Tiểu luận Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ

Nội dung text: Tiểu luận Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ

1. BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM    BÀI TIỂU LUẬN TP. Hồ Chí Minh, tháng 02/2014
2. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ LỜI MỞ ĐẦU Rau quả tươi là thức ăn cần thiết cho con người. Rau quả cung cấp cho con người nhiều vitamin và muối khoáng. Gluxit của rau quả chủ yếu là các thành phần đường dễ tiêu hóa. Hàm lượng chất đạm trong rau quả tuy ít nhưng có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất và dinh dưỡng. chất béo trong rau quả không nhiều nhưng dễ tiêu hóa và có những acid béo khobg6 thể thay thế được. Rau quả còn cung cấp cho cơ thể nhiều chất xơ, có tác dụng giải các độc tố phát sinh trong quá trình tiêu hóa thức ăn và có tác dụng chống táo bón Do vậy, chế độ dinh dưỡng hằng ngày của con người không thể thiếu và ngày càng quan trọng. Nhờ tác dụng của nó mà ngày nay con người đã sử dụng một cách hiệu quả và bảo quản tồn trữ nó bằng nhiều phương pháp như bảo quản ở nhiệt độ thường, bảo quản lạnh, bảo quản bằng điều chỉnh áp suất chân không,bảo quản bằng hóa chất, bảo quản bằng chiếu xa Để tìm hiểu cách bảo quản rau quả tươi bằng phương pháp chiếu xạ được tiến hành như thế nào và ưu điểm của phương pháp này. Bài tiểu luận của nhóm sẽ đi tìm hiểu về cách thức bảo quản rau bằng phương pháp chiếu xạ. Trong quá trình tìm hiểu sẽ có nhiều sai xót và nhầm lẫn. Rất mong cô và các bạn góp ý để bài tiểu luận hoàn thiện hơn. Xin cảm ơn! Trần Văn Tuân Trang2
3. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ CHƯƠNG MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU SƠ NÉT VỀ RAU QUẢ TƯƠI VÀ TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN RAU QỦA TƯƠI BẰNG TIA BỨC XẠ ( PHƯƠNG PHÁP CHIẾU XẠ) 1.Giới thiệu sơ nét về rau quả tươi Cũng như các loại thực phẩm khác,ra quả tươi có cấu trúc và thành phần hóa học cực kỳ đa dạng. Những thành phần có thể sử dụng để chế biến thức ăn đôi khi không phải là trái theo phân loại thực vật mà có thể là một dạng biến đổi từ cơ quan hay mô bào nào đó, hay có thể từ thân, lá, rễ, của cây. Rau trái còn là nguồn nguyên liệu chứa rất nhiều hợp chất hóa học, có giá trị dinh dưỡng cao, màu sắc, hương vị đa dạng và rất dễ biến đổi trong quá trình chín cũng như bảo quản và chế biến. Rau quả tươi là thức ăn cần thiết cho con người. Rau quả cung cấp cho con người nhiều vitamin và muối khoáng. Gluxit của rau quả chủ yếu là các thành phần đường dễ tiêu hóa. Hàm lượng chất đạm trong rau quả tuy ít nhưng có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất và dinh dưỡng. chất béo trong rau quả không nhiều nhưng dễ tiêu hóa và có những acid béo không thể thay thế được. Rau quả còn cung cấp cho cơ thể nhiều chất xơ, có tác dụng giải các độc tố phát sinh trong quá trình tiêu hóa thức ăn và có tác dụng chống táo bón Do vậy, chế độ dinh dưỡng hằng ngày của con người không thể thiếu và ngày càng quan trọng. Nhờ tác dụng của nó mà ngày nay con người đã sử dụng một cách hiệu quả và bảo quản tồn trữ nó bằng nhiều phương pháp như bảo quản ở nhiệt độ thường, bảo quản Trần Văn Tuân Trang3
4. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ lạnh, bảo quản bằng điều chỉnh áp suất chân không,bảo quản bằng hóa chất, bảo quản bằng chiếu xạ 2. Tổng quan về phương pháp bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ Những kết quả nghiên cứu các ứng dụng bức xạ các chất đồng vị phóng xạ trong công nghệ thực phẩm, đặc biệt là để bảo quản, đã có từ thập kỷ 50 của thế kỷ trước, nhưng thời gian đầu không được triển khai trong thương mại do các đồng vị phóng xạ đắc và hiếm, và do người tiêu dùng e ngại. Nhưng đến năm 1991, đã có 37 nước trên thế giới cho phép chiếu xạ khoảng 40 mặt hàng thực phẩm từ hạt, gia vị, rau quả đến thịt, trong đó có 24 nước đã thương mại hóa phương pháp này như Mỹ, Canada, Anh , Pháp, Ấn độ, Năm 1989, bộ y tế Việt Nam đã cho phép tiêu thụ bảy loại thực phẩm chiếu tế tại Gionevo năm 1980 do FAO ( Food Agriculture Organization- tổ chúc Lương Nông của Liên hiệp quốc), WHO ( tổ chức y tế thế giới), IAEA ( cơ quan năng Trần Văn Tuân Trang4
5. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ lượng nguyên tử quốc tế) đồng tổ chức và đã kết luận về tính không độc hại của thực phẩm chiếu xạ. Vật lý hạt nhân đã xác định, muốn gây ra phản ứng hạt nhân tạo nên phóng xạ cảm ứng thì năng lượng phóng xạ gamma phải lớn hơn 5MeV. Năng lượng phóng xạ electron phải lớn hơn 10 MeV, trong khi đó năng lượng phóng xạ gama do Co 60 phát ra chỉ là 1,25 MeV, do Co137- 0,662 MeV. Vì vậy thực phẩm không bị cảm ứng, không bị nhiễm xạ. Liều hấp thu 10Kgy Tương ứng với lượng nhiệt làm 1 lít nước tăng lên 2,4 0. Do vậy, sự thay đổi của thực phẩm gây ra chiếu xạ còn nhỏ hơn nhiệt. Khi chiếu xạ thực phẩm không gây ra độc tố, không làm tăng tính độc hay gây bệnh của vi sinh vật, mà còn làm giảm lượng vi sinh vật để kéo dài thời gian tồn trữ thực phẩm. Sự thay đổi dinh dưỡng do bức xạ không lớn hơn do các phương pháp khác: Liều thấp (<1kFy): tổn thức dinh dưỡng không đáng kể Liều trung bình ( 1-10kGy): tổn thức một số vitamin nếu có không khí trong thực phẩm Liều cao (10-50 kGy): tổn thức vitamin. Nhưng nếu chiếu ở nhiệt độ thấp và không có không khí trong thực phẩm thì giảm đáng kể tổn thức vitamin. Trong bảo quản rau quả tươi ngày nay, chất đồng vị phóng xạ thường được dùng để chóng nảy mầm khoai tay, hành tỏi và để kéo dài thời gian tồn trữ nhiều loại rau quả, do có tính sát trùng và tiêu diệt vi sinh vật. Tia bức xạ có thể làm mất khả năng tích tụ ATP, thậm chí phá vỡ ATP, giảm hoạt độ của emzim tổng hợp ARN và AND- những yếu tố sinh năng lượng và sinh sản trong phát triển tế bào. Tác dụng tiêu diệt vi sinh vật của tia ion hóa không xảy ra ngay khi chiếu xạ mà là vài giờ sau dến vài ngày, nhưng với sâu mọt lại xảy ra ngay, tuy vẫn tiếp tục diễn ra trong thời gian tiếp theo. Tác dụng ngày càng mạnh khi có oxy và độ ẩm cao. Nhiệt độ cao Trần Văn Tuân Trang5
6. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ làm giảm tính bền của tia bức xạ vì khi ấy tốc độ hình thành các ion và các phản ứng hóa học xảy ra nhanh. Một số thành phần hóa học có tính bảo vệ vi sinh vật khi chiếu xạ là xistin ( có khả năng liên kết với nhóm –OH ), các liên kết chứa sunfit-xisteamin (tạo liên kết bền với AND, liên kết với oxi), các acid hữu cơ, đường và etanol. Tác dụng không tốt của tia bức xạ đối với rau quả tươi là làm giảm sức đề kháng của nó, vì các nguyên nhân sau: Làm giảm khả năng tạo màng bảo vệ (da non) ở các vết thương Làm mềm quả vì chia cắt mạch xenluloza và protopectin Làm tăng độ thẩm thấu của tế bào, do vậy đẩy nhah quá trình trao đổi chất, làm các thành phần dinh dưỡng bị hao tổn; Phá hoại một số cân bằng trao đổi chất, chủ yếu là trao đổi năng lượng do đó hạn chế sự oxi hóa, làm cho khả năng tự đề kháng của rau quả đối với vi sinh vật bị giảm; Hình thái tế bào phình ra, có chỗ phình to, có chỗ teo lại kỳ dị. Rau quả phóng xạ lúc đầu có mùi vị đặc trưng mà người ta gọi là “mùi phóng xạ”. Mùi này mất dần trong quá trình tồn trữ. Theo kiểm nghiệm hóa học và lâm sàng, sản phẩm không có độc tố và cũng không gây ra tác dụng độc hại đối với con người. Để hạn chế mùi vị lạ ấy, có các phương pháp sau: Chiếu xạ ở 0-200C để hạn chế các quá trình oxi hóa và hóa học khác; Chiếu trong chân không để làm mất đi các chất bay hơi gây mùi phóng xạ; Cho chất hấp thu mùi (như than hoạt tính) vào trong các túi cùng sản phẩm đem chiếu Chiếu với liều lượng cao nhưng thời gian rút ngắn, Trần Văn Tuân Trang6
7. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN RAU QUẢ TƯƠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾU XẠ 2.1. GIỚI THIỆU VỀ TIA PHÓNG XẠ VÀ CHỨC NĂNG CỦA NÓ Người ta có thể sử dụng các tia bức xạ như: tia tử ngoại, tia X, tia gamma, tia beta, tia alpha trong bảo quản thực phẩm. Tia tử ngoại: người ta có thể sử dụng đèn chiếu tử ngoại để chiếu vào thực phẩm.  Tác dụng mạnh nhưng khả năng đâm xuyên yếu nên chỉ dùng để diệt khuẩn ở mặt ngoài thực phẩm, mặt ngoài dụng cụ chứa đựng, không khí nơi sản xuất thực phẩm.  Làm phân huỷ một số chất hữu cơ trong tế bào  Làm đông tụ protein  Khi chiếu xạ thời gian khá dài, sự phá hủy protein có thể dẫn đến phân giải cả chuỗi polipeptide thành các gốc acid amin, làm enzyme mất hoạt tính, dẫn đến phá huỷ tế bào vi sinh vật.  Sức chịu đựng của bào tử cao hơn 4-5 lần so với thể sinh dưỡng;  Một lượng nhất định tia này có thể gây đột biến. Tia ion hoá:  Các tia có tần số dao động cao thì có lực đâm xuyên cao.  Làm thay đổi cấu trúc của một số phân tử protein của tế bào VSV và làm ion hoá dung môi.  Hiệu quả thanh trùng của tia ion hóa tuỳ thuộc vào thời gian xứ lý, độ dày của thực phẩm và lượng VSV nhiễm vào thực phẩm.  Các tia phóng xạ ion có tác dụng sát trùng mạnh, khi định lượng đảm bảo đầy đủ thì tiệt trùng hoàn toàn trong vài giây. • Để thực hiện mục đích đó, người ta dùng các tia âm cực, tia Rơnghen và các tia phóng xạ Trần Văn Tuân Trang7
8. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ • Hiện nay, phương pháp này đang được nghiên cứu đảm bảo an toàn cho người sử dụng, về chế độ thanh trùng hợp lý. 2.2. KĨ THUẬT CHIẾU XẠ  Chiếu xạ là một kĩ thuật vật lý. Người ta cho dòng electron hoặc tia bức xạ điện từ tác động lên mẫu vật chất để đạt được một số mục đích nhất định. Ngày nay, kĩ thuật chiếu xạ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau phục vụ cho cuộc sống của con người.  Năm 1930 lần đầu tiên trong lịch sử, O. Wurst ( người Đức) đã đăng ký bằng phát minh sáng chế tại Pháp về việc ứng dụng kỹ thuật chiếu xạ trong công nghệ thực dụng ngay vào thời điểm đó vì người ta lo ngại vấn đề an toàn thực phẩm chiếu xạ .Một câu hỏi đã được đặt ra là thực phẩm chiếu xạ có chứa các chất có hoạt tính phóng xạ gây nguy hiểm cho sức khỏe của người tiêu dùng hay không ?  Để trả lời câu hỏi này, trong giai đoạn 1940 – 1970, các nhà khoa học tại nhiều nước trên thế giới đã thực hiện những nghiên cứu khác nhau. Sau một khoảng thời gian dài nghiên cứu và tranh luận, các nhà khoa học đi đến một kết luận thống nhất là nếu dùng tia chiếu xạ với liều xạ thích hợp thì vấn đề an toàn của thực phẩm chiếu xạ cho người tiêu dùng được đảm bảo tuyệt đối.  Vào năm 1976, Tổ chức Y tế thế giới (World Health Organization WHO ) ra thông báo khuyến cáo sử dụng kỹ thuật chiếu xạ trong công nghệ thực phẩm. Đến nay, hơn 40 quốc gia trên thế giới cho phép sử dụng kỹ thuật chiếu xạ để xử lý thực phẩm, trong đó có nhiều nước phát triển như Mỹ, Canada, Anh, Pháp, Đức, Hà Lan, Bỉ, Đan Mạch, Phần Lan, Tây Ban Nha, Nga, Australia, Nhật, Ấn Độ, Trung Quốc và Việt Nam cũng nằm trong danh sách các nước cho phép sử dụng kỹ thuật chiếu xạ trong công nghiệp thực phẩm. NGUYÊN TẮC CỦA CHIẾU XẠ THỰC PHẨM Trần Văn Tuân Trang8
9. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ Chuyển một phần năng lượng từ dòng electron hoặc tia bức xạ điện từ cho mẫu thực phẩm được chiếu xạ, nhờ đó sẽ tạo ra một số biến đổi có lợi cho quá trình chế biến hoặc bảo quản thực phẩm. Trong số các tia bức xạ điện tử như tia X, tia gamma, tia beta, chỉ có tia gamma là được sử dụng ở quy mộ công nghiệp cho mục đích chiếu xạ thực phẩm. Người ta sử dụng tia bức xạ gamma của chất phóng xạ Cobalt 60 hoặc của chất Césium 137 để chiếu vào thực phẩm nhằm diệt vi trùng (thịt), vi sinh vật, sâu bọ, côn trùng và ký sinh trùng (lúa mì, bột, đồ gia vị, ngũ cốc, trái cây khô), làm chậm lại sự phát triển, làm chậm chín cũng như ngăn chặn sự nẩy mầm ở các loại trái cây và củ hành Phóng xạ tác động thẳng vào phần DNA tức là phần quyết định tính chất di truyền, làm tế bào không thể phân cắt được. Đôi khi phương pháp chiếu xạ thực phẩm còn được gọi bằng những tên như khử trùng bằng điện tử electronic pasteurization hoặc cold pasteurization (phương pháp khử trùng lạnh) vì không sử dụng đến nhiệt để phân biệt với phương pháp pasteurization 2.3. MỤC ĐÍCH CHIẾU XẠ RAU TRÁI TƯƠI  Mục đích chủ yếu của quá trình chiếu xạ là tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật, côn trùng có hại trên rau trái và làm chậm các quá trình chín sau thu hoạch, lão hóa và nảy mầm. Tiêu diệt ức chế vi sinh vật và côn trùng có hại trên rau trái tươi - Một trong những nguyên nhân quan trọng gây hư hỏng rau quả trong quá trình bảo quản là do vi sinh vật và một số côn trùng có hại. - Hệ vi sinh vật trên rau quả bao gồm nấm sợi, nấm men và vi khuẩn, trong đó thường gặp nhất là nấm sợi. Khi các tế bào vi sinh vật thực hiện quá trình trao đổi chất và sinh trưởng nên rau quả, chúng làm thay đổi thành phần hóa học cũng như giá trị cảm quan của rau quả và làm cho rau quả nhanh chóng bị hư hỏng. Một số loài vi sinh vật khác có thể gây bệnh rau quả như Botrytis, Alternaria Thực tế cho thấy khi số tế bào vi sinh vật có trong rau quả càng nhiều thì thời gian bảo quản rau quả cảng ngắn,  Như vậy, để kéo dài thời gian bảo quản rau quả, một trong những giải pháp kỹ thuật quan trọng là khống chế số tế bào vi sinh vật và côn Trần Văn Tuân Trang9
10. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ trùng trên rau quả càng ít càng tốt. Các kết quả nghiên cứu trước đây đã khẳng định là kỹ thuật chiếu xạ rau quả có thể tiêu diệt hoặc ức chế các tế bào vi sinh vật và côn trùng, góp phần kéo dài thời gian bảo quản rau quả. Liều lượng bức xạ tiêu diệt các vi sinh vật khác nhau: Liều gây chết Vi sinh vật (Kilograys) Côn trùng 0,22 – 0,13 Saccharomyces cerevisiac 5 Hanusenula 4,7 Candida Krosci 11,6 Penicilum Spp 1,4 – 2,5 Aspergillus spp 1,4 – 3,7 Phizopus spp 1,4 – 3,7 Mycobacterium 1,4 tuberculosis Salmonella spp 3,7 – 4,8 Staphylococus aureus 1,4 – 7,0 Escherichia coli 1,0 – 2,3 Bacillus subtilis 12 -18 Bacillus stearothermophilus 10 – 17 Virus 10 – 40 Nếu như đông lạnh chỉ có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật thì tia bức xạ có tác dụng gây tổn thương cơ chất di truyền (phân tử AND) làm bất hoạt khả năng sinh sản của vi sinh vật. Nhờ đó sau khi chiếu xạ, các vi sinh vật gây bệnh cho người và các vi sinh vật gây hại khác gây hại cho thực phẩm bị bất hoạt. Quá trình tương tác giữa bức xạ và thực phẩm tạo ra một lượng nhiệt không đáng kể (chiếu 10kGy, nhiệt độ chỉ tăng 20C) nên chiếu xạ diệt được vi khuẩn Trần Văn Tuân Trang10
11. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ nhưng không làm chín, làm mất mác các chất dinh dưỡng và không làm biếng dạng bao gói thực phẩm bằng plastic Nhờ các hiệu ứng đó thực phẩm chiếu xạ trở nên vệ sinh và an toàn hơn, chất lượng dinh dưỡng được ổn định, thời gian sử dụng của thực phẩm được kéo dài ,tạo thuận lợi cho khâu lưu trữ và phân phối thực phẩm tới các thị trường xa trái thời vụ. Chiếu xạ thực phẩm góp phần ngăn chặn sự lây lan của nhiều dịch bệnh. Trong các loại ngũ cốc, hoa quả, thịt, trứng, sữa, hải sản là mội trường khu trú thích hợp cho nhiều vi khuẩn, côn trùng, kí sinh trùng gây bệnh (Salmonella, Campylobacter, Oxoplasma gondii, Trichinella, Vibro cholera, Listeria monocytogees, Yersina, Shigella Escheria coli, Clotridium perfringenes ). Khu trú trên thực phẩm, các mầm bệnh này rất dễ lây lan sang người sử dụng hoặc sang các vùng địa lý khác nhau. Vì vậy, chiếu xạ trước khi thực phẩm được xuất đi tiêu thụ là một biện pháp kiểm dịch hữu hiệu góp phần ngăn chặn đáng kể sự lây lan, làm giảm sự thiệt hại về nhân mạng, kinh tế. Ví dụ, từ năm 1970 – 1982, khi phương pháp thanh trùng sữa tươi bằng bức xạ ion hóa ở Scotland được áp dụng đã giúp giảm thiểu số bệnh do sữa gây ra từ 3500 người xuống còn 12 người. Vì vậy thanh trùng bức xạ rau quả, thực phẩm ngày nay đã trở thành phương pháp phổ biến ở Châu Âu, Bắc Mỹ. Làm chậm các quá trình chín sau thu hoạch, lão hóa và nảy mầm của rau trái Nhóm trái cây : sau thời điểm thu hái, thường xảy ra hai quá trình nối tiếp nhau: quá trình chín và quá trình lão hóa. Đối với các loại trái cây có đỉnh sinh trưởng, quá trình chín sẽ diễn ra khá nhanh ngay sau khi thu hái. Điểm đặc trưng của quá trình chín sau thu hoạch là hệ số hô hấp của trái gia tăng và sự sinh tổng hợp ethylen được Trần Văn Tuân Trang11
12. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ tăng cường. Bên cạnh đó, nhiều biến đổi sinh hóa và hóa học diễn ra bên trong trái như + Pectin bị thủy phân làm cho cấu trúc trái trở nên mềm hơn + Tinh bột cũng bị thủy phân làm tăng lượng đường khử và độ ngọt của trái + Cholorophyll bị phân hủy, ngược lại các hợp chất carotenoi hoặc anthocyanin được sinh tổng hợp làm cho màu sắc trái từ xanh chuyển dần sang vàng + Phản ứng sinh tổng hợp các hợp chất mùi được thúc đẩy và cường độ mùi của trái gia tăng Những biến đổi trên làm cho những trái chưa chín khi thu hái sẽ tiến dần đến trạng thái của độ chín kĩ thuật. Tuy nhiên các biến đổi tiếp tục diễn ra với mức độ lớn, quá trình lão hóa của trái sẽ tiếp diễn ra và chất lượng của trái sẽ bị giảm đi nhanh chóng. Những biến đổi trên làm cho trái chưa chín khi thu hái sẽ tiến dần trạng thái của độ chín kỹ thuật. Ở trạng thái này, chất lượng trái cây được xem là tốt nhất cho người sử dụng. Tuy nhiên, nếu các biến đổi trên tiếp tục diễn ra với mức độ lớn, quá trình lão hóa của trái sẽ tiếp diễn và chất lượng của trái sẽ bị giảm đi nhanh chóng. Nhìn chung, các loại trái cây có đỉnh sinh trưởng thường có thời gian bảo quản khá ngắn. Đối với trái cây không có đỉnh sinh trưởng, hệ số hô hấp của trái giảm dần sau thời điểm thu hái, quá trình chín sau thu hoạch tuy có diễn ra nhưng với tốc độ chậm hơn. Tuy nhiên, trái cây vẫn bị lão hóa theo thời gian, khi đó trái trở nên mềm nhũn, các thành phần hóa học và tính chất cảm quan của trái cũng thay đổi sâu sắc, trái không còn thích hợp cho người sử dụng. Nhóm rau củ : Trần Văn Tuân Trang12
13. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ Đối với một số loại rau củ như salad, cải, cà rốt, su su sau thời điểm thu hái sẽ bắt đầu quá trình lão hóa (quá trình béo). Khi đó, rau lá sẽ bị mất nước, còn củ sẽ trở nên mềm nhũn. Thành phần hóa học và giá trị cảm quan của rau củ sẽ bị biến đổi sâu sắc và không còn thích hợp cho người sử dụng. - Đối với một số loại rau củ khác như hành tây, tỏi, khoai tây có thể xảy ra hiện tượng nảy mầm trong quá trình bảo quản sau thu hoạch. Hiện tượng này ảnh hưởng xấu đến chất lượng của rau củ và làm tăng tỉ lệ tổn thất sau thu hoạch. Đến nay, các kết quả nghiên cứu thu được cho thấy khi chiếu xạ một số loại rau trái tươi với liều lượng thích hợp sẽ hạn chế được các quá trình chín, lão hóa và nảy mầm. Như vậy, sử dụng kỹ thuật chiếu xạ sẽ góp phần kéo dài thời gian bảo quản rau trái tươi, hạn chế tỷ lệ tổn thất do hiện tượng nảy mầm và lão hóa ở rau quả. 2.4. Một số biến đổi của rau trái tươi khi chiếu xạ a. Biến đổi vật lý:Các tia điện từ có tính chất sóng. Do đó khi chiếu tia gamma lên một mẫu rau trái bất kỳ, có thể xảy ra hai trường hợp sau: - Photon sẽ đâm xuyên qua mẫu và truyền một phần năng lượng cho mẫu - Photon sẽ biến mất trong mẫu và truyền tất cả các năng lượng cho mẫu - Tất cả các mẫu rau trái nói riêng và thực phẩm nói chung đều được cấu tạo từ thành phần cơ bản nhỏ nhất của vật chất là nguyên tử . Nguyên tử có nhân ( bao gồm notron và proton) và các electron chuyển động xung quanh nhân theo những quỹ đạo xác định. Trong qúa trình chiếu xạ, các photon của bức xạ điện từ có thể tương tác với các electron hoặc nhân của nguyên tử b. Biến đổi hóa sinh và hóa học Thành phần hóa học của trái chủ yếu gồm nước, glucid, protein, lipid, vitamin, khoáng, các hợp chất polyphenol, chất màu trong đó nước, và glucid chiếm hàm lượng cao nhất Trần Văn Tuân Trang13
14. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ - Nước: là thành phần chiếm tỷ lệ khối lượng cao nhất trong rau trái có thể chuyển hóa theo những sơ đồ dưới đây: + - Ion hóa: H2O H2O + e * Kích thích: H2O H2O + + - H2O + H2O H3O + OH * - - H2O H + OH Phản ứng giữa các gốc tự do: - - H + H H2 - - OH + OH H2O2 - - H + OH H2O - - - OH + eaq OH * Trong đó: H2O : phân tử nước bị kích thích H- và OH- : các gốc tự do - eaq : electron sovate hóa Các gốc tự do được tạo thành trong quá trình chiếu xạ rau trái có thể có nguồn gốc từ các hợp chất hóa học khác nhau. Một số gốc tự do có thể phản ứng với nhau và tạo thành những hợp chất mới. Mức độ xảy ra các phản ứng trên phụ thuộc vào liều xạ sử dụng. - Glucid: rau trái chứa nhiều glucid và tồn tại dưới hai dạng Nhóm glucid có phân tử lượng thấp: glucose, fructose, saccharose, Nhóm glucid có phân tử lượng cao: tinh bột. cellulose, hemicelluse, pectin Khi chiếu xạ các phân tử glucid như tinh bột, pectin có thể bị gãy mạch, tạo ra các sản phẩm mới có phân tử lượng thấp hơn. Các biến đổi trên có thể làm tăng hàm lượng oligosaccharide và làm giảm độ cứng của rau trái sau khi chiếu xạ. Tuy nhiên, nếu chiếu xạ rau trái tươi với liều xạ thấp thì không xảy ra các biến đổi đáng kể về glucid và không làm ảnh hưởng đến độ cứng của rau. - Protein: nhìn chung hàm lượng protein trong phần lớn các loại rau trái là rất thấp. Khi chiếu xạ rau trái tươi với liều xạ thấp các phân tử protein cấu trúc không thay Trần Văn Tuân Trang14
15. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ đổi đáng kể, các enzyme không bị vô hoạt. Nếu sử dụng liều xạ cao có thể làm thay đổi các cấu trúc bậc hai, ba và bốn của protein. - Lipid : hàm lượng lipid trong nhiều loại rau trái là không đáng kể. Riêng một số loại rau trái như: bơ, dừa, đậu phộng có hàm lượng chất béo khá cao. Trong quá trình chiếu xạ các acid béo không bão hòa có thể bị oxi hóa. Ngoài ra một số gốc tự do được sinh ra trong rau trái có thể phản ứng với các acid béo không bão hòa tạo ra các hợp chất khác nhau như: hydrogen, peroxide, aldehyde, ceton kết quả là giá trị dinh dưỡng cũng như mùi vị rau trái bị giảm xuống. - Khoáng : các hợp chất khoáng không bị thay đổi trong quá trình chiếu xạ rau trái tươi. - Vitamin: rau trái cung cấp cho con người nguồn vitamin quan trọng, đặc biệt là vitamin C. Có nhiều nghiên cứu về sự biến đổi vitamin C trong chiếu xạ rau trái nhưng có rất nhiều ý kiến đưa ra Nói tóm lại: kĩ thuật chiếu xạ với liều lượng thấp không làm thay đổi đáng kể hàm lượng tổng acid ascorbic trong trái cây tươi c. Biến đổi sinh học - Sự nảy mầm: khi bảo quản một số loại củ như: hành tây, tỏi, khoia tây dễ xảy ra hiện tượng nảy mầm. Trong nảy mầm có nhiều phản ứng sinh học phức tạp xảy ra trong củ, từ đó chồi sẽ phát triển. Chiếu xạ có thể ức chế được sự nảy mầm và kéo dài thời gian bảo quản của củ. Quá trình chiếu xạ ức chế một số enzyme tham gia vào quá trình nảy mầm của củ - Sự sinh trưởng và trao đổi chất của hệ vi sinh vật và côn trùng Trong thành phần của rau trái nước và glucid chiếm hàm lượng cao nhất. Do đó, vi sinh vật và côn trùng đặc biệt là nấm mốc rất dễ phát triển trên một số loại trái cây trong quá trình bảo quản sau thu hoạch Chiếu xạ có thể tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật. Tùy theo liều xạ sử dụng mà vi sinh vật có thể bị ức chế hoặc tiêu diệt. Khi liều xạ sử dụng càng cao khả năng sử dụng vi sinh vật càng lớn. Các tế bào sinh dưỡng tỏ ra mẫn cảm với chiếu xạ hơn là các bào tử. Khi chiếu xạ acid nucleic là thành phần trong tế bào vi sinh vật dễ bị biến đổi nhất. Acid nucleic có thể bị gãy mạch, các base chứa nitơ bị hydro hóa, đường Trần Văn Tuân Trang15
16. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ desoxyribose bị oxy hóa. Kết quả cuối cùng là phân tử desoxyribose nucleic acid bị biến tính. Qúa trình sao chép và sự sinh sản của tế bào bị ngưng lại. Ngoài ra, thành phần photpholipid của màng tế bào chất cũng có thể bị thay đổi do chiếu xạ. Kết quả là cơ chế vận chuyển các chất qua màng tế bào bị rối loạn, tế bào không hấp thu được các chất dinh dưỡng nên sẽ bị ức chế hoặc chết đi. - Biến đổi cảm quan: các tính chất cảm quan quan trọng của rau trái tươi bao gồm màu sắc, mùi vị và cấu trúc. Nhiều nghiên cứu cho thấy khi chiếu xạ các tính chất cảm quan không bị thay đổi . Khi chiếu xạ rau trái tươi với liều xạ cao thì màu sắc, mùi vị và cấu trúc của trái bị thay đổi sâu sắc 2.5. Một số ứng dụng của chiếu xạ  Chiếu xạ rau trái tươi  Kết hợp chiếu xạ với xử lý nhiệt  Kết hợp chiếu xạ với xử lý nhiệt và hóa chất 2.6. Một số thiết bị chiếu xạ a. Máy gia tốc: máy này phát ra dòng electron, máy gồm có 3 bộ phận chính: - Bộ phận tạo dòng electron: đây là bộ phận sinh các electron - Bộ phận gia tốc electron: năng lượng của mỗi electron sẽ phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của nó. Khi tốc độ chuyển động của electron càng nhanh thì năng lượng của electron sẽ càng lớn. Bộ phận gia tốc electron có mục đích là gia tăng mức năng lượng của các electron được sinh ra từ bộ phận tạo dòng electron - Bộ phận định hướng dòng electron: bộ phận này có chức năng hiệu chỉnh quỹ đạo chuyển động của các electron - Bộ phận tách electron: đây là cửa thoát của các dòng electron từ máy gia tốc . thông ra bộ phận này dòng electron sẽ thoát ra ngoài máy gia tốc và tác động lên mẫu thực phẩm cần chiếu xạ. - Ưu điểm: khi sử dụng máy này có thể tạo ra những dòng electron với các mức năng lượng khác nhau. Ngoài ra hoạt động của máy không gây ô nhiễm môi trường. - Nhược điểm: kích thước các máy lớn, cồng kềnh. Trần Văn Tuân Trang16
17. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ Máy chiếu xạ cobalt 60 khá thông dụng trong việc đảm bảo an toàn thực phẩm b. Máy phát tia gamma Mô hình hệ thống chiếu xạ phát tia gamma Trần Văn Tuân Trang17
18. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ Hiện nay có nhiều nguồn khác nhau có thể phát ra tia gamma. Ở qui mô công 60 nghiệp nguồn phát ra tia gamma thông dụng nhất là 27Co Tia gamma sinh ra từ nguồn Co được biểu diễn theo sơ đồ Ni + e- + tia gamma Co Có hai tia gamma được sinh ra với mức năng lượng là 1,333MeV và 1,172MeV. Do các electron có khả năng đâm xuyên kém nên máy phát tia gamma có một bộ phận chuyên ngăn tách những electron được được sinh ra trong quá trình phân rã Co. Còn các tia gamma được sử dụng cho mục đích chiếu xạ Chiếu xạ thanh long ở Bình Thuận theo yêu cầu ở các xuất khẩu - Ưu điểm: chi phí năng lượng thấp hơn so với việc sử dụng máy gia tốc. Các tia gamma có độ đâm xuyên khá cao - Nhược điểm: máy này sinh ra chất thải có thể gây ô nhiễm môi trường. 2.7. Ảnh hưởng của các tia bức xạ đến chất lượng thực phẩm  Thực phẩm chiếu xạ thường mất màu, mất mùi.  Protein và acid amin trong thực phẩm rất nhạy cảm với chiếu xạ. Sản phẩm do chiếu xạ protein, acid amin, peptide gồm: NH3, H2, CO2, H2S và Carbonyl. Trần Văn Tuân Trang18
19. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ  Các acid amin đặc biệt nhạy cảm với chiếu xạ là : methionin, cysteine, histidine, arginine, tyrosine. Trong dó cysteine nhạy cảm nhất.  Lipid trong thực phẩm cũng bị thay đổi rất mạnh, đặc biệt là trong trường hợp có oxy.  Các loại vitamin như: thiamin, niacin, pyridoxin, biotin, B12 bị phá huỷ, nhưng riboflavin, pantothenic, folic lại tăng trong quá trình chiếu xạ.  Các chất pectin và cellulose cũng bị biến đổi khi chiếu xạ, kết quả là các loại rau, quả sẽ trở nên mềm hơn.  Trạng thái cảm quan của thực phẩm chiếu xạ bị thay đổi do chất đạm bị phá huỷ, mùi ôi do mỡ bị oxy hoá.  Nếu chiếu xạ ở môi trường không có oxy như chân không hoặc khử oxy, thành phần dinh dưỡng và tính chất cảm quan ít bị thay đổi hơn.  Trước khi chiếu xạ, người ta có thể thêm vào thực phẩm các hoá chất để bảo quản như chất chống oxy hoá, các chất dinh dưỡng trong thực phẩm sẽ ít bị ảnh hưởng hơn.  Các loại vitamin như: thiamin, niacin, pyridoxin, biotin, B12 bị phá huỷ, nhưng riboflavin, pantothenic, folic lại tăng trong quá trình chiếu xạ.  Các chất pectin và cellulose cũng bị biến đổi khi chiếu xạ, kết quả là các loại rau, quả sẽ trở nên mềm hơn.  Trạng thái cảm quan của thực phẩm chiếu xạ bị thay đổi do chất đạm bị phá huỷ, mùi ôi do mỡ bị oxy hoá.  Nếu chiếu xạ ở môi trường không có oxy như chân không hoặc khử oxy, thành phần dinh dưỡng và tính chất cảm quan ít bị thay đổi hơn.  Trước khi chiếu xạ, người ta có thể thêm vào thực phẩm các hoá chất để bảo quản như chất chống oxy hoá, các chất dinh dưỡng trong thực phẩm sẽ ít bị ảnh hưởng hơn. 2.8. Ứng dụng chiếu xạ trong bảo quản thực phẩm và ảnh hưởng của nó đối với sức khoẻ người tiêu dùng  Bảo quản các thực phẩm như: khoai tây, hành, gia vị, chuối, xoài, tỏi, hạt đậu, nem chua, thịt gà, thịt vịt, thịt heo, thịt bò, tôm, đùi ếch Trần Văn Tuân Trang19
20. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ  Với liều thấp hơn 10 KGy, chiếu xạ thực phẩm sẽ phòng ngừa và ngăn cản sự nảy mầm của khoai tây, hành, diệt côn trùng và kéo dài thời gian bảo quản.  Với liều chiếu xạ 1 đến 10 KGy có thể giảm sự nhiễm vi khuẩn gây bệnh như Salmonella, bảo quản thịt gia cầm, tôm, chân ếch.  Tại một số nước mà quá trình bảo quản thực phẩm bằng chiếu xạ đã ở mức lưu thông thương mại, nhưng còn khá nhiều người tiêu dùng vẫn giữ thái độ không chấp nhận thực phẩm chiếu xạ. 2.9. Các nhân tố ảnh hưởng đến bảo quản bằng tia bức xạ : a) Loài và giống Vi sinh vật : Vi khuẩn Gram (+) có khả năng đề kháng với tia bức xạ tốt hơn vi khuẩn Gram (-). Thông thường, các dạng bào tử có khả năng đề kháng tốt hơn dạng sinh trưởng nhưng với trường hợp ngoại lệ là Micrococcus radioduransi mà nó là một trong các vi khuẩn chịu được tia bức xạ. Trong số các dạng bào tử hiếu khí khác. Bào tử của loài Clostridium botulium có sức đề kháng tốt nhất trong các bào tử loài Clostridium. Một trong số các vi khuẩn sinh trưởng có sức đề kháng tốt là Streptococcus faecalis, Micrococci và khi khuẩn lên men Lactobacilli bên cạnh đó còn có M.radiodurans. Nhóm Pseudomonas và Flavobacteria rất nhạy cảm với tia bức xạ và các vi khuẩn Gram (-) khác có sức đề kháng với tia bức xạ ở giữa sức đề kháng tia bức xạ của vi sinh vật thông thường và Micrococci. Nấm men có khả năng đề kháng bức xạ tốt hơn nấm mốc. Tuy nhiên cả hai nhóm này đều ờ mức bình thường, chúng có độ nhạy cảm thấp hơn vi khuẩn Gram (-). Số lượng tế bào vi sinh vật càng lớn thì ít chụi ảnh hưởng của tia bức xạ. b) Tuổi của Vi sinh vật : Vi khuẩn trong giai đoạn phát triển chậm thì sự đề kháng với tia bức xạ là lớn nhất. Các tế bào trở nên nhạy cảm hơn với tia bức xạ. Khi chúng trải pha logarit. Trong khi đó liều lượng sử dụng tia bức xạ để thanh trùng vang táo là một loại rựơu vang được yêu cầu để ức chế tối đa các vi sinh vật. Mặc dù không thực hiện tiệt trùng được sản phẩm nhưng số lượng vi sinh vật giảm đi 99% và thời hạn bảo quản được kéo dài mà hương vị không thay đổi. Nước táo Trần Văn Tuân Trang20
21. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ thực hiện thanh trùng bằng tia cực tím nhưng hương vị bị thay đổi nhẹ và vitamin C, B1, B2 bi giảm. c) Thành phần thực phẩm :Nói chung vi sinh vật rất nhạy cảm với các tia chiếu xạ. Khi chúng ở trong các dung dịch đậm hơn trong môi trường chứa protein. Tuân theo điều sự có mặt của nitrites có khả năng làm cho bào tử vi khuẩn nhạy cảm hơn với các tia chiếu xạ. d) Oxy:Khả năng đề kháng với tia chiếu xạ cửa vi sinh vật khi có Oxy thấp hơn không có Oxy. Như sự đề kháng với tia chiếu xạ của E.coli khi không có Oxy trong tế bào tăng lên ba lần. e) Trạng thái vật lý của thực phẩm : Các tế bào khô có sự đề kháng với bức xạ mạnh hơn tế bào ẩm. Điều đó bởi vì các chùm ion phân hủy nước. Các tế bào đã được làm lạnh đông có tính bền với tia bức xạ hơn các tế bào không lạnh đông. 2.10. Các biến đổi rau quả sau khi chiếu xạ bằng tia gamma : Các nghiên cứu thực nghiệm đã chứng minh là các chất dinh dưỡng đa lượng như protein, gluxit và lipit tương đối ổn định khi xử lý rau quả có liều xạ thấp dưới 10 kGy. Các chất dinh dưỡng vi lượng, đặc biệt là các vitamin tỏ ra khá nhạy cảm với các tác nhân xử lý, kể cả với bức xạ. Ví dụ, vitamin A, E, C và B có độ nhạy cảm cao với các bức xạ song chỉ tương đương với các tác nhân xử lý nhiệt. Ủy ban hỗn hợp giữa FAO, WHO và IAEA khẳng định chiếu xạ không làm giảm vấn đề dinh dưỡng trong thực phẩm Sự thay đổi các giá trị dinh dưỡng trong thực phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố: liều bức xạ, loại thực phẩm, chất liệu bao gói và các điều kiện xử lý (nhiệt độ trong thời gian chiếu xạ và lưu kho sau chiếu xạ). Sau đây là các biến đổi cơ bản trên rau qua sau khi chiếu xạ bằng tia gamma: a) Biến đổi vật lý : Trần Văn Tuân Trang21
22. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ Theo lý thuyết, các tia điện từ có tính chất sóng. Do đó, khi chiếu tia gamma lên một mẫu rau quả bất kỳ, có thể xảy ra hai trường hợp: - Photon sẽ đâm xuyên qua mẫu và truyền một phần năng lượng cho mẫu. - Photon sẽ biến mất trong mẫu và truyền tất cả năng lượng cho mẫu Tất cả rau quả nói riêng và thực phẩm nói chung đều được cấu tạo từ những phần cơ bản nhỏ nhất của vật chất là nguyên tử. Nguyên tử có nhân (bao gồm proton và neutron) và các electron chuyển động xung quanh nhân theo những quỹ đạo xác định. Trong quá trình chiếu xa, các photon của bức xạ điện tử có thề tương tác với các electron hoặc nhân nguyên tử. b) Biến đổi hóa sinh và hóa học: Thành phần hóa học chủ yếu của rau quả gồm có nước, glucid, protein, lipid, vitamin, khoáng, các hợp chất pholyphenol, chất màu Trong đó nước và glucid chiếm hàm lượng cao nhất. Nước : là thành phần chiếm tỉ lệ khối lượng cao nhất trong rau trái. Trong quá trình chiếu xạ, phân tử nước có thể bị ion hóa, bị kích thích và xảy ra phản ứng giữa các gốc tự do. Các gốc tự do được tạo thành trong quá trình chiếu xạ rau quả có thể có nguồn gốc từ các hợp chất hóa học khác nhau. Một số gốc tự do có thể phản ứng với nhau và tạo thành những hợp chất mới. Cần chú ý là mức độ xảy ra các phản ứng trên phụ thuộc vào liều xạ sử dụng. Glucid : Trong quá trình chiếu xạ, các polysaccharide như cellulose, pectin, tinh bột, hemiellulose có thể bị gãy mạch, từ đó sẽ xuất hiện những sản phẩm có phân tử lượng thấp hơn. Các biến đổi trên có thể làm tăng hàm lượng oligosaccharide (Vasseur, 1991) và làm giảm độ cứng của rau sau khi chiếu xạ (Baccaunaud, 1986). Những biến đổi này có thể gây nên các ảnh hưởng có lợi hoặc có hại cho chất lượng thực phẩm . Trần Văn Tuân Trang22
23. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ Tuy nhiên, nếu chiếu xạ rau quả tưoi với liệu xạ thấp thì không xảy ra các thay đổi đáng kể về glucid và không làm ảnh hưởng đến độ cứng của rau. Ví dụ như khi chiếu xạ trái cây tươi với liều xạ cao thì sự gãy mạch của các polysaccharide trong thành tế bào thực vật sẽ làm cho trái cây trở nên mềm hơn và làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm. Protein : nhìn chung, hàm lượng protein trong phần lớn các loại rau quả là rất thấp. Khi chiếu xạ rau quả tươi với liều xạ thấp, các phân tử protein cấu trúc không bị thay đổi đáng kể, các emzyme không bị vô hoạt, hàm lượng acid amin tự do không bị ảnh hưởng. Ngược lại, sử dụng liều xạ cao có thể làm thay đổi cấu trúc bậc hai, ba và bốn của protein. Lipid : khi chiếu xạ trong điều kiện có oxy, các acid béo trong thực phẩm đặc biệt là các acid béo không no rất dễ bị Oxy hóa. Ngoài ra, một số gốc tự do được sinh ra trong rau quả có thể phản ứng với các acid béo không bão hòa, tạo ra nhiều hợp chất khác như hydrogene, peroxyde, aldehyde, cetone Kết quả là giá trị dinh dưỡng cũng như mùi vị rau quả bị giảm xuống. Các phản ứng này xảy ra càng mạnh mẽ khi liều xạ sử dụng càng cao. Khoáng : hợp chất khoáng không bị thay đổi trong quá trình chiếu xạ rau quả tươi. Vitamin : rau trái thường được xem là nguồn cung cấp vitamin quan trọng cho con người. Theo các nghiên cứu từ trước đến nay. Nếu chiếu xạ ở liều xạ thấp không làm ảnh hưởng nhiều đến các vitamin trong rau quả. Ví dụ như khi chiếu xạ nhóm trái cây có múi (cam, quýt, bưởi ) thì liều xạ 1Kgy không làm tổn thất lượng Vitamin C trong trái cây. Tuy nhiên, nếu tăng liều xạ đến 2 - 4Kgy thì lượng vitamin C trong sản phẩm sẽ bị giảm mạnh. Đối với chuối, chiếu xạ với liều 0,3 – 0,5 kGy làm tăng hàm lượng niacin trong chuối; tuy nhiên hàm lượng thiamin trong chuối vẫn không thay đổi. Khi chiếu xạ dâu tây với liều xạ 2kGy sẽ không ảnh hưởng đến hàm lượng niacin, thiamin và riboflavin trong trái. Trần Văn Tuân Trang23
24. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ Đối với xoài và đu đủ, quá trình xử lý trái bằng phương pháp kết hợp: ngâm nước ấm, bao sáp và chiếu xạ 0,75 kGy cũng không làm thay đổi đáng kể đến hàm lượng niacin, thiamin và riboflavin trong trái. Các hợp chất khác : ngoài những hợp chất hóa học kể trên, trong thực phẩm còn chứa nhiều loại hợp chất khác, ví dụ như các chất có hoạt tính sinh học, chất màu, chất mùi Tuy theo liều xạ sử dụng mà hàm lượng của chúng có thể bị thay đổi. - Carotenoids Carotenoids là nhóm gồm nhiều chất khác nhau: ngoài chức năng tạo màu vàng và màu cam cho nhiều loại rau trái như đu đủ, xoài, chuối, mơ, đào, cà rốt, cà chua một số chất trong nhóm carotenoids còn có hoạt tính sinh học. Đối với một số loại trái cây như đu đủ và xoài, hàm lượng carotenoids trong trái chín tăng cao hơn vài lần so với trái trước khi chín. Ngược lại, hàm lượng carotenoids trong chuối lại không thay đổi đáng kể trong quá trình chín của trái. Ví dụ như trong nghiên cứu về đào, kết quả thực nghiệm cho thấy việc chiếu xạ đào chưa chín với liều xạ 3 kGy sẽ thúc đẩy quá trình sinh tổng hợp carotenoids trong trái. Tuy nhiên khi chiếu xạ đào đã chín thì hàm lượng carotenoids trong trái không thay đổi đang kể trước và sau khi chiếu xạ. Đồi với đu đủ, tiến hành xử lý bằng cách ngâm nước ấm 49 0C trong 20 phút rồi chiếu xạ với 4 liều khác nhau (0,5; 0,75; 1,0 và 1,5 kGy), kết trái cho thấy quá trình chiếu xạ không làm thay đổi đáng kể hàm lượng carotenoids trong đu đủ. Còn đối với cà chua, kết quả nghiên cứu cho thấy việc chiếu xạ cà chua xanh với liều xạ thấp ( không lớn hơn 0,75 kGy) sẽ làm chậm quá trình chín và kéo dài thời gian bảo quản. Tuy nhiên, cà chua qua chiếu xạ khi chín sẽ có màu sắc không đồng đều và làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm. Những trái cà chua chín đỏ có thể chịu được liều xạ cao hơn rất nhiều (4 kGy). Mục đích chiếu xạ cà chua chủ yếu là khống chế những bệnh do nấm mốc gây nên. Trần Văn Tuân Trang24
25. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ Anthocyanins và flavonoids : Là những hợp chất tạo nên màu đỏ đặc trưng ở dâu tây, nho, việt quất, phúc bồn tử Thực hiện thí nghiệm chiếu xạ trên dâu tây với liều xạ 2,5 kGy, kết quả cho thấy hàm lượng anthocyanins trong trái bị giảm đi 20%. Trong quá trình bảo quản trái đã qua chiếu xạ có xảy ra hiện tượng phục hồi màu sắc của trái. Tuy nhiên, nếu sử dụng liều xạ cao hơn thì không xảy ra sự phục hồi màu sắc. Dâu tây tỏ ra nhạy cảm với chiếu xạ hơn việt quất. c) Biến đồi sinh học : Sự nảy mầm : Khi bảo quản một số loại củ như hành tây, tỏi, khoai tây dễ xảy ra hiện tượng nảy mầm. Trong quá trình này mầm, nhiều phản ứng sinh hóa phức tạp xảy ra trong củ, từ đó chồi sẽ phát triển. Chiếu xạ có thể ức chế được sự nảy mầm và kéo dài thời gian bảo quản củ. Theo các nghiên cưu mới nhất, người ta cho rằng quá trình chiếu xạ ức chế một số emzyme tham gia vào quá trình nảy mầm ở củ. Khi sử dụng chiếu xạ kết hợp với các phương pháp khác, người ta có thể bảo quản các loại nông sản nói trên trong thời gian một năm và tỷ lệ tổn thất trong quá trình bảo quản là không đáng kể.Thực nghiệm trên khoai tây, khi xử lý bằng kỹ thuật chiếu xạ ở liều xạ 0,1 kGy, nhiệt độ bảo quản 10 0C và độ ẩm không khí 85% thì thời gian bảo quản không nhỏ hơn một năm. Trong suốt quá trình bảo quản không hề xảy ra hiện tượng nảy mầm ở củ. Ngoài ra, mức độ hao hụt trọng lượng khoai trong quá trình bảo quản cũng giảm đi nhiều so với củ không được chiếu xạ. Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật : chiếu xạ có thể tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật. Tuy theo liều xa sử dụng mà vi sinh vật có thể bị ức chế hoặc tiêu diệt. Khi liều xạ sử dụng càng cao, khả năng tiêu diệt vi sinh vật càng lớn. Các tế bao sinh dưỡng tỏ ra mẫn cảm với chiếu xạ hơn các bào tử. Khi chiếu xạ, cấu trúc nhân tế bào sinh vật dễ bị ảnh hưởng do chiếu xạ làm biến đổi acid nucleic. Thông thường, trong tế bào vi sinh vật có các hệ enzyme như ligase, exonuclease, polymerase giúp sửa chữa các acid nucleic bị tổn thương để Trần Văn Tuân Trang25
26. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ duy trì quá trình trao đổi chất của tế bào. Tuy nhiên, nếu mức độ tổn thương acid nucleic là quá lớn thì tế bào sẽ không sinh sản được hoặc chết đi. Trong một số trường hợp, có thể xuất hiện hiện tượng đột biến ở một vài tế bào vi sinh vật do chiếu xạ. Ngoài ra, chiếu xạ còn làm tổn thương thành phần phospholipid trong màng tế bào chất của vi sinh vật. Khi đó, khả năng vận chuyển các chất qua menbrane sẽ bị ảnh hưởng. Hiện tượng này có thể làm giảm hoạt tính trao đổi chất của vi sinh vật hoặc làm cho vi sinh vật chết đi do không lấy được thức ăn từ môi trường bên ngoài. d) Biến đổi cảm quan: Các tính chất cảm quan quan trọng của rau trái gồm có màu sắc, mùi vị và cấu trúc. Nhiều nghiên cứu cho thấy khi chiếu xạ với liều xạ tối ưu nhằm làm chậm quá trình chín sau thu hoạch và quá trình lão hóa, các tính chất cảm quan của rau trái không bị thay đổi. Chỉ có hai trường hợp ngoại lệ là xoài và lê. Một số giống xoài khi được chiếu xạ với liều xạ thấp (0,25 – 0,75 kGy), thành phần chlorophill trong xoài không thể bi phân hủy hoàn toàn trong giai đoạn giấm chín. Quá trình khử màu xanh (degreening) của xoài không thể thực hiện theo ý muốn và xoài thu được có màu vàng không đồng nhất, làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm. Trong một nghiên cứu về táo, các nhà khoa học đã tiến hành chiếu xạ 4 giống táo được trồng tại Ấn Độ với những liều xạ khác nhau (0,1; 0,2; 0,4 và 0,6 kGy), sau đó đem bảo quản ở 2 – 4 0C. Kết quả phân tích cảm quan cho thấy quá trình chiếu xạ không làm ảnh hưởng đáng kể đến mùi vị và cấu trúc của trái táo. Riêng mẫu táo được chiếu xạ với liều xạ 0,1kGy được đánh giá rằng có vị ngọt cao hơn so với mẫu táo chưa được chiếu xạ. Có lẽ hàm lương acid của nó thấp hơn mẫu không được chiếu xạ. Khi chiếu xạ rau trái tươi với liều xạ cao hơn giá trị tối ưu sẽ dẫn đến sự thay đổi sâu sắc ở màu sắc, mùi, vị, cấu trúc của rau quả. Liều xạ sử dụng càng cao thì những biền đổi của các tính chất cảm quan sẽ càng lớn. Trần Văn Tuân Trang26
27. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ Đối với dâu tây khi tiến hành chiếu xạ với liều xạ tăng dần từ 0,5 – 2kGy. Kết quả đánh giá cảm quan cho thấy khi tăng liều xạ sử dụng, màu đỏ của trái dâu sẽ chuyển dần sang màu nâu đỏ và độ cứng của trái sẽ giảm xuống. Sự giảm độ cứng là do hàm lượng pectin hòa tan trong trái bị giảm đi trong quá trình chiếu xạ. Tuy nhiên các tính chất cảm quan khác của dâu tây như mùi và vị không bị ảnh hưởng. Ảnh hưởng của kỹ thuật chiếu xạ đến chất lượngmột số loại rau trái tươi (Vasseur 1991) Tác đông Hiệu quả Liều xạ Loại rau trái Tác động có lợi phụ (hoặc có chiếu xạ (kGy) hại ) Có lợi cho Tỏi, Củ hành Ức chế hoặc làm 0,05 -0,15 qúa trình bảo tây, Củ hành ta, chậm quá trình nảy quản rau quả Khoai tây mầm tươi Táo Diệt côn trùng 0,2 – 0,8 Chuối, Xoài, Đu Làm chậm quá chín 0,1 – 1,0 Liều xạ đủ và lão hóa khuyến cáo ức chế yếu nhóm VSV gây bệnh Cà rốt, Măng Làm chậm quá trình 1,0 – 2,0 Nguyên liệu tây, Nấm rơm sinh trưởng có thể bị hóa nâu Các loại rau lá Ức chế sự phát triển của vi khuẩn Dâu tây, Ức chế sự phát triển 1,0 – 2,5 Thịt trái có Mận,Mơ, Sung của nấm mốc thể bị mềm nếu liều xạ lớn hơn Trần Văn Tuân Trang27
28. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ 2kGy Hiệu quả Thơm Ít ảnh hưởng đến 0,2 – 2,0 Liều xạ không rõ các tính chất sinh lý khuyến cáo Vải, Dưa gang ràng của trái ức chế yếu nhóm VSV gây bệnh Không có lợi Lê 1,0 – 2,0 Giảm tính cho quá trình chất cảm bảo quản rau quan trái tươi Đào, Quýt 1,5 – 1,75 Thúc đẩy quá trình chín Sơ ri 2,0 – 2,5 Giảm tính chất cảm quan Dưa leo 2 Phân hủy các chất tạo mùi Chanh Ô liu 1 Trái mềm và mất màu Bơ 0,2 Thịt và vỏ trái hóa nâu Kết hợp chiếu xạ với các phương pháp bảo quản khác : Để tăng hiệu quả công nghệ, hiện nay các nhà sản xuất ít khi sử dụng chiếu xạ như là một kỹ thuật riêng lẽ để xử lý rau quả sau khi thu hoạch. Thông thường, họ kết hợp chiếu xạ với một số kỹ thuật khác để thời gian bảo quản rau quả tươi được kéo dài hơn nữa a) Kết hợp chiếu xạ với xử lý nhiệt: Trần Văn Tuân Trang28
29. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ Để ức chế nấm bệnh trên các loại trái cây nhiệt đới như chuối, xoài, đu đủ việc sử dụng kết hợp hai phương pháp: ngâm trái trong nước ấm và chiếu xạ cho hiệu quả cao hơn rất nhiều so với việc sử dụng từng phương pháp riêng lẽ. Hạn chế được quá trình chín và lão hóa của trái cây, nhờ đó kéo dài thời gian bảo quản của chúng. Ví dụ như đối với xoài, quá trình xử lý nhiệt được thực hiện bằng cách ngâm trái trong nước ấm 50-55 0C trong 5 phút, sau đó đem chiếu xạ với liều xạ 0,75 kGy. Khi đó, thời gian bảo quản xoài ở 110C có thể kéo dài đến 30 ngày. Ngoài ra, thí nghiệm đối với sung cũng được kết quả tương tự. Ngâm sung trong nước ấm 500C trong 5 phút tiếp theo chiếu xạ với liều xạ 1,5 kGy. Nếu nhiệt độ bảo quản là 150C thì thời gian bảo quản sẽ lên đến 8 – 10 ngày. Ngoài ra phương pháp kết hợp xử lý nhiệt với chiếu xạ còn có tác động tương hỗ trong việc ức chế sự phát triển các nấm bệnh. Kết luận đưa trên thí nghiệm với cà chua. Khi tiến hành xử lý trái bằng cách ngâm trong nước ấm 50 0C trong 2 phút rồi chiếu xạ 1 kGy, sau 5 ngày bảo quản ở 23 0C, số trái bị nhiễm B.cinerea và R.stolonifer lần lượt là 1,7% và 10%. Trong khi đó, mẫu đối chứng không qua xử lý có số trái bị nhiễm lần lượt là 67% và 100%. Tuy nhiên, do đặc điểm cấu trúc và thành phần hóa học của một số loại rau trái nên phương pháp xử lý nhiệt kết hợp với chiếu xạ tỏ ra không thích hợp. Một nhược điểm lớn của phương pháp này là rất khó tách đi phần nước tự do bám trên bề mặt rau trái quá trình ngâm trong nước ấm. Phần nước tự do này có thể thúc đẩy sự phát triển các loại nấm bệnh trên rau trái trong quá trình bảo quản. Kết hợp chiếu xạ với xử lý nhiệt và hóa chất: Với mục đích tiêu diệt vi sinh vật, đặc biệt là các loài nấm mốc gây bệnh trên rau trái, việc kết hợp cả ba phương pháp: chiếu xạ, xử lý nhiệt và xử lý bằng hóa chất được xem là một giải pháp hiệu quả nhất. Các kết quả nghiên cứu cho thấy tác động tương hỗ của ba phương pháp trên làm tăng khả năng tiêu diệt vi sinh vật lên rất nhiều so với khi chúng ta sử dụng từng phương pháp riêng lẽ. Việc Trần Văn Tuân Trang29
30. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ kết hợp chiếu xạ, nhiệt và hóa chất để xử lý rau quả sau thu hoạch thường được áp dụng trong trường hợp nguyên liệu có nguy cơ nhiễm nấm mốc gây bệnh. Như xoài thường hay bị bệnh loét và bệnh thối cuống gây ra bởi Colletotrichum gloeosporioides và Diplodia natalensis hoặc Phomopsis citri. Để ngăn ngừa sự phát triển của nấm bệnh trong quá trình bảo quản người ta ngâm trái trong dung dịch benomyl với nồng độ 500ppm ở 52 0C trong 5 phút, sau đó tiến hành chiếu xạ với liều xạ 0,075 – 0,6 kGy. Ngoài khả năng khống chế bệnh do nấm mốc, các quy trình xử lý trên còn có tác dụng làm chậm quá trình chín và lão hóa của xoài, kéo dài thời gian bảo quản. Đối với nhóm trái cây có múi, việc kết hợp chiếu xạ, nhiệt và hóa chất cũng là một giải pháp hữu hiệu nhất để ngăn ngừa sự phát triển của loài nấm mốc, đặc biệt là Penicillum digitatum, Penicillium italicum và Diplodia natalensis. Trần Văn Tuân Trang30
31. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN Chiếu xạ thực phẩm là công nghệ sử dung năng lượng bức xạ ion hóa để xử lý thực phẩm nhằm nâng cao chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm, nâng cao thời gian bảo quản. Thực phẩm chiếu xạ đã được chứng minh là lành tính và mang lại những lợi ích kinh tế - xã hội to lớn. Tuy nhiên cũng giống như các công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm bằng hóa học hoặc bằng nhiệt, công nghệ chiếu xạ thực phẩm cũng đòi hỏi cơ sở chiếu xạ và cơ sở sản xuất chế biến thực phẩm phải tuân thủ những yêu cầu nhất định về vệ sinh an toàn thực phẩm trước khi chiếu xạ, liều lượng chiếu xạ (liều chiếu thích hợp cho từng loại thực phẩm), quy cách sản phẩm và điều kiện lưu kho, vận chuyển và chế biến thực phẩm sau khi chiếu xạ. Giá trị năng lượng mà tia bức xạ điện từ hoặc dòng electron truyền cho thực phẩm được gọi là liều xạ (irradiation dose). Trong hệ SI đơn vị liều lượng chiếu xạ là Gray (ký hiệu là Gy), 1Gy=1j/kg,1kGy=1000Gy. Liều xạ là thông số quan trọng nhất trong quá trình chiếu xạ. Theo lý thuyết, liều xạ càng cao thì khả năng ức chế vi sinh vật và côn trùng trong thực phẩm càng lớn, thời gian bảo quản thực phẩm càng kéo dài. Tuy nhiên liều xạ cao thì khả năng xuất hiện các sản phẩm xạ ly sẽ càng cao. Cho nên các nhà sản xuất thực phẩm cần tối ưu hóa liều lượng sử dụng. Theo quy định của các tổ chức chính phủ thì mỗi loại thực phẩm đều có một liều xạ tối đa cho phép sử dụng. Liều xa tối đa cho phép xử lý thực phẩm không vượt quá 5kGy đối với tia gamma và 10kGy đối với tia bức xạ điện tử. Thực phẩm chiếu xạ là thực phẩm có từ 5% trở lên theo khối lượng đã hấp thụ một liều vượt quá liều hấp thụ tối thiểu. Không được chiếu xạ lại thực phẩm trừ trường hợp ngũ cốc, đậu đỗ, thực phẩm khô Danh mục thực phẩm được phép chiếu xạ và giới hạn liều hấp thụ tối đa Trần Văn Tuân Trang31
32. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ Liều hấp thụ (kGy) TT Loại chiếu xạ Mục đích chiếu xạ Tối Tối thiểu đa 1 Loại 1: sản phẩm Ức chế sự nảy mầm trong 0,1 0,2 nông sản dạng rễ, quá trình bảo quàn thân, củ. 2 Loại 2: rau quả Làm chậm quá trình chín 0,3 1,0 tươi (trừ loại 1) Diệt côn trùng, ký sinh 0,3 1,0 trùng Kéo dài thời gian bảo quản 1,0 2,5 Xử lý kiểm dịch 0,2 1,0 3 Loại 3: ngũ cốc và Diệt côn trùng, ký sinh 0,3 1,0 các sản phẩm bột trùng nghiền từ ngũ cốc; Giảm nhiễm bẩn VSV đậu hạt, hạt có dầu, 1,5 5,0 hoa quả khô Ức chế sự nảy mầm 0,1 0,25 4 Loại 4: thủy sản và Hạn chế vi sinh vật gây 1,0 7,0 sản phẩm thủy sản, bệnh bao gồm động vật Kéo dài thời gian bảo quản không xương sống, 1,0 3,0 động vật lưỡng cư ở Kiểm soát động thực vật 0,1 2,0 dạng ký sinh 5 Loại 5: thịt gia súc, Hạn chế VSV gây bệnh 1,0 7,0 gia cầm và sản Kéo dài thời gian bảo quản 1,0 3,0 phẩm từ gia súc gia cầm ở dạng tươi Trần Văn Tuân Trang32
33. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ sống. Kiểm soát động thực vật ký 0,5 2,0 sinh 6 Loại 6: rau khô, gia Hạn chế VSV gây bệnh 2,0 10,0 vị và thảo mộc Diệt côn trùng, kí sinh trùng 0,3 1,0 7 Loại 7: thực phẩm Diệt côn trùng, kí sinh trùng 0,3 1,0 khô có nguồn gốc Kiểm soát nấm mốc động vật Hạn chế VSV gây bệnh 1,0 3,0 2,0 7,0 Trần Văn Tuân Trang33
34. Bảo quản rau quả tươi bằng tia bức xạ TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Công nghệ chế biến thực phẩm – Lê Văn Việt Mẫn, Lại Quốc Đạt, Nguyễn Thị Hiền, Tôn Nữ Minh Nguyệt, Trần Thị Thu Hà. 2. Công nghệ chế biến rau quả (Tập 1) – Tôn Nữ Minh Nguyệt, Lê Văn Việt Mẫn, Trần Thị Thu Hà. 3. Công nghệ bảo quản và chế biến nông sản sau thu hoạch – Trần Văn Chương 4. Công nghệ sau thu hoạch và chế biến rau quả - Nguyễn Văn Tiếp, Quách Đỉnh, Nguyễn Văn Thoa 5. Bảo quản rau quả tươi và bán chế phẩm – Hà Văn Thuyết. 6. Vi sinh vật thực phẩm – Kỹ thuật kiểm tra và đánh giá chất lượng an toàn thực phẩm – Nguyễn Phùng Tiến, Bùi Minh Đức, Nguyễn Văn Dịp. 7. Giáo trình bảo quản nông sản – Nguyễn Mạnh Khải 8. Trần Văn Tuân Trang34