Chai nước ép “cold-pressed” trên kệ siêu thị có hạn sử dụng vài tuần trong tủ lạnh mà không qua thanh trùng nhiệt, vẫn giữ màu tươi, vị như vừa ép. Bí quyết thường là xử lý áp suất cao (High Pressure Processing – HPP), một trong những công nghệ phi nhiệt được thương mại hóa thành công nhất trong ngành thực phẩm.

Xử lý áp suất cao là gì?

HPP, còn gọi là xử lý áp suất thủy tĩnh cao (HHP) hoặc pascal hóa, là phương pháp đặt thực phẩm đã đóng gói vào buồng chứa đầy nước và nén nước lên áp suất rất cao, thường 400–600 MPa (khoảng 4.000–6.000 lần áp suất khí quyển, cao hơn áp suất ở đáy rãnh đại dương sâu nhất), giữ trong khoảng 1–6 phút, ở nhiệt độ lạnh hoặc nhiệt độ phòng, rồi xả áp.

Nguyên lý

  • Nguyên lý đẳng tĩnh: áp suất truyền đều và tức thời đến mọi điểm của sản phẩm, bất kể kích thước, hình dạng. Không có “điểm lạnh” như xử lý nhiệt, sản phẩm không bị bẹp nếu chứa ít không khí vì bị nén đều mọi phía.
  • Nguyên lý Le Chatelier: áp suất cao thúc đẩy các quá trình làm giảm thể tích. Áp suất phá vỡ các liên kết yếu (kỵ nước, ion, hydro) quyết định cấu trúc màng tế bào và protein, nhưng gần như không phá vỡ liên kết cộng hóa trị.

Kết quả: màng tế bào vi sinh vật bị tổn thương, protein và enzyme thiết yếu bị biến tính, vi sinh vật chết; trong khi các phân tử nhỏ quyết định hương vị, màu sắc, vitamin hầu như không bị ảnh hưởng.

Hiệu quả với vi sinh vật

  • Tế bào sinh dưỡng (Listeria, Salmonella, E. coli, nấm men, nấm mốc): bị tiêu diệt hiệu quả ở 400–600 MPa; có thể đạt giảm 5 log theo yêu cầu HACCP nước ép của FDA khi quy trình được thẩm định.
  • Vi khuẩn Gram dương thường bền áp suất hơn Gram âm; vi sinh vật trong môi trường hoạt độ nước thấp, nhiều đường, nhiều béo cũng bền hơn.
  • Virus: hiệu quả tùy loại; HPP được dùng để giảm norovirus, virus viêm gan A trong nhuyễn thể.
  • Bào tử vi khuẩn: rất bền với áp suất ở nhiệt độ thường. Vì vậy sản phẩm HPP axit thấp phải bảo quản lạnh, còn sản phẩm axit cao (pH ≤ 4,6) thì bào tử không phát triển được.

Để tiêu diệt bào tử, cần kết hợp áp suất với nhiệt độ cao (khoảng 90–120 °C), gọi là tiệt trùng có hỗ trợ áp suất (PATS). FDA đã chấp nhận một quy trình PATS cho thực phẩm axit thấp năm 2009, nhưng ứng dụng thương mại còn hạn chế.

Hiệu quả với enzyme

Nhiều enzyme như polyphenol oxidase (gây hóa nâu), pectin methylesterase (gây tách lớp nước cam), peroxidase khá bền áp suất. Một số trường hợp, áp suất vừa phải còn kích hoạt enzyme. Vì vậy sản phẩm HPP như bơ dầm thường cần thêm axit, chất chống oxy hóa hoặc bảo quản lạnh để giữ màu.

Ưu điểm

  • Giữ hương vị, màu sắc, vitamin, hoạt tính sinh học gần như sản phẩm tươi.
  • Kéo dài hạn sử dụng lạnh từ vài ngày lên vài tuần đến vài tháng tùy sản phẩm.
  • Xử lý sau khi đóng gói, loại bỏ nguy cơ tái nhiễm.
  • Giảm hoặc loại bỏ chất bảo quản, phù hợp xu hướng nhãn sạch.
  • Xử lý đồng đều, không phụ thuộc kích thước sản phẩm.

Hạn chế

  • Chi phí đầu tư cao, thiết bị hoạt động theo mẻ, năng suất phụ thuộc thể tích buồng.
  • Không diệt bào tử ở nhiệt độ thường, sản phẩm axit thấp cần chuỗi lạnh.
  • Bao bì: phải là bao bì nhựa mềm, chịu nén, kín nước; không dùng được thủy tinh, lon kim loại, bao bì giấy thông thường.
  • Không phù hợp với thực phẩm chứa nhiều khí như bánh mì, bánh bông lan, dâu tây nguyên quả vì bị biến dạng.
  • Thay đổi cấu trúc một số sản phẩm: thịt sống có thể chuyển màu nhạt như chín nhẹ, protein trứng, sữa có thể đông tụ.
  • Thực phẩm khô (hoạt độ nước thấp) đáp ứng kém.

Ứng dụng thương mại

  • Nước ép, sinh tố, nước dừa, đồ uống lạnh: ứng dụng lớn nhất hiện nay.
  • Bơ dầm (guacamole), salsa, hummus, sốt tươi: một trong những sản phẩm HPP thương mại đầu tiên.
  • Thịt nguội, thịt chín cắt lát: giảm nguy cơ Listeria sau đóng gói.
  • Hàu, tôm hùm, cua: áp suất làm tách cơ khép vỏ, tách thịt dễ dàng mà không cần nấu, đồng thời giảm Vibrio.
  • Thực phẩm trẻ em, thức ăn cho thú cưng, món ăn chế biến sẵn.
  • Sữa mẹ hiến tặng, sản phẩm sữa đặc biệt: đang được nghiên cứu và ứng dụng ở một số nơi.

Tiềm năng tại Việt Nam

Nước ép trái cây nhiệt đới (thanh long, chanh dây, xoài, ổi), nước mía, nước dừa, sinh tố, sầu riêng cấp đông, hải sản tươi xuất khẩu là những nhóm sản phẩm có thể hưởng lợi từ HPP. Với doanh nghiệp vừa và nhỏ, mô hình gia công HPP (tolling) theo mẻ giúp thử nghiệm thị trường mà không phải đầu tư thiết bị ngay.

Thiết lập quy trình HPP

  • Xác định vi sinh vật mục tiêu và mức giảm log cần đạt.
  • Chọn áp suất, thời gian giữ, nhiệt độ nước; kiểm soát thời gian tăng áp.
  • Thẩm định bằng thử nghiệm thách thức và nghiên cứu hạn sử dụng.
  • Đưa áp suất và thời gian vào kế hoạch HACCP như điểm kiểm soát tới hạn.

Câu hỏi thường gặp

Nước ép HPP có phải “tươi, chưa qua xử lý”? Không hoàn toàn. Sản phẩm đã được xử lý bằng áp suất để diệt vi sinh vật, chỉ là không dùng nhiệt. Nhãn cần trung thực theo quy định của từng thị trường.

Sản phẩm HPP có thể để ngoài tủ lạnh? Thường không. Trừ sản phẩm có tính axit cao và được thiết kế riêng, đa số sản phẩm HPP phải bảo quản lạnh trong suốt chuỗi lạnh.

Thuật ngữ liên quan