Đề tài Các kỹ thuật hiện đại bảo quản rau trái tươi

́ng. Dạng bức xạ Năng lượng điển hình Bước sóng Búc xạ nhiệt Vi sóng (Microwave) Hồng ngọai (Infarred) Ánh sang khả kiến Tử ngọai (Ultra Violet) Tia Roentgen (Tia X) Tia g <100 eV 1-10 keV 1-100 MeV >100m 10-100m 1-10m 380-760m 10-380m 0.01-1000m Năng lượng điển hình là năng lượng của một lượng tử bức xạ. Năng lượng của nguồn bức xạ là tổng năng lượng điển hình của tất cả các lượng tử bức xạ phát ra từ nguồn đó. Hình 10: Các loại bức xạ.[11] 1.3. Các đại lượng của quá trình chiếu xạ Năng lượng bức xạ (P): là năng lượng phát ra của nguồn bức xạ. Liều lượng chiếu (I): Năng lượng phát ra của nguồn bức xạ trên một đơn vị khối lượng vật chất hấp thụ: I = dP/dm Năng lượng bức xạ hấp thu E: đặc trưng cho lượng năng lượng mà vật chất hấp thu khi có nguồn chiếu xạ vào. Năng luợng bức xạ hấp thu E = Năng lượng nguồn phát E1 – Năng lượng còn lại thu được của bức xạ xuyên qua vật thể E2. Liều lượng hấp thụ D là năng lượng bức xạ thu được của một đơn vị khối lựơng vật thể: D = dE/dm Đơn vị của liều hấp thu và liều chioếu là Gray (viết tắt là Gy) 1Gy = 1 J.kg-1 Đơn vị ngòai hệ SI là rad, 1Gy = 100 rad. Các tia bức xạ thường dùng: Vi sóng (Microwave): Đây là tia có bước sóng dài, không có khả năng xuyên sâu, thường dùng để gia nhiệt. Tia X, tia γ: tia có bước sóng cực ngắn, độ xuyên sâu mạnh, thường dùng để diệt khuẩn. Tia β: Là dòng electron chuyển động trong điện trường rất lớn. Khả năng xuyên sâu trung bình, nhưng tiêu tốn năng lượng lớn, thường dùng để sát khuẩn bề mặt. 1.4. Tác động của tia bức xạ Tác động chính của tia bức xạ trên đường đi là gây ion hóa vật chất. Tác động này thường phá hủy cấu trúc hiện có của vật chất. Vì vậy bức xạ dùng để tiêu diệt các thành phần không mong muốn trong rau trái như vi sinh vật, côn trùng. Vì chiếu xạ không chọn lọc nên các thành phần khác như dinh dưỡng, màu sắc, mùi vị cũng bị thay đổi theo, đây là điều không mong muốn. Việc cần thiết là phải chọn lọai bức xạ với liều lượng phù hợp để có thể đạt được cả hai yêu cầu trên. Trong thực phẩm chất trực tiếp nhận ảnh hưởng của bức xạ là nước. Nước bị ion hóa sinh ra các gốc tự do như H. hay OH. theo cơ chế như sau: H2O→H2O+ + e- e- + H2O → H2O- H2O+ →H+ + OH- (a) H2O-→ H. + OH- H. + H. →H2 Hay OH. + OH. →H2O2 Hay H. + OH.→ H2O Hay H. + H2O → H2 + OH. Hay OH. + H2O2 → HO2. (b) H. → O2 + HO2. Hình 11: Cơ chế sinh ra các gốc tự do Các gốc tự do H. và OH. không bền tiếp tục tương tác với các chất khác để quay lại trạng thái bền vững. Quá trình tương tác này diễn ra làm biến đổi các chất khác như protein, carbonhydrate, lipid, enzyme, DNA, RNA…Các phản ứng chính thường là rối loạn cấu trúc không gian, cắt mạch, ôxy hóa… 2. Bảo quản rau trái tươi bằng phương pháp chiếu xạ: 2.1. Tác dụng bảo quản của tia bức xạ: a. Tiêu diệt vi sinh vật Các tia Ronghen và tia gamma có khả năng đâm xuyên mạnh và có thể gây ion hóa vật chất, có tác dụng làm biến đổi vật chất hữu cơ trong tế bào vi sinh vật, gây ức chế và tiêu diệt vi sinh vật. Hình 12: Minh họa tác dụng tiêu diệt vi sinh vật của tia gamma.[15] Cơ chế tiêu diệt vi sinh vật: - Làm oxi hóa chất béo của màng phospholipids, dẫn đến thay đổi cấu trúc màng. Đây là nguyên nhân làm cho cơ chế vận chuyển qua màng bị đình trệ, trao đổi chất bị rối loạn. - Làm thay đổi cấu hình không gian của các polymer sinh học, đặc biệt là các protein, làm mất hoạt tính của các enzyme, và thay đổi cấu trúc của các protein trên màng tế bào, làm trao đổi chất bị ngưng lại. - Làm thay đổi cấu trúc của DNA và RNA, ảnh hưởng đến khả năng phân chia và tổng hợp protein. Khả năng tiêu diệt vi sinh vật phụ thuộc vào từng loại vi sinh vật và số lượng vi sinh vật ban đầu. - Số lượng vi sinh vật ban đầu càng lớn thì yêu cầu liều lượng chiếu xạ phải tăng. Số lượng vi sinh vật giảm theo hàm log khi tăng liều lượng chiếu xạ (D10 là liều lượng chiếu xạ cần thiết để số lượng vi sinh vật giảm di 90%). Giá trị D10 phụ thuộc vào bản chất từng loài vi sinh vật. Ngoài ra, còn phụ thuộc vào loại thực phẩm chứa vi sinh vật đó. Ví dụ: E.coli O157:H7 có D10»0.11 kGy Salmonella có D10»0.2 kGy Tuy nhiên, E.coli O157:H7 trong các thực phẩm khác nhau cũng có giá trị D10 khác nhau. Ví dụ trong salad cắt sợi là 0.18 kGy, còn trong salad còn gốc và lá là 0.1-0.12 kGy. - Các loại vi sinh vật khác nhau có khả năng chịu đựng tia tia bức xạ với mức độ khác nhau. Hình 13: Phần trăm vi sinh vật sống sót phụ thuộc vào liều lượng chiếu xạ.[4] - Các vi sinh vật có DNA càng cồng kềnh thì càng nhạy cảm với tia bức xạ. Mức độ nhạy cảm với tia bức xạ của nấm mốc lớn hơn nấm men,và mức độ nhạy cảm của nấm mốc, nấm men lớn hơn vi khuẩn. Virus có khả năng chịu đựng tia bức xạ tốt nhất do có cấu tạo DNA đơn giản nhất, ít cồng kềnh nhất. Bacillus cereus là vi sinh vật có khả năng sinh bào tử, nên chúng có khả năng chịu đựng được tia bức xạ khá tốt. Ngoài ra, loài Deinococcus radiodurans có khả năng tái tạo lại DNA nên có khả năng chịu đựng tia bức xạ tốt hơn. Ngoài ra, hình dạng tế bào cũng giúp vi sinh vật chịu đựng được tia bức xạ tốt hơn. Các vi sinh vật có dạng hình cầu có khả năng chiụ đựng tia bức xạ tốt hơn các vi sinh vật có hình dạng khác. Bảng 3: Liều lượng chiếu xạ áp dụng để tiêu diệt các vi sinh vật thường gặp trong thực phẩm.[4] Vi sinh vật và côn trùng Liều lượng chiếu xạ thích hợp (kGy) Côn trùng 0.22 - 0.93 Viruses 10 - 40 Nấm men 4 - 9 Nấm mốc 1.3 - 11 Vi khuẩn gây bệnh       Mycobacterium tuberculosis         Staphylococcus aureus         Cornybacterium diphtheriae         Salmonella spp. 1.4 1.4 - 7.0 4.2 3.7 - 4.8 Vi khuẩn hoại sinh     Gram- âm              Escherichia coli               Pseudomonas aeruginosa               Pseudomonas fluorescens               Enterobacter aerogenes  1.0 - 2.3 1.6 - 2.3 1.2 - 2.3 1.4 - 1.8       Gram-dương             Lactobacillus spp.               Streptococcus faecalis               Leuconostoc dextranicum               Sarcina lutea 0.23 - 0.38 1.7 - 8.8 0.9 3.7 Vi khuẩn sinh bào tử       Bacillus subtillus         Bacillus coagulans         Clostridium botulinum (A)         Clostridium botulinum (E)         Clostridium perfringens         Putrefactive anaerobe 3679        Bacillus stearothermophilus 12 - 18 10 19 - 37 15 - 18 3.1 23 - 50 10 - 17 Ở Mỹ, các loại rau thơm và gia vị được tổ chức Food and Drug Administration (FDA) cho phép xử lý chiếu xạ với liều lượng lên tới 30kGy để tiêu diệt vi sinh vật và côn trùng. Một điểm đáng chú ý là các vi sinh vật sau khi xử lý với tia bức xạ thì nhạy cảm hơn với nhiệt độ. Ví dụ, số lượng Salmonella spp bị giảm đi một nửa đối với cùng một liều lượng chiếu xạ (2,5kGy) nhưng tăng nhiệt độ lên 5oC. Do đó, khi kết hợp hai phương pháp chiếu xạ và xử lý nhiệt thì hiệu quả xử lý tăng. Một ví dụ khác là một thí nghiệm trên dâu tây, người ta tiến hành so sánh các mẫu dâu tây không áp dụng các biện pháp bảo quản với các mẫu có áp dụng các biện pháp xử lý chiếu xạ, và mẫu áp dụng chiếu xạ kết hợp với xử lý nhiệt. Hình 14: Dâu tây sau 25 ngày bảo quản ở 3oC.[11] Dâu tây không áp dụng bất kỳ biện pháp bảo quản nào có mức độ hư hỏng nhiều nhất, kế đến là mẫu áp dụng xử lý nhiệt. Các mẫu xử lý chiếu xạ đều có chất lượng bảo quản tốt. Trong đó, mẫu kết hợp xử lý chiếu xạ 1 kGy và xử lý nhiệt 10 phút có chất lượng tốt nhất. b. Điều khiển và ức chế quá trình chín. Cơ chế ức chế quá trình chín Khi các hormone và enzyme kích thích sự chín đang được tạo thành. Trong khi quá trình chín là một chuỗi các phản ứng sinh hóa, mà mỗi hormone và enzyme tạo thành kết quả cảm ứng của một hormone hay một enzyme khác được tạo ra trước đó. Vì vậy, nếu quá trình này được ức chế ngay từ đầu thì quá trình chín có thể bị ức chế. Các yếu tố ảnh hưởng - Thời điểm áp dụng chiếu xạ: thường áp dụng đối với trái bắt đầu chín (khi các enzyme và hormone vừa được tổng hợp thành). - Khi kết hợp với các phương pháp bảo quản khác như bảo quản lạnh, hay bảo quản chân không thì hiệu quả có thể tăng nếu sử dụng cùng liều lượng chiếu xạ, hoặc có thể giảm liều lượng chiếu xạ, nhưng vẫn đạt hiệu quả như mong muốn. Ví dụ: Dâu tây và cà chua, khi kết hợp chiếu xạ với bảo quản lạnh 10oC, có thể kéo dài thời gian sử dụng trên lên 2-3 lần so với chỉ áp dụng chiếu xạ mà không bảo quản lạnh. c. Tiêu diệt sâu bọ và côn trùng Sâu bọn và côn trùng tương đối dễ tiêu diệt hơn vi sinh vật, vì các vi sinh vật này là các cơ thể đa bào có DNA có kích thước tương đối lớn, dễ bị ảnh hưởng bởi tia bức xạ. Để tiêu diệt vi sinh vật và côn trùng, người ta sử dụng liều lượng chiếu xạ tương đối thấp <0.1 kGy. Các loại trái cây như lê tàu, xoài, đu đủ khi nhập khẩu vào Mỹ được tổ chức FDA của Mỹ cho phép xử lý chiếu xạ với liều lượng 1kGy để tiêu dịệt các loài côn trùng gây hại. Chiếu xạ giúp rau thơm và gia vị giúp làm giảm sự phụ thuộc vào các loại hóa chất bảo quản như methyl bromide. d. Ức chế sự nảy mầm Ở Nhật Bản, hơn 20,000 pounds khoai tây được xử lý chiếu xạ mỗi năm để ngăn nảy mầm. Khoai tây và hành tây được chấp nhận với liều lượng lần lượt là 0.05 và 0.15kGy để ngăn nảy mầm. 2.2. Quy trình thực hiện bảo quản rau trái tươi bằng phương pháp chiếu xạ Hình 15: Quy trình thực hiện bảo quản rau trái tươi bằng phương pháp chiếu xạ. a. Sơ chế. Mục đích của quá trình sơ chế là loại bỏ đất cát, bụi bặm bám trên bề mặt quả, đây cũng là bước qua trọng làm giảm số lượng vi sinh vật ban đầu. Đồng thời còn tạo hình cho sản phẩm (nếu là sản phẩm chế biến). Quá trình này gồm các quá trình cơ học như rửa, cắt gọt… b. Đóng kiện. Rau quả sau khi sơ chế được đóng kiện để thuận tiện cho việc nhập liệu, tháo liệu, xếp đặt trong buồng xử lý. Vật liệu chế tạo kiện tốt nhất là các nguyên liệu nhẹ và bền như nhôm, các hợp kim của nhôm, thép không rỉ. Cũng có thể thay thế bằng kiện giấy hay plastic. Ưu điểm của kiện kim loại là có thể sử dụng dài, nhưng nhược điểm là chi phí đắt hơn giấy hoặc plastic. Yêu cầu chung đối với kiện là lợi về thể tích sử dụng và không làm dập nát sản phẩm. Do đó, kiện thường được tạo hình khớp với hình dáng của quả cần xử lý. c. Xử lý chiếu xạ. Có hai phương pháp thực hiện: Chiếu xạ không kết hợp làm lạnh - Phạm vi áp dụng: các loại rau trái có hàm lượng nước thấp, ít hợp chất hơi như các hợp chất mùi và hàm lượng vitamin không đáng kể. Thường áp dụng đối với các loại ngũ cốc, khoai tây, chuối… - Ưu điểm: Cách xử lý này đơn giản và chi phí thấp. Chiếu xạ có kết hợp làm lạnh - Phạm vi áp dụng: các loại rau trái có hàm lượng nước cao, có chứa nhiều vitamin, các hợp chất dễ bay hơi như màu mùi… - Ưu điểm: giảm tổn thất màu, mùi, vitamin. Đồng thời có thể giảm được liều lượng chiếu xạ, nhưng vẫn đạt được kết quả bảo quản như mong muốn. Các thực hiện: Có ba cách thực hiện: - Làm lạnh trước và sau khi chiếu xạ: cách này được áp dụng phổ biến nhất, vì đối với rau trái dùng sử dụng tươi thì phương pháp bảo quản lạnh vẫn là phương pháp bảo quản tốt nhất, giữ được rau trái ở trạng thái tươi giống với tình trạng lúc thu hoạch nhất. Đồng thời, các vi sinh vật nếu chưa bị tiêu diệt hết trong giai đoạn chiếu xạ thì trong môi trường bảo quản lạnh, chúng cũng không có điều kiện phát triển. Môi trường bảo quản lạnh cũng tránh các hư hỏng do các hiện tượng sinh lý bình thường của rau trái, như: nảy mầm hoặc kéo dài ngọn… - Chiếu xạ và làm lạnh đồng thời: Buồng xử lý chiếu xạ cũng là buồng lạnh. Phương pháp này cho hiệu quả xử lý cao, giảm lượng vi sinh vật cũng như đảm bảo chất lượng dinh dưỡng, cảm quan cho thực phẩm. Tuy nhiên, chi phí đầu tư sẽ cao. - Chiếu xạ kết hợp với làm lạnh đột ngột: Trong băng chuyền nhập liệu, trước khi đến nguồn bức xạ, sản phẩm sẽ được làm lạnh đột ngột bằng cách phun Nitơ lỏng. Phương pháp này tiêu diệt vi sinh vật hiệu quả do kết hợp được chiếu xạ và shock nhiệt. 2.3. Các biến đổi của thực phẩm khi được chiếu xạ a. Về giá trị dinh dưỡng Thành phần dinh dưỡng bao gồm: protein, carbohydrate, lipid, vitamin, khoáng. Thành phần protein, carbohydrate và chất béo tương đối bền với liều lượng chiếu xạ lên tới 10kGy. Thành phần và hàm lượng của chúng cũng hầu như không có biến đổi sau khi xử lý chiếu xạ đối với rau trái tươi vì liều lượng xử lý chiếu xạ đối với rau trái tươi thường thấp. Các liều lượng chiếu xạ cao thường được áp dụng cho các sản phẩm khô hoặc ngũ cốc…Tuy nhiên, khi liều lượng chiếu xạ sử dụng cao, các thay đổi thường gặp là thay đổi cấu trúc của các polymer sinh học. Protein có thể bị mất cầu disulfur, dẫn đến thay đổi cấu hình không gian. Ngoài ra các protein còn có thể bị cắt mạch thành các peptide mạch ngắn. Lipid có thể bị cắt mạch tạo thành các acid béo. Bản thân các acid béo tạo thành có thể có mùi ôi khét, làm giảm giá trị cảm quan của thực phẩm. Ngoài ra, các acid béo tạo thành dễ dàng bị oxi hóa hơn so với các acid béo nằm trong các triglyceride, tạo thành các sản phẩm gây độc cho người. Tuy nhiên, các thực phẩm có hàm lượng béo cao như: lạc, olive, dừa… thường không áp dụng chiếu xạ để bảo quản. Carbohydrate thường bị cắt mạch thành các polysaccharide mạch ngắn , hay bị oxi hóa thành các acid hữu cơ gây cho sản phẩm có vị chua. Đối với chiếu xạ liều lượng cao mới gây các biến đổi kể trên. Khi đó, người ta thường kết hợp chiếu xạ với làm lạnh để làm giảm các biến đổi bất lợi này. Phổ biến là chiếu xạ trong môi trường lạnh đông, khi đó nước bị đóng băng, và nhiệt độ thấp sẽ làm giảm các sự tạo thành các gốc tự do, giảm các phản ứng oxi hóa và thủy phân. Khoáng là thành phần bền nhất khi xử lý chiếu xạ. Nó hầu như không thay đổi về hàm lượng. Tuy nhiên có thể có một số khoáng thay đổi về hình thức tồn tại như lưu huỳnh trong protein. Vitamin A, C, E, B1 (thiamine) nhạy cảm với lượng liều lượng chiếu xạ từ 1kGy trở lên. Những vitamin này cũng nhạy cảm với các quá trình xử lý nhiệt. Tất cả những vitamin khác có thể bền với liều lượng chiếu xạ lên tới 5kGy. Thiamine là một trong những vitamin nhạy cảm nhất với chiếu xạ. Nguyên nhân là do trong tế bào thực vật, thiamine giữ vai trò vận chuyển điện tử trong quá trình quang hợp, nên rất nhạy cảm với các kích thích điện từ. Phần trăm vitamin mất mát trong thực phẩm chiếu xạ phụ thuộc vào liều lượng chiếu xạ, thành phần của thực phẩm, nhiệt độ của thực phẩm khi chiếu xạ, và sự có mặt của oxygen khi tiến hành chiếu xạ. Vitamin nhạy cảm hơn khi chiếu xạ có mặt oxygen. Thường thì liều lượng chiếu xạ càng cao thì sự mất mát vitamin càng nhiều. Theo FAO, WHO, và IAEA thì sự mất mát vitamin trong thực phẩm khi xử lý chiếu xạ với liều lượng 1kGy hoặc thấp hơn thì sự mất mát vitamin là thấp nhất, và tương đương với các phương pháp xử lý khác, như xử lý nhiệt hay bảo quản trong thời gian dài. Khi liều lượng chiếu xạ là thấp thì không gây giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. b. Về giá trị cảm quan Một ưu điểm của thực phẩm chiếu xạ là an toàn, không gây hại cho sức khỏe, trong khi đó vẫn giữ được mùi vị, màu sắc, cấu trúc. Các biến đổi về cấu trúc có nguyên nhân từ các phản ứng làm cắt mạch, dẫn đến trái mềm, thay đổi về độ cứng…chỉ xảy ra với liều lượng chiếu xạ cao, trong khi các chế độ xử lý chiếu xạ đối với rau trái là tương đối nhẹ nhàng, không gây ra các biến đổi sâu sắc. Ngoài ra, để giữ các hợp chất dễ bay hơi, là thành phần tạo mùi cho sản phẩm rau trái, người ta thường kết hợp chiếu xạ với làm lạnh. Tuy nhiên, màu sắc có thể thay đổi chút ít như trái có màu vàng (do có nhóm tạo màu carotenoid) sẽ bị nhạt màu, vì nhóm carotenoid là các nhạy cảm với bức xạ điện từ. Tóm lại, các thay đổi về giá trị cảm quan là nhỏ, thường người tiêu dùng khó phân biệt. Vì thế, các sản phẩm được chế biến từ một hay một số nguyên liệu được xử lý chiếu xạ phải ghi rõ trong nội dung bắt buộc của nhãn hiệu, được quy định rõ trong quy định ghi nhãn hiệu bao bì. 2.4. Ưu- nhược điểm của phương pháp chiếu xạ. a.Ưu điểm - Chiếu xạ là một phương pháp bảo quản tương đối an toàn. Không như người tiêu dùng thường lo lắng rằng khi sử dụng các thực phẩm chiếu xạ, có thể có các ảnh hưởng tới sức khỏe. Một nghiên cứu kéo dài hơn 40 năm của các nhà khoa học cho thấy rằng thực phẩm chiếu xạ không gây ung thư, không gây đột biến gen, và không tạo các khối u. Quân đội và USDA (U.S. Department of Agriculture) của Mỹ đã tiến hành thí nghiệm là cho động vật trong phòng thí nghiệm ăn thực phẩm chiếu xạ trong hơn 6 năm, và kết quả là chúng vẫn không có hiện tượng bị nhiễm độc. Sữa bột được chiếu xạ với liều lượng 45 kGy (nhiều hơn gấp 4.3 lần so với mức cho phép) cũng không gây đột biến hay khối u đối với động vật thí nghiệm. Một kết quả tương tự đối với 400 người Trung Quốc tình nguyện được phục vụ một khẩu phần, trong đó 60-66% là thực phẩm chiếu xạ trong hơn 15 tuần. - Tiết kiệm năng lượng Khi so sánh phương pháp bảo quản bằng bức xạ và các phương pháp bảo quản khác về mặt năng lượng thì phương pháp bảo quản bằng chiếu xạ tiết kiệm năng lượng hơn, ngay cả khi kết hợp chiếu xạ và bảo quản lạnh. Đồng thời, phương pháp bảo quản bằng chiếu xạ có thể tránh được các vấn đề có liên quan đến xử lý nhiệt, vì trong công nghiệp chế biến nói chung, các vấn đề có liên quan tới nhiệt thường tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Bảng 4: So sánh năng lượng sử dụng khi bảo quản bằng các phương pháp khác nhau. - Hiệu quả xử lý tăng cao khi áp dụng kết hợp chiếu xạ với các phương pháp bảo quản khác Như đã đề cập ở những phần trứơc, kết hợp chiếu xạ với các phương pháp bảo quản khác như xử lý nhiệt, hoặc kết hợp làm lạnh có thể giảm được liều lượng chiếu xạ, mà vẫn đảm bảo thời gian bảo quản; hoặc có thể kéo dài thời gian bảo quản với cùng một liều lượng chiếu xạ (trường hợp bảo quản dâu tây: kết hợp chiếu xạ với xử lý nhiệt); hoặc có thể giữ được chất lượng cảm quan tốt hơn (trường hợp kết hợp chiếu xạ với làm lạnh). - Hệ thống có mức độ tự động cao Quy trình thực hiện chiếu xạ có mức độ tự động hóa cao, toàn bộ quy trình đều được lập trình sẵn và điều khiển tự động từ phòng điều khiển. Người vận hành hệ thống không phải tiếp xúc trực tiếp với các nguy cơ gây hại cho sức khỏe. Hình 16: Phòng điều khiển. b. Nhược điểm - Vấn đề an toàn lao động và ô nhiễm môi trường Tuy mức độ tự động hóa cao, nhưng vẫn có yêu cầu nghiêm ngặt về việc phải đảm bảo an toàn lao động cho nhân viên thường xuyên hoạt động trong môi trường này. Ngoài ra, vấn đề ô nhiễm môi trường do rò rĩ chất phóng xạ luôn được toàn xã hội quan tâm, đây cũng là một trong những nguyên nhân làm cho việc xử lý bằng phóng xạ khó được chấp nhận (mặc dù đây không phải là nguyên nhân chủ yếu). - Tâm lý e ngại của người tiêu dùng Theo điều tra của tạp chí Choices (8/2003) về mối quan tâm của người tiêu dùng đối với thực phẩm chiếu xạ thì tỷ lệ tiêu thụ sản phẩm giảm hẳn (khoảng 20%) so với tỷ lệ tiêu thụ thông thường khi người tiêu dùng biết thông tin về thực phẩm chiếu xạ. Nguyên nhân gây nên tâm lý e ngại của người tiêu dùng về thực phẩm chiếu xạ là vì vấn đề sức khỏe. Có hai nguy cơ gây ảnh hưởng xấu đối với sức khỏe được nhiều người quan tâm là: liệu sản phẩm sau khi chiếu xạ có trở thành nguồn bức xạ không và các chất sinh ra trong quá trình chiếu xạ có phải là chất độc và gây hại cho sức khỏe con người hay không. Về vấn đề thứ nhất, các nghiên cứu gần đây cho thấy, khả năng bức xạ của các chất có nguồn gốc sinh học như thực phẩm là rất thấp. Trong thực phẩm chủ yếu là các nguyên tố C, H, O, N là những nguyên tố bền vững, không thể biến đổi thành các đồng vị phóng xạ với điều kiện xử lý chiếu xạ thông thường. Về vấn đề các chất sinh ra trong quá trình chiếu xạ, vẫn chưa có nhiều nghiên cứu cụ thể trên rau trái tươi. Còn đối với các thực phẩm khác như thịt gà tây khi xử lý chiếu xạ có thể xuất hiện các chất như: H2S, methanethiol, methyl sulfide, dimethyl sulfide…so với thực phẩm không xử lý chiếu xạ. Hay trong thịt gia súc, gia cầm khi chiếu xạ, xuất hiện 2-alkylcyclobutanone, bị biến đổi từ DNA; hoặc trong thực phẩm có chứa nhiều béo thì xuất hiện 2-dodecylcyclobutanone (vòng 12C, có nhóm OH), biến đổi từ acid palmitic. Tuy nhiên lưu ý là liều lượng chiếu xạ áp dụng cho các sản phẩm thịt cá cao hơn rất nhiều so với rau trái tươi (thường là 7 kGy đối với thịt cá và 2 kGy đối với rau trái tươi ), nên các biến đổi kể trên không phải là đáng kể. Đồng thời trong rau trái tươi thành phần protein và lipid không phải là chủ yếu nên các biến đổi liên quan tới các acid amin chứa lưu huỳnh, và các acid béo không quan trọng lắm (lưu huỳnh là nguyên tố có hóa trị thay đổi nên dễ tham gia phản ứng oxi hóa khử, còn acid béo cũng là các chất dễ bị oxi hóa). - Chi phí đầu tư cao Vấn đề chi phí đầu tư là một trong những cản trở quan trọng đối với việc ứng dụng xử lý chiếu xạ. Các vấn đề yêu cầu về an toàn lao động và tránh ô nhiễm môi trường đòi hỏi chi phí đầu tư cao, và thích hợp áp dụng cho nhà máy có năng suất lớn, để giảm chi phí tính trên một đơn vị sản phẩm. Bảng 5: Yêu cầu về trang bị nơi thực hiện chiếu xạ. Dòng điện tử có gia tốc, tia X Tia gamma Yêu cầu về an toàn -Tường bêtong dày trên 2m -Tường kim loại dày trên 0.7m -Tường bêtong dày trên 2m -Hầm nước có chiều cao lớp nước trên 5m Tuy nhiên, chi phí vận hành của phương pháp chiếu xạ lại thấp hơn so với các phương pháp xử lý khác, vì nhu cầu sử dụng năng lượng thấp hơn. - Vần đề các vi sinh vật “kháng bức xạ”. Chiếu xạ có thể tạo nên các vi sinh vật có khả năng kháng lại tia bức xạ tốt hơn do đột biến. Nguyên nhân có thể do các vi sinh vật bị phát tán trong buồng xử lý và chưa bị tiêu diệt bởi các tia bức xạ, khi các vi sinh vật này tiếp xúc với tia bức xạ một thời gian dài, tạo nên các cơ thể đột biến, có khả năng chịu đựng được tia bức xạ tốt. 3. Thiết bị chiếu xạ: Một thiết bị chiếu xạ gồm có các thành phần sau: Nguồn bức xạ. Nơi chứa nguyên liệu để tiếp nhận nguồn bức xạ. Thiết bị điều chỉnh liều lượng bức xạ, bảo vệ, ngăn ngừa vịêc nhiễm xạ ra ngòai. Thiết bị đo, nhập liệu, tháo liệu. Nguồn bức xạ Người ta thường phân lọai thiết bị theo nguồn bức xạ, có hai nguồn thường sử dụng là đồng vị phóng xạ và máy tạo bức xạ. Nguồn đồng vị phóng xạ Nguồn đồng vị phóng xạ là các đồng vị có khả năng phát xạ của các nguyên tố hóa học. Trong tự nhiên tỉ lệ các đồng vị phóng xạ này so với đồng vị bình thường của nguyên tố là rất thấp. Đặc trưng của đồng vị phóng xạ là chu kỳ bán rã. Chu kỳ bán rã là thời gian mà lượng đồng vị phóng xạ giảm đi một nửa. Tương ứng với sự giảm lượng đồng vị phóng xạ là sự giảm của liều lượng bức xạ. Đến khi liều lượng này giảm xuống dưới mức yêu cầu của quy trình công nghệ thì phải lọai bỏ, thay mới. Vì vậy đó là thông số để lựa chọn lọai đồng vị phóng xạ. Lưu ý rằng sự bức xạ là liên tục theo thời gian, kể cả lúc không vận hành. Vì vậy phương án tận dụng năng lượng bức xạ cần được tính đến. Phương trình sau mô tả sự liên hệ giữa năng lượng bức xạ theo thời gian: E = Eoe-lt Với Eo: Năng lượng bức xạ ban đầu l: hằng số phụ thuộc chất bức xạ. l = ln2/T với T: chu kỳ bán rã. Có hai nguồn đồng vị phóng xạ chính: a. Nguồn phóng xạ γ: Đây là các bức xạ điện từ có bước sóng cực ngắn l < 0.001 nm. Bức xạ này có độ xuyên sâu mạnh, năng lượng điển hình lớn. Chính vì vậy nên nguồn bức xạ g thường dung có năng lượng nhỏ để hạn chế sự ảnh hưởnh ra ngoài (các sóng γ tác động lên hầu hết các vật chất trên đường đi của nó gây ra những biến đổi mạnh). Đó là nguyên nhân tại sao các nguyên tố phóng xạ tự nhiên như Uranium, Radium, Plotonium không được dùng trong các lĩnh vực khác ngoài nhà máy hạt nhân. Chính vì các nguyên tố phóng xạ tự nhiên có năng lượng phát xạ quá mạnh không thể sử dụng vào mục đích dân dụng nên các đồng vị phóng xạ nhân tạo được sử dụng. Các đồng vị phóng xạ nhân tạo này là các nguyên tố có khối lượng nguyên tử trung bình (từ 80 đến 130), các nguyên tố này trong tự nhiên có tồn tại đồng vị phóng xạ dạng vết. Để thu đồng vị phóng xạ, quặng của các nguyên tố này được đưa vào lò phản ứng hạt nhân. Chính vì cường độ bức xạ γ cao trong lò đã kích thích nguyên tử các đồng vị thường biến thành đồng vị phóng xạ. Hiện tượng này gọi là bức xạ nhiễm xạ: tức là các chất bình thường (không bức xạ) sau một thời gian bị chiếu xạ thì biến đổi, có khả năng bức xạ lại môi trường. Đặc điểm của các đồng vị phóng xạ γ là có chu kỳ bán rã dài (thường tính bằng năm) nên có thể sử dụng dài. Hai đồng vị phóng xạ thường dung là 60Co (T = 5.27 năm) và 137Cs (T = 30 năm). Cường độ bức xạ của hai chất trên là Co: 2.8 triệu Bq/g. (1 Bq bằng một lượng tử bức xạ trong một giây). Năng lượng diển hình là Co: 1.173MeV và Cs: 0.661 MeV. Phóng xạ γ thường dùng khi cần chiếu xạ vào sâu bên trong vật thể. Một bức xạ γ ở mức năng lượng bình thường có thể xuyên qua một tấm chì dày 5 cm hay một tấm nhôm dày 2m. b. Nguồn bức xạ β: Phóng xạ β là các electron. Phóng xạ β có thể tạo được từ nguồn đồng vị phóng xạ β hay máy gia tốc electron. Ở đây chỉ đề cập đến nguồn đồng vị phóng xạ β. Phóng xạ β có tính xuyên sâu mạnh nên an tòa hơn phóng xạ γ. Các nguồn phóng xạ β thường gặp là 32P, 35S, 123I… Phương trình biến đổi chung của đồnh vị phóng xạ β. An X→ An+1Y + β Để có được các đồng vị phóng xạ này, người ta sẽ bắn phá hạt nhân bằng luồng electron từ máy gia