Tiểu luận:Đặc điểm các phươn pháp hóa học sử dụng trong ức chế sinh trưởng của vi sinh vật trong thực phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH BÀI TIỂU LUẬN MÔN VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: “ĐẶC ĐIỂM CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC SỬ DỤNG TRONG ỨC CHẾ SINH TRƯỞNG

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

TP HỒ CHÍ MINH

BÀI TIỂU LUẬN MÔN VI SINH VẬT HỌC

THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI: “ĐẶC ĐIỂM CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC

SỬ DỤNG TRONG ỨC CHẾ SINH TRƯỞNG CỦA

VI SINH VẬT TRONG THỰC PHẨM”

GVHD: Liêu Mỹ Đông Nhóm 14 – thứ 6- tiết

1,2,3 DSSV:

1. Trần Thị Như Trang

2006140362

2. Đỗ Thị Kim Quyên 2006140273

3. Đỗ Đại Nghĩa 2006140208

4. Nguyễn Thị Hồng Nhi 2006140230

5. Nguyễn Ngọc Huyền Trang

2006140359

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Trong một thời kỳ rất dài, từ khi chưa biết đến sự tồn tại của vi sinh vật thì tổ tiên chúng ta đã biết không ít các biện pháp vật lý đơn giản để tiêu độc và diệt khuẩn Người Cổ Ai Cập đã biết dùng lửa để diệt khuẩn, dùng các chất tiêu độc để xử lý các vật thối rữa Người Cổ Hy Lạp đã biết cách xông sulfur để bảo quản các vật liệu kiến trúc Người Hebrews đã có luật thiêu hủy toàn bộ quần áo của những người bị bệnh hủi Mặc dù một số vi sinh vật là có ích và cần thiết cho nhân loại, nhưng hoạt động của nhiều vi sinh vật cũng có thể gây nên nhiều tác hại cho con người Chẳng hạn như việc gây nên các bệnh tật cho người, gia súc, gia cầm, việc làm hư hỏng thực phẩm, nguyên vật liệu Mục đích chủ yếu là :

- Tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh và cản trở sự lan truyền của chúng

- Giảm bớt hoặc hạn chế các vi sinh vật gây ô nhiễm nguồn nước, thực phẩm và phá hủy các nguyên vật liệu khác

Ngoài một số tác nhân vật lý đã kể như trên thì ngày nay các tác nhân hóa học cũng được sử dụng phổ biến bởi các ưu điểm nổi trội về hiệu quả so với các phương pháp thông thường, nhất là trong thực phẩm Việc nắm chắc các phương pháp hóa học này sẽ giúp ta gia tăng hiệu quả và giảm tối thiểu các nhược điểm của chúng

Bài tiểu luận với đề tài “ĐẶC ĐIỂM CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC SỬ DỤNG TRONG ỨC CHẾ SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT TRONG THỰC PHẨM” sẽ giúp chúng ta tìm hiểu rõ hơn về những phương pháp này

1 Điều chỉnh pH trong thực phẩm:

pH môi trường có ý nghĩa quy t đ nh đ n s  sinh trế ị ế ự ưởng c a vi sinh v t. Các ion Hủ ậ +, 

OH­ là hai ion ho t đ ng l n nh t trong s  t t c  các lo i ion. Nh ng bi n đ i nh  n ngạ ộ ớ ấ ố ấ ả ạ ữ ế ổ ỏ ồ  

đ  c a chúng cũng  nh hộ ủ ả ưởng đ n t  bào. N ng đ  c a Hế ế ồ ộ ủ +, OH­ trong môi trường làm  thay đ i tr ng thái tích đi n c a thành t  bào. ổ ạ ệ ủ ế

Tác đ ng c a đ  pH lên t  bào vi sinh v t ch  y u vào hai hộ ủ ộ ế ậ ủ ế ướng:

­ Tác đ ng lên ho t tính enzyme trên thành t  bào c a vi sinh v t (ộ ạ ế ủ ậ permease)

­ Tác đ ng lên tính th m c a màng t  bào c a vi sinh v t, tùy theo n ng đ  màộ ấ ủ ế ủ ậ ồ ộ   tăng hay gi m kh  năng th m đ i v i m t s  ion nh t đ nh.ả ả ấ ố ớ ộ ố ấ ị

M i loài vi sinh v t có m t kho ng pH nh t đ nh đ  phát tri n và sinh s n.   kho ngỗ ậ ộ ả ấ ị ể ể ả Ở ả  

pH này, các loài vi sinh v t có gi i h n pHậ ớ ạ c c ti u ự ể , pHt i thích ố  và pHc c đ i ự ạ

D a vào nhu c u c a vi sinh v t đ i v i pH ngự ầ ủ ậ ố ớ ười ta chia vi sinh v t thành ba nhóm:ậ

­ Nhóm  a acid pHư t i thích ố  = 3

­ Nhóm  a trung tính pHư t i thích ố  = 7

­ Nhóm  a ki m pHư ề t i thích ố  = 9 – 10

 pH  nh hả ưởng đ n t  bào vi sinh v tế ế ậ

này t  bào th c hi n trao đ i ch t t t nh t. Màng t  bào ch t không th m ion Hế ự ệ ổ ấ ố ấ ế ấ ấ + và ion 

OH­, ngoài ra t  bào còn có c  ch  b m ion Hế ơ ế ơ + ra ngoài t  bào khi ion này vế ượt quá gi iớ  

h n .ạ

­ Khi t  bào b  đ t trong môi trế ị ặ ường có pH bên ngoài đ t g n giá tr  pHạ ầ ị t i thích ố  ion H+ 

trong t  bào ch t.ế ấ

­ Khi t  bào đế ược đ t trong môi trặ ường có pH c c cao (quá acid hay quá ki m),ự ề   màng t  bào s  b  t n thế ẽ ị ổ ương, khi đó ion H+ và ion OH­ t  môi trừ ường ngoài có th  rò rể ỉ  vào bên trong t  bào, h u qu  là enzyme và acid nucleic s  b  bi n tính d n t i t  bào sế ậ ả ẽ ị ế ẫ ớ ế ẽ 

ch t.ế

Ví d : Acid h u c  y u có nh ng tác d ng khác v i acid vô c  Acid h u c  y u bụ ữ ơ ế ữ ụ ớ ơ ữ ơ ế ị  phân ly nh  sau:ư

Đ  phân ly c a acid h u c  còn tùy thu c vào pH môi trộ ủ ữ ơ ộ ường. Chúng có th  khu chể ế   tán qua màng t  bào n i mà các ion không th  đi qua. Đi u này có nghĩa là môi trế ơ ể ề ườ  ng

bào ch t n i đây trong đi u ki n trung tính hay acid nh  c a t  bào, các phân t  khôngấ ơ ề ệ ẹ ủ ế ử   phân ly s  phân ly thành các ion RCOOẽ ­ và H+. T  bào khi  y s  b m Hế ấ ẽ ơ + ra ngoài khi ion  này vượt quá gi i h n. Nh ng cu i cùng đi u này tr  nên không hi u qu , pH bên trong tớ ạ ư ố ề ở ệ ả ế  bào gi m, ho t đ ng c a enzyme và acid nucleic trong t  bào b   nh hả ạ ộ ủ ế ị ả ưởng, t  bào sế ẽ 

ch t.ế

môi trường th p h n.ấ ơ

Acid Propionic > acid  axetic > acid citric > acid phosphoric > acid hydrochloric 

pH c a các lo i th c ph m khác nhau thì khác nhau. H u h t tính acid c a th c ph mủ ạ ự ẩ ầ ế ủ ự ẩ   thay đ i t  r t acid cho đ n g n trung tính. Th c ph m hi m khí có ph n  ng ki m, tr ngổ ừ ấ ế ầ ự ẩ ế ả ứ ề ứ   gia c m thu c m t trong s  ít th c ph m có tính ki m. Sau đây là pH c a m t s  th cầ ộ ộ ố ự ẩ ề ủ ộ ố ự  

ph m thông d ng:ẩ ụ

Các acid h u c  y u nh  acid malic, acid citric và acid tartaric thữ ơ ế ư ường có s n trongẵ  

th c ph m là các lo i trái cây.   m t s  lo i trái cây nh  dâu và chanh thì đ  pH th p c aự ẩ ạ Ở ộ ố ạ ư ộ ấ ủ   chúng gi i h n đớ ạ ượ ực s  phát tri n c a vi sinh v t nh  n m m c và n m men.ể ủ ậ ư ấ ố ấ

Ho t đ ng c a các vi sinh v t thạ ộ ủ ậ ường s  làm cho đ  pH c a th c ph mẽ ộ ủ ự ẩ   thay đ i:ổ

­ Streptococci và Lactobacili s  s n xu t ra acid lactic là cho s a b  chuaẽ ả ấ ữ ị

­ Các lo i vi khu n Gram (­) hình que nh  ạ ẩ ư Pseudonmonas spp s  làm cho th t b  hẽ ị ị ư 

h ng và có tính ki m lí do chúng s  d ng các acid amin nh  ngu n cacbon d n t i vi cỏ ề ử ụ ư ồ ẫ ớ ệ   sinh s n ra ch t amon.ả ấ

­ M t vài lo i th c ph m có ch a m t lộ ạ ự ẩ ứ ộ ượng khá cao ch t duy trì pH (dung d chấ ị  

đ m), ch t này s  ngăn c n s  thay đ i pH. Ví d  nh  th t s  có lệ ấ ẽ ả ự ổ ụ ư ị ẽ ượng ch t khá cao ch tấ ấ   duy trì pH trái l i rau c i thì không có.ạ ả

Ứng d ng c a đi u ch nh pH trong ch  bi n và b o qu n th c ph m:ụ ủ ề ỉ ế ế ả ả ự ẩ

Bi t đế ược kho ng pH t i thích c a vi sinh v t và đi u ch nh pH th c ph m đ   c chả ố ủ ậ ề ỉ ự ẩ ể ứ ế 

s  sinh trự ưởng c a vi sinh v t gây h i hay t o đi u ki n cho vi sinh v t có l i phát tri n. ủ ậ ạ ạ ể ệ ậ ợ ể

Acid acetic trong d m ấ có kh  năng di t vi khu n tả ệ ẩ ương đ i m nh nh ng không đ cố ạ ư ộ  

h i. N ng đ  acid acetic 1,7 đ n 2% (pH 2,3­2,5) có th   c ch  m nh vi sinh v t gây th iạ ồ ộ ế ể ứ ế ạ ậ ố  

r a. N ng đ  5­6% có th  làm cho nhi u vi khu n không có nha bào b  ch t.ữ ồ ộ ể ề ẩ ị ế

Vi khu n ẩ Bacillus xylinum có th  phân gi i d m thành CO2 và nể ả ấ ước h  th p đ  chuaạ ấ ộ  

xu ng và t o đi u ki n cho vi khu n phát tri n làm h ng th c ph m. Do đó b o qu nố ạ ề ệ ẩ ể ỏ ự ẩ ả ả  

th c ph m b ng ngâm d m không gi  đự ẩ ằ ấ ữ ược lâu nên thường ph i k t h p v i đóng h p vàả ế ợ ớ ộ   bao gói kín và b o qu n   nhi t đ  th p. ả ả ở ệ ộ ấ

Lên men chua 

Vi sinh v t lên men chua s  d ng đậ ử ụ ường đ  sinh sôi, n y n  Quá trình do chuy nể ả ở ể   hóa đường thành acid lactic làm cho môi trường chua, h n ch  vi sinh v t th i r a. N mạ ế ậ ố ữ ấ  

m c s  d ng acid lactic làm gi m đ  chua thì lúc đó vi sinh v t th i r a l i ho t đ ng,ố ử ụ ả ộ ậ ố ữ ạ ạ ộ   chuy n môi trể ường thành ki m và vi sinh v t lên men chua l i b   c ch  Chính nh  mâuề ậ ạ ị ứ ế ờ   thu n đó mà phẫ ương pháp b o qu n th c ph m không có hi u qu  lâu. ả ả ự ẩ ệ ả

Lên men chua là do vi sinh v t chuy n đậ ể ường thành acid lactic, ngoài ra còn có men 

rượu, men d m cũng tham gia làm cho th c ăn lên men có hấ ứ ương v  đ c bi t. ị ặ ệ

Trong công ngh  mu i d a b p c i, ngệ ố ư ắ ả ười ta dùng Bacillus brassicae fermentati và 

n m men ấ Saccharomyces brassiae fermentati. Trong công ngh  mu i d a chu t ngệ ố ư ộ ười ta 

dùng  Bacillus   curcumeris   fermentati,   và   mu i   chua   táo   dùng  ố Lacto   bacillus   listeri  và  Sacharomyces cerevisae. 

Quá trình lên men chua còn ph  thu c vào hàm lụ ộ ượng đường và đ  pH. Do đó mu nộ ố  

d a chua nhanh, ngư ười ta thường cho thêm m t ít độ ường, đi u ch nh đ  pH và nhi t đề ỉ ộ ệ ộ  thích h p.ợ

2 Sử dụng chất bảo quản:

B o qu n nguyên li u:ả ả ệ

bệnh thực vật, dễ dàng làm trong nước, loại bỏ các mùi lạ, không tạo thành dạng clo chứa trihalomethane Tuy nhiên lại tạo thành các sản phẩm phụ, trong đó có aldehyde, xeton, axit hữu cơ, gốc brom, trihalomethane, peroxide …Cần sử dụng các

bộ lọc sinh học để loại bỏ những sản phẩm này

thường được dùng với mục đích tẩy trắng và khử trùng Tại Việt Nam, chlorine được

sử dụng phổ biến trong thuỷ sản Chlorine có các dạng tự do cholorine hay hypochlorite Trong các nhà máy sản xuất thủy sản thường sử dụng Hypochlorite

phẩm từ cá… chỉ dùng để hỗ trợ chế biến chứ không phải phụ gia thực phẩm Tổ chức Nông lương Thế giới (FAO) cho phép sử dụng ô-xy già trong đường, nước quả ép và nước rau với điều kiện không trở thành một thành phần của thực phẩm Tức là, ta có thể sử dụng ô-xy già để rửa thực phẩm, sau đó rửa lại bằng nước sạch Dùng thường xuyên, Hydrogen peroxide sẽ tích tụ trong cơ thể, có thể gây nguy cơ ung thư

thời cũng có tác dụng tương hỗ với các nhóm cacboxyl của các hợp chất đặc biệt có trong thành phần của chất nguyên sinh, làm thay đổi trạng thái lý, hóa học của chất

(H2SO3), các loại muối như Natri bisulfite NaHSO3, Kali bisulfite KHSO3, Canxi bisulfile Ca(SO3)2, Natri sulfite Na2SO3, Kali sulfite K2SO3 SO2 có tác dụng bảo vệ ở nồng độ 0,1-0,2%

Phương pháp sử dụng khí SO2:

+ Phương pháp sulfite khô (xông khói sulfurous): Quả được đựng trong thùng hay

B o qu n th c ph m ch  bi nả ả ự ẩ ế ế

xuất lạp xưởng mà người ta ưa thích, chúng có thể có tác dụng kiềm chế vi khuẩn trong dung dịch axit, đặc biệt đối với vi khuẩn yếm khí

quả chua làm ngừng sự lên men Axit benzoic là chất sát trùng mạnh đối với nấm men và nấm mốc và có tác dụng yếu đối với vi khuẩn

dung dịch Formon có tính sát trùng rất mạnh, kết hợp với chất anbumin tạo ra chất chống thối giữa, bảo quản, dùng khói củi để hun thực phẩm thịt, cá vừa để thêm mùi

vị mong muốn vừa để bảo quản hay hỗ trợ bảo quản Do khói củi chứa một lượng lớn các hợp chất bay hơi có tác dụng ức chế vi khuẩn và diệt khuẩn gồm có formon, các andehyt khác, các axit hữu cơ, cồn Chất này cũng được phát hiện thấy trong nhiều thực phẩm thiết yếu cho tiêu dùng như bánh phở, nầm lợn, cá khoai

chất chống oxy hoá dầu mỡ

dầu mỡ tự nhiên như dầu đậu tương, dầu hạt bông, dầu mầm ngũ cốc Trong kỹ thuật bảo quản, người ta dùng dung dịch pha trong dầu, không chứa ít hơn 31% tocopherol

3 Sử dụng chất ức chế sinh trưởng:

C  ch  tác đ ng chung c a các hóa ch t đ i v i t  bào vi khu n.ơ ế ộ ủ ấ ố ớ ế ẩ

­ Phá h y màng t  bào: do ion hóa, thay đ i s c căng b  m t, làm tan màng lipit cheủ ế ổ ứ ề ặ  

ch  vi khu n ở ẩ

­ Bi n đ i ch c năng c a protein và các axit nucleic ế ổ ứ ủ

­ Tác đ ng hóa h c làm gi i phóng oxy phân t , clo  có tác d ng gi t ch t vi khu n.ộ ọ ả ử ụ ế ế ẩ

  nh hẢ ưởng c a các ch t  c ch  trong th c ph mủ ấ ứ ế ự ẩ

Các ch t đ c hóa h c có kh  năng tiêu di t ho c  c ch  ho t đ ng c a các vi sinhấ ộ ọ ả ệ ặ ứ ế ạ ộ ủ  

v t. Chúng có ý nghĩa r t l n trong công nghi p th c ph m. Các ch t hóa h c này có 2ậ ấ ớ ệ ự ẩ ấ ọ   ngu n g c:ồ ố

− Có th  có s n m t cách t  nhiên trong th c ph m, thí d : tannin, acid h u c  trongể ẵ ộ ự ự ẩ ụ ữ ơ   trái cây còn xanh, ch t lyzozym trong lòng tr ng tr ng, kháng th  có trong s a non, ch tấ ắ ứ ể ữ ấ   HCN có trong khoai mì, ch t kháng khu n hay là các s n ph m trao đ i ch t c a vi sinhấ ẩ ả ẩ ổ ấ ủ  

v t ậ

 − Có th  do con ngể ười ch  ý hay vô tình cho vào trong th c ph m: ch t b o qu nủ ự ẩ ấ ả ả  

th c ph m, ch t b o v  th c v t, các kim lo i n ng…ự ẩ ấ ả ệ ự ậ ạ ặ

C  ch  tác d ng c a chúng lên vi sinh v t nói chung không đ ng nh t, ph  thu c vàoơ ế ụ ủ ậ ồ ấ ụ ộ  

b n ch t hóa h c c a ch t đó cũng nh  t ng lo i vi sinh v t.ả ấ ọ ủ ấ ư ừ ạ ậ

− Ester, alcol, dung d ch ki m y u có tác d ng làm tan ch t lipit có trong thành ph n tị ề ế ụ ấ ầ ế  bào

− Mu i kim lo i n ng, ki m, axit, phormalin làm đông t  protein, làm thay đ i thànhố ạ ặ ề ụ ổ  

ph n nguyên sinh ch t c a t  bào vi sinh v t.ầ ấ ủ ế ậ

− Axit nitric, clo, b t clo, kali permanganate các ch t h u c  oxy hóa m nh có khộ ấ ữ ơ ạ ả  năng phá h y h n t  bào vi sinh v t, còn các ch t khác nh  glyxeryl, n ng đ  mu i,n ngủ ẳ ế ậ ấ ư ồ ộ ố ồ  

đ  độ ường cao gây áp su t th m th u.ấ ẩ ấ

ng d ng trong b o qu n th c ph m ng i ta th ng b  sung vào th c ph m các

hóa ch t sau:ấ

­ Ch t hóa h c vô c : g m ch  y u các axit vô c  và mu i c a chúng, ch t ki m vàấ ọ ơ ồ ủ ế ơ ố ủ ấ ề   các mu i ki m, kim lo i, halogen, peroxit và các khí. Các lo i axit vô c  và các mu i c aố ề ạ ạ ơ ố ủ   chúng thường dùng g m có: NaCl (mu i ăn), hypoclorit, nitrat, nitrit,sunfit và axit sunfuric,ồ ố   axit boric và borat,…

­ Các ch t hóa h c h u c  g m có các axit h u c  và các mu i c a chúng: axitấ ọ ữ ơ ồ ữ ơ ố ủ   citric,axit   lactic,   axit   axetic,   axit   benzoic   (natri   benzoate),   axit   salixilic   và   salixilat,  axitsocbic,   các   lo i   đạ ường   nh   glucoza,   saccaroza,   các   lo i   c n   nh   c nư ạ ồ ư ồ  

etylic,propylenglycol,   kháng   sinh   tố   như   oreomyxin   (clotetraxiclin),  teramyxin(oxytetraxyclin), cloromyxetin (cloramphenicol), khói c i và gia v …ủ ị

Ví d : ụ

Gia v  không có tác d ng  c ch  vi khu n   li u lị ụ ứ ế ẩ ở ề ượng thường dùng trong th c ph mự ẩ  

nh ng có th  h  tr  các ch t và tác nhân sát trùng khác trong vi c  c ch  s   phát tri nư ể ỗ ợ ấ ệ ứ ế ự ể  

c a vi sinh v t trong th c ph m. Các gia v  thủ ậ ự ẩ ị ường s  d ng là: 4 lo i gia v  là qu  chi,ử ụ ạ ị ế   đinh hương, h i hồ ương và th o qu  đ  làm l p xả ả ể ạ ưởng, ngoài ra còn có b t ng t (natriộ ọ   glutamate), t i, hành… ỏ

Ngoài ra các y u t  trên ra thì c u trúc v t lý c a th c ph m cũng nh  tr ng thái sinhế ố ấ ậ ủ ự ẩ ư ạ  

lý c a th c ph m cũng có  nh hủ ự ẩ ả ưởng r t l n đ n s  phát tri n c a vi sinh v t gây hấ ớ ế ự ể ủ ậ ư 

h ng th c ph m.ỏ ự ẩ

C u trúc v t lý c a th c ph m nh  tr ng thái c ng m m, v  dày, m ng cũng là m tấ ậ ủ ự ẩ ư ạ ứ ề ỏ ỏ ộ  

y u t  quan tr ng trong vi c b o qu n ch ng l i các vi sinh v t gây h i mà các nhà chế ố ọ ệ ả ả ố ạ ậ ạ ế 

bi n b o qu n c n quan tâm. ế ả ả ầ

Ví d :ụ

− Trái cây có v  c ng (táo, s u riêng, d a, ) lâu h  do vi sinh v t h n trái cây có vỏ ứ ầ ừ ư ậ ơ ỏ 

qu  m m (cà chua, nho, dâu, )ả ề

− Th t gia súc lâu h  h n th t cá do c u trúc s i c  và hàm lị ư ơ ị ấ ợ ơ ượng nước trong cá  caoh nơ

− Giáp xác có v  c ng th t lâu h  h n, th t tôm ph n thân lâu h  tr  ph n đ u dỏ ứ ị ư ơ ị ầ ư ừ ầ ầ ễ 

h do có n i t ng   đ u và v    ph n đ u l ng l o h n.ư ộ ạ ở ầ ỏ ở ầ ầ ỏ ẻ ơ

− Cá thân tròn mau ươn h n cá thân d tơ ẹ

− Cá có v y lâu ả ươn h n cá không v y…ơ ả

4 Gia tăng áp suất thẩm thấu trong công nghệ ướp tẩm:

Đ  phát tri n bình thể ể ường vi sinh v t c n m t s  y u t  dinh dậ ầ ộ ố ế ố ưỡng trong th c ph mự ẩ  

nh : nư ước, ngu n năng lồ ượng, ngu n nit , vitamin và mu i khoáng,  Vi sinh v t có s   aồ ơ ố ậ ự ư