Người ta có thể dùng phương pháp chiếu xạ để bảo quản gì

Bảo quản thực phẩm bằng tia phóng xạ :

Những nghiên cứu về sử dụng tia phóng xạ để bảo quản thực phẩm bắt đầu từ 1929. Từ đó đến nay, phương pháp này được áp dụng rộng rãi để bảo quản nhiều loại thực phẩm khác nhau.

12.6.1 Đặc điểm của những tia phóng xạ được sử dụng trong bảo quản thực phẩm :

1/ Tia tử ngoại :

Tia tử ngoại, có tác dụng rất mạnh đối với vi sinh vật với bước sóng 2600Ao, và có năng lượng khoảng 3-5ev [ 10-12ergs]. [ev – electron vôn, là năng lượng tính bằng công của 1 electron chuyển dời trong điện trường giữa 2 điểm có hiệu điện thế 1vôn; 1Me = 106ev ]. Ở bước sóng này rất nhiều vi sinh vật sẽ bị chết. Các axit nucleic của vi sinh vật sẽ hấp thụ tiatử ngoại và làm biến đổi các bazơ của axit nucleic. Cơ chế cơ bản của chúng là làm liên kết các thymin của ADN theo cơ chế sau:

Do tác động này mà tế bào dinh dưỡng của vi sinh vật dễ dàng bị chết. Tuy nhiên, một số tế bào vi sinh vật cũng có khả năng chống lại tác động của tia tử ngoại. Các loài Micrococcus có khả năng tạo ra những sắc tố, các sắc tố này có khả năng hấp thụ tia tử ngoại và như vậy chúng sẽ làm giảm tác động của tia tử ngoại lên tế bào vi sinh vật.

Một cơ chế tác động ngược lại của vi sinh vật đối với tia tử ngoại là chúng có khả năng sửa chữa các sai sót của bazơ nitơ khi bị tia tử ngoại tác động vào. Khả năng này rất khác   nhau ở các loài vi sinh vật khác nhau:Virut > Nấm tạo bào tử > Vi khuẩn tạo bào tử > Nấm men > Vi khuẩn gram[+] > Vi khuẩn gram[-].

Mặt khác, khả năng tác động của tia tử ngoại phụ thuộc rất lớn vào môi trường, cường độ chiếu của đèn tử ngoại. Trong dung dịch có nhiều chất hữu cơ, khả năng tác động của tia UV sẽ giảm rất nhiều.

Người ta cũng đã xác định được liều lượng gây chết [D] của một số vi sinh vật như sau:

2/ Các loại tia ion :

Các tia ion hóa có năng lượng khoảng 3-5ev [10-12ergs] [1e = 1015Hz]. Trong thực tế, người ta thường dùng các loại tia ion hóa sau trong bảo quản thực phẩm .  .

a. Điện tử năng lượng cao:

Chúng chứa một lượng năng lượng rất lớn, ngoài khả năng tiêu diệt vi sinh vật trên bề mặt, chúng còn có khả năng xuyên sâu vào thực phẩm khoảng 2,5 cm.

b.Tia X :
Tia X gần giống với tia gamma về khả năng tác động tới vi sinh vật.

c.Tia gamma :

Chúng gây ra sự phá hủy các liên kết hyđro trong các phân tử của tế bào, mối nối hyđro trong phân tử ADN, kết quả là hyđro sẽ tách khỏi deoxiribose. Chúng còn có khả năng thủy phân purin và pyrimidine.

Khả năng chống lại các tia ion hóa của vi sinh vật phụ thuộc vào khả năng sữa chữa những sai sót trong các phân tử có trong tế bào vi sinh vật. Khả năng chống lại đó ở những vi sinh vật khác nhau thì khác nhau. Khả năng này được biểu diễn như sau: Virut >nấm men > bào tử > nấm mốc >gram[+] > gram[-] . Ở đây người ta dùng đơn vị là Gray [1Gy = 1joule kg1- ] khả năng trên cũng được trình bày ở bảng sau :

Ứng dụng các tia ion hóa được tiến hành từ thế chiến lần thứ hai do kết quả chạy đua về vũ khí hạt nhân. Hiện nay việc sử dụng các tia ion hóa có những qui định rất cụ thể về liều lượng để tránh gây độc trong thực phẩm. Qui định của FAO/WHO cho thấy rằng liều lượng được sử dụng để bảo quản thực phẩm khoảng 10Kgy . Ta có thể tham khảo mức sử dụng này ở Anh như bảng sau:

Vi khuẩn gram[+] có khả năng chống lại chiếu xạ tốt hơn vi khuẩn gram[-]. Dạng bào tử của vi sinh vật có khả năng chống lại chiếu xạ tốt hơn tế bào sinh dưỡng. Trong đó chủng vi khuẩn tạo bào tử Pacenibacillus larvae có khả năng chống lại chiếu xạ tốt nhất, Clostridium type A có khả năng chống lại chiếu xạ tốt nhất trong số các chủng Clostridium. Mức độ chịu đựng sự chiếu xạ của enzym và các sinh vật khác nhau được biểu diễn trong hình sau :

Nấm mốc và nấm men có khả năng chống lại chiếu xạ kém hơn vi khuẩn gram[+]. Tuy nhiên, một số loài nấm men thuộc Candida có khả năng chống sự chiếu xạ như các loài vi khuẩn nội bào tử.

Về cơ bản, sự nhạy cảm của các vi sinh vật với chiếu xạ khi chúng ở trong dung dịch đệm tốt hơn là khi chúng ở trong môi trường chứa protein. Khi có mặt oxy, khả năng chống lại sự chiếu xạ của vi sinh vật kém hơn trong điều kiện không có mặt oxy.

Tế bào vi sinh vật ở trạng thái khô có khả năng chống lại sự chiếu xạ tốt hơn tế bào
trong trạng thái có độ ẩm cao. Ở trạng thái đông lạnh, tế bào vi sinh vật có khả năng chống lại chiếu xạ tốt hơn ở trạng thái không đông lạnh.

Tế bào vi sinh vật ở giai đoạn phát triễn có khả năng chống lại chiếu xạ tốt hơn ở giai đoạn chúng đang sinh sản.

Từ nhiều năm đến nay có 36 nước sử dụng chiếu xạ để bảo quản thực phẩm. Ở Mỹ có đến 20 loại thực phẩm khác nhau [ loại có bao bì] được chiếu xạ. Theo qui định của FDA [của Mỹ ] liều lượng chiếu xạ khoảng 10-60Kgy. Riêng các loại gia vị chiếu xạ với liều lượng 10Kgy. 1985 FDA cho phép chiếu xạ thịt heo 1Kgy để tiêu diệt Trichinella spiralis. Năm 1986, Thái Lan chiếu xạ xucxic thịt heo với liều lượng 2,0Kgy. Năm 1986 Puerto Rican đã chiếu xạ xoài với liều lượng 1,0Kgy. Hawai đã tiến hành chiếu xạ đu đủ với liều lượng 0,41-0,51KGy từ 1987. WHO đề nghị chiếu xạ với liều lượng 7Kgy, Canada đề nghị với liều lượng 1,5Kgy đối với hải sản.

12.6.2 Ảnh hưởng của chiếu xạ đối với chất lượng thực phẩm :

1/ Sự thay đổi thành phần các chất :

– Nước là thành phần dễ bị ảnh hưởng bởi chiếu xạ. Cơ chế chuyển hóa này như sau :

Trong điều kiện yếm khí, thực phẩm sau chiếu xạ sẽ mất màu, mất mùi do không có mặt của oxy. Một trong những phương pháp giữ mùi khi chiếu xạ là phải đưa nhiệt độ xuống rất thấp. Khi nhiệt độ thấp, phản ứng phân hủy nước sẽ giảm.
– Sau nước là protein và những hợp chất chứa nước rất nhạy cảm đối với chiếu xạ. Sản phẩm do chiếu xạ của axit amin, peptit, protein phụ thuộc vào liều lượng chiếu xạ, nhiệt độ khí chiếu xạ, lượng oxy, độ ẩm và các yếu tố khác. Sản phẩm của quá trình trên là NH3, H2, CO2, H2S và carbonyl.

Các axit xmin rất nhạy cảm với chiếu xạ. Trong đó các axit amin sau đặc biệt nhạy cảm: methionin, cysteine, histedine, arginine, tyrosine. Trong đó cysteine nhạy cảm nhất. Moser [1967] cho rằng 50% tổng lượng axit amin bị mất khi chiếu xạ, Tryptophan mất 10%. – Khi chiếu xạ, lipit cũng bị thay đổi rất mạnh, đặc biệt là trong trường hợp có mặt của oxy. Sản phẩm của quá trình này là peroxit và các sản phẩm oxy hóa khác như carbonyl. Wicketal [1967] cho thấy rằng khi chiếu xạ thịt bò tươi ở nhiệt độ phòng với 20-60Kgy thấy rất nhiều thành phần chất mùi. Trong 45 hỗn hợp các chất tạo mùi đã tìm thấy, có 17 chất chứa sulfur, 14 chất chứa hydrocacbon, 9 carbonyl, 5 chất cơ bản và alcohol. Trong đó có rất nhiều chất tìm thấy ở thịt không chiếu xạ mà chỉ đun nấu. – Các loại vitamin như thiamin, niacin, pyridoxine, biotin, B12 bị phá hủy, riboflavin, pantothenic, folic lại được tăng trong quá trình chiếu xạ. – Các chất pectin và cenlulose cũng bị biến đổi khi chiếu xạ. Kết quả là các loại rau, quả sẽ trở nên mềm hơn [ Massey và Bourke, 1967].

2/ Khả năng bảo quản thực phẩm đã được chiếu xạ :

Thực phẩm sau khi chiếu xạ là thực phẩm an toàn về mặt vi sinh vật. Tuy nhiên quá trình chiếu xạ cũng cho thấy ảnh hưởng của chúng đến khả năng bảo quản thực phẩm .

Trong quá trình chiếu xạ với liều lượng không cao lắm, các loại enzym thường không bị phá hủy. Khí chiếu xạ với liều lượng 45KGy các loại enzym của thịt gà thịt heo bị biến tính.

Thực phẩm đóng gói trước khi chiếu xạ, mùi được bảo tồn khi chiếu xạ với liều lượng 10,8KGy. Đồng thời thịt có thể bảo quản 12 năm không thấy sự thay đổi chất lượng. Nhìn chung các sản phẩm thực phẩm được chiếu xạ bao giờ cũng tăng khả năng bảoquản.

3/ Bản chất sự chống lại chiếu xạ ở vi sinh vật :

Vi khuẩn nhạy cảm nhất đối với tia ion hóa là trực khuẩn gram[-], Pseudomonas. Các vi khuẩn gram[-] khác như Moraxellae acinebacter là những vi khuẩn chống sự chiếu xạ mạnh nhất.

Các vi khuẩn gram[+] bao gồm mcrococcus, staphylococcus và enterococcus là những loài vi khuẩn chống sự chiếu xạ mạnh nhất.

Khả năng chống sự chiếu xạ cao nhất là những vi sinh vật sau:
– 4 chủng thuộc Deinococcus , gram[+]
– 1 chủng thuộc Deinobacter , gram[-]
– 1 chủng thuộc Rubrobacter , gram[+]
– 1 chủng thuộc Acinetobacter , gram[-]

4 chủng thuộc Deinococcus bao gồm :
– Deinococcus radiodurans

– D. radiophilus
– D. Proteolyticus
– 1 chủng thuộc Deinobacter là Deinobacter grandis
– 1 chủng thuộc Acinetobacter là Acinetobacter radioresistens
– 1 chủng thuộc Rubrobacter là R. radiotolerans

Nguyên nhân tại sao các vi sinh vật trên và một số vi sinh vật khác lại có khả năng chống sự chiếu xạ thì hiện nay chưa thật rõ. Người ta cũng dự đoán rằng chất lượng màu carotenoit có trong các tế bào vi khuẩn trên có liên quan mật thiết đến khả năng chống chiếu xạ của vi khuẩn. Tuy nhiên, lại thấy rằng các chất màu của vi khuẩn D.radiophilus lại không đóng vai trò chống lại sự chiếu xạ. [ Kilburn. R.E, 1985, lewis J.S, 1974]. Người ta cũng dự đoán rằng khả năng sửa chữa các sai sót ở ADN của những vi khuẩn trên có liên quan đến khă năng chống chiếu xạ của vi khuẩn. Mặt khác khả năng sửa chữa những hư hỏng cấu trúc enzym của vi khuẩn D.radiodurans cũng được nhắc tới như một trong những cơ chế chống chiếu xạ của vi khuẩn [Thayer D.W., 1987]. Tuy nhiên những điều trên vẫn còn đang cần phải được làm sáng tỏ.

12.7 Dùng áp suất thẩm thấu để bảo quản thực phẩm :

12.7.1 Tác dụng của áp suất thẩm thấu dể bảo quản :

 Vi sinh vật cũng giống như thực phẩm, bị ảnh hưởng của sức thẩm thấu, nhưng theo hai chiều hướng khác nhau. Nếu áp suất thẩm thấu cao thì nguyên sinh chất của vi sinh vật bị co lại, làm vi sinh vật bị chết. Người ta thường dùng muối ăn [NaCl] và đường để tạo ra áp suất thẩm thấu cao. Cũng do hiện tượng thẩm thấu, khi ngâm đường hoặc ướp muối thực phẩm, nước trong các tế bào thực phẩm chảy ra ngoài, làm giảm độ ẩm của thực phẩm, tạo điều kiện thuận lợi để ức chế sự phát triễn của vi sinh vật.

12.7.2 Các phương pháp bảo quản :

1/ Ướp muối :
Tác dụng của muối ăn trong ướp muối bảo quản thực phẩm là phối hợp của 4 yếu tố : 

a. Muối ăn có tính sát khuẩn :

Hoạt tính của NaCl chống vi sinh vật liên quan đến sự làm giảm hoạt tính của nước và làm tăng điều kiện không thích hợp với vi sinh vật. Muối ăn có khả năng sinh áp suất thẩm thấu lớn: dung dịch muối 1% NaCl có áp suất thẩm thấu là 4,1atm; dung dịch 15-20% thì 200atm. Các loài vi khuẩn chịu lạnh và vi khuẩn ưa ấm, gram[-] chết ở nồng độ muối 6-10%, các vi khuẩn lactic có thể chịu được nồng độ muối 6-15%. Các vi khuẩn tạo bào tử có khả năng chịu muối với nồng độ cao hơn 16%. Nồng độ muối 4% có khả năng làm giảm khả năng sinh tổng hợp enterotoxin đến 80%. Nồng độ muối 10% ức chế toàn bộ khả năng tổng hợp enterotoxin [ Mc Lean et al 1986]. Hoạt tính nước tối thiểu trong môi trường chứa đường cao hơn với phần lớn nấm mốc [Corry, 1987]. Khả năng ức chế vi sinh vật của NaCl phụ thuộc vào một loạt các yếu tố khác nhau như pH, nhiệt độ, nồng độ NaCl, loài và số lượng vi sinh vật, dạng thực phẩm, các muối khác và thời gian bảo quản.

Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng nếu độ axit giảm thì lượng NaCl cần để ức chế vi sinh vật cũng giảm [Riemann et al 1972].

Khả năng ức chế của NaCl ảnh hưởng bởi nhiệt độ bảo quản. Liều lượng NaCl 2,2% có khả năng ức chế C.botulinum và khả năng tổng hợp độc tố của chúng ở các diều kiện sau:

26C trong 2 tháng

25C trong 1 tháng

30C trong 7 ngày

Muối không có tác dụng phá hủy độc tố, ví dụ cá có độc tố của Clostridium botilinum ngâm trong nước muối lâu độc tố vẫn còn và vẫn có thể gây ngộ độc. Sức đề kháng của ấu trùng tương đối kém thế mà ấu trùng của giun xoắn, giun đũa trong nồng độ 20-25% muối phải 2-6 tuần mới chết. Do đó nguyên liệu đem muối bảo quản phải tươi, sạch .

b. Giảm lượng oxi hòa tan : do có muối nên oxi ít hòa tan vào môi trường ướp muối và các VSV hiếu khí không có điều kiện để phát triển, đồng thời cũng hạn chế bớt các quá trình oxi hóa các chất của thực phẩm.

c. Làm giảm ẩm của thực phẩm: do hiện tượng thẩm thấu nên khi ướp muối nước trong các tế bào thực phẩm chảy ra ngoài, làm cho độ ẩm của thực phẩm bị giảm và cũng góp phần ức chế sự phát triển của VSV. Nhưng cũng chính vì thế mà một số chất dinh dưởng hòa tan trong nước như muối khoáng, vitamin… trong thực phẩm theo nước chảy ra ngoài làm giảm giá trị dinh dưởng của thực phẩm. 

d. Làm giảm khả năng phân hủy chất đạm của VSV: ion clo kết hợp với chất đạm ở dây nối peptit làm cho các enzym phân hủy chất đạm của VSV không còn khả năng phá vỡ các phân tử protit để lấy chất dinh dưỡng tự nuôi sống và phát triển.

2 Ngâm đường :

Sức thẩm thấu của đường kém hơn muối nhiều. Dung dịch 1% saccarose có thể cho áp suất thẩm thấu 0,7at; dung dịch 1% glucose cho 1,2at. Nồng độ nước đường phải từ 60- 65% trở lên mới có thể đủ khả năng ức chế sự phát triển của VSV nhưng cũng không ổn định. Do đó bảo quản bằng nước đường phải kết hợp với đóng gói kín như đóng hộp, đong chai…

Cũng như bảo quản bằng ướp muối, trong quá trình bảo quản nồng độ đường trong môi trường bảo quản sẽ giảm dần và các chất dinh dưỡng hòa tan của thực phẩm thôi ra trong nước ngày càng tăng lên, đó là điều kiện thuận lợi cho VSV phát triển và làm hư hỏng thực phẩm.

12.8 Sử dụng siêu âm để bảo quản thực phẩm :
Âm thanh vượt ra ngoài thính giác thường vời tần số 20 nghìn chu kì/giây thì gọi là siêu âm. Những năm gần đây siêu âm được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp, công nghiệp, y dược.

Siêu âm có tính diệt khuẩn là do dưới tác dụng của nó các chất trong tế bào chuyển động rất mạnh, chất rắn và chất lỏng có tốc độ khác nhau làm cho VSV bị rạn nứt và các phân tử bị rời ra. Mặc khác siêu âm biến thành nhiệt năng, tăng tốc độ chuyển hóa làm cho chất đạm bị đông đặc lại… Tuy rằng các ý kiến về cơ chế của siêu âm có khác nhau nhưng tác dụng tiệt khuẩn của siêu âm đều được các nhà nghiên cứu thống nhất công nhận. Siêu âm được dùng để xử lí sữa tươi, nước hoa quả. Sữa tươi được xử lí bằng siêu âm sẽ làm tăng sự nhủ hóa giúp cho cơ thể tiêu hóa tốt hơn. Còn nước quả xử lí siêu âm sẽ giữ được hương vị tự nhiên và vitamin. Vì vậy siêu âm cũng được coi là phương pháp tiệt khuẩn lạnh.

12.9 Sử dụng các chất bảo quản từ sinh vật :  

Người ta có thể sử dụng nhiều chất khác nhau từ thực vật, động vật hay VSV để bảo quản thực phẩm và cho kết quả rất tốt:

– Sử dụng phitônxit : đó là các chất kháng sinh của thực vật bậc cao và có tính sát khuẩn rất tốt. Tùy từng loại thực phẩm và mục đích sử dụng mà có thể dùng các loại phitônxit có trong các loại thực vật khác nhau để bảo quản. Đôi khi kết hợp với chế biến để tạo hương, tạo vị hoặc tạo màu cho sản phẩm.

– Kháng sinh : các kháng sinh thu nhận từ VSV có thể dùng trong bảo quản các loại thực phẩm khác nhau.

– Các chế phẩm enzym : nhiều chế phẩm enzym được sử dụng để làm tăng chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản của một số thực phẩm.

XIII> PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN MỘT SỐ LOẠI THỰC PHẨM

13.1 Bảo quản thịt :

Thịt là một loại thực phẩm giàu dinh dưởng. Trong thịt có nước, protein, lipit, các chất khoáng và vitamin. Do đó thịt không những là thức ăn tốt cho người mà còn là môi trường thích hợp cho VSV phát triển. Hơn nữa pH của thịt tươi khoảng 6-6,5 rất thích hợp cho sự phát triển của đa số các giống VSV.

Thịt dù tươi đến đâu cũng không phải là loại thực phẩm vô trùng, bao giờ cũng tìm thấy một số nhóm VSV. Trong số này thường gặp là những VK gây thối rữa, các bào tử nấm mốc và những tế bào nấm men. Những VSV này nhiễm vào thịt theo con đường nội sinh và ngoại sinh. Thịt của các con vật càng khỏe càng có ít VSV.

Để bảo quản thịt người ta có thể sử dụng được rất nhiều phương pháp : nhiệt độ thấp, nhiệt độ cao, làm khô, ướp muối… Sau đây xét một số phương pháp kéo dài thời gian bảo quản thịt tươi.

13.1.1 Bảo quản thịt bằng khí CO2 :

Nhiều nghiên cứu đã chứng tỏ rằng khí CO2 phối hợp với nhiệt độ dương thấp có thể ức chế hoặc đình chỉ hoàn toàn hoạt động sống của nhiều loại VSV. Khí CO2 ức chế rất mạnh sự phát triển của nấm mốc và cả những VSV gây thối rữa. Ví dụ như VK Achromobacter, Pseudomonas và Paratyphi.

Hiệu quả tác dụng của CO2 đến VSV tăng lên khi nhiệt độ giảm. Sở dỉ như vậy vì CO2 có khả năng thấm qua các màng nguồn gốc động vật và có độ hòa tan cao hơn các khí khác.

Khi nhiệt độ thấp thì độ hòa tan tăng lên. Mặc khác, khí CO2 có độ hòa tan cao trong chất béo nên làm giảm hàm lượng oxi trong chất béo và do đó làm chậm lại quá trình oxi hóa và thủy phân chất béo trong bảo quản.

Nhược điểm của phương pháp này là nếu nồng độ CO2 > 20% thì thịt sẽ bị tối màu. Sỡ dỉ có sự biến đổi đó là do có sự tạo thành cacbohemoglobin và cacbomioglobin. Màu tự nhiên của mỡ bò cũng bị mất. Biến đổi này là biến đổi không thuận nghịch. Để khắc phục nhược điểm này chỉ nên bảo quản ở nồng độ CO2