Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
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..................................................11
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:............................................................................................17
b. Cường độ hô hấp:............................................................................................17
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:.........................................................................................................20

B. HỆ THỐNG ĐÓNG GÓI CHỐNG VI SINH VẬT APS (ANTIMICROBIAL
PACKAGING SYSTEMS)................................................................................................42
I. Khái niệm về hệ thống đóng gói chống vi sinh vật.................................................42
1. Đònh nghóa...........................................................................................................42
2. Chất chống vi sinh vật.........................................................................................42
d. Hóa chất chống vi sinh vật..............................................................................44
d. Hóa chất chống vi sinh vật..............................................................................44
e. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc tự nhiên.................................................45
e. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc tự nhiên.................................................45
f. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc vi sinh (probiotic)..................................46
f. Chất chống vi sinh vật có nguồn gốc vi sinh (probiotic)..................................46
3. Màng film và màng phủ chống vi sinh vật..........................................................46
a. Nhóm polysaccharid........................................................................................47
a. Nhóm polysaccharid........................................................................................47
b. Nhóm protein...................................................................................................48
b. Nhóm protein...................................................................................................48
2
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
c. Nhóm lipid......................................................................................................49
c. Nhóm lipid......................................................................................................49
d. Hỗn hợp composit............................................................................................50
d. Hỗn hợp composit............................................................................................50
4. Cơ chế vận hành kỹ thuật APS............................................................................50
5. Các yếu tố ảnh hưởng đến kỹ thuật APS............................................................55
II. NHỮNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ............................................................60

3
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1: Quá trình hô hấp yếm khí....................................................................................14

Bảng 5: Ứng dụng các loại vật liệu trong bao gói rau quả...............................................34
Bảng 6: Các chất chống vi sinh vật thường dùng..............................................................43
Bảng 7: Một số nghiên cứu ứng dụng kỹ thật APS...........................................................53
Bảng 8: Một số chất chống vi sinh vật và nhà sản xuất...................................................61
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

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 quyển thay đổi. Ngày nay, thực
7
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
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
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
– Công tác đóng gói được tập trung hóa và kiểm tra từng phần một.

, 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 riêng
9
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
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 CO
2
, O
2
, N
2
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% N
2
(Gibson et al., 2000). 100% CO

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, r
h
, 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).
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
, CO
2
, N
2
. 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
11
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
của thực phẩm. Ngoài ra, một số khí khác cũng được sử dụng là: khí trơ (He, Ar, Xe và Ne), CO

2001). Điều này rất có ý nghóa trong kỹ thuật MAP.
 Khí O
2
:
Khí O
2
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 O
2
ở 20
o
C
(0.04g/Kg ở 100Kpa, 20
0
C). O
2
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 O
2
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

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 N
2
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
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
, O
2
) 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
13
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
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 CO
2

O
6
+ 6O
2
 6H
2
O + 6CO
2
+ ATP
Một phân tử đường tạo ra 36 phân tử ATP (1152KJ).
 Kỹ thuật EMAP
Trong kỹ thuật EMAP, hàm lượng O
2
và CO
2
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
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
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 Cường độ hô hấp (mg / kg / h) Loại rau quả
Rất thấp < 10 Hành

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 O
2
đi vào trong màng bao ở một tỷ lệ cân bằng với lượng O
2
được hấp thụ bởi sản phẩm và để thoát
CO
2
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
, CO
2
, C
2
H
4
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

thường các phản ứng hóa học tăng lên 2 đến 3 lần khi nhiệt độ tăng thêm 10
0
C, 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
(Nguồn: USDA handbook No. 66: The Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Nursery
Stocks.)
18
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
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 O
2
và CO
2
:
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 CO
2
.
Tuy nhiên trong thực tế, không phải nồng độ O
2

Lê tàu 5 3
Chuối 5 _
Bông cải xanh 15 1
Bắp cải 5 2
Cà rốt 4 3
Súp lơ 5 2
19
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
Chanh _ 5
Dưa chuột 10 3
Rau diếp 1 2
Hành 10 1
Đậu 7 5
Lê 5 2
Khoai tây 10 10
Rau Bina 20 _
Dâu 20 2
Bắp 20 _
Cà chua 2 3
Hình 5: Ảnh hưởng của nồng độ O
2
và CO
2
đến kỹ thuật MAP
(Nguồn: USDA handbook No. 66: The Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Nursery
Stocks.)
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 CO

Việc đóng gói thực phẩm ở nồng độ O
2
cao là một phương pháp tương đối mới mẻ và khá lạ.
21
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
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 O
2
nồng độ thấp.
Nồng độ O
2
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 O
2
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 O
2
lên đến 80% - 90%.

Rau diếp cốt 3 7
Dâu tây 1 - 2 4
Rau bina lá nhỏ 7 9
Ngò tây 4 9
Rau mùi 4 7
Củ cải Thụy Điển 3 10
Quả mâm xôi 5 - 7 9
Nấm rơm 2 6
23
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
Cà rốt 3 - 4 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 O
2
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.
Hình 8: Sự phát triển của nấm mốc bò ức chế bởiù các loại hỗn hợp khí
24
Đồ án CNTP Tìm hiểu kỹ thuật MAP và hệ thống APS
Hình 9: Nấm mốc Penicillium digitatum ở cam bò ức chế bởi các loại hỗn hợp khí
Đối với loại rau quả qua sơ chế thì thành phần khí quyển hiệu chỉnh tốt nhất là 80 – 95% O
2
,
5 – 20% N