ứng dụng VSV trong sản phẩm thịt cá

Thực phẩm lên men là các sản phẩm có giá trị gia tăng nhờ chất dinh dưỡng cao hơn, kéo dài thời hạn sử dụng và dễ dàng tiêu hóa và tốt cho đường ruột. Những tính chất cảm quan của thực phẩm như hương vị, mùi vị, hương thơm và màu sắc có giá trị đặc biệt cao. Đối với việc sản xuất các sản phẩm lên men, giống khởi động như vi khuẩn chủng (LAB) Lactic Acid, hầu hết các giống khởi động của thịt lên men là Lactobacillus pentosus, L. casei, L. curvatus, L. plantarum, L. sakei, Pediococcus acidilactici và P. pentosaceus. Những thực phẩm này cũng có thể sản xuất một số amin hữu cơ; các amin hữu cơ thường được tìm thấy trong thịt và sản phẩm thịt là tyramine, cadaverine, putrescine và cũng histamine. Sự hình thành của bioamines như tăng cường thêm các tính năng của các loại thực phẩm bên cạnh việc bổ sung chất dinh dưỡng.

BỘ MÔNỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHỆ

Bảng phân công nhiệm vụ

(2001), Flavour profiles of dry sausages fermented by selected novel meat starter cultures Meat Science; 58:111-116)

Thực phẩm lên men là các sản phẩm có giá trị gia tăng nhờ chất dinh dưỡng cao hơn,kéo dài thời hạn sử dụng và dễ dàng tiêu hóa và tốt cho đường ruột Những tính chất cảmquan của thực phẩm như hương vị, mùi vị, hương thơm và màu sắc có giá trị đặc biệt cao.Đối với việc sản xuất các sản phẩm lên men, giống khởi động như vi khuẩn chủng (LAB)Lactic Acid, hầu hết các giống khởi động của thịt lên men là Lactobacillus pentosus, L.casei, L curvatus, L plantarum, L sakei, Pediococcus acidilactici và P pentosaceus.Những thực phẩm này cũng có thể sản xuất một số amin hữu cơ; các amin hữu cơ thườngđược tìm thấy trong thịt và sản phẩm thịt là tyramine, cadaverine, putrescine và cũnghistamine Sự hình thành của bioamines như tăng cường thêm các tính năng của các loạithực phẩm bên cạnh việc bổ sung chất dinh dưỡng

Thực phẩm lên men là những loại thực phẩm có chứa sẵn hoặc được thêm vào một sốloại vi sinh vật an toàn có các (hệ) enzym, chủ yếu là amylase, protease, lipase thủy phâncác polysaccharides, protein và chất béo thành các chất vô hại, với hương vị, hương liệu

và kết cấu thú vị, hấp dẫn cho người tiêu dùng (Singh và Sachin, 2011) Nếu các sảnphẩm của các hoạt động enzyme có mùi khó chịu hoặc không mong muốn, hương vị

không hấp dẫn hoặc các sản phẩm có độc tố hoặc bệnh sản xuất các loại thực phẩm đượccoi là hư hỏng.

Một vài tác dụng của thực phẩm lên men:

- Tăng khả năng tiêu hóa hấp thụ: Dưới tác dụng của men vi sinh vật, glucide dạngphức hợp được cắt nhỏ thành các đường mạch ngắn, chất đạm được cắt nhỏ thànhcác acide amin dễ tiêu hóa hấp thụ Lactose là đường chỉ có trong sữa, để tiêu hóađường sữa cần men lactase, nhưng men này lại thường thiếu hụt ở người lớn vàngười ít sử dụng sữa, tạo ra tình trạng rối loạn tiêu hóa sau khi uống sữa Khi làmsữa chua, 70% đường lactose đã bị lên men và chuyển thành axit lactic, nên ăn sữachua dễ dung nạp hơn Trong môi trường axit của thực phẩm lên men, các khoángchất như canxi, kẽm, tăng khả năng hòa tan giúp dễ dàng hấp thụ hơn

Tăng sức đề kháng: Thực phẩm lên men còn là nguồn cung cấp vi khuẩn lactic loại vi khuẩn có lợi trong đường ruột Theo quy luật sinh tồn, vi khuẩn lactic bámvào niêm mạc đường tiêu hóa, cạnh tranh chỗ bám làm kìm hãm sự phát triển của

-vi sinh vật gây bệnh như Ecoli, Salmonella (gây tiêu chảy), -vi khuẩn Pylori (gâyviêm loét dạ dày) và nấm Candida Quá trình lên men còn tạo ra các chất khángthể, chất kháng sinh ức chế vi khuẩn có hại

- Tăng cường chất dinh dưỡng: Quá trình lên men làm tăng hàm lượng một sốvitamin Sữa lên men thường giàu vitamin nhóm B Nhờ các men, chất đạm đượccắt nhỏ thành các axit amin được hấp thu trực tiếp và dễ dàng Các thực phẩm giàuđạm lên men là nguồn cung cấp các axit amin như nước mắm, tương, chao, phô-mai

- Loại trừ vi khuẩn có hại và các độc tố: Quá trình lên men có thể phân hủy các độc

tố có trong thực phẩm như cyanogenic glucoside có trong khoai mì, măng haymycotoxin trong hạt ngũ cốc Nếu sử dụng những thực phẩm này mà chưa qua chếbiến hoặc chế biến không đúng cách thì cyamid sẽ giải phóng vào trong cơ thể vàgây ngộ độc Việc muối chua những loại thực phẩm này giúp loại bỏ được 90-95%cyanogenic glucoside trong vòng 3 ngày Cụ thể: lượng cyanogen glucoside trong

măng tươi ngâm chua là 2,2 mg/100g trong khi măng tươi chưa luộc là 32-38mg/100g.

- Lên men lactic làm tăng nồng độ pH đã ức chế các vi khuẩn gây thối, các vi khuẩn

có hại và ký sinh trùng Đặc biệt trong các sản phẩm từ thịt

2 Vai trò của lên men lactic

Thực phẩm chứa mầm bệnh ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và hiệnđang trở thành nguyên nhân chính gây ra các dịch bệnh Mặc dù áp dụng tiến bộ kỹ thuậttrong công nghệ và quy phạm vệ sinh an toàn thực phẩm (GMP, HACCP…), nhưngnguy cơ nhiễm các vi sinh vật gây bệnh trong quá trình chế biến thực phẩm ngày cànggia tăng (Besselink, et al.,2008) Để kiểm soát vấn đề này, nhiều cơ sở sản xuất thựcphẩm đã sử dụng các chất bảo quản hóa học Nhiều nghiên cứu đã chứng minh cácchất phụ gia gây ra các tác dụng không mong muốn cho người tiêu dùng Do đó, cần cócác biện pháp bảo quản thực phẩm khác an toàn hơn

Các nghiên cứu trong những thập niên gần đây cho rằng nhóm vi khuẩn sinh acidlactic (LAB) có tiềm năng lớn bảo quản thực phẩm nhờ khả năng sản sinh các chất khángkhuẩn trong quá trình sinh trưởng và phát triển (Bernet-Camard, et al., 1997) Bacteriocin

là những peptide được tổng hợp từ vi khuẩn và có hoạt tính kháng khuẩn Các peptidenày liên kết với màng tế bào qua các tương tác tĩnh điện với các phospholipid tích điện

âm Vì vậy, việc thâm nhập của bacteriocin ngang qua màng tế bào phụ thuộc vào điệnthế màng, được điều khiển bởi pH và phospholipid (Ivanova và cs, 1998) Các phân tửcủa bacteriocin hình thành các khối proteic dẫn đến việc hình thành lỗ, dẫn đến sự thoátcủa các ion (chủ yếu là K+và Mg2+) làm tổn thất proton trong tế bào chất, thất thoát ATP

và acid amin (De Martinis et al., 2001)

Mặc khác quá trình lên men lactic làm giảm pH, nên có khả năng ức chế được các loài

vi sinh vật gây hư hỏng khác, đặc biệt là gây thối Các sản phẩm lên men từ thịt cá chủyếu là dạng lên men lactic này Thịt lên men, mặc dù không thể xem là sản phẩm len mentiêu biểu, nhưng nó lại xuất hiện khá sớm (khoảng 10.000 năm trước) khi người ta nhậnthấy rằng vi khuẩn nó ảnh hưởng đến quá trình bảo quản cũng như hương vị của thịt, nóchịu ảnh hưởng bởi lượng muối thêm vào Và xúc xích được xem là sản phẩm đầu tiên về

việc lên men thịt (khoảng năm 900 TCN) ra đời, trước khi lạp xưởng được xuất ở TrungQuốc.

Các sản phẩm lên men từ cá là những sản phẩm khá đặc trưng của quá trình lên menlactic Các sản phẩm này khá đa dạng trên thế giới, đặc biệt là ở Việt Nam với những sảnphẩm khá truyền thống như tôm chua, nước mắm, mắm cá…

sử dụng để đạt được những phẩm chất này là quá trình lên men thịt Ví dụ như lên menxúc xích, sử dụng các chủng LAB chọn lọc, mạnh mẽ ức chế sự tăng trưởng của vi khuẩngây hư hỏng đồng thời đảm bảo tính chất cảm quan của sản phẩm còn nguyên vẹn(Metaxopoulos et al, 2002; Aderiye et al, 2006) Do đó, các chủng LAB có thể được sửdụng một cách hiệu quả để bảo quản các sản phẩm thịt cho mục đích nâng cao chất lượng.Lanolin, một sản phẩm cá lên men tiêu thụ của người dân địa phương tại các quốc gia TâyPhi Benin (Ahouvi et al., 2006) được xử lý bằng cách tự nhiên và phần lớn là quá trìnhlên men không kiểm soát được Sản phẩm đã được chứng minh là an toàn và không bịnhiễm vi khuẩn gây bệnh như Salmonella Nó cũng đã được chứng minh rằng sản phẩm

cá, được LAB lên men có thể được lưu trữ trong thời gian dài hơn, không có mùi tanh và

có mùi vị đặc trưng (Gelman et al., 2000) Hơn nữa, chất lượng dinh dưỡng của cá vẫncòn nguyên vẹn (Achi et al., 2007)

1.2 Sự hình thành các hợp chất thơm khác nhau trong quá trình lên men

Các hợp chất hương thơm hình thành từ sự phân giải carbohydrate: Tại thời điểm lênmen hầu hết các carbohydrate bổ sung được chuyển thành acid lactic Sự hình thành

lượng acid khác nhau của các sản phẩm khác nhau tùy thuộc vào chủng vi sinh vật sửdụng, nhiệt độ, loại và lượng carbohydrate và các thông số chế biến khác (Bhattacharya

và Das, 2010; Adebayo và Aderiye, 2010) Khác với vi khuẩn acid lactic thì một số giốngkhởi động như tụ cầu khuẩn hoặc nấm men cũng có một số tác dụng trong việc thay đổiđường cho các sản phẩm khác nhau Tại thời điểm lên men xúc xích, một số hợp chất dễbay hơi được hình thành từ carbohydrate dị hóa như acetic, propionic và butyric acid,acetaldehyde, diacetyl, acetoin, 2, 3-butanediol, ethanol, acetone, 2-propanol…(Gottschalk, 1986; Demeyer, 1982; Stahnke năm 1999; Awan et al, 2003) Tuy nhiên,các hợp chất có nguồn gốc pyruvate có thể bắt nguồn từ nhiều nguồn khác hơn làcarbohydrate trong quá trình trao đổi chất của vi sinh vật (Demeyer et al., 1987)

Các hợp chất hương thơm từ phân giải protein: Trong quá trình lên men sự phân giảiprotein của xúc xích diễn ra rộng hình thành chuỗi acid amin và acid amin tự do Đồngthời các acid amin và peptide được chuyển đổi bởi các vi sinh vật và biến đổi thành nhiềuhợp chất thơm bằng các con đường khác nhau Một số chuyển đổi sinh hóa quan trọngcủa các acid amin như leucine, isoleucine, valine, methionine và phenylalanine diễn ratạo thành một số hợp chất như acid, rượu và este (Montel et al, 1998; Stahnke, 2000 ;Shah et al, 2002) Những thay đổi chủ yếu là do các loài vi sinh vật từ họMicrococcaceae Một vài hợp chất sinh ra như 2, 3 methylbutanal, 2-methylpropanal; 2,3-methylbutanoic acid, 2-methylpropanoic acid; 2, 3 methylbutanol; ethyl 2, 3methylbutanoate; methional; phenylacetaldehyd; phenylethanol…(Berdague et al, 1993;.Stahnke, 1994; Stahnke năm 1999; Montel et al, 1996; Masson et al, 1999; Larrouture et

al, 2000 ) Số lượng các hợp chất chịu ảnh hưởng bởi các quá trình hợp xử lý Trong xúcxích nó đã được chứng minh rằng các thông số như nhiệt độ, pH, glucose, muối, nitrit,nitrat và ascorbate tất cả ảnh hưởng đến số lượng các hợp chất mùi hương theo nhiều cách(Stahnke, 1995b, Stahnke năm 1999)

Các hợp chất hương thơm từ dị hóa lipid: Tại thời điểm lên men và “chín” phần lipidcủa xúc xích bị thủy phân bởi các phản ứng lipolysis trong đó triglycerides và

phospholipid giải phóng acid béo tự do và glycerol Lipolysis đã được nghiên cứu rộng rãi

từ các acid béo tự do được cho là tiền thân cho sản phẩm oxy hóa quan trọng đối với sựphát triển mùi vị Nhiều nghiên cứu mới đây cho rằng các vi khuẩn oxy hóa metyl xetonhình thành acid béo tự do có thể quan trọng đối với sự chín (Stahnke, 2000), nhưng sốlượng các acid béo tự do là rất nhiều nên quá trình hình thành hương vị không kiểm soátđược Hợp chất thơm có mặt ở mức ppm, thậm chí ppb trong khi mức độ của các acid béo

tự do là giữa 0,5-7% tùy thuộc vào loại xúc xích (Nagy et al, 1989; Stahnke, 1994;Johansson et al, 1994; Navarro et al năm 1997)

Có hai phương pháp phân giải lipid được gây ra bởi cả vi khuẩn lên men và enzymenội sinh trong thịt, mỡ; đã có nhiều cuộc tranh luận về những cơ chế chi phối Tuy nhiên,nghiên cứu này cho thấy rằng việc bổ sung các loại thuốc kháng sinh là một thành phầnquan trọng nhất của sự phân hủy lipolytic và để các enzym nội sinh trong sự hiện diện củachủng lipolytic tăng hoạt lực, Staphylococcus được sử dụng như là một giống khởi động(Molly et al, 1997; Stahnke năm 1994) Nó cũng đã được báo cáo trong xúc xích rằnglượng acid béo tự do tăng khi nhiệt độ lên men cao và làm giảm nồng độ muối (Stahnke,1995a)

1.3 Sự xuất hiện của các amin sinh trong thịt và sản phẩm thịt

Thịt và các dạng sản phẩm từ thịt được báo cáo là có chứa amin hữu cơ (Bover-Cid et

al, 2006; Galgano et al, 2009; Hernandez-Jover et al, 1997; Kanioua et al, 2001; Capillas và Jimenez-Colmenero, 2004) Trong số các amin hữu cơ khác nhau, các aminhữu cơ thường gặp nhất được tìm thấy trong thịt và sản phẩm thịt là tyramine, cadaverine,putrescine và cũng có histamine (Ruiz-Capillas và Jimenez-Colmenero, 2004) Sự xuấthiện của vài amin như tyramine, putrescine và cadaverine là một điều hiển nhiên trongquá trình lưu trữ các sản phẩm thịt (Galgano et al, 2009; Hernandez-Jover et al, 1996).Nồng độ tyramine trong thịt bò được lưu trữ đã được tìm thấy nhiều ở bề mặt và khi rửanồng độ sẽ giảm (Kanioua et al, 2001; Paulsen et al, 2006.) Ngoài ra, các vi sinh vật chịutrách nhiệm cho quá trình lên men cũng giúp hình thành các amin hữu cơ tích tụ (Bover-Cid et al, 2006; Latorre-Moratalla et al, 2010; Ali, 2010; Gernah et al, 2011) Sự tích tụ

Ruiz-của các nitơ phi protein trong các sản phẩm thịt lên men bao gồm các acid amin tự do,tiền thân của các amin sinh ra Thịt cũng là một phần quan trọng của các phản ứng khửcarboxyl và bất kỳ thay đổi nào về bản chất và đặc điểm của nó sẽ ảnh hưởng đến sự hìnhthành của các amin sinh ra (Ruiz-Capillas và Jimenez-Colmenero, 2004) Nhiều tác giảnhư Eerola et al (1997), Komprda et al (2004) và Maijala et al (1995) báo cáo sự hìnhthành của các amin hữu cơ khác nhau đáng kể trong lên men thịt và nó phụ thuộc chủ yếuvào chất lượng vệ sinh nguyên liệu.

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng amin

Mặc dù, lượng amin tạo ra là tùy thuộc vào nguyên liệu, sự hiện diện của vi sinh vậtdecarboxylating hoặc chất lượng nguồn nguyên liệu hoặc giống khởi động và môi trường

hỗ trợ tăng trưởng và hoạt động của nó Số lượng của các amin và tính chất của chúngphụ thuộc vào các yếu tố khác nhau thông qua quá trình sản xuất như pH, NaCl, tác nhânoxi hóa khử và nhiệt độ, kích thước của các xúc xích, điều kiện vệ sinh và tầm quan trọngcủa giống khởi đầu (Gardini et al, 2001; Komprda et al năm 2004; Latorre-Moratalla et

al, 2008; Mafube, 2008) Trong số những yếu tố, pH là một yếu tố chính mà ảnh hưởnghoạt động decarboxylase acid amin Sự hình thành của amin là chắc chắn bị ảnh hưởngbởi nhiệt độ Sự tăng trưởng tối ưu cho hầu hết vi khuẩn decarboxylase là ở giữa 20 và 37

° C và nhiệt độ giảm thì ức chế sự tăng trưởng của nó (Karovicova và Kohajdova, 2005).Suzzi và Gardini (2003) báo cáo rằng nồng độ của các amin sinh ra giảm rõ rệt là do sựgia tăng của nồng độ NaCl, ở đây có sự liên quan giữa nông độ muối sử dụng và lượngamin sinh ra Theo Karovicova và Kohajdova (2005), sự hiện hữu của NaCl kích thíchhoạt động decarboxylase tyrosine và cản trở hoạt động decarboxylase histidine Một sựtương quan cũng có thể được thiết lập giữa chất biogenic amine và kích thước của xúcxích lên men khô Kích thước (đường kính) của xúc xích ảnh hưởng đến môi trường visinh vật phát triển; cho ví dụ, hàm lượng muối là thấp bình thường và hoạt độ nước caotrong xúc xích có đường kính lớn Việc tạo ra lượng lớn các amin nhất định, chẳng hạnnhư putrescine và tyramine có thể là do đường kính lớn hơn Thông thường, mức độ củacác amin hữu cơ cao hơn ở các xúc xích có đường kính dày so với xúc xích có đường

kính mỏng hơn và cao hơn ở phần giữa của xúc xích so với mép của xúc xích Capillas và Jimenez-Colmenero, 2004; Suzzi và Gardini, 2003).

(Ruiz-1.5 Vai trò của giống khởi động trong sự hình thành của các amin :

Việc lựa chọn các giống khởi động phù hợp với các hoạt động amino oxidase là cơ sởtrong việc ngăn chặn sự phát triển của các amin bậc cao trong sản phẩm thịt lên men(Karovicova và Kohajdova, 2005; Suzzi và Gardini, 2003) Sự lựa chọn của vi khuẩn acidlactic cho quá trình lên men thịt phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của quá trình lên men (J.Stadnik, Dolatowski), (Roig-Sagues và Eerola, 1997) Sự hình thành của curvacin A bằngcác chủng bacteriocin có thể nâng cao khả năng cạnh tranh (Hammes và Hertel, 1996;Somda et al, 2011) Khi pH giảm sút nhanh chóng do giống khởi động, amin có thể cơbản chấm dứt tăng trưởng amin hữu cơ trong các sản phẩm thịt lên men Hơn nữa, giốngkhởi động có khả năng cạnh tranh giữa các vi khuẩn khác trong quá trình chín và lưu trữ,ngăn cản sản xuất quá nhiều các amin hữu cơ (Suzzi và Gardini, 2003) Đối với sự giatăng của các acid trong các sản phẩm thịt lên men chủ yếu là do các vi khuẩn acid lacticcùng với micrococci và (hoặc) tụ cầu coagulase âm tính Chúng có trách nhiệm bổ sungmàu sắc và hương thơm do các hoạt động phân giải protein và lipolysis Vì vậy, các visinh vật khởi động thường được sử dụng trong ngành công nghiệp thịt (Latorre-Moratalla

et al, 2010; Suzzi và Gardini, 2003) Tại châu Âu chủng thường được sử dụng là nhữngLactobacillus curvatus và Lactobacillus vì lợi ích so các chủng khác Mặc dù, một sốchủng Lactobacillus curvatus có thể được sử dụng như là giống khởi động để tạo thànhbốn amin hữu cơ khác nhau Các chủng Lactobacillus được sử dụng vì có những tiềmnăng này (Koiozyn-Krajewska và Dolatowski, 2009) Lactobacillus sake là thích hợp hơnLactobacillus curvatus để sử dụng như một giống khởi động để ngăn chặn sự phát triểncủa các amin sinh ra (Roig-Sagues và Eerola, 1997)

2 XÚC XÍCH LÊN MEN

2.1 Khái quát chung

Xúc xích đã từng là một phần quan trọng trong bữa ăn của con người trong nhiều thế

kỉ qua Xúc xích được bắt đầu sản xuất cách đây trên 2000 năm, và nó gắn liền với nềnvăn mịn cổ xưa Quá trình sản xuất xúc xích đến nay vẫn trên đà phát triển cùng với sựtiến bộ của khoa học kĩ thuật Xúc xích bắt nguồn từ Hy Lạp vào khoảng 500 năm trướccông nguyên, nó được gọi là “The Orya” Ngoài ra nó cũng là một món ăn được ưa thích

ở Ý và Đức, là món ăn phổ biến trong các lễ hội truyền thống ở các nhà thờ xưa

Thuật ngữ sausage ngày nay được bắt nguồn từ thuật ngữ “Salsus” của Latinh, cónghĩa là “thịt ướp muối” Vì ngày xưa họ không có hệ thống lạnh để bảo quản, vì thế họlàm xuc xích để bảo quản được lâu hơn Thời gian lâu sau đó người ta phát hiện ra rằng,nếu thêm gia vị vào và sấy khô thì hương vị sẽ tăng lên và bảo quản sẽ lâu hơn Chính từ

đó các quốc gia khác nhau đã bắt đầu sản xuất ra nhiều loại xúc xích cho riêng họ Cácloại xúc xích khác nhau là do thành phần nguyên liệu khác nhau, cách thức sản xuất khácnhau, và cả vấn đề về địa lý Ở một số nước có khí hậu lạnh như Bắc Âu thì họ trữ xúcxích tươi không trữ lạnh trong những tháng lạnh, còn tháng nóng thì học xông khói bảoquản Một số nước có khí hậu nóng hơn như phía nam Châu Âu thì họ phát triển loại xúcxích sấy khô

Sự bùng nổ về dân số và sự phát triển của khoa học kĩ thuật đã đẩy cầu của các ngànhcông nghiệp tăng cao, đặc biệt là thực phẩm Ngành công nghiệp chế biến thịt phải đốiđầu với những thách thứ vốn có của nó như giết mổ, chế biến, vệ sinh an toàn thựcphẩm.Vấn đề đặt ra là các nhà sản xuất là phải làm sao sản xuất cho có hiệu quả và chấtlượng sản phẩm phải đạt yêu cầu Vì thế sản xuất xúc xích đã nảy sinh những yêu cầu caohơn, cứ như thế cho đến ngày nay thì xúc xích đã vượt lên tầm cao mới, sản phẩm ngàycàng hoàn thiện và đa dạng

Xúc xích lên men là một dạng phát triển của xúc xích Theo truyền thống xúc xích lênmen được là từ thịt của động vật hoang dã, ví dụ như hưu, nai, heo rừng Quá trình lênmen tận dụng hệ vi sinh vật tự nhiên có trong bản thân nguyên liệu để lên men hoặc là

phối trộn một mẻ trước với mê đang làm để tận dụng hệ vi sinh vật Tuy nhiên, với nhữngsản phẩm dạng này thường chất lượng đầu ra sản phẩm không ổn định Nguyên liệu khácnhau, tính thời vụ, điều kiện sản xuất thay đổi và những lựa chọn về phụ gia đã gây ramột số vấn đề cho sản phẩm, ví dụ như cảm quan, vi sinh, vệ sinh…[1]

Quá trình lên men xúc xích truyền thống không cần giống khởi động, hệ vi sinh vật và

hệ enzyme thịt sẽ được tận dụng Hệ vi khuẩn sinh Acid Lactic (LAB) là chủ yếu, với cácloài trong các chi như Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus,Enterococcus và Streptococcus được xem như là tác nhân làm chín xúc xích truyền thống(Lund and Baird - Parker, 2000), trong đó chi Lactobacillus được sử dụng rộng rãi nhất.Các LAB, có rất nhiều trong tự nhiên, chúng có thể được phân lập từ người và động vật

Vì thế để tăng độ tin cậy, khả năng cạnh tranh và đảm bảo về đề vệ sinh an toàn thựcphẩm của xúc xích lên men thì giống khởi động đã được sử dụng trong quá trình sản xuất.Tuy nhiên, có một vài quan điểm cho rằng, việc sử dụng giống khởi động là đảm bảo vệsinh và chất lượng sản phẩm cuối nhưng nó sẽ đánh mất đi hương vị tự nhiên vốn có của

nó (Cenci – Goga et al., 2012; Frece et al., 2014) Nhưng với trình độ khoa học công nghệhiện đại thì đây không còn là vấn đề quan trọng nửa, các giống khởi động sử dụng sẽđược khảo sát kĩ càng về mọi yếu tố trước khi vào sản xuất

2.2 Công nghệ xúc xích lên men

2.2.1 Xúc xích lên men là gì?

Xúc xích lên men là một hỗn hợp của thịt, mỡ, đường, muối, gia vị, vi sinh vật đượcnhồi vào trong vỏ bọc cho lên men và sau đó đem đi sấy khô.[2, 3] Chất lượng của xúc xíchlên men được đánh giá thông qua màu sắc, hương vị, độ săn chắc của sản phẩm Các yếu

tố này ảnh hưởng nhiều bởi quá trình lên men (hay còn gọi là làm chín) ứng với loạigiống khởi động sử dụng trong xúc xích tương ứng

Để định hướng được chất lượng sản phẩm cuối cùng thì cần quan tâm một số yếu tốnhư: độ tươi của nguyển liệu (chủ yếu là thịt), gia vị sử dụng (cơ chất lên men), thời gianlên men, nhiệt độ lên men, độ ẩm cũng như chế độ sấy sau khi lên men.[4]

Acid lactic sinh ra được xem là chất kháng khuẩn trong sản phẩm xúc xích lên men.

Nó được tạo ra bằng cách chuyển đổi từ nguồn Glycogen dự trữ tự nhiên trong mô thịt và

từ đường thêm vào trong quá trình sản xuất Một sản phẩm lên men theo mong muốn làsản phẩm có sự acid hóa gây ra bởi acid lactic sinh ra và sự giảm hoạt độ nước (aw) gây ra

do bổ sung muối hoặc do quá trình sấy Cả hai phương thức sản xuất, tự nhiên và nhântạo, điều có liên quan đến LAB Sự phát triển của chúng phải đảm bảo rằng tạo ra đượcmột sản phẩm an toàn về mặt vi sinh và có thể đưa ra thị trường tiêu thụ Việc giảm dụngcác giống khởi động sẽ giúp hương vị sản phẩm tốt hơn

Việc giảm pH, cũng như aw là yếu tố ức chế các loài vi sinh vật gây hư hỏng trong sảnphẩm Xúc xích lên men thường có thời hạn bảo quản kéo dài hơn do có sự bổ sung nitrithoặc(và) nitrat, giá trị pH thấp do acid lactic sinh ra trong giai đoạn đầu của bảo quản và

sự giảm aw khi sấy khô Giá trị pH thông thường đạt đến khoảng 5.3 hoặc có thể thấphơn, và độ ẩm giảm khoảng 20-50% so với ban đầu thông qua quá trình sấy khô Tỉ lệ MP(moisture:protein) từ 2.3-1.0

Bảng 1 Một số loại xúc xích lên men trên thế giới (Truy cập link:

http://kb.osu.edu/dspace/bitstream/handle/1811/45275/fermented?sequence=1 ,

bảng 2.1, từ trang 5-17)Xúc xích lên men có 2 dòng sản phẩm chính là xúc xích lên men khô và xúc xích lênmen bán khô Xúc xích lên men bán khô có cấu trúc mềm mại hơn và hương vị khác hơn

so với xúc xích khô Do hàm ẩm cao hơn xúc xích khô nên dễ bị hư hỏng hơn, vì vậyngười ta lên men tạo ra một môi trường có giá trị pH thấp hơn để kéo dại hạn bảo quản,qua đó giúp xúc xích bán khô có hương vị đặc trưng.[4] Xúc xích bán khô thường được bánngay sau khi lên men Chúng chỉ được xử lí nhiệt nhẹ mà không qua quá trình sấy khô.Đôi khi chúng được hun khói trong quá trình lên men, và giá trị pH đạt giá trị tối đa là 5.3trong vòng 12h trở lại Nếu xúc xích bán khô có pH<5.0, MP từ 3.1-1 thì nói được xem là

lý tưởng để kéo dài hạn sử dụng ở điều kiện thường (USDA/FSIS Food Labeling PolicyManual) Tuy vậy, hầu hết các sản phẩm xúc xích bán khô thường được bảo quản ở điềukiện lạnh ở khoảng 2oC Tại Hoa Kỳ, quá trình lên men được tiến hành nhanh chóng

(khoảng 12h trở lại) và ở nhiệt độ tương đối cao (32-46oC) Còn tại Châu Âu, quá trìnhlên men kéo dài hơn (24h hoặc hơn) ở nhiệt độ thấp hơn, giá trị pH tạo ra thấp hơn.Những khá nhau về tốc độ quá trình lên men và giá trị pH cuối cùng đã tạo ra các hương

vị khác nhau của từng sản phẩm

Bảng 2 Một vài đặc điểm của một số loại xúc xích (truy cập Link:

http://kb.osu.edu/dspace/bitstream/handle/1811/45275/fermented?sequence=1,

bảng 2.2, trang 20, 21)Bảng 3 Một số loại xúc xích theo một số vùng địa lí (truy cập Link:

http://kb.osu.edu/dspace/bitstream/handle/1811/45275/fermented?sequence=1,

bảng 2.3, trang 21, 22, 23)2.2.2 Nhóm vi sinh vật sử dụng

Quá trình lên men xúc xích có kiểm soát, giống khởi động được bổ sung trực tiếp vớinồng độ 106-107 tế bào/gam hỗn hợp Giống khởi động không được trộn lẫn với muối,chất hóa rắn (nitrit) và gia vị mà phải được làm tan và đưa trực tiếp vào thịt Tùy thuộcvào điều kiên lên men và giá trị pH mong muốn trong thành phẩm mà giống khởi độngcủa thể thay đổi

- Nhiệt độ cao, pH thấp: Ped.acidilactici

- Nhiệt độ thấp, pH cao: Lab.Plantarum

- Ped.pentosaceus có thể sử dụng trong cả 2 điều kiện nêu trên Một số giống còn có

thể bao gồm cả Lactobacillus và Pediococcus.

- Ngoài ra Microccus spp Hoặc Sta.carnosus được bổ sung để tạo màu cho sản

phẩm

- Còn trong sản phẩm xúc xích lên men tự nhiên, Lab.Sake, Lab.Curvatus và

Leuconostoc spp có mặt trong nguyên liệu thô là những vi khuẩn lên men chính ở

nhiệt độ thấp (15.6-21.1oC), thời gian lên men vài ngày, pH cuối cùng >5.0

Bảng 4 Một số giống vi sinh vật sử dụng trong lên men xúc xích

Giống khởi động lần đầu tiên được giới thiệu tại Hoa Kỳ để đảm bảo quá trình lênmen nhanh chóng Tại châu Âu, nhiệt độ lên men thấp đã và đang phổ biến hơn, vì kếtquả của quá trình lên men nhanh chóng gây ra các khiếm khuyết màu sắc và hương vị.

Để tránh việc này, Micrococcus đã được giới thiệu như là giống khởi động mới đượcđưa ra bởi Nıvaara Mặc dù xúc xích lên men có thể đạt chất lượng cao khi sản xuất

mà không cần có sự bổ sung của các VSV khởi động hoặc bổ sung thêm xúc xíchthành phẩm (xúc xích mẻ trước đó), phần lớn xúc xích lên men sản xuất tại châu Âungày nay làm cho sử dụng '' kết hợp '' thêm giống VSV khởi động (1–2.106tế bào/g)như là của hai Lactobacillus và Micrococcaceae để đảm bảo sự acid hóa nhanh chóng

và sự phát triển tối ưu của hương vị Đặc tính mong muốn của chúng đã được thảoluận và tốc độ sản sinh ra axit lactic từ Lactobacilli và khả năng chịu đựng acid củaMicrococcaceae Đối với sự phát triển hương vị, hoạt động lipolytic và phân giảiprotein từ lâu đã được quan tâm Tuy nhiên, các enzyme và chất béo khá là quan trọngtrong việc này S carnosus có tiềm năng phân giải leucine tạo butanal 3-methyl và đểbảo vệ các axit béo không bão hòa chống lại quá trình oxy hóa Các quan tâm mới đây

cho rằng, amin hữu cơ và bacteriocin được sản xuất bởi vi khuẩn khởi động Tuynhiên Bacterocin sản xuất bởi các chủng L sakei, phân lập từ xúc xích lên men, có thể

an toàn, không có sự ức chế của Micrococcaceae và do đó thúc đẩy sự phát triểnhương vị Bên cạnh các vi khuẩn, nấm men và nấm được sử dụng ở một mức độ hạnchế trong sản xuất Dabaryomyces hansenii và Penicillium nalgiovense là loài chủ yếuđược sử dụng như là vi sinh vật bắt đầu cho sản xuất (loại xúc xích miền nam-ĐịaTrung Hải) Chúng đều là những sinh vật hiếu khí và do đó nằm ở ngoại vi hoặc bềmặt của xúc xích, nơi chúng bị oxy hóa axit lactic và sản sinh ra amoniac Đóng gópcủa chúng cho sự phát triển hương vị là chưa rõ ràng; nhưng chúng có thể liên quanđến oxy hóa acid methyl-xeton, và có những tranh cãi mạnh mẽ cho việc sử dụng lànấm có thể ngăn ngừa sự phát triển của độc tố nấm mốc Nó có thể liên quan đến sựoxy hóa acid béo tạo thành methyl-xeton và những tranh cãi này khẳng định việc sửdụng VSV khởi động từ nấm có thể ngăn ngừa sự phát triển của độc tố mycotoxintrong sản xuất [5]

Trong quá trình xúc xích chín mới bắt đầu sinh ra axit lactic làm giảm pH và đónggóp cho hương thơm; Micrococcus đóng một vai trò chủ yếu trong màu sắc và hìnhthành hương thơm Bởi vì Micrococcus yêu cầu độ pH cao hơn, mức giảm pH doLactobacilli có thể làm chậm sự tăng trưởng của chúng Quá trình làm chín (giữ xúcxích tại 5oC vài ngày) có thể cung cấp cho Micrococcus một cơ hội để phát triển trướckhi thay đổi pH Tùy thuộc vào VSV khởi động (bắt đầu là một mình VK lactic hoặckết hợp với Micrococci) được sử dụng hay không, nhiệt độ ban đầu về cơ bản là khácnhau Trong sự hiện diện của VSV khởi động nhiệt độ đã được điều chỉnh cho nhu cầucủa các vi sinh vật, thường là dưới 30oC (18-24oC) ở châu Âu và trên 30oC (32-37oC)tại Hoa Kỳ Sự có mặt và trao đổi chất hoạt động của VSV khởi động góp phần vào antoàn sản phẩm thông qua tác dụng ức chế của nó chống lại các vi khuẩn không mongmuốn Nhưng nếu không có vi sinh vật khởi động được thêm vào xúc xích, một yếu tố

ức chế tại nhiệt độ thấp Nhiệt độ này thấp (thường là dưới 10-12oC), cùng với muối

thường bảo đảm đủ bảo vệ chống lại sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh và hư hỏngcho đến khi giảm đầy đủ các hoạt động nước đảm bảo ức chế cũng ở nhiệt độ cao.

2.2.3 Cơ chế lên men

Qua nhiều thử nghiệm kết quả khẳng định rằng sự an toàn, ổn định và chất lượngcảm quan trong xúc xích lên men là hỗn hợp gồm nhiều thành phần phức tạp và sựtương tác với nhau trong hệ vi sinh vật trong xúc xích, tính chất vật lý và những thayđổi sinh hóa Trong các nghiên cứu sự chú ý đã được hướng đến vai trò của vi khuẩnliên quan đến độ an toàn và hương vị

2.2.3.1 Cơ chế và quá trình acid hóa trong xúc xích

Sự acid hóa trong xúc xích được gây ra bởi sự tương tác của protein cơ và cácmuối hòa tan với axit lactic (tương tác của muối với acid lactic tạo thành lactate) vàamoniac hình thành trong quá trình lên men Tổng khối lượng (phân tử) của lactate vàamoniac trong quá trình làm chín xúc xích đã thực sự có liên quan đến thay đổi độ pH

và giá trị pH thực tương ứng Lactate chủ yếu được sản xuất từ carbohydrate (đườngthêm vào) nhưng cũng có thể được hình thành trong quá trình lên men vi sinh củaglycerol, giải phóng trong quá trình phân giải lipid, và cùng với ammonia, từ sự lênmen của các axit amin.[5]

Ngoài acid lactic, còn có acid acetic được sản sinh, nó được quyết định bởi bảnchất của vi khuẩn và sự trao đổi chất của chúng, cả hai đều bị ảnh hưởng bởi các điềukiện chế biến Cuối cùng, một lượng đáng kể của oxy được tiêu thụ trong quá trình lênmen, do đó tốt hơn gọi là quá trình chuyển hóa Nói chung, quá trình chuyển hóa trongảnh hưởng đến mối quan hệ giữa số lượng carbohydrate sử dụng trong quá trình lênmen và lactate sinh ra và đã được mô tả trong một sơ đồ chuyển hóa đơn giảm nhưhình bên dưới:

Hình 1 Sơ đồ chuyển hóa trong quá trình lên men xúc xích

Sự hô hấp, lượng acid lactic sinh, lượng acid acetic sinh ra bị ảnh hưởng bởi điềukiện chế biến, giống khởi động sử dụng như sau:

Bảng 5 Ảnh hưởng của các điều kiện lên quá trình chuyển hóa trong xúc xích

(Nguồn:

1 D Demeyer, E Claeys, R Dendooven, B Voss Akerø The effect of starter cultures

on stoichi-ometry and kinetics of dry sausage metabolism 30th Europ Meet MeatRes Work, Bristol, England, 1984, pp 282–283

2 A Verplaetse, S Van Hoye, D Demeyer The effect of chopping conditions on drysausage metabolism 36th ICoMST, Havana, Cuba, 1990, III, pp 920–927)

Ảnh hưởng (%)

Giống khởi động Đường kính xúcxích Thời gian xay(p)Khôn

g GiốngS1 GiốngS2 47 mm 90 mm 4.5 7

CHO phân giải 82 86 91 93 92 87 89

Lên men lactic dị hình: tức là khi lượng acid lactic tạo ra thấp hơn 80% tổng lượngsản phẩm Trong vi khuẩn lên men lactic dị hình không có các enzyme cơ bản của sơ

đồ Embden-Mayerhoff nên bước đầu phân giải đường glucose ở những vi khuẩn nàytheo con đường Pentosephotphate Tức là thông qua glucose-6-photphate, 6-photphategluconat và ribulose-5-photphate chuyển thành xilulose-5-photphate, hợpchất này tiếp tục biến đổi thành photphateglyceraldehyde và acetyphotphate dưới tácdụng của enzyme pentozophotphatexelolase Những vi khuẩn dị hình hình thành acidacetic kèm theo sự tổng hợp ATP Acetyphotphate được khử thành etenol thông quaacetydehyde photphateglyceraldehyde thông qua acid pyruvic tạo thành acid lactic.Như vậy, ta thấy rằng trong lên men xúc xích thì lên men lactic dị hình diễn ranhiều hơn so với đồng hình

2.2.3.2 Quá trình hình thành tính chất cảm quan của sản phẩm

Đánh giá về bản chất của quá trình trao đổi chất trong xúc xích, như đã đề cặp ởtrên, có thể cho ta biết tốc độ, cũng như tốc độ acid hóa như thế nào Từ các yếu tốtrong quá trình lên men ta có thể dự đoán về các tính chất cảm quan của sản phẩmthông qua các phản ứng xảy ra trong quá trình Trong các tính chất của quan của xúcxích lên men thì hương vị được xem là quan trọng hơn so với cấu trúc cũng như màusắc Hương vị là yếu tố quyết định xem người tiêu dùng có mua lại sản phẩm đó lầnthứ hai hay không, thay vì dựa vào màu sắc cũng như cấu trúc như quan sát ban đầu.[5]

2.2.3.2.1 Cấu trúc

Một hệ gel sẽ được hình thành trong quá trình acid hóa Trong thời gian nhào trộncấu trúc sợ cơ bị thoái hóa và sợ cơ protein sẽ bị hòa tan vào một hệ keo Sự tập hợplại của các phân tử myosin có kích thước và cấu tạo phụ thuộc vào các yếu tố như pH,nồng độ NaCl…

Quá trình acid hóa gây ra sự đông tụ, biến hệ keo thành hệ gel bởi sự tăng cường

sự quy tụ, sự hình thành liên kết giữa nước và mô mỡ Sau quá trình sây nó giúp làmtăng độ săn chắc cũng như độ cố kết của sản phẩm cuối cùng do sự mất nước

2.2.3.2.2 Màu

Màu đỏ ổn định (nitrosomyoglobin) được tạo ra từ quá trình nitro hóa và sự biếntính tuần tự của myoglobin Để làm được điều này, nitrate hoặc nitrite sẽ được bổ sung

để kết hợp với myoglobin Nhưng người ta tin rằng Micrococceae sẽ nhận thay nhiệm

vụ này, nhưng khả năng này lại bị hạn chế nếu pH<5.2 Người ta ước tính rằng 50ppm của nitrite là đủ để có được đầy đủ màu sắc Bổ sung sodium ascorbate cũng tăngtốc các phản ứng này Sự đổi màu có thể được gây ra bởi sự hình thành các peroxide,nhưng điều này có thể được loại bỏ bởi catalase sản xuất bởi vi khuẩn gram dương(Nychas và Arkoudelos, 1990) Tiếp xúc với ánh sáng sẽ làm thay đổi tất cả các thuộctính màu sắc và giảm mức độ của các sắc tố này.[4]

2.2.3.2.3 Hương vị

Theo nghiên cứu, có khoảng 400 hợp chất dễ bay hơi đã được tìm thấy trong xúcxích lên men (theo Stahnke 2002) Tuy nhiên, nhiều loại trong đó không góp phần tạonên hương vị cho sản phẩm vì ngưỡng cảm nhận của chúng cao.

Việc xác định các hợp chất thơm rất quan trọng, cần có sự kết hợp giữa phươngpháp phân tích và phương pháp đánh giá cảm quan Sắc kí khí olfactometry (GC-O),kết hợp sắc ký cổ điển với các hệ thống phát hiện của mũi người, là một trong nhữngphương pháp được ưu tiên Một số phương pháp hiện hành khác, dựa trên cơ sở liên

hệ giữa giá trị cảm quan và các hợp chất bay hơi Về nguyên tắc, phương pháp này cóthể so sánh hàm lượng các chất dễ bay hơi với giá trị cảm quan, tuy nhiên đối với cácchất tạo hương phức tạp trong xúc xích lên men thì nó không có kết quả

Trong các quá trình lên men thì acid, sulfua, terpen và phenolic có vai trò quantrọng trong xúc xích Sự có mặt của sulfua gắn liền với tỏi (Mateo và Zumalacarregui,1996), terpen từ tiêu (Berger và cộng sự, 1990), và các hợp chất phenolic từ khói hun(Hollenbeck, 1994) Các chất này không có nguồn gốc từ hóa chất hay hoạt động của

vi sinh vật trong quá trình chín

Dựa trên nghiên cứu GC-O của xúc xích lên men ở 2 miền Bắc (hun khói) và vùngĐịa Trung Hải (không hun khói) (Stahnke và cs, 1999) kết luận rằng mùi xúc xích khô

cơ bản gồm có các thành phần sau: methanethiol, methional, dimethylsulfide,dimethyltrisulfide, diacetyl, ethylbutanoate, ethyl-2-methylpropanoate, acetaldehyde,acid acetic, Acid butanoic, 2-methylpropanoic acid, 3-methylbutanoic acid, guaiacol…Nói tóm lại, các thành phần chính tạo mùi trong xúc xích lên men là: aldehydemạch thẳng hoặc nhánh, acid, methyl ethyl ester của chúng, hợp chất thơm, các chất dịvòng, hợp chất lưu huỳnh, methyl ketone và terpen

Các rượu mạch thẳng, aldehyde, mốt số acid được hình thành từ phản ứng oxy hóacác acid béo chưa bão hòa Các phản ứng hóa học trong quá trình oxy hóa đượcnghiên cứu kỹ lưỡng (Love và Pearson 1971; Frankel 1980; Ladikos và Lougovois1990) Methyl ketone có thể được hình thành nởi autoxidation của các acid béo không

no bão hòa, nhưng cũng có thể do quá trình β-oxy hóa của vi sinh vật và giải thích

được mối liên hệ giữa sự hiện diện của Staphylococci và hàm lượng Methyl ketonetrong một số nghiên cứu (Berdagué và cs, 1993; Stahnke 1995; Montel và cs 1996).Hơn nửa, Engelvin và cs (2000) đã phát hiện ra con đường β-oxy hóa trongS.carnosus.

Như đã đề cặp ở trên, một số acid mạch thẳng được hình thành từ quá trình oxyhóa của các acid béo chưa bão hòa Tuy nhiên, các acid 2C-6C còn bắt nguồn từ sựphân giải pyruvate của vi sinh vật Vi khuẩn LAB, Staphylococci và nấm men đều cókhả năng tạo ra acid ngắn mạch thẳng (Gottschalk, 1986; Westall, 1998; Olesen vàStahnke 2000; Beck và cs 2002)

Ester được tạo ra bởi phản ứng giữa rượu và acid carbocylic (hoặc Acetyl-CoA).Hàm lượng ester trong thịt lên men có liên quan chặt chẽ với lượng tiền chất của rượu,acid, hoặc cả hai (Stahnke, 1995; Montel và cs 1996) Nguồn gốc của ester khôngđược xác định rõ rang LAB, Staphylococci, nấm men và nấm mốc đều có thể tạo raester (Stanhke, 2002) nhưng các phản ứng hóa học cũng có thể hình thành, đặc biệtkhi có Acyl-CoA (Yvon và Rijinen, 2001)

Các nhánh methyl-2-methylpropanal aldehyde, 2-methylbutanal, 3-methylbutanal

và các acid tương ứng chủ yếu lần lượt được hình thành bởi sự phân giải của các aaisoleucine, valine, leucine Trong xúc xích lên men sự hình thành của các methylaldehyde nhánh và các acid là do Staphylococci Khi bất hoạt gen aminotransferasecủa S.Carnosus cho thấy đó là bước đầu tiên trong quá trình phân giải mạch nhánh củacác aa Bước thứ hai là một phản ứng decarboxylation tạo thành các methyl nhánh củaaldehyde Sau đó, aldehyde có thể được cắt ngắn hoặc bị oxy hóa thành acid tươngứng (Beck và cs, 2002)

Các hợp chất thơm phenylacetaldehyde, acid phenylacetic, p-cresol, guiaicol, vàmethylguiaicol có thể có nguồn gốc từ vi sinh vật, mặc dù không được tiết ra từ thịt(Stahnke, 2002) Tuy nhiên, các hợp chất phenolic cũng có thể có từ quá trình xôngkhói xúc xích

2.2.4 Qui trình sản xuất cơ bản

Xúc xích lên men có thành phần cơ bản bao gồm: thịt nạc (heo, bò ), mỡ, phụ gia,gia vị và giốn khởi động Tất cả sẽ được trộn chung, sau đó đem đi lên men Tiến trìnhgồm các bước cơ bản sau

2.2.4.1 Xay nhuyễn

Công nghiệp chế biến thường sử dụng các máy cutter (xay và trộn), nó bao gồmmột lưỡi dao xoay với tốc đọ1-3.103 vòng/phút, đồng thời thùng chứa cũng xoay vớitốc độ 10-20 vòng/phút Nó giúp tạo ra một hỗn hợp theo yêu cầu trong vòng chưa đầy

5 phút Các tốc độ tương đối của chuyển động quay của hỗn hợp và dao cùng việc bổsung các nguyên liệu và phụ gia theo trình tự giúp tạo ra kích thước hạt mỡ (1-25

mm2) và nó được tối ưu hóa để giảm thiểu thiệt hại cho cả hai vấn đề là phá vỡ và tăngnhiệt độ hỗn hợp (≤ -2oC) Bởi vì các bong bóng khí trong hỗn hợp nhồi và oxy có thểlàm khô và tạo màu sắc không mong muốn nên quá trình nghiền tốt nhất thực hiệntrong chân không

2.2.4.2 Nhồi

Phương pháp truyền thống sử dụng nitrat có thể vẫn còn kết hợp một giai đoạn ủ,

để yên hỗn hợp nhồi trước 24h ở nhiệt độ thấp trước khi nhồi để có thể phát triển màusắc tối ưu Tuy nhiên, trong hầu hết các quy trình công nghiệp, các thiết bị nhồi hútchân không được sử dụng để nhồi hỗn hợp vào vỏ bao tự nhiên hoặc nhân tạo như vỏCellulose hay vỏ Collagen, không khí vào nước có thể thấm qua được Đường kínhcủa xúc xích có ảnh hưởng khá lớn đến quá trình lên men (pH) và quá trình sấy (Aw)

Vỏ nhồi Collagen có đường kính nhỏ là cần thiết cho quá trình cung cấp đủ lượng oxycho sự phát triển đầy đủ về hương vị của xúc xích.[5]

2.2.4.3 Lên men và sấy

Đối với sản xuất xúc xích lên men theo qui mô công nghiệp, quá trình lên men vàsấy thường được thực hiện trong các phòng riêng biệt Nhiệt độ / thời gian / độ ẩmtương đối sẽ được điều chỉnh tùy thuộc vào mỗi nhà máy cũng như sản phẩm đầu ra

mong muốn Độ ẩm tương đối RH không hơn 0,10 so với giá trị aw đối với xúc xích, đểngăn chặn trường hợp hóa cứng.

Tốc độ dòng không khí sử dụng trong quá trình sấy khoảng 0,1 m/s và nó dao độngtrong khoảng 80% và 88% trong suốt quá trình sấy Kiểm soát quá trình lên men vàlàm chín (sấy) trong môi trường có thể điều khiển không khí (sử dụng hệ thống máyđiều hòa) sẽ tiêu thụ một lượng đáng kể năng lượng và các phương pháp khác, như sửdụng không khí sạch tự nhiên đã được đề xuất [5] [4]

2.2.4.4 Xông khói

Vào cuối giai đoạn lên men, xúc xích sẽ được hun khói, khói được tạo ra bởi quátrình đốt cháy gỗ có kiểm soát (300-600oC) để giảm thiểu việc sản xuất cáchydrocarbon đa vòng Khói góp phần tác động kháng khuẩn và chất chống oxy hóa,bên cạnh việc tạo ra hương vị và màu sắc các thành phần cụ thể Hun khói không được

sử dụng trong sản xuất xúc xích miền Nam (hay vùng Địa Trung Hải), trừ các sảnphẩm của Hungary và Romania, nhưng cũng chỉ là hun khói nhẹ trước lên men

2.2.5 Một vài dòng sản phẩm trên thế giới

- Longanisa

Tên chung: xúc xích thịt heo lên men không triệt để

Tên địa phương của Philippin: Longanisa

Nguyên liệu: Thịt heo nạc 70%, thịt băm 30%, muối 2% so với tổng lượng thịt, 2%tàu vị yếu, 2% dấm, rượu 2%, tiêu 0.6%, tỏi 0.6%, KNO3 0.05%, photphat 0.15%.Đặc tính vật lý: dạng rắn, màu nâu, vị chua, mặn

Đặc tính hóa học: pH ban đầu bằng 6, pH sản phẩm bằng 5.2

Vi sinh vật: hỗn hợp vi khuẩn lactic tự nhiên có trong nguyên liệu thịt

Sản xuất thủ công

Hỗn hợp thịt và các loại gia vị trộn đều ở 2-4 oC trong 2-3 ngày

Lên men ở nhiệt độ phòng 30-35 oC/ 12-24h

- Nham

Tên chung: thịt heo lên men

Tên địa phương (Thái Lan): Nham, Musom

Nguyên liệu: Thịt heo 80%, da heo 12%, muối 8%, tỏi 1%, gạo 1%

Đặc tính vật lý: dạng đặc, màu đỏ, vị mặn

Đặc tính hóa học: pH = 4.45- 4.55

Giá trị dinh dưỡng: protein 23.1%, hydratcacbon 2.3%, chất béo 5.1%, B1, B2, Fe,

P có trong 100g

Thời gian bảo quản và sử dụng: 1-2 tháng

Sản xuất thủ công 900.000 tấn/năm

Hỗn hợp phối trộn sau đó Lên men ở 25 -45oC trong vòng 7 ngày

- Salami

Tên chung: xúc xích lên men

Tên địa phương (Australia): Salami

Nguyên liệu: Thịt bò, thịt heo 95%, muối 3-4%, tiêu 0.3%, gia vị, NaCO2, giống visinh vật

Đặc tính vật lý: dạng rắn, màu đỏ của thịt, có mùi vị và gia vị đặc trưng

Sản xuất công nghiệp với cơ giới hóa

Nguyên liệu trộn đều sau đó lên men ở nhiệt độ 20-23 oC trong 3-5 ngày Sau đóđem đi hun khói và giữ tiếp ở 15 – 20oC trong 2 -3 tháng

- Tocino

Tên chung: thịt heo lên men

Tên địa phương (Philippin): Tocino

Nguyên liệu: Thịt heo 76.6 – 94.5 %, muối 2-6%, đường 3.5-16%, KNO3 0.05%,màu thực phẩm (đỏ hoặc vàng) 1.25%, MgSO4 0.1%

Đặc tính vật lý: dạng rắn, màu đỏ, vị chua (lên men ở nhiệt độ phòng),, vị ngọt (lênmen ở 15-18 oC)

Đặc tính hóa học: lên men ở nhiệt độ phòng pH = 4.86 – 5.8, độ axit 0.85 – 0.97 %(tính theo axit lactic) Lên men ở nhiệt độ 15 -18 oC, pH = 4.86 – 5.8, độ axit 0.72– 0.97%

Vi sinh vật: Lactobacillus brevis, Pediococcus cerevisiae, Leuconostocmensenteroides

Công nghệ sản xuất:

Hỗn hợp thịt và giia vị được trộn đều sau đó tiến hành lên men 1-2 ngày ở nhiệt độphòng hay 7-14 ngày ở nhiệt độ 15-18 oC

- Tapa

Tên chung: thịt bò lên men không triệt để

Tên địa phương (Philippin): Tapa

Nguyên liệu: thịt bò nạc 96%, muối 2.3%, đường 0.8%, KNO3 0.05%, tiêu 0.2%.Công nghệ sản xuất Tapa:

Đặc tính vật lý: dạng rắn, màu nâu, vị chua và mặn

Thời gian bảo quản và sử dụng hơn 1 tháng nếu đóng gói và bao bì plastic

có lợi cho con người), những vi khuẩn này được bổ sung vào chế độ ăn nhằm cân bằng hệ

vi khuẩn đường ruột để cải thiện sức khỏe Đây là những vi sinh vật còn sống khi đưa vào

cơ thể một lượng đầy đủ sẽ có lợi cho sức khỏe của ký chủ

Theo nghĩa gốc, "biotic" hay "biosis" từ chữ "life" là đời sống, và "pro" là thân

thiện, nên probiotic có thể hiểu theo nghĩa cái gì thân thiện với đời sống con người Hiểusát nghĩa hơn, đó là chất bổ sung dinh dưỡng chứa những vi khuẩn hay vi nấm có ích.Theo định nghĩa của Tổ chức lương nông thế giới (FAO) hay Tổ chức y tế thếgiới (WHO), probiotic là những vi sinh vật còn sống khi đưa vào cơ thể một lượng đầy đủ

sẽ có lợi cho sức khỏe của ký chủ

Vi khuẩn lành mạnh này là một phần của hệ thống miễn dịch và giúp ngăn ngừanhiễm trùng Trong ruột, chúng phá vỡ các thực phẩm con người ăn vào để cung cấp mộtnguồn năng lượng cho các tế bào trong ruột Probiotic được tìm thấy trong thực phẩm và

cả các chất bổ sung (probiotic có thể là tự nhiên hoặc đã được thêm vào trong giai đoạnchế biến) Các thực phẩm này gồm sữa chua, đồ uống từ sữa chua, sữa lên men và chưalên men, đậu tương lên men và một số nước hoa quả, đồ uống đậu nành

Vi khuẩn Probiotic đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong cơ thể con ngườibằng cách duy trì sự cân bằng hệ vi sinh vật trong ruột do vi khuẩn tự nhiên, kiểm soátđầy hơi, bằng cách ngăn ngừa và điều trị tiêu chảy, bảo vệ chống lại bệnh nhiễm trùngđường ruột ví dụ hội chứng ruột kích thích (hay còn gọi là viêm đại tràng co thắt), bằngcách kích thích hệ thống miễn dịch, kháng khuẩn, ức chế sự tồn tại của bào tử vi khuẩnClostridium botulinum trong đường tiêu hóa hệ thống, hoặc khả năng để tăng cường bảo

vệ biểu mô (trong dạ dày và ruột non) - ví dụ phòng ngừa nhiễm trùng hoặc kháng lạiHelicobacter pylori và Salmo-Nella Typhimurium Chúng còn có tác dụng hạn chế việckhông hấp thu được chất béo do gặp vấn đề về muối mật Đồng thời chúng tạo điều kiện

cho sự hấp thụ canxi, sắt và kẽm [Bielecka 2002, Collins và Gibson 1999, Kornacki et al.

1997, Budzisz 2002]

Vi khuẩn Probiotic cũng đã được chứng minh rằng có khả năng kết hợp chấtnitrosamine và các chất gây đột biến khác Nó đã được chứng minh rằng vi khuẩnprobiotic có hoạt tính chống ung thư, cụ thể là họ kiểm soát sự phát triển của vi khuẩnxấu, gây hại có độc tố có hoạt tính gây ung thư Chúng giúp làm giảm đau trong âm đạo

do sự tấn công của nấm nấm sau một điều trị kháng sinh Bên cạnh đó, chúng còn có thểsản xuất ra Vit PP (Vit B3 hay Niacin), acid folic, Vit H và B6 Chúng hỗ trợ một phầntrong việc tiêu hóa protein sữa, vi khuẩn probiotic tiết ra một loại enzyme tham gia tiêuhóa giúp tiêu hóa lactose, các sản phẩm chứa chúng có thể được tiêu hóa bởi người khôngdung nạp lactose mà không có bất kỳ trở ngại gì [Bielecka 2002, Collins và Gibson 1999,Kornacki et al 1997, Budzisz]

Các nhà sản xuất thực phẩm khác nhau đểu ít nhiều quan tâm đến vi khuẩn probiotic

và tầm quan trọng của chúng đối với cơ thể con người Thực phẩm probiotic nơi sinhsống của vi sinh vật, vi khuẩn sinh acid lactic chủ yếu, dự kiến sẽ có các hoạt độngprohealth Vi khuẩn probiotic bao gồm chủ yếu một số loài như sau:

Khuẩn Lactobacillus: là trực khuẩn Gram (+) không sinh bào tử Vi khuẩn có dạnghình que hay hình cầu Thuộc dạng hiếu khí hay kị khí, ưa acid Xếp riêng lẻ hoặc thànhchuỗi Môi trường sống chủ yếu trên chất nền chứa carbohydrate (lớp chất nhầy của người

và động vật, chất thải và thực phẩm lên men hay hư hỏng) Một số tiêu biểu như: L acidophilus, L casei và L rhamnosus [Arihara 2006, Incze 2002], Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus GG, Lactobcillus Reuteri.

Khuẩn Bifidobacterium: thuộc nhóm vi khuẩn Gram (+), có dạng hình que, phânnhánh, là trực khuẩn kị khí, không sinh bào tử Do không có tiên mao nên bất động, ưa

ẩm, nhiệt độ sinh trưởng tốt nhất là 31oC – 40oC Lên men lactic dị hình, sản phẩm chính

là acid acetic và acid lactic, không sinh CO2 Bao gồm mốt số loài tiêu biểu như:

Bifidobacterium difidum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum.

Chủng vi khuẩn probiotic được sử dụng thành công trong sản xuất chế biến sữa sảnphẩm, và nước trái Tuy nhiên, việc sử dụng của chúng đã không được quan tâm trong cácsản phẩm sản xuất từ thịt Trong trường hợp của các sản phẩm thịt, đó là một môi trườngthích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật probiotic

Sản phẩm lên men bằng vi khuẩn đường ruột có vị khác biệt so với những người sảnxuất theo cách truyền thống – chúng có tính acid nhẹ và thường có một hương thơm đặctrưng nhất định Đặc tính cảm nhận như vậy có thể không được chấp nhận bởi người tiêudùng và cho rằng lý do hương vị có mặt bằng cách bổ sung các loại thảo mộc, hương liệu,

chất ngọt cũng như bằng cách tăng hàm lượng chất khô Trong các sản phẩm lên men mớinhất, một sự bổ sung của, cái gọi là Sacarit prebiotic (chất xơ hòa tan) thích hợp được đềxuất, chẳng hạn như lactulose, fructo-oligosaccharides, hoặc galacto-oligosaccharide, mà

có chọn lọc kích thích sự tăng trưởng của bifidobacteria trong đường tiêu hóa [Bielecka

2002, Collins và Gibson 1999, Incze 2002, Libudzisz 2002]

2.3.2 Thịt lên men như là một chất mang của vi khuẩn Probiotic

Sản phẩm thịt Probiotic là một sản phẩm tương đối mới Tuy nhiên nó không hoàntoàn đi từ quá trình nghiên cứu của ngành công nghiệp thịt mà nó còn xuất phát từ tựnhiên Tức là từ thời xưa người ta đã tìm ra những thực phẩm thõa mãn về các mặt nhưsức khỏe, an toàn, vệ sinh, cũng như về cảm quan Xu hướng dùng thực phẩm để thay thếthuốc chữa bệnh ngày càng được quan tâm đặc biệt hơn

Vi khuẩn sinh acid lactic đã được sử dụng rất lâu để làm giảm bớt hoặc ngăn chặn

sự hư hỏng Chủng Lactobacillus và Bifidobacterium là một trong các chủng vi sinh vật

probiotic nổi tiếng nhất Chúng được sử dụng rộng rãi trong chế biến sữa và đã có sẵntrên thị trường trong một thời gian dài Sản xuất các sản phẩm thịt probiotic gặp nhiềukhó khăn hơn so với sản xuất các sản phẩm khác và chúng đang trong giai đoạn phát triểnban đầu của chúng Lý do là chúng đã được phát hiện là có mặt trên liệu thịt thô Chủng

vi khuẩn probiotic được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm thịt lên men phải có khảnăng sống sót trong điều kiện được tìm thấy trong các sản phẩm lên men và bên cạnh đó,chúng phải có khả năng ức chế được các loài không mong muốn khác trong sản phẩmcuối cùng Bên cạnh đó, sản phẩm sẽ phải duy trì được các đặc tính cảm quan của mình.Năm 1998, Sameshima [Incze 2002] phát hiện ra rằng hương vị đặc trưng và mùithơm của xúc xích tươi (không qua xử lí nhiệt) được sản xuất với một sự bổ sung của các

vi khuẩn probiotic thử nghiệm, trong đó khả năng kiểm soát sự phát triển của vi sinh vậtgây bệnh không khác nhau so với các chủng thương mại được sử dụng Hơn nữa[Työppönen et al 2003] phát hiện ra rằng vi khuẩn acid lactic được thêm thêm vào xúcxích liệu hoạt động như các chủng vi sinh vật khởi động và là một probiotic

Nhiều bằng chứng khoa học này đã được xuất bản để nghiên cứu tác động của xúcxích probiotic đối với sức khỏe con người [Lucke 2000, Makris et al 2004] Chúng đãđược chứng minh rằng tiêu thụ 50g nguyên liệu xúc xích probiotic hàng ngày giúp cảithiện chức năng của hệ thống miễn dịch [Rebucci et al 2007] Salami là một môi trườngthích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật probiotic Chúng đã được kiểm tra, tìm thấytrong một vài nghiên cứu đã được tiến hành trên các sản phẩm thịt probiotic tiêu thụ hàng

ngày khi ăn 50g xúc xích có chứa chủng L paracasei, được sử dụng như là một giống

khởi động kích thích hệ miễn dịch ở người khỏe mạnh

Vi khuẩn probiotic được thêm vào ngay từ đầu hoặc trong giai đoạn nhồi để chúng

có thể hoạt trong suốt quá trình chín của xúc xích, chúng cần có một cơ chế tác độngmạnh mẽ hơn so với các vi sinh vật có trong bản thân nguyên liệu (tức là những loại xúcxích lên men bằng cách sử dụng hệ vi sinh vật có trong bản thân nguyên liệu)

Có một sự khác biệt cơ bản trong nguyên liệu giữa các nhóm sữa và sản phẩm thịt[Inc 2002, Ruiz et al 1999, Työppönen et al 2003] Khi sản xuất các sản phẩm thịt sốlượng ban đầu của các vi sinh vật trong xúc xích khi nhồi thì không giảm đáng kể so vớirường hợp sữa được thanh trùng Vi khuẩn probiotic có để chứng minh được sự thống trịcủa chúng thông qua một quá trình chín tiến hành phù hợp

Một trong những khả năng công nghệ rõ ràng là sử dụng vi khuẩn như vậy có liênquan chặt chẽ với môi trường thịt và có đặc tính phù hợp và có lợi cho sức khỏe Vikhuẩn có đặc tính probiotic có thể được cô lập bằng cách lấy từ tự nhiên, tức là phân lập

từ xúc xích đã lên men hoặc từ các giống khởi động thương mại ngày nay Nhiều chủng vikhuẩn probiotic đã được phân lập theo cách đó Một vài chủng giống thương mại thường

gặp như Lactobacillus sakei Lb3 và Pediococcus acidilactici PA-2, đây là những loài có

khả năng sống sót cao trong một môi trường với các thông mô phỏng của hệ thống tiêuhóa [Benito et al 2007, De Vuyst et al 2008, Makras et al 2004, Rebucci et al 2007]

Để nghiên cứu các đặc tính của các vi khuẩn probiotic như vi khuẩn sinh acid lactic

như Lactobacillus casei / paracasei, L rhamnosus, và L sakei, về tỷ lệ sống sót trong

dịch dạ dày và đường ruột đã được kiểm tra bằng cách xác định độ bám dính với thànhống nghiệm, sản xuất của các acid hữu cơ và cũng như chấm dứt hoạt động của vi sinh vật

gây bệnh Bên cạnh đó, nó đã được chứng minh rằng một số chủng L.plantarum cho thấy

độ bám dính tốt hơn so với L brevis và L paracasei (nhóm chủng phân lập từ xúc xích).

Tuy nhiên, trên thực tế là tất cả các thuộc tính được thể hiện không nhất thiết dẫnđến tăng cường tính có lợi cho sức khỏe, bởi vì các nghiên cứu được thực hiện chưa đầy

đủ Trong sản xuất xúc xích lên men, vi khuẩn chủng có đặc tính probiotic tài liệu có thểđược sử dụng Vì đây thường là những chủng phân lập từ ruột của con người, chúng sẽ cóthể cạnh tranh với các vi khuẩn được tìm thấy trong thịt, một môi trường không phải làmôi trường tự nhiên của chúng Chúng cũng được cho là có khả năng sống sót trong quátrình lên men và sấy cũng như làm mát và lưu trữ cũng như sự gia tăng về số lượng đượccoi là tương ứng với tính chất có lợi cho sức khỏe [Benito et al 2007, De Vuyst et al

2008, Ruiz et al 1999]

Có cơ sở để cho rằng, môi trường trong xúc xích lên men có thể bảo vệ các vi khuẩnprobiotics sống sót, những vi khuẩn mà sau này nó sẽ sống sót trong hệ tiêu hóa củangười Tuy nhiên, môi trương đó cũng gây những ảnh hưởng tiêu cực đến các vi khuẩnprobiotics vì hàm lượng muối cáo, pH thấp do quá trình acid hóa và các hoạt động của

quá trình sấy khô Một vấn đề đặt ra đó là giống vi sinh vật có thể chịu được điều kiệnnhư vậy [Ruiz et al 1999].

Các nhà khoa học Nhật Bản đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc thêm sáu chủng vi

khuẩn sinh acid bao gồm: L acidophilus, L crispatus, L amylovorus, L gallinarum, L gasseri, L johnsonii vào thịt lợn lên men Họ phát hiện ra rằng trong số sáu chủng đó thì

L gasseri có tác dụng lên men tốt nhất Chủng này có khả năng chống acid và muối mật

trào ngược và các nhà khoa học cũng ngụ ý rằng các vi sinh vật được nghiên cứu không

có ảnh hưởng xấu đến hệ thống đường ruột Ngoài ra, sử dụng giống khởi động này giúp

kiểm soát được hiệu quả việc tăng trưởng và sự sinh độc tố của Staphylococcus aureus

trong quá trình lên men Kết quả của các nhà khoa học Nhật Bản "Các nghiên cứu đãchứng minh rằng vi khuẩn lên men lactic có thể được sử dụng thành công để sản xuất cácsản phẩm thịt có lợi cho sức khỏe đồng thới để tăng giá trị dinh dưỡng của họ

Tại Tây Ban Nha, các nghiên cứu đã được tiến hành trên hai loại nguyên liệu làm từthịt thô là xúc xích cay và xúc xích mùa hè Tây Ban Nha, đây là những loại mang vikhuẩn probiotic và có đặc tính probiotic Thí nghiệm được tiến hành nhằm mục đích làtìm ra loại vi khuẩn sinh acid lactic để quá trình lên men tối ưu nhất và có hoạt tínhprobiotic Vi khuẩn lactic được phân lập phải được khảo sát về khả năng sống soát trongđiều kiện của quá trình lên men trong xúc xích, tức là khoảng pH thấp, cũng như là điềukiện mô phỏng về acid ruột, dịch tụy cũng như muối mật Kết quả của nghiên cứu công

bố là chủng Lactobacillus, đặc biệt là L sakei và L curvatus được xác định là chủng phổ

biến trong xúc xích lên men châu Âu Bên cạnh đó, nhiều loài cũng cho thấy khả năngtuyệt vời về việc thích ứng với quá trình sản xuất, cũng như bảo quản Những vi khuẩntrong ruột người cũng như trong xúc xích lên men được xem là những chủng probiotics

Thí nghiệm cũng cho thấy rằng chủng Lactobacillus reuteri, khi thêm vào xúc xích

lên men khô, có khả năng ức chế vi khuẩn E.Coli (O157: H7) có mặt trong sản phẩm[Ruiz et al 1999]

Các vi khuẩn sau đây đã được đủ điều kiện như các nền văn hóa probiotic thích hợp

cho sản xuất hai loại xúc xích chorizo và salchichón: chủng Bifidobacterium và đặc biệt là Bifidobacterium longum, chủng Pediococcus và Lactococcus và đặc biệt là Pediococcus acidilactici và Lactobacillus sakei, Enterococcus và đặc biệt là E faecium Bacteriocin được tiết ra bởi E.faecium kiểm soát độc tố được sản xuất bởi vi khuẩn Listeria monocytogenes E.faecium trong sự kết hợp với Streptococcus thermophilus tạo nên một

probiotic đó làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu Đó là tuyên bố rằng việc bổ sungnhững vi khuẩn vào thực phẩm có khả năng tăng tính an toàn của nó và có tác dụng tích

cực đối với sức khỏe con người, mặc dù, E faecium là một tác nhân gây bệnh và ứng

dụng của nó như là một probiotic đang còn là tranh cãi [Arihara 2006, Ruiz et al 1999]

3 TỔNG QUAN BACTERIOCIN

Bacteriocin của vi khuẩn Gram âm yếu hơn bacteriocin của vi khuẩn Gram dương.Những nghiên cứu trước đây về bacteriocin chủ yếu tập trung vào vi khuẩn Gram

âm, điển hình là E coli sinh tổng hợp colicin Tuy nhiên những nghiên cứu về bacteriocin

được sinh tổng hợp bởi vi khuẩn Gram dương cũng đã được tiến hành Ba chủng vi khuẩn

Gram dương được nghiên cứu cho việc sản sinh bacteriocin lúc bấy giờ là Bacillus sp.;Listeria sp và Staphylococcus sp.

Ngày nay thì các chủng vi khuẩn lactic sinh bacteriocin được nghiên cứu nhiềuhơn, do tính ưu việt của bacteriocin này dùng trong bảo quản thực phẩm là an toàn vớingười sử dụng, không độc với tế bào nhân chuẩn, bị phân hủy bởi proteinase trong hệ tiêuhóa nên ít ảnh hưởng đến quần xã sinh vật trong ruột người Thêm vào đó chúng hoạtđộng trong khoảng pH rộng, chống lại nhiều vi khuẩn gây hư hỏng thực phẩm, cơ chếhoạt động dựa trên màng tế bào vi khuẩn nên không gây ra tính đề kháng chéo với cáckháng sinh và được mã hóa bởi các gen nằm trên plasmid nên thuận tiện cho thao tác ditruyền

Vi khuẩn lactic từ lâu đã được sử dụng trong thực phẩm vì chúng có hoạt tínhkháng các loại vi sinh vật khác Đặc tính này là do vi khuẩn lactic sinh acid hữu cơ vàsinh bacteriocin kháng khuẩn kháng nấm

Bacteriocin được chia thành 4 lớp: lớp I, lớp II lớp III và lớp IV Hai nhómbacteriocin lớp I và lớp II là đối tượng được tìm hiểu và nghiên cứu nhiều hơn hơn hainhóm còn lại

Bảng 1.1: Một số chủng vi khuẩn sinh bacteriocin loại I

Streptococcus Salivarius 20P3 Bacillus spp

Bảng 1.2 : Một số chủng vi khuẩn sinh bacteriocin loại II

L curvatus LTH1174 Carnobacterium pisciocola divergens V41 Enterococcus faecium CTC492/T136 Enterococcus faecium P13

Leuconostoc gelidum UAL187; Leuconostoc carosum Talla

Leuconostoc mesenteroides Y105

Loại bacteriocin này được sản xuất bởi một vài chủng Lactococcus lactic, được sử dụng như một chất phụ gia trong thực phẩm Nó có phổ kháng khuẩn Gram (+) rộng, E coli và các vi khuẩn Gram (-) khác chỉ bị ảnh hưởng bởi nisin khi màng ngoài của chúng

bị phá hỏng Nisin được cho là có hoạt tính kháng khuẩn hiệu quả đối với Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, các tế bào sinh dưỡng của Bacillus spp và Clostridium

Còn được gọi là lớp Non-Lanbiotic, bao gồm các bacteriocin có trọng lượng phân

tử nhỏ hơn 10 kDa, bền nhiệt và không chứa lanthionine

Sakacin A là bacteriocin được sản xuất bởi Lactobacillus sakei LB 706, được cấu

tạo bởi 41 acid amin (tiền thân là 90 acid amin) Bacteriocin này là một polypeptide ổnđịnh nhiệt, mang đặc tính di truyền[9]

Sakacin P là một polypeptide nhỏ, ổn định nhiệt, được tổng hợp bởi ribosome,

mang đặc tính di truyền [15], được sản xuất bởi Lactobacillus sakei LB 673.

Các bacteriocin này hứa hẹn cho nhiều ứng dụng cộng nghiệp nhờ vào hoạt động

kháng Listeria mạnh của chúng Thậm chí chúng còn là các tác nhân kháng Listeria được

chú ý nhiều hơn là bacteriocin lớp I (nisin) Sakacin được ứng dụng trong sản xuất xúcxích, xử lý ở các sản phẩm thịt để giữ được lâu (như sản phẩm jăm bông [18]và thịt đônglạnh [21]), pho mát, các sản phẩm lên men acid lactic khác Ngoài ra, còn được sử dụng

để ức chế sự phát triển của vi khuẩn không mong muốn, có thể là nguyên nhân gây nhớt

và gây mùi ở các sản phẩm

3 Lớp III

Lớp này bao gồm những peptide lớn, có trọng lượng phân tử lớn hơn 30 kDa,không bền nhiệt Nhóm này có thể bao gồm các enzyme ngoại bào kháng lại các vi khuẩn

có thể bắt chước các hoạt động sinh lý của bacteriocin Các bacteriocin lớp III cho đến

nay chỉ được phân lập từ các thành viên của giống Lactobacillus Đại diện cho nhóm này

là halveticin J được sản xuất bởi vi khuẩn L halveticus 481; helveticin V, acidifilicin A

và lactacin A, lactacin B được sản xuất bởi L acidophilus

4 Lớp IV

Bacteriocin nhóm IV được định nghĩa là bacteriocin phức tạp có chứa lipid hoặccarbohydrate moities Bao gồm các glycoprotein (lactocin 27), hoặc lipoprotein(lacstrepcins) được quy định bởi non-protein

3.2 Tính chất của bacteriocin

3.2.1 Thành phần hóa học

Bacteriocin có bản chất là protein, nhưng cũng có thể là hỗn hợp của protein vớicác chất khác Để kiểm tra bản chất protein, người ta sử dụng các enzyme đặc trưng nhưproteinase Dựa vào bảng phân tích hóa học cho thấy một vài bacteriocin là protein đơn

giản Tuy nhiên, trong khi làm sạch bacteriocin của Staphylococcus, Clostridium và Lactobacillus cho thấy là những phân tử phức tạp với thành phần lipid, hydratcarbon và

cộng thêm với protein Một ví dụ khác về phân tử bacteriocin có nhiều thành phần,streptocin STH1 là một trong những phân tử phức tạp bao gồm protein, lipid và nhóm gốcphosphate

3.2.2 Độ bền

 Độ bền nhiệt

Hiện nay, một số nghiên cứu cho thấy rằng các loại bacteriocin của những loàikhác nhau thì khả năng chịu nhiệt cũng khác nhau Mỗi loài có khả năng chịu nhiệt ở mộtkhoảng nhất định nhưng chủ yếu chúng thuộc nhóm I, II Chủng ST28MS và ST26MS

được sản xuất bởi Lactobacillus plantarum không giảm khả năng hoạt động chống vi

khuẩn sau 90 phút tại 1000C hay 20 phút tại 1210C Hay đặc điểm tính chịu nhiệt có thểliên quan đến cấu trúc phân tử của bacteriocin

 Độ bền pH

Cũng như độ bền nhiệt, một số bacteriocin có thể hoạt động tốt dưới những khoảng

pH nhất định Chủng ST28MS và ST26MS ngoài có độ bền nhiệt cao, chúng lại có thểhoạt động ổn định trong 2 giờ tại những giá trị pH từ 2-12 Những đặc tính này đều dựavào bản chất thành phần cấu trúc của bacteriocin đó Độ bền nhiệt độ và pH rất quan

trọng trong quá trình bảo quản nguyên liệu thực phẩm Tùy vào trạng thái, nhiệt độ thựcphẩm mà chúng ta có thể lựa chọn loại bacteriocin bổ sung và sao cho phù hợp với mụcđích sản xuất.

 Độ bền enzyme

Mỗi loại bacteriocin có thành phần cấu trúc các aminoacid khác nhau nên sẽ chịu

sự phân cắt đặc hiệu của các enzyme khác nhau, thích hợp với nó Khi bị phân cắt bởi cácenzyme này sẽ khiến bacteriocin mất đi hoạt tính kháng khuẩn Đồng thời đây cũng là dấuhiệu giúp ta nhận biết được đó có phải là bacteriocin không

Độ bền nhiệt, pH và enzyme của một số bacteriocin được sinh tổng hợp bởi vikhuẩn Gram dương được trình bày ở bảng sau

Bảng 1.3 Độ bền nhiệt, pH và enzyme của một số bacteriocin được sinh tổng hợp bởi vi

khuẩn

Bacteriocin Độ bền nhiệt Độ bền pH Enzyme thủy phân

Megacin A-216 600C, 30 phút 2 – 7 Chymotrypsin, Pepsin, TrypsinClostosin A 1000C, 30 phút 4 – 9 Trypsin, Chymotrypsin, Dnase,

Pronase P, RnaseClostosin B 800C, 10 phút 4 – 9 Trypsin, Chymotrypsin, Dnase,

Pronase P, RnaseClostosin C 800C, 10 phút 4 – 9 Trypsin, Chymotrypsin, Dnase,

Pronase P, RnaseClostosin D 1000C, 30 phút 4 – 9 Trypsin, Chymotrypsin, Dnase,

Pronase P, RnaseBoticin E-S5 1000C, 10 phút 1,1 – 9,5 Trypsin, Chymotrypsin, Dnase,

PepsinBioticin P 600C, 30 phút 6,5 – 7,5 Trypsin, Rnase, Alkaline

phosphotase, Phospholipases C, DButyricin 7423 1000C, 10 phút 2 – 12 Trypsin

Perfringocin 11105 1000C, 30 phút 2 – 12 Trypsin

3.2.3 Tính miễn dịch

Bacteriocin có khối lượng phân tử lớn, thành phần cấu tạo là protein và nhiềubacteriocin có tính kháng nguyên cao Tuy nhiên, hiện nay chỉ có duy nhất một vài bàibáo cáo nghiên cứu tính kháng nguyên của bacteriocin sinh bởi vi khuẩn Gram dương.Megacin A-216 là một kháng nguyên và tế bào cũng sinh ra một kháng thể có khả năngchống lại ảnh hưởng giết chính nó Việc nghiên cứu những kháng thể đến bacteriocintrong huyết thanh của con người có lẽ là một lĩnh vực thú vị cho những nghiên cứu saunày.

Một thuộc tính cần thiết để bảo đảm sự sống sót của vi sinh vật sinh bacteriocin là

có sự miễn dịch đặc biệt Theo Koponen (2004) tế bào vi khuẩn có một số cơ chế miễndịch, đây là khả năng của tế bào trong việc bảo vệ chính nó để chống lại bacteriocin sinh

ra bởi sự trao đổi của chính mình

Cả cấu tạo thành tế bào và thành phần cấu tạo màng lipid của vi khuẩn cho thấy sựliên quan đến hoạt động của bacteriocin cũng như sự kháng cự bacteriocin Sự biến đổinhạy cảm của vi khuẩn Gram dương về phía những bacteriocin đáng kể Hoạt động kìmhãm của bacteriocin có thể thay đổi giữa những gen khác nhau, những loài cùng bộ gene

và thậm chí đến môi trường nuôi cấy từ những điều kiện ngoại cảnh khác

Có hai kiểu miễn dịch được thấy ở Lantibiotic Một kiểu miễn dịch dựa vào proteinmiễn dịch đặc trưng, LanI Trong khi kiểu miễn dịch khác dựa vào vật chuyên chở nhiềuthành phần riêng biệt (Lan EFG) Bacteriocin sẽ nhận biết được những vi sinh vật sinhbacteriocin nhờ sự không có mặt của những thụ thể đặc biệt và kết quả là chúng khôngbám được vào tế bào vi sinh vật đó

3.3 Cơ chế hoạt động của bacteriocin

3.3.1 Phạm vi hoạt động

Phạm vi hoạt động của bacteriocin được xem xét dựa trên phạm vi kháng khuẩn,giống vi sinh vật sinh ra, khối lượng phân tử, tính ổn định, tính chất hóa sinh và kiểu hoạtđộng của bacteriocin Hầu hết các bacteriocin được tổng hợp bởi vi khuẩn Gram âm cóhoạt tính ức chế các loài cùng họ hàng Đối với bacteriocin được sinh tổng hợp bởi vi