MỐI NGUY MÀNG SINH HỌC HVTH: NGÔ ĐỨC DUY HỒ DIỄM THÚY NGUYỄN THỊ NHƯ XUÂN GVHD: TS. NGUYỄN THUẦN ANH LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, vệ sinh an toàn thực phẩm vẫn là một vấn đề bức xúc của xã hội. Tình trạng ngộ độc thực phẩm vẫn thường xuyên xảy và chủ yếu là do các vi sinh vật gây bệnh tồn tại trong thực phẩm. Khả năng thích nghi và biển đổi của các vi sinh vật ngày càng trở thành mối quan tâm hàng đầu của các nhà quản lý vệ sinh an thực phẩm. Một trong các vấn đề về vi sinh vật là sự hình thành màng sinh học. Đây là một trong những mối nguy cần được kiểm soát chặt chẽ tại các nhà máy chế biến hiện nay. Các màng sinh học có thể chứa các tác nhân gây hư hỏng và gây bệnh thực phẩm. Màng sinh học hình thành bảo bệ các vi khuẩn làm tăng khả năng tồn tại của chúng. Đây là nguyên nhân dẫn đến sự lây nhiểm kéo dài của các vi sinh vật trong nhà máy chề biến thực phẩm. Do đó, tìm hiểu về màng sinh học cũng như tìm hiểu các biện pháp ngăn ngừa và loại bỏ chùng trong nhà máy chế biến là cần thiết. Điều này góp phần đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. PHẦN I: GIỚI THIỆU MÀNG SINH HỌC 1.1. Khái niệm Màng sinh học là một polysaccharide chứa một hệ vi sinh vật sống cộng sinh, liên kết chặt chẽ với nhau để tự bảo vệ mình. Màng sinh học bám trên bề mặt thiết bị - nơi chất dinh dưỡng tụ lại. Màng sinh học giúp vi khuẩn không bị thuốc kháng sinh, hoá chất, kháng thể, tế bào miễn dịch v.v… làm hại. Vi khuẩn bám vào bề mặt theo nhiều cách khác nhau. Vài lọai vi khuẩn tự bản thân đã có tính kết dính; cơ bản chúng là “cục keo” bao phủ bởi các màng dính lipopolysaccharide hoặc bởi các phần phụ gốc protein. Các vi khuẩn khác chỉ tổng hợp chất kết dính cần thiết khi xuất hiện bề mặt cho chúng bám vào. Hình ảnh màng sinh học 1.2. Đặc điểm - Một màng sinh học hoàn chỉnh có thể dầy từ 600-900 um, tức là dầy gấp hàng trăm lần một con vi khuẩn đơn lẻ. - Màng sinh học có cấu trúc thuận lợi cho nước chảy qua, cung cấp chất dinh dưỡng và đem chất thải đi. - Màng sinh học có tính linh động và thích nghi với môi trường tồn tại - Tế bào vi khuẩn có thể tách ra từ màng sinh học theo từng cụm hoặc từng cá thể - Vi sinh vật tách ra khỏi màng sinh học theo từng cụm vẫn duy trì được đặc tính bảo vệ của màng sinh học ban đầu, khó bị tiêu diệt. - Trong điều kiện thích hợp, màng sinh học có thể di chuyển trên các bề mặt trong một khoảng thời gian theo nhiều cách 1.3. Tác hại màng sinh học - Màng sinh học chứa nhiều vi sinh vật có thể gây bệnh cho người. Sự tồn tại của màng sinh học trên các bề mặt chế biến sẽ dẫn đến sự lây nhiểm vi sinh vật vào trong sản phẩm thực phẩm. Từ đó làm mất vệ sinh an toàn thực phẩm và ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Sau đây là một số ví dụ về tác hại của màng màng sinh học. - Trong môi trường chế biến thực phẩm, khi có mặt của màng sinh học sẽ làm tăng nguy cơ nhiễm khuẩn cho sản phẩm, đẩy nhanh quá trình hư hỏng của thực phẩm và truyền bệnh cho người sử dụng. - Vi sinh vật trong màng được bảo vệ bởi màng sinh học, nó có khả năng kháng lại các chất khử trùng làm tăng khả năng sống sót và gây ô nhiễm thực phẩm. - ESP liên kết với màng sinh học không thể loại bỏ bằng phương pháp tẩy rửa thông thường. - Khi màng sinh học phát triển đủ lớn thì tại đó sẽ làm giảm hiệu quả truyền nhiệt. - Một số vi sinh vật trong màng sinh học sẽ xúc tác phản ứng hóa học và sinh học gây ăn mòn kim loại trong đường ống và các tank. 1.3.1. Giới thiệu một số màng sinh học và tác hại của chúng +Màng sinh học Salmonella có khả năng lây nhiễm trên các sản phẩm thịt sống, gia cầm, trứng, sữa và sản phẩm sữa. Các tế bào trong màng sinh học có khả năng chịu được điều kiện vệ sinh hơn so với các tế bào sinh vật phù du. Thực phẩm nhiễm Salmonella gây ngộ độc, đau bụng quặn thắt, tiêu chảy, sốt, nôn mửa. + Màng sinh học Escherichia coli có mặt trong các loại thực phẩm, đồ uống: xúc xích lên men, các sản phẩm sữa, rau quả, thịt, gia cầm, sản phẩm cá, nước ép trái cây… Vi khuẩn E. coli nhiễm cho người có thể gây co thắt bụng, sốt và ỉa chảy, suy giảm chức năng thận, mù lòa, liệt và thậm chí có thể tử vong. + Màng sinh học Listeria monocytogenes. Đây là loại màng sinh học được quan tâm nhiều trong các nhà máy chế biến. Nó có thể có mặt nhiều loại thực phẩm như: sữa tươi, sữa tiệt trùng mastitic và sữa, thực phẩm hun khói lạnh, sản phẩm cá hồi, thịt nguội, phomat mềm, bơ, kem, salat trôn. Có mặt trên các thiết bị như băng tải, máy cắt, máy thái, xông và máy đóng gói, làm mát và tủ đá và cống. Listeria monocytogenes có khả năng có mặt trên nhiều loại vật liệu: nhựa, polypropylene, cao su thép không gỉ và trên kính. Listeria monocytogenes nguy hiểm vì nó có khả năng phát triển trong điều kiện lạnh. Người ăn vào thực phẩm nhiễm Listeria monocytogenes có nguy cơ tử vong 30 – 40%, đặc biệt đối với phụ nữ mang thai, trẻ em và người già. Độc tố Listeria monocytogenes có khả năng tích tụ trong thực phẩm, khi xâm nhập vào cơ thể Listeria monocytogenes có thể gây xâm nhiễm tới các tế bào đích và gây bệnh cho cơ thể. Loại vi khuẩn này gây ngộ độc hệ thần kinh trung ương, nhiễm trùng máu, viêm màng não. Phụ nữ mang thai, đặc biệt là phụ nữ mang thai đến tháng thứ 2 bị nhiễm Listeria monocytogenes có thể sảy thai hoặc đẻ non. PHẦN II: SỰ HÌNH THÀNH MÀNG SINH HỌC VÀ LÂY NHIỄM VI SINH VẬT TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM 2.1. Sự hình thành màng sinh học trong chế biến thực phẩm - Điều kiện hình thành Sự hiện diện của màng sinh học trên các bề mặt tiếp xúc trong chế biến thực phẩm có thể gây nhiễm vi sinh vật vào thực phẩm. Có hai yếu tố quan trọng dẫn đến sự hình thành màng sinh học trong chế biến thực phẩm là: + Sự hiện diện của vi sinh vật trong nhà máy. + Điều kiện ẩm ướt của môi trường chế biến thực phẩm. - Các bước hình thành - Trong điều kiện môi trường ẩm ướt cùng với sự hiện diện của các vi sinh vật thì có thể dẫn đến sự hình thành màng sinh học trên các bề mặt tiếp xúc với thực phẩm trong dây chuyền chế biến như các băng chuyền, các máy chế biến, thùng chứa,… và nhất là các thiết bị có cấu tạo phức tạp. Bên cạnh đó, các tính chất của các bề mặt tiếp xúc như là sự tích điện, độ nhẵn,… là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự hình thành màng sinh học của vi sinh vật. Như vậy, sự hình thành màng sinh học làm tăng khả năng tồn tại của các chủng do làm tăng sức đề kháng chống lại các chất khử trùng. Đây là nguyên nhân lây nhiễm kéo dài trong nhà máy chế biến thực phẩm. - Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành màng sinh học: Các nhà nghiên cứu phân chia sự hình thành màng sinh học diễn ra theo nhiều giai đoạn khác nhau: 2; 3; 5 hoặc 8 giai đoạn. Quá trình gồm 3 giai đoạn: 2.2. Sự lây nhiễm vi sinh vật từ màng sinh học trong chế biến thực phẩm - Sự tồn tại: Theo nghiên cứu của (Miettinen et al, 1999; Borucki và cộng sự, 2003; Rùrvik và cộng sự, 2003; LundénÂn, 2004) thì sự lây nhiễm liên tục hoặc kéo dài của một số chủng vi khuẩn Listeria monocytogene, đã gây ra lây nhiễm ở các máy thực phẩm có thể kéo dài Quá trình gồm 5 giai đoạn đến vài năm với một số sản phẩm như: các sản phẩm thịt, gia cầm, cá, sữa và nước sốt ngọt. Theo các nghiên cứu của Lundén (2004) thì nồng độ chất khử trùng được sử dụng tại các nhà máy chế biến thực phẩm thì không thể loại bỏ các vi sinh vật hình thành màng sinh học Ngoài ra, Holah và cộng sự. (2002) đã báo cáo về sức đề kháng của các chủng L. monocytogenes và E.coli nhà máy thực phẩm với các chất khử trùng thông dụng nhất thì không khác nhau đáng kể từ các chủng của phòng thí nghiệm. - Quá trình lây nhiễm: Qua các nghiên cứu cho thấy với các tác nhân khử trùng thì khó có thể tiêu diệt được các vi sinh vật trong các màng sinh học vì thế các vi sinh vật này vẫn tồn tại và phát triển trên các bề mặt tiếp xúc thực phẩm. Trong quá trình sản xuất thực phẩm, đi từ nguyên liệu đến sản phẩm cuối cùng thì nguyên liệu tiếp xúc với các bề mặt xử lý đều này có thể dẫn đến sự lây nhiễm vi sinh vật từ màng sinh học lên sản phẩm. PHẦN III: NGĂN NGỪA VÀ LOẠI BỎ MÀNG SINH HỌC 3.1. Ngăn ngừa sự hình thành màng sinh học Sự hiện diện của vsv trong nhà máy chế biến thực phẩm là nguyên nhân chính dẫn đến sự hình thành màng sinh học. Bên cạnh đó, đặc điểm cấu tạo của các máy móc, thiết bị chế biến cũng ảnh hưởng đến sự hình thành màng sinh học. Như vậy, để ngăn ngừa sự hình thành màng sinh học thì trước tiên ta phải ngăn ngừa sự nhiễm vi sinh vật vào nhà máy đồng thời cần thiết kế hệ thống thiết bị để có thể làm hạn chế sự hình hình thành màng sinh học này. a. Ngăn ngừa sự lây nhiễm vi sinh vật vào nhà máy chế biến thực phẩm - Mục đích của việc kiểm soát vi sinh vật trong dây chuyền sản xuất có hai mặt: thứ nhất là làm giảm hoặc hạn chế số lượng vi khuẩn trong chất lỏng, các sản phẩm và thứ hai là làm giảm hoặc hạn chế hoạt động của chúng và để ngăn ngừa và kiểm soát sự hình thành các màng sinh học trên các bề mặt. - Giải pháp ngăn ngừa. + Kiểm soát nguyên vật liệu đầu vào. + Kiểm soát nguồn nước trong chế biến. + Kiểm soát lưu thông không khí. + Kiểm soát vệ sinh cá nhân những người tham gia sản xuất. b. Thiết kế hệ thống máy móc, thiết bị Việc thiết kế các thiết bị và dây chuyền trong chế biến thực phẩm là rất quan trọng trong việc ngăn chặn sự hình thành màng sinh học. Các bộ luật quan trọng nhất cho ngành công nghiệp thực phẩm là chỉ thị EU 98/37/EU và tiêu chuẩn máy móc EN 1672-2:1997. EN 1672 chú ý đặc biệt đến không gian chết, góc, đường nứt, vết nứt, các miếng đệm, van, ốc vít và các mối nối do khả năng chúng chứa các vi sinh vật. - Việc lựa chọn vật liệu và xử lý độ nhám bề mặt vật liệu như mài và đánh bóng là yếu tố quan trọng để hạn chế sự hình thành các màng sinh học và dễ dàng làm sạch bề mặt hơn. Theo nghiên cứu Joseph và cộng sự 2001 về sự phát triển của hai chủng Salmonella weltevreden và Salmonella 40 FCM trên ba bề mặt tiếp xúc thường sử dụng trong thực phẩm: nhựa, bê tông và thép không rỉ. Kết quả cho thấy việc hình thành màng sinh học với nhựa phát triển lớn nhất tiếp theo bê tông và thép không gỉ. 3.2. Loại bỏ màng sinh học a. Quy trình loại bỏ màng sinh học Việc loại bỏ các màng sinh học là một việc khó và đòi hỏi rất khắt khe các yếu tố ảnh hưởng: nhiệt độ, thời gian, tác nhân cơ học và các tác nhân hóa học. Điểm mấu chốt để làm sạch hiệu quả là sự hiểu biết về các loại và tính chất chất bẩn và sự phát triển của vi khuẩn trên bề mặt được loại bỏ. Một quy trình làm sạch hiệu quả bao gồm: nước súc chất tẩy rửa và khử trùng dùng trong các điều kiện nhiệt độ và nồng độ khác nhau, cuối cùng là làm khô các thiết bị. Các vi sinh vật trong màng sinh học có thể kháng lại các chất khử trùng. Vì vậy rất khó để loại bỏ các vi sinh vật nếu chỉ dùng phương pháp khử trùng. Trong thực tế thì người ta đã thực hiện tẩy rửa kết hợp với khử trùng thì mới có thể loại bỏ được màng sinh học. Dựạ vào đặc điểm cấu tạo của hệ thống thiết bị người ta thiết bị làm 2 loại: - Hệ thống mở. - Hệ thống kín. Loại bỏ các màng sinh học trong các hệ thống mở được thực hiện như sau: + Các thiết bị làm việc điều kiện khô: có thể loại bỏ bằng cách cạo, hút, lau chùi + Các thiết bị làm việc ẩm ướt: các chất bẩn có thể được rửa với nước áp suất thấp. + Việc loại bỏ ảnh hưởng của các màng sinh học từ các hệ thống này bằng cách sử dụng các chất tẩy rửa như xà phòng hoặc các gel tẩy rửa. Nếu cần thiết có thể tháo dỡ một số thiết bị và dụng cụ để làm vệ sinh hiệu quả hơn. [...]... peracetic acid có hiệu quả hơn clo trong bất hoạt L monocytogenes trong màng sinh học sữa Pseudomonas Richards (1999) và Makela và những người khác (1991) báo cáo rằng PAA và QAC được hiệu quả hơn trong bất hoạt Listeria màng sinh học và vi khuẩn axit lactic trong các nhà máy sữa hơn hypochlorite Tuy nhiên, Rossoni và Gaylarde (2000) cho thấy hypochlorite là hiệu quả hơn trong bất hoạt một nền văn hóa... của vi sinh vật và điều kiện ẩm ước trong nhà máy chế biến thực phầm là nguy n hình thành màng sinh học Sự hình thành màng sinh học làm tăng nguy cơ lây nhiễm vi sinh vật vào các sản phẩm trong chế biến thực phẩm, từ đó làm mất vệ sinh an toàn thực phẩm Để ngăn ngừa sự hình thành màng sinh học thì trước tiên ta phải ngăn ngừa sự nhiễm vi sinh vật... được sử dụng trong các hệ thống làm sạch (CIP) Một số nghiên cứu về hiệu quả các chất khử trùng lên một số màng sinh học : Các peroxide đã cho thấy có hiệu quả chống lại L monocytogenes và Salmonella spp trong một màng sinh học ma trận hơn là hypochlorite (Harkonen và cộng sự 1999) Fatemi và Frank (1999) xác định hiệu quả của các chất khử trùng khác nhau lên màng sinh học của... tiến hành xử lý acid ở khoảng 60 - 70oC trong 5 phút + Cuối cùng có rửa lại bằng nước sạch và làm khô thiết bị b Các chất tẩy rửa và khử trùng dùng để loại bỏ màng sinh học - Cơ sở lựa chọn: + Loại vật liệu bề mặt tiếp xúc + Môi trường tiếp xúc c Một số chất tẩy rửa và khử trùng thường sử dụng để loại bỏ màng sinh học trong nhà máy chế biên - Chất tẩy rửa:... thời cần thiết kế hệ thống thiết bị phù hợp Vi sinh vật trong màng sinh học có thể kháng lại chất khử trùng vì vậy để loại bỏ sự lây nhiễm vi vật này vào sản phẩm thì ta loại bỏ màng sinh học Tùy vào hệ thống thiết bị, vật liệu về mặt và môi trường tiếp xúc mà ta chọn phương pháp loại màng sinh học, cũng như việc sử dụng các hóa chất tẩy...+ Sau khi tẩy rửa thì các thiết bị được khử trùng bằng các chất khử trùng và để khô Hình ảnh loại bỏ màng sinh học: Quá trình làm sạch trong các quy trình khép kín bao gồm như sau: + Đầu tiên rửa thiết bị bằng nước lạnh được để loại bỏ chất bẩn lớn + Tiến hành xử lý thiết bị bằng các dung dịch làm... kiềm và chất tẩy rửa không chứa ion được đề nghị - Chất khử trùng: Các loại chất khử trùng thường được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm là halogen, peroxygens, axit, và các hợp chất amoni bậc bốn Hiệu quả của chất khử trùng bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của chất bẩn, độ cứng của nước, nhiệt độ của các ứng dụng và sự tương tác với vi sinh vật + Clo thường được áp dụng như một... dương và gram âm, khuôn mẫu, và nấm men (Carsberg 1996) Các hợp chất này thường được khuyên dùng cho sàn nhà, tường, và container lưu trữ, các bề mặt có thể được làm vệ sinh với thời gian tiếp xúc lâu dài, và không cần rửa trước khi sản xuất + Peroxygen bao gồm các hợp chất hydrogen peroxide và peracid Hydrogen peroxide là một chất sát trùng phổ rộng Peracetic acid (PAA) là được sử dụng rộng rãi nhất... Chất tẩy rửa: Hầu hết các hóa chất làm sạch sử dụng trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm là các hợp chất kiềm và acid Chúng có thể được sử dụng kết hợp với sequestrant hoặc chelators và tác nhân làm ướt anion Ngược lại, các tác nhân làm ướt không có tính ion là các chất nhũ hoá tốt và tạo bọt Các sequestrant, chẳng hạn như các dẫn xuất của natri phosphat, thường yêu cầu các chelate... liệu về mặt và môi trường tiếp xúc mà ta chọn phương pháp loại màng sinh học, cũng như việc sử dụng các hóa chất tẩy rửa và khử trùng phù hợp để quá trình loại bỏ màng sinh học hiệu quả cao nhất . - Khi màng sinh học phát triển đủ lớn thì tại đó sẽ làm giảm hiệu quả truyền nhiệt. - Một số vi sinh vật trong màng sinh học sẽ xúc tác phản ứng hóa học và sinh học gây ăn mòn kim loại trong. một số màng sinh học và tác hại của chúng +Màng sinh học Salmonella có khả năng lây nhiễm trên các sản phẩm thịt sống, gia cầm, trứng, sữa và sản phẩm sữa. Các tế bào trong màng sinh học có. ra từ màng sinh học theo từng cụm hoặc từng cá thể - Vi sinh vật tách ra khỏi màng sinh học theo từng cụm vẫn duy trì được đặc tính bảo vệ của màng sinh học ban đầu, khó bị tiêu diệt. - Trong