Đóng gói MAP (Modified Atmosphere Packaging) cho sản phẩm thịt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tiểu luận công nghệ chế biến thịt & thủy sản: ĐÓNG GÓI MAP Tp. HCM, tháng 5-2011 SVTH: Tạ Phú Lộc 60701378 Nguyễn Văn Phụng 60701855 Mai Thế Tình 60702499 Đỗ Phú Toàn 60702510 Nguyễn Văn Việt 60702948 GVHD: Ths Nguyễn Thị Hiền MỤC LỤC Trang 1.Tổng quan ..................................................................................................................... 1 1.1. . Khái niệm ............................................................................................................ 1 1.2. . Bao bì. ................................................................................................................ 1 1.3. Khí gas. ............................................................................................................... 2 2.1.1. Carbon Dioxide ......................................................................................... 2 2.1.2. Nitrogen ..................................................................................................... 3 2.1.3. Oxygen ...................................................................................................... 3 2.1.4. Khí gas khác............................................................................................... 3 2. Các phương pháp MAP .............................................................................................. 4 2.1. Phương pháp thụ động (Passive MAP). ................................................................ 4 2.2. Phương pháp chủ động (Active MAP) ................................................................. 4 2.3.1. High carbon dioxide MAP .......................................................................... 4 2.3.2. High oxygen MAP. .................................................................................... 4 2.3.3. Carbon monoxide MAP .............................................................................. 5 3. Các thiết bị dùng trong phương pháp MAP ............................................................... 6 3.1. Snorkel machines – Máy sử dụng ống hút khí để hút chân không. ........................ 6 3.2. Vacuum chamber machines – Máy hút khí bằng buồng hút chân không. .............. 6 3.3. Form, fill and seal machines ................................................................................ 7 3.4. Thermo-forming packaging machines .................................................................. 8 4. Nghiên cứu và ứng dụng.............................................................................................. 8 4.1. Nghiên cứu của C.A. Conte-Junior và cộng sự, 2010 ........................................... 9 4.2. Nghiên cứu của Herminia vergara và cộng sự, 2005 ............................................. 10 4.3. Nghiên cứu của R. Rajkumar và cộng sự, 2007 .................................................... 12 4.4. Nghiên cứu của J. Fernández-Lópezvà cộng sự, 2008 .......................................... 13 Tài liệu tham khảo ........................................................................................................... 17 Trang 1 1. Tổng quan. Quá trình nghiên cứu về phương pháp bảo bảo các sản phẩm từ thịt đã có từ xa xưa như sấy khô, muối chua… Ngày nay do yêu cầu của cuộc sống hiện đại thực phẩm không những đáp ứng về mặt dinh dưỡng mà còn các yếu tố và an toàn và đặc biệt là cảm quan, người tiêu dùng càng có xu hướng sử dụng các sản phẩm có đặc điểm giống thực phẩm tươi sống hơn. Việc ra đời của phương pháp MAP (phương pháp bảo bảo bằng cách thay đổi khí quyển trong bao bì) là một trong những bước phát triển đáp ứng yêu cầu tất yếu đó. Các ứng dụng thương mại của việc sử dụng phương pháp bảo quản bằng MAP đã nghiên cứu từ những năm 1930. Khởi đầu là việc áp dụng CAS (phương pháp bảo quản bằng cách điều chỉnh khí quyển) và là tiền thân của MAP, có thể kể đến như nghiên cứu của Killefer (1930) báo cáo tăng được gấp đôi thời gian bảo quản của thịt heo và thịt cừu lạnh khi lưu trữ trong môi trường CO2 100%. Tuy nhiên phương pháp CAS có mặt hạn chế đó là khả năng ứng dụng trong phân phối lẽ thấp. Vì thế đầu năm 1970 các sản phẩm bán lẻ sử dụng phương pháp MAP được giới thiệu và được ứng dụng rộng rãi cho đến ngày nay. 1.1. Khái niệm. MAP - Modified Atmosphere Packaging : “Thực phẩm được bao gói trong bao bì với thành phần không khí đã được sửa đổi khác hẳn không khí bên ngoài” (Hintlian & Hotchkiss, 1986). Nguyên tắc của phương pháp MAP: Sử dụng bao bì thấm khí chọn lọc nhằm làm chậm quá trình hư hỏng của thịt và thủy sản. Phương pháp này thường được sử dụng song song với phương pháp bảo quản lạnh, lúc này hiệu quả bảo quản tăng lên, ví dụ đối với thịt đỏ là từ 5 – 8 ngày, cá tăng từ 4 - 7 ngày (bảo quản lạnh) tăng lên tương ứng là 7 – 12 ngày và 16 - 21 ngày (sử dụng kết hợp cả 2 phương pháp). Các vi sinh vật gây hư hỏng trong quá trình bảo quản thịt và thủy sản chủ yếu là các vi sinh vật hiếu khí, vì thế môi trường bảo quản chúng được thay đổi theo xu hướng tạo môi trường yếm khí (20% carbon dioxide khi bảo quản thịt) nhằm hạn chế mức phát triển tối đa của các vi sinh vật này. Ngoài ra việc áp dụng phương MAP còn có tác dụng giữ màu đỏ tự nhiên của thịt (thịt bò). Màu sắc của thịt được quyết định bởi sự biến đổi của myoglobin qua quá trình bảo quản myoglobin từ màu đỏ tía biến đổi thành oxymyoglobin, đó là màu đỏ, và metmyoglobin màu nâu. Trong phân phối thì màu đỏ của oxymyoglobin được yêu thích hơn, vì thế lượng oxygen từ 60% đến 80% khi tiến hành bảo quản bằng phương pháp MAP. Trong lĩnh vực bảo quản thủy sản sau đánh bắt, việc ứng dụng phương pháp MAP không những góp phần làm giảm sự phát triển của vi sinh vật (do pH của thủy sản gần như trung tính nên quá trình hư hỏng do vi sinh vật diển ra với tốc độ nhanh chóng) mà còn góp phần ngăn chặn quá trình oxy hóa chất béo trong thủy sản do các enzyme oxy hóa gây ra. Vì thế hàm lượng carbon dioxide áp dụng trong trường hợp này thông thường là 20 - 50%. 1.2. Bao bì. Bao bì là một trong hai yếu tố quan trọng trong phương pháp MAP, tính thấm khí giúp duy trì thành phần khí trong bao bì theo tỷ lệ mong muốn theo thời gian bảo quản và tránh đọng ẩm bề mặt, khả năng truyền suốt giúp tăng tính cảm quan của sản phẩm, khả năng tạo hình, hàn nhiệt… Trang 2 giúp cho quá trình đóng gói bao bì diễn ra thuận lợi. Vì thế trong kỹ thuật MAP các bao bì thường sử dụng là : PE, PP, PS, PVC, EVOH, OPP, PA… Bảng 1.1. Tóm tắt đặc tính của một số loại bao bì thường dùng. [9] Tính trong suốt Tính chịu nhiệt Sử dụng Tính thấm oxygen cc/m 2 /24h Tính thấm hơi nước cc/m2 /24h Amorphous polyester APET Tốt -40°C - 70°C Tất cả 20 - 40 11 - 16 Recycled Polyethylene Terephtalate RPET Tốt -40°C - 70°C Tất cả 20 - 40 11 - 16 Crystalline polyester CPET kém -40°C - 220°C Tất cả 20 - 40 11 - 16 Orientated polystyrene OPS Tốt -40°C - 70°C Thực phẩm chiên và lạnh 1680 - 1900 21 - 24 High impact polystyrene HIPS Tốt 0°C - 70°C Thực phẩm chiên và lạnh 1500 12 - 14 Polypropylene PP khá -40°C - 130°C Tất cả 1300 - 2000 6 - 8 PP/EVOH / PP khá -18°C - 121°C Tất cả 0,01 - 0,1 0,1 - 0,3 Polylactic acid PLA Tốt 0°C - 40°C Thực phẩm lạnh < 50 < 12 1.3. Khí gas. Khí gas là yếu tố quan trọng quyết định khả năng bảo quản của phương pháp MAP, tỷ lệ thành phần khí trong bao bì trong mỗi thời điểm khác nhau trong quá trình bảo quản có ảnh hưởng tích cực hay tiêu cực đến thời gian sử dụng và chất lượng sản phẩm rau trái. Trong phương pháp MAP thông thường chỉ sử dụng ba loại khí: oxygen, nitrogen, carbon dioxide. Trong một số trường hợp việc sử dụng kết hợp khí carbon monoxide với ba loại khí trên cũng góp phần làm tăng giá trị của sản phẩm. 1.3.1. Carbon Dioxide (CO2). CO2 sử dụng như là khí hạn chế sự gia tăng của vi khuẩn hiếu khí và nấm mốc. Không có bất cứ nghi ngờ nào về vai trò và tầm quan trọng của nó trong bao bì thực phẩm sử dụng MAP. Thông thường có thể nói CO2 kéo dài thời gian bảo quản của thực phẩm. Tuy nhiên chất béo và nước hấp thu CO2 rất dể dàng và nếu quá nhiều sẽ ảnh hưởng đến hương vị, giảm độ ẩm trong bao bì vì thế nên cân nhắc cẩn thận. Nếu CO2 chỉ sử dụng để ngăn sự phát triển của vi khuẩn hiếu khí và nấm mốc thì hàm lượng dưới 20% được khuyến khích. Trang 3 1.3.2. Nitrogen (N2). N2 là một khí trơ được sử dụng để đuổi O2 khỏi bao bì. Nó sử dụng như là khí giúp “đổ đầy” ngoài ra nó cũng có hiệu ứng tương tự CO2. Tuy nhiên khác biệt rõ nhất của hai loại khí này là CO2 ức chế vi khuẩn và nấm mốc theo nguyên tắc tạo môi trường kỵ khí. 1.3.3. Oxygen (O2). O2 là yếu tố cần thiết cho quá trình hô hấp và củng là yếu tố đẩy nhanh sự hư hỏng của thực phẩm. Tuy vậy nó ức chế với các vi sinh vật kỵ khí bắt buộc. Nói chung O2 nên được loại bỏ trong MAP nhưng một vài trường hợp một lượng O2 lại mang đến một nhân tố tích cực: + Giữ màu sắc tự nhiên của thực phẩm. + Kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn kỵ khí có nhiều trong cá… 1.3.4. Khí gas khác. Gần đây việc sử dụng các loại khí gas: carbon monoxide, khí trơ, sulphur dioxide trong phương pháp MAP đã bước đầu được xã hội chấp nhận. Tuy nhiên chỉ sử dụng với hàm lượng hạn chế và quy mô áp dụng nhỏ. Lý do là ngoài giá trị kinh tế mang lại, đây là những khí gây hại với con người, ảnh hưởng đến vệ sinh an toàn thực phẩm. Carbon monoxide (CO): trong phân phối các sản phẩm từ thịt việc sử dụng khí này trong bảo quản có thể làm ngăn cản sự hóa nâu của thịt. Khả năng này được lý giải là do sự kết hợp của CO với hemoglobin có trong cơ thịt. Ngoài ra phản ứng giữa CO và mioglobin tạo màu đỏ tươi, độ bền màu tốt hơn so với phản ứng giữa O2 và mioglobin khi bảo quản ở điều kiện thông thường. Ngoài ra việc ứng dụng khí này vào vào kỹ thuật MAP còn có tác dụng giảm sự phát triển của vi sinh vật (Nissen, Aune and Nesbakken, 2001). Bảng 1.2. Bảng tỷ lệ khí gas sử dụng trong phân phối hàng bán lẽ bằng phương pháp MAP. [9] Thực phẩm 02 % CO2 % N2 % Thịt đỏ 70 30 - Nội tạng gia súc 80 20 - Thịt gia cầm - 30 70 Nội tạng gia cầm 70 30 - Hải sản (ít béo) 30 40 30 Hải sản (nhiều béo) - 40 60 Động vật thân mềm 30 40 30 Thịt qua chế biến - 30 70 Hải sản qua chế biến - 30 70 Thịt gia cầm qua chế biến - 30 70 2. Các phương pháp MAP. Phương pháp MAP trong công nghệ chế biến thịt đơn thuần là sự tạo môi trường theo mong muốn nhằm hạn chế sự phát triển của vi sinh vật và các mục đích khác như là tạo màu đỏ tươi (thịt đỏ), ngăn chặn quá trình oxy hóa chất béo (cá béo)…Sự biến đổi thành phần khí trong bao bì trong quá trình bảo quản chủ yếu là do quá trình thủy phân glycogen trước co cứng (thịt tươi), kết quả là gia tăng hàm lượng CO2, giảm hàm lượng oxy và tăng hơi nước sinh ra… Trang 4 2.1. Phương pháp thụ động (Passive MAP). Phương pháp này được thực hiện như sau: đầu tiên thịt, thủy sản hay các sản phẩm từ chúng qua quá trình xử lý sơ bộ sau đó được bao gói với bao bì phù hợp. Phương pháp này không có sự can thiệp về thành phần không khí bên trong bao bì, vì thế mục đích chủ yếu của phương pháp này là ngăn chặn sự thâm nhập của vi sinh vật từ môi trường vào sản phẩm và làm chậm quá trình thủy phân glycogen do hàm lượng oxygen giảm. 2.2. Phương pháp chủ động (Active MAP). Trong phương pháp này hỗn hợp khí đã được trộn sẵn với tỷ lệ thích hợp được thổi vào bao bì chứa sản phẩm qua xử lý. Dựa vào thành phần và tỷ lệ các loại khí trong bao bì có thể phân thành các hướng ứng dụng như: phương pháp sử dụng nồng độ oxy thấp (low oxygen MAP), phương pháp sử dụng nồng độ oxy cao (hight oxygen MAP), phương pháp sử dụng khí CO (carbon dioxide MAP)…Tuy nhiên việc áp dụng các phương pháp này trong từng loại sản phẩm phải trải qua nghiên cứu thực nghiệm. 2.2.1. High carbon dioxide MAP. CO2 với lượng 20-30% có khả năng hạn chế sự phát triển của vi sinh vật đặc biệt là các vi khuẩn hiếu khí và nấm mốc. Phương pháp sẽ đạt hiệu quả cao nếu bảo quản ở nhiệt độ thấp lý do là khả năng bão hòa CO2 gia tăng khi giảm nhiệt độ, môi trường có chứa CO2 hòa tan sẽ tạo áp lực thẩm thấu ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của sinh vật dẫn đến ức chế hay kìm hãm hoạt động sống của chúng. Một số nghiên cứu cho thấy rằng khả năng kháng vi sinh vật của CO2 chủ yếu phụ thuộc vào sự tác động qua màng tế bào. Các ý kiến khác cho rằng tiến trình tác động lên màng tế bào chỉ bị ức chế và cấu trúc màng tế bào không bị phá hủy nghiêm trọng. CO2 có ảnh hưởng trực tiếp đến hệ enzyme vì vậy có tác dụng ức chế sự phát triển của vi sinh vật. Tuy nhiên, CO2 hòa tan nhiều trong chất béo và nước hơn N2. Tốc độ hòa tan tăng khi nhiệt độ giảm. Các yếu tố này làm giảm áp suất trong bao gói, kết quả làm cho bao gói bị hư hỏng. Sự hòa tan CO2 trên bề mặt mô cơ thịt, cá làm giảm pH sản phẩm, dẫn đến làm cho khả năng giữ nước của protein giảm. 2.2.2. High oxygen MAP. Phương pháp này sử dụng nồng độ oxy cao trong hỗn hợp khí thổi vào ban đầu mục đích là duy trì hàm lượng oxy luôn lớn hơn 40% so với các khí khác trong suốt thời gian bảo quản. Hình 3.1: Ảnh hưởng của hàm lượng oxy đến sự phát triển của vi sinh vật. Trang 5 Khả năng ức chế vi sinh vật của oxy là do nồng độ oxy cao khiến áp lực của oxy tạo ra lớn trong bao bì, điều này làm biến đổi quá trình trao đổi khí giữa bên trong và bên ngoài tế bào vi sinh vật, vì thế dẫn đến kìm hãm hay ức chế chúng. Ngoài ra việc áp dụng phương pháp này vào bảo quản thịt còn góp phần giữ được màu đỏ tươi của thịt. Thời gian giữ được màu lên đến 10 - 14 ngày so với 3 - 7 ngày khi chỉ bao gói trong màng PVC. Màu sắc của thịt được quyết định bởi các sắc tố mà trong đó myoglobin chiếm khoảng 80%, còn lại là hemoglobin khoảng 20%. Màu sắc của thịt tươi và thịt qua quá trình bảo quản đều phụ thuộc vào myoglobin, nhưng do tác động của các điều kiện mà có sự khác biệt đáng kể giữa mỗi dạng tạo thành và độ bền của mỗi dạng. Sơ đồ chuyển hóa được trình bày theo sơ đồ dưới đây: Hình 3.2 : cơ chế biến đổi myoglobin trong quá trình bảo quản thịt. Myoglobin từ màu đỏ tía biến đổi thành oxymyoglobin (màu đỏ), quá trình này diễn ra thuận lợi khi nồng độ oxygen đạt nồng độ cao. Vì thế khi bảo quản thịt đỏ thì phương pháp sử dụng oxygen nồng độ cao chiếm ưu thế. 2.2.3. Carbon monoxide MAP. Phương pháp này ít phổ biến do sự lo ngại về tính an toàn khi sử dụng tuy nhiên nghiên cứu về lĩnh vực này đã xuất hiện từ lâu. Năm 1970: nghiên cứu việc kéo dài thời gian sử dụng trên rau diếp lạnh đông, năm 2002 luật pháp Hoa kỳ chính thức cho phép sử dụng trong các sản phẩm phân phối trên thị trường. Khả năng bảo quản của phương pháp chủ yếu là do vai trò của khí CO, tuy vậy thông thường phương pháp này thường kết hợp với phương pháp oxy thấp để tăng khả năng ức chế. Trong công nghệ chế biến thịt và thủy sản phương pháp này còn được dùng để giữ màu của sản phẩm. Điều này là bởi vì CO sẽ liên kết mạnh mẽ với hem trong Myoglobin tạo thành COMb (mạnh hơn 240 lần so với oxygen) làm cho nó có khả năng chống lại sự tự oxi hóa. Nhiều kết quả nghiên cứu kết luận rằng khi sử dụng CO ở mức thấp 0,1 – 5% có tác dụng ổn định đáng kể màu đỏ của cơ thịt. Ngoài ra có thể kéo dài thời hạn bảo quản cũng như tạo lá chắn đối với sự hư hỏng. Sorheim và cộng sự, 1997 đã chỉ ra rằng sử dụng CO ở mức thấp kết hợp với Trang 6 bao gói điều chỉnh khí quyển (MAP với lượng oxygen thấp) không có rủi ro đến sức khỏe người tiêu dùng. 3. Các thiết bị dùng trong phương pháp MAP. Các thiết bị dùng trong phương pháp MAP có thể chia làm 2 nhóm chính: + Các thiết bị làm việc gián đoạn: Snorkel machines; Vacuum chamber machines. + Các thiết bị làm việc liên tục: Form, fill and seal machines; Thermo-forming packaging machines 3.1. Snorkel machines – Máy sử dụng ống hút khí để hút chân không. Đặc điểm: Máy loại này làm việc bán tự động, dùng kỹ thuật hút chân không để bao gói sản phẩm và được ứng dụng trong các cơ sở có qui mô sản xuất nhỏ. Nguyên tắc hoạt động : Sản phẩm cần bao gói được công nhân cho vào các túi bao bì plastic đã hàn kín một đầu, đầu chưa hàn kín được đặt vào vị trí hàn miệng bao của máy Snorkel machines, tại đây ống hút khí dạng bản mỏng được đưa vào bên trong bao bì. Máy hoạt động hút hết không khí bên trong bao bì tạo môi trường chân không, sau đó một hỗn hợp khí thích hợp được nạp vào bên trong bao bì qua ống hút này. Ống hút khí được bộ phận của máy đưa ra khỏi bao bì chứa sản phẩm và miệng bao được máy hàn kín lại bằng nhiệt. Hình 3.1. Cơ chế hoạt động của máy Snorkel 3.2. Vacuum chamber machines – Máy hút khí bằng buồng hút chân không. Đặc điểm: Máy làm việc bán tự động, sử dụng bao bì dạng màng và kỹ thuật hút chân không để bao gói sản phẩm có kích thước nhỏ gọn. Máy được dùng nhiều trong các cơ sở sản xuất qui mô nhỏ. Nguyên tắc hoạt động : Sản phẩm cần bao gói được công nhân đặt vào trong túi nhỏ dạng màng. Buồng hút được mở ra và túi dạng màng chứa sản phẩm được đặt vào bên trong buồng, sau đó buồng hút được đóng lại. Người ta cho máy hoạt động để hút hết phần không khí bên trong bao bì, cả phần không khí trong khoảng không buồng hút cũng được rút chân không. Khi môi trường bên trong buồng hút là chân không thì một hỗn hợp khí thích hợp được nạp vào qua một ống dẫn khí. Túi bao bì sau đó được hàn kín bằng nhiệt và người ta mở nắp buồng lấy sản phẩm ra ngoài. Trang 7 Hình 3.2. Cơ chế vận hành của máy Vacuum chamber machines. Tuy nhiên thiết bị có hạn chế vì tổn thất khí gas qua các lần đóng mở khi bao gói từng sản phẩm. 3.3. Form, fill and seal machines. Đặc điểm: + Thiết bị làm việc liên tục, có thể đạt tốc độ lên đến 120 gói mỗi phút (độc lập với kích cỡ gói) nên được ứng dụng nhiều trong các xí nghiệp lớn vì mức độ tự động hoá khá cao. + Gồm có 2 loại : Vertical form-fill-seal (VFFS – Thiết bị bao gói theo chiều dọc) và Horizontal form-fill-seal (HFFS – Thiết bị bao gói theo chiều ngang). Cả 2 đều sử dụng kỹ thuật nạp khí trực tiếp vào trong bao bì mà không hút chân không nên lượng O2 đạt được cao nhất 80% (Bao gói High O2 MAP). Nguyên tắc hoạt động : Sản phẩm cần bao gói được đặt trên băng tải có phủ một lớp màng bao, sản phẩm được đưa đến hệ thống nạp khí. Trước khí vào hệ thống nạp khí, sản phẩm được phủ lên trên một lớp màng bao nữa. Trong hệ thống nạp khí, thành phần khí thích hợp được nạp liên tục vào bên trong không gian hệ thống và giữa sản phẩm cùng 2 lớp bao bì. Sau đó 2 mép cạnh của bao bì được hàn kín bằng nhiệt rồi ra khỏi hệ thống nạp khí qua bộ phận hàn kín 2 đầu còn lại của bao bì và cắt rời từng sản phẩm. (a) ( b) Hình 3.3. Cơ chế vận hành của máy HFFS (a) và VFFS (b) Trang 8 Hạn chế: do máy không sử dụng hệ thống hút chân không mà tạo môi trường chân không bằng cách nạp khí trực tiếp vào bên trong bao bì nên sự tiêu thụ khí gas là cao nhất. Khí gas sử dụng theo tiêu chuẩn để tạo hình, làm đầy, ghép mí khoảng 30-300 slm. 3.4. Thermo-forming packaging machines. Đặc điểm: hác với VFFS và HFFS, máy Thermo-forming packaging machines có kết hợp với khay chứa và lớp nắp cải tiến, buồng chân không, máy hút chân không dùng kỹ thuật bù chân không để rút hết không khí ra và sau đó nạp hỗn hợp khí vào khay và lớp nắp. Vì các máy này có dùng bước hút chân không trước khi nạp khí nên lượng O2 đạt được có thể lên tới 85-95%. Nguyên tắc hoạt động : + Vật liệu tạo khay có dạng tấm mỏng được cuộn ống, khi những tấm đó được kéo rút qua một bộ phận tạo khay bằng cách dùng nhiệt thì sẽ tạo ra các khay có hình dạng cụ thể. Trường hợp vật liệu không thể tạo hình bằng nhiệt, các khay đã được tạo hình sẵn sẽ được đưa lên băng chuyền. + Sản phẩm sẽ được đặt lên trên các khay sau đó được phủ lên trên bằng lớp màng bao mỏng, không khí bên trong sẽ được rút ra ngoài và hỗn hợp khí mong muốn được đưa vào sau đó hàn kín lại bằng nhiệt. + Thiết bị có tính tự động hoá cao nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều nhà máy và xí nghiệp lớn. Hình 3.4. Cơ chế vận hành của máy Thermo-forming packaging machines. 4. Nghiên cứu và ứng dụng. Trong lĩnh vực thịt và thủy sản phương pháp MAP được nghiên cứu trọng tâm trong hai mảng chủ yếu cũng là hai chỉ tiêu quan trọng của sản phẩm: chỉ tiêu vi sinh và chỉ tiêu cảm quan. Vì vậy các bài báo dưới đây sẽ trình bày một số nghiên cứu trong hai lĩnh vực này. Trang 9 4.1. Nghiên cứu của C.A. Conte-Junior và cộng sự, 2010. Trong công nghệ sản xuất xúc xích truyền thống quá trình tiệt trùng không được sử dụng nhằm bảo tồn chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm. Tuy nhiên nếu đơn thuần chỉ bảo quản ở nhiệt độ thấp 4 ± 10C các vi sinh vật ưa lạnh như Yersinia enterocolitica vẫn phát triển và gây ra các bệnh như: gây sốt, đau bụng, tiêu chảy (thường ra máu). Vì thế để đảm bảo chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm và không làm thay đổi chỉ tiêu cảm quan vốn có của nó, giải pháp đưa ra là sử dụng phương pháp bao gói MAP (theo C.A. Conte-Junior và cộng sự, 2010). nội dung phương pháp được trình bày tóm tắt dưới đây: Xúc xích được làm với công thức sau: 85.5% thịt gà, 10% thịt lợn, 1.5% NaCl, 0.25% tỏi khô, 0.20% tiêu và 3% nước vô trùng. Hỗn hợp được trộn đều và cho vào bao bì collagen ´Coria` FSC 21 x 40 với khối lượng cho vào là 2,5 g và đường kính sản phẩm là 10 mm. Sản phẩm sau đó được bảo quản tại 4 ± 10C. Phương pháp nghiên cứu là theo dõi sự thay đổi của số lượng Yersinia enterocolitica qua thời gian bảo quản bằng phương pháp MAP, môi trường trong bao bì lần lượt là 100% không khí, 100% CO2, 100% N2, 20/80 CO2/N2, 40/60 CO2/N2, 80/20 CO2/N2. Bao bì sử dụng là polyethylene nhãn hiệu ´Cryovac` BB4L (độ thấm khí: CO2, 150 cm 3 /24h.m 2 .bar; O2, 35 cm 3 /24h.m 2 .bar; N2, 1,4 cm 3 /24h.m 2 .bar tại 22ºC 50% RH) với kích thước bao bì là 20 x 22 cm. Ba mẫu được nghiên cứu lần là không bổ sung Yersinia enterocolitica và bổ sung với hàm lượng lần lượt là 105 cfu.g-1 và 8,2x104 cfu.g-1. Hàm lượng Yersinia enterocolitica được kiểm tra trên môi trường Agar SR109 (cefsulodin 1,5%, igarsan 0,4% và novobiocin 0.25%), tại 320C trong 24h. 100% không khí 100% N2 20/80 CO2/N2 40/60 CO2/N2 80/20 CO2/N2 100% CO2 Hình 4.1: Hàm lượng Y. enterocolitica qua thời gian bảo quản; a) không thêm Y. enterocolitica, b) thêm 10 5 cfu.g -1 Y. enterocolitica Trang 10 Theo Baranyi và Roberts, 1994 hàm lượng Y. enterocolitica mức tối đa trong sản phẩm thịt là 10 7 cfu g -1 . Hàm lượng Y. enterocolitica trong mẫu xúc xích là 4,4x103 cfu g-1, sau 19 ngày bảo quản hàm lượng Y. enterocolitica lần lượt của mỗi phương pháp là 20/80 CO2/N2, 7,5x10 9 cfu.g - 1 ; 100% N2 cfu.g -1 , 9,6x10 9 cfu.g -1 ; 40/60 CO2/N2 cfu.g -1 , 6,2x10 7 cfu.g -1 ; 80/20 CO2/N2, 5,2x10 6 cfu.g -1 . Vậy phương pháp MAP vơi 80/20 CO2/N2 là hiệu quả nhất cho sản phẩm xúc xích trên. Trong thí nghiệm có thêm vào mầu 105 cfu.g-1 Y. enterocolitica, phương pháp ; 80/20 CO2/N2, 10 8 cfu.g - 1 trong khi phương pháp 100% N2 6,6x10 9 cfu.g -1 . Tất cả các phương pháp trên đều có tác dụng ức chế Y. enterocolitica bởi cùng tạo nên môi trường kỵ khí. Tuy nhiên phương pháp MAP vơi 80/20 CO2/N2 trên có hiệu quả nhất vì ngoài việc ức chế bằng môi trường kỵ khí phương pháp này còn có CO2 hòa tan tác động qua màng tế bào gây ức chế vi sinh vật. Phương pháp sử dụng bao gói PMAP và phương pháp 100% N2 không được khuyến khích dùng vì khả năng ức chế kém, phương pháp 100% N2 chỉ đơn thuần tạo môi trường kỵ khí do khả năng hòa tan trong béo kém của N2 nên áp lực thẩm thấu của phương pháp này tạo ra không đáng kể. 4.2. Nghiên cứu của Herminia vergara và cộng sự, 2005. Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng của 4 kiểu đóng gói hiệu chỉnh ( MAP) lên chất lượng thịt thỏ với các thành phần khí trong bao bì khác nhau:  Kiểu A: 30% CO2 + 70% O2  Kiểu B: 30% CO2 + 30% O2 + 40% N2  Kiểu C: 40% CO2 + 60% N2  Kiểu D: 80% CO2 + 20% O2 Các mẫu nghiên cứu của 4 kiểu đóng gói MAP được quan sát đánh giá dựa trên các thông số về chất lượng thịt : pH, độ màu, drip loss ( DL ), cooking loss ( CL ), và shear force ( SF). Thịt thỏ được lấy từ công ty Cunicultura-Villamalea SA Company (Albacete, Spain). Thỏ sau khi được giết sẽ cắt đầu, đuôi, lấy ruột, da….mỗi con sẽ được cắt làm 2 miếng dọc theo sống lưng. Sử dụng 136 miếng cho nghiên cứu này, 8 miếng dùng để nghiên cứu chất lượng ban đầu, phần còn lại sẽ được đóng gói hiệu chỉnh bằng bao bì PE (với mức độ thấm khí CO2, 5,5 cm 3 /24h.m 2 .atm; O2, 1 cm 3 /24h.m 2 .atm; hơi nước, 2,2 cm3/24h.m2.atm tại 23ºC 50% RH). Sản phẩm sau đó được bảo quản tại 10C. Kết quả nghiên cứu được trình bày dưới đây: pH: giá trị pH ban đầu đo được khoảng 5,76, trong suốt thời gian bảo quản giá trị pH tăng nhẹ do sự thủy phân mô cơ. Bảng 4.2.1: Giá trị pH đo được các mẫu theo thời gian bảo quản Thời gian (ngày) Kiểu A Kiểu B Kiểu C Kiểu D 5 5,67 ± 0,02 a 5,59 ± 0,04 a 5,55 ± 0,05 a 5,55 ± 0,01 a 10 5,64 ± 0,03 a 5,58 ± 0,04 a 5,57 ± 0,05 a 5,50 ± 0,04 a 15 5,71 ± 0,04 a 5,76 ± 0,02 b 5,77 ± 0,02 b 5,73 ± 0,03 b 20 5,97 ± 0,09 b 5,87 ± 0,04 b 5,89 ± 0,05 b 5,81 ± 0,04 b a,b,c Các giá trị trung bình khác nhau thể hiện sự khác nhau có ý nghĩa p < 0,05 trên cùng một cột. Mức độ rỉ thịt: Mẫu được đóng gói với kiểu D ( nhiều CO2 ) có khối lượng thịt sau thời gian bảo quản cao hơn các mẫu còn lại trong 5 ngày đầu. Sau 5 ngày bảo quản này, CL giống nhau ở các mẫu. Trang 11 Bảng 4.2.2: Mức độ rỉ dịch của các mẫu theo thời gian bảo quản, %. Thời gian (ngày) Kiểu A Kiểu B Kiểu C Kiểu D 5 0,04 ± 0,00 ax 0,07 ± 0,00 ax 0,13 ± 0,00 ax 1,13 ± 0,37 ay 10 0,02 ± 0,00 a 0,11 ± 0,00 a 0,03 ± 0,00 a 1,39 ± 0,79 a 15 0,16 ± 0,00 bx 0,23 ± 0,00 bx 0,09 ± 0,00b ax 0,63 ± 0,12 ay 20 0,22 ± 0,00 bx 0,20 ± 0,00 bx 0,19 ± 0,00 ax 0,86 ± 0,12 ay x,y Các giá trị trung bình khác nhau thể hiện sự khác nhau có ý nghĩa p < 0,05 trên cùng một hàng. Màu sắc: giá trị L* và c* ban đầu khoảng 52,92 và 5,59. Xét tổng thể L* tăng theo thời gian hầu hết các nhóm, còn c* thì ngược lại. Các thông số này ở các kiểu đóng gói A,B,CD khác nhau rõ rệt sau 15 ngày bảo quản. Biểu thức toán học hồi qui của sự chấp nhận liên quan với các thông số chất lượng màu đo được là: acceptance = exp(eta)/(1 + exp(eta)) Trong đó: eta = 16.8082 − 0 979 462 ∗ C* − 0.852314 ∗ time + atmosphere Với atmosphere: 21,02 = kiều A, 4,032 = kiểu B, -25,1 = kiểu C khi xem kiểu D là hằng số. Bảng 4.2.3: giá trị L*, c* của các mẫu đo được bởi máy đo màu. Thời gian (ngày) Kiểu A Kiểu B Kiểu C Kiểu D L * 5 64,24 ± 1,08 a 62,23 ± 0,82 a 63,35 ± 1,00 a 65,57 ± 0,33 a 10 67,60 ± 0,75 ab 66,31 ± 1,50 ab 67,91 ± 0,63 bc 65,98 ± 1,03 a 15 69,43 ± 0,79 b;x 64,85 ± 1,59 a;y 66,18 ± 0,95 ab;xy 65,53 ± 1,04 a;xy 20 73,89 ± 1,13 c;x 72,13 ± 0,49 b;xy 71,05 ± 0,62 c;xy 70,13 ± 1,17 b;y c * 5 7,76 ± 1,41 a 8,15 ± 0,97 a 6,08 ± 0,37 a 5,85 ± 0,37 10 4,56 ± 0,43 ab 6,74 ± 0,98 ab 5,23 ± 0,37 ab 5,43 ± 0,51 15 4,65 ± 0,39 ab;x 7,08 ± 0,51 ab;y 6,34 ± 0,34 a;y 6,63 ± 0,32 y 20 3,48 ± 0,23 b;x 3,48 ± 0,23 b;x 4,44 ± 0,20 b;xy 5,42 ± 0,32 y Kết quả xử lý phân tích cho thấy mẫu được đóng gói kiểu A và B có thời gian chấp nhận lâu hơn hai mẫu còn lại. Hình 4.2: Đường hồi qui giá trị chấp nhận của các mẫu và thống kê của hội đồng đánh giá màu. Trang 12 Kết luận: kiểu đóng gói A cho chất lượng thịt tốt nhất, kiểu đóng gói C cho chất lượng thịt xấu nhất với màu sắc đạt ở mức không mong muốn trong toàn bộ thời gian bảo quản. Các giá trị về pH và độ rỉ thịt không có sự thay đổi đáng kể. 4.3. Nghiên cứu của R. Rajkumar và cộng sự, 2007. Bài báo nghiên cứu về sự ảnh hưởng của các phương pháp đóng gói: hiếu khí, hút chân không, hiệu chỉnh khí quyển MAP ( 80% O2 + 20% CO2 ) đến chất lượng vi sinh, hóa lý của thịt gà tây. Mẫu thịt gà tây thí nghiệm được lấy từ thịt gà có 16 – 24 tuần tuổi. Thịt gà từ cơ sở giết mổ được đưa từ phòng thí nghiệm trong điều kiện bao gói PE sạch vận chuyển trong vòng 40 phút. Thịt gà sẽ được lấy xương, mỡ và chặt thành từng miếng nhỏ với trọng lượng khoảng 100g, dày 2,5 cm. Các miếng thịt này được đóng gói bởi 3 điều kiện khác nhau: kỵ khí, hút chân không, hiệu chỉnh khí quyển ( 80% O2 + 20% CO2 ). Sau khi đóng gói các mẫu sẽ được bảo quản ở 4 o C và được đem phân tích ở các ngày 3,7,14,21 tính từ lúc bảo quản. Bảng 4.3.1: Tổng số vi sinh vật sống của các mẫu theo thời gian bảo quản, log CFU/g. Phương pháp đóng gói Số ngày bảo quản (ngày) 0 3 7 14 21 PMAP 3,40 ± 0,13 4,02 ± 0,11 4,64 ± 0,16 4,81 ± 0,15 4,83 ± 0,19 Chân không 3,40 ± 0,13 3,81 ± 0,19 4,29 ± 0,24 4,57 ± 0,18 4,99 ± 0,14 80% O2 + 20% CO2 3,40 ± 0,13 4,05 ± 0,14 4,25 ± 0,16 4,25 ± 0,17 4,60 ± 0,13 Bảng 4.3.2: Mức độ rỉ dịch của các mẫu theo thời gian bảo quản, %. Phương pháp đóng gói Số ngày bảo quản (ngày) 0 3 7 14 21 PMAP 0,00 ± 0,00 1,62 ± 0,27 2,96 ± 0,33 3,26 ± 0,49 3,93 ± 0,39 Chân không 0,00 ± 0,00 1,40 ± 0,05 2,78 ± 0,29 4,13 ± 0,73 4,43 ± 0,65 80% O2 + 20% CO2 0,00 ± 0,00 1,03 ± 0,13 2,43 ± 0,20 2,71 ± 0,26 3,24 ± 0,26 Bảng 4.3.3: Biến đổi pH của các mẫu theo thời gian bảo quản. Phương pháp đóng gói Số ngày bảo quản (ngày) 0 3 7 14 21 PMAP 5,94 ± 0,14 5,75 ± 0,07 5,81 ± 0,07 5,83 ± 0,05 6,01 ± 0,10 Chân không 5,94 ± 0,14 5,71 ± 0,08 5,76 ± 0,06 5,78 ± 0,07 5,91 ± 0,13 80% O2 + 20% CO2 5,94 ± 0,14 5,76 ± 0,04 5,81 ± 0,13 5,82 ± 0,06 5,94 ± 0,10 Phương pháp đóng gói hiệu chỉnh khí quyển 80% O2 + 20% CO2 có chỉ số tổng vi sinh vật tốt. Nên theo đáng giá chung mẫu bao gói hiệu chỉnh có thể bảo quản được thịt gà tây 14 ngày do độ rỉ thịt cao hơn 2 phương pháp còn lại, nếu bảo quản lâu hơn làm mất giá trị cảm quan của thực phẩm, trong khi đó mẫu hút chân không có thể bảo quản được 21 ngày nhưng mức độ nhiễm vi sinh cao hơn so với phương pháp hiệu chỉnh khí quyển. Trang 13 4.4. Nghiên cứu của J. Fernández-Lópezvà cộng sự, 2008. Bài báo nghiên cứu khả năng bảo quản thịt đà điểu tươi của 4 phương pháp đóng gói: 1. Đóng gói PMAP 2. Đóng gói hút chân không 3. MAP : 80% CO2 + 20% N2 4. MAP +CO : 30% CO2 + 69.8% argon + 0.2% CO Khảo sát yếu tố ản hưởng của thành phần khí trong bao bì đến chất lượng thịt qua các thông số như: pH, màu sắc, mức độ oxi hóa lipid, số vi sinh vật hiếu khí, mùi thịt… Thịt đà điểu nghiên cứu được cắt thành các miếng mỏng 2,5 cm. Hai miếng được sử dụng đóng gói cho nghiên cứu trên một khay nhựa bởi 4 kiểu đóng gói khác nhau như đã nêu trên trong bao bì PE (độ thấm khí: hơi nước, 1,1 g/m2/24 h ;nitơ, 2,7 cm3/m2/24 h; CO2, 23 cm 3 /m 2 /24 h; oxy <5 cm 3 /m 2 /24 h tại 230C/50% RH. Sau đó đem các mẫu này bảo quản ở 2 oC, sử dụng tất cả 60 gói cho 4 kiểu. Đem khảo sát 3 mẫu cho mỗi kiểu đóng gói ở các ngày bảo quản thứ 0, 4, 8, 12, 18 các chỉ số: pH: các mẫu điều giảm dần theo thời gian bảo quản và mẫu đóng gói PMAP có pH cao hơn các mẫu còn lại. Hình 4.4.1: Giá trị pH của các kiểu đóng gói theo thời gian bảo quản Màu sắc:  L* : tăng theo thời gian bảo quản và khác nhau ở các kiểu đóng gói. L* cao nhất ở mẫu MAP +CO, trong khi các mẫu còn lại không khác nhau rõ rệt. Trang 14 Hình 4.4.2: Giá trị L* của các kiểu đóng gói theo thời gian bảo quản  a* : giảm ở 3 mẫu đóng gói PMAP, hút chân không, MAP , riêng phương pháp hút chân không và phương pháp MAP giảm cao hơn trong suốt thời gian bảo quản. Trong khi mẫu đóng gói bởi phương pháp MAP + CO cho màu sắc tốt nhất. Màu đỏ thịt giảm do sự oxy hoá myoglobin, nếu mẫu đóng gói có oxy thì oxy sẽ kết hợp với myoglobin trong thịt tạo ra oxymyoblobin, myoblobin sẽ khó bị oxy hóa hơn, nhưng nếu hình thành được carboxylmyoblobin từ CO + myoblobin thì màu đỏ của thịt bền hơn so với oxymyoblobin. Hình 4.4.3 : Giá trị a* của các kiểu đóng gói theo thời gian bảo quản  Giá trị C, b* không có sự khác biệt theo theo thời gian bảo quản lẫn phương pháp đóng gói. Oxy hóa lipid: Thịt được đóng gói bởi phương pháp PMAP có chỉ số oxy hóa cao nhất ( bị oxy hóa nhiều nhất) .Có thể lý giải do các phương pháp đóng gói còn lại không có sự hiện diện của oxy ( tác nhân chính gây oxy hóa lipid )trong thành phẩn khí bao gói. Trang 15 Hình 4.4.4 : Mức độ oxy hóa của các mẫu theo thời gian bảo quản Số lượng vi sinh vật: nhìn chung số lượng vi sinh vật hiếu khí tăng dần theo thời gian bảo quản. Mẫu đóng gói PMAP có số lượng cao nhất so với các mẫu còn lại. Do các mẫu hút chân không, MAP, MAP +CO không có oxy trong thành phần khí đóng gói. Xét chỉ tiêu vi sinh cho phép đạt được ở ngưỡng chấp nhận của thịt là < 7 log CFU/g ( theo Dainty & Mackey, 1992) thì thịt đóng gói bởi phương pháp hiếu khí có thể giữ được tối đa 8 ngày, trong khi các phương pháp khác có thể lên đến 12 ngày. Hình 4.4.5: Số lượng vi sinh vật ở các mẫu theo thời gian bảo quản Đánh giá cảm quan:  Màu: mẫu đóng gói bởi phướng pháp MAP + CO cho màu tốt nhất ( đạt điểm 5) trong suốt 8 ngày bảo quản, phương pháp đóng gói PMAP cũng cho kết quả tốt nhưng chi trong 4 ngày đầu, điều này tương đồng với kết quả đo được (giá trị a*) ở trên. Hai mẫu của hai phương pháp còn lại nhận điểm thấp và không khác biệt rõ. Trang 16  Mùi: mẫu đóng gói PMAP cho giá trị “off- odour” cao nhất, điều này tương đồng với mức độ bị oxy hóa lipid mạnh nhất và số vi sinh vật nhiều nhất. Ba mẫu còn lại không thấy có sự thay đổi mùi so với ban đầu ở 4 ngày bảo quản, riêng mẫu đóng gói MAP + CO cho kết quả tốt nhất mặc dù chỉ số oxi hóa lipid và số lượng vi sinh vật không khác hai mẫu đóng gói hút chân không và MAP. Bảng 4.4: Điểm đánh giá cảm quan màu đỏ và mất mùi của thịt theo thời gian bảo quản Phương pháp đóng gói Số ngày bảo quản (ngày) 0 a 4 8 12 18 Màu thịt PMAP 5,0 ax 5,0 ± 0,0 ax 3,4 ± 0,4 by 3,5 ± 0,2 by 2,1 ± 0,5 bz Chân không 5,0 ax 3,1 ± 0,4 by 2,2 ± 0,3 cz 1,1 ± 0,3 cv 1,0 ± 0,6 cv MAP 5,0 ax 3,2 ± 0,6 by 2,0 ± 0,6 cz 1,3 ± 0,2 cv 1,1 ± 0,4 cv MAP + CO 5,0 ax 5,0 ± 0,0 ax 5,0 ± 0,0 ax 4,1 ± 0,2 ay 3,0 ± 0,0 az Mùi thịt PMAP 1,0 av 2,1 ± 0,4 az 3,2 ± 0,4 ay 4,6 ± 0,3 ax 4,9 ± 0,1 ax Chân không 1,0 av 1,0 ± 0,0 bv 2,5 ± 0,3 bz 3,8 ± 0,4 by 4,7 ± 0,3 ax MAP 1,0 av 1,0 ± 0,0 bv 2,5 ± 0,4 bz 3,9 ± 0,3 by 4,8 ± 0,2 ax MAP + CO 1,0 av 1,0 ± 0,0 bv 1,5 ± 0,3 cz 2,5 ± 0,5 cy 4,0 ± 0,3 bx Kết luận  Dùng 3 phương pháp ; hút chân không, MAP, MAP + CO có thể kéo dài thời gian bảo quản ( 12 ngày so với 8 ngày) của thịt đà diểu tươi do: sự giảm hư hỏng vi sinh, mức độ oxi hóa lipid.  Sự hiện diện của CO trong thành phần bao gói sẽ kéo thời được màu đỏ cũng như mùi của thịt tươi. Trang 17 Tài liệu tham khảo 1. Tôn Nữ Minh Nguyệt, Lê Văn Việt Mẫn, Trần Thị Thu Trà 2008, Công nghệ chế biến rau trái, tập 1 nguyên liệu và công nghệ bảo quản sau thu hoạch, Nhà xuất bản Đại Học Quốc gia TpHCM. 2. Coles, R., McDowell, D., Kirwan Mark, J. (2003), Food Packaging Technology, Blackwell Publishing, USA. 3. Jayas, D. S., Jeyamkondan, S. (2002), “Modified Atmosphere Storage of Grains Meats Fruits and Vegetables”, Biosystems Engineering, Vol.82,, pp.235–251. 4. J. Fernández-López et al (2008), “Effect of packaging conditions on shelf-life of ostrich steaks”, Meat Science , Vol 78, pp.143–152. 5. Herminia vergara et al (2005), “Effect of gas composition on rabbit meat quality in modified atmosphere packaging”, Journal of the Science of Food and Agriculture , Vol 85, pp. 1981–1986. 6. Luisa Torri, Maria Rosa Baroni, Bruna Baroni , Modified atmosphere, Food Packages free press, Artek publishing, page 40. 7. R. Rajkumar et al (2007), “Effect of modified atmosphere packaging on microbial and phycical qualities of turkey meat”, American journal food of technology, Vol 3, pp. 183 – 189. 8.