Kỹ thuật xử lý thực phẩm không sử dụng nhiệt

Chia sẻ: Batman_1 Batman_1 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

86
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo bài thuyết trình 'kỹ thuật xử lý thực phẩm không sử dụng nhiệt', khoa học xã hội, tâm lý học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật xử lý thực phẩm không sử dụng nhiệt

Chương 4 : K thu t x lý th c ph m không s d ng nhi t 4.1 K thu t trư ng i n t d ng xung (high tensity pulsed electric field (PEF)) 4.1.1 M u K thu t trư ng i n t d ng xung là phương pháp b o qu n th c ph m không s d ng nhi t mà cơ s c a nó là s d ng xung i n lo i b các vi sinh v t gây b nh và cũng như ki m soát bào t trong th c ph m Công ngh này không s d ng nhi t nên gi ưc các tính ch t c a th c ph m như giá tr c m quan, dinh dư ng ít bi n i và nh t là ki m soát an toàn th c ph m. K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) M u Dòng i n ư c s d ng trong quá trình thanh trùng s a vào u th k 19 do công trình c a Anderson and Finkelstein, 1919; Fetterman, 1928; Getchell, 1935 b ng cách cho dòng i n tách d ng tr c ti p vào dung d ch l ng và th y r ng nó có tác d ng tiêu di t m t vài lo i vi khu n bacteria. - 1949, Flaumenbaun ã thông báo v s d ng trư ng i n t d ng xung trên th c ph m, nhưng tác gi không nghiên c u v b o qu n th c ph m và vô ho t vi sinh v t, tác gi cp n s tăng tính bán th m c a màng t bào, t o i u ki n d dàng cho quá trình ép d ch qu , ây cũng là m t phát hi n l n cho các ng d ng c a k thu t trư ng i n t d ng xung sau này. K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) M u - Sales and Hamilton, 1967, 1968 ã công b nhi u công trình ng d ng trư ng i n t d ng xung liên quan n vi sinh v t, các vi sinh v t b th ng các l nh trên màng t bào, và làm m t tính bán th m c a chúng, các l này không th ph c h i l i ư c và làm ch t vi sinh v t. Các thông s nh hư ng n vi c ánh th ng l trên màng vi sinh v t là cư ng dòng i n, i n th u vào, cư ng in trư ng, th i gian tác ng, hình d ng và kích thư c c a vi sinh v t. - Trên lĩnh v c di truy n h c, Zimmermann et al., 1974 ã phát tri n m t phương pháp dung h p t bào d a trên k thu t xung i n. K thu t dùng trư ng i n t d ng xung ánh th ng màng t bào và g n k t các l trên màng l i, làm dung h p hai t bào vào nhau. 1
K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) M u - Tháng 7/1995, The Food and Drug Administration (FDA) không ph n i cho s d ng k thu t trư ng i n t d ng xung, ư c phát tri n b i công ty PurePulse, tiêu di t vi sinh v t trong d ch l ng bơm ư c và ây là i u lu t u tiên công nh n k thu t trư ng i n t d ng xung qui mô công nghi p. K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.2 Nguyên lý c a k thu t trư ng i n t d ng xung (PEF) - N: K thu t trư ng i n t d ng xung d a trên kh năng trư ng i n t d ng xung có cư ng cao làm bi n d ng màng t bào, k t qu là vi sinh v t b ch t. K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) - Nguyên lý: th c ph m ư c t gi a hai i n c c d n i n, hai i n c c này ư c l p trên v t li u không d n i n, do ó không có hi n tư ng truy n i n t i nc c này sang i n c c kia. Cung c p xung dòng i n có hi u i n th cao s sinh ra trư ng i n t d ng xung có cư ng cao. Xung này tác ng vào th c ph m gi a hai c c. + + + + C c dương Th c ph m - - - - C c âm 2
K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.3 C u trúc c a h th ng trư ng i n t d ng xung Dòng ra Máy BP i u Phòng phát khi n và x lý xung h th ng in hi n th Dòng vào K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.3 C u trúc c a h th ng trư ng i n t d ng xung - Máy phát xung i n : có nhi m v cung c p xung i n hi u i n th cao, có hình d ng xung, dài và biên xung khác nhau. B ph n này g m các ph n chính : b ph n chuy n dòng i n xoay chi u thành m t chi u, b ph n tích tr i n thư ng là m t ho c nhóm t i n và b ph n phóng xung. Hi u i n th trong công nghi p thư ng dùng t 220 volts n 440 volts, khi i qua h th ng máy phát, dòng i n ư c ưa lên kho ng 20 kV n 60 kV. i n th ư c n p vào t và th c hi n quá trình t o xung gián o n b ng các thi t b i u khi n. K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.3 C u trúc c a h th ng trư ng i n t d ng xung - Phòng x lý th c ph m : 2 b n c c ư c làm t các v t li u có b n i n môi cao t trên các t m không d n i n. các i n c c thư ng là vàng, platinun, polyacetylen,... cách b trí hai c p c c có th song song, d ng ch U, d ng xo n, d ng h i t và ng thu tinh xo n. 3
K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4
K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.3 C u trúc c a h th ng trư ng i n t d ng xung - h th ng bơm dòng l ng : s d ng bơm v n chuy n ch t l ng ch y qua phòng x lý. - H th ng ki m soát và hi n th : h th ng máy tính và các thi t b i u khi n t o xung i n,... K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.4 Cơ ch vô ho t vi sinh v t c a PEF - Vi sinh v t có màng t bào dùng trao i ch t có ch n l c v i môi trư ng bên ngoài, nh vào màng t bào mà chúng có th s ng sót. tr ng thái bình thư ng thì t n t i các l p i n tích trư c và sau màng t bào t o nên s ng u v áp su t gi a hai môi trư ng trong và ngoài t bào. 5
K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.4 Cơ ch vô ho t vi sinh v t c a PEF - khi ưa m t trư ng i n t ch y qua t bào làm cho s tích t i n tích trong màng t bào và t o nên m t th ph trong và ngoài màng t bào, th i n ph này ph thu c vào l c i n trư ng do chênh l ch i n tích . S chênh l c h này tác ng vào màng t bào, làm cho màng t bào bi n d ng, t i m t s v trí c a màng t bào m ng i và vư t quá gi i h n àn h i thì chúng b th ng thành các l nh . i n th ánh th ng màng t bào c n t n chênh l c h kho ng 1V gi a bên trong và bên ngoài màng t bào. K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.4 Cơ ch vô ho t vi sinh v t c a PEF - ph thu c vào hư ng tác ng c a i n trư ng lên vi sinh v t mà nó làm bi n d ng màng và phá h ng chúng, khi t o thành các l nh không th kh c ph c ư c thì chúng không còn ch c năng bán th m n a và làm m t cân b ng áp su t th m th u d n n hư h ng t bào. K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.4 Cơ ch vô ho t vi sinh v t c a PEF -Theo m t s thuy t thì s thay i màng bán th m d n ns thay i các y u t khác như là pha n i t i ch a lipid (Sugar anh Neuman, 1984), s tăng quá trình chuy n hoá gi a hai l p phân t Lipid (Deuticke et al., 1983), làm ti n tri n các pore k nư c và d n màng phospholipid kép n s chuy n hoá c a pore k Sơ nư c thành ưu nư c và m ra, bi n tính c a các kênh prôtêin nh y c m (Tsong, 1992). -Do tác ng c a các i n tích, nên các kênh m ra nmc chúng vư t quá kích thư c gi i h n và không th kh c ph c l i ư c, chúng s m ra vĩnh vi n và t o thành các l trên thành t bào. 6
K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.5 Các y u t nh hư ng n k thu t i n t trư ng d ng xung 4.1.5.1 y u t k thu t : cư ng i n trư ng và th i gian x lí là hai y u t nh hư ng nhi u nh t n quá trình x lí pef. - cư ng i n trư ng : cư ng i n trư ng t o ra gi a 2 môi trư ng : trong và ngoài t bào kho ng 1V, s phá h ng thành t bào. Ch có cư ng c a trư ng i n t và th i gian x lí m i làm hư h ng màng t bào, còn các y u t khác như vùng x lí, h ng s i n môi, cư ng dòng i n ho c công su t không óng vai trò làm hư h ng màng t bào. K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.5.1 y u t k thu t -th i gian x lí: k thu t xung i n s d ng các d ng xung ng n tránh tăng nhi t và nh ng ph n ng thu phân không mong mu n. th i gian x lí ư c tính b ng chi u r ng xung nhân v i s xung. -Th i gian x lí kho ng t 1µ giây n 5µ gi y là làm vô ho t t bào, vì r ng v i quá trình x lí 10 nsec trong xung i n trư ng ã thi t l p ư c i n th chênh l ch. -Sau khi các pore t o thành, thì v i s tác ng c a xung trong kho ng 1µ giây n 5µ gi y làm cho vi sinh v t không k p s a ch a nh ng hư h ng trên thành t bào. y u t k thu t : - hình d ng xung : xung vuông có ư ng t t xung d ng ư ng cong mũ có tác d ng m nh hơn n s làm th ng l trên thành t bào. Xung vuông Xung t t d n d ng mũ xung lư ng c c d ng mũ xung lư ng c c vuông xung xoay chi u 7
K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.5.2 Y u t sinh h c -kích thư c và hình d ng c a t bào : Vc = f.Ec.a.cosυ trong ó -Vc là i n th ánh th ng, -a : bán kính c a t bào, -Ec : i n trư ng t i h n yêu c u -υ : là góc nghiêng c a màng t bào v i i n trư ng -f là h s = 1,5 cho hình c u và f = l/(l-d/3) trong ó l: chi u dài c a vi sinh v t và d: ư ng kính c a vi sinh v t. K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.5.2 Y u t sinh h c - d ng vi sinh v t: hình c u, ô van, tr ,..n m men nh y c m nh t v i x lí PEF D b tiêu di t nh t 6 – 8 µm 1 µm K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.5.2 Y u t sinh h c - các vi khu n gram (-) cũng nh y c m hơn các vi khu n gram(+) Lp peptidoglucan Thành t bào vi Thành t bào vi khu n Gram (-) khu n Gram (+) 8
Y u t sinh h c (tt) -tr ng thái sinh lí c a vi sinh v t: pha log d - V i các bào t : khó khăn và m t s thì không ch u tác ng c a pef. -k thu t “hurdle” K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.5.2 Y u t th c ph m - Thành ph n các ch t : s ng u v kích thư c và thành ph n s nh hư ng n h ng s i n môi c a th c ph m và nh hư ng n quá trình x lí pef khá nhi u. S có m t c a ch t béo, prôtêin cũng khó khăn hơn trong vi c x lí pef. K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.5.2 Y u t th c ph m -Nhi t : là y u t nh hư ng ng sau cư ng in trư ng và th i gian x lí. Khi nhi t c a th c ph m tăng lên, hi u qu c a quá trình x lí pef cũng tăng lên. Quá trình s d ng pef thư ng ư c th c hi n nhi t dư i 65°C trong th i gian vài giây. -S tăng hi u qu x lí pef nhi t cao ph thu c vào tính ch t lưu bi n c a màng t bào dư i tác ng c a nhi t . Nguyên nhân c a màng t bào b ánh th ng là do tính ch t co dãn c a màng t bào khi nhi t tăng lên (gi ng như ch t l ng) vì th khi tăng nhi t thì d dàng ánh th ng màng t bào b ng xung i n. -M t s nghiên c u cho th y r ng i n th ánh th ng màng t bào d ng lipid-protein là 2V 4° 1V 20°C và 500 mV C, 30-40°C (Zimmermann, 1986). 9
K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.6 M t s ng d ng c a PEF - ng d ng quá trình tách chi t : PEF có th làm rách màng t bào c a vi sinh v t thu n l i cho vi c tách chi t các ch t trong t bào ra ngoài. PEF còn ng d ng vào vi c làm rách màng bán th m c a t bào ng v t và th c v t, ng d ng vào vi c ép các ch t dinh dư ng t trái cây, t ư ng mía,... -Ví d quá trình áp d ng pef cho vi c tách chi t nư c ép táo có năng su t tăng t 67% n 73% so v i phương pháp ép thông thư ng và s n ph m trong hơn, v i nư c ép carrot tăng t 51% n 67% khi s d ng pef và t ư c hàm lư ng cao β-carotene t t hơn phương pháp ép c truy n (Knorr et al, 1994) K thu t trư ng i n t d ng xung high tensity pulsed electric field (PEF) 4.1.6 M t s ng d ng c a PEF -H tr quá trình s y : pef làm tăng quá trình truy n kh i và truy n nhi t c a th c v t và ng v t nh vào kh năng làm rách màng t bào. - Vô ho t enzyme : khi có tác d ng c a pef có th làm tăng ho t tính ho c gi m ho t tính c a enzyme, v n này còn nhi u báo cáo trái ngư c nhau. - B o qu n các ch t r n và bán r n : làm vô ho t enzyme và vi sinh v t. ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) i ơn v 1 at = 105 Pa hPa = hectopascal where 1 hPa = 100 Pa kPa = kilopascal where 1 kPa = 1000 Pa MPa = megapascal where 1MPa = 1000000 Pa = 10 at 10
ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.1 M U Th c ph m khi b o qu n và ch bi n c n gi ư c giá tr dinh dư ng và giá tr c m quan trong ó c n m b o an toàn vi sinh v t, th i gian b o qu n dài hơn, gi ư c giá tr c a th c ph m như lúc còn tươi. Phương pháp s d ng áp su t cao ã ư c ng d ng theo nhi u hình thưc khác nhau. Khi s d ng áp su t cao x lý th c ph m, vi sinh v t b vô ho t mà không c n s d ng nhi t, khi ó hàm lư ng vitamin, ch t màu và màu s c c a th c ph m không b tác ng ho c thay i r t ít. ng d ng áp su t cao x lý th c ph m coi như là m t quá trình ch bi n l nh (Crawford et al, 1996). ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.1 M U M t s lo i th c ph m hi n nay có x lý áp su t cao xu t hi n trên th trư ng là m t d o, nư c s t, ăn d o, s a chua, nư c ép trái cây, trái cây nhúng ư ng, th t bò, các s n ph m khác nhau t thu s n,... m t vài nư c ép trái cây x lý v i áp su t cao có mùi t t hơn, gi ư c hàm lư ng vitamin cao và th i gian b o qu n dài hơn. ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.2 thi t b và thao tác c a quá trình x lý áp su t cao -thi t b : áp su t cao ư c t o ra tr c ti p ho c gián ti p, có áp su t trong kho ng 100 n 600 Mpa và thư ng ư c nén trong nư c là chính, thư ng k t h p v i ch t khoáng, d u th c v t bôi trơn, v i ch t ch ng ăn mòn. Phòng x lý có th duy trì áp l c cao, th c ph m ư c óng gói, t trong môi trư ng nư c. - quá trình x lý th c ph m b ng áp su t cao theo phương pháp gián o n ho c bán liên t c. ví d v i các s n ph m r n thư ng là quá trình gián o n và các d ng l ng s t như trái cây nghi n, ch t l ng và các lo i dung d ch có th bơm ư c thư ng ư c ng d ng trong các dây chuy n bán liên t c. quá trình gián o n có nhi u i m l i vì nó tránh ư c s nguy cơ nhi m t p t v t li u, t thi t b ch a vì khi quá trình x lý k t thúc, thi t b ch a không ư c r a s ch. 11
ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.3 Bi n i hoá h c và hóa lý 4.2.3.1 Tác ng c a áp su t cao n th c ph m Nư c trong th c ph m t n t i dư i d ng dung d ch ho c phân tán và d ng huy n phù liên k t v i prôtêin, cacbonhydrat, lipid,...Vì áp su t tác ng n tính ch t liên k t c a nư c, s c căng b m t, kh i lư ng riêng, mômen lư ng c c, h ng s i n môi và các tính ch t nhi t. S thay i áp l c nư c nh hư ng n vi sinh v t, enzyme và các ph n ng hoá h c trong môi trư ng l ng c a th c ph m. Các ch t như lipid, prôtêin, ư ng,... có c u trúc b c m t (d ng th ng) ít ch u nh hư ng c a áp su t trong kho ng 1000 n 2000 MPa nh vào các liên k t c ng hoá tr . S t o thành các liên k t H ydrogen làm gi m th tích, và liên k t này ư c quan tâm n nhi u khi s d ng áp su t cao. Áp su t cao làm bi n tính prôtêin, v i áp su t < 101MPa, s bi n tính này gi m khi các liên k t hydrogen có s n trong c u trúc xo n c a các peptid. ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.3.1 Tác ng c a áp su t cao n th c ph m (tt) Các liên k t ưu nư c cũng b nh hư ng b i áp su t, vì v i áp su t nh hơn 1000 atm, các tương tác v i nư c làm tăng th tích còn n u tăng hơn 1000 atm thì các liên k t này b phá v và làm gi m th tích, hư ng t i c u trúc b n nh t. như v y, áp su t tác ng n c u trúc c a prôtêin b c 4, b c 3, b c 2. Nhìn chung, khi tăng áp su t n kho ng 400 MPa thì b t u bi n tính prôtêin. S nh hư ng c a áp su t cao n các ph n ng c a enzym có th theo hai hư ng : (i) liên k t các cơ ch t, tính àn h i c a ph c enzyme-cơ ch t và (ii) quá trình xúc tác mà h enzyme-cơ ch t ư c ho t hoá. ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.3.1 Tác ng c a áp su t cao n th c ph m (tt) Như v y, th tích thay i liên quan n s t o thành các tương tác trong h th ng sinh h c. M t vài tương tác quan tr ng trong th c ph m ư c gi i thi u sau ây: - liên k t hydrogen : liên quan n thu nh th tích nh nh t nh vào bán kính liên k t nh c a nguyên t H và cũng như kho ng cách liên k t nh (Tauscher, 1995) - Tương tác ưa nư c : các ch t phân c c có xu hư ng t p h p trong môi trư ng nư c, phân t nư c thư ng liên k t v i các H-C, các phân t sinh h c khác như prôtêin, lipid,...và các tương tác này tăng lên khi các thành ph n t n t i dư i d ng ion. - các liên k t c ng hoá tr : kho ng cách liên k t thư ng r t ng n và t o thành các h p ch t ph c t p; - bi n i th tích c a ph n ng hoá h c 12
ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.3.2 Thay i pha Áp su t cao làm gi m i m k t tinh và nóng ch y c a nư c, 207,5 MPa thì là -22°C, vì áp su t i ngư c v i s tăng th tích x y ra v i nư c lo i I (là lo i nư c r t tinh khi t, s d ng trong các thi t b phân tích ch t lư ng cao). - s tăng t c làm l nh khi s d ng áp su t, làm gi m nhi t nóng ch y, cho phép t o thành các i m quá l nh t i -20°C, s t o thành nhanh và ng u c a các m m tinh th . - s tăng t l tan ch y (tan giá) - b o qu n th c ph m d ng tan ch y và dư i 0°C. ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.4 ng d ng c a áp su t cao 4.2.4.1 c ch ho t ng c a vi sinh v t s áp d ng áp su t tác d ng trên cơ th s ng ư c g i là barobiology. Áp su t trong kho ng 0,2 n 2 MPa g i là hyperbaric. Hi u ng c a áp su t trên vi sinh v t ư c xác nh b i tác ng c a áp su t i v i nư c, nhi t trong quá trình x lí, thành ph n hoá h c và các giai o n phát tri n c a vi sinh v t, trong ó áp su t và nhi t ư c dùng nhi u nh t và nó liên quan n an toàn th c ph m. Áp su t tăng lên kho ng 40MPa g i là barophiles và n m trong kho ng 0,1 n 50 MPa g i là eurybaric và trong kho ng 20 n 202 MPa g i là baroduric. ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.4.1 c ch ho t ng c a vi sinh v t (tt) Nguyên lí cơ b n : vô ho t vi sinh v t có th là nguyên nhân c a m t vài y u t Y u t th nh t làm thay i tính bán th m c a màng t bào kéo theo s bi n tính c a prôtêin, là nguyên nhân c a c t t liên k t và làm vô ho t các trung tâm c a enzym. Áp su t kho ng 101 n < 303 MPa làm bi n tính thu n ngh ch prôtêin và áp su t t 303 MPa làm bi n tính không thu n ngh ch. 13
ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.4.1 c ch ho t ng c a vi sinh v t (tt) Pierre – Cornet et al, 1995 ã quan sát s vô ho t t bào theo 3 pha ng h c : Giai o n th nh t : khi áp su t tăng lên, màng t bào b nén ép; Giai o n th hai : khi áp su t ư c duy trì, s truy n ch t t n i bào ra ngo i bào xu t hi n Giai o n cu i cùng : s gi m màng t bào x y ra và không th tr l i tr ng thái ban u Quá trình này quan sát ư c s m t các ch t dinh dư ng c a t bào ra môi trư ng nư c như pepton, phosphat sau khi thu l i các t bào b hư h ng dư i tác ng c a áp su t ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.4.1 c ch ho t ng c a vi sinh v t (tt) ương nhiên, các Nuclêic acid thì b n hơn Prôtêin vì c u trúc c a ADN có c u trúc xo n, ch a nhi u các liên k t hydrogen. M t s nghiên c u cho th y, khi áp d ng áp su t cao thì làm cho kh năng phiên d ch, sao chép và truy n thông tin c a ADN bi c ch 27, 68 và >68 MPa, nhưng sau khi h áp su t thì chúng l i tr l i như bình thư ng. ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.4.1 c ch ho t ng c a vi sinh v t (tt) Các y u t bên ngoài - gi ng loài vi sinh v t - thành ph n c a th c ph m : ho t nư c, s có m t c a các mu i, pH,... -Thông s c a quá trình x lý : l n c a áp su t, th i gian nén, t l h áp, liên t c hay gián o n, th i gian nâng n áp su t x lý. Khi tăng th i gian x lý áp su t cao thì s hư h ng t bào x y ra nhi u hơn và s t bào s ng sót s gi m . -Trong th c t , tăng hi u qu c a quá trình x lý thì ngư i ta thư ng k t h p nhi u y u t cùng v i nhau như k t h p áp su t cao v i tăng nhi t , siêu âm, chi u tia t ngo i, tăng n ng ch t hoà tan như hoà tan CO2 to thành acid cacbonic, làm tăng s phá h ng màng t bào,... 14
ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) 4.2.4.2 c ch enzyme Khi s d ng áp su t cao có th làm ho t hoá, c ch ho c làm tăng ho t l c c a enzym. Cơ ch làm c ch ho t ng c a các enzym có th gi i thích theo hai hư ng sau: –làm hư h ng các c u trúc ngo i phân t –làm thay i s phù h p c a các tâm ho t ng ho c tương tác enzym-cơ ch t ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) -th t : áo su t kho ng 100 n 150 Mpa ư ng s d ng ho t hoá các enzym thu phân như cathepsin ho c phá hu các liên k t s i c a cơ th t c a bò, th t heo, th t gà và th . N u tăng áp su t lên quá cao hơn 150 Mpa và th i gian x lý trong 15 phút thì th t bò b m t màu, t màu sang màu xám áp su t 350 Mpa. i v i th t heo, n u x lí áp su t 850 MPa, 20 phút thì lipid ư c n nh và cho phép b o qu n trong th i gian dài, gi m ư c s ôi hoá c a lipid. ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) -s a : HP làm thay i c u trúc c a prôtêin, ti p ó là làm thay i tính ch t ch c năng c a chúng, d n n các tình ch t nhũ tương hoá, keo hoá và kh năng liên k t v i nư c c a prôtêin b nh hư ng. HP ư c ng d ng phòng ng a quá trình acid hoá c a s a chua trong quá trình b o qu n mà không gi m s lư ng vi khu n lactoacid và không bi n i c u trúc, làm tăng th i gian b o qu n c a s n ph m. 15
ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) - cá : HP t o ra c u trúc m i và ch t thơm lưu l i lâu hơn ư c ng d ng i v i cá sardine, cá thu, cá chép và cá ng , ...HP cũng làm tăng hi u qu c a vi c chi t d u cá t các loài cá béo, và lư ng các ch t b oxhoa gi m áng k . ng d ng c a áp su t cao (high pressure processing) - các lo i ngũ c c : HP mang l i cho các lo i ngũ c c có c tính riêng c a s n ph m và gi m ư c các ch t gây d ng; gi m t o gel c a u nành; làm bi n i tính ng m nư c c a ngô và giá tr c m quan c a g o,...HP còn tăng ho t c a amylase khi s d ng s lý nhi t ít nh t. - rau : HP ch n khoai tây, b o qu n nư c s t, b o qu n nư c ép cà chua và b o qu n hành tây. HP nh hư ng n c ng c a c c i, vô ho t lecithin c a ht u, di t khu n c a h t tiêu và nh hư ng n ch t màu c a paprika. Chi u x và ánh sáng c c tím (Food iradiation and ultra violet light) ạx uếihC 1.3.4 Trong l ch s b o qu n th c ph m, các công ngh như óng h p, ông l nh và nhi t vi sóng cho các s n ph m công nghi p th c ph m ã ư c ngư i tiêu dùng ch p nh n. Chi u x ng d ng vào th c ph m ư c nghiên c u t 4 th p niên qua, nhưng s ch p nh n và thương m i hoá r t ch m và ít s d ng trong vi c thanh trùng d ch s a vào u th k 20. Nhi u tr ng i trong vi c ch p nh n th c ph m có s d ng chi u x , ó là hình nh x u v s c m nh c a h t nhân làm nh hư ng n tâm lý ngư i tiêu dùng sau chi n tranh th gi i th II. Nh ng ngu n chi u x b o qu n th c ph m mang l i hàm ý c a nguyên t và nghĩ n s an toàn. u tư cho chi u x th c ph m có giá thành r t cao, ví th vi c s d ng b o qu n th c ph m không theo qui ư c công ngh và ưa ra th trư ng. 16
Chi u x và ánh sáng c c tím (Food iradiation and ultra violet light) 4.3.1 Chi u x - Nguyên lý : chi u x vô ho t hoàn toàn vi sinh v t và côn trùng b ion hoá, làm thay i thay i b n ch t hoá h c, ây là tác ng chính c a quá trình chi u x . Năng lư ng c a chi u x ph i ln ct t liên k t hoá h c trong th c ph m. Năng lư ng liên k t c ng hoá tr trong kho ng 1 – 8eV. Năng lư ng này là ít hơn năng lư ng ion hoá orbital, ct t toàn b liên k t c ng hoá tr b ng chi u x . K t qu c a vi c chi u x là t o thành các g c t do –OH, g c này ph n ng v i các ADN c a vi sinh v t, côn trùng các giai o n phát tri n khác nhau c a chúng (tr ng, u trùng, nh ng, và trư ng thành). Khi ADN c a chúng b hư h ng và mã di truy n hư h ng, các sinh v t này m t kh năng sinh s n. Chi u x và ánh sáng c c tím (Food iradiation and ultra violet light) 4.3.2 Cơ ch chi u x th c ph m Li u lư ng h p th chi u x : o b ng kGy (kilogray = kJ/kg = 100 krad), dư i 1 kGy g i là li u lư ng th p, t 1 – 10 kGy g i là trung bình, trên 10 kGy là li u lư ng l n. - nư c và dung d ch l ng : nư c tinh khi t ít b nh hư ng b i chi u x , n u nư c có ch a các thành ph n không tinh khi t thì khi chi u x t o ra các g c t do và làm m t cân b ng c a ph n ng kh H2O thành -OH, H2O2. - các thành ph n C-H : các ch t ch a cacbonhydrat có trong trái cây, rau, c và các lo i hành ng d ng v i chi u x r t th p, nh hơn 1 kGy. N u l n hơn li u lư ng này thì x y ra các ph n ng r t ph c t p do nguyên t H t n công nguyên t C t o ra các ph n ng chuy n v trí, ng phân hoá và c t m ch,... Chi u x và ánh sáng c c tím (Food iradiation and ultra violet light) - Prôtêin : chi u x có th làm bi n tính prôtêin, c t t các liên k t hydrogen và các liên k t khác, k c c u trúc b c hai và b c ba. Chi u x prôtêin cũng t o ra các s n ph m thu phân như ch t béo, mercaptan và h p ch t c a lưu huỳnh, làm thay i thành ph n và giá tr c m quan c a th c ph m. Lipid : lipid có ch a nhóm COOH và là phân t nh hơn, khi chi u x s bi n i t p chung vào oxy nguyên t và nhóm n i ôi, t o ra các g c t do và cu i cùng là t o ra các s n ph m như CO2, CO, H2 và H-C : ch y u là alkanes, và aldehyd. Acid béo không no t i ra các ng phân, tăng nhanh khi có m t c a O2. s có m t c a oxi làm tăng các ph n ng oxihoa t o thành các hydroperoxide; aldehid và acêton,... 17
Chi u x và ánh sáng c c tím (Food iradiation and ultra violet light) 4.3.4 ngu n chi u x -tia gamma (gamma rays) : hai ch t phóng x ư c s d ng trong th c ph m là Cobalt -60 và Cesium 137. Dùng Co-60 t o ra t o ra các neutron b n vào Co59 và t o ra các tia gamma. Ce57 là s n ph m ph c a quá trình tách phân h t nhân. -Co60 có 5,27 năm tu i và t o ra các tia gamma kho ng 1,17 n 1,33 MeV (tri u eV). Cs-137 có 30 năm tu i và t o ra các tia gamma 0,66 MeV. 1 electron volt = 1.60217646×10-19 joules Chi u x và ánh sáng c c tím (Food iradiation and ultra violet light) 4.3.4 ngu n chi u x -chùm electron (electron beams): máy gia t c th ng ã ư c s d ng hi u qu nh t trong các s n ph m thương m i, năng lư ng có th lên n 10 MeV. -Trong máy gia t c th ng này, s d ng Mangetron ho c Dynamitron , u vào là dòng i n chuy n thành dòng i n th cao m t chi u bao g m nhi u lo i, k c d ng sóng radio, tăng i n th , ch nh lưu và n i vào v i nhi u h th ng t ưc i n th kho ng 400 kV n 10 MeV. Chi u x và ánh sáng c c tím (Food iradiation and ultra violet light) - i n th này ư c cung c p cho máy gia t c th ng d ng ng. Bên ngoài ng, các chùm electron ư c phát ra t u s i dây nh có i n th cao, s i dây ư c t sâu trong ng kim lo i m ng (gi ng như bút chì). Chùm tia electron này ư c áp d ng chi u vào th c ph m b ng chùm hình qu t. M c năng lư ng có th t ư c lên n 10 MeV (10 000 kV) và xuyên c a tia là 0,50 cm/MeV i v i v t li u gi ng như nư c. 18
Chi u x và ánh sáng c c tím (Food iradiation and ultra violet light) 4.3.4 ngu n chi u x - B chuy n i tia X (converted X-rays) : khi dòng electron t máy gia t c th ng va ch m dày c vào m t t m b n i n tr (Tungsten ho c h p kim Titanium), tia X s ư c t o thành bên phía bên kia c a t m và ư c g i là b c x hãm. M c năng lư ng t i a là 5 MeV. S chuy n hoá dòng electron thành tia X ch t t 5 – 12%. Chi u x và ánh sáng c c tím (Food iradiation and ultra violet light) 4.3.6 ng d ng c a chi u x Li u lư ng (kGy) Th c ph m ng d ng ứ ụ ề ợ ự ẩ Tiêu di t côn trùng 0,15 – 0,5 Trái cây, h nh nhân, th c ệ ạ ự ph m s y ẩ ấ c ch m m, n y 0,02 – 0,15 Khoai tây, hành tây, t i ứ ế ầ ả ỏ ch iồ Chu i, xoài, u Làm ch m quá trình 0,12 – 0,75 ậ ố ủ chín Kh nhi m t p 3 – 30 Th t gia c m, th t khác, gia ử ễ ạ ị ầ ị vị Ti t trùng 45 – 56 Chu n b th t và s a ệ ẩ ịị ữ C i thi n s n ph m 3 – 40 u nành, rau qu s y ả ệ ả ẩ ậ ấả Chi u x và ánh sáng c c tím (Food iradiation and ultra violet light) - tiêu di t côn trùng : các côn trùng có trên b m t rau, qu c n tiêu di t và phương pháp chi u x ư c ng d ng r ng rãi cho vi c này. - kéo dài tươi c a th c ph m : v i li u lư ng r t th p 0,02 n 0,15 kGy (kilogray = kJ/kg) có th kéo dài tươi và c ch m m ch i trong kho ng th i gian 6 n 9 tháng. V i kho ng 0,12 n 0,75 kGy có th làm ch m quá trình chín c a qu chu i, xoài, u ưa ra th trư ng lâu hơn. Quá trình này là do vi c làm ch m quá trình chuy n hoá t protopectin thành pectin trong qu b i chi u x . - tránh nhi m t p : c n s d ng li u lư ng 1- 10 kGy tiêu di t các lo i vi khu n như Escherichia coli, listeria monocytogenes, salmonella spp và staphylococus eureus, ph n l n các vi khu n b tiêu di t. - Ti t trùng : - c i thi n s n ph m : 19
Tia c c tím và b o qu n th c ph m (ultraviolet light and food preservation) Tia c c tím là tia có bư c sóng ng n hơn ánh sáng nhìn th y, và nó tr thành m t phương pháp b o qu n th c ph m không s d ng nhi t, gi ư c giá trình c m quan và dinh dư ng c a th c ph m. -chi u tia c c tím ư c coi như là phát x và lan truy n năng lư ng t không gian vào v t li u. Tia c c tím ư c ng d ng nhi u nh t trong s n xu t nư c u ng, nó ư c coi như là m t tác nhân kh trùng nư c. -Năm 1999, FDA ã công nh n UV là phương pháp lo i b các vi sinh v t gây b nh trong nư c ép trái cây và gi ưc hàm lư ng vitamin. Tia c c tím và b o qu n th c ph m (ultraviolet light and food preservation) - ánh sáng c a i n t là ng nh t và có bư c sóng dài, chúng di chuy n theo ư ng th ng và m i hư ng t ngu n phát. -Khi s d ng èn c c tím thì ta có th nhìn th y b ng m t thư ng vì trong quá trình phát, chúng t o ra r t nhi u tia khác nhau : tia gamma, tia X, tia c c tím, tia h ng ngo i và c sóng radio, vì th ta có th th y ư c t h p c a các tia. -Chi u dài bư c sóng c a tia UV n m trong kho ng 100 n 400 nm, trong d i này ư c chia thành long- wave UV (UVA) trong kho ng 315 n 400 nm, trung bình UV kho ng 280 n 315 nm và UV ng n t 200 n 280 nm. Tia c c tím và b o qu n th c ph m (ultraviolet light and food preservation) -Bư c sóng t ngo i ng n có ch c năng tiêu di t vi sinh v t s ng, vì vi sinh v t h p th bư c sóng c a ánh sáng c c tím bư c sóng 254 nm, v i bư c sóng này là nguyên nhân làm thay i v trí c a các electron và c t t các liên k t trong AND, ch ng l i s s ng và sinh s n c a vi sinh v t. -UV bư c sóng ng n (254 nm) tác ng n các bazơ như là pyrimidine, purine. Nh ng bazơ này h p th ánh sáng c c tím, làm nh hư ng n các liên k t bazơ c a thymine trong chu i ADN và phá h ng c u trúc c a ADN. 20