Khái niệm - Ức chế làm giảm tốc độ các phản ứng sinh hóa trong thực phẩm - Làm vi sinh vật ngừng quá trình trao đổi chất và có thể tiêu diệt một phần vi sinh vật kéo dài thời gian bảo qu
Trang 1BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG THƯƠNG TP HỒ CHÍ MINH
Trang 2Bảng phân chia công việc
Trang 3MỤC LỤC
1 Phương pháp sử dụng nhiệt độ thấp 2
1.1 Khái niệm 2
1.2 Các phương pháp nhiệt độ thấp 2
1.2.1 Bảo quản lạnh 2
1.2.2 Bảo quản lạnh đông 2
1.3 Tác dụng của phương pháp bảo quản lạnh trong ức chế vi sinh vật 3
1.4 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp nhiệt độ thấp 3
1.5 Ý nghĩa và vai trò của phương pháp nhiệt độ thấp đối với công nghệ thực phẩm 4
2.1 Khái niệm xử lí nhiệt 4
2.2 Cơ chế ức chế vi sinh vật của phương pháp xử lí nhiệt 4
2.3 Yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp xử lí nhiệt 5
2.4 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp xử lí nhiệt 5
2.5 Ứng dụng của phương pháp xử lí nhiệt trong ức chế vi sinh vật 5
2.5.1 Thanh trùng 5
2.5.1.1 Khái niệm 5
2.5.1.2 Quá trình hình thành phương pháp thanh trùng 6
2.5.1.3 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp thanh trùng 7
2.5.2 Tiệt trùng 7
2.5.2.1 Khái niệm 7
2.5.2.2 Ưu điểm và nhược điểm của tiệt trùng 8
2.5.3 Một số ứng dụng của phương pháp xử lý nhiệt khác 9
3 Chiếu xạ ức chế vi sinh vật trong thực phẩm 9
3.1 Khái niệm chiếu xạ 9
3.2 Nguyên lý hoạt động của chiếu xạ ức chế vi sinh vật trong thực phẩm 10
3.3 Các dòng chiếu xạ thường dùng trong thực phẩm 10
3.4 Ứng dụng của chiếu xạ ức chế vi sinh vật trong thực phẩm 10
3.5 Ưu điểm 12
3.6 Nhược điểm 12
4 Điều chỉnh hoạt độ nước ức chế vi sinh vật trong thực phẩm 12
4.1 Khái niệm điều chỉnh hoạt độ nước 12
4.2 Nguyên lý hoạt động điều chỉnh hoạt độ nước ức chế vi sinh vật trong thực phẩm 12
4.3 Ứng dụng điều chỉnh hoạt độ nước ức chế vi sinh vậttrong thực phẩm 13
Trang 44.4 Ưu điểm 14
4.5 Nhược điểm 14
5 Bao gói hiệu chỉnh khí quyển (MAP) 15
5.1 Khái niệm 15
5.2 Vật liệu được sử dụng làm màng bao gói MAP 16
5.3 Các loại khí được sử dụng trong bao gói điều chỉnh khí quyển MAP 17
5.4 Các phương pháp bao gói hiệu chỉnh khí quyển 18
5.5 Cơ sở của phương pháp MAP trong bảo quản rau quả 19
5.6 Ưu điểm 19
5.7 Nhược điểm 20
TÀI LIỆU THAM KHẢO 20
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Bảo quản lạnh 2
Hình 2 Bảo quản lạnh đông 3
Hình 3 Phương pháp xử lí nhiệt 4
Hình 4 Công nghệ thanh trùng 6
Hình 5 Quá trình nghiên cứu thanh trùng của Pasteur 7
Hình 6 Tiệt trùng vi sinh vật 8
Hình 7 Bảng so sánh giữa tiệt trùng và thanh trùng 9
Hình 8 Các giải sóng điện từ 10
Hình 9 Chiếu xạ gamma tiêu diệt vi khuẩn 11
Hình 10 Kĩ thuật bảo quản bằng chiếu xạ 11
Hình 11 Khử trùng thực phẩm bằng chiếu xạ 11
Hình 12 Chiếu xạ gamma trên nuôi cấy mô của mía 12
Hình 13 Ảnh hưởng hoạt độ nước đến vi sinh vật 13
Hình 14 Trái cây sấy khô 13
Hình 15 Thức ăn đóng hộp 13
Hình 16 Thực phẩm đông lạnh 14
Hình 17 Thực phẩm muối chua 14
Hình 18 Công nghệ bao gói MAP 15
Hình 19 Thiết bị bao gói MAP 16
Hình 20 Nhựa dẻo PP dùng trong thực phẩm 16
Hình 21 Nhựa LDPE, LMDPE 17
Hình 22 Quá trình hô hấp của rau quả trong bao bì MAP 17
Hình 23 Thịt heo đã được bao gói 18
Hình 24 Một số sản phẩm thuỷ sản được đóng gói 18
Hình 25 Hiệu quả bảo quản rau quả của phương pháp MAP 19
Trang 5LỜI MỞ ĐẦU
Trong bối cảnh toàn cầu hóa và sự phát triển nhanh chóng của ngành côngnghiệp thực phẩm, ngành công nghệ thực phẩm đóng vai trò quan trọng trongviệc đảm bảo an toàn thực phẩm, nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhucầu ngày càng cao của người tiêu dùng Tiểu luận này sẽ khám phá khía cạnhcủa công nghệ thực phẩm về việc ức chế vi sinh vật bằng phương pháp vật lýđang được áp dụng trong ngành Qua đó, chúng ta sẽ nhận thấy tầm quan trọngcủa việc ứng dụng khoa học và công nghệ trong việc phát triển bền vững ngànhthực phẩm, góp phần vào sức khỏe cộng đồng và sự phát triển kinh tế
Trang 61 Phương pháp sử dụng nhiệt độ thấp
1.1 Khái niệm
- Ức chế làm giảm tốc độ các phản ứng sinh hóa trong thực phẩm
- Làm vi sinh vật ngừng quá trình trao đổi chất và có thể tiêu diệt một phần vi sinh vật kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm
- Với nhiệt độ lạnh 4℃ có thể ức chế các vi khuẩn ưa nhiệt phát triển trên thực phẩm Nhiệt độ -18℃ tiêu diệt 1 phần các tế bào sinh dưỡng, nhưng không thể tiêu diệt được các bào tử của vi sinh vật
1.2 Các phương pháp nhiệt độ thấp
1.2.1 Bảo quản lạnh
- Chủ yếu bảo quản rau quả tươi
- Nhiệt độ hạ xuống gần 0℃ -> tinh thể nước đá chưa xuất hiện, hệ thống men (trong nguyên liệu và trong vi sinh vật) hoạt động yếu đi làm kìm hãm và biển đổi về lý, hóa, sinh, hoạt động của vi sinh vật
- Có tác dụng làm tăng phẩm chất một số thực phẩm ví dụ như: bia, các loại nước giải khát, thịt cá khi ướp thấm vị tốt hơn và có màu sắc tươi hơn
- Thời gian bảo quản được vài ngày đến vài tháng
Hình 1 Bảo quản lạnh
Trang 71.2.2 Bảo quản lạnh đông
- Thời gian bảo quản có thể giữ được từ vài tháng đến năm
- Bảo quản ở nhiệt độ lớn hơn 10℃ và nhỏ hơn nhiệt độ đóng băng của dịch bào
- Nhiệt độ của thực phẩm được hạ thấp hơn nhiệt độ đóng băng của các dung dịch nước trong thực phẩm
> Các quá trình sống của vi sinh vật và hoạt động của các hệ thống men bị kiềm chế rõ rệt
- Nhiệt độ làm lạnh đông tốt nhất khi lượng nước còn lại trong thực phẩm đóng băng chiếm không quá 15%
> Người ta chỉ ướp đông thịt, cá đến -32 đến -35℃ , còn rau quả thì từ -20 đến -27℃
1.3 Tác dụng của phương pháp bảo quản lạnh trong ức chế vi sinh vật
- Nhìn chung nhóm vi sinh vật ưa nhiệt bị chết dễ dàng ở nhiệt độ thấp Tuy nhiên có một số vi sinh vật ưa nóng (loại vi sinh vật ưa nóng điển hình) có thể chuyển sang dạng ưa lạnh Do vậy người ta phải làm lạnh đông nhanh để chúng không kịp chuyển từ dạng này sang dạng khác
- Giảm thiểu sự xâm nhập của vi sinh vật từ ngoài môi trường vào thực phẩm
- Thực phẩm ít bị hỏng do độc tố, độc tố có thể do vi sinh vật gây ra hoặc quá trình oxy hóa (phân hủy các thành phần thực phẩm tạo ra)
Hình 2 Bảo quản lạnh đông
Trang 8> Các quá trình trên đều chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, nhiệt độ càng thấp thìquá trình xảy ra càng chậm và ngược lại.
1.4 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp nhiệt độ thấp
- Nhược điểm: Khá tốn kém khi đầu tư kho đông lạnh với quy mô lớn Hơn thế
nó không giúp khử trùng thực phẩm hoặc tiêu diệt vi sinh vật và cũng làm thựcphẩm giảm đi độ tươi ngon, dinh dưỡng của thực phẩm
1.5 Ý nghĩa và vai trò của phương pháp nhiệt độ thấp đối với công nghệ thực phẩm
- Con người có thể sử dụng quanh năm các loại thực phẩm thường chỉ có theomùa
- Tạo sự đa dạng về thực phẩm, giúp người tiêu dùng có nhiều lựa chọn hơn
- Bảo quản thực phẩm đúng cách sẽ hạn chế tối đa sự hư hỏng, giúp tiết kiệm chiphí
- Rút ngắn thời gian chuẩn bị thực phẩm khi có thể bảo quản các loại đã qua chếbiến sẵn
2 Xử lý nhiệt (Thermal Processing)
2.1 Khái niệm xử lí nhiệt
Hoạt động trao đổi chất của vi khuẩn phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ, nên yếu
tố nhiệt độ tác động sâu sắc đến quá trình sống của tế bào Hầu hết các tế bàosinh dưỡng của vi sinh vật đều bị chết ở nhiệt độ cao protein bị biến tính, mộthoặc hàng loạt protein bị bất hoạt ví dụ như các enzyme hô hấp đặc biệt của chutrình Krebs rất mẫn cảm với nhiệt độ Vậy xử lý nhiệt là một phương pháp quantrọng để kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm bằng cách sử dụng nhiệt để tiêudiệt hoặc vô hiệu hóa vi sinh vật và enzym gây hư hỏng thực phẩm
Trang 92.2 Cơ chế ức chế vi sinh vật của phương pháp xử lí nhiệt
- Sự chết đi của vi khuẩn ở nhiệt độ cao cũng có thể còn là hậu quả của sự bấthoạt hóa ARN và sự phá hoại màng tế bào chất tuy nhiên các acid nucleic ít mẫncảm với nhiệt hơn so với enzyme
- Nhiệt độ cao trên 65℃ sẽ gây hại cho vi sinh vật và ở nhiệt độ 100℃ hoặchơn vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt gần hết trong thời gian nhất định
- Làm protein bị biến tính, enzyme bất hoạt, màng tế bào bị phá hủy và có thể tếbào của vi khuẩn bị đốt cháy hoàn toàn
2.3 Yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp xử lí nhiệt
- Thời gian tác động : Mỗi vi sinh vật đều có mốc nhiệt độ bị tiêu diệt
Ví dụ:
+ E.coli: 55℃ trong 1 giờ hoặc 60℃ trong 30p và ở nhiệt độ 70℃ có thể tiêudiệt ngay
+ Salmonella: 70℃ khoảng 5 phút và ở nhiệt độ 74℃ sẽ bị tiêu diệt ngay
- Sức chịu nhiệt của vi sinh vật phụ thuộc vào bản chất của tế bào đó và có tính
di truyền
- Tuổi của tế bào và có hay không có nha bào
- Sau cùng là độ pH, thẩm áp và hợp chất khác nhau
2.4 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp xử lí nhiệt
- Ưu điểm: Nhiệt độ cao có khả năng tiêu diệt hầu hết các loại vi khuẩn, nấm, vàvirus, từ đó giúp bảo quản thực phẩm lâu hơn
+ So với một số phương pháp khác như xử lý bằng hóa chất, xử lý nhiệt thường
có chi phí vận hành thấp hơn
Hình 3 Phương pháp xử lí nhiệt
Trang 10+ Thực phẩm sau khi xử lý nhiệt thường có độ bền cao hơn và thời gian bảoquản kéo dài, giúp giảm lãng phí thực phẩm.
- Nhược điểm: Nhiệt độ cao có thể làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm,gây mất mát vitamin và khoáng chất
+ Một số thực phẩm nhạy cảm với nhiệt (như rau quả tươi) không thể xử lý bằngphương pháp này mà không làm hỏng chất lượng
+ Nhiệt có thể làm thay đổi hương vị, màu sắc và kết cấu của sản phẩm, khiếncho thực phẩm mất đi đặc điểm ban đầu
2.5 Ứng dụng của phương pháp xử lí nhiệt trong ức chế vi sinh vật
2.5.1 Thanh trùng
2.5.1.1 Khái niệm
Thanh trùng (Pasteurization) là quy trình làm nóng thực phẩm đóng gói hoặckhông đóng gói (như sữa và nước trái cây) đến một nhiệt độ nhất định trong mộtkhoảng thời gian xác định trước rồi sau đó làm lạnh đột ngột Phương pháp nàylàm chậm quá trình hư, hỏng của thức ăn gây ra do vi sinh vật
Hình 4 Công nghệ thanh trùng2.5.1.2 Quá trình hình thành phương pháp thanh trùng
- Thí nghiệm đầu tiên: Năm 1864, Pasteur chứng minh rằng đun nóng rượu vangđến một nhiệt độ cụ thể (khoảng 55-60℃ hoặc 131-140°F) trong thời gian ngắn
có thể tiêu diệt các sinh vật gây hư hỏng và ngăn ngừa quá trình lên men Quá trình này không chỉ bảo quản hương vị mà còn kéo dài thời hạn sử dụng của rượu vang
Trang 11- Mở rộng sang sữa: Sau thành công với rượu vang, phương pháp của Pasteur sau đó được áp dụng cho sữa và các chất lỏng dễ hư hỏng khác Quá trình này được gọi là thanh trùng, được đặt theo tên ông.
Trang 12Hình 5 Quá trình nghiên cứu thanh trùng của Pasteur2.5.1.3 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp thanh trùng
Ưu điểm: Quá trình thanh trùng mang đến nhiều công dụng, không chỉ giúp kéo dài thời hạn bảo quản thực phẩm giữ được mùi vị tự nhiên, chất dinh dưỡng có trong thực phẩm mà còn giúp tiêu diệt một số vi sinh vật có hại đối với cơ thể Quá trình thanh trùng có thể áp dụng được cả ở dạng lỏng và dạng rắn Một số sản phẩm cần được thanh trùng bao gồm sữa, sữa chua, nước ép hoa quả, pho mát tươi, Đặc biệt, không phải tất cả các sản phẩm thanh trùng đều cần phải bảo quản trong tủ lạnh
Nhược điểm: Bên cạnh những ưu điểm trên thì thanh trùng có một số nhược điểm như sau:
- Thời gian sử dụng sản phẩm ngắn
- Đòi hỏi cao về chất lượng nguồn nguyên liệu đầu vào
- Chi phí thanh trùng cao dẫn đến giá thành sản phẩm cao
- Đa số sản phẩm thanh trùng phải bảo quản liên tục để đảm bảo chất lượng2.5.2 Tiệt trùng
2.5.2.1 Khái niệm
Tiệt trùng (Sterilization) là quá trình loại bỏ toàn bộ các sinh vật sống có hại, kể
cả bào tử của vi sinh vật và loại trừ chúng hoàn toàn ra khỏi vật cần tiệt trùngbằng các biện pháp vật lý hoặc hoá học
Trang 132.5.2.2 Ưu điểm và nhược điểm của tiệt trùng
- Ưu điểm: Quá trình tiệt trùng giúp thực phẩm bảo quản và sử dụng được trong thời gian dài, sử dụng tiện lợi, số lượng sản phẩm được sản xuất lớn, chi phí tiệt trùng thấp hơn nên giá thành sản phẩm cũng sẽ rẻ hơn Một số sản phẩm cần được tiệt trùng như thịt cá đóng hộp, trái cây sấy khô, mứt, đậu đóng hộp, sữa tiệt trùng, nước dừa, cafe… Sản phẩm tiệt trùng có thể bảo quản trong nhiệt độ không khí bình thường
- Nhược điểm: Quá trình tiệt trùng có thể tiêu diệt một số vi sinh vật tốt cho sức khỏe con người, có thể làm giảm chất dinh dưỡng tự nhiên cũng như thay đổi hương vị ban đầu của thực phẩm
* Phân biệt giữa thanh trùng và tiệt trùng
Hình 6 Tiệt trùng vi sinh vật
Trang 14Hình 7 Bảng so sánh giữa tiệt trùng và thanh trùng
2.5.3 Một số ứng dụng của phương pháp xử lý nhiệt khác
- Chần (Blanching)
- Nấu phương pháp Sous Vide
- Sấy nhiệt (Thermal Drying)
- Nấu chín (Baking, Roasting, Frying)
3 Chiếu xạ ức chế vi sinh vật trong thực phẩm
3.1 Khái niệm chiếu xạ
- Chiếu xạ thực phẩm là công nghệ sử dụng năng lượng bức xạ ion hoá để xử lýthực phẩm nhằm nâng cao chất lượng vệ sinh và an toàn thực phẩm Thực phẩmchiếu xạ đã được chứng minh là lành tính và mang lại những lợi ích kinh tế - xãhội to lớn Tuy nhiên cũng giống như các công nghệ chế biến và bảo quản thựcphẩm bằng hoá học hoặc bằng nhiệt, công nghệ chiếu xạ thực phẩm cũng đòi hỏi
cơ sở chiếu xạ và cơ sở sản xuất chế biến thực phẩm phải tuân thủ những yêucầu nhất định về liều chiếu, qui cách sản phẩm và điều kiện lưu kho, vận chuyển
và chế biến thực phẩm sau khi chiếu xạ
Trang 15Hình 8 Các giải sóng điện từ
3.2 Nguyên lý hoạt động của chiếu xạ ức chế vi sinh vật trong thực phẩm
- Người ta sử dụng tia bức xạ gamma của chất phóng xạ Cobalt 60 hoặc của chấtCesium 137 để chiếu vào thực phẩm nhằm diệt vi trùng (thịt), vi sinh vật, sâu
bọ, côn trùng và ký sinh trùng (lúa mì, bột, đồ gia vị, ngũ cốc, trái cây khô), làmchậm lại sự phát triển, làm chậm chín cũng như ngăn chặn sự nảy mầm ở cácloại trái cây và củ hành… Phóng xạ tác động thẳng vào phần DNA tức là phầnquyết định tính chất di truyền, làm tế bào không thể phân cắt được
-Thiết bị chiếu xạ hiện dùng để chiếu xạ thực phẩm thường sử dụng nguồn đồng
vị phóng xạ (60Co hoặc 137Cs) hoặc tia X và các dòng electron được phát ra từmáy phát
3.3 Các dòng chiếu xạ thường dùng trong thực phẩm
- Chiếu xạ bằng dòng electron: Dòng electron chạy qua một điện trường với vậntốc gần bằng vận tốc ánh sáng Dòng electron như một tia xạ đặc biệt, có khảnăng xuyên qua nhiều lớp tế bào hơn là các photon Vì vậy dòng electron sẽxuyên sâu vào thực phẩm chiếu xạ vài inch, điều này còn phụ thuộc vào độ dàycủa thực phẩm thực phẩm chiếu xạ
- Chiếu xạ bằng tia Gramma: Sử dụng Cobalt 60 là phương pháp thích hợp đểchiếu xạ hầu hết các loại thực phẩm, là phương pháp phổ biến hiện nay, bởi vìchúng có khả năng xuyên sâu tốt, đồng thời chúng ta có thể kiểm soát được khảnăng xuyên thấu của chúng trong thực phẩm
- Chiếu xạ bằng tia X:Tương tự như tia gramma, tia X cũng là hạt photon cóquang phổ rộng, được sử dụng cơ bản trong chiếu xạ
3.4 Ứng dụng của chiếu xạ ức chế vi sinh vật trong thực phẩm
- Phòng chống thực phẩm gây bệnh: Chiếu xạ có thể loại bỏ vi sinh vật gây bệnh
như Salmonella và Escherichia coli (E coli) từ thực phẩm.
Trang 16Hình 9 Chiếu xạ gamma tiêu diệt vi khuẩn
- Bảo quản thực phẩm: Chiếu xạ giúp tiêu diệt hoặc vô hoạt vi sinh vật gây hư hỏng và phân hủy thực phẩm, kéo dài tuổi thọ của các loại thực phẩm
Hình 10 Kĩ thuật bảo quản bằng chiếu xạ
- Khử trùng thực phẩm: Một số loại thực phẩm sau khi được chiếu xạ có thểđược bảo quản trong nhiều năm mà không cần giữ lạnh, rất hữu ích cho việcđiều trị bệnh nhân có hệ miễn dịch suy giảm
Hình 11 Khử trùng thực phẩm bằng chiếu xạ
- Ức chế sự nảy mầm và quá trình chín: Chiếu xạ có thể ức chế sự nảy mầm (ví
dụ như khoai tây) và trì hoãn quá trình chín của trái cây để tăng thời gian bảo quản