Chuyện đề thực phẩm chiếu xạ

MỤC LỤC CHƯƠNG I. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ THỰC PHẨM CHIẾU XẠ 3 I.1. Một số khái niệm về thực phẩm chiếu xạ 3 I.2. Các phương pháp chiếu xạ 3 I.3. Cơ chế tác động của phương pháp chiếu xạ. 6 I.4. Chất lượng thực phẩm sau chiếu xạ 8 I.5. Các phương pháp kiểm tra chất lượng thực phẩm sau chiếu xạ 11 I.6. Các tiêu chuẩn về quản lý việc chiếu xạ thực phẩm 12 I.7. Những yêu cầu kỹ thuật 13 I.8. Ưu và nhược điểm của phương pháp chiếu xạ 14 I.9. Những nhận định về phương pháp chiếu xạ 14 CHƯƠNG II. KẾT LUẬN 16 Trong thực phẩm: Thực phẩm chiếu xạ là cách thức tác động lên thực phẩm bằng tia ion hóa. Những tia có năng lượng cao đi xuyên qua sản phẩm, tiêu diệt hầu như tất cả vi khuẩn có hại và sinh vật kí sinh ở trên hay bên trong thực phẩm. Ngoài ra nó còn có thể có tác dụng làm chậm lại quá trình chín của trái cây cũng như ngăn chặn sự nảy mầm của củ, hạt. .. Biểu tượng của thực phẩm chiếu xạ:

SEMINAR CHUYÊN NGÀNH

Chuyên đề:

THỰC PHẨM CHIẾU XẠ

GVHD:……… SVTH:……….

TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2013

MỤC LỤC

CHƯƠNG I.MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ THỰC PHẨM CHIẾU XẠ

I.1 Một số khái niệm về thực phẩm chiếu xạ

Chiếu xạ là sử dụng các tia bức xạ chiếu vào đối tượng cần xử lí nhằm diệt khuẩn, khử trùng hay thay đổi cấu trúc đối tượng cần xử lí theo hướng tích cực hơn nhằm tạo ra các đặc tính mới cho sản phẩm

Trong thực phẩm:

Thực phẩm chiếu xạ là cách thức tác động lên thực phẩm bằng tia ion hóa Những tia có năng lượng cao đi xuyên qua sản phẩm, tiêu diệt hầu như tất cả vi khuẩn có hại và sinh vật kí sinh ở trên hay bên trong thực phẩm Ngoài ra nó còn có thể có tác dụng làm chậm lại quá trình chín của trái cây cũng như ngăn chặn sự nảy mầm của củ, hạt

Biểu tượng của thực phẩm chiếu xạ:

I.2 Các phương pháp chiếu xạ

Người ta sử dụng tia bức xạ gamma của chất phóng xạ Cobalt 60 hoặc của chất Cesium

137 để chiếu vào thực phẩm nhằm diệt vi trùng (thịt), vi sinh vật, sâu bọ, côn trùng và ký sinh trùng (lúa mì, bột, đồ gia vị, ngũ cốc, trái cây khô), làm chậm lại sự phát triển, làm chậm chín cũng như ngăn chặn sự nảy mầm ở các loại trái cây và củ hành… Phóng xạ tác động thẳng vào phần DNA tức là phần quyết định tính chất di truyền, làm tế bào không thể phân cắt được

Thiết bị chiếu xạ hiện dùng để chiếu xạ thực phẩm thường sử dụng nguồn đồng vị phóng

xạ (60Co hoặc 137Cs) hoặc tia X và các dòng electron được phát ra từ máy phát

I.2.1 Chiếu xạ bằng dòng electron

Dòng electron chạy qua một điện trường với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng Dòng electron như một tia xạ đặc biệt, có khả năng xuyên qua nhiều lớp tế bào hơn là các photon

Vì vậy dòng electron sẽ xuyên sâu vào thực phẩm chiếu xạ vài inch, điều này còn phụ thuộc vào độ dày của thực phẩm thực phẩm chiếu xạ Bao quanh máy chiếu xạ electron là một tấm

chắn bảo vệ bằng bê tông vững chắc, để bảo vệ không gây ảnh hưởng đến những công nhân làm việc ở đây

Hệ thống chiếu xạ dùng tia electron:

I.2.2 Chiếu xạ bằng tia Gramma

Sử dụng Cobalt 60 là phương pháp thích hợp để chiếu xạ hầu hết các loại thực phẩm, là phương pháp phổ biến hiện nay, bởi vì chúng có khả năng xuyên sâu tốt, đồng thời chúng ta

có thể kiểm soát được khả năng xuyên thấu nhờ các tấm đỡ pallet hay tole Một pallet hoặc tole thường mất đi tác dụng bảo vệ từ vài phút đến vài giờ tùy thuộc vào lượng phóng xạ

Chất phóng xạ phải được theo dõi và chứa cẩn thận để bảo vệ nhân viên và môi trường khỏi tác hại của tia gamma từ chính chúng Trong suốt quá trình hoạt động chiếu xạ diễn ra, các yếu tố trên được xem là tấm chắn an toàn bảo vệ Hầu hết trong các thiết kế thì súng chiếu xạ đều hướng tia xạ vào một hồ chứa đầy nước, nước sẽ hấp thụ tia xạ, làm giảm tác hại tia xạ, dẫn chúng tới các tấm chắn xạ Nước trong hồ này sẽ bị làm nóng lên do năng lượng của các tia xạ bị nước hấp thu Có một cách thiết kế nữa để giảm sức mạnh của tia xạ là thiết kế các tấm chắn có khả năng giữ ẩm cao, tức các tâm chắn thường ẩm ướt, nhất là nơi các tia xạ tập trung vào Tuy nhiên cách này không thông dụng Có nhiều cách chiếu xạ gramma, 60Co được tiến hành hoàn toàn dưới môi trường nước Và sản phẩm và quá trình chiếu xạ được tiến hành trong một chuông kín Đặc điểm nổi trội phương pháp này là chúng ta không cần dùng các tấm chắn bảo vệ nữa

máy chiếu xạ Cobalt-60

I.2.3 Chiếu xạ bằng tia X

Tia X là hạt photon có quang phổ rộng, được sử dụng cơ bản trong chiếu xạ Tia X được sinh ra do sự va chạm electron với một vật liệu đích như tantalum hay tungsten như đã biết các electron hơn mức cần thiết để sinh ra một lượng photon để chiếu xạ Giống như các phương pháp vật liệu này đóng vai trò như cực dương trong dòng điện Tia X cũng có khả năng xuyên thấu ngang bằng như 60Co

Với việc sử dụng các dòng electron sinh ra tia X, ta có thể ngưng quá trình chiếu xạ một cách dễ dàng bằng cách ngắt dòng điện Tuy nhiên, quá trình này làm hao phí nhiều năng lượng vì cần dùng nhiều dòng khác, chiếu xạ bằng tia X cũng cần các tấm chắn để bảo vệ môi trường và những người làm việc trong môi trường chiếu xạ Bình thường tia X được giới hạn trong khoảng 5MeV, ở Mỹ thì tiêu chuẩn cho phép cao hơn là 7.5 MeV Ở các khu vực phát triển khác dòng điện cho phép có thể là 1000kW Sức mạnh của tia X có thể đạt tới 100kW Tương đương sức mạnh của tia Gramma 60Co khoảng 6.5 M Ci.s

Ưu thế so với 2 loại tia trên:

Có thể bật tắt dễ dàng

Độ xuyên thấu lớn

Không lo ngại bảo quản nguồn hay rò rỉ phóng xạ

Hệ thống chiếu xạ dùng tia X:

=>Thiết bị chiếu xạ có thể là loại vận hành theo chế độ “xử lí liên tục” hoặc loại “xử lí theo mẻ” Việc kiểm soát quá trình chiếu xạ thực phẩm tại tất cả các loại thiết bị gắn liền với việc sử dụng các phương pháp được chấp nhận để đo liều xạ hấp thụ và các phương pháp dùng để giám sát các thông số vật lí của quá trình này Việc vận hành các thiết bị chiếu xạ thực phẩm phải tuân theo các khuyến nghị của CODEX về vệ sinh thực phẩm

I.3 Cơ chế tác động của phương pháp chiếu xạ.

Tia bức xạ ion hóa các DNA của tế bào vi sinh gây bệnh Các electron bẻ gãy chuỗi AND nhờ đó phá hủy hay ngăn cản quá trình nhân đôi của tổ chức sống Chiếu xạ ở liều đủ vi sinh vật không thể phục hồi các DNA bị đứt gãy nên tế bào bị chết trong quá trình phân bào

Cơ chế diệt khuẩn

Cơ chế diệt vi sinh, côn trùng, nấm mốc gây hại cho con người khi sử dụng thực phẩm và các vật phẩm y tế dựa trên tính chất iôn hóa các nguyên tử, phân tử cấu thành nên các cơ thể sống, đặc biệt là các phân tử DNA của tế bào vi sinh gây bệnh Khi các phân tử của DNA bị iôn hóa, các liên kết giữa chúng bị đứt gẫy Nếu chiếu xạ ở một liều đủ thì việc phục hồi các đứt gẫy trong cấu trúc DNA sẽ không thực hiện được và khi đó tế bào sẽ bị chết trong quá trình phân bào và vi sinh gây bệnh không thể phát triển được

Khả năng chịu đựng chiếu xạ bằng bức xạ iôn hóa của từng loại, loài vi sinh được đặc trưng bằng liều D10 Liều D10 là liều chiếu xạ mà 90% vi sinh bị tiêu diệt Ở một vùng liều chiếu nhất định, lượng vi sinh sống sót sau khi chiếu xạ được biểu diễn bằng công thức : N= No*10^(-D/D10)

N – Số vi sinh sống sót sau khi chiếu xạ

No – Số vi sinh ban đầu

D10 – Liều chiếu (kGy) làm chết 90% vi sinh

D – Liều chiếu (kGy)

Bảng : Liều D10 của một số vi sinh

Các mức liều chiếu:

-Liều thấp (<1kGy):

Ngăn nẩy mầm ở các loại củ và hành tỏi 0.03-0.15 kGy

Làm chậm quá trình chín ở trái cây 0.25-0.75 kGy

Tiêu diệt côn trùng kí sinh trên thực phẩm 0.07-1.00 kGy

-Liều trung bình

(1-10kGy)

Giảm lượng vi khuẩn gây hỏng để kéo dài thời gian sử dụng của các loại thịt và hải sản đông lạnh 1.50–3.00 kGy

Giảm lượng vi khuẩn gây bệnh để kéo dài thời gian sử dụng của các loại thịt và hải sản tươi 3.00–7.00 kGy

Giảm lượng vi khuẩn trong gia vị để tăng cường chất lượng 10.00kGy

-Liều cao

(>10kGy)

Diệt hầu hết vi khuẩn và virus cho thịt gia súc, gia cầm đóng gói không cần bảo quản lạnh trên với liều trên 25.00 – 70 kGy

Chỉ NASA dùng liều chiếu đến 70.00 kGr trong thức ăn cho phi hành gia

I.4 Chất lượng thực phẩm sau chiếu xạ

Cũng như tất cả các phương pháp xử lý khác, xử lý bằng chiếu xạ cũng gây biến đổi về thành phần và tính chất sản phẩm

Gồm 3 biến đổi chính là: biến đổi về dinh dưỡng,về cảm quan và biến đổi về bao bì.

I.4.1 Biến đổi về dinh dưỡng

Thành phần dinh dưỡng của thực phẩm bao gồm các thành phần đa lượng gồm protein, lipid, các carbohydrates, và thành phần vi lượng gồm các vitamin và các khoáng vi lượng Một ưu điểm rất lớn của xử lý chiếu xạ là hàm lượng protein, lipid, các carbohydrates hầu như không biến đổi qua xử lý chiếu xạ Các thay đổi nếu có thường là thay đổi cấu trúc của các polymer sinh học trên

Các protein có thể bị mất cầu nối disulfur hay bị phân cách thành các peptid ngắn

Các acid béo trong lipid có thể bị cắt mạch hay bị oxy hóa nối đôi gây cho sản phẩm có mùi ôi Vì vậy nếu trong sản phẩm có hàm lượng lipid cao như lạc, olive, dừa thường không được xử lý bằng phương pháp chiếu xạ

Các carbohydrates có thể bị cắt mạch thành các polysaccharides ngắn hay bị oxy hoá thành acid hữu cơ gây chua cho sản phẩm

Tuy nhiên các biến đổi trên sẽ giảm hẳn nếu chiếu xạ vào thực phẩm trong môi trường lạnh đông, phương pháp tốt nhất là xử lý chiếu xạ kết hợp với quá trình làm lạnh Mặt khác các thực phẩm trên khi đi vào cơ thể cũng bị cơ thể tiến hành các quá trình tương tự để tiêu hóa Vì vậy nhìn chung hàm lượng dinh dưỡng các chất trên được bảo toàn khi xử lý chiếu xạ

Ảnh hưởng của chiếu xạ lên thực phẩm thể hiện rõ nhất là hàm lượng vitamin Trong các vitamin thông dụng thì các vitamin nhóm B bao gồm Thiamine (B1), Riboflavin (B2),

Pyridoxine (B6), ascorbic acid (vitamin C) có sự thay đổi lớn nhất Nguyên nhân là do trong

tế bào thực vật, các chất này có vai trò trong chuỗi vận chuyển điện tử của quá trình quang hợp nên rất nhạy với các kích thích điện từ Các vitamin tan trong dầu như vitamin D, K, E

có tính nhạy sáng cũng biến đổi mạnh Một điều lý thú là có một số vitamin lại tăng hàm lượng sau khi chiếu xạ do sự chuyển hoá của các tiền vitamin dưới tác động của bức xạ, như vitamin D, B12 Sự nhạy với bức xạ của vitamin được cho như sau: thiamin > ascorbic acid > pyridoxine > riboflavin > folic acid > cobalamin > nicotinic acid (vitamin tan trong nước) và vitamin E > carotene > vitamin A > vitamin K > vitamin D (vitamin tan trong dầu)

Thực

phẩm

Liều chiếu

(kGy)

Phần trăm hao hụt Thiamin

(B1)

Riboflavin (B2)

Nicotinic acid

Pyridox ine (B6)

Pantothe nic acid

Vitamin B12 Thịt bò 4.7-7.1 60 4 14 10 -

-Thịt lợn

Cá

Lúa mì

Bột mì

4.5 1.5 2.0 0.3-0.5

15 22 12 0

22 0 13 0

22 0 9 11

2 +15 -0

-+78

-10

-Bảng: Mức độ thay đổi hàm lượng vitamin ở một loại thực phẩm khảo sát Hàm lượng trong bảo quản bằng phương pháp lạnh đông được lấy là chuẩn.

Vitamin

Nồng độ vitamin (mg/ kg khối lượng khô) Lạnh đông Tiệt trùng

bằng nhiệt Chiếu xạ γ Chiếu xạ β Thiamin HCl

(B1)

Riboflavin (B2)

Pyridoxine (B6)

Nicotinic acid

Pantothenic

acid

Biotin

Folic acid

Vitamin A

Vitamin D*

Vitamin K*

Vitamin B12

2.31 4.32 7.26 212.9 24.0 0.093 0.83 2716 375.1 1.29 0.008

1.53 4.6 7.62 213.9 21.8 0.097 1.22 2340 342.8 1.01 0.016

1.57 4.46 5.32 197.9 23.5 0.098 1.26 2270 354.0 0.81 0.014

1.98 4.90 6.7 208.2 24.9 0.013 1.47 2270 446.1 0.85 0.009

*: Nồng độ tính bằng đơn vị hoạt độ UI/kg

+: hàm lượng tăng thêm

Bảng: Ảnh hưởng của chiếu xạ lên hàm lượng Vitamin ở một số thực phẩm

Qua bảng trên ta thấy chiếu xạ β có sự thay đổi về hàm lượng vitamin ít hơn so với chiếu

xạ γ Tuy nhiên như đề cập ở trên thì chiếu xạ β không đem lại hiệu quả diệt khuẩn tốt bằng chiếu xạ γ

I.4.2 Thay đổi về giá trị cảm quan

Một thành phần quan trọng khác của chất lượng sản phẩm là cảm quan Tuy trong rau quả thành phần gây màu là các carotenoid là các chất nhạy với bức xạ điện tử, nhưng các thử nghiệm cho thấy ảnh hưởng của chiếu xạ lên cảm quan về màu sắc, mùi vị của các sản phẩm rau quả hầu như không biểu hiện Ở một số trường hợp xử lý chiếu xạ gây biến đổi về màu sắc nhưng sự biến đổi này là đồng loạt, không phải cục bộ nên có thể chấp nhận được Ở các sản phẩm khác sự thay đổi khó có thể phân biệt được bằng mắt thường

I.4.3 Biến đổi về bao bì

Quá trình chiếu xạ thường được tiến hành khi sản phẩm đã được đóng gói trong bao bì, vì vậy chiếu xạ cũng ảnh hưởng phần nào đến chất lượng bao bì

Các loại bao bì có nguồn gốc vô cơ như thủy tinh, kim loại ít bị ảnh hưởng, các bao bì có nguồn gốc sinh học như giấy và các bao bì nhựa tổng hợp thì bị ảnh hưởng mạnh hơn Tuy nhiên có loại bao bì tổng hợp như P.E (Polyethylene), P.S (Polystirene) thì hầu như không bị ảnh hưởng

Vật liệu Liều chiếu tối đa

(kGy) Ảnh hưởng ở liều chiếu tối đa Polyethylene

(P.E) Polystyrene

(P.S)

PVC

Giấy bìa

Popypropylene

Thủy tinh

5000 1000 100 100 25 10

-Bị mờ, xuất hiện acid HCl trong sản phẩm Giòn, dễ vỡ

Giảm khối lượng bao bì

Bị mờ

I.5 Các phương pháp kiểm tra chất lượng thực phẩm sau chiếu xạ

Để kiểm tra đánh giá sự biến đổi chất lượng thực phẩm sau chiếu xạ có thể dùng một trong các phương pháp sau:

Phương pháp phổ cộng hưởng từ electron: phương pháp này định lượng các gốc tự do sinh

ra trong quá trình xử lý Phổ chuẩn thường dùng là 13C – MNR với chất phát màu là

Thermoluminescence

Phương pháp sắc ký: có thể phát hiện và định lượng lipid và cacbohydrate bị chiếu xạ Các loại sắc ký thường dùng là sắc ký khí (GC) và sắc ký lỏng cao áp (HPLC)

Phương pháp đếm vi khuẩn gram âm (GNBC – Gram negative bacteria count): đây là phương pháp ước lượng tỉ lệ vi khuẩn còn sống trên mẫu thực phẩm Nếu số lượng vi sinh vật còn sống càng ít thì khả năng bảo quản càng cao

Phương pháp kỹ thuật miễn dịch gắn men (ELISA – enzyme linkage immune serum assay): đây là phương pháp sử dụng các kháng thể đơn dòng (Mabs) để định lượng các ADN ngắn hay các mảnh ADN bị phân hủy bởi tia bức xạ trên thực phẩm Các kháng thể đơn dòng được sử dụng sẽ tương ứng với các loại vi sinh vật có trong thực phẩm Thông qua hàm lượng ADN ta có thể ước lượng được số vi sinh vật đã bị tiêu diệt

I.6 Các tiêu chuẩn về quản lý việc chiếu xạ thực phẩm

Việc chiếu xạ trên thực phẩm được quản lí thông qua luật và tiêu chuẩn quốc gia cũng như quốc tế về: loại thực phẩm được chiếu xạ, mục đích chiếu xạ, nồng độ và liều lượng chiếu xạ…

Ở Việt Nam, ngày 14 tháng 10 năm 2004, Bộ Y tế đã ra Quyết định số

3616/2004/QĐ_BYT về việc ban hành “Qui định vệ sinh an toàn đối với thực phẩm bảo quản bằng phương pháp chiếu xạ”

Bảng: Danh mục thực phẩm được phép chiếu xạ và giới hạn liều hấp thụ tối đa.

I.7 Những yêu cầu kỹ thuật

+ Liều chiếu

+ Qui cách sản phẩm

+ Điều kiện lưu kho

+ Vận chuyển

+ Chế biến thực phẩm sau khi chiếu xạ

Trước khi chiếu xạ thực phẩm thường tiến hành một số phép đo lường để kiểm chứng quy trình chiếu xạ sao cho đáp ứng yêu cầu Hàng ngày, việc đo liều được thực hiện trong suốt quá trình vận hành chiếu xạ và được lưu lại

I.8 Ưu và nhược điểm của phương pháp chiếu xạ

Ưu điểm :

• Ngăn ngừa côn trùng phá hoại

• Làm chậm quá trình chín của trái cây

• Sản phẩm đạt vô trùng cao nhất

• Hiệu quả cao, tốn năng lượng thấp

Nhược điểm

• Một số trường hợp làm mất hoạt tính enzyme của thực phẩm.Thay đổi cấu trúc, đặc điểm sản phẩm không mong muốn

I.9 Những nhận định về phương pháp chiếu xạ

Uỷ ban hỗn hợp giữa FAO, WHO và IAEA, 1980 khẳng định chiếu xạ không làm giảm vấn đề dinh dưỡng trong thực phẩm Sự thay đổi các giá trị dinh dưỡng trong thực phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố: liều lượng bức xạ, loại thực phẩm, chất liệu bao gói và các điều kiện

xử lý (nhiệt độ trong thời gian chiếu xạ và lưu kho sau chiếu xạ) Phần lớn các yếu tố trên cũng gặp phải trong các phương pháp bảo quản thực phẩm khác đã và đang sử dụng

Phương pháp chiếu xạ đã được các quốc gia Tây phương biết đến từ lâu.Từ năm

1972, cơ quan NASA Hoa Kỳ đã cho chiếu xạ tất cả thực phẩm dùng trong các chuyến du hành trong không gian Tất cả các phúc trình từ trước tới nay đều nói lên tính chất hữu ích và

an toàn của phương pháp chiếu xạ thực phẩm Có rất nhiều tổ chức khoa học và hiệp hội quốc tế đã hết lòng ca ngợi và xác nhận tính chất an toàn của phương pháp chiếu xạ Đó

là các cơ quan thuộc khối Liên hiệp Quốc như Tổ Chức Y Tế Thế Giới (WHO), Tổ Chức Lương Nông Thế giới (FAO), và Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế International Atomic Energy Agency (IAEA); Về phía Hoa kỳ và Canada thì có Cơ quan Quản Trị Thực Phẩm và Dược Phẩm (FDA), Hiệp Hội Y Sĩ Hoa Kỳ (The American Medical Association), Hiệp Hội các nhà Dinh Dưỡng Hoa Kỳ (The American Dietetic Association), Cơ quan y tế Health Canada

Một số sản phẩm chiếu xạ: