Công nghệ ozon hóa và ảnh hưởng của nó đến đặc tính và thời hạn sử dụng của một số loại thực phẩm tươi sống

Lương thực là nhu cầu cơ bản của mỗi con người, sự tồn tại của nó có vai trò cơ bản đối với quyền con người. Con người tiêu thụ thực phẩm để có được các chất dinh dưỡng cần thiết để giữ cho cơ thể khỏe mạnh. Người dân cũng phải có đủ thức ăn với chất lượng tốt, đủ số lượng và an toàn. An toàn thực phẩm chỉ ra rằng thực phẩm được tiêu thụ phải không có các chất gây nguy hiểm cho sức khỏe con người. Thực phẩm cũng cần không bị nhiễm vi sinh, hóa chất hoặc các nguyên liệu khác và không chứa bất kỳ yếu tố nào mâu thuẫn với văn hóa hoặc tôn giáo. Mặt khác, thực phẩm được biết đến như một vật liệu có thể dễ bị phân hủy. Sự thối rữa xảy ra dưới dạng chất lượng vi sinh, những bất thường trên vật liệu, thành phần hóa học, cả kết cấu hoặc cấu trúc của nó.

Sự thối rữa của các sản phẩm nông nghiệp được đóng góp bởi nhiều yếu tố khác nhau, chẳng hạn như sự phát triển hơn là hoạt động của vi sinh vật, côn trùng hoặc động vật gặm nhấm, hoạt động của enzym, phản ứng hóa học phi enzim và thiệt hại vật lý. Trong số các yếu tố đó, sự thối rữa của nông sản do sự tồn tại của vi sinh vật cần được quan tâm nghiêm túc. Cần nỗ lực bảo quản để giảm hư hỏng thực phẩm, hoặc thời hạn sử dụng lâu hơn cũng như duy trì các khía cạnh về chất lượng và an toàn thực phẩm. Nói chung, các phương pháp bảo quản chỉ tập trung vào việc ngăn ngừa hoặc làm chậm sự phá hủy của vi sinh vật; loại bỏ hoặc ức chế sự phát triển và hoạt động của vi sinh vật bằng cách sử dụng nhiệt độ thấp, làm khô, sử dụng điều kiện yếm khí hoặc sử dụng chất bảo quản hóa học; và tiêu diệt vi sinh vật bằng quá trình khử trùng hoặc bức xạ.

Ứng dụng của khí ozone được đưa ra như một giải pháp để bảo quản thực phẩm nhằm giảm lượng vi khuẩn có hại và các chất ô nhiễm hóa học bám vào thực phẩm. Ozone là một hợp chất chống vi sinh vật có thể được sử dụng để xử lý, lưu trữ và chế biến thực phẩm ở dạng khí và chất lỏng, bao gồm cả nguyên liệu thô và các sản phẩm cho rau quả tươi. Ozone có khả năng tiêu diệt vi sinh vật và loại bỏ các vật liệu độc hại, vì vậy nó có triển vọng đáng kể như một vật liệu làm sạch thân thiện với môi trường. Ngoài ra, ozone có thể được sử dụng để xử lý, bảo quản và chế biến thực phẩm ở dạng rắn và lỏng. Ozone là một chất oxy hóa mạnh có thể được sử dụng để tiêu diệt vi khuẩn (khử trùng), loại bỏ màu (khử màu) và mùi (khử mùi) và mô tả các hợp chất hữu cơ (phân hủy). Ozone đã được sử dụng như một chất thay thế sạch hơn trong quá trình chế biến rau và trái cây, thậm chí nó có thể được sử dụng trước khi thu hoạch. Ôzôn phản ứng với các chất gây ô nhiễm trực tiếp dưới dạng phân tử ôzôn (O₃) hoặc gián tiếp dưới dạng các dẫn xuất của các gốc tự do ôzôn như OH và H ₂ O. Khadre và cộng sự cho biết, quá trình bất hoạt của vi khuẩn rất phức tạp do ozone tấn công các tế bào sơ cấp khác nhau, protein, lipid không bão hòa, enzym và axit nucleic trong tế bào chất, cũng như protein và peptidoglycans trong lớp phủ của bào tử và capsid của virus. Chương tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về ứng dụng của ozone trên rau, quả, thịt và một số thực phẩm dạng lỏng. Hơn nữa, cơ chế bảo quản, cũng như ảnh hưởng của nó đến chất lượng thực phẩm.

Các phương pháp tạo ozon cho ngành thực phẩm

Ozone được hình thành bởi một đầu vào năng lượng cao tách phân tử O₂ (oxy). O đơn lẻ nhanh chóng kết hợp với O₂ có sẵn để tạo thành O ₃ rất phản ứng . Trong tự nhiên, ozone được hình thành do chiếu tia UV (185 nm) từ mặt trời và trong quá trình phóng điện sét. Về mặt thương mại, máy phát điện dựa trên tia cực tím đi qua không khí xung quanh (20% O2) hoặc không khí được làm giàu oxy qua nguồn ánh sáng UV, thường nhỏ hơn 210nm. Các hệ thống này có chi phí thấp hơn nhưng cũng có đầu ra hạn chế hơn các hệ thống phóng điện hào quang. Máy phát điện phóng điện corona đi qua không khí được làm giàu O₂ khô hoặc oxy tinh khiết cao qua điện áp cao (> 5.000V) hoặc corona (Hình 1). Ozone sau đó được bơm vào một lượng không khí sau thu hoạch có chứa hoặc được kéo vào hệ thống dòng nước như đã được phát triển bởi Setiasih, nước có chứa ozone sau đó được gọi là nước ozon hóa (Hình 2 ). Nước ozon có thể được sử dụng như chất khử trùng thông qua quá trình rửa cho nhiều loại nông sản như ớt, súp lơ và ổi. Một số mặt hàng đó sẽ được thảo luận trong bài đánh giá này.

Ozone có thể đưa vào hệ thống thực phẩm nền nước bằng phương pháp sủi bọt khí. Trong một cột bong bóng, khí ozone tương tác với thực phẩm lỏng, nơi ozone được tiêu thụ sau đó là một phản ứng hóa học liên quan đến quá trình oxy hóa. Tốc độ phản ứng tổng thể được điều chỉnh bởi hai bước (1) sự chuyển khối từ pha khí sang pha lỏng và (2) phản ứng hóa học trong pha lỏng. Ozone dư thừa không phân tán trong nước có thể bị thu giữ và phá hủy để ngăn chặn sự ăn mòn. Một phương pháp tiêu hủy là bằng tia UV ở bước sóng dài hơn, 254 nm, kết hợp với việc sử dụng chất xúc tác hoặc than hoạt tính dạng hạt.

Ozone và các đặc tính của nó

Ozones là một chất khí rất hăng, có trong tự nhiên với tính chất oxi hóa mạnh (phản ứng mạnh). Ozone có lịch sử sử dụng an toàn rất lâu trong việc khử trùng nước thành phố, nước xử lý, nước uống đóng chai và bể bơi. Các ứng dụng gần đây hơn bao gồm xử lý nước thải, nước thải từ sữa và lợn, tháp giải nhiệt, hệ thống và thiết bị nước bệnh viện, bể cá và nuôi trồng thủy sản, công viên giải trí dưới nước, spa công cộng và trong nhà. Trong nước sạch, có thể uống được, không có các mảnh vụn hữu cơ và các hạt đất, ozone là chất khử trùng hiệu quả cao ở nồng độ 0,5 đến 2 ppm (1 mg / L = 1 ppm).

Ozone hầu như không hòa tan trong nước (0,00003g / 100mL) ở 20 ^∘ C và khả năng phân tán hiệu quả là điều cần thiết cho hoạt động kháng khuẩn. Hoạt động khử trùng của Ozone chỉ bị ảnh hưởng nhẹ ở pH nước từ 6 đến 8,5. Ozone có tính ăn mòn cao đối với thiết bị và gây chết người khi tiếp xúc lâu với nồng độ trên 4 ppm. Ozone có thể dễ dàng phát hiện bằng mùi của con người ở mức 0,01 đến 0,04 ppm. Giới hạn ôzôn tiếp tục tiếp xúc là 0,1 ppm trong khoảng thời gian 8 giờ và 0,3 ppm trong khoảng thời gian 15 phút. Ở nồng độ 1 ppm, ozon có mùi hăng khó chịu và gây khó chịu cho mắt và cổ họng. Ozone cũng không ổn định trong nước và phân hủy thành oxy trong thời gian rất ngắn. Ít hơn một nửa hoạt tính vẫn còn sau 20 phút trong nước tinh khiết và có thể chỉ còn lại 2 đến 3 phút trong nước uống phức tạp hơn. Trong nước đóng gói sau thu hoạch hoặc nước chế biến mới cắt, có đất lơ lửng và chất hữu cơ, thời gian bán hủy của hoạt động ôzôn có thể ít hơn một phút. Nhiệt độ nước thấp hơn sẽ kéo dài thời gian bán hủy của ôzôn. Các yếu tố cấu thành chất lượng nước cụ thể; tăng độ kiềm, hàm lượng sắt và mangan hòa tan, hydro sunfua, axit humic và các hợp chất hữu cơ hòa tan sẽ làm chậm quá trình hình thành dư lượng ozone có thể phát hiện được trong nước và làm giảm chu kỳ bán rã rõ ràng của ozone. Do độ ổn định thấp, duy trì nồng độ hiệu quả của ôzôn hòa tan để khử trùng vi sinh vật bằng cách sử dụng tạo ôzôn từ xa và bơm vào hệ thống nước tập trung, như được thực hiện với clo và điôxít clo, đã tỏ ra khó khăn hoặc không thực tế. Tuy nhiên, độ ổn định thấp này là một trong những lợi ích được nhận thấy của ozone như một chất khử trùng. Hiệu quả của ozone để giảm số lượng vi sinh vật bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố như nhiệt độ và nồng độ ozone. Nhiệt độ càng thấp thì khả năng hòa tan của ozon trong nguyên liệu càng cao để có nhiều thời gian tiêu diệt vi sinh vật. Điều này có nghĩa là nếu tiếp xúc với vật liệu ozone càng lâu thì nồng độ ozone hòa tan càng nhiều và có cơ hội tiêu diệt các vi sinh vật.

Tính an toàn của ozone

Việc áp dụng ozone trong chế biến thực phẩm đặc biệt như một chất kháng khuẩn khi tiếp xúc trực tiếp đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) chấp thuận. Ozone là chất oxy hóa có tác dụng chống lại và làm giảm vi sinh vật gây bệnh ở nồng độ thấp và thời gian tiếp xúc ngắn. Quá trình ozon hóa không có dư lượng độc hại trên sản phẩm thực phẩm sau khi tiếp xúc với ozone và sản phẩm thực phẩm. Trong khi đó, trong quá trình này, ozone là một loại khí độc và có khả năng gây ảnh hưởng đến người bệnh nếu hít phải ở nồng độ cao. Các triệu chứng nhiễm độc bao gồm ngứa rát mũi và cổ họng đối với nồng độ ôzôn 1-2 ppm và thời gian tiếp xúc 3-6 giờ. Mức ôzôn hơn 50 ppm sẽ gây tử vong cho cơ thể con người.

Để sử dụng cho mục đích thương mại, ozone phải được sản xuất tại chỗ và nó được phân loại là GRAS (thường được công nhận là an toàn) cho các ứng dụng tiếp xúc với thực phẩm ở Hoa Kỳ. Sản phẩm của quá trình suy giảm ôzôn là ôxy; do đó, nó không để lại dư lượng trên các mặt hàng đã qua xử lý. Có những lợi ích khác có thể hình dung được đối với ozone, chẳng hạn như khử độc tố nấm mốc.