Nghiên cứu các công nghệ sản xuất xúc xích lên men khô có sử dụng chủng khởi động

Hiện nay, xúc xích lên men khô đa số được sản xuất công nghiệp hóa và có bổ sung chế phẩm vi sinh vật vi khuẩn lactic - Lactic axit bacteria LAB, nấm men, nấm mốc được tuyển chọn làm

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

MỞ ĐẦU 5

Chương 1 TỔNG QUAN 4

1.1 Xúc xích lên men 4

1.1.1 Định nghĩa, phân loại 4

1.1.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của xúc xích lên men khô 7

1.1.3 Công nghệ sản xuất XXLM khô có sử dụng chủng khởi động 8

1.2 Chủng khởi động trong sản xuất xúc xích lên men 24

1.2.1 Vai trò của chủng khởi động 25

1.2.2 Các loại chủng khởi động 26

Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.1 Nguyên vật liệu 35

2.1.1 Nguyên liệu 35

2.1.2 Chủng VSV nghiên cứu 35

2.1.3 Hóa chất và môi trường 36

2.1.4 Thiết bị 36

2.2 Phương pháp nghiên cứu 37

2.2.1 Phương pháp vi sinh 37

2.2.2 Phương pháp hoá lý 39

2.2.3 Phương pháp đánh giá cảm quan 40

2.3 Phương pháp thực nghiệm 41

2.3.1 Nghiên cứu lựa chọn chế phẩm sinh học riêng lẻ cho sản phẩm xúc xích lên men khô 41

2.3.2 Nghiên cứu sử dụng phối hợp các loại chế phẩm và công nghệ lên men 41

2.3.3 Nghiên cứu làm chín của xúc xích lên men khô khi đã lựa chọn chế phẩm sinh học có hoạt tính tốt nhất 41

2.4 Phương pháp xử lý số liệu 42

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43

3.1 Nghiên cứu tìm thành phần nguyên liệu chính và phụ gia phù hợp cho công thức sản xuất xúc xích lên men khô 43

3.3 Nghiên cứu sử dụng kết hợp các chủng , chế phẩm vi sinh vật và chế độ lên men cho sản xuất xúc xích lên men khô 51

3.4 Nghiên cứu chế độ làm chín xúc xích lên men khô 57

3.5 Đánh giá chất lượng sản phẩm cuối cùng 64

3.5.1 Đánh giá chất lượng qua các chỉ tiêu lý hóa và vi sinh 64

3.5.2 Đánh giá cảm quan sản phẩm 66

3.6 Xây dựng quy trình sản xuất xúc xích lên men 69

KẾT LUẬN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

PHỤ LỤC 75

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Một số hình ảnh SP thịt lên men trên thế giới và ở Việt Nam 4

Hình 1.2 Quy trình công nghệ sản xuất xúc xích lên men khô 10

Hình 1.3 Hình ảnh một số chủng VSV làm chủng cấy trong thịt lên men 27

Hình 3.1 pH của các xúc xích lên men có bổ sung hàm lƣợng glucose khác nhau 46

Hình 3.2 pH của xúc xích lên men khô bổ sung chủng khởi động riêng lẻ 47

Hình 3.3 Hàm lƣợng NH3 của các mẫu xúc xích có bổ sung 47

Hình 3.4 Số lƣợng Enterobacteriaceae của các mẫu xúc xích có bổ sung chủng khởi động riêng lẻ 48

Hình 3.5 Số lƣợng S aureus của các mẫu xúc xích có bổ sung 49

Hình 3.6 Số lƣợng vi khuẩn lactic của các mẫu xúc xích có bổ sung 49

Hình 3.7 pH của các mẫu xúc xích lên men chế độ 24÷25oC có bổ sung các chủng khởi động kết hợp 53

Hình 3.8 pH của các mẫu xúc xích lên men chế độ 19÷20oC có bổ sung các chủng khởi động kết hợp 53

Hình 3.9 Hàm lƣợng NH3 của các mẫu xúc xích lên men chế độ 24÷25oC có bổ sung các chủng khởi động kết hợp 53

Hình 3.10 Hàm lƣợng NH3 của các mẫu xúc xích lên men chế độ 19÷20oC có bổ sung các chủng khởi động kết hợp 53

Hình 3.11 Số lƣợng Enterobacteriaceae của các mẫu xúc xích lên men chế độ 24÷25oC có bổ sung các chủng khởi động kết hợp 54

Hình 3.12 Số lƣợng Enterobacteriaceae của các mẫu xúc xích lên men chế độ 19÷20oC có bổ sung các chủng khởi động kết hợp 54

Hình 3.13 Số lƣợng S.aureus của các mẫu xúc xích lên men chế độ 24÷25oC bổ sung các chủng khởi động kết hợp 54

Hình 3.14 Số lƣợng S.aureus của các mẫu xúc xích lên men chế độ 19÷20oC bổ sung

các chủng khởi động kết hợp 54

Hình 3.16 Số lƣợng vi khuẩn lactic của các mẫu xúc xích lên men chế độ 19÷20oC có bổ sung các chủng khởi động kết hợp 56

Hình 3.17 pH của các mẫu xúc xích lên men trong chế độ làm khô 60

Hình 3.18 Hàm lƣợng NH3 của các mẫu xúc xích lên men 60

Hình 3.19 Độ ẩm của các mẫu xúc xích chế độ làm khô 61

Hình 3.20 Số lƣợng S.aureus của các mẫu xúc xích ở chế độ làm khô 61

Hình 3.21 Số lƣợng Enterobacteriaceae của các mẫu xúc xích 62

Hình 3.22 Số lƣợng vi khuẩn lactic của các mẫu xúc xích 62

Hình 3.23 Đồ thị hoa gió biểu diễn kết quả đánh giá cảm quan XXLM khô 68

Hình 3.24 Sơ đồ quy trình sản xuất xúc xích lên men 71

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các thành phần dinh dưỡng của các sản phẩm thịt lên men 7

Bảng 1.2 Vai trò, chức năng của VSV có lợi trong chế biến thịt lên men 26

Bảng 3.1 Nghiên cứu thay đổi thành phần nguyên liệu chính 44

Bảng 3.2 Nhận xét cảm quan các mẫu XXLM khô thay đổi nguyên liệu chính 44

Bảng 3.3 Nhận xét cảm quan các mẫu XXLM khô trong nghiên cứu thay đổi hàm lượng đường thay đổi nguyên liệu chính 45

Bảng 3.4 Nhận xét các tính chất cảm quan chung của các mẫu XXLM khô 50

Bảng 3.5 Nhận xét các tính chất cảm quan chung của các mẫu XXLM khô có bổ sung chủng kết hợp lên men chế độ 24÷25oC 57

Bảng 3.6 Nhận xét cảm quan chung của các mẫu XXLM khô có bổ sung chủng kết hợp lên men chế độ 19÷20oC 57

Bảng 3.7 Kết quả kiểm nghiệm chất lượng xúc xích sau 30 ngày 65

Bảng 3.8 Kết quả cho điểm đánh giá tính chất cảm quan của các mẫu xúc xích lên men khô 67

1

MỞ ĐẦU

Hiện nay, an toàn vệ sinh thực phẩm (ATVSTP) đang trở thành vấn đề "nóng"

trên phạm vi toàn cầu Việt Nam đang phải đối mặt với những vấn đề lớn về phát triển

thị trường, hội nhập quốc tế và kiểm soát ATVSTP trong điều kiện kinh tế thị trường Vấn đề ATVSTP hiện nay đang thu hút sự quan tâm của toàn xã hội vì nó không chỉ tác động tới sức khỏe của mỗi cá nhân, mà còn ảnh hưởng cả cộng đồng, tới giống nòi của dân tộc

Hiện nay, một trong những giải pháp quan trọng để giảm thiểu nguy cơ mất ATVSTP là tạo điều kiện thuận lợi nhất cho công nghiệp sản xuất sạch phát triển Vì vậy việc tìm kiếm, áp dụng các giải pháp để sản xuất, chế biến, bảo quản thực phẩm an toàn đã và đang thu hút sự quan tâm lớn của các doanh nghiệp sản xuất cũng như các nhà khoa học Việc nghiên cứu sử dụng chế phẩm có nguồn gốc sinh học, có khả năng

ức chế hoạt động hay tiêu diệt vi sinh vật trong quá trình thu hoạch, chế biến và bảo quản thực phẩm hạn chế sử dụng các chất bảo quản có nguồn gốc hóa học đang rất được chú trọng

Xúc xích lên men là một trong những sản phẩm thịt lên men phổ biến trên thế giới Tùy theo mỗi vùng miền khác nhau mà mỗi nơi có các đặc sản đặc trưng khác nhau, cụ thể như: Chorozi (Tây Ban Nha), Salami (Italia), Summer (Mỹ), Peperoni (Châu Âu) Trong đó Salami, Peperoni là một trong số sản phẩm xúc xích lên men khô nổi tiếng trên thế giới Xúc xích lên men khô không chỉ chứa thành phần dinh dưỡng cao của thịt lên men đã chuyển hóa tốt mà còn cung cấp một hệ vi sinh vật có lợi cho con người, chính vì vậy gần đây sản phẩm được coi như nguồn thực phẩm chức năng

có giá trị

Từ trước năm 1940, sản phẩm xúc xích lên men khô trên thế giới được sản xuất thủ công lên men tự nhiên Hiện nay, xúc xích lên men khô đa số được sản xuất công

nghiệp hóa và có bổ sung chế phẩm vi sinh vật ( vi khuẩn lactic - Lactic axit bacteria

(LAB), nấm men, nấm mốc) được tuyển chọn làm chủng khởi động, ngoài mục đích

Việc nghiên cứu sử dụng chủng giống vi sinh vật có khả năng lên men tốt, tính kháng khuẩn cao sẽ kiểm soát đƣợc quá trình lên men và tạo ra hệ vi sinh vật có lợi cho

hệ tiêu hóa làm chủng khởi động trong sản xuất xúc xích lên men khô là một giải pháp đúng nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng hóa sản phẩm từ thịt, cung cấp thực phẩm chất lƣợng cao, đảm bảo ATVSTP cho toàn xã hội Chính vì vậy chúng tôi đã chọn đề tài:

Nghiên cứu công nghệ sản xuất xúc xích lên men khô (dry fermented sausages) có

sử dụng chủng khởi động

3

Mục tiêu của đề tài

- Lựa chọn chủng giống khởi động và chế độ công nghệ phù hợp trong sản xuất xúc xích lên men khô,

- Xây dựng qui trình công nghệ sản xuất sản phẩm xúc xích lên men khô (dry fermented sausages) có sử dụng chủng khởi động, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm ở điều kiện Việt nam

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nguyên liệu thịt lợn, thịt bò nạc, thịt mỡ lợn và các phụ gia khác

- Các chủng giống và chế phẩm sinh học trong lên men thịt

- Nghiên cứu qui mô phòng thí nghiệm

Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu xác định lượng nguyên liệu chính và một số phụ gia phù hợp

- Nghiên cứu sử dụng các loại chế phẩm sinh học trong và ngoài nước trong quá trình lên men xúc xích khô

- Nghiên cứu chế độ công nghệ lên men và làm chín sản phẩm (nhiệt độ, độ ẩm)

- Đánh giá chất lượng sản phẩm qua các chỉ tiêu (hóa lý, vi sinh vật, cảm quan…)

- Xây dựng qui trình công nghệ sản xuất xúc xích lên men khô

Tính mới của đề tài

Việc nghiên cứu lựa chọn nguồn chủng giống vi khuẩn lactic thích hợp làm chủng khởi động cũng như các yếu tố công nghệ phù hợp sẽ phát triển một dạng sản phẩm thịt cao cấp ở Việt Nam, không chỉ chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng đảm bảo ATVSTP mà còn là nguồn thực phẩm chức năng quý báu bởi sản phẩm này cung cấp một hệ VSV có lợi cho người tiêu dùng

4

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Xúc xích lên men

1.1.1 Định nghĩa, phân loại

1.1.1.1 Định nghĩa

Xúc xích lên men là hỗn hợp thịt và chất béođược xay nhỏ với NaCl, đường, các tác nhân bảo quản (curing agents), gia vị…, được nhồi vào trong vỏ bao, được lên men (làm chín), làm khô Đó là sản phẩm thu được từ quá trình lên men lactic một số đường

có mặt trong hỗn hợp thịt do hệ vi sinh vật sẵn có trong thịt và môi trường hoặc được

bổ sung từ bên ngoài vào, với sự có mặt của muối, các tác nhân bảo quản và gia vị Trên thế giới, xúc xích lên men được biết đến là các sản phẩm như Pepperoni (của Tây Ban Nha), Summer (của Mỹ), Salami (của Ý), Nham (của Thái Lan) Ở Việt Nam chúng ta có nem chua – một sản phẩm lên men truyền thống gần giống như xúc xích lên men

Nem chua (Việt Nam) Pepperoni (Tây Ban Nha) Salami (Ý)

Hình 1.1 Một số hình ảnh SP thịt lên men trên thế giới và ở Việt Nam

Trên thị trường Châu Âu có nhiều loại sản phẩm xúc xích lên men được hình thành từ sự thay đổi nguyên liệu ban đầu, công thức phối trộn và quá trình sản xuất đã tạo nên thói quen và phong tục của các vùng miền, quốc gia khác nhau Công nghệ sản xuất xúc xích lên men khác nhau tùy vào các địa phương tạo nên hương vị đặc trưng cho từng loại xúc xích lên men Vùng Địa Trung Hải tốc độ axit hóa đạt được ở giá trị

pH trên 5, sản phẩm ở miền bắc cho tốc độ axit hóa của sản phẩm cuối cùng đạt giá trị

5

pH dưới 5 Hun khói và sấy có thể được sử dụng để đảm bảo an toàn và đóng góp lớn trong việc ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

1.1.1.2 Phân loại

Phân loại xúc xích lên men được xem xét theo các chỉ tiêu khác nhau, như độ

ẩm, tỷ lệ giữa độ ẩm và protein (M: P), độ hao hụt trọng lượng, hoạt độ nước (aw ), mức

độ xử lý bề mặt thịt và mức độ nghiền chất béo và theo từng địa phương Xúc xích lên men bán khô và khô có thể được phân biệt trên cơ sở của giá trị aw (Incze 2004) hoặc

tỷ lệ M:P (Sebranek 2004) Sự kết hợp của độ ẩm ban đầu/muối và độ ẩm/khối lượng Protein, cũng như mức độ khô, sẽ xác định aw cuối cùng và tỷ lệ M:P tương ứng Cụ thể hơn, tỷ lệ M:P cho biết mức độ khô của phần Protein thịt Tuy nhiên, cuối cùng giá trị của aw là 0,90-0,91 và giá trị của tỷ lệ M:P là 2,0-1 có thể xác định xúc xích lên men bán khô và khô Mặt khác mô tả xúc xích dựa trên hai nhóm xúc xích lên men, đó là xúc xích lên men bán khô hoặc xúc xích Có thể phân loại theo độ ẩm như sau:

Nhóm xúc xích lên men có độ ẩm cao (moist)

Ví dụ: Teewurst, Mettwurst ( của Đức), Frishe Braunschweige, nem chua Việt Nam xếp vào nhóm này

Sản phẩm rất dễ bị hư hỏng, bảo quản lạnh, tiêu thụ trong 1÷2 ngày

Xúc xích lên men bán khô

pH cuối cùng của xúc xích bán khô là axit (từ 4,7 đến 5,2-5,4), Thời gian sản xuất ngắn với hàm lượng axit lactic là 0,5% - 1,3%, có độ ẩm từ 40% hoặc cao hơn So với xúc xích khô, các sản phẩm này cho thấy giá trị aw cao hơn (0,90-0,91), tỷ lệ của M:P khác nhau từ 2,3:1 đến 3,7:1, xúc xích bán khô phải giữ lạnh Xúc xích loại này

Xúc xích lên men khô

Nói chung, sự khác biệt chính của xúc xích lên men khô với xúc xích lên men bán khô là thời gian làm chín làm khô dài ngày, trong giai đoạn này có sự thay đổi sinh hóa

và vật lý xảy ra Quá trình làm chín làm khô có ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự ổn định và

an toàn của sản phẩm, kết quả sản phẩm có cấu trúc rắn chắc Sản phẩm này có sử dụng chủng giống thương mại Sản phẩm có thể không hun khói hoặc hun khói nhẹ Thời gian sản xuất dài từ 2÷24 tuần

Do hoạt động của vi khuẩn, giá trị pH giảm xuống còn 4,7÷5,3 (hàm lượng axit lactic 0,5†1%; độ chua tổng số 1,3%), độ ẩm thấp hơn 35% và tỷ lệ 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 chất lượng cảm quan, tính an toàn được đảm bảo bằng cách làm khô và hoạt độ nước thấp Xúc xích lên men khô chủ yếu được làm từ hỗn hợp thịt Mức độ nghiền, mức độ lên men, xông khói, nhiệt

độ chín, loại và kích cỡ vỏ bao sẽ xác định đặc điểm sản phẩm cuối cùng Sản phẩm xúc xích lên men khô có mùi vị đặc trưng hơn sản phẩm bán khô

7

Ví dụ: Salami khô hoặc cứng (của Ý, Đức, Hungary), saucission (của Pháp), pepperoni ( của Châu Âu, Bắc Mĩ, Úc) Sản phẩm ở Châu Âu có hương vị nhẹ hơn so với sản phẩm của Mỹ

Sản phẩm xúc xích lên men khô có đặc trưng hơn sản phẩm bán khô

1.1.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của xúc xích lên men khô

Sản phẩm xúc xích lên men khô là sản phẩm rất phổ biến trên thế giới có giá trị dinh dưỡng cao cũng như hương vị đặc trưng của sản phẩm này

Bảng 1.1 Các thành phần dinh dưỡng của các sản phẩm thịt lên men [15]

1.1.3 Công nghệ sản xuất XXLM khô có sử dụng chủng khởi động

1.1.3.1 Quy trình sản xuất xúc xích lên men khô

Mặc dù trên thế gới có rất nhiều loại xúc xích lên men với nhiều công thức khác nhau, tuy nhiên quy trình sản xuất xúc xích lên men khô tuân theo một quy trình sản xuất nhƣ hình 1.2

Thuyết minh quy trình công nghệ

a Lựa chọn nguyên liệu:

9

Thịt từ con vật trưởng thành, khoẻ mạnh Thịt bò nên có pH tối thiểu 5,8 – 6,0

Và thịt lợn nên có pH tối thiểu 5,7 – 5,8

Mỡ lợn thường chọn loại mỡ cổ (mỡ gáy) tạo cấu trúc tốt cho sản phẩm

b Nghiền, xay nhuyễn và phối trộn

Có rất nhiều cách nghiền, xay và phối trộn khác nhau đối với xúc xích bán khô và xúc xích khô Mức độ xay to nhỏ phụ thuộc vào từng loại xúc xích

Thịt bò thì thường xay trước rồi sau đến thịt lợn nạc, mỡ và sau cùng là các nguyên liệu phụ Muối được bổ sung cuối cùng trong quá trình xay

c 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 Nhồi làm sao cho lượng không khí trong thanh xúc xích là ít nhất vì không khí sẽ làm

ôi hoá chất béo nên ảnh hưởng xấu đến màu sắc và làm giảm thời gian sử dụng của xúc xích

Vỏ bao bao gói xúc xích thường là ruột động vật đã được xử lý thường là ruột lợn và cừu Có thể sử dụng vỏ bao nhân tạo có bản chất gelatin hay collagen

d Lên men

Xúc xích sau khi nhồi được cho vào buồng lên men dưới sự kiểm soát nhiệt độ,

độ ẩm tương đối, tốc độ không khí tùy thuộc vào từng loại xúc xích Công đoạn lên men có thể lên men tự nhiên và lên men có bổ sung chủng khởi động Đối với lên men

tự nhiên không kiểm soát các yếu tố trên Nhiệt độ lên men thường từ 20÷25oC, độ ẩm tương đối khoảng 88-94% Thời gian lên men khoảng vài ngày sản phẩm có pH đạt 4,7÷4,8oC

e Làm chín, làm khô sản phẩm

Quá trình làm chín và làm khô có thể diễn ra tự nhiên ở thời tiết vùng ôn đới hoặc được làm chín làm khô trong buồng có khống chế nhiệt độ và độ ẩm tương đối Nhiệt

10

Hình 1.2 Quy trình công nghệ sản xuất xúc xích lên men khô [15] [20]

độ trong buồng chín ban đầu được giữ ở 22°C và từ từ giảm đến 14÷16o

C Độ ẩm tương đối giảm dần từ giá trị điển hình của 85÷88% vào ngày đầu tiên đến 80÷82% trước khi xúc xích được chuyển giao cho các phòng làm chín và làm khô Trong quá

Chế phẩm VSV

Nguyên liệu phụ Bao bì

Thái, xay

Nhồi, định lượng

Định hình, buộc đầu

Lên men

Làm khô dài ngày

Đóng gói và bảo quản

Nguyên liệu

Lạnh đông

Phối trộn

XXLM khô

Mỡ là nguồn cung cấp chất béo trong sản xuất xúc xích, chất béo có thể chiếm một lượng lớn khoảng 30÷50% sau quá trình làm khô Mỡ có tác dụng làm giảm hoạt

độ nước khối bán thành phẩm tăng độ dính, độ béo, làm tăng giá trị cảm quan cho sản

12

phẩm Mỡ lạnh đông có màu trắng đục, mùi thơm tự nhiên của thịt mỡ Mỡ lợn thường

chọn loại mỡ cổ (mỡ gáy) tạo cấu trúc tốt cho sản phẩm

Tỷ lệ phần trăm mỡ có thể thay đổi (10÷40%), nó phải rắn chắc, màu trắng và

tươi với điểm nóng chảy cao và lượng các axit béo không bão hòa đa thấp để tránh ôi

khét Mỡ ở lưng lợn cũng được sử dụng phổ biến, vì loại này có hàm lượng

polylinolenic không no và axit linoleic thấp (tương ứng là 8,5% và 1% tổng axit béo)

mà chúng có khả năng tự oxi hoá cao

b Phụ gia

Muối thường được thêm vào ở nhiều mức độ khác nhau từ 2÷4% tùy thuộc vào

công nghệ và nhu cầu thị hiếu Muối thực hiện nhiều chức năng bao gồm cả ức chế vi

khuẩn phát triển, giảm aw, tách protein hòa tan trong muối, tác dụng chống oxi hóa

Nitrate và nirite có vai trò làm ổn định màu sắc, cấu trúc, hương vị, tính an toàn

và tính bền trong bảo quản các sản phẩm thịt Muối nirite có tác dụng làm kìm hãm sự

phát triển của vi sinh vật gây hỏng Nitrat không có vai trò trực tiếp mà có tác dụng khi

bị khử thành nitrit bởi VSV Mặc dù NaCl và NO2 góp phần tạo sự ổn định cho xúc

xích thành phẩm, nhưng trong hầu hết các trường hợp, vai trò trước tiên là tạo điều

kiện thuận lợi cho việc lựa chọn các chủng LAB trong công đoạn đầu của quá trình lên

men và để ngăn chặn sự phát triển của những vi sinh vật không mong muốn Theo quyết định 3742/2001/QĐ-BYT của Bộ Y tế qui định hàm lượng nitrate cho

nhóm sản phẩm thịt chế biến không qua xử lý nhiệt là 365ppm, không có qui định về

nitrite Tuy nhiên trong TCVN 7050:2009 yêu cầu kỹ thuật đối với sản phẩm thịt

không qua xử lý nhiệt qui định giới hạn hàm lượng nitrite không vượt quá 134mg/kg

sản phẩm Giới hạn cho phép này cũng phù hợp với xu thế thế giới về việc sử dụng

nitrite và nitrate Theo FDA (Cục quản lý dược và thực phẩm Mỹ) khuyến cáo sử dụng

nitrite và nitrate thì sản phẩm cuối cùng không được vượt quá 200ppm

Nitrate và nirite được thêm vào thịt trong sản xuất xúc xích ở một mức độ

150÷250ppm tùy thuộc vào sản phẩm thịt và phù hợp với quy định

pH của sản phẩm cuối cùng Hàm lượng đường bổ sung là rất quan trọng vì nó xác định rõ tỉ lệ và mức độ axit lactic tạo thành, giữ vai trò tạo kết cấu và hương vị cho xúc xích Lượng đường bổ sung thường là 0,5÷2%

Các loại gia vị đều có trong xúc xích lên men Hạt tiêu khoảng (0,2÷0,3%) xúc xích lên men Địa Trung Hải có thể chứa hạt tiêu hàm lượng cao hơn (1†3%) Tỏi bột

và các loại gia vị khác như hạt cải, rau mùi, gừng… cũng được sử dụng trong sản xuất xúc xích lên men Các loại gia vị cũng được chứng minh như là chất chống oxy hóa hiệu quả, kích thích hoạt động của LAB bằng cách cung cấp Mn và ức chế vi sinh vật không mong muốn (Arora và Kaur 1999; Aguirrezabal et al 2000; Hagen et al 2000; Chi và Wu 2007)

Phụ gia muối photphate cũng được sử dụng trong sản xuất xúc xích lên men Photphate thêm vào có tác dụng làm dày, làm đặc, chất giữ ẩm và tạo gel cho sản phẩm, làm cho sản phẩm có cấu trúc tốt hơn, tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm

14

1.1.3.3 Quá trình lên men

Quá trình lên men có thể được coi là công đoạn quan trọng nhất trong sản xuất xúc xích lên men khô trong đó sự phát triển và sự chuyển hóa đường glucose thành axit lactic của chủng LAB kèm theo sự giảm pH xảy ra rất nhanh Tuy nhiên, cần phải hiểu

rõ rằng những biến đổi quan trọng khác cũng diễn ra trong giai đoạn này, hơn nữa sự phát triển của LAB thường tiếp tục trong quá trình làm khô và hun khói của loại xúc xích bán khô Trong trường hợp của xúc xích khô, quá trình lên men xảy ra cùng lúc với giai đoạn đầu của quá trình làm khô và hoạt tính của enzyme VSV vẫn tồn tại thậm chí cả khi các điều kiện không cho phép sự phát triển của VSV

Quá trình lên men có thể lên men tự nhiên và lên men có bổ sung chủng khởi động

a Quá trình lên men tự nhiên

Quá trình này phụ thuộc hoàn toàn vào sự có mặt của LAB trong nguyên liệu thịt tươi LAB xuất hiện trong thịt là điều hoàn toàn đúng nhưng ban đầu với số lượng thấp, trừ phi thịt được bảo quản một thời gian trong các túi chân không Sự lựa chọn các điều kiện ban đầu ngăn cản quần thể VSV Gram (-) nổi trội trong thịt và các vi

khuẩn sinh hương Gram (+) bao gồm Micrococcus và các loài Staphylococcus coagulase dương và âm, cũng như các loại LAB Người ta chứng minh rằng quá trình lên men theo thứ tự bắt đầu là các loài Enterobacteriaceae, tiếp theo là Enterococcus

và cuối cùng là Lactobacillus và Pediococcus [15]

Ở những loại xúc xích có bổ sung nitrat mà không có mặt của nitrit thì các loại vi khuẩn có thể phát triển rộng hơn và điều này làm cải thiện chất lượng của xúc xích lên men khô một cách rõ rệt 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 chủng Pseudomonas và các loại cầu khuẩn gram âm nhạy

cảm với axit khác bị tiêu diệt trong vòng 2÷3 ngày, mặc dù có nhiều loài có thể chống

chịu axit hơn như Salmonella, có thể tồn tại trong thời gian dài Số lượng LAB có xu

15

hướng giảm sau khi đạt được cực đại, mặc dù trong các loại xúc xích được chín bởi 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 Sự trì hoãn quá trình lên men lactic ban đầu và sự giảm chậm giá trị pH tạo thuận lợi cho sự phát triển của

S.aureus và có thể sinh enterotoxin Lượng mùi hương thấp cũng có thể do sự phát

triển của các VSV không mong muốn

Các loài thuộc chủng Lactobacillus là các LAB nổi trội trong quá trình lên men xúc xích tự nhiên Các loài xuất hiện phổ biến nhất là L bavaricus, L curvatus, L farciminis, L plantarum và L sakei có thể là loài đóng vai trò quan trọng nhất, tiếp đó

là L curvatus Các loài không mong muốn như loài L viridescens sinh H2O2, cũng có

thể xuất hiện với số lượng rõ rệt Pediococcus xếp thứ 2 sau chủng Lactobacillus, nó nổi trội hơn về số lượng trong quá trình lên men Các loài Pd damnosus, Pd axitilactici và Pd pentasacceous đều đóng vai trò quan trọng Lactococcus và Leuconostoc thường chỉ xuất hiện với số lượng nhỏ, mặc dù chủng Leuconostoc với số

lượng lớn thường đi kèm với các loại xúc xích kém chất lượng

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 chế VSV có hại phát triển

Quá trình lên men truyền thống xuất hiện trước những năm 1940 đa số là quá trình lên men lactic tự nhiên

b Quá trình lên men có bổ sung chủng khởi động [19]

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 VSV vào sản phẩm xúc xích lên men nhằm nâng cao giá trị cảm quan, tính an toàn và rút ngắn thời

16

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

Hiện nay việc sử dụng bổ sung các loại VSV trong sản xuất lên men đang được

sử dụng không chỉ để thực hiện quá trình lên men mà còn để bảo quản chất lượng vi sinh vật của sản phẩm Chủng LAB được lựa chọn là chủng khởi động trong xúc xích lên men phải đáp ứng một số tiêu chuẩn nhưng khả năng cạnh tranh thành công đối với các vi khuẩn có sẵn trong thịt là điều kiện tiên quyết Tuy nhiên khả năng cạnh tranh bị tác động bởi một số các nhân tố ngoài các tính chất bản chất của chủng khởi động Trong trường hợp đó, các VSV này cần phải có mặt nhưng với số lượng không quá lớn, để không làm biến tính các tính chất cảm quan của sản phẩm (như mùi, vị, cấu trúc) và ngăn chặn được các vi khuẩn không mong muốn phát triển

Các tiêu chuẩn đối với các chủng được chọn làm chủng khởi động trong quá trình lên men xúc xích

 Phải có khả năng cạnh tranh hiệu quả đối với các chủng bản thể

 Phải sinh axit lactic có tính chất tương xứng

 Phải có khả năng chống chịu NaCl và có thể phát triển nồng độ ít nhất 6%

 Phải có khả năng chống chịu được NaNO3 và có thể phát triển ở nồng độ ít nhất

là 100mg/kg

 Phải có khả năng phát triển trong khoảng 15÷40°C, tối ưu ở 30÷37°C

 Phải là chủng lên men đồng hình

 Phải không phân giải protein

 Phải không sinh H2O2 với số lượng lớn

 Nên có catalase dương

 Nên có khả năng phân giải Nitrate

 Nên có khả năng tăng cường hương cho xúc xích thành phẩm

17

 Nên không sinh nhày nhớt

 Nên có khả năng đối kháng với các vi sinh vật gây hư hỏng và các vi sinh vật không mong muốn

 Nhân tố ảnh hưởng tới khả năng cạnh tranh của các chủng khởi động:

- Số lượng ban đầu của các chủng bản thể trong hỗn hợp lên men

- Bản chất của các chủng bản thể

- Mật độ cấy chủng khởi động

- Trạng thái sinh lý học của chủng khởi động

Giới thiệu các chủng giống thương mại đang có trên thế giới hiện nay

Theo truyền thống, các sản phẩm lên men thường phụ thuộc vào chủng hoang

dã mà không phù hợp với bất kì loài cụ thể nào nhưng chúng thường có mối liên quan

tới chủng Lactobacilli plantarum

Hiện nay các loài khác như Lb.casein và Lb.leichmanii cũng như nhiều loài

khác đều được phân lập từ các sản phẩm thịt lên men truyền thống

Ở Mỹ, Lb.plantarum, Pediococcus pentosaceus hay P axitilactici thường được

sử dụng làm chủng khởi động

Ở Châu Âu, các chủng khởi động được sử dụng nhiều bao gồm LB sakei, Lb.plantarum, Pediococcus pentosaceus, Staphylococcus xylosus, S carnosus và đến một phạm vi thấp hơn Micrococcus spp [7]

Việc sử dụng các loài vi sinh vật trong tự nhiên không đảm bảo được chất lượng sản phẩm Ưu điểm của việc sử dụng chủng khởi động là cùng một loài vi sinh vật có thể được nuôi cấy nhiều lần cắt giảm các biến thể của vi sinh vật và được đưa vào sản phẩm với số lượng theo yêu cầu Hiện nay, việc kết hợp các chủng khởi động có sẵn

trong một số vi sinh vật sản xuất axit lactic (ví dụ như Lactobacilli) và cải thiện hương

vị mong muốn (Micrococcaceae, Lb brevis, Lb buchner) Tuy nhiên rất ít các sản

phẩm sử dụng các chủng khởi động là sự kết hợp của một số loài vi sinh vật vì chúng không tạo ra được sự cân bằng hương vị

18

Đặc biệt ở các quốc gia Châu Âu, xúc xích khô sử dụng nấm men và nấm mốc để sản xuất các sản phẩm với hương vị đặc trưng riêng Quá trình này có thể thực hiện bằng việc phun hoặc nhúng Các chủng mốc có xu hướng ngăn chặn các mốc tự nhiên và kết quả làm giảm đc sự nguy hiểm của mycotoxins Do đó phạm vi chín và sấy khô đối với các sản phẩm này thường có giá trị pH cuối cùng cao (pH >5) ngay cả khi pH sau khi lên men vì nấm mốc có thể sử dụng axit lactic Và điều này yêu cầu hoạt độ nước cuối cùng phải đủ thấp để bảo quản [7]

1.1.3.3 Quá trình làm chín, làm khô

Quá trình làm khô và làm chín là quá trình làm bay hơi nước bằng cách điều chỉnh độ ẩm, nhiệt độ của môi trường lên men Đây là lý do tại sao có thể tạo nên các sản phẩm xúc xích lên men khô truyền thống Quá trình làm khô quyết định một phần đến tính chất của sản phẩm, màu sắc, hương vị, cấu trúc của sản phẩm Đối với xúc xích lên men khô sau quá trình lên men và làm chín độ ẩm phải ≤ 35% là đạt yêu cầu Mức độ làm khô thay đổi đáng kể và là nhân tố chính trong quá trình xác định tính chất hóa lý và tính chất cảm quan của xúc xích, cũng như khả năng ổn định trong thời kỳ bảo quản Trong trường hợp của xúc xích lên men khô, nó không nhằm mục đích xử lý nhiệt mà quá trình làm khô là điểm tới hạn khống chế đối với sự khống chế ký sinh

trùng (Trichinella)

Độ ẩm tương đối cao ở điểm khởi đầu của hoạt động làm khô giữ vỏ xúc xích ướt mềm và hạ dần độ ẩm tương đối của không khí trong giai đoạn đầu của quá trình làm khô làm chín là yếu tố quan trọng để cho phép độ ẩm di chuyển từ bên trong xúc xích

ra bên ngoài Trong tất cả các trường hợp, cần thiết phải khống chế quá trình làm khô sao cho tốc độ thoát nước trên bề mặt của xúc xích cân bằng với tốc độ ẩm di chuyển

từ bên trong xúc xích Quá trình làm khô, hơi nước thấm qua vỏ bao và bay hơi, làm giảm khối lượng sản phẩm, tăng cấu trúc rắn chắc cho xúc xích và tạo hương thơm, màu sắc đặc trưng cho sản phẩm Nhờ quá trình làm khô, kết cấu của sản phẩm thịt tăng lên so với hỗn hợp nguyên liệu ban đầu Quá trình làm khô có tác dụng trong quá

Quá trình làm khô của xúc xích lên men khô là một quá trình kéo dài, thời gian tối thiểu một vài tuần tùy theo đường kính của xúc xích Quá trình làm khô được tiến hành ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ cuối tiêu biểu trong khoảng 12÷15°C Tuy nhiên thông thường trong thực tế thường sử dụng nhiệt độ cao hơn trong giai đoạn đầu, sau đó nhiệt

độ được giảm theo quy trình dù tiếp theo là quá trình làm khô Độ ẩm tương đối cũng được giảm theo quy trình và thường được giữ ở khoảng thấp hơn 10% trong xúc xích Các tham số vật lý được áp dụng để đảm bảo kiểm soát quá trình lên men của vi khuẩn kết quả độ pH giảm 4,9 - 5,4 và mất nước dần dần, kiểm soát kết quả độ ẩm còn lại trong xúc xích lên men khô thấp hơn 35% Thời gian của quá trình làm khô và làm chín chủ yếu phụ thuộc vào đường kính của xúc xích và độ ẩm tương đổi của không khí Độ

ẩm được giữ quá cao, quá nhiều nước được giữ lại ở bề mặt thường dẫn đến sự phát triển của vi khuẩn tăng lên trên bề mặt, do đó tạo thành một lớp nhầy nhụa Nếu độ ẩm giảm quá nhanh đặc biệt là trong giai đoạn đầu của quá trình, một lớp vỏ khô cứng và được hình thành ở lớp ngoài cùng xúc xích

Nhiều loại xúc xích bán khô được hun khói trong quá trình làm khô và quá trình hun khói cũng được ứng dụng trong xúc xích khô là loại không có quần thể nấm men, nấm mốc phát triển tiếp theo

Trong trường hợp của xúc xích khô, đặc biệt những loại có sự phát triển của men mốc trên bề mặt, thì có sự biến đổi rất lớn về hóa học trong quá trình làm khô, mà nó

20

có thể coi là sự chín Trong một số trường hợp, quá trình làm khô được hoàn thiện tương ứng ở giai đoạn đầu, sự chín được tiếp tục cho tới khi tiêu dùng Sự chín ảnh hưởng tới tính chất cảm quan của xúc xích, điển hình là mùi hương đặc trưng Các phản ứng chủ yếu là sự thủy phân lipid và protein Sự phát triển của men, mốc trên bề mặt làm biển đổi sự chín Nấm mốc có ảnh hưởng đặc biệt rõ nét, các sợi nấm xuyên qua lớp vỏ và đâm sâu vào trong hỗn hợp thịt Sự chuyển hóa axit lactic làm tăng giá trị pH trong khi hàm lượng ẩm có xu hướng ổn định hơn, tránh sự thủy phân trên bề mặt

Ở một số nước, xúc xích lên men vẫn được làm khô bằng cách đặt trực tiếp dưới ánh sáng mặt trời, hoặc bằng cách treo ở nhiệt độ thấp trong các hang tự nhiên Ở những nước công nghiệp, xúc xích có thể được vận chuyển thành dãy qua những cái bể

mà mỗi bể được giữ nhiệt độ và độ ẩm cố định Theo cách lựa chọn khác xúc xích có thể được giữ trong một bể đơn mà trong đó độ ẩm và nhiệt độ được thay đổi theo mỗi công đoạn của quá trình làm khô Trong quá trình sản xuất xúc xích bán khô với quy

mô nhỏ, các sản phẩm được giữ trong các bể giống nhau xuyên suốt toàn bộ quá trình sản xuất quay vòng của quá trình: lên men, làm khô, và hun khói Các nhân tố điều chỉnh trong quá trình làm khô sản phẩm thịt là độ ẩm tương đối của không khí, nhiệt

độ, mức độ lưu thông không khí Trong đó nhiệt độ là điều hiệu quả nhất đặc biệt đối với sản phẩm thịt Nhiệt độ quá trình bắt đầu làm khô cần thấp khoảng 100 C để ngăn chặn hoạt động của vi khuẩn Các sản phẩm khô chậm hơn vì sự thoát hơi nước chậm hơn ở nhiệt độ này Tuy nhiên thì sự an toàn cao hơn và trường hợp xơ cứng ít xảy ra hơn Phạm vi độ ẩm tương đối của không khí từ 70 - 95% tùy theo loại sản phẩm[16] Trong quá trình làm khô, các tính chất cơ học của sản phẩm biến đổi nhiều so với nguyên liệu thịt ban đầu Sản phẩm dai hơn, dễ dàng thái mỏng hơn, tạo độ cứng chắc

và tính linh hoạt là rất quan trọng trong quá trình làm khô:

- Tạo cấu trúc sản phẩm tốt

+ Độ dẻo ban đầu của thịt dần mất đi

21

+ Độ dai và khả năng thái lát được cải thiện

Hàm lượng nước quá thấp trong các sản phẩm quá khô gây ra sự biến tính của protein và giảm sự trương nở Kết quả là sản phẩm đó quá dai, mất nước gây ra độ bền kéo ở lớp ngoài Quá trình làm khô nhanh làm cho biến tính lớp ngoài do đó lớp này trở nên không thể phục hồi, lớp vỏ bị xơ cứng Các lớp bên ngoài bị tách ra từ các lớp bên trong, gây ra các lỗ hổng và vỡ Vì vậy không khí xâm nhập sâu hơn vào phía trong của sản phẩm Lúc đó oxy trong sản phẩm tạo điều kiện cho vi khuẩn hiếu khí hoạt động làm cho bên trong ôi và có màu xanh lá cây, mùi hôi xuất hiện Điều đó lý giải vì sao sản phẩm phải được sấy khô từ từ để tránh các trường hợp xơ cứng Một điều lưu ý khi nhồi sản phẩm là không tạo các lỗ khí sẽ làm cho sản phẩm trở nên rỗng hơn dễ dàng Trong các sản phẩm ít chất béo thường xuyên xảy ra hiện tượng này Chất béo có tác dụng làm mềm sản phẩm vì vậy làm khô là việc cần thiết để sản phẩm có độ cứng Các hạt chất béo cần phải dính vào thịt để tránh tạo ra các lỗ hổng, điều này làm ảnh hưởng đến độ cứng chắc cũng như chất lượng của sản phẩm cuối cùng

- Tạo hương thơm, mùi vị

Quá trình làm khô là quá trình quyết định hương thơm của sản phẩm xúc xích lên men Hương thơm của sản phẩm tạo nên do sự biến đổi các chất protein, các thành phần hòa tan kết hợp với sự mất nước trong quá trình làm khô và làm chín Hương thơm của sản phẩm còn là sự kết hợp của nhiều phụ gia sử dụng Vị mặn của sản phẩm cũng trở nên hài hòa hơn trong quá trình này vì muối tan dần vào trong sản phẩm cùng với sự dính kết của protein và chất béo tự do

- Giảm các vi sinh vật

Hoạt độ nước ban đầu của thịt là 0,966- 0,990 đây là hoạt độ nước cho mọi vi sinh vật gây bệnh có thể phát triển, gây hư hỏng sản phẩm Trong quá trình làm khô và làm chín hoạt độ nước aw của sản phẩm giảm đáng kể Khi giá trị hoạt độ nước cuối cùng của sản phẩm thịt < 0,95 hầu hết đã ức chế các vi khuẩn G (-), thay thế dần bằng

22

các nhóm lactobaccilli và các vi sinh vật chịu mặn Ở giá trị thấp hơn 0,88 - 0,90 nhiều

vi khuẩn và nấm men đã ngùng hoạt động

Mật độ và chủng loại vi sinh vật phụ thuộc nhiều vào hoạt độ nước:

- Sự tạo màu

Trong thịt có chứa nhiều mioglobin, muối nitrit tác dụng với mioglobin cho màu đỏ tươi Phản ứng đơn giản:

Mb + nitrit  Nitrozo Mb

Trong quá trình làm khô, nitrat chuyển thành nitrit, rồi thành oxit nitric Nitrit làm

chậm phát triển của độc tố làm hỏng thịt (do Clostridium botulinum tiết ra) giữ cho thịt

chậm ôi, chậm trở mùi, mất mùi Trong thịt có myoglobin làm cho thịt có màu đỏ tự nhiên, oxit nitric kết hợp với myoglobin thành nitrozomyoglobin có màu đỏ hồng Khi gia nhiệt màu đỏ hồng này chuyển thành màu đỏ hồng bền vững, làm gia tăng màu sắc hương vị thịt Ngoài ra các chất phụ gia khác như VTM C, đường glucoza bổ sung thêm vào cũng có tác động chuyển hóa NaNO2 nhanh và hoàn toàn cho sản phẩm có màu đỏ tươi nhiều hơn

Sản phẩm được bổ sung chất phụ gia muối nitrit nên trong quá trình này dưới tác dụng của nhiệt độ sẽ tạo màu sắc đẹp đỏ hồng cho sản phẩm cuối cùng

1.3.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng

a Nhiệt độ lên men

23

Vi khuẩn lactic phát triển tốt ở khoảng nhiệt độ trên 20oC và dưới 40o

C Sự lên men thường diễn ra ở 20÷24o

C, nếu vượt quá 25oC nguy cơ lên men hỏng và sự phát

triển của vi khuẩn S.aureus tăng lên [12] Nhiệt độ lên men còn phụ thuộc vào chủng giống, đối với L.platarum nhiệt độ thích hợp là 30÷35oC và với L.sakei và L.curvatus

thì thích hợp ở nhiệt độ thấp hơn

Nhiệt độ lên men cũng ảnh hưởng tới lượng axit lactic và axit acetic, nhiệt độ cao thuận lợi cho việc tạo thành axit lactic Có thể chia xúc xích làm 3 nhóm theo nhiệt

độ lên men:

- Lên men ở nhiệt độ cao 40oC, thời gian lên men ngắn thường từ 15÷30 giờ;

- Lên men truyền thống ở Châu Âu ở nhiệt độ 20÷24oC và làm khô ở nhiệt độ 14÷18oC;

- Lên men ở nhiệt độ thấp 10÷15oC với nguồn chủng giống thích hợp ở nhiệt độ này [22]

b Độ ẩm tương đối của không khí môi trường lên men

Quá trình lên men ngắn ở nhiệt độ cao thường được tiến hành với độ ẩm tương đối tương ứng là 98%, nhưng ở nhiệt độ thấp hơn có một quy tắc chung là độ ẩm tương đối của môi trường lên men nên thấp hơn độ ẩm của sản phẩm 5÷10% [12], [22]

c Hoạt độ nước

Khi sản xuất xúc xích lên men khối hỗn hợp thịt ban đầu nên có hoạt độ nước

aw= 0,96 để tạo điều kiện cho nhóm vi khuẩn lactic phát triển và ức chế các nhóm có hại khác Trong công nghệ việc này thực hiện bằng cách bổ sung hàm lượng muối NaCl 2,5÷3% và 25÷30% chất béo Nếu muốn giảm hàm lượng NaCl và chất béo trong xúc xích lên men, người ta tìm chất thay thế có hoạt độ nước phù hợp cho các thành phần này Các vi khuẩn gram (-) có thể phát triển mạnh khi hoạt độ nước trên 0,97 trong khi đó S.aureus có thể chiếm ưu thế và làm giảm sự phát triển của LAB khi hoạt

độ nước ở dưới 0,95 Phạm vi phát triển của LAB có thể trong khoảng aw = 0,91÷0,94,

24

do đó tốc độ làm khô đặc biệt quan trọng trong quá trình làm chín để xem có ngăn ngừa được hư hỏng hay không [22]

d Sự cấy chủng VSV khởi động trong quá trình lên men thịt

Việc sử dụng chủng khởi động chủ yếu phổ biến trong quá trình sản xuất xúc xích lên men bán khô và được nhân rộng trong quá trình sản xuất xúc xích lên men khô ở các nước như Đức Ở các khu vực khác, chủng khởi động được sử dụng ít phổ biến hơn mặc dù giá trị của chúng đang ngày càng được thừa nhận Chủng khởi động chủ yếu là LAB và chúng được bổ sung để cải thiện độ chắc của sản phẩm và để kiểm soát quá trình lên men Ở những sản phẩm mà KNO3 được bổ sung mà không có NaNO2 thì

thường được bổ sung chủng có khả năng phân giải nitrat như Micrococcus hay Staphylococcus làm chủng khởi động Staphylococcus cũng có thể được sử dụng mà

không có sự có mặt của LAB

1.2 Chủng khởi động trong sản xuất xúc xích lên men

Từ thời kỳ khởi đầu của công nghệ sinh học vào thế kỷ trước, khái niệm gây nhiễu vi sinh vật đã được biết đến Nó được các nhà khoa học tổng kết vào năm 1996

và được mô tả như là sự đối kháng gây ra bởi một vi sinh vật nào đó đối với vi sinh vật khác Khái niệm này liên quan tới vi khuẩn lactic, các chủng bảo vệ và các khái niệm bảo vệ sinh học của Holzapfel và cộng sự (1995) và Stile (1996) Theo Stile, sự ngăn ngừa sinh học liên quan đến thời hạn bảo quản kéo dài và sự tăng cường độ an toàn của thực phẩm có sử dụng hệ vi sinh vật tự nhiên có kiểm soát hoặc các sản phẩm kháng khuẩn của chúng

Thịt rất nhạy cảm với các hư hỏng mà vi sinh vật gây ra, đó là do chính các đặc điểm sinh thái của thịt (aw, pH và các dưỡng chất) Trong thịt, lactic là một trong số các

vi sinh vật dễ phát triển sau khi thịt được chế biến thành xúc xích lên men, bảo quản cực lạnh hoặc đóng gói chân không hoặc trong môi trường có biến đổi thành phần không khí Nhóm vi khuẩn lactic và cầu khuẩn sinh catalazacó vai trò quan trọng trong

25

quá trình lên men thịt Trong đó ngoài các vai trò chính lên men tạo axit lactic để hình thành cấu trúc và hương vị cho sản phẩm thì vai trò kháng khuẩn của lactic trong thịt lên men nhằm nâng cao tính an toàn và kéo dài thời hạn sử dụng là một trong những tính chất không kém phần quan trọng Cơ chế kháng khuẩn hay cạnh tranh môi trường của actic là do gây ra sự nhiễu vi sinh vật đối với các vi khuẩn gây hỏng và gây bệnh thông qua một số cơ chế như cạnh tranh oxi và dưỡng chất, cạnh tranh vị trí tấn công bám dính và sản sinh ra một loạt các chất ức chế: axit lactic, axetic, acetaldehit, diacetyl, hydroperoxit, reuterin… và bacterioxin Trong đó bacterioxin một thành phần kháng khuẩn có bản chất protein chỉ được sinh ra bởi một số loài Nhiều loại bacterioxin có phổ kháng khuẩn khá rộng đặc biệt là có khả năng kháng được các vi sinh vật gây bệnh, sinh độc tố Do có bản chất là protein nên rất dễ bị phân huỷ bởi proteaza trong hệ thống tiêu hóa, do vậy hiện nay trên thế giới nó được quan tâm đặc biệt nhằm ứng dụng trong chế biến và bảo quản thực phẩm

Chính vì vậy đối với nhóm sản phẩm thịt lên men khi trong môi trường sản phẩm vẫn có nguy cơ tồn tại một số loài vi sinh vật gây nguy hại thì việc nghiên cứu tìm ra các giải pháp mới như ứng dụng chủng cấy có khả năng sinh tổng hợp bacterioxin nhằm nâng cao tính bền vững và an toàn cho sản phẩm là việc làm hết sức cần thiết[15]

1.2.1 Vai trò của chủng khởi động

Một trong những tính chất cơ bản của chủng khởi động là khả năng cạnh tranh với các vi khuẩn bản thể có sẵn trong thịt, để tồn tại trong môi trường này và để thống trị được cộng đồng vi khuẩn của các sản phẩm thịt lên men Các chủng khởi động đã đóng góp lớn trong việc tạo nên sự thành công của các sản phẩm thịt lên menVai trò và chức năng của một số nhóm vi sinh vật lợi được trình bày ở bảng 1.2

Tác dụng tích cực

đối với sản phẩm

Kìm hãm VSV gây bệnh và gây thối, thúc đẩy quá trình làm khô và tạo màu

Tạo và cố định màu, ngăn chặn

sự ôi thiu, tạo hương vị và điều hòa lượng nitrit Nấm

men Debaryomyces hansenii

Thủy phân lipid, ngăn chặn sự oxi hóa

Tạo hương vị và làm giảm sự ôi thiu

Nấm

mốc Penicillium nalgiovense

Thủy phân lipid, protein, làm giảm sự oxi hóa

Tạo màu, tạo hương vị và ức chế sự ôi thiu

1.2.2 Các loại chủng khởi động

Một số chủng VSV được sử dụng làm chủng khởi động trong XXLM

Vi khuẩn:

27

Các chủng LAB được dùng phổ biến [21]:

- Lactobacillus: L.plantarum, L.alimentarius, L.sakei, L.parpaplantarum

L.pentosus, L.paracasei, pediococcus spp, Lactococcus lactic,Lactococcus garviae, Leuconostoccitreum, Leuconostoccitreum mesenteroides

- Enterococcus faecium, Enterococcus faecalis, Enterococcus durans, và

pseudoavium Enterococcus

- Micrococcaceae (Micrococcus varians)

- Staphylococcin (Staphylococcus carnosus, S xylosus)

Nấm men: Debaryomyces hansenii, Candida famata

Nấm mốc: Thường là Penicillium nalgiovense, P chrysogenum, P camemberi

Lactobacillus plantarum Lactobacillus sakei Lactobacillus axitophilus

Hình 1.3 Hình ảnh một số chủng VSV làm chủng cấy trong thịt lên men

1.2.2.1 Chủng nấm men, nấm mốc

Chủng nấm men chiếm ưu thế trong suốt quá trình lên men là Debaryomyces

spp…Tất cả các loại nấm men đều phát triển được ở nồng độ NaCl 8% và hầu hết có khả năng phân giải chất béo nhưng phân giải protein yếu Nhiều loại của chủng

Debaromyces hansenii có thể chịu được nồng độ muối NaCl lên tới 20%

Hoạt tính phân giải chất béo và protein của các loại nấm men như Debaryomyces hansenii, Hypopichia burtonii, Trichosporon cutaneum và Trichosporon pullulans có

thể có ý nghĩa trong việc xử lý và làm chín sinh học của nhiều loại jămbon và xúc xích Comiet al (1983) đã nhận thấy rằng hoạt tính phân giải chất béo của các loại nấm men

28

phân lập được từ jămbon Parma là thấp, tuy nhiên đặc tính phân giải chất béo của nấm men được cho là có nhiều ý nghĩa trong các loại xúc xích lên men (Miteva et al, 1986) Mặc dù nhiều chủng nấm mốc đã được cho là có các hoạt tính phân giải protein,

một vài các enzym phân giải protein đã được xác nhận trong chủng Penicillium spp

Chrzanowska et al (1993) đã tiến hành xác định sản lượng proteaza sinh ra do một số

loài của chủng Penicillium như Penicillium chrysogenum và P cyclopium Sự có mặt

của các loại nấm mốc trong một số sản phẩm xúc xích lên men đã góp phần làm tăng hương vị, màu sắc, các biến đổi hoá học cho sản phẩm

Nấm mốc được biết đến là loại sinh ra độc tố vi nấm cũng như sinh ra một số tác nhân kháng khuẩn (Laskin and Lechevalier, 1988) Các chất kháng sinh như Penicillin

có thể được sinh ra do chủng Penicillium chrysogenum , P.expansum , P.nalgiovense

…của những loại nấm mốc này có thể ngăn chặn hay làm giảm sự phát triển của những

vi khuẩn Gram ( +) không mong muốn như Staphylococcus aureus Glenn et al ( 1989) kết luận rằng Penicillium nalgiovense có khả năng tạo thành một chất có khả năng ức chế Listeria monocytogenes trong các loại xúc xích chín bằng sinh học Trong các mẫu gieo cấy thử nghiệm chủng Listeria monocytogenes được cấy vào nguyên liệu thịt ở

dạng sệt trong xúc xích có quá trình chín sinh học và sau khi bao gói xong bề mặt xúc

xích được cấy phủ bằng Penicillium nalgiovense Sau thời gian 22 ngày, số lượng Listeria monocytogenes trong xúc xích giảm từ 100-400 ở gần lớp vỏ bao gói và 10 lần

ở l i của xúc xích

1.2.2.2 Nhóm cầu khuẩn

Các loài thuộc chủng Micrococcus và Staphylococcus đóng vai trò quan trọng

trong một số loại xúc xích lên men trong quá trình phân giải nitrate thành nitrite Nhiều

loại vi khuẩn có mặt trong thịt tươi như Pseudomonas cũng có khả năng phân giải

nitrate nhưng chúng không có khả năng phát triển trong quá trinh lên men Nitrite là một trong những thành phần quan trọng trong hệ thống các chất ức chế của xúc xích lên men và nó cũng đóng vai trò quan trọng trong qúa trình tạo màu sắc đặc trưng của

Vai trò của enzyme trong quá trình tạo hương do enzyme vi sinh vật hay do

enzyme bản thể trong thịt là vấn đề còn đang tranh cãi nhưng loài Staphylococcus carnosus góp phần đáng kể vào sự tạo hương trong xúc xích lên men Sự phát triển của

các loài vi sinh vật bản thể trong quần thể vi sinh vật trong thịt trước quá trình tổng hợp axit lactic trong quá trình lên men cũng góp phần cải thiện chất lượng của loại xúc xích

khô

1.2.2.3 Nhóm vi khuẩn lactic

Các loài thuộc chủng Lactobacillus là các LAB nổi trội trong quá trình lên men xúc xích tự nhiên Các loài xuất hiện phổ biến nhất là Lb bavaricus, Lb curvatus, Lb farciminis, Lb plantarum và Lb sake Lb sake có thể là loài đóng vai trò quan trọng nhất, tiếp đó là Lb curvatus Chúng có khả năng sinh tổng hợp axit lactic giúp kìm

hãm VSV gây bệnh và gây thối, thúc đẩy quá trình làm khô và tạo màu cho sản phẩm

Các loài không mong muốn như loài Lb viridescens sinh H2O2, cũng có thể xuất hiện

với số lượng rõ rệt Pediococcus xếp thứ 2 sau chủng Lactobacillus, nó nổi trội hơn về

số lượng trong quá trình lên men Các loài Pd damnosus, Pd axitilactici và Pd pentasacceous đều đóng vai trò quan trọng Lactococcus và Leuconostoc thường chỉ xuất hiện với số lượng nhỏ, mặc dù chủng Leuconostoc với số lượng lớn thường đi

30

một phạm vi thấp hơn Micrococcus spp

Hiện nay, việc kết hợp các chủng khởi động có sẵn trong một số VSV sản xuất

axit lactic (ví dụ như Lactobacilli) và cải thiện được một hương vị mong muốn (Micrococcaceae, L brevis, L.buchner) Đây là một sự kết hợp rất tốt tuy nhiên có rất

ít các sản phẩm được sản xuất bởi vì hầu hết các chủng khởi động kết hợp của một số loại VSV thỉnh thoảng chúng không tạo ra được sự cân bằng một hương vị

1.2.2.4 Vai trò sinh tổng hợp hợp chất kháng khuẩn bacterioxin và giải pháp ứng dụng trong công nghệ chế biến thịt lên men

Cơ chế kháng khuẩn hay cạnh tranh môi trường của LAB là do gây ra sự nhiễu vi sinh vật đối với các vi khuẩn gây hỏng và gây bệnh thông qua một số cơ chế như cạnh tranh oxi và dưỡng chất, cạnh tranh vị trí tấn công/bám dính và sản sinh ra một loạt các chất ức chế: axit lactic, axetic, acetaldehit, diacetyl, hydroperoxit, reuterin… và bacterioxin Trong đó bacterioxin một thành phần kháng khuẩn có bản chất protein chỉ được sinh ra bởi một số loài Nhiều loại bacterioxin có phổ kháng khuẩn khá rộng đặc biệt là có khả năng kháng được các vi sinh vật gây bệnh, sinh độc tố Do có bản chất là protein nên rất dễ bị phân huỷ bởi proteaza trong hệ thống tiêu hóa, do vậy hiện nay trên thế giới nó được quan tâm đặc biệt nhằm ứng dụng trong chế biến và bảo quản thực phẩm Mặt khác, xu hướng của người tiêu dùng là hướng tới không có sự bảo quản bên trong và có khả năng mất sự bảo vệ khi chế biến Họ thích các sản phẩm ổn định và an toàn với thời gian bảo quản dài và không bảo quản bằng hoá chất hơn Họ cũng thích các đồ ăn nhẹ có hàm lượng axit, đường, muối hay chất béo thấp (Gould, 1992)

Bacterioxin là các polipeptid có tính kháng khuẩn được sản sinh trên ribosome hoặc các protein có tác dụng kháng khuẩn khi ở dạng thành thục, chống lại một phổ hẹp các loài vi khuẩn họ hàng gần gũi (Jack và cộng sự, 1995) Tuỳ thuộc vào bản chất protein của mình mà bacterioxin có thể bị vô hoạt bởi các proteaza trong đường ruột

chủng vi khuẩn lactic sản sinh bacterioxin là: Latococcus sub lactic (nisin), L axitophilus (lactacin B, F), L brevis, L casei, L carnis, L delbrueckii, L fermenti, L gasseri, L helveticus, L plantarum…[15]

Cũng như các quá trình sản xuất các loại thực phẩm lên men khác như: phomát,

sữa lên men, thì là muối, dưa cải bắp thì LAB đóng vai trò then chốt Pediococcus, các loài lên men dị hình của chủng Lactobacillus và với phạm vi nhỏ hơn nhiều Lactococcus là những loài đóng vai trò quan trọng trước tiên LAB lên men dị hình là

những loài không mong muốn do chúng tạo khí và các hợp chất hương không đặc

trưng và trong một số loài thuộc chủng Leuconostoc thì có sinh nhầy nhớt Theo thực

tế, mặc dù LAB lên men dị hình phổ biến trong một số kiểu xúc xích lên men nhưng

chúng chỉ xuất hiện với số lượng nhỏ tương ứng Một số chủng Lb sake lên men đồng

hình cũng sinh nhầy nhớt Trong khi loại này biểu hiện là không có tác động đặc trưng đối với chất lượng của xúc xích với mức 7

10 CFU/g và nó được coi là loài không mong muốn

Vai trò chủ yếu của LAB là tổng hợp axit hữu cơ, trước tiên là axit lactic từ các hợp chất carbohydrate, theo đường hướng Embden-Meyerhof Quá trình làm giảm pH

và góp phần ức chế các vi sinh vật không mong muốn Sự giảm giá trị pH cũng là nhân

tố quan trọng làm giảm khả năng giữ nước của protein và do đó đảm bảo quá trình làm khô được chính xác

Trong những năm gần đây, quá trình tổng hợp các chất ức chế (bên cạnh các axit hữu cơ) bởi LAB trong quá trình lên men xúc xích khá được quan tâm Trong một số trường hợp, sự ức chế có liên quan một cách tương ứng với các quá trình không rõ ràng

32

như: sự tạo thành hydrogen peroxide, sự giảm khả năng oxi hóa-khử và sự cạnh tranh dinh dưỡng, đặc biệt là axit amin và các loại vitamin niacin và biotin Nhiều loại LAB cũng sinh bacterioxin - là những chất có hoạt tính khá đặc biệt Vai trò chủ yếu là khả

năng ức chế của bacterioxin đối với các vi sinh vật gây hư hỏng như Listeria monocytogens Bacterioxin được sinh từ chủng Pediococcus có khả năng chống lại L monocytogene trước khi sự giảm pH một cách rõ rệt diễn ra, mặc dù hoạt tính đó được

Ứng dụng bacterioxin trong thực phẩm theo ốn iện ph p cơ ản sau

Theo Hugas [17] đã công bố kết quả và đưa ra các liệu pháp sử dụng bacterioxin

và các chủng vi khuẩn lactic sinh bacterioxin trong các sản phẩm thịt như sau:

- Bổ sung chủng LAB thuần khiết, có sản sinh bacterioxin và có thể phát triển được vào trong thực phẩm Biện pháp này là cách trực tiếp để phối hợp đồng đều bacterioxin vào trong sản phẩm thực phẩm Sự thành công của nó phụ thuộc vào khả năng phát triển và sản xuất bacterioxin của chủng bổ sung trong các điều kiện kỹ thuật

và môi trường (nhiệt độ, pH, chất phụ gia ) của thực phẩm Vì thịt không thể thanh trùng paster trước khi bổ sung chủng LAB để ngăn ngừa sinh học hoặc để lên men thịt phải có khả năng cạnh tranh với VSV tự nhiên

- Bổ sung các chế phẩm bacterioxin thô, dịch lên men hoặc dịch cô đặc như thu nhận được từ quá trình nuôi LAB sản sinh bacterioxin trong các chất nền phức tạp

- Bổ sung các chất đối kháng đã tinh chế hoặc bán tinh chế Theo cách này liều lượng bacterioxin phải chính xác Tuy nhiên ứng dụng của nó còn hạn chế tùy theo tập quán sử dụng của từng nước

33

Bổ sung LAB ưa nhiệt ôn hoà như là yếu tố bảo quản „an toàn dự phòng‟ để chống lại sự lạm dụng nhiệt độ Trong trường hợp này, các chủng bảo vệ sinh học sẽ giữ ở mật độ như ban đầu trong các điều kiện kiện giá lạnh còn trong điều kiện lạm dụng nhiệt độ, chúng sẽ phát triển cạnh tranh vượt trước các vi khuẩn gây bệnh Vì vậy tránh được những nguy hại cho sức khoẻ

Ứ ụ ủ bacterioxin ả

Nhiều báo cáo trong những năm vừa qua đã mô tả LAB sinh ra từ thịt như là một chủng sản xuất bacterioxin, tuy nhiên chỉ một số bacterioxin được nghiên cứu như là chất bảo quản sinh học trong thực phẩm và đặc biệt là trong các sản phẩm thịt Bacterioxin được nghiên cứu nhiều nhất trong thịt và các sản phẩm thịt bao gồm nisin

A, P và K và leucoccin A, đặc biệt là pediocin PA-1/AcH

Thịt và các sản phẩm thịt là một hệ phức tạp với vô số các yếu tố ảnh hưởng đến

sự phát triển của vi sinh vật và sự sản sinh các chất của quá trình chuyển hoá Do đó, ảnh hưởng của phương pháp và kỹ thuật lên men lên sự hoạt động của các chủng sản sinh bacterioxin trong quá trình lên men xúc xích hoặc bảo quản sinh học cần phải được thử nghiệm

Trong xúc xích lên men kiểu Mỹ (Foegeding và cộng sự, 1992) sự sản sinh

pediocin trong xúc xích ngăn ngừa sự phát triển của L monocytogenes ngay khi không

có độ chua Hoạt động của pediocin PA-1 không bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của chất béo hay protein trong thực phẩm, còn tác động của pediocin và axit lactic lại hỗ trợ lẫn

nhau Quá trình chế biến Wisonsin sử dụng chủng sản sinh pediocin P axitilactici cùng

với cacbonhydrat đã được USDA phê chuẩn để sử dụng trong thịt muối có hàm lượng

nitrit giảm để trợ giúp ngăn ngừa sự sản sinh độc tố botulinum do sự bùng phát của C botulinum Quá trình này cũng được cải tiến để sử dụng trong các thực phẩm bảo quản

lạnh có độ axit thấp như salat gà ở pH 5,1

Trong xúc xích lên men, Lb sakei CTC494, Lb curvatus LTH1174 và Lb sakei Lb706 lần lượt có thể làm giảm lượng Listeria tới 1,8; 2 và 0,5 log so với chủng khởi

34

động tiêu chuẩn (Hugas và cộng sự, 1997a) Mục tiêu của nghiên cứu là chỉ ra sự ảnh hưởng của phương thức và kỹ thuật lên men hiệu quả của các chủng sản sinh bacterioxin trong việc khống chế sự phát triển của listeria bằng cách thử nghiệm hai kỹ thuật khác nhau, (A) xử lý nitrta-nitrit cùng với bổ sung dồi dào các thành phần, đặc biệt là glucoza (7g/kg), như tập quán của Tây Ban Nha và (B) xử lý nitrat với 3g/kg glucoza Cách xử lý thứ nhất có hiệu quả làm giảm sự phát triển của listeria hơn cách thứ hai Các thực phẩm bổ sung thêm trong cách (A) có ảnh hưởng chắc chắn đáng kể lên sự phát triển của các vi sinh vật, cũng như là có ảnh hưởng lên hiệu lực của bacterioxin sản sinh ra (Ganzle và cộng sự, 1996) Nghiên cứu này đã khảo sát kỹ lưỡng và cho thấy rằng các chủng khởi động cạnh tranh sản sinh bacterioxin kháng listeria vượt hơn hẳn các chủng thông thường không sản sinh bacterioxin

Trong các thí nghiệm trên, Lb sakei CTC494 làm giảm lượng Listeria đi 1,25 log (Hugas và cộng sự, 1995) trong xúc xích lên men Hơn nữa, Lb sakei CTC494 còn có khả năng làm giảm L innocua (cấy với mật độ 102

cfu/g) trong jămbon, chín, lạnh đông, thịt gia cầm và thịt xay tới 1,2 và 1,5 log khi bảo quản 7 ngày ở 70C (Hugas và cộng sự, 1997b)

Trong xúc xích men, Lb sakei LTH673 và Lb bavaricus sản sinh bacterioxin

giống nhau (sakacin P và bavaricin A) Chúng không có hiệu quả tốt như các chủng khởi động vì hệ vi sinh vật nội tại có thể phát triển trong xúc xích và chúng sống với các chủng khởi động Các chủng này có khả năng làm giảm lượng Listeria tới 0,5 log

và 1 log so với các chủng khởi động tiêu chuẩn không sản sinh bacterioxin (Hugas và cộng sự, 1997a)

2.1.2 Chủng VSV nghiên cứu

Các chủng vi khu n lactic sử dụng làm chủng khởi động:

+ Chủng Lactobacillus plantarum (H140) bộ sưu tập Bộ môn CNTP-CNSTH - chủng

được phân lập từ nem chua, có khả năng sinh tổng hợp bacterioxin, có hoạt lực cao và nhiều đặc tính tốt [22]

+ Chủng L plantarum (H1.4) bộ sưu tập Bộ môn CNTP-CNSTH - chủng được phân

lập từ nem chua, có nhiều đặc tính tốt như khả năng kháng khuẩn cao, lên men tốt, thủy phân tốt protein thịt

+ Chủng Lactococcus sakei DSM 6333 chủng sưu tập sinh tổng hợp sakasin A, có khả

năng sinh bacterioxin có hoạt lực kháng khuẩn cao và nhiều đặc tính tốt Bộ sưu tập trường Đại học Torino, Italia

* Chế ph ươ ại (lên men xúc xích):

- Chế phẩm TM1: TEXEL SA 306 200 kg của Công ty DANISCO ( Đan Mạch)

là một hỗn hợp gồm 3 chủng (L sakei, S carnosus, S xylosus) đây là nhóm chủng

giống phổ biến được dùng cho lên men xúc xích trên thế giới

- Chế phẩm TM2: Cargill France SAS dùng cho xúc xích lên men (starter

cultures - Starterkulturn- Fermentos) GY2/100kg