Bài giảng Công nghệ chiếu xạ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Công nghệ chiếu xạ giới thiệu nguyên lý và ứng dụng của công nghệ chiếu xạ trong bảo quản và xử lý thực phẩm. Nội dung bao gồm các loại bức xạ ion hóa (tia gamma, tia X, electron beam), cơ chế tác động lên vi sinh vật và cấu trúc thực phẩm, cùng với các tiêu chuẩn an toàn, lợi ích và hạn chế của phương pháp này trong ngành công nghiệp thực phẩm và y tế.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Công nghệ chiếu xạ

CÔNG NGHỆ CHIẾU XẠ
I. GIỚI THIỆU - Chiếu xạ có khả năng tiêu diệt vi sinh vật 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 ion hóa 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
II. CƠ CHẾ CỦA CHIẾU XẠ 2.1. Ảnh hưởng lên nước - Nước rất tinh khiết rất ít bị phân hủy dưới tia gamma. Tuy nhiên, nếu nước có lẫn chất hòa tan, sự phân hủy nước diễn ra đáng kể - Nước tinh khiết được xem như là ổn định vì nồng độ H và H2O2 ở trạng thái cân bằng rất thấp. Những chất khử hay oxi hóa vô cơ hòa tan có thể loại bỏ các gốc tự do và ngăn cản trạng thái cân bằng - Sự hình thành H2O2 bị ảnh hưởng bởi: (a) sự có mặt của chất hòa tan tham gia phản ứng, (b) sự tái kết hợp của các gốc tự do, (c) phản ứng của các gốc và chất hòa tan và (d) pH của dung dịch (H2O2 sẽ hình thành nhiều khi pH ≤ 3)
- Ảnh hưởng của bức xạ gamma lên hệ nước có thể được tóm tắt bằng phương trình đơn giản sau H2O -> chất trung gian -> aH + bOH + cH2 + dH2O2 2.2. Ảnh hưởng lên chất đường bột (carbohydrate) - Tất cả các hiệu ứng và phản ứng bức xạ đều phụ thuộc vào liều lượng - Trong chiếu xạ thực phẩm, 1 kGy được coi là liều thấp, 1–10 kGy là liều trung bình và trên 10 kGy là liều cao - Thực phẩm chứa carbohydrate như trái cây, rau, củ, quả thường được xử lý bằng chiếu xạ liều thấp (dưới 1 kGy) cho các mục đích cụ thể. Thực tế đã chứng minh rằng rất ít thay đổi hóa học diễn ra
- Với nhiều liều lượng khác nhau, ảnh hưởng của bức xạ lên cacbohydrat rất phức tạp do các sản phẩm phóng xạ khác nhau được tạo ra trong các điều kiện và liều lượng khác nhau. Ở liều lượng cao, có thể xảy ra quá trình thủy phân, oxy hóa, phân hủy và khử phân tử 2.3. Ảnh hưởng lên protein - Protein chứa hơn 20 loại axit amin, mỗi loại có thành phần và cấu trúc riêng. Mặc dù thực phẩm và hệ thống sinh học sống không chứa các axit amin và polypeptit riêng biệt với số lượng lớn, nhưng phản ứng hóa học bức xạ của protein cũng rất phức tạp
- Trạng thái của protein trước khi chiếu xạ ảnh hưởng lớn đến những gì xảy ra khi chiếu xạ. Ví dụ, một protein bị biến tính do nhiệt sẽ tạo ra nhiều gốc tự do hơn so với dạng tự nhiên của nó - Chiếu xạ có thể làm biến tính protein tự nhiên, chủ yếu thông qua việc phá vỡ liên kết hydro và các liên kết khác liên quan đến cấu trúc cấp hai và cấp ba - Đối với protein ướt có chứa hơn 5% nước, chiếu xạ có thể dễ dàng làm thay đổi cấu trúc protein. Quan trọng là vấn đề dinh dưỡng, việc chiếu xạ có làm phá hủy các amino acid. Ở liều trung bình của chiếu xạ, ảnh hưởng của chiếu xạ lên protein là ít
- Bức xạ của protein cũng tạo ra các sản phẩm phóng xạ, nói chung là các phân tử nhỏ như axit béo, mercaptan và các hợp chất lưu huỳnh khác. Những sản phẩm này, mặc dù nhỏ, trở thành thành phần của thực phẩm chiếu xạ. Vai trò của chúng đối với các khía cạnh lành mạnh và các đặc điểm cảm quan của thực phẩm đã qua chiếu xạ cần được xem xét và đánh giá 2.4. Ảnh hưởng lên lipid - So với một số carbohydrate và hầu hết các protein, lipid là những phân tử nhỏ có cấu trúc ít phức tạp hơn - Trong axit béo, một phần của phân tử bị thiếu điện tử, đó là nơi chứa nguyên tử oxy của nhóm cacbonyl
- Sự thiếu hụt điện tử khác xảy ra trong các axit béo không bão hòa xung quanh trung tâm không bão hòa. - Với sự chiếu xạ, sự phân cắt xảy ra trong vùng của nguyên tử oxy hoặc liên kết đôi. Điều này dẫn đến sự hình thành các gốc tự do và các sản phẩm như CO2, CO, H2, và các hydrocacbon: chủ yếu là ankan và andehit. Các axit không no cũng tạo thành các chất dimer và polymer, trong đó số lượng được tăng lên khi có mặt của O2 - Các gốc tự do khi có mặt O2, trong quá trình chiếu xạ hoặc sau đó, gây ra quá trình tự oxy hóa lipid tạo nên sự hình thành hydroperoxit, andehit, xeton, v.v - Quá trình oxy hóa các chất chống oxy hóa, bao gồm cả vitamin E, cũng có thể xảy ra
- Chỉ những thay đổi không đáng kể về tính chất vật lý của lipid, chẳng hạn như điểm nóng chảy và độ nhớt, xảy ra với liều lượng dưới 50 kGy 2.5. Ảnh hưởng lên vitamin và khoáng chất - Mối quan tâm về việc thất thoát vitamin khi thực phẩm được chiếu xạ gần như hoàn toàn tập trung vào việc duy trì chức năng sinh học của chúng như các chất dinh dưỡng cần thiết. Vì lý do này, hầu hết các nghiên cứu về tác động của chiếu xạ đối với vitamin chỉ liên quan đến mức độ tồn tại của chúng sau khi chiếu xạ - Trong số các vitamin tan trong nước, vitamin C ở dạng dung dịch nước rất dễ bị phá hủy do chiếu xạ. Ngược lại, với liều lượng lên đến 5 kGy, chỉ làm thất thoát một lượng nhỏ ascorbic axit trong trái cây và rau quả như khoai tây, hành tây và cà chua
- Trong thực phẩm, sự thất thoát vitamin A tan trong chất béo (retinol) và provitamin A (chủ yếu là h-carotene) do bức xạ gây ra xảy ra ở các mức độ khác nhau. Sự thất thoát vitamin A thường tăng lên khi thực phẩm được chiếu xạ trong không khí - Chiếu xạ thường làm mất ít vitamin D, trong khi vitamin E (a- tocopherol), là một chất béo không bão hòa, dễ bị ảnh hưởng bởi chiếu xạ, đặc biệt là trong không khí - Tuy nhiên, trong các sản phẩm thịt, việc giữ sản phẩm ở dạng đông lạnh trong quá trình chiếu xạ sẽ làm giảm đáng kể sự mất mát của một số vitamin này. Trong khi đó, các khoáng chất (như vi chất dinh dưỡng) không bị thay đổi đáng kể khi chiếu xạ thực phẩm.
III. CÁC LOẠI TIA CHIẾU XẠ 3.1. Tia gamma - Hai hạt nhân phóng xạ đã được sử dụng trong chiếu xạ thực phẩm: Cobalt-60 và Cesium-137. Co-60 được tạo ra bởi sự bắn phá neutron của Co-59 trong một lò phản ứng. Ce-137 là sản phẩm phụ của quá trình xử lý tách các sản phẩm phân hạch. Co-60 có chu kỳ bán rã 5,27 năm và tạo ra tia gamma 1,17 và 1,33 MeV (một triệu electron vôn). Cs-137 có chu kỳ bán rã là 30 năm và tạo ra tia gamma 0,66 MeV - Viên nén Co-60 được bao bọc hai lần bằng thép không gỉ và được gọi là viên nang (như thước kẻ) hoặc bút chì (que dài, tròn). Khi đã sẵn sàng để vận chuyển đến một cơ sở, chúng được chất vào thùng chứa nguồn (giỏ tròn), sau đó được chất vào thùng vận chuyển gia cố, nặng vài tấn.
- Một cần trục lớn chất thùng lên xe tải giường nằm hoặc toa xe lửa để đi đường bộ, sau đó lên tàu để đi biển. Khi chiếc thùng đến đích, nó được hạ xuống một vũng nước nơi nó được mở ra và các viên nang được lấy ra và sắp xếp trên các mảng, tất cả đều ở dưới nước