Hạn sử dụng bao gồm một số khía cạnh của chất lượng thực phẩm như tính an toàn, giá trị dinh dưỡng và tính chất cảm quan. Hạn sử dụng ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm, cũng chính là yếu tố quan trọng đầu tiên mà người tiêu dùng xem xét trước khi quyết định mua một sản phẩm thực phẩm.
Đối với nhiều công ty thực phẩm, duy trì chất lượng của thực phẩm từ dây chuyền chế biến, thông qua phân phối và tiếp thị, và cuối cùng là đến tay người tiêu dùng, là kết quả của các nghiên cứu chuyên sâu nhằm dự đoán “tuổi thọ” của thực phẩm.
Để tính toán đưa ra hạn sử dụng cho một sản phẩm, việc đầu tiên chúng ta cần nắm rõ các yếu tố ảnh hưởng đến hạn sử dụng trong sản phẩm thực phẩm. Chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu qua nội dung bài viết sau nhé!
Các yếu tố bên trong ảnh hưởng đến hạn sử dụng sản phẩm
Các yếu tố có trong bản thân thực phẩm bao gồm pH, độ ẩm, hoạt động nước, hàm lượng chất dinh dưỡng, tính kháng khuẩn, cấu trúc sinh học và khả năng oxy hóa/khử.
pH
pH là chỉ số độ acid hoặc kiềm của thực phẩm nằm trong khoảng từ 0 đến 14. Giá trị pH bằng 7 được xem là điểm trung tính, trong khi các giá trị dưới 7 là acid, 0 là điểm acid mạnh nhất. Các giá trị trên 7 là tính kiềm, 14 là kiềm nhất.
pH càng thấp, thực phẩm càng có tính acid. Một số tác nhân acid hóa, chẳng hạn như glucono-delta lactone được sử dụng bổ sung vào thực phẩm làm giảm độ pH mà không làm tăng vị chua nhiều như các acid khác. Đối với một nhà nghiên cứu phát triển sản phẩm, để tăng thời gian sử dụng sản phẩm sẽ giảm pH, tuy nhiên cần lưu ý đến ảnh hưởng của acid tới đặc tính cảm quan của sản phẩm.
pH của thực phẩm quyết định tác nhân vi sinh vật làm hư hỏng loại thực phẩm đó. Hầu hết các vi sinh vật không phát triển ở trong môi trường acid, nhưng phát triển mạnh trong thực phẩm có pH khoảng từ 6,6 đến 7,5. Thực phẩm bao gồm như thịt đỏ, thịt gà, cá, trứng và rau. Sự hư hỏng của các loại trái cây họ cam quýt, cà chua, và các sản phẩm thực phẩm khác với pH thấp hơn xảy ra do nấm mốc và nấm men phát triển.
Hoạt động của nước
Hoạt độ nước
Hoạt độ nước (aw) hay độ ẩm tương đối là thông số đặc trưng cho lượng nước tự do tồn tại trong sản phẩm. Tuy nhiên, không nên nhầm lẫn với định nghĩa này. Aw là lượng nước tự do có sẵn trong thực phẩm để xúc tác các phản ứng sinh hóa. Aw nằm trong khoảng từ 0 đến 1, với nước tinh khiết là 1.
Hầu hết các thực phẩm tươi có giá trị aw gần bằng 1, trong khi thực phẩm khô có giá trị từ 0,2 đến 0,6. Thực phẩm có thể có độ ẩm cao nhưng aw thấp do các thành phần khác (đường, muối,…) có trong thực phẩm liên kết với nước. Trong trường hợp này, đường và muối đóng vai trò là chất giữ ẩm thường được thêm vào để liên kết nước.
Hoạt độ nước và vi sinh vật
Hoạt độ của nước tỉ lệ thuận với sự phát triển của vi sinh vật, hoạt tính enzyme oxy hóa. Sản phẩm càng mau chóng hư hỏng với hoạt độ của nước càng cao. Hầu hết các vi khuẩn gây hư hỏng không phát triển dưới aw 0,91; tuy nhiên vi khuẩn ưa mặn (ưa muối) như Staphylococcus aureus phát triển ở các giá trị thấp tới 0,86. Nấm mốc hư hỏng phát triển ở mức độ thấp hơn nhiều. Nấm mốc xerophilic (ưa khô) và nấm men ưa thẩm thấu (ưa áp suất thẩm thấu cao) phát triển ở các giá trị aw tương ứng là 0,65 và 0,60. Phần lớn, việc giảm aw của thực phẩm xuống dưới 0,65 sẽ loại bỏ phần lớn các vi sinh vật gây hư hỏng.
Là một nhà nghiên cứu thực phẩm, chúng ta cần có kiến thức về aw của nguyên liệu vận dụng vào sản phẩm mới để kéo dài thời hạn sử dụng. Kiểm soát lượng nước tự do trong thực phẩm là điều cần thiết để kiểm soát sự phát triển của vi sinh vật, cấu trúc và các đặc tính cảm quan. Độ ẩm thay đổi cũng ảnh hưởng đến thực phẩm mềm hoặc cứng, có thể xảy ra phản ứng phân hủy hoặc nấm mốc phát triển.
Cách thay đổi hoạt độ nước trong thực phẩm
Có thể thay đổi aw trong thực phẩm thông qua việc xử lý các kỹ thuật chế biến khác nhau, chẳng hạn như xử lý thời gian và nhiệt độ, kiểm soát độ ẩm hoặc sử dụng các chất phụ gia như chất hòa tan, chất phủ, chất giữ ẩm và hydrocolloid.
Hàm lượng chất dinh dưỡng
Hàm lượng dinh dưỡng là một trong số các yếu tố ảnh hưởng đến sự hư hỏng của sản phẩm. Thực phẩm càng nhiều dưỡng chất càng dễ bị hư hỏng. Do vi sinh vật cần một số chất dinh dưỡng nhất định, chẳng hạn như vitamin và các yếu tố tăng trưởng khác. Thực phẩm giàu protein có xu hướng dễ bị hư hỏng do vi khuẩn, vì những vi khuẩn này cần nguồn nitơ. Ví dụ một số thực phẩm như: trứng, thịt đỏ, thịt gà và hải sản.
Lipid hoặc chất béo có trong thực phẩm cũng có thể gây ra sự hư hỏng cho thực phẩm. Trong thực phẩm có hàm lượng lipid cao, đặc biệt là các chất béo không bão hòa, dễ bị oxy hóa. Việc mất một số vitamin và sắc tố tự nhiên thường dẫn đến phai màu và các hiện tượng không mong muốn khác.
Tác nhân kháng khuẩn
Một số thực phẩm bản chất đã có tính kháng khuẩn, chẳng hạn như trứng, đinh hương và việt quất đã có sẵn cơ chế bảo vệ chất kháng khuẩn có trong tự nhiên. Lysozyme, một số loại enzyme có trong lòng trắng trứng, ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn gram dương bao gồm Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus và Streptococcus. Các hợp chất acid benzoic và eugenol, có trong quả việt quất và đinh hương, ức chế sự phát triển của nấm mốc và một số vi khuẩn.
Cấu trúc sinh học
Da của động vật giúp che chắn và ngăn chặn được vi sinh vật xâm nhập vào. Ngoài ra, các cấu trúc sinh học khác như vỏ trứng và quả hạch bảo vệ các chất bên trong. Các lớp phủ/màng phủ tự nhiên thực hiện các chức năng tương tự như da động vật.
Khả năng oxy hóa/khử
Oxy hóa/khử là các chất nền trong thực phẩm mất hoặc nhận thêm điện tử; nó liên quan đến sức căng bề mặt và một số đặc điểm khác của thực phẩm. Ví dụ như bò bít tết tiếp xúc với oxy thấp hơn với thịt bò xay. Thịt bò xay, do diện tích bề mặt tiếp xúc với oxy nhiều hơn. Do đó thịt bò xay có chứa lượng vi sinh vật ban đầu cao hơn. Dựa trên giả định rằng phần bên trong của miếng bò bít tết còn nguyên vẹn không tiếp xúc với oxy, thì bên trong của miếng bít tết có thể là “vô trùng”.
Các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến hạn sử dụng sản phẩm
Không giống với các thông số bên trong thực phẩm được mô tả ở trên, các yếu tố bên ngoài bao gồm: Nhiệt độ, thời gian, độ ẩm tương đối, sự tồn tại của khí, tác nhân vật lý và các thông số môi trường khác có thể được kiểm soát hoặc thay đổi để ảnh hưởng đến thời hạn sử dụng của sản phẩm.
Nhiệt độ
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất cần được kiểm soát để giảm thiểu sự hư hỏng. Bằng cách giữ nóng một số thực phẩm hoặc giữ lạnh một số thực phẩm.
Mỗi loại vi sinh vật phát triển trong một giới hạn nhiệt độ nhất định, dựa vào khoảng nhiệt độ phát triển tối ưu, vi khuẩn có thể được chia làm 3 nhóm: Nhóm ưa ấm có nhiệt độ tối ưu giữa 20oC – 45oC, nhóm ưa lạnh có nhiệt độ tối ưu dưới 20oC và nhóm ưa nóng có nhiệt độ tối ưu trên 45oC. Đặt thịt trong tủ lạnh có thể làm giảm sự phát triển của vi khuẩn ưa nhiệt, nhưng lại thúc đẩy sự tồn tại của vi khuẩn psychrophiles, chẳng hạn như Pseudomonas.
Nhiệt độ cũng là một phần quan trọng của các phản ứng hóa học. Nhiệt độ tăng làm tốc độ một số phản ứng hóa học trong thực phẩm tăng theo.
Thời gian
Thời gian bảo quản tỉ lệ nghịch với chất lượng thực phẩm; nói cách khác thực phẩm hư hỏng theo thời gian. Tuy nhiên, đối với một số quy trình, thời gian là yếu tố chính góp phần tạo nên các yếu tố chất lượng mong muốn của sản phẩm. Ví dụ như thực phẩm và đồ uống lên men như rượu vang, pho mát và nước tương.
Sự phá hủy của vi sinh vật dựa trên thời gian cũng như nhiệt độ; mối quan hệ thời gian/nhiệt độ là cơ sở cho sự phá hủy vi sinh vật trong các sản phẩm như đồ hộp. Vì lý do này, thời gian và nhiệt độ thường được xếp vào nhóm các yếu tố bên ngoài.
Độ ẩm tương đối
Độ ẩm tương đối ảnh hưởng đến aw bên trong thực phẩm. Độ ẩm cao tạo điều kiện cho sự phát triển của nấm mốc trong thực phẩm.
Sử dụng khí
Sử dụng khí trơ cũng là một phương pháp để kéo dài thời hạn sử dụng của các loại thực phẩm như khoai tây chiên, thịt và trái cây. Ví dụ, việc bảo quản táo trong khí quyển có kiểm soát được thực hiện bằng cách tăng độ ẩm tương đối và mức khí trơ tương ứng (carbon dioxide hoặc nitơ) lên khoảng 85% và 5%. Giảm nhiệt độ và nồng độ oxy làm chậm quá trình hô hấp và những thay đổi hóa lý trong thực phẩm. Các loại trái cây có múi và chuối sử dụng khí ethylene để tăng tốc độ chín và tăng màu sắc cho sản phẩm thông qua việc sử dụng kho lưu trữ khí quyển có kiểm soát. Các sản phẩm sử dụng gói chân không bao gồm thịt, pho mát và đồ ăn nhẹ.
Tác nhân vật lý
Việc xử lý sản phẩm thực phẩm đúng cách là điều cần thiết để tránh hư hỏng không cần thiết do bầm dập xảy ra trong quá trình vận chuyển và bảo quản. Các loại snack nhẹ cần được đóng gói và vận chuyển cẩn thận để tránh gặp tác nhận gây hư hỏng.
Qua bài viết này, hy vọng sẽ giúp các bạn có thể hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến hạn sử dụng của thực phẩm. Để hiểu rõ hơn, bài viết sau sẽ phân tích về các yếu tố để xác định thời hạn bảo quản, mời các bạn theo dõi ở phần tiếp theo.
Xem tiếp: Tìm hiểu về hạn sử dụng – Phần 2: Các yếu tố xác định
Tài liệu tham khảo
Fadi aramouni. “Shelf-Life Testing and Date Coding,” Methods for developing new food products. DEStech Publications, Inc. 2015, pp. 125-137.
Nguyễn Linh R&D VNO
