Bộ môn Công nghệ Sinh học - Thực phẩm

Xử lý thực phẩm bằng áp suất cao (HPP) là một kỹ thuật bảo quản thực phẩm “không dùng nhiệt” để vô hiệu hóa các mầm bệnh có hại và các vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm. HPP sử dụng áp suất cao (khoảng 400 - 600 MPa) với nhiệt độ thấp, cho phép bảo quản hầu hết các loại thực phẩm với ảnh hưởng tối thiểu đến hương vị, kết cấu, hình thức hoặc giá trị dinh dưỡng. Phương pháp xử lý thực phẩm bằng áp suất cao để ức chế vi sinh vật có lịch sử từ thế kỉ 19, khi Hite áp dụng phương pháp này bảo quản sữa, sau đó là trái cây và rau quả. Kỹ thuật áp suất cao đã được Bridgeman bắt đầu nghiên cứu từ các năm đầu thế kỷ 20 (1090 – 1959). Ở Nhật, xử lý thực phẩm bằng áp suất cao áp chỉ được quan tâm và nghiên cứu vào những năm 1990.

Hình 1. Thiết bị HPP vào thế kỷ 19

1. Nguyên lý
Xử lý thực phẩm bằng áp suất cao là phương pháp thanh trùng lạnh thực phẩm. Thực phẩm được đóng gói trong một bao bì linh hoạt và chống thấm, sau đó đặt trong một áp suất thủy tỉnh lên tới 600 Mpa trong vài giây đến vài phút. Nước tinh khiết được sử dụng để truyền áp suất. 

Hình 2: Nguyên lý hoạt động của phương pháp HPP

Nguồn (Balasubramaniam và cộng sự, 2008)
Hình 3. Nhiệt độ và áp suất của sản phẩm trong suốt quá trình xử lý áp suất cao

Có rất nhiều biến đổi hóa học và vật lý khi quá trình xử lý xảy ra. Nhìn chung, quá trình nén thực phẩm ở áp suất cao làm giảm thể tích, gia tăng năng lượng và nhiệt độ (Heremans, 2003). Trong suốt quá trình xử lý, cần sự tiên đoán mối quan hệ của sự thay đổi của thể tích (giảm) và gia tăng nhiệt.
2. Ứng dụng áp suất cao trong sản xuất thực phẩm
HPP được áp dụng rộng rãi trên nhiều loại sản phẩm thực phẩm khác nhau từ các sản phẩm ăn nhanh, thủy sản, trái cây, rau quả, nước ép... Tuy nhiên, các sản phẩm rau quả và thịt chiếm tỉ lệ cao nhất lần lượt là 36% và 31%, tiếp theo là các sản phẩm thủy sản 16%, nước trái cây và rau quả 11% và 6% còn lại là các sản phẩm khác.
Đối với các sản phẩm thịt và gia cầm: HPP có khả năng tiêu diệt hiệu quả Listeria trong các sản phẩm ăn nhanh như thịt trong các sản phẩm sandwich, súc xích, và các sản phẩm thịt đóng gói khác. Xử lý áp suất cao có thể giảm Listeria mà không cần gia nhiệt hay chiếu xạ. Đồng thời, HPP không thúc đẩy quá trình tạo thành gốc tự do, ảnh hưởng tới giá trị cảm quan mùi vị tự nhiên của sản phẩm. 

Nguồn: Heinz and Buckow, 2010
Hình 4. Listeria monocytogenes trước (trái) và sau (phải) xử lý HPP

Đối với thủy sản và các loại hai mảnh vỏ: HPP thật sự hiệu quả để tiêu diệt vi khuẩn Vibrio thường hiện diện trên các loại nguyên liệu thủy sản mà không làm ảnh hưởng cấu trúc và mùi vị. HPP còn được ứng dụng để tách vỏ các loại giáp xác, hàu... mà vẫn duy trì nguyên khối thịt của nguyên liệu. Ngoài ra, HPP còn có khả năng tiêu diệt Listeria và kéo dài thời gian bảo quản lạnh các thủy sản xông khói, các sản thủy sản đông lạnh khác (Patterson, 2005).
Đối với trái cây và rau quả: HPP có khả ức chế các tác nhân gây bệnh có trong các sản phẩm này và kéo dài thời bảo quản (Raghubeer et al., 2000). Tương tự như trên các sản phẩm nước ép và nước giải khát, HPP có thể tiêu diệt được các tác nhân gây bệnh như Salmonella, L. monocytogenes, và E. coli và được xem là một phương pháp thanh trùng hiệu quả đạt tiêu chuẩn của cơ quan quản lý dược và thực phẩm Hoa Kỳ (FDA), đồng thời cũng đạt các yêu cầu về an toàn thực phẩm của Canada (CFIA), Châu Âu (EFSA) và nước khác (Patterson, 2005). 

Hình 5. Các sản phẩm thực phẩm được thanh trùng bằng áp suất cao HPP

Tóm lại: các phương pháp chế biến thực phẩm không dùng nhiệt như phương pháp áp suất cao đã tạo ra nhiều tiềm năng phát triển các sản phẩm giá trị gia tăng mới mà vẫn giữ được nhiều giá trị dinh dưỡng. Xử lý bằng áp suất cao có thể tiêu diệt được các vi sinh vật có hại trong thực phẩm ở nhiệt độ thấp mà không gây các biến đổi thành phần dinh dưỡng của sản phẩm. Quy trình chế biến thực phẩm bằng áp suất cao đã được thương mại hóa cách đây hai thập kỷ và tiếp tục phát triển mạnh trong tương lai. 
Tài liệu tham khảo
1. Balasubramaniam, V.M.B., Farkas, D., Turek, E.J., (2008). Preserving Foods through High-Pressure Processing. Food Technology.
2. Heremans, K. 2003. The effect of high pressure on biomaterials. In “Ultra High Pressure Treatments of Foods” ed. Marc E.G. Hendrickx and Dietrich Knorr. pp. 23-52. Kluwer Academic/ Plenum Publishers, New York
3. Heinz, V., Buckow, R., (2010). Food preservation by high pressure. Journal für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit 5(1), 73-81.
4. Patterson, M.F., (2005). Microbiology of pressure-treated foods. Journal of applied microbiology 98(6), 1400-1409.
5. Raghubeer, E.V., Dunne, C.P., Farkas, D.F., Ting, E.Y., (2000). Evaluation of batch and semicontinuous application of high hydrostatic pressure on foodborne pathogens in salsa. J Food Prot 63(12), 1713-1718.
ThS. Phạm Thị Hồng Loan (Khoa Kỹ thuật - Công nghệ, Trường Đại học Văn Hiến)