nghiên cứu ứng dụng áp suất cao trong công nghệ thực phẩm

2- TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: Dựa vào tình hình chung về những hiểm họa tiềm tàng trong Thực Phẩm tại Việt Nam, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ÁP SUẤT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO - HẠNH PHÚC

 -

BÁO CÁO ĐỀ TÀI

CHUYÊN NGÀNH THỰC PHẨM

 TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ÁP SUẤT CAO TRONG

CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

 LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU : THỰC PHẨM

 LOẠI HÌNH NGHIÊN CỨU : ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT

 THỜI GIAN THỰC HIỆN : 22-4-2015 ĐẾN 06-05-2015

 CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI : NHÓM 5 – LỚP 04DHLTP2

 TRƯỞNG NHÓM : NGUYỄN THANH CHÂU

nguyenchau1987.nc@gmail.com

 DANH SÁCH NHÓM 5 – 04DHLTP2

ST

T

1 Nguyễn Thanh Châu 2205.140.052 Khái niệm & Nguồn gốc áp suất cao

2 Trần Thị Ngọc Châu 2205.140.035 Cơ chế áp suất cao

3 Huỳnh Mai Thanh Trúc 2305.140.010 Tổng hợp, Word, PP, dịch tài liệu Tiếng Anh

4 Hoàng Trương Ni Ni 2305.140.012 Ứng dụng áp suất cao trong sản xuất thịt

5 Huỳnh Ngọc Bảo Trâm 2205.140.027 Ứng dụng áp suất cao trong thủy-hải sản

6 Nguyễn Văn Tới 2305.140.016 Tìm tài liệu, chỉnh sửa, cắt video

7 Nguyễn Thị Thu Hà 2205.140.045 Ứng dụng áp suất cao trong rau củ quả

8 Nguyễn Thị Hạnh 2205.140.026 Nguyên lý hoạt động của máy và ảnh hưởng

1- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

 Xuất phát từ thực tế cuộc sống:

Trong những năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam chuyển sang cơ chế thị trường Các loại thực phẩm sản xuất, chế biến trong nước và nước ngoài nhập vào Việt Nam ngày càng nhiều chủng loại Việc sử dụng các chất phụ gia trong sản xuất trở nên phổ biến Các loại phẩm màu, đường hóa học đang bị lạm dụng trong pha chế nước giải khác, sản xuất bánh kẹo, chế biến thức ăn sẵn như thịt quay, giò chả, ô mai … Nhiều loại thịt bán trên thị trường không qua kiểm duyệt thú y Tình hình sản xuất thức ăn, đồ uống giả, không đảm bảo chất lượng và không theo đúng thành phần nguyên liệu cũng như quy trình công nghệ đã đăng ký với cơ quan quản lý Nhãn hàng và quảng cáo không đúng sự thật vẫn xảy ra

Ngoài ra, việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật bao gồm thuốc trừ sâu, diệt cỏ, hóa chất kích thích tăng trưởng và thuốc bảo quản không theo đúng quy định gây ô nhiễm nguồn nước cũng như tồn dư các hóa chất này trong thực phẩm Việc bảo quản lương thực thực phẩm không đúng quy cách tạo điều kiện cho vi khuẩn và nấm mốc phát triển đã dẫn đến các vụ ngộ độc thực phẩm Các bệnh do thực phẩm gây nên không chỉ là các bệnh cấp tính do ngộ độc thức ăn mà còn là các bệnh mạn tính do nhiễm và tích lũy các chất độc hại từ môi trường bên ngoài vào thực phẩm, gây rối loạn chuyển hóa các chất trong cơ thể, trong đó có bệnh tim mạch và ung thư

2- TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:

Dựa vào tình hình chung về những hiểm họa tiềm tàng trong Thực Phẩm tại Việt Nam, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ÁP SUẤT CAO TRONG THỰC PHẨM nhằm mục đích đưa ra những ứng dụng áp suất cao tạo hiệu quả trong sản xuất, mặc khác còn đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Vì Công nghệ áp suất cao là một kỹ thuật mang lại chất lượng, cảm quan, có thể tiêu diệt hầu hết các Vi sinh vật và bào tử gây bệnh theo từng loại sản phẩm thực phẩm khác nhau, mà không làm phá hủy các chất dinh dưỡng, vitamin có trong thực phẩm Mặc khác, phương pháp này có thể hạn chế việc sử dụng chất phụ gia bảo quản hoặc không cần thêm chất hóa học chống hư hỏng ở thực phẩm và đặc biệt đảm bảo An toàn – Vệ sinh đối với sản phẩm thịt nói riêng và thực phẩm nói chung

3- MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:

 Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ áp suất cao trong thực phẩm nhằm mục đích hiểu rõ hơn về phương pháp Áp suất cao và ứng dụng của công nghệ này trong Thực phẩm

 Nắm được cũng như quảng bá những thành tựu mới trong ngành Thực phẩm tại Việt Nam Do công nghệ này đã phổ biến ở nước ngoài và chỉ mới xâm nhập vào Việt Nam, nên còn hạn chế sự am hiểu về loại hình mới này trong thực phẩm

 Điều đặc biệt là có thể áp dụng những ứng dụng này tại Việt Nam, nhằm đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng, cũng như tăng lợi nhuận sản xuất trong Thực phẩm, nâng cao sự cạnh tranh thị trường nội địa và nước ngoài

4- MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU:

 Có thể tìm ra các nhóm, loại Thực phẩm sử dụng được phương pháp

áp suất cao

5- ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:

 Đối tượng nghiên cứu:

o Cơ chế tác động của áp suất cao lên Thực phẩm

o Những biến đổi cấu trúc, màu sắc, mùi vị và ảnh hưởng của áp suất cao lên Thực phẩm (thịt tươi sống; thủy-hải sản; rau củ quả; nước ép trái cây hay rau củ)

o Những thực phẩm được ứng dụng và không được ứng dụng phương pháp này

 Phạm vi nghiên cứu: Ứng dụng công nghệ áp suất cao trong Thực

phẩm

6- NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI:

Tìm hiểu những cơ chế tác động và nguyên lý làm việc của áp suất cao để có thể ứng dụng vào các nhóm, loại Thực phẩm phù hợp

7- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

 Cách tiếp cận: Nghiên cứu bài giảng “ Phương pháp nghiên cứu khoa

học “ của thầy Trần Kim Cương, tìm tài liệu, sách giáo khoa, sách tham khảo

 Phương pháp nghiên cứu: Đọc và nghiên cứu các tài liệu liên quan

đến Công nghệ áp suất cao, phân tích và tổng hợp tài liệu, xây dựng

dàn ý chung, phân công và tổng hợp bài hoàn chỉnh, góp ý kiến xây dựng bài

8- DÀN Ý NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:

LỜI MỞ ĐẦU

rong xã hội hiện nay, với những bước tiến phát triển vượt bậc của khối ngành công nghệ, nhằm mục đích đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, nhất là trong lĩnh vực Thực phẩm Nhìn chung, người tiêu dùng luôn đòi hỏi sản phẩm đạt chất lượng cao, song song đó Thực phẩm phải đạt những chỉ tiêu

về An toàn – Vệ sinh Thực phẩm, không ngừng lại ở đó, hiện nay, người tiêu dùng chuộng các Thực phẩm Hữu cơ, không chất phụ gia, bảo quản, hạn chế tối đa nạp vào cơ thể những chất độc tiềm tàng Khi nhu cầu dân trí càng cao, đòi hỏi các sản phẩm Thực phẩm phải có sự thay đổi về mặt chất lượng, lẫn hình thức bên ngoài

T

Để đáp ứng với nhu cầu người tiêu dùng, một vài công nghệ mới được

nói riêng và Thực phẩm nói chung Với công nghệ máy hiện đại, dễ dàng sử dụng, nhưng giá thành khá cao, nên ở Việt Nam hiện nay, vẫn còn khá ít nhà máy sản xuất sử dụng, công nghệ này chủ yếu phổ biến ở nước ngoài

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ÁP SUẤT CAO TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NỘI DUNG

A CÔNG NGHỆ ÁP SUẤT CAO TRONG THỰC PHẨM:

I Giới thiệu

1 Nguồn gốc hình thành:

 Nó được áp dụng trong thực phẩm bắt đầu từ thế kỷ 20

 Hite (1899) là người đầu tiên đã nỗ lực nghiên cứu để kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm bằng xử lý áp suất cao Nhưng phải mãi đến

năm1990 thì kỹ thuật này mới được áp dụng trong công nghiệp và đầu tiên là ở Nhật Bản (Hayashi 1989) cho việc thanh trùng các thực phẩm acid để bảo quản lạnh

2 Khái niệm:

 Nhìn chung, áp suất cao sử dụng trong khoảng 100-800 MPa tại nhiệt độ phòng

 Ảnh hưởng của xử lý áp suất cao cũng phụ thuộc vào áp suất sử dụng, nhiệt độ và thời gian Sử dụng áp suất cao có thể gây ra những biến đổi đặc biệt về cấu trúc của sản phẩm

 Tuy vậy nhưng không làm mất đi mùi vị, màu sắc, thành thần dinh dưỡng

so với những phương pháp xử lý nhiệt thông thường

II ỨNG DỤNG ÁP SUẤT CAO

1- Cơ chế tác động của Áp suất cao trong bảo quản Thực phẩm:

a Mục đích tác động: Sử dụng áp suất cao trong thực phẩm với khoảng áp suất từ 300MPa-800MPa, có tác dụng vô hoạt vi sinh vật hoặc enzym

mà không phá huỷ màu sắc, mùi vị, thành phần dinh dưỡng của thực phẩm so với kỹ thuật xử lý nhiệt thông thường

b Cơ chế tác động:

 Cơ chế tác động lên tế bào sinh dưỡng của vi sinh vật:

 Gây biến tính các protein.

 Tác dụng lên màng tế bào, làm thay đổi cấu trúc của màng, gây ra sự rối loạn trao đổi chất trong và ngoài tế bào

 Ảnh hưởng có hại lên vật chất di truyền như acid ribonucleic (RNA), acid nucleic, ribosome…làm biến đổi cấu trúc của chúng và gây cản trở quá trình tổng hợp protein, quá trình sao 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 cơ chế bao gồm 2 giai đoạn:

 Giai đoạn 1: Bào tử dưới tác dụng của áp suất cao sẽ được kích thích hoạt động và nảy mầm

 Giai đoạn 2: Sau khi nảy mầm, khả năng nhạy cảm với áp suất tăng, bào tử sẽ bị

áp suất cao

tiêu diệt

 Cơ chế tác

động lên

enzyme:

 Enzyme có

bản chất

protein, dưới tác dụng của áp suất cao, các protein bị biến tính, gây vô hoạt các enzyme

 Các enzyme có cấu trúc bậc 1 chỉ bị ảnh hưởng rất ít từ áp suất cao (Hereman, 1993) Enzyme có cấu trúc bậc 2 khá nhạy cảm với áp suất

do liên kết chủ yếu trong cấu trúc là liên kết hydro Enzyme có cấu trúc bậc 3 và bậc 4 thì bền vững hơn bậc 2 nhưng cũng bị phá vỡ trong suốt quá trình xử lý

2- Nguyên lý hoạt động của máy áp suất cao trong thực phẩm:

- Nguyên lý hoạt động: Túi đựng thưc phẩm được đưa vào xilanh mang

thực phẩm và đưa vào bình áp lực Cho nước vào đầy bình áp lực sau đó nâng áp suất lên 87000 psi, bơm sẽ tạo ra một áp lực tương đương tác động lên túi thực phẩm Dưới tác động của áp suất cao vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt

THÔNG SỐ KỶ THUẬT HPP TÁC ĐỘNG LÊN VSV

THÔNG SỐ KỶ THUẬT HPP TÁC ĐỘNG LÊN THỰC PHẨM

3- Ứng dụng phổ biến trong Thực phẩm:

a Thịt

 Ảnh hưởng của áp suất lên màu sắc của thịt

 Màu sắc của thịt: Phụ thuộc vào hàm lượng myoglobin tổng của nó Các yếu tố làm tăng mức độ oxi hoá của myoglobin và phân huỷ màu sắc của thịt gồm: áp suất riêng phần của oxy, lượng oxy tiêu thụ bởi các

mô, nồng độ các ion đa hoá trị, nhiệt độ, pH, vi sinh vật và áp suất Việc xử lý áp suất ngay cả ở nhiệt độ bảo quản lạnh (5-10oC) cũng gây

ra những thay đổi sâu sắc lên màu sắc của thịt đỏ (Chelftel&Culioli 1997) Carlez và cộng sự (1995) đã tiến hành nghiên cứu những thay đổi về màu sắc mà myoglobin gây ra bởi áp suất ở thịt bò băm ở 10oC Kết quả cho thấy màu sắc của mẫu trở nên nhạt hơn khi bị xử lý ở áp suất trên 200MPa và chuyển sang màu nâu xám ở áp suất trên 400MPa

 Sự đổi màu thịt trong quá trình xử lý áp suất xuất hiện khoảng 200 MPa đến 350 MPa, do biến tính globin hay heme và quá trình oxy hóa của myoglobin sắt II thành metmyoglobin sắt III, trên 400 MPa Cheah

v Ledward (1997) báo cáo tác dụng của áp suất tại 80 MPa đến 100 MPa trong 20 phút cải thiện sự ổn định màu sắc

 Ảnh hưởng của áp suất cao lên mùi vị của thịt.

 Đến nay, những nghiên cứu về vấn đề này chưa nhiều và chưa có những kết luận rõ ràng Nói chung, quá trình xử lý bằng áp suất cao (đến

300MPa) sẽ gây thay đổi thành phần các amino acid, peptid, liên quan đến đến mùi vị và sự thay đổi này không đáng kể

 Nước :

 Liên kết cộng hóa trị không bị phá vỡ, nhưng liên kết yếu: lk Hydro; lk

kị nước có thể bị biến đổi bất thuận nghịch Tăng khả năng giữ nước

 Vitamin- đường :

 Ảnh hưởng không đáng kể; Polisaccharide có thể bị biến đổi

 Protein-enzyme :

 Protein bị biến tính nhẹ Sự biến đổi liên kết yếu => Biến tính Protein hoặc ngược lại hoạt hóa Enzyme

 Ảnh hưởng của áp suất lên sự oxi hoá lipid của thịt

 Trong quá trình bảo quản, những mẫu được xử lý bằng áp suất cao có chỉ số peroxyt cao hơn và chỉ số này còn cao hơn nữa nếu xử lý ở áp suất càng cao Theo một số nghiên cứu của Cheach & Ledward (1997), nếu thêm acid citric trước khi xử lý áp suất mỡ heo nấu chảy và thịt heo băm nhuyễn sẽ làm giảm mức độ xúc tác phản ứng của áp suất Ngược lại, thịt khi xử lý bằng áp suất, quá trình oxi hoá lại được thúc đẩy do sự

có mặt của các ion kim loại đóng vai trò là chất xúc tác cho phản ứng oxyhoá Như vậy, áp suất cao có khả năng thúc đẩy quá trình oxi hoá trong thịt, cá Điều này đã phần nào làm giảm đi tính hiệu quả của kỹ thuật bảo quản bằng áp suất cao

 Ảnh hưởng của áp suất cao lên cấu trúc của thịt.

 Sau khi xử lý bằng áp suất, thịt bị co lại, cứng chắc, đem thịt này đi nấu

sẽ mềm hơn và có hàm ẩm cao hơn so với thịt chưa qua xử lý áp suất

 Việc xử lý áp suất nhẹ cỡ 100-200MPa lên thịt trước co cứng có thể làm mềm thịt rất hiệu quả Hiệu quả làm mềm thịt có được do sự thay

đổi cấu trúc của tơ cơ nhưng không làm thay đổi các mô liên kết (Cheftel & Culioli, 1997)

 Ảnh hưởng tới tính chất tạo gel và nhũ hoá.

 Ngành công nghiệp chế biến thịt phụ thuộc vào sự khai thác các tính chất chức năng của protein mô cơ, bao gồm khả năng giữ nước, tạo gel, tạo nhũ Áp suất cao có thể gây gel hoá protein của mô cơ mà không cần tới gia nhiệt Khi protein của cơ được xử lý bằng áp suất cao trước, gel tạo thành cũng sẽ bền vững hơn trong trường hợp bị gia nhiệt Những tính chất này có được là nhờ sự gia tăng của các liên kết kị nước

và cầu nối disulfua giữa các protein cơ Nói chung, áp suất cao làm tăng khả năng giữ nước của thịt

b Thủy sản:

 CÁC LOÀI ĐỘNG VẬT THÂN MỀM: ( Hàu; Sò ; Ốc;…)

 Dễ dàng bốc vỏ, lấy thịt

 Giảm thiểu tối đa thịt còn

sót lại trong phần vỏ => Gia

tăng lợi nhuận

 Nguồn nhân lực ít

 Tiêu diệt hoạt động sống

của VSV

 CÁC LOÀI ĐỘNG VẬT

GIÁP XÁC: ( Tôm hùm;

Cua; …)

 Tương tự như trên

 Không làm biến đổi chất lượng, hàm lượng dinh dưỡng khi nấu

 Giữ lại mùi vị khi nấu

c Ảnh hưởng đến chất lượng 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 của áp suất tới cấu trúc.

 Áp suất cao thường làm sản phẩm mềm 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 (Knorr 1995) Theo Basak & Ramaswamy (1998) độ vững chắc của cấu trúc đã xử lý bằng áp suất thay đổi theo 2 giai đoạn :

- Giai đoạn đầu: độ vững chắc giảm đột ngột do tác động của xung áp suất

- Giai đoạn sau: cấu trúc được phục hồi từ từ, độ vững chắc tăng nhẹ

 Ảnh hưởng của áp suất tới giá trị dinh dưỡng

Vitamin trong rau quả không bị ảnh hưởng sâu sắc bởi áp suất Theo Bignon (1996) thì hàm lượng các vitamin A, C, B1, B2, E, acid folic không

bị thay đổi khi xử lý

 Một vài ví dụ như:

 Khoảng 95% vitamin

trong dâu tây không bị

tổn thất khi xử lý và

nhiều gấp 1.7 lần so với

dâu xử lý bằng nhiệt

(Byrne, 1993, Kimura,

1994)

 Đối với sản phẩm nước

cam ép, khi xử lý ở áp suất lớn hơn 600MPa, hàm lượng vitamin C ban

đầu không thay đổi (Ogawa, 1990) Dưới ảnh hưởng của áp suất (200-500MPa), các vitamin (C, B6, B2, B1, niacin ), đường (sucrose, fructose,glucose), acid hữu cơ (acid malic, citric, isocitric) trong nước cam ép không có sự thay đổi đáng kể ở mọi giá trị thử nghiệm (Donsi, 1996)

 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 phân tích hoá học và quang phổ, màu sắc tự 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 (Donsi, 1996)

 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 (Kimura 1994, Donsi 1996) Ngay cả khi xử lý trong 4h, tại 800MPa và

40oC thì vẫn không có sự giảm

chlorophyl a & chlorophyl Chỉ khi kết hợp với nhiệt

độ cao hơn 50oC thì chlorophyl mới giảm đáng kể

 Như vậy, ở nhiệt độ không quá 40oC, không có sự mất màu xanh 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