Định nghĩa
MAP (Bao bì khí quyển điều chỉnh) là phương pháp đóng gói thực phẩm bằng cách thay thế không khí bên trong bao bì bằng khí hoặc hỗn hợp khí phù hợp Phương pháp này giúp kéo dài thời gian bảo quản, nâng cao chất lượng sản phẩm và thuận tiện cho quá trình phân phối.
Hình 1.1 Sản phẩm ứng dụng công nghệ MAP
- Thời hạn bảo quản có thể tăng lên từ 50 – 400%
- Giảm chi phí phân phối sản phẩm (vận chuyển đi xa hơn)
- Cung cấp chất lƣợng sản phẩm cao hơn
- Đối với mỗi loại sản phẩm cần có một công thức riêng về thành phần khí thay đổi
- Cần có các thiết bị bao gói đặc biệt và kiểm tra thành phần khí
- Cần có chế độ nhiệt độ phù hợp đối với từng sản phẩm
Trong công nghệ MAP, có 3 thành phần khí chính, bao gồm:
- CO2: Ức chế hoạt động của vi khuẩn, giảm nồng độ pH trong thực phẩm, duy trì sắc tươi cho thực phẩm
O2 đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hô hấp của tế bào, ngăn chặn quá trình oxy hóa và giữ cho thực phẩm luôn tươi ngon Đặc biệt, trong thịt heo và bò, O2 giúp thịt giữ được màu đỏ tươi, giống như mới được chế biến.
- N2: Có tác dụng nhƣ CO2, ngăn cản quá trình oxy hóa thực phẩm
- Một số loại khí khác:
Trong sản phẩm thủy sản chế biến tươi ăn liền, khí CO thường được sử dụng để tăng cường và duy trì màu đỏ tươi tự nhiên của nguyên liệu, đặc biệt là trong fillet cá ngừ đại dương.
SO2 được sử dụng để ức chế và tiêu diệt nấm mốc, vi khuẩn trong một số nguyên liệu như trái cây tươi, khô, nước trái cây, ngâm dấm và xúc xích Tuy nhiên, việc sử dụng SO2 cần được hạn chế do ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe.
Bảng 1.1 Tỷ lệ 3 loại khí trên dành cho các loại thực phẩm tương ứng trong
Sử dụng công nghệ MAP với tỷ lệ khí O2 và CO2 là 70:30 hoặc 80:20 có thể kéo dài hạn sử dụng của thịt heo, bò, cừu Thay vì chỉ bảo quản được trong 2 - 4 ngày, công nghệ này cho phép thực phẩm được giữ lâu hơn, lên đến 5 - 7 ngày.
Theo nguyên lý bảo quản, thịt đỏ cần nhiều oxy hơn để duy trì chất lượng Đối với thịt gia cầm đã tách da, việc sử dụng khí với tỉ lệ 30% CO2 và 70% N2 có thể kéo dài hạn sử dụng của thịt gà lên đến 4 ngày.
7 ngày lên tới 16 - 21 ngày Rau, củ, quả tươi, với 3 loại khí O2, CO2, N2, hạn sử dụng thông thường từ 2 - 7 ngày sẽ nâng lên tới 5 - 35 ngày tùy loại
Thời gian bảo quản thực phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, chất lượng nguyên liệu, điều kiện đóng gói và vệ sinh trong quá trình giết mổ, sơ chế Để đảm bảo chất lượng, bao bì cần có khả năng cản khí tốt, ngăn không cho không khí bên ngoài xâm nhập và khí bên trong thoát ra Hiện nay, các vật liệu bao bì phổ biến trong công nghệ MAP bao gồm PP, Tie, và EVOH.
Thời hạn bảo quản sản phẩm khô thường bị ảnh hưởng bởi hiện tượng oxy hóa, do đó, việc sử dụng hỗn hợp khí thay thế oxy trong bao bì là rất quan trọng Nitơ (N2) thường được sử dụng phổ biến hơn, giúp kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm lên đến 3,4 lần so với không sử dụng Các sản phẩm thường áp dụng phương pháp này bao gồm rau quả sấy khô, cà phê, hạt có nhiều dầu, và khoai tây chiên dạng miếng.
Thực phẩm bán ẩm dễ bị hư hỏng không chỉ do oxy hóa mà còn do nấm mốc Để bảo quản hiệu quả, hỗn hợp khí N2/CO2 thường được sử dụng, với tỷ lệ CO2 cao hơn, như CO2 100% hoặc N2 50%/CO2 50%.
Các sản phẩm thường ứng dụng:
Bánh ngọt có thể kéo dài thời gian sử dụng lên đến 4 lần nếu sử dụng 50% CO2, nhờ vào khả năng ức chế mốc, coliform và vi sinh vật hiếu khí khi nồng độ oxy còn lại chỉ từ 2-5% Để tăng cường hiệu quả ức chế nấm men, có thể kết hợp thêm propionate trong quá trình bảo quản.
Bánh nhân thịt và các sản phẩm tương tự thường được bảo quản bằng cách sử dụng hỗn hợp khí có thành phần CO2 giảm, giúp giảm độ chua và hiện tượng nhăn bao bì Tỷ lệ CO2 sử dụng dao động từ 20% đến 50%, tùy thuộc vào loại sản phẩm và số lượng sản phẩm cần bảo quản.
Thực phẩm ẩm cao có nguy cơ phát triển vi sinh vật rất lớn, do đó việc sử dụng CO2 là cần thiết Hỗn hợp khí cần được điều chỉnh dựa trên đặc tính sản phẩm và yêu cầu của người sử dụng, như kiểu bao gói và thời hạn sử dụng Để tăng cường hiệu quả bảo quản, công nghệ này thường được kết hợp với nhiệt độ lạnh.
Sản phẩm động vật (heo, bò, gà): dạng xúc xích, thịt muối, xông khói Sử dụng N2 50%/CO2 50% thời hạn bảo quản tăng tối thiểu 2 lần
Cá: Thời hạn bảo quản có thể tăng từ 50 – 400% tùy thuộc loại sản phẩm và thành phần khí
+ Cá thịt trắng: 40% CO2, 30% N2 và 30% O2 + Cá béo: 60% O2, 40% N2
Thịt tươi dạng miếng: Cần chú ý đến sự biến đổi của màu đỏ tự nhiên
(myoglobin sợi cơ) và tránh sự tăng nồng độ vi sinh vật ở bề mặt.
Rau quả đang được nghiên cứu rộng rãi trên toàn thế giới, đặc biệt là quá trình chín tiếp sau thu hoạch, ảnh hưởng đến thành phần không khí trong bao bì Xu hướng hiện nay là áp dụng công nghệ để duy trì hoạt động hô hấp của tế bào rau quả theo hướng có lợi, bao gồm việc làm chậm hô hấp và ức chế enzym Nhiều nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc sử dụng khí N2 có thể ngăn chặn hiện tượng biến nâu ở mép cắt của rau quả.
CHƯƠNG 2 BAO GÓI TRONG CÔNG NGHỆ MAP
2.1 Các chất dẻo đƣợc sử dụng trong MAP [2]
Việc lựa chọn màng bao bì là một bước quan trọng trong việc sử dụng MAP hiệu quả và bảo quản thực phẩm tốt nhất Khi nhu cầu bảo quản thực phẩm trong điều kiện không khí thay đổi ngày càng gia tăng, việc tìm kiếm các vật liệu đóng gói mới với đặc tính ưu việt cũng trở nên cần thiết Mục tiêu chính của vật liệu bao gói là bảo vệ thực phẩm khỏi các yếu tố bên ngoài, đồng thời đảm bảo các đặc tính cần thiết Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đề cập đến một số loại chất dẻo thường được sử dụng trong các ứng dụng MAP.
Olefin là thuật ngữ quan trọng trong ngành công nghiệp nhựa, chỉ các vật liệu dẫn xuất từ ethylene hoặc propylene Các loại polyolefin bao gồm polyethylene (PE), polyethylene mật độ thấp (LDPE), polyethylene mật độ cao (HDPE), LDPE tuyến tính và polypropylene (PP).
Các thành phần khí
Trong công nghệ MAP, có 3 thành phần khí chính, bao gồm:
- CO2: Ức chế hoạt động của vi khuẩn, giảm nồng độ pH trong thực phẩm, duy trì sắc tươi cho thực phẩm
O2 đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hô hấp của tế bào, chống lại quá trình oxy hóa và giữ cho thực phẩm luôn tươi ngon Việc sử dụng O2 trong bảo quản thịt heo và bò giúp thịt giữ được màu đỏ tươi, tạo cảm giác như mới được chế biến.
- N2: Có tác dụng nhƣ CO2, ngăn cản quá trình oxy hóa thực phẩm
- Một số loại khí khác:
Trong sản phẩm thủy sản chế biến tươi ăn liền, khí CO được sử dụng để tăng cường và duy trì màu đỏ tươi tự nhiên của nguyên liệu, đặc biệt là trong fillet cá ngừ đại dương.
SO2 được sử dụng để ức chế và tiêu diệt nấm mốc, vi khuẩn trong một số nguyên liệu như trái cây tươi, trái cây khô, nước trái cây, dấm và xúc xích Tuy nhiên, do ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe, việc sử dụng SO2 nên được hạn chế.
Bảng 1.1 Tỷ lệ 3 loại khí trên dành cho các loại thực phẩm tương ứng trong
Sử dụng công nghệ MAP với tỷ lệ khí O2 và CO2 là 70:30 hoặc 80:20 có thể nâng hạn sử dụng của thịt heo, bò và cừu Thay vì chỉ bảo quản được trong 2 - 4 ngày, công nghệ này giúp kéo dài thời gian sử dụng lên đến 5 - 7 ngày.
Theo nguyên lý bảo quản, thịt màu đỏ cần nhiều oxy hơn để duy trì chất lượng Đối với thịt gia cầm đã tách da, việc sử dụng hỗn hợp khí 30% CO2 và 70% N2 có thể kéo dài hạn sử dụng của thịt gà lên đến 4 lần.
7 ngày lên tới 16 - 21 ngày Rau, củ, quả tươi, với 3 loại khí O2, CO2, N2, hạn sử dụng thông thường từ 2 - 7 ngày sẽ nâng lên tới 5 - 35 ngày tùy loại
Thời gian bảo quản thực phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, chất lượng nguyên liệu, điều kiện đóng gói và vệ sinh trong quá trình giết mổ, sơ chế Bao bì cần có khả năng cản khí tốt, ngăn chặn sự thẩm thấu không khí từ bên ngoài và giữ khí bên trong không thoát ra Hiện nay, các vật liệu bao bì phổ biến cho công nghệ MAP bao gồm PP, Tie và EVOH.
Một số ứng dụng
Thực phẩm khô
Thời hạn bảo quản của sản phẩm khô thường bị ảnh hưởng bởi hiện tượng oxy hóa, vì vậy việc sử dụng hỗn hợp khí để thay thế oxy trong bao bì là rất quan trọng Trong đó, N2 được sử dụng phổ biến hơn, giúp kéo dài thời hạn sử dụng lên đến 3,4 lần so với sản phẩm không được bảo quản đúng cách Các sản phẩm thường áp dụng phương pháp này bao gồm rau quả sấy khô, cà phê, hạt có nhiều dầu và khoai tây chiên dạng miếng.
Thực phẩm bán ẩm
Sản phẩm bán ẩm không chỉ gặp phải hiện tượng hư hỏng do oxy hóa mà còn có nguy cơ hư hỏng do nấm mốc Để bảo quản hiệu quả, hỗn hợp khí N2/CO2 thường được sử dụng với tỷ lệ CO2 cao hơn, có thể là CO2 100% hoặc N2 50%/CO2 50%.
Các sản phẩm thường ứng dụng:
Bánh ngọt có thể kéo dài thời gian sử dụng lên đến 4 lần nếu sử dụng 50% CO2, nhờ vào khả năng ức chế mốc, coliform và vi sinh vật hiếu khí khi nồng độ oxy còn lại từ 2-5% (tương đương 10-25% không khí) Để tăng cường hiệu quả ức chế nấm men, có thể kết hợp sử dụng propionate.
Bánh nhân thịt và các sản phẩm tương tự thường sử dụng hỗn hợp khí với tỷ lệ CO2 giảm nhằm giảm độ chua và hiện tượng nhăn bao bì Tỷ lệ CO2 sử dụng dao động từ 20% đến 50%, tùy thuộc vào từng loại sản phẩm và số lượng sản phẩm.
Thực phẩm ẩm cao
Sản phẩm ẩm cao có nguy cơ vi sinh vật phát triển đáng kể, vì vậy việc sử dụng CO2 là rất cần thiết Hỗn hợp khí cần được điều chỉnh dựa trên đặc tính sản phẩm và yêu cầu của người sử dụng, như kiểu bao gói và thời hạn sử dụng Thông thường, để nâng cao hiệu quả, công nghệ này được kết hợp với nhiệt độ lạnh.
Sản phẩm động vật (heo, bò, gà): dạng xúc xích, thịt muối, xông khói Sử dụng N2 50%/CO2 50% thời hạn bảo quản tăng tối thiểu 2 lần
Cá: Thời hạn bảo quản có thể tăng từ 50 – 400% tùy thuộc loại sản phẩm và thành phần khí
+ Cá thịt trắng: 40% CO2, 30% N2 và 30% O2 + Cá béo: 60% O2, 40% N2
Thịt tươi dạng miếng: Cần chú ý đến sự biến đổi của màu đỏ tự nhiên
(myoglobin sợi cơ) và tránh sự tăng nồng độ vi sinh vật ở bề mặt.
Rau quả đang được nghiên cứu rộng rãi trên toàn thế giới, đặc biệt là quá trình chín tiếp sau thu hoạch, khiến thành phần khí trong bao bì luôn biến đổi Xu hướng hiện nay là áp dụng công nghệ để duy trì hoạt động hô hấp của tế bào rau quả, nhằm làm chậm hô hấp và ức chế enzyme Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy việc sử dụng khí N2 có thể ngăn ngừa hiện tượng biến nâu ở mép cắt của rau quả.
BAO GÓI TRONG CÔNG NGHỆ MAP
Các chất dẻo đƣợc sử dụng trong MAP
Việc lựa chọn màng bao bì là một bước quan trọng trong việc sử dụng MAP hiệu quả để bảo quản thực phẩm Khi nhu cầu bảo quản thực phẩm trong điều kiện không khí thay đổi gia tăng, việc tìm kiếm các vật liệu đóng gói mới với đặc tính ưu việt cũng trở nên cần thiết Mục tiêu chính của vật liệu bao gói là bảo vệ thực phẩm khỏi các yếu tố bên ngoài, đồng thời đảm bảo các đặc tính cần thiết Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đề cập đến một số loại chất dẻo phổ biến được sử dụng trong ứng dụng MAP.
Olefin là thuật ngữ phổ biến trong ngành công nghiệp nhựa, chỉ các vật liệu dẫn xuất từ ethylene hoặc propylene Các loại polyolefin bao gồm polyethylene (PE), polyethylene mật độ thấp (LDPE), polyethylene mật độ cao (HDPE), LDPE tuyến tính và polypropylene (PP).
Một nghiên cứu của McConnell và cộng sự (2005) cho thấy khoai lang có thể duy trì chất lượng trong 14 ngày khi được bảo quản trong túi polyolefin dưới điều kiện khí quyển thay đổi Bao bì này giúp giảm sự hiện diện của vi khuẩn hiếu khí, đồng thời hạn chế độ cứng của mô, chất khô và tinh bột.
Các mẫu phi lê cá vược được bảo quản trong khay polystyrene có nắp polyolefin cho thấy điểm cảm quan cao hơn, số lượng vi sinh vật thấp hơn và độ pH tốt hơn so với các mẫu được bảo quản trong không khí hoặc trong nước đá, đặc biệt trong điều kiện khí quyển thay đổi.
PE là một loại nhựa nhiệt dẻo có tính ổn định hóa học, tương tự như sáp Vật liệu này nổi bật với độ đàn hồi cao, khả năng gia công nhiệt dễ dàng, khả năng chịu lạnh tốt và đặc tính ngăn hơi nước hiệu quả.
PE có mối liên hệ chặt chẽ với mức độ phân nhánh của chuỗi và khối lượng phân tử của polyme Nó có khả năng chống lại axit và kiềm, nhưng dễ bị oxy hóa bởi axit nitric Bên cạnh đó, PE cũng có thể phản ứng với các halogen thông qua cơ chế trao đổi.
Trong bao bì chuối, việc sử dụng túi PE kết hợp với thiết bị hấp thụ etylen và lọc khí CO2 giúp giảm thiểu tổn thương do lạnh và hiện tượng ngả màu nâu Thời gian bảo quản chuối được kéo dài khi sử dụng túi PE trong điều kiện MAP chủ động hoặc MA thụ động, kết hợp với các chất hấp thụ etylen, bẫy ẩm và máy lọc.
CO2 Ở quả anh đào ngọt, túi PE trong điều kiện MAP thụ động làm giảm thối nâu
Cà chua được xử lý nhiệt và bảo quản trong túi PE với môi trường ít ôxy sẽ làm chậm quá trình phát triển màu sắc so với các mẫu không qua xử lý.
LDPE, bao gồm cả màng và khuôn thổi, đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm Là một loại polyme đơn với khối lượng lớn, tính khả dụng của LDPE ở nhiều dạng khác nhau rất cần thiết cho các ứng dụng trong lĩnh vực này.
Chất dẻo nhiệt LDPE được tạo ra từ phản ứng trùng hợp etylen, một sản phẩm phụ của quá trình tinh chế dầu mỏ Sự phân nhánh của chuỗi CH2 đóng vai trò quan trọng trong tính chất của polyme, với áp suất cao giúp hình thành cấu trúc này Độ kết tinh của LDPE dao động từ 50% đến 70%, trong khi điểm làm mềm của nó bị ảnh hưởng bởi mức độ phân nhánh LDPE có tính chất hóa học ổn định, ít bị xâm nhập bởi hơi nhưng lại dễ bị xâm nhập bởi các khí, dẫn đến khả năng ngăn mùi kém.
LDPE là một vật liệu mạnh mẽ, có khả năng dễ dàng đi qua các loại tinh dầu Nó nổi bật với độ bền kéo và khả năng chống va đập tốt, đồng thời cực kỳ bền với kiềm, axit và dung dịch vô cơ Tuy nhiên, LDPE lại nhạy cảm với hydrocacbon, hydrocacbon halogen hóa, dầu và mỡ Vật liệu này thường được sử dụng trong sản xuất nắp đậy, màng rời, màng đế và khay Khi kết hợp với các màng khác, LDPE có thể được chế tạo thành các sản phẩm đa lớp thông qua quy trình ép đùn và ép chặt.
Màng LDPE, với độ dày từ 15 đến 250μm, là dạng chủ yếu của loại nhựa này LDPE, có thể sử dụng độc lập hoặc kết hợp với các loại nhựa khác, được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm như vật liệu đóng gói.
Các mẫu phô mai Anthotyros được bảo quản trong màng LDPE/PA/LDPE giúp giảm sự phát triển của vi sinh vật so với phương pháp đóng gói hút chân không Thịt gà nấu chín trước, khi được bảo quản trong màng LDPE/PA/LDPE, duy trì chất lượng màu sắc và mùi vị hấp dẫn trong 20 ngày nhờ vào điều kiện môi trường được biến đổi tích cực.
2.1.1.3 Polyetylen mật độ thấp tuyến tính
Màng polyethylene mật độ thấp (LLDPE) là loại LDPE áp suất thấp, nổi bật với độ cứng cao, độ bền va đập tốt và khả năng chống xé rách cùng độ bền kéo vượt trội so với LDPE LLDPE có khả năng chống chịu áp lực môi trường tốt và điện trở của nó cải thiện ở nhiệt độ cao Tuy nhiên, vật liệu này cũng có một số nhược điểm như nhiệt độ sử dụng keo nhiệt cao hơn và độ bóng, đặc tính trong suốt kém hơn so với LDPE.
Tôm đã nấu chín và bóc vỏ được bảo quản trong bao bì LLDPE ở nhiệt độ lạnh 2°C, giúp duy trì độ tươi trong 20-21 ngày Phô mai Cheddar được bọc trong màng Nylon/LLDPE/LDPE/LLDPE trong điều kiện khí quyển điều chỉnh (MA), giúp giảm số lượng nấm men so với các mẫu đối chứng.
Sự phát triển gần đây trong nghiên cứu khí MAP
Trong bảo quản thực phẩm bằng phương pháp MAP, các khí chính được sử dụng bao gồm CO2, O2 và N2, được phối hợp với không khí theo tỷ lệ phù hợp với loại thực phẩm và điều kiện bảo quản Gần đây, nhiều loại khí khác như cacbon monoxit (CO), oxit nitơ, lưu huỳnh đioxit (SO2), etylen, clo, ozon và các khí hiếm như He, Ar, Xe, Ne đã được nghiên cứu để cải thiện chất lượng và thời hạn sử dụng của thực phẩm tươi sống Bài viết này tập trung vào tác động của ôxít khí và khí hiếm trong lưu trữ MAP.
2.3.1 Oxit khí Ở Hoa Kỳ, carbon monoxide đƣợc sử dụng trong MAP của thịt và cá Mức CO tối đa là 0,4% được cho phép trong môi trường đóng gói thịt đã được biến đổi trong khi khói đƣợc lọc chứa 30 - 40% CO đƣợc cho phép để xử lý sơ bộ cá Sự tồn tại của CO có thể ức chế sự hình thành metmyoglobin và thúc đẩy quá trình giảm metmyoglobin trong thịt, làm giảm quá trình oxy hóa lipid và sự phân hủy màu sắc, do đó dẫn đến chất lƣợng tốt hơn và thời hạn sử dụng kéo dài, nhƣ đƣợc quan sát thấy ở cá hồi đã xử lý trước bằng CO, bảo quản sườn heo Điều thú vị là, việc tiếp xúc với thịt bò xay đổi màu nâu với carbon monoxide có thể làm thịt chuyển sang màu đỏ tươi, cho thấy tiềm năng ngành công nghiệp sử dụng sai carbon monoxide để làm trẻ hóa màu sắc của thịt hƣ hỏng, mặc dù mùi sẽ vẫn là chất ức chế rõ ràng thực hành không tốt
Sulfur dioxide (SO2) là chất chống vi khuẩn hiệu quả, đã được sử dụng để bảo quản nho từ những năm 1960, giúp ngăn ngừa sự thối rữa của trái cây Việc giải phóng SO2 có thể thực hiện bằng hạt natri metabisulfit hoặc các công thức muối và miếng đệm phù hợp Một thiết bị mới, như tấm lót bằng nhựa laminate có lỗ vĩ mô, tạo ra SO2 và ngăn hơi nước xâm nhập, giúp kéo dài tuổi thọ của tấm lót và duy trì chất lượng nho lâu hơn Bên cạnh đó, việc kết hợp khí CO2 nhẹ và máy tạo vi sinh SO2 cũng cho thấy tác dụng tích cực trong việc bảo quản nho, giảm quá trình giảm cân và sự phát triển của nấm Botrytis cinerea Nitrous oxide (N2O) đã chứng minh khả năng ức chế sản sinh ethylene trong môi trường lưu trữ kiểm soát, kéo dài thời gian sử dụng trái cây khí hậu sau thu hoạch, như chuối xanh, mà không ảnh hưởng đến chất lượng N2O cũng được sử dụng trong đóng gói và bảo quản các loại thực phẩm tươi sống khác như dứa, hành tây, dâu tây, kiwi và lê.
Khí hiếm, một nhóm nguyên tố hóa học không màu và không mùi, có khả năng phản ứng hóa học rất thấp Chúng có thể tạo thành hydrat clathrat trong nước, giúp kéo dài thời hạn sử dụng thực phẩm bằng cách hạn chế hoạt động của phân tử nước Arsenic (Ar) đã được chứng minh là can thiệp vào vị trí tiếp nhận oxy của enzym, làm giảm hoạt động trao đổi chất và sự phát triển của vi sinh vật, từ đó cải thiện chất lượng sản phẩm tươi Các khí hiếm như He, Ne, Kr và Xenon cũng đang được nghiên cứu Ví dụ, nghiên cứu của Robles et al (2010) cho thấy khí quyển có kiểm soát cao giúp kiểm soát sự phát triển vi sinh vật và giữ lại hợp chất hoạt tính sinh học trong lá mizuna Wu và cộng sự (2012a) cũng báo cáo rằng việc xử lý bằng Ar ở áp suất cao kéo dài thời gian bảo quản dứa tươi trong bao bì khí quyển biến đổi, và kết quả tương tự cũng được quan sát ở ớt xanh cắt tươi Tuy nhiên, các khí hiếm khác nhau có thể ảnh hưởng khác nhau đến việc lưu trữ MAP của thực phẩm; chẳng hạn, trong bảo quản lá arugula, môi trường giàu Ar cho thấy tỷ lệ hô hấp cao hơn 13-17% so với môi trường giàu He và N2.
He là hiệu quả nhất để kiểm soát sự phát triển của vi sinh vật
Hơn nữa, các khí hiếm có thể đƣợc trộn với nhau hoặc với các khí khác (CO2,
Để nâng cao hiệu quả bảo quản thực phẩm, hỗn hợp khí Ar và Xe được sử dụng trong việc bảo quản giáo măng tây, táo và dứa tươi So với bao bì hút chân không và bao gói quá kỹ, phương pháp MAP với Ar và CO2 mang lại lợi thế vượt trội về chất lượng cảm quan của xúc xích heo tươi trong quá trình bảo quản.
Xu hướng tương lai của MAP cho thực phẩm tươi
Nhiều yếu tố như loại thực phẩm, độ ẩm, nhiệt độ bảo quản, vật liệu đóng gói và thành phần khí ảnh hưởng đến hiệu quả của MAP cho sản phẩm tươi sống, mặc dù chỉ có màng và khí được xem xét trong nghiên cứu Trong thập kỷ qua, nghiên cứu về MAP trong khoa học thực phẩm đã phát triển nhanh chóng, với sự gia tăng đáng kể các ấn phẩm từ năm 2001 đến 2011 Các nhà nghiên cứu có thể có quan điểm khác nhau về lĩnh vực này, và các xu hướng cũng như thách thức trong tương lai của việc áp dụng MAP cho thực phẩm tươi sống sẽ được phác thảo.
Công nghệ MAP đang nổi lên như một giải pháp tối ưu cho việc đóng gói thực phẩm tươi, cắt tươi và sản xuất sẵn, nhờ vào nhu cầu ngày càng tăng về thực phẩm tươi Sự phát triển của công nghệ này được thúc đẩy bởi yêu cầu tiết kiệm chi phí từ các nhà sản xuất, cùng với mong muốn của người tiêu dùng về sản phẩm tiện lợi, lành mạnh và giàu dinh dưỡng Để đáp ứng nhu cầu về thực phẩm tươi sống, cần tiến hành nghiên cứu sâu về nguồn khí mới, loại MAP mới, màng bao gói mới và các ứng dụng tiên tiến.
Tối ưu hóa các thông số MAP là rất quan trọng cho các loại thực phẩm tươi sống thương mại, nhằm kéo dài thời hạn sử dụng của chúng Kỹ thuật MAP liên quan đến nhiều yếu tố quan trọng và không có thông số chung cho tất cả thực phẩm tươi sống Do đó, việc điều chỉnh các thông số công nghệ cần được thực hiện dựa trên bản chất và thời gian bảo quản dự kiến của từng loại thực phẩm.
Nghiên cứu kết hợp công nghệ MAP với các phương pháp khác là cần thiết để bảo vệ môi trường và giảm thiểu ô nhiễm từ vật liệu đóng gói Việc phát triển các giải pháp mới trong lĩnh vực này đang được chú trọng trong cộng đồng học thuật Đồng thời, việc sử dụng các chất phụ gia tự nhiên trong màng MAP mới có thể giúp ngăn ngừa hư hỏng do vi sinh vật và quá trình oxy hóa Ngoài ra, các quy trình tiền xử lý như làm lạnh chân không, tráng, và rửa sơ bộ cũng có thể được tích hợp với MAP để nâng cao hiệu quả và đạt được sự hiệp đồng tích cực.
Các mô hình toán học MAP cần được thiết lập và nghiên cứu để dự đoán tốc độ hô hấp, trao đổi khí, sự phát triển của vi sinh vật và thời hạn sử dụng của thực phẩm Những mô hình này phải kết hợp các tương tác giữa hệ vi sinh nền, mầm bệnh từ thực phẩm, thành phần khí và các thành phần thực phẩm trong các môi trường khác nhau cho sản phẩm tươi sống Hệ thống dự đoán sẽ giúp nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường khí đến sự tồn tại và phát triển của mầm bệnh, sự phân hủy protein và lipid, cũng như sự biến đổi màu sắc và mùi, từ đó ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm Một hệ thống dự báo thành công sẽ hỗ trợ cho việc điều chỉnh mô hình MAP trong quá trình phân phối và bán lẻ, thông qua các kịch bản khác nhau về nhiệt độ và thời gian.
CÁC THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ MAP
Thiết bị bao gói kiểu điều chỉnh không khí bên trong bao bì (MAP) loại buồng
Máy ép nhiệt yêu cầu vật liệu cứng hoặc bán cứng làm chất nền cho khay bao bì Trong quy trình, vật liệu được nung nóng tại trạm sưởi cho đến khi có thể xử lý, sau đó chuyển đến trạm tạo hình để đạt hình dạng cuối cùng, có thể hỗ trợ bằng áp suất không khí chân không Tiếp theo, vật liệu được làm nguội và chuyển đến khu vực tải sản phẩm, quá trình này có thể tự động hoặc thủ công tùy thuộc vào bản chất sản phẩm Việc sửa đổi khí quyển trong bao bì có thể thực hiện bằng cách nạp và xả khí trong buồng kín Cuối cùng, các gói sau khi qua trạm niêm phong sẽ được lưu trữ hoặc xử lý thêm như dán nhãn.
3.1.2 Hệ thống khay định hình sẵn
Máy đóng thùng, thường được gọi là máy hàn khay, hoạt động tương tự như máy ép nhiệt Các khay định hình sẵn có thể được nạp bằng tay hoặc tự động, sau đó sản phẩm được đưa vào Tiếp theo, khay và vật liệu nắp trên được chuyển đến buồng điều chỉnh khí quyển, nơi chân không và xả khí tạo ra môi trường lý tưởng cho việc bảo quản sản phẩm Nắp trên cùng được làm kín bằng nhiệt, và trong các trạm tiếp theo, vật liệu nắp sẽ được loại bỏ khỏi web, trong khi các gói được tách ra khỏi chất mang.
*Những ƣu điểm của hệ thống khay định hình sẵn trong quá trình tạo hình nhiệt nhƣ sau:
• Các khay định hình sẵn rất linh hoạt về hình dạng khay và cấu tạo đƣợc sử dụng
• Những thay đổi về chất liệu khay không liên quan đến những thay đổi trong hệ thống đóng gói
• Các khay định hình sẵn ổn định hình thức và trình bày sản phẩm
• Có thể sử dụng các khay có màu sắc khác nhau mà không làm thay đổi phương pháp sản xuất
Một khu vực riêng biệt cho phép tải khay mà không làm gián đoạn quy trình đóng gói Máy ép nhiệt nổi bật với chi phí đóng gói thấp, giúp giảm tổng chi phí khoảng 30% – 50% khi giảm thiểu chi phí vận chuyển và bảo quản nguyên liệu cũng như khay.
Thiết bị bao gói kiểu điều chỉnh không khí bên trong bao bì (MAP) loại gối
3.2.1 Máy điền - niêm phong dạng nằm ngang
Trong quy trình đóng gói, cuộn vật liệu mềm được sử dụng để tạo thành ống, qua đó thực phẩm được đưa vào Tùy thuộc vào tính chất của thực phẩm, có nhiều phương pháp khác nhau để chuyển thực phẩm qua ống Để điều chỉnh khí quyển, xả khí được áp dụng thông qua một mũi mác khi máy đóng dấu định dạng nằm ngang hoạt động.
Để đảm bảo thành công của hoạt động MAP, việc duy trì tính toàn vẹn của bao gói và ngăn ngừa rò rỉ là rất quan trọng Trong ngành công nghiệp thực phẩm, thực hành vệ sinh đóng vai trò thiết yếu Các máy móc, đặc biệt là những bộ phận tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm, cần được làm sạch và khử trùng thường xuyên.
Hình 3.1 Máy điền - niêm phong dạng nằm ngang
3.2.2 Máy điền - niêm phong dạng đứng
Vật liệu đóng gói được nâng lên trong một ống định hình thẳng đứng, nơi thực phẩm sẽ được đặt vào Ống này bao gồm hai lớp trong khi khí quyển đang chuyển động trong quá trình biến đổi.
Thực phẩm được đưa vào các gói thông qua ống bên trong, trong khi khoảng trống giữa ống và bên ngoài được lấp đầy bằng hỗn hợp khí Máy đóng gói dạng đứng cung cấp giải pháp đóng gói tiện lợi, tiết kiệm chi phí và phù hợp cho nhiều loại thực phẩm khác nhau.
Hình 3.2 Máy điền - niêm phong dạng đứng
3.3 Thiết bị Snorkel machines – Máy sử dụng ống hút khí để hút chân không
Nguyên tắc hoạt động của máy Snorkel là bao gói sản phẩm vào túi plastic đã hàn kín một đầu Đầu chưa hàn được đặt vào vị trí hàn miệng bao của máy, nơi ống hút khí dạng bản mỏng được đưa vào bên trong bao bì Máy sẽ hút hết không khí bên trong, tạo ra môi trường chân không, sau đó nạp một hỗn hợp khí thích hợp vào bao bì qua ống hút Cuối cùng, ống hút khí sẽ được rút ra và miệng bao được hàn kín lại bằng nhiệt.
ỨNG DỤNG MAP TRONG BAO GÓI CÁ HỒI FILLET
Giới thiệu về cá hồi
Cá hồi, thuộc họ Salmonidae, là tên gọi chung cho nhiều loài cá sống chủ yếu ở các bờ biển Bắc Đại Tây Dương Loài cá này được nuôi trồng rộng rãi trong ngành thủy sản trên toàn cầu.
Cá hồi là loài cá di cư ngược dòng để sinh sản, bắt đầu cuộc đời trong môi trường nước ngọt, sau đó di chuyển ra biển và cuối cùng trở về vùng nước ngọt để sinh sản.
Thịt cá hồi là một thực phẩm phổ biến và bổ dưỡng, được nhiều quốc gia nuôi để cung cấp sản phẩm cho con người Nó không chỉ có giá trị kinh tế lớn mà còn được đánh giá cao về lợi ích sức khỏe Tuy nhiên, người tiêu dùng cần cẩn trọng vì cá hồi dễ bị nhiễm bệnh và ký sinh trùng.
Bảng 4.1 Giá trị dinh dưỡng cho 100g cá hồi
Giá trị dinh dƣỡng cho mỗi 100 g (3,5 oz)
Cá hồi là một loại cá béo giàu protein, acid béo omega-3 và vitamin D, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe như chống lão hóa, giảm cholesterol và huyết áp, cũng như giảm nguy cơ đột quỵ Hàm lượng cholesterol tốt trong cá hồi dao động từ 23–214 mg/100 g tùy vào loài Protein trong cá hồi hỗ trợ phục hồi mô cơ bắp và tế bào trong cơ thể, đồng thời có khả năng giảm tác hại của thuốc lá nhờ vào acid béo omega-3 Viện Tim mạch Hoa Kỳ khuyến nghị nên tiêu thụ cá béo như cá hồi ít nhất 2 lần mỗi tuần, ngay cả đối với những người không có tiền sử bệnh tim mạch.
4.1.2 Đặc điểm thịt cá hồi
Thịt cá hồi thường có màu từ da cam đến đỏ, mặc dù một số cá hồi hoang dã có thịt trắng Màu sắc tự nhiên của cá hồi chủ yếu do sắc tố astaxanthin và canthaxanthin Cá hồi hoang dã hấp thụ các carotenoid này từ chế độ ăn uống bao gồm nhuyễn thể và tôm cua nhỏ Trong khi đó, cá hồi nuôi thường được bổ sung màu nhân tạo trong thức ăn để bù đắp cho sự thiếu hụt sắc tố tự nhiên.
Hình 4.1 Thịt cá hồi tươi
Bao gói cá hồi bằng công nghệ MAP
Cá hồi là thực phẩm giàu dinh dưỡng và có giá trị cao, do đó, việc bảo quản cá hồi bằng các phương pháp tối ưu là rất cần thiết để duy trì giá trị dinh dưỡng cũng như màu sắc và trạng thái của sản phẩm Các phương pháp bảo quản hiệu quả sẽ giúp kéo dài thời gian sử dụng của cá hồi.
M Sivertsvik và cộng sự về “Ảnh hưởng của việc đóng gói trong khí quyển đã sửa đổi và bảo quản siêu lạnh đối với chất lƣợng vi sinh vật và cảm quan của phi lê cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar)”
Nguyên liệu và phương pháp
Cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar) đã được rút ruột và bảo quản trong đá, có trọng lượng từ 3 đến 4 kg, được cung cấp từ trang trại nuôi cá Marine Harvest AS tại Hjelmeland, Na Uy Sau đó, cá hồi được phi lê và cắt thành các miếng nhỏ hơn (131 ± 3 g mỗi miếng) mà không có da hoặc xương.
Quá trình lọc, tách da và cắt được thực hiện tại NORCONSERV Inst., nơi áp dụng công nghệ chế biến và bảo quản cá trong điều kiện vệ sinh cao Điều này giúp thu được nguyên liệu thô với số lượng vi khuẩn ban đầu thấp, đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Các miếng philê có kích thước đồng nhất được đóng gói riêng lẻ và ủ lâu trong môi trường khí được điều chỉnh (MA) hoặc trong bao bì truyền thống tiếp xúc với không khí.
Không khí được hút chân không và hỗn hợp khí (60% CO2 và 40% N2) được đưa vào bao bì trước khi niêm phong nhiệt bằng màng nắp PE/PA (Dynoseal ST 1575, Polimoon) trên máy đóng gói bán tự động Dyno VGA 462 (Polimoon) CO2 và N2 cấp thực phẩm (AGA, Oslo, Na Uy) được trộn trong máy trộn khí Witt KM 100-2m (Witt Gasetech nick, Witten, Đức) để tạo ra hỗn hợp khí với thể tích khí từ sản phẩm đạt tỷ lệ xấp xỉ 1 (100 mL khí/100 g cá hồi).
Các gói bọc đè lên bao gồm khay polystyrene mở rộng với chất hấp thụ dịch tiết tích hợp giữa các lớp ở đáy khay (LinPac, Marietta, Ga., USA) và được bọc bằng màng bám có tính cản thấp (PVC-film, ITS Foil và Film Rewinding bv, Apeldoorn, Hà Lan) Gói cá hồi của cả hai loại được bảo quản trong tủ lạnh (Porkka CM710, Huurre Group, Hollo la, Phần Lan) ở nhiệt độ từ –2°C đến +4°C, và được đánh giá thường xuyên từ 0 (ngày đóng gói) đến 24 ngày theo thiết kế thí nghiệm.
Năm 2003, M Sivertsvik và cộng sự đã thực hiện nghiên cứu so sánh giữa phi lê cá hồi Đại Tây Dương tươi sống được đóng gói trong môi trường không khí biến đổi MA với tỷ lệ CO2 : N2 là 60:40 và được bảo quản trong không khí ở nhiệt độ siêu lạnh (-2 o C) và lạnh (4 o C) Nghiên cứu này đã theo dõi các chỉ tiêu vi sinh, cảm quan, pH và độ ẩm trong hơn một khoảng thời gian nhất định.
Kết quả nghiên cứu cho thấy cá hồi đóng gói MA siêu lạnh duy trì chất lượng tốt trong 24 ngày, với sự phát triển vi sinh vật không đáng kể (