PHẦN 3 : KỸ THUẬT CHIẾU XẠ TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỊT, HẢI SẢN
5. Ảnh hưởng của chiếu xạ lên thịt:
5.2 Ảnh hưởng của chiếu xạ lên mùi vị của sản phẩm thịt:
“Flavor” là sự kết quả của sự kết hợp của các vị cơ bản ( ngọt, chua, đắng, mặn và vị umami) từ những hợp chất khi tan và nước và mùi được tạo nên từ các cấu tử bay hơi có trong sản phẩm thực phẩm từ đầu hoặc được hình thành từ những phản ứng khác nhau ( Brewer, 2006). Thành
phần hóa học của thịt tươi cung cấp những tiền chất cho việc phát triển những hợp chất hương và vị mong muốn hoặc khơng mong muốn. Có một dãy rộng của hợp chất tạo mùi và vị dễ bay hơi có sẵn trong thịt ( acid, alcohol, andehyde, hợp chất hương như ester, ether, furan, ketone, lactone, pyrazine, pyridine, pyrrole, sulfide, thiazole, thiophene, pyrrole, và oxazole; Shahidi,
1994). Những hợp chất dị vòng chứa nito, lưu huỳnh và có thể có hoặc khơng có oxy, như là pyrazine, thiazole và oxazole hình thành nên những thành phần mùi chính của thịt (Lorenz và cộng sự, 1981). Những hợp chất tạo nên những mùi vị khác nhau có một ngưỡng cảm nhận khác nhau và một chất có thể có mùi vị khác nhau với những nồng độ khác nhau. Chẳng hạn, hợp chất 2-metyl-3-(methylthio)furanyl có mùi thịt ở nồng độ thấp, nếu nồng độ này lớn hơn 1µg, nó có thể tạo ra mùi sulfurous khó chịu (Mottram, 1998). Sự liên quan giữa một số những hợp chất bay hơi khá phổ biến và những mùi vị tương ứng được thể hiện trong bảng3.3.
Hợp chất mùi trong thịt chiếu xạ được mô tả như là trứng thối, ngọt, còn máu, thịt nấu,
bắp nướng, lưu huỳnh, kim loại, cồn, acid acetic, huyết tương gan và đầy máu (Groniger, Tappel và Knapp, 1956; Hampson, Fox, Lakritz và Thayer, 1996; Jo, Lee và Ahn, 1999; Lee, Sebranek, Olson và Dickson, 1996; Lee, Sebranek và Parrish, 1996; Luchsinger và cộng sự, 1997; Merritt, Angelini, Wierbicki và Shultz, 1975). Hơn 7 % hợp chất hương được tìm thấy trong thực phẩm chiếu xạ là hydrocarbon phổ biến được tìm thấy trong sản phẩm chế biến có dùng nhiệt hoặc
khơng dùng nhiệt (Nawar, Zhu và Yoo, 1990). Sự biến đổi hóa học nhiều nhất trong thịt chiếu xạ có liên quan với phản ứng của các gốc tự do (Ahn và Lee, 2004).
Phần lớn những nghiên cứu về mùi và vị thịt chiếu xạ thường chú ý đến thành phần của
sản phẩm, đặc biệt là chất béo ( Ahn, Olson, Jo, Love và Jin, 1999; Ahn, Olson và cộng sự, 1998; Ahn, Olson, Lee và cộng sự, 1998; Hampson và cộng sự, 1996; Jo và cộng sự; 1999; Luchsinger và cộng sự, 1996; Tappel, Groninger và Knapp, 1958; Tappel và cộng sự, 1958). Với liều chiếu thấp, chiếu xạ có thể bắt đầu và thúc đẩy q trình hình oxy hóa chất béo tạo nên những mùi vị không mong muốn (Lescano và cộng sự, 1991; Marbach và Doty, 1956; Tappel và cộng sự, 1958; Thakur và Singh, 1994). Một số tiền chất của những chất tạo mùi có thể tan vào nước, chứa nito và sulfur (Schweigert, Doty, và Niven, 1954). Sự tăng lên của hợp chất hơi chứa lưu huỳnh trong chiếu xạ dẫn đến sự suy thối trong phân ly phóng xạ của những aminoacid chứa lưu huỳnh (Ahn, 2002) hình thành nên những mùi thối do rau cải ung. Cho dù những thay đổi mùi và
hương vị mà xảy ra do chiếu xạ là do chủ yếu để quá trình oxy hóa lipid hay sự sản sinh ra các
hợp chất dễ bay hơi lưu huỳnh hoặc cả hai là không rõ ràng.
5.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ các aminoacid chứa lưu huỳnh, hàm lượng chất béo, và loại chất
béo:
Điện tử được ngậm nước được hình thành từ sự phân ly nước có thể thúc đẩy quá trình phân
giải sulfur (Motohashi, Mori, Sugiura và Tanaka, 1981; hình 4). Chiếu xạ chính là ngun nhân làm cho những hợp chất sulfur bay hơi ảnh hưởng đến mùi của thịt bò chiếu xạ. Nó cũng làm
tăng tốc q trình oxy hóa trong thịt bị (Nam, Min, Park, Lee và Ahn, 2003). Sự thay đổi chất lượng do chiếu xạ gây ra có thể giảm khi thời gian bảo quản tăng dần. Trong suốt quá trình bảo quản có khơng khí, những hợp chất sulfur bay hơi có thể không xuất hiện trong khi những aldehyde bay hơi có thể tăng lên trong thịt bò chiếu xạ. Chiếu xạ có thể làm tăng nồng độ của
dimetyl disulfide, dimetyl trisulfide, S-methyl ester, và acid athanoic. Những hợp chất sulfur dễ bay hơi và có thể được loại bỏ bằng cách bảo quản thịt được chiếu xạ dưới điều kiện hiếu khí
(Du, Hur và Ahn, 2002). Phản ứng của aminoacid có lưu huỳnh với sản phẩm bức xạ nước (eaq− ) làm xuất hiện một lượng lớn hydrogen sulfide và những hợp chất chứa lưu huỳnh bay hơi khác tạo nên những vị lạ (Jo và Ahn, 2000). Jo và cộng sự (1999) đã chứng minh rằng chiếu xạ tạo nên những hợp chất bay hơi mới từ những nguồn thịt có chứa leucine, valine, isoleucine, phenylalanine, methionine hoặc cystein bằng bức xạ. Hợp chất chứa sulfur nhìn chung có ngưỡng chịu đựng thấp. Ví dụ, ngưỡng phát hiện mùi của 2-methyl-butanethiol là 0.00007 ppb
(Meilgaard, 1975). Vì lí do này, chúng có tiềm năng đóng đáng để vào hợp chất hương.
Hình 3.4 : Phản ứng giữa eaq− và hợp chất có lưu huỳnh.
Thành phần chứa sulfur có nguồn gốc từ thịt ( cystein, methionine, gluathione, taurine và thiamine) có thể phân hủy thành những hợp chất có khối lượng phân tử thấp và sau đó phản ứng lại với nhau hoặc với những phân tử khác như là ammonia, để hình thành những hợp chất có khối lượng phân tử lớn hơn ( Jensen, Hansen, và Andersen, 2002). Dimethyl sulfide, dimethyl disulfide, dimethyl trisulfide có thể phản ứng lại với methanethiol và acethaldedyde hình thành
nên các hợp chất như 4,6-dimethyl-2,3,4,7-tetrathiaoctane, tạo nên mùi đặc trưng của thịt rang
(Jensen và cộng sự, 2002).
Nam và Ahn (2003) đã báo cáo rằng chiếu xạ ức gà tây hình thành methanethiol,
toluen. Dimetyl sulfide chiếm ưu thế. Những hợp chất bay hơi chứa lưu huỳnh trong gà tây chiếu xạ khác nhau tùy thuộc vào q trình đóng gói. Tỉ lệ dimethyl sulfide/dimethyl disulfide là 10:1 trong đóng gói có khơng khí, trong khi đó, đóng gói chân khơng thì là 1:1. Dimetyl disulfide là
chất tạo mùi mạnh hơn so với dimethyl sulfide. Dưới điều kiện có khơng khí, ngoại trừ dimetyl sulfide, tất cả hợp chất còn lại của lưu huỳnh đều bốc hơi trong khoảng thời gian bảo quản 10 ngày nên việc đóng gói có khơng khí sẽ đảm bảo loại bỏ được những hợp chất của lưu huỳnh được hình thành trong quá trình chiếu xạ. Patterson và Stevenson (1995) đã nói rằng
dimethyltrisulfide là một mùi lạ có tiềm năng nhất trong chiếu xạ gà theo sau đó là cis – 3 – và
trán – 6 – nonenal, oct – 1 – en – 3 – one, và bismethylthiomethane. Sự thay đổi xuất hiện ngay tức thì sau khi chiếu xạ được thì hồn tồn khác so với những xuất hiện trong quá trình bảo quản. Hong, Kyong, Joo, Kun, và Myung (1998) đã báo cáo tổng hợp chất bay hơi chứa nito trong bao gói chân khơng thịt bị chiếu xạ ít hơn trong thịt bị khơng chiếu xạ đã được nêu ra giả thuyết là
do sự thối hóa protein dẫn đến hình thành những hợp chất mùi chiếu xạ.
Bởi vì aminoacid chứa lưu huỳnh chính là nguồn chứa lưu huỳnh chính nên nó đóng góp và việc tạo nên mùi chiếu xạ, nồng độ của các aminoacid trong thịt trước chiếu xạ có một ảnh
hưởng đáng kể lên sự hình thành các chất mùi trong sản phẩm chiếu xạ. Xét trên toàn bộ lượng aminoacid chứa lưu huỳnh ( cysteine và methionine), nồng độ trong thịt gà là 1.58g/100g, gấp
khoảng 2 lần thịt bị, thịt cừu, cá rơ và cá hồi ( theo thứ tự là 0.87 g, 0.75 g, 0.97 g, 0.89 g/100g) (bảng 3.4).
Bảng 3.4 : Nồng độ của aminoacid trên một số loại thịt:
Cũng như những phần lipid liên quan, acid béo chưa bão hịa là mối quan tâm chính. Bởi vì chúng thiếu điện tử tại những nhóm carbonyl và tại những nối đôi, chiếu xạ có thể dẫn đến
hydroxyl (.OH) có xu hướng phản ứng với những hệ liên hiệp và thường được xem như những
tác nhân khơi mào cho phản ứng oxy hóa chất béo trong mơ cơ (Thakur và Singh, 1994). Sự tự
oxi hóa sau đó tiến theo con đường truyền thống (hình 3.5). Sự khác nhau về tổng chất bay hơi trong thịt heo chiếu xạ đã được báo cáo là do sự khác nhau về aldehyde (Ahn, Olson, Lee và cộng sự, 1998; Ahn và cộng sự, 1998).
Những hợp chất dễ bay hơi tạo nên mùi vị lạ trong thịt chiếu xạ được sản xuất bởi ảnh
hưởng của chiếu xạ lên protein và lipid thì khác nhau về sự oxi hóa lipid (Jo và Ahn, 2000; Merritt và cộng sự, 1975). Sự tăng lên của sản phẩm peroxy hóa ( đặc biệt hexanal và trans-4,5-
epoxy-(E)-2-decenal) kết hợp với một ít những hợp chất tạo mùi trong thịt mong muốn (4- hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-furanone và 3-hydroxyl-4,5-dimethyl-2(5H)-furanone) kết quả là hình thành nên mùi vị thịt bị đơng lạnh nấu chín (Kerler và Grosh, 1996). Du, Hur, Nam, Ismail và Ahn (2001) đã báo cáo rằng chiếu xạ ức gà hình thành nên những alkan và alken là do sự hình sự giảm xuống của cả chât béo chưa bão hòa và aminoacid.
Tính nhạy cảm của mơ cơ chiếu xạ đến sự oxi hóa chất béo phụ thuộc vào những đặc tính ban trong của mơ cơ bao gồm hàm lượng chất béo, các loại acid béo (tỉ lệ và mức độ chưa bão
hòa của acid béo, và thành phần của phospholipid trong màng tế bào) và tìm năng chống oxi hóa của mơ (Ahn và cộng sự, 1998; Jo và Ahn, 2000). Những acid béo phổ biến nhất có sẵn trong thịt là oleic, linoleic, arachidonic, palmitic và stearic acid. Phospholipid chiếm 0.5 – 1 % trong mô thịt (chủ yếu là phosphoglyceride) và có tỉ lệ cao của acid béo chưa bão hòa mà dễ bị oxi hóa (Mottram, 1998). Phospholipid cũng là nguồn chứa vài loại sulfide, được sinh ra khi chúng phản
ứng với cystein hoặc ribose để sản xuất những hợp chất đặc trưng mùi thịt bị (2-metyl-3-
[methylthio]thiophene; Rower, 2002).
Cho dù có hay khơng có nồng độ chất béo ảnh hưởng lên sự thay đổi sự oxi hóa do chiếu xạ cũng khơng rõ ràng. Trong thịt bò, sự tăng dần mức độ chất béo (từ 11 lên 22%) giúp tăng 2- butanone, 2-pentanone và 3-hydroxy-2-butanone (El Magoli, Laroia và Hansen, 1996). Ảnh
hưởng của chiếu xạ lên những hợp chất dễ bay hơi khác nhau trong số những loại mơ cơ ở những lồi khác nhau có thế là do tác dụng của nồng độ chất béo trong những mô cơ tương ứng. Những miếng nhỏ thịt heo từ cơ L. dorsi (>6.5% chất béo) có TBARS cao hơn và chứa đựng nhiều
propanal và pentanal sau khi chiếu xạ so với cơ Psoas (1.8% béo) và R. femoris (2.4 % béo) (Ahn và cộng sự, 1998). Mặt khác, Houben van Dijk, Eikelenboom và Hoving – Bolink (2000) nhận thấy khơng có sự khác nhau về TBARS trên thịt nạc chiếu xạ (<1% béo) so với hàm lượng chất béo cao hơn ( khoảng 20% béo) trong thịt bị xay nhuyễn. Nó có khả năng là những acid béo duy nhất bổ sung với những loại thịt khác nhau để làm cho chúng nhiều hoặc ít dễ bị oxi hóa do
chiếu xạ.Thịt gà đen và thịt gà tây chứa đựng một hàm lượng như nhau của acid linoleic (18:2;
1.75 và 1.85g/100g lipid theo thứ tự; bảng (), 2007) và về thực chất nhiều hơn trong thịt bò (0.12 g), thịt heo (0.30 g), cừu (0.63 g) và cá hồi Đại Tây Dương (0.67 g). Tổng hàm lượng của 16:1, 18:1 và 18:2 cao nhất trong thịt gà đen (5.33 g). Cũng tương tự như trong thịt gà tây đen và trắng, và cá hồi Đại Tây Dương theo thứ tự là 3.84, 3.34 và 3.49 g. Nó thấp hơn trong thịt thịt heo và thịt bò (1.54 và 1.82 theo thứ tự). Những acid béo khơng bão hịa chính là nguồn nguyên liệu chính gây nên oxi hóa chất béo.
Những hợp chất dễ bay hơi được hình thành từ tự oxi hóa của acid oleic gồm heptanal, octanal, nonanal, decanal, (E)-2-decenal, và (E)-2-undecenal (Belitz, Grosch, và Schieberle (2004)). Những hợp chất đó tạo nên những mùi ơi, béo, sáp, cay nồng, và cháy (bảng 3.3).
Tự oxi hóa linoleic acid chủ yếu tạo nên pentane, pentanal, hexanal, heptanal, (E)-2- heptanal, octanal, 1-octene, (Z)-octenal, (E)-octenal, (E)-2,4-decadienal, tạo nên mùi béo, ơi, grassy cũng như là ít hơn lượng carbon aldehyde. Hợp chất chính được tạo thành bởi tự oxi hóa linoleic acid là (E,Z)-2,4-heptadiental, tạo nên mùi thịt nấu và mùi cá. Tuy vậy, các ngưỡng mùi của hexanal (1.7 µg, mùi ơi và mùi cỏ) với nonanal (13500 µg; mùi béo nhạt) góp phần tạo nên những hợp chất mùi lạ khá khác nhau (Belitz và cộng sự, 2004).
Bởi vì nồng độ cao của dimetyl disulfide ( mùi bắp cải thối), 3-methylbutanal và 2-
methylbutanal (thịt thối) và nồng độ thấp của hexanal và pentanal (cỏ cay) cùng với cơ chất phản
ứng thiobarbituric acid (TBARS) thấp, Du và cộng sự (2002) đã đề nghị sự oxy hóa lập tức sau
khi chiếu xạ thì khơng gây nên những mùi lạ chính của thịt gà chiếu xạ. Bảng 3.5 : Thành phần một số loại acid béo trong một số loại thịt:
5.2.2 Ảnh hưởng của liều xạ:
Chiếu xạ làm tăng TBARS và nồng độ carbonyl trên ức gà, và TBARS trong cả thịt gà tùy thuộc vào liều chiếu xạ phù hợp ((DeFeliz và cộng sự, 2002; Kanatt, Paul, D’Souza, và Thomas, 1998).Yong và cộng sự (2000a)) xác định có 129 hợp chất mùi vị dễ bay hơi được hình thành bởi chiếu xạ gà bao gồm 62 hydrocarbon, 44 hợp chất thơm, 9 aldehyde, 5 ketone và 10 hợp chất miscellaneous. Cyclotetradecene, 2-methylpentanal và 4-methylcyclohexene được sinh ra một
cách đặc biệt trong quá trình chiếu xạ, cyclotetradecene tăng lên tùy thuộc vào liều xạ. Trong thịt gà, liều ạ có một ảnh hưởng chắc chắn lên acid béo được sinh ra từ phospholipid nhưng ít ảnh
hưởng lên những chất béo trung tính (Mahrour, Caillet, Nketsia – Tabiri và Lacroix, 2003). Sau chiếu xạ mức độ chất béo chưa bão hòa giảm dần khi liều xạ tăng lên.
Trong thịt bò, Jo và Ahn (2000) đã báo cáo rằng cả 1-heptene và 1-nonene tăng lên cùng với liều chiếu xạ tức thì sai khi chiếu xạ (0 ngày bảo quản) trong khi aldehyde, ketone và alcohol thì khơng. Yong, Hun, Sung, So và Young (2000) chứng minh có 150 hợp chất mùi bay hơi được hình thành bởi chiếu xạ thịt bò bao gồm 71 hydrocarbon, 35 hợp chất thơm, 15 aldehyde, 7 ketone, 4 acid, 6 ester và 12 hợp chất miscellaneuos. Cyclodecene, (E)-2-hexenal, nonene và 2- nonenal tăng lên tùy vào liều chiếu xạ phù hợp trong thịt bị.
Bức xạ ion hóa có thể được sử dụng để thanh trùng sản phẩm thịt ăn liền (RTE). Tuy vậy, thịt RTE có chứa dextrose nên sản xuất những hợp chất chống oxi hóa gây cản trở quá trình thanh trùng (Sommers và Xuetong, 2002). Thêm vào đó, nồng độ dextrose cao kết hợp với chiếu xạ
tăng chất chống oxy hóa rõ ràng. Chiếu xạ có một ảnh hưởng bất lợi lên những hợp chất mùi của thịt RTE, như là xúc xích heo, làm tăng nồng độ của dimethyl disulfide, mùi vị sulfur khi tăng liều chiếu xạ từ 0 - 2 kGy lên đùi gà tây(Houser và cộng sự, 2005; Zhu, Lee, Mendonca, và Ahn, 2003). Những sản phẩm đi kèm như hydrocarbon, 1,7-hexadecadiene, 1,7,10 - hexadecatriene,
và 6,9 – hepyadecadiene, trong đùi và xúc xích (Kwon, Kausar, Lee, Kim, và Ahn, 2007).
5.2.3 Ảnh hưởng của oxy trong quá trình chiếu xạ:
Mùi và bị thịt chiếu xạ khác với khí khí quyển (). Sự xuất hiện oxy xung quanh thực phẩm trong q trình chiếu xạ có thể khuếch tán vào thực phẩm. Sự hiện diện của oxy trong suốt quá trình chiếu xạ thườn gây nên sự thay đổi phân ly chiếu xạ mà đơng tụ oxi hóa và những sản phẩm phụ không mong muốn. Chiếu xạ lên thịt đã đóng gói có khơng khí thường thúc đẩy sự hình
thành những chất như aldehyde, propanal, và hexanal (trong gà tây; Nam và Ahn, 2003). Bởi vì sự oxi hóa lipid, để hình thành aldehyde thì cần có sự xuất hiện của oxy, các tác động có hại có
thể được làm giảm bằng cách loại trừ oxy (bao gói chân khơng, thay thế với những khí như
dụng oxy. Năm 1956, Tappel và Knapp đã nói rằng chiếu xạ thịt với mơi trường nitrogen hoặc dưới điều kiện chân không cải thiện đáng kể chất lượng của thịt ( màu sắc, mùi vị, vitamin cịn lại nhiều, sự oxy hóa chất béo). Nhiều nhà nghiên cứu đã nói rằng đóng gói ( có khơng khí và chân khơng cùng MAP) xuất hiện có những ảnh hưởng to lớn đến chất lượng thịt trong quá trình chiếu xạ (Luchsinger, Kropf, Garcia-Zepeda và cộng sự, 1997b; Luchsinger và cộng sự, 1996a; Luchsinger và cộng sự, 1996b; Luchsinger và cộng sự, 1997a; Luchsinger và cộng sự, 1997c; Murano, Murano, và Olson, 1998).
Đóng gói có khơng khí sẽ làm tăng aldehyde và TBARS trong thịt, cho dù có q trình
chiếu xạ hay khơng, nó có thể là ngun nhân hình thành nên những mùi lạ (Ahn, Jo, Du, Olson, và Nam, 2000a; Ahn, Jo, và Olson, 2000b; Kim, Nam, và Ahn, 2002a; Kim và cộng sự, 2002b; Nam và Ahn, 2003a; Nam và Ahn, 2003b; Nam và Ahn, 2003c).). Chiếu xạ tăng nồng độ
benzen, toluen, 1-octene, octane, 3-methyl-2-heptene, butane, pentane, 3-methyl-pentane, 1- heptene và heptane trong thịt gà tây (Nam và Ahn, 2003). Nó làm tăng 2-methylpentane, 4-