KỸ THUẬT SỬ DỤNG PHỤ GIA ĐỂ BẢO QUẢN THỰC PHẨM - PHẦN 1

• Để sinh trưởng và phát triển VSV đòi hỏi phải có pH nội bào ổn định trong khoảng trung tính, không bị ảnh hưởng bới pH của môi trường... 2.2 CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG • Phụ gia thực phẩm có t

1 KHÁI QUÁT CHUNG

• Sự hư hỏng của thực phẩm

• Cách thức hạn chế sự hư hỏng của thực phẩm

1.1 TÁC NHÂN GÂY HƯ HỎNG THỰC PHẨM

CÁC DẠNG HƯ HỎNG CỦA THỰC PHẨM

SỐ LIỆU THỐNG KÊ VỀ TỔN THẤT

SAU THU HOẠCH

1.2 GIẢI PHÁP HẠN CHẾ SỰ HƯ HỎNG

THỰC PHẨM SAU THU HOẠCH

HOẠT ĐỘ CỦA NƯỚC

Aw Vi sinh vật

0.95 Pseudomonas, Escherichia , Proteus , Shigella , Klebsiella ,

Bacillus , Clostridium perfringens , Một số nấm men (yeasts) 0.91 Salmonella , Vibrio parabaemolyticus , C botulinum ,

Lactobacillus , một số nấm mốc (molds) 0.87 Nhiều loại nấm men, Candida , Torulopsis , Hansenula

Category Aw Category Aw Most spoilage bacteria 0.9 Botrytis cinerea 0.93 Most spoilage yeasts 0.88 Rhizopus stolonifer 0.93 Most spoilage molds 0.80 Mucor spinosus 0.93 Halophilic bacteria 0.75 Candida scottii 0.92 Xerophilic molds 0.61 Trichosporon pullulans 0.91 Osmophilic yeasts 0.61 Candida zeylanoides 0.90

Clostridium botulinum, type E 0.97 Staphylococcus aureus 0.86

Pseudomonas spp 0.97 Alternaria citri 0.84

Acinetobacter spp 0.96 Penicillium patulum 0.81

Escherichia coli 0.96 Aspergillus glaucus 0.70

Bacillus subtilis 0.95 Aspergillus conicus 0.70

Clostridium botulinum,

types A and B 0.94 Aspergillus echinulatus 0.64

Candida utilis 0.94 Zgosaccharomyces rouxii 0.62 Vibrio parahaemolyticus 0.94 Xeromyces bisporus 0.61

GIÁ TRỊ Aw TỐI THIỂU

– Acidophilic (usually at pH 2.0 or below)

• Để sinh trưởng và phát triển VSV đòi hỏi phải

có pH nội bào ổn định trong khoảng trung

tính, không bị ảnh hưởng bới pH của môi

trường

Table 3-5 Approximate pH values permitting the growth of selected pathogens in food

Enterohemorrhagic Escherichia coli 4.4 6.0 - 7.0 9.0

2.2 CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG

• Phụ gia thực phẩm có thể ức chế hoặc tiêu diệt vi sinh vật thông qua:

– Acid hóa môi trường thực phẩm

– Gây rối loạn DNA

– Gây rối loạn quá trình tổng hợp protein

– Gây rối loạn quá trình vận chuyển chất dinh dưỡng

– Ức chế khả năng xúc tác của enzyme

– Phá vỡ màng tế bào

– Phá vỡ vách tế báo

KHẢ NĂNG TÁC ĐỘNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI CHẤT CỦA VSV

PHÂN BIỆT

• Food preservatives/Food additive preservatives

2.3 PHÂN LOẠI PHỤ GIA THỰC PHẨM

2.4 KIỂM SOÁT SỰ HOẠT ĐỘNG

CỦA VI SINH VẬT

• Các chất/nhóm chất phụ gia có tác dụng kiểm soát sự hoạt động của VSV/Enzyme

• Cơ chế kiểm soát

2.4.1 DANH MỤC CÁC CHẤT PHỤ GIA CÓ TÁC DỤNG BẢO QUẢN

• Danh mục cụ thể có thể tham khảo tại địa chỉ:

http://www.codexalimentarius.net/gsfaonline/additives/results.html?techFunction=21

&searchBy=tf

PHÂN LOẠI – THEO TÁC DỤNG

• Antimicrobial preservative (Kháng khuẩn)

PHÂN LOẠI – THEO BẢN CHẤT

SỬ DỤNG ACID & MUỐI CỦA NÓ

• Thường sử dụng các axit hữu cơ yếu: acetic, lactic, benzoic, sorbic acid

• Chức năng công nghệ của acid:

– Điều chỉnh độ acid/độ kiềm của thực phẩm để giảm thiểu/hạn chế/làm chậm sự phát triển của VSV hoặc

ức chế sự nảy mầm/phát triển của bào tử

– Ổn định/duy trì độ acid, độ kiềm của thực phẩm

– Cung cấp môi trường thuận lợi để tạo phức với các ion kim loại, nhờ đó hạn chế được quá trình oxy hóa lipit

– Tạo/tăng cường mùi thơm cho sản phẩm

– Điều chỉnh cấu trúc của thực phẩm để thực hiện quá trình tạo gel

CƠ CHẾ KHÁNG KHUẨN CỦA AXIT

• Phá hủy màng tế bào (Membrane

• Tích lũy các anion có tính độc (The

accumulation of toxic anions)

HẠN CHẾ CỦA VIỆC SỬ DỤNG AXIT TRONG BẢO QUẢN THỰC PHẨM

• Kém hiệu quả khi mức độ nhiễm khuẩn cao

biến tính/tổn hao một số thành phần dinh

dưỡng proteins, vitamins

Acids should only be undertaken with caution and after experimental proof of efficacy

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

• Loại acid sử dụng (Type of acid used)

– Mức độ phân ly và thâm nhập màng tế bào VSV

• Hoạt độ nước (Water activity)

• Thành phần muối có trong sản phẩm (Salt)

• Gradient pH giữa tế bào VSV với môi trường thực phẩm

KHẢ NĂNG PHÂN LY CỦA ACID

• Hằng số phân ly của accid (Acid Dissociation Constant),

Ka

HA(aq) + H2O(l) H3O + (aq) + A - (aq)

pKa =-lg [Ka]

– The lower the value for pKa, the stronger the acid

– The higher the value for pKa, the weaker the acid

• A weak acid has a pKa value in the approximate range of -2 to 12 in water

thiocyanate) – Phá hủy DNA

• Có hiệu quả đối với vi khuẩn và nấm

PHOSPHATES

• Tác dụng kháng

khuẩn chủ yếu nhờ:

– Khả năng tạo phức với

ion kim loại

– Phá hỏng màng tế

bào

• Bên cạnh đó còn có

tác dụng chống oxy

hóa, tăng khả năng

liên kết với nước và

giữ ẩm

• 339(iii) Trisodium phosphate

SỬ DỤNG CHẤT TẠO PHỨC (CHELATOR/SEQUESTRANTS)

• 385 Calcium disodium

ethylenediaminetetraacetate

• 386 Disodium ethylenediaminetetraacetate

• 228 Potassium bisulfite

• 224 Potassium metabisulfite

• 225 Potassium sulfite

• 222 Sodium hydrogen sulfite

• 223 Sodium metabisulfite

• 221 Sodium sulfite

• 539 Sodium thiosulfate

• 220 Sulfur dioxide

SỬ DỤNG PHENOL

• 232 Sodium ortho-phenylphenol

• 231 ortho-Phenylphenol

• 230 Diphenyl

SỬ DỤNG LYSOZYME (INS/E 1105)

• Lysozyme (1,4-β-N-acetylmuramidase; EC

3.2.1.17) is a 14,600-Da enzyme present in avian eggs, mammalian milk, tears and other secretions, insects, and fish

• The enzyme catalyzes hydrolysis of the β-1,4

glycosidic bonds between N-acetylmuramic acid

and N-acetylglucosamine of the peptidoglycan of bacterial cell walls This causes cell wall

degradation and lysis in hypotonic solutions

• Lysozyme is stable to heat (80°C for 2 min) It is inactivated at lower temperatures when the pH is increased It has an optimum temperature for

activity of 55–60°C but has ca 50% activity at

10–25°C (Inovatech, 2000)

• The mode of action of these bactericidal

compounds involves rupturing the cell

membrane of the microbe, thus destroying the lipid bilayer structure and forcing some

cytoplasmic contents out

BACTERIOCINS ĐƯỢC PHÉP SỬ

DỤNG LÀM PHỤ GIA THỰC PHẨM

• Nisin (E234): a stable polypeptide compound produced by some strains of Lactobacillus lactis and is quite effective

against many Gram-positive bacteria

– It works mainly by damaging the cell membrane

– It is used in a number of applications, but is particularly useful for preventing the spoilage of cheese by the

bacteria Clostridium tyrobutyricum and Cl butyricum ,

which cause ‘late blowing’ during ripening Nisin has

other applications in canned foods, dressings, bakery

products and cooked sausages, but is somewhat limited

by its comparatively narrow spectrum of activity – it is

not effective against Gram-negative bacteria or fungi – and by the fact that it is most effective at low pH

– The effectiveness of nisin against Gram-negative bacteria can be improved if chelating agents, such as EDTA, are present

PHÂN BIỆT

Prebiotics/probiotics/antibiotics/bacteriocins

• Prebiotics are ‘non‐living’ food ingredients that reach the

large intestine unaffected by digestion, and ‘feed’ the

good bacteria in our gut helping them to grow and

flourish Prebiotics such as fructooligosaccharides (FOS) and galacto‐oligosaccharides (GOS) are naturally found in many foods including:

– Legumes

– Whole wheat products

– Rye based foods

• Probiotics: Probiotics are types of ‘living’ friendly

bacteria similar to those that inhabit our digestive

tract Probiotics help to maintain healthy levels of

good bacteria in the intestines, they support our

immune defences, are useful for anyone suffering

from the uncomfortable symptoms of bloating, gas or flatulence and may assist in decreasing the duration of diarrhoea in kids They may also help to restore good bacteria after a course of antibiotics There are many different types of probiotics and each behaves a little differently You might be familiar with lactobacillus

acidophilus and bifidibacterium lactis, which are often found in yoghurt

• An antibiotic is a drug that kills or slows the

growth of bacteria Antibiotics are one class of

antimicrobials Antibiotics are chemicals produced

by or derived from microorganisms Some

antibiotics are bactericidal, meaning that they

work by killing bacteria Other antibiotics

are bacteriostatic, meaning that they work by

stopping bacteria multiplying

• Bacteriocins are proteinaceous toxins produced

by bacteria to inhibit the growth of similar or

closely related bacterial strain(s) They are

typically considered to be narrow spectrum

antibiotics, though this has been debated

• Organisms which might be resistant for

antibiotic, might not be resistant for

• While pH has no apparent effect on antifungal activity, it does influence stability of the

compound

XU HƯỚNG SỬ DỤNG PHỤ GIA KIỂM

SOÁT SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA VSV

• Sử dụng phối hợp nhiều phương

pháp/cách thức bảo quản khác nhau -

Công nghệ Hurdle

• Kết hợp với các chất bảo quản có nguồn

gốc tự nhiên, có tính chọn lọc cao

CÔNG NGHỆ HURDLE (Hurdle technology) Principal hurdles used for food preservation (Leistner, 1995) Parameter Symbol Application High temperature F Heating

Low temperature T Chilling, freezing

Reduced water activity aw Drying, curing, conserving Increased acidity pH Acid addition or formation Reduced redox potential Eh Removal of oxygen or addition of ascorbate

Biopreservatives Competitive flora such as microbial fermentation

Other preservatives Sorbates, sulfites, nitrites

Types of hurdles used for food preservation (from Ohlsson and Bengtsson, 2002)

Type of hurdle Examples

Physical

Aseptic packaging, electromagnetic energy (microwave, radio frequency, pulsed magnetic fields, high electric fields), high temperatures (blanching, pasteurization, sterilization, evaporation, extrusion, baking, frying), ionizing radiation, low temperature (chilling, freezing), modified atmospheres,

packaging films (including active packaging, edible coatings), photodynamic inactivation, ultra-high pressures, ultrasonication, ultraviolet radiation

Physicochemical

Carbon dioxide, ethanol, lactic acid, lactoperoxidase, low pH, low redox potential, low water activity, Maillard reaction products, organic acids, oxygen, ozone, phenols,

phosphates, salt, smoking, sodium nitrite/nitrate, sodium or potassium sulphite, spices and herbs, surface treatment agents

Microbial Antibiotics, bacteriocins, competitive flora, protective cultures

Some examples of natural antimicrobials with potential as food preservatives

Herbs and other plants with

antimicrobial activity

Antimicrobials from microorganisms

Antimicrobials from animals

Pediocin Plantaricin Reuterin

Chitosan Defensins Lactoferrin Lactoperoxidase system Lysozyme

Pleurocidin

BÀI TẬP & CÂU HỎI THẢO LUẬN

• Phạm vi và tác dụng bảo quản của:

– Axit axetic và muối của nó

– Axit benzoic và muối của nó

– Axit sorbic và muối của nó

• Sưu tầm 10 sản phẩm thực phẩm có sử dụng phụ gia chống vi sinh vật:

– Tên/nhóm sản phẩm

– Loại phụ gia sử dụng và tác dụng bảo quản

• Tìm hiểu tác dụng có hại của các muối

nitrites

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Antimicrobial food additives :

characteristics, uses, effects

2 Food additives – Chapter 20