CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM
CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO QUẢN VÀ
Thực phẩm và giá trị dinh dưỡng của thực phẩm
Thành phần hóa học của thực phẩm
Thực phẩm chứa nhiều chất hữu cơ có giá trị dinh dưỡng như Protein, Gluxit, Lipit, các chất khoáng và Vitamin Ngoài ra, thực phẩm còn bao gồm axit hữu cơ, chất màu, chất thơm và chất xơ (Cenlulose), mặc dù những chất này không cung cấp dinh dưỡng nhưng chúng góp phần tạo nên hương vị đặc trưng, kích thích sự thèm ăn và hỗ trợ quá trình tiêu hóa.
Gluxit trong thực phẩm chủ yếu bao gồm các chất đường và xenlulozơ, mặc dù hàm lượng của chúng thường nhỏ Các chất đường bột đóng vai trò quan trọng như nguồn cacbon, tạo thành khung cấu trúc cho tế bào, đồng thời cung cấp năng lượng sinh học thiết yếu cho các hoạt động sống của cơ thể trong quá trình tiêu hóa.
Gluxit có công thức chung là Cn(H2O)n, do đó còn được gọi là hydratcacbon Mặc dù axit lactic cũng có công thức tương tự, nhưng nó không được coi là hydratcacbon.
Gluxit bao gồm nhiều loại chất như đường, tinh bột và xenlulozo, nhưng chỉ một số loại đường và tinh bột có giá trị dinh dưỡng cao Gluxit đóng vai trò cung cấp năng lượng chủ yếu cho con người và động vật, chiếm tới 60-70% nhu cầu năng lượng Ngoài ra, gluxit còn có chức năng quan trọng trong việc tạo hình cho các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là trong tế bào và các tổ chức của cơ thể sinh vật.
Gluxit tồn tại trong thực phẩm dưới dạng đơn giản như đường (glucoza, fructozo, saccaơ, maltozơ) và dạng phức tạp như tinh bột, glycogen, xenlulozơ Trong số các gluxit phức tạp, tinh bột và xenlulozơ là hai polysacarit phổ biến nhất.
Tinh bột là nguồn dinh dưỡng quan trọng cho con người và động vật, ngoại trừ động vật ăn cỏ Tinh bột được lưu trữ trong tế bào thực vật dưới dạng hạt nhỏ Nó có mặt nhiều trong các loại hạt ngũ cốc như lúa, lúa mì, lúa mạch, kê, ngô và trong các loại củ như khoai lang.
Tinh bộ được cấu tạo bởi hai dạng: amylozơ và amylopectin cả hai dạng đều do
Amylozơ là một polysaccharide được cấu tạo từ 300 đến 1000 gốc glucozơ liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glucozit, tạo thành chuỗi không phân nhánh Ngược lại, amylopectin là dạng phân nhánh, với các gốc glucozơ nối với nhau bằng cả liên kết α-1,4 và α-1,6 glucozit, trong đó liên kết 1,4 tạo nên mạch chính và liên kết 1,6 tạo mạch nhánh Amylopectin có từ 3700 đến 7400 gốc glucozơ và có độ nhớt cao trong hạt tinh bột Tỉ lệ amylopectin/amylozơ ở gạo nếp cao hơn so với gạo tẻ, điều này ảnh hưởng đến việc lựa chọn nguyên liệu cho các sản phẩm chế biến từ gạo Ví dụ, để sản xuất bún, cần sử dụng nguyên liệu có hàm lượng amylozơ cao Khi đun nóng, amylopectin thay đổi cấu trúc không thuận nghịch, dẫn đến hiện tượng hồ hóa tinh bột.
Tinh bột được thủy phân bởi enzym amylaza sẽ tạo ra dextrin, sau đó là mantozơ và cuối cùng là glucozơ Enzym amylaza có nhiều trong các loại hạt ngũ cốc nảy mầm và vi sinh vật, đặc biệt là nấm mốc Do đó, trong quá trình bảo quản bột, nấm mốc thường phát triển nhanh chóng trên các loại bột có độ ẩm vượt quá 13,5%, gây hư hỏng bột hoặc hạt, và làm cho sản phẩm chế biến có mùi mốc khó chịu.
Glycogen là dạng dự trữ năng lượng của người và động vật, có cấu trúc phân nhánh tương tự amylopectin nhưng với nhiều nhánh hơn Khi cơ thể đói, glycogen sẽ được huy động để thay thế tinh bột Dưới tác dụng của các enzym trong hệ tiêu hóa, glycogen chuyển hóa thành α-D-glucozơ, cung cấp năng lượng cho cơ thể Glycogen chủ yếu tập trung ở gan và cơ, và quá trình đồng hợp cũng như phân giải glycogen được điều hòa bởi hormone.
Cả hai loại đường đều có công thức hóa học là C6H12O6, nhưng khác nhau về cấu trúc Chúng thuộc nhóm hexozơ và có thể tồn tại dưới dạng tự do hoặc liên kết trong tự nhiên Trong số các loại đường này, glucozơ là loại phổ biến nhất trong các mô động vật.
Glucozơ có nhiều trong hoa lá, quả hạt, đặc biệt trong quả nho tới 17-20% Do vậy glucozơ còn gọi là đường nho (đường hồ đào)
Fructozơ có nhiều trong quả, mật ong, là thành phần cấu tạo nên sacarozơ, inulin Trong các loại đường fructozơ có độ ngọt cao nhất
Glucozơ là nguồn dinh dưỡng cacbon quan trọng, phù hợp với cơ thể động vật, con người và vi sinh vật Tất cả các quá trình chuyển hóa gluxit đều phải trải qua glucozơ, trước khi tiếp tục vào các con đường dị hóa và đồng hóa trong cơ thể.
Glucozơ là nguồn carbon quan trọng cho vi sinh vật, giúp chúng phát triển và tạo ra các sản phẩm có giá trị cho con người Tuy nhiên, vi sinh vật cũng có thể gây hỏng thực phẩm và truyền bệnh qua đường tiêu hóa cho cả người và động vật.
1.1.4 Những hợp chất hữu cơ chứa nitơ
Các chất hữu cơ chứa nitơ bao gồm protein và axit nucleic Tại Việt Nam, khi nhắc đến protein, người ta thường gọi là chất đạm Tuy nhiên, cách gọi này không phản ánh đầy đủ ý nghĩa của hợp chất, thậm chí có thể dẫn đến hiểu sai về vai trò của nó trong quá trình sống.
Protein là hợp chất hữu cơ cao phân tử được cấu thành từ 20 axit amin, kết nối bằng liên kết (-CO-NH-), với thành phần chính bao gồm các nguyên tố C, H, O, N, S, P Protein đóng vai trò quan trọng trong sự tồn tại và phát triển của cơ thể động vật và con người, giúp duy trì và phát triển mô, tham gia vào các hoạt động sống như vận chuyển chất dinh dưỡng, điều hòa nước và cân bằng phản ứng Protein được phân loại thành hai loại: protein hoàn thiện và protein không hoàn thiện, dựa trên thành phần axit amin Protein hoàn thiện chứa đủ 8 hoặc 10 axit amin không thay thế, trong khi protein không hoàn thiện thiếu các axit amin này Các axit amin không thay thế cần được cung cấp qua thực phẩm, vì cơ thể không tự tổng hợp được Chỉ có dạng L-axit amin mới được cơ thể đồng hóa, và trong số các axit amin, 8 là không thể thay thế trong mọi điều kiện Hàm lượng protein trong thực phẩm khác nhau, với khối lượng phân tử lớn từ vài nghìn đến hàng triệu.
Bảng 1.3 Hàm lượng prtein trong các loại thực phẩm
(theo bảng thành phần hóa học thức ăn Việt Nam, NXB y học 1996)
Nguồn thực phẩm Hàm lượng protein
Nguồn thực phẩm Hàm lượng protein
Lạc 19.3-37.3 Thịt bò 21.0 Đậu tương 35.5-40.0 Thịt gà 20.0
* tính theo khối lượng tươi
Trong thực phẩm, có loại protein tan trong các dung môi như nước, muối nhạt, rượu kiềm hoặc axit loãng Các axit amin tự do hòa tan trong nước hoặc nước muối nhạt, mang lại hương vị đặc trưng cho thực phẩm Ví dụ, axit glutamic và muối natriglutamat (mì chính) được chiết xuất từ thịt nạc, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra vị umami.
Thành phần vi sinh vật và chỉ tiêu vệ sinh
Thực phẩm tươi nguyên thường ít vi sinh vật, đặc biệt là trong các mô và tổ chức của động vật và thực vật khi không tiếp xúc với không khí, có thể đạt trạng thái vô khuẩn Tuy nhiên, khi thực phẩm tiếp xúc với không khí, nước, hoặc bị ô nhiễm bởi bụi bẩn, vi sinh vật có thể gia tăng trên bề mặt Đối với thực phẩm nguồn động vật, nếu không kịp thời làm sạch đường tiêu hóa sau khi giết mổ, vi sinh vật có thể xâm nhập vào các mô thịt Ngoài ra, vi sinh vật từ mang cá và lớp nhớt bên ngoài cũng có thể lây lan vào thịt cá.
Hệ vi sinh vật trong thực phẩm đa dạng tùy thuộc vào bản chất của từng loại thực phẩm Các loại trái cây chứa nhiều đường thường có nấm men, trong khi thực phẩm giàu protein thường chứa vi khuẩn thối rữa hoặc vi khuẩn amon hóa Đối với các loại hạt bột, nấm mốc là vi sinh vật phổ biến Việc đánh giá vi sinh vật có trong thực phẩm thường dựa vào các chỉ tiêu cụ thể.
Tổng số vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí;
Chỉ số coliform, bao gồm cả E coli, là tiêu chí quan trọng để xác định mức độ nhiễm bẩn phân và sự hiện diện của vi sinh vật gây bệnh đường ruột trong thực phẩm và đồ uống Đây là một chỉ số cơ bản trong việc đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.
Có thể cần phải xác định các vi khuẩn gây bệnh đường ruột.
Nước và thực phẩm
Nước là thành phần phong phú nhất trong thực phẩm tự nhiên, ngoại trừ ngũ cốc, và là nguyên liệu thiết yếu trong sản xuất thực phẩm Nó cũng là thành phần cơ bản của nhiều sản phẩm như bia, nước giải khát và các loại đồ uống khác.
Dựa vào hàm lượng nước có thể chia thực phẩm thành 3 nhóm:
Nhóm các sản phẩm có hàm lượng nước cao (trên 40%)
Nhóm các sản phẩm có hàm lượng nước trung bình (từ 10-40%)
Nhóm các sản phẩm có hàm lượng nước thấp (dưới10%)
Trong thực phẩm, nước tồn tại dưới hai dạng: nước tự do và nước liên kết Nước tự do mang đầy đủ tính chất của nước nguyên chất, trong khi nước liên kết là nước được hấp thụ trên bề mặt của các tổ chức thành phần trong tế bào và khó tách ra khỏi thực phẩm Nước liên kết thường được phân loại thành ba loại khác nhau.
Nước có khả năng liên kết hóa học với các thành phần vật liệu dưới dạng nước hydrat (liên kết ion) hoặc dưới dạng nước của hợp chất phân tử trong tinh thể hydrat Loại nước này chỉ có thể được tách ra thông qua các tương tác hóa học hoặc khi trải qua quá trình xử lý nhiệt mạnh.
Nước liên kết hấp thụ, hay còn gọi là liên kết hóa lý, có độ bền trung bình và hình thành khi các phân tử có cực trên bề mặt sản phẩm hút các lưỡng cực của nước.
Nước liên kết mao quản là loại nước được hấp thụ bởi các phân tử tại bề mặt mao quản, sau đó thẩm thấu sâu vào bên trong, ngưng tụ và làm đầy các mao quản.
Trong bảo quản thực phẩm, hàm ẩm tuyệt đối của sản phẩm là yếu tố quan trọng, nhưng chỉ số quyết định thực sự là độ hoạt động của nước Độ hoạt động của nước, hay còn gọi là hoạt độ của nước, thể hiện mức độ tiếp nhận của sản phẩm đối với tác động của khí quyển xung quanh.
Hoạt độ của nước (aw) là tỷ số giữa áp suất hơi của dung dịch và dung môi, được tính bằng công thức aw = P/Po, và tương quan với độ ẩm tương đối của khí quyển xung quanh, với aw = độ ẩm tương đối bách phân 100 Aw liên quan đến tổng lượng nước trong sản phẩm; sản phẩm có độ ẩm cao thường chứa nhiều nước tự do, dẫn đến hoạt độ nước cao Để giảm aw, có thể thực hiện việc tách nước khỏi sản phẩm hoặc thêm các chất hòa tan để tăng lượng nước liên kết Ngoài ra, aw còn phụ thuộc vào thành phần hóa học và trạng thái vật lý của sản phẩm, trong đó protein và tinh bột giữ nước nhiều hơn lipit và các chất kết tinh như đường.
Hoạt độ của nước có tác động nhiều đến các quá trình công nghệ trong bảo quản và chế biến thực phẩm
Nước sạch là yếu tố quan trọng trong việc rửa nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm, đảm bảo không chứa ô nhiễm từ hợp chất hữu cơ, khoáng chất, và đạt tiêu chuẩn vệ sinh Nước sử dụng cần không có mùi vị lạ để đảm bảo an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng.
Nước dùng trong công nghệ sản xuất đồ uống như bia, rượu vang, nước giả khát, nước hoa quả vv
Trong công nghệ vi sinh vật, nước đóng vai trò là nguồn nguyên liệu quan trọng, yêu cầu phải sạch và mềm Các chỉ số quan trọng cần chú ý bao gồm độ cứng, độ oxy hóa và vi sinh vật Độ cứng nước thể hiện sự hiện diện của ion Ca++ và Mg++, với độ cứng tạm thời từ các muối bicarbonat của chúng, có thể chuyển thành cacbonat và lắng cặn khi đun sôi Ngược lại, độ cứng vĩnh cửu liên quan đến các muối chứa ion Cl-, SO4²-, NO3- Độ cứng nước được tính bằng mg đương lượng trong 1 lít nước, với 1 mg đương lượng tương đương khoảng 20.04 mg Ca++ hoặc 12.16 mg H/l.
Trước đây thường tính độ cứng của nước theo độ Đức /
1 0 Đức = 10 mg CaO hoặc 7 14 mg MgO/l
Độ oxy hóa trong nước được đo bằng hai chỉ số quan trọng là BOD và COD, cho biết lượng chất hữu cơ dễ phân hủy và tổng số chất hữu cơ (bao gồm cả khó phân hủy và dễ phân hủy) Các chỉ số này được tính bằng mg O2/l, giúp đánh giá chất lượng nước hiệu quả Một mg đương lượng tương đương khoảng 2.80, trong khi 10 mg đương lượng tương đương 0.35663 mg đương lượng.
Chỉ số vi sinh vật là yếu tố quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm vi sinh vật và sự hiện diện của vi khuẩn đường ruột, đặc biệt là E coli, trong 1 lít nước Để đảm bảo chất lượng nước cho công nghệ lên men và sản xuất nước giải khát, nước này cần đạt tiêu chuẩn nước uống, bao gồm không có mùi vị, không màu, trong suốt và đặc biệt không chứa sắt, mùi amoniac, cùng với các kim loại nặng như thủy ngân, bari, chì, arsen, crom và niken.
Các chỉ số về yêu cầu chất lượng nước như sau: Độ cứng chung (mg đương lượng) không quá 7
Cặn khô (mg/l) không quá 1000
Tổng lượng vi khuẩn trong nước:
Chuẩn coli, ml không nhỏ hơn 300
Chỉ số coli không quá 3
Nước không đạt tiêu chuẩn cần được xử lý qua các phương pháp như lọc cơ học, lọc sinh học, phun mù để khử sắt và làm mềm nước bằng hạt nhựa trao đổi ion Ngoài ra, nếu cần thiết, có thể tiến hành khử khuẩn bằng các hợp chất chứa clorin.
Giá trị dinh dưỡng và chất lượng thực phẩm
Giá trị dinh dưỡng của thực phẩm phụ thuộc vào bản chất tự nhiên, bao gồm các thành phần như protein, gluxit, lipit, vitamin và muối khoáng Mỗi loại thực phẩm có các hợp chất dinh dưỡng nổi trội khác nhau; ví dụ, thịt, trứng và sữa chứa nhiều protein và chất béo, trong khi các loại ngũ cốc lại giàu tinh bột Những thuộc tính này đã được hình thành từ xa xưa và bị ảnh hưởng bởi quy trình trồng trọt và chăn nuôi Chất lượng và số lượng các thành phần dinh dưỡng có thể khác nhau ngay trong cùng một loại sản phẩm, tùy thuộc vào yếu tố địa lý, khí hậu, kỹ thuật canh tác và giống cây trồng hoặc vật nuôi Đối với thực phẩm chế biến, giá trị dinh dưỡng còn bị ảnh hưởng bởi nguyên liệu, công nghệ chế biến và các chất phụ gia được thêm vào.
Giá trị dinh dưỡng của thực phẩm là yếu tố thiết yếu đối với mọi loại thực phẩm, được xác định bởi thành phần hóa học, khả năng đồng hóa và mức độ sinh năng lượng.
Thành phần hóa học của thực phẩm quyết định giá trị dinh dưỡng của nó, với hàm lượng chất hữu cơ dinh dưỡng càng cao thì giá trị dinh dưỡng càng lớn Độ đồng hóa, hay còn gọi là độ tiêu hóa, là tỷ lệ phần trăm (%) thực phẩm được cơ thể hấp thu trong quá trình tiêu hóa Độ đồng hóa của thực phẩm phụ thuộc vào trạng thái (lỏng hay rắn, cứng hay xốp), phương pháp chế biến, cũng như khẩu vị, thói quen và trạng thái sinh lý của người tiêu dùng.
Các thực phẩm nguồn gốc động vật có khả năng đồng hóa cao hơn so với thực phẩm nguồn gốc thực vật Khi các chất như gluxit, lipit và protein bị oxy hóa hoặc phân hủy, chúng sẽ sinh ra năng lượng, được đo bằng kilocalo (Kcal) hoặc kilojoule (KJ) trên 100g sản phẩm, với 1 Kcal tương đương khoảng 4.186 KJ.
Khả năng sinh năng lượng của lipit cao gấp đôi glucozơ và protein: hệ số sinh nhiệt của lipit là 9 3 còn của gluxit và protin là 4 2
Chất lượng thực phẩm phản ánh giá trị sử dụng của nó, và để đánh giá, cần xác định các chỉ tiêu như màu sắc, trạng thái và mùi vị Thực phẩm tươi ngon thường có chất lượng cao, đặc biệt là những loại dùng để chế biến hàng ngày hoặc ăn trực tiếp Ngoài ra, các chỉ tiêu lý hóa và vệ sinh cũng rất quan trọng Cần chú ý đến nguồn gốc, thời gian thu hoạch và chế biến, cũng như thời hạn sử dụng Việc so sánh các chỉ tiêu cảm quan, lý hóa và vệ sinh ở thời điểm ban đầu và thời điểm sử dụng với tiêu chuẩn nhà nước hoặc tiêu chuẩn do nhà sản xuất công bố là cần thiết để đảm bảo chất lượng thực phẩm.
Đảm bảo chất lượng và vệ sinh thực phẩm là yếu tố cực kỳ quan trọng, đặc biệt trong bối cảnh xã hội phát triển như hiện nay ở Việt Nam.
Công nghệ sinh học và thực phẩm
Trong vài thập kỷ qua, nghiên cứu công nghệ sinh học (CNSH) đã thu hút sự chú ý đặc biệt và diễn ra sôi nổi ở nhiều quốc gia trên thế giới.
CNSH bao gồm bốn thành phần:
Kỹ thuật di truyền hay công nghệ gen, Công nghệ tế bào
Công nghệ vi sinh Công nghệ enzym
Kết quả từ công nghệ sinh học (CNSH) rất tích cực, và tương lai của nhân loại có thể phụ thuộc nhiều vào những thành tựu mà ngành khoa học này mang lại.
Kỹ thuật di truyền, dựa trên nền tảng của sinh học phân tử, cho phép chuyển gen giữa các loài sinh vật, từ đó tạo ra các giống động vật, thực vật và vi sinh vật với những đặc tính ưu việt mới, đáp ứng nhu cầu của con người.
Hướng thứ hai trong việc chọn giống hoặc tạo giống mới dựa vào công nghệ truyền thống như chọn lọc tự nhiên, lai tạo gần, lai ghép tế bào trần và đột biến Những phương pháp này nhằm phát triển các giống động vật, thực vật và vi sinh vật với tính năng mới, đồng thời cũng mang lại những kết quả đáng khích lệ.
Công nghệ tế bào và công nghệ vi sinh đã được áp dụng dựa trên những thành tựu trong chọn giống, giúp nhân nhanh và sản xuất quy mô công nghiệp, cung cấp sản phẩm lớn hàng năm.
Những thành quả của CNSH đã thu được trong lĩnh vực nông nghiệp và các loại thực phẩm trong thời gian qua như sau:
Công nghệ sinh học đã mang lại một cuộc cách mạng trong nông nghiệp, giúp tăng năng suất và cung cấp thực phẩm phong phú hơn với nhiều chất dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe Các sản phẩm như lúa có hàm lượng caroten cao giúp cải thiện tình trạng thiếu vitamin A, trong khi giống cà chua có vỏ cứng giúp tăng giá trị dinh dưỡng và kéo dài thời gian bảo quản Ngoài ra, việc điều chỉnh hàm lượng axit béo trong dầu thực vật cũng góp phần giảm nguy cơ bệnh tim mạch, mang lại lợi ích toàn diện cho sức khỏe cộng đồng.
Công nghệ chuyển gen đã xóa nhòa ranh giới giữa các giống loài trong việc phát triển giống cây trồng mới Nhờ vào khả năng chuyển gen từ vi sinh vật vào cây trồng, người ta có thể tạo ra những giống cây với các đặc tính mới theo nhu cầu mong muốn.
Các thành quả này chứng minh rằng có thể phát triển sản phẩm mới có giá trị cao từ thực phẩm có giá trị thấp Hơn nữa, các giống mới này có khả năng chịu hạn, chống lại sâu bệnh và mang lại nhiều lợi ích khác.
Cây đậu tương là một trong những đối tượng nghiên cứu hàng đầu trong công nghệ sinh học ở nhiều quốc gia Với hàm lượng axit amin thiết yếu cao hơn thịt, đặc biệt là lizin, metionin và triptophan, đậu tương trở thành một trong những cây thực phẩm quan trọng nhất hiện nay, đặc biệt trong ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi Đậu tương chứa axit oleic, một loại axit béo không no, vượt trội hơn so với các axit béo bão hòa trong thịt bò, thịt lợn và phô mai, với hàm lượng axit oleic lên tới 80% trong giống đậu tương truyền thống Dầu đậu tương được ưa chuộng như một loại chất béo trong thực phẩm.
Ngô là cây lương thực chủ yếu ở nhiều quốc gia, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn cacbon cho thức ăn chăn nuôi Hiện nay, nhiều giống ngô mới đã được phát triển với giá trị dinh dưỡng cao, khả năng chịu hóa chất diệt cỏ và kháng sâu bệnh.
Khoai tây kháng sâu bệnh, tương tự như ngô kháng côn trùng, đã được phát triển và hiện đang được trồng rộng rãi tại các quốc gia như Australia, Canada, Nhật Bản, Philippines và Mỹ.
Khoai tây kháng virus làm xoắn lá là một giống cây mới được phát triển và trồng phổ biến tại nhiều quốc gia, giúp giảm thiểu việc sử dụng hóa chất diệt côn trùng truyền virus.
Có một dòng cải dầu tên là canola có hàm lượng các chất dinh dưỡng rất cao, chất béo bão hòa ở mức đặc biệt thấp
Cây cải dầu canola chứa hàm lượng laurut cao, và dầu chiết xuất từ cây này được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, bao gồm việc làm chất phủ cho kẹo socola, cà phê trắng, phủ sương và tạo ngọt Ngoài ra, có một dòng cây canola giàu axit oleic tương tự như cây đậu tương.
Các loại hạt ngũ cốc và rau đậu là nguồn cung cấp protein quan trọng trong chế độ ăn kiêng, nhưng giá trị dinh dưỡng của chúng không bằng protein từ thực phẩm động vật do thiếu một số axit amin thiết yếu Cụ thể, hạt đậu thiếu các axit amin chứa lưu huỳnh như methionin và cystein, trong khi protein từ hạt ngũ cốc có hàm lượng lizin và triptophan thấp, đặc biệt là trong ngô Nghiên cứu hiện nay đang tập trung vào việc cải thiện hàm lượng protein và cân bằng các axit amin trong các loại thực vật này.
2 cho hạt các hạt cốc chưa thu được kết quả như mong muốn Công việc này vẫn còn đang tiếp tục và hứa hẹn những khả năng:
Làm tăng năng suất mùa màng, bảo đảm an tòa lương thực và chất lượng sản phẩm cho phạm vi toàn cầu;
Bảo tồn đa dạng sinh học, bảo vệ đất và năng suất cây trồng cao;
Sử dụng hợp lý các nguồn nguyên liệu cho sản xuất nông nghiệp;
Tạo khả năng tăng lợn nhuận kinh tế-xã hội, giảm bớt đói nghèo ở các nước đang phát triển
Cây chuyển gen hiện nay chủ yếu được trồng tại các nước phát triển, đặc biệt là Bắc Mỹ và Tây Âu Từ năm 1996 đến 2006, diện tích trồng cây chuyển gen đã tăng 60 lần, từ 1,7 triệu ha lên 102 triệu ha, với 10 quốc gia hàng đầu bao gồm Mỹ, Argentina, Canada, Brazil, Trung Quốc, Ấn Độ, Nam Phi, Uruguay, Australia, Romania, Mexico, Tây Ban Nha và Philippines.
Sự biến đổi chất lượng và sự hư hỏng thực phẩm
Các quá trình vật lý
Thực phẩm tươi mới thường gặp tình trạng mất nước qua hiện tượng bay hơi, điều này phụ thuộc vào loại sản phẩm, cấu trúc vỏ bao, lượng nước tự do trong mô, nhiệt độ, độ thông khí và nhiều yếu tố khác Đặc biệt, các vết dập do va đập, vết xước và tổn thương do côn trùng hay chuột gặm làm tăng tốc độ và mức độ bay hơi nước.
Mất nước trong thực phẩm xảy ra do quá trình hô hấp tự nhiên, dẫn đến tình trạng khô héo và giảm độ tươi cần thiết Hệ quả là tế bào thực phẩm bị chết, tạo điều kiện cho vi sinh vật dễ dàng xâm nhập, phát triển và gây ra hiện tượng thối rữa.
2.1.2 Sự giảm khối lượng tự nhiên
Sự giảm khối lượng tự nhiên là sự mất nước và tiêu hao các chất hữu cơ trong khi hô hấp
Trong quá trình bảo quản thực phẩm, việc giảm khối lượng tự nhiên là điều không thể tránh khỏi Nhiệm vụ của công tác bảo quản là hạn chế sự biến đổi về khối lượng và chất lượng của thực phẩm, nhằm duy trì độ tươi ngon và an toàn cho người tiêu dùng.
Sự sinh nhiệt trong thực phẩm bảo quản chủ yếu do hô hấp tự nhiên của tế bào và vi sinh vật có trong thực phẩm Khoảng hai phần ba lượng nhiệt tỏa ra xung quanh làm tăng nhiệt độ của thực phẩm, trong khi một phần ba còn lại được tích tụ trong hợp chất năng lượng cao như Adenozin triphotphat (ATP) Mỗi khi một photphat được tách ra từ ATP, năng lượng sinh học được giải phóng để hỗ trợ các quá trình sống Quá trình sinh nhiệt này có thể diễn ra trong cả điều kiện hiếu khí và kỵ khí.
Cứ 1 mg CO2 tương ứng với 2, 52 cal Đo lượng CO2 sinh ra ta suy ra được lượng nhiệt của quá trình hô hấp CO2 sinh ra do hô hấp kỵ khí và quá trình decacboxyl:
C6H12O6 CO2 + 2C2H5OH + 28 kcal (đây là quá trình lên men rượu)
Trong môi trường bảo quản thực phẩm, việc kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm là rất quan trọng Cần đảm bảo không gian thông thoáng để hạ nhiệt và giảm độ ẩm, nếu không thực phẩm sẽ dễ bị hư hỏng và không thể phục hồi.
Các quá trình hóa sinh-vi sinh
Thực phẩm sau khi thu lượm vẫn tiếp tục quá trình sống, trong đó hô hấp sản phẩm thải ra khí CO2 và nước, kèm theo sự tỏa nhiệt Quá trình này làm cho thực phẩm bị bốc nóng, và nếu không có thông thoáng, sẽ dẫn đến ẩm ướt, tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển Hai hiện tượng bốc nóng và ẩm ướt sẽ kích thích hô hấp tăng cường, dẫn đến tích tụ hơi nước và gia tăng hoạt động của vi sinh vật Kết quả là các chất dinh dưỡng trong thực phẩm bị tiêu hao, cấu trúc thực phẩm bị phá hỏng, nhiều hợp chất hữu cơ biến đổi, từ đó làm giảm chất lượng và gây hư hỏng thực phẩm.
Các quá trình hóa sinh-vi sinh diễn ra trong thực phẩm do sự tác động của các enzyme nội tại từ mô và tế bào của nguồn động vật và thực vật, cùng với enzyme của vi sinh vật có sẵn trong thực phẩm Những enzyme thường gặp trong các quá trình này bao gồm enzyme oxy hóa-khử, enzyme thủy phân, enzyme phân hủy không có nước, và enzyme chuyển nhóm.
Trong quá trình biến đổi các hợp chất hữu cơ trong thực phẩm, gluxit là thành phần thay đổi nhiều nhất, đặc biệt ở rau quả, vì nó phục vụ trực tiếp cho hô hấp Tinh bột sẽ chuyển hóa thành đường, và khi lượng đường đạt cực đại, nó sẽ giảm xuống do vai trò của đường trong hô hấp và cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật Đối với thực phẩm chứa protein như thịt, hiện tượng thủy phân xảy ra nhờ các enzyme như proteinaza và peptidaza, chuyển đổi protein thành axit amin Nếu quá trình này không dừng lại, axit amin sẽ bị chuyển hóa thành NH3, H2S và các khí thối khác, dẫn đến việc thực phẩm bị thối rữa hoàn toàn.
Các quá trình hóa sinh-vi sinh trong thực phẩm diễn ra nhờ các enzyme nội tại và hệ vi sinh vật đặc trưng của từng loại thực phẩm Hệ vi sinh vật này phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hóa học của thực phẩm, với những điểm chung và nét riêng biệt Chẳng hạn, các loại quả ngọt thường chứa nhiều men rượu, trong khi các loại thịt và cá lại có sự hiện diện của vi khuẩn amôn hóa.
Hệ vi sinh vật thực phẩm
Các vi sinh vật phổ biến trong thực phẩm bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc và xạ khuẩn, với sự hiện diện của chúng đến từ nhiều nguồn khác nhau.
Các nhóm vi khuẩn thường nhiễm vào thực phẩm bao gồm vi khuẩn lactic, propionic, butyric và axetic Ngoài ra, còn có các vi khuẩn phân hủy protein, lipid và pectin, cũng như các vi khuẩn ưa nhiệt, ưa muối và ưa đường Một số vi khuẩn có thể gây bệnh và ngộ độc thực phẩm, đồng thời cũng có những loại sinh độc tố và sinh hơi.
-Nhóm vi khuẩn lactic: thuộc các giống Streptococcus, Leuconostoc, Pedicocus,
Các vi khuẩn thường có hình thái đặc trưng như hình que, hình cầu hoặc hình ovan Đường kính của các dạng cầu khuẩn thường từ 0,5 đến 1,5 micromet, trong khi trực khuẩn có kích thước khoảng 0,5x1-8 micromet Chúng có thể tồn tại riêng lẻ hoặc xếp thành đụn.
Pediococcus) hoặc xếp thành chuỗi Nói chung, vi khuẩn lactic không sinh bào tử,
Gram dương, kỵ khí và vi hiếu khí không chuyển động Trực khuẩn lactic nhạy cảm hơn so với liên cầu khuẩn (Streptococcus) với độ hiếu khí của môi trường Một số loài thuộc giống này có đặc điểm riêng biệt.
Microbacterium như M lacticum có khả năng chịu nhiệt dễ gặp ở sữa đã hấp thanh trùng pasteur (Xem ở mục 2 4 2)
Các nhóm vi khuẩn axetic, butyric, propionic (xem thêm ở mục 2 4 3 và 2 4
Nhóm vi khuẩn phân hủy hợp chất protein rất đa dạng và bao gồm các proteaza ngoại bào Chúng có thể là vi khuẩn hiếu khí hoặc kỵ khí tùy tiện, với một số loại sinh bào tử, trong khi những loại khác không sinh bào tử, và cũng có những loài kỵ khí có khả năng sinh bào tử.
Nhiều loài vi khuẩn thuộc các giống Pseudomonas, Bacillus, Clostridium và Proteus có khả năng phân hủy protein hiệu quả Các vi khuẩn này không chỉ sinh ra axit mà còn có hoạt tính dung giải protein, đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ.
Phân giải protein ở điều kiện kỵ khí đều sinh ra những hợp chất khó ngửi như: sunfua hydro, mercaptan, amin, idol và axit béo
Giống Pseudomonas là nhóm vi khuẩn gram âm, di động, hình que, không có bào tử và hiếu khí Chúng có khả năng sinh proteaza ngoại bào, phân hủy protein và lipid, thường phát triển trên bề mặt thực phẩm có lớp dịch nhầy, gây hư hỏng thực phẩm Các loài này thường xâm nhập vào thực phẩm qua nước, đất, bụi, và dụng cụ Đặc biệt, loài P fluorescens có khả năng sinh sắc tố từ màu xanh lục đến nâu vàng.
Các giống vi khuẩn Flavobacterium, Alcaligenes và Achromobacter là những trực khuẩn nhỏ, gram âm, có thể sống trong môi trường hiếu khí hoặc kỵ khí Chúng thường tiêu thụ rất ít carbohydrate, nhưng lại có khả năng gây hỏng các sản phẩm thực phẩm như thịt, cá và trứng.
Giống Escherichia và Aerobacter là hai loại vi khuẩn hình que ngắn, có thể sống hiếu khí hoặc kỵ khí, đều gram âm, không sinh bào tử, và có khả năng lên men lactose để sản sinh khí Mặc dù chúng có hình thái tương tự và tồn tại trong ruột già, được gọi là vi khuẩn coliform, nhưng Escherichia và Aerobacter lại có những tính chất và đặc điểm khác biệt.
Hai loài chính thường gặp là Escherichia coli và Aerobacter aerogenes
Cả hai giống này lên men các loại đường và tạo thành axit lactic, cồn etylic, axit axetic, xucsinic, CO2 và H2
E coli lên men glucoza sinh axit lactic nhiều hơn sinh indol, không sinh axetylmetylcacbinol, sinh CO2 và H2 (theo tỉ lệ 1:1), không thể dùng xitrat làm nguồn cacbon duy nhất
A aerogenes sinh axit ít hơn, không sinh indol, nhưng tạo thành axetylmetylcacbinol, sinh CO2 và H2 (theo tỉ lệ 2:1) và có thể dùng xitrat làm nguồn cacbon duy nhất
Khi chúng phát triển trong thực phẩm sẽ tạo thành axit, sinh hơi cho mùi khó chịu, làm cho thực phẩm trở lên nhầy và dính
Vi khuẩn đường ruột như Streptococcus feacalis và chủng Streptococcus feacalis liquefaciens có khả năng phân giải protein Nguồn lây nhiễm chủ yếu từ phân và đất vào thực phẩm Ngoài ra, một số loài thuộc giống Clostridium, trực khuẩn sinh bào tử, cũng có khả năng này.
Giống Proteus, với loài phổ biến nhất là P.vulgaris, là vi khuẩn hình que, gram âm và có khả năng di động Chúng có hoạt tính proteaza, gây hư hỏng thực phẩm và đôi khi tạo ra mùi thối khó chịu.
Rất dễ gặp các loài này ở thực phẩm giữ ở nhiệt độ thường
Nhóm vi khuẩn phân hủy chất béo là một tập hợp phức tạp các vi khuẩn có hoạt tính lipaza, giúp xúc tác quá trình thủy phân chất béo Phần lớn các vi khuẩn trong nhóm này là hiếu khí và cũng có khả năng phân hủy protein Nhiều loài trong nhóm này có khả năng phân hủy lipid và protein một cách hiệu quả.
Ngoài các nhóm vi khuẩn chính, thực phẩm còn chứa nhiều nhóm vi khuẩn khác như vi khuẩn phân hủy pectin và xenluloza, vi khuẩn ưa nhiệt, ưa lạnh, ưa muối, và đường Bên cạnh đó, có những vi khuẩn sinh sắc tố làm thay đổi màu thực phẩm và nhóm vi khuẩn gây kết dính.
Các vi khuẩn gây ngộ độc thức ăn thường thấy ở thực phẩm
Vi khuẩn Alcaligenes viscolactis và Aerobacter aerogenes có khả năng làm sữa đặc quánh lại, trong khi các loài thuộc giống Leuconostoc tạo ra tình trạng nhớt dính trong dịch đường Ngoài ra, một số loài Streptococcus và Lactobacillus cũng góp phần gây ra hiện tượng nhớt và dính đặc.
Vi khuẩn sinh hơi bao gồm các loài thuộc giống Leuconostoc, Lactobacillus (lên men lactic dị hình), Propionibacterium, Escherichia, Aerobacter, Proteus, Bacillus (các vi khuẩn hiếu khí) và Clostridium (vi khuẩn kỵ khí), đều có khả năng phân hủy hữu cơ và sinh hơi Trong đó, ba giống đầu tiên chủ yếu sản sinh khí CO2, trong khi các giống còn lại tạo ra cả CO2 và H2.
Các quá trình hóa sinh xảy ra trong bảo quản và chế biến thực phẩm
Các thực phẩm chứa nhiều chất dinh dưỡng như hydratcacbon, protein, chất béo, vitamin và khoáng chất Đường đơn như glucoza và fructoza, cùng với đường đôi như sacaroza, maltoza và lactoza, thường bị lên men thành rượu và các loại axit như axetic, propionic và butyric Quá trình thủy phân protein nhờ enzym proteaza tạo ra peptit và axit amin, và nếu quá mức sẽ chuyển hóa thành NH3 và H2S, được gọi là amin hóa hay thối rữa.
Các sản phẩm chứa đường khi tiếp xúc với nấm men rượu sẽ chuyển đổi glucoza thành rượu etylic Quá trình này có thể gây hại cho việc bảo quản sản phẩm có đường, nhưng lại cần thiết trong chế biến rượu để tạo ra sản phẩm chất lượng tốt nhất.
Quá trình này sẽ được xem xét ở chương “công nghệ nấm men”
Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành axit lactic thông qua vi khuẩn lactic, bao gồm hai dạng chính: lên men đồng hình (hay còn gọi là lên men điển hình) và lên men dị hình.
Phương trình tổng quát của lên men lactic đồng hình:
Lên men lactic dị hình cho sản phẩm ngoài axit lactic còn có các sản phẩm phụ(axit xucinic, axit axetic, rượu etylic, khí CO2 và H2:
C6H12O6 CH3-CHOH-COOH + HOOC-CH2-CH2-COOH + CH3-COOH
(glucose) (axit lactic) (axit xuccinic) (axit axetic)
Vi khuẩn lactic, hay còn gọi là những vi khuẩn gây lên men lactic, có khả năng lên men các loại đường mono và disacarit, nhưng không thể lên men tinh bột.
Vi khuẩn lactic có hình dạng cầu hoặc hình que, với đường kính của các dạng cầu từ 0,15-1,5 µm Các tế bào hình cầu thường xếp thành cặp hoặc chuỗi có chiều dài khác nhau, trong khi kích thước của tế bào trực khuẩn lactic dao động từ 1-8 µm, và chúng có thể đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi.
Vi khuẩn lactic là nhóm vi sinh vật không chuyển động, không sinh bào tử, gram dương, và có thể sống trong cả môi trường kỵ khí lẫn hiếu khí Trong đó, trực khuẩn thường nhạy cảm hơn liên cầu khuẩn với độ hiếu khí của môi trường Chúng có khả năng lên men mono và disacarit, nhưng không phải tất cả đều có thể sử dụng mọi loại disacarit; ví dụ, một số không lên men được sacaroza, trong khi một số khác không sử dụng maltoza Đặc biệt, vi khuẩn lactic không lên men được tinh bột và các polysacarit khác, ngoại trừ loài L delbrueckii có khả năng đồng hóa tinh bột Một số vi khuẩn lactic dị hình còn có thể sử dụng pentoza và axit xitric.
Các loài vi khuẩn lactic có khả năng tạo thành axit khác nhau, dẫn đến sức chịu axit cũng khác nhau Đa số trực khuẩn lactic đồng hình tạo ra axit cao hơn (khoảng 2-3,5%), trong khi liên cầu khuẩn chỉ khoảng 1% Các trực khuẩn này có thể phát triển ở pH 3,9-4,0, trong khi cầu khuẩn không thể tồn tại trong môi trường này Hoạt lực lên men tốt nhất của trực khuẩn nằm trong khoảng pH 5,5-6,0 Hầu hết vi khuẩn lactic, đặc biệt là trực khuẩn đồng hình, rất kén chọn dinh dưỡng và chỉ phát triển trong môi trường có đầy đủ axit amin hoặc hợp chất nitơ phức tạp Chúng cũng cần vitamin như B1, B2, B6, PP, các axit pantotenic và folic, do đó môi trường nuôi cấy vi khuẩn lactic thường có thành phần phức tạp.
Nhiều chủng vi khuẩn lactic được sử dụng để phân tích hai dạng hợp chất axit amin và vitamin do các đặc điểm dinh dưỡng đặc biệt của chúng.
Vi khuẩn lactic có hoạt tính proteaza có khả năng phân hủy protein trong sữa thành peptit và axit amin Mức độ hoạt tính này khác nhau giữa các loài vi khuẩn, trong đó thường thì các loài trực khuẩn có hoạt tính cao hơn.
Vi khuẩn lactic có khả năng chịu đựng điều kiện khô hạn và bền vững với CO2 cũng như cồn etylic Nhiều loài có thể tồn tại trong môi trường có nồng độ cồn từ 10-15% hoặc thậm chí cao hơn Bên cạnh đó, một số trực khuẩn còn có khả năng chịu được NaCl với nồng độ lên tới 7-10%.
Vi khuẩn lactic ưa ấm phát triển tối ưu ở nhiệt độ từ 25-35°C, trong khi các loài ưa nhiệt có nhiệt độ sinh trưởng lý tưởng từ 40-45°C Bên cạnh đó, các vi khuẩn ưa lạnh có khả năng phát triển ở nhiệt độ tương đối thấp.
(5 0 C hoặc thấp hơn nữa) Khi gia nhiệt tới 60-80 0 C hầu hết chúng bị chất sau 10-30 phút
Một số loài vi sinh vật có khả năng tạo màng nhầy và chống lại các vi sinh vật gây bệnh hoặc làm thối rữa thực phẩm Ngoài việc tạo ra axit lactic, các loài này còn sản sinh ra các hợp chất kháng sinh gọi là bacterioxin Những hợp chất kháng sinh này không được sử dụng trong y học, nhưng lại rất hiệu quả trong bảo quản thực phẩm.
Vi khuẩn lactic thường xuất hiện trong tự nhiên, bao gồm đất, không khí, và nước, nhưng chủ yếu tập trung ở thực vật và các sản phẩm thực phẩm như trái cây, rau củ, sữa và thịt Một số giống vi khuẩn này cũng có mặt trong đường tiêu hóa của con người và động vật, trong đó các dạng cầu khuẩn đường ruột được gọi là Enterococcus (hoặc Streptococcus faecalis).
Phân loại vi khuẩn lactic hiện nay vẫn chưa hoàn thiện, chủ yếu dựa vào hình dáng tế bào Các nhà phân loại thường chia vi khuẩn lactic thành cầu khuẩn như Streptococcus và Leuconostoc, trong khi các trực khuẩn được xếp vào giống Lactobacillus.
Sau đây sẽ giới thiệu một số đại diện của vi khuẩn lactic được dùng nhiều trong thực tế sản xuất a) Các vi khuẩn lactic lên men đồng hình
Streptococcus lactis là một loại cầu khuẩn ngắn, có khả năng kết đôi hoặc tạo thành chuỗi ngắn Loài này ưa nhiệt độ 30-35 o C, giúp đông tụ sữa trong khoảng 10-12 giờ và tạo ra 0,8-1% axit trong môi trường Nhiệt độ tối thiểu cho sự phát triển của nó là 10 o C, trong khi nhiệt độ tối đa là 40-45 o C Một số chủng của Streptococcus lactis còn sản sinh ra bacteriocin dưới dạng nizin.
Quá trình thối rữa
Quá trình phân hủy protein do vi sinh vật gây ra, được gọi là sự tự thối rữa, đóng vai trò quan trọng trong vòng tuần hoàn vật chất Tuy nhiên, sản phẩm thối rữa có thể gây ô nhiễm môi trường và các vi sinh vật gây thối, như vi khuẩn, nấm mốc và xạ khuẩn, là nguyên nhân chính làm hỏng thực phẩm giàu protein Các vi khuẩn gây thối rất đa dạng, bao gồm cả loài hiếu khí như Bacillus, và loài kỵ khí như Clostridium, với các ví dụ điển hình là Proteus vulgaris và E.coli.
Quá trình phân hủy các chất protein qua các gia đoạn: thủy phân protein đến pepton, polypeptit đến các axit amin; phân hủy axit amin vv…
Quá trình thối rữa tủy sản phẩm phụ thuộc vào các loài vi sinh vật, tính chất tự nhiên của protein, cũng như các yếu tố như độ thoáng khí, độ ẩm và nhiệt độ Khi có đủ oxy, protein có thể bị khoáng hóa hoàn toàn thành CO2, NH3, H2S, H2O và muối khoáng.
Trong môi trường kỵ khí, quá trình khoáng hóa protein không diễn ra, dẫn đến sự tích tụ các chất hữu cơ vòng thơm có khả năng gây độc Quá trình thối rữa này được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nước mắm, nước chấm, tương chao, chế biến cá muối, phomat, và trong ngành thuộc da để loại bỏ lông khỏi da.
Phân hủy axit amin dãy béo dẫn đến sự hình thành của các axit như axit fomic, axetic, propionic, butyric cùng với các rượu như propanol, butanol và amylic Sản phẩm phân hủy của axit amin dãy thơm bao gồm phenol, krezol, skatol và indol, tất cả đều có mùi rất khó chịu Ngoài ra, phân hủy axit amin chứa lưu huỳnh tạo ra hydrosunfua (H2S) và các dẫn xuất của nó như mercaptan, ví dụ như metylmercaptan.
Mercaptan (CH3SH) có mùi giống như trứng thối, và ngay cả với nồng độ rất nhỏ, mùi này vẫn rất rõ rệt Khi các axit amin có hai nhóm amin (-NH2) trong phân tử bị thủy phân bởi enzym decacboxylaza, chúng không tạo ra amoniac mà thay vào đó, quá trình khử cacboxyl dẫn đến sự giải phóng khí CO2 và hình thành diamin kadaverin.
Sơ đồ quá trình thối rữa protein
Pepton Polypeptit Protein Phenol, crezol Axit amin indol, skatol, amin H2S, mercaptan, CO2 Axit béo CH4 H2 H2O, CO2, NH3 decacboxylaza
NH3(CH2)4CHNH2COOH NH2(CH2)5NH2 + CO2
Ornitin sẽ chuyển hóa thành putrexin, cùng với kadaverin và các amin khác, thường được gọi chung là ptomain Một số chất trong nhóm này có tính độc hại.
Biến đổi các hợp chất hữu cơ chứa nitơ hoặc không chứa nitơ, cùng với axit amin, phụ thuộc vào điều kiện môi trường và thành phần hệ vi sinh vật Vi sinh vật hiếu khí sẽ oxy hóa các chất, dẫn đến khoáng hóa hoàn toàn với sản phẩm cuối cùng là NH3, CO2, H2O và các muối photphat Trong điều kiện kỵ khí, quá trình oxy hóa không diễn ra hoàn toàn, tạo ra các sản phẩm trung gian từ sự phân giải axit amin, bao gồm NH3, axit hữu cơ, rượu, amin và các hợp chất hữu cơ khác, trong đó có những chất độc hại và có mùi, gây ngộ độc.
Các vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ chứa nitơ, thường được gọi là vi sinh vật thối rữa, đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy Trong số này, vi khuẩn có thể tồn tại ở cả môi trường hiếu khí và kỵ khí, với khả năng tạo hoặc không tạo bào tử Chúng có thể được phân loại theo nhiệt độ ưa thích, bao gồm vi khuẩn ưa ấm, ưa nhiệt và ưa lạnh Hầu hết các vi khuẩn này rất nhạy cảm với độ axit và hàm lượng NaCl trong môi trường sống của chúng.
Các vi khuẩn ở đây thường là Bacillus subtilis (trực khuẩn cỏ khô) và Bacillus mesentericus (trực khuẩn khoai tây)
Bacillus subtilis là loại vi khuẩn có hình dạng chuỗi dài hoặc ngắn và có thể tồn tại dưới dạng tế bào đơn lẻ Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của chúng dao động từ 36 đến 50 độ C, với giới hạn tối đa khoảng 60 độ C Đặc biệt, bào tử của Bacillus subtilis có khả năng chịu nhiệt rất cao.
Bacillus mesentericus-trực khuẩn gần giống B subtilis (hình 3 ) Nhiệt độ tối thích cho sinh trưởng là 36-45 0 C, tối đa là 50-55 0 C, ở pH 4, 5-5, 0 ngừng phát triển
Bacillus mesentericus có hoạt tính amylaza và proteaza khá cao hơn so với B subtilis, nhưng lên men đường kém hơn
Hai loại trực khuẩn phổ biến trong tự nhiên, gây hư hỏng thực phẩm, đặc biệt là các sản phẩm chứa nitơ (protein) và đường (bánh kẹo, nước quả, siro) Bacillus mesentericus ký sinh ở bánh mì và củ khoai tây, làm thịt quả mơ, đào chuyển sang màu nâu Chúng được sử dụng trong công nghiệp để sản xuất enzym α-amylaza và proteaza Trong tự nhiên, các trực khuẩn này phát triển và sinh ra các chất kháng sinh, ức chế sự phát triển của nhiều vi khuẩn gây bệnh và hoại sinh.
Pseudomonas-trực khuẩn chuyển động với tiên mao ở đầu tế bào gram (+)
Nhiều loại vi khuẩn thuộc giống này ưa nhiệt độ lạnh, với mức tối thiểu từ -2 đến 5 độ C và tối ưu từ 20 đến 25 độ C Chúng có hoạt tính amylaza và proteaza, có khả năng lên men nhiều loại đường và tạo ra nhầy Tuy nhiên, khi môi trường có pH dưới 5,5, sự phát triển và tổng hợp proteaza của các vi khuẩn này bị kìm hãm, và nồng độ NaCl lên tới 5-6% cũng làm ngưng trệ sự sinh trưởng của chúng.
Nhiều loài Pseudomonas được ứng dụng trong công nghiệp để sản xuất enzym và axit amin, tuy nhiên, một số loại cũng gây bệnh bacterioz cho cây trồng và góp phần làm hư hỏng thực phẩm.
Proteus vulgaris là một loại trực khuẩn nhỏ, gram âm, không sinh bào tử, có khả năng thay đổi hình dạng và kích thước tùy thuộc vào điều kiện sống Loài này nổi bật với khả năng chuyển động nhanh và sống kỵ khí tùy tiện Trong môi trường giàu hợp chất hydratcacbon, chúng sản sinh một lượng lớn CO2 và H2 Tính chất gây thối rữa của Proteus vulgaris thể hiện qua khả năng phân hủy các sản phẩm chứa protein thành H2S, NH3 và indol Loài vi khuẩn này phát triển tốt ở nhiệt độ 25°C và 37°C, nhưng ngừng sinh trưởng khi nhiệt độ giảm xuống khoảng 5°C.
Trong môi trường đặc vi khuẩn mọc lan ở dạng lớp mỏng bán trong suốt
Clostridium putrificum là một loại vi khuẩn sinh bào tử, có hình dạng trống do bào tử lớn nằm ở đầu tế bào Loại vi khuẩn này hoạt động kỵ khí và chịu nhiệt cao, không lên men các hydratcacbon, mà thay vào đó phân hủy protein để tạo ra NH3 và H2S Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của Clostridium putrificum là từ 37 đến 43 độ C, với nhiệt độ tối thiểu là 5 độ C.
Clostridium sporogenes (hình …)-trực khuẩn sinh bào tử, chuyển động, kỵ khí
Bào tử chịu nhiệt cao, nằm ở giữa tế bào hoặc gần một đầu Sự hình thành bào tử sớm
Trong ngày đầu nuôi cấy, loài Clos sporogenes thể hiện đặc điểm nổi bật khi len men hydratcacbon, tạo ra các axit và khí Loài này còn có hoạt tính proteaza, giúp phân hủy pectin hiệu quả.
H2S bay ra Nhiệt độ thích hợp cho phát triển là 35-40 0 C, tối thiểu là 5 0 C
Cả hai loài Clostridium đều là kẻ phá hoại thịt hộp, cá giăm bông, xúc xích, giò chả…
Những vi khuẩn còn có xạ khuẩn và nấm mốc cũng có vai trò rất lớn trong quá trình thối rữa, đặc biệt ở trong đất
Bảo quản thực phẩm
Bảo quản thực phẩm ở nhiệt độ thấp (ở điều kiện lạnh)
Ở nhiệt độ thấp, các phản ứng enzym diễn ra chậm hơn nhưng không hoàn toàn ngừng lại Càng giảm nhiệt độ, hoạt động của enzym càng bị giảm sút, ví dụ như enzym lipaza vẫn có khả năng phân giải đến 0,7% ở nhiệt độ -10°C.
Nhiệt độ thấp làm chậm quá trình phát triển của vi sinh vật, nhưng không tiêu diệt hoàn toàn chúng Khi nhiệt độ giảm xuống 0 độ C hoặc thấp hơn, vi sinh vật không thể phân hủy protein và chất béo, trong khi sự phân giải chất dinh dưỡng diễn ra rất hạn chế.
Vi sinh vật ưa lạnh có khả năng phát triển ở nhiệt độ thấp, nhưng việc giữ thực phẩm ở nhiệt độ này giúp ngăn chặn sự phát triển và tăng số lượng của chúng Khi thực phẩm được bảo quản ở nhiệt độ thấp, số lượng vi sinh vật sẽ giảm, và chúng sẽ ít hoạt động hoặc thậm chí không hoạt động.
Cấu trúc và thành phần dinh dưỡng của thực phẩm trong quá trình bảo quản lạnh thay đổi:
Khi thực phẩm được làm lạnh, bề mặt sẽ co lại và các tổ chức bên trong trở nên rắn chắc Nước trong tế bào có thể bị đóng băng nếu nhiệt độ bảo quản thấp hơn điểm đóng băng của dịch tế bào Quá trình làm lạnh có thể gây ra biến dạng cho thực phẩm, tùy thuộc vào việc làm lạnh từ từ hoặc đột ngột; trong đó, làm lạnh từ từ thường dẫn đến biến dạng nhiều hơn.
Các chất protein ở-20 0 C bị đông lại, qua 6-12 thành phẩm bị phân giải nhẹ, không ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng
Thủy phân chất béo dẫn đến sự hình thành axit béo tự do, ảnh hưởng bởi nhiệt độ và thời gian bảo quản sản phẩm Ở nhiệt độ -12°C, sau 10 tuần, mức peroxyt tăng đáng kể, và sau 30 tuần, chỉ số này đạt mức tối đa quy định về vệ sinh Ngoài ra, vitamin A cũng bị thay đổi về tính hòa tan trong chất béo.
-Các chất hydratcacbon ít bị thay đổi trong nhiệt độ thấp
-Các chất khoáng trong thực phẩm giữ nguyên được giá trị dinh dưỡng
-Các vitamin ít bị thay đổi, riêng vitamin C ở nhiệt độ-9 o C sau 6 tháng mất 50%, ở-12 o C cũng bị mất đáng kểvà-18 o C hao hụt rất ít
Các phương pháp bảo quản lạnh
Tùy thuộc vào loại sản phẩm và mục đích sử dụng, việc chọn phương pháp bảo quản phù hợp là rất quan trọng Đối với thịt và cá tươi, nếu sử dụng gần như ngay lập tức và vận chuyển khoảng cách ngắn, chỉ cần giữ ở nhiệt độ khoảng 0°C Tuy nhiên, để bảo quản trong thời gian dài và vận chuyển xuất khẩu, cần duy trì nhiệt độ từ -10°C đến -20°C Đối với trứng, nhiệt độ bảo quản lý tưởng là từ 0°C đến 5°C.
Phương pháp giữ lạnh thực phẩm bằng ướp lạnh là sử dụng nước đá trong thùng chứa hoặc khoang chứa, với yêu cầu nước đá phải đạt tiêu chuẩn vệ sinh Để nâng cao hiệu quả, có thể thêm một số hóa chất như kháng sinh, muối ăn hoặc các muối khoáng an toàn cho sức khỏe Tuy nhiên, phương pháp này chỉ giữ thực phẩm tươi trong thời gian ngắn.
Phương pháp ướp lạnh trong kho lạnh là kỹ thuật giữ thực phẩm ở nhiệt độ cao hơn điểm đóng băng của dịch tế bào, giúp bảo quản thực phẩm hiệu quả Ví dụ, thịt được bảo quản ở nhiệt độ từ 0 đến 4 độ C để duy trì độ tươi ngon và an toàn cho sức khỏe.
1 0 c đến-3 0 C, hoa quả từ 4 0 C đến 10 0 C
Trước khi thịt được ướp lạnh, cần phải làm nguội sau khi mổ trong các buồng có nhiệt độ mát và không đóng gói Sản phẩm thịt ướp lạnh thường có thể bảo quản được khoảng nửa tháng, trong khi rau quả ướp lạnh có thể giữ được lâu hơn.
Phương pháp đông lạnh (freezing): nhiệt độ trong phòng bảo quản thấp hơn-
18 0 C có khi tới-40 0 ,-50 0 C Điều kiện đông lạnh bảo quản thích hợp và giữ lâu từ 5 đến
10 tháng với các sản phẩm là thịt bò từ-15 0 C đến-20 0 C; thịt bê, lợn, cừu từ-12 0 C đến-
Khi bảo quản sản phẩm thực phẩm, cần đảm bảo chúng tươi và có chất lượng tốt, ít bị nhiễm vi sinh vật Trước khi sử dụng, nên giải lạnh từ từ để tránh làm vỡ cấu trúc tế bào, vì nếu không, các chất dinh dưỡng sẽ hòa tan vào nước đá tan, làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm.
Ướp muỗi, ướp đường dùng trong bảo quản thực phẩm
Bảo quản thực phẩm bằng cách ướp đường hoặc muối dựa trên nguyên lý tăng áp suất thẩm thấu, giúp hạn chế sự phát triển của vi sinh vật Áp suất thẩm thấu cao khiến nước trong tế bào thoát ra, gây co nguyên sinh và ức chế hoạt động của vi khuẩn Muối có tác dụng sát khuẩn nhẹ, nhưng ở nồng độ 3,5-4,4% vẫn không ngăn chặn hoàn toàn sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh Nồng độ muối cao có khả năng sát khuẩn mạnh hơn, tuy nhiên, nếu sử dụng quá nhiều, thực phẩm sẽ trở nên quá mặn, mất nước và bị teo lại.
Muối tăng áp suất thẩm thấu, giúp bảo quản thực phẩm hiệu quả Việc ướp muối kết hợp với natri hoặc kali naritrat (diêm tiêu) với nồng độ 0,5-1% không chỉ làm giảm tốc độ hỏng của thịt mà còn tạo màu hồng hấp dẫn cho thịt cá sau khi luộc Nitrat có khả năng chuyển hóa thành nitrit, kết hợp với mioglobin tạo ra nitrozo-hemoglobin màu hồng Tuy nhiên, nitrit là chất độc, vì vậy cần thận trọng và kiểm soát liều lượng khi sử dụng diêm tiêu trong bảo quản thịt.
Bảo quản thịt ướp muối cần chú ý vì nồng độ muối sẽ giảm dần do nước và chất dinh dưỡng như protein, vitamin, muối khoáng tiết ra, tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển Tương tự, ướp đường thường được áp dụng cho các sản phẩm như trái cây, mứt và siro, với nồng độ đường từ 60-65%, giúp ngăn ngừa sự sinh trưởng của nhiều loại vi sinh vật Tuy nhiên, trong quá trình ngâm, nồng độ đường cũng giảm do nước trong tế bào sản phẩm thoát ra, dẫn đến việc tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển và làm hư hỏng sản phẩm.
Bảo quản bằng cách thay đổi pH
Mỗi nhóm vi sinh vật có một khoảng pH thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của chúng Nhiều nấm mốc phát triển tốt ở pH từ 2-4,5, trong khi nấm men thường thích pH 4-4,5 hoặc thấp hơn Ngược lại, vi khuẩn gây bệnh và vi khuẩn thối rữa chỉ phát triển mạnh ở môi trường trung tính hoặc kiềm, và không thể sinh sản ở pH 4,5 Do đó, việc điều chỉnh pH trong môi trường bảo quản sản phẩm có thể giúp ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây thối và gây bệnh Có nhiều phương pháp để thay đổi pH hiệu quả.
Ngâm và dầm dấm là phương pháp sử dụng axít hữu cơ, chủ yếu là axit axetic, để bảo quản thực phẩm Phương pháp này được biết đến với tên gọi ngâm dấm ở pH thấp, thường dao động từ 2,3 đến 2,5, tương ứng với nồng độ axit axetic khoảng 1,7%.
Mặc dù 25 loài vi khuẩn gây thối rữa không thể phát triển, nhưng nhiều loại nấm men, đặc biệt là nấm mốc, vẫn tiếp tục phát triển Sự phát triển này không chỉ làm giảm độ chua mà còn tăng pH, tạo điều kiện cho các vi sinh vật khác phát triển và gây hư hỏng sản phẩm.
Sản phẩm ngâm dấm không để lâu được muốn giữ lâu dài phải kết hợp đóng hộp, tiệt trùng hoặc để ở nhiệt độ thấp
Muối chua là quá trình lên men lactic, thường được áp dụng cho các sản phẩm như dưa chua từ rau, nem chua từ thịt nạc, và mắm chua từ tôm cá Quá trình này không chỉ tạo ra hương vị đặc trưng mà còn giúp bảo quản thực phẩm hiệu quả.
Trong quá trình muối chua, thực phẩm thường được thêm ít đường và ít muối Vi khuẩn lactic sẽ thực hiện quá trình lên men đồng hình hoặc dị hình, tạo ra độ chua cho sản phẩm Sự giảm pH trong môi trường giúp ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây thối.
Muối chua, hay còn gọi là lên men chua, là phương pháp bảo quản thực phẩm hiệu quả Ngoài việc bảo quản thực phẩm, lên men lactic còn được ứng dụng trong sản xuất sữa chua, bảo quản cỏ cho gia súc, và trong quy trình sản xuất bánh mì.
Ngày nay, vi khuẩn lactic thuần chủng được ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm lên men như muối dưa bắp cải, dưa chuột muối, và táo, đồng thời cũng đang được nghiên cứu để sử dụng trong sản xuất nem chua.
Một số vi sinh vật, đặc biệt là các loài chịu axit và nấm mốc, có khả năng phát triển trong môi trường có pH thấp Chúng sử dụng axit lactic làm nguồn cacbon, dẫn đến sự phân hủy axit lactic và làm giảm độ chua của môi trường Điều này tạo điều kiện cho nhiều vi sinh vật khác phát triển, gây ra tình trạng hư hỏng thực phẩm.
Bảo quả với sự làm thay đổi thành phẩn CO 2 và O 2 trong khí quyển quanh sản phẩm
Phương pháp bảo quản này rất hiệu quả cho các loại quả và hạt giống, với yêu cầu riêng về nồng độ CO2 và O2 Chẳng hạn, lê cần môi trường bảo quản với 2% O2 và 4% CO2 Nói chung, nồng độ CO2 từ 2-5% là phù hợp, giúp giảm cường độ hô hấp của quả tươi, làm chậm quá trình chín và hạn chế hư hỏng Ngoài ra, việc bảo quản thực phẩm trong khí N2 cũng mang lại kết quả tốt.
Bảo quản bằng hóa chất
Các hóa chất bảo quản thực phẩm bao gồm các chất sát khuẩn, chất kháng sinh, chất chống oxy hóa và một số chất khác được sử dụng trong quá trình chế biến thực phẩm.
-Không gây độc đối với người tiêu dùng
Chất hoặc sản phẩm chuyển hóa không được xếp vào danh mục nguy hiểm cho con người, chẳng hạn như gây bệnh ung thư hoặc các bệnh lý nghiêm trọng khác.
Một số chất như muối ăn, đường, dấm, rượu và axit lactic được sử dụng trong chế biến và bảo quản thực phẩm, mặc dù có tính sát khuẩn nhưng không thuộc nhóm chất sát khuẩn Axit lactic, với nồng độ 7%, có thể được phun lên bề mặt thực phẩm rồi đậy kín hoặc bao gói bằng giấy tẩm dung dịch Những chất này không chỉ bảo quản nước chấm và nước mắm mà còn giúp chống nấm mốc cho bánh mì và phô mai.
Anhydric sulfurơ SO2: dạng khí dùng xông phòng bảo quản các đồ chứa đựng
Na2SO3-natri sunfit dùng làm chất sát khuẩn, chống oxy hóa cho các dịch ép hoa quả Chú ý: không dùng để bảo quản thịt
Natri nitrat (NaNO3) là một chất sát khuẩn quan trọng trong việc bảo quản thịt, sản phẩm từ thịt, cá và một số loại pho mát Chất này thường được kết hợp với natri để tạo màu hồng hấp dẫn cho thịt.
Việc sử dụng hai loại hóa chất này cần phải hết sức cẩn trọng, vì liều lượng vượt quá quy định có thể dẫn đến ngộ độc và tích tụ độc tố, từ đó làm tăng nguy cơ mắc ung thư.
Các chất kháng sinh được sử dụng trong bảo quản thực phẩm với vai trò chất sát khuẩn, trong đó biomixin và teramixin là hai loại phổ biến giúp kéo dài thời gian bảo quản Tuy nhiên, các kháng sinh như streptomyxin, neomyxin, polymyxin, bacitracin và penicillin không đáp ứng đủ yêu cầu bảo quản, do đó ít được sử dụng hoặc không được sử dụng.
Việc sử dụng kháng sinh trong thực phẩm chưa phổ biến do nguy cơ tạo ra vi khuẩn kháng thuốc, làm giảm hiệu quả điều trị các bệnh nhiễm khuẩn Nhiều quốc gia đã cấm sử dụng kháng sinh y tế trong bảo quản thực phẩm để đảm bảo an toàn sức khỏe cộng đồng.
Hiện nay, sự quan tâm đối với các chất kháng sinh tự nhiên do vi khuẩn sinh ra, đặc biệt là vi khuẩn lactic, đang gia tăng Những chất kháng sinh này, được gọi chung là bacteriocin, bao gồm hai chế phẩm nổi bật là diploxin và nizin Nizin, ban đầu được sử dụng trong chế biến phomat để tiêu diệt vi khuẩn kỵ khí Clostridium, sau đó đã được áp dụng cho nước ép đóng hộp, thực phẩm đóng hộp và rau quả tươi Đặc biệt, nizin không gây độc hại cho con người vì nó có thể bị tiêu hủy trong quá trình tiêu hóa, với liều dùng an toàn là 20 UI/g thực phẩm.
Bảo quả thực phẩm ở trạng thái vô trùng
Để bảo quản thực phẩm lâu dài mà vẫn giữ nguyên giá trị dinh dưỡng, cần đảm bảo sản phẩm ở trạng thái vô trùng Điều này đòi hỏi phải xử lý sản phẩm bằng nhiệt độ cao nhằm tiêu diệt vi khuẩn, bao gồm cả bào tử của chúng.
Ở nhiệt độ 100°C, hầu hết vi sinh vật bị tiêu diệt, nhưng bào tử vi khuẩn vẫn sống sót Để tiêu diệt bào tử này, cần khử trùng bằng hơi nước nóng có áp lực dư ở nhiệt độ 115-130°C Khi số lượng vi sinh vật trong sản phẩm lớn, với pH trung tính hoặc kiềm và có nhiều chất dinh dưỡng như đường, đạm, và đặc biệt là chất béo, tính chịu nhiệt của vi sinh vật tăng lên, do đó thời gian khử khuẩn cần kéo dài Ngược lại, việc thêm muối, hóa chất bảo quản và hạ pH xuống vùng axit sẽ làm giảm tính chịu nhiệt của chúng.
Biện pháp diệt khuẩn bằng nhiệt độ cao có thể làm thay đổi trạng thái và cảm quan của thực phẩm, đồng thời giảm hoặc mất vitamin, đặc biệt là những vitamin nhạy cảm với nhiệt Tùy thuộc vào loại sản phẩm, chúng ta sẽ lựa chọn phương pháp diệt trùng phù hợp Hiện nay, hai phương pháp diệt khuẩn phổ biến được sử dụng là
Phương pháp hấp thanh trùng là một kỹ thuật tiệt khuẩn hiệu quả, sử dụng nhiệt độ cao từ 105-130 độ C trong thời gian ngắn, giúp bảo vệ giá trị dinh dưỡng của sản phẩm Quá trình này thường diễn ra bằng cách sử dụng thiết bị gia nhiệt bằng hơi nước nóng bão hòa dưới áp suất dư từ 1-3 atm, và sau khi hoàn tất thanh trùng, sản phẩm cần được làm lạnh ngay lập tức để đảm bảo chất lượng.
Phương pháp hấp Pasteur (Pasteurisation) là một kỹ thuật tiệt khuẩn hiệu quả, được thực hiện ở nhiệt độ 63-65 độ C trong 30 phút, áp dụng cho các sản phẩm như sữa, nước quả, bia và rượu vang Phương pháp này có khả năng tiêu diệt các tế bào sinh dưỡng của vi sinh vật, mặc dù không loại bỏ hoàn toàn bào tử vi khuẩn Tuy nhiên, nó vẫn giữ nguyên giá trị dinh dưỡng và các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.
Hấp Pasteur có thể thực hiện nhiều lần để nâng cao hiệu quả diệt khuẩn, với nhiệt độ từ 65-70°C trong 30 phút, sau đó để nguội xuống 35-37°C trong 2-3 giờ trước khi hấp lại Mặc dù phương pháp này mang lại kết quả tốt, nhưng nó đòi hỏi nhiều thời gian, nhân lực và năng lượng.
Bảo quản sản phẩm ở trạng thái khô
Vi sinh vật cần một độ ẩm tối thiểu để phát triển, cụ thể là 18% đối với vi khuẩn, 20% cho nấm men và 13-15% cho nấm mốc Để bảo quản sản phẩm, độ ẩm cần được duy trì ở mức giới hạn: bột thịt từ 10-11%, bột gạo 13-15%, sữa bột đã loại bơ 15%, tinh bột 18%, các loại hạt 13% và các loại quả 18-25% Độ ẩm không khí trong kho lý tưởng là 70%; nếu độ ẩm quá cao sẽ làm tăng độ ẩm sản phẩm, trong khi độ ẩm quá thấp có thể dẫn đến tình trạng khô sản phẩm.
Một số phương pháp làm khô sản phẩm:
Phơi nắng và sấy khô là hai phương pháp bảo quản thực phẩm, trong đó phơi nắng thích hợp cho hạt ngũ cốc và thủy sản ướp muối như cá, tôm, mực Sấy khô không cần ánh nắng, phù hợp cho rau quả, nhưng chất lượng sản phẩm không cao và dễ bị ẩm mốc Phơi nắng giúp tiêu diệt một số sinh vật nhờ tia cực tím từ ánh nắng mặt trời, tuy nhiên, sản phẩm khô thường không được bảo quản lâu dài.
Sấy khô thủ công có thể làm giảm chất lượng sản phẩm, ảnh hưởng đến các tính chất cơ lý và làm mất đi các chất dinh dưỡng, đặc biệt là vitamin.
Sấy phun là quá trình cô đặc các loại dịch thực phẩm đến nồng độ nhất định, thường được thực hiện ở áp suất thấp hoặc chân không để bảo toàn giá trị dinh dưỡng Sau đó, dịch được đưa qua vòi phun cao áp, tạo thành dạng sương mù và rơi vào buồng sấy với nhiệt độ 95°C, giúp sản phẩm khô ngay lập tức Quá trình này không chỉ tiêu diệt một phần vi sinh vật mà còn giữ lại hầu hết các tế bào sống, tạo ra sản phẩm bột khô chất lượng cao như sữa bột và men bánh mì.
Sấy khô ở điều kiện áp lực thấp, với nhiệt độ chỉ từ 50-60 độ C trong buồng sấy giảm áp suất bằng hút chân không, mang lại sản phẩm chất lượng cao.
Sấy thăng hoa là phương pháp làm đông lạnh thực phẩm lỏng và sau đó bốc hơi ở nhiệt độ thấp, giúp sản phẩm giữ được chất lượng tốt Phương pháp này chỉ phù hợp với những sản phẩm có giá trị cao Dịch quả sau khi sấy thăng hoa sẽ ở dạng bột, và khi hòa lại với nước, nó sẽ mang hương vị giống như ban đầu.
Sản phẩm sấy khô cần được làm nguội ngay và bao gói cẩn thận để tránh ẩm trở lại Để bảo quản lâu dài, nên giữ chúng ở nơi khô ráo và mát mẻ Bài viết này chỉ tập trung vào hai phương pháp sấy cụ thể là sấy phun và sấy thăng hoa, không đề cập đến kỹ thuật sấy tổng quát.
Các loại dịch chứa chất dinh dưỡng dễ bị hỏng do nhiệt độ cao thường được xử lý bằng phương pháp sấy phun hoặc sấy thăng hoa Những phương pháp này giúp bảo toàn chất lượng và hương vị của sản phẩm, đặc biệt là các chế phẩm sinh học vẫn giữ được hoạt tính Để đạt hiệu quả tối ưu, dịch sấy cần có hàm lượng chất khô lớn hơn 10%.
Chất lỏng được sử dụng trong quy trình sấy phun trong công nghiệp có hàm lượng chất khô tối thiểu 10% Khi dịch lỏng chảy qua đĩa vòi phun với tốc độ quay cao, các tiểu phần của chất lỏng sẽ biến thành những hạt sương nhỏ, giúp tăng cường bề mặt hoạt hóa của chất lỏng.
Buồng sấy được chế tạo từ thép không gỉ với thiết kế đáy phẳng hoặc hình chóp ngược, cho phép sản phẩm đạt dạng bột mịn mà không cần nghiền Thời gian tiếp xúc của hạt sương với nhiệt độ cao rất ngắn, giúp giữ nhiệt độ của vật liệu trong quá trình sấy không vượt quá 60-70 độ C Tuy nhiên, nhược điểm của thiết bị sấy phun là yêu cầu diện tích và chiều cao lớn Các máy sấy phun có đường kính từ 500 đến 15.000 mm, với năng suất bốc hơi ẩm dao động từ 500 đến 1.500 kg/h.
Trong các phòng có chiều cao hạn chế, việc sử dụng máy có thiết kế phẳng giúp tiết kiệm không gian và tăng hiệu quả làm lạnh Để đảm bảo sản phẩm vô trùng, máy sấy có đáy hình nón được ưa chuộng nhờ vào cấu trúc ít khe hở, hạn chế tối đa sự tiếp xúc với tạp khuẩn.
Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm từ sản phẩm thông qua phương pháp đông lạnh, cho phép hơi ẩm chuyển từ trạng thái rắn sang khí mà không qua trạng thái lỏng Phương pháp này giúp giữ nguyên hoạt tính và chất lượng của sản phẩm, không làm mất đi các chất chiết xuất hòa tan trước khi đông lạnh Sấy thăng hoa được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ vi sinh vật và thực phẩm, mang lại chế phẩm dạng bột với tính chất ổn định.
Quá trình sấy thăng hoa bắt đầu bằng việc làm lạnh đông bề mặt vật liệu xuống -20°C đến -30°C với áp suất từ 133,3 đến 13,3 Pa Khi độ ẩm của sản phẩm giảm, nhiệt độ vật liệu có thể tăng lên đến +30°C hoặc +40°C Phương pháp sấy này giúp giảm thiểu quá trình oxy hóa của sản phẩm do trong buồng sấy có lượng oxy rất thấp Trong các máy sấy thăng hoa công nghiệp, nhiệt được nạp vào chủ yếu qua dẫn điện hoặc tia hồng ngoại.
Hiện nay, thiết bị thăng hoa tác động liên tục đang trở nên phổ biến Quy trình sấy thăng hoa liên tục bao gồm hai nồi thăng hoa và hai bộ chống thăng hoa hoạt động thay phiên nhau.
Năng suất của thiết bị thăng hoa có khả năng bốc hơi hơn 200 kg/h, với thời gian sấy sản phẩm từ 40 đến 110 phút Nhiệt độ cao nhất của sản phẩm sau quá trình sấy không vượt quá 27°C Sơ đồ thiết bị thăng hoa tác động tuần hoàn cho thấy nguyên tắc hoạt động của hệ thống, bao gồm nồi thăng hoa và giàn ống rỗng để chứa vật liệu sấy Thiết bị này hoạt động như một phòng lạnh, trong đó bơm lạnh được sử dụng để tuần hoàn tác nhân lạnh bên trong ống rỗng.
Rau quả
Một số các loại rau quả chủ yếu
4.1.1 Một số loại rau tươi ăn trực tiếp
Rau muống là loại rau phổ biến ở miền Bắc Việt Nam, bao gồm nhiều loại như rau muống trắng, rau muống đỏ, rau muống cạn, rau muống bè, rau muống to và rau muống Trung Quốc Trong các bữa ăn mùa Hè và Thu, rau muống thường được chế biến và ăn kèm với tương Nước rau muống vắt chanh không bị biến màu và rất hợp để ăn với cơm Rau muống có lá nhỏ, dài, màu xanh thẫm, tươi ngon, đặc biệt là loại có thân màu tím, được coi là ngon nhất Cần lưu ý không nên ăn rau muống héo, vì rau héo sẽ rất dai; như câu nói thường truyền miệng: "Mua rau muống héo với mua người ngớ ngẩn".
Bắp cải, bao gồm bắp cải trắng và bắp cải tím, phát triển tốt ở những vùng có khí hậu lạnh như Sa Pa, Đà Lạt và miền Bắc trong mùa đông xuân Khi đạt điều kiện lý tưởng, bắp cải có cuộn chặt và bẹ lá dày Loại rau này giàu Vitamin C và đặc biệt là Vitamin U, có tác dụng tích cực trong việc điều trị bệnh viêm loét dạ dày Bắp cải không chỉ được sử dụng trong các bữa ăn hàng ngày mà còn được chế biến thành dưa muối, sấy khô và đóng hộp.
Cà chua có nhiều giống với hình thù và màu sắc đa dạng như vàng, da cam và đỏ, thường được sử dụng để ăn tươi, làm sốt và chế biến dịch quả Cà chua tốt thường có kích thước vừa phải, ít hạt và chứa hàm lượng chất khô cao từ 6-8% Ngoài ra, cà chua còn giàu các vitamin nhóm B, PP, C và đặc biệt là Caroten, chất tạo nên màu sắc hấp dẫn của chúng.
Các loại đậu quả như đậu Hà Lan, đậu Côve và đậu Côbơ rất giàu protein (lên tới 20%), vitamin (C, B1, B2, PP), caroten và muối khoáng Đặc biệt, đậu Hà Lan (đậu tròn) có hàm lượng đạm cao hơn so với các loại rau khác và không thua kém thịt cá Những loại rau đậu này thường được sử dụng trong bữa ăn để bù đắp khẩu phần thiếu thịt, đồng thời cung cấp dinh dưỡng vitamin và khoáng chất thiết yếu cho cơ thể.
Các loại rau đậu quả còn được chế biến trong công nghiệp đồ hộp từ quả non với thịt hoặc ở dạng khô, xúp khô
Nấm là thực vật bậc thấp không có chất diệp lục, thuộc loại dị dưỡng và có thể thu hái từ tự nhiên hoặc trồng trên giá thể giàu xenlulozo Các loại nấm ăn phổ biến bao gồm nấm mỡ, nấm hương, nấm rơm và nấm linh chi, mỗi loại đều mang lại giá trị dinh dưỡng và hương vị đặc trưng cho các món ăn.
+ Nấm rơm mọc chủ yếu trên rơm, rạ Nấu xào với các món ăn, đóng hộp và muối chua
+ Nấm mỡ mọc trên rơm, rạ và phân gia súc
+ Nấm hương mọc trên gỗ sồi, mầu nâu, hương thơm
+ Nấm mèo (mộc nhĩ) mọc trên gỗ, sản phẩm ở dạng khô
Nấm là loại thực phẩm quý, có giá trị dinh dưỡng cao
-Hành, tỏi: là các gia vị, có mùi thơm đặc trưng, có tinh dầu và nhiều fitonxit (chất kháng sinh thực vật) Alixin là fitonxit của tỏi
-Ớt, hồ tiêu: là các gia vị cho thực phẩm
Ớt được chia thành hai loại chính: ớt ngọt dùng làm rau và ớt cay dùng làm gia vị Chất cay chủ yếu có trong ớt là Capcaixin, với nồng độ từ 0,5-2%, vẫn giữ được vị cay ngay cả ở nồng độ 1/100.000 Ngoài ra, màu sắc của ớt chủ yếu do Caroten tạo nên.
Hồ tiêu hạt khô được sử dụng làm gia vị trong chế biến thực phẩm hoặc thêm trực tiếp vào món ăn Các alcaloit trong hồ tiêu bao gồm priperin và chavixin; trong đó, priperin có tính độc ở liều cao nhưng có tác dụng sát khuẩn và chống ký sinh trùng ở liều thấp Chavixin mang lại vị nóng và cay đặc trưng cho hồ tiêu.
-Dứa: Dứa có nhiều loại còn gọi là quả thơm Dứa có thể gộp thành 3 nhóm sau:
Dứa Hoàng hậu (Queen) là loại dứa nhỏ, mắt lớn, có khả năng chịu va đập tốt trong quá trình vận chuyển Thịt quả có màu vàng đậm, giòn, thơm ngon với hương vị chua ngọt đậm đà Các giống dứa như dứa hoa, dứa tây và dứa Vitoria thuộc nhóm này đều mang lại chất lượng cao nhất và thường được thưởng thức tươi.
+ Nhóm Caien (Cayene): Quả to nhất, mắt phẳng, nông, thịt kém vàng, nhiều nước, kém thơm hơn nhóm trên Dứa này đựợc trồng nhiều ở Thái Lan, Hawai, Philipin,
… Phù hợp với chế biến công nghiệp
Nhóm Tây Ban Nha (Spanish) có đặc điểm là quả lớn hơn nhóm Queen, với mắt sâu, thịt vàng nhạt, vị chua, ít thơm và chứa nhiều nước hơn so với dứa hoa Tổng thể, chất lượng của nhóm dứa này được đánh giá là kém nhất, bao gồm các loại dứa tu và dứa mật.
Dứa chứa 72-78% nước, 8-18,5% đường (chủ yếu là saccaroza 70% và glucoza), ít protein (0,25-0,5%) và khoảng 0,25% muối khoáng Ngoài ra, dứa còn giàu axit hữu cơ như axit xitric (65%) và axit malic (20%), cùng với nhiều vitamin như Vitamin C (15-65mg%) và B1 (0,09mg%) Đặc biệt, dứa có chứa enzyme proteolytic bromelin, giúp làm mềm thịt và làm chín cá nhanh chóng, nhưng cũng có thể gây rát lưỡi khi ăn tươi Dứa được tiêu thụ dưới nhiều hình thức như ăn tươi, đóng hộp, làm nước giải khát, bánh và mứt.
-Chuối: Chuối có nhiều loại, trong đó phổ biến nhất là chuối tiêu
+ Chuối tiêu ngon vào mùa lạnh (nhiệt độ dưới 20%) thích hợp cho ăn tươi
+ Chuối lá hay chuối goòng (chuối tây, chuối ta, chuối sứ, chuối xiêm), chất lượng ngon vào mùa nóng
+ Chuối pomme (chuối bom) mới nhập nội, quả nhỏ, có vị chua hơn hai loại chuối trên
Chuối chín chứa 70-80% nước và 20-30% chất khô, chủ yếu là đường, trong đó đường khử chiếm 55% Ngoài ra, chuối có axit hữu cơ khoảng 0,2% (như axit malic và oxalic), tạo nên vị chua dịu Hàm lượng protein thấp (1-18% với 17 axit amin) và chất béo không đáng kể, mặc dù chuối có ít vitamin nhưng vẫn khá cân đối Bên cạnh đó, chuối còn chứa muối khoáng, pectin và hợp chất polyphenoloxydaza, góp phần tạo màu sắc cho chuối như xám, đỏ, nâu, đen.
Chuối xanh dùng để nấu với thịt, đậu, ốc Chuối chín dùng ăn tươi Trong chế biến có đóng hộp, sấy, bột, làm rượu vang, bánh kẹo
-Quả có múi: Cam, chanh, quýt, bưởi thuộc họ Citrus
Quả có múi, như các loại quả chua, chứa nhiều axit hữu cơ và đường, trong khi các loại quả ngọt cũng cung cấp lượng đường dồi dào Những trái cây này không chỉ giàu Vitamin C mà còn chứa Vitamin B1, B2, PP, cùng với các khoáng chất và pectin, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe.
+ Cam, quýt, bưởi thường được ăn tươi và chế biến thành dịch quả đóng hộp (tự nhiên hoặc cô đặc), được làm nước giải khát, mứt, tinh dầu, pectin, …
Xoài là một loại trái cây nhiệt đới thơm ngon, mang hương vị đặc trưng của đu đủ, dứa và cam Các giống xoài nổi bật bao gồm xoài Nam Bộ thu hoạch vào tháng 4, xoài Cam Ranh và xoài Yên Châu từ tỉnh Sơn La, thu hoạch vào tháng 7 Hạt xoài lớn, chiếm từ 5-10% khối lượng quả.
Có màu vàng, rất thơm, vị ngọt đậm và chua Khi còn xanh và ương thịt xoài rất giòn)
Xoài chứa 76-80% nước, 11-20% đường, 3, 1mg% carotene, nhiều Vitamin C (13%) và các Vitamin khác Axit hữu cơ có trong xoài chủ yếu là axit galic
Đu đủ là loại quả nhiệt đới đặc biệt, có thể ăn khi xanh và chín Đu đủ xanh thường được sử dụng trong các món nộm, xào thịt hoặc nấu với xương, nhờ vào enzym papain có khả năng làm mềm thịt Đu đủ chín có vị ngọt dịu, thường được ăn tươi hoặc chế biến thành đồ hộp Thành phần đường trong đu đủ bao gồm saccarozơ (48,5%), glucozơ (29,8%) và fructozơ (21,9%), với độ axit thấp (pH 5,5-5,9), giúp vị ngọt trở nên dễ chịu và không gây cồn ruột Ngoài ra, đu đủ còn chứa nhiều vitamin, đặc biệt là vitamin C, nhóm B, PP và carotene.
Các sản phẩm chế biến từ rau quả
Rau quả được đóng hộp trong bao bì kín: hộp kim loại, chai lọ thủy, bao chất dẻo, … Sản phẩm được thanh trùng trước hoặc sau khi đóng hộp
Các dạng đồ hộp rau quả gồm có:
Đồ hộp rau tự nhiên được chế biến từ rau tươi, sử dụng dung dịch rót hộp là nước muối loãng Các nguyên liệu chính bao gồm cà chua quả, đậu quả, đậu hạt, súp lơ, nấm, ngô ngọt, ngô bao tử, măng tây, măng tre vầu, và dưa chuột bao tử.
Đồ hộp từ rau ăn liền là sản phẩm tiện lợi, có thể chế biến kèm theo thịt hoặc cá, hoặc sử dụng độc lập Thường chứa dầu thực vật, sốt cà chua và gia vị, những món ăn này mang lại hương vị phong phú Các sản phẩm tiêu biểu bao gồm cà tím sốt cà chua, bắp cải nhồi thịt với sốt cà chua và cà tím rán xay nhỏ với sốt cà chua.
Đồ hộp từ rau dầm dấm là sản phẩm rau được chế biến và bảo quản trong môi trường axit, với thành phần chính bao gồm đường, muối và axit axetic, kèm theo các gia vị như rau thơm, ớt và tỏi Sản phẩm này không chỉ mang lại hương vị đặc trưng mà còn đảm bảo an toàn và lâu bền cho người tiêu dùng.
3, 0) và vi khuẩn thối rữa không phát triển được
Sản phẩm tiêu biểu là dưa chuột, cà chua, giá đỗ xanh, salat, măng, …dầm dấm
Cà chua nghiền là sản phẩm có dạng cô đặc, với hàm lượng chất khô từ 15-32%, được đóng hộp tiện lợi Sản phẩm này bao gồm dịch cà chua cô đặc, có thêm đường, muối, axit axetic và gia vị để tăng cường hương vị.
Nước rau đóng hộp là sản phẩm được chế biến từ các loại rau như cà rốt, nước cà chua, bí đỏ, và nước ép bắp cải tươi hoặc đã muối chua, thường được sử dụng làm đồ uống bổ dưỡng.
-Đồ hộp nước đường: Phần thịt quả được đóng hộp với nước đường có nồng độ khác nhau (