Bảo quản thực phẩm bằng acid hóa môi trường ppt

Ngoài ra phương pháp lên men được ứng dụng rộngrãi trong ngành công nghiệp sản xuất rượu bia, nước giải khát, sản xuất bánh mì, sữa chua,phomat… Đất nước ta ngay từ thời xa xưa vốn là n

BẢO QUẢN THỰC PHẨM BẰNG ACID HÓA MÔI TRƯỜNG

1 Giới thiệu

Bảo quản thực phẩm bằng acid là phương pháp chống hư hỏng thực phẩm do VSV gây ra bằng cách cho vào một lượng acid vô cơ hay hữu cơ hoặc bằng cách cho lên men (acid sinh

ra trong thực phẩm bằng cách cho vào thực phẩm vi khuẩn tạo acid)

Nguồn gốc của quá trình bảo quản rau quả bằng phương pháp lên men có từ thời cổ đại.Trên thế giới, hầu hết rau quả được lên men với qui mô nhỏ, như trong điều kiện gia đìnhhoặc bởi những người buôn bán nhỏ Hiện nay có một số mặt hàng sản xuất dạng này nhưdưa bắp cải, dưa chuột muối chua và ôliu muối chua Có ý nghĩa thương mại quan trọng, có

sự gia tăng quan tâm trong phạm vi rộng các loại rau quả lên men khác và nước ép rau quảlên men , đặc biệt ở thị trường Châu Âu; tuy nhiên, các dạng thương mại hầu hết được sảnxuất với qui mô nhỏ Kimchi Hàn Quốc, mang tính truyền thống trong các bữa ăn gia đình,gần đây cũng đã được thương mại hoá Ngoài ra phương pháp lên men được ứng dụng rộngrãi trong ngành công nghiệp sản xuất rượu bia, nước giải khát, sản xuất bánh mì, sữa chua,phomat…

Đất nước ta ngay từ thời xa xưa vốn là nước nông nghiệp phát triển với đủ mọi ngành nghềnhư trồng các loại cây lương thực và cây thực phẩm Bên cạnh đó nghề trồng hoa màu cũngkhá được phát triển đặt biệt là trồng rau

Sản lượng rau trồng được tương đối nhiều như: Bắp cải, cải bẹ, su hào, rau cải, dưa chuột,

cà chua cho nên ngoài việc buôn bán cũng còn lại khá nhiều một phần được sử dụng trongcác bữa ăn của người nông dân, một phần được ngâm với nước muối, sau một thời gianngâm sản phẩm bắt đầu có mùi thơm và ăn vào thì cảm thấy ngon có mùi vị đặt trưng và từ

đó sản phẩm rau cải lên men đã được ra đời Trong bữa ăn, nó được sử dụng như một món

ăn khai vị, món ăn chơi rất ngon

Trên thị trường, sản phẩm được sản xuất trên qui mô công nghiệp nhằm đáp ứng nhu cầu vềmặt số lượng cũng như về mặt chất lượng Người tiêu dùng có nhiều sự lựa chọn cho mình

vì đa số các mặt hàng được sản xuất với mẫu mã rất phong phú tạo cảm giác thu hút và chấtlượng bảo đảm, hương vị thơm ngon Cho tới nay thì các nhà khoa học cũng đã có nhữngnghiên cứu rất nhiều cho sản phẩm này tuy nhiên trong sản xuất thủ công trên qui mô nhỏ,

qui mô gia đình thì đại đa số người dân làm theo phương pháp thủ công gia truyền mà hầunhư không có biết nhiều về quá trình xảy ra trong khi lên men và chưa hiểu hết bản chất củaquá trình lên men.

2 Cơ sở lý luận của việc dùng acid để bảo quản thực phẩm

 Tác dụng của acid đối với hoạt động của vi sinh vật

Tổ chức vi sinh vật rất nhạy cảm đới với acid và có thể sinh ra acid bởi một loài vi sinh vậttrong suốt quá trình lên men, như vậy nó sẽ ức chế hoạt động của VSV khác Khi acid đủmạnh, tác động đến protein VSV làm biến tính protein thực phẩm Đây là một trong nhữngnguyên lý điều khiển quá trình lên men để bảo quản thực phẩm chống lại sự phát triển củaenzyme phân giải protein hoặc những lòai gây hư hỏng khác

Khi thay đổi pH của môi trường thì quá trình trao đổi chất và sự phân ly thức ăn của VSV

bị thay đổi nên ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất

Mỗi loại VSV có khoảng pH hoạt động thích hợp:

Bảng 1: Khả năng thích nghi của vi sinh vật đối với pH môi trường

Bảng 2: Khả năng thích nghi của vi sinh vật đối với pH môi trường

Độ acid tối thiểu Tối ưu Kiềm tối thiểu

“Nguồn: Lê Mỹ Hồng và Bùi Hữu Thuận, 2000 ”

Vi sinh vật gây hư hỏng sản phẩm thường hoạt động ở môi trường kém acid, vì vậy để bảoquản sản phẩm bằng acid phải hạ PH của môi trường xuống dưới pH hoạt động của nhữngVSV đó

pH của môi trường khử hoạt tính của enzyme, khử đi hoạt động của hệ thống vận chuyểnion, chất dinh dưỡng vào bên trong tế bào, ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của tế bàoVSV

Khi quá trình trao đổi chất của tế bào VSV bị thay đổi, chúng không còn khả năng hoạtđộng gây hư hỏng sản phẩm (Lê Mỹ Hồng và Bùi Hữu Thuận, 2000)

3 Phương pháp acid hóa môi trường

3.1 Phương pháp hóa học

Người ta cho vào môi trường một luợng acid hữu cơ hay vô cơ Các acid vô cơ cho vàomôi trường có tác dụng mạnh đến vi sinh vật chủ yếu là do phân ly thành ion H+, chính[H+] có tác dụng bảo quản thực phẩm các acid hữu cơ tác dụng sát trùng phụ thuộc vàotính chất các phân tử không phân ly hay các anion

Acid thường sử dụng:

Acid vô cơ: H3PO4, H2SO4, HCl…

Aicd hữu cơ: Acid citric, acid acetic, acid tartric…

Bảng 3: Vị chua tương đối của một số acid

3,753,3534,53,53,7

2,452,652,952,62,62,9

“Nguồn: Trần Xuân Hiển, 2011”

Vị chua của các acid hữu cơ có vai trò quan trọng tới quá trình sản xuất thực phẩm và chấtlượng sản phẩm Acid hữu cơ có tác dụng chống kết tinh đường cho sản phẩm cô đặc vớiđường, cẩn thiết cho quá trình tạo đông với pectin và đường khi sản xuất nhiều loại mứt.Đối với người, acid hữu cơ vừa là một yếu tố gây vị vừa tham gia nhiều quá trình tiêu quáhấp thụ các chất ( chất béo, chất khoáng, ) của cơ thể (Trần Xuân Hiển, 2011)

4

Bảng 4: Độ hòa tan của các acid hữu cơ trong 100g nước ở 25 0 C

CitricTartricmalic

18114762

“Nguồn: Trần Xuân Hiển, 2011” Bảng 5: Tính hút ẩm của các acid hữu cơ

CitricTartricFumaricMalic

Hút nước ở nhiệt độ thích hợpKhông có tính hút nướcKhông có tính hút nướcKhông có tính hút nước

“Nguồn: Trần Xuân Hiển, 2011”

Các acid hữu cơ được sử dụng trong công nghệ thực phẩm chủ yếu là: acid malic, acidcitric, acid lactic, acid acetid để điều vị cho sản phẩm Bên cạnh đó, các acid này còn có tácdụng bảo quản sản phẩm

a Acid malic

Acid malic là loại acid phổ biến nhất trong các loại rau quả và nguyên liệu thực vật ngoài

họ citrus, có vị chua gắt Có nhiều trong mận, táo, cà chua Acid malic nóng chảy ở nhiệt

độ 1000C, tan tốt trong nước và alcol nhưng tan kém trong ester Trong công nghiệp acidmalic được sản xuất bằng cách tổng hợp từ acid fumalic, acid fumalic thu được bằngphương pháp lên men đường dùng nấm mốc Fumaricus Acid fumaric với ester của chúng

ở liều lượng 0.125% làm ức chế vi khuẩn gây phồng hộp Cl Botulinum trong 56 ngày ở

30oC Ngoài ra nó còn ức chế sự phát triển của nấm mốc

Acid malic thường được ứng dụng trong sản xuất mứt, các loại nước quả, bánh kẹo và rượuvang (Trần Xuân Hiển, 2011)

b Acid citric

Acid citric có nhiều trong các loại họ citrus Trong nguyên liệu thực acid citric và acidmalic thường đi kèm với nhau, có vị ngọt diu nên thường được dùng để điều vị trong cácsản phẩm rau quả và bánh kẹo Acid citric khan nóng chảy ở 1350C, tih thể ngậm 1 phân tửnước nóng chảy ở 1000C, ở nhiệt độ phòng acid tan trong nước với tỉ lệ 133g trong 100mlnước Trong công nghiệp, trước kia acid citric được sản xuất từ chanh, ngày nay được sảnxuất tử rỉ đường bằng pháp lên men acid citric

Acid citric chỉ có khả năng chống một số nấm mốc và vi khuẩn Acid citric có khả năng ức

chế Salmonella tốt hơn là acid lactic ở cùng nồng độ.Có khả năng chống oxy hóa khá yếu

nên thường được sử dụng chung với BHA.Không thấy có tác động nguy hại gì đến các bộphận trong cơ thể

Acid citric được ứng dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm ( nước giải khác, bánh kẹo,mứt, sữa, ) trong công nghiệp hóa chất (Trần Xuân Hiển, 2011)

c Acid lactic

Acid lactid có nhiều trong rau quả muối chua và các sản phẩm lên men chua như sữa chua,bánh bao, bánh mì, bún, nước giải khac lên men, Do quá trình chuyển hóa đường thànhacid lactid dưới tác dụng của vi khuẩn Acid lactid nóng chảy ở nhiệt độ 25- 260C Tan tốttrong nước, alcol, glycerin, ete nhưng không tan trong chloroform, ester dầu hỏa, Acid

này tham gia vào quá trình tạo vị, có tác dụng ức chế Bacillus coagulans trong dịch cà chua

mạnh hơn 4 lần các loại acid hữu cơ khác như a.propionic, a.acetic, a.citric,…Ở pH = 5.0

6

a.acetic có tác dụng ức chế vi khuẩn tạo bào tử nhưng lại tác dụng yếu đối với nấm men và

nấm mốc Ở pH = 4.6 -4.9, khoảng 90 – 99% Staphyococcus aureus bị ức chế trong 12

giờ Ngoài ra acid citric có tác dụng ức chế vi sinh vật gây thối làm tăng khả năng bảo quảnsản phẩm Đối với các sản phẩm lên men từ thịt như thịt thính, nem chua, do tác dụng củacác enzyme có trong tế bào thịt chuyển hóa glycogen thành acid lactid Trong công nghiệpacid lactid được sản xuất bằng con đường lên men lactid Acid lactid có vị chua dịu nênđược dùng trong công nghiệp bánh kẹo, ứng dụng trong lên men và bảo quản rau quả (TrầnXuân Hiển, 2011)

d Acid acetic

Acid acetic có nhiều trong giấm ăn, có ít trong các loại rau quả tươi Khi bảo quản rau quảkhông tốt rất dễ bị lên men acid acetic làm cho rau quả bị chua Acid acetic có vị chua sốc,nồng độ trên 80% có thể gây bỏng da

Acid acetic có tác dụng làm giảm pH của sản phẩm, làm cho quá trình trao đổi ion của visinh vật không thực hiện được Sự thay đổi quá lớn của nồng độ ion trong và ngoài màng tếbào làm rối loạn các quá trình trao đổi chất của vi sinh vật, ức chế sự phát triển của vi sinhvật trong thực phẩm Acid acetic tác động mạnh lên vi khuẩn và nấm men hơn là tác độnglên nấm mốc Tuy nhiên các loài vi khuẩn acetic, lactic, butyric lại chịu được acid acetic

Bảng 6: Tác động của a.acetic đối với VSV ứng với các khoảng pH của môi trường do chúng tạo nên

6 Bacillus, Clostridium, VK Gram (-), nấm

men, VK lactic ít chịu ảnh hưởng

“Nguồn: Lê Mỹ Hồng và Bùi Hữu Thuận, 2000”

Trong công nghiệp acid acetic được sản xuất bằng con đường lên men acetic hay bằng conđường tổng hợp hóa học Trong công nghiệp thực phẩm acid acetid được dùng để sản xuấtcác sản phẩm ngâm dấm với nồng độ 0,6- 1,8%, sản xuất salad và một số sản phẩm khác(Trần Xuân Hiển, 2011)

e Acid tartric

Acid tartric là một acid hữu cơ màu trắng, xuất hiện rất nhiều trong thực vật, đặc biệt lanho, me, chuối Acid tartric hòa tan trong nước và rượu, được thêm vào thức ăn như chấtphụ gia để tạo vị chua cho thực phẩm và được sử dụng như một chất chống oxy hóa

Muối của acid tartric được gọi là tartrates Nó là một dẫn xuất của acid succinic Trongcông nghiệp sản xuất thực phẩm acid tartric được sử dụng nhiều trong nước giải khát, bảoquản rau quả, bánh, kẹo cứng, kẹo mền, bơ, margarin và các sản phẩm tương tự, mứt côđặc và mứt hoa quả, rượu, dầu, mỡ và mỡ thể nhũ tương, thức ăn bổ sung cho trẻ dang lớn,sữa lên men và sữa bột (Trần Xuân Hiển, 2011)

Tác dụng của các loại acid phụ thuộc vào bản chất của chúng, tính chất của môi trường vàđặc tính của vi sinh vật

Ở cùng pH, tác dụng sát trùng giảm đi theo thứ tự: Acid acetic, acid citric, acid lactic

Trong cùng nồng độ %, tác dụng đối với nấm men yếu dần theo thứ tự: Acid acetic, acidlactic, acid citric

8

Ở cùng nhiệt độ khác nhau, tác dụng của các loại acid lên cùng một vi sinh vật cũng khácnhau Ví dụ đối với Escherchia Coli tác dụng của một số acid giảm dần theo thứ tự:

Ở 30oC: Acid tartric, acid phosphoric, acid lactic, acid acetic, acid citric

Ở 0.6oC: Acid phosphoric, acid tartric, acid lactic, acid citric

Trong công nghiệp thực phẩm, người ta thường dùng acid acetic, acid citric, acid tartric.Acid acetic sử dụng trong rau quả ngâm giấm với nồng độ vào khaỏng 0,4 – 2% Với đồ hộprau quả, người ta thường sử dụng acid citric, acid tartric (0,1 – 0,6%) để hạn chế hoạt độngcủa vi sinh vật trong sản phẩm cần thanh trùng ngắn, đồng thời để giữ cho sản phẩm có màusáng và hương vị thích hợp (Lê Mỹ Hồng và Bùi Hữu Thuận, 2000)

3.2 Phương pháp lên men

Bản chất: Trong thực phẩm có rất nhiều loại vi sinh vât hoạt động, bản chất của phươngpháp này là tạo điêu kiện cho các vi sinh vật có lợi hoạt động để ức chế quá trình sống củacác vi sinh vật có hại

Điều kiện VSV lên men trong bảo quản thực phẩm:

VSV phải phải phát triển nhanh trong môi trường với chất nền thích hợp và được nuôidưỡng dễ dàng trong điều kiện sản xuất lớn

VSV phải có khả năng ổn định về tính chất sinh lý trong những diều kiện và được nuôidưỡng chúng và sản sinh ra enzyme cần thiết dễ dàng nhằm tạo ra những thay đổi hóa họctheo yêu cầu

Một số hoạt động lên men của VSV trong thực phẩm:

Trong thực phẩm có một số quá trình lên men tạo pH thấp làm ức chế hoạt động của VSV,

có thể bảo quản được sản phẩm, ví dụ:

Khi trong thực phẩm có chứa đường, với sự hiện diện cúa nấm men sẽ lên men tạo thànhrượu:

Đường Acid lactic (Lê Mỹ Hồng và Bùi Hữu Thuận, 2000).

3.3 Ứng dụng của phương pháp lên men

Ứng dụng phương pháp lên men trong sản xuất rượu bia, sản xuất ethanol, bánh mì…

Ứng dụng quá trình lên men lactic trong công nghệ chế biến sữa chua, rau cải muối chua,chế biến nem chua, sản xuất acid lactic, ủ chua thức ăn gia súc…

Lên men propionic ứng dụng trong sản xuất phomat, tách đường, sản xuất vitamin Lênmen bytyric ứng dụng trong sản xuất bánh kẹo, nước hoa, nước giải khát Lên men acetatứng dụng trong sản xuất giấm… (http://www.123doc.vn)

3.3.1 Quy trình chế biến dưa cải muối chua

Cho vào dụng cụ đựng( thùng gỗ hay chai lọ)

Trộn muốiNồng độ 6-9%

Lên men(Nén chặt khối cải)

Dưa cải

Hình 1: Quy trình chế biến rau cải muối chua n

Trong rau cải dùng để muối chua có các trành phần như : nước, Gluxit (đường, tinh bột,xenlulo, hemixenlulo), pectin, Glucoxit, Các chất chát, chất màu, các acid hữu cơ, các chấtchứa nitơ (Trong đó kể cả protid), Chất béo, các chất thơm (tinh dầu), các vitamin, các men

và khoáng chất

c Nước

Nước cũng được xem là nguyên liệu phụ của quá trình muối chua Ngoài ra còn được sửdụng để rửa rau cải dùng để lên men

Trong quá trình muối chúa có thể dùng hai phương pháp để muối chua:

Phương pháp dùng nước vo gạo trộn thêm với muối để lên men

Phương pháp sử dụng nước muối đun sôi để nguội để làm chua

Trong hai phương pháp thì phương pháp sử dụng nước vo gạo có khả năng muối chuanhanh hơn so với sử dụng phương pháp nước muối đun sôi, phương pháp này là phươngpháp truyền thống được sử dụng phổ biến ở qui mô gia đình

d Muối

Muối là thành phần quan trọng không thể thiếu trong quá trình muối chua tạo điều kiện tốtcho quá trình thẩm thấu dịch đường có trong rau cải ra ngoài, đây là môi trường thuận lợicho vi sinh vật sử dụng để lên men

Thành phần hoá học: Hàm lượng chất khô 10% trong đó có từ 4 – 5% đường, hàm lượngcác chất chứa Nitơ từ 1 – 2% để đảm bảo sự phát triển bình thường của VSV lên menlactic.

Khi muối chua không được chọn rau cải còn non hay bị dập, sâu bệnh Trước khi muốicần loại bỏ lá hỏng cắt bỏ rễ, sử dụng toàn bộ rau cải để muối có thể thái nhỏ hay đểnguyên cây cải nhưng phải xẻ làm 4 rãnh dọc theo chiều dài của cây cải Để làm tănghương vị dưa cải người ta cho thêm cà rốt thái sợi, lá hẹ hay hành lá, giá Để muối chuanhanh người ta có thể cho thêm vào dưa cải một lượng Natri Xitrat khoảng 0,1 – 0,7%

Ngoài các yếu tố trên khi chọn các loại rau cải, củ, quả chúng ta cần lưu ý đến dư lượngthuốc bảo vệ thực vật trên rau quả, để chọn tốt hơn chúng ta có một vài cách sau

Rau ăn lá, nhất là rau cải (như cải xanh, cải bẹ trắng, cải bẹ dún, cải ngọt, cải bắc thảo, cảibắp, cải bông ) thường có dư lượng thuốc trừ sâu cao hơn nhiều so với rau dạng củ, quả

Đó là do loại rau này có các loại sâu khó trị, buộc người trồng phải dùng nhiều thuốc trừsâu

Ngoài ra, diện tích tiếp xúc với thuốc của rau lá cũng cao hơn so với rau củ quả

Các loại rau ăn lá khác như rau muống nước cũng thường bị ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật.Riêng rau xà lách thì an tồn hơn do ít bị sâu

Rau dạng quả, củ (như bầu, bí, mướp ) có diện tích hứng thuốc trừ sâu ít hơn nên nguy cơ

ô nhiễm cũng thấp hơn so với rau lá Tuy nhiên, đối với các loại đậu (như đậu cô ve, đậuđũa), mướp đắng , người tiêu dùng vẫn phải đề phịng vì chng cĩ nguy cơ ô nhiễm cao Đặcbiệt, cần cẩn thận với củ cải vì nơng dn khi trồng loại rau ny thường bón thuốc vào đất đểtrừ sâu hại củ

 Quy trình muối chua

Do tình hình kỹ thuật còn thô sơ và lạc hậu nên chưa chủ động khống chế được độ chuacủa các loại rau cải muối Phương pháp chủ yếu để khống chế độ chua là muối mặn, nénchặt nhưng để lâu ngày độ mặn và độ chua đều cao không hợp khẩu vị tiêu dùng Ở ViệtNam những loại rau được muối chua tốt chủ yếu là rau cải, củ kiệu, dưa chuột

 Sự lên men lactic

Sự lên men lactic: Là quá trình phân giải đường tạo nên Acid lactic do hoạt động của một

số giống vi khuẩn lactic như bacterium lactic acid, bacterium bulgarium Các giống vikhuẩn đó sẽ phân giải đường tạo nên acid lactic theo phương pháp tổng quát như sau:

C6H12O6  2CH3CHO.COOH + 18 Calo

Sự lên men lactic phải trải qua nhiều giai đoạn để tạo nên các chất trung gian trước tiên làacid pyruvic

Hiđro được hình thành trong quá trình lên men:

40oC Trong công nghệ thực phẩm sử quá trình lên men lactic vào công nghiệp sữa để sảnxuất sữa bột chua, nước lên men chua muối chua bắp cải, dưa cải

Trong quá trình lên men chua, ngoài những loại vi khuẩn lactic kể trên còn có những vikhuẩn lactic giả như: Bacterium aerogenes, Bacterium coli (Trực khuẩn đường ruột “Trựckhuẩn” đường ruột coli lên men lactoza sinh khí cacbonic CO2)

2C6H12O6 + H2O  C2H5OH + CH3COOH + 2CH3CHOHCOOH + 2CO2 + 2H2

Ngoài ra còn làm phân giải protid làm cho sản phẩm bị thối Trực khuẩn coli không đượcphép có mặt trong những sản phẩm thực phẩm vì nó sẽ gây bệnh đường ruột

 Các giai đoạn xảy ra trong quá trình muối chua

Giai đoạn đầu:

Do nồng độ các chất hoà tan không cân bằng giữa môi trường và dịch bào nên xảy ra hiệntượng làm co nguyên sinh chất của tế bào dưa cải Các chất ở trong dịch bào chuyển sangnước muối, lúc đầu nồng độ muối cao và VSV không thể phát triển được dần dần nướcdịch bào khuếch tán ra ngoài dung dịch, nồng độ muối ở trong dung dịch sẽ hạ dần xuống

và tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn lactic hoạt động

Lúc đầu khí tạo ra nhiều, chứng tỏ có sự hoạt động lên men và của vi khuẩn coli Khi đócần vớt bọt ra, bọt là môi trường tốt để cho các loài VSV lạ phát triển Các loại vi khuẩngây chua lactic bắt đầu phát triển và dần dần lấn áp các loại vi khuẩn khác

Giai đoạn đầu kết thúc khi các vi khuẩn gây chua lactic bắt đầu phát sinh, giai đoạn này cầntiến hành nhanh để acid lactic tạo ra có thể ức chế sự phát triển của các loại vi khuẩn lạkhác một cách nhanh chóng

Giai đoạn hai:

Đây là giai đoạn lên men chủ yếu, trong giai đoạn này acid lactic được tích tụ do đường bịphân giải bởi các vi khuẩn lactic, chất lượng của sản phẩm và tốc độ lên men đều phụ thuộcvào nhiệt độ tiến hành của quá trình đó

14