Tìm hiểu về áp suất cao trong chế biến rau quả

Tìm hiểu về áp suất cao trong chế biến rau quả

GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM 0 TIỂU LUẬN Đề tài: TÌM HIỂU VỀ ÁP SUẤT CAO TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ GVHD: NGUYỄN THỊ HOÀNG YẾN LỚP: DHTP8ALT SVTH: Nhóm Tp.HCM, tháng 06 năm 2013 GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1.1 Khái niệm 1.2 Ưu, nhược điểm kỹ thuật áp suất cao 1.3 Cơ chế tác dụng kỹ thuật áp suất cao 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu tác động lên vi sinh vật kỹ thuật áp suất cao 1.5 Thiết bị áp suất cao sản xuất thực phẩm 1.6 Ảnh hưởng áp suất cao tới chất lượng thực phẩm rau 13 KẾT LUẬN 19 GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến DANH SÁCH NHÓM STT HỌ VÀ TÊN Trần Thị Ngọc Quyên MSSV 13077331 TÊN BÀI BÁO Opportunities and Challenges in High Pressure Processing of Foods Nguyễn Thị Mỹ Thơ 12080331 Nguyễn Thị Ái Vân 12077291 GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến LỜI MỞ ĐẦU Theo xu hướng toàn cầu hóa, nhà sản xuất sản phẩm rau phải cạnh tranh gay gắt với Để giữ vững nâng cao vị trí họ, công ty thực phẩm cần quan tâm đến thay đổi thói quen mua sắm tiêu thụ sản phẩm người tiêu dùng, quan điểm nhu cầu họ Nhu cầu người tiêu dùng thay đổi liên tục vài quan điểm không thay đổi Nhìn chung, người tiêu dùng đòi hỏi chất lượng cao tiện dụng sản phẩm rau quả, với mùi vị tự nhiên Bên cạnh đó, họ yêu cầu an toàn sản phẩm phải tự nhiên không bổ sung phụ gia chất bảo quản, chất giữ ẩm Để đáp ứng tất yêu cầu mà không làm giảm độ an toàn thực phẩm cần phải áp dụng công nghệ công nghiệp thực phẩm nói chung công nghiệp rau nói riêng Hiện nay, vài công nghệ nghiên cứu áp suất cao phương pháp có tiềm ứng dụng cao Áp suất cao kỹ thuật hứa hẹn sản phẩm rau cho thấy tiềm việc phát triển dòng sản phẩm GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến 1.1 Khái niệm Kỹ thuật áp suất cao (high pressure processing – HPP) kỹ thuật chế biến tối thiểu thực phẩm, đó, thực phẩm đặt áp suất cao, kết hợp với nhiệt độ không, nhằm mục đích tiêu diệt vi sinh vật nhằm thay đổi đặc tính thực phẩm Kỹ thuật giữ chất lượng thực phẩm, giữ trạng thái tươi ngon tự nhiên đồng thời kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm Kỹ thuật áp suất cao kỹ thuật không sử dụng nhiệt (non-thermal processing), chí áp suất tăng nhiệt độ tăng Nó áp dụng thực phẩm kỷ 20 Hite(1899) người nỗ lực nghiên cứu để kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm xử lý áp suất cao Nhưng phải đến năm1990 kỹ thuật áp dụng công nghiệp Nhật Bản cho việc trùng thực phẩm acid để bảo quản lạnh Mặc dù có nhiều nghiên cứu kỹ thuật áp suất cao Châu Âu, Mỹ phát triển công nghiệp chậm Nhật, nguyên nhân chủ yếu vốn đầu tư lớn 1.2 Ưu, nhược điểm kỹ thuật áp suất cao Ưu điểm:  Tiêu diệt tế bào sinh dưỡng vi sinh vật, tiêu diệt bào tử     kết hợp với nhiệt độ cao Vô hoạt enzyme Không gây độc Đảm bảo đồng xử lý toàn khối sản phẩm Nếu dùng phương pháp giảm hay không dùng chất bảo quản Nhược điểm:  Vẫn tồn vi sinh vật  Thiết bị đắt tiền GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến  Yêu cầu thực phẩm phải chứa khoảng 40% nước tự để đảm bảo hiệu tiêu diệt vi sinh vật  Giới hạn việc lựa chọn bao bì cho sản phẩm 1.3 Cơ chế tác dụng kỹ thuật áp suất cao Sử dụng áp suất cao thực phẩm với khoảng áp suất từ 300 MPa – 800 MPa, có tác dụng vô hoạt vi sinh vật enzym mà không phá huỷ màu sắc, mùi vị, thành phần dinh dưỡng thực phẩm so với kỹ thuật xử lý nhiệt thông thường Cơ chế tác động lên tế bào sinh dưỡng vi sinh vật:  Gây biến tính protein  Tác dụng lên màng tế bào, làm thay đổi cấu trúc màng, gây rối loạn trao đổi chất tế bào  Ảnh hưởng có hại lên vật chất di truyền acid ribonucleic (RNA), acid nucleic, ribosome…làm biến đổi cấu trúc chúng gây cản trở trình tổng hợp protein, trình chép vật chất di truyền Cơ chế tác động lên bào tử: Đối với bào tử vi sinh vật, áp suất cao tác động theo chế bao gồm giai đoạn:  Giai đoạn 1: Bào tử tác dụng áp suất cao kích thích hoạt động nảy mầm  Giai đoạn 2: Sau nảy mầm, khả nhạy cảm với áp suất tăng, bào tử bị áp suất cao tiêu diệt Cơ chế tác động lên enzyme:  Enzyme có chất protein, tác dụng áp suất cao, protein bị biến tính, gây vô hoạt enzyme  Các enzyme có cấu trúc bậc bị ảnh hưởng từ áp suất cao Enzyme có cấu trúc bậc nhạy cảm với áp suất liên kết chủ yếu GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến cấu trúc liên kết hydro Enzyme có cấu trúc bậc bậc bền 1.4 vững bậc bị phá vỡ suốt trình xử lý Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu tác động lên vi sinh vật kỹ thuật áp suất cao • Số lượng vi sinh vật ban đầu: áp suất tác động cao thời gian tác động dài số lượng vi sinh vật ban đầu thực phẩm lớn • Thành phần vi sinh vật: • Nếu có vi sinh vật có khả sinh bào tử bào tử sinh có khả kháng áp suất cao Ví dụ như: sử dụng áp suất cao tới 1200 MPa không đủ khả tiêu diệt bào tử Bacillus subtilis Clostridium botulinum • Vi khuẩn Gram (+) có khả kháng áp suất mạnh vi khuẩn Gram (-) • Nấm men nấm mốc có khả chịu tác động áp suất tốt vi khuẩn • Loại enzyme: loại enzyme có khả kháng áp suất khác Có thể xếp khả kháng áp suất theo chiều tăng dần vài loại enzyme điển sau: Lypoxygenase < Lactoperoxidase < Pectinmethylesterase < Lipase < Phosphatase < Catalase < Polyphenoloxydase < Peroxidase • Thời gian xử lý: phải đủ dài để tiêu diệt vi sinh vật có khả kháng áp suất cao • pH thực phẩm: pH thấp hiệu tác động áp suất cao lên vi sinh vật cao pH thấp làm giảm tính kháng áp suất chúng • Chất chống vi sinh vật: kết hợp xử lý thực phẩm áp suất cao sử dụng chất chống vi sinh vật Nisin, Acid sorbic, Ethylenediamintetraacetic acid (EDTA)… hiệu ức chế, tiêu diệt vi sinh vật tăng cao • Nhiệt độ xử lý: nhiệt độ xử lý cao khả ức chế, tiêu diệt vi sinh vật tăng GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến Để tăng hiệu tác động, người ta thường sử dụng kỹ thuật áp suất cao kết hợp với yếu tố khác chế độ xử lý nhiệt nhẹ nhàng, độ acid môi trường thấp hay có bổ sung chất chống vi sinh vật phép sử dụng Bảng 1.4.1: Xử lý áp suất số vi sinh vật, enzyme hợp chất cao phân tử Vi sinh vật Ví dụ Áp suất (MPa) G (-) Pseudomonas, Samolnella, Yersinia 300 G (+) Micrococcus, Staphylococcus 600 Nấm men Saccharomyces, Candida 400 Bacillus, Clostridium 900 (90oC) vật chất Vi khuẩn sinh bào tử Enzyme Peroxydase, cellulase, peptidase, pectinmethylesterase 400-500 Polyphenoloxidase 700-1000 Protein Đông tụ 400 Tinh bột Hồ hoá 400-600 Polysaccharide Gel hoá 600 GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến 1.5 Thiết bị áp suất cao sản xuất thực phẩm Mặc dù kỹ thuật áp suất cao có chi phí đầu tư lớn kỹ thuật chế biến thông thường khác việc sử dụng đem lại hội cho công nghiệp thực phẩm đáp ứng yêu cầu người tiêu dùng sản phẩm tiện lợi, chất lượng cao, an toàn Có hệ thống xử lý thực phẩm áp suất cao hệ thống gián đoạn hệ thống bán liên tục Cấu tạo: thiết bị áp suất cao bao gồm thành phần là:  Ống áp lực vỏ ống  Hệ thống tạo áp lực  Thiết bị kiểm soát nhiệt độ  Hê thống điều khiển nguyên liệu Hầu hết ống áp lực làm từ vật liệu thép không rỉ có ứng suất lớn, chịu áp suất 400-600MPa Đối với trường hợp áp suất cao hơn, ống áp lực chế tạo gồm nhiều lớp nén ép lại với Nguyên lý hoạt động: thực phẩm bao gói đặt ống áp lực Sau tất không khí loại bỏ khỏi ống áp lực môi trường tạo áp lực (nước dầu) bơm từ phận chứa vào ống áp lực dùng phận khuếch đại áp lực đạt áp suất mong muốn Bộ phận khuếch đại áp lực thường sử dụng bơm áp lực cao GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến Hình 1.5.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động kỹ thuật áp suất cao Có thể kiểm soát nhiệt độ thiết bị cách bơm môi trường nóng lạnh qua lớp vỏ áo bao quanh ống áp lực Cách đáp ứng yêu cầu để trì nhiệt độ không đổi Tuy nhiên, cần thiết phải điều chỉnh thay đổi nhiệt độ, quán tính nhiệt ống lớn vùng trao đổi nhiệt tương đối nhỏ nên cách vận hành kiểm soát nhiệt 10 GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến độ đáp ứng chậm Trong trường hợp này, việc sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt bên ống áp lực phù hợp Một hệ thống xử lý áp suất cao thương mại hoá Nhật Bản hệ thống xử lý nước ép trái bán liên tục suất 4000-6000l/h áp suất 400-500MPa 1-5 phút, nhiệt độ phòng hình vẽ sau: Hình 1.5.2: Thiết bị áp suất cao Nhật Bản 11 GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến Hình 1.5.3: Dây chuyền làm việc nhà máy sản xuất nước ép trái sử dụng kỹ thuật áp suất cao Có phương pháp xử lý thực phẩm cách sử dụng áp lực cao xử lý thực phẩm bao bì bao bì Thể tích thực phẩm giảm nhanh tác dụng áp suất cao Ví dụ nước giảm 15% thể tích áp suất 600MPa Vì vậy, xử lý thực phẩm bao bì áp suất cao cần ý đến tượng bao bì bị bóp méo, biến dạng Những bao bì plactic kim loại thích hợp nghiên cứu loại bao bì tối ưu tiếp tục Đối với phương pháp xử lý áp suất bao bì cần phải có thiết bị tự động để đưa nguyên liệu vào lấy sản phẩm Còn phương pháp xử lý áp suất bao bì đơn giản hơn, việc nhập nguyên liệu vào cần dùng bơm, đường ống, van Ưu nhược điểm phương pháp xử lý bao bì bao bì so sánh bảng sau: 12 GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến Bảng 1.5.1: So sánh phương pháp xử lý thực phẩm áp suất cao Xử lý bao bì Xử lý bao bì Ưu điểm: Ap dụng cho tất thực phẩm dạng Điều khiển nguyên liệu đơn giản rắn lỏng Tối thiểu nguy tái nhiễm Linh động việc chọn nguyên liệu Dễ làm Hiệu cao >90% Nhược điểm Điều khiển nguyên liệu phức tạp Chỉ thích hợp cho thực phẩm dễ bơm Các bồn chứa, phận vận hành cần Không linh động lựa chọn vô trùng để tránh nhiễm bẩn bao bì 1.6 trình chế biến sau Ảnh hưởng áp suất cao tới chất lượng thực phẩm rau Xử lý áp suất cao giúp kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm, giữ giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan sản phẩm Tuy nhiên, đôi lúc trình làm ảnh hưởng tới màu sắc, mùi vị sản phẩm Ảnh hưởng tới màu sắc:  Kỹ thuật xử lý áp suất cao giúp giữ màu sắc tự nhiên rau tươi Qua phân tích hoá học quang phổ, màu sắc tự nhiên sản phẩm rau xử lý áp suất không thay đổi nhiều giảm từ từ suốt trình bảo quản  Khi xử lý áp suất cao nhiệt độ thấp, chlorophyl sắc tố khác annato, caroten, anthoxyan nhận thấy bền vững Ngay xử lý 4h, 800MPa 40oC giảm chlorophyl a & chlorophyl b Chỉ kết hợp với nhiệt độ cao 50 oC chlorophyl giảm đáng kể 13 GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến  Như vậy, nhiệt độ không 40oC, màu xanh rau quả, xử lý 800MPa, 180 phút Tuy nhiên kết hợp với nhiệt độ vùng từ 50-60oC, màu xanh bị phần nhiệt độ 70 -80oC màu xanh bị gần hoàn toàn tất áp suất (0.1850MPa)  Khi bảo quản, màu sắc sản phẩm qua xử lý áp suất cao bị biến đổi Nguyên nhân tồn polyphenoloxidase (PPO) sản phẩm chưa bị áp suất vô hoạt hết Vì vậy, PPO xúc tác cho phản ứng oxi hoá polyphenol, tạo sản phẩm có màu nâu PPO xem enzym gây hư hỏng chất lượng sản phẩm suốt trình tồn trữ sau thu hoạch, chế biến bảo quản Do vậy, vô hoạt PPO điều mong muốn  Dưới tác dụng áp suất, PPO hoạt hoá bị vô hoạt, phụ thuộc vào áp suất tác dụng Giá trị áp suất thích hợp để vô hoạt PPO phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc PPO, pH môi trường, có mặt chất muối, đường phụ gia khác Bảng 1.6.1: Ảnh hưởng áp suất cao nhiệt độ phòng lên PPO khác nguồn gốc 14 GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến Nguồn gốc Táo Môi trường Điều kiện xử lý PB(pH 4.5, 150-300Mpa / 0.5M) 25oC/1min ≥500MPa/25oC/1mi n Cell-free Mơ extract (pH 3.9) PB(pH 7, Lê tàu 0.1M) Puree(pH Vải 3.8) Hành TB(pH 6.5, 0.01M) Crude Dâu tây extract (pH 25) Crude extract (pH 6) Cà chua Puree(pH 4.1) ≥125MPa/25oC/15m in ≥800MPa/25oC/>60 ≥600MPa/25oC/15m in ≤800MPa/25oC/10m in 500MPa/25oC/10mi n 500MPa/25oC/10mi n [...]... nước ép trái cây sử dụng kỹ thuật áp suất cao Có 2 phương pháp xử lý thực phẩm bằng cách sử dụng áp lực cao là xử lý thực phẩm trong bao bì và ngoài bao bì Thể tích của thực phẩm giảm nhanh dưới tác dụng của áp suất cao Ví dụ như nước giảm 15% thể tích dưới áp suất 600MPa Vì vậy, khi xử lý thực phẩm trong bao bì bằng áp suất cao cần chú ý đến hiện tượng bao bì bị bóp méo, biến dạng Những bao bì bằng plactic... 1.6 trình chế biến sau Ảnh hưởng của áp suất cao tới chất lượng thực phẩm rau quả Xử lý bằng áp suất cao giúp kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm, giữ được giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan của sản phẩm Tuy nhiên, đôi lúc quá trình này cũng làm ảnh hưởng tới màu sắc, mùi vị của sản phẩm Ảnh hưởng tới màu sắc:  Kỹ thuật xử lý bằng áp suất cao giúp giữ được màu sắc tự nhiên của rau quả tươi Qua... Vitamin trong rau quả không bị ảnh hưởng sâu sắc bởi áp suất 18 GVHD: Nguyễn Thị Hoàng Yến KẾT LUẬN Với những gì đã nói ở trên, chúng ta có thể thấy rằng việc sử dụng áp suất cao có một tiềm năng phát triển lớn trong tương lai không xa Hiện nay đã có một vài sản phẩm được ứng dụng áp suất cao trên quy mô công nghiệp Tuy nhiên, mỗi loại sản phẩm có một cách xử lý áp suất riêng nên để có thể ứng dụng áp suất. .. của rau quả, ngay cả khi xử lý ở 800MPa, trong 180 phút Tuy nhiên khi kết hợp với nhiệt độ trong vùng từ 50-60oC, màu xanh bị mất một phần và khi ở nhiệt độ 70 -80oC thì màu xanh bị mất gần như hoàn toàn ở tất cả các áp suất (0.1850MPa)  Khi bảo quản, màu sắc của sản phẩm đã qua xử lý bằng áp suất cao bị biến đổi Nguyên nhân là do sự tồn tại của polyphenoloxidase (PPO) trong sản phẩm do chưa bị áp suất. .. Thị Hoàng Yến độ trên áp ứng rất chậm Trong trường hợp này, việc sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt bên trong ống áp lực là phù hợp nhất Một hệ thống xử lý bằng áp suất cao được thương mại hoá tại Nhật Bản là hệ thống xử lý nước ép trái cây bán liên tục năng suất 4000-6000l/h ở áp suất 400-500MPa trong 1-5 phút, tại nhiệt độ phòng như hình vẽ sau: Hình 1.5.2: Thiết bị áp suất cao của Nhật Bản 11 GVHD:... hơn Tuy nhiên, khi áp suất tới 350MPa vẫn có thể áp dụng cho rau quả mà không làm thay đổi đáng kể về cấu trúc sản phẩm Theo Basak & Ramaswamy (1998) độ vững chắc của cấu trúc đã xử lý bằng áp suất thay đổi theo 2 giai đoạn: o Giai đoạn đầu: độ vững chắc giảm đột ngột do tác động của xung áp suất o Giai đoạn sau: cấu trúc được phục hồi từ từ, độ vững chắc tăng nhẹ Ảnh hưởng của áp suất tới giá trị dinh... chua xử lý kết hợp áp suất cao- nhiệt độ-thời gian dài sẽ cho sản phẩm có mùi ôi nặng và không thể uống được Nước ép cà chua xử lý bằng áp suất dẫn đến giảm hàm lượng hexanol, tăng trans2-hexenal và n-hexanal Những hợp chất này tạo mùi vị cho sản phẩm giống nguyên liệu tươi khi ở nồng độ 1-2 mg/kg nhưng khi ở nồng độ cao thì sẽ gây mùi ôi Ảnh hưởng của áp suất tới cấu trúc: Áp suất cao thường làm sản... nhiên của sản phẩm rau quả xử lý bằng áp suất không thay đổi nhiều và giảm từ từ trong suốt quá trình bảo quản  Khi xử lý bằng áp suất cao và ở nhiệt độ thấp, chlorophyl và các sắc tố khác như annato, caroten, anthoxyan được nhận thấy là khá bền vững Ngay cả khi xử lý trong 4h, tại 800MPa và 40oC thì vẫn không có sự giảm chlorophyl a & chlorophyl b Chỉ khi kết hợp với nhiệt độ cao hơn 50 oC thì chlorophyl... oxi hoá polyphenol, tạo các sản phẩm có màu nâu PPO được xem là một trong các enzym chính gây hư hỏng chất lượng sản phẩm trong suốt quá trình tồn trữ sau thu hoạch, chế biến và bảo quản Do vậy, vô hoạt PPO là điều mong muốn  Dưới tác dụng của áp suất, PPO có thể được hoạt hoá hoặc bị vô hoạt, phụ thuộc vào áp suất tác dụng Giá trị áp suất thích hợp để vô hoạt PPO phụ thuộc rất nhiều vào nguồn gốc PPO,... phần các hợp chất dễ bay hơi trong nước vải khi xử lý ở áp suất 600MPa, 25oC, 15 phút và bảo quản ở 2 chế độ nhiệt độ 4 oC và 25oC, nếu so sánh với sản phẩm tươi thì thấy thay đổi không đáng kể sau quá trình xử lý bằng áp suất cao Nước ép bảo quản ở nhiệt độ 4 oC, tới 30 ngày thì tổng thành phần alcohol, ester cũng như các thành phần khác vẫn gần giống với hàm lượng của nó trong nước ép tươi Màu sắc