Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của một số vi sinh vật trong quá trình lên men xúc xích bán khô và giải pháp hạn chế vi sinh vật không mong muốn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- TRỊNH THANH THÚY NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ VI SINH VẬT KHÔNG MONG MUỐNTRONGQUÁ TRÌNH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

TRỊNH THANH THÚY

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ VI SINH VẬT KHÔNG MONG MUỐNTRONGQUÁ TRÌNH LÊN MEN XÚC XÍCH BÁN KHÔ VÀ GIẢI PHÁP HẠN CHẾ VI SINH VẬT KHÔNG MONG MUỐN

Chuyên ngành: Vi sinh vật học

Mã số:60420107 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 GS.TS Phạm Văn Ty

2 PGS.TS Phan ThanhTâm

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Thị Hồng Hảo, Viện trưởng Viện Kiểm nghiệm an toàn thực phẩm quốc gia, người đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Phan ThanhTâm - người đã luôn tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cặn kẽ cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu thực nghiệm và hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Tôi xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Phạm Văn Ty - Khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, người thầy đã hướng dẫn, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các cán bộ, nhân viên trong phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm - Viện Công nghệ sinh học - Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và phòng phân tích vi sinh vật, Viện Kiểm nghiệm an toàn thực phẩm quốc gia đã quan tâm, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình thực thực nghiệm và phân tích số liệu Tôi cũng xin cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo, trong Khoa Sinh học trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã chỉ bảo, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và những người thân đã động viên, khích lệ và tạo điều kiện cả về vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Hà Nội, ngày 26 tháng 04 năm 2017

Học viên

Trịnh Thanh Thúy

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1.Xúc xích lên men 3

1.2 Phân loại xúc xích lên men 7

1.3 Hệ vi sinh vật thịt 10

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của hệ vi sinh vật thịt 12

1.5 Ảnh hưởng của hệ vi sinh vật thịt đến quá trình lên men 13

1.6 Các thay đổi chính về sinh hóa và cấu trúc của thịt trong quá trình lên men xúc xích 16

1.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men xúc xích 18

1.8 Mối nguy vi sinh vật trong xúc xích lên men bán khô 20

1.9 Ngộ độc thực phẩm do xúc xích lên men bán khô 21

1.10 Quy trình sản xuất xúc xích lên men bán khô 23

CHƯƠNG II NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Nguyên liệu 28

2.2 Hóa chất và môi trường 29

2.3 Thiết bị - Dụng cụ 30

2.4 Phương pháp nghiên cứu 31

2.5 Kiểm soát, đánh giá chất lượng xúc xích lên men bán khô 37

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 39

3.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của 3 chế độ nhiệt lên men, làm khô và làm chín ở cùng một độ ẩm tương đối không khí đến chất lượng của xúc xích lên men bán khô 39

3.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của sự biến đổi độ ẩm tương đối không khí đến chất lượng của xúc xích lên men bán khô 44

3.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ gia nhiệt sơ bộ đến chất lượng của xúc xích lên men bán khô 47

BÀN LUẬN 49

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52

I.KẾT LUẬN 52

II.KIẾN NGHỊ 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

PHỤ LỤC A:KẾT QUẢ KIỂM NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG XÚC XÍCH LÊN MEN BÁN KHÔ 57

PHỤ LỤC B:HÌNH ẢNH MINH HỌA 58

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1 ALOA: Agar Listeria Ottavani and Agost

2 aw: nước hoạt tính

3 BG: Brilliant Green

4 BGA: Brilliant Green agar

5 BHI: Brain Heart Infusion

6 BPW: Pepton Buffer Water

7 CDC: Centers for Disease Control and Prevention

8 CFSA: CommunityFinancial Services Association of America

9 CFU: đơn vị hình thành khuẩn lạc - Colony Forming Unit

10 CNC: cầu khuẩn có coagulase âm tính

11 ECDC: European Centre for Disease Prevention and Control

12 FDA: Foof and Drug Administration

13 FSANZ: Food Standards Australia and New Zealand

14 LAB: vi khuẩn lactic Lactobacillus

15 LC: làm chín

16 LK: làm khô

17 LM: lên men

18 M:P: tỷ lệ hàm ẩm/protein

19 MKTTn: Muller Kauffmann Tetrathionate Novobiocin

20 MRS: Man Rogosa and Sharpe

21 RH: Relative Humidity - Độ ẩm tương đối

22 STEC: Shiga toxin E coli

23 TBX: Trypton Bile Glucoronic

24 TCVN: Tiêu chuẩn Việt nam

25 TSBT M - M: Tổng số bào tử men - mốc

26 TSVKHK: Tổng số vi khuẩn hiếu khí

27 TSYEA: Tryptic Soy Yeast Extract Agar

28 TSYEB: Tryptic Soy Yeast Extract Broth

29 VRBG: Violet Red Bile Glucose

30 VRBL: Violet Red Bile Lactose

31 VSV: vi sinh vật

32 XLD: Xylose Lysin Deoxycholate

33 XXLMBK: xúc xích lên men bán khô

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Một số chủng khởi động sử dụng trong sản xuất xúc xích lên men 6 Bảng 1.2 Nhiệt độ phát triển tối ưu cho một số chủng khởi động phổ biến 7 Bảng 1.3 Tác động của vi sinh vật trong sản xuất xuất xích lên men 15 Bảng 1.4 Tỷ lệ nhiễm Salmonella Montevidio do Salami kiểu Ý và hạt tiêu xay 23 Bảng 3.1 Số lượng vi sinh vật ở các chế độ gia nhiệt sơ bộ (sấy) khác nhau 47

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.2 Một số sản phẩm xúc xích lên men bán khô 10

Hình 1.3 Số ca ngộ độc do Salmonella Montevidio (N = 272) [6] 23

Hình 1.4 Quytrình công nghệ sản xuất XXLM bán khô 25

Hình 3.1.Biến đổi pH (a) và NH3 (b) ở các chế độ LM, LK, LC 40

Hình 3.2 Biến đổi hàm ẩm ở các chế độ LM, LK, LC 40

Hình 3.3 Biến đổi số lượng Enterob (a) và S aureus (b) ở các chế độ LM, LK, LC 41 Hình 3.4 Biến đổi số lượng Coliform (a) và E coli (b) ở các chế độ LM, LK, LC 43

Hình 3.5 Biến đổi số lượng Lactobacillus ở các chế độ LM, LK, LC 43

Hình 3.6 Biến đổi số lượng nấm mốc (a) và men (b) ở các chế độ LM, LK, LC 44

Hình 3.7 Biến đổi pH (a) và NH3 (b) ở các chế độ RH khác nhau 45

Hình 3.8 Biến đổi hàm ẩm xúc xích ở các chế độ RH khác nhau 45

Hình 3.9 Biến đổi số lượng Enterobacteriaceae (a) và S aureus (b) theo %RH 46

Hình 3.10 Biến đổi số lượng Lactobacillus ở các chế độ RH khác nhau 47

MỞ ĐẦU

Xúc xích lên men là một sản phẩm khá phổ biến trên thế giới bởi hương vị thơm ngon và có giá trị dinh dưỡng cao Xúc xích lên men được sản xuất bằng cách phối trộn thịt lợn và thịt bò theo tỷ lệ nhất định, xay nhỏ, trộn với gia vị, phụ gia rồi lên men làm chín dài ngày Nhóm sản phẩm này có mặt ở rất nhiều quốc gia trên thế giới với nhiều loại và tên gọi khác nhau tùy thuộc vào quá trình sản xuất như Salami, xúc xích lên men khô và bán khô Tuy nhiên ở thị trường Việt Nam hiện nay, nhóm sản phẩm này vẫn chủ yếu là nhập khẩu với giá thành khá cao vì công nghệ sản xuất sản phẩm này đòi hỏi kiểm soát khá nghiêm ngặt quá trình lên men làm khô, làm chín dài ngày Chất lượng của nhóm sản phẩm xúc xích lên men phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như nguồn nguyên liệu thịt và các thông số công nghệ (nhiệt độ, độ ẩm, thời gian lên men, làm khô, làm chín, ) Việc kiểm soát các thông

số này trong quá trình lên men dài ngày để đạt chất lượng sản phẩm như mong muốn vẫn luôn vấn đề lớn cho các nhà sản xuất Ngoài những vấn đề chung, thực tế sản xuất ở Việt Nam lại có thêm những đặc thù khó khăn riêng Nguồn nguyên liệu thịt có nguy cơ ô nhiễm cao do quá trình giết mổ gia súc, gia cầm, vận chuyển và bảo quản nguyên liệu thịt phần lớn được thực hiện thủ công Điều kiện khí hậu nóng ẩmthích hợp cho sự phát triển của nhiều loại vi sinh vật không mong muốn… Vì vậy, việc tìm ra các giải pháp đồng bộ, lựa chọn đúng các thông số công nghệđể sản xuất xúc xích lên men có ý nghĩa quyết định đến chất lượng, đặc biệt làan toàn cho người sử dụng Quá trình lên men có sử dụng bộ chủng giống khởi động (Starter culture) và điều khiển các yếu tô công nghệ cho phù hợp có tác động ức chế và tiêu diệt một số loại vi sinh vật không mong muốn thuộc họ vi khuẩn đường ruột

Enterobacteriaceae, tụ cầu vàng Staphylococcus aureus, hay một số loại nấm mốc

sinh độc tố Trong giới hạn của luận văn này chúng tôi áp dụng bộ chủng giống đã được lựa chọn bởi nghiên cứu trước [33,34] và chủ yếu tập trung vào việc kiểm soát các yếu tố công nghệ sao cho phù hợp để có thể ức chế tốt nhất số lượng các vi sinh vật không mong muốn trong quá trình sản xuất xúc xích lên men bán khô

Xúc xích lên men bán khô thường có thời gian sản xuất ngắn ngày hơn so với loại xúc xích khô, độ ẩm cao hơn, kết cấu mềm hơn Vì vậy nó có khả năng suy giảm chất lượng cao hơn nếu không kiểm soát tốt sự có mặt một số loại vi sinh vật không mong muốn Xuất phát từ yêu cầu thực tế này, tôi tiến hành đề tài “Nghiên

cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của một số vi sinh vật trong quá trình lên men xúc xích bán khô và giải pháp hạn chế vi sinh vật không mong muốn"

MỤC TIÊU CỤ THỂ

- Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ (nhiệt độ, độ ẩm tương đối không khí…) trong quá trình lên men, làm khô, làm chín, gia nhiệt, đến sự phát triển hệ vi sinh vật cũng như đến sự thay đổi các thông số hóa lý của xúc xích lên men bán khô

- Đưa ra được các thông số công nghệ nhằm hạn chế các vi sinh vật không mong muốn trong quátrình sản xuất xúc xích lên men bán khô

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Xúc xích lên men

Xuất xứ của xúc xích lên men được coi là từ các nước Địa Trung Hải vào thời

La Mã (Lucke 1974) Sản xuất xúc xích lên men mới chỉ bắt đầu ở Đức cách đây

160 năm và hầu hết là xúc xích lên men hun khói Ngược lại, tại Pháp, Ý và Tây Ban Nha, xúc xích có gia vị, để khô không khí chiếm ưu thế (Lücker, 1998) [28] Tên gọi salami xuất phát từ tiếng Latin cổ - salumen có nghĩa là sự kết hợp của các thứ được muối (Cantoni et al.1987) Pederson (1971) cho rằng tên gọi này

có thể nguồn gốc từ Salamis, một thành phố trên bờ biển thuộc đảo Sip đã bị phá hủy bởi một trận động đất vào năm 450 trước công nguyên Tên gọi sausage,

saucisse và salchicha theo tiếng Anh, Pháp và Tây Ban Nha xuất phát từ salsῐcia

trong tiếng Ý

Thuật ngữ xúc xích lên men dùng để mô tả các sản phẩm thịt lên men bằng vi khuẩn lactic (LAB) có đặc tính ổn định tương đối về mặt vi sinh vật và cảm quan Thành phần của nó chủ yếu gồm thịt, mỡ xay nhỏ trộn với muối, chất làm cứng, đường và gia vị, được nhồi định hình trong vỏ bao (Lũcke, 1998) Phần lớn xúc xích được cho các chất làm cứng như NaCl, nitrit và/hoặc nitrat để có cấu trúc và màu sắc và hương vị hấp dẫn hơn (Olesen, Meyer và Stahnke, 2004) [10]

1.1.1 Xúc xích lên men tự nhiên

Ở châu Âu, xúc xích lên men tự nhiên đã có một lịch sử lâu đời nguồn gốc từ các nước Địa Trung Hải thời La Mã (Comi và cộng sự.2005) Sau đó loại sản phẩm này lan truyền qua Đức, Hung gary và nhiều nước khác bao gồm Mỹ, Arhentina, và Australia (Demayer 2004)

Xúc xích lên men truyền thống có thể gặp ở miên Nam và Trung Âu Quá trình lên men tự nhiên phụ thuộc hoàn toàn vào sự có mặt của vi khuẩn lactic (LAB) trong nguyên liệu thịt tươi Ban đầu trong thịt, LAB có số lượng thấp sau đó tăng dần trong quá trình lên men Người ta thấy rằng quá trình lên men theo thứ tự bắt

đầu là vi khuẩn họEnterobacteriaceae, tiếp theo là chiEnterococcus và cuối cùng là chiLactobacillus và Pediococcus [18]

Với những loại xúc xích được lên men theo đúng công nghệ thì LAB phát triển nhanh và đạt mức 106- 108CFU/g sau 2 - 5 ngày lên men Sự giảm giá trị pH

tương ứng làm cho chiPseudomonas và các loại cầu khuẩn gram âm nhạy cảm với

axit khác bị tiêu diệt trong vòng 2 - 3 ngày Cũng có những loài có thể chống chịu

axit hơn như Salmonellaspp có thể tồn tại trong thời gian dài Số lượng LAB có xu

hướng giảm sau khi đạt được cực đại, mặc dù trong các loại xúc xích chín nhờ nấm mốc thì thời kỳ thứ hai của quá trình sinh trưởng thường diễn ra khoảng sau 15 ngày trùng với sự tăng giá trị pH do sự chuyển hóa lactate

Các loài vi khuẩn lên men lactic thuộc giống Lactobacillusthường gặp nhất trong lên men tự nhiên là Lb bavaricus, Lb curvatus,Lb farciminis, Lb plantarum

và Lb sakei Loài đóng vai trò quan trọng nhất, có thể là Lb.sakei, tiếp đó là Lb curvatus Chi Pediococcus xếp thứ 2 sau Lactobacillus nhưng nổi trội hơn về số

lượng trong quá trình lên men Các loài Pd damnosus, Pd axitilactici và Pd

pentasacceouscũng đóng vai trò quan trọng Lactococcus và Leuconostoc thường

chỉ xuất hiện với số lượng nhỏ Số lượng lớnLeuconostoc thường gặp ớ các loại xúc xích kém chất lượng.Các loài vi khuẩn không mong muốn như Lb viridescens sinh

H2O2, cũng có thể xuất hiện với số lượng đáng kể

Quá trình lên men tự nhiên kết thúc khi pH ≤ 5,2 - 5,3 tạo cho sản phẩm có trạng thái cấu trúc tương đối rắn chắc và có khả năng ức chếvi sinh vật có hại phát triển

1.1.2 Xúc xích lên men có bổ sung chủng khởi động

Xúc xích lên men có thể được sản xuất theo phương pháp lên men tự nhiên không cần sử dụng chủng giống, nhưng việc sử dụng chủng khởi động cho quá trình sản xuất xúc xích đang phát triển mạnh và phổ biến với mục đích đảm bảo tính an toàn và tiêu chuẩn hóa cho sản phẩm bao gồm hương vị, mầu sắc phù hợp và để rút ngắn thời gian chín

Từ những năm 1940 người ta đã tìm ra cách bổ sung một số chủng vi sinh vật vào sản phẩm xúc xích lên men nhằm nâng cao giá trị cảm quan, tính an toàn và rút ngắn thời gian sản xuất Ngày nay, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, nhất là ngành công nghệ sinh học, công nghệ sản xuất xúc xích lên men đã được cải tiến bằng cách sử dụng các chủng ban đầu dưới dạng đông khô[28]

Để đảm bảo tính ổn định và an toàn của xúc xích lên men, việc bổ sung các

chủng khởi động là vô cùng quan trọng (Buckenhuskes, Hammes và Knauf; theo

Samelis, Metaxopoulos, Vlassi và Pappa, 1998) Những chủng khởi động này có thể

ở dạng thuần hoặc hỗn hợp các chủng LAB, Micrococcaceae, nấm men và nấm

mốc có thể ổn định quá trình lên men bằng cách ức chế các vi khuẩn gây hư hóng

và vi khuẩn gây bệnh (Bacus và Brown, 1986, Ҫon và Gökalp, 2000; Erkkilᾶ, Petᾶjᾶ, Eerola, Lilleberg Mattila - Sandholm và Suihko, 2001; Fadda, Oliver và

Vignolo, 2002; Amėzquita và Brashears, theo Rai, Zhang và Xia, 2010) Một nghiên cứu tương tự ở châu Âu đã bổ sung loài Micrococcus hoặc Staphylococcus, đặc biệt là S.carnosus cùng với vi khuẩn lactic Các vi khuẩn không phải là lactic

thủy phân nitrat thành nitrit và sinh catalase có ích cho vi khuẩn lactic (Jay, Loesner

và Golden, 2005)

Các chủng khởi động cũng có hoạt tính sinh hóa cần thiết để có được các đặc tính đặc trưng ở sản phẩm cuối cùng (Lücker và Hechelmann; Hammer và Knauf,Samelis và cộng sự, 1998) Vi khuẩn lactic là tác nhân duy nhất trong quá trình lên men cải thiện chất lượng vệ sinh và cảm quan của sản phẩm cuối cùng (Fadda, López và Vignolo, 2010) Các axit hữu cơ và chất chuyển hóa thứ cấp khác từ LAB không chỉ làm tăng hương của thịt lên men mà còn kéo dài hạn sử dụng của chúng (De Vuyst và Vandamme, Todorov và cộng sự, 2007)

Vi khuẩn đóng vai trò trong việc oxy hóa chất béo tự do cũng như các phản ứng không enzym khác (Molly, Demeyer, Civera và Verplaetse, 1996; Lizaso, Chasco và Beriain, 1999)

Hiện nay việc bổ sung các loại vi sinh vật trong sản xuất xúc xích được áp dụng không chỉ để thực hiện quá trình lên men mà còn để đảm bảo chất lượng của

sản phẩm về mặt vi sinh vật Chủng LAB được lựa chọn là chủng khởi động trong xúc xích lên men phải đáp ứng một số tiêu chuẩn nhưng trước hết là khả năng chiếm ưu thế lấn át các vi khuẩn có sẵn trong thịt Tuy nhiên, vì khả năng cạnh tranh còn bị tác động bởi một số các yếu tố ngoài các đặc tính của chủng khởi động nên các vi sinh vật này cần phải có mặt với số lượng đủ để lấn át sự phát triển của các vi sinh vật không mong muốn nhưng không làm thay đổi các tính chất cảm quan của sản phẩm (như mùi, vị, cấu trúc)

Ở Châu Âu, các chủng khởi động được sử dụng nhiều bao gồm Lb sakei,

Lb.plantarum, Pediococcus pentosaceus, Staphylococcus xylosus, S carnosus và Micrococcus spp Ngoài ra, người ta còn sử dụng nấm men và nấm mốc để sản xuất

các sản phẩm với hương vị đặc trưng riêng và có khả năng lấn át các loại mốc tự nhiên sinh độc tố mycotoxin Các sản phẩm này thường có giá trị pH cuối cùng cao (pH >5) và hoạt độ nước cuối cùng phải đủ thấp để bảo quản [10]

Bảng 1.1Một số chủng khởi động sử dụng trong sản xuất xúc xích lên men [3]

Vi khuẩn

Vi khuẩn lactic

Lb.acidophilus, Lb.alimentarius, Lb.paracasei, Lb.rhamnosus, Lb.curvatus, Lb.plantarum, Lb.pentosus, Lb.sakei, Lactococcus lactis, Pediococcus acidilactici, P.pentosaceus Actinobacteria

Kocuria varians, Syreptomyces griceus, Bifidobacterium spp

Staphylococci

Staphylococcus xylosus, S.carnosus

spp.carnosus, S.carnosus spp.utilis,

Bảng 1.2 Nhiệt độ phát triển tối ƣu cho một số chủng khởi động phổ biến [3]

Châu Âu thường làm chín ở pH cao hơn và ở 200C (680F)

Mỹ thường làm chín ở pH thấp hơn và ở 12 - 150C (54 -

690F)

1.2 Phân loại xúc xích lên men

Có nhiều kiểu phân loại xúc xích: dựa trên hàm ẩm, hàm lượng protein, tỷ lệ ẩm/protein, trọng lượng hao hụt…Phân loại xúc xích lên men tốt nhất là dựa vào nước hoạt tính và xử lý bề mặt Lücker, 1998 phân loại xúc xích dựa theo aw: giữa 0,90 và 0,95 là xúc xích bán khô, dưới 0,90 là xúc xích khô Kiểu hiện đại chia xúc xích lên men thành hai nhóm: xúc xích khô, thời gian chín sau hơn 4 tuần (cấu trúc rắn chắc, chua dịu, có vị mặn) hoặc xúc xích bán khô, thời gian chín từ 7 đến 28 ngày (kém khô hơn, chua, mặn, hương vị nhẹ và cấu trúc mềm) (Houben và Van’t Hooft, 2005)

Có thể phân biệt xúc xích khô và bán khô dựa trên nước hoạt tính aw hoặc tỷ lệ hàm ẩm/protein (M:P) Bản thân một giá trị hàm ẩm không đủ thông tin để đánh giá độ

an toàn và hạn sử dụng Trên thực tế, tỷ lệ M:P cho biết thông tin về mức độ làm khô của phần thịt nạc Ở châu Âu, giá trị aw dưới 0,89 - 0,90 tương đương với tỷ lệ M:P vào

khoảng 1,2 - 1,3:1được coi là tiêu chí xếp loại xúc xích khô, trong khi đó ở Mỹ, tỷ lệ này vào khoảng 1,9:1cho sản phẩm cùng loại tương ứng với aw khoảng 0,93 Một trong những lý do chính của sự khác nhau này có thể làgiá trị aw thấp hơncó ý nghĩa về mặt

an toàn và hạn sử dụng Cũng cần cần lưu ý rằng hàm ẩm ban đầu xác định hàm lượng protein ban đầu nếu xúc xích được chế biến chỉ có thịt và mỡ mà không có nguồn

protein nào khác Cùng một tỷ lệ M:P có thể có các giá trị a w khác nhau

1.2.1 Xúc xích lên men khô

Sự khác biệt chính của xúc xích lên men khô với xúc xích lên men bán khô là thời gian làm chín và làm khô dài ngày hơn nhiều Giai đoạn này diễn ra các thay đổi về mặt hóa lý và có ảnh hưởng lớn đến sự ổn định và an toàn của sản phẩm Xúc xích lên men khô có độ pH cuối cùng từ 4,7 - 5,3 với hàm lượng axit lactic thấp (0,5% - 1,0%), độ ẩm thấp hơn 35%, và tỷ lệ hàm ẩm: protein (M:P) thấp hơn 2,3:1

Do aw có giá trị từ 0,85 - 0,91 xúc xích lên men khô có hạn sử dụng ổn định cao và

có thể không cần giữ lạnh Quá trình làm chín xúc xích lên men khô dài ngày thúc đẩy sự tăng trưởng của chủng khởi động, góp phần tăng giá trị cảm quan và đảm bảo an toàn chất lượng Sản phẩm loại này có mùi vị thơm ngon đặc trưng, cấu trúc rắn chắc, khô và cứng hơn sản phẩm xúc xích bán khô

Đặc điểm của sản phẩm cuối cùng

- Độ ẩm khoảng 20 - 35%

- Hàm lượng chất béo khoảng 25 - 30%

- Hàm lượng protein khoảng 35 - 40%

- Hàm lượng muối khoảng 2 - 4%

- Tỷ lệ hàm ẩm: protein (M:P) thấp hơn 2,3:1

- Mức aw khoảng 0,85 - 0,91

Hình1.1 Một số sản phẩm xúc xích lên men khô

Pepperoni ( Châu Âu) Saucisson ( Pháp)

1.2.2.Xúc xích lên men bán khô

Xúc xích bán khô chỉ loại sản phẩm có hàm lượng nước thấp hơn các sản phẩm thịt chín nhưng hàm lượng ẩm cao hơn xúc xích khô Theo định nghĩa của

Mỹ, xúc xích bán khô là sản phẩm lên men đã làm chín và sự giảm trọng lượng thường chỉ diễn ra trong quá trình làm chín chứ không phải là sấy khô (Sebranek 2004) Ở châu Âu, thuật ngữ xúc xích lên men bán khô được sử dụng với nghĩa rộng hơn và có thể phân biệt với nhau bằng các đặc tính sau:

- Hầu hết các loại xúc xích này có aw thấp hơn xúc xích chín hoặc xúc xích hun khói làm chín có bổ sung nước

- Giá trị awđiển hình(0,92 - 0,94) cao hơngiá trị aw của xúc xích khô (dưới 0,92)

- Cấu trúc của xúc xích bán khô mềm hơn xúc xích khô

- Loại xúc xích chín hoặc hun khói và các sản phẩm khô không cần lên men trước cũng được gọi là xúc xích bán khô

- Vị của xúc xích bán khô, không kể xúc xích chín và xúc xích khô (không sử dụng chủng khởi động hoặc chất axit) chua hơn xúc xích khô

- Xúc xích bán khô có thể cắt lát vì đông đặc lại do quá trình axit hóa hoặc xử

lý nhiệt, không kể xúc xích dạng phết

- Xúc xích bán khô dạng phết là xúc xích lên men thô và được làm khô với mức độ ít hơn, vì vậy chúng có hạn sử dụng ngắn và cần phải bảo quản lạnh

Dạng xúc xích bán khô phổ biến nhất ở châu Âu làsản phẩm lên men thô và sau

đó được làm khô Ban đầu, sự phát triển của quần thể vi sinh vật được thúc đẩy nhờ

bổ sung cacbonhydrat nhằm hoàn thành quá trình lên men theo ý muốn, đảm bảo cả

về giá trị cảm quan và an toàn thực phẩm Quá trình này chỉ kéo dài trong một thời gian, sau đó bị phá vỡ do sử dụng chủng khởi động hoặc chất axit hóa, hoặc cả hai.Việc phối hợp pH thấp do lên men lactic hoặc trực tiếp bổ sung chất axit hóa và nước hoạt tính thấp đảm bảo cho việc bảo quản ở nhiệt độ phòng khỏi tác động của các vi sinh vật không mong muốn, tăng tính an toàn và ổn định chất lượng sản phẩm Ngoài ra nitrit cũng góp một phần vào việc ức chế nên những sản phẩm này có thể không cần bảo quản lạnh trong một thời gian ngắn (khoảng vài tuần) Hàm ẩm cuối cùng của xúc xích bán khô thông thường dưới 40% Những kiểu xúc xích này và xúc xích dạng phết đôi khi được gọi là xúc xích ẩm do quy theo hàm ẩm

Một số loại xúc xích lên men được làm khô tiếp sau quá trình chín để nâng cao

và giữ được giá trị cảm quan Việc xử lý nhiệt làm bất hoạt các vi sinh vật gây bệnh

(E.coli O157:H7, L.monocytogenes…) tốt hơn biện pháp chỉ giảm pH và aw Xúc xích bán khô thường hun khói và làm chín bằng nhiệt độ trong tủ hun khói, đôi khi đạt đến gần 60°C trong thời gian khống chế nghiêm ngặt, sau đó có thể sấy khô trong thời gian tương đối ngắn

Đặc điểm của sản phẩm cuối cùng

- Độ ẩm khoảng 35 - 45%

- Hàm lượng chất béo khoảng 20 - 25%

- Hàm lượng Protein khoảng 30 - 35%

- Hàm lượng muối khoảng 1,5 - 3,5%

 Vi sinh vật gây nhớt: các vi khuẩn gây nhớt thịt bao gồm Micrococcus albus,

Micrococcus candidus, Micrococcus aureus, E.coli, Streptococcus liquefaciens, Bacillus cereus,Bacillus mycoides, Achromobacter, Pseudomonas,

Leuconostoc…và một số nấm men Điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật gây

nhớt là độ ẩm tương đối > 90% Tốc độ sinh nhớt phụ thuộc vào độ ẩm không khí và nhiệt độ bảo quản

 Vi sinh vật gây chua: nguyên nhân hóa chua thịt có thể do vi khuẩn lactic, nấm men, nấm mốc, vi khuẩn gây thối và hoạt động của các enzyme trong thịt Sản phẩm do các vi sinh vật này tạo ra là các axit hữu cơ (axit formic, acetic, butyric, lactic…) Các axit này bắt đầu ức chế sự phát triển của các vi khuẩn làm cho pH giảm xuống, kết quả là thịt chuyển màu xám, chua, có mùi khó chịu Môi trường axit ức chế vi khuẩn gây thối nhưng lại làm cho nấm mốc phát triển mạnh sinh ammoniac và các bazo Chúng làm môi trường bị kiềm hóa tới pH trung tính tạo

điều kiện cho vi khuẩn gây thối (Proteus, B.subtilis, B.mesentericus…) phát triển

Vì vậy, lên men chua là thời kỳ trước của quá trình thối rữa

 Vi sinh vật gây thối: vi khuẩn gây thối rữa hoạt động và phát triển mạnh trên

bề mặt thịt Những vi khuẩn này có enzyme protease hoạt tính mạnh phân giải protein tạo thành các sản phẩm có mùi thối như NH3, Indol, Scatola, mercaptan…

Quá trình thối rữa xảy ra do cả vi khuẩn hiếu khí (B.subtilis, B mensenterium,

Proteus vulgaris…) và vi khuẩn kỵ khí (Clostridium perfringens Đầu tiên chúng

giải phóng các axit amin, sau đó sẽ khử amin các hợp chất này thành các axit béo và ammoniac tự do Các sản phẩm do quá trìnhthối rữa điển hình sinh ra là hydrosulfua, indol, skatol, axit butyric… tạo thành mùi khó chịu

1.3.2 Vi sinh vật có lợi

Hệ vi sinh vật có lợi ở thịt bao gồm cả vi khuẩn hiếu khí (Bacillus mesentericus,

Bacillus subtilis), vi khuẩn kỵ khí (Clostridium sporogenes, Clostridium putrificum), vi

khuẩn hiếu/kỵ khí tùy tiện (Bacillus thermophillus, Staphylococcuspyogenesaureus, vi

khuẩn lactic), một số loài nấm men và nấm mốc

1.3.3 Vi sinh vật gây bệnh

Các vi sinh vật gây bệnh tạo thành nguy cơ tiềm ẩn cho thịt và các sản phẩm từ

thịt chủ yếu thuộc họ vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae như Salmonella,

E.coli…lây nhiễm vào thịt chủ yếu qua con đường giết mổ, từ đất, nước bị ô nhiễm

Một số loại vi khuẩn gây bệnh cho gia súc có thể truyền sang người như vi

khuẩn lao bò Mycobacterium tuberculosis bovines, vi khuẩn gây sốt làn sóng

Brucella, trực khuẩn than Bacillus anthracis

Vi khuẩn kỵ khí Clostridium perfringens gây ngộ độc thực phẩm, Clostridium

botulinum sinh độc tố gây độc thần kinh, Clostridium wellchii…Ngoài ra còn một

số loại nấm mốc sinh độc tố

1.4 Các yếu tốảnh hưởng đến sự phát triển của hệ vi sinh vật thịt

1.4.1 Nhiệt độ và thời gian

Vi sinh vật được chia thành các nhóm dựa vào nhiệt độ phát triển tối ưu Vi sinh vật ưa lạnh phát triển tốt ở nhiệt độ 0 - 200C (Pseudomonas, một số loài nấm

men, nấm mốc) Vi sinh vật ưa ấm phát triển tối ưu ở 20 - 450C (S.aureus) Vi

khuẩn ưa nóng phát triển tối ưu ở 45 - 650C (C.botulinum) Phần lớn các vi sinh vật

gây bệnh không phát triển ở dưới -40C trừ Listeria monocytogenes và Yersinia

enterocolitica Nguyên nhân hư hỏng thịt chủ yếu là do không kiểm soát được nhiệt

độ và thời gian dừng ở nhiệt độ tới hạn Kết hợp thời gian và nhiệt độ là biện pháp quan trọng nhất để đảm bảo an toàn chất lượng thịt[10]

1.4.2 Độ ẩm

Hàm lượng nước có thể biểu diễn qua % nước có trong nguyên liệu.Vi khuẩn yêu cầu môi trường phải có 18% nước Nấm mốc có thể phát triển trong môi trường xấp xỉ 13% Độ ẩm có liên quan chặt chẽ với nước hoạt tính (aw).Làm giảm nước hoạt tính kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn gram âm (chỉ phát triển ở aw = 0,94 - 0,97) Nấm men có thể phát triển mạnh ở aw = 0,62 Nấm mốc có thể phát triển mạnh ở điều kiện hàm lượng nước thấp và aw trong khoảng 0,65 - 0,90 Tuy ở aw

thấp, nấm mốc có thể phát triển nhưng không sinh bào tử, nảy mầm hoặc sinh độc

tố mycotoxin (Beuchat, 1983)[10]

1.4.3 Oxy

Có ba loại vi sinh vật yêu cầu điều kiện oxy khác nhau cho sự phát triển: vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn kỵ khí và vi khuẩn hiếu/kỵ khí tùy tiện [10]

1.4.4 Thế oxy hóa khử (Eh)

Trong thịt không đồng nhất, thế oxy hóa khử thường thay đổi Môi trường hiếu khí có Eh cao, có thể tới 300 mV, trong khi đó môi trường kỵ khí có Eh

thấp(-420mV) Eh cao ức chế sự phát triển của vi sinh vật Eh thấp (đóng gói chân không hay môi trường khí có điều chỉnh) thì vi khuẩn lactic sẽ chiếm ưu thế [10]

1.4.5 Độ pH

Phần lớn các vi sinh vật phát triển ở pH trung tính Các sản phẩm thịt thường

có pH từ 4,8 - 6,8 Nhìn chung, vi sinh vật phát triển chậm và hoạt động ít hiệu quả hơn ở pH thấp hơn 5 Vì thế ở xúc xích lên men, độ axit vừa đóng vai trò bảo quản vừa góp phần tạo nên hương vị.Vi sinh vật bị kìm hãm ở pH < 5,5 nhưng sự phát triển của nấm men chịu axit lại tăng lên Các sản phẩm thịt lên men có pH thấp do

vi khuẩn lactic sẽ thuận lợi cho nấm men và nấm mốc phát triển [10]

1.4.8 Các chất khác

Các chất phụ gia như kháng sinh, một số chất bảo quản trong sản phẩm thịt chế biến (Jambong, thịt lợn muối xông khói, salami…) ức chế sự phát triển của vi khuẩn nhưng lại thúc đẩy sự phát triển của nấm men và nấm mốc

1.4.9 Các yếu tố vật lý

Các yếu tố vật lý như chiếu xạ, áp lực cao ức chế và tiêu diệt vi khuẩn nhưng trong một số trường hợp nó lại thúc đẩy sự phát triển của nấm men và nấm mốc (Mc Carthy và Damoglou, 1996)

1.5 Ảnh hưởng của hệ vi sinh vật thịt đến quá trình lên men

1.5.1 Cầu khuẩn Coagulase âm tính (CNC)

Là hệ vi khuẩn thứ hai ở giai đoạn kết thúc quá trình chín Từ số lượng ban đầu khoảng 103- 104, chúng có thể đạt tới 105 - 108 CFU/g khi kết thúc quá trình

chín Số lượng của chúng thường thấp hơn LAB (Talon và cộng

sự.2007a).Staphylococcus là cầu khuẩn Gram dương, tụ thành đám Chúng là vi

khuẩn hiếu khí hoặc kỵ khí tùy tiện,catalase dương tính, không đòi hỏi đặc biệt về dinh dưỡng (Irlinger, 2008), có khả năng tồn tại trong môi trường bất lợi như nồng

độ muối cao trong quá trình chín của thịt lên men (Cocconelli, 2007)[10]

Staphylococcusgóp phần tạo nên hương vị của xúc xích qua con đường dị hóa

các carbonhydrate và aminoacid hình thành nên các ester tương tác với các axit béo

(Montel và cộng sự.,1998) Các loài Staphylococcus khác nhau sẽ sinh ra các hợp

chất có hương vị khác nhau (Bedagne và cộng sự., 1993 ; Montel và cộng sự., 1996) Phân giải lipid là là bước đầu tiên trong quá trình hình thành mùi hương và tiếp theo là oxy hóa phân giải axit béo thành các alkan, alcohol, aldehyd, keton làm tăng mùi hương (Hugas và Monfort.,1997; Montel và cộng sự.,1998) Việc có mặt 2 methyl keton (2-pentanon, 2-exanon, 2-heptanon) làm nên hương vị của xúc

xích khô có liên quan đến S.carnosus và S.xylosus (Bedargne và cộng sự., 1993;

Stahnke, 1995; Montel và cộng sự., 1996) Các aldehyd như hexan và nonanal có

mùi ôi có thể do S.warneri và S saprophyticus sinh ra (Montel và cộng sự., 1998) Người ta cũng được biết rằng các loài Staphylococcus khác như S.xylosus,

S.carnosus và S simulans có enzym hoạt tính chống oxy hóa mạnh (Barriere và cộng

sự., 2001a; Casaburi và cộng sự.,2005) Vì vậy chúng hạn chế sự oxy hóalipid phân ly thành superoxid và peroxid (Talon và cộng sự., 2000 ; Barriere và cộng sự., 2001b)

Hoạt tính khử men phân giải nitrat của Staphylococcus rất quan trọng trong

việc tạo màu đỏ cho sản phẩm (Cocconcelli, 2007) và hạn chế sự oxy hóa (Montel

và cộng sự.,1998).Nó được phát hiện có ở S.xylosus, S.carnosus, S.epidemidis,

S.equorum, S.lentus và S.simulans (Talon và cộng sự., 1999; Mauriello và cộng sự.,

2004; Cocconcelli, 2007)

1.5.2 Nấm men và nấm mốc

Nấm men là thành phần đặc trưng có mặt trong quần thể vi sinh vật ở xúc xích lên men Nấm men có thể phát triển ở pH, nước hoạt tính và nhiệt độ thông thường trong xúc xích lên men (Hammes và Knauf, 1994) Nhiều loài nấm men có thể phát

triển ở pH 4 - 6 và có khả năng tồn tại ở pH trung tính trong nội bào, hầu hết trao đổi chất hiếu khí (Selgas và Garcia, 2007) Vai trò chính của nấm men trong lên men xúc xích dường như có liên quan đến việc tăng ammoniac và phân giải axit lactic cùng với phân giải protein (Garriga và Aymerich, 2007) [10]

Một số loại nấm mốc góp phần tạo hương cho sản phẩm qua quá trình oxy hóa lactat, phân giải protein, phân giải các amino axit, lipid (Leistner1984; Grazia và cộng sự.,1986; Lũcker, 1987; Sunesen và Stahnke, 2003) Nấm mốc còn sinh chất chống oxy hóa ngăn ngừa quá trình ôi khét và cải thiện màu sắc của sản phẩm (Sunesen và Stahnke, 2003; Herranz và cộng sự., 2004; Spotti và Berni, 2007) Hệ sợi nấm làm giảm khả năng mất nước làm cho sản phẩm không bị tách vỏ và ngăn ngừa sự phát triển của các vi sinh vật không mong muốn (Smith và Palumbo, 1983)

Bảng 1.3 Tác động của vi sinh vật trong sản xuất xuất xích lên men[3]

Nhóm vi

sinh vật Hoạt động trao đổi chất Tác động có lợi đến quá trình lên men

LAB

Axit hóa(phạm vi và quy mô) Điều chỉnh độ chua/mùi hương Ức chế vi

sinh vật ô nhiễm và gây bệnh Tạo cấu trúc

Hoạt tính phân giải protein

(aminopeptidase và peptidase)

Thúc đẩy sự tạo màu và làm khô, tăng hương vị (hợp chất có vị, không bay hơi) Hoạt tính kháng khuẩn (sinh

Hoạt tính phân giải nitrat Tạo màu đỏ điển hình Loại bỏ các nitrat thừa

Dị hóa các chuỗi amino axit

Hoạt tính chống oxy hóa Ngăn ngừa sinh mùi ôi

Hoạt tính phân giải protein Tạo hương

Làm màu đẹp hơn

1.6 Các thay đổi chính về sinh hóa và cấu trúc của thịt trong quá trình lên men xúc xích

1.6.1 Lên men thịt

Mục đích của quá trình lên men là chuyển cơ chất thịt từ dạng dễ hư hỏng thành dạng ổn định và an toàn, có thời hạn bảo quản dài ngày hơn, đảm bảo dinh dưỡng tối đa và chất lượng cảm quan tốt Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làquy trình kỹ thuật, bản chất của nguyên liệu, hoạt tính của các vi sinh vật và các enzyme nội bào Đối với tất cả các sản phẩm thịt lên men, nguyên liệu là thịt gia súc hoặc gia cầm tươi chưa qua bất kỳ một quá trình xử lý nào Chúng khác nhau về hệ vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men

Vi sinh vật đóng vai trò vô cùng quan trọng trong ngày đầu lên men Trong thời gian vi sinh vật nhân lên, pH giảm từ 5,4 - 4,8 kích hoạt hoạt tính enzyme làm cho hệ vi sinh vật bản địa trong thịt dần dần bị thay thế Ở giai đoạn chín, pH thường tăng trở lại Sự tăng pH này không phải là mối nguy vì trong cùng một thời gian, mức độ nước hoạt tính giảm đã ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn [3] Trong quá trình lên men xảy ra nhiều sự thay đổi về sinh lý, sinh hóa và hệ vi sinh vật:

- Sự phát triển của LAB kèm theo sự hóa chua sản phẩm

- Phân giải nitrat thành nitrit vào tạo thành nitrosomyoglobin

- Hòa tan và gel hóa các protein sợi cơ như myofibrin và sarcoplasmic protein

- Phân giải protein và lipid

- Loại nước

Quần thể vi sinh vật ban đầu của xúc xích phụ thuộc vào loại và tình trạng nguyên liệu Điều kiện môi trường sinh thái của xúc xích thuận lợi cho sự phát triển

của vi khuẩn họ Micrococcaceae và Lactobacillaceae.Thông thường, Lactobacillus

phát triển đến 5.108 - 5.109 CFU/g và duy trì số lượng này suốt quá trình xúc xích

chín Micrococcacea (chiếm ưu thế là Kocuria varians, Staphylococcus carnosus hoặc S xylosus) thông thường đạt tới 106- 107 CFU/g khi xử lý bằng nitrat Sự phát

triển của các vi sinh vật này bị ức chế do xử lý nitrit và giảm độ pH Số lượng vi khuẩn tăng cao hơn ở mặt ngoài của xúc xích vì ở đó áp suất oxy cục bộ cao hơn

1.6.2 Thay đổi cấu trúc do quá trình axit hóa

Sự axit hóa tới điểm đẳng điện của protein thịt (pH 5,3 tới 5,4) và tăng cường

độ ion dẫn đến sự hóa gel của protein và vì vậy, dẫn đến sự thay đổi hình thái cấu trúc quan trọng Nồng độ muối cao và lactate trong xúc xích lên men góp phần làm nên vị đặc trưng của sản phẩm Sự hóa chua và quá trình làm khô tiếp theo hết sức quan trọng trong việc ức chế các tác nhân gây bệnh và bất hoạt chúng trong giai đoạn chín Tiêu chuẩn vệ sinh cao nhất của nguyên liệu và thiết bị sản xuất đóng vai trò then chốt đảm bảo an toàn sản phẩm Bên cạnh đó, độ pH thấp và nước hoạt tính giảm, các chất chuyển hóa của vi khuẩn như diacetyl hoặc axit béo chuỗi ngắn ức chế mạnh các tác nhân gây bệnh Một số chủng vi khuẩn khởi động có khả năng sinh bacteriocin bền nhiệt có tính kháng khuẩn nhẹ.Sự phát triển và trao đổi chất của LAB làm giảm nhanh pH trong những ngày đầu của quá trình lên men và sau đó tăng nhẹ trong giai đoạn chín Axit lactic và acetic là sản phẩm lên men chủ yếu Sản phẩm pH phụ thuộc vào khả năng đệm của thịt, hoạt tính chất chuyển hóa của

hệ vi sinh vật lên men và cacbonhydrat bổ sung vào

1.6.3 Phân giải protein và lipid

Trong quá trình phân giải protein của giai đoạn chín, các peptid và amino axit chiếm khoảng 1% chất khô Các peptid và amino axit tạo nên vị đặc trưng, hoạt động như chất hỗ trợ và làm tăng mùi thơm Việc protein bị phân giải quá mức sẽ làm cho sản phẩm đắng hơn và có vị lạ vì sự có mặt các peptid đắng Ngoài ra, các amino acid và các peptid được vi sinh vật sử dụng và chuyển hóa thành dạng dễ bay hơi

Quá trình thủy phân protein mô cơ thành các peptid chủ yếu là do hoạt động của các enzym nội bào Ngoài ra, các enzym ngoại bào góp phần chuyển hóa peptid thành các amino axit

Quá trình phân giải lipid gồm phân giải tri-acylglycerol do lipase và phân giải phospholipid do phospholipase và kết quả là giải phóng các axit béo Những axit

béo này có thể góp phần tạo nên vị và gián tiếp sinh ra hợp chất thơm qua các phản ứng oxy hóa tiếp theo

1.6.4 Làm chín sinh hóa

Thời gian từ khi nhồi định hình đến khi hoàn thành sản phẩm được gọi là xúc xích chín “Sausage ripening” Thời gian chín được chia ra giai đoạn lên men (Do vi khuẩn lactic) và chín sinh hóa (sản phẩm khô, có mùi thơm) (Lücker, 1998) Sự hao hụt trọng lượng phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối (RH) của phòng làm chín, vận tốc dòng khí bên trong phòng, thời gian chín, mức độ xay nhỏ thịt, nguyên liệu làm bao nhồi, đường kính bao và lượng chất béo trong xúc xích (Klettner,

Roedel, Ott và Ponent; theo Del Nobile và cộng sự, 2009)

1.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men xúc xích

Quá trình lên men là quá trình trao đổi chất sinh năng lượng diễn ra trong tế bào vi sinh vật nhưng có quan hệ mật thiết với các yếu tố bên trong và bên ngoài trong quá trình chín của xúc xích Không một yếu tố riêng rẽ nào có tính quyết định đến quá trình lên men/chín xúc xích.Việc kiểm soát nghiêm ngặt áp suất, sự tuần hoàn khí nhiệt độ trong buồng ủ chín, vỏ bọc và chế độ hun khói là điều kiện cần thiết để có được sản phẩm chất lượng và an toàn Những khía cạnh này rất khó kiểm soát về mặt lý thuyết nhưng quá trình thực nghiệm lâu dài đã có thể cho kết quả tốt Cuối cùng, việc sử dụng các chủng vi khuẩn nuôi cấy thuần và các nấm mốc, men bề mặt đã đưa ra công nghệ đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn cho người sử dụng

Để quá trình lên men đạt hiệu quả cần chọn lựa nguyên liệu thịt thích hợp, được kiểm soát về mặt vệ sinh và không có độ pH cao Thành phần đường (carbonhydrate tự nhiên, glucose và các dẫn xuất) và các chất khác như các axit amin, axitbéo, muối khoáng, vitamin…có vai trò thúc đẩy quá trình lên men Các chủng khởi động (cùng với hệ vi sinh vật tự nhiên) và các enzyme có trong thịt khởi động quá trình lên men, mức độ phụ thuộc vào việc kiểm soát các yếu tố ngoại cảnh như nhiệt độ, độ ẩm, sự tuần hoàn khí và xông khói Có thể sử dụng các yếu tố ngoại cảnh này và các yếu tố nội tại như hàm lượng muối, nitrat/nitrit để điều chỉnh

quá trình lên men Nhiệt độ là yếu tố có tính chất quyết định vì nó có tác động chọn lọc mạnh mẽ đến các vi sinh vật có mặt trong sản phẩm (Puolanne 1977)

Các vi sinh vật có sự cạnh tranh mạnh mẽ trong quá trình lên men Nguyên nhân của tác động đối kháng là do sự cạnh tranh chất dinh dưỡng và tác động của các chất kháng khuẩn do các vi sinh vật sinh ra Các chủng khởi động hoặc hệ vi sinh vật trội trong tự nhiên cần có tác động đối kháng để duy trì khả năng chiếm ưu thế của chúng

Ban đầu, hệ vi sinh vật trong thịt bao gồm các vi khuẩn Gram âm Các loài chiếm

ưu thế làPseudomonas, Acinetobacter và Moraxella, Brochothrixthermosphacta,

Enterobacteria, Staphylococcus, Micrococcus, vi khuẩn sinh bào tử, vi khuẩn lactic

(LAB) Số lượng nấm men thường thấp hơn loài chiếm ưu thế.LAB, Staphylococcus và

Micrococcuskhông nhạy cảm với nồng độ muối nên chiếm ưu thế trong quá trình lên

men thịt Các loài vi khuẩn này có thể phát triển ở nhiệt độ lên men từ 20 - 250C Số lượng LAB có thể tăng đến trên 8 log CFU/g và trên 5 log CFU/g với

Staphylococcus và Micrococcus Chúng thường được bổ sung với mức 6 - 7 log

CFU Độ pH có thể giảm đến mức ≤ 5,0 ức chế sự phát triển của hầu hết các vi

khuẩn nhưng không bao gồm Staphylococcus và Micrococcus, nghĩa là hệ vi khuẩn bao gồm LAB, Staphylococcus và Micrococcus hình thành sau khi lên men khoảng

1 tuần Việc LAB sinh hydrogen peroxit cũng ức chế sự phát triển của một số vi khuẩn khác

Sự tồn tại và phát triển của một số tác nhân gây bệnh như Salmonella, Yersinia

enterocolitica và Campylobacter trong thịt lên men chủ yếu bị ức chế bởi độ pH và

nước hoạt tính (aw) thấp cũng như lactate sinh ra Listeria có khả năng tồn tại cao

hơn nhưng hầu hết đều không phát hiện sau quá trình làm khô Sự phát triển của

Clostridium và sinh độc tố thần kinh trong xúc xích lên men được kiểm soát bằng

nitrit, pH và aw thấp (Peck và Stringer 2005) Hai tác nhân quan trọng có thể gây

hại cho quá trình lên men là Staphylococcus aureus và Escherichia coli, đặc biệt là

E.coli O157:H7 Tuy nhiên, sự phát triển và sinh độc tố ruột của S.aureus lại bị ức

chế bởi sử dụng chủng vi khuẩn lactic (LAB) khởi động (Niskanen và Nurmi 1976)

Ở xúc xích khô, số lượng E.coli O157:H7 giảm từ 3 log CFU/g xuống 2 log CFU/g,

tuy nhiên vì mức độ nhiễm loại vi khuẩn này thấp nên nguy cơ trong thịt lên men không mang tính đặc trưng(Erkkilӓ và cộng sự 2000)

1.8 Mối nguy vi sinh vật trong xúc xích lên men bán khô

Enterobacteriaceae là họ vi khuẩn lớn cư trú ở đường ruột người và động vật

bao gồm một số loài vi khuẩn cộng sinh không gây hại và một số loài vi khuẩn gây

bệnh Các loài vi khuẩn gây bệnh thường gặp ở thịt thuộc họ Enterobacteriaceae là

Salmonella, E.coli, Shigella

Trong quá trình lên men xúc xích có một số yếu tố như hàm lượng nước hoạt tính và độ pH ban đầu cao, nồng độ cacbonhydrate lên men thấp, số lượng vi khuẩn lactic trong hỗn hợp thịt xay thấp, nồng độ nitrit ở mức độ rất thấp cũng như nhiệt

độ cao của quá trình ủ chín thuận lợi cho sự phát triển của vi khuẩn thuộc họ

Enterobacteriaceae và làm tăng nguy cơ do vi khuẩn Salmonella Trong quá trình

làm khô, vi khuẩn họ Enterobacteriaceae, bao gồm cả Salmonella và Yersinia bị bất

hoạt rất chậm, mức độ bất hoạt phụ thuộc vào số lượng vi khuẩn, lượng axit hình thành và mức độ làm khô

S.aureus là loại cầu khuẩn Gram dương gây bệnh cơ hội bằng ngoại độc tố,

chúng thường có trong thịt và xúc xích lên men nhưng chỉ với số lượng thấp Vi khuẩn này ít bị tác động của nồng độ muối và nitrit nhưng lại cạnh tranh kém trong điều kiện hiếu khí

Listeria monocytogenes là vi khuẩn gây bệnh có khả năng tồn tại trong cả điều

kiện có và không có oxy (hiếu khí tùy tiện) Nó là nguyên nhân đứng thứ ba trong số các vi khuẩn hàng đầu gây bệnh qua thực phẩm và tỷ lệ tử vong thậm chí còn vượt cả

Salmonella và Clostridium botulinum Vì Listeria thường có mặt trong thịt và là loại

vi khuẩn có thể phát triển được ở điều kiện nhiệt độ thấp, lượng nước hoạt tính vừa phải (>0,93) nên nó được coi là nguy cơ đối với xúc xích lên men Tuy nhiên người ta chưa thấy có bằng chứng chứng minh liên quan giữa việc tiêu thụ xúc xích lên men

và các vụ ngộ độc do Listeria Hiếm khi người ta thấy có Listeria trong xúc xích lên

men ở điều kiện sản xuất công nghiệp, ngay cả khi nó không được sấy khô

Enterohemorrhagic E.coli (EHEC - E.coli) gây xuất huyết đường ruột Liều

gây bệnh do EHEC thường thấp và việc nhân lên trong quá trình lên men không phải lúc nào cũng là nguyên nhân gây bệnh

Bên cạnh các nguy cơ do vi khuẩn, xúc xích lên men còn có nguy cơ nhiễm một số loài nấm sinh độc tố Nấm mốc phát triển trong sản phẩm thịt lên men

thường là Penicillium như P verrucosum, P chrysogenum, P frequentans , đôi khi phối hợp với Scopulariopsis spp Hiếm khi người ta phân lập đượcAspergillus

vì nhiệt độ tối ưu của nó cao hơn Ngoài ra người ta còn phân lập được một số loài

nấm men như Candida vì nó thích nghi tốt với môi trường có sẵn một lượng nhỏ

đường và nồng độ muối cao Sự phát triển của nấm men thường bắt đầu trước khi nấm mốc phát triển

Ngoài các loại vi khuẩn và nấm kể trên, nguyên liệu thịt làm xúc xích có thể

có các vi khuẩn sinh bào tử như Bacillus spp vàClostridia spp Nhiều loài

Bacillus có khả năng phân giải protein và lipid là nguyên nhân gây hư hỏng quá

trình lên men xúc xích Cho đến nay người ta vẫn chưa có bằng chứng chứng minh

rằng Clostridia spp có thể phát triển và sinh độc tố trong quá trình ủ chín và bảo

quản xúc xích lên men Độc tốbotulinumchỉ có thể phát hiện được nếu trong xúc xích lên men có 104 /g bào tử Clostridium botulinum phân giải protein, không bổ

sung đường glucose, pH <5,5, nhiệt độ trung tâm tới 58,30C và giữ trong thời gian dài ở 270C

1.9 Ngộ độc thực phẩm do xúc xích lên men bán khô

Mặc dù người ta đã tiến hành biện pháp kiểm soát các mối nguy vi sinh vật trong xúc xích lên men nhưng nhiều vụ ngộ độc có liên quan đã được ghi nhận

Tháng 12/1994 tại Australia xảy ra ngộ độc do vi khuẩn non- E.coli O157:H7

ở thịt và xúc xích kiểu Đức (mettwurst ) Luncheon với 81 người mắc, tử vong 1

Năm 1995, một vụ ngộ độc xảy ra tại Australia do E.coli O111:NM sinh độc

tố SLT với 23 người mắc sau khi ăn xúc xích Mettwurst [18]

Năm1999 ở Canada xảy ra vụ ngộ độc thực phẩm do E.coli O157:H7 sau khi

ăn xúc xích kiểu Hungary

Một vụ ngộ độc thực phẩm do E.coli O111:NM ở nam Australia do ăn xúc xích lên men bán khô sản xuất tại cơ sở tư nhân E.coli O111:NM phân lập được ở

cả người mắc và xúc xích E.coli này lên men đường sorbitol và có gen sinh độc tố

giống độc tố của vi khuẩn gây bệnh lỵ (Shiga - like toxin)[15]

Các loài E.coli gây bệnh ở người có các yếu tố độc lực đặc biệt như E.coli sinh độc tố giống độc tố lỵ (Shiga toxin E.coli- STEC) Các STEC gây bệnh thực phẩm

chủ yếu là O26, O45, O103, O111, O121, O145, O157 (FDA 2012) and O104 (ECDC/EFSA 2011)

E coli có thể phát triển ở nhiệt độ 7 - 46°C, pH từ 4.4 - 10.0 và nước hoạt tính tối

thiểu là 0.95 khi các điều kiện khác gần đạt tới mức tối ưu Một số chủng STEC có thể tồn tại ở pH 2.5 - 3.0 trên 4 giờ STEC có khả năng tồn tại ở nhiệt độ đông lạnh -20°C, tuy nhiên, sẽ dễ dàng bị bất hoạt khi xử lý nhiệt (FSANZ 2013; Meng và cộng sự 2013) Tỷ lệ mắc nhiễm trùng do STEC ở Australia trong năm 2012 là 0.5 ca / 100,000 dân (112 ca), bao gồm cả từ thực phẩm và không có nguồn gốc từ thực phẩm Điều này cũng tương tự với tỷ lệ trung bình 5 năm trước là 0.5 ca/100,000 dân/năm (từ 0.4 - 0.6 ca/100,000 dân/năm) Typ huyết thanh STEC thường gặp ở Australia năm 2010 là O157 (chiếm 58.8%), tiếp theo là O111(FSANZ 2013) [16]

Một số vụ ngộ độc thực phẩm tiêu biểu do STEC có liên quan đến tiêu thụ xúc xích ăn ngay không qua xử lý nhiệt đã được ghi nhận:

- Ngộ độc thực phẩm ở Nam Australia năm 1995 với trên 200 ca mắc, 1 bé 4 tuổi chết do STEC O111:NM do ăn sausage mettwurst (FSANZ 2003)

- 14 ca mắc ngộ độc do STEC O157:H7 sau khi ăn xúc xích Lebanon bologna, loại ăn ngay không qua xử lý nhiệt ở Mỹ năm 2011 (CDC, 2011)[11]

- Ngộ độc thực phẩm do STEC O103 với 16 ca mắc tại Nauy năm 2006 (Schimmer et al 2008)

Tại Mỹ, theo CDC, từ 1/7/2009 đến 14/4/2010, có 11 bệnh nhân ngộ độc thực

phẩm do Salmonella Senftenberg, trong đó 2 trường hợp do ăn salami Tính đến 30/4/2010, toàn quốc có 272 ca ngộ độc do Salmonella vì salami có hạt tiêu đen và

đỏ nhập khẩu từ châu Âu Nguyên nhân những vụ ngộ độc này có thể do thời gian

xử lý chưa thích hợp, nước hoạt tính thấp và độ pH cao của salami thích hợp cho

Salmonella tồn tại [6]

Bảng 1.4 Tỷ lệ nhiễm Salmonella Montevidio do Salami kiểu Ý và hạt tiêu xay[6]

Nghiên cứu bệnh - chứng (case - control)

Thực phẩm Bệnh (n = 43) Chứng (n = 43) mOR (95% CI)

Chữ viết tắt: mOR = Tỷ số chênh ( odds ratio); CI = Khoảng tin cậy

* Bao gồm salami, capocollo, calabrese, sopressata, và prosciutto

Hình 1.3 Số ca ngộ độc do Salmonella Montevidio (N = 272) [6]

Giai đoạn từ 4/7/2009 - 30/4/2010 tại 44 bang của Mỹ

Cũng theo CDC Mỹ (2011), có 14 người ngộ độc thực phẩm do E coli, typ

huyết thanh O157:H7 tại các bang Maryland (3), New Jersey (2), Bắc California (1), Ohio (2) và Pennsylvania (6) sau khi ăn xúc xích Lebanon bologna dạng cắt lát, hun khói, lên men bán khô vì đã không kiểm soát được đúng nhiệt độ trong sản xuất

1.10 Quy trình sản xuất xúc xích lên men bán khô

Mặc dù trên thế giới có rất nhiều loại xúc xích lên men với nhiều công thức khác nhau, nhưng nói chung quy trình công nghệ sản xuất xúc xích lên men bán khôtuân theo các bước như hình 1.4

1.10.1 Quy trình sản xuất

- Lựa chọn nguyên liệu

Thịt của động vật trưởng thành, khỏe mạnh.Việc sử dụng thịt ướp lạnh với độ

pH thấp là phù hợp Đối với thịt bò, độ pH thấp khoảng 5,8-5,9 thu được trong vòng một vài ngày Thịt lợn thường axit hóa nhanh hơn một chút với pH cuối cùng của 5,7-5,8 Khuyến cáo sử dụng thịt và thịt mỡ đã được cấp đông lạnh (-3°C đến -5°C)

từ một đến hai ngày trước khi chế biến

- Nghiền, xay nhuyễn và phối trộn

Mức độ xay thịt phụ thuộc vào từng loại xúc xích, đa số các loại xúc xích lên men khô thì thịt chủ yếu là xay thô thịt (một số Salami Ý, một số loại sucuk); thường chúng được xay nhỏ vừa phải

- Nhồi vào vỏ bao, định lượng, buộc đầu

Thịt sau khi được xay nhuyễn, phối trộn thì được đưa đi nhồi vào vỏ bao ngay lập tức hoặc giữ trong tủ lạnh tránh không khí làm biến đổi màu và ổn định vi sinh vật Phải nhồi sao cho không khí trong bao ở mức thấp nhất vì không khí sẽ oxy hoá chất béo làm xúc xích có màu xấu và giảm thời gian sử dụng.Vỏ bao bao gói xúc xích thường là ruột động vật đã được xử lý (ruột lợn và cừu) Có thể sử dụng vỏ bao nhân tạo có bản chất là gelatin hoặccolagen

- Phun chủng lên bề mặt

Trước hết, chủng giống lên men bề mặt (nấm men, mốc) sẽ được hoạt hóa Sau

đó đưa xúc xích vào buồng lên men và phun chủng giống lên bề mặt của xúc xích

đầuđượcgiữở20°Cvàngày cuối giảmđến 18 - 16oC.Độ ẩmtươngđốigiảmdần từ88 - 86% vào ngày đầu tiên và ngày cuối đến86 - 80% Thời gian làm khô, làm chín từ 10-12 ngày

- Gia nhiệt sơ bộ

Để tăng tính an toàn cho sản phẩm có thể tiến hành gia nhiệt sơ bộ (sấy hoặc hun khói) ở nhiệt độ vừa phải trong thời gian ngắn Sau đó đưa đi bảo quản lạnh ở 0-4oC

- Đóng gói và bảo quản

Xúc xích được đưa đi đóng gói hút chân không và bảo quản ở 0-4oC, thời hạn

sử dụng 60 ngày

Hình 1.4 Quytrình công nghệ sản xuất XXLM bán khô

Nguyên liệu

Lạnh đông Cắt, xay

Phối trộn

Nhồi, định lượng

Đóng gói và bảo quản

Chế phẩm lên men Nguyên liệu phụ

Sản phẩm XXLMBK