Đồ án tìm hiểu kĩ thuật MAP và hệ thống APS

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

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..................................................12
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:............................................................................................18
b. Cường độ hô hấp:............................................................................................18
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:.........................................................................................................21
g. Ánh sáng:.........................................................................................................21
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


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
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:..................................................22
c. Phương pháp MAP sử dụng nồng độ O2 cao:..................................................22
5. Phương thức đóng gói trong MAP cho rau quả:...................................................26
a. Dùng buồng hút chân không:..........................................................................26
a. Dùng buồng hút chân không:..........................................................................26
b. Phương thức sử dụng ống hút khí:....................................................................27
b. Phương thức sử dụng ống hút khí:....................................................................27
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:........................................................................................................35
b. Màng sáp:........................................................................................................35
c. Các chất tạo màng khác : ................................................................................37

c. Các chất tạo màng khác : ................................................................................37
7. Một số thiết bò đóng gói MAP trong rau quả.......................................................37
8. Một số hình ảnh bao gói rau quả trong MAP......................................................41
B. HỆ THỐNG ĐÓNG GÓI CHỐNG VI SINH VẬT APS (ANTIMICROBIAL
PACKAGING SYSTEMS)................................................................................................43
I. Khái niệm về hệ thống đóng gói chống vi sinh vật.................................................43
1. Đònh nghóa...........................................................................................................43
2. Chất chống vi sinh vật.........................................................................................43
d. Hóa chất chống vi sinh vật..............................................................................45
d. Hóa chất chống vi sinh vật..............................................................................45
e. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc tự nhiên.................................................46
e. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc tự nhiên.................................................46
f. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc vi sinh (probiotic)..................................47
f. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc vi sinh (probiotic)..................................47
3. Màng film và màng phủ chống vi sinh vật..........................................................47
a. Nhóm polysaccharid........................................................................................48
a. Nhóm polysaccharid........................................................................................48
b. Nhóm protein...................................................................................................49
b. Nhóm protein...................................................................................................49
2


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
c. Nhóm lipid......................................................................................................50
c. Nhóm lipid......................................................................................................50
d. Hỗn hợp composit............................................................................................51
d. Hỗn hợp composit............................................................................................51
4. Cơ chế vận hành kỹ thuật APS............................................................................51
5. Các yếu tố ảnh hưởng đến kỹ thuật APS............................................................56
II. NHỮNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ............................................................61

3


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

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.....................................................................................................................................24
Hình 8: Sự phát triển của nấm mốc bò ức chế bởiù các loại hỗn hợp khí...........................25
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..............................................................................27
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..................................................................................................37
Hình 15: Máy ORICS R40................................................................................................38
Hình 16: Hệ thống sản xuất salad đóng gói sử dụng kỹ thuật MAP.................................40
Hình 17: Kỹ thuật APS.....................................................................................................52
Hình 18: Hệ thống bao bì vả hệ thống màng phủ ăn được..............................................57
Hình 19: Sự nhả của chất chống khuẩn trong hai hệ thống bao bì chống khuẩn khác
nhau..................................................................................................................................59
Hình 20: Nồng độ trên bề mặt thực phẩm........................................................................60
Hình 21: Ion bạc được đính lên chất mang là nhôm silicat...............................................61

4


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

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......24
Bảng 4: Khả năng thấm khí hơi và nước, khả năng chòu đựng trong các môi trường hóa
học của các loại plastic.....................................................................................................34
Bảng 5: Ứng dụng các loại vật liệu trong bao gói rau quả...............................................35
Bảng 6: Các chất chống vi sinh vật thường dùng..............................................................44
Bảng 7: Một số nghiên cứu ứng dụng kỹ thật APS...........................................................54
Bảng 8: Một số chất chống vi sinh vật và nhà sản xuất...................................................62

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


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

6


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

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 CO2 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

7


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
quyển thay đổi. Ngày nay, thực 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


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
– 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%,CO2 >

5%).
– Nồng độ CO2 cao có thể ảnh hưởng đến chất lượng rau quả như sự xuất hiện màu nâu khi
CO2 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 aw, thế hóa rh, 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

9


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
riêng 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 CO2, O2, N2 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% N2 (Gibson et al.,
2000). 100% CO2 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 O2 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

10


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
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.
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 O2 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, rh,
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).

11


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
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, CO2, N2. 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 của thực phẩm. Ngoài ra, một số khí khác cũng được sử dụng là: khí trơ (He, Ar, Xe
và Ne), CO và SO2.
 Khí CO2:
Khí CO2 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, 200C) để tạo ra acid cacbonic (H2CO3) 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 0C hơn là ở 150C hoặc cao hơn (Devlieghere et al., 1998, Devlieghere
et al., 2001). Điều này rất có ý nghóa trong kỹ thuật MAP.

 Khí O2:
Khí O2 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 O2 ở 20oC
(0.04g/Kg ở 100Kpa, 200C). O2 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 O2 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).

12


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
 Khí N2:
Khí N2 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, 200C) 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 N2 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

13


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
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, O2) 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 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 CO2 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 O2 < 2%), đường chuyển hóa theo phản ứng:
C6H12O6  CO2 + 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.

14


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
 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.

Hình 2: Quá trình hô hấp hiếu khí

Trong điều kiện trên, phản ứng chuyển hóa đường xảy ra như sau:
C6H12O6 + 6O2  6H2O + 6CO2 + ATP
Một phân tử đường tạo ra 36 phân tử ATP (1152KJ).
 Kỹ thuật EMAP
Trong kỹ thuật EMAP, hàm lượng O 2 và CO2 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


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

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
Rất thấp
Thấp
Vừa phải
Cao
Rất cao
Cực kỳ cao

Cường độ hô hấp (mg / kg / h)
< 10
10 - 20
20 - 40
40 - 70
70 - 100
> 100

Loại rau quả
Hành
Bắp cải, cà chua
Carốt, cần tây
Rau diếp, củ cải
Rau bina, đậu
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):

16

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
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 O2 và thải CO2 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 O2 bên ngoài thấm vào, như vậy lượng O2 trong bao gói chắc chắn sẽ bò giảm
xuống dẫn đến cường độ hô hấp của sản phẩm cũng sẽ giảm theo. Sau một khoảng thời gian
ngắn, lượng O2 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 O2 đi vào trong màng bao ở một tỷ lệ cân bằng với lượng O 2 được hấp thụ bởi sản
phẩm và để thoát CO2 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, CO2, C2H4 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.

17


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
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
CO2, H2O 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.
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 0C, 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

18


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
(Nguồn: USDA handbook No. 66: The Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Nursery
Stocks.)
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 O2 và CO2:
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 CO2.
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 O2 thấp nhất và CO2 cao nhất trong bảo quản các loại rau quả
Loại rau quả
Táo
Lê tàu

CO2 (%)
2
5

19

O2 (%)

2
3


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
Chuối
Bông cải xanh
Bắp cải
Cà rốt
Súp lơ
Chanh
Dưa chuột
Rau diếp
Hành
Đậu
Lê
Khoai tây
Rau Bina
Dâu
Bắp
Cà chua

5
15
5
4
5
_
10
1

10
7
5
10
20
20
20
2

_
1
2
3
2
5
3
2
1
5
2
10
_
2
_
3

Hình 5: Ảnh hưởng của nồng độ O2 và CO2 đến kỹ thuật MAP
(Nguồn: USDA handbook No. 66: The Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Nursery
Stocks.)

20


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
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 CO2 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.
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,

21


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

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 O2 cao:
Việc đóng gói thực phẩm ở nồng độ O 2 cao là một phương pháp tương đối mới mẻ và khá
lạ.
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 O2 nồng độ thấp.
Nồng độ O2 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 O2 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 O2 lên đến 80% - 90%.

22


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Hình 6: nh hưởng của nồng độ O2 cao đến sự phát triển của vi sinh vật
Nồng độ O2 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.

23


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
Hình 7: Giả thuyết về sự ức chế enzyme làm mất màu trong kỹ thuật MAP nồng độ O2 cao

Bảng 3: Thời gian (ngày) bảo quản các loại rau quả bằng phương pháp MAP ở 80C
Loại rau quả
Rau diếp xứ lạnh
Chuối xắt lát
Bông cải xanh
Rau diếp cốt
Dâu tây
Rau bina lá nhỏ
Ngò tây
Rau mùi
Củ cải Thụy Điển
Quả mâm xôi
Nấm rơm
Cà rốt

Bảo quản ở nồng độ O2 thấp
2-4
2
2
3
1-2
7

4
4
3
5-7
2
3-4

Bảo quản ở nồng độ O2 cao
4-11
4
9
7
4
9
9
7
10
9
6
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 O2 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.

24

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Hình 8: Sự phát triển của nấm mốc bò ức chế bởiù các loại hỗn hợp khí

Hình 9: Nấm mốc Penicillium digitatum ở cam bò ức chế bởi các loại hỗn hợp khí

25