Giới thiệu phụ gia thay thế muối nitrite

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BM CNCB THỊT – THỦY SẢN **** CHUYÊN ĐỀ: GIỚI THIỆU PHỤ GIA THAY THẾ MUỐI NITRITE GVHD: ThS. Nguyễn Thị Hiền SVTH: HC07TPMỤC LỤC I.Đặt vấn đề: 3 II.Những hợp chất có khả năng thay thế muối nitrite: 3 1. Thuộc tính màu sắc: 3 1.1 Các hợp chất có khả năng thay thế nitrite: 3 1.2 Betalaine: 7 1.3 Cánh kiến đỏ: 8 1.4 Chế biến không có nitrite sử dụng chất màu thịt chế biến (CCMP): 9 2. Thuộc tính chống oxi hóa bề mặt (Antioxidant Properties): 21 3. Thuộc tính mùi vị: 27 3.1 Thịt lợn muối xông khói: 28 3.2 Xúc xích: 28 4. Thuộc tính kháng khuẩn: 30 4.1 Paraben: 31 4.2 Acid sorbic và muối sorbate: 31 4.3 Natri hypophosphite (SHP): 32 4.4 Acid fumaric và các ester của nó: 33 4.5 Vi khuẩn lactic và acid lactic: 35 4.6 Các hợp chất phenol: 36 4.7 Phương pháp chiếu xạ: 36 5. Các hiệu quả tích lũy được khi không sử dụng muối nitrite: 37 6. Cách nhìn khác về nitrite: 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 Đặt vấn đề: Kemp (1974) đã đặt câu hỏi: “Chúng ta sẽ tìm những chất thay thế có thể đảm nhận tất cả những công việc của nitrite, hay ta nên thỏa mãn với những nguyên liệu chỉ tác dụng với một trong những hiệu quả đó? nếu một chất thay thế ảnh hưởng đến màu, và một chất khác có hoạt tính chống vi khuẩn, chúng ta nên trộn lẫn không? Và, nếu hay khi chúng ta tìm thấy một chất hiệu quả thế, FDA hay những cơ quan kiểm soát chất lượng thịt sẽ nói gì?” Trong nỗ lực để trả lời 2 câu hỏi đầu tiên, rõ ràng là khả năng tìm thấy một hợp chất đơn độc có tất cả những tính chất tương tự với nitrite thì còn xa. Nitrite rất độc đáo vì là bản thân một mình phụ gia này có thể đủ để giữ màu của thịt chế biến với hợp chất nitrosyl protoheme chịu nhiệt, hương vị chế biến đặc trưng, kéo dài thời gian bảo quản lạnh với những sản phẩm chế biến mà không lo lắng về sự phát triển của mùi vị lạ, hoạt tính kiềm hãm sự phát triển của vi sinh vật (bào tử C.boulinum). Tuy nhiên, những phụ gia khác có thể mô phỏng ảnh hưởng của nitrite trên thịt và vì thế câu trả lời nằm ở sự phát triển các hỗn hợp xử lí không cần nitrite. Kemp (1974) đứng trên quan điểm thương mại, thì cho rằng giữ màu sắc là chức năng quan trọng nhất của nitrite, trong khi đó từ quan điểm sức khỏe thì chống vi sinh vật lại quan trọng nhất. Ngược lại, những người sành ăn thì cho rằng mùi vị là trên hết, trong khi hiệu quả chống oxy hóa là thuộc tính ít đáng kể nhất. Tuy nhiên, hai hiệu quả này cơ bản có mối tương quan lẫn nhau. Theo Sofos và Busta (1980), bất kỳ chất nào thay thế cho muối nitrite : Nên thích hợp sử dụng trong tất cả các sản phẩm chế biến từ thịt. Có thể kiểm soát các vi sinh vật mà vẫn đảm bảo cho sức khỏe cộng đồng Hạn chế sự hư hỏng sản phẩm và không có ảnh hưởng xấu cho các vi khuẩn có lợi như vi khuẩn lactic có mặt trong các sản phẩm thịt lên men. Những hợp chất có khả năng thay thế muối nitrite: Thuộc tính màu sắc: Các hợp chất có khả năng thay thế nitrite: Vẻ bề ngoài là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến người tiêu dùng khi đánh giá chất lượng và vị ngon của thịt và sản phẩm thịt. Trong ba yếu tố chất lượng chính của thịt, màu, hương vị và cấu trúc; màu là cái quan trọng nhất vì nếu thực phẩm không có vẻ bề ngoài hấp dẫn, khách hàng có thể không bao giờ thưởng thức đến hương vị hay cấu trúc của nó (Francis 1994). Nhiều nghiên cứu đã ủng hộ quan điểm đó (Koastyla và Clydesdale 1978). Màu của thịt có thể bị ảnh hưởng bởi hàm ẩm và hàm lượng chất béo nhưng cơ bản đó là số lượng hemoprotein tồn tại, đặc biệt là myoglobin (Mb) và quan hệ của nó với môi trường xung quanh đã quyết định đến màu sắc của thịt (Livingston và Brown 1981; Lawrie 1991, Ledward 1992). Việc bổ sung nitrite vào thịt, theo sau bởi quá trình xử lí nhiệt, tạo ra chất màu hồng ổn định. Chuỗi phản ứng chính xác dẫn đến hình thành chất màu của thịt chế biến (cooked cured-meat pigment - CCMP) trong thịt vẫn chưa được hiểu rõ. Nếu nitrite bị loại khỏi sản phẩm thịt chế biến, kết quả thịt sẽ có màu be hay màu nâu vàng, trừ phi một hợp chất màu thích hợp được thêm vào. Mặc dù việc tìm thấy một chất thay thế nitrite để mô phỏng màu sắc đặc trưng của thịt là quan trọng, nhưng chỉ có một số ít báo cáo đã tìm thấy những hợp chất hay quá trình có thể mô phỏng hiệu quả cố định màu chọn lọc của nitrite trong mô cơ. Những dữ liệu về độc tính trên những chất màu tiềm năng cho thịt đã xử lí thì còn giới hạn hoặc không tồn tại. Nhiều hợp chất hương và dị vòng chứa ni tơ, có thể bảo quản hay giữ ổn định màu đỏ của thịt tươi và thịt chế biến, đã được nghiên cứu và đạt được một số thành tựu. Bao gồm: sử dụng nicotinic acid (Coleman and Steffen 1949), dẫn xuất pyridine (Dekker 1958; Hopkins và Sato 1971), tetrazole (van den Oord và DeVries 1971) và những hợp chất dị vòng như purine, pyrimidine, imidazole, pyrazine, triazine và dẫn xuất của chúng (Tarladgis 1967). Một vấn đề chung với những hợp chất này là chất màu tạo ra từ mỗi hợp chất trên cơ bản ít ổn định với phản ứng oxi hóa hơn CCMP tạo ra từ nitrite. Brown (1973) đề nghị một hợp chất phản ứng với Mb với cách tương tự như NO tạo ra một màu như NOMb tạo ra được. Tác giả này đã kiểm tra những hợp chất dị vòng chứa Ni tơ và nhận thấy methyl và hexyl nicotinate và N,N-diethylnicotinamide có thể phản ứng với Mb và hình thành một màu đỏ có thể chấp nhận được. Tuy nhiên, những chất màu này ít ổn định hơn chất màu của thịt xử lí nitrite sau quá trình xử lí nhiệt. Howard et al. (1973) đã nghiên cứu nhiều phối tử ni tơ, bao gồm dẫn xuất pyridine, amino acid và amino acid ester, về khả năng của chúng trong việc hình thành chất màu hồng ổn định trong hệ thống thịt chế biến. Methyl và hexyl nicotinate và N,N-diethylnicotinamide là những chất nhiều triển vọng nhất tạo ra ferrohemochorme ổn định nhất trong hỗn hợp thịt nghiền chế biến. Bổ sung ascobic acid hay glucono-(-lactone 0.05% (w/w) đã cải thiện màu cũng như ổn định chất màu hình thành. Methyl nicotinate, trigonelline và N,N-diethylnicotinamide cũng đạt hiệu quả khi so sánh với 10 hay 20mg/kg natri nitrite trong việc hình thành màu hồng ổn định cho thịt. Màu tạo ra có thể chấp nhận hơn màu tạo ra do xử lí nitrite sau 10 tuần bảo quản ở 5°C và trong không khí (Howard et al. 1973). Không may, N,N-diethylnicotinamide và vài dẫn xuất của nicotinic acid và nicotinamide được biết đến là có những tính chất gây giãn mạch máu, dù rất nhỏ. Smith và Burge (1987) đã thử mô phỏng màu thịt chế biến bằng cách sử dụng protoporphyrin-IX, nhưng giá trị Hunter L,a,b và quang phổ của những chất màu chiết tách từ hệ xử lí protoporphyrin-IX khá khác biệt với những mẫu xử lí nitrite. Dymicky et al. (1975) kiểm tra hơn 300 hợp chất hóa học về khả năng của chúng trong việc hình thành hemochrome trong dung dịch huyền phù và nhũ tương của thịt tại 70°C. Hầu hết những hợp chất được nghiên cứu đều là những hợp chất dị vòng chứa Ni tơ và làm cho thịt chế biến chuyển từ màu be sang hồng đến tía. Đa số chất tạo màu hiệu quả được thay thế là pyridine và isoquinoline. Việc cố định màu có liên quan đến sự tự nhiên của nhóm thế và vị trí của của nó trên vòng. Màu tốt nhất và hemochrome ổn định nhiệt nhất được tạo ra từ dẫn xuất của pyridine chứa những nửa nhóm carbonyl tại vị trí 3. Vì thế, 3- và 4-acyl dẫn xuất pyridine được dùng kiểm tra khả năng hình thành màu trong xúc xích không có nitrite. Bảng 1 liệt kê vài hợp chất sử dụng, màu tạo ra, sự đánh giá sơ bộ độ ổn định của những chất màu đạt được. Bảng 1: Các hợp chất ni tơ dị vòng có thể thay thế khả năng tạo màu của nitrite trong xúc xích a (theo Dymicky et al. 1975)
a mức độ mờ dần sau 20 phút trong không khí. Mức độ hơi mờ (slight fading) là mức độ so với màu của xúc xích có dùng nitrite (Dymicky ef a!. 1975). Trong những hợp chất được nghiên cứu, 3-butyroylpyridine tạo ra màu hồng tốt và ổn định tương tự như màu của mẫu có nitrite. Fox et al. (1975) báo cáo rằng những chất khử đã tăng độ ổn định của pyridine hemochrome trong xúc xích. Dù vậy, những nghiên cứu này của Fox và cộng sự (Dymicky et al. 1975; Fox et al. 1975) được thực hiện cho mục đích thiết lập cấu trúc của những hợp chất sẽ phản ứng với những thành phần của thịt để tạo ra một màu phù hợp. Ảnh hưởng trên mùi vị và độc tố của nhóm thay thế trong nghiên cứu chưa được xem xét. Betalaine: Vì số lượng của những chất màu nhân tạo thì giới hạn, và độ an toàn của một số chất còn là câu hỏi, von Elbe and Maing (1973) và von Elbe et al. (1974a,b) đã nghiên cứu sử dụng những chất màu tự nhiên từ củ cải đỏ (Beta vulgaris). Loại củ này chứa cả những hợp chất màu đỏ và vàng thuộc một lớp được biết đến là betalaine (Pasch er al. 1975). Betalaine là những ammonium amino aicd bậc bốn có độ hòa tan cao và vì thế được chiết xuất từ mô thực vật bằng nước. Chúng được chia thành hai subclass là betacyanin (đỏ) và betaxanthine (vàng). Chất màu betacyanin chính trong củ cải đỏ là betanine (chiếm 75 – 95%)
Hình 1: Cấu trúc hóa học của chất tạo màu đỏ: betanine Vì bột củ cải được phép sử dụng như chất màu thực phẩm và nó cũng là nguồn cung cấp dồi dào chất màu đỏ, von Elbe et al. (1974) đã sử dụng nó để giả màu thịt chế biến trong những sản phẩm xúc xích lên men bán khô, hun khói và nấu. Màu của những sản phẩm trên được đo bằng cách sử dụng những giá trị Hunter L, a, b. Những giá trị Hunter a và b được ghi chú trong xúc xích chứa nitritehitrate và những cái khác chứa chất màu củ cải. Màu của xúc xích chứa betalain ổn định với ánh sáng suốt quá trình bảo quản hơn màu của những mẫu xử lí với nitritehitrate, nhưng những chuyên gia cảm quan có thể phát hiện ra sự khác biệt chút ít về mùi vị và màu sắc giữa những mẫu chứa betalain và chứa nitrite. Những kết quả tương tự cũng được báo cáo trong Dhillon and Maurer (1975), họ đã sử dụng chất màu betalain trong trong những sản phẩm xúc xích không có nitrite với nguyên liệu là thịt gà tây. Việc thêm chất màu betalain ở mức 25 mg/kg đã tạo ra màu tương tự màu sản phẩm xử lí nitrite. Dù điểm cảm quan chỉ ra sự ưa thích hơn đối với xúc xích có bổ sung betalain vì màu sắc đẹp trong xúc xích nhưng không có việc kiểm tra mùi vị. Guerra er al. (1994) sử dụng bột của cải đỏ như tác nhân tạo màu trong sản phẩm thịt đùi chế biến. Những mẫu được đo về màu sắc sau 0, 30 và 90 ngày bảo quản và so sánh với mẫu chuẩn chứa erythrosine. Kết quả xác định màu của thịt đùi ổn định đến trên 60 ngày bảo quản, nhưng sau 90 ngày , có sự tăng lên màu vàng và sự giảm màu đỏ trong sản phẩm. Ngoài bột củ cải và những chiết xuất từ nó, nhiều chất màu tự nhiên khác cũng được ứng dụng làm chất tạo màu đỏ cho thịt và sản phẩm từ thịt. Ví dụ gồm Ankak, chất màu từ bánh gạo lên men (Fink-Gremmels er al. 1990; Shehata et al. 1998), chiết xuất vỏ củ cải (Sugita ef al. 1993), bột ớt, ( - carotene và curcumin. Bloukas et al. (1999) đã kiểm tra ảnh hưởng của những chất màu tự nhiên được cho phép trong tổ chức châu Âu lên màu sắc của xúc xích. Ngoài màu tự nhiên, xúc xích được chuẩn bị có và không có natri nitrite. Nghiên cứu thị hiếu người tiêu dùng cho thấy việc thêm betanin kết hợp với natri nitrite (với liều lượng thấp hơn) đã đạt điểm đánh giá cao nhất cho khả năng chấp nhận sản phẩm xúc xích, dù những mẫu không có nitrite cũng cho kết quả khá tốt. Cánh kiến đỏ: Trong một nghiên cứu tương tự, Madsen et al. (1993) đã báo cáo rằng trong thịt heo chế biến, việc thêm 40mg/kg màu cánh kiến đỏ tạo ra màu sắc tương tự với màu sản phẩm chuẩn chứa 5.4 mg/kg erythrosine, được đo bằng phương pháp so màu và đánh giá bởi một hội đồng cảm quan. Cánh kiến đỏ được lấy từ côn trùng Dactylopius coccus Costa và chế phẩm thương mại chứa 20 – 50% thành phần tạo màu carminic acid. Không may, cánh kiến đỏ phải được kết hợp với lượng nitrite thấp mới tạo ra vẻ ngoài độc đáo và bền cho sản phẩm thịt , nó không thể sử dụng độc lập như là chất thay thế cho nitrite. Hơn nữa, sản xuất lượng lớn chất màu này để ứng dụng cho thịt và các sản phẩm từ thịt nghe có vẻ như không kinh tế. Năm 1975 một nghiên cứu ở Mỹ đề xuất việc sử dụng hỗn hợp chế biến không có nitrite cho việc mô phỏng hoạt động của nitrite. Hệ đa cấu tử bao gồm chất màu đỏ (erythrosine; hình 2), chất chống oxi hóa, tác nhân chống khuẩn và tất cả những phụ gia chế biến khác ngoại trừ nitrite.
Hình 2: Cấu trúc hóa học của chất tạo màu đỏ: Erythrosine Những nỗ lực hướng đến sự phát triển của hệ thống chế biến không có nitrite, đạt được những thuộc tính như mong muốn cho sản phẩm thịt chế biến mà không sợ việc hình thành N – nitrosamine và có thể ứng dụng trong công nghiệp đã thành công. Sử dụng chất màu thịt chế biến (CCMP) trong sản xuất các sản phẩm thịt chế biến: Chất màu được sản xuất từ hồng cầu (RBC) của động vật (cừu, ngựa,…), phụ phẩm của công nghiệp giết mổ, và một tác nhân nitroso hóa (R – NO) có sự hiện diện của một chất khử. Chất màu này có thể được chuẩn bị trực tiếp, quá trình một giai đoạn hay bằng phương pháp gián tiếp thông qua trung gian hemin (Shahidi et af. 1984; 1985; 1994; Shahidi và Pegg 1991).
Hemin CCMP Hình 3: Sự hình thành CCMP từ Hemin Hình 4 cung cấp một sơ đồ một quá trình chuẩn bị CCMP từ hemin, chiết xuất từ hồng cầu bò và nitric oxide (NO). Hemin có thể được chiết xuất từ tế bào hồng cầu bằng phương pháp acetic acid của Schalfejew (1885) hay phương pháp acetic acid-acetone của Labbe và Nishida (1957). Những tinh thể tạo ra được hòa tan vào dung dịch natri carbonate và được bổ sung “cocktail” chứa natri tripolyphosphate (STPP), natri ascorbate và natri acetate (Pegg [1993] hay Shahidi et af. [1994]). Nitric oxide được đưa vào dung dịch sản xuất CCMP, làm giảm pH giúp CCMP kết tủa. Những kết tủa này được rửa với lượng nhỏ dung dịch natri ascorbate để loại bỏ hoàn toàn dấu vết của nitrite và nitrous acid trước khi sử dụng trong sản phẩm thịt.
 Ứng dụng của CCMP trong công nghệ chế biến thịt Hiệu quả tạo màu của CCMP và những chất kết hợp được kiểm tra trong thịt heo nghiền. Tính chất màu của hệ thịt heo này, sau khi nấu, được kiểm tra và so sánh với màu trong những mẫu chưa chế biến và những mẫu xử lí với nitrite (Shahidi and Pegg 1990; xem hình 5). Việc thêm natri nitrite vào thịt heo nghiền đã oxi hóa sắt heme thành dạng Fe3+ và tạo ra màu nâu của nitrosylmetmyoglobin. Qua xử lí nhiệt, màu hồng nhạt của nitrosylmyochromogen hay CCMP, được tạo ra. Không có sự khác nhau có ý nghĩa (P>0.05) trong những giá trị Hunter L và b của thịt heo chế biến có bổ sung lượng natri nitrite từ 25 đến 156 mg/kg, nhưng có sự tăng lên có nghĩa (P<0.05) của giá trị Hunter a khi lượng nitrite cho vào tăng lên.
Hình 5: Giá trị L,a,b của sản phẩm thịt heo nấu được xử lý với CCMP (●) và với Nitrite(▲) (theo Pegg 1993) Việc bổ sung CCMP vào thịt bò nghiền ở 3 – 30 mg/kg tạo ra màu hồng sau quá trình xử lí nhiệt trong mọi trường hợp nhưng với cường độ khác nhau, tương tự với những mẫu thịt sử dụng nitrite. Dù nhiều mức độ của CCMP được thêm vào, các số liệu về màu đã chứng minh rằng giá trị Hunter a và góc màu (artan b/a) (biểu thị màu đỏ) của những mẫu thịt xử lí màu ở nồng độ 12 – 18mg/kg thì không khác nhau có nghĩa với những mẫu xử lí nitrite (bảng 2). Như trường hợp thịt xử lí nitrite, giá trị Hunter b không khác nhau có nghĩa với những mẫu khác. Khi nồng độ bổ sung CCMP tăng lên, có một sự sụt giảm tương đương ở giá trị Hunter L không giống với mẫu xử lí nitrite, chứng tỏ những sản phẩm thịt có màu hơi sẫm hơn. Hơn nữa, khi nồng độ CCMP tăng lên, có sự tăng lên có nghĩa (P<0.05) giá trị Hunter a và sự giảm xuống giá trị góc đo màu, điều đó cho thấy cường độ mày hồng mạnh hơn trong các sản phẩm. Điều này có lẽ là kết quả của sự tăng nồng độ nitrosylprotoporphyrin trong thịt. Bảng 2: Ảnh hưởng của các nồng độ CCMP khác nhau lên giá trị màu Hunter của thịt1 (theo Shahidi and Pegg 1990)
[1] Các mẫu được chuẩn bị với 20% nước cất và 550 mg/kg acid ascorbic Để minh họa cho sự quan trọng của sắt trong mạng lưới porphyrin cho sự phát triển của màu trong thịt chế biến không sử dụng nitrite, protoporphyrin-IX (PP-IX) được thêm vào thịt heo nghiền. Smith và Burge (1987) đã đề nghị sử dụng PP – IX như chất màu tự nhiên trong thịt không sử dụng nitrite. Việc bổ sung PP – IX vào thịt tươi ở các mức 60, 100, 150 và 250 mg/kg, đã cho sản phẩm có màu đỏ hồng trước khi gia nhiệt. Tuy nhiên, sau khi nấu, thịt xử lí PP – IX chuyển thành màu nâu đen ngược với màu hồng của thịt dùng nitrite. Dù mức ý nghĩa tăng lên ở giá trị Hunter a của thịt xử lí PP – IX, những mẫu này lại tương tự với thịt chế biến không qua xử lí hơn là thịt xử lí nitrite hay CCMP. Thịt heo xử lí PP – IX với nồng độ tăng dần cũng có vẻ ngoài tối hơn được chỉ rõ qua sự tăng lên giá trị L (bảng 3) Sử dụng PP – IX trong hệ thịt nghiền không mô phỏng được màu hồng như thịt xử lí với nitrite hay CCMP sau quá trình nhiệt. Vậy sự vắng mặt của sắt trong liên kết PP – IX đã loại trừ sự phát triển của màu thịt chế biến trong sản phẩm cuối cùng (Giddings 1977). Những nghiên cứu cho thấy cường độ màu của thịt xử lí nitrite hay CCMP phụ thuộc hàm lượng Mb trong thịt nguyên liệu (Shahidi and Pegg 1991; Pegg 1993; Stevanovid et al. 1997). Hàm lượng hemoprotein ban đầu trong những mẫu cơ thịt heo rất nhạt, đặc trưng và màu sẫm được xác định lần lượt là 0.76, 1.22 và 1.76 mg myoglobin đương lượng/ gam mô khô (mg Mb eq/g mô). Trong 3 loại thịt heo này, loại chứa 1.76 mg Mb eq/g mô sau khi xử lí với nitrite, giá trị Hunter a xấp xỉ 1 đến 3.5 đơn vị cao hơn thịt heo chứa 1.22 và 0.76 mg Mb eq/g mô (bảng 3). Hơn nữa, giá trị góc đo màu tăng lên khi nồng độ Mb giảm. Việc bổ sung CCMP với những nồng độ khác nhau vào thịt dẫn đến sự tăng lên ở giá trị Hunter a, nhưng màu cuối cùng của thịt xử lí CCMP phụ thuộc vào hàm lượng Mb ban đầu (Pegg and Shahidi 1990). Bảng 3: Ảnh hưởng của hàm lượng Mb lên giá trị màu Hunter của thịt heo nghiền1(theo Pegg and Shahidi 1990)
[1]Các mẫu được chuẩn bị với 20% nước cất và 550 mg/kg acid ascorbic Vì phần thịt ăn được của động vật có thể chứa từ hàm lượng rất thấp (được nhận thấy trong một số loại cá) đến khá cao hemoprotein (trong thịt cá voi), chất lượng CCMP được thêm vào sẽ phải điều chỉnh để đạt được màu chế biến hấp dẫn trong sản phẩm cuối cùng. Nói chung, để tạo được màu sắc tối ưu cho thịt, nồng độ CCMP sử dụng càng cao khi hàm lượng Mb trong thịt càng cao. So sánh ảnh hưởng của natrinitrite và CCMP được tiến hành trên các mẫu thịt heo, thịt bò, thịt cừu, thịt hải cẩu và cá tuyết surimi. Dùng máy đo màu tiến hành đo các mẫu trên thu được các giá trị: L ( độ sáng) a (độ đỏ) b (độ vàng) Từ các giá trị này ta xác định được các thông số màu: giá trị cường độ màu, góc màu và độ lệch màu so với mẫu ban đầu ΔE. Sau khi khảo sát thu được kết quả sau: Dùng muối nitrite: các mẫu thịt có màu đỏ tăng đáng kể (P < 0,05), độ màu cũng tăng nhưng góc màu giảm. Dùng CCMP: tăng giá trị a, giảm giá trị L so với mẫu đối chứng. Độ màu tăng tương ứng với giảm góc màu Theo dõi sự thay đổi của của các giá trị L, a, độ màu và góc màu phụ thuộc vào nồng độ của CCMP. Nếu tăng nồng độ CCMP thì tăng giá trị a và góc màu, giảm giá trị L và độ màu. Giá trị tính toán ΔE phụ thuộc vào lượng CCMP cho vào và loại thịt sử dụng. Giá trị ΔE tăng khi tăng nồng độ CCMP. Sử dụng nitrite làm tăng giá trị a và màu đỏ của thịt do hình thành các chất nitrosylhemochromogen, mức độ hình thành phụ thuộc vào hàm lượng Mb có chứa trong thịt. Cá surimi có sử dụng nitrite sau khi đem xử lý nhiệt thì không có màu hồng. Điều này do thiếu các chuỗi Mb trong thịt cá. Tăng giá trị a có thể đạt đến mức độ nào đó khi sử dụng CCMP ở những liều lượng khác nhau cho thịt có chứa dư hemoprotein. Lượng CCMP sử dụng cho các mẫu để tạo màu giống như sử dụng nitrite phụ thuộc vào số Mb có trong mẫu thịt. Kết quả thu được tương tự như báo cáo của Stevanovid ( 1997). Thịt có chứa nhiều Mb thì cần bổ sung thêm lượng lớn CCMP để đạt được màu sắc đặc trưng của thịt. Giá trị L của thịt khi sử dụng CCMP thấp hơn so với thịt dùng nitrite. Điều này thể hiện rõ hơn khi tăng lượng CCMP. Đây là kết quả không mong đợi, khi thêm CCMP sẽ làm tăng lượng hem tổng vì thế nên tạo ra màu tối hơn. Không giống như nitrite, CCMP không chuyển đổi Mb thành dẫn xuất nitrosyl. Ảnh hưởng của CCMP và nitrite lên độ kết tủa màu và góc màu đã đạt được theo hướng mong đợi và phụ thuộc vào góc màu và cường độ màu. Các ΔE phụ thuộc vào loài và loại thịt. Thịt dùng CCMP thì giá trị ΔE có sự khác biệt tương ứng với a. Một kết luận tương tự cũng có thể được rút ra bằng cách tính độ giảm góc màu. Sự khác nhau về góc màu bắt nguồn chủ yếu từ những biến đổi của a và giá trị b tương ứng thì không bị ảnh hưởng. Màu không thể hiện rõ ở thịt cá surimi khi đã sử dụng nitrite là do sự thiếu các hemoprotein trong thịt cá (Pegg 1993). Các giá trị L, a, b và các giá trị tính toán được như độ kết tủa màu, góc màu, ΔE của cá surimi được xử lý với CCMP liều lượng là 24mg/kg tương tự như thịt heo không dùng chất bảo quản. (Bảng 4) Bảng 4: Ảnh hưởng của Natri nitrite và CCMP lên các giá trị màu trong các sản phẩm thịt


Các mẫu được chuẩn bị với 20% nước cất và 550 mg/kg acid ascorbic. Đơn vị đo nồng độ các chất phụ gia là mg/kg Trong một nghiên cứu ở quy mô thí nghiệm , sản xuất xúc xích không dùng nitrite, các thành viên hội đồng không thể phân biệt được mẫu có sử dụng (200 mg/kg natri nitrite) và mẫu không sử dụng nitrite (21-27 mg/kg CCMP) bằng trực quan (Pegg 1993). Chỉ khi hai mẫu này cùng được xem xét dưới ánh sáng ban ngày thì mẫu dùng CCMP hơi đỏ hơn và sẫm màu hơn (Shahidi 1993). Từ phép đo màu cho thấy, giá trị biểu hiện độ sáng L giảm khi tăng nồng độ CCMP, ngược lại so với khi sử dụng nitrite. Preparation of the Powdered Cooked Cured-Meat Pigment (PCCMP ) CCMP tương tự như chất màu hiện diện trong thịt có sử dụng nitrite, bị phân hủy dưới ánh sáng và không khí. Vì vậy, ổn định (bảo vệ ) là rất quan trọng. CCMP đóng vai trò như thuốc nhuộm màu trong thịt không dùng nitrite, đây là yếu tố cần thiết để phát triển công nghiệp, thích hợp với các sản phẩm thương mại. Kỹ thuật vi bao được áp dụng để cải thiện việc xử lý các sắc tố để áp dụng trong công nghiệp. Tinh bột, tinh bột biến tính, cyclodextrins,dextrans, amylose, gums, và gelatin đã được chứng minh là có tác dụng như là màng bao. Cyclodextrin có một khoang trung tâm trong phân tử, và bảo vệ CCMP chống lại quá trình oxy hóa do các sắc tố được chứa trong khoang, hoặc đơn giản chỉ bằng một cơ chế phủ ngoài. Bột CCMP tổng hợp đã được sử dụng rộng rãi cho các loại thịt, hiệu quả tạo màu thì tương tự như nitrite. Có hai bước quan trọng trong sản xuất của PCCMP. Bước đầu tiên là chuẩn bị CCMP từ các tế bào hồng cầu trong máu bò như mô tả của Shahidi. Bước quan trọng thứ hai là ổn định sắc tố này bằng một màng bao hoặc cơ chế khóa (locking mechanism). Điểm khởi đầu của quá trình này là chuẩn bị bột nhão của tinh bột, tinh bột biến tính( ví dụ, N-LOK @), maltodextrin, Schardinger dextrin, polyme của chúng hoặc các dẫn xuất, tùy chọn glycerin hoặc gum (gum của cây keo). Hơn nữa, một chất khử bổ sung để ngăn ngừa sự giảm oxy hóa của chất màu trong và sau quá trình khóa. Chất màu, được hoà tan trong chất khử, được thêm vào bột nhão của những polyme cacbonhydrate để bảo vệ và “đánh bẫy” những phân tử chất màu; glixerin hay gum, nếu được thêm vào sẽ đóng vai trò như một tác nhân liên kết. Cuối cùng, hỗn hợp được sấy phun để có được PCCMP. Sắc tố vẫn bị khóa trong bột cho đến khi nó được giải phóng bằng cách thêm nước vào. Khi hòa tan trong nước, PCCMP là một chất mạnh để phát triển màu trong sản phẩm thịt không sử dụng nitrite. Ứng dụng của nó đa dạng trong các hệ thống nhũ tương gồm thịt gia cầm, thịt lợn, thịt cừu, thịt bò, cá tuyết, cá tuyết surimi, cũng như các sản phẩm thịt lai (hybrid products) kết hợp các liều lượng khác nhau ở mức 30-50 mg / kg đã được nghiên cứu rộng rãi. Hiệu quả của nồng độ PCCMP về cường độ màu sắc trong các loại thịt đã được nghiên cứu. Bảng 5 tóm tắt kết quả điển hình cho loại thịt qua xử lý PCCMP, trong đó các nguyên liệu bao (wall materials )gồm 95% N-LOK, 2% STPP, 2% natri acid pyrophosphate (SAPP) và ascorbyl% 1 palmitate (AP). Kết quả cho thấy mẫu PCCMP liều lượng 30-40 mg / kg có mức gần nhất giống như màu sắc của thịt được xử lý với nitrite. Nếu thêm PCCMP với lượng cao hơn (P < 0.05) sẽ làm tăng giá trị a và giảm giá trị L của mẫu nhưng màu sắc có thể không bị ảnh hưởng. Tuy nhiên, mức bổ sung PCCMP tối ưu phụ thuộc chủ yếu vào lượng Mb ban đầu có trong thịt (Shahidi và Pegg 1991b) cũng như tính chất màng bao. Hiệu quả tạo màu cho thịt tốt nhất khi nồng độ Mb/Hb ở mức thấp hoặc trung bình. Bảng 5: Ảnh hưởng của nồng độ các chất tạo màu lên các giá trị L,a,b của thịt heo nấu (theo Shahidi và Pegg 1991b)
Chế độ xử lý bao gồm 20% nước cất và 550 mg/kg acid ascorbic Thuộc tính chống oxi hóa bề mặt (Antioxidant Properties): Để tái tạo hiệu quả chống oxy hóa của nitrite, một số chất chống oxy hóa (Shahidi er al 1987A), Sequestrants (Shahidi et al 1986) và phức hợp của chúng (Shahidi et al. 1987b; 1988) đã được kiểm tra. Bổ sung chất chống oxy hóa vào thịt và sản phẩm thịt sẽ bảo quản chất lượng thịt do làm chậm quá trình tự oxi hóa và phát triển mùi hôi, cũng như sự đổi màu và mất chất dinh dưỡng. Hiệu quả ức chế của các chất chống oxy hóa là do sự cho đi một nguyên tử hydro hoặc một điện tử đến một gốc lipid tự do cũng như có thể hình thành một phức chất giữa các chất chống oxy hóa và phân tử lipid (Dziezak 1986). Nồng độ của các hợp chất cacbonyl tạo ra trong quá trình tự oxi hóa được giảm đáng kể khi kết hợp với polyphosphate, ascorbate và chất chống oxy hóa được sử dụng với lượng thấp. Đáng chú ý là các quang phổ của các hợp chất cacbonyl là tương tự như nitrite. Trong số các chất chống oxy hóa hoạt động, hydroxyanisole butylated (BHA) và terrbutylhydroquinone (TBHQ) là hiệu quả nhất, ngay cả ở 30 mg / kg, làm chậm quá trình oxy hóa trong thời gian lưu trữ 5 tuần tại 4 oC, được đo bằng acid 2-thiobarbituric (TBA) (Bảng 6). Trong số các food-grade sequestrants, SAPP, tetranatri pyrophosphate (TSPP), STPP và acid ethylenediaminetetraacetic (EDTA) là hiệu quả nhất. Natri ascorbate và STPP đều làm chậm quá trình oxy hóa lipid (Hình 6). Yun (1987) cho rằng mặc dù việc bổ sung một lượng nhỏ (khoảng 30 mg / kg) chất chống oxy hóa, chẳng hạn như BHA hoặc TBHQ vào hệ thống trên, thì ít ảnh hưởng đến giá trị TBA, nhưng nó có ảnh hưởng tích cực vào các đặc tính cảm quan của sản phẩm thịt chế biến nhiệt.Các hỗn hợp có chứa natri ascorbate (550 mg / kg) và STPP (3.000 mg / kg) có hoặc không có chất chống oxy hóa phenol (30 mg / kg) hiệu quả như natri nitrite (150 mg / kg) với sự hiện diện của natri ascorbate ( 550 mg / kg). Hơn nữa, bổ sung natri nitrite vào thịt có chứa natri ascorbate và STPP không có bất kỳ tác dụng nào hơn ngoài việc kiểm soát quá trình oxy hóa lipid (Shahidi 1987).
Hình 6: Ảnh hưởng của natri polyphosphate và natri ascorbate lên thịt (theo Shahidi và Pegg – 1992) ▼Natri hexaphosphate ■ Natri tripolyphosphate ▲Tetranatri pyrophosphate ●Natri acid pyrophosphate Những ký hiệu tương ứng không bôi đen là hỗn hợp natri polyphosphate tương ứng với natri ascorbate Bảng 6: Giá trị TBAR của các mẫu thịt heo nghiền xử lý với các phụ gia khác nhau sau 5 tuần bảo quản ở 4oC
Ngay từ rất sớm, con người đã chứng minh được tầm quan trọng và lợi ích của phosphate và ascorbate khi được thêm vào trong các sản phẩm thịt chế biến. Các nhà nghiên cứu như Chang và Watts (1949) và Tims và Watts (1958) cho rằng hỗn hợp phosphate (0,5%) và acid ascorbic (0,1%) có thể ngăn chặn sự gia tăng TBA trong thịt heo không được nấu chín. Cơ chế mà phosphate làm chậm quá trình oxy hóa lipid là do phosphate có khả năng cô lập các ion kim loại, đặc biệt là các ion Fe2 +. Đây là những prooxidant chính trong thịt (Love và Pearson 1974), Barbut (1989) cho rằng chuỗi polyphosphate dài cô lập các ion kim loại nhẹ tốt hơn như canxi và magiê, khi so sánh với chuỗi polyphosphate ngắn cho các ion sắt và đồng. Khi tăng pH, khả năng tạo phức của chuỗi polyphosphate dài cũng tăng, chuỗi polyphosphate ngắn thì ngược lại. Sato và Hegarty (1971) đã thử nghiệm một loạt các hợp chất với khả năng ức chế quá trình oxy hóa lipid trong thịt, được đo bằng giá trị TBA. Các hợp chất hoạt động tích cực nhất là muối dinatri của EDTA, STPP, natri hexametaphosphate (SHMP), natri citrat, natri ascorbate, BHA và hydroxytoluene butylated (BHT), nhưng chỉ có hai hợp chất cuối cùng hiệu quả ở nồng độ thấp tới 100 mg / kg. MacDonald (1980) thử nghiệm khả năng chống oxy hóa của acid citric và BHT và so sánh kết quả với nitrite ở các nồng độ khác nhau. Họ cho rằng acid citric tại 1.000 mg / kg và BHT tại 200 mg / kg ít hoạt động hơn so với nitrite natri ở nồng độ thấp nhất của nó là 50 mg / kg. Shahidi và Hong (1991) cho rằng việc bổ sung các polyphosphate như STPP ở 3.000 mg / kg hoặc muối dinatri của EDTA có chứa prooxidants thịt như sắt và các ion đồng hoặc sắc tố heme kết quả là giảm đáng kể những chất phản ứng TBA (TBARS). Ascorbate (550 mg / kg) làm chậm quá trình oxy hóa lipid, là do làm mất sự cân bằng giữa Fe 2+ và các ion Fe 3 + hoặc bởi một cơ chế khử khí oxy (oxygen scavenging mechanism )(Decker và Hultin 1990). Sự hiện diện của heme phi sắt, tocopherol, acid citric và acid amin hiện diện trong thịt có thể thay đổi vai trò của ascorbate từ một chất chống oxy hóa thành một prooxidant . Ascorbyl palmitate và C16 acetal của axit ascorbic ở 2.000 mg / kg có tác dụng mạnh mẽ chống oxy hóa trong thịt heo nấu chín. Shahidi (1987) cho rằng hoạt động này có thể là do độ hòa tan của acid ascorbic tăng trong phần chất béo của thịt so với hòa tan trong chính nó. Trong công nghiệp thực phẩm, xu hướng sử dụng các thành phần tự nhiên ngày càng tăng do tính nhạy cảm của người tiêu dùng với phụ gia tổng hợp (Bailey năm 1988; Shahidi và Wanasundara 1992), và đặc biệt là kể từ khi BHA và BHT bị nghi ngờ có khả năng gây ung thư ( Namiki năm 1990; Nakatani 1992). Các gia vị và thảo mộc là một giải pháp có tiềm năng vì chúng thường thêm vào các loại thịt chế biến để tạo màu và làm gia vị. Ngoài ra, đôi khi chúng còn đóng vai trò là chất bảo quản do có chứa các chất chống oxi hóa và các thành phần kháng khuẩn. Các chất dễ bay hơi của các loại tinh dầu có vai trò tạo hương thơm đặc trưng của gia vị và hàm lượng của chúng có thể dao động từ 1 - 20% (Clark 1970). Các nhựa dầu là trích xuất không ổn định, có vai trò tạo hương vị đặc trưng và vị cay của gia vị và thường chiếm ít hơn 10% khối lượng của gia vị. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng thành phần của các loại gia vị và thảo dược có thể làm suy giảm mùi hôi của lipid thực phẩm (Nakatani 1997). Tuy nhiên, hiệu quả của các hợp chất này phụ thuộc rất nhiều vào thành phần cũng như cách chế biến thực phẩm. Bảng tóm tắt kết quả 7 cho hoạt động chống oxy hóa của các loại gia vị được lựa chọn và nhựa dầu của chúng trong thịt heo cũng như là phần trăm của sự ức chế hình thành TBARS sau 3 tuần lưu trữ ở 4 ° C. Các giá trị TBARS của mẫu có gia vị thấp hơn so với mẫu đối chứng, do đó gia vị chỉ chống lại quá trình oxy hóa lipid của thịt. Hơn nữa, khả năng bảo vệ này phụ thuộc vào nồng độ, nhưng ở điểm bão hòa có thể đạt được kết quả nhất định sau khi gia vị được thêm vào. Đây là trường hợp cho cây đinh hương, sự ức chế đạt được đến 96% tại 500 mg / kg. Ngoài ra và mức độ bảo vệ này vẫn không thay đổi ngay cả ở nồng độ gia vị cao hơn (Shahidi 1995). Bảng 7: Khả năng ức chế hình thành TBAR (% inhibition) của các loại gia vị , tinh dầu gia vị và sự kết hợp chúng trong sản phẩm thịt heo nghiềna ( theo Shahidi et al. 1995)
a % Inhibition =[l - (Response with additive/Response without additive)] x 100 b Tinh dầu thêm vào ở nồng độ 200mg/kg c Gia vị và tinh dầu tương ứng thêm vào ở nồng độ 1000 và 200mg/kg Trong thịt heo, cây đinh hương, cây xô thơm, hương thảo và rau oregano khá hiệu quả trong việc làm chậm quá trình oxy hóa lipid như TBARS ít hơn 1 pg / g mẫu trong suốt thời gian lưu trữ; các chất chống oxy hoá của gừng và húng cây (cỏ xạ hương) hoạt động yếu nhất trong hệ thống này. Hoạt động chống oxy hóa cao của cây đinh hương, như trưng bày ở trên, có thể là do có chứa eugenol 3,0% và acid Gallic (1,3%). Cả hai hợp chất được biết là có khả năng chống oxi hóa mạnh mẽ ở nồng độ tương đối thấp (Kramer 1985; Al-Jalay 1987; Shahidi và Pegg 1998). Tác dụng chống oxi hóa của hương thảo chủ yếu là do carnosol, rosmanol, rosmaridiphenol, rosmariquinone, cũng như carnosic và rosmaric axit (Houlihan 1984). Rau oregano (Origanum vulgare L.), thuộc cùng một họ như hương thảo, chứa caffeic, axit rosmaric và protocatechuic, cũng như các glycoside phenyl của 2-caffeoyloxy-3-[2 - (4-hydroxybenzyl) -4, 5-dihydroxy] phenylpropionic acid (Kikuzaki và Nakatani 1989) là thành phần hoạt động của nó. Curcumin được tìm thấy là chất chủ yếu trong húng cây (cỏ xạ hương) ( Al- Jalay er Al. 1987), hoạt động chống oxi hóa của cây gừng được cho là do gingerol, shogaol, zingerone và những dẫn xuất của chúng ( Nakatani. 1997). Mù tạt vị cay (Alberta Industrial Mustard or AIM) là loại gia vị phổ biến ở Mỹ và Cannada. Các vị hăng cay của mù tạt phát sinh từ các isothiocyanates từ tiền chất là glucosinolate do hoạt động của các enzyme nội sinh, myrosinase. Ngoài ra ở mức độ 0,5%, nó chậm quá trình oxy hóa lipid 65% trong khoảng thời gian lưu trữ 4 tuần, nhưng hiệu quả chống oxy hóa của nó phụ thuộc vào nồng độ (Saleemi 1993). Dựa trên các kết quả này, AIM được khuyến cáo cho thêm vào thịt với lượng từ 1,5-2% để làm chậm sự suy giảm hương vị của thịt. Shahidi (1994) tách chiết xuất ethanolic của AIM bằng cột sắc ký Sephadex LH-20. Các tác giả cho rằng các thành phần chống oxy hóa của AIM đã được quy cho các hợp chất tương tự như acid sinapic, para-hydroxybenzoic acid và các hợp chất như chất Flavone trihydroxyphenolic hoặc flavanones. Áp dụng AIM cho sản phẩm thịt, hoặc được xử lí với CCMP, không có ảnh hưởng bất lợi về màu sắc của các sản phẩm xử lý nhiệt. Tuy nhiên, AIM đã có tác dụng có ích trong việc nâng cao khả năng giữ nước trong các mẫu.(Saleemi et al. 1993) Về mặt này, hiệu quả của nó là tương đương hoặc tốt hơn STPP với hàm lượng 3.000 mg / kg . Thuộc tính mùi vị: Mùi vị là một phức hợp các chất kích thích liên quan đến các đặc tính mùi, vị, cấu trúc và nhiệt độ (Gray et al.1981). Viện hàn lâm khoa học quốc gia Mỹ ( NAS) (1982) báo cáo rằng mùi vị của thịt có thể là các phức hợp cảm giác xuất phát từ nhiều hợp chất thơm. Người ta cho rằng, nitrite có thể ảnh hưởng đến mùi vị của thịt xử lý do hiệu ứng chống oxi hóa của nó. Vì cơ chế liên quan đến việc sinh ra các hương vị đặc trưng không được chắc chắn, nên chất thay thế nitrite không thể tạo được vị trùng lặp này. Chuyên gia sẽ chấp nhận một vài sản phẩm thịt chế biến mà không sử dụng nitrite. Thịt lợn muối xông khói: Thịt lợn muối xông khói ướp với muối, đường ,STPP, natri ascorbate và các mức độ nitrite khác nhau chỉ ra rằng sản phẩm thịt lợn muối xông khói có thể không cần tới nitrite ( Wasserman and Kimoto 1977). Các nghiên cứu về sau của Wasserman et al.(1977) và Huhtanen et al.(1981) chứng tỏ việc không thể nhận ra sự khác biệt giữa thịt xông khói có và không có sử dụng nitrite. Williams and Greene (1979) cũng ủng hộ các kết luận này. Kimoto et al. (1976) cho rằng natri chloride (muối ăn) đóng vai trò quan trọng hơn nitrite trong việc hình thành vị của thịt xông khói, và MacDougall et al. (1975) cũng đồng tình bằng cách nhấn mạnh tầm quan trong của muối ăn trong vị của các sản phẩm thịt. Các tác giả đã kết luận rằng những mẫu không có muối NaCl gần như không có vị thịt xông khói. Mặt khác, Paquette et.(1980) chỉ ra rằng các mẫu chứa nitrite có vị tốt hơn các mẫu tương tự không có muối nitrite ( P0.05) giữa các nồng độ nitrite khác nhau được phân tích. Mặc dù thịt muối xông khói không ướp nitrite có ít hương vị mong muốn hơn nhưng nó vẫn chấp nhận được. Paquette et al. (1980) cũng cho rằng thịt heo muối xông khói có chứa kali sorbate (2600 mg/kg) và 40 – 80 mg/kg natri nitrite có vị ngon như mẫu có natri nitrite mà không có kali sorbate. Thêm các chất chống vi sinh vật vào các sản phẩm thịt xông khói không gây ra vị xấu. Các báo cáo tương tự của NAS (1982) cũng đồng ý như vậy. Thịt chế biến với NaCl và 3000mg/kg natri hypophosphite ( SHP) hoặc thịt xông khói ướp với 1000mg/kg và 40mg/kg natri nitrite được đánh giá là có vị tương tự với sản phẩm dùng nitrite. Các dữ liệu cảm quan cho thấy không thể phân biệt thịt muối xông khói có 1250 mg/kg fumarate với thịt có dùng nitrite. Xúc xích: Đối với sản phẩm xúc xích, Simon et al. (1973) cho rằng tất cả xúc xích bò không sử dụng nitrite có mùi vị tương đương với những mẫu có nitrite, nhưng chất lượng của xúc xích với 50% thịt heo và 50% thịt bò thay đổi trực tiếp theo lượng nitrite thêm vào. Mặt khác, Greene và Price (1975) báo cáo rằng muối là chất tạo vị chính cho các sản phẩm cơ bản từ thịt heo, trong khi một mình natri nitrite với nồng độ 200mg/kg tạo rất ít hương vị trong các sản phẩm chế biến từ thịt. Yun (1984) và Yun et al (1987) đánh giá sự phối trộn các nồng độ có hiệu quả ngăn chặn quá trình oxi hóa lipid để sử dụng trong quá trình chế biến sản phẩm thịt heo không dùng nitrite như xúc xích. Theo tác giả, kết quả đánh giá cảm quan của chế độ xử lý thịt heo với 3000mg/kg STPP, 550 mg/kg natri ascorbate và 30 mg/kg BHA hoặc TBHQ cho thấy sự khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê với các qui trình tương tự có sử dụng nitrite (156 mg/kg). Yun (1984) cũng kết luận rằng nồng độ các hợp chất bay hơi trong mẫu thịt heo nấu, đáng chú ý là hexanal giảm có ý nghĩa về mặt thống kê (P<0.05) khi mẫu được xử lý trước với các hợp chất chống oxi hóa. Các nghiên cứu đề cập ở trên, trong hầu hết các phần, đều chỉ ra khả năng không sử dụng nitrite trong các sản phẩm chế biến từ thịt mà không làm giảm hương vị của chúng. Nếu các hợp chất tạo mùi vị cơ bản có trong thịt xuất phát từ các tiền chất khác triacyglycerol và các hương vị các nhau của các sản phẩm chế biến khác nhau phụ thuộc vào một dãy các hợp chất carbonyl từ quá trình oxy hóa lipid thì về cơ bản, các sản phẩm này sẽ có mùi vị tương tự như thịt có sử dụng nitrite trong quá trình chế biến (theo Cross và Ziegler – 1965). Bảng 8: Ảnh hưởng của quá trình ướp nitrite lên nồng độ các hợp chất carbonyl trong các quá trình chế biến nhiệt các sản phẩm cơ bản từ thịt heo.
a mẫu chứa 550mg/kg natri ascorbate. b mẫu chứa 12mg/kg CCMP; 3000mg/kg natri tripolyphosphate; 550 mg/kg natri ascorbate; 30mg/kg ren – butylhydroquinone ( Từ Shahidi 1989). Thuộc tính kháng khuẩn: Muối nitrite có thể chống lại sự phát triển của các bào tử vi sinh vật gây bệnh và gây thối như C.botulinum (NAS 1982), điều này còn phụ thuộc vào khả năng kháng khuẩn của các sản phẩm thịt. Mức độ hạn chế sự tái nhiễm cho thịt đã chế biến còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nồng độ muối nitrite còn sót lại, khoảng thời gian xử lý nhiệt độ và mức độ lây nhiễm. Nitrite cũng làm chậm lại sự hư hỏng gây ra do các vi khuẩn hiếu khí và kị khí. Cơ chế kháng khuẩn của nitrite là chưa hoàn toàn rõ ràng, tuy nhiên, có thể nói đó là phản ứng với ion sắt với sự hiện diện của enzyem. Cơ chế chính xác của nitrite trong vai trò tiêu diệt vi sinh vật vẫn được nghiên cứu. Không xét đến mức độ sử dụng nitrite trong tương lai, việc không sử dụng hoặc giảm hàm lượng nitrite phải được cân bằng với những chất thay thế có khả năng đảm bảo vấn đề an toàn khỏi các mối nguy từ những chất ngộ độc trong thịt (Shahidi và Pegg 1991). Các tiêu chí lựa chọn: Có hiệu quả như là nitrite An toàn Có khả năng chịu nhiệt Có tác dụng với hàm lượng rất nhỏ Một vài hợp chất có tính kháng khuẩn thay thế cho các muối nitrite đã được kiểm tra. Paraben: Ester propyl của acid p-hydroxybenzoic (VD: propylparaben) trong các vỏ bọc xúc xích tỏ ra có tác dụng kìm hãm sự phát triển của nấm mốc. Do đó, sử dụng paraben như là chất chống vi sinh vật đã được đề nghị. Sweet (1975) dùng methyl và propylparaben. Robach và Pierson (1978) cho rằng những hợp chất paraben có khả năng ức chế sản xuất các chất gây độc của C.botulinum chủng 10755A nhưng hiệu quả kìm hãm C.botulinum vẫn là dấu hỏi. Tanaka et el (1978) cho thấy sự kìm hãm bào tử vi khuẩn A và B của C.botulinum ít có tác dụng đối với xúc xích, trong khi Deibel (1979) báo cáo rằng không có hiệu quả trong hệ thống xúc xích thương mại. Khi tăng các nhóm ester thì tăng hiệu quả của paraben ( theo Dymicky và Huhtanen – 1979). Qua đó, việc sử dụng paraben để thay thế nitrite trong các sản phẩm thịt thì không có nhiều khả năng. Acid sorbic và muối sorbate: Acid sorbic và các muối kali của nó được biết như là chất chống nấm men và nấm mốc. Nó tỏ ra có hiệu quả trong các sản phẩm xúc xích sấy khô và các loại vỏ bọc được nhúng vào dung dịch kali sobate 2.5% ( w/v). Tompkin et al. (1974) báo cáo rằng muối sorbate cũng trì hoãn C.botulinum sản xuất các chất độc. Nhiều nhà nghiên cứu ( Ivey và Robach 1978; Tanaka et al. 1978; Ivey et al. 1978; Sofos et al. 1979a,b; 1980b) đã kiểm tra hiệu quả của muối sorbate và acid sorbic khi sử dụng một mình hoặc kết hợp với nitrite. Tanaka et al (1978) chứng tỏ rằng thêm 2700 mg/kg kali sorbate vào xúc xích có tác dụng chống Clostridium tương tự như thêm 100mg/kg muối nitrite. Sofos et al. (1979 a,b,c; 1980a) báo cáo rằng khi dùng 2000mg/kg acid sorbic sẽ kìm hãm sự sản xuất độc tố C.botulinum, tương ứng với hàm lượng 156mg/kg nitrite và hiệu quả dài hơn 80mg/kg nitrite. Các hiệu quả này đều phụ thuộc vào giá trị pH và chỉ có tác dụng tại giá trị pH <6. Khi phối hợp với nitrite ở hàm lượng 40 hoặc 80 mg/kg, tính kháng vi sinh vật tăng tên và pH tối ưu sẽ tăng đến 6.2 ( theo Sofos et al. 1980b). Các tác giả cũng chứng tỏ rằng trong hệ nhũ tương xúc xích, acid sorbic, có hay không có kết hợp với nitrite, đều ức chế bào tử Clostridium nảy mầm. Một vài nhà nghiên cứu đề nghị sử dụng sorbate – polyphosphate như là tác nhân chống vi sinh. Ivey et al (1978) đưa ra những dữ liệu chứng tỏ rằng hỗn hợp kali sorbate, STTP và SAPP có hiệu quả ức chế C.Botulinum hơn là 120mg/kg muối nitrite. Ảnh hưởng của hỗn hợp sorbate – polyphosphate cũng được Tanaka et al. (1978) xem xét. Kết hợp 40mg/kg nitrite và 2600mg/kg kali sorbate trong 4 nghiên cứu về thịt muối xông khói cho thấy rằng tính chống Clostridium tương tự như xử lý với 120mg/kg nitrite (Ivey et al. 1978; Pierson et al 1979a,b; Price và Stevenson 1979). Thử nghiệm với một quy trình sản xuất xúc xích thương mại, (Sofos et al. 1980b) hỗn hợp với tỉ lệ như trên lại không có tác dụng tương tự như 120mg/kg muối nitrite. Tuy nhiên, sự phối hợp này lại làm giảm hàm lượng N – nitrosamine từ gần 100 (g/ kg xuống còn ít hơn 5 (g/ kg ( Shaver 1979). Về mặt cảm quan, các sản phẩm chế biến từ thịt này cũng không biểu lộ có sự khác biệt về màu sắc và mùi vị. Binstok et al. (1998) chú ý rằng mặc dù kết hợp muối sorbate và muối nitrite có thể làm giảm hàm lượng nitrite cần thiết nhưng lại có khả năng gây ra phản ứng không mong muốn giữa chúng. Natri hypophosphite (SHP): Natri hypophosphite (SHP), một chất thay thế an toàn khác, được đề nghị sử dụng trong thực phẩm (Pierson et al. 1981; Rhodehamel và Pierson 1990). Qua các nghiên cứu vi sinh, thay thế nitrite một phần hoặc hoàn toàn bằng SHP đều có hiệu quả chống lại sự sinh độc tố ( Banner 1981). Theo Rhodehamel (1983), SHP có hiệu quả ức chế sự phát triển của C.Perfringen; C.Botulinum chủng 62A, 52A và các vi khuẩn gram dương khác. Tăng nồng độ NaCl, tăng khả năng ức chế của SHP. Rhodehamel và Pierson (1990) cho rằng SHP cũng ức chế sự phát triển của các nhóm vi khuẩn gram âm có điểm hoạt động tối ưu gần pH trung tính. Trong nghiên cứu của họ, khi giảm pH thì hiệu quả có tăng nhẹ. Hiệu quả của SHP phụ thuộc vào giá trị pH môi trường. Rhodehamel và Pierson(1990) cho là bởi vì pKa (1.1) của SHP chuyển hóa thành acid hypophosphorus thấp hơn so với các chất bảo quản có bản chất acid truyền thống như acid benzoic, acid sorbic và acid propionic (pKa = 4 – 5); nó là giá trị phân ly SHP thành ion âm, có hoạt tính chống vi sinh vật. Do SHP tồn tại chủ yếu dưới dạng phân ly ở khoảng pH = 5 – 7 nên khả năng kháng vi sinh vật tăng khi giảm pH. Với hàm lượng 3000mg/kg SHP hoặc 1000mg/kg SHP kết hợp với 40mg/kg nitrite có thể ức chế Clostridium trong các sản phẩm chế biến từ thịt tương tự như 120mg/kg nitrite. Wood et al. (1986) đánh giá tính ức chế C.Botulinum của SHP, kali sorbate và monomethyl fumarate trong quy trình chế biến thịt không dùng nitrite. Chế độ xử lý gồm 3000 mg/kg SHP kết hợp với CCMP, natri ascorbate, STPP và TBHQ. Hỗn hợp này có thể ngăn chặn sinh độc tố và bào tử nảy mầm. Monomethyl fumarate với hàm lượng 1250 mg/kg có hiệu quá kém hơn SHP và các phụ gia này không gây bất lợi cho quá trình ổn định oxi hóa hoặc màu sắc của sản phẩm thịt heo. SHP không vị và 3000mg/kg SHP tạo cho sản phẩm thịt heo muối xông khói có vị mong muốn như khi sử dụng muối nitrite. Acid fumaric và các ester của nó: Huhtanen (1984) chứng tỏ rằng methyl và ethyl ester của acid fumaric ngăn chặn được C.botulinum trong các hệ thống sản xuất thịt muối xông khói, trong khi paraben chỉ có ít tác dụng đối với C. botulinum trong xúc xích. Monomethyl và monoethyl fumarate (trong thịt heo muối xông khói) tại nồng độ 1250 mg/kg có hiệu quả ức chế hoạt động của Clostridium hơn là 120mg/kg nitrite, trong khi dimethyl và diethyl chỉ có hiệu quả bằng 120 mg/kg nitrite. Mùi vị khi xử lý với các methyl và ethyl ester của acid fumaric cũng giống như khi dùng muối nitrite. Bảng 9: Ảnh hưởng các chất phụ gia lên khả năng sinh khí và độc tố của Clostridium botulinum trong các sản phẩm cơ bản chế biến từ thịt heoa
a Số lượng các bao bì có khí/ tổng số bao bì. + không có độc tố; ( không kiểm tra độc tố; b Phụ gia: natri ascorbate, ASC; cooked cured-meat pigment, CCMP; natri trypolyphosphate, STPP; tert-butylhydroquinone, TBHQ; natri hypophosphite,SHF; kali sorbate, PS và monomethyl fumarate, MMF Vi khuẩn lactic và acid lactic: Acid lactic và muối natri hoặc kali của nó hoặc các vi khuẩn lactic làm giảm pH các sản phẩm thịt , do đó, chúng có tính ức chế vi sinh vật. Bởi tính lâu đời trong việc kết hợp với các loại thực phẩm nên vi khuẩn lactic và các chất trao đổi của nó có tính an toàn khá cao. Một vài vi khuẩn lactic dại phát triển trên thịt gây mùi vị lạ cho sản phẩm nhưng hiện tượng này chỉ thường xảy ra trong quá trình bảo quản thịt đông lạnh. Trong khi acid lactic thường sử dụng để xử lý bề mặt thì muối lactate được dùng như là thành phẩn trong các sản phẩm từ bắp thịt. Natri lactate có thể them vào sản phẩm như là chất tăng hương vị và chất bảo quản, tuy nhiên, nó cần thêm vào ở mức khá cao, 2 – 3 %. Để giảm pH, người ta thường kết hợp acid lactic hoặc vi khuẩn lactic với các carbonhydrate trong các dạng sản phẩm lên men. Các vi khuẩn lactic điển hình là Lactococcus spp., Lactobacillus spp., Leuconostoc spp. và Pediococcus spp. Một hàm lượng thấp muối nitrite ( 40mg/kg) cùng với việc lên men thường được sử dụng trong một vài sản phẩm ( Thompson 1985) Ngoài những lợi ích của việc giảm độ pH, vi khuẩn lactic còn có tác dụng ức chế các vi khuẩn khác thong qua cơ chế cạnh tranh và sản sinh các chất ức chế như hydrogen peroxide, acid hữu cơ và bacterioncin ( Daly et al. 1973; Gilliland và Speck 1977). Bacteriocin là những hợp chất có bản chất là protein có khả năng tiêu diệt hoặc ức chế những gì liên quan đến vi khuẩn. Tuy nhiên, gần đây, định nghĩa đã được mở rộng rằng một số bacteriocin chứng tỏ khả năng ức chế bao gồm cả loài không liên quan (Scannell ef al. 2000). Bacteriocin được nghiên cứu nhiều nhất là nisin, được sản xuất bởi Lactococcus spp. Nisin có thể ức chế sự phát triển của vi khuẩn và nhiều bào tử vi khuẩn, trong đó có C. botulinum (McMullen và Stiles 1996). Tuy nhiên, do khả năng hòa tan kém (ở pH trên 6.0) và sự khuếch tán không hoàn toàn nên hiệu quả kháng Clostridium bị giảm (Taylor và Somers 1985). Với nồng độ 500mg/kg, nisin kéo dài thới gian bảo quản và hoạt tính bị mất khi bảo quản lạnh đông. Kết hợp 100 – 250 mg/kg nisin với 120 mg/kg nitrite thì có hiệu quả hơn là chỉ sử dụng 156mg/kg nitrite (Taylor et al. 1985). Hiệu suất kháng sinh kém trong các sản phẩm thịt của nisin đã tạo kết quả nghiên cứu cho việc sản xuất các bacteriocin thích hợp cho thịt lạnh đông (McMullen và Stiles 1996). Nghiên cứu sử dụng bacteriocin cho công nghệ bảo quản thịt (kéo dài thời gian bảo quản và tăng tính an toàn) vẫn còn rất mới và nhiều khó khăn phải vượt qua (Stiles và Hastings 1991). Các hợp chất phenol: Các hợp chất chống oxi hóa phenol được biết đến như là chất ức chế hoạt động của vi khuần, nấm mốc và virus. Một vài nhà nghiên cứu đã làm rõ ảnh hưởng của nó trong các sản phẩm thịt chế biến (Pierson et al. 1981 ; Winarno ef al. 1971). Với một hàm lượng BHA (50mg/kg), người ta có thể kìm hãm sự phát triển của C. botulinum A và C. botulinum B (Pierson et al. 1980). BHT, TBHQ và PG là những tác nhân kém hiệu quả (Robach and Pierson 1978). Tính kháng Clostridium của EDTA (Winarno et al. 1971) và các polyphosphate khác ( Sofos 1986) đã được nghiên cứu, nhưng kết quả cho thấy chúng không có tác dụng kháng khuẩn. Person và Reddy (1982) giải thích hiệu quả ức chế sinh độc tố và phát triển của 15 hợp chất phenol trong thịt heo nghiền. Một vài hợp chất đó là esters của p-hydroxybenzoic acid and acid gallic, BHA, BHT, TBHQ, 8-hydroxyquinoline và các dẫn xuất của phenol. Sử dụng 40mg/kg hydroxyquinoline riêng lẻ hoặc kết hợp với 40mg/kg natri nitrite có thể kìm hãm C. botulinum phát triển và sinh độc tố trong 60 ngày ở 27oC.