Sử dụng kĩ thuật MAP trong chế biến tối thiểu

Sử dụng kĩ thuật MAP trong chế biến tối thiểu

2.4 Sử dụng kỹ thuật MAP trong chế biến tối thiểu, [2, 6, 17, 24,

27, 30]

Bao gói trong khí quyển điều chỉnh (Modified atmosphere packaging, MAP) hiện là một trong những kỹ thuật chế biến tối thiểu quan trọng và hứa hẹn sự phát triển mạnh trong tương lai cho việc sản xuất ra các sản phẩm thực phẩm ăn liền có chất lượng cao, giữ được các giá trị dinh dưỡng và cảm quan ban đầu của thực phẩm

2.4.1 Định nghĩa kỹ thuật MAP:

 Bao gói trong khí quyển điều chỉnh (MAP) là phương pháp bảo quản thực phẩm được thực hiện bằng cách sử dụng màng bao để bao gói thực phẩm với thành phần khí quyển trong màng bao đã được thay đổi và không có sự kiểm soát điều chỉnh nào trong suốt thời gian bảo quản

 Theo định nghĩa của Young và cộng sự (1988) thì đây là phương pháp bảo quản thực phẩm bằng cách bao gói thực phẩm trong một loại bao bì có tính ngăn thấm khí chọn lọc với môi trường khí quyển trong bao bì đã được thay đổi để giảm tốc độ hô hấp, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật và giảm sự hư hỏng do enzym, nhằm mục đích kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm

 Kỹ thuật MAP bao gồm kỹ thuật bao gói chân không (Vacuum packaging, VP), Bao gói bằng khí quyển điều chỉnh cân bằng (Equilibrium modified-atmosphere packaging, EMAP), Bao gói bằng khí quyển điều chỉnh thụ động (Passive modified atmosphere pakaging, PMAP)

 Nguyên tắc: Thay đổi thành phần khí quyển bao quanh thực phẩm với mục đích hạn chế hô hấp và hoạt động của vi sinh vật

2.4.2 Ưu nhược điểm của kỹ thuật MAP

 Ưu điểm :

 Thời gian bảo quản có thể tăng lên đến 4 lần so với sản phẩm không xử lý hay bao gói (phụ thuộc loại thực phẩm bao gói, chất lượng ban đầu của thực phẩm, thành phần hỗn hợp khí sử dụng, thời gian, nhiệt độ bảo quản, điều kiện vệ sinh…)

 Tổn thất về khối lượng giảm (do giảm sự mất nước gây ra bởi quá trình hô hấp)

 Sản phẩm giữ được độ tươi.

 Ít hoặc không cần dùng chất bảo quản

 Có thể tránh được tổn thương lạnh ở một số loại rau quả khi áp dụng phương pháp bảo quản lạnh

 Có thể hạn chế được sự phát triển của vi sinh vật và các loài côn trùng

 Có thể phân phối sản phẩm đi các nơi xa hơn, giảm chi phí phân phối

 Tăng tính thẩm mỹ trong trưng bày, sản phẩm được nhìn thấy rõ ràng và toàn bộ

 Nhược điểm :

 Cần phải kiểm soát nhiệt độ (nhiệt độ bao gói, nhiệt độ bảo quản)

 Đối với từng loại sản phẩm khác nhau thì sẽ có một công thức khí khác nhau

 Có thể gây những tổn hại sinh lý của một số loại rau quả như tạo những vết đen ở khoai tây

 Nồng độ CO2 cao có thể ảnh hưởng đến chất lượng rau quả như sự xuất hiện màu nâu khi CO2 đạt 10%, tạo vết chấm bầm hoặc tăng độ bột trên một số giống táo, gây hư hỏng, sinh

vị lạ cho một số loại rau như súplơ, xà lách, đậu

 Nồng độ O2 quá thấp sẽ dẫn tới sự hô hấp yếm khí ở thực vật: làm biến mùi, làm biến đổi quá trình chín

 Nguyên liệu đem bao gói đòi hỏi phải có chất lượng cao thì áp dụng kỹ thuật MAP mới có hiệu quả

 Đòi hỏi thiết bị đặc biệt và phải có công tác huấn luyện

 Sản phẩm sẽ không an toàn khi bao bì bị bẹp dúm, thủng

 Giá thành cao

2.4.3 Các chất khí được sử dụng trong kỹ thuật MAP:

 Có 3 khí chủ yếu được sử dụng trong kỹ thuật MAP là O2, CO2, N2 Việc lựa chọn các thành phần khí phụ thuộc rất nhiều vào thực phẩm được bao gói Môi trường khí được tạo ra bên trong bao gói phải đáp ứng được sự cân bằng giữa việc kéo dài sự sống và các đặc tính cảm quan tối ưu của thực phẩm Ngoài ra, một số khí khác cũng được sử dụng là: khí trơ (He, Ar, Xe và Ne), CO và SO2

 Khí CO 2 :

 Khí CO2 là một khí không màu, có mùi hăng nhẹ ở nồng độ rất cao Nó là một chất khí gây ngạt và có tính ăn mòn nhẹ trong môi trường ẩm CO2 dễ dàng tan trong nước (1.73g CO2/kg H2O ở 100KPa, 200C; 3.38g CO2/kg H2O ở 100KPa, 00C) để tạo ra acid cacbonic (H2CO3) làm tăng nồng độ acid trong dung dịch và làm giảm pH Khí này cũng hòa tan trong chất béo và một vài hợp chất hữu cơ khác CO2 hấp thụ vào trong các mô cơ của cá, làm giảm pH Trong kỹ thuật MAP, sự hấp thụ của CO2 phải được kiểm soát cẩn thận để ngăn ngừa sự giảm áp suất xuống quá thấp dẫn đến bẹp dúm bao bì Nitơ thường được thêm vào để ngăn ngừa hiện tượng đó

 Nhiệt độ giảm làm cho sự hòa tan của CO2 tăng lên.Vì lý do này, hoạt tính chống vi sinh vật của CO2 có hiệu quả ở nhiệt độ nhỏ hơn 100C hơn là ở 150C hoặc cao hơn Điều này rất có ý nghĩa trong kỹ thuật MAP

 Cơ chế tác động lên vi sinh vật của CO 2:

♦ Làm giảm pH của môi trường nội bào theo phản ứng sau:

CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+

Do đó ức chế một số phản ứng do enzym xúc tác

♦ Tác dụng với màng tế bào, làm ảnh hưởng tới trạng thái của màng tế bào hay tới protein trên màng tế bào, làm rối loạn quá trình trao đổi chất qua màng tế bào

 Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả tác động của CO 2

♦ Nồng độ CO2: Vi sinh vật hiếu khí thường bị nhạy cảm với nồng độ CO2 cao hơn vi sinh vật kị khí và yếm khí không bắt buộc

♦ Nhiệt độ: ở nhiệt độ thấp, độ hoà tan của khí CO2 tăng, do vậy tác dụng ức chế đối với vi sinh vật sẽ lớn hơn

♦ pH ảnh hưởng tới sự phân ly của CO2 trong nước

pH < 6.37: CO2, 6.37<pH<8 : HCO3-, pH > 8 : CO3

2-♦ Aûnh hưởng của môi trường: nồng độ của CO2 giảm theo sự giảm của hoạt độ nước (aw) trong môi trường

 Khí O 2 :

 Khí O2 là một khí không màu, không mùi, có hoạt tính cao và duy trì sự cháy Nó hòa tan rất ít trong nước (0.04g O2/kg H2O ở 100Kpa, 200C) O2 tham gia vào một số phản ứng làm hư hỏng thực phẩm: phản ứng oxi hóa chất béo, phản ứng hóa nâu và phản ứng oxi hóa các chất màu Hầu hết các vi sinh vật gây hỏng sản phẩm đều cần O2 cho sự phát triển Do đó để kéo dài sự sống cho thực phẩm thì bên trong bao gói nên chứa đựng một hàm lượng thấp O2 tới mức có thể Tuy nhiên cũng chú ý rằng, hàm lượng O2 thấp cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và sự an toàn của thực phẩm, ví dụ: sự già hoá của rau trái (rụng lá, biến màu ), sự phát triển của vi sinh vật yếm khí…

 Aûnh hưởng của O 2 tới vi sinh vật theo cơ chế:

♦ Sản sinh ra gốc tự do superoxid theo cơ chế:

O2 + e- + H + HO2 O2- + H+ O2- + O2- + H+ H2O2 + O2H2O2 + O2- O2 + OH- + OH.

♦ Các gốc tự do này sẽ gây ra phản ứng oxi hoá lipid trong màng tế bào

 Những vi sinh vật hiếu khí có khả năng chống lại tác hại của oxy do có enzyme catalase hoặc peroxidase phân huỷ H2O2 thành những chất không độc, bền vững theo

cơ chế:

♦ Catalase: 2H2O2 O2 + 2H2O

♦ Peroxidase: AH2 + H2O2 A + 2H2O

 Những vi sinh vật kị khí không có cơ chế bảo vệ khỏi tác hại của oxy do không có các enzym trên

 Khí N 2 :

Khí N2 là một khí không màu, không mùi, không vị và gần như trơ về mặt hoá học Nó có tỷ trọng thấp hơn không khí, không duy trì sự cháy, hòa tan rất ít trong nước (0.018g/Kg ở 100KPa, 200C) và trong những chất khác có trong thực phẩm N2 ức chế sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí, do đó nó ngăn chặn sự hư hỏng do VSV này gây ra Tuy nhiên, nó lại không ngăn chặn sự phát triển của VSV kỵ khí Nhờ tính hòa tan thấp trong nước, N2 được sử dụng như một chất khí độn để giúp cho bao gói tránh bị bẹp dúm thường xảy ra khi CO2 bị hòa tan nhiều

Khí CO:

Khí CO là một khí không màu, không mùi, không vị Nó rất hoạt động về mặt hóa học và có khả năng cháy Nó không tan trong nước nhưng lại tan tốt trong một số dung môi hữu cơ CO được nghiên cứu cho kỹ thuật MAP của thịt và được cho phép ở Mỹ để ngăn ngừa sự hóa nâu của rau diếp đã bao gói Sự ứng dụng của CO còn bị hạn chế nhiều bởi vì nó độc và có thể tạo với không khí một hỗn hợp gây nổ.

 Bổ sung CO vào khí quyển điều chỉnh có ưu nhược điểm là:

♦ Ưu điểm:

 Ưùc chế sự oxi hoá, sự hoá nâu, giữ màu cho sản phẩm thịt cá do CO tác dụng với Myoglobin tạo thành phức CO-Mb, ngăn cản sự tiếp xúc giữa myoglobin và O2, do đó hạn chế sự oxi hoá không thuận nghịch của myoglobin thành metmyoglobin có màu nâu

 Ưùc chế sự phát triển của vi sinh vật

♦ Nhược điểm:

 Làm trầm trọng thêm một số khuyết tật sinh lý của sản phẩm thực vật

 Độc hại đối với người và dễ cháy nổ ở nồng độ (12.5-74.2%)

♦ Nếu nguyên nhân chính gây hư hỏng thực phẩm là do hoạt động oxi hoá thì hỗn hợp khí phải không có mặt O2 Tuỳ thuộc vào loại sản phẩm mà hỗn hợp khí có thể 100%N2 (hoặc chân không) hoặc gồm CO2/N2 cho những thực phẩm nhạy cảm với O2 Đối với thực phẩm còn khả năng hô hấp thì nồng độ CO2 quá

cao hoặc nồng độ O2 quá thấp đều không phù hợp Thường sử dụng hỗn hợp khí gồm 5% CO2 và 5% O2 kết hợp với vật liệu làm bao bì có tính thấm chọn lọc cao.

2.4.4 Phương thức đóng gói thực phẩm trong kỹ thuật MAP:

Dùng buồng hút chân không:

- Loại máy này sử dụng bao dạng màng và dùng kỹ thuật hút chân không để thay đổi thành phần không khí

- Thường được sử dụng cho những loại sản phẩm bao gói có kích thước nhỏ gọn

- Sản phẩm bao gói được đặt vào trong một túi nhỏ có dạng màng bao và được đặt vào trong buồng

- Đóng nắp lại, sau đó cho máy hoạt động hút không khí cả ở trong túi lẫn phần không khí trong buồng

- Bơm vào túi hỗn hợp khí đã được điều chỉnh thành phần

- Sau đó, hàn kín miệng túi bằng nhiệt

Hình 2.15: Đóng gói dùng buồng hút chân không

Phương thức sử dụng ống hút khí:

- Sản phẩm được cho vào túi và được đặt vào vị trí hàn miệng bao, sau đó người ta đặt hai ống hút khí vào hút chân không và cho hỗn hợp khí mong muốn vào trong túi rồi hàn miệng bao lại

- Dụng cụ này được sử dụng đóng gói cho những sản phẩm sản xuất ở qui mô nhỏ

Hình 2.16: Đóng gói sử dụng ống hút khí

Kiểu đóng gói sản phẩm đặt trên những khay:

- Sản phẩm được đặt trên các khay, không khí bên trong sẽ được hút ra ngoài sau đó hỗn hợp không khí có thành phần mong muốn sẽ được bơm vào và hàn kín miệng bao lại

- Phương thức đóng gói này được điều khiển tự động, thường được dùng để đóng gói trên một dây chuyền vì vậy mà có thể áp dụng ở nhiều nhà máy, xí nghiệp lớn

Hình 2.17: Đóng gói sản phẩm trên khay

2.4.5 Các loại bao bì sử dụng trong MAP, [2]

o Trong thời gian bảo quản, thành phần khí quyển trong bao bì sẽ thay đổi phụ thuộc vào tính thẩm thấu của vật liệu bao bì, hoạt động của vi sinh vật và hoạt động hô hấp của sản phẩm (trừ sản phẩm không còn khả năng hô hấp)

o Hai thông số kỹ thuật quan trọng của bao bì sử dụng trong kỹ thuật MAP là độ thấm khí và độ thấm hơi nước Dựa trên tính chất chống thấm O2 , vật liệu bao gói thường được phân thành các loại sau:

 Độ chống thấm khí thấp >300 ml/m2

 Độ chống thấm khí trung bình 50 - 300 ml/m2

 Độ chống thấm khí cao 10 - 50 ml/m2

 Độ chống thấm khí siêu cao <10 ml/m2

Yêu cầu đối với vật liệu làm bao bì : có độ thấm khí phù hợp, trong suốt, dễ hàn nhiệt và chống sương đọng

Một số màng được dùng để bao gói rau quả trong MAP:

Màng plastic:

LDPE (linear low density polyethylene)

- Là màng polyethylene có tỷ trọng thấp được sản xuất bằng phương pháp trùng hợp khí ethylene C2H4

- Tỷ trọng : 0,91 ÷ 0,925 g/cm3

- Đặc tính :

• Trong suốt, hơi có ánh mờ, có bề mặt bóng láng, mềm dẻo

• Tnc = 85 ÷ 930C

• Bền cơ học cao dưới tác dụng của axít, kiềm,dung dịch muối vô cơ

• Bị hư hỏng khi tiếp xúc với các dung môi hữu cơ và các chất tẩy như H2O2, HClO

• Chống thấm O2, CO2 kém

• Chống thấm nước và hơi nước tốt

• Dùng để bao gói rau, quả tươi sống bảo quản theo phương pháp ức chế hô hấp rất hiệu quả và kinh tế

• Chống thấm hơi và nước kém hơn PE

• Chống thấm khí và chống thấm dầu mỡ cao

• Không bị hư hỏng bởi axit và kiềm

• Bị phá hủy bởi các dung môi hữu cơ

• Làm màng co vì có tính khá mềm dẻo để bao bọc các loại rau quả tươi sống

EVA (ethylene vinyl acetat)

- Là loại màng được sản xuất bằng phương pháp đồng trùng hợp ethylene và vinyl acetat

- Loại màng EVA có tỉ lệ VA khoảng 7 ÷ 8% thì có tính chất giống LDPE, VA khoảng 15 ÷

20% thì khá giống PVC nhưng dẻo dai hơn được dùng làm màng co

- Đặc tính :

• Mềm dẻo

• Độ bền cơ học cao hơn LDPE

• Tính chống thấm hơi nước và khí thấp hơn LDPE

OPP (oriented polypropylen)

- Là màng polypropylen cải tiến

- Tỷ trọng : 0,902 ÷ 0,907 g/cm3

- Đặc tính :

• Trong suốt và bóng bề mặt

• Độ bền cơ học cao

• Chống thấm khí và hơi nước tốt

- Một số loại thực phẩm như rau xà lách, nấm rơm, bông cải xanh… cần được đóng bao bì có bơm khí, với bao bì làm bằng vật liệu plastic OPP

Polyamide (nylon)

- Là một loại plastic tạo ra từ phản ứng trùng ngưng của một loại axit hữu cơ và một amin

- Đặc tính :

• Bền cơ học, trong suốt,có độ bóng bề mặt cao, mềm dẻo

• Không bị tác động bởi axit và kiềm yếu nhưng bị hư hỏng khi tiếp xúc với axit và kiềm nồng độ cao

• Tính chống thẩm thấu khí hơi rất tốt (thường được sử dụng làm bao bì đóng gói chân không)

Bảng 2.13: Khả năng thấm khí hơi và nước, khả năng chịu đựng trong các môi trường hóa học của các loại plastic, [2]

Khả năng chịu đựng trong môi trường

GHI CHÚ:

PVC thường sử dụng chủ yếu để bao gói bên ngoài những sản phẩm, còn PP và LDPE được sử dụng để đóng gói những sản phẩm chế biến tối thiểu

Màng sáp :

Màng sáp thường dùng để chống tác dụng của nấm, hạn chế sự hô hấp, sự chín, sự bốc hơi của rau qủa vừa là chất chống nấm bệnh Màng sáp thường gồm các chất tạo màng, chất diệt nấm và các chất phụ khác.Các loại chất tạo màng sáp thường dùng hiện nay là :sáp lông cừu, sáp ong,Waxol 0,12,Waxol 12 (Aán Độ), Protexan…

Nguyên tắc tạo màng: Quả sẽ được nhúng vảo dung dịch rồi vớt ra để khô sẽ tạo được lớp màng bao xung quanh

Bảng 2.14: Các loại Waxol

Hỗn hợp này có dạng nhũ tương, có hàm lượng chất khô là 12%, khi dùng, có thể pha loãng đến độ khô cần thiết (4, 6, 8, 9%)

Màng Chitoxan :

Chitoxan (C6H13NO5) chế hóa từ chitin trong vỏ tôm, mai rùa với NaOH Chitoxan là polymer sinh học có hoạt tính cao, có tính kháng nấm, có khả năng tự phân hủy, màng mỏng có tính chống thấm…

Cách tạo màng Chitoxan :Chitoxan hòa tan trong dụng dịch với axit acetic 2 – 3%, một số chất kháng nấm và một số chất tăng tính tạo màng Màng Chitoxan tạo thành trên bề mặt quả có tác dụng ức chế hô hấp, giữ khí CO2, giảm lượng ethylen (khí kích thích quá trình chín của rau quả), kìm hãm sự biến màu của quả khi bảo quản

Các loại rau quả phù hợp với phương pháp tạo màng như táo, lê, bơ, quả múi, dưa chuột, tiêu, khoai tây, khoai lang, cà chua …Rau lá, măng không phù hợp với phương pháp tạo màng này

Các chất tạo màng khác : CMS (Carboxy Methyl Sitoxan), CMC (Carboxy Methyl Cellulose),

- Xử lý chuối bằng CMC nồng độ 6%, t = 250C, ϕ = 90%, sau 12 ngày bảo quản, hao hụt 8%

2.4.6 Ứng dụng của kỹ thuật MAP trong sản xuất thực phẩm chế biến tối thiểu

MAP được áp dụng để bao gói trong các thực phẩm tươi Những sản phẩm thực phẩm chế biến tối thiểu sử dụng MAP như thịt tươi, các loại thuỷ sản, các loại rau quả tươi), những sản phẩm rau quả đã cắt lát, salad dressing (Church, 1994)…

2.4.6.1 Kỹ thuật MAP trong Thuỷ hải sản

 Cá và các loại thuỷ hải sản khác có nguy cơ bị hư hỏng rất cao do hoạt độ nước aw cao, pH trung tính và sự có mặt của những enzym thuỷ phân sinh ra mùi vị không mong muốn

o Sự hư hỏng của thuỷ hải sản thường do sự phát triển của vi sinh vật và do hoạt động oxi hoá Hoạt động của vi sinh vật gây ra sự phá huỷ protein và trimethylamin oxide (TMAO), kết quả giải phóng ra mùi cá không mong muốn như trimethylamine (TMA)

o Vi sinh vật gây hư hỏng chính trong thuỷ sản lạnh đông là Shewanella putrefacies

(Gram và cộng sự, 1989) Sự hư hỏng này phụ thuộc vào nhiệt độ và có thể kìm hãm được bằng các sử dụng nhiệt độ thấp (Rosnes và cộng sự, 1994)

 Người ta thường kết hợp sử dụng MAP với bảo quản ở nhiệt độ thấp Bằng phương pháp này, thời gian bảo quản của cá tươi có thể tăng từ 50 -100% và của hải sản đã qua chế biến tăng từ 100 -200% (Sivertsvik và cộng sự, 2002 ; Stammen và cộng sự, 1990)

 Một số ví dụ về sử dụng kỹ thuật MAP trong bảo quản thuỷ hải sản: