Đề tài các phương pháp ức chế sự sinh trưởng vi sinh trong thực phẩm bằng phương pháp hóa học và sinh học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÀI TIỀU LUẬN MƠN VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM Đề tài: Các phương pháp ức chế sinh trưởng vi sinh thực phẩm phương pháp hóa học sinh học Nhóm 14 Các thành viên nhóm: Lương Thị Vân Anh – 2022218183 Nguyễn Ngọc Hiển – 2005181072 Trần Hồng Kim – 2005190255 Ngơ Thị Phương Liên – 2005200542 GVHD: Nguyễn Thị Kim Oanh Thành Phố Hồ Chí Minh, 2022 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Bảng phân công nhiệm vụ Họ tên Ngô Thị Phương Liên Trần Hoàng Kim Lương Thị Vân Anh Nguyễn Ngọc Hiển Mục lục I Ức chế vi sinh phương pháp hóa học TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nguyên nhân gây hư hỏng Các vi sinh vật thực phẩm .4 Đường lây nhiễm vi sinh vật vào thực phẩm Ức chế hóa học thực phẩm ? Yêu cầu hóa chất bảo quản thực phẩm 6 Cơ chế tác dụng loại hóa chất thực phẩm II Ức chế vi sinh vật phương pháp sinh học .11 Phương pháp lên men (muối chua) 11 Phương pháp sử dụng Bacteriocin (sử dụng vi sinh đối kháng) 11 Phương pháp sử dụng enzyme 14 Tài liệu tham khảo 15 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Ức chế vi sinh phương pháp hóa học I Nguyên nhân gây hư hỏng - - - - - - Sự phát triển vi sinh vật: vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, chúng tiết enzyme phân hủy thành phần dinh dưỡng thực phẩm Hoạt động enzyme: enzyme thủy phân có tế bào động, thực vật tiết phân hủy tế bào sau chết làm giảm giá trị dinh dưỡng thực phẩm Thức phẩm cung cấp chất dinh dưỡng cho chúng ta, đồng thời mơi trường thích hợp cho sinh trưởng vi sinh vật phát triển như: khơng khí, độ ẩm, ánh sáng, nhiệt độ, phát triển thân vi sinh vật, pH Hệ vi sinh vật phát triển từ nhiều nguồn khác như: thực phẩm bị nhiễm vi sinh vật từ môi trường bên ngồi, tay cơng nhân, dụng cụ, q trình chun chở, bảo quản, Các thành phần cấu tạo nên thực phẩm nhân tố then chốt bên ảnh hưởng tới sinh trưởng vi sinh vật Ví dụ: Nếu thực phẩm có chứa carbohydrate phá hỏng dẫn tới việc sinh mùi khó chịu Vì thực phẩm bánh mì, mứt, hay số 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 pH thấp nguyên nhân gây nên sinh trưởng nấm mốc nấm men Nhiệt độ độ ẩm tương đối tác nhân gây nên sinh trưởng vi sinh vật Ở độ ẩm tương đối cao, sinh trưởng vi sinh vật bắt đầu trở nên nhanh hơn, nhiên chí nhiệt độ thấp (trong tủ lạnh, kho lạnh) số vi sinh vật phát triển Ngồi ra, thực phẩm khơ bảo quản môi trường ẩm ướt, hấp thụ ẩm xảy bề mặt thực phẩm, cho phép vi sinh vật sinh trưởng Khơng khí bên thực phẩm bảo quản quan trọng Nồng độ CO2 thấp, nồng độ pH dung dịch tăng cao, dẫn đến sinh trưởng vi sinh vật Các vi sinh vật thực phẩm - Các vi sinh vật có thực phẩm như: vi khuẩn, tảo, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn virus Các vi khuẩn TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - - Các virus: + Hepatitis A + Hepatitis E + Nhóm virus Norwalk Rotavirus Poliovirus Các ký sinh trùng động vật nguyên sinh: + Entamoeba histolytica + Giun + Sán + Đơn bào Đường lây nhiễm vi sinh vật vào thực phẩm - Tự nhiên: Môi trường bị ô nhiễm, vi sinh vật từ đất nước, không khí, dụng cụ vật dụng khác nhiễm vào thực phẩm - Thiếu vệ sinh trình chế biến, vệ sinh cá nhân không đảm bảo(tay người chế biến không sạch) làm nhiễm vi sin vật vào thực phẩm Thức ăn nấu không kĩ, ăn thức ăn sống… bị nhiễm vi sinh vật gây ngộ độc - Do bảo quản thực phẩm không đảm bảo vệ sinh, không che đậy để côn trùng, vật nuôi tiếp xúc vào thức ăn, làm lây nhiễm vi sinh vật gây bệnh - Thực phẩm, gia súc, gia cầm bị bệnh trước giết mổ, chế biến, nấu nướng không đảm bảo giết chết hết mầm bệnh - Ngồi ra, q trình giết mổ, vận chuyển, bảo quản, chế biến không đảm bảo vệ sinh an tồn, gây nhiễm vi sinh vật vào thực phẩm gia súc, gia cầm trước giết mổ khỏe mạnh, khơng có bệnh tật TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Sơ đồ đường lây nhiễm vi sinh vật vào thực phẩm Ức chế hóa học thực phẩm ? - Sử dụng chất hóa học để ức chế tác nhân làm biến đổi thành phần hóa học thực phẩm - Ức chế phát triển vi sinh vật hệ enzyme chúng tiết Cản trở trình tự biến đổi thực phẩm Các chất bảo quản tham gia vào trình bất hoạt enzyme có thực phẩm (các enzyme gây biến đổi chất có thực phẩm trình bảo quản) - Yêu cầu hóa chất bảo quản thực phẩm - Phải có tính kháng khuẩn, kháng nấm mốc kháng nấm men mạnh phải có tính chất chống oxy hố xảy bảo quản chế biến lương thực, thực phẩm - Không gây độc cho người gia súc Khơng làm thay đổi hay làm thay đổi tính chất hố lý, cảm quan thực phẩm - - Không tạo phản ứng phụ, sản phẩm độc hại thực phẩm - Các chất bảo quản thường sử dụng dạng hòa tan Cơ chế tác dụng loại hóa chất thực phẩm SO2 ( Lưu huỳnh dioxide ) TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Là loại chất sát trùng mạnh có tác dụng diệt vi sinh vật làm hư hỏng rau - Tác dụng bảo quản SO2 nhiệt độ bình thường thể nồng độ 0.05-0.20% tính theo khối lượng sản phẩm - Một điều kiện để SO2 có tác dụng bảo quản độ acid môi trường Trong môi trường kiềm trung tính SO2 khơng có tác dụng, không nên dùng SO2 để bảo quản nhiều loại rau khơng có acid Những loại thành phần chứa nhiều acid hữu tự nhiên đối tượng thích hợp cho việc bảo quản phương pháp sunfit hóa Nitrit ( NO2 ) - Được ứng dụng cơng nghiệp chế biến thịt Mục đích giữ màu đỏ cho thịt muối mặn, làm thuốc sát khuẩn bảo quản cá, thịt chế phẩm từ cá, thịt ( cá, thịt muối ướp lạnh ) - Liều lượng sử dụng Nitrit: không hạn chế 0-0,4mg/kg thể trọng, dùng trộn lẫn với muối ăn để muối thịt tỉ lệ khơng lớn 0,6% - Không dùng cho vào thức ăn trẻ em - Nitrit có tác dụng chuyển hemoglobin thành methemoglobin, gây tượng tím tái xám - Khi ăn phải thức ăn chứa nhiều NO2 gây ngộ độc Carbonic ( CO2 ) - Khí CO2 tác động tới trình trao đổi chất vi sinh vật, ức chế vài trình biến dưỡng vi sinh vật Nấm mốc nhạy cảm khí CO2, cịn vi khuẩn nhạy cảm - Nồng độ khí CO2 cao ức chế phát triển vi khuẩn hiếu khí vi khuẩn yếm khí - Khí CO2 kìm hãm oxy hóa chất béo nồng độ nhỏ Ozon ( O3 ) - Ozon có tính oxy hóa mạnh ( có khả xử lý độc tố, màu, mùi, ) Thay Clo khử trùng diệt khuẩn Khả diệt khuẩn Ozon cao gấp 1,5 lần so với việc sử dụng Clo Tốc dộ khử trùng Ozon cao gấp 600 lần so với Clo - Có tính sát khuẩn, tiêu độc, phân hủy thuốc trừ sâu tồn dư rau thực phẩm, giữ cho rau tươi xanh, tăng thời hạn bảo quản Diệt loại vi khuẩn tả gây bệnh tiêu chảy - Về chất, Ozon có tính oxy hóa mạnh nên giết chết mầm bệnh Salmonella, Campylobacter, Botrytis, E.coli, vài giây Sau ozon tạo ra, chúng nhanh chóng trở dạng oxy mà không để dấu vết độc hại thực phẩm Ví dụ: sử dụng ozon để khử trùng khô, sử dụng ozon để bảo quản dưa hấu - TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Acid Acetic (Ngâm dấm) - Làm giảm pH sản phẩm, làm cho q trình trao đổi ion vi sinh vật khơng thực Sự thay đổi lớn nồng độ ion màng tế bào làm rối loạn trình trao đổi chất vi sinh vật, ức chế phát triển vi sinh vật thực phẩm - Nồng độ acid acetic thường dùng: 1,7-2% ( pH 2,3-2,5 ) - Phương pháp ngâm dấm thường dùng acid acetic, acid citric, tartric Acid sorbic (E200): - Là hợp chất hữu tự nhiên dùng làm chất bảo quản thực phẩm - Acid sorbic tác dụng lên hệ enzyme (dehydrogenase) tế bào vi sinh vật, loại enzyme liên quan đến trình oxy hóa acid béo Sự bổ sung acid sorbic dẫn đến tích lũy acid béo khơng no mà acid sản phẩm trung gian trình oxy hóa acid béo nấm men nấm mốc - Acid sorbic kìm hãm enzyme sulfhydryl Những enzyme đóng vai trị quan trọng tế bào vi sinh vật bao gồm: fumarase, aspartase, succinic, dehydogenase alcohol dehydrogenase nấm men - Acid sorbic can thiệp vào vận chuyển chất qua màng tế bào chất Acid Benzoic (E210) - Muối Benzoat - Là phụ gia chống vi sinh vật thuộc nhóm phụ gia bảo quản - Tác dụng bảo quản acid benzoic natri benzoat xảy môi trường acid, pH = 2,5-3,5 Nồng độ acid benzoic sử dụng thực phẩm: 0,05-0,15% - Ức chế mạnh nấm men nấm mốc, có tác dụng yếu vi khuẩn Tác động lên màng tế bào nấm, ức chế q trình hơ hấp tế bào, ức chế q trình oxy hóa glucose pyruvate, ức chế trình biến dưỡng hợp chất đa lượng ( N, P, ) cùa sinh vật - Một số loài vi sinh vật sử dụng acid benzoic q trình trao đổi chất hay có chế đặc hiệu (các bơm màng) loại bỏ chất độc khỏi tế bào - Acid benzoic sử dụng nhiều bảo quản trái rau Nếu sử dụng nồng độ cao làm thay đổi mùi vị sản phẩm, ảnh hưởng tới thận người sử dụng - Dùng acid benzoic muối benzoat bảo quản sản phẩm làm cho sản phẩm bị thâm đen, dễ nhận biết dư vị làm giảm tiêu cảm quan sản phẩm TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Sodium benzoate (E211) - Là chất bảo quản thực phẩm chất kìm hãm phát triển vi khuẩn nấm môi trường acid - Được dùng thịnh hành thực phẩm có tính acid rau trộn dầu giấm, đồ uống có ga (acid cacbonic), mứt nước trái (acid xitric), dưa chua (giấm ăn) gia vị - Acid benzoic có tác dụng bảo quản tốt hơn, sodium benzoate dùng phổ biến chất phụ gia thực phẩm acid benzoic khơng tan nhiều nước Chất gia tăng áp suất thẩm thấu - Sử dụng đường hay muối bảo quản thực phẩm làm gia tăng áp xuất thẩm thấu môi trường, tạo áp suất thẩm thấu cao nước tế bào thấm khỏi màng tế bào chất gây tượng co nguyên sinh; đồng thời tế bào vi sinh vật hấp thu chất dinh dưỡng, làm ức chế hoạt động phát triển vi sinh vật - Sử dụng nồng độ muối từ -20% 30%, nồng độ đường 50-60% - Sản phẩm điển hình: mứt trái cây, thịt muối, cá muối Kháng sinh sản xuất theo phương pháp hóa học - Trước năm 1960, kháng sinh sử dụng rộng rãi bảo quản thực phẩm ưu điểm kháng sinh: ức chế vi sinh vật cách hiệu quả, dễ bị biến tính phân huỷ nhiệt độ cao - Từ sau năm 1969 người ta thấy tồn việc sử dụng kháng sinh làm chất bảo quản thực phẩm: + Đối với kháng sinh khó phân hủy, dư lượng thực phẩm ảnh hưởng tới sức khoẻ người sử dụng + Làm thay đổi hệ vi khuẩn đường ruột tổng hợp vitamin ruột + Sinh nhạy cảm kháng sinh + Gây ngộ độc chất dạng chuyển hoá kháng sinh + Có tượng kháng sinh vi sinh vật (lờn thuốc) làm cho việc điều trị bệnh khơng hiệu Các chất kháng sinh có tác dụng chủ yếu với vi khuẩn, tác động yếu nấm mốc, nấm men - Làm ngưng tổng hợp thành tế bào vi khuẩn; phá vỡ tính thẩm thấu màng tế bào Ảnh hưởng tới trình tổng hợp protein vi khuẩn Ảnh hướng acid nucleic Các chất kháng sinh phép dùng: biomixin (clotetraxyclin), teramixin, oreomixin, … Nguyên tắc sử dụng kháng sinh làm chất bảo quản thực phẩm: TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chỉ sử dụng kháng sinh không dùng cho chữa bệnh quan trọng, không gây tượng kháng sinh, không ảnh hưởng đến việc sử dụng kháng sinh khác điều trị bệnh - Không sử kháng sinh gây hại cho sức khoẻ người tiêu dùng - Cần xác minh loại kháng sinh sử dụng không gây hại cho hệ vi sinh vật đường ruột, bụng - Khi sử dụng kháng sinh để bảo quản, phải đảm bảo không hạ thấp tiêu vệ sinh khác Ethanol - Ở nồng độ cao, ethanol có tác dụng biến tính protein màng tế bào, làm chết vi sinh vật - Ứng dụng: Dùng để bảo quản dạng bán chế phẩm H2O2 - Có khả oxy hóa mạnh - Ứng dụng: Trong bảo quản sữa, phomat, sản phẩm từ cá Hợp chất halogen - Biến đổi protein, gây rối loạn hoạt động sống sinh vật, ức chế tiêu diệt vi sinh vật - Ứng dụng: Sát trùng dụng cụ hoạt động sống sinh đựng thực phẩm halogen vật, ức chế tiêu diệt vi sinh vật Chất tạo mùi - Chất tạo mùi hỗn hợp chiết xuất hương kết hợp chất tự nhiên tổng hợp nhằm chép mùi thành phần đó, ví dụ mùi dưa leo việt quất  Phân loại chất tạo mùi - Có chất tạo mùi là: Nhóm I: bao gồm chất có khả gây kích ứng từ đến nhiều bao gồm: Oak moss, isoeugenol, eugenol, cinnamic aldehyde, geraniol, hydroxycitronellal, cinnamic alcohol, - Nhóm II bao gồm: Lyral, citral, farnesol, coumarin, citronellol, and Alphahexyl cinnamal - Các chất khác: bao gồm 26 loại chất tạo mùi (bao gồm chất tìm thấy nhóm I II) phát phân tích, dẫn đến quy định việc dán nhãn bao bì Trong danh sách bao gồm số chất phổ biến như: Benzoyl acohol, limonene - TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Ức chế vi sinh vật phương pháp sinh học AI Phương pháp lên men (muối chua) - Sử dụng vi sinh vật lên men tạo acid làm thay đổi pH môi trường ức chế phát triển vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm - Vi khuẩn sinh acid lactic (LAB) nhóm vi khuẩn đa dạng có sản phẩm trao đổi chất cuối acid lactic Phân loại: - Dựa sản phẩm cuối: nhóm vi khuẩn lên men lactic đồng hình nhóm vi khuẩn lên men lactic dị hình Dựa khả chịu nhiệt: nhóm chịu nhiệt cao , nhóm chịu nhiệt trung tính, nhóm ưa lạnh Trong q trình lên men vi khuẩn tiết acid lactic acid acetic làm acid hóa mơi trường góp phần kìm hãm tiêu diệt vi khuẩn gây hư hỏng thực phẩm Ngồi vi khuẩn sinh lactic cịn tiết bacteriocin kháng khuẩn Phương pháp sử dụng Bacteriocin (sử dụng vi sinh đối kháng)  Định nghĩa Bacteriocin chất kháng khuẩn có chất peptide tổng hợp riboxom vi khuẩn Gram âm vi khuẩn Gram dương để ức chế vi khuẩn cạnh tranh khác  Đặc điểm tính chất - Bacteriocin tổng hợp vi khuẩn gặp điều kiện ức chế - tác động môi trường sống, cạnh tranh nguồn dinh dưỡng, không gian sống Bacteriocin có chất peptid kháng khuẩn sinh vi khuẩn để chống lại vi khuẩn khác Như vậy, loại vi khuẩn tạo loại bacteriocin có khả kháng lại bacteriocin ( Các tế bào sản xuất miễn dịch với hoạt tính bacteriocin) - Các bacteriocin có hoạt tính kháng khuẩn cao chí nồng độ thấp - Đặc tính diệt khuẩn cao pH thấp, tương đối bền nhiệt độ cao không bị ảnh hưởng dung mơi hữu - Do có chất protein (thử nghiệm với enzyme phân giải protein trypsin, pepsin) nên bacteriocin không gây tác dụng phụ, không gây phản ứng dị ứng thể người vấn đề sức khỏe bị phân cắt nhanh chóng protease, lipase đường tiêu hóa TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com  - - - - - - Ứng dụng bảo quản sinh học thực phẩm Bảo quản sinh học thực phẩm với việc sử dụng vi sinh vật đối kháng (giống bảo vệ) hay sản phẩm trao đổi chúng (chất bảo quản sinh học) để ức chế hay tiêu diệt vi sinh vật không mong muốn giải pháp có nhiều tiềm Ưu điểm bacteriocin bảo quản sinh học thực phẩm tăng thời hạn sử dụng, hạn chế truyền mầm bệnh chuỗi thức ăn, giảm thiệt hại kinh tế hư hỏng thực phẩm, hạn chế sử dụng chất bảo quản hóa học xử lư nhiệt khắt khe Bacteriocin giúp bảo quản giá trị dinh dưỡng vitamin, cung cấp thực phẩm (ít acide, hàm lượng muối thấp hàm lượng nước cao) thỏa mãn nhu cầu công nghiệp người tiêu dùng Một xu hướng công nghiệp thực phẩm Châu Âu hạn chế sử dụng chất phụ gia thành phần nhân tạo, hạn chế chế biến phải đảm bảo an toàn, giữ nguyên chất lượng Những yêu cầu đáp ứng nhờ sử dụng bacteriocin Bacteriocin có đặc điểm lí tưởng bảo quản sinh học thực phẩm Nhiều bacteriocin bền điều kiện nhiệt độ chế biến cao hoạt động phạm vi pH rộng Bacteriocin không mùi, không màu, không vị, ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật đường ruột, có phổ kháng khuẩn, mầm bệnh vi khuẩn gây hỏng thực phẩm tương đối rộng Một số bacteriocin hiệu sử dụng phối hợp với yếu tố kháng khuẩn khác hợp chất phenolic tự nhiên protein kháng khuẩn khác Sự kết hợp bacteriocin khác giúp ngăn ngừa phát triển chủng kháng Ngoài ra, kết hợp bacteriocin với xử lý vật lí như: áp suất cao hay xung điện trường giúp bảo quản thực phẩm hiệu hơn, dạng có khả sống sót cao vi khuẩn sinh bào tử Tính hiệu bacteriocin thường bị ảnh hưởng yếu tố môi trường pH, nhiệt độ, thành phần thực phẩm cấu trúc, vi khuẩn thực phẩm Do đó, cần xác định hiệu bacteriocin cho hệ thống thực phẩm Các bacteriocin sử dụng bảo quản sinh học thực phẩm ba dạng - - Ủ thực phẩm với giống bảo vệ (thường vi khuẩn lactic - LAB: Lactic acide bacteria) để tạo bacteriocin in situ Trong trường hợp này, định khả LAB sinh trưởng tạo bacteriocin sản phẩm Bổ sung bacteriocin tinh chế hay bán tinh chế chất bảo quản thực phẩm TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - Sử dụng bán thành phẩm lên men với chủng sinh bacteriocin thành phần trình chế biến thực phẩm Một lựa chọn dùng màng polyethylen hoạt tính bacteriocin cho đóng gói thực phẩm Bacteriocin protein có tính kháng số gây hư hỏng gây ngộ độc thực phẩm, vi sinh vật chủ yếu nhóm vi khuẩn sinh lactic tiết Nisin bacteriocin sinh Lactococcus lactis Streptococcus lactis Nisin liên kết với anion phospholipid → di chuyển vào tế bào gây rối loạn trình trao đổi ion làm chết vi sinh vật Nisin có tác dụng với số vi khuẩn (Enterococcus, Listeriamonocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus,Clostridium botulinum ), khơng có tác dụng với nấm men, nấm mốc Nisin bị phá hủy pH=8,0 nhiệt độ 37oC từ 15-30 phút Nó dùng cơng nghiệp chế biến mát, bảo quản đồ hộp,nước ép đóng hộp, rau tươi… Liều dùng thực phẩm 20 U.I/g thực phẩm TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Phương pháp sử dụng enzyme Enzym Lyzozym Lactose pero Glucose pero Glucose ox Hydrola TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tài liệu tham khảo https://dost.hochiminhcity.gov.vn/documents/ 536/201709141005218065Ky_7_Tong_quan_CongngheOZONE_31102014 pdf https://vi.m.wikipedia.org/wiki/Natri_benzoat http://tailieudientu.lrc.tnu.edu.vn/Upload/Collection/brief/ brief_8517_14498_TRUNG0014.pdf? zarsrc=30&utm_source=zalo&utm_medium=zalo&utm_campaign=zalo https://text.123docz.net/document/5001465-uc-che-vi-sinh-vatbang-phuong-phap-hoa-hoc-sinh-hoc.htm https://slidetodoc.com/i-hc-quc-gia-thnh-ph-h-ch-2/ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... đường lây nhiễm vi sinh vật vào thực phẩm Ức chế hóa học thực phẩm ? - Sử dụng chất hóa học để ức chế tác nhân làm biến đổi thành phần hóa học thực phẩm - Ức chế phát triển vi sinh vật hệ enzyme... vi sinh vật thực phẩm .4 Đường lây nhiễm vi sinh vật vào thực phẩm Ức chế hóa học thực phẩm ? Yêu cầu hóa chất bảo quản thực phẩm 6 Cơ chế tác dụng loại hóa chất thực phẩm. .. skknchat@gmail.com Ức chế vi sinh vật phương pháp sinh học AI Phương pháp lên men (muối chua) - Sử dụng vi sinh vật lên men tạo acid làm thay đổi pH môi trường ức chế phát triển vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm