Ứng dụng công nghệ sinh học trong bảo quản và chế biến thực phẩm

 Khả năng sinh năng lượng của các chất Gluxit, lipit, Protein, khi bị oxy hóa hoặc phân hủy sẽ sinh năng lượng, được biểu thị bằng kilo calo hay kilo jun trên 100g sản phẩm THÀNH PHẦN V

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC

TRONG BẢO QUẢN & CHẾ BIẾN

THỰC PHẨM

GV: Ths Phạm Ngọc Minh Quỳnh BM: Công nghệ sinh học

PHẦN 1: CƠ SỞ SINH HỌC CỦA QUÁ

TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN

THÀNH PHẦN VÀ GIÁ TRỊ DINH

DƯỠNG CỦA THỰC PHẨM

NƯỚC

CHẤT MÀU, MÙI

ENZYME

KHOÁNG

VITAMINE GLUXIT

LIPID PROTEIN

GÍA TRỊ DINH DƯỠNG CỦA THỰC PHẨM

 Giá trị dinh dưỡng của thực phẩm là yêu cầu cơ bản đối với

hầu hết các loại thực phẩm

 Được xác định bằng thành phần hóa học, độ đồng hóa và khả

năng sinh năng lượng

 Thành phần hóa học quyết định giá trị dinh dưỡng của thực

phẩm

 Độ đồng hóa là mức độ thực phẩm được cơ thể hấp thu trong

quá trình tiêu hóa, được biểu hiện bằng phần trăm (%)

 Khả năng sinh năng lượng của các chất Gluxit, lipit, Protein,

khi bị oxy hóa (hoặc phân hủy) sẽ sinh năng lượng, được biểu

thị bằng kilo calo hay kilo jun trên 100g sản phẩm

THÀNH PHẦN VÀ GIÁ TRỊ DINH

DƯỠNG CỦA THỰC PHẨM

SỰ BIẾN ĐỔI CHẤT LƯỢNG VÀ SỰ

HƯ HỎNG THỰC PHẨM

Các biến đổi của nguyên liệu thủy sản sau

khi chết

Các biến đổi của nguyên liệu thủy sản sau

khi chết

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến

đổi của cá sau khi chết

 Yếu tố hóa học: thành phần hóa học của cá,

sự phân giải glycogen, ATP, TMAO, pH, sự

tạo thành actomyosin

 Yếu tố vật lý: điện trở của cá, phương pháp

đánh bắt, phương pháp bảo quản, kích cỡ cá,

nhiệt độ…

 Yếu tố vi sinh vật: số lượng vi sinh vật ban

đầu, vi sinh vật nhiễm vào trong quá trình

đánh bắt, vận chuyển, bảo quản…

 Sự phân giải glycogen

 Sự phân giải ATP

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến

đổi của cá sau khi chết

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến

đổi của cá sau khi chết

 Sự tạo thành phức chất actomyosin

Ảnh hưởng của pH đến sự biến đổi chất

lượng cá

Sự biến đổi pH sau khi cá chết

Sự ảnh hưởng của trạng thái cá khi đánh

bắt đến thời gian tê cứng

Ảnh hưởng của vi sinh vật đến sự biến đổi

của thủy sản

Ảnh hưởng của vi sinh vật đến sự biến đổi

của thủy sản

 Các vi khuẩn gây thối thường gặp

 Vi khuẩn hiếu khí sinh nha bào như Bacillus

subtilis; B mesentericus; Bacillus vulgatus … loại

này có rất nhiều trong đất, bụi, không khívà

nước

 Vi khuẩn hiếu khí không nha bào như Escharichia coli;

Serratiamarcesens …

 Vi khuẩn yếm khí như Clostridium putrificum; Clostridium

 Loại vi khuẩn trong ruột cá thường là nhóm E.coli, các loại

yếm khí như Clostridium welchii, Vibrio setique, Bacillus

amytobacter, Bacillus sporogenes… ở cá sống trong vùng

nước bị nhiễm bẩn

Kiểm tra – bảo quản nguyên liệu thủy sản

 Kiểm tra chất lượng

nguyên liệu đầu vào

Kiểm tra – bảo quản nguyên liệu thủy sản

 Phương pháp kiểm tra

độ tươi của nguyên liệu

như trâu, bò,… ; gia súc như

heo, cừu, dê,…và gia cầm

như gà, vịt, ngỗng,

 Nguyên liệu thịt là nguồn

Cấu trúc thịt gia súc, gia cầm

Cấu trúc thịt gia súc, gia cầm

 Cấu trúc cơ thịt

Thịt sau khi giết mổ

Những biến đổi của thịt gia súc sau khi giết

mổ

1 Quá trình tê cứng

 Ngay sau khi chết, mô cơ thịt tươi nóng bị suy yếu, có độ ẩm nhỏ,

môi trường pH gần 6,8 mùi thơm và vị thể hiện không rõ ràng Sau

khi động vật đình chỉ sự sống trong mô cơ sự tê cóng sẽ bắt đầu

 Biểu hiện bên ngoài cứng và có sự co ngắn của mô cơ Thời gian tê

cứng diễn ra phụ thuộc vào đặc tính con vật và nhiệt độ môi trường

Thịt bò ở nhiệt độ 15 ÷ 18o C sự tê cóng hoàn toàn bắt đầu xảy đến

sau 10 ÷ 12 giờ ; ở nhiệt độ gần 0oC diễn ra sau 18 ÷ 24 giờ Vào lúc

này độ rắn của thịt tăng khoảng 25%, thịt như thế có độ rắn lớn kể cả

sau khi nấu

 Tê cóng sau khi chết của bắp cơ là kết quả của sự phát triển các quá

trình hóa sinh phức tạp do enzyme Chủ yếu là các quá trình phân

giải: glycogen, creatinphosphat, adenosintriphosphat, sự tạo thành

phức actomyosin …

Những biến đổi của thịt gia súc sau khi giết

mổ

2 Quá trình tự phân (chín tới) của thịt

 Chín tới là tập hợp những biến đổi về tính chất của thịt, gây nên bởi

sự tự phân sâu sắc, kết quả là thịt có được những biểu hiện tốt về

hương thơm và vị, trở nên mềm mại tươi ngon, so với thịt ở trạng thái

tê cứng, có độ ẩm lớn hơn và dễ bị tác dụng của enzyme tiêu hóa hơn

 Tốc độ phát triển quá trình tự phân trong thịt phụ thuộc vào nhiệt độ,

loài, tuổi, bộ phận trên súc thịt và trạng thái động vật trước khi giết

 Quá trình tự phân có thể điều chỉnh được bằng cách thay đổi nhiệt độ

bảo quản

Những biến đổi của thịt gia súc sau khi giết

mổ

3 Quá trình phân hủy thối rữa

 Sau quá trình tự chín nếu bảo quản không tốt thịt đi đến quá trình thối hỏng

Giai đoạn thối rữa do vi sinh vật gây nên, các vi sinh vật hoạt động tạo ra các

men phân hủy protein, lipid thành các hợp chất Indol, NH3 , H2S …

 Sự phân hủy protein là nguyên nhân làm ẩm ướt bề mặt và xuất hiện chất

nhầy, đồng thời với sự tiết chất nhầy trên bề mặt thịt phân hủy, màu sắc, mùi,

độ chắc và các chỉ tiêu khác của thịt cũng bị biến đổi Thịt màu đỏ đầu tiên

chuyển sang màu nhợt nhạt rồi sang màu xanh nhạt.

 Các dấu hiệu phân hủy thối rữa ở các mô khác nhau xuất hiện vào các thời kỳ

khác nhau.

 Độ bền vững đối với sự phân hủy thối rữa của các mô tăng lên theo thứ tự

như sau: mô máu, mô cơ, mô mỡ, mô liên kết.

Một số hình ảnh gia súc, gia cầm sau giết

mổ

Các dạng hư hỏng của thịt

Sự thối rửa

 Phân hủy thối rữa là sự biến đổi phức

tạp đặc trưng nhất xảy ra trong thịt

Trong đó sự phân giải protein đóng

vai trò quan trọng trong sự phân hủy

thối rữa do hoạt động của các vi sinh

vật trên bề mặt thịt gây ra và được

chia làm 3 giai đoạn :

- Quá trình thủy phân protein dưới tác

dụng của enzyme protease.

- Quá trình khử acid amin thành

amoniac, acid (acetic, propyonic,

butyric), rượu (propyolic, butylic,

amylic), H2S, indol, skatol.

- Các chất hữu cơ được tạo thành do

sự phân hủy sơ bộ acid amin lại tiếp

là độ ẩm của không khí cao

(trên 90%) sự hóa nhầy gây ra

bởi các giống trực khuẩn chịu

lạnh, hiếu khí, không nha bào

thuộc giống Achromobacter và

Các dạng hư hỏng của thịt

3 Sự lên men chua

 Hiện tượng này thường gặp

ở thịt không được làm sạch

hết máu khi giết mổ và

trong nhiều trường hợp

không làm lạnh

 Vi khuẩn gây ra quá trình

này thường là trực khuẩn

yếm khí Bacillus

utripacens.

 Sự lên men chua biểu thị

bằng sự xuất hiện mùi chua

 Quá trình mốc thường bắt đầu

bằng sự xuất hiện trên bề mặt

CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO QUẢN

THỰC PHẨM

1 Duy trì chất lượng thực phẩm tốt nhất trong

thời gian dài nhất có thể.

2 Ngăn chặn, hạn chế các quá trình biến đổi

xấu xảy ra làm hư hỏng thực phẩm.

NGUYÊN NHÂN GÂY HƯ HỎNG THỰC PHẨM

1 Nguyên nhân tự thân: các phản ứng do enzyme nội

tại; các phản ứng phân giải, kết hợp giữa các thành

phần trong thực phẩm.

2 Do vi sinh vật: có sẵn trong thực phẩm hoặc nhiễm

CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO QUẢN

THỰC PHẨM

 CÁC NGUYÊN TẮC BẢO QUẢN THỰC

CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN THỰC

PHẨM THEO NGUYÊN TẮC BIOZA:

 Ngủ đông, tiềm sinh

 Bảo quản trong điều kiện vô trùng

CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO QUẢN

THỰC PHẨM

CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO

QUẢN THỰC PHẨM

CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN THỰC PHẨM

THEO NGUYÊN TẮC ANABIOZA:

 Sử dụng nhiệt độ cao hoặc thấp

 Sử dụng hóa chất: muối, đường, axit, chitozan,

bacteriocin…

 Sử dụng áp suất cao (High Pressure)

 Sử dụng trường xung điện (Pulsed electric field)

 Sử dụng phương pháp bao gói có điều chỉnh thành

phần khí quyển

CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO

QUẢN THỰC PHẨM

CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN THỰC

PHẨM THEO NGUYÊN TẮC ABIOZA:

 Thanh trùng nhiệt độ cao

 Chiếu xạ

Vấn đề 4: Ứng dụng VSV trong CNTP

SỰ HƯ HỎNG THỰC PHẨM VÀ

NGỘ ĐỘC THỰC PHẨM DO VI SINH VẬT

NGUỒN GỐC CỦA VI SINH VẬT

THỰC PHẨM

bên ngoài vào

TÌNH HÌNH NGỘ ĐỘC THỰC PHẨM

13 1711

4700 148

2011

3978 51

5664 175

2010

4137 35

5212 152

2009

Số người nhập viện

Số người chết

Số người

bị ngộ độc

Số vụ Năm

TÌNH HÌNH NGỘ ĐỘC THỰC PHẨM

(Nguồn Cục An Toàn Vệ sinh thực phẩm-Bộ y tế)

Tình hình ngộ độc thực phẩm trong cả nước thời gian qua

Nguyên nhân chính các vụ ngộ độc thực phẩm là do thực phẩm

không an toàn Trong đó:

-Ngộ độc do vi sinh vật chiếm 51%, hoá chất 8% và do thực

phẩm có độc 27%

- Mới đây, Cục Thú y Hà Nội và TP.HCM đã khảo sát thực

phẩm động vật trên 2 địa bàn và phát hiện mẫu bị ô nhiễm vi

sinh vật ở Hà Nội là 81% và TP HCM là 32%

Các chỉ tiêu vi sinh vật cần quan tâm

khi kiểm nghiệm thực phẩm

Nuôi cấy VSV thu sinh khối

 Khái niệm “sinh khối”

"Sinh khối là tổng trọng lượng của sinh vật

sống trong sinh quyển hoặc số lượng sinh vật

sống trên một đơn vị diện tích, thể tích vùng"

Nuôi cấy VSV thu sinh khối

 Quy trình cơ bản:

Nhân giống

VSV

Nhân giốngcấp 1, 2, 3

Chế tạo MT

LÊN MEN

Khử trùng MT

Kiểm tra sự tạo thành sản phẩm Thu hồi Sinh

khối

Chế tạo MT

LÊN MEN

Khử trùng MT

Kiểm tra sự tạo thành sản phẩm

Thu Sản phẩm



Tế bào VSV Dịch MT

Sử dụng VSV chế biến các sản phẩm lên

men

Probiotic, Prebiotic và Synbiotic

Hệ vi sinh đường ruột

Ruột có 3 phần cơ bản: dạ dày, ruột non, và ruột kết.

 Dạ dày có lượng vi khuẩn rất thấp

+ Các VK yếm khí tùy tiện như Lactobacillus,

Streptococcus, và nấm men hiện diện với lượng 100

CFU/ml do pH môi trường thấp

 Ruột non chứa lượng vi khuẩn nhiều hơn bao gồm các

+VK yếm khí tùy tiện như Lactobacillus, Streptococcus,

và Enterobacteria

+VK kỵ khí như Bifidobacterium spp., Bacteroides spp.,

và Clostridia với liều lượng khoảng 104–108CFU/ml.

 Ruột kết có tới 1011–1012 CFU/ml

Vi khuẩn có lợi (Lactobacillus, Bifidobacteria)

 Tổng hợp vitamin

 Hỗ trợ tiêu hóa và hấp thu

 Ngăn ngừa nhiễm khuẩn đường ruột

 Tăng cường hệ miễn dịch

 Tăng cường sức khỏe

 Vi khuẩn gây hại (E.coli, Staphylococcus,

Các nhân tố gây rối loạn hệ vi sinh

 Stress, làm việc quá sức

 Phá hủy sự cân bằng của hệ VSV đường

ruột

Hậu quả của việc mất cân bằng hệ vi

sinh đường ruột

 Đau bao tử, đầy hơi

 Hệ miễn dịch yếu, luôn mệt mỏi

 Tiêu chảy, táo bón thường xuyên

 Có nguy cơ mắc bệnh nghiêm trọng, vd: ung

II 1 Khái niệm về probiotic

 Probiotic là một từ gốc tiếng Hy Lạp có nghĩa là "for

life" Nó được dùng để mô tả các vi khuẩn "thân thiện"

thường sống ở đường ruột và có đóng góp vào sức khỏe

của vật chủ

 “Probiotic là nhân tố thúc đẩy tăng trưởng được sản xuất

bởi các vi sinh vật“ (Lilly và Stillwell,1965)

 “Probiotic là những vi sinh vật còn sống khi đưa vào cơ

thể một lượng đầy đủ sẽ có lợi cho sức khỏe của vật

chủ”, FAO,2001.

II.2 Phân loại probiotic

- Nhóm vi khuẩn lactic (LAB): gồm các chủng thuộc

giống Lactobacilus và Bifidobacterium.

- Nhóm vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh: các chủng có

hoạt tính amilase và protease (đặc biệt là protease

kiềm) Đây là các chủng vi sinh vật thuộc nhóm

Bacillus (B subtilis, B Licheniformis )

- Nhóm vi khuẩn quang tự dưỡng: gồm 5 giống

Chlorobi, Cyanobacteria, Chloroflexi (filamentous

anoxygenic phototrophs), Firmicutes (heliobacteria)

và Proteobacteria (vi khuẩn tía có lưu huỳnh và

không có lưu huỳnh) Chúng có khả năng đồng hoá

H2S và CO2để xây dựng tế bào và không sinh O2

Lactobacillus

Streptococcus Bifidobacteria Nấm men

1.3.Ứng dụng của Probiotic

Trong y học

Lợi ích của việc sử dụng probiotic cho con người, bao gồm:

- Cải thiện sự cân bằng của hệ vi khuẩn đường ruột.

- Sản xuất enzym lactase và các enzym tiêu hoá, do đó tăng khả

năng tiêu hoá đường lactose và thức ăn.

- Tăng cường hệ miễn dịch, giảm nguy cơ ung thư ruột kết.

- Hỗ trợ trong điều trị các bệnh dị ứng do thức ăn, làm giảm mức

LDL cholesterol trong máu, giảm huyết áp

- Đóng một vai trò quan trọng trong phòng chống và điều trị tiêu

chảy

1.3.Ứng dụng của Probiotic

Trong chăn nuôi

Probiotic được sử dụng để bổ sung vào thức ăn cho động vật nuôi

với mục đích phòng trị bệnh và được coi như một nhân tố

thúc đẩy tăng trưởng:

- Cải thiện tăng trưởng vật nuôi thông qua việc kiểm soát các bệnh

nhiễm trùng đường ruột

- Cải thiện việc hấp thu thức ăn, bằng cách tăng hiệu quả của quá

trình tiêu hóa hiện có và thúc đẩy sự tiêu hóa chất trước đây

không có khả năng tiêu hoá

- Giảm rối loạn đường ruột bao gồm các triệu chứng nôn

hoặc tiêu chảy, chán ăn và tiêu hóa thức ăn kém

- Cải thiện sức khỏe bằng cách tăng sức đề kháng với bệnh

truyền nhiễm qua việc cạnh tranh đối kháng với vi khuẩn

gây bệnh và kích thích miễn dịch

- Thành lập/tái thành lập hệ vi khuẩn đường ruột ở các cơ

thể còn non, hoặc tái lập hệ vi khuẩn đường ruột sau khi

Cơ chế tác động của probiotic

Ưu thế của Probiotic so với kháng sinh

Kháng sinh:

 Xuất hiện các VSV kháng kháng sinh

 Tác dụng phụ không mong muốn

Probiotic:

 Không xâm lấn

 Bảo vệ

 Không gây tác dụng phụ

Probiotic bắt nguồn từ đâu

 Hệ VSV của trẻ phát triển nhanh chóng sau

khi sinh

Ban đầu hệ này phụ thuộc chủ yếu vào:

 Hệ vsv của người mẹ,

 Sau giai đoạn sơ sinh, probiotics được cung

cấp cho chúng ta thông qua thực phẩm tươi,

các thực phẩm lên men lactic như yogurt và

phomai, và cả những chất bổ sung probiotic

Điều kiện tiên quyết để chọn 1 chủng vi

khuẩn probiotic

 Không gây bệnh, không gây độc và dị ứng.

 Có thể sống và trao đổi chất trong môi trường dịch tiêu

hóa và môi trường ruột (chịu được pH thấp, các acid hữu

cơ, dịch mật, nước bọt)

 Nên bắt nguồn từ con người, có tính di truyền ổn định và

có khả năng sống sót trong thời gian dài

 Có khả năng điều tiết miễn dịch và giúp cơ thể kháng

bệnh thông qua việc cải thiện khả năng miễn dịch hoặc

sản xuất ra các chất kháng sinh trong đường ruột

 Bám dính tốt vào đường ruột của con người và

tác động đến tính thấm của thành ruột

 Kháng lại các vsv gây bệnh hoặc gây ung thư

 Sở hữu những tính chất có lợi cho sức khỏe, như

bệnh rối loạn tiêu hóa, tiêu chảy liên tục, viêm

ruột kết, tiêu chảy do uống kháng sinh, viêm dạ

Lợi ích của việc sử dụng probiotic

 Sản sinh lactic acid, làm giảm pH đường ruột và

ức chế các VSV gây hại như Clostridium,

Salmonella, Shigella, E coli …

 Giảm sản xuất ra các chất chuyển hóa độc hoặc

chất gây ung thư

 Hỗ trợ hấp thu khoáng, đặc biệt là canxi nhờ

tăng tính acid của đường ruột

 Tạo ra các enzyme β-D-galactosidase để phân

giải lactose

 Sản sinh một loạt các loại hợp chất kháng

khuẩn (bacteriocin), giúp kiểm soát VK gây

bệnh.

 Sản xuất vitamins (đặc biệt là Vitamin B và

vitamin K)

 Đóng vai trò như hàng rào ngăn cản các VK

gây hại khỏi việc bám dính và sinh sôi trong

đường ruột

Tiêu chảy do sử dụng kháng sinh

Tiêu chảy do sử dụng kháng sinh

Cách sử dụng probiotic

 Tất cả các probiotic đều làm việc có hiệu quả nếu

được dùng sau bữa ăn, khi lượng acid ở dạ dày là

thấp nhất

 Acid dạ dày tiêu diệt 99.9% probiotic nếu dùng trước

bữa ăn, nhưng chỉ khoảng 90% bị tiêu diệt nếu dùng

sau bữa ăn

 Do vậy, dùng sau bữa ăn giúp đảm bảo việc phát tán

cao nhất các probiotic đến ruột non và ruột già

 Probiotic có ích phần lớn cho ruột non và ruột già,

nhưng cũng giúp miệng và thực quản không bị nhiễm

Một số chủng khác:

 Streptococcus salivarius ssp.thermophilus

 Lactococcus lactis ssp.lactis

 Lactococcus lactis s ssp.cremoris

Sự phát triển của chế phẩm probiotic

 Thế hệ đầu tiên là dạng vi khuẩn không bao coated) có nhược điểm lớn nhất là gần như không sống sót khi đi qua dạ dày và dịch mật

(Non- Thế hệ 2 là dạng bao tan trong ruột (Enteric-coated) đưa vào dưới dạng viên nén hoặc viên nang có lớp bao bên ngoài, là ý tưởng hay nhưng không ứng dụng nhiều do vẫn còn nhiều nhược điểm.

 Thế hệ thứ 3 là dạng bao vi nang (Micro-Encapsulated) khắc phục được hạn chế của thế hệ thứ 2

Quy trình sản xuất chế phẩm probiotic

Chủng vi sinh vật probiotic

Lên men

Ly tâm thu sinh khốiNhân giống