chiếu xạ
Mục đích của phương pháp chiếu xạ đối với thực phẩm chủ yếu để làm ngưng sự hoạt động sinh học của rau, củ , quả, cải thiện chất lượng, chống sâu bọ, khử trùng và tiệt trùng (tiêu diệt vi sinh vật), tăng thời gian bảo quản.
Đã từ lâu nhiều nhà khoa học thực phẩm đã nghiên cứu và ứng dụng tia bức xạ vào trong chế biến thực phẩm. Chẳng hạn như phương pháp thanh trùng bằng tia bức xạ, dùng tia bức xạ để tiêu diệt vi sinh vật kéo dài thời gian bảo quản rau quả tươi. Phương pháp bảo quản bằng tia bức xạ chủ yếu dựa
trên nguyên lý tiêu diệt vi sinh vật và ức chế các quá trình sinh lí xảy ra bên trong rau quả nhằm thời gian bảo quản. Tuy nhiên, có nhiều loại bức xạ dùng trong bảo quản thực phẩm gồm:
Tia âm cực và tia β: Phóng xạ β là các electron, có tính có tính xuyên thấu kém hơn tia γ và tia X phóng nên an toàn hơn xạ γ và nhưng thời gian tiêu diệt vi sinh vật ngắn hơn, chỉ cần vài giây là có thể tiêu diệt được vi sinh vật, năng lượng
Hình 2.10: Bảo quản thanh long bằng phương pháp chiếu xạ
(Nguồn:
http://xttm.agroviet.gov.vn/ASPXBackend/uploads/th anlong1.jpg)
được tính theo đơn vị Electron- Volt(eV). Một eV là năng lượng thu được khi điện tử đi qua hiệu điện thế 1 Volt. Trong bảo quản thường dùng mức năng lượng tính theo Mêga electronvolt (1MeV=106eV). Phóng xạ β thường được sử dụng khi chỉ cần chiếu xạ bề mặt, không có khả năng xuyên thấu cao nên an toàn cho nguời vận hành. Tuy nhiên độ xuyên thấu thấp làm giảm khả năng xử lý các sản phẩm. Phóng xạ β thường được sử dụng xử lý bề mặt hay sử dụng cho các sản phẩm có hình dạng phẳng, mỏng.
Tóm lại, phóng xạ β có các ưu điểm là đơn giản, không cần đến máy móc. Tuy nhiên có nhược điểm là nguy hiểm hơn (phóng xạ γ) và thời gian sử dụng ngắn.
Tia Rơngen (tia X) và tia γ: Là dạng sóng điện tử ngắn thu được bằng cách bắn phá điện tử, bước sóng dài ngăn sự phụ thuộc vào năng lượng bắn phá điện tử. Tia X có độ xuyên thấu cao, dễ sử dụng nhưng thời gian tiêu diệt vi sinh vật lâu khoảng 10-30 phút.
Máy tạo tia X có cấu tạo gần giống máy gia tốc electron. Tuy nhiên cực dương của máy là tế bào quang điện, tế bào quang điện là các mảnh kim loại có số khối lớn ( gọi là bia biến đổi) như: Pb, W, Ta, Au…Luồng electron tốc độ cao mang năng lượng lớn sẽ bắn phá tế bào quang điện làm tế bào quang điện phát ra các sóng điện từ có bước sóng cực ngắn. Đó là tia Rơngen (hay tia X), các tia này có bước sóng từ 0.01 nm đến 1000 nm, tia Rơngen còn được gọi là bức xạ hãm. tia Rơngen có độ xuyên thấu mạnh ( chỉ thua tia γ). Máy tạo tia Rơngen có hiệu suất tạo bức xạ hãm thấp,
chẳng hạn chì (Pb) có hiệu suất tạo bức xạ hãm là 8%. Phần lớn năng lượng còn lại chuyển thành nhiệt lượng. Vì vậy mảnh kim loại rất nóng, phải dùng nước để tản nhiệt.
Bức xạ hãm này có tính xuyên thấu mạnh có thể dùng cho các sản phẩm cần được xử lý bắng tia γ. Nó có ưu điểm hơn đồng vị phóng xạ γ ở các mặt sau (lưu ý là ta không có máy để tạo phóng xạ γ).
- Có định hướng, khoảng 60% lượng bức xạ hãm này đến được vật cần chiếu xạ, trong khi bức xạ của đồng vị phóng xạ γ phát đều theo mọi hướng nên tỉ lượng bức xạ có ích rất thấp, nguồn 137Cs có hiệu suất 20 %.
- Liều ổn định và đồng đều ( các đồng vị phóng xạ có liều bức xạ giảm dần theo thời gian).
Tia Rơngen và tia γ có khả năng xuyên sâu mạnh. Bức xạ khi tương tác với vật chất thì gây ion hóa. Lợi dụng tính chất này, người ta sử dụng phương pháp chiếu xạ để biến đổi chất hữu cơ trong tế bào gây ức chế hoặc tiêu diệt quá trình sống. Đặc biệt đối với cơ thể đơn bào như vi sinh vật có thể bị bất hoạt hoặc chết ngay lập tức do sự thay đổi cấu trúc màng tế bào và tác động trực tiếp lên hệ enzyme. Tuy nhiên tác động
quan trọng nhất của chiếu xạ là thay đổi cấu trúc DNA và RNA, ảnh hưởng lên quá trình tăng trưởng và phát triển của vi sinh vật. Sự tác động này bắt đầu có hiệu quả sau khi chiếu xạ một thời gian ngắn, khi tế bào không thể tồng hợp enzyme và phân chia. Tốc độ tiêu diệt tế bào phụ thuộc vào loại bức xạ, khả năng tác động và số lượng tế bào được chiếu xạ. Sự nhạy cảm với chiếu xạ của vi sinh vật được đánh giá bằng chỉ số D10 ( liều lượng chiếu xạ cần để giảm lượng vi sinh xuống còn 10%). Số lượng vi sinh giảm theo hàm lượng khi tăng lượng phát xạ, ngoại trừ những vi sinh vật có khả năng tái tạo lại DNA sau khi bị chiếu xạ.
sau khi xử lý bức xạ trên rau quả.
- A: Pseudomonas sp - B: Smalmonella sp - C: Bacillus cereus
- D: Deinoccous radio durans - E: Một s ố virus thông dụng.
Ưu nhược điểm của phương pháp xử lý bằng bức xạ. - Phương pháp xử lý bằng bức xạ có những ưu điểm sau
- Không sử dụng nhiệt, bảo đảm cho chất lượng thực phẩm được giữ nguyên.
- Có thể xử lý cả thực phẩm tươi lẫn thực phẩm trong bao bì.
- Không sử dụng hóa chất bảo quản, nên không gây ra độc tố cho người tiêu dùng.
- Chi phí năng lượng nhỏ.
- Hàm lượng dinh dưỡng bị biến đổi rất ít sau xử lý. - Thiết bị đơn giản, dễ diều khiển.
- Tuy nhiên phương pháp trên vẫn có nhược điểm. - Chỉ có tác dụng diệt khuẩn, không tác động lên các chất độc có sẵn như kim loại nặng, kháng sinh, chất độc do các vi sinh vật tiết ra trước khi xử lý.
• Quá trình chiếu xạ có nguy cơ sinh ra chất độc mới, nhưng sự biến đổi này là bất định hướng và ngẫu nhiên nên gây khó khăn cho các nhà phân tích thực phẩm trong quá trình kiểm định và đánh giá sản phẩm.
• Xừ lý bằng chiếu xạ làm phát sinh những giống vi sinh vật chống được bức xạ do quá trình tiến hóa ( giống như giống vi sinh vật kháng kháng sinh).
• Tâm lý e ngại của người tiêu dùng về các sản phẩm có liên quan đến chiếu xạ.