Tổng quan về vi sinh vật trong công

là VSV đặc trưng của cá nước ngọt trong khi đó Vibrio, Photobacterium và Shewanella là những VSV đặc trưng của nhóm cá nước mặn vì chúng cần Natri để phát triển • Shewanella putrefacien

VI SINH VẬT TRONG NGUYÊN LIỆU

ĐỒ HỘPTHUỶ SẢN

TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT

• Vi sinh vật là những sinh vật nhỏ, thường là sinh vật đơn bào có khả năng sinh sản nhanh chóng dưới điều kiện thích hợp

• Bốn hệ vi sinh vật quan trọng trong thực phẩm:

+Vi khuẩn + Vi rút

+ Nấm men + Nấm mốc + Động vật nguyên sinh

• Đối với vi khuẩn: dạng sống sinh dưỡng và bào tử

• Hệ VSV trên cá sống ở vùng nước ôn hoà được phân chia chủ yếu dựa trên mức nhiệt độ phát triển Gồm cả 2 nhóm psychrotrophs (chịu lạnh) và psychrophiles (ưa lạnh) Nhóm psychrotrophs là nhóm có thể phát triển ở 00C nhưng nhiệt độ tối

ưu là ở 250C Nhóm psychrophiles là nhóm vi khuẩn có nhiệt độ phát triển tối đa là 250C và nhiệt độ phát triển tối ưu là 150C

• Cá đánh bắt ở vùng nước ấm hơn (nhiệt đới) thì nhóm mesophile gram dương và vi khuẩn đường ruột chiếm ưu trong khi cá nước lạnh thì chủ yếu là mesophile gram âm chiếm ưu thế

• Các VSV chịu lạnh gram âm hình que trên cá ôn đới:

Pseudomonas, Moraxella, Acinetobacter, Shewanella và Flavobacterium Vibrionaceae (Vibrio và Photobacterium) và nhóm Aeromonadaceae (Aeromonas spp.)

• Aeromonas spp là VSV đặc trưng của cá nước ngọt trong khi đó Vibrio, Photobacterium và Shewanella là những VSV đặc trưng

của nhóm cá nước mặn vì chúng cần Natri để phát triển

• Shewanella putrefaciens cần Natri để phát triển nhưng chúng

cũng có thể phân lập từ môi trường nước ngọt tuy nhiên chúng không phải là VSV đóng vai trò quan trọng trong sự hư hỏng của cá nước ngọt

• Cá sống ở nguồn nước ô nhiễm thường bị nhiễm vi khuẩn

họ Enterobacteriaceae Trong khi đó ở nguồn nước ôn đới

và sạch những vi khuẩn này nhanh chóng biến mất nhưng

Escherichia coli và Salmonella có thể tồn tại trong một thời

gian rất dài ở nguồn nước ở vùng nhiệt đới.

• Những nghiên cứu ở Nhật Bản cho thấy rằng một lượng rất lớn của VSV được tìm thấy trong ruột cá, điều này chỉ ra rằng ruột cá là nơi trú ngụ thích hợp cho nhiều VSV.

• Tương tự, Larsen et al (1978) tìm thấy lượng vi khuẩn lên đến

107cfu/g của vibrio trong ruột cá Photobacterium phosphoreum

(trên da) cũng được tìm thấy rất nhiều trong ruột cá

• Hệ VSV trong ruột cá phản ánh hệ VSV của môi trường và thức

ăn của cá

• Vi khuẩn hiện diện ở loài thân mềm giống với vi khuẩn trong cá

biển nhưng số lượng vi khuẩn G+ như Bacillus, Micrococcus, Enterobacteriaceae và Streptococcus chiếm số lượng lớn hơn

• Hai loại vi khuẩn gây bệnh thường làm biến đổi mùi vị của cá và

nhuyễn thể gồm: Clostridium botulinum loại E, B, F và Vibrio parahaemolyticus

- Clostridium botulinum là vi khuẩn sinh bào tử kháng nhiệt Vi

khuẩn này không có hại nếu tồn tại một lượng nhỏ trong cá tươi Vi khuẩn sẽ trở nên rất nguy hiểm khi điều kiện bảo quản hoặc chế biến không tốt tạo điều kiện thuận lợi cho bào tử sinh sản, phát triển và sản sinh độc tố Vi khuẩn loại E, B, F có khả năng kháng nhiệt thấp

- Vibrio parahaemolyticus là loại vi khuẩn ít chịu nhiệt, ưa muối gây

bệnh viêm đường ruột với các triệu chứng bệnh giống như triệu chứng bệnh gây ra do Salmonella Bệnh chỉ xảy ra khi ăn vào lượng lớn tế bào vi khuẩn (khoảng 106cfu/g), mức thông thường có thể chấp nhận được là 103cfu/g Loại vi khuẩn này rất nhạy cảm với nhiệt (nóng và lạnh)

• Ngoài ra, một số loại vi khuẩn khác được tìm thấy trong cá

và các loài hải sản khác như Clostridium perfringen,

Staphylococcus aureus , Salmonella spp., Shigella spp bị

lây nhiễm do quá trình vận chuyển và chế biến không đảm bảo vệ sinh

Aeromonas

Staphylococcus aureus Shigella spp.

Salmonella spp.

SỰ XÂM NHẬP CỦA VI KHUẨN VÀO CÁ

• Cơ thịt cá còn sống khoẻ mạnh và mới đánh bắt thì vô trùng

do hệ miễn dịch ngăn ngừa sự xâm nhập và phát triển của

hệ VSV

• Khi cá chết, hệ miễn dịch ngừng hoạt động, vi khuẩn bắt đầu xâm nhập và phát triển trong cơ thịt gây hư hỏng nguyên liệu

• Trên bề mặt da, một lượng lớn VSV xâm nhập và trú ngụ ở những túi vảy Suốt quá trình bảo quản chúng sẽ xâm nhập vào cơ thịt bằng cách di chuyển giữa những sợi cơ

• Murray and Shewan (1979) tìm thấy rằng chỉ một lượng rất giới hạn của VSV có thể xâm nhập vào cơ thịt trong suốt quá trình đông lạnh

• Ruskol and Bendsen (1992) cho thấy rằng VSV có thể được tìm thấy trong cơ thịt cá khi lượng VSV trên bề mặt da tăng lên trên

106cfu/cm2 Hiện tượng này có thể thấy ở cả cá trữ nhiệt độ phòng lẫn nhiệt độ đông lạnh cũng như không có sự khác biệt giữa VSV gây hư hỏng và VSV không gây hư hỏng

• Vì chỉ một lượng hạn chế của VSV thật sự xâm nhập vào cơ thịt cá và VSV chỉ phát triển trên bề mặt nên sự hư hỏng của cá do VSV chủ yếu là do hậu quả của enzyme VSV khuếch tán vào cơ thịt và chất dinh dưỡng khuếch tán ra ngoài

• Cá bị hư hỏng ở tốc độ khác nhau có thể là do sự khác nhau ở những tính chất của bề mặt cá Da cá có cấu trúc rất khác nhau tuỳ theo loài nên tốc độ hư hỏng cũng khác nhau như tốc độ hư hỏng của cá tuyết và 1 số loài flatfish khác như cá bơn sao (những loài có lớp nhớt dày chứa chất kháng khuẩn)

• So sánh giữa cơ thịt cá mới bắt (a) và cá trữ ở 12 ngày trong

đá (b)

NHỮNG SỰ THAY ĐỔI CỦA HỆ VI SINH TRONG QUÁ TRÌNH TỒN TRỮ VÀ SỰ HƯ HỎNG CỦA CÁ

• VSV ở cá ôn đới thường sẽ đi ngay vào pha tăng trưởng theo số

mũ gần như lập tức sau khi cá chết Điều này cũng đúng trong trường hợp cá được ướp đá

• Suốt quá trình trữ bằng đá, VSV sẽ phá triển với tdouble là 1 ngày

và sẽ lên đến số lượng 108-109 cfu/g cơ thịt cá hay cm2 của da sau

2 đến 3 tuần Đối với cá ở nhiệt độ phòng thì lượng VSV sẽ lên đến 107-108 cfu/g trong vòng 24 giờ Vi khuẩn trên cá ở vùng nhiệt đới sẽ thường qua pha thích nghi trong 1 đến 2 tuần nếu cá được trữ trong đá sau đó pha tăng trưởng theo số mũ bắt đầu Khi

bị hư hỏng thì lượng VSV ở cá sống vùng nhiệt đới và cá sống ở vùng ôn hoà là như nhau

• Nếu cá trữ trong điều kiện kỵ khí hoặc trong môi trường có chứa CO2

thì nhóm vi khuẩn chịu lạnh như S putrefaciens và Pseudomonas sẽ

thấp hơn so với việc trữ ở điều kiện hiếu khí (106-107 cfu/g) Tuy nhiên lượng vi khuẩn thích lạnh lại tăng lên 107-108 cfu/g khi cá bị hư hỏng

• Thành phần của hệ VSV cũng thay đổi khá nhiều trong suốt quá trình

tồn trữ Hệ VSV trên cá hầu như chỉ có Pseudomonas spp và S putrefaciens sau 1 đến 2 tuần Điều này có thể là do thời gian sinh sản

khá ngắn của 2 loại VSV này trong nhiệt độ lạnh Điều này đúng cho

cả cá nhiệt đới và cá vùng ôn hoà Ở nhiệt độ phòng (khoảng 250C),

hệ VSV chủ yếu là mesophilic Vibrionaceae và Enterobacteriaceae

(cá ở vùng ô nhiễm)

• Cần phân biệt spoilage flora (hệ VSV hư hỏng) và spoilage

bacteria (VSV gây hư hỏng)

• Một số lượng lớn VSV xuất hiện trên cá bị hư hỏng không liên quan

gì đến sự hư hỏng của cá

• Mỗi loại cá có những loại VSV gây hư hỏng riêng biệt (dù ngược với lượng VSV tổng số) sẽ quyết định hạn sử dụng của nguyên liệu

• Việc phân biệt giữa hệ VSV hư hỏng và hệ VSV gây hư hỏng là rất khó khăn đòi hỏi những nghiên cứu sâu về hoá học, vi sinh, cảm quan

• Đầu tiên những thay đổi về cảm quan, vi sinh và hoá học cần được nghiên cứu và định lượng bao gồm cả sự xác định mức độ của một thành phần một chất liên quan đến hư hỏng (chỉ thị hoá học)

• VSV được phân lập ở thời điểm chất lượng cảm quan bị hư hỏng Những vi khuẩn riêng biệt và hoà trộn được theo dõi ở cơ chất là cá nguyên chất cho khả năng làm hư hỏng của chúng như là khả năng sinh chất có mùi khó chịu hay những thay đổi hoá học đặc trưng cho sự hư hỏng

• Cuối cùng, những dòng vi khuẩn được chọn sẽ được kiểm tra hoạt tính gây hư hỏng của chúng (kiểm tra xem liệu tốc độ phát triển của chúng và sự sản sinh ra các chất gây hư hỏng có tương tự như ở cá bị

hư hỏng hay không)

• Shewanella putrefaciens được xác định là vi khuẩn gây hư hỏng ở cá

biển vùng ôn hoà được trữ đá trong điều kiện hiếu khí Đối với cá

đóng gói chân không, Photobacterium phosphoreum tham gia trong

việc làm hư hỏng sản phẩm và đóng vai trò VSV chỉ thị trong sản phẩm cá đóng gói CO2 VSV gây hư hỏng đối với cá biển nhiệt đới

ướp đá chủ yếu là Pseudomonas spp và S putrefaciens Pseudomonas spp còn là VSV chỉ thị hư hỏng cho cá nhiệt đới nước

ngọt

• Ở nhiệt độ phòng, nhóm aeromonas di động là VSV chỉ thị hư hỏng đối với cá nước ngọt trữ ở điều kiện hiếu khí

NHỮNG THAY ĐỔI SINH HOÁ GÂY RA BỞI VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN VÀ HƯ HỎNG

• So sánh giữa những hợp chất hoá học của cá bị hư hỏng tự nhiên và cá tươi sống cho thấy rằng hầu hết những chất dễ bay hơi đều do vi khuẩn sinh ra (Shewan, 1962) Những chất này bao gồm trimethylamine, hợp chất sulphur dễ bay hơi, aldehydes, ketones, esters, hypoxanthine cũng như những hợp chất có trọng lượng phân tử thấp

• Cơ chất để tạo ra những hợp chất dễ bay hơi trên có thể là carbohydrates (lactate và ribose), nucleotides (inosine mono-phosphate and inosine) và những phân tử NPN khác

• Amino axít là những cơ chất đặc biệt quan trọng trong việc hình thành những hợp chất sulphides và ammonia

Những thay đổi của những hợp chất nitrogen ở a) cá tuyết hư hỏng và b) cá tuyết tự phân

• VSV hấp thu năng lượng từ việc oxy hoá hiếu khí (6 moles

CO2, 36 moles ATP) nhiều hơn là từ việc lên men kỵ khí (2 moles of ATP và 2 moles of lactic acid) Sinh trưởng hiếu khí ban đầu trên cá chủ yếu là do vi khuẩn sử dụng carbohydrates như cơ chất và oxy là chất nhận điện tử cuối cùng để sản sinh ra H2O và CO2.

SỰ KHỬ TRIMETHYLAMINE N-OXIDE (TMAO)

• Sự phát triển của VSV tiêu thụ oxy hình thành điều kiện thích hợp cho VS yếm khí và microaerophiles phát triển Trong điều kiện yếm khí, một vài loài VSV có thể sử dụng các chất khác làm chất nhận điện tử cuối cùng để hô hấp Trong cá ươn hỏng, VSV có thể sử dụng TMAO làm chất nhận điện tử cuối cùng Sản phẩm sinh ra là TMA là chất chủ yếu trong cá ươn hỏng có mùi đặc trưng của cá.

• Mức độ TMA trong cá gây ươn hỏng có thể thay đổi rất lớn tuỳ loài nhưng chủ yếu khoảng 10-15mg TMA/100g đối với cá trữ trong điều kiện hiếu khí

• Sự khử TMAO chủ yếu liên quan đến những hệ vi khuẩn điển

hình của môi trường biển (Alteromonas, Photobactetium, Vibrio and S putrefaciens) Sự khử cũng được thực hiện bởi Aeromonas và hệ vi khuẩn đường ruột như họ Enterobacteriaceae

• Sự phát triển của TMA diễn ra song song với sự sinh ra hypoxanthine Hypoxanthine có thể hình thành bởi sự tự phân nucleotides cũng như bởi vi khuẩn Tốc độ hình thành

hypoxanthine do vi khuẩn cao hơn sự tự phân Cả Jorgensen et

al (1988) và Dalgaard (1993) đều quan sát thấy sự tương quan

tuyến tính giữa hàm lượng của TMA và hypoxanthine Vài loại

vi khuẩn có thể sản xuất hypoxanthine từ inosine hay inosine monophosphate

• TMA, NH3, amin được gọi chung là tổng chất dễ bay hơi (TVB), thường được sử dụng như chỉ tiêu hóa học để đánh giá chất lượng cá (chủ yếu là TMA)

• Giới hạn cho phép TVB/100g ở cá bảo quản lạnh là 30-35mg Ở cá tươi hàm lượng TMA chiếm rất thấp Sau thời gian bảo quản, vi khuẩn khử TMAO tạo thành TMA làm cho cá bị ươn hỏng TMA là chỉ tiêu cơ bản để đánh giá mức độ tươi của cá Chất lượng cá bảo quản lạnh được gọi là tốt khi hàm lượng TMA/100g <1,5mg, 10-15mg TMA/100g là giới hạn cho phép với người tiêu dùng

• Hợp chất lưu huỳnh dễ bay hơi cũng là thành phần điển hình của cá bị

hư hỏng, hầu hết những vi khuẩn gây hu hỏng đều sinh ra một hay

nhiều chất sulphide dễ bay hơi S putrefaciens và Vibrionaceae có thể

sinh ra H2S từ amino-acid 1-cysteine chứa sulphur

• Bảo quản cá trong điều kiện yếm khí một thời gian dài, kết quả vi khuẩn phân hủy các acid amin tạo sản phẩm NH3 Loài vi khuẩn hoạt

động trong điều kiện kỵ khí bắt buộc là Fusobacterium Sự phát triển

của chúng chỉ xảy ra ở cá ươn hỏng

CÁC LOẠI VI SINH VẬT PHỔ BIẾN TRONG ĐỒ HỘP

a Loại hiếu khí

+ Bacillus mesentericus: có nha bào, không độc, ở trong nước

và trên bề mặt rau Nha bào bị phá hủy ở 1100C trong 1 giờ Loại này có trong tất cả các loại đồ hộp, phát triển nhanh ở nhiệt độ quanh 370C.

+ Bacillus subtilis: có nha bào không gây bệnh Nha bào chịu

1000C trong 1 giờ, 1150C trong 6 phút Loại này có trong đồ hộp cá, rau, thịt Không gây mùi vị lạ, phát triển rất mạnh ở

25 - 350C.

b Loại kỵ khí

+ Clostridium sporogenes: cố định ở trạng thái tự nhiên của

mọi môi trường Nó phân hủy protid thành muối của NH3, rồi thải NH3, sản sinh ra H2S, H2 và CO2 Nha bào của nó

chịu đựng được trong nước sôi trên 1 giờ Clostridium

sporogenes có độc tố, song bị phá hủy nếu đun sôi lâu Loại

này có trong mọi đồ hộp, phát triển rất mạnh ở 27 - 580C Nhiệt độ tối thích là 370C.

+ Clostridium putrificum: là loại vi khuẩn đường ruột, có nha

bào, không gây bệnh Các loại nguyên liệu thực vật đề

kháng mạnh với Clostridium putrificum vì có phitonxit Loại

này có trong mọi đồ hộp, nhiệt độ tối thích là 370C.

c Loại vừa hiếu khí vừa kỵ khí

+ Bacillus thermophillus: có trong đất, phân gia súc, không

gây bệnh, có nha bào Tuy có rất ít trong đồ hộp nhưng khó loại trừ Nhiệt độ tối thích là 60 - 70oC.

+ Staphylococcus pyrogenes aureus : có trong bụi và nước,

không có nha bào Thỉnh thoảng gây bệnh vì sinh ra độc

tố, dễ bị phá hủy ở 60 - 70oC Phát triển nhanh ở nhiệt độ thường.

d Loại gây bệnh, gây ra ngộ độc do nội độc tố

+ Bacillus botulinus: còn có tên là Clostridium botulinum: là

một vi khuẩn gram dương, hình que sinh độc tố thần kinh botulinum neurotoxin týp A-G, chỉ có typ A, B và E là

nguyên nhân gây liệt cơ khi bị ngộ độc C botulinum là vi

khuẩn kị khí tuyệt đối, sinh bào tử hình oval và thường gặp trong đất, có nha bào

+ Nha bào có khả năng đề kháng mạnh: ở 100oC là 330 phút, 115oC là 10 phút, 120oC là 4 phút Độc tố bị phá hủy hoàn toàn khi đun nóng 80oC trong 30 phút.

• Độc tố botulinum rất mạnh Chất độc có bản chất là metalloprotease gây nên sự thủy phân protein cấu tạo nên hệ thống vận chuyển thần kinh gây nên liệt cơ

• Khi ăn phải độc tố được sản sinh dưới điều kiện kỵ khí bởi

C botulinum Độc tố sẽ được hấp thụ qua đường tiêu hóa và

vận chuyển vào hệ thống thần kinh ngoại biên

• Trong vòng 1 giờ sau khi ăn phải độc tố, các triệu chứng liệt xuất hiện, đặc biệt trong hệ thần kinh ở đầu Triệu chứng thường thấy: nhìn gấp đôi, khó nuốt và nói, táo bón, và nôn khan.

• Tỷ lệ chết từ 20 đến 70% tùy thuộc lượng độc tố tiêu thụ

Tử vong thường do liệt đường hô hấp

• Nhiễm độc tố botulinum qua vết thương rất hiếm

• Chữa trị: nhanh chóng sử dụng thuốc chống độc polyvalent.

+ Salmonella: thuộc nhóm vi khuẩn gây bệnh, hiếu khí, ưa ẩm, không có nha bào nhưng có độc tố.

e Nấm men, nấm mốc

+ Nấm men: chủ yếu là Saccharomyces ellipsoides, hiện diện rộng

khắp trong thiên nhiên Nấm men thường thấy trong đồ hộp có chứa đường Bào tử của nấm men không có khả năng chịu đựng được nhiệt độ cao, chúng có thể chết nhanh ở nhiệt độ 60oC

+ Nấm mốc: ít thấy trong đồ hộp

+ Nói chung men, mốc dễ bị tiêu diệt ở nhiệt độ thấp và dễ loại trừ bằng cách thực hiện vệ sinh công nghiệp tốt