiếu tia

3.2 Ảnh hưởng của bao gói đến hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím 50 3.3 Tỷ lệ giảm hàm lượng lipit của mực khô và cá cơm khô không

3.4 Tỷ lệ giảm hàm lượng axit béo không no bậc cao của mực khô

và cá cơm khô không bao gói theo thời gian chiếu tia cực tím 53

3.5 Tỷ lệ tăng chỉ số peroxit của mực khô và cá cơm khô không

3.6 Ảnh hưởng của thời gian chiếu tia cực tím đến hàm lượng

vitamin A của mực khô và cá cơm khô không bao gói 56 3.7 Ảnh hưởng của thời gian chiếu tia cực tím đến hàm lượng

vitamin D của mực khô và cá cơm khô không bao gói 56 3.8 Tỷ lệ giảm hàm lượng lipit và axit béo không no bậc cao của

mực khô có bao gói theo thời gian chiếu tia cực tím 60 3.9 Tỷ lệ tăng chỉ số peroxit và hàm lượng Vitamin D của mực

khô có bao gói theo thời gian chiếu tia cực tím 61 3.10 Ảnh hưởng của thời gian chiếu tia cực tím đến hàm lượng

vitamin A của mực khô được bao gói chân không 61 3.11 Sự biến đổi hàm lượng lipit của mực khô và cá cơm khô trong

quá trình bảo quản, ở các trường hợp được xử lý và không xử

3.12 Sự biến đổi hàm lượng axit béo không no bậc cao của mực khô

và cá cơm khô trong quá trình bảo quản, ở các trường hợp

3.13 Sự biến đổi chỉ số peroxit của mực khô và cá cơm khô trong

quá trình bảo quản, ở các trường hợp được xử lý và không xử

3.14 Sự biến đổi hàm lượng vitamin A của mực khô và cá cơm khô

trong quá trình bảo quản, ở trường hợp được xử lý và không xử

3.15 Sự biến đổi hàm lượng vitamin D của mực khô và cá cơm khô

trong quá trình bảo quản, ở trường hợp được xử lý và không xử

3.16 Điểm chất lượng cảm quan của mực khô, cá cơm khô phụ

thuộc vào thời gian chiếu tia cực tím 70 3.17 Sự biến đổi điểm cảm quan của mực khô và cá cơm khô trong

quá trình bảo quản, ở trường hợp được chiếu và không chiếu

3.18 Ảnh hưởng của nồng độ axit ascorbic trong dung dịch xử lý

3.19 Tỷ lệ giảm hàm lượng lipit của mực khô và cá cơm khô trong

quá trình bảo quản, sau khi được xử lý bằng axit ascorbic và tia

3.20 Tỷ lệ giảm hàm lượng axit béo không no bậc cao của mực khô

và cá cơm khô trong quá trình bảo quản, sau khi được xử lý

3.21 Tỷ lệ tăng chỉ số peroxit của mực khô và cá cơm khô trong quá

trình bảo quản, sau khi được xử lý bằng axit ascorbic và tia cực

3.22 Tỷ lệ giảm hàm lượng vitamin A của mực khô và cá cơm khô

trong quá trình bảo quản, sau khi được xử lý bằng axit ascorbic

3.23 Tỷ lệ giảm hàm lượng vitamin D của mực khô và cá cơm khô

trong quá trình bảo quản sau khi được xử lý bằng axit ascorbic

3.24 Sự biến đổi màu sắc, mùi vị của mực khô trong quá trình bảo

quản ở các trường hợp được xử lý bằng axit ascorbic và tia cực

tím, không xử lý và chỉ xử lý bằng tia cực tím 93 3.25 Sự biến đổi màu sắc, mùi vị của cá cơm khô trong quá trình

bảo quản ở các trường hợp được xử lý bằng axit ascorbic và tia

cực tím, không xử lý và chỉ xử lý bằng tia cực tím 94 3.26 Sơ đồ tổng quát qui trình sản xuất mực khô lột da, có xử lý

3.27 Sơ đồ tổng quát qui trình sản xuất cá cơm khô, có xử lý bằng

về kỹ thuật, công nghệ, nhưng lại có sự ứng dụng hạn chế hơn so với các biện pháp khác

Việc sử dụng tia cực tím đã được biết đến từ lâu, nhưng sự nghiên cứu các ứng dụng của nó vẫn còn chưa đáp ứng được nhu cầu sản xuất thực tế Trong chế biến thực phẩm, tia cực tím được dùng cho các mục đích là xử lý, tiêu diệt

vi sinh vật ở bề mặt thực phẩm để đảm bảo tính vệ sinh an toàn của chúng, tiêu diệt vi sinh vật trong các kho bảo quản thực phẩm, nhằm kéo dài được thời hạn bảo quản của sản phẩm [31], [32] Đồng thời, xử lý tia cực tím làm phân huỷ các chất mang mùi lạ ở không khí trong kho bảo quản thực phẩm, nhờ đó đảm bảo cho sản phẩm không bị nhiễm mùi lạ trong quá trình bảo quản

Ngoài sự ứng dụng trong chế biến, bảo quản thực phẩm, các tia cực tím còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác như: y học, xử lý nước dùng trong đời sống và sản xuất thực phẩm [64],[75], xử lý nước thải chứa ít tạp chất [71] Đèn cực tím được gắn vào hệ thống máy điều hoà không khí với chức năng diệt khuẩn cho không khí Trong qui trình sản xuất tôm giống, người ta đã dùng tia cực tím để làm sạch nước tuần hoàn trong ao nuôi Nhờ đó tránh được việc phải

xử lý nước nuôi tôm bằng hoá chất, thường gây nhiễm độc hoá chất cho môi trường [16]

Trước nhu cầu phát triển mạnh mẽ của ngành chế biến thực phẩm, việc nghiên cứu ứng dụng tia cực tím vào sản xuất là một hướng đi cần được chú ý

quan tâm, nhằm đảm bảo chất lượng, vệ sinh, an toàn cho sản phẩm thực phẩm Cần thiết phải nghiên cứu các ảnh hưởng của tia cực tím đến chất lượng thực phẩm Trên cơ sở đó, xác định các thông số kỹ thuật thích hợp cho việc sử dụng tia cực tím, đảm bảo được các mục đích và yêu cầu công nghệ Với xu hướng sản xuất thuỷ sản ngày càng tăng các ‘mặt hàng tinh chế’, yêu cầu về chất lượng, vệ sinh cho sản phẩm ngày càng trở nên bức thiết Vì vậy, việc thực hiện

đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật sử dụng tia cực tím đến chất lượng một số sản phẩm thuỷ sản” là rất cần thiết

Đề tài luận án được nghiên cứu nhằm tìm hiểu ảnh hưởng của các yếu tố

kỹ thuật, công nghệ xử lý tia cực tím cho một số sản phẩm thuỷ sản Trên cơ sở

đó, xác định được các thông số kỹ thuật là những yêu cầu, điều kiện, thao tác công nghệ tốt nhất của quá trình xử lý để đảm bảo tính vệ sinh, an toàn và chất lượng cao cho sản phẩm

Nội dung của đề tài luận án là xác định ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ chiếu tia cực tím đến hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật ở sản phẩm thuỷ sản: + Khoảng cách chiếu tia cực tím

+ Nhiệt độ, độ ẩm của không khí trong môi trường chiếu tia cực tím

+ Bao gói sản phẩm

Xác định ảnh hưởng của tia cực tím đến chất lượng cảm quan và hoá học của sản phẩm, biện pháp hạn chế ảnh hưởng xấu của tia cực tím đối với các sản phẩm khi xử lý Đồng thời, đề xuất cải tiến qui trình chế biến, bảo quản có xử lý tia cực tím cho mặt hàng mực khô lột da và cá cơm khô

Việc xác định được các biến đổi về vi sinh vật, hoá học, cảm quan của

sản phẩm thuỷ sản khi chiếu tia cực tím và tìm ra sự ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ xử lý tia cực tím cho sản phẩm có ý nghĩa khoa học quan trọng Những quá trình biến đổi này sẽ được dùng để giải thích nhiều hiện tượng xảy

ra trong quá trình sản xuất thực tế cũng như trong các nghiên cứu ứng dụng tia

cực tím vào sản xuất thực phẩm

Các kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ được làm tài liệu tham khảo góp phần đáp ứng nhu cầu kiến thức về tác dụng của tia cực tím trong giảng dạy, nghiên cứu các đề tài khoa học trong lĩnh vực ứng dụng tia cực tím

Kết quả xác định các thông số kỹ thuật (các yêu cầu, điều kiện, thao tác công nghệ) của quá trình xử lý tia cực tím, nhằm đảm bảo tính vệ sinh, an toàn, chất lượng cao cho các sản phẩm có thể được áp dụng vào sản xuất thực tế Ngoài ra, các kết quả xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình

xử lý tia cực tím và các biến đổi chất lượng của sản phẩm cũng là cơ sở quan trọng cho việc xây dựng các qui trình công nghệ sản xuất các mặt hàng có sự tham gia của tia cực tím, hoặc điều chỉnh, cải tiến phương pháp công nghệ, nâng cao chất lượng sản phẩm

Sử dụng tia cực tím để tiêu diệt và hạn chế hoạt động của vi sinh vật ở thực phẩm là một biện pháp hiện đại, tiện lợi, có hiệu quả cao Tuy nhiên, ở nước ta việc nghiên cứu ứng dụng tia cực tím vào sản xuất thực phẩm còn rất hạn chế

Vì vậy, kết quả của đề tài sẽ góp phần vào phát triển, mở rộng phạm vi nghiên

cứu, ứng dụng tia cực tím trong quá trình sản xuất các mặt hàng thực phẩm

Đề tài luận án là công trình nghiên cứu khoa học đầu tiên ở Việt Nam có

kết quả nghiên cứu đầy đủ, có hệ thống về những yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến tác dụng diệt khuẩn của tia cực tím ở một số sản phẩm thuỷ sản Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án là những dẫn liệu đầu tiên về ảnh hưởng của tia cực tím đến chất lượng cảm quan và hoá học của các sản phẩm mực khô, cá cơm khô Bản thân những kết quả này thể hiện tính mới của đề tài luận án Những kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở khoa học để giải thích các biến đổi của các sản phẩm khi được xử lý bằng tia cực tím Đây cũng là cơ sở để xây dựng mới, hoặc cải tiến các qui trình sản xuất thực phẩm, có sử dụng tia cực tím

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Khái quát về các tia chiếu xạ nói chung và về tia cực tím nói riêng

Phương pháp chiếu xạ được phát minh từ những năm 1895-1896 Các nghiên cứu về chiếu xạ thực phẩm bắt đầu phát triển mạnh từ ngay sau chiến tranh thế giới lần thứ hai Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào vấn đề an toàn

và tính khả dụng của các sản phẩm chiếu xạ [44] Các loại thực phẩm chiếu xạ lần lượt được nhiều nước chứng nhận Hiện có 44 nước thuộc tổ chức tư vấn quốc tế về chiếu xạ cao năng và có khoảng 60 sản phẩm thực phẩm đã được áp dụng chiếu xạ Ngoài Mỹ và các nước thành viên EU, các nước đã đồng ý sử dụng thực phẩm chiếu xạ là: Achentina, Ai cập, Ấn Độ, Bangladet, Braxin, Bungary, Ba Lan, Bờ Biển Ngà, Canađa, Chilê, Costarica, Ganna, Ecuađo, Hungary, In đô nê xia, Irắc, Ixraen, Liên Bang Nga, Malaixia, Mêhicô, Niu Di lân, Nam Tư, Pakistan, Peru, Philipin, Ôxtrâylia, Xiri, Thái Lan, Thổ Nhĩ Kì,

Việt Nam [15]

Từ ngày 15 đến ngày 20 tháng 9 năm 1997 các tổ chức FAO, WHO và IAEA họp tại Geneva đã tuyên bố, rằng với liều lượng chiếu xạ cao hơn 10 KGy, không làm thay đổi thành phần của thực phẩm và xét về phương diện độc

tố học, không gây hại cho sức khoẻ con người; Giảm đáng kể rủi ro vi sinh vật tiềm ẩn cho người tiêu dùng; Không làm thất thoát dinh dưỡng của thực phẩm đến mức ảnh hưởng xấu đến chế độ dinh dưỡng của cá nhân người sử dụng hay của cộng đồng dân cư [14] Chúng ta cần phát triển công nghệ chiếu xạ phục vụ việc xử lý, chế biến, bảo quản thực phẩm [22], [24]

Các tia chiếu xạ có bản chất sóng điện từ Tính chất của các tia chiếu xạ phụ thuộc vào tần số, bước sóng và mức năng lượng của sóng Theo thuyết lượng tử, khi bước sóng của bức xạ điện từ giảm thì tần số và mức năng lượng của nó tăng Tần số và bước sóng liên hệ với nhau theo biểu thức [67]:

của sóng theo biểu thức: E = h 

h - Hằng số Planck ( h = 6,626 10 –27 erg = 4,12 10 –15 eV.s)

Tổng năng lượng bức xạ tác dụng phụ thuộc vào mức năng lượng của mỗi photon trong tia chiếu xạ Trên hình 1.1 biểu diễn sự phân chia các bức xạ điện

từ theo tần số, bước sóng và mức năng lượng của chúng [34]

Bước sóng (m) Mức năng lượng(eV)

Sóng Radio

Sóng ngắn

Sóng hồng ngoại

Ánh sáng thấy được TiaUV Tia X và Tia 

Hình 1.1: Sơ đồ phân chia các bức xạ điện từ 3.103 3.10-2 3.10-7 3.10-12

4.10-10 4.10-5 4 4.105

giảm, hoặc mất hoàn toàn năng lượng của các photon Sự chuyển hoá năng lượng này chủ yếu là ở hiệu ứng quang điện và hiệu ứng compton Hiệu ứng quang điện được giải thích như sau [49]:

Khi tia chiếu xạ chiếu vào vật liệu, nguyên tử của vật liệu hấp thụ hoàn toàn năng lượng của photon Năng lượng này chuyển vào điện tử làm đứt liên kết giữa điện tử với hạt nhân và tạo cho điện tử một động năng nhất định để nó bắn ra Khi đó biểu thức chuyển hoá năng lượng của photon được viết:

h =  +1/2 m v2

 - Năng lượng liên kết của điện tử

m - Khối lượng của điện tử

v -Vận tốc chuyển động của điện tử

Khác với hiệu ứng quang điện, ở hiệu ứng compton sự va chạm giữa photon với điện tử chỉ làm giảm mức năng lượng và lệch hướng chuyển động của photon Một phần năng lượng của photon đã tiêu hao vào việc làm đứt liên kết của điện tử và truyền động năng cho nó bắn ra khỏi quỹ đạo Khi đó, photon vẫn tiếp tục chuyển động, nhưng với mức năng lượng thấp hơn so với trước khi

nó va chạm với điện tử Biểu thức của sự chuyển động hoá năng lượng này được viết :

h =  + ½ m v2 + h’

’ = Tần số của photon sau khi va chạm với điện tử

Các hiệu ứng quang điện và compton xảy ra phụ thuộc vào mức năng lượng ban đầu của các photon trong tia chiếu xạ và vào bản chất của vật được chiếu tia chiếu xạ

Hiệu quả diệt khuẩn của các tia chiếu xạ với bước sóng khác nhau được trình bày ở bảng 1.1

Ngoài tác dụng diệt khuẩn, các bức xạ cao năng có khả năng tạo ra một số biến đổi hoá học trong các vật mà nó chiếu vào Các điện tử hoặc các photon

trong tia chiếu xạ va chạm với các điện tử của vật hấp thụ bức xạ, làm cho các điện tử này bắn ra khỏi quỹ đạo chuyển động của chúng Kết quả của sự va chạm này là sự tạo thành các điện tử tự do và các ion

Bảng 1.1 Hiệu quả diệt khuẩn của các tia chiếu xạ [40]

Loại tia chiếu xạ Bước sóng

tím

Tia alpha, beta và

Các photon trong tia chiếu xạ sau khi va chạm với điện tử của vật hấp thụ bức xạ sẽ tiêu hao một phần năng lượng và đổi hướng chuyển động Như vậy,

photon sẽ thực hiện nhiều lần va chạm với các điện tử ở các quỹ đạo khác nhau

Do đó, nó tạo ra sự ion hoá trong một vùng xung quanh điểm chiếu tia chiếu xạ

Sự ion hoá làm xuất hiện các ion và các gốc tự do trong vật hấp thụ bức xạ Sau đó, các ion và các gốc tự do sẽ kết hợp với nhau hoặc với các thành phần khác Kết quả là sẽ có nhiều chất mới được tạo thành Ví dụ: với môi trường nước và có sự tham gia của oxi các biến đổi hoá học khi được chiếu xạ ion hoá

sẽ diễn ra theo hướng như sau [63]:

(H2O)*  H + OH

H + O2  HO2

HO2 + HO2  H2O2 + O2

(H2O)* là phân tử nước được kích hoạt bởi các tia chiếu xạ

Khi thực phẩm được chiếu tia chiếu xạ, ngoài thành phần nước bị phân

ly, còn có sự tách các điện tử của các phân tử các chất hữu cơ Quá trình này tạo

ra các gốc tự do Các gốc tự do này tuỳ theo điều kiện và các thông số chiếu xạ

có thể tham gia nhiều phản ứng tạo ra các thành phần mới, ví dụ : mạch hydrocacbon và protein có thể tạo thành các gốc tự do theo sơ đồ [49]:

Theo Advocate 10/2003, các tia chiếu xạ có thể gây nên hiện tượng đứt các

-(CH2 )- -( CH )- + H

PH P + H

liên kết hoá học của nhiều hợp chất trong thực phẩm, nhưng mức độ ít hơn nhiều so với trong quá trình gia nhiệt Các tia chiếu xạ không gây nên sự hình thành và ngưng tụ các hợp chất có vòng thơm và các hợp chất dị vòng trong thực phẩm (những hợp chất này có tính độc) Trong khi đó, các hợp chất trên có

thể được sinh ra do quá trình gia nhiệt, làm chín thực phẩm ở nhiệt độ cao.[25]

Bảng 1.2 Mục đích và liều lượng chiếu xạ của một số thực phẩm.[14]

(KGy) Thịt gia cầm (có hoặc

không có bao gói)

Giảm lượng Salmonella, Campylobacter và các vi sinh vật gây

tôm và các loài thân

Rau, quả tươi Giảm vi sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật

Các loại củ Diệt côn trùng, ngăn ngừa nảy mầm 1

Hiện nay đã có trên 60 loại thực phẩm được phép chiếu xạ [14] Đó là các thực phẩm từ thịt gia súc, gia cầm, thuỷ sản, rau, quả, củ, hạt ngũ cốc Mục đích

và liều lượng chiếu xạ của một số thực phẩm được ghi trong bảng 1.2 Khả năng diệt khuẩn của tia chiếu xạ cho một số sản phẩm thuỷ sản phụ thuộc vào liều lượng chiếu xạ Điều này được ghi ở bảng 1.3

Bảng 1.3 Ảnh hưởng của chiếu xạ đến số lượng vi khuẩn trong các loài thuỷ sản cận nhiệt đới [26]

Tên loài Số lượng vi khuẩn trung bình (lg khuẩn lạc/g)

Đã có nhiều công trình nghiên cứu dùng tia cực tím để xử lý các loại thực phẩm khác nhau, cũng như để khử trùng các bề mặt vật rắn tiếp xúc với thực phẩm Tia cực tím (còn gọi là tia UV) là một dạng ánh sáng không nhìn thấy, có

khoảng bước sóng trong khoảng 13,6-400 nm Tia cực tím có thể có nguồn gốc

tự nhiên từ mặt trời, hoặc được tạo ra bằng các đèn hoặc các dụng cụ phát tia cực tím

Tia cực tím được chia thành các loại khác nhau phụ thuộc vào dải bước sóng của nó:

Tia UV-A có dải bước sóng 320-400 nm;

Tia UV-B có dải bước sóng 280-320 nm;

Tia UV-C có dải bước sóng 200-280 nm [72]

Trong đó tia UV-C bước sóng 200-280 nm được ứng dụng để tiêu diệt vi sinh vật trên bề mặt của thực phẩm, vì có khả năng diệt khuẩn tốt nhất so với các tia cực tím thuộc dải bước sóng khác Hạn chế lớn nhất của việc áp dụng tia cực tím là khả năng xuyên thấu kém của nó Tia cực tím có thể ảnh hưởng tới sức khoẻ người, đặc biệt là mắt, khoảng cách an toàn từ đèn cực tím là  2m Tia cực tím chứa các photon năng lượng cao, có khả năng làm biến đổi các nhóm purin, pyrimidin và làm biến tính ADN của tế bào vi sinh vật, quá trình này có hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật Ngoài ra, năng lượng tia cực tím còn có khả năng làm cho các điện tử nhảy từ quĩ đạo có mức năng lượng thấp lên quĩ đạo có mức năng lượng cao hơn, tạo ra sự hoạt hoá cho các phân tử các chất Khi đó, các phản ứng quang hoá sẽ xảy ra Chúng làm thay đổi tính chất các thành phần hoá học của tế bào vi sinh vật, dẫn đến vi sinh vật bị chết Quá trình tác động của tia cực tím có thể chia thành 3 giai đoạn: giai đoạn đầu khi liều lượng tia cực tím còn ít, trong tế bào vi sinh vật có hiện tượng tăng dần kích thước không bào, hình dạng tế bào vi sinh vật thay đổi tuỳ theo trạng thái của dịch bào Giai đoạn tiếp theo, kích thước không bào tăng đáng kể, độ trong của dịch bào giảm, những giọt mỡ nhỏ xuất hiện Đó là do sự tạo thành tập hợp từ các lipoprotein của tế bào Giai đoạn cuối, những biến đổi trong tế bào xảy ra sâu sắc Một số trường hợp, màng tế bào bị biến mất [49]

Cường độ dòng tia cực tím diệt khuẩn phụ thuộc vào bước sóng của tia cực tím Tia cực tím có cường độ dòng diệt khuẩn lớn nhất khi bước sóng của

nó là 253,7nm Những tia cực tím có bước sóng lớn hơn hoặc nhỏ hơn 253,7nm đều có cường độ dòng diệt khuẩn nhỏ hơn so với tia có bước sóng 253,7 nm Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím tỷ lệ thuận với cường độ dòng diệt khuẩn và thời gian chiếu tia cực tím Điều này được thể hiện ở công thức:

H = F n.

H - Liều lượng tia cực tím diệt khuẩn (w.phút/cm2)

F n- cường độ dòng diệt khuẩn của tia cực tím (w/cm2)

 - Thời gian chiếu tia cực tím (phút)

Các đèn cực tím thường có dạng ống, bên trong đèn là hơi thuỷ ngân áp suất thấp, các điện cực làm bằng tantalum, công suất đèn là 15W hoặc 30W Cường độ dòng diệt khuẩn của đèn cực tím được đo bằng đơn vị “bac” “Bac”

là cường độ dòng được chiếu ra từ nguồn công suất 1W với số tia cực tím có bước sóng 253,7nm chiếm tỷ lệ là 100% Trong thực tế, các đèn cực tím thường chỉ phát ra khoảng 80% số tia cực tím có bước sóng 253,7nm Vì vậy, công suất của đèn là 1W chỉ tương đương với cường độ dòng là 0,8 bac [49]

Khả năng tiêu diệt vi sinh vật của tia cực tím phụ thuộc vào khoảng cách chiếu tia cực tím Ở bảng 1.4 ghi cường độ dòng diệt khuẩn của đèn cực tím phụ thuộc vào khoảng cách từ điểm xác định đến đèn Khi khoảng cách chiếu tia cực tím càng lớn thì cường độ dòng diệt khuẩn càng giảm

Liều lượng bức xạ diệt khuẩn cần thiết được xác định cho từng giống loài

vi sinh vật ở những điều kiện xác định Nếu coi liều lượng tia cực tím diệt

khuẩn của vi khuẩn E.coli là một đơn vị thì của B subtilis là 1,6; của Achromobacter là 6,9; của Mucor là 3,9; của Penicillium glaucum là 11,5; của Aspergillus niger là 23.[48]

Vi sinh vật ở trạng thái bào tử chịu được liều lượng tia cực tím lớn hơn so

với vi sinh vật ở trạng thái dưỡng sinh Vi sinh vật già có khả năng chịu liều lượng tia cực tím lớn hơn vi sinh vật non Sau khi bị chiếu tia cực tím, dù vi sinh vật không bị chết, khả năng chịu bức xạ cực tím của chúng cũng bị giảm

đi Vì vậy, hiệu quả diệt khuẩn vẫn không thay đổi khi chiếu tia cực tím nhiều lần với tổng liều lượng bằng định mức liều lượng diệt khuẩn qui định

Bảng 1.4 Cường độ dòng diệt khuẩn của đèn cực tím [54]

Khoảng cách đến đèn

cực tím

( m)

Cường độ dòng diệt khuẩn của đèn 15w

(microbac)

Cường độ dòng diệt khuẩn của đèn 30w (microbac)

Tia cực tím không có khả năng xuyên sâu vào cấu trúc thực phẩm Vì vậy,

nó chỉ có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật ở bề mặt thực phẩm tới độ sâu 0,1cm Đây là một điểm hạn chế của tia cực tím Tuy nhiên, nhiều loại thực phẩm như rau, quả, thịt gia súc, gia cầm, thuỷ sản với chất lượng tốt, hầu như không có vi sinh vật nhiễm vào trong cấu trúc, mà chỉ có ở bề mặt nên tia cực tím vẫn phát huy được tác dụng là đảm bảo vệ sinh, an toàn cho sản phẩm Ngoài ra, khi tia cực tím không xuyên được vào sâu trong cấu trúc thực phẩm thì những tác động không có lợi của nó đối với thực phẩm như làm tăng sự oxy hoá chất béo, sự phân giải prrotein sẽ chỉ có thể xảy ra ở bề mặt mà không ảnh hưởng đến các lớp bên trong cấu trúc sản phẩm

Hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật của tia cực tím phụ thuộc vào nhiệt độ của

môi trường không khí Ở trong khoảng 2oC đến 25oC khả năng tiêu diệt vi sinh vật của tia cực tím lớn hơn so với ở nhiệt độ bình thường của khí quyển [34] Khả năng tiêu diệt vi sinh vật của tia cực tím giảm khi độ ẩm của môi trường không khí tăng Đó là do hơi nước trong không khí hấp thụ năng lượng tia cực tím, làm cho năng lượng của tia cực tím yếu đi, không còn đủ khả năng tạo ra các phản ứng quang hoá ở tế bào vi sinh vật

Tia cực tím có thể tiêu diệt vi sinh vật trong môi trường nước với bề dày lớp nước mà tia cực tím xuyên qua không lớn hơn 2cm Các axit amin có chứa lưu huỳnh có khả năng hấp thụ mạnh năng lượng tia cực tím Khi trong môi trường nước có nhiều protein hoà tan, khả năng diệt khuẩn của tia cực tím trong nước giảm đi Đó là do protein tạo độ nhớt làm yếu đi khả năng xuyên thấu của tia cực tím, đồng thời các axit amin chứa lưu huỳnh làm giảm năng lượng của tia cực tím Các chất không tan ở trạng thái lơ lửng trong nước cũng cản trở tia cực tím Nồng độ tạp chất càng tăng thì khả năng diệt khuẩn của tia cực tím càng bị hạn chế [53]

Sử dụng tia cực tím để diệt vi sinh vật có ưu điểm hơn so với các phương pháp khác Đó là nó không làm ảnh hưởng đến độ ẩm và nhiệt độ của thực phẩm, lắp đặt, vận hành thiết bị đơn giản, hoạt động sản xuất có thể hoàn toàn

tự động, đồng thời chi phí sản xuất không lớn

1.2 MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG BẢO QUẢN SẢN PHẨM THUỶ SẢN KHÔ Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC XỬ LÝ SẢN PHẨM KHÔ BẰNG TIA CỰC TÍM TRƯỚC KHI BẢO QUẢN

1.2.1 Một số vấn đề trong bảo quản sản phẩm thuỷ sản khô ở nhiệt độ thấp

Điều khác biệt cơ bản giữa sản phẩm khô và sản phẩm tươi là ở hàm lượng nước trong chúng Sự khác nhau về hàm lượng nước dẫn đến sự khác nhau về

phương pháp bảo quản và những biến đổi chất lượng trong quá trình bảo quản Sản phẩm khô được đưa vào bảo quản mà không phải qua giai đoạn làm đông trong các thiết bị làm đông Đó là do trong sản phẩm khô lượng nước tự

do rất ít, dẫn đến lượng nhiệt cần lấy ra để làm đóng băng nước không nhiều Lượng nhiệt này có thể được lấy ra ngay trong kho bảo quản, nên không cần đến những điều kiện phức tạp của các tủ đông Mặt khác, do cấu trúc sản phẩm săn chắc nên sự kết tinh nước chậm (trong kho bảo quản) ảnh hưởng không đáng kể đến chất lượng sản phẩm

Các sản phẩm thuỷ sản khô thường có hàm lượng nước thấp hơn 30% và chủ yếu ở trạng thái liên kết Hơn nữa, cấu trúc tế bào co rút và các chất protein hoà tan đã biến tính trong quá trình làm khô, nên khả năng khuếch tán nước trong sản phẩm là rất hạn chế Khi đưa sản phẩm khô vào bảo quản ở nhiệt độ thấp sẽ có thể xảy ra, hoặc không xảy ra sự kết tinh nước trong sản phẩm Điều này phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản của sản phẩm Nếu nhiệt độ bảo quản cao hơn nhiệt độ đóng băng nước trong sản phẩm, sẽ không có sự đóng băng nước Nếu nhiệt độ bảo quản thấp hơn nhiệt độ đóng băng nước trong sản phẩm sẽ xảy ra hiện tượng đóng băng nước trong sản phẩm Nhiệt độ đóng băng nước trong sản phẩm khô thường rất thấp Đó là do trạng thái liên kết của nước với các thành phần khác của sản phẩm Khi đóng băng ở nhiệt độ thấp và nước ít khuếch tán, các tinh thể nước đá tạo thành trong sản phẩm sẽ có kích thước nhỏ

và đồng đều Vì vậy, ảnh hưởng của sự giãn nở nước đá đến cấu trúc sản phẩm không đáng kể [2]

Tuy tỷ lệ nước đóng băng trong sản phẩm khô ít, nhưng nó có ý nghĩa quan trọng là góp phần làm giảm độ ẩm của sản phẩm mà không gây nên sự biến tính protein, sự co rút cấu trúc như trong các trường hợp làm giảm hàm lượng nước của sản phẩm nhờ bay hơi nước Nhờ đó, sản phẩm không bị cứng, dai khi sử dụng Tỷ lệ nước đóng băng trong sản phẩm càng tăng thì độ ẩm của

sản phẩm càng thấp Khi đó, hoạt động của vi sinh vật và các enzim trong sản phẩm càng được kìm hãm [42]

Nhiệt độ bảo quản của sản phẩm khô cần được xác định trong sự phụ thuộc vào thời hạn cần bảo quản sản phẩm Muốn tăng thời hạn bảo quản, phải giảm nhiệt độ bảo quản của sản phẩm Tuy nhiên, do chi phí bảo quản lạnh cao, nên trong thực tế nhiệt độ bảo quản các sản phẩm thuỷ sản khô còn được chọn theo giá trị kinh tế của sản phẩm Những sản phẩm có giá trị kinh tế lớn thường được bảo quản ở nhiệt độ -18oC Những sản phẩm có giá trị kinh tế thấp hơn thường được bảo quản ở nhiệt độ dương thấp hoặc nhiệt độ thường [33]

Những biến đổi chất lượng của sản phẩm khô trong quá trình bảo quản thường là sự biến màu, mùi, vị Nguyên nhân của những biến đổi này là sự biến đổi hoá học của các thành phần trong sản phẩm Tốc độ biến đổi về vật lý, hoá học và sinh học của sản phẩm phụ thuộc rất lớn vào hoạt độ của nước trong sản phẩm Khi làm giảm hoạt độ của nước sẽ làm giảm tốc độ các biến đổi của sản phẩm Hoạt độ của nước phụ thuộc vào thành phần, tính chất hoá học, hàm lượng nước của sản phẩm, tính chất của nước trong sản phẩm, nhiệt độ và độ

ẩm của môi trường không khí bao quanh sản phẩm Sự liên hệ giữa tốc độ biến đổi chất lượng của sản phẩm với hoạt độ của nước trong nó được thể hiện ở đồ thị trên hình 1.2.[90]

Biến đổi về hoá học của sản phẩm chủ yếu là sự oxy hoá các chất béo và các chất tạo màu [9] Các phản ứng oxy hoá có thể xảy ra ở cả trong điều kiện không có oxy (trong bao gói chân không) và ở nhiệt độ thấp hơn –18oC Trong những điều kiện này, tốc độ phản ứng rất chậm, nhưng các chất sinh ra từ các phản ứng tích tụ dần trong quá trình bảo quản và khi hàm lượng của chúng tăng đến một mức xác định thì sẽ tạo ra những hiện tượng biến đổi màu sắc, mùi vị

rõ ràng [36] Thời gian bảo quản để bắt đầu thấy các hiện tượng biến đổi này phụ thuộc vào các điều kiện bảo quản Nếu bảo quản ở nhiệt độ thấp hơn hoặc

bằng –18oC và sản phẩm được bao gói chân không thì sản phẩm có thể bảo quản được tới 6 tháng vẫn chưa bị ôi khét và biến màu

Sự thuỷ phân

Hình 1.2 Tốc độ các biến đổi hoá học, hoá sinh và vi sinh ở thực

phẩm phụ thuộc vào hoạt độ của nước của thực phẩm

Ở nhiệt độ thấp hơn –18oC vi sinh vật bị ngừng hoạt động [58] Vì vậy, nếu nhiệt độ bảo quản thấp hơn –18oC và ổn định thì không xảy ra hiện tượng các thành phần dinh dưỡng của sản phẩm bị phân huỷ do vi sinh vật Trong thực tế, nhiệt độ bảo quản của sản phẩm thường không đảm bảo sự ổn định Nếu kích thước kho nhỏ, nhiệt độ môi trường bên ngoài cao, thời gian mở cửa dài, nhiệt

độ sản phẩm có thể tăng cao hơn –8oC Trong những trường hợp này, ở sản phẩm khô có thể xuất hiện vi sinh vật, đặc biệt là nấm mốc Chúng có nguồn gốc từ các bào tử bám trên bề mặt sản phẩm trước khi đưa vào kho bảo quản Các loài nấm mốc hoạt động gây nên các vết màu xanh, đen hoặc vàng trên bề mặt sản phẩm Sau đó, nhiệt độ của kho lạnh giảm xuống thấp hơn –18oC,

chúng sẽ ngừng hoạt động và phát triển Như vậy, sự dao động nhiệt độ bảo quản tạo ra cơ hội cho vi sinh vật hoạt động Trong quá trình bảo quản, tuy thời gian của mỗi lần dao động nhiệt độ không nhiều, nhưng hiện tượng này lặp lại nhiều lần, sẽ gây tích tụ các sản phẩm của sự phân huỷ do vi sinh vật hoạt động, dẫn đến sau thời gian bảo quản nhất định, sản phẩm bị biến đổi chất lượng [52]

Ở các sản phẩm thuỷ sản thường gặp một số loài vi khuẩn gây bệnh là

Salmonella choleraesuis, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Cl botulinum[10],[21]

Salmonella choleraesuis là vi khuẩn gây bệnh thường gặp nhất ở hầu hết

các loại thực phẩm Nguồn lây nhiễm đầu tiên là từ phân động vật và phân người (có thể từ người bệnh hoặc từ người có vi khuẩn nhưng vẫn khoẻ mạnh

bình thường) Salmonella gây ra hơn 25% các vụ ngộ độc thực phẩm và 66% các trường hợp bị tử vong Salmonella choleraesuis là những tế bào có hình que

thẳng, kích thước ngang 0,7 - 1,5 m, dài 2 - 5 m Chúng là vi khuẩn yếm khí tuỳ tiện, Gram - , nhạy cảm với quá trình thanh trùng Pasteur và các tia bức xạ[10]

Salmonella choleraesuis bị ức chế ở nồng độ muối ăn 3,5%, môi trường

pH < 4,5 và bởi hệ vi khuẩn lactic Chúng sinh sản ở nhiệt độ 5 - 12 oC, nhưng vài chủng sinh sản ở nhiệt độ thấp hơn 5 oC Chúng được nuôi cấy dễ dàng và tăng trưởng nhanh trong môi trường đơn giản Yêu cầu môi trường nuôi cấy phải đủ chất dinh dưỡng với hoạt độ nước Aw = 0,93 Vi khuẩn này không gây mùi khó chịu cho thực phẩm [5]

Salmonella choleraesuis sống tốt ở môi trường tự nhiên, dễ lây lan, có thể

sống được cả ở điều kiện bảo quản ít nước, ướp muối Chúng có khả năng chịu được tác động của các chất kháng sinh [61]

Bệnh do vi khuẩn Salmonella choleraesuis gây ra là bệnh thương hàn Khi

vi khuẩn xâm nhập vào dạ dày, sau 24 giờ sẽ xuất hiện các triệu chứng tiêu

chảy, co thắt bụng, sốt, buồn nôn, nhức đầu Các triệu chứng này kéo dài trong thời gian 2 -3 ngày Ở ruột non, vi khuẩn xâm nhập vào tế bào và sinh sản trong

đó Nhiều vi khuẩn chết tạo ra độc tố nội bào Các hiện tượng này gây ra sự tách chiết dịch ruột non, gây tiêu chảy Nếu bị bệnh thường xuyên thì không nên

dùng kháng sinh bởi Salmonella có thể phát sinh khả năng chịu kháng sinh,

đồng thời chất kháng sinh loại đi những vi khuẩn cạnh tranh Vi khuẩn

Salmonella có thể phá huỷ ruột rất mạnh, có thể tấn công vào các cơ quan khác

như tim, não, lá lách, tụy tạng Một số ít trường hợp nó có thể đi theo máu và giải phóng độc tố nội bào Bệnh thương hàn huỷ hoại con người sau một thời gian ủ bệnh dài Bệnh kéo dài 2-4 tuần gây sốt cao, yếu toàn thân, đôi khi tiêu chảy kèm theo máu Bệnh có thể gây chết người nếu không được diều trị kịp thời [85]

Vi khuẩn Staphylococcus aureus có dạng hình cầu, đường kính khoảng

0,5-1m, là vi khuẩn Gram+ và yếm khí tuỳ tiện Vi khuẩn này sinh ra độc tố

có nguồn gốc protein, dễ tan trong nước, không gây mùi khó chịu Các độc tố này chịu được điều kiện thanh trùng nhiệt ở 100oC, trong hơn 30 phút S aureus

là vi khuẩn nhạy cảm với nhiệt độ, sinh sản ở 512oC, có khả năng sinh trưởng

ở hoạt độ nước nhỏ hơn 0,9, sinh sản được ở môi trường có muối ăn với nồng

độ 15-20%, hoặc có đường với nồng độ 50-60% Chúng ít có tính cạnh tranh

với các vi khuẩn khác và bị ức chế hoạt động khi pH<4,8 [10],[20]

Vi khuẩn S aureus nhiễm vào dạ dày với số lượng lớn hơn 106 tế bào, sau 2-4 giờ sẽ gây bệnh Các triệu chứng là nôn mửa nhiều, đau thắt vùng bụng dữ dội, ra mồ hôi nhiều, nhưng không sốt, có thể tiêu chảy hay đau đầu Bệnh sẽ giảm nhanh sau một đến hai ngày, khi các độc tố bị vô hoạt hoặc được thải ra ngoài Rất ít trường hợp bị tử vong Người ta tìm thấy nhiều chủng

Staphylococcus vô hại và cả những chủng nguy hiểm cư trú trong mũi, họng,

trên da người Vì vậy, trong quá trình chế biến thực phẩm bằng tay dễ có sự lây

nhiễm vi khuẩn này vào sản phẩm Đặc biệt là đối với những sản phẩm đã được thanh trùng nhiệt Pasteur, phần lớn những vi khuẩn đối kháng đã bị loại trừ, sẽ

tạo điều kiện thuận lợi cho Staphylococcus phát triển [18],[79]

Escherichia coli là loại trực khuẩn hình que, kích thước ngang 1,1-1,5 m, dài 2-6m, yếm khí tuỳ tiện và Gram- Phần lớn E coli sinh sản trong khoảng

512oC, chịu được môi trường axit và nhiệt độ lạnh tốt hơn các vi khuẩn khác Chúng tồn tại rất lâu trong môi trường tự nhiên và nhạy cảm với việc thanh trùng [9], [81]

E coli là một nguyên nhân quan trọng gây bệnh viêm đường ruột, có triệu chứng tiêu chảy Liều lượng để sinh độc tố gây bệnh của E coli là 106-1010 tế bào Bệnh có thể kéo dài từ 3 ngày đến 3 tuần Các triệu chứng là tiêu chảy không ra máu, có thể đến 3 lần trong ngày, đau bụng nhẹ, nôn, hơi sốt Sau đó

vi khuẩn có thể lan truyền và tấn công vào các bộ phận khác của cơ thể như thận, tim, não Tại đó chúng coá thể tạo ra cục máu đông và đó là một trong các nguyên nhân gây đột tử, nhất là ở trẻ em [1],[35]

Cl botulinum là trực khuẩn có khả năng sinh bào tử Chúng có hình que

thẳng, kích thước ngang 0,5-1,5 m, dài 5m, yếm khí và Gram+ Các chủng có khả năng phân huỷ protein là những chủng sinh độc tố nguy hiểm nhóm A, B,

F Chúng chịu được nồng độ muối ăn tới 10% và hoạt độ của nước là 0,94 Các chủng không có khả năng phân huỷ protein sinh độc tố nhóm E Chúng chịu được nồng độ muối ăn tới 5% , hoạt độ của nước là 0,97 và không gây mùi khó

chịu cho sản phẩm nên khó bị phát hiện Độc tố của Cl botulinum có thể được

sinh ra ở nhiệt độ thấp đến 3oC Các bào tử có thể sống sót rất lâu trong môi trường, chịu được điều kiện lạnh đông và sấy Chúng có thể chịu được nhiệt độ

100oC trong 25 phút, hay ở 121oC trong 2,4 phút Sự phát triển và sinh độc tố

của Cl botulinum bị kìm hãm khi môi trường có độ pH thấp hơn 4,6, hoặc có

các muối nitrit, ascorbat [65],[80]

Cl botulinum sinh ra độc tố gây bệnh bại liệt Đây là căn bệnh nguy hiểm

với tỷ lệ tử vong cao Vi khuẩn có thể xâm nhập vào cơ thể người qua các vết thương hoặc đường tiêu hoá Chúng hoạt động, sinh trưởng rồi sinh ra độc tố

gây bệnh Chất độc do Cl botulinum sinh ra đi vào máu, xâm nhập vào tất cả

các cơ quan, mà trước hết là hệ thần kinh, gây nên sự tê liệt bởi sự truyền các xung của hệ thần kinh bị ngăn chặn Các triệu chứng kèm theo là rối loạn thị giác, nôn mửa, đau vùng thắt lưng, khó thở Thường gây tử vong do tê liệt hệ thống hô hấp và tim Những trường hợp sống sót sau khi bị ngộ độc nặng có thể

bị bại liệt một phần cơ thể trong 6-8 tháng[21]

1.2.2 Ý nghĩa của việc xử lý sản phẩm thuỷ sản khô bằng tia cực tím trước khi bảo quản

Một trong những đặc điểm quan trọng của nguyên liệu thuỷ sản là thường

có rất nhiều vi sinh vật Chúng lây nhiễm vào nguyên liệu từ môi trường sống,

từ quá trình đánh bắt, vận chuyển, bảo quản Khi chế biến thuỷ sản khô bằng các phương pháp phơi nắng, sấy bằng không khí nóng, hoặc sấy lạnh, nguyên liệu thường được xử lý, làm khô trong điều kiện nhiệt độ thích hợp với sự hoạt động, phát triển của các loài vi sinh vật gây thối rữa và gây bệnh Đặc biệt là ở giai đoạn đầu của quá trình làm khô, hàm lượng ẩm của nguyên liệu còn rất cao, nhiệt lượng từ môi trường phơi, sấy truyền vào từ từ sẽ tạo ra điều kiện rất thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Ở giai đoạn cuối của quá trình làm khô, hàm lượng ẩm của nguyên liệu giảm dần, dẫn đến sự hoạt động của vi sinh vật giảm Tuy nhiên, rất nhiều vi sinh vật không bị chết, chúng chuyển vào trạng thái không hoạt động Vì vậy, trên bề mặt các sản phẩm thuỷ sản khô thường có nhiều vi sinh vật ở trạng thái không hoạt động, hoặc hoạt động yếu Trong quá trình bảo quản, những vi sinh vật này sẽ tăng dần sự hoạt động và gây nên những biến đổi xấu cho chất lượng của sản phẩm [42]

Từ đặc điểm công nghệ sản xuất các sản phẩm thuỷ sản khô nêu trên cho thấy, việc áp dụng các biện pháp tiêu diệt vi sinh vật ở các sản phẩm thuỷ sản khô trước khi bảo quản có ý nghĩa quan trọng là đảm bảo tính vệ sinh, an toàn

và chất lượng cho sản phẩm trong quá trình bảo quản Có thể kể ra nhiều biện pháp tiêu diệt hoặc kìm hãm sự hoạt động của vi sinh vật Mỗi biện pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm nhất định Biện pháp làm giảm hàm lượng ẩm của sản phẩm là một biện pháp đơn giản, có hiệu quả tốt trong việc ngăn ngừa

vi sinh vật hoạt động, nhưng khi hàm lượng ẩm của sản phẩm giảm, sẽ làm tăng

sự biến tính của các chất protein, làm cho sản phẩm bị cứng, dai, giảm giá trị sử dụng Biện pháp dùng hoá chất để tiêu diệt vi sinh vật tuy có hiệu quả cao, nhưng các hoá chất diệt khuẩn thường độc hại đối với người sử dụng sản phẩm Biện pháp dùng nhiệt độ thấp để kìm hãm vi sinh vật trong quá trình bảo quản đảm bảo chất lượng tốt cho sản phẩm, nhưng chi phí cho quá trình bảo quản rất cao[46]

Tia cực tím là tia chiếu xạ có mức năng lượng đủ để tiêu diệt hầu hết vi sinh vật ở bề mặt các sản phẩm thuỷ sản khô Ngoài khả năng tiêu diệt vi sinh vật, tia cực tím còn có thể giúp phân huỷ hợp chất Nitrosodimethylamine (NDMA)-là một chất độc, gây bệnh ung thư Hợp chất NDMA có thể được hình thành trong các sản phẩm thuỷ sản khô từ sự kết hợp của dimetylamin với nitrosyl cation Cơ chế của sự tạo thành NDMA này được viết như sau: [51]

Cơ chế của sự phân huỷ hợp chất NDMA dưới tác động của tia cực tím có thể được giải thích theo sơ đồ phản ứng sau[51]:

Khi chiếu tia cực tím với bước sóng 185 – 275 nm vào sản phẩm, liên kết

N – N trong phân tử NDMA hấp thụ năng lượng tia cực tím Tác động của năng lượng tia cực tím làm đứt liên kết N – N, tạo ra các gốc tự do NO, (CH3)N Các gốc tự do được tạo ra tiếp tục tham gia các phản ứng kết hợp để trở thành những chất ổn định Kết quả là các phân tử NDMA được phân huỷ

Như vậy, sử dụng tia cực tím để xử lý cho các sản phẩm thuỷ sản khô không chỉ có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật, đảm bảo tính vệ sinh an toàn về mặt

vi sinh cho sản phẩm, mà tia cực tím còn có thể làm phân huỷ hợp chất NDMA

- một chất độc rất dễ được sinh ra trong các sản phẩm thuỷ sản khô Nhờ đó, giảm được nguy cơ mắc bệnh ung thư cho người sử dụng các sản phẩm thuỷ sản khô

So với các phương pháp tiêu diệt hoặc kìm chế vi sinh vật khác, xử lý sản phẩm thuỷ sản khô bằng tia cực tím còn có những ưu điểm cơ bản là quá trình

xử lý rất đơn giản, dễ cơ khí hoá và tự động hoá sản xuất Tuy nhiên, tia cực tím

có những tác động làm biến đổi một số thành phần dinh dưỡng của sản phẩm, đặc biệt là các chất béo[62] Vì vậy, cần có sự nghiên cứu xác định chế độ xử lý tia cực tím phù hợp cho từng loại sản phẩm thuỷ sản khô

1.2.3 Một số chất chống oxi hoá trong chế biến thực phẩm

Có nhiều chất có tác dụng kìm hãm, hạn chế các phản ứng oxi hoá trong

thực phẩm Những chất thường được sử dụng là axit xitric, axit ascorbic,

tocopherol, butylat hydroxy anizol (BHA), butylat hydroxy toluen (BHT)

 Axit ascorbic có công thức cấu tạo[29]:

Công thức cấu tạo cho thấy axit ascorbic là một dẫn xuất của đường Axit

ascorbic có tính khử mạnh là nhờ sự có mặt của nhóm dienol trong phân tử của

nó Các nguyên tử hydro của các nhóm này dễ dàng được chuyển cho các gốc

peroxit Khi đó, các gốc peroxit sẽ không nhận các nguyên tử hydro của các

phân tử chất béo Nhờ đó, chất béo không bị oxi hoá Như vậy, axit ascorbic là

chất bị oxi hoá thay cho các chất béo, cũng như các thành phần khác của sản

phẩm Khi nhường đi 2 nguyên tử hydro, axit ascorbic chuyển thành axit

dehydroascorbic Trong cấu trúc thực phẩm, axit ascorbic thường ở dạng liên

kết với các thành phần khác Khi đó, hoạt tính của nó giảm đi nhiều so với khi ở

trạng thái tự do Axit ascorbic không mùi, hoà tan tốt trong nước[33] Đây là

đặc tính quan trọng, khác với hầu hết các chất chống oxi hoá thường chỉ tan

trong dầu và các dung môi hữu cơ Theo qui định danh mục các chất phụ gia

được phép sử dụng trong thực phẩm của bộ Y tế, giới hạn cho phép sử dụng của

O

C

axit ascorbic là 400mg/kg thực phẩm[3]

 Butylat hydroxyanizol (BHA)[87]:

Công thức cấu tạo của BHA có hai dạng:

BHA là chất rắn, màu trắng hoặc hơi vàng, mùi thơm, không tan trong nước

nhưng tan trong chất béo, không độc, nó là một chất chống oxy hóa rất tốt, liều

lượng thường dùng để bảo quản là 0,01-0,02% so với lượng chất béo Tên

thương phẩm của BHA là Sustane Về tác dụng chống oxy hóa thì chất

3-butylat tốt hơn chất 2-3-butylat Hai chất này hỗn hợp với nhau gọi là BHA

 Butylat hydroxy toluen (BHT)[88]:

Công thức cấu tạo của BHT được viết:

BHT cũng là chất chống oxy hóa mạnh như BHA nhưng BHT trong quá

trình oxy hóa dễ sinh ra màu vàng làm giảm chất lượng sản phẩm, liều lượng

thường dùng là 0,01- 0,02% so với lượng chất béo

BHA và BHT hỗn hợp với nhau hiệu quả chống oxy hóa cao hơn so với

(CH3)3C C(CH3)3

CH3