Xử lý nhiệt: Có hại gì cho thực phẩm

Xử lý nhiệt : có hại gì cho 
thực phẩm???
-Biến đổi màu 
-Mất vitamin, khoáng và chất xơ
-Thay đổi cấu trúc 
-
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
Đổi đơn vị
1 at = 105 Pa
hPa = hectopascal where 1 hPa = 100 Pa
kPa = kilopascal where 1 kPa = 1000 Pa
MPa = megapascal where 1MPa = 1000000 Pa = 10 at
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
4.2.1 MỞ ĐẦU
Thực phẩm khi bảo quản và chế biến cần giữ được giá trị
dinh dưỡng và giá trị cảm quan trong đó cần đảm bảo an
toàn vi sinh vật, thời gian bảo quản dài hơn, giữ được giá trị
của thực phẩm như lúc còn tươi. Phương pháp sử dụng áp
suất cao đã được ứng dụng theo nhiều hình thưc khác
nhau.
Khi sử dụng áp suất cao để xử lý thực phẩm, vi sinh vật bị
vô hoạt mà không cần sử dụng nhiệt, khi đó hàm lượng
vitamin, chất màu và màu sắc của thực phẩm không bị tác
động hoặc thay đổi rất ít. ứng dụng áp suất cao để xử lý
thực phẩm coi như là một quá trình chế biến lạnh (Crawford
et al, 1996).
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
4.2.1 MỞ ĐẦU
Một số loại thực phẩm hiện nay có xử lý áp suất cao xuất
hiện trên thị trường là mứt dẻo, nước sốt, đồ ăn dẻo, sữa
chua, nước ép trái cây, trái cây nhúng đường, thịt bò, các
sản phẩm khác nhau từ thuỷ sản,... một vài nước ép trái cây
xử lý với áp suất cao có mùi tốt hơn, giữ được hàm lượng
vitamin cao và thời gian bảo quản dài hơn.
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
4.2.2 thiết bị và thao tác của quá trình xử lý
áp suất cao
-thiết bị : áp suất cao được tạo ra trực tiếp
hoặc gián tiếp, có áp suất trong khoảng 100
đến 600 Mpa và thường được nén trong
nước là chính, thường kết hợp với chất
khoáng, dầu thực vật để bôi trơn, với chất
chống ăn mòn. Phòng xử lý có thể duy trì áp
lực cao, thực phẩm được đóng gói, đặt trong
môi trường nước.
- quá trình xử lý thực phẩm bằng áp suất
cao theo phương pháp gián đoạn hoặc bán
liên tục. ví dụ với các sản phẩm rắn thường
là quá trình gián đoạn và các dạng lỏng sệt
như trái cây nghiền, chất lỏng và các loại
dung dịch có thể bơm được thường được
ứng dụng trong các dây chuyền bán liên tục.
quá trình gián đoạn có nhiều điểm lợi vì nó
tránh được sự nguy cơ nhiễm tạp từ vật liệu,
từ thiết bị chứa vì khi quá trình xử lý kết
thúc, thiết bị chứa không được rửa sạch.
Tác động của HPP lên thực 
phẩm 
• Thực phẩm bao gồm 
– Protein
– Enzyme
– Lipit
– Gluxit
– Vitamin
– Khoáng
– Nước 
Những yếu tố 
nào chịu ảnh 
hưởng của 
HPP????
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
4.2.3 Biến đổi hoá học và hóa lý
4.2.3.1 Tác động của áp suất cao đến thực phẩm
Nước trong thực phẩm tồn tại dưới dạng dung dịch hoặc phân tán
và dạng huyền phù liên kết với prôtêin, cacbonhydrat, lipid,...Vì áp
suất tác động đến tính chất liên kết của nước, sức căng bề mặt,
khối lượng riêng, mômen lưỡng cực, hằng số điện môi và các tính
chất nhiệt. Sự thay đổi áp lực nước ảnh hưởng đến vi sinh vật,
enzyme và các phản ứng hoá học trong môi trường lỏng của thực
phẩm.
Các chất như lipid, prôtêin, đường,... có cấu trúc bậc một (dạng
thẳng) ít chịu ảnh hưởng của áp suất trong khoảng 1000 đến 2000
MPa nhờ vào các liên kết cộng hoá trị.
Sự tạo thành các liên kết Hydrogen làm giảm thể tích, và liên kết
này được quan tâm đến nhiều khi sử dụng áp suất cao. Áp suất cao
làm biến tính prôtêin, với áp suất < 101MPa, sự biến tính này giảm
khi các liên kết hydrogen có sẵn trong cấu trúc xoắn của các peptid.
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
Các liên kết ưu nước cũng bị ảnh hưởng bởi áp suất,
–vì với áp suất nhỏ hơn 100 MPa, các tương tác với nước làm tăng
thể tích
–tăng hơn 100 MPa thì các liên kết này bị phá vỡ và làm giảm thể
tích, hướng tới cấu trúc bền nhất. như vậy, áp suất tác động đến cấu
trúc của prôtêin bậc 4, bậc 3, bậc 2.
–Nhìn chung, khi tăng áp suất đến khoảng 400 MPa thì bắt đầu biến
tính prôtêin.
Sự ảnh hưởng của áp suất cao đến các phản ứng của
enzym có thể theo hai hướng :
(i) liên kết các cơ chất, tính đàn hồi của phức enzyme-cơ
chất
(ii) quá trình xúc tác mà hệ enzyme-cơ chất được hoạt hoá.
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
4.2.3.1 Tác động của áp suất cao đến thực phẩm (tt)
Như vậy, thể tích thay đổi liên quan đến sự tạo thành các
tương tác trong hệ thống sinh học. Một vài tương tác quan
trọng trong thực phẩm được giới thiệu sau đây:
- liên kết hydrogen : liên quan đến thu nhỏ thể tích nhỏ nhất
nhờ vào bán kính liên kết nhỏ của nguyên tử H và cũng như
khoảng cách liên kết nhỏ (Tauscher, 1995)
- Tương tác ưa nước : các chất phân cực có xu hướng tập
hợp trong môi trường nước, phân tử nước thường liên kết
với các H-C, các phân tử sinh học khác như prôtêin,
lipid,...và các tương tác này tăng lên khi các thành phần tồn
tại dưới dạng ion.
- các liên kết cộng hoá trị : khoảng cách liên kết thường rất
ngắn và tạo thành các hợp chất phức tạp;
- biến đổi thể tích của phản ứng hoá học
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
4.2.3.2 Thay đổi pha
Áp suất cao làm giảm điểm kết tinh và nóng chảy của
nước, ở 207,5 MPa thì là -22°C, vì áp suất đối ngược với
sự tăng thể tích xảy ra với nước loại I (là loại nước rất tinh
khiết, sử dụng trong các thiết bị phân tích chất lượng cao).
- sự tăng tốc độ làm lạnh khi sử dụng áp suất, làm giảm
nhiệt độ nóng chảy, cho phép tạo thành các điểm quá lạnh
tại -20°C, sự tạo thành nhanh và đồng đều của các mầm
tinh thể.
- sự tăng tỷ lệ tan chảy (tan giá)
- bảo quản thực phẩm dạng tan chảy và dưới 0°C.
HPP tác động lên Vi sinh vật 
như thế nào ???
• Ức chế hoạt động 
• Ức chế sinh sản 
• Tiêu diệt Vi sinh vật
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
4.2.4 ứng dụng của áp suất cao
4.2.4.1 Ức chế hoạt động của vi sinh vật
sự áp dụng áp suất tác dụng trên cơ thể sống được gọi là
barobiology.
Áp suất trong khoảng 0,2 đến 2 MPa gọi là hyperbaric. Hiệu
ứng của áp suất trên vi sinh vật được xác định bởi tác động
của áp suất đối với nước, nhiệt độ trong quá trình xử lí,
thành phần hoá học và các giai đoạn phát triển của vi sinh
vật, trong đó áp suất và nhiệt độ được dùng nhiều nhất và
nó liên quan đến an toàn thực phẩm.
Áp suất tăng lên khoảng 40MPa gọi là barophiles và nằm
trong khoảng 0,1 đến 50 MPa gọi là eurybaric và trong
khoảng 20 đến 202 MPa gọi là baroduric.
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
4.2.4.1 Ức chế hoạt động của vi sinh vật (tt)
Nguyên lí cơ bản : vô hoạt vi sinh vật có thể là nguyên
nhân của một vài yếu tố
Yếu tố thứ nhất làm thay đổi tính bán thấm của màng tế
bào kéo theo sự biến tính của prôtêin, là nguyên nhân của
cắt đứt liên kết và làm vô hoạt các trung tâm của enzym.
Áp suất khoảng 101 đến < 303 MPa làm biến tính thuận
nghịch prôtêin và áp suất đạt 303 MPa làm biến tính không
thuận nghịch.
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
4.2.4.1 Ức chế hoạt động của vi sinh vật (tt)
Pierre – Cornet et al, 1995 đã quan sát sự vô hoạt
tế bào theo 3 pha động học :
Giai đoạn thứ nhất : khi áp suất tăng lên, màng tế
bào bị nén ép;
Giai đoạn thứ hai : khi áp suất được duy trì, sự
truyền chất từ nội bào ra ngoại bào xuất hiện
Giai đoạn cuối cùng : sự giảm màng tế bào xảy ra
và không thể trở lại trạng thái ban đầu
Quá trình này quan sát được sự mất các chất
dinh dưỡng của tế bào ra môi trường nước như
pepton, phosphat sau khi thu lại các tế bào bị hư
hỏng dưới tác động của áp suất
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
4.2.4.1 Ức chế hoạt động của vi
sinh vật (tt)
Đương nhiên, các Nuclêic acid thì 
bền hơn Prôtêin vì cấu trúc của 
ADN có cấu trúc xoắn, chứa 
nhiều các liên kết hydrogen. 
Một số nghiên cứu cho thấy, khi 
áp dụng áp suất cao thì làm cho 
khả năng phiên dịch, sao chép và 
truyền thông tin của ADN bi ức 
chế ở 27, 68 và >68 MPa, nhưng 
sau khi hạ áp suất thì chúng lại 
trở lại như bình thường. 
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
4.2.4.1 Ức chế hoạt động của vi sinh vật (tt)
Các yếu tố bên ngoài
- giống loài vi sinh vật
- thành phần của thực phẩm : hoạt độ nước, sự có mặt của
các muối, pH,...
-Thông số của quá trình xử lý : độ lớn của áp suất, thời gian
nén, tỷ lệ hạ áp, liên tục hay gián đoạn, thời gian nâng đến
áp suất xử lý. Khi tăng thời gian xử lý áp suất cao thì sự hư
hỏng tế bào xảy ra nhiều hơn và số tế bào sống sót sẽ
giảm.
-Trong thực tế, để tăng hiệu quả của quá trình xử lý thì
người ta thường kết hợp nhiều yếu tố cùng với nhau như
kết hợp áp suất cao với tăng nhiệt độ, siêu âm, chiếu tia tử
ngoại, tăng nồng độ chất hoà tan như hoà tan CO2 để tạo
thành acid cacbonic, làm tăng sự phá hỏng màng tế bào,...
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
4.2.4.2 Ức chế enzyme
Khi sử dụng áp suất cao có thể làm hoạt hoá, ức chế
hoặc làm tăng hoạt lực của enzym.
Cơ chế làm ức chế hoạt động của các enzym có thể giải
thích theo hai hướng sau:
–làm hư hỏng các cấu trúc ngoại phân tử
–làm thay đổi sự phù hợp của các tâm hoạt động hoặc tương tác
enzym-cơ chất
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
-thịt : áo suất khoảng 100
đến 150 Mpa đượng sử
dụng để hoạt hoá các enzym
thuỷ phân như cathepsin
hoặc phá huỷ các liên kết
sợi của cơ thịt của bò, thịt
heo, thịt gà và thỏ. Nếu tăng
áp suất lên quá cao hơn 150
Mpa và thời gian xử lý trong
15 phút thì thịt bò bị mất
màu, từ màu đỏ sang màu
xám ở áp suất 350 Mpa. Đối
với thịt heo, nếu xử lí ở áp
suất 850 MPa, 20 phút thì
lipid được ổn định và cho
phép bảo quản trong thời
gian dài, giảm được sự ôi
hoá của lipid.
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
-sữa : HP làm thay đổi cấu trúc của prôtêin, tiếp
đó là làm thay đổi tính chất chức năng của
chúng, dẫn đến các tình chất nhũ tương hoá, keo
hoá và khả năng liên kết với nước của prôtêin bị
ảnh hưởng.
HP được ứng dụng để phòng ngừa quá trình
acid hoá của sữa chua trong quá trình bảo quản
mà không giảm số lượng vi khuẩn lactoacid và
không biến đổi cấu trúc, làm tăng thời gian bảo
quản của sản phẩm.
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
- cá : HP tạo ra cấu trúc
mới và chất thơm lưu lại
lâu hơn được ứng dụng
đối với cá sardine, cá
thu, cá chép và cá ngừ,
...HP cũng làm tăng hiệu
quả của việc chiết dầu
cá từ các loài cá béo, và
lượng các chất bị oxhoa
giảm đáng kể.
Ứng dụng của áp suất cao 
(high pressure processing)
- các loại ngũ cốc : HP mang lại
cho các loại ngũ cốc có đặc tính
riêng của sản phẩm và giảm
được các chất gây dị ứng; giảm
tạo gel của đậu nành; làm biến
đổi tính ngậm nước của ngô và
giá trị cảm quan của gạo,...HP
còn tăng hoạt độ của amylase
khi sử dụng sử lý nhiệt ít nhất.
- rau : HP để chần khoai tây, bảo
quản nước sốt, bảo quản nước
ép cà chua và bảo quản hành
tây. HP ảnh hưởng đến độ cứng
của củ cải, vô hoạt lecithin của
hạt đậu, diệt khuẩn của hạt tiêu
và ảnh hưởng đến chất màu của
paprika.
Chiếu xạ và ánh sáng cực tím 
(Food iradiation and ultra violet light)
Trong lịch sử bảo quản thực phẩm, các công nghệ
như đóng hộp, đông lạnh và nhiệt vi sóng cho các
sản phẩm công nghiệp thực phẩm đã được người
tiêu dùng chấp nhận. Chiếu xạ ứng dụng vào thực
phẩm được nghiên cứu từ nhiều thập niên qua,
nhưng sự chấp nhận và thương mại hoá rất chậm
và ít sử dụng trong việc thanh trùng dịch sữa vào
đầu thế kỷ 20.
Nhiều trở ngại trong việc chấp nhận thực phẩm có
sử dụng chiếu xạ, đó là hình ảnh xấu về sức mạnh
của hạt nhân làm ảnh hưởng đến tâm lý người
tiêu dùng sau chiến tranh thế giới thứ II. Những
nguồn chiếu xạ để bảo quản thực phẩm mang lại
hàm ý của nguyên tử và nghĩ đến sự an toàn. Đầu
tư cho chiếu xạ thực phẩm có giá thành rất cao, ví
thế việc sử dụng để bảo quản thực phẩm không
theo qui ước công nghệ và đưa ra thị trường.
Chiếu xạ và ánh sáng cực tím 
(Food iradiation and ultra violet light)
4.3.1 Chiếu xạ
- Nguyên lý : chiếu xạ vô hoạt hoàn toàn vi sinh
vật và côn trùng bị ion hoá, làm thay đổi thay đổi
bản chất hoá học, đây là tác động chính của quá
trình chiếu xạ. Năng lượng của chiếu xạ phải đủ
lớn để cắt đứt liên kết hoá học trong thực phẩm.
Năng lượng liên kết cộng hoá trị trong khoảng 1 –
8eV. Năng lượng này là ít hơn năng lượng để ion
hoá orbital, để cắt đứt toàn bộ liên kết cộng hoá
trị bằng chiếu xạ.
Kết quả của việc chiếu xạ là tạo thành các gốc tự
do –OH, gốc này phản ứng với các ADN của vi
sinh vật, côn trùng ở các giai đoạn phát triển khác
nhau của chúng (trứng, ấu trùng, nhộng, và
trưởng thành).
Khi ADN của chúng bị hư hỏng và mã di truyền
hư hỏng, các sinh vật này mất khả năng sinh sản.
Chiếu xạ và ánh sáng cực tím 
(Food iradiation and ultra violet light)
4.3.2 Cơ chế chiếu xạ thực phẩm
Liều lượng hấp thụ chiếu xạ : đo bằng kGy (kilogray = kJ/kg =
100 krad), dưới 1 kGy gọi là liều lượng thấp, từ 1 – 10 kGy
gọi là trung bình, trên 10 kGy là liều lượng lớn.
- nước và dung dịch lỏng : nước tinh khiết ít bị ảnh hưởng bởi
chiếu xạ, nếu nước có chứa các thành phần không tinh khiết
thì khi chiếu xạ tạo ra các gốc tự do và làm mất cân bằng của
phản ứng khử H2O thành -OH, H2O2.
- các thành phần C-H : các chất chứa cacbonhydrat có trong
trái cây, rau, củ và các loại hành ứng dụng với độ chiếu xạ rất
thấp, nhỏ hơn 1 kGy. Nếu lớn hơn liều lượng này thì xảy ra
các phản ứng rất phức tạp do nguyên tử H tấn công nguyên
tử C tạo ra các phản ứng chuyển vị trí, đồng phân hoá và cắt
mạch,...
Chiếu xạ và ánh sáng cực tím 
(Food iradiation and ultra violet light)
- Prôtêin : chiếu xạ có thể làm biến tính
prôtêin, cắt đứt các liên kết hydrogen và
các liên kết khác, kể cả cấu trúc bậc hai
và bậc ba. Chiếu xạ prôtêin cũng tạo ra
các sản phẩm thuỷ phân như chất béo,
mercaptan và hợp chất của lưu huỳnh,
làm thay đổi thành phần và giá trị cảm
quan của thực phẩm.
Lipid : lipid có chứa nhóm COOH và là
phân tử nhỏ hơn, khi chiếu xạ sự biến đổi
tập chung vào oxy nguyên tử và nhóm nối
đôi, tạo ra các gốc tự do và cuối cùng là
tạo ra các sản phẩm như CO2, CO, H2 và
H-C : chủ yếu là alkanes, và aldehyd. Acid
béo không no tại ra các đồng phân, tăng
nhanh khi có mặt của O2. sự có mặt của
oxi làm tăng các phản ứng oxihoa tạo
thành các hydroperoxide; aldehid và
acêton,...
Chiếu xạ và ánh sáng cực tím 
(Food iradiation and ultra violet light)
4.3.4 nguồn chiếu xạ
-tia gamma (gamma rays) : hai chất
phóng xạ được sử dụng trong thực
phẩm là Cobalt -60 và Cesium 137.
Dùng Co-60 tạo ra tạo ra các
neutron bắn vào Co59 và tạo ra các
tia gamma. Ce57 là sản phẩm phụ
của quá trình tách phân hạt nhân.
-Co60 có 5,27 năm tuổi và tạo ra
các tia gamma khoảng 1,17 đến
1,33 MeV (triệu eV). Cs-137 có 30
năm tuổi và tạo ra các tia gamma
0,66 MeV.
1 electron volt = 1.60217646×10-19 joules
Chiếu xạ và ánh sáng cực tím 
(Food iradiation and ultra violet light)
4.3.4 nguồn chiếu xạ
-chùm electron (electron beams):
máy gia tốc thẳng đã được sử dụng
hiệu quả nhất trong các sản phẩm
thương mại, năng lượng có thể lên
đến 10 MeV.
-Trong máy gia tốc thẳng này, sủ
dụng Mangetron hoặc Dynamitron ,
đầu vào là dòng điện để chuyển
thành dòng điện thế cao một chiều
bao gồm nhiều loại, kể cả dạng sóng
radio, tăng điện thế, chỉnh lưu và nối
vào với nhiều hệ thống để đạt được
điện thế khoảng 400 kV đến 10 MeV.
Chiếu xạ và ánh sáng cực tím 
(Food iradiation and ultra violet light)
- Điện thế này được cung cấp cho
máy gia tốc thẳng dạng ống. Bên
ngoài ống, các chùm electron được
phát ra từ đầu sợi dây nhỏ có điện
thế cao, sợi dây được đặt sâu trong
ống kim loại mỏng (giống như bút
chì). Chùm tia electron này được áp
dụng để chiếu vào thực phẩm bằng
chùm hình quạt. Mức năng lượng có
thể đạt được lên đến 10 MeV
(10 000 kV) và độ xuyên của tia là
0,50 cm/MeV đối với vật liệu giống
như nước.
Chiếu xạ và ánh sáng cực tím 
(Food iradiation and ultra violet light)
4.3.4 nguồn chiếu xạ
- Bộ chuyển đổi tia X (converted X-rays) : khi dòng electron từ
máy gia tốc thẳng va chạm dày đặc vào một tấm bản điện trở
(Tungsten hoặc hợp kim Titanium), tia X sẽ được tạo thành
bên phía bên kia của tấm và được gọi là bức xạ hãm. Mức
năng lượng tối đa là 5 MeV. Sự chuyển hoá dòng electron
thành tia X chỉ đạt từ 5 – 12%.
Chiếu xạ và ánh sáng cực tím 
(Food iradiation and ultra violet light)
4.3.6 ứng dụng của chiếu xạ
ứng dụng Liều lượng 
(kGy)
Thực phẩm 
Tiêu diệt côn trùng 0,15 – 0,5 Trái cây, hạnh nhân, thực
phẩm sấy
ức chế mầm, nảy
chồi
0,02 – 0,15 Khoai tây, hành tây, tỏi
Làm chậm quá trình
chín
0,12 – 0,75 Chuối, xoài, đu đủ
Khử nhiễm tạp 3 – 30 Thịt gia cầm, thịt khác, gia
vị
Tiệt trùng 45 – 56 Chuẩn bị thịt và sữa
Cải thiện sản phẩm 3 – 40 Đậu nành, rau quả sấy
Chiếu xạ và ánh sáng cực tím 
(Food iradiation and ultra violet light)
- tiêu diệt côn trùng : các côn trùng có trên bề mặt rau, quả
cần tiêu diệt và phương pháp chiếu xạ được ứng dụng
rộng rãi cho việc này.
- kéo dài độ tươi của thực phẩm : với liều lượng rất thấp
0,02 đến 0,15 kGy (kilogray = kJ/kg) có thể kéo dài độ tươi
và ức chế mầm chồi trong khoảng thời gian 6 đến 9 tháng.
Với khoảng 0,12 đến 0,75 kGy có thể làm chậm quá trình
chín của quả chuối, xoài, đu đủ để đưa ra thị trường lâu
hơn. Quá trình này là do việc làm chậm quá trình chuyển
hoá từ protopectin thành pectin trong quả bởi chiếu xạ.
- tránh nhiễm tạp : cần sử dụng liều lượng 1- 10 kGy để
tiêu diệt các loại vi khuẩn như Escherichia coli, listeria
monocytogenes, salmonella spp và staphylococus eureus,
phần lớn các vi khuẩn bị tiêu diệt.
- Tiệt trùng :
- cải thiện sản phẩm :
Tia cực tím và bảo quản thực phẩm 
(ultraviolet light and food preservation)
Tia cực tím là tia có bước sóng ngắn hơn
ánh sáng nhìn thấy, và nó trở thành một
phương pháp bảo quản thực phẩm không
sử dụng nhiệt, giữ được giá trình cảm
quan và dinh dưỡng của thực phẩm.
-chiếu tia cực tím được coi như là phát xạ
và lan truyền năng lượng tử không gian
vào vật liệu. Tia cực tím được ứng dụng
nhiều nhất trong sản xuất nước uống, nó
được coi như là một tác nhân để khử
trùng nước.
-Năm 1999, FDA đã công nhận UV là
phương pháp loại bỏ các vi sinh vật gây
bệnh trong nước ép trái cây và giữ được
hàm lượng vitamin.
- ánh sáng của điện từ là đồng nhất và có bước sóng
dài, chúng di chuyển theo đường thẳng và mọi hướng
từ nguồn phát.
-Khi sử dụng đèn cực tím thì ta có thể nhìn thấy bằng
mắt thường vì trong quá trình phát, chúng tạo ra rất
nhiều tia khác nhau : tia gamma, tia X, tia cực tím, tia
hồng ngoại và cả sóng radio, vì thế ta có thể thấy
được tổ hợp của các tia.
-Chiều dài bước sóng của tia UV nằm trong khoảng
100 đến 400 nm, trong dải này được chia thành long-
wave UV (UVA) trong khoảng 315 đến 400 nm, trung
bình UV khoảng 280 đến 315 nm và UV ngắn từ 200
đến 280 nm.
Tia cực tím và bảo quản thực phẩm 
(ultraviolet light and food preservation)
-Bước sóng tử ngoại ngắn có chức
năng tiêu diệt vi sinh vật sống, vì vi
sinh vật hấp thụ bước sóng của
ánh sáng cực tím ở bước sóng
254 nm, với bước sóng này là
nguyên nhân làm thay đổi vị trí của
các electron và cắt đứt các liên kết
trong AND, chống lại sự sống và
sinh sản của vi sinh vật.
-UV bước sóng ngắn (254 nm) tác
động đến các bazơ như là
pyrimidine, purine. Những bazơ
này hấp thụ ánh sáng cực tím, làm
ảnh hưởng đến các liên kết bazơ
của thymine trong chuỗi ADN và
phá hỏng cấu trúc của ADN.
Tia cực tím và bảo quản thực phẩm 
(ultraviolet light and food preservation)
-Những bazơ của ADN (thymine,
adenie, cytosine, guanine) rất nhạy
cảm với ánh sáng cực tím, chúng
tạo ra các liên kết trùng hợp dạng
cặp đôi (dimer). Trong đó thì
thymine có nhiệm vụ sao chép
ADN, khi thymine bị trùng hợp
dimer thì làm mất khả năng sao
chép của ADN và vi sinh vật không
thể sinh sản được nữa.
-Ngoài ra ở bước sóng 260 nm
cũng có tác dụng tương tự như ở
254 nm vì ADN của vi sinh vật biến
đổi theo loài.
Tia cực tím và bảo quản thực phẩm 
(ultraviolet light and food preservation)
- Độ bền của ADN đối với UV như sau
VSV Gram (-) < Gram (+) < nấm men < bào tử vi khuẩn <
nấm mốc < virut (Adam and Moss, 1995).
- Một số tác giả đưa ra với động vật đa bào thì chúng bền
với tia UV.
Như vậy, khi sử dụng tia UV thì cần chú ý đến các vấn đề
sau
–sự biến đổi của các loài
–giai đoạn sinh trưởng phát triển của vi sinh vật, thường giai đoạn
trong pha log là nhạy cảm nhất.
–Điều kiện áp dụng : UV có thể xuyên qua được chất lỏng, mật độ
của vi sinh vật, nồng độ của huyền phù sẽ ngăn cản sự đâm xuyên
của tia UV.
–Nguồn phát tia UV : tạo ra bước sóng phù hợp để tiêu diệt vi sinh
vật.
Tia cực tím và bảo quản thực phẩm 
(ultraviolet light and food preservation)
- Tia UV dùng để ức chế vi sinh vật trên bề mặt,
tiêu diệt vi sinh vật trong không khí và khử trùng
chất lỏng. Sử dụng tia UV này có thể khử trùng
cho các loại chất lỏng và không khí như nước,
thực phẩm lỏng, không khí.
–Với nước cất thì UV có thể đâm xuyên khoảng 40cm,
–với nước biển thì UV chỉ có thể đâm xuyên 10 cm
–với dung dịch đường saccharose 10% thì UV chỉ đâm
xuyên 5cm.
- Ngày nay, tia UV đã được ứng dụng rộng rãi hơn
để giảm số vi sinh vật trong nước ép trái cây với
năng lượng chiếu xạ lên đến 400 J/m² (liều lượng
của UV), tiệt trùng nước mắm.
Tia cực tím và bảo quản thực phẩm 
(ultraviolet light and food preservation)
Ứng dụng của siêu âm 
(microbial inactivation by ultrasound)
4.41. khái niệm và nguyên lý của siêu
âm
Siêu âm được định nghĩa là sóng âm có
tần số vượt trên ngưỡng nghe của con
người (12 – 16 kHz). Âm thanh có thể
lan truyền theo mọi hướng, khi âm được
truyền trong chất lỏng, tạo ra chu trình :
sức ép và giản nở chất lỏng. Khi áp suất
chất lỏng âm, chúng tạo ra các bong
bóng và với chu trình ép/giãn nở thì các
chất khí được nén và giãn nở theo nó.
Sự tạo thành và biến thiên các bọt gọi là
hiện tượng xâm thực.
Xâm thực có nguồn gốc từ siêu âm
năng lượng nhỏ của hạt bọt nhỏ, kích
thước hạt dao dộng nhẹ với chu kỳ
hàng nghìn. Sự xâm thực này tạo thành
khi sóng âm ở tần số cao và có biên độ
nhỏ, áp suất trong khoảng 1 đến 100
kPa.
Khi sức mạnh của sóng siêu âm
đánh vào lòng chất lỏng, kích thước
của bọt khí bị kéo dài ra. Bề mặt
của hạt khí được giãn ra vì vậy chất
khí bị phân tán lớn nhất. Kết quả là
kích thước của bọt khí tăng lên.
Sau nhiều lần nén ép và giãn nở,
bọt khí đạt được kích thước tới hạn
mà năng lượng của sóng siêu âm
có thể chuyển từ pha lỏng sang pha
hơi.
Tiếp theo nếu thực hiện quá trình
ép, hơi sẽ bị ngưng tụ đột ngột và
bọt khí bị nổ tung, sẹp xuống.
Những phân tử xung quanh bọt khí
chuyển động hỗn loạn theo mọi
hướng, tạo ra điểm nhiệt độ quá
cao và áp suất tại đó có thể lên đến
104 – 105 kPa.
Ứng dụng của siêu âm 
(microbial inactivation by ultrasound)
Hiện tượng xâm thực vượt quá phụ thuộc vào tần
số sóng âm, áp suất thuỷ tĩnh và bán kính của bọt
khí.
ở tần số sóng âm lớn ( khoảng 1 MHz) thì hiện
tượng xâm thực càng khó xảy ra và xung quanh
2,5 MHz, thì xâm thực không diễn ra.
Hiện tượng này còn phụ thuộc vào tính chất vật lý,
hoá học của dung dịch lỏng, cũng như độ hoà tan
khí của nó.
Ngoài ra thì còn nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến
siêu âm như áp suất thuỷ tĩnh, nhiệt độ, ...
Ứng dụng của siêu âm 
(microbial inactivation by ultrasound)
Nguồn sinh siêu âm : sử dụng nguồn năng lượng sóng âm
với tần số 50/60 Hz thành dòng có năng lượng điện tần số
cao. Năng lượng điện có tần số cao này sẽ truyền tới một
bộ biến năng áp điện với một bộ chuyển đổi, và nó sẽ thay
đổi chế độ rung.
Có 3 kiểu chuyển đổi sóng âm : sử dụng dung dịch lỏng,
chuyển đổi từ giảo và chuyển đổi bằng máy biến năng điện
áp.
Biến năng áp điện là hệ thống được sử dụng nhiều nhất để
sinh sóng siêu âm và có thể vượt qua tần số của sóng siêu
âm. Nó được cấu tạo bởi thành Barium titanate hoặc Lead
metaniobate mỏng đặt đối diện với trường điện từ, sẽ sinh
ra sóng siêu âm
Ứng dụng của siêu âm 
(microbial inactivation by ultrasound)
4.4.2. Cơ chế vô hoạt vi sinh vật của siêu âm
Cơ chế tác động của siêu âm có nhiều nghiên cứu
nhưng hiện nay việc đưa các giả thuyết và các kết
quả nghiên cứu còn nhiều vấn đề chưa rõ ràng.
Nhưng nguyên nhân chính của việc tiêu diệt vi sinh
vật là do siêu âm tạo ra sự giãn thể tích của tế
bào, kết quả là màng tế bào bị rách.
Những tế bào có hình ô van thì dễ bị tác động hơn tế
bào hình cầu. Vi khuẩn gram (+) có khả năng chịu đựng
tốt hơn vi khuẩn gram (-); vi khuẩn hiếu khí bền hơn vi
khuẩn yếm khí và các bào tử thì bền vững hơn vi sinh
vật sống.
Ứng dụng của siêu âm 
(microbial inactivation by ultrasound)
Nhiều tác giả đã công nhận hiện tượng xâm thực
có tác dụng đến hiệu ứng gây chết vi sinh vật. Các
bọt bị nổ trong trường sóng siêu âm, nhiệt độ cao
và áp suất cao sinh ra tại điểm va chạm. Nhiệt, áp
suất gây sốc làm chết vi sinh vật.
Mặt khác, thì nhiệt độ cao đột ngột và áp suất nén
ép các bọt cũng tạo ra sự phân chia hơi nước
thành các gốc tự do -OH và nguyên tử H, các gốc
này cũng có tác động làm vô hoạt tế bào giống
như hiện tượng tạo ra các gốc tự do peroxid.
Ứng dụng của siêu âm 
(microbial inactivation by ultrasound)
Ứng dụng siêu âm trong thực phẩm
1. Vô hoạt vi sinh vật và enzym
Quá trình này thực hiện phá vỡ màng tế bào bằng hiện tượng xâm thực,
sự biến thiên về áp suất của bọt khí làm biến dạng màng tế bào, co giãn
màng tế bào và rách màng.
Năng lượng do siêu âm thường chịu ảnh của nhiều yếu tố như loài vi
sinh vật và loại enzym, biên độ và tần số của sóng âm, thời gian chết
thập phân, thể tích của thực phẩm và kiểu thực phẩm.
Sức mạnh siêu âm không có tác động nhiều đến việc tiêu diệt vi sinh vật
và vô hoạt enzym trừ khi chúng có cường độ cao. Vì thế siêu âm thường
được kết hợp với các kỹ thuật khác như áp suất (manosonication), nhiệt
(thermosonication) hoặc cả hai áp suất và nhiệt (manothermosonication)
để tăng thêm hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật và vô hoạt enzym.
Ứng dụng của siêu âm 
(microbial inactivation by ultrasound)
Khi các bọt khí bị nổ, nhiệt sinh ra trong lỏng
xung quanh các lỗ hổng. Thể tích của lỏng được
gia nhiệt là rất nhỏ và rất nhanh. Nhiệt độ của
vùng này có thể tăng lên rất cao, lên đến 5000°C,
trong vài microgiây. Sự tồn tại nhiệt này có thể
giải thích tỷ lệ gây chết dạng mũ của siêu âm
giống như dạng nhiệt.
Nhưng đa số các tác giả nói rằng nhiệt sinh ra từ
siêu âm không góp phần vào hiệu ứng gây chết
tế bào vì thời gian làm chết 90% VSV của
phương pháp siêu âm là rất lớn.
Ứng dụng của siêu âm 
(microbial inactivation by ultrasound)
2. Kết tinh
Nguyên lý : hiện tượng xâm thực tạo ra từ sóng
siêu âm tác động vào các tinh thể tạo ra các mầm
tinh thể. Trong quá trình xâm thực, các tinh thể bị
nghiền nhỏ, chia cẳt thành các mầm tinh thể với số
lượng lớn và rất nhỏ đồng đều, gọi là các tâm của
mầm tinh thể.
Ứng dụng của siêu âm 
(microbial inactivation by ultrasound)
Quá trình siêu âm được ứng dụng trong y dược
và hoá học tinh luyện, những hợp chất ở điều kiện
bay hơi nước tạo ra các tinh thể có khối lượng lớn.
- ứng dụng trong việc biến đổi và kiểm soát quá
trình kết tinh của nhiều sản phẩm, như trong quá
trình kết tinh đường, quá trình tránh sự kết tinh của
đường trong mật ong
- ứng dụng vào việc đông đặc các chất béo trong
chocolate, mứt và kem. Siêu âm là một công cụ
hiệu quả để kiểm soát việc các tinh thể đa hình
của chất béo và diễn ra trong thời gian rất ngắn.
Ứng dụng của siêu âm 
(microbial inactivation by ultrasound)
3. lọc
- làm sạch vách lọc và
tránh bám cáu cặn
-sóng siêu âm có tác
dụng làm tích tụ các hạt
nhỏ và tiếp theo là tạo ra
sự rung để giữ một phần
hạt ở dạng huyền phù, vì
thế nó làm trong dung
dịch sau khi lọc. Quá
trình này được ứng dụng
lọc các sản phẩm sau khi
ép như nước ép trái cây,
đồ uống như làm trong
bia
Ứng dụng của siêu âm 
(microbial inactivation by ultrasound)
4. Sấy .
- sử dụng hiện tượng xâm thực của siêu âm tác động vào
thực phẩm sấy, hiện tượng nén ép và giãn nở, tạo cho thực
phẩm xốp hơn, sẽ làm tăng quá trình di chuyển ẩm từ trong
lỏng thực phẩm ra ngoài. Các loại trái cây và rau được xử lý
trước khi sấy như táo, dưa bở, đu đủ, cà rốt,... đã giảm
được thời gian sấy và chất lượng tương đương với quá trình
sấy chân không thăng hoa.
5. Chiết
- hiện tượng xâm thực làm phá vỡ tế bào thực vật và làm
rách màng tế bào của chúng, làm cho chất dinh dưỡng chảy
ra ngoài, tăng hiệu quả của quá trình chiết.
6. Nhũ tương hoá : việc phá nhỏ các chất làm đồng đều các
chất lỏng không hoà tan, kết hợp với quá trình rung của
dung dịch. ứng dụng cho nước ép trái cây, nước cà chua
nghiền, mayonnaise và sản phẩm sữa.
Ứng dụng của siêu âm 
(microbial inactivation by ultrasound)
6. Tạo độ mềm cho thịt : dựa vào hiện tượng xâm thực thì
thịt được làm mêm rất tốt. Quá trình này sẽ không đạt hiệu
quả khi thịt đang ở giai đoạn tê cứng và sau tê cứng. Quá
trình còn phụ thuộc vào loài động vật khác nhau, tần số và
năng lượng của sóng siêu âm.
7. Rửa
Ứng dụng của siêu âm 
(microbial inactivation by ultrasound)