Sinh trưởng vi sinh vật thực phẩm Sinh trưởng vi sinh vật thực phẩm Bởi: Nguyễn Lân Dũng buivietha Sinh trưởng vi sinh vật thực phẩm Thực phẩm cung cấp chất dinh dưỡng cho chúng ta, đồng thời môi trường thích hợp cho sinh trưởng vi sinh vật Sự sinh trưởng vi sinh vật kiểm soát yếu tố có liên quan đến thực phẩm hay yếu tố bên bên môi trường nơi thực phẩm bảo quản, mà miêu tả yếu tố bên ngoài, sơ đồ Các nhân tố bên bên ảnh hưởng lên sinh trưởng vi sinh vật thực phẩm (Theo Prescott-Harley-Klein, 2002) Những nhân tố bên hay nhân tố liên quan đến thực phẩm bao gồm: pH, độ ẩm, hoạt tính nước, oxi hóa khử, cấu trúc vật lí nước, có mặt chất dinh dưỡng khả có mặt tác nhân kháng vi sính vật tự nhiên Còn nhân 1/5 Sinh trưởng vi sinh vật thực phẩm tố bên hay môi trường bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm tương đối, có mặt CO2, O2, số lượng chủng loại vi sinh vật có thực phẩm Các nhân tố bên (Intrinsic factors) Các thành phần cấu tạo nên thực phẩm nhân tố then chốt bên ảnh hưởng tới sinh trưởng vi sinh vật Nếu thực phẩm có chứa carbohydrate phá hỏng dẫn tới việc sinh mùi khó chịu Vì thực phẩm bánh mỳ, mứt, hay số hoa bị hỏng phát triển nấm Ngược lại, thực phẩm chứa lượng lớn protein hay chất béo (như thịt hay bơ) phá hỏng tạo lượng lớn mùi khó chịu Chỉ cần nghĩ tới trứng thối đủ hiểu chuyện Sự phân giải protein phân giải kị khí protein tạo lượng lớn mùi hôi thối hợp chất indol, skatol, amin cadaverin hữu Sự phân hủy thực phẩm chứa chất béo tương tự Chẳng hạn sản sinh chuỗi acid béo ngắn từ chất béo làm cho bơ bị ôi khó chịu Sự khác biệt trình làm hỏng loại thực phẩm (Theo Prescott-HarleyKlein, 2002 ) Cơ chất Tên thực phẩm Các phản ứng hóa học Các sản phẩm điển hình tác dụng chúng Pectin Hoa Phân giải pectin Methanol, acid uronic (làm cấu trúc hình thái dễ bị thối nhũn) Thịt Phân giải protein nhóm amin Amino acid, peptid, amin, H2S, indol (gây đắng, chua, gây nhớt, muìo khó chịu) Các thực Carbohydrat phẩm chứa tinh bột Thủy phân tinh bột lên men Acid hữu cơ, CO2, rượu… (làm chua acid hóa) Lipit Thủy phân, phân hủy acid béo Glycerol, acid béo hỗn hợp (tạo mùi ôi, gây đắng) Protein Bơ Độ pH thực phẩm tiêu chí quan trọng Nếu pH thấp thích hợp cho sinh trưởng nấm men nấm sợi Nếu pH trung tính hay kiềm, thịt vi khuẩn chiếm ưu Sự phá hỏng thực phẩm phụ thuộc vào chất có mặt Sự có mặt nước ảnh hưởng tới xâm nhập vi sinh vật thực phẩm Làm khô thực phẩm, khống chế loại bỏ trình phá hủy thực phẩm Sự có mặt nước đo đại lượng hoạt độ nước (aw) Đại lượng 2/5 Sinh trưởng vi sinh vật thực phẩm tính tỉ lệ độ ẩm tương đối không khí dung dịch kiểm tra so với tỉ lệ nước chưng cất Khi thêm vào thực phẩm lượng lớn muối hay đường hầu hết vi sinh vật bị loại nước tượng co nguyên sinh (plasmolysis) sinh trưởng (bảng 2) Mối liên hệ hoạt độ nước tối thiểu với nhóm vi sinh vật trình làm hỏng thực phẩm (Theo Prescott-Harley-Klein, 2002) Các vi sinh vật aw Các vi sinh vật Nhóm Nhóm Các vi khuẩn làm hỏng thực phẩm 0.9 Các vi khuẩn ưa mặn Các nấm men làm hỏng thực phẩm 0.88 Các nấm mốc ưa khô hạn aw 0.75 0.61 Các nấm mốc làm hỏng thực phẩm 0.80 Các nấm men ưa thẩm thấu 0.61 Các vi sinh vật đặc trưng: Các vi sinh vật đặc trưng: Clostridium botulinum, type E 0.97 Candida scottii 0.92 Pseudomonas spp 0.97 Trichosporon pullulant 0.91 Acinetobacter spp 0.96 Candida zeylanoides 0.90 Escherichia coli 0.96 Geotricum candidum -0.90 Enterobacter aerogenes 0.95 Trichothecium spp -0.90 Bacillus subtilis 0.95 Byssochlamys nivea -0.87 Clostridium botulinum, type A, B 0.94 Staphylococcus aureus 0.86 Candida utilis 0.94 Alternaria citri 0.84 Vibrio parahaemolyticus 0.94 Pencillium patulum 0.81 Botrytis cinerea 0.93 Eurotium repens 0.72 Rhizopus stolonifer 0.93 Aspergillus conicus 0.70 Mucor spinosus 0.93 Aspergillus echinulatus 0.64 Zygosaccharomyces rouxii 0.62 Xeromyces bisporus 0.51 Ngay điều kiện ngược lại, vi khuẩn ưa áp ưa khô phá hỏng thực phẩm Vi khuẩn ưa áp (osmophilic) sinh trưởng tốt môi trường có áp suất thẩm thấu cao, vi sinh vật ưa khô (xerophilic) thích hợp với môi trường có aw thấp sinh trưởng điều kiện có aw cao 3/5 Sinh trưởng vi sinh vật thực phẩm Thế oxi hóa khử thực phẩm ảnh hưởng tới phá hỏng thực phẩm Khi sản phẩm thịt, đặc biệt nước luộc thịt, thường oxi hóa khử thấp Những sản phẩm sẵn môi trường lý tưởng cho sinh trưởng vi khuẩn kị khí, bao gồm Clostridium Cấu trúc vật lí thực phẩm ảnh hưởng đến tiến trình phạm vi làm hỏng thực phẩm Sự xay nhỏ phối trộn thực phẩm xúc xích hamburger không làm tăng diện tích bề mặt thực phẩm, làm biến đổi cấu trúc tế bào mà góp phần làm tăng hội nhiễm vi sinh vật vào thực phẩm Điều làm cho thực phẩm hư hỏng nhanh thực phẩm không bảo quản cách thích hợp Rau xanh hoa có lớp vỏ bảo vệ chúng khỏi hư hỏng Thường vi sinh vật gây hư thực phẩm có loại enzym đặc hiệu giúp chúng thâm nhập qua lớp vỏ màng bảo vệ, đặc biệt sau hoa rau bị khô héo Nhiều loại thực phẩm có chứa chất kháng khuẩn tự nhiên, bao gồm enzym phức chất ức chế hóa học Cumarin tìm thấy hoa rau xanh cho thấy hoạt động chất kháng khuẩn Sữa bò trứng có chứa chất kháng khuẩn Trứng giàu Lysozyme, phân giải thành tế bào vi khuẩn Gram dương Một số thực phẩm đáng lưu ý khác có hoạt tính kháng vi sinh vật nước sốt cay dùng ăn sò sống loại hải sản khác Nước sốt làm hạt tiêu loại nước sốt cay từ hạt tiêu đỏ dường có lượng định chất kháng vi sinh vật Thảo mộc gia vị thường có lượng chất kháng vi sinh vật đáng kể; nhìn chung vi khuẩn nhạy cảm so với hầu hết nấm Ngải đắng hương thảo loại gia vị có chứa nhiều chất kháng vi sinh vật Hợp chất aldehyd phenol tìm thấy quế, mù tạc, kinh giới… Những hợp chất kìm hãm sinh trưởng vi sinh vật Thực phẩm quan trọng khác có khả ức chế vi sinh vật tỏi, chứa chất allincin, đinh hương có chứa eugeneol Tuy nhiên, gia vị chứa sinh vật mang mầm bệnh làm hỏng thực phẩm Coliform, B cereus, Cl Perfringenes Salmonella phát thấy hầu hết gia vị Các vi sinh vật bị loại bỏ giảm bớt khử trùng ethylen oxid Phương pháp loại bỏ Salmonella khỏi gia vị giảm tới 90% vi sinh vật thường làm hư hỏng thực phẩm Trà xanh trà đen chưa lên men có hoạt tính kháng vi sinh vật tốt sau lên men có chứa thành phần polyphenol Những loại trà hoạt động chống lại vi khuẩn, virus, nấm có đặc tính chống ung thư Các nhân tố bên (Extrinsic Factors) Nhiệt độ độ ẩm tương đối nhân tố bên quan trọng có ý nghĩa định việc thực phẩm có bị hỏng hay không Ở độ ẩm tương đối cao, sinh trưởng 4/5 Sinh trưởng vi sinh vật thực phẩm vi sinh vật bắt đầu trở nên nhanh hơn, chí nhiệt độ thấp (trong tủ lạnh, kho lạnh) số vi sinh vật phát triển Khi thực phẩm khô bảo quản môi trường ẩm ướt, hấp thụ ẩm xảy bề mặt thực phẩm, cho phép vi sinh vật sinh trưởng Không khí bên thực phẩm bảo quản quan trọng Nồng độ CO2 vượt giới hạn làm giảm độ pH dung dịch, dẫn đến ngăn cản sinh trưởng vi sinh vật Bảo quản thịt không khí có CO2 cao hạn chế vi khuẩn Gram âm, dẫn tới quần thể chiếm ưu Lactobacillus Bằng cách sử dụng nguyên liệu đóng gói đại với công nghệ chân không, lượng không khí bên thực phẩm đóng gói kiểm soát Không khí xung quanh thực phẩm chứa CO2 từ 60% trở lên vi nấm phá hỏng thực phẩm không phát triển đựơc Một lượng O2 giữ lại tất khí O2 bị loại khỏi loại ưa lạnh Clostridium gasigenese sinh trưởng Loại vi sinh vật sinh khí vòng 14 ngày 2oC, dẫn tới việc thực phẩm đóng gói bị phình to 5/5 ... xâm nhập vi sinh vật thực phẩm Làm khô thực phẩm, khống chế loại bỏ trình phá hủy thực phẩm Sự có mặt nước đo đại lượng hoạt độ nước (aw) Đại lượng 2/5 Sinh trưởng vi sinh vật thực phẩm tính... ý nghĩa định vi c thực phẩm có bị hỏng hay không Ở độ ẩm tương đối cao, sinh trưởng 4/5 Sinh trưởng vi sinh vật thực phẩm vi sinh vật bắt đầu trở nên nhanh hơn, chí nhiệt độ thấp (trong tủ lạnh,... hãm sinh trưởng vi sinh vật Thực phẩm quan trọng khác có khả ức chế vi sinh vật tỏi, chứa chất allincin, đinh hương có chứa eugeneol Tuy nhiên, gia vị chứa sinh vật mang mầm bệnh làm hỏng thực phẩm