Áp dựng áp suất cao trong chế biến và bảo quản thịt

Sự phá hủy của áp suất lên vi sinh vật

Áp suất cao không ức chế hoặc phá hủy một vị trí nào đó trong tế bào hoặc một chức năng của tế bào., mà sự chết của tế bào là bởi những hư hỏng nhiều hoặc tích tụ bên trong tế bào (Simpson & Gilmour, 1997). Các chức năng khác của tế bào bị ảnh hưởng bởi áp suất bao gồm: sự thay đổi trao đổi ion, thành phần acid béo, hình thái học của ribosome, hình thái học tế bào, biến tính protein và ức chế hoạt tính enzyme, sự mất ổn định của việc sao chép DNA, sự hình thành không bào…Sự khác nhau về tính chất của màng tế bào có thể là một nhân tố quan trọng trong việc xác định ảnh hưởng của áp suất hoặc stress lên vi sinh vật.

Khả năng chịu áp suất cao của vi sinh vật

Sự thích nghi của màng ở nhiệt độ thấp được thực hiện bằng việc thay đổi độ phân nhánh và làm giảm chiều dài của các acid béo màng, vì thế làm cho vi sinh vật chịu được áp suất tốt hơn (Wemekamp-Kamphuis, Karatzas, Wouters, & Abee, 2002). Sự khác nhau về ảnh hưởng của áp suất lên các giống gây bệnh của một vài loài (Listeria monocytogenes; Staphylococcus aureus; Escherichia coli và Salmonella typhimurium) đã được báo cáo bởi một vài tác giả (Alpas, Kalchayanand, Bozoglu, Sikes, Dunne, & Ray, 1999; Simpson & Gilmour, 1997).

Ảnh hưởng của thực phẩm lên khả năng chịu áp suất cao của vi sinh vật

Khả năng chịu áp suất cao của vi khuẩn có thể được gia tăng đáng kể khi được xử lý trong môi trường giàu dinh dưỡng chứa các chất như carbohydrate, các chất này có thể bảo vệ vi khuẩn khỏi sự hư hại (Hoover et al., 1989). Acid sorbic tác động giống như acid hữu cơ, nhưng nó cũng tác động đến màng tế bào của vi khuẩn, và tác động sẽ nhiều hơn khi kết hợp với áp suất (Mackey, Forestiere, và Isaacs, 1995).

Ảnh hưởng của loại thiết bị lên hiệu quả ức chế vi sinh vật của áp suất cao

Trái với quá trình thanh trùng hay tiệt trùng cổ điển, điểm tới hạn của áp suất cao là ở gần vỏ thiết bị, bởi vì sự truyền nhiệt xảy ra giữa vỏ thiết bị và khối chất lỏng, dẫn đến sự giảm nhiệt độ sản phẩm nằm ở gần vỏ thùng. Hầu hết các cấu tử tạo nên hương vị và "meaty flavor" bao gồm một lượng đường khử (thường là glucose), một nguồn axit amin và peptide, và hợp chất làm tăng hương vị (taste enhancer)(ví dụ như inosinic acid; Baines và Mlotkiewicz 1984). Trong báo cáo của Suzuki, Homma, Fukuda, Hirao, Uryu, và Ikeuchi (1994) cho thấy rằng số lượng của các peptide và axit amin dường như tăng lên khi ta xử lý áp suất cao đến 300 MPa (5 phút) đối với bắp thịt thỏ dorsi Longissimus, nhưng sự khác nhau giữa các lần xử lý bằng áp suất cao đã không.

(1994) mô tả những ảnh hưởng của việc sử dụng áp suất cao lên enzyme phân hủy protein, đặc biệt là các enzym catheptic ảnh hưởng đến thịt độ mềm của thịt, cũng như ảnh hưởng đến acid phosphatase, là hợp chất được sử dụng để phá vỡ các màng lysosomal. Họ kết luận rằng sự đổi màu thịt trong quá trình xử lý áp suất xuất hiện khoảng 200 MPa đến 350 MPa, có thể do biến tính globin hay heme và quá trình oxy hóa của myoglobin sắt II thành metmyoglobin sắt III, tại hoặc ở trên 400 MPa. Cheah và Ledward (1997) báo cáo rằng tác dụng của áp suất tại 80 MPa đến 100 MPa trong 20 phút cải thiện sự ổn định màu sắc, được đo bằng tỷ lệ hình thành metmyoglobin của Longissimus dorsi và thịt bò Psoas major tiếp xúc với không khí 2 ngày sau khi giết mổ (sau tê cứng).

Kết hợp áp suất cao với các yếu tố khác làm gia tăng hiệu quả sản phẩm

Một vài nhân tố đã được thử nghiệm thành công như pH thấp (Alpas, Kalchayanand, Bozoglu, và Ray, 2000), nhiệt độ ôn hòa với các peptide kháng khuẩn (Garcia-Graells et al., 1999), lysozyme và hệ lactoperoxidase trong sữa (Garcıa-Graells, Valckx, và Michiels, 2000), cũng như sử dụng các peptide kháng khuẩn trong ống nghiệm (Kalchayanand et al., 1998a, 1998b). Các vi khuẩn gram âm như Escherichia coli hoặc Salmonella thì thường không nhạy cảm với các chất kháng sinh của vi khuẩn acid lactic do chúng thiếu cơ quan thụ cảm đặc thù, nhưng chúng có thể nhạy cảm với nisin hoặc các chất kháng. Một vài vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm đã được tiêm vào một mẫu thịt, sau khi xử lý áp suất (400MPa, 10 phút, 17oC), bổ sung chất kháng sinh (enterocins A và B, sakacin K, pediocin AcH hoặc nisin) và nghiên cứu trong suốt quá trình bảo quản lạnh (Garriga, Aymerich, và Costa et al., in press).

Sự ức chế đáng kể Escherichia coli (>6 log10) trong sự có mặt của nisin đã được ghi nhận, số lượng tế bào sống sót còn lại không thay đổi trong quá trình bảo quản trong 61 ngày (hình dưới). Số lượng Salmonella London và Salmonella Schwarzengrund trong mỗi trường hợp đều được giữ ở mức không đổi so với sau khi dùng áp suất cao, không có sự khác nhau đáng kể trong việc sử dụng các chất kháng sinh trong suốt quá trình bảo quản lạnh. Với các phân tử kháng khuẩn lớn như chất kháng sinh không gây ra ảnh hưởng lâu dài, có lẽ là bởi vì chúng không lọt qua được lớp màng ngoài của vi khuẩn gram âm sau khi sử dụng áp suất.

Minh chứng độ tương đương của sản phẩm thịt qua áp suất cao so với các phương pháp truyền thống khác

Masschalk, Van Houdt, và Michiels (2001) đã mô tả 2 kiểu nhạy cảm của vi khuẩn với các chất kháng khuẩn bằng áp suất cao trong dung dịch đệm. Một loại khác là ảnh hưởng lâu dài, qua đó vi khuẩn vẫn còn nhạy cảm trong ít nhất vài giờ sau khi qua xử lý áp suất, giống như ảnh hưởng do pH thấp và hệ lactoperoxidase. Dạng cuối cùng của ảnh hưởng bao gồm các phân tử kháng khuẩn nhỏ có khả năng khuếch tán, chúng có thể lọt qua lớp màng ngoài của vi khuẩn gram âm.

Một sự giảm hàm lượng phosphate đã được tìm thấy trong các mẫu jambon muối hun khói được xử lý áp suất cao, nguyên nhân có thể là sự gia tăng hoạt tính phosphatase. Một sự khác nhau không đáng kể về phân đoạn nitrogen không protein cũng được phát hiện giữa các sản phẩm qua xử lý áp suất cao và không qua xử lý. Ngoài ra, không có sự khác nhau về hàm lượng amino acid (Garcıa-Regueiro, Sarraga, Hortos, Dıaz, Valero, và Rius, 2002).

Sự gia tăng hàm lượng sắt trong mẫu thịt bò qua xử lý áp suất cao có thể được giải thích dựa theo kết quả của Ledward (2001). Ông cho rằng có sự giải phóng sắt từ các phức chất không phải heme tại áp suất cao hơn 400MPa cũng như từ sự biến tính của các protein heme tại áp suất trên 300MPa.

Ứng dụng áp suất cao trong các sản phẩm thịt

Việc xử lý này cho thấy hiệu quả đáng kể trong việc làm chậm sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng khi so với mẫu không qua xử lý, vì thế góp phần duy trì chất lượng cảm quan của thịt trong ít nhất 60 ngày sau khi xử lý (Garriga, Aymerich, và Hugas). Mùi vị đặc trưng của jambon muối hun khói không thay đổi sau khi xử lý với áp suất cao, trong khi các chỉ tiêu về màu sắc, vị mặn, và độ cứng thì bị ảnh hưởng đáng kể (p <0,05) bởi áp suất cao. Nhìn chung có thể chấp nhận tốc độ làm lạnh chậm tạo ra các tinh thể đá lớn, chúng phá hủy cấu trúc của thực phẩm, trong khi tốc độ lạnh đông nhanh tạo ra các tinh thể đá nhỏ, ngăn cản các tinh thể này phá hủy nguyên liệu thực phẩm.

Martino, Otero, Sanz, và Zaritzky (1998) báo cáo rằng lạnh đông có sự hỗ trợ của áp suất cao thì đặc biệt hữu ích cho việc lạnh đông 1 lượng lớn thực phẩm trong khi tinh thể đá được đòi hỏi đồng đều. Trong quá trình lạnh đông dưới áp suất cao, các mẫu được làm lạnh dưới 200 MPa đến -20oC mà không hình thành băng, sau đó áp suất được giảm xuống và đạt tới sự quá lạnh cao (gần 20oC) thúc đẩy sự tạo tinh thể nhanh và đồng đều. Hai điểm sau đây rất quan trọng để ngăn chặn sự suy giảm về chất lượng thịt trong quá trình rã đông của thịt đông lạnh: (a) rút ngắn thời gian rã đông, và (b) rã đông ở nhiệt độ thấp nhất có thể (Massaux, Bera, Steyer, Cindic, và Deroanne 1999a, 1999b).

Độ rủi ro của quá trình áp suất cao

Kích thước và vị trí của các tinh thể đá trong miếng thịt lớn (Longissimus dorsi cơ thịt heo) được so sánh giữa phương pháp lạnh đông áp suất cao với phương pháp thổi khí và N2 lỏng. Mặc dù các liên kết cộng hóa trị không bị ảnh hưởng nhưng liên kết hydro, liên kết kỵ nước và tương tác bên trong phân tử có thể bị biến đổi hoặc bị phá hủy. Vì thế cần phải biên soạn các dữ liệu để cú thể làm rừ nhược điểm của ỏp suất cao về độ độc, khả năng gõy dị ứng, giảm sự tiêu hóa và chất lượng dinh dững của thực phẩm.

Trong các sản phẩm được xử lý bằng nhiệt, sự biến tính protein làm giảm khả năng gây dị ứng của nhiều thực phẩm nhưng cũng có thể tạo ra các chất gây dị ứng khác. Thực tế trong thí nghiệm, sự tiêu hóa enzyme đã gia tăng trong các protein thịt qua xử lý nhiệt hoặc áp suất (De Lamballerie-Anton, Delepine, và Chapleau, 2001). Kết quả cho thấy không có sự khác nhau về độ tiêu hóa của tinh bột, protein đậu Hà Lan và đậu lupin (Klepacka, Porzucek, Piecyk, và Salanski, 1996;.