ức chế vi sinh vật bằng khí quyển, vsv đối kháng

Hiện nay, vi sinh vật vẫn là những đối tượng nghiên cứu hấp dẫn các nhà khoa học ở nhiều lĩnh vực khác nhau như: công nghệ gen, sinh y, công nghệ thực phẩm, công nghệ môi trường, hóa hữu cơ, mỹ phẩm… Trong bài tiểu luận môn vi sinh vật thực phẩm này, chúng tôi xin trình về một vài phương pháp ứng chế vi sinh vật trong thực phẩm. Đó là: Sử dụng khí quyển để điều khiển sự sinh trưởng của vi sinh vật. Phương pháp lên men Phương pháp vi sinh vật đối kháng.

Trang 1

TIỂU LUẬN: VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI: CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

ỨC CHẾ VI SINH VẬT

GVHD: Phan Thị Kim LiênSVTH: Nhóm 17

TPHCM tháng 5/2014

Trang 2

DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM

Trang 3

LỜI MỞ ĐẦU

Vi sinh vật học là khoa học nghiên cứu những loài vi sinh vật có kích thước rất nhỏ bé.Trong đó người ta nghiên cứu về hình thái, cấu trúc, sinh lý, sinh hóa, sinh thái của visinh vật, từ đó đưa ra các kỹ thuật ứng dụng trong công nghệ (thực phẩm, môi trường,nông nghiệp, y dược, hóa học…) hoặc đưa ra các biện pháp phòng ngừa dịch bệnh, ngộđộc thực phẩm và bảo quản thực phẩm

Hiện nay, vi sinh vật vẫn là những đối tượng nghiên cứu hấp dẫn các nhà khoa học ởnhiều lĩnh vực khác nhau như: công nghệ gen, sinh y, công nghệ thực phẩm, công nghệmôi trường, hóa hữu cơ, mỹ phẩm…

Trong bài tiểu luận môn vi sinh vật thực phẩm này, chúng tôi xin trình về một vài phươngpháp ứng chế vi sinh vật trong thực phẩm Đó là:

- Sử dụng khí quyển để điều khiển sự sinh trưởng của vi sinh vật

- Phương pháp lên men

- Phương pháp vi sinh vật đối kháng

Trang 4

1. BAO GÓI HIỆU CHỈNH KHÍ QUYỂN

1.1. Nguyên li

Thay đổi thành phần (O2, CO2, N2) và tỷ lệ chất khí trong môi trường bảo quản nhằmhạn chế cường độ hô hấp của rau quả, ngăn ngừa sự xâm nhập và phát triển dịch hại

1.2. Phương pháp điểu chỉnh thành phần khi quyển

Hàm lượng O2 và CO2 trong khí quyển bảo quản có ảnh hưởng đến cường độ vàphương thức hô hấp của rau quả Nếu lượng O2 giảm xuống và CO2 tăng lên thì có thểtạo ra một môi trường khí hậu cải biến tốt để bảo quản rau quả thông qua việc kìmhãm hoạt động hô hấp, kéo dài tuổi thọ của rau quả

Căn cứ vào tính mẫn cảm với CO2 của các loại nông sản mà có thể chia chúng thành 2nhóm:

 Nhóm bền CO2: có thể chịu được nồng độ CO2>10% Các loại rau quả nên bảoquản trong môi trường có nồng độ: 12%CO2, 9%O2

 Nhóm kém bền CO2: chỉ chịu được nồng độ CO2<10% Các loại rau quả nên bảoquản trong môi trường có nồng độ 3%CO2, 5%O2 hoặc 97%,3%O2

Tùy thuộc vào phương thức điều chỉnh thành phần khí quyển của môi trường bảoquản mà có thể phân thành 2 dạng như sau:

1.2.1. Bảo quản trong khí quyển kiểm soát (CA)

Thành phần và tỉ lệ chất khí trong môi trường bảo quản được kiểm soát nghiêm ngặtvà ổn định trong suốt thời gian bảo quản Yêu cầu: Kho bảo quản hoàn toàn kín, có hệthống thông gió, có hệ thống cung cấp khí O2, N2, CO2 với các thiết bị đo nhiệt độ, độ

ẩm và chất khí tự động

Phương pháp bảo quản này thường áp dụng cho các loại rau quả có giá trị thương mạicao như quả bơ, dâu tây, chuối, cải bắp, xà lách…Do thiết bị đắt tiền, chi phí bảo

Trang 5

quản cao và chế độ bảo quản thay đổi theo đối tượng bảo quản nên phương pháp nàychỉ phổ biến ở các nước phát triển mặc dù sản phẩm có chất lượng bảo quản tốt Bảng chế độ bảo quản một số rau quả trong khí quyển kiểm soát

Loại rau quả Nồng độ O2

1.2.2. Bảo quản trong khí quyển cải biến (MA)

Hoạt động hô hấp của rau quả diễn ra trong một môi trường kín Do vậy thành phần và tỉ

lệ chất khí trong môi trường bảo quản ( chủ yếu là O2 và CO2) thay đổi theo hướng có lợicho bảo quản

Việc sử dụng các loại vật liệu khác nhau để tạo ra môi trường bảo quản tùy thuộc vào:

- Đặc điểm của rau quả

- Thể tích rau quả chiếm chỗ trong môi trường bảo quản

- Độ chin, độ già của rau quả

- Nhiệt độ, độ ẩm môi trường

- Khả năng thấm nước, khí của các loại vật liệu

Với rau quả tươi, các vật liệu thường được sử dụng trong bảo quản là giấy, chất dẻo(màng PE,PP, PVC, PET, xelophan), màng sáp Các loại màng chất dẻo này có đặc điểmrất khác nhau nên thích hợp với các loại rau quả có hoạt động sinh lí khác nhau Màng PEcho O2, dầu mỡ thấm qua trong khi màng PVC không cho hơi nước, không khí va mỡthấm qua Màng xelophan cho tia cực tím và hơi ẩm đi qua nhưng lại hạn chế các chấtkhí và dầu mỡ Các loại màng sáp (tự nhiên và tổng hợp) bao gồm chất tạo màng, chấtdiệt nấm và phụ gia cũng được áp dụng rộng rãi và cho kết quả bảo quản tốt

Bảo quản rau quả trong khí quyển cải biến có ưu điểm là giá thành thấp hơn so với khíquyển kiểm soát, vật liệu bảo quản đơn giản và dễ sử dụng Tuy nhiên, nhược điểm của

Trang 6

phương pháp này là khó kiểm soát và khống chế nồng độ chất khí trong môi trường nênsau một thời gian bảo quản, rau quả có thể hô hấp yếm khí làm giảm mùi thơm và chấtlượng Ngoài ra, nếu không kiểm soát được ẫm độ của môi trường thì rau quả cũng có thểbị hư hỏng do vi sinh vật.

Khí O2 và CO2 có tác dụng trực tiếp lên quá trình sinh lí, sinh hóa của rau quả và từ đóảnh hưởng đén thời hạn bảo quản Môi trường bảo quản càng có nhiều O2 thì cường độ

hô hấp càng mạnh, do đó thời hạn bảo quản càng ngắn Khí CO2 thì có tác dụng ngượclại, nồng độ CO2 càng cao càng ức chế cường độ hô hấp và ức chế sự phát triển của visinh vật Bằng nhiều kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của O2, CO2 và nhiệt độ bảo quản đếnquá trình sinh lí, sinh hóa của rau quả và vi sinh vật, các tác giả đã đi đến kết luận sau:

- Nhiệt độ thấp, nồng độ CO2 thấp có thể ức chế quá trình sinh lí sinh hóa của rauquả

- Nồng độ O2 càng thấp càng ức chế quá trình chin và quá trình vàng lá rau, hạn chếquá trình bầm thối trong một số loại rau quả, nhưng với điều kiện nồng độ đókhông quá thấp để xuất hiện hô hấp yếm khí

- Sử dụng nồng độ CO2vừa phải có thể ức chế sự phát triển của một số nấm bệnh.Nồng độ CO2 sẽ gây độc hại, đồng thời có thể tạo vị lạ cho sản phẩm

- Loại, giống rau quả khác nhau, chế độ bảo quản CA cũng sẽ khác nhau (bảng 1)

Vì vậy cần phải có phương pháp điều chỉnh nồng độ O2theo hướng giảm và CO2theohướng tăng để tạo ra nồng độ O2và CO2thích hợp cho từng loại rau quả, nhằm kéo dàithời hạn bảo quản

Bảng 1.Chế độ bảo quản CA của một số loại rau quả ở một số nước.

Loại rau quả Nhiệt độ bảoquản (oC)

Nồng độ các loại khí (%) Nước

ứngdụng

Trang 7

Có thể thực hiện điều chỉnh theo hai phương pháp: tự nhiên và nhân tạo.

Điều chỉnh khí quyển bằng phương pháp tự nhiên: dựa vào quá trình hô hấp tiêu thụ O2

và nhả ra CO2 Phương pháp này được thực hiện khi phương án điều chỉnh mà tổng nồng

độ O2 và CO2 vẫn đảm bảo như điều kiện thường Nồng độ O2 sẽ giảm dần và CO2 sẽ tăngdần Phương pháp này đơn giản, rẻ tiền, dễ ứng dụng nhưng quá trình điều chỉnh kéo dài.Điều chỉnh khí quyển bằng phương pháp nhân tạo : dùng khí nitơ cho vào phòng hoặccho không khí đã rút bớt O2 đến nồng độ cho phép bằng cách cho tiếp xúc với metan hoặcpropan Phương pháp này cho phép đưa nhanh nồng độ O2 đến mức mong muốn

Nói chung, phương pháp bảo quản trong môi trường có kiểm soát thành phần khí quyểncho hiệu quả tốt, thời hạn bảo quản dài, chất lượng rau quả hầu như không đổi Tuynhiên, nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là phức tạp, đòi hỏi sự chú ý đặc biệttrong đầu tư xây dựng cũng như trong vận hành kho bảo quản.Tính ổn định của chế độbảo quản không cao, phụ thuộc không những vào giống mà còn vào thời vụ, điều kiện vàđịa bàn phát triển của nguyên liệu rau quả

Bảng 2.Chế độ bảo quản táo ở một số nước.

Nước Nhiệt độ bảo quản (oC) Thành phần khí quyển (%)O

Trang 8

1.3. Bảo quản rau quả tươi trong môi trường khi quyển cải biến – MAP (Modified

Atmosphere Packaging)

Cơ sở khoa học của phương pháp MAP cũng tương tự như CA, nghĩa là cũng dựa vào tácđộng các loại khí lên quá trình hô hấp và vi sinh vật Việc thay đổi thành phần khí quyểnxảy ra trong bao gói có thể tích nhỏ, trong khi phương pháp CA xảy ra trong kho kín cóthể tích lớn

Đây là phương pháp bảo quản mà rau quả được đựng trong túi màng mỏng Polyetylen cótính thấm chọn lọc, mỗi túi có thể chứa từ 1 – 3 kg, hoặc đựng trong sọt 25 – 35 kg có lótmàng polyethylene Thậm chí rau quả còn đựng trong container sức chứa 300 – 1000 kg,được lót bằng vật liệu tổng hợp có tính thấm chọn lọc đối với các loại khí

Mức độ thẩm thấu của các loại màng rất khác nhau, phụ thuộc vào loại màng, độ dày củachất liệu làm loại màng Nếu độ thẩm thấu của màng cao thì rau quả có xu hướng hô hấpmạnh, dẫn đến mau chín, mau hỏng, còn nếu màng có độ mỏng quá kém thì O2 khó thấmvào và CO2 khó thấm ra, dẫn đến nồng độ O2 giảm, nồng độ CO2 tăng, làm cho rau quả hôhấp yếm khí dẫn đến hư hỏng nhanh hơn

Trong quá trình bảo quản, do quá trình hô hấp, hàm lượng O2 giảm, hàm lượng CO2 tăng,hơi nước tăng và do chênh lệch hàm lượng các chất này với môi trường bên ngoài, nên

CO2 và hơi nước di chuyển ra, còn O2 di chuyễn vào Khi nồng độ O2 đi vào bằng nồng

độ O2 cần cho quá trình hô hấp tối thiểu, nồng độ CO2 đi ra bằng nồng độ CO2 thải ra doquá trình hô hấp, thì khi đó trong túi đạt tới trạng thái cân bằng Ở trạng thái cân bằng,rau quả vẫn duy trì hô hấp hiếu khí nhưng cường độ thấp, chỉ đủ để không xuất hiện hôhấp yếm khí, vì vậy mà thời hạn bảo quản kéo dài hơn

Các dạng MAP

 MAP thụ động: cho rau quả vào túi chất dẻo và hàn kín lại Túi chất dẻo sẽ hạn chế sựxâm nhập của O2 từ bên ngoài và CO2 từ bên trong ra Sau một thời gian thì hỗn hợpkhông khí bên trong đạt tới cân bằng

Trang 9

 MAP chủ động: hút không khí bên trong túi hoặc màng chất dẻo ra, sau đó bơm vàohỗn hợp khí có nồng độ O2 và CO2 thích hợp.

 Hút chân không: hút một phần lượng không khí bên trong, sau một thời gian khôngkhí bên trong sẽ đạt đển điểm cân bằng

Ngoài để bảo quản rau quả, phương pháp MAP còn được đùng để bảo quản các loại thựcphẩm khác như: thịt tươi và nấu chín, thịt gia cầm, cá…

Để thời hạn bảo quản dài hơn, trước khi bảo quản rau quả có thể được xử lí bằng nhiệt(35-500oC) hay bằng dung dịch CaCl2 (nồng độ 2-8%) hoặc tạo màng sáp Sau khi xử líxong, rau quả được đựng trong túi polyethylene có độ dày và độ thẩm thấu khí thích hợp,bảo quản ở nhiệt độ lạnh Hiệu quả bảo quản sẽ rất cao khi đựng trong màng chất dẻo kếthợp với tạo chân không và xử lí nhiệt, rồi bảo quản ở nhiệt độ thấp

 Bao gói trong khí quyển thay đổi cân bằng EMA (Equilibrated Modified Atmosphere)Đây là phương pháp bảo quản mà rau quả bao gói được nạp đầy với hỗn hợp khí cần thiếthoặc sản phẩm được đóng gói mà không có sự thay đổi của không khí bảo quản trongbao Sự đóng gói này sẽ cho phép đạt được một trạng thái khí quyển thay đổi nhờ vào sự

hô hấp về sau của sản phẩm và tính thẩm thấu của chất khí trong bao gói

2. CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC ỨC CHẾ VI SINH VẬT

2.1. Lên men

 Bản chất quá trình lên men

Là một quá trình biến đổi chất dưới tác dụng của vi sinh vật Biết rằng xúc tác của quátrình lên men là do enzym tiết ra từ vi sinh vật Ví thế trong nhiều trường hợp còn gọi làquá trình hoá sinh, đúng hơn là quá trình vi sinh vật

Quá trình lên men luôn kèm theo sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật, còn quá trìnhhoá sinh không nhất thiết có mặt của vi sinh vật sống Nói khác đi quá trình lên men đòihỏi phải nuôi cấy, nhân giống vi sinh vật tới mức cần thiết, sau đó các vi sinh vật sẽ tiếptục phát triển và đồng hoá các chất dinh dưỡng trong canh trường, thông qua các quátrình hoá sinh ở nội tế bào để cuối cùng tạo ra chất mới mà ta mong muốn

Trang 10

2.1.1. Lên men acetic

2.1.1.1.1 Giới thiệu chung

Vi khuẩn Acetobacter là tác nhân chính của quá trình lên men acetic nên còn được gọi là

vi khuẩn acetic Đây là những vi khuẩn phổ biến trong tự nhiên, có trên bề mặt lá, quả,hoa, tạo acid acetic từ rượu etylic

Trong sản xuất giấm, thường xảy ra hai quá trình oxy hóa:

- Quá trình oxy hóa C2H5OH thành CH3COOH

- Quá trình oxy hóa CH3COOH thành CO2 và H2O

Quá trình oxy hóa C2H5OH thành CH3COOH là quá trình có lợi cho sản xuất Quá trình oxy hóa CH3COOH thành CO2 và H2O là quá trình có hại cho sản xuất Trong quá trình oxy hóa này có thể xảy ra hai hướng: oxy hóa hóa học và oxy hóa sinh học Oxy hóa sinhhọc chuyển CH3COOH thành CO2 và H2O xảy ra do nấm

men Candida(mycoderma),Acetobacter xylinum, Acetobacter aceti gây ra Các giống vi sinh vật này có khả năng tạo màng nhầy làm cho giấm đục và tạo cặn

Vi sinh vật lên men giấm

Acetobacter aceti: Có thể sống trong điều kiện nồng độ rượu khá cao 11% và tích luỹ được khoảng 6% acid acetic nhiệt độ thích hợp 34oC, nhuộm màu vàng với Iot

Trang 11

Acetobacter xylinum: tạo ra 4,5% acid acetic

Acetobacter pasteurianum: nhuộm màu xanh với iot, tạo màng khô nhăn nheo, Khả năngchịu nồng độ cồn của chúng thấp hơn của acetobacter aceti Trong điều kiện môi trườngthuận lợi chúng có khả năng tạo được 5-6% acid acetic

Trang 12

Acetobacter Orleaneuse: phát triển được ở trong rượu 10-12%, tích tụ được 9.5% acid

acetic, lên men dấm từ rượu vang rất tốt do vậy có ứng dụng trong sản xuất dấm bằngphương pháp chậm

Acetobacter Schiitzenbachii: tích tụ được 11.5% acid acetic, được áp dụng trong sản xuất

dấm bằng phương pháp nhanh

Acetobacter curvum: Về cơ bản vi khuẩn này giống Acetobacter schiitzenbachii Trong

môi trường thuận lợi, vi khuẩn này có thể tạo ra được 10- 11% acid acetic Vi khuẩnAcetobacter curvum tạo váng rất chắc trên bề mặt môi trường Nhiệt độ lên men tối ưucủa vi khuẩn này là 35-37°C

Trang 13

Acetobacter suboxydans: Lượng acid acetic tạo được từ quá trình lên men có thể lên đến

13% Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn này tiến hành lên men là 28-30°C Thời gian lênmen xảy ra rất nhanh, chỉ cần 48 giờ, lượng acid acetic có thể đạt được 13%

2.1.1.1.2. Biến động vi sinh vật

 Giấm vẩn đục và giảm chua: Nguyên nhân là do nhiễm các nấm men tạo màng thuộc

giống Candida mycoderma Ngoài ra, c.n có thể do nhiễm các vi khuẩn axetic khác như Acetobacter xylinum, Acetobacter aceti… Chúng dễ oxy hóa axit axetic.

Acetobacter xylinum phát triển trong giấm tạo thành màng nhầy trên bề mặt, làm cho

giấm thành phẩm có cặn nhầy Acetobacter aceti làm vẩn đục giấm Khi cho môi

trường vào thùng lên men phân bổ không đều, tạo cho khối phoi bào có những vùng

Trang 14

có độ axit thấp và ở đây chính là các ổ nhiễm có điều kiện cho các vi sinh vật tạp dẫnphát triển

Trang 15

 Bản chất của thạch dừa là một màng nhày có cấu trúc là hemicelluloses

 Vi sinh vật trong sản xuất thạch dừa: tiêu biểu là vi khuẩn acetobacter xylinum

Là loại vi khuẩn dài khoảng 2µm, không di động, đứng riêng lẽ hoặc xếp thành chuỗi, cókhả năng tạo váng hemicellulose khá dày, bắt màu xanh với thuốc nhuộm Iod và H2SO4.A.xylinum sinh trưởng ở pH < 5 t = 28-32oC Acid acetic là sản phẩm sinh ra trong quátrình hoạt động của vi khuẩn, nhưng khi chúng vượt quá mức cho phép, chúng sẽ quayngược trở lại làm ức chế hoạt động của vi khuẩn

Để ức chế sự phát triển của các loại nấm men Mycoderma (thường phát triển đồng thờivới sự phát triển của vi khuẩn Acetobacter), người ta bổ sung vào môi trường phân lập 1-1.5% acid acetic

2.1.2. Lên men lactic

2.1.2.1. Cơ chế

Định dạng
Số trang	23
Dung lượng	2,19 MB