Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS

Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
MỤC LỤC
A. KỸ THUẬT MAP (MODIFIED ATMOSPHERE PACKAGING)................................7
I. Khái niệm MAP.........................................................................................................7
1. Lòch sử phát triển của MAP..................................................................................7
2. Đònh nghóa MAP....................................................................................................8
3. Các yếu tố cần kiểm soát trong kỹ thuật MAP.....................................................9
a. Yếu tố sinh học:.................................................................................................9
a. Yếu tố sinh học:.................................................................................................9
b. Yếu tố sinh lý:.................................................................................................10
b. Yếu tố sinh lý:.................................................................................................10
c. Yếu tố hóa học:..............................................................................................11
c. Yếu tố hóa học:..............................................................................................11
4. Các chất khí được sử dụng trong kỹ thuật MAP..................................................11
II. Kỹ thuật MAP trong bảo quản rau quả...................................................................13
1. Kỹ thuật vận hành của EMAP ............................................................................14
2. Thiết lập thành phần khí bên trong bao bì ..........................................................16
3. Các nhân tố ảnh hưởng đến EMAP.....................................................................17
a. Sự chống lại quá trình khuếch tán:..................................................................17
a. Sự chống lại quá trình khuếch tán:..................................................................17
b. Cường độ hô hấp:............................................................................................17
b. Cường độ hô hấp:............................................................................................17
c. Sự tạo thành của ethylen:................................................................................18
c. Sự tạo thành của ethylen:................................................................................18
d. Nhiệt độ:..........................................................................................................18
d. Nhiệt độ:..........................................................................................................18
e. Độ ẩm tương đối:.............................................................................................19
e. Độ ẩm tương đối:.............................................................................................19
f. Nồng độ O2 và CO2:........................................................................................19
f. Nồng độ O2 và CO2:........................................................................................19
g. Ánh sáng:.........................................................................................................20

g. Ánh sáng:.........................................................................................................20
h. Shock và va chạm :.........................................................................................21
h. Shock và va chạm :.........................................................................................21
4. Sử dụng MAP kết hợp với các phương thức bảo quản khác:...............................21
a. Kết hợp với bảo quản lạnh :............................................................................21
a. Kết hợp với bảo quản lạnh :............................................................................21
1
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
b. Kết hợp với dùng hóa chất :............................................................................21
b. Kết hợp với dùng hóa chất :............................................................................21
c. Phương pháp MAP sử dụng nồng độ O2 cao:..................................................21
c. Phương pháp MAP sử dụng nồng độ O2 cao:..................................................21
5. Phương thức đóng gói trong MAP cho rau quả:...................................................25
a. Dùng buồng hút chân không:..........................................................................25
a. Dùng buồng hút chân không:..........................................................................25
b. Phương thức sử dụng ống hút khí:....................................................................26
b. Phương thức sử dụng ống hút khí:....................................................................26
c. Kiểu đóng gói sản phẩm đặt trên những khay:................................................27
c. Kiểu đóng gói sản phẩm đặt trên những khay:................................................27
d. Kiểu TFFS (Thermoform-fill-seal):.................................................................28
d. Kiểu TFFS (Thermoform-fill-seal):.................................................................28
6. Các loại bao bì sử dụng trong MAP cho rau quả:................................................29
a. Màng plastic:...................................................................................................30
a. Màng plastic:...................................................................................................30
b. Màng sáp:........................................................................................................34
b. Màng sáp:........................................................................................................34
c. Các chất tạo màng khác : ................................................................................36
c. Các chất tạo màng khác : ................................................................................36
7. Một số thiết bò đóng gói MAP trong rau quả.......................................................36
8. Một số hình ảnh bao gói rau quả trong MAP......................................................40

B. HỆ THỐNG ĐÓNG GÓI CHỐNG VI SINH VẬT APS (ANTIMICROBIAL
PACKAGING SYSTEMS)................................................................................................42
I. Khái niệm về hệ thống đóng gói chống vi sinh vật.................................................42
1. Đònh nghóa...........................................................................................................42
2. Chất chống vi sinh vật.........................................................................................42
d. Hóa chất chống vi sinh vật..............................................................................44
d. Hóa chất chống vi sinh vật..............................................................................44
e. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc tự nhiên.................................................45
e. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc tự nhiên.................................................45
f. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc vi sinh (probiotic)..................................46
f. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc vi sinh (probiotic)..................................46
3. Màng film và màng phủ chống vi sinh vật..........................................................46
a. Nhóm polysaccharid........................................................................................47
a. Nhóm polysaccharid........................................................................................47
b. Nhóm protein...................................................................................................48
b. Nhóm protein...................................................................................................48
2
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
c. Nhóm lipid......................................................................................................49
c. Nhóm lipid......................................................................................................49
d. Hỗn hợp composit............................................................................................50
d. Hỗn hợp composit............................................................................................50
4. Cơ chế vận hành kỹ thuật APS............................................................................50
5. Các yếu tố ảnh hưởng đến kỹ thuật APS............................................................55
II. NHỮNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ............................................................60

3
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1: Quá trình hô hấp yếm khí....................................................................................14

Hình 2: Quá trình hô hấp hiếu khí....................................................................................15
Hình 3: Quá trình hô hấp khi bảo quản MAP...................................................................16
Hình 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian bảo quản.................................................18
Hình 5: Ảnh hưởng của nồng độ O2 và CO2 đến kỹ thuật MAP......................................20
Hình 6: nh hưởng của nồng độ O2 cao đến sự phát triển của vi sinh vật.......................23
Hình 7: Giả thuyết về sự ức chế enzyme làm mất màu trong kỹ thuật MAP nồng độ O2
cao.....................................................................................................................................23
Hình 8: Sự phát triển của nấm mốc bò ức chế bởiù các loại hỗn hợp khí...........................24
Hình 9: Nấm mốc Penicillium digitatum ở cam bò ức chế bởi các loại hỗn hợp khí........25
Hình 10: Buồng đóng gói chân không..............................................................................26
Hình 11: Thiết bò đóng gói sử dụng ống khí.....................................................................27
Hình 12: Thiết bò đóng gói bao bì dạng khay....................................................................28
Hình 13: Thiết bò đóng gói dạng TFFS.............................................................................29
Hình 14: Máy KATS 800..................................................................................................36
Hình 15: Máy ORICS R40................................................................................................37
Hình 16: Hệ thống sản xuất salad đóng gói sử dụng kỹ thuật MAP.................................39
Hình 17: K thu t APSỹ ậ .....................................................................................................51
Hình 18: H th ng bao bì v h th ng màng ph n đ cệ ố ả ệ ố ủ ă ượ ..............................................56
Hình 19: S nh c a ch t ch ng khu n trong hai h th ng bao bì ch ng khu n khác ự ả ủ ấ ố ẩ ệ ố ố ẩ
nhau..................................................................................................................................58
Hình 20: Nồng độ trên bề mặt thực phẩm........................................................................59
Hình 21: Ion bạc được đính lên chất mang là nhôm silicat...............................................60
4
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Cường độ hô hấp một số loại rau quả.................................................................16
Bảng 2: Nồng độ O2 thấp nhất và CO2 cao nhất trong bảo quản các loại rau quả..........19
Bảng 3: Thời gian (ngày) bảo quản các loại rau quả bằng phương pháp MAP ở 80C......23
Bảng 4: Khả năng thấm khí hơi và nước, khả năng chòu đựng trong các môi trường hóa
học của các loại plastic.....................................................................................................33

Bảng 5: Ứng dụng các loại vật liệu trong bao gói rau quả...............................................34
Bảng 6: Các chất chống vi sinh vật thường dùng..............................................................43
Bảng 7: Một số nghiên cứu ứng dụng kỹ thật APS...........................................................53
Bảng 8: Một số chất chống vi sinh vật và nhà sản xuất...................................................61
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AMAP: Active Modified Atmosphere Packaging
APS: Antimicrobial Packaging System
BHA: Butylat Hydroxy Anizon
BHT: Butylat Hydroxy Toluen
CMC: Carboxy Methyl Cellulose
EDTA: Ethylenediamine Tetraacetic Acid
EMAP: Equilibrium Modified Atmosphere Packaging
EVA: Ethylen Vinyl Acetat
HPMC: Hydroxypropyl Methylcellulose
LDPE: Low Density Polyethylen
LLDPE: Linear Low Density Polyethylen
MA: Modified Atmosphere
MAP: Modified Atmosphere Packaging
OPP: Oriented Polypropylen
PAMP: Passive Modified Atmosphere Packaging
PE: Polyethylen
PET: Polyethylen Terephthalate
PP: Polypropylen
PPO: Polyphenoloxiedase
PVC: Polyvinylclorua
PVOH: Polyvinyl alcohol
SOPP: Natri octophenit-phenat
SPI: Soy Protein Isolate
TBHQ: Tertiary Butylhydroquinone
TFFS: Thermoform-fill-seal

WPC: Wood Plastic Composite
5
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
6
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
A. KỸ THUẬT MAP (MODIFIED ATMOSPHERE PACKAGING)
I. Khái niệm MAP
An toàn và sự hư hỏng là hai yếu tố quan trọng được quan tâm nhiều nhất trong tất cả các
loại thực phẩm. An toàn được chú trọng nhất việc chống lại mầm bệnh và độc tố trong thực phẩm.
Sự hư hỏng bắt nguồn bởi vi khuẩn, hoạt động của enzyme, các phản ứng hóa học mà hậu quả gây
ra là những biến đổi không mong muốn trong mùi vò, tính chất hóa lý, thành phần dinh dưỡng của
sản phẩm. Chất lượng của thực phẩm phụ thuộc vào thành phần, vào cách chế biến, cách đóng gói
và bảo quản. Mục đích chính của kỹ thuật MAP là kéo dài thời gian bảo quản của thực phẩm bằng
cách làm giảm tỷ lệ hư hỏng mà vẫn giữ được sự an toàn và chất lượng vốn có của nó (Ooraikul
and Stiles, 1991).
1. Lòch sử phát triển của MAP
Tính năng của công nghệ bảo quản bằng cách bao gói sản phẩm trong khí quyển thay đổi
(MAP) nhằm kéo dài tuổi thọï thực phẩm đã được nhận biết cách đây nhiều năm. Trong thập niên
1920, các nhà khoa học trong khi làm việc tại một cơ sở nghiên cứu tại Cambridge, vương quốc
Anh, đã thấy rằng tuổi thọ của những quả táo có thể gia tăng bằng cách tồn trữ chúng trong các
môi trường với những nồng độ O
2
thấp và khí CO
2
cao, trong thập niên 30 khi thòt bò được vận
chuyển trong các môi trường có khí CO
2
thì thời gian bảo quản của chúng tăng gần gấp 2 lần.
Ở vương quốc Anh chính dây chuyền bán lẻ thòt đóng gói trong khí quyển thay đổi của công
ty Marks & Spencer lần đầu tiên trong năm 1979 đã tạo điều kiện cho sự nổi tiếng trên thò trường

thế giới ngày nay về các sản phẩm bao gói khí quyển cải biến MA (Modified Atmosphere). Kể từ
đó đã có sự nhân rộng trong việc ứng dụng và nhu cầu đòi hỏi chính đáng của người tiêu dùng về
các loại thực phẩm tươi và đông lạnh mà lại chứa ít các chất bảo quản. Điều đó đã dẫn đến một sự
gia tăng đáng kể trong lónh vực các sản phẩm bao gói trong khí quyển thay đổi. Ngày nay, thực
7
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
phẩm đóng gói trong MAP bao gồm thòt tươi và nấu chín, cá, rau quả, mì sợi, phomát, các loại
bánh nướng từ bột mì, khoai tây chiên, cà phê và trà.
2. Đònh nghóa MAP
Bao gói trong khí quyển điều chỉnh MAP là phương pháp bảo quản bằng cách thay đổi thành
phần khí quyển bao quanh sản phẩm bằng cách dùng màng bao như là bao bì sản phẩm và không
có sự kiểm soát điều chỉnh nào sau đó trong suốt thời gian bảo quản.
 Nguyên tắc:
Tạo một lớp màng mỏng bao bọc có tính thẩm thấu chọn lọc đối với các loại khí, với mục
đích thay đổi thành phần khí quyển chung quanh rau quả, hạn chế hô hấp và hoạt động của vi sinh
vật.
 Ưu điểm :
– Thời gian bảo quản có thể tăng lên đến 4 lần.
– Tổn thất về khối lượng giảm.
– Sản phẩm giữ độ tươi nguyên.
– Ít hoặc không cần dùng chất bảo quản.
– Có thể tránh được tổn thương lạnh ở một số loại rau quả khi áp dụng phương pháp bảo
quản lạnh.
– Có thể hạn chế được sự phát triển của vi sinh vật và các loài côn trùng.
– Có thể phân phối sản phẩm đi các nơi xa hơn, giảm chi phí phân phối.
– Việc phân phối các sản phẩm lát rời dễ dàng hơn.
– Tăng tính thẩm mỹ trong trưng bày, sản phẩm được nhìn thấy rõ ràng và toàn bộ.
8
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
– Công tác đóng gói được tập trung hóa và kiểm tra từng phần một.

 Nhược điểm :
– Nhiệt độ cần phải điều chỉnh thích hợp (ảnh hưởng đến tốc độ hô hấp của rau quả).
– Đối với từng loại sản phẩm khác nhau thì sẽ có một công thức khí khác nhau.
– Có thể gây những tổn hại sinh lý của một số loại rau quả như tạo những vết đen ở khoai
tây.
– Tạo nên sự chín không đều của một số loại quả như chuối và cà chua (O
2
< 2%,CO
2
>
5%).
– Nồng độ CO
2
cao có thể ảnh hưởng đến chất lượng rau quả như sự xuất hiện màu nâu khi
CO
2
đạt 10%, tạo vết chấm bầm hoặc tăng độ bột trên một số giống táo, gây hư hỏng, sinh vò lạ
cho một số loại rau như súplơ, xà lách, đậu.
– Đòi hỏi thiết bò đặc biệt và phải có công tác huấn luyện.
– Gia tăng thể tích bao gói, ảnh hưởng đến chi phí vận chuyển và không gian trong buôn bán
lẻ.
– Sản phẩm sẽ không an toàn khi bao bì bò xì thủng.
– Giá thành cao.
3. Các yếu tố cần kiểm soát trong kỹ thuật MAP
a. Yếu tố sinh học:
Tỷ lệ phát triển của vi sinh vật trong thực phẩm phụ thuộc vào những yếu tố như là pH, hoạt
độ của nước a
w
, thế hóa r
h

, nhân tố vật lý, nhiệt độ, phương thức đóng gói, các chất phụ gia bảo
quản và các vi sinh vật cạnh tranh… trong thực phẩm. Những yếu tố này có thể được áp dụng riêng
9
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
lẻ hoặc kết hợp với nhau trong thực phẩm để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật kéo dài thời
gian bảo quản (Leistner and Gorris, 1995).
Khi MAP được áp dụng để kéo dài thời gian bảo quản thì yếu tố cần quan tâm nhất là chủng
loại vi khuẩn có thể gây nên sự hư hỏng trong thực phẩm đó. Khí, màng bao, nhiệt độ bảo quản…
có thể được sử dụng để tiêu diệt hoặc làm chậm sự phát triển của các vi sinh vật đó. Hỗn hợp khí
của CO
2
, O
2
, N
2
thường được sử dụng nhất (Zeuthen and Bogh-Sorensen, 2003).
Thực tế thì vi khuẩn Gram âm thì nhạy cảm với CO
2
hơn là vi khuẩn Gram dương. Vi khuẩn
Gram âm như là Pseudomonas spp, Acinetobacter spp và Moraxella spp thì bò tiêu diệt ở nhiệt độ
thấp. Vì vậy sản phẩm được bao gói với hàm lượng CO
2
cao và bảo quản ở nhiệt độ thấp thì vi
khuẩn Gram dương sẽ phát triển mạnh mẽ do không có sự cạnh tranh (Church, 1994). Bacillus
licheliformis và Leuconostoc mesenteroides là chủng vi khuẩn phát triển được trong một loại bánh
xốp kiểu Anh được đóng gói với khí bao gồm 60% CO
2
và 40% N
2
(Gibson et al., 2000). 100% CO

2
được sử dụng sẽ làm chậm sự phát triển của Clostridium botulium và hiệu quả này sẽ tăng khi kết
hợp với một nồng độ NaCl thích hợp ở nhiệt độ thấp (Devlieghere et al., 2001).
Sự thiếu O
2
trong khí quyển sẽ ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí. Môi trường
kò khí sẽ làm tăng sự phát triển và sinh độc tố của Clostridium botulium. Vì vậy môi trường yếm
khí được sử dụng một cách thận trọng trong kỹ thuật MAP (O'Connor-Shaw and Reyes, 2000).
Những yếu tố khác như pH, chất bảo quản, nhiệt độ thấp được ứng dụng để kết hợp với
phương pháp bảo quản yếm khí hoặc ngăn chặn các mần bệnh khác (Dufresne et al., 2000).
b. Yếu tố sinh lý:
Rau quả sau thu hoạch hoặc thòt sau giết mổ vẫn còn những biến đổi sinh lý. Chúng ảnh
hưởng đến thời gian bảo quản và chất lượng của sản phẩm tươi hoặc sản phẩm chế biến được bao
gói bằng MAP, vì vậy tùy loại sản phẩm, biến đổi sinh hóa của chúng, nhiệt độ bảo quản mà
chúng ta sẽ thiết lập một công thức MAP riêng cho chúng.
10
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
Rau quả sau thu hoạch có nhiều biến đổi sinh lý phức tạp. Những biến đổi này liên quan đến
quá trình hô hấp, quá trình này chòu ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường như là không khí, độ ẩm,
nhiệt độ và tình trạng vật lý của chúng (Cantwell, 1995).
Thòt sau giết mổ sẽ xảy ra hàng loạt các phản ứng hóa học diễn ra trong mô thòt, những biến
đổi sinh lý ở thòt tươi bắt đầu bằng sự co cứng (rigor mortis), thời gian co cứng phụ thuộc vào loại
và kích cỡ của con vật. Ngoài ra O
2
cần thiết để duy trì màu đỏ của thòt.
c. Yếu tố hóa học:
Các biến đổi hóa học ảnh hưởng đến chất lượng của thực phẩm, nhiều phản ứng oxy hóa
trong tự nhiên như là oxy hóa lipid, phản ứng Maillard, sự oxy hóa làm biến màu của chlorophyll,
carotenoid và flavonoid, sự oxy hóa của myoglobin trong thòt đỏ…Sự oxy hóa lipid sẽ phân hủy các
acid béo tự do chưa bảo hòa tạo nên những chất gây mùi ôi như là aldehyde, ketone, những acid

béo mạch ngắn…Phản ứng Maillard với đường và amino acid là tác nhân chính, có thể làm giảm
chất lượng sản phẩm nếu những protein nhạy cảm như lysine bò phá hủy, hay tạo ra những màu
hay mùi không mong muốn. Sự oxy hóa biến màu làm cho sản phẩm không còn hấp dẫn. Mặc
khác thòt đỏ sẽ trở nên bạc màu khi thiếu O
2
để chuyển hóa myoglobin thành oxymyoglobin để
duy trì màu đỏ thòt.
Những phản ứng hóa học chòu ảnh hưởng của những nhân tố như là nhiệt độ, a
w
, pH, r
h
, chất
bảo quản. Ví dụ như phản ứng oxy hóa lipid xảy ra mạnh mẽ ở nhệt độ cao, a
w
thấp, sự có mặt của
Cu hoặc Fe và ánh sáng, nhưng nó bò ngăn chặn bởi những chất chống oxy hóa như BHA, BHT
hoặc tocopherol (Peter and Leif, 2000).
4. Các chất khí được sử dụng trong kỹ thuật MAP
Có 3 khí chủ yếu được sử dụng trong kỹ thuật MAP là O
2
, CO
2
, N
2
. Việc lựa chọn các thành
phần khí phụ thuộc rất nhiều vào thực phẩm được bao gói. Môi trường khí được tạo ra bên trong
bao gói phải đáp ứng được sự cân bằng giữa việc kéo dài sự sống và các đặc tính cảm quan tối ưu
11
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
của thực phẩm. Ngoài ra, một số khí khác cũng được sử dụng là: khí trơ (He, Ar, Xe và Ne), CO

và SO
2
.
 Khí CO
2
:
Khí CO
2
là một khí không màu, có mùi hăng nhẹ ở nồng độ rất cao. Nó là một chất khí gây
ngạt và có tính ăn mòn nhẹ trong môi trường ẩm. CO
2
dễ dàng tan trong nước ( 1.57g/Kg ở
100Kpa, 20
0
C) để tạo ra acid cacbonic (H
2
CO
3
) làm tăng nồng độ acid trong dung dòch và làm
giảm pH. Khí này cũng hòa tan trong chất béo và một vài hợp chất hữu cơ khác. Nhiệt độ giảm
làm cho sự hòa tan của CO
2
tăng lên.Vì lý do này, hoạt tính chống vi sinh vật của CO
2
có hiệu quả
ở nhiệt độ nhỏ hơn 10
0
C hơn là ở 15
0
C hoặc cao hơn (Devlieghere et al., 1998, Devlieghere et al.,

2001). Điều này rất có ý nghóa trong kỹ thuật MAP.
 Khí O
2
:
Khí O
2
là một khí không màu, không mùi, có hoạt tính cao và duy trì sự cháy. Nó hòa tan rất
ít trong nước so với các loại khí khác, độ tan của CO
2
trong nước gấp 28 lần so với O
2
ở 20
o
C
(0.04g/Kg ở 100Kpa, 20
0
C). O
2
tham gia vài loại phản ứng làm hư hỏng thực phẩm: phản ứng oxi
hóa chất béo, phản ứng hóa nâu và phản ứng oxi hóa các chất màu. Sự thiếu O
2
trong không khí
có thể làm chậm sự phát triển, những biến đổi sinh lý của vi sinh vật Hầu hết các vi sinh vật gây
hỏng sản phẩm đều cần O
2
cho sự phát triển. Do đó để kéo dài sự sống cho thực phẩm thì bên
trong bao gói nên chứa đựng một hàm lượng thấp O
2
. Tuy nhiên cũng chú ý rằng, hàm lượng O
2

thấp cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và sự an toàn của thực phẩm, ví dụ: sự già yếu của rau
quả, sự phát triển của vi sinh vật yếm khí….(Day, 2003).
 Khí N
2
:
Khí N
2
là một khí không màu, không mùi, không vò và tương đối trơ về mặt hóa học. Nó có
tỷ trọng thấp hơn không khí, không duy trì sự cháy, hòa tan rất ít trong nước (0.018g/Kg ở 100KPa,
12
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
20
0
C) và những chất khác có trong thực phẩm. N
2
ức chế sự phát triển của vi sinh vật ưa khí, do đó
nó ngăn chặn sự hư hỏng do VSV này gây ra. Tuy nhiên, nó lại không ngăn chặn sự phát triển của
VSV kỵ khí. Nhờ tính hòa tan thấp trong nước, N
2
được sử dụng như một chất khí độn để giúp cho
bao gói tránh bò bẹp dúm thường xảy ra khi CO
2
bò hòa tan nhiều.
 Khí CO:
Khí CO là một khí không màu, không mùi, không vò. Nó có khả năng hoạt động về mặt hóa
học cao và có khả năng cháy. Nó không tan trong nước nhưng lại tan tốt trong một số dung môi
hữu cơ. CO được nghiên cứu cho MAP của thòt và được cho phép ở Mỹ để ngăn ngừa sự hóa nâu
của rau diếp được bao gói. Sự ứng dụng của CO còn bò hạn chế nhiều bởi vì nó độc và có thể tạo
với không khí một hỗn hợp gây nổ (Ooraikul and Stiles, 1991).
 Khí trơ:

Khí trơ là những khí không hoạt động. Ngày nay, những khí này cũng được ứng dụng trong
một số loại thực phẩm, ví dụ: khoai tây chiên đóng gói. Tuy nhiên, việc sử dụng khí N
2
trong công
nghiệp vẫn mang tính phổ biến hơn do nguồn N
2
dễ kiếm hơn (Ooraikul and Stiles, 1991).
II. Kỹ thuật MAP trong bảo quản rau quả
Hỗn hợp khí được đưa vào bên trong bao gói của các thực phẩm khác nhau thì khác nhau,
tùy thuộc vào loại thực phẩm, vật liệu làm bao bì và nhiệt độ tồn trữ. Thòt, cá cần màng bao có độ
thấm khí rất thấp vì những sảøn phẩm này không còn sự hô hấp trong quá trình bảo quản. Tuy
nhiên, rau quả là những thực phẩm vẫn còn hô hấp sau thu hoạch, do đó sự ảnh hưởng qua lại giữa
bao gói và rau quả là vô cùng quan trọng. Nếu sự thấm khí (CO
2
, O
2
) của màng bao được thiết kế
phù hợp với sự hô hấp của rau quả, có nghóa là sự tạo thành hay hấp thụ một khí cân bằng với sự
mất đi hay sự tạo thành của khí đó trong bao bì, thì thành phần khí mong muốn bên trong bao bì sẽ
13
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
ổn đònh và do đó mà rau quả sẽ kéo dài được hạn sử dụng của nó. Kỹ thuật để thiết lập sự cân
bằng khí đó gọi là EMAP (Equilibrium Modified Atmosphere Packaging).
1. Kỹ thuật vận hành của EMAP
 Điều kiện yếm khí
Trong những bao bì có độ thấm khí thấp, do sự hô hấp làm giảm hàm lượng O
2
và tăng hàm
lượng CO
2

nên điều kiện yếm khí sẽ nhanh chóng chiếm ưu thế, kết quả là gây ra mùi và vò khó
chòu cho rau quả.

Hình 1: Quá trình hô hấp yếm khí
Trong điều kiện yếm khí (nồng độ O
2
< 2%), đường chuyển hóa theo phản ứng:
C
6
H
12
O
6
 CO
2
+ Aldehyd + Acid hữu cơ + Rượu
Một phân tử đường chỉ tạo ra 2 phân tử ATP (64KJ) và chỉ có 5% nhiệt được tạo thành trong
suốt quá trình hô hấp yếm khí của rau quả.
 Điều kiện hiếu khí
Trong những bao bì có độ thấm khí cao, thành phẩn khí quyển bên trong bao gói lại tương tự
như bên ngoài, do đó mà sự hô hấp sẽ không hề bò giảm đi.
14
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS

Hình 2: Quá trình hô hấp hiếu khí
Trong điều kiện trên, phản ứng chuyển hóa đường xảy ra như sau:
C
6
H
12

O
6
+ 6O
2
 6H
2
O + 6CO
2
+ ATP
Một phân tử đường tạo ra 36 phân tử ATP (1152KJ).
 Kỹ thuật EMAP
Trong kỹ thuật EMAP, hàm lượng O
2
và CO
2
được điều chỉnh một cách chính xác và phù
hợp. Sự diều chỉnh này với mục đích làm giảm sự hô hấp, hạn chế sự chín, giảm hoạt tính của
enzyme hóa nâu, làm chậm quá trình làm mềm cấu trúc, chống thất thoát vitamin, giữ gìn sự tươi
xanh lâu dài cho rau quả.

15
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
Hình 3: Quá trình hô hấp khi bảo quản MAP
Dưới điều kiện khí quyển được hiệu chỉnh một cách chính xác, hàm lượng O
2
có sẵn rất ít
cho việc chuyển hóa đường thành năng lượng, do đó mà làm giảm sự thất thoát sản phẩm.
Bảng 1: Cường độ hô hấp một số loại rau quả
Phân loại Cường độ hô hấp (mg / kg / h) Loại rau quả
Rất thấp < 10 Hành

Thấp 10 - 20 Bắp cải, cà chua
Vừa phải 20 - 40 Carốt, cần tây
Cao 40 - 70 Rau diếp, củ cải
Rất cao 70 - 100 Rau bina, đậu
Cực kỳ cao > 100 Bông cải xanh, đậu Hà Lan
2. Thiết lập thành phần khí bên trong bao bì
Có 2 cách để xây dựng thành phần khí quyển bên trong bao bì:
 PAMP ( Passive Modified Atmosphere Packaging):
Đặc tính của sản phẩm được kết hợp chặt chẽ với đặc tính thấm khí của màng bao. Một
thành phần khí quyển thích hợp sẽ được tạo ra một cách thụ động bên trong bao bì là kết quả của
việc tiêu thụ O
2
và thải CO
2
của quá trình hô hấp. Ban đầu sản phẩm sẽ được bao gói bình thường
trong túi đựng vì thế tất nhiên bên trong bao gói lúc này là hỗn hợp khí có thành phần như khí
quyển. Sản phẩm sẽ hô hấp như bình thường ở thời điểm ban đầu này. Lượng O
2
tiêu thụ sẽ lớn
hơn lượng O
2
bên ngoài thấm vào, như vậy lượng O
2
trong bao gói chắc chắn sẽ bò giảm xuống dẫn
16
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
đến cường độ hô hấp của sản phẩm cũng sẽ giảm theo. Sau một khoảng thời gian ngắn, lượng O
2
tiêu thụ sẽ cân bằng với lượng O
2

thấm từ bên ngoài vào. Sự cân bằng bắt đầu được thiết lập và
hỗn hợp khí lúc này là thành phần khí thích hợp cho sản phẩm.
 AMAP (Active Modified Atmosphere Packaging):
Thành phần khí bên trong bao bì được thiết lập bằng cách rút chân không và thay thế không
khí bằng một hỗn hợp khí mong muốn. Để đạt được và duy trì thành phần khí quyển mong muốn
trong suốt thời gian bảo quản, sự thấm khí của màng bao phải được thiết lập sao cho cho phép O
2
đi vào trong màng bao ở một tỷ lệ cân bằng với lượng O
2
được hấp thụ bởi sản phẩm và để thoát
CO
2
ra ngoài màng bao ở một tỷ lệ cân bằng với lượng CO
2
do sản phẩm tạo ra. Thêm vào đó,
chất hấp thụ cũng được đưa vào để điều khiển nồng độ O
2
, CO
2
, C
2
H
4
và hấp thụ ẩm.
3. Các nhân tố ảnh hưởng đến EMAP
a. Sự chống lại quá trình khuếch tán:
Sự di chuyển của các thành phần khí bên trong bao bì là do sự khuyếch tán theo chiều
gradient nồng độ của chúng. Khí O
2
từ môi trường ngoài khuếch tán qua vỏ sản phẩm vào bên

trong thòt quả rồi dòch quả để đến nơi tiêu thụ. Các rau quả khác nhau thì có khoảng không chứa
khí khác nhau ( ví dụ: khoai tây 1-2%, cà chua 5-20%, táo 25-30%). Khoảng không chứa khí càng
giới hạn, khả năng chống lại sự khuyếch tán khí càng cao. Điều này ảnh hưởng đến thành phần
khí trong kỹ thuật MAP, vì những rau quả có sự chống lại khuyếch tán cao sẽ trở nên yếm khí ở
vùng trung tâm.
b. Cường độ hô hấp:
Hô hấp trong thực vật là sự oxi hóa đường, acid hữu cơ thành những phân tử đơn giản là CO
2
,
H
2
O và năng lượng dạng nhiệt hoặc năng lượng trao đổi chất. Nhiệm vụ chính của MAP là làm
sao phải giảm tối thiểu cường độ hô hấp, tránh sự thất thoát vật chất.
17
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
c. Sự tạo thành của ethylen:
Ethylen được xem như là một hóc môn thực vật, đóng vai trò chính trong việc làm chín quả.
Ethylen hoạt động làm chín quả ở nồng độ vết (0.1ppm). O
2
thì cần thiết cho sự hoạt động của
ethylen. Nghiên cứu thấy rằng sự kết hợp giữa ethylen với cơ quan thụ cảm của sản phẩm bò ngăn
cản khi nồng độ O
2
dưới 8%, và sự tạo thành ethylen sẽ bò giảm đi một nửa khi nồng độ O
2
dưới
2.5%. Như vậy, ở nồng độ khoảng 2.5% này, sự chín sẽ bò kiềm hãm do việc ngăn cản sự tạo
thành cũng như hoạt động của ethylen.
d. Nhiệt độ:
Những tiến trình trao đổi chất như hô hấp, chín đều chòu sự ảnh hưởng của nhiệt độ. Thông

thường các phản ứng hóa học tăng lên 2 đến 3 lần khi nhiệt độ tăng thêm 10
0
C, do vậy việc điều
khiển nhiệt độ thích hợp là vô cùng quan trọng để hệ thống MAP hoạt động một cách hiệu quả.
Hình 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian bảo quản
(Nguồn: USDA handbook No. 66: The Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Nursery
Stocks.)
18
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
e. Độ ẩm tương đối:
Độ ẩm trong bao bì thấp có thể làm tổn hại đến sự thoát hơi nước của cây, dẫn đến sự khô
và gia tăng cường độ hô hấp. Ngược lại với độ ẩm cao sẽ xuất hiện sự ngưng tụ, dẫn đến sự chênh
lệch về nhiệt độ bên trong và bên ngoài màng bao, tạo thể tích trống trong bao gói và ảnh hưởng
một phần nào đó đến bản chất của bao gói.
f. Nồng độ O
2
và CO
2
:
Một thành phần khí quyển ưu việt là một thành phần khí quyển giảm thiểu được sự hô hấp
và do đó kéo dài được thời gian sống của sản phẩm mà không làm tổn hại đến quá trình trao đổi
chất của chúng. Vì thành phần khí quyển có thể dao động ở một mức độ nhỏ nên thành phần khí
quyển tối ưu thực tế không nên quá gần với thành phần mà bắt đầu có sự tổn hại.
Để bảo quản rau quả trong MAP, người ta thường hạ thấp nồng độ O
2
, tăng nồng độ CO
2
.
Tuy nhiên trong thực tế, không phải nồng độ O
2

càng thấp càng tốt cũng như CO
2
có thể nâng cao
đến bao nhiêu cũng được mà phải có một giới hạn đối với mỗi loại rau quả. Khi O
2
không có thì
rau quả có thể xảy ra hiện tượng hô hấp yếm khí làm cho sản phẩm có mùi vò lạ cộng thêm với sự
phát triển của vi sinh vật yếm khí, nếu O
2
quá thấp thì không đủ giữ cho sản phẩm được tươi
nguyên như ban đầu. Đối với CO
2
cũng vậy khi nồng độ quá cao thì sẽ làm cho sản phẩm nhạt
hương vò. Vì vậy, thành phần O
2
thấp nhất nên khoảng 2%, CO
2
cao nhất là 20% thì có thể ức chế
được vi sinh vật mà lại không ảnh hưởng nhiếu đến chất lượng rau quả (Ooraikul and Stiles, 1991).
Bảng 2: Nồng độ O
2
thấp nhất và CO
2
cao nhất trong bảo quản các loại rau quả
Loại rau quả CO
2
(%) O
2
(%)
Táo 2 2

Lê tàu 5 3
Chuối 5 _
Bông cải xanh 15 1
Bắp cải 5 2
Cà rốt 4 3
Súp lơ 5 2
19
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
Chanh _ 5
Dưa chuột 10 3
Rau diếp 1 2
Hành 10 1
Đậu 7 5
Lê 5 2
Khoai tây 10 10
Rau Bina 20 _
Dâu 20 2
Bắp 20 _
Cà chua 2 3
Hình 5: Ảnh hưởng của nồng độ O
2
và CO
2
đến kỹ thuật MAP
(Nguồn: USDA handbook No. 66: The Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Nursery
Stocks.)
g. Ánh sáng:
Đối với hầu hết các sản phẩm rau quả, ánh sáng không có ảnh hưởng quan trọng lắm. Tuy
nhiên, đối với loại rau xanh, nếu ánh sáng có đủ thì sẽ xảy ra quá trình quang hợp nghóa là một
lượng đáng kể CO

2
sẽ bò tiêu thụ và một lượng O
2
cũng sẽ được tạo ra tương ứng. Phản ứng này đi
ngược lại quá trình hô hấp và do đó sẽ làm cho thành phần khí trong bao gói sẽ bò biến đổi.
20
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
h. Shock và va chạm :
Các vết thương của quá trình shock và va chạm sẽ làm gia tăng cøng độ hô hấp và giải
phóng enzyme hoá nâu sản phẩm. Thêm vào đó tại những vết thương này thì nguy cơ truyền
nhiễm vi khuẩn và nấm là rất cao.
4. Sử dụng MAP kết hợp với các phương thức bảo quản khác:
a. Kết hợp với bảo quản lạnh :
Để nâng cao hiệu quả bao gói MAP, người ta thường thường kết hợp với phương pháp bảo
quản lạnh. Ở nhiệt độ lạnh thích hợp thì tốc độ hô hấp của rau quả sẽ giảm xuống vì vậy mà sẽ
kéo dài được thời gian bảo quản sản phẩm
b. Kết hợp với dùng hóa chất :
Trong rau quả, enzyme polyphenoloxidase thường xúc tác cho phản ứng sậm màu vì vậy làm
giảm chất lượng của sản phẩm. Do đó, người ta thường kết hợp đóng gói MAP với việc sử dụng
hóa chất chống oxi hóa ngăn chặn sự chuyển màu ở rau quả đã qua sơ chế. Các hóa chất thường
được dùng để nhúng qau quả vào trước khi bao gói MAP là:hỗn hợp acid ascorbic hoặc erythorbic
hoặc muối natri của chúng với acid citric, acid malic, acid tartaric, succinic, CaCl
2
, NaCl, 4-
hexylresocinol, cysteine hydrochlorite. Những nghiên cứu xa hơn nữa cho thấy còn có thể sử dụng
màng bao từ tinh bột và pectin và những tác nhân sinh học an toàn như vi khuẩn lactic để ngăn
chặn enzyme polyphenoloxidase.
c. Phương pháp MAP sử dụng nồng độ O
2
cao:

Việc đóng gói thực phẩm ở nồng độ O
2
cao là một phương pháp tương đối mới mẻ và khá lạ.
21
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
Trong suốt những năm 1993 -1994, một vài công ty sản xuất những sản phầm sơ chế đã thử
nghiệm bao gói sản phẩm với nồng độ O
2
cao. Kết quả thử nghiệm cho thấy phương pháp này đem
lại hiệu quả cao. Tuy nhiên khi đó phương pháp này đã không được áp dụng có lẽ vì tồn tại một số
kết quả không phù hợp và do sự thiếu hiểu biết về cơ cấu của các phản ứng sinh hóa cùng những
vấn đề liên quan đến tính an toàn khi sử dụng phương pháp này. Vào đầu năm 1995, Campden và
Chorleywood đã tiến hành thử nghiệm trên rau diếp xứ lạnh và những loại trái cây nhiệt đới. Kết
quả cho thấy, phương pháp MAP O
2
nồng độ cao có thể khắc phục được những nhược điểm so với
phương pháp sử dụng O
2
nồng độ thấp.
Nồng độ O
2
cao có ảnh hưởng đến các enzyme xúc tác cho phản ứng chuyển màu ở rau quả,
ngăn chặn sự lên men gây ra bởi những vi khuẩn kò khí và ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn.
Điều này có thể giải thích là do gốc oxi tự do đã tác động phá vỡ các đại phân tử trong tế bào của
chúng khi nồng độ O
2
quá cao tràn vào những hệ thống bảo vệ các tế bào. Tuy nhiên, E.coli và
L.monocytogenes có thể chòu được nồng độ O
2
lên đến 80% - 90%.

22
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
Hình 6: nh hưởng của nồng độ O
2
cao đến sự phát triển của vi sinh vật
Nồng độ O
2
cao có thể ngăn chặn ức sự chuyển màu ở rau quả. Điều này có thể được giải
thích như sau: enzyme polyphenoloxiedase (PPO) tác động làm biến đổi những hợp chất
polyphenol trong rau quả thành quinon không màu, nhưng hợp chất quinon này lại tiếp tục trùng
hợp tạo melanin làm sẫm màu sản phẩm. Nồng độ O
2
cao sẽ ức chế PPO hoặc là nồng độ quinon
tạo thành nhiều sẽ quay lại ức chế PPO.
Hình 7: Giả thuyết về sự ức chế enzyme làm mất màu trong kỹ thuật MAP nồng độ O
2
cao
Bảng 3: Thời gian (ngày) bảo quản các loại rau quả bằng phương pháp MAP ở 8
0
C
Loại rau quả
Bảo quản ở nồng độ O
2
thấp Bảo quản ở nồng độ O
2
cao
Rau diếp xứ lạnh 2 - 4 4-11
Chuối xắt lát 2 4
Bông cải xanh 2 9

Rau diếp cốt 3 7
Dâu tây 1 - 2 4
Rau bina lá nhỏ 7 9
Ngò tây 4 9
Rau mùi 4 7
Củ cải Thụy Điển 3 10
Quả mâm xôi 5 - 7 9
Nấm rơm 2 6
23
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
Cà rốt 3 - 4 4
Phương pháp MAP nồng độ cao có thể ngăn chặn ức chế nhiều nhóm vi khuẩn, nấm men,
nấm mốc, đặc biệt là những vi sinh vật gây bệnh và gây hư hỏng như Aeromonas hydrophila,
Salmonella enteritidis, Pseudomonas putida, Rhizopus stolonifer, Botrytis cinerea, Penicillum
roqueforti, Penicillum digitatum, Aspergillus niger. Tuy nhiên nồng độ O
2
không ngặn chặn được
các loài : Pseudomonas fragi, Bacillus cereus, Lactobacillus sake, Yersinia enterotolitica và
Listeria monocytogenes nhưng việc thêm 10 – 30% CO
2
sẽ ngăn chặn được sự phát triển của
chúng.
Hình 8: Sự phát triển của nấm mốc bò ức chế bởiù các loại hỗn hợp khí
24
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
Hình 9: Nấm mốc Penicillium digitatum ở cam bò ức chế bởi các loại hỗn hợp khí
Đối với loại rau quả qua sơ chế thì thành phần khí quyển hiệu chỉnh tốt nhất là 80 – 95% O
2
,
5 – 20% N

2
.
Để phương pháp MAP nồng độ O
2
cao có hiệu quả tốt nhất thì nồng độ O
2
> 40%, CO
2
10 -
25%. Điều này có thể thực hiện được bằng cách giảm nhiệt độ tồn trữ, chọn bao gói những loại có
tốc độ hô hấp thấp, giảm tối thiểu bề mặt cắt của rau quả, giảm tỷ lệ thể tích chứa sản phẩm trên
thể tích khí,sử dụng những màng có thể giữ lại được O
2
trong khi đó cho phép CO
2
thoát ra, có thể
cho vào những túi hấp thụ CO
2
hoặc tạo ra lượng O
2
5. Phương thức đóng gói trong MAP cho rau quả:
a. Dùng buồng hút chân không:
– Loại máy này sử dụng bao dạng màng và dùng kỹ thuật hút chân không để thay đổi thành
phần không khí.
– Thường được sử dụng cho những loại sản phẩm bao gói có kích thước nhỏ gọn .
– Sản phẩm bao gói được đặt vào trong túi nhỏ có dạng màng và được đặt vào trong buồng.
25