KỸ THUẬT MAP (MODIFIED ATMOSPHERE PACKAGING)

An toàn và sự hư hỏng là hai yếu tố quan trọng được quan tâm nhiều nhất trong tất cả các loại thực phẩm.

MỤC LỤC

A KỸ THUẬT MAP (MODIFIED ATMOSPHERE PACKAGING) 6

I Khái niệm MAP 6

1 Lịch sử phát triển của MAP 6

2 Định nghĩa MAP 7

3 Các yếu tố cần kiểm soát trong kỹ thuật MAP 8

a Yếu tố sinh học: 8

b Yếu tố sinh lý: 9

c Yếu tố hóa học: 9

4 Các chất khí được sử dụng trong kỹ thuật MAP 10

II Kỹ thuật MAP trong bảo quản rau quả 12

1 Kỹ thuật vận hành của EMAP 12

2 Thiết lập thành phần khí bên trong bao bì 15

3 Các nhân tố ảnh hưởng đến EMAP 16

a Sự chống lại quá trình khuếch tán: 16

b Cường độ hô hấp: 16

c Sự tạo thành của ethylen: 16

d Nhiệt độ: 17

e Độ ẩm tương đối: 17

f Nồng độ O2 và CO2: 17

g Ánh sáng: 19

h Shock và va chạm : 19

4 Sử dụng MAP kết hợp với các phương thức bảo quản khác: 20

a Kết hợp với bảo quản lạnh : 20

b Kết hợp với dùng hóa chất : 20

c Phương pháp MAP sử dụng nồng độ O2 cao: 20

5 Phương thức đóng gói trong MAP cho rau quả: 24

a Dùng buồng hút chân không: 24

b Phương thức sử dụng ống hút khí: 25

c Kiểu đóng gói sản phẩm đặt trên những khay: 25

d Kiểu TFFS (Thermoform-fill-seal): 26

6 Các loại bao bì sử dụng trong MAP cho rau quả: 27

a Màng plastic: 28

b Màng sáp: 32

c Các chất tạo màng khác : 34

7 Một số thiết bị đóng gói MAP trong rau quả 34

8 Một số hình ảnh bao gói rau quả trong MAP 38

B HỆ THỐNG ĐÓNG GÓI CHỐNG VI SINH VẬT APS (ANTIMICROBIAL PACKAGING SYSTEMS) 40

I Khái niệm về hệ thống đóng gói chống vi sinh vật 40

1 Định nghĩa 40

2 Chất chống vi sinh vật 40

a Hóa chất chống vi sinh vật 41

b Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc tự nhiên 42

c Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc vi sinh (probiotic) 43

3 Màng film và màng phủ chống vi sinh vật 44

a Nhóm polysaccharid 44

b Nhóm protein 46

c Nhóm lipid 46

d Hỗn hợp composit 47

4 Cơ chế vận hành kỹ thuật APS 48

5 Các yếu tố ảnh hưởng đến kỹ thuật APS 52

II NHỮNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ 57

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1: Quá trình hô hấp yếm khí 13

Hình 2: Quá trình hô hấp hiếu khí 13

Hình 3: Quá trình hô hấp khi bảo quản MAP 14

Hình 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian bảo quản 17

Hình 5: Ảnh hưởng của nồng độ O2 và CO2 đến kỹ thuật MAP 19

Hình 6: Aûnh hưởng của nồng độ O2 cao đến sự phát triển của vi sinh vật 21

Hình 7: Giả thuyết về sự ức chế enzyme làm mất màu trong kỹ thuật MAP nồng độ O2 cao 22

Hình 8: Sự phát triển của nấm mốc bị ức chế bởiù các loại hỗn hợp khí 23

Hình 9: Nấm mốc Penicillium digitatum ở cam bị ức chế bởi các loại hỗn hợp khí 23

Hình 10: Buồng đóng gói chân không 24

Hình 11: Thiết bị đóng gói sử dụng ống khí 25

Hình 12: Thiết bị đóng gói bao bì dạng khay 26

Hình 13: Thiết bị đóng gói dạng TFFS 27

Hình 14: Máy KATS 800 34

Hình 15: Máy ORICS R40 35

Hình 16: Hệ thống sản xuất salad đóng gói sử dụng kỹ thuật MAP 37 Hình 17: Kỹ thuật APS 49

Hình 18: Hệ thống bao bì vả hệ thống màng phủ ăn được 54

Hình 19: Sự nhả của chất chống khuẩn trong hai hệ thống bao bì chống khuẩn khác nhau 55

Hình 20: Nồng độ trên bề mặt thực phẩm 57

Hình 21: Ion bạc được đính lên chất mang là nhôm silicat 58

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Cường độ hô hấp một số loại rau quả 15

Bảng 2: Nồng độ O2 thấp nhất và CO2 cao nhất trong bảo quản các loại rau quả 18

Bảng 3: Thời gian (ngày) bảo quản các loại rau quả bằng phương pháp MAP ở 8 0 C 22

Bảng 4: Khả năng thấm khí hơi và nước, khả năng chịu đựng trong các môi trường hóa học của các loại plastic 31

Bảng 5: Ứng dụng các loại vật liệu trong bao gói rau quả 32

Bảng 6: Các chất chống vi sinh vật thường dùng 41

Bảng 7: Một số ngiên cứu ứng dụng kỹ thật APS 51

Bảng 8: Một số chất chống vi sinh vật và nhà sản xuất 59

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AMAP: Active Modified Atmosphere Packaging

APS: Antimicrobial Packaging System

BHA: Butylat Hydroxy Anizon

BHT: Butylat Hydroxy Toluen

CMC: Carboxy Methyl Cellulose

EDTA: Ethylenediamine Tetraacetic Acid

EMAP: Equilibrium Modified Atmosphere Packaging

EVA: Ethylen Vinyl Acetat

HPMC: Hydroxypropyl Methylcellulose

LDPE: Low Density Polyethylen

LLDPE: Linear Low Density Polyethylen

MA: Modified Atmosphere

MAP: Modified Atmosphere Packaging

OPP: Oriented Polypropylen

PAMP: Passive Modified Atmosphere Packaging

PVOH: Polyvinyl alcohol

SOPP: Natri octophenit-phenat

SPI: Soy Protein Isolate

TBHQ: Tertiary Butylhydroquinone

TFFS: Thermoform-fill-seal

WPC: Wood Plastic Composite

A KỸ THUẬT MAP (MODIFIED ATMOSPHERE PACKAGING)

I Khái niệm MAP

An toàn và sự hư hỏng là hai yếu tố quan trọng được quan tâmnhiều nhất trong tất cả các loại thực phẩm An toàn được chú trọngnhất việc chống lại mầm bệnh và độc tố trong thực phẩm Sự hưhỏng bắt nguồn bởi vi khuẩn, hoạt động của enzyme, các phảnứng hóa học mà hậu quả gây ra là những biến đổi không mongmuốn trong mùi vị, tính chất hóa lý, thành phần dinh dưỡng củasản phẩm Chất lượng của thực phẩm phụ thuộc vào thành phần,vào cách chế biến, cách đóng gói và bảo quản Mục đích chínhcủa kỹ thuật MAP là kéo dài thời gian bảo quản của thực phẩmbằng cách làm giảm tỷ lệ hư hỏng mà vẫn giữ được sự an toànvà chất lượng vốn có của nó (Ooraikul and Stiles, 1991)

1 Lịch sử phát triển của MAP

Tính năng của công nghệ bảo quản bằng cách bao gói sảnphẩm trong khí quyển thay đổi (MAP) nhằm kéo dài tuổi thọï thựcphẩm đã được nhận biết cách đây nhiều năm Trong thập niên

1920, các nhà khoa học trong khi làm việc tại một cơ sở nghiên cứutại Cambridge, vương quốc Anh, đã thấy rằng tuổi thọ của những quảtáo có thể gia tăng bằng cách tồn trữ chúng trong các môitrường với những nồng độ O2 thấp và khí CO2 cao, trong thập niên 30khi thịt bò được vận chuyển trong các môi trường có khí CO2 thì thờigian bảo quản của chúng tăng gần gấp 2 lần

Ở vương quốc Anh chính dây chuyền bán lẻ thịt đóng gói trongkhí quyển thay đổi của công ty Marks & Spencer lần đầu tiên trongnăm 1979 đã tạo điều kiện cho sự nổi tiếng trên thị trường thếgiới ngày nay về các sản phẩm bao gói khí quyển cải biến MA

(Modified Atmosphere) Kể từ đó đã có sự nhân rộng trong việc ứngdụng và nhu cầu đòi hỏi chính đáng của người tiêu dùng về cácloại thực phẩm tươi và đông lạnh mà lại chứa ít các chất bảo quản.Điều đó đã dẫn đến một sự gia tăng đáng kể trong lĩnh vực cácsản phẩm bao gói trong khí quyển thay đổi Ngày nay, thực phẩmđóng gói trong MAP bao gồm thịt tươi và nấu chín, cá, rau quả, mì sợi,phomát, các loại bánh nướng từ bột mì, khoai tây chiên, cà phê vàtrà.

2 Định nghĩa MAP

Bao gói trong khí quyển điều chỉnh MAP là phương pháp bảoquản bằng cách thay đổi thành phần khí quyển bao quanh sản phẩmbằng cách dùng màng bao như là bao bì sản phẩm và không có sựkiểm soát điều chỉnh nào sau đó trong suốt thời gian bảo quản

 Nguyên tắc:

Tạo một lớp màng mỏng bao bọc có tính thẩm thấu chọn lọcđối với các loại khí, với mục đích thay đổi thành phần khí quyểnchung quanh rau quả, hạn chế hô hấp và hoạt động của vi sinh vật

 Ưu điểm :

– Thời gian bảo quản có thể tăng lên đến 4 lần

– Tổn thất về khối lượng giảm

– Sản phẩm giữ độ tươi nguyên

– Ít hoặc không cần dùng chất bảo quản

– Có thể tránh được tổn thương lạnh ở một số loại rau quả khiáp dụng phương pháp bảo quản lạnh

– Có thể hạn chế được sự phát triển của vi sinh vật và các loàicôn trùng.

– Có thể phân phối sản phẩm đi các nơi xa hơn, giảm chi phíphân phối

– Việc phân phối các sản phẩm lát rời dễ dàng hơn

– Tăng tính thẩm mỹ trong trưng bày, sản phẩm được nhìn thấyrõ ràng và toàn bộ

– Công tác đóng gói được tập trung hóa và kiểm tra từng phầnmột

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

– Gia tăng thể tích bao gói, ảnh hưởng đến chi phí vận chuyểnvà không gian trong buôn bán lẻ.

– Sản phẩm sẽ không an toàn khi bao bì bị xì thủng

– Giá thành cao

3 Các yếu tố cần kiểm soát trong kỹ thuật MAP

a Yếu tố sinh học:

Tỷ lệ phát triển của vi sinh vật trong thực phẩm phụ thuộc vàonhững yếu tố như là pH, hoạt độ của nước aw, thế hóa rh, nhân tốvật lý, nhiệt độ, phương thức đóng gói, các chất phụ gia bảo quảnvà các vi sinh vật cạnh tranh… trong thực phẩm Những yếu tố nàycó thể được áp dụng riêng lẻ hoặc kết hợp với nhau trong thựcphẩm để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật kéo dài thời gianbảo quản (Leistner and Gorris, 1995)

Khi MAP được áp dụng để kéo dài thời gian bảo quản thì yếu tốcần quan tâm nhất là chủng loại vi khuẩn có thể gây nên sự hưhỏng trong thực phẩm đó Khí, màng bao, nhiệt độ bảo quản… cóthể được sử dụng để tiêu diệt hoặc làm chậm sự phát triển củacác vi sinh vật đó Hỗn hợp khí của CO2, O2, N2 thường được sử dụngnhất (Zeuthen and Bogh-Sorensen, 2003)

Thực tế thì vi khuẩn Gram âm thì nhạy cảm với CO2 hơn là vi

khuẩn Gram dương Vi khuẩn Gram âm như là Pseudomonas spp, Acinetobacter spp và Moraxella spp thì bị tiêu diệt ở nhiệt độ thấp Vì

vậy sản phẩm được bao gói với hàm lượng CO2 cao và bảo quản ởnhiệt độ thấp thì vi khuẩn Gram dương sẽ phát triển mạnh mẽ do

không có sự cạnh tranh (Church, 1994) Bacillus licheliformis và Leuconostoc mesenteroides là chủng vi khuẩn phát triển được trong

một loại bánh xốp kiểu Anh được đóng gói với khí bao gồm 60% CO2

và 40% N2 (Gibson et al., 2000) 100% CO2 được sử dụng sẽ làm chậm sự

phát triển của Clostridium botulium và hiệu quả này sẽ tăng khi kết hợp với một nồng độ NaCl thích hợp ở nhiệt độ thấp (Devlieghere et al., 2001).

Sự thiếu O2 trong khí quyển sẽ ngăn chặn sự phát triển của visinh vật hiếu khí Môi trường kị khí sẽ làm tăng sự phát triển và

sinh độc tố của Clostridium botulium Vì vậy môi trường yếm khí được

sử dụng một cách thận trọng trong kỹ thuật MAP (O'Connor-Shaw andReyes, 2000)

Những yếu tố khác như pH, chất bảo quản, nhiệt độ thấp đượcứng dụng để kết hợp với phương pháp bảo quản yếm khí hoặc

ngăn chặn các mần bệnh khác (Dufresne et al., 2000).

b Yếu tố sinh lý:

Rau quả sau thu hoạch hoặc thịt sau giết mổ vẫn còn nhữngbiến đổi sinh lý Chúng ảnh hưởng đến thời gian bảo quản vàchất lượng của sản phẩm tươi hoặc sản phẩm chế biến được baogói bằng MAP, vì vậy tùy loại sản phẩm, biến đổi sinh hóa củachúng, nhiệt độ bảo quản mà chúng ta sẽ thiết lập một côngthức MAP riêng cho chúng

Rau quả sau thu hoạch có nhiều biến đổi sinh lý phức tạp.Những biến đổi này liên quan đến quá trình hô hấp, quá trình nàychịu ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường như là không khí, độ ẩm,nhiệt độ và tình trạng vật lý của chúng (Cantwell, 1995)

Thịt sau giết mổ sẽ xảy ra hàng loạt các phản ứng hóa họcdiễn ra trong mô thịt, những biến đổi sinh lý ở thịt tươi bắt đầubằng sự co cứng (rigor mortis), thời gian co cứng phụ thuộc vào loại

và kích cỡ của con vật Ngoài ra O2 cần thiết để duy trì màu đỏcủa thịt.

c Yếu tố hóa học:

Các biến đổi hóa học ảnh hưởng đến chất lượng của thựcphẩm, nhiều phản ứng oxy hóa trong tự nhiên như là oxy hóa lipid,phản ứng Maillard, sự oxy hóa làm biến màu của chlorophyll,carotenoid và flavonoid, sự oxy hóa của myoglobin trong thịt đỏ…Sự oxyhóa lipid sẽ phân hủy các acid béo tự do chưa bảo hòa tạo nênnhững chất gây mùi ôi như là aldehyde, ketone, những acid béo mạchngắn…Phản ứng Maillard với đường và amino acid là tác nhân chính,có thể làm giảm chất lượng sản phẩm nếu những protein nhạycảm như lysine bị phá hủy, hay tạo ra những màu hay mùi khôngmong muốn Sự oxy hóa biến màu làm cho sản phẩm không cònhấp dẫn Mặc khác thịt đỏ sẽ trở nên bạc màu khi thiếu O2 đểchuyển hóa myoglobin thành oxymyoglobin để duy trì màu đỏ thịt

Những phản ứng hóa học chịu ảnh hưởng của những nhân tốnhư là nhiệt độ, aw , pH, rh, chất bảo quản Ví dụ như phản ứng oxyhóa lipid xảy ra mạnh mẽ ở nhệt độ cao, aw thấp, sự có mặt của

Cu hoặc Fe và ánh sáng, nhưng nó bị ngăn chặn bởi những chấtchống oxy hóa như BHA, BHT hoặc tocopherol (Peter and Leif, 2000)

4 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 thựcphẩm được bao gói Môi trường khí được tạo ra bên trong bao gói phảiđáp ứng được sự cân bằng giữa việc kéo dài sự sống và các đặctính cảm quan tối ưu của thực phẩm Ngoài ra, một số khí khác cũngđược sử dụng là: khí trơ (He, Ar, Xe và Ne), CO và SO2

 Khí CO2:

Khí CO2 là một khí không màu, có mùi hăng nhẹ ở nồng độrất cao Nó là một chất khí gây ngạt và có tính ăn mòn nhẹ trongmôi trường ẩm CO2 dễ dàng tan trong nước ( 1.57g/Kg ở 100Kpa, 200C)để tạo ra acid cacbonic (H2CO3) làm tăng nồng độ acid trong dung dịchvà làm giảm pH Khí này cũng hòa tan trong chất béo và một vàihợp chất hữu cơ khác 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 hiệuquả ở nhiệt độ nhỏ hơn 100C hơn là ở 150C hoặc cao hơn

(Devlieghere et al., 1998, Devlieghere et al., 2001) Điều này rất có ý

nghĩa trong kỹ thuật MAP

 Khí O2:

Khí O2 là một khí không màu, không mùi, có hoạt tính cao và duytrì sự cháy Nó hòa tan rất ít trong nước so với các loại khí khác, độtan của CO2 trong nước gấp 28 lần so với O2 ở 20oC (0.04g/Kg ở100Kpa, 200C) O2 tham gia vài loại phản ứng làm hư hỏng thực phẩm:phản ứng oxi hóa chất béo, phản ứng hóa nâu và phản ứng oxihóa các chất màu Sự thiếu O2 trong không khí có thể làm chậm sựphát triển, những biến đổi sinh lý của vi sinh vật Hầu hết các visinh vật gây hỏng sản phẩm đều cần O2 cho sự phát triển Do đóđể kéo dài sự sống cho thực phẩm thì bên trong bao gói nên chứađựng một hàm lượng thấp O2 Tuy nhiên cũng chú ý rằng, hàmlượng O2 thấp cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và sự an toàncủa thực phẩm, ví dụ: sự già yếu của rau quả, sự phát triển của visinh vật yếm khí….(Day, 2003)

 Khí N2:

Khí N2 là một khí không màu, không mùi, không vị và tương đốitrơ về mặt hóa học Nó có tỷ trọng thấp hơn không khí, không duytrì sự cháy, hòa tan rất ít trong nước (0.018g/Kg ở 100KPa, 200C) vànhững chất khác có trong thực phẩm N2 ức chế sự phát triển của

vi sinh vật ưa 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 Nhờtính hòa tan thấp trong nước, N2 được sử dụng như một chất khí độnđể giúp cho bao gói tránh bị bẹp dúm thường xảy ra khi CO2 bị hòatan nhiều

 Khí CO:

Khí CO là một khí không màu, không mùi, không vị Nó có khảnăng hoạt động về mặt hóa học cao và có khả năng cháy Nókhông tan trong nước nhưng lại tan tốt trong một số dung môi hữu cơ

CO được nghiên cứu cho MAP của thịt và được cho phép ở Mỹ đểngăn ngừa sự hóa nâu của rau diếp được bao gói Sự ứng dụng của

CO còn bị hạn chế nhiều bởi vì nó độc và có thể tạo với khôngkhí một hỗn hợp gây nổ (Ooraikul and Stiles, 1991)

 Khí trơ:

Khí trơ là những khí không hoạt động Ngày nay, những khí nàycũng được ứng dụng trong một số loại thực phẩm, ví dụ: khoai tâychiên đóng gói Tuy nhiên, việc sử dụng khí N2 trong công nghiệpvẫn mang tính phổ biến hơn do nguồn N2 dễ kiếm hơn (Ooraikul andStiles, 1991)

II Kỹ thuật MAP trong bảo quản rau quả

Hỗn hợp khí được đưa vào bên trong bao gói của các thực phẩmkhác nhau thì khác nhau, tùy thuộc vào loại thực phẩm, vật liệu làmbao bì và nhiệt độ tồn trữ Thịt, cá cần màng bao có độ thấm khírất thấp vì những sảøn phẩm này không còn sự hô hấp trong quátrình bảo quản Tuy nhiên, rau quả là những thực phẩm vẫn còn hôhấp sau thu hoạch, do đó sự ảnh hưởng qua lại giữa bao gói và rauquả là vô cùng quan trọng Nếu sự thấm khí (CO2, O2) của màng baođược thiết kế phù hợp với sự hô hấp của rau quả, có nghĩa là sựtạo thành hay hấp thụ một khí cân bằng với sự mất đi hay sự tạothành của khí đó trong bao bì, thì thành phần khí mong muốn bêntrong bao bì sẽ ổn định và do đó mà rau quả sẽ kéo dài được hạnsử dụng của nó Kỹ thuật để thiết lập sự cân bằng khí đó gọi làEMAP (Equilibrium Modified Atmosphere Packaging)

1 Kỹ thuật vận hành của EMAP

 Điều kiện yếm khí

Trong những bao bì có độ thấm khí thấp, do sự hô hấp làmgiảm hàm lượng O2 và tăng hàm lượng CO2 nên điều kiện yếm khísẽ nhanh chóng chiếm ưu thế, kết quả là gây ra mùi và vị khóchịu cho rau quả

Hình 1: Quá trình hô hấp yếm khí

Trong điều kiện yếm khí (nồng độ O2 < 2%), đường chuyển hóatheo phản ứng:

C6H12O6  CO2 + Aldehyd + Acid hữu cơ + Rượu

Một phân tử đường chỉ tạo ra 2 phân tử ATP (64KJ) và chỉ có5% nhiệt được tạo thành trong suốt quá trình hô hấp yếm khí của rauquả

 Điều kiện hiếu khí

Trong những bao bì có độ thấm khí cao, thành phẩn khí quyểnbên trong bao gói lại tương tự như bên ngoài, do đó mà sự hô hấpsẽ không hề bị giảm đi

Hình 2: Quá trình hô hấp hiếu khí

Trong điều kiện trên, phản ứng chuyển hóa đường xảy ra nhưsau:

C6H12O6 + 6O2  6H2O + 6CO2 + ATP

Một phân tử đường tạo ra 36 phân tử ATP (1152KJ)

 Kỹ thuật EMAP

Trong kỹ thuật EMAP, hàm lượng O2 và CO2 được điều chỉnh mộtcách chính xác và phù hợp Sự diều chỉnh này với mục đích làmgiảm sự hô hấp, hạn chế sự chín, giảm hoạt tính của enzyme hóanâu, làm chậm quá trình làm mềm cấu trúc, chống thất thoátvitamin, giữ gìn sự tươi xanh lâu dài cho rau quả

Hình 3: Quá trình hô hấp khi bảo quản MAP

Dưới điều kiện khí quyển được hiệu chỉnh một cách chính xác,hàm lượng O2 có sẵn rất ít cho việc chuyển hóa đường thành nănglượng, do đó mà làm giảm sự thất thoát sản phẩm

Bảng 1: Cường độ hô hấp một số loại rau quả

Cực kỳ

cao > 100 Bông cải xanh, đậu Hà Lan

2 Thiết lập thành phần khí bên trong bao bì

Có 2 cách để xây dựng thành phần khí quyển bên trong bao bì:

 PAMP ( Passive Modified Atmosphere Packaging):

Đặc tính của sản phẩm được kết hợp chặt chẽ với đặc tínhthấm khí của màng bao Một thành phần khí quyển thích hợp sẽ đượctạo ra một cách thụ động bên trong bao bì là kết quả của việc tiêuthụ O2 và thải CO2 của quá trình hô hấp Ban đầu sản phẩm sẽđược bao gói bình thường trong túi đựng vì thế tất nhiên bên trongbao gói lúc này là hỗn hợp khí có thành phần như khí quyển Sảnphẩm sẽ hô hấp như bình thường ở thời điểm ban đầu này Lượng

O2 tiêu thụ sẽ lớn hơn lượng O2 bên ngoài thấm vào, như vậy lượng

O2 trong bao gói chắc chắn sẽ bị giảm xuống dẫn đến cường độhô hấp của sản phẩm cũng sẽ giảm theo Sau một khoảng thờigian ngắn, lượng O2 tiêu thụ sẽ cân bằng với lượng O2 thấm từ bênngoài vào Sự cân bằng bắt đầu được thiết lập và hỗn hợp khí lúcnày là thành phần khí thích hợp cho sản phẩm

 AMAP (Active Modified Atmosphere Packaging):

Thành phần khí bên trong bao bì được thiết lập bằng cách rútchân không và thay thế không khí bằng một hỗn hợp khí mongmuốn Để đạt được và duy trì thành phần khí quyển mong muốn trongsuốt thời gian bảo quản, sự thấm khí của màng bao phải được thiếtlập sao cho cho phép O2 đi vào trong màng bao ở một tỷ lệ cânbằng với lượng O2 được hấp thụ bởi sản phẩm và để thoát CO2 ra

ngoài màng bao ở một tỷ lệ cân bằng với lượng CO2 do sản phẩmtạo ra Thêm vào đó, chất hấp thụ cũng được đưa vào để điềukhiển nồng độ O2, CO2, C2H4 và hấp thụ ẩm.

3 Các nhân tố ảnh hưởng đến EMAP

a Sự chống lại quá trình khuếch tán:

Sự di chuyển của các thành phần khí bên trong bao bì là do sựkhuyếch tán theo chiều gradient nồng độ của chúng Khí O2 từ môitrường ngoài khuếch tán qua vỏ sản phẩm vào bên trong thịt quảrồi dịch quả để đến nơi tiêu thụ Các rau quả khác nhau thì cókhoảng không chứa khí khác nhau ( ví dụ: khoai tây 1-2%, cà chua 5-20%, táo 25-30%) Khoảng không chứa khí càng giới hạn, khả năngchống lại sự khuyếch tán khí càng cao Điều này ảnh hưởng đếnthành phần khí trong kỹ thuật MAP, vì những rau quả có sự chống lạikhuyếch tán cao sẽ trở nên yếm khí ở vùng trung tâm

b Cường độ hô hấp:

Hô hấp trong thực vật là sự oxi hóa đường, acid hữu cơ thànhnhững phân tử đơn giản là CO2, H2O và năng lượng dạng nhiệt hoặcnăng lượng trao đổi chất Nhiệm vụ chính của MAP là làm sao phảigiảm tối thiểu cường độ hô hấp, tránh sự thất thoát vật chất

c Sự tạo thành của ethylen:

Ethylen được xem như là một hóc môn thực vật, đóng vai tròchính trong việc làm chín quả Ethylen hoạt động làm chín quả ởnồng độ vết (0.1ppm) O2 thì cần thiết cho sự hoạt động của ethylen.Nghiên cứu thấy rằng sự kết hợp giữa ethylen với cơ quan thụ cảmcủa sản phẩm bị ngăn cản khi nồng độ O2 dưới 8%, và sự tạothành ethylen sẽ bị giảm đi một nửa khi nồng độ O2 dưới 2.5% Nhưvậy, ở nồng độ khoảng 2.5% này, sự chín sẽ bị kiềm hãm do việcngăn cản sự tạo thành cũng như hoạt động của ethylen

d Nhiệt độ:

Những tiến trình trao đổi chất như hô hấp, chín đều chịu sự ảnhhưởng của nhiệt độ Thông thường các phản ứng hóa học tănglên 2 đến 3 lần khi nhiệt độ tăng thêm 100C, do vậy việc điềukhiển nhiệt độ thích hợp là vô cùng quan trọng để hệ thống MAPhoạt động một cách hiệu quả

Hình 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian bảo quản

(Nguồn: USDA handbook No 66: The Commercial Storage of Fruits,

Vegetables, and Nursery Stocks.)

e Độ ẩm tương đối:

Độ ẩm trong bao bì thấp có thể làm tổn hại đến sự thoát hơinước của cây, dẫn đến sự khô và gia tăng cường độ hô hấp.Ngược lại với độ ẩm cao sẽ xuất hiện sự ngưng tụ, dẫn đến sựchênh lệch về nhiệt độ bên trong và bên ngoài màng bao, tạo thểtích trống trong bao gói và ảnh hưởng một phần nào đó đến bảnchất của bao gói

f Nồng độ O2 và CO2:

Một thành phần khí quyển ưu việt là một thành phần khí quyểngiảm thiểu được sự hô hấp và do đó kéo dài được thời gian sống

của sản phẩm mà không làm tổn hại đến quá trình trao đổi chấtcủa chúng Vì thành phần khí quyển có thể dao động ở một mứcđộ nhỏ nên thành phần khí quyển tối ưu thực tế không nên quágần với thành phần mà bắt đầu có sự tổn hại.

Để bảo quản rau quả trong MAP, người ta thường hạ thấp nồngđộ O2, tăng nồng độ CO2 Tuy nhiên trong thực tế, không phải nồngđộ O2 càng thấp càng tốt cũng như CO2 có thể nâng cao đến baonhiêu cũng được mà phải có một giới hạn đối với mỗi loại rauquả Khi O2 không có thì rau quả có thể xảy ra hiện tượng hô hấpyếm khí làm cho sản phẩm có mùi vị lạ cộng thêm với sự pháttriển của vi sinh vật yếm khí, nếu O2 quá thấp thì không đủ giữ chosản phẩm được tươi nguyên như ban đầu Đối với CO2 cũng vậy khinồng độ quá cao thì sẽ làm cho sản phẩm nhạt hương vị Vì vậy,thành phần O2 thấp nhất nên khoảng 2%, CO2 cao nhất là 20% thì cóthể ức chế được vi sinh vật mà lại không ảnh hưởng nhiếu đếnchất lượng rau quả (Ooraikul and Stiles, 1991)

Bảng 2: Nồng độ O2 thấp nhất và CO2 cao nhất trong bảo quản các

loại rau quả

Dâu 20 2

(Nguồn: USDA handbook No 66: The Commercial Storage of Fruits,

Vegetables, and Nursery Stocks.)

g Ánh sáng:

Đối với hầu hết các sản phẩm rau quả, ánh sáng không cóảnh hưởng quan trọng lắm Tuy nhiên, đối với loại rau xanh, nếu ánhsáng có đủ thì sẽ xảy ra quá trình quang hợp nghĩa là một lượngđáng kể CO2 sẽ bị tiêu thụ và một lượng O2 cũng sẽ được tạo ratương ứng Phản ứng này đi ngược lại quá trình hô hấp và do đó sẽlàm cho thành phần khí trong bao gói sẽ bị biến đổi

h Shock và va chạm :

Các vết thương của quá trình shock và va chạm sẽ làm gia tăngcuờng độ hô hấp và giải phóng enzyme hoá nâu sản phẩm Thêmvào đó tại những vết thương này thì nguy cơ truyền nhiễm vi khuẩnvà nấm là rất cao

4 Sử dụng MAP kết hợp với các phương thức bảo

quản khác:

a Kết hợp với bảo quản lạnh :

Để nâng cao hiệu quả bao gói MAP, người ta thường thường kếthợp với phương pháp bảo quản lạnh Ở nhiệt độ lạnh thích hợp thìtốc độ hô hấp của rau quả sẽ giảm xuống vì vậy mà sẽ kéo dàiđược thời gian bảo quản sản phẩm

b Kết hợp với dùng hóa chất :

Trong rau quả, enzyme polyphenoloxidase thường xúc tác cho phảnứng sậm màu vì vậy làm giảm chất lượng của sản phẩm Do đó,người ta thường kết hợp đóng gói MAP với việc sử dụng hóa chấtchống oxi hóa ngăn chặn sự chuyển màu ở rau quả đã qua sơ chế.Các hóa chất thường được dùng để nhúng qau quả vào trước khibao gói MAP là:hỗn hợp acid ascorbic hoặc erythorbic hoặc muối natricủa chúng với acid citric, acid malic, acid tartaric, succinic, CaCl2, NaCl, 4-hexylresocinol, cysteine hydrochlorite Những nghiên cứu xa hơn nữa chothấy còn có thể sử dụng màng bao từ tinh bột và pectin và nhữngtác nhân sinh học an toàn như vi khuẩn lactic để ngăn chặn enzymepolyphenoloxidase

c Phương pháp MAP sử dụng nồng độ O2 cao:

Việc đóng gói thực phẩm ở nồng độ O2 cao là một phươngpháp tương đối mới mẻ và khá lạ

Trong suốt những năm 1993 -1994, một vài công ty sản xuấtnhững sản phầm sơ chế đã thử nghiệm bao gói sản phẩm vớinồng độ O2 cao Kết quả thử nghiệm cho thấy phương pháp này đemlại hiệu quả cao Tuy nhiên khi đó phương pháp này đã không đượcáp dụng có lẽ vì tồn tại một số kết quả không phù hợp và do sựthiếu hiểu biết về cơ cấu của các phản ứng sinh hóa cùng nhữngvấn đề liên quan đến tính an toàn khi sử dụng phương pháp này.Vào đầu năm 1995, Campden và Chorleywood đã tiến hành thửnghiệm trên rau diếp xứ lạnh và những loại trái cây nhiệt đới Kếtquả cho thấy, phương pháp MAP O2 nồng độ cao có thể khắc phụcđược những nhược điểm so với phương pháp sử dụng O2 nồng độthấp.

Nồng độ O2 cao có ảnh hưởng đến các enzyme xúc tác chophản ứng chuyển màu ở rau quả, ngăn chặn sự lên men gây rabởi những vi khuẩn kị khí và ngăn chặn sự phát triển của vikhuẩn Điều này có thể giải thích là do gốc oxi tự do đã tác độngphá vỡ các đại phân tử trong tế bào của chúng khi nồng độ O2

quá cao tràn vào những hệ thống bảo vệ các tế bào Tuy nhiên,

E.coli và L.monocytogenes có thể chịu được nồng độ O2 lên đến 80% 90%

-Hình 6: Aûnh hưởng của nồng độ O 2 cao đến sự phát triển

của vi sinh vật

Nồng độ O2 cao có thể ngăn chặn ức sự chuyển màu ở rauquả Điều này có thể được giải thích như sau: enzymepolyphenoloxiedase (PPO) tác động làm biến đổi những hợp chấtpolyphenol trong rau quả thành quinon không màu, nhưng hợp chấtquinon này lại tiếp tục trùng hợp tạo melanin làm sẫm màu sảnphẩm Nồng độ O2 cao sẽ ức chế PPO hoặc là nồng độ quinon tạothành nhiều sẽ quay lại ức chế PPO

Hình 7: Giả thuyết về sự ức chế enzyme làm mất màu trong

Bảng 3: Thời gian (ngày) bảo quản các loại rau quả bằng phương

pháp MAP ở 8 0 C

Loại rau quả Bảo quản ở nồng độO

2 thấp Bảo quản ở nồngđộ O2 cao

độ O2 không ngặn chặn được các loài : Pseudomonas fragi, Bacillus cereus, Lactobacillus sake, Yersinia enterotolitica và Listeria monocytogenes

nhưng việc thêm 10 – 30% CO2 sẽ ngăn chặn được sự phát triển củachúng.

Hình 8: Sự phát triển của nấm mốc bị ức chế bởiù các loại

hỗn hợp khí

Hình 9: Nấm mốc Penicillium digitatum ở cam bị ức chế bởi

các loại hỗn hợp khí

Đối với loại rau quả qua sơ chế thì thành phần khí quyển hiệuchỉnh tốt nhất là 80 – 95% O2, 5 – 20% N2

Để phương pháp MAP nồng độ O2 cao có hiệu quả tốt nhất thìnồng độ O2 > 40%, CO2 10 - 25% Điều này có thể thực hiện đượcbằng cách giảm nhiệt độ tồn trữ, chọn bao gói những loại có tốcđộ hô hấp thấp, giảm tối thiểu bề mặt cắt của rau quả, giảm tỷlệ thể tích chứa sản phẩm trên thể tích khí,sử dụng những màngcó thể giữ lại được O2 trong khi đó cho phép CO2 thoát ra, có thể chovào những túi hấp thụ CO2 hoặc tạo ra lượng O2

5 Phương thức đóng gói trong MAP cho rau quả:

a Dùng buồng hút chân không:

– Loại máy này sử dụng bao dạng màng và dùng kỹ thuật hútchân không để thay đổi thành phần không khí

– Thường được sử dụng cho những loại sản phẩm bao gói có kíchthước nhỏ gọn

– Sản phẩm bao gói được đặt vào trong túi nhỏ có dạng màngvà được đặt vào trong buồng

– Đóng nắp lại, sau đó cho máy hoạt động hút chân không cả

ở trong túi lẫn phần không khí trong buồng

– Túi có thể được hàn kín lại bằng nhiệt (chân không) hoặcđược hàn lại sau khi đã được bơm vào hỗn hợp khí được điều chỉnh

Hình 10: Buồng đóng gói chân không

b Phương thức sử dụng ống hút khí:

– Dùng kỹ thuật hút chân không để bao gói

– Sản phẩm được cho vào túi và được đặt vào vị trí hàn miệngbao, sau đó người ta đặt hai ống hút khí vào hút chân không hoặccho 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 sảnxuất ở qui mô nhỏ

Hình 11: Thiết bị đóng gói sử dụng ống khí

c Kiểu đóng gói sản phẩm đặt trên những khay:

– Sử dụng kỹ thuật hút chân không

– Sản phẩm được đặt trên các khay, không khí bên trong sẽ đượchút ra ngoài sau đó hỗn hợp không khí có thành phầm mong muốnsẽ được bơm vào và hàn kín miệng bao lại

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

Hình 12: Thiết bị đóng gói bao bì dạng khay

d Kiểu TFFS (Thermoform-fill-seal):

– Vật liệu tạo dạng khay có dạng tấm mỏng được cuộn ống, khinhững tấm đó được kéo rút qua một bộ phận tạo dạng bằng cáchdùng nhiệt thì sẽ tạo ra dạng các khay (như hình vẽ)

– Sản phẩm sẽ được đặt lên trên các khay sau đó được phủlên bên trên bằng lớp màng mỏng, không khí bên trong sẽ đượcrút ra ngoài và hỗn hợp khí mong muốn dược đưa vào sau đó hàn kínlại bằng nhiệt

Hình 13: Thiết bị đóng gói dạng TFFS

6 Các loại bao bì sử dụng trong MAP cho rau quả:

Hai thông số kỹ thuật quan trọng trong MAP là độ thấm khí vàđộ thấm hơi nước Dựa trên tính chất chống thấm O2 , vật liệu baogói thường được phân thành các loại sau:

– Độ chống thấm khí thấp >300cm3/m2/ ngày

– Độ chống thấm khí trung bình 50 - 300 cm3/m2/ ngày

– Độ chống thấm khí cao10 - 50 cm3/m2/ ngày

– Độ chống thấm khí siêu cao <10 cm3/m2/ ngày

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

MAP có thể được tạo ra thụ động bằng cách sử dụng bao bìthấm khí thích hợp hoặc linh động bằng cách dùng hỗn hợp khí có tỉ

lệ mong muốn kết hợp với sử dụng bao bì thấm khí Mục đích củaphương pháp MAP là tạo một sự cân bằng khí tốt nhất trong bao khiđó hoạt động hô hấp của rau quả là thấp nhất có thể Bầu khíquyển cân bằng trong màng bao phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố :tốc độ hô hấp của rau quả, tính thấm cùa màng, tỷ lệ giữa thểtích vùng chứa sản phẩm và vùng chứa khí bên trên, ánh sáng…

Hạn chế của phương pháp này là khó khăn để tìm được vậtliệu có độ thấm khí phù hợp với tốc độ hô hấp của rau quả Hầuhết những màng bao đều không đảm bảo nồng độ O2 và CO2 tối ưutrong bao bì, trong nhiều trường hợp dẫn đến sự hô hấp yếm khí haysự hoạt động của vi sinh vật kị khí Để giải quyết điều này,người tađã tạo ra những vi lỗ có kích cỡ và số lượng xác định trên màngbao để tạo điều kiện cho những loại rau quả có tốc độ hô hấp caonhư bông cải xanh, súplơ, cà rốt, giá , nấm, rau diếp…, ngăn chặnnhững vi sinh vật yếm khí

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

a Màng plastic:

 LDPE (linear low density polyethylen)

– Là màng polyethylen có tỷ trọng thấp được sản xuất bằngphương pháp trùng hợp khí ethylen C2H4

 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 phápức 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 acid 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 (ethylen vinyl acetat)

– Là loại màng được sản xuất bằng phương pháp đồng trùnghợp ethylen và vinyl acetat

– Loại màng EVA có tỉ lệ VA khoảng 7  8% thì có tính chất giốngLDPE, VA khoảng 15  20% thì khá giống PVC nhung dẻo dai hơn đượcdùng 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 hơi tốt

– Một số loại thực phẩm như rau xà lách, nấm rơm, bông cảixanh… cần được đóng bao bì có bơm khí, với bao bì làm bằng vật liệuplastic OPP

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

 Tính chống thẩm thấu khí hơi rất tốt (thường được sử dụng làmbao bì đóng gói chân không)

Bảng 4: Khả năng thấm khí hơi và nước, khả năng chịu đựng trong các môi trường hóa học

của các loại plastic

mạnh Kiềmmạnh Chất béo Dung môihữu cơ

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

Bảng 5: Ứng dụng các loại vật liệu trong bao gói rau quả

Rau quả Vật liệu bao gói Độ dày (μm)

Khoai tây bóc vỏ và

Củ cải đường lát

Nguyên tắc tạo màng: quả sẽ được nhúng vào dung dịch rồivớt ra để khô sẽ tạo được lớp màng bao xung quanh