MỘT số PHƯƠNG PHÁP bảo QUẢN PHI NHIỆT TRONG THỰC PHẨM

Sự tăng trưởng nhanh chóng cả về mặt số lượng lẫn chất lượng nông sản đã tạo nên rất nhiều thuận lợi như: đảm bảo nhu cầu lương thực trong nước, nâng cao chất lượng bữa ăn của người dân

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



NGUYỄN HẢI ÂU

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN PHI NHIỆT TRONG THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MÃ SỐ MÔN HỌC: NN181

Cần Thơ, 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

Cán bộ hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

TS Nhan Minh Trí Nguyễn Hải Âu MSSV: B1306358 Lớp: NN1308A1

Cần Thơ, 2016

Xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC

LỜI CẢM TẠ i

MỤC LỤC ii

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT iv

DANH SÁCH BẢNG v

DANH SÁCH HÌNH vi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Đặt vấn đề……… 1

1.2 Mục tiêu……… 2

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Phương pháp sử dụng tia ion hóa ( Radiation Preservation of Food)… 3

2.1.1 Giới thiệu 3

2.1.2 Tính chất của tia ion hóa 4

2.1.3 Liều lượng của tia bức xạ 4

2.1.4 Ảnh hưởng của tia ion hóa lên sự sống của vi sinh vật 6

2.1.5 Ảnh hưởng của tia bức xạ đến chất lượng thực phẩm 6

2.1.6 Ứng dụng chiếu xạ trong bảo quản thực phẩm hiện nay và ảnh hưởng của nó đến sức khỏe người tiêu dùng 6

2.2 Phương pháp sử dụng áp suất cao (High-pressure processing - HPP)……… 7

2.2.1 Giới thiệu 7

2.2.2 Nguyên lý 8

2.2.3 Sự phụ thuộc lẫn nhau giữa nhiệt độ và sự ảnh hưởng của áp suất cao 9 2.2.4 Ảnh hưởng của áp suất cao đến sự sống của vi sinh vật 9

2.2.5 Ảnh hưởng của áp suất cao đến chất lượng của thực phẩm 10

2.2.6 Ưu điểm và giới hạn của phương pháp HPP 10

2.2.7 Vài nét về thiết bị và tình hình ứng dụng phương pháp HPP trong bảo quản thực phẩm 11

2.3 Phương pháp sử dụng điện cao tần (High-Intensity Pulsed Electric Fields) ……… 13

2.3.1 Giới thiệu 13

iii

2.3.2 Nguyên lý 13

2.3.3 Ảnh hưởng của dòng điện cao tần đến sự sống vi sinh vật 14

2.3.4 Ứng dụng phương pháp PEF trong bảo quản thực phẩm 15

2.3.5 Thiết bị sử dụng của phương pháp PEF 16

2.4 Phương pháp sử dụng sóng siêu âm (Ultrasound) ……… 18

2.4.1 Giới thiệu 18

2.4.2 Nguyên lý bất hoạt vi sinh vật bằng sóng siêu âm 19

2.4.3 Ứng dụng sóng siêu âm trong bảo quản thực phẩm 20

2.4.4 Sự phối hợp của sóng âm với nhiệt độ và áp suất 23

2.5 Phương pháp sử dụng xung điện từ (Oscillating Magnetic Fields or Static Magnetic Fields)……… 23

2.5.1 Giới thiệu 23

2.5.2 Nguyên lý 24

2.5.3 Tác động của xung điện từ đến vi sinh vật 24

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

HPP: High-Pressure Processing

PEF: Pulsed Electric Fields

OMF: Oscillating Magnetic Fields

SMF: Static Magnetic Fields

v

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1: Sự biến đổi hàm lượng acid ascorbic (vitamin C) trong các quá trình xử lý nhiệt , % 2Bảng 2: Tần số dao động của một số dạng tia ion hóa 4Bảng 3: Một số giá trị D10 ở vi sinh vật 5Bảng 4: Một số giá trị thời gian tiêu diệt thập phân của một số loài vi khuẩn tương ứng với các phương pháp xử lý siêu âm 21

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1: Hệ thống máy chiếu xạ tia gramma 7

Hình 2: Máy phát tia X 7

Hình 3: Cơ chế tác dụng của áp suất 8

Hình 4: Sự thay đổi thể tích của nước theo áp suất tác dụng (http://www.fda.gov) 8

Hình 5: Sự thay đổi nhiệt độ của một số dung dịch theo áp suất tác dụng (http://www.fda.gov) 9

Hình 6: Thiết bị chế biến áp suất cao thương mại modern 215l 11

Hình 7: Sơ đồ các bộ phận chính của phương pháp HPP 12

Hình 8: Hệ thống áp suất thũy tĩnh cao (áp suất tối đa 600MPa, nhiệt độ từ 0 - 90ºC) 12

Hình 9: Minh họa cơ chế tác động của điện cao tần lên vi sinh vật 13

Hình 10: Minh họa tác động của xung điện cao tần trên vi sinh vật 14

Hình 11: Sơ đồ biểu diễn hệ thống các thiết bị phương pháp PEF 14

Hình 12: Các dạng xử lý PEF 16

Hình 13: Biểu diễn thiết bị phương pháp PEF ở thực phẩm dạng lỏng 16

Hình 14: Buồng xử lý dạng tĩnh với điện cực cacbon 17

Hình 15: Buồng xử lý tĩnh có ống thủy tinh quấn quanh cực dương 17

Hình 16: Buồng liên tục với màng ion dẫn điện ngăn cách thực phẩm 17

Hình 17: Buồng PEF có vách ngăn 18

Hình 18: Buồng điều trị với điện trường nâng cao 18

Hình 19: Cơ chế tổn thương tế bào siêu âm gây ra 20

Hình 20: Tăng cường tính thấm bằng siêu âm 22

Hình 21: Sự khác biệt trong việc cắt lát cắt giảm sản phẩm bánh có và không có 22

Hình 22: Biểu diễn phương pháp sử dụng siêu âm trong thực phẩm 23

Hình 23: Biểu diễn các thiết bị phương pháp OMF 25

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, thực hiện chính sách đổi mới của Đảng và Nhà

nước, ngành Nông nghiệp nước ta đã có nhiều bước tiến quan trọng Sự tăng trưởng

nhanh chóng cả về mặt số lượng lẫn chất lượng nông sản đã tạo nên rất nhiều thuận

lợi như: đảm bảo nhu cầu lương thực trong nước, nâng cao chất lượng bữa ăn của

người dân và đồng thời gia tăng nguồn lợi từ xuất khẩu hàng hóa…Song song đó,

chính từ sự đa dạng, phong phú này cũng đặt ra nhiều thách thức cho ngành công

nghiệp bảo quản và chế biến thực phẩm Việc duy trì chất lượng, hạn chế đến mức

thấp nhất sự hao hụt giá trị dinh dưỡng trong chế biến và bảo quản, đặc biệt là ngăn

ngừa và giảm thiểu các mối nguy vi sinh trong thực phẩm luôn là mối quan tâm

hàng đầu

Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm đã trưởng thành qua nhiều năm với

những thành công đáng kể về sự an toàn và một thị trường sôi động cho sự ra đời và

phát triển của nhiều sản phẩm mới (Awuah, Ramaswamy, & Economides, 2007)

Mặc dù những công nghệ bảo quản được phát triển trong nhiều thập kỷ qua, tuy

nhiên tỷ lệ thực phẩm hư hỏng vẫn cao và được báo cáo ở nhiều nước Theo Liên

Hiệp Quốc, hơn 30% tỷ lệ tử vong trên toàn thế giới là do các bệnh tiêu hóa Mong

muốn của hầu hết các nước là làm cho thực phẩm an toàn hơn cho người tiêu dùng,

đòi hỏi bảo quản thực phẩm và kỹ thuật sản xuất tốt hơn (Knorr et al., 2011) Nhu

cầu của người tiêu dùng về những sản phẩm chất lượng cao, bổ dưỡng và an toàn

với sức khỏe đã truyền cảm hứng cho các nhà nghiên cứu khám phá ra nhiều

phương pháp bảo quản khác nhau để thay thế cho những phương pháp bảo quản

truyền thống Ngày nay, người tiêu dùng không chỉ quan tâm về các đặc tính cảm

quan của các sản phẩm thực phẩm (ví dụ: kết cấu, hương vị, mùi thơm, hình dáng,

màu sắc, và dư vị) mà họ cũng chú ý nhiều hơn đến giá trị dinh dưỡng của nó Nhìn

chung, người tiêu dùng đang đòi hỏi các sản phẩm ít chế biến và hạn chế sử dụng

phụ gia thực phẩm Mục tiêu của các nhà sản xuất thực phẩm là phát triển và sử

dụng những công nghệ bảo quản có khả năng duy trì hoặc hạn chế tối đa sự mất mát

những hương vị mong muốn và chất dinh dưỡng, làm giảm những thay đổi không

mong muốn trong thực phẩm do chế biến và kéo dài thời hạn sử dụng các sản phẩm

Kể từ khi được Ball và Bigelow đặt những nền móng cơ sở khoa học đầu

tiên vào năm 1920, thanh trùng bằng nhiệt vẫn là phương pháp hữu hiệu, được sử

dụng rộng rãi trong việc bảo vệ và kéo dài tuổi thọ thực phẩm (Awuah et al., 2007)

Các phương pháp bảo quản ở nhiệt độ thấp cũng được áp dụng khá rộng rãi, có thể

kể đến như: làm lạnh, lạnh đông, sấy lạnh…Tuy nhiên trải qua một chặng đường dài

phát triển, xử lý nhiệt cũng bộc lộ khá nhiều khuyết điểm trong quá trình sản xuất

thực tế Sự nhạy cảm của nhiều hợp chất dinh dưỡng quý giá với nhiệt độ cao là

vấn đề được quan tâm nhất Xử lý nhiệt là một trong nhiều nguyên nhân dẫn đến sự

hao hụt dinh dưỡng trong thực phẩm Một tỉ lệ khá lớn của các loại vitamin trong

thực phẩm bị mất sau các quá trình xử lý nhiệt Các vitamin nhạy cảm nhất với

nhiệt bao gồm: vitamin A, E, C, B1 và acid folic (Riaz, Asif, & Ali, 2009) Nhiều nghiên cứu cho thấy acid ascorbic nhạy cảm với nhiệt độ, có thể dễ dàng bị

phá hủy trong chế biến và bảo quản Nhiệt độ càng cao thì mức độ phá hủy càng lớn

Đồ án công nghệ thực phẩm

(Minh Thủy, 2015) Ở nhiều loại thực phẩm có chứa hàm lượng chất béo hay protein cao, thanh trùng ở nhiệt quá cao có thể làm ôi hóa chất béo hay diễn ra sự đông tụ protein làm giảm chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Còn đối với các sản phẩm thực phẩm dạng rắn, kích cỡ hạt lớn hay cấu trúc phúc tạp, quá trình truyển nhiệt khi tiệt trùng sẽ diễn ra không đồng đều giữa các phần của thực phẩm, ảnh hưởng lớn đến hiệu suất thanh trùng

Bảng 1: Sự biến đổi hàm lượng acid ascorbic (vitamin C) trong các quá trình xử lý nhiệt , %

Điều kiện xử lý Trước khi xử lý Sau khi xử lý Tỉ lệ tổn thất

sự linh hoạt trong quá trình và phương pháp lưu trữ đã cung cấp động lực để khám phá ra các phương pháp bảo quản vật lý trong chế biến thực phẩm (Karel & Lund, 2003)

1.2 Mục tiêu:

Đồ án tập trung tìm hiểu một số biện pháp phổ biến nhất trong lĩnh vực bảo quản phi nhiệt độ hiện nay đang được áp dụng Bao gồm:

 Phương pháp sử dụng tia ion hóa (Radiation Preservation of Foods)

 Phương pháp sử dụng sóng siêu âm (Ultrasound)

 Phương pháp sử dụng áp suất cao (High-Pressure Processing)

 Phương pháp sử dụng dòng điện cao tần (High-Intensity Pulsed Electric Fields - PEF)

 Phương pháp sử dụng xung điện từ (Oscillating Magnetic Fields or Static Magnetic Fields)

Các vấn đề được tìm hiểu bao gồm nguyên lý hoạt động, cơ chế tác động lên

vi sinh vật, tính chất, thiết bị, liều lượng sử dụng, ảnh hưởng đến các tính chất của thực phẩm cũng như tình hình ứng dụng trong sản xuất hiện nay Mỗi phương pháp đều có những ưu, khuyết điểm riêng trong thực tiễn Tùy thuộc vào tính chất hóa lý của thực phẩm, nhu cầu cũng như khả năng vận hành và áp dụng mà lựa chọn phương pháp xử lý tối ưu cho hiệu quả cao nhất

3

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Phương pháp sử dụng tia ion hóa ( Radiation Preservation of Food) 2.1.1 Giới thiệu

Nhiều sản phẩm nông nghiệp là mặt hàng quan trọng trong thương mại quốc

tế Tuy nhiên, tính thương mại của hàng hóa bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi sự phá hoại của nhiều loại côn trùng Sự hiện diện của ký sinh trùng, một số vi sinh vật, nấm men và nấm mốc cũng là nguyên nhân chính, đôi khi trực tiếp hoặc gián tiếp hình thành độc tố trong các sản phẩm thực phẩm Về vấn đề này, chiếu xạ là một lựa chọn thú vị để được xem xét (Knorr et al., 2011) Chiếu xạ thực phẩm là quá trình sử dụng các dòng hạt có vận tốc lớn hoặc các dạng tia mang năng lượng để cải thiện tính an toàn, loại bỏ và giảm thiểu sự phá hủy của vi sinh vật trong thực phẩm (Mostafavi, 2012) Thực phẩm chiếu xạ được định nghĩa là thực phẩm đã được xử

lý bằng sự chiếu xạ ion hóa Quá trình này là một điều trị vật lý mà thực phẩm được phơi bày dưới tác động trực tiếp của tia điện tử, tia quang điện để loại bỏ mối nguy độc hại thực phẩm và để kéo dài thời hạn sử dụng Các bức xạ ion hóa đang được thảo luận là một phần của điện từ quang phổ, trong đó có sóng vô tuyến ở một đầu

và tia X năng lượng cao và tia gamma Các tia X và tia gamma có bước sóng rất ngắn nhưng có mức năng lượng rất cao Khi bắn phá vật liệu, các tia này có thể va chạm với một electron từ nguyên tử hay phân tử bên trong vật chất, gây ion hóa (Knorr et al., 2011) Khả năng sử dụng bức xạ để bảo quản thực phẩm được khám phá ngay sau những phát hiện của Roentgen về tia X năm 1895 và phóng xạ tự nhiên của Becquerel năm1896 Năm 1904, Samuel Presscott đã báo cáo tại Viện

chế này được Hoa Kỳ và các nước châu Âu cấp bằng vào những năm 1920 và 1930 Năm 1943, những nhà nghiên cứu của MIT làm việc dưới sự chỉ đạo của Bộ quốc phòng Hoa Kỳ đã chứng minh được tính khả thi của thịt bò tiệt trùng bằng tia X Các nghiên cứu sau đó về tia ion hóa được tiến hành rộng rãi ở MIT, tại các phòng thí nghiệm của quân đội Hoa Kỳ, Đại học Michigan cũng như Trung tâm nghiên cứu Liên bang về bảo quản thực phẩm ở Karlsruhe, Đức Những hiểu biết về tia ion hóa đã đặt nền móng cho nhiều ứng dụng rộng rãi không chỉ trong thực phẩm mà còn nhiều lĩnh vực khác (Karel & Lund, 2003) Năm 1994, Thakur and Singh đã phát biểu rằng “ chiếu xạ thực phẩm là một phương pháp có tính triệt để nhất trong bảo quản thực phẩm” Việc sử dụng chiếu xạ khử độc thực phẩm là một công nghệ đầy hứa hẹn có thể được áp dụng cho các sản phẩm cuối cùng Công nghệ này cũng

có lợi thế là nó có thể được áp dụng cho thực phẩm tươi, đông lạnh hoặc nấu chín sản phẩm Chiếu xạ là một phương pháp vật lý, an toàn, góp phần bảo vệ môi trường và hiệu quả Tuy nhiên, mặc dù có nhiều bước tiến trong công nghệ, tình hình sử dụng tia ion hóa trong thực phẩm vẫn còn nhiều mối e ngại và chưa được phổ biến như các phương pháp có mục đích tương tự khác

Đồ án công nghệ thực phẩm

2.1.2 Tính chất của tia ion hóa

Bảng 2: Tần số dao động của một số dạng tia ion hóa

Tia Tần số dao động điện từ (Hz)

Tia Rongel cứng, tia γ 1021 - 1022

Người ta có thể sử dụng các tia bức xạ như: tia tử ngoại, tia X, tia gamma, tia beta, tia alpha trong bảo quản thực phẩm Tia tử ngoại được chiếu vào thực phẩm

có những đặc điểm tác dụng mạnh nhưng khả năng đâm xuyên yếu nên chỉ dùng để diệt khuẩn ở mặt ngoài thực phẩm, mặt ngoài dụng cụ chứa đựng, không khí nơi sản xuất thực phẩm Một lượng nhất định tia này có thể gây đột biến Tia ion hoá được

sử dụng trong thực phẩm có đặc điểm các tia có tần số dao động cao thì có lực đâm xuyên cao Hiệu quả thanh trùng của tia ion hóa tuỳ thuộc vào thời gian xứ lý, độ dày của thực phẩm và lượng vi sinh vật nhiễm vào thực phẩm Các tia phóng xạ ion

có tác dụng sát trùng mạnh, khi định lượng đảm bảo đầy đủ thì tiệt trùng hoàn toàn trong vài giây Để thực hiện mục đích đó, người ta dùng các tia âm cực, tia Rơnghen và các tia phóng xạ Hiện nay, phương pháp này đang được nghiên cứu đảm bảo an toàn cho người sử dụng, về chế độ thanh trùng hợp lý

2.1.3 Liều lượng của tia bức xạ

Lượng năng lượng được hấp thụ bởi một đối tượng được chiếu xạ cần là điều được quan tâm nhất trong quá trình nghiên cứu Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm năng lượng của bức xạ, khả năng xuyên thấu của tia và bản chất của từng loại

vi sinh vật

Đơn vị đầu tiên được đề nghị để đo lường liều lượng hấp thụ là Roentgen Lượng năng lượng tia γ hoặc tia X cung cấp cho một gram không khí khô giải phóng 1 Roentgen là 83,8 ergs (đơn vị đo năng lượng và công cơ học - tương đương với 83,8 x 10-7 J) Trong lĩnh vực sinh học, Rad là đơn vị đo lường khác được sử dụng để xác định lượng năng lượng hấp thụ của mô sinh học, dựa trên sự hấp thụ

100 ergs trên mỗi gam Mỗi loại vật liệu khác nhau sẽ hấp thụ một lượng năng lượng khác nhau khi tiếp xúc với cùng một lượng Roentgen Ngày nay, để tiện cho việc sử dụng người ta còn sử dụng đơn vị Gray (Gy) 1Gy bằng 100 Rad, 1kGy đại diện cho sự hấp thụ năng lượng để tăng nhiệt độ sản phẩm lên 0,36ºC (Mostafavi,

(Nguyễn Văn Tiếp, 2000)

5

2012) Trong thực phẩm, liều lượng chiếu xạ cho phép sử dụng là 104 Gy Việc đo liều lượng hấp thụ bức xạ là rất quan trọng để đánh giá ảnh hưởng của xử lý bức xạ

và là bước cần thiết để ứng dụng trong công nghiệp

Mối quan hệ giữa mật số vi sinh vật sau khi chiếu xạ và liều lượng chiếu xạ thể hiện ở công thức:

0

0

D D

e N

N  

Trong đó:

 N là số lượng vi sinh vật ban đầu

 N0 là số lượng vi sinh vật sau chiếu xạ

 D0 là liều lượng cần thiết gây chết, là hằng số và phụ thuộc vào từng loại vi sinh vật

2200

(Karel & Lund, 2003) Nấm mốc và nấm men cũng là những tác nhân gây hư hỏng thực phẩm có thể kiểm soát bằng bức xạ Liều lượng 5000 – 20000 Gy đủ để loại bỏ các nguy cơ sinh trưởng của nấm men và nấm mốc Các loại ký sinh trùng trên thực phẩm có thể bị tiêu diệt ở khoảng 500 Gy Một số loài giun dẹp và sán ký sinh cần đến 5000

Gy mới bị tiêu diệt

Đồ án công nghệ thực phẩm

2.1.4 Ảnh hưởng của tia ion hóa lên sự sống của vi sinh vật

Ảnh hưởng gián tiếp của chiếu xạ là sự phân giải nước thành các ion: H2O 

H+ + OH- Khi nước trong cơ thể sinh vật bị ly giải sẽ ảnh hưởng đến các quá trình bên trong cơ thể vi sinh vật (như quá trình trao đổi chất) dẫn đến vi sinh vật chết Tia tử ngoại có khả năng làm phân huỷ một số chất hữu cơ trong tế bào, gây đông

tụ protein Khi chiếu xạ thời gian khá dài, sự phá hủy protein có thể dẫn đến phân giải cả chuỗi polipeptide thành các gốc acid amin, làm enzyme mất hoạt tính, dẫn đến phá huỷ tế bào vi sinh vật Sức chịu đựng của bào tử cao hơn 4-5 lần so với thể sinh dưỡng Tia ion hóa làm thay đổi cấu trúc của một số phân tử protein của tế bào VSV và làm ion hoá dung môi Tác động sinh học chủ yếu của bức xạ là kết quả của sự gián đoạn ADN hoặc ARN trong nhân tế bào, gây nên tổn thương, ngăn cản quá trình nhân đôi và phá hủy tế bào

2.1.5 Ảnh hưởng của tia bức xạ đến chất lượng thực phẩm

Thực phẩm chiếu xạ thường mất màu, mất mùi Protein và acid amin trong thực phẩm rất nhạy cảm với chiếu xạ Sản phẩm do chiếu xạ protein, acid amin, peptide gồm: NH3, H2, CO2, H2S và Carbonyl Các acid amin đặc biệt nhạy cảm với chiếu xạ là : methionin, cysteine, histidine, arginine, tyrosine Trong dó cysteine nhạy cảm nhất Lipid trong thực phẩm cũng bị thay đổi rất mạnh, đặc biệt là trong trường hợp có oxy Các loại vitamin như: thiamin, niacin, pyridoxin, biotin, B12 bị phá huỷ, nhưng riboflavin, pantothenic, folic lại tăng trong quá trình chiếu xạ Các chất pectin và cellulose cũng bị biến đổi khi chiếu xạ, kết quả là các loại rau, quả sẽ trở nên mềm hơn trạng thái cảm quan của thực phẩm chiếu xạ bị thay đổi do chất đạm bị phá huỷ, mùi ôi do mỡ bị oxy hoá Nếu chiếu xạ ở môi trường không có oxy như chân không hoặc khử oxy, thành phần dinh dưỡng và tính chất cảm quan ít bị thay đổi hơn Trước khi chiếu xạ, người ta có thể thêm vào thực phẩm các hoá chất

để bảo quản như chất chống oxy hoá, các chất dinh dưỡng trong thực phẩm sẽ ít bị ảnh hưởng hơn

2.1.6 Ứng dụng chiếu xạ trong bảo quản thực phẩm hiện nay và ảnh hưởng của nó đến sức khỏe người tiêu dùng

Hiện nay, việc ứng dụng chiếu xạ trong thực phẩm là rất hạn chế Tại Việt Nam, cần có sự chấp thuận của các cơ quan quản lý Các ứng dụng nổi trội trong thực phẩm như: bảo quản khoai tây, hành, gia vị, chuối, xoài, tỏi, hạt đậu, nem chua, thịt

gà, thịt vịt, thịt heo, thịt bò, tôm, ngũ cốc Với liều thấp hơn 10 kGy, chiếu xạ thực phẩm sẽ phòng ngừa và ngăn cản sự nảy mầm của khoai tây, hành, diệt côn trùng và kéo dài thời gian bảo quản Với liều chiếu xạ 1 đến 10 kGy có thể giảm sự nhiễm vi

khuẩn gây bệnh như Salmonella Với liều lượng 0,3 – 1 kGy kiểm soát bệnh sán

trong thịt heo Đối với con người, liều lượng gây hại đến sức khỏe là 2 – 10 Gy Ngoài ra, tia bức xạ còn có thể ứng dụng trong kiểm soát côn trùng phá hoại, khử trùng, kiểm soát mầm bệnh

Tại một số nước, quá trình bảo quản thực phẩm bằng chiếu xạ đã ở mức lưu thông thương mại, nhưng còn khá nhiều người tiêu dùng vẫn giữ thái độ không chấp nhận thực phẩm chiếu xạ Những lo lắng chính của các tổ chức người tiêu dùng bao gồm an toàn, dinh dưỡng, phát hiện và ghi nhãn sản phẩm chiếu xạ Mọi người nghĩ rằng các sản phẩm chiếu xạ có tính phóng xạ Nghiên cứu gần đây cho thấy một

7

mức độ nhận thức thấp trong người tiêu dùng về việc xử lý chiếu xạ thực phẩm 76,5% số người được phỏng vấn không biết chiếu xạ có thể được sử dụng như một phương pháp để bảo quản thực phẩm 46% trong số họ nói rằng thực phẩm chiếu xạ

có nghĩa là giống như thực phẩm phóng xạ Tuy nhiên, 91% nói rằng nếu họ biết rằng '' bức xạ '' khác với '' phóng xạ '' và rằng chiếu xạ thích hợp giúp tăng cường an toàn thực phẩm họ sẽ trở thành người tiêu dùng thực phẩm chiếu xạ (Mostafavi, 2012) Hiện nay, các thực phẩm có sử dụng phương pháp chiếu xạ để bảo quản cần phải ghi nhãn và có biểu tượng Radura

Hình 1: Hệ thống máy chiếu xạ tia gramma

Thiết bị quét Chùm tia

Đích chiếu

Đồ án công nghệ thực phẩm

chết Trong những năm sau đó, Timson và Short (1965) thanh trùng sữa tại 1,034 MPa / 35 ° C trong 90 phút và biết được rằng khoảng 0,05% tổng số vi khuẩn có khả năng sống sót ở áp lực này Tại Hội nghị thường niên kỹ thực phẩm năm 1974,

DC Wilson trình bày một báo cáo sử dụng áp suất và nhiệt độ cao như một phương pháp bảo quản thực phẩm Áp suất 140 MPa kết hợp với nhiệt độ 82-103 ° C có hiệu quả cho việc khử trùng các loại thực phẩm axit thấp trong bình kín Sự kết hợp của nhiệt nhẹ với áp lực thủy tĩnh tạo ra một tác dụng phối hợp

2.2.2 Nguyên lý

High – pressure procesing

(HPP) là phương pháp ứng dụng áp lực

thủy tĩnh để tiêu diệt các vi sinh vật gây

bệnh và hư hỏng trong khi vẫn giữ được

nguyên vẹn các tính chất hóa học cơ bản

của thực phẩm Dựa trên nguyên tắc thủy

tĩnh, áp lực thủy tĩnh tại một điểm cho

trước bằng nhau ở mọi hướng và áp lực

được truyền đi lập tức và giống nhau qua

môi trường truyền áp lực Do đó, hiệu quả của kỹ thuật này thì không phụ thuộc vào kích thước và hình dạng sản phẩm HPP cho phép thanh trùng thực phẩm với những biến đổi ít nhất về hương vị, kết cấu, hình dạng và giá trị dinh dưỡng Thực phẩm sau khi đóng gói hoặc không đóng gói được đặt trong nồi áp suất, nồi được thiết kế đặc biệt để đảm bảo sự an toàn sau nhiều chu kỳ hoạt động Sản phẩm không bị biến dạng vì áp suất thống nhất Các nồi áp suất kín được làm đầy với chất lỏng có vai trò truyền áp Trong các ứng dụng hiện nay, phần lớn chất lỏng được chọn là nước

Áp lực được sử dụng trong khoảng 100 đến 800 MPa tương đương với 1000 đến

8000 atm Áp suất cao làm thay đổi thể tích, 4% ở áp suât 100 Mpa và 15% ở 600

Pa (Karel & Lund, 2003) Thực phẩm được duy trì ở áp suất cao trong một khoảng thời gian xác định, sau đó được chuyển sang buồng giải nén Sự nén bằng xung hay dao động ở áp lực cao và chậm cũng hữu hiệu trên sự bất hoạt bào tử hơn là áp lực liên tiếp Giải nén nhanh sau khi duy trì áp lực cao có thể tăng hiệu quả tiêu diệt bởi

sự tạo bọt khí trong tế bào vi sinh vật

Hình 4: Sự thay đổi thể tích của nước theo áp suất tác dụng (http://www.fda.gov)

Hình 3: Cơ chế tác dụng của áp suất

Khả năng tiêu diệt vi sinh vật của phương pháp HPP phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ và thời gian nén ép Sự tính toán kết hợp giữa nhiệt độ với áp suất có thể làm tăng hiệu quả tác dụng Ví dụ, sử dụng áp suất 800MPa trong 60 phút ở nhiệt

độ 208ºC chưa thể tiêu diệt được B stearothermophilus Tuy nhiên, cùng áp suất và

thời gian đó ở nhiệt độ 608ºC có thể làm giảm 103 - 104 lần mật số (Karel & Lund, 2003)

2.2.4 Ảnh hưởng của áp suất cao đến sự sống của vi sinh vật

Khả năng tiêu diệt vi sinh vật ở áp suất cao được ghi nhận ít nhất 100 năm trước đây, nhưng các ứng dụng trong thực phẩm chỉ mới xuất hiện gần đây Áp suất cao có thể gây tổn hại đến màng tế bào, thay đổi quá trình hóa lý, sinh lý và bất hoạt khả năng sinh sản của vi sinh vật (Yaldagard, Mortazavi, & Tabatabaie, 2008) HPP

có thể phá vỡ tính toàn vẹn vả làm thay đổi các thuộc tính của màng tế bào bao gồm tính thấm, biến tính protein liên kết màng tế bào (Butz & Tauscher, 2002) Tác dụng làm biến tính các enzyme trong tế bào cũng là nguyên nhân gây chết ở vi sinh vật

Tế bào sinh dưỡng của prokaryote như nấm men và nấm mốc nhạy cảm với áp lực nhất Vi khuẩn gram dương chịu áp lực tốt hơn gram âm Vi khuẩn hình cầu chịu

Hình 5: Sự thay đổi nhiệt độ của một số dung dịch theo áp suất

tác dụng (http://www.fda.gov)

Nước (giả thuyết) Dầu ( đo đạc) Nước ( đo đạc) Dầu ( đo đạc)