GIÁO TRÌNH VSV THỰC PHẨM HUFI Chuong 6

CÁC PHƯƠNG PHÁP ỨC CHẾ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT TRONG THỰC PHẨM 6.1.. Xử lý nhiệt Hoạt động trao đổi chất của vi khuẩn có thể coi là kết quả của các phản ứng hóa học.. Như đã nói t

CHƯƠNG 6 CÁC PHƯƠNG PHÁP ỨC CHẾ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH

VẬT TRONG THỰC PHẨM 6.1 Xử lý nhiệt

Hoạt động trao đổi chất của vi khuẩn có thể coi là kết quả của các phản ứng hóa học

Vì các phản ứng này phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ, nên yếu tố nhiệt độ rõ ràng ảnh hưởng sâu sắc đến các quá trình sống của tế bào Tế bào thu được nhiệt độ chủ yếu từ môi trường bên ngoài, một phần cũng do cơ thể thải ra, do kết quả của hoạt động trao đổi chất Như đã nói trên, hoạt động của vi sinh vật bị giới hạn trong môi trường chứa nước ở dạng

có thể hấp thụ Hầu hết tế bào sinh dưỡng của vi sinh vật bị chết ở nhiệt độ cao protein bị biến tính, một hoặc hàng loạt enzyme bị bất hoạt Các enzyme hô hấp đặc biệt là các enzyme trong chu trình Krebs rất mẫn cảm với nhiệt độ Sự chết của vi khuẩn ở nhiệt độ cao cũng có thể còn là hậu quả của sự bất hoạt hóa ARN và sự phá hoại màng tế bào chất (nói chung các acid nucleic ít mẫn cảm với nhiệt độ so với các enzyme)

Nhiệt độ cao trên 650C sẽ gây tác hại cho vi sinh vật và ở nhiệt độ 1000C hoặc hơn vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt gần hết trong một thời gian nhất định Đó là do nhiệt độ cao đã làm biến tính protein tế bào, enzyme bất hoạt, mang tế bào bị phá hủy và có thể tế bào bị đốt cháy hoàn toàn Tác dụng của nhiệt độ cao đối với vi sinh vật còn có quan hệ với các nhân

tố khác như thời gian tác động, sức chịu nhiệt của vi sinh vật , sức chịu nhiệt phụ thuộc vào bản chất tế bào đó là tính di truyền, tuổi và có hay không có nha bào và sau cùng là sự tồn tại của chúng trong môi trường có độ pH, thẩm áp và hợp chất hữu cơ khác nhau Đây chính là cơ sở của việc khử trùng nhiêt độ cao có hiệu quả

Một vài dạng tác động nhiệt trong ức chế vsv bao gồm:

Thanh trùng kiểu Pasteur: 60 – 80oC lặp lại nhiều lần sau thời gian chờ cho bào tử vi sinh vật nảy mầm

Tiệt trùng bằng nhiệt ẩm ở áp suất cao:

Tiệt trùng bằng UHT: 140oC trong vài chục giây

Dụng cụ, môi trường nuôi cấy vi sinh vật: 121oC trong thời gian 15 phút

Đồ hộp thịt, cá : 121oC, thời gian 20 – 45 phút

6.2 Chiếu xạ

Chiếu xạ thực phẩm là công nghệ sử dụng năng lượng bức xạ ion hoá để xử lý thực phẩm nhằm nâng cao chất lượng vệ sinh và an toàn thực phẩm

Thực phẩm chiếu xạ đã được chứng minh là lành tính và mang lại những lợi ích kinh tế - xã hội to lớn Tuy nhiên cũng giống như các công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm bằng hoá học hoặc bằng nhiệt, công nghệ chiếu xạ thực phẩm cũng đòi hỏi cơ

sở chiếu xạ và cơ sở sản xuất chế biến thực phẩm phải tuân thủ những yêu cầu nhất định

về liều chiếu, qui cách sản phẩm và điều kiện lưu kho, vận chuyển và chế biến thực phẩm sau khi chiếu xạ

Hình 6.1 Các giải sóng điện từ

Đơn vị cường độ chiếu xạ: Gy (Gray), 1Gy = 1 j/kg

6.2.1 Tia cực tím (Ultra violet_UV)

Tia UV là những chùm tia chiếu có bước sóng < 450 nm ( ν ≈ 1015 Hz) và năng lượng lượng tử từ 3 – 5 eV (10-12ergs) Chỉ những lượng tử mang năng lượng mới làm ức chế sự tăng trưởng của vi sinh vật Bước sóng trên dưới 260 nm có khả năng tiêu diệt vi sinh vật hiệu quả nhất.Vì trong khoảng bước sóng này các base của acid nucleic hấp thu mạnh nhất

Cơ chế tiêu diệt vi sinh vật : Khi bị chiếu xạ, acid nucleic của vi sinh vật bị gây đột biến (điểm, thay thế hay dimer hóa) hoặc bị phá vỡ cấu trúc làm tổn thương vi sinh vật Nếu thời gian và cường độ đủ ngưỡng thì gây chết vi sinh vật

Mức độ kháng tia UV của vi sinh vật phụ thuộc vào cấu trúc, kích thước của tế bào vi sinh vật Ở loại vi sinh vật mức độ kháng tia UV là khác nhau, thường mức độ kháng được thể hiện như sau :

Vi khuẩn G(-) < Vi khuẩn G(+) ≈ nấm men < bào tử vi khuẩn < bào tử nấm mốc << virus

Hình 6.2 Dimer hóa ở thymine dưới tác dụng cũa tia UV Bảng 6.1 Mức độ kháng UV của một số loại vi sinh vật gây bệnh có trong

thực phẩm

Mucor racemosus 20-50

6.2.2 Tia ion hóa

Tia Gamma (γ) : được tạo ra bởi các phản ứng của các đồng vị phóng xạ Thường, người ta sử dụng cobalt 60 (60Co)

Cơ chế tiêu diệt vi sinh vật :

Tia ion hóa làm ion hóa các phân tử trong đó có phân tử nước, điều này làm ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trao đổi chất của tế bào vi sinh vật và gây chết vi sinh vật

Hình 6.3 Sự ion hóa nước Mức độ ion hóa gây chết vi sinh vật ở mỗi loại là khác nhau :

Vi khuẩn G(-) < Vi khuẩn G(+) ≈ bào tử nấm mốc < bào tử vi khuẩn ≈ nấm men < < virus

Bảng 6.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ thấp lên hoạt độ của nước đóng băng

-10 0,907

6.3 Nhiệt độ thấp

Bảo quản lạnh : 0 – 5 oC

Bảo quản lạnh đông :

• Trong tủ cấp đông : -20 đến -18oC

• Trong nitơ lỏng : -196oC

6.4 Chất bảo quản

Ch ất bảo quản thực phầm được phép sử dụng là các hóa chất tự nhiên hay tổng

hợp được thêm vào sản phẩm như thực phẩm để ngăn ngừa hoặc làm chậm lại sự thối rữa,

hư hỏng gây ra bởi sự phát triển của các vi sinh vật hay do các thay đổi không mong muốn

về mặt hóa học

Nhóm Chất bảo quản thực phầm được phép sử dụng có nguồn gốc hóa học thường rất phổ biến dễ tìm và có giá thành phù hợp, cần phải kể đến như: Potassium Sorbate (E 202), Acid Sorbic (E 200), Sodium Benzoate (E 211), Acid Benzoic (E 210), Acid Ascorbic (E 300), Sodium Erythorbate (E 316)…

Nhóm chất bảo quản có nguồn gốc hữu cơ ly trích từ các vật chất thiên nhiên hoặc các chế phẩm sinh học, ví dụ như là chất catechin ly trích từ trà xanh hoặc nisin là chế phẩm từ quá trình lên men vi sinh lactococcus lactis… Đa số các chất này có giá thành khá cao và kén người sử dụng

6.5 Bao gói hiệu chỉnh khí quyển (Modified Atmosphere Packaging_MAP)

Phương pháp hiệu chỉnh thụ động : Không thay đổi thành phần không khí bên trong, nhờ tính thấm chọn lọc các thành phần không khí giữa trong và ngoài màng duy trì thực phẩm lâu hư hơn

Phương pháp hiệu chỉnh chủ động : chủ động thay đổi thành phần không khí bên trong màng để hạn chế sự tăng trưởng của vi sinh vật

Cả hai phương pháp này thường được kết hợp với rửa với hóa chất khi xử lý và bảo quản trong điều kiện mát Loại hóa chất thường được dùng phổ biến nhất là ozone

Các loại màng bao : Các loại màng thông dụng trên thị trường như : màng PVC, màng

PP, màng PE

Thành phần không khí : Các loại khí thường được điều chỉnh như : N2, CO2, O2 Đối tượng thực phẩm : Các loại nguyên liệu thực phẩm thường được ứng dụng nhất : các loại rau, quả, thịt, cá trứng…

Cơ chế : Đối với nguyên liệu thì hạn chế sự hô hấp của nguyên liệu Đối với vi sinh vật thì kìm hãm sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật do thành phần không khí không phù hợp và điều kiện bảo quản lạnh

6.6 Điều chỉnh hoạt độ nước

Hoạt độ nước (aw) hay độ ẩm tương đối cân bằng (ERH) là thông số đặc trưng cho lượng nước tự do tồn tại trong sản phẩm, được xác định bằng tỷ lệ áp suất hơi bay hơi của nước trong sản phẩm với áp suất bay hơi của nước tinh khiết ở cùng điều kiện nhiệt độ Hoạt độ nước trong sản phẩm hoặc nguyên liệu sẽ giảm xuống nếu chúng được sấy khô, đóng băng hoặc thêm đường, muối Khi đó sẽ hạn chế sự tăng trưởng của vi sinh vật có trong thực phẩm Sấy khô, phơi khô : nguyên liệu (ngũ cốc, cá khô…) hàm ẩm ≤ 13%, sữa bột ≤ 3%

6.7 pH

pH môi trường có ý nghĩa quyết định đối với sự phát triển của vi sinh vật Các ion H+ và OH- là hai ion hoạt động lớn nhất trong tất cả các ion, những biến đổi dù nhỏ trong chúng cũng ảnh hưởng mạnh mẽ Cho nên việc xác định pH thích hợp ban đầu và pH duy trì trong quá trình nuôi cấy là việc làm hết sức quan trọng Giới hạn hoạt động của vi sinh vật trong khoảng pH= 4-10 Đa số vi sinh vật sinh trưởng tốt trong môi trường có pH =7, nhưng nhiều vi khuẩn gây bệnh trên cơ thể người và động vật thì pH của máu, huyết thanh

là 7,4 Các vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn nốt sần, vi khuẩn phân giải ure lại ưa môi trường kiềm, một số khác lại ưa acid như Acetobacter acidophilus, Thiobacillus thioxydans (oxy hóa lưu huỳnh thành SO4 có thể sinh trưởng ở pH <1)

pH của môi trường không những ảnh hưởng mạnh mẽ đến sinh trưởng mà còn tác động sâu sắc đến quá trình trao đổi chất Vi sinh vật gây bệnh và gây thối thường phát triển tốt trong môi trường có pH trung tính hoặc môi trường pH kiềm yếu Ngâm dấm: pH < 2,5 tương đương với nồng độ acid acetic 2% Muối chua: rau-quả muối chua, nem chua, tôm chua…

Bảng 6.3 Khoãng pH tối ưu của một số vi sinh vật