Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật sử dụng tia cực tím đến chất lượng một số sản phẩm thủy sản

-1-

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

VŨ DUY ĐÔ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC
THÔNG SỐ KỸ THUẬT SỬ DỤNG TIA CỰC
TÍM ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỘT SỐ.SẢN
PHẨM THUỶ SẢN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Nha Trang - 2006


-2–

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

VŨ DUY ĐÔ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC
THÔNG SỐ KỸ THUẬT SỬ DỤNG TIA CỰC
TÍM ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỘT SỐ SẢN
PHẨM THUỶ SẢN
Chuyên ngành: Công nghệ sản phẩm từ thịt và cá
Mã số: 2.11.04

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1.
PGS. TS. Trần Thị Luyến
2.
TS. Nguyễn Thị Nga.

Nha trang – 2006


-3–

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những kết quả
nghiên cứu được trình bày trong bản luận án này là trung thực và chưa từng
được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án


-4–

LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hoàn thành luận án này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, chân
thành tới PGS.TS. Trần Thị Luyến, TS. Nguyễn Thị Nga là những các cán bộ
hướng dẫn đã hết sức tận tình chỉ bảo, động viên tôi trong quá trình thực hiện đề
tài luận án. Xin chân thành cảm ơn các GS., PGS., TS. trong các Hội đồng bảo
vệ luận án: GS.TSKH. Nguyễn Trọng Cẩn, GS.TSKH. Lưu Duẩn, GS.TS.

Nguyễn Thị Hiền, GS.TS. Đoàn Dụ, PGS.TS. Ngô Tiến Hiển, PGS.TS. Nguyễn
Đức Lượng, PGS.TS. Ngô Đăng NGhĩa, PGS.TS. Xích Liên, TS. Trần Thị
Dung, TS. Đỗ Văn Ninh, TS. Vũ Ngọc Bội đã có nhiều ý kiến góp ý cho luận
án.
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban
Chủ nhiệm khoa Chế biến, Phòng Đào tạo, các đồng nghiệp trong khoa Chế
biến và trong bộ môn Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang đã
giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn Viện Công nghệ sinh học & Môi trường - Trường
Đại học Nha Trang, Viện Pasteur Nha Trang, Trung tâm Y tế dự phòng Nha
Trang, Phân viện Khoa học vật liệu tại Nha Trang thuộc Viện Khoa học &
Công nghệ Việt Nam, Trung tâm Chất lượng, An toàn vệ sinh & Thú y thuỷ sản
vùng 3 đã phối hợp thực hiện, tạo thuận lợi cho tôi có được những kết quả tốt,
hoàn thành luận án của mình.

Tác giả luận án


-5–

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN

4

1.1. Khái quát chung về tia cực tím

4

1.2. Một số vấn đề trong bảo quản sản phẩm thuỷ sản khô ở nhiệt độ
thấp và ý nghĩa của việc xử lý sản phẩm khô bằng tia cực tím.
1.2.1. Một số vấn đề trong bảo quản sản phẩm thuỷ sản khô ở nhiệt độ thấp

14
14

1.2.2. Ý nghĩa của việc xử lý sản phẩm khô bằng tia cực tím trước khi
bảo quản.

21

1.2.3.Một số chất chống oxi hoá

23

1.3. Những nghiên cứu, ứng dụng tia cực tím trong sản xuất thực phẩm

26

1.3.1. Những nghiên cứu, ứng dụng tia cực tím ở nước ngoài

26

1 3.2. Những nghiên cứu, ứng dụng tia cực tím vào chế biến thực phẩm
ở Việt Nam

33

CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

36

2.1. Đối tượng nghiên cứu

36

2.1.1. Nguyên liệu dùng sản xuất mực khô

37

2.1.2. Nguyên liệu dùng sản xuất cá cơm khô

37

2.2. Phương pháp nghiên cứu

38

2.2.1. Phương pháp chuẩn bị các mẫu thí nghiệm

39

2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ
đến tác dụng diệt khuẩn của tia cực tím

39

2.2.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của tia cực tím đến một số
tính chất hoá học và cảm quan của mực khô và cá cơm khô
2.2.4. Bố trí thí nghiệm xác định nồng độ axit ascorbic - chất chống

41


-6–
oxy hoá cho sản phẩm khi xử lý tia cực tím.

42

2.2.5. Bố trí thí nghiệm tối ưu hoá các thông số cơ bản của công đoạn
xử lý tia cực tím cho các sản phẩm.

43

2.2.6. Bố trí thí nghiệm xác định sự biến đổi chất lượng của các sản
phẩm trong quá trình bảo quản, sau khi được xử lý bằng kết hợp
axit ascorbic và tia cực tím.

45

2.2.7. Các phương pháp xác định các chỉ tiêu.

46

2.2.8. Các thiết bị thí nghiệm chính đã được sử dụng

47

2.2.9. Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm

47

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

48

3.1.

Kết quả nghiên cứu xác định khoảng cách chiếu tia cực tím
cho các sản phẩm mực khô, cá cơm khô.

48

3.1.1. Xác định ảnh hưởng của khoảng cách chiếu tia cực tím đến hiệu
quả diệt khuẩn ở các sản phẩm mực khô, cá cơm khô.

48

3.1.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của bao gói các sản phẩm đến
hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím

50

3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tia cực tím đến một số
thành phần, tính chất hoá học của mực khô và cá cơm khô

51

3.2.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian chiếu tia cực tím
đến thành phần chất béo của mực khô và cá cơm khô, trong
trường hợp không bao gói

51

3.2.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian chiếu tia cực tím
đến hàm lượng vitamin A và D của mực khô và cá cơm khô,
trong trường hợp không bao gói
3.2.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian chiếu tia cực tím
đến thành phần chất béo, vitamin A và D của mực khô, trong

55


-7–
trường hợp có bao gói chân không

59

3.2.4. Kết quả nghiên cứu sự biến đổi chất béo của mực khô, cá cơm
khô trong quá trình bảo quản sau khi được chiếu tia cực tím

63

3.2.5. Kết quả nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng vitamin A và D của
mực khô và cá cơm khô trong quá trình bảo quản sau khi được

chiếu tia cực tím.

67

3.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tia cực tím đến chất lượng
cảm quan của mực khô, cá cơm khô.

69

3.3.1. Kết quả xác định sự biến đổi chất lượng cảm quan của mực khô,
cá cơm khô khi chiếu tia cực tím.

70

3.3.2. Kết quả xác định sự biến đổi chất lượng cảm quan của mực khô, cá
cơm khô trong quá trình bảo quản sau khi được chiếu tia cực tím
3.4.

73

Kết quả xác định nồng độ dung dịch axit ascorbic và tối ưu
hoá các thông số kỹ thuật cơ bản của công đoạn xử lý.

75

3.4.1. Kết quả xác định nồng độ dung dịch axit ascorbic, xử lý kết hợp
tia cực tím cho mực khô, cá cơm khô.

76

3.4.2. Kết quả tối ưu hoá các thông số kỹ thuật chiếu tia cực tím cho
mực khô, cá cơm khô.

78

3.5. Kết quả xác định sự biến đổi một số chỉ tiêu chất lượng của
mực khô, cá cơm khô trong quá trình bảo quản sau khi được
xử lý bằng axit ascorbic và tia cực tím

83

3.5.1. Sự biến đổi một số chỉ tiêu hoá học của mực khô và cá cơm khô
trong quá trình bảo quản sau khi xử lý bằng axit ascorbic kết hợp
tia cực tím.

83

3.5.2. Sự biến đổi một số chỉ tiêu cảm quan của mực khô và cá cơm
khô trong quá trình bảo quản sau khi xử lý bằng axit ascorbic kết
hợp tia cực tím.

92


-8–
3.6. Đề xuất cải tiến các qui trình chế biến, bảo quản mực khô, cá
cơm khô, có xử lý bằng axit ascorbic và tia cực tím

94

3.6.1.Đề xuất cải tiến qui trình chế biến, bảo quản mực khô, có xử lý
bằng axit ascorbic và tia cực tím

95

3.6.2.Đề xuất cải tiến qui trình chế biến, bảo quản cá cơm khô, có xử lý
bằng axit ascorbic và tia cực tím

97

KẾT LUẬN

101

Các công trình đã công bố có liên quan đến luận án

103

TÀI LIỆU THAM KHẢO

104


-9–

CÁC TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN
BHA

Butylat hydroxyanizol

BHT

Butylat hydroxy toluen

ĐC

Đối chứng

HLH

Hàm lượng HUFA

HLLi

Hàm lượng lipit

HLPe

Hàm lượng peroxit

HUFA

Highly unsaturated fatty acid (Các axit béo không bão hoà cao độ)

NDMA

Nitrosodimetilamin

PA

Polyamide

PE

Polyethylene

PL

Phụ lục

t

Nhiệt độ

TPC

Total plate count (tổng số vi khuẩn hiếu khí)

TLK

Trọng lượng khô

UV

Tia cực tím

XL

Xử lý

Y

Tỷ lệ vi sinh vật bị tia cực tím tiêu diệt.

yC

Tỷ lệ biến đổi chỉ tiêu chất lượng của cá cơm khô

yM

Tỷ lệ biến đổi chỉ tiêu chất lượng của mực khô

yo

Tỷ lệ biến đổi chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm không được xử lý tia
cực tím

yxl

Tỷ lệ biến đổi chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm được xử lý tia cực
tím



Độ ẩm tương đối của không khí



Thời gian

- 10 –
BQ

Thời gian bảo quản

xl

Thời gian xử lý

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng số
1.1

Tên bảng
Hiệu quả diệt khuẩn của các tia chiếu xạ với bước sóng khác

Trang
7

nhau
1.2

Mục đích và liều lượng chiếu xạ của một số thực phẩm

1.3

Ảnh hưởng của chiếu xạ đến số lượng vi khuẩn trong các loài

9

thuỷ sản cận nhiệt đới

10

1.4

Cường độ dòng diệt khuẩn của đèn cực tím

13

2.1

Trị số của các yếu tố nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí,
thời gian xử lý tia cực tím ở giới hạn biên và mức cơ sở.

45

3.1

Mô tả màu sắc, mùi vị các sản phẩm khi chiếu tia cực tím

71

3.2

Biến cơ sở và khoảng biến thiên của các biến số

79

3.3

Bảng ma trận qui hoạch các biến ảo và kết quả thí nghiệm xác
định các phương trình hồi qui thực nghiệm

3.4

Kết quả xác định tích của các hệ số với khoảng biến thiên của
các biến.

3.5

79

80

Kết quả của các thí nghiệm tối ưu hoá các thông số nhiệt độ,
độ ẩm không khí và thời gian chiếu tia cực tím, nhằm tiêu
diệt vi sinh vật ở mực khô, cá cơm khô

3.6

81

Kết quả kiểm vi sinh vật gây gây bệnh ở sản phẩm sau khi
được xử lý tia cực tím.

82

- 11 –

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số

Tên hình

1.1

Sơ đồ phân chia các bức xạ điện từ

1.2

Tốc độ các biến đổi hoá học, hoá sinh, vi sinh vật ở thực phẩm

Trang
8

phụ thuộc vào hoạt độ của nước của thực phẩm.

17

2.1

Sơ đồ tổng quát các nội dung nghiên cứu

38

2.2

Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng của khoảng cách chiếu
tia cực tím đến hiệu quả diệt khuẩn

2.3

Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng của bao gói của sản
phẩm đến hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím.

2.4

43

Sơ đồ thí nghiệm tối ưu hoá các thông số nhiệt độ, độ ẩm
không khí và thời gian chiếu tia cực tím

2.7

42

Sơ đồ thí nghiệm xác định nồng độ axit ascorbic xử lý cho sản
phẩm

2.6

41

Sơ đồ thí nghiệm xác định sự biến đổi một số tính chất hoá học
và cảm quan của sản phẩm khi chiếu tia cực tím

2.5

39

44

Sơ đồ thí nghiệm xác định sự biến đổi chất lượng của mực khô
và cá cơm khô trong quá trình bảo quản sau khi được xử lý kết
hợp axit ascorbic với tia cực tím

3.1

46

Tỷ lệ vi sinh vật bị tiêu diệt phụ thuộc khoảng cách chiếu tia
cực tím

48

3.2

Ảnh hưởng của bao gói đến hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím

50

3.3

Tỷ lệ giảm hàm lượng lipit của mực khô và cá cơm khô không
bao gói theo thời gian chiếu tia cực tím

3.4

52

Tỷ lệ giảm hàm lượng axit béo không no bậc cao của mực khô
và cá cơm khô không bao gói theo thời gian chiếu tia cực tím

53


- 12 –
3.5

Tỷ lệ tăng chỉ số peroxit của mực khô và cá cơm khô không
bao gói theo thời gian chiếu tia cực tím

3.6

Ảnh hưởng của thời gian chiếu tia cực tím đến hàm lượng
vitamin A của mực khô và cá cơm khô không bao gói

3.7

61

Ảnh hưởng của thời gian chiếu tia cực tím đến hàm lượng
vitamin A của mực khô được bao gói chân không

3.11

60

Tỷ lệ tăng chỉ số peroxit và hàm lượng Vitamin D của mực
khô có bao gói theo thời gian chiếu tia cực tím

3.10

56

Tỷ lệ giảm hàm lượng lipit và axit béo không no bậc cao của
mực khô có bao gói theo thời gian chiếu tia cực tím

3.9

56

Ảnh hưởng của thời gian chiếu tia cực tím đến hàm lượng
vitamin D của mực khô và cá cơm khô không bao gói

3.8

54

61

Sự biến đổi hàm lượng lipit của mực khô và cá cơm khô trong
quá trình bảo quản, ở các trường hợp được xử lý và không xử
lý tia cực tím

3.12

63

Sự biến đổi hàm lượng axit béo không no bậc cao của mực khô
và cá cơm khô trong quá trình bảo quản, ở các trường hợp
được xử lý và không xử lý tia cực tím

3.13

64

Sự biến đổi chỉ số peroxit của mực khô và cá cơm khô trong
quá trình bảo quản, ở các trường hợp được xử lý và không xử
lý tia cực tím

3.14

65

Sự biến đổi hàm lượng vitamin A của mực khô và cá cơm khô
trong quá trình bảo quản, ở trường hợp được xử lý và không xử
lý tia cực tím

3.15

67

Sự biến đổi hàm lượng vitamin D của mực khô và cá cơm khô
trong quá trình bảo quản, ở trường hợp được xử lý và không xử
lý tia cực tím

68


- 13 –
3.16

Điểm chất lượng cảm quan của mực khô, cá cơm khô phụ
thuộc vào thời gian chiếu tia cực tím .

3.17

70

Sự biến đổi điểm cảm quan của mực khô và cá cơm khô trong
quá trình bảo quản, ở trường hợp được chiếu và không chiếu
tia cực tím

3.18

Ảnh hưởng của nồng độ axit ascorbic trong dung dịch xử lý
đến chỉ số peroxit của sản phẩm

3.19

74

77

Tỷ lệ giảm hàm lượng lipit của mực khô và cá cơm khô trong
quá trình bảo quản, sau khi được xử lý bằng axit ascorbic và tia

cực tím

3.20

78

Tỷ lệ giảm hàm lượng axit béo không no bậc cao của mực khô
và cá cơm khô trong quá trình bảo quản, sau khi được xử lý
bằng axit ascorbic và tia cực tím

3.21

84

Tỷ lệ tăng chỉ số peroxit của mực khô và cá cơm khô trong quá
trình bảo quản, sau khi được xử lý bằng axit ascorbic và tia cực
tím

3.22

85

Tỷ lệ giảm hàm lượng vitamin A của mực khô và cá cơm khô
trong quá trình bảo quản, sau khi được xử lý bằng axit ascorbic
và tia cực tím

3.23

88

Tỷ lệ giảm hàm lượng vitamin D của mực khô và cá cơm khô
trong quá trình bảo quản sau khi được xử lý bằng axit ascorbic
và tia cực tím

3.24

89

Sự biến đổi màu sắc, mùi vị của mực khô trong quá trình bảo
quản ở các trường hợp được xử lý bằng axit ascorbic và tia cực
tím, không xử lý và chỉ xử lý bằng tia cực tím

3.25

Sự biến đổi màu sắc, mùi vị của cá cơm khô trong quá trình
bảo quản ở các trường hợp được xử lý bằng axit ascorbic và tia

93


- 14 –
cực tím, không xử lý và chỉ xử lý bằng tia cực tím
3.26

Sơ đồ tổng quát qui trình sản xuất mực khô lột da, có xử lý
bằng axit ascorbic và tia cực tím

3.27

94

95

Sơ đồ tổng quát qui trình sản xuất cá cơm khô, có xử lý bằng
axit ascorbic và tia cực tím

98


- 15 –


-1-

MỞ ĐẦU
Trong ngành chế biến thực phẩm, để đảm bảo chất lượng và vệ sinh an toàn
cho sản phẩm, người ta đã áp dụng nhiều biện pháp ngăn ngừa, tiêu diệt các loại
vi sinh vật gây bệnh, kìm chế sự phát triển của chúng. Các biện pháp thường
được áp dụng là sấy khô, hun khói, ướp muối, đóng hộp, dùng nhiệt độ thấp,
dùng tia chiếu xạ. Mỗi biện pháp đều có những ưu, nhược điểm nhất định.
Trong đó, biện pháp dùng tia cực tím là một biện pháp hiện đại, có hiệu quả cao
về kỹ thuật, công nghệ, nhưng lại có sự ứng dụng hạn chế hơn so với các biện
pháp khác.
Việc sử dụng tia cực tím đã được biết đến từ lâu, nhưng sự nghiên cứu các
ứng dụng của nó vẫn còn chưa đáp ứng được nhu cầu sản xuất thực tế. Trong
chế biến thực phẩm, tia cực tím được dùng cho các mục đích là xử lý, tiêu diệt
vi sinh vật ở bề mặt thực phẩm để đảm bảo tính vệ sinh an toàn của chúng, tiêu
diệt vi sinh vật trong các kho bảo quản thực phẩm, nhằm kéo dài được thời hạn
bảo quản của sản phẩm [31], [32]. Đồng thời, xử lý tia cực tím làm phân huỷ
các chất mang mùi lạ ở không khí trong kho bảo quản thực phẩm, nhờ đó đảm

bảo cho sản phẩm không bị nhiễm mùi lạ trong quá trình bảo quản.
Ngoài sự ứng dụng trong chế biến, bảo quản thực phẩm, các tia cực tím
còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác như: y học, xử lý nước dùng trong
đời sống và sản xuất thực phẩm [64],[75], xử lý nước thải chứa ít tạp chất [71].
Đèn cực tím được gắn vào hệ thống máy điều hoà không khí với chức năng diệt
khuẩn cho không khí. Trong qui trình sản xuất tôm giống, người ta đã dùng tia
cực tím để làm sạch nước tuần hoàn trong ao nuôi. Nhờ đó tránh được việc phải
xử lý nước nuôi tôm bằng hoá chất, thường gây nhiễm độc hoá chất cho môi
trường [16].
Trước nhu cầu phát triển mạnh mẽ của ngành chế biến thực phẩm, việc
nghiên cứu ứng dụng tia cực tím vào sản xuất là một hướng đi cần được chú ý


-2–
quan tâm, nhằm đảm bảo chất lượng, vệ sinh, an toàn cho sản phẩm thực phẩm.
Cần thiết phải nghiên cứu các ảnh hưởng của tia cực tím đến chất lượng thực
phẩm. Trên cơ sở đó, xác định các thông số kỹ thuật thích hợp cho việc sử dụng
tia cực tím, đảm bảo được các mục đích và yêu cầu công nghệ. Với xu hướng
sản xuất thuỷ sản ngày càng tăng các ‘mặt hàng tinh chế’, yêu cầu về chất
lượng, vệ sinh cho sản phẩm ngày càng trở nên bức thiết. Vì vậy, việc thực hiện
đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật sử dụng tia cực tím
đến chất lượng một số sản phẩm thuỷ sản” là rất cần thiết.
Đề tài luận án được nghiên cứu nhằm tìm hiểu ảnh hưởng của các yếu tố
kỹ thuật, công nghệ xử lý tia cực tím cho một số sản phẩm thuỷ sản. Trên cơ sở
đó, xác định được các thông số kỹ thuật là những yêu cầu, điều kiện, thao tác
công nghệ tốt nhất của quá trình xử lý để đảm bảo tính vệ sinh, an toàn và chất
lượng cao cho sản phẩm.
Nội dung của đề tài luận án là xác định ảnh hưởng của các yếu tố công
nghệ chiếu tia cực tím đến hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật ở sản phẩm thuỷ sản:
+ Khoảng cách chiếu tia cực tím.

+ Nhiệt độ, độ ẩm của không khí trong môi trường chiếu tia cực tím.
+ Bao gói sản phẩm.
Xác định ảnh hưởng của tia cực tím đến chất lượng cảm quan và hoá học
của sản phẩm, biện pháp hạn chế ảnh hưởng xấu của tia cực tím đối với các sản
phẩm khi xử lý. Đồng thời, đề xuất cải tiến qui trình chế biến, bảo quản có xử lý
tia cực tím cho mặt hàng mực khô lột da và cá cơm khô.
Việc xác định được các biến đổi về vi sinh vật, hoá học, cảm quan của
sản phẩm thuỷ sản khi chiếu tia cực tím và tìm ra sự ảnh hưởng của các yếu tố
công nghệ xử lý tia cực tím cho sản phẩm có ý nghĩa khoa học quan trọng.
Những quá trình biến đổi này sẽ được dùng để giải thích nhiều hiện tượng xảy
ra trong quá trình sản xuất thực tế cũng như trong các nghiên cứu ứng dụng tia


-3–
cực tím vào sản xuất thực phẩm.
Các kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ được làm tài liệu tham khảo góp phần
đáp ứng nhu cầu kiến thức về tác dụng của tia cực tím trong giảng dạy, nghiên
cứu các đề tài khoa học trong lĩnh vực ứng dụng tia cực tím.
Kết quả xác định các thông số kỹ thuật (các yêu cầu, điều kiện, thao tác
công nghệ) của quá trình xử lý tia cực tím, nhằm đảm bảo tính vệ sinh, an toàn,
chất lượng cao cho các sản phẩm có thể được áp dụng vào sản xuất thực tế.
Ngoài ra, các kết quả xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình
xử lý tia cực tím và các biến đổi chất lượng của sản phẩm cũng là cơ sở quan
trọng cho việc xây dựng các qui trình công nghệ sản xuất các mặt hàng có sự
tham gia của tia cực tím, hoặc điều chỉnh, cải tiến phương pháp công nghệ,
nâng cao chất lượng sản phẩm.
Sử dụng tia cực tím để tiêu diệt và hạn chế hoạt động của vi sinh vật ở thực
phẩm là một biện pháp hiện đại, tiện lợi, có hiệu quả cao. Tuy nhiên, ở nước ta
việc nghiên cứu ứng dụng tia cực tím vào sản xuất thực phẩm còn rất hạn chế.
Vì vậy, kết quả của đề tài sẽ góp phần vào phát triển, mở rộng phạm vi nghiên

cứu, ứng dụng tia cực tím trong quá trình sản xuất các mặt hàng thực phẩm.
Đề tài luận án là công trình nghiên cứu khoa học đầu tiên ở Việt Nam có
kết quả nghiên cứu đầy đủ, có hệ thống về những yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến
tác dụng diệt khuẩn của tia cực tím ở một số sản phẩm thuỷ sản. Kết quả nghiên
cứu của đề tài luận án là những dẫn liệu đầu tiên về ảnh hưởng của tia cực tím
đến chất lượng cảm quan và hoá học của các sản phẩm mực khô, cá cơm khô.
Bản thân những kết quả này thể hiện tính mới của đề tài luận án. Những kết quả
nghiên cứu sẽ là cơ sở khoa học để giải thích các biến đổi của các sản phẩm khi
được xử lý bằng tia cực tím. Đây cũng là cơ sở để xây dựng mới, hoặc cải tiến
các qui trình sản xuất thực phẩm, có sử dụng tia cực tím.


-4–

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Khái quát về các tia chiếu xạ nói chung và về tia cực tím nói riêng.
Phương pháp chiếu xạ được phát minh từ những năm 1895-1896. Các
nghiên cứu về chiếu xạ thực phẩm bắt đầu phát triển mạnh từ ngay sau chiến
tranh thế giới lần thứ hai. Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào vấn đề an toàn
và tính khả dụng của các sản phẩm chiếu xạ [44]. Các loại thực phẩm chiếu xạ
lần lượt được nhiều nước chứng nhận. Hiện có 44 nước thuộc tổ chức tư vấn
quốc tế về chiếu xạ cao năng và có khoảng 60 sản phẩm thực phẩm đã được áp
dụng chiếu xạ. Ngoài Mỹ và các nước thành viên EU, các nước đã đồng ý sử
dụng thực phẩm chiếu xạ là: Achentina, Ai cập, Ấn Độ, Bangladet, Braxin,
Bungary, Ba Lan, Bờ Biển Ngà, Canađa, Chilê, Costarica, Ganna, Ecuađo,
Hungary, In đô nê xia, Irắc, Ixraen, Liên Bang Nga, Malaixia, Mêhicô, Niu Di
lân, Nam Tư, Pakistan, Peru, Philipin, Ôxtrâylia, Xiri, Thái Lan, Thổ Nhĩ Kì,
Việt Nam. [15].
Từ ngày 15 đến ngày 20 tháng 9 năm 1997 các tổ chức FAO, WHO và

IAEA họp tại Geneva đã tuyên bố, rằng với liều lượng chiếu xạ cao hơn 10
KGy, không làm thay đổi thành phần của thực phẩm và xét về phương diện độc
tố học, không gây hại cho sức khoẻ con người; Giảm đáng kể rủi ro vi sinh vật
tiềm ẩn cho người tiêu dùng; Không làm thất thoát dinh dưỡng của thực phẩm
đến mức ảnh hưởng xấu đến chế độ dinh dưỡng của cá nhân người sử dụng hay
của cộng đồng dân cư [14]. Chúng ta cần phát triển công nghệ chiếu xạ phục vụ
việc xử lý, chế biến, bảo quản thực phẩm [22], [24].
Các tia chiếu xạ có bản chất sóng điện từ. Tính chất của các tia chiếu xạ
phụ thuộc vào tần số, bước sóng và mức năng lượng của sóng. Theo thuyết
lượng tử, khi bước sóng của bức xạ điện từ giảm thì tần số và mức năng lượng
của nó tăng. Tần số và bước sóng liên hệ với nhau theo biểu thức [67]:


-5–

v 

c



c- Vận tốc truyền ánh sáng trong chân không
c = 3 . 10 8 m/s
- Tần số dao động của sóng ( S –1)
- Độ dài bước sóng (m)
Mức năng lượng của hạt photon trong sóng điện từ tỉ lệ với tần số dao
động
của sóng theo biểu thức:

E = h .

h - Hằng số Planck ( h = 6,626 . 10 –27 erg = 4,12 . 10 –15 eV.s)
Tổng năng lượng bức xạ tác dụng phụ thuộc vào mức năng lượng của mỗi
photon trong tia chiếu xạ. Trên hình 1.1 biểu diễn sự phân chia các bức xạ điện
từ theo tần số, bước sóng và mức năng lượng của chúng [34].
105

1010

1015

1020
Tần số
(s -1)

3.103

3.10-2

3.10-7

3.10-12
Bước sóng
(m)

4.10-10

Sóng Radio

4.10-5

Sóng hồng ngoại
Sóng ngắn

4.105

4

TiaUV

Mức năng
lượng(eV)

Tia X và Tia 

Ánh sáng
thấy được

Hình 1.1: Sơ đồ phân chia các bức xạ điện từ

Khi tia chiếu xạ tác động vào vật liệu sẽ có sự chuyển hoá năng lượng làm


-6–
giảm, hoặc mất hoàn toàn năng lượng của các photon. Sự chuyển hoá năng
lượng này chủ yếu là ở hiệu ứng quang điện và hiệu ứng compton. Hiệu ứng
quang điện được giải thích như sau [49]:
Khi tia chiếu xạ chiếu vào vật liệu, nguyên tử của vật liệu hấp thụ hoàn
toàn năng lượng của photon. Năng lượng này chuyển vào điện tử làm đứt liên
kết giữa điện tử với hạt nhân và tạo cho điện tử một động năng nhất định để nó

bắn ra. Khi đó biểu thức chuyển hoá năng lượng của photon được viết:
h =  +1/2 m. v2
 - Năng lượng liên kết của điện tử.
m - Khối lượng của điện tử.
v -Vận tốc chuyển động của điện tử.
Khác với hiệu ứng quang điện, ở hiệu ứng compton sự va chạm giữa
photon với điện tử chỉ làm giảm mức năng lượng và lệch hướng chuyển động
của photon. Một phần năng lượng của photon đã tiêu hao vào việc làm đứt liên
kết của điện tử và truyền động năng cho nó bắn ra khỏi quỹ đạo. Khi đó, photon
vẫn tiếp tục chuyển động, nhưng với mức năng lượng thấp hơn so với trước khi
nó va chạm với điện tử. Biểu thức của sự chuyển động hoá năng lượng này
được viết :
h =  + ½ m. v2 + h’
’ = Tần số của photon sau khi va chạm với điện tử.
Các hiệu ứng quang điện và compton xảy ra phụ thuộc vào mức năng lượng
ban đầu của các photon trong tia chiếu xạ và vào bản chất của vật được chiếu tia
chiếu xạ.
Hiệu quả diệt khuẩn của các tia chiếu xạ với bước sóng khác nhau được trình
bày ở bảng 1.1
Ngoài tác dụng diệt khuẩn, các bức xạ cao năng có khả năng tạo ra một số
biến đổi hoá học trong các vật mà nó chiếu vào. Các điện tử hoặc các photon


-7–
trong tia chiếu xạ va chạm với các điện tử của vật hấp thụ bức xạ, làm cho các
điện tử này bắn ra khỏi quỹ đạo chuyển động của chúng. Kết quả của sự va
chạm này là sự tạo thành các điện tử tự do và các ion.

Bảng 1.1. Hiệu quả diệt khuẩn của các tia chiếu xạ [40]
Loại tia chiếu xạ

Bước sóng

Hiệu quả diệt khuẩn

(nm)
Không nhìn thấy:
radio

Rất dài

Không

≥ 800

Có thể có tác dụng nhờ làm tăng nhiệt độ

400 800

Không hoặc rất ít

320400

Làm da người rám nắng và chống còi

Không nhìn thấy:
hồng ngoại
Nhìn thấy: đỏ,
lam, da cam,
vàng

cực tím

xương
cực tím

280320

Diệt khuẩn ở nồng độ nhất định.Tác dụng ít

cực tím

200280

Hiệu quả diệt khuẩn tối đa trong các tia cực
tím

cực tím

<200

Diệt khuẩn

Tia X

< 100

Diệt khuẩn

gamma

< 100

Diệt khuẩn

Tia vũ trụ

Rất ngắn

Diệt khuẩn

Tia alpha, beta và

Các photon trong tia chiếu xạ sau khi va chạm với điện tử của vật hấp thụ
bức xạ sẽ tiêu hao một phần năng lượng và đổi hướng chuyển động. Như vậy,


-8–
photon sẽ thực hiện nhiều lần va chạm với các điện tử ở các quỹ đạo khác nhau.
Do đó, nó tạo ra sự ion hoá trong một vùng xung quanh điểm chiếu tia chiếu xạ.
Sự ion hoá làm xuất hiện các ion và các gốc tự do trong vật hấp thụ bức xạ.
Sau đó, các ion và các gốc tự do sẽ kết hợp với nhau hoặc với các thành phần
khác. Kết quả là sẽ có nhiều chất mới được tạo thành. Ví dụ: với môi trường
nước và có sự tham gia của oxi các biến đổi hoá học khi được chiếu xạ ion hoá
sẽ diễn ra theo hướng như sau [63]:
(H2O)*  H + OH
H + O2  HO2
HO2 + HO2  H2O2 + O2
(H2O)* là phân tử nước được kích hoạt bởi các tia chiếu xạ.
Khi thực phẩm được chiếu tia chiếu xạ, ngoài thành phần nước bị phân
ly, còn có sự tách các điện tử của các phân tử các chất hữu cơ. Quá trình này tạo

ra các gốc tự do. Các gốc tự do này tuỳ theo điều kiện và các thông số chiếu xạ
có thể tham gia nhiều phản ứng tạo ra các thành phần mới, ví dụ : mạch
hydrocacbon và protein có thể tạo thành các gốc tự do theo sơ đồ [49]:
-(CH2 )PH

-( CH )- + H
P  + H

PH - Ký hiệu phân tử protein
-(CH2)- - Ký hiệu mạch hydrocarbon.
Các gốc –(CH)- và P có thể kết hợp với nhau tạo thành sản phẩm có cấu
trúc phức tạp hơn và phân tử lượng lớn hơn (phản ứng polymer hoá ). Nếu có
mặt oxi sẽ có thể xảy ra phản ứng oxy hoá. Những phản ứng này thường làm
giảm giá trị dinh dưỡng và giá trị sử dụng của thực phẩm.
Theo Advocate 10/2003, các tia chiếu xạ có thể gây nên hiện tượng đứt các


-9–
liên kết hoá học của nhiều hợp chất trong thực phẩm, nhưng mức độ ít hơn
nhiều so với trong quá trình gia nhiệt. Các tia chiếu xạ không gây nên sự hình
thành và ngưng tụ các hợp chất có vòng thơm và các hợp chất dị vòng trong
thực phẩm (những hợp chất này có tính độc). Trong khi đó, các hợp chất trên có
thể được sinh ra do quá trình gia nhiệt, làm chín thực phẩm ở nhiệt độ cao.[25]

Bảng 1.2. Mục đích và liều lượng chiếu xạ của một số thực phẩm.[14]
Thực phẩm

Mục đích chiếu xạ

Liều lượng

(KGy)

Thịt gia cầm (có hoặc
không có bao gói)

Giảm lượng Salmonella,

<3(thịt tươi)

Campylobacter và các vi sinh vật gây <7(thịt đông lạnh)
bệnh

Thịt gia súc (gồm cả

Giảm lượng E. coli và các vi sinh vật

<4,5(thịt tươi)

bánh kẹp thịt)

gây bệnh

<7(thịt đông lạnh)

Thuỷ sản, đặc biệt là

Giảm vi sinh vật,đặc biệt là vi sinh vật

tôm và các loài thân

gây bệnh

<3

Giảm vi sinh vật gây thối rữa và gây

<10

mềm vùng nước ấm
Rau và gia vị khô

bệnh
Rau, quả tươi

Giảm vi sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật
gây thối rữa

<2

Các loại củ

Diệt côn trùng, ngăn ngừa nảy mầm

1

Các loại hạt và ngũ

Diệt côn trùng

<1

cốc
Những thực phẩm ăn

Tiệt trùng ở trạng thái đông lạnh,

liền

nhưng không bảo quản ở điều kiện
đông lạnh

45


- 10 –

Hiện nay đã có trên 60 loại thực phẩm được phép chiếu xạ [14]. Đó là các
thực phẩm từ thịt gia súc, gia cầm, thuỷ sản, rau, quả, củ, hạt ngũ cốc. Mục đích
và liều lượng chiếu xạ của một số thực phẩm được ghi trong bảng 1.2. Khả
năng diệt khuẩn của tia chiếu xạ cho một số sản phẩm thuỷ sản phụ thuộc vào
liều lượng chiếu xạ. Điều này được ghi ở bảng 1.3.

Bảng 1.3. Ảnh hưởng của chiếu xạ đến số lượng vi khuẩn trong các loài thuỷ
sản cận nhiệt đới. [26]
Tên loài

Số lượng vi khuẩn trung bình (lg khuẩn lạc/g)
0 KGy

1 KGy

3 KGy

Cá Kẽm

6,0

4,1

2,8

Cá Hồng lang

6,7

4,6

3,2

Cá Thu

8,0

5,9

5,0

Cá Đối

7,5

5,2

3,0

Cá Đục

6,7

4,0

2,5

Cá Chẽm

6,7

2,7

1,5

Thịt cua

6,0

4,3

2,9

Tôm Bạc nghệ, chưa luộc

5,5

3,4

2,1

Tôm Bạc nghệ, luộc chín

5,9

4,3

2,6

Trong các tia chiếu xạ kể trên, tia cực tím là một loại tia có năng lượng ở
mức đủ để tiêu diệt vi sinh vật, mà ít gây nên các biến đổi xấu về chất lượng
cho thực phẩm như các tia X, , , .
Đã có nhiều công trình nghiên cứu dùng tia cực tím để xử lý các loại thực
phẩm khác nhau, cũng như để khử trùng các bề mặt vật rắn tiếp xúc với thực
phẩm. Tia cực tím (còn gọi là tia UV) là một dạng ánh sáng không nhìn thấy, có