Xem mẫu
- 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
nguon tai.lieu . vn