Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi khuẩn lactic có hoạt tính sinh học và chế phẩm tỏi trong sản xuất thịt lên men ( nem chua – xúc xích lên men

Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Viện Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm LỜI MỞ ĐẦU Sản phẩm thịt lên men biết đến từ lâu nhờ việc bổ sung muối đường vào thịt để thu loại sản phẩm ăn ngon giá trị dinh dưỡng cao Thực tế việc bổ xung tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển vài loài vi sinh vật có sẵn sản phẩm để sinh số chất làm cho sản phẩm có hương vị đặc biệt có tác dụng bảo quản sản phẩm lâu bị hỏng Ngày người ta biết đặc tính q báu sản phẩm kết trình lên men đường thành axit lactic, thực nhóm vi khuẩn lactic có hệ vi sinh vật tự nhiên thịt Các vi sinh vật đưa thêm vào thịt trình sản xuất.(chủng khởi động – starter cultures) Nem chua sản phẩm thịt lên men lactic cổ truyền người Việt Nam nhiều người ưa thích.Nem chua chế biến theo phương pháp truyền thống, cho chất lượng sản phẩm không ổn định nhiều yếu tố như: phụ thuộc vào hệ vi sinh vật tự nhiên thịt, chất lượng nguyên liệu thịt, điều kiện qui mô sản xuất.Những yếu tố khó kiểm sốt điều kiện sản xuất thủ công, gây ổn định cho chất lượng sản phẩm Đặc biệt thịt nguyên liệu trình giết mổ vận chuyển thủ công nên nhiễm tạp vi sinh vật không mong muốn lớn nguy nhiễm vi sinh vật gây bệnh cao gây nguy hiểm cho sức khỏe người Xúc xích lên men sản phẩm thịt lên men phổ biến giới.Tùy vùng, địa phương mà nơi có sản phẩm đặc trưng tiếng như: Chorozi (Tây Ba Nha), Salami (Ý) hay Summer (Mỹ) Trong số xúc xích lên men Summer sản phẩm thịt lên men nhiệt độ cao, thời gian lên men ngắn giống với sản phẩm nem chua Việt Nam Từ thực tế với mong muốn phát triển sản phẩm làm ổn định, nâng cao chất lượng sản phẩm thịt lên men nên em chọn đề tài: Nguyễn Thị Phương Lan CN Sau Thu Hoạch – K48 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Viện Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm “Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi khuẩn lactic có hoạt tính sinh học chế phẩm tỏi sản xuất thịt lên men ( nem chua – xúc xích lên men)” Mục đích đề tài: - Sử dụng chủng giống có đặc tính sinh học để định hướng q trình lên men nâng cao chất lượng sản phẩm nem chua - Sản xuất sản phẩm xúc xích lên men có sử dụng chủng giống có hoạt tính sinh học vào sản phẩm để định hướng trình lên men đảm bảo chất lượng sản phẩm nhằm làm phong phú thêm nhóm sản phẩm Việt Nam Để thực mục tiêu này, đề tài gồm nội dung nghiên cứu sau: Nghiên cứu chế kháng khuẩn chủng vi khuẩn lactic sinh bacteroxin chế phẩm tỏi môi trường thịt lên men Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi khuẩn lactic có hoạt tính sinh học chế phẩm tỏi công nghệ sản xuất nem chua đánh giá chất lượng sản phẩm Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi khuẩn lactic có hoạt tính sinh học vào cơng nghệ sản xuất xúc xích lên men Summer đánh giá chất lượng sản phẩm Nguyễn Thị Phương Lan CN Sau Thu Hoạch – K48 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Viện Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm NỘI DUNG PHẦN I: TỔNG QUAN A.THỊT LÊN MEN (XÚC XÍCH LÊN MEN - NEM CHUA) I Giới thiệu thịt lên men Thịt lên men [6][13] Lịch sử bảo quản thịt lên men có từ hàng ngàn năm (lên men tự nhiên), theo Lucke (1985), sản phẩm xúc xích lên men truyền thống châu Âu xuất từ thời La mã cổ đại Theo Zeuthen (1995), thịt bảo quản lên men dựa vi khuẩn lactic tự nhiên thịt ( Lactic Acid Bacteria - LAB), lượng nhỏ nitrat lượng lớn muối Thịt lên men chứng minh tốt cho sức khoẻ chứa thành phần dinh dưỡng có lợi cung cấp hệ vi sinh vật có lợi probiotic prebioic, tạo trạng thái cân bằng của hệ vi sinh vật đường ruột từ đó nâng cao khả chuyển hoá, tiêu hoá và ngăn ngừa bệnh tật của vật chủ Là sản phẩm thịt có giá trị dinh dưỡng cao tạo sản phẩm chuyển hóa sau lên men dễ tiêu hóa, dễ hấp thụ Là sản phẩm thịt có hương vị thơm ngon đặc trưng, truyền thống, làm phong phú sản phẩm từ thịt a) Định nghĩa thịt lên men Đó sản phẩm thu từ trình lên men lactic số đường có mặt hỗn hợp thịt hệ vi sinh vật sẵn có thịt mơi trường bổ sung từ bên ngồi vào, với có mặt muối, tác nhân bảo quản, gia vị b) Phân loại sản phẩm thịt lên men Các sản phẩm thịt lên men có ở rất nhiều nơi thế giới Tuy nhiên, Châu Âu là nơi sản xuất và là thị trường tiêu thụ lớn nhất, theo ước tính có một nghìn tấn xúc xích lên men được sản xuất ở châu Âu mỗi năm Những nước sản xuất nhiều sản phẩm thịt lên men Đức, Italy, Tây Ban Nha Pháp, 20 đến 40% sản phẩm thịt chế biến xếp vào loại nhóm sản phẩm thịt lên men Người Đức tiêu thụ nhiều xúc xích lên men nhất, trung bình cả Nguyễn Thị Phương Lan CN Sau Thu Hoạch – K48 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Viện Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm nước là kg/ người/ năm (Lucke) Riêng về xúc xích lên men bán khô thì lịch sử đời của nó ở Châu Âu và ở Đông Nam Á, Trung Quốc đều lâu đời nhau, khoảng 2000 năm trước Các sản phẩm thịt lên men phân loại theo nhiều hình thức, theo thành phần, cấu trúc là xúc xích lên men, jăm bông,… hay theo mức độ lên men chín nhanh, chín vừa, chín chậm Dựa vào hàm lượng nước, có thể chia xúc xích lên men thành các nhóm: - Nhóm có độ ẩm cao (moist) có độ ẩm lớn 50% - Nhóm bán khô (semi-dried) có độ ẩm 35-50% - Nhóm sấy khô (dried) có độ ẩm 20-35% Đại diện của nhóm thứ nhất là xúc xích Mettwurst và Teewurst ở Đức, Merguez Bắc Phi, Lebanon bologna ở Mỹ, Mortadella ở Nam Mỹ, Italy, Pháp Đại diện của nhóm thứ hai là Summer sausage, Longaniza ở Pháp và Bồ Đào Nha, Laap ch’eung, Xun chan của Trung Quốc, Nham, Sai-krok-pries của Thái Lan Đại diện của nhóm thứ ba là Chourisam của Ấn Độ, Bồ Đào Nha, Chorizo của Tây Ban Nha, Veneto salami của Úc, Pepperoni ở châu Âu, Bắc Mĩ, Úc,… 2.Nem chua Việt Nam Theo phân loại thì nem chua Việt Nam được xếp vào loại xúc xích lên men có độ ẩm cao, giống nhóm sản phẩm vùng Đơng Nam Á bao gói chuối, thường lên men tự nhiên ( khơng cấy chủng ) có nhiệt độ lên men cao 25-350C, thời gian lên men ngắn không qua xử lý nhiệt nên thời hạn sử dụng ngắn Hiện vẫn chưa có thống kê cụ thể về sản lượng tiêu thụ nem chua ở Việt Nam, với sự phát triển rộng khắp các sở sản xuất nem chua cả nước số sẽ không phải là nhỏ Ở miền Bắc có làng nghề Ước Lễ sản xuất nem chua nổi tiếng, miền Trung có nem Vinh, nem Thanh Hoá Miền Nam đã xuất hiện nem chua sản xuất quy mô lớn Nem chua Năm Sao, Thiên Nguyễn Thị Phương Lan CN Sau Thu Hoạch – K48 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Viện Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm Hương Gia vị đưa vào nem chua cũng rất đa dạng và phong phú tuỳ theo khẩu vị người dân từng vùng Nem chua ở miền Bắc không thể thiếu lá ổi, vị ngọt nhẹ và chua nhẹ, người dân miền Trung lại ưa thích nem chua có lá đinh lăng, miền Nam nem thường ngọt và có vị rất cay Các gia vị hay được đưa thêm vào nem chua ở cả ba vùng thường là tiêu, tỏi, ớt…trong đó ngoài tạo hương vị cho sản phẩm còn có vai trò khá quan trọng việc ức chế các tác nhân vi sinh vật gây hại sản phẩm đặc thù là sản phẩm lên men tự nhiên 3.Xúc xích lên men Summer (Mỹ) Là sản phẩm thịt lên men làm từ hỗn hợp thịt lợn, bò, mỡ loại gia vị Loại xúc xích có đặc điểm lên men nhiệt độ cao lên men nhanh gần giống với nem chua, phù hợp với khí hậu Việt Nam Lên men tự nhiên 35 – 370C thời gian vài ngày có cấy chủng giống Các chủng cấy sử dụng cho loại thường Pedicoccus có khả sinh axit cao lên men phù hợp nhiệt độ cao Khi lên men đạt độ pH định (4.5 – 4.7) dừng trình lên men cách đưa sản phẩm sấy hay hun khói nhiệt độ 70 – 75 0C khoảng 1h (tùy kích thước sản phẩm) để đạt 63 0C (trong vòng 20 – 30 phút) Sản phẩm sau bảo quản lạnh – 40C tiêu thụ Sản phẩm có màu đỏ hồng, thơm ngon đặc trưng II Tính an tồn nguy khơng an tồn sản phẩm thịt lên men nem chua 1.Tính an tồn sản phẩm thịt lên men Nem chua hay xúc xích lên men xếp vào loại sản phẩm ăn liền ( Ready-to-eat foods ) khơng qua xử lí nhiệt u cầu vệ sinh an toàn thực phẩm cần phải trọng Do sản phẩm thịt lên men hệ thống gồm nhiều cấu tử rắn phức tạp với hệ vi sinh vật vơ phong phú nên an tồn sản phẩm thịt lên men chủ yếu phụ thuộc vào khả kháng khuẩn sản phẩm loại vi sinh vật gây thối hỏng loài gây bệnh cho người Những tác Nguyễn Thị Phương Lan CN Sau Thu Hoạch – K48 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Viện Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm nhân chủ yếu có tính ngăn ngừa mối nguy từ vi sinh vật xúc xích hàm lượng muối ăn, pH, hàm lượng muối Nitrit sản phẩm Trong muối ăn có tác động giảm hoạt độ nước a w pH thấp ( pH = 4,0 – 5,1 ) sản phẩm lại có tác động ngăn ngừa hoạt động vi sinh vật gây thối vi sinh vật gây bệnh Muối nitrit dạng NO2- có khả qua lớp màng ion thành tế bào vi khuẩn, vô hoạt enzyme chúng làm giảm phát triển chúng ( Cook and Pierson, 1983; Pierson and Smooth, 1987) Trong ngày đầu lên men phát triển quần thể vi sinh vật sử dụng hết lượng oxy nguyên liệu làm giảm q trình oxy hố khử xảy sản phẩm, điều làm tác động muối nitrit thêm hiệu ngăn ngừa phát triển lồi vi khuẩn hiếu khí gây thối hỏng ( Pseudomonas ) nguyên liệu ban đầu Sau vài ngày lên men lượng lớn vi khuẩn lactic sản xuất nhiều axit lactic làm pH sản phẩm giảm nhanh pH giảm ngăn ngừa phát triển loài gây bệnh Salmonella, Clostridium…Sự phát triển bào tử Bacillus Clostridium kiểm soát pH thấp hoạt độ nước thấp Tuy nhiên, yếu tố không ngăn ngừa phát triển Listeria monocytogenes ( Farber and Peterkin, 1991) Escherichia coli O157: H7 ( Reed, 1995 ) [10] [14] [23] Sự hư hỏng thịt lên men (xúc xích – nem chua) Thịt lên men, coi nhóm có ổn định cao Điều kết hợp yếu tố như: mức aw hàm lượng ẩm thấp, gía trị PH giảm, xuất axit hữu nồng độ NaCl NaNO cao Trong loại xúc xích có đường kính lớn khả ơxi hóa- khử thấp gây nhiều ức chế phát triển sinh vật gây thối hỏng hiếu khí q trình đóng gói chân khơng hay điều kiện khơng khí thay đổi có tác động tương tự sản phẩm thái nhỏ trước đóng gói Sự ổn định loại xúc xích lên men khác khác nhau, chúng có vai trị quan trọng tương ứng với tác nhân ức chế khác Xúc xích lên men khô ổn định mức aw yếu tố quan trọng trước tiên Trái lại loại xúc xích bán khơ, có Nguyễn Thị Phương Lan CN Sau Thu Hoạch – K48 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Viện Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm thể nhân rộng có độ ổn định thấp với hạn sử dụng ngắn thường yêu cầu bảo quản lạnh thời gian bảo quản Mức a w cao có nghĩa yếu tố ức chế khác giá trị pH thấp nồng độ NO2 thấp nhân tố quan trọng tương ứng loại xúc xích Trong trường hợp, có tác động qua lại đáng kể tác nhân ức chế, làm tăng cách rõ rệt hiệu lực tổng thể tồn hệ thống Ví dụ giảm giá trị pH làm tăng mức aw tới hạn nitrite ức chế mạnh pH thấp Axit lactic acetic thừa nhận đóng vai trị quan trọng ổn định xúc xích lên men số trường hợp hoạt tính ức chế vi sinh vật có hiệu loại axit có giới hạn Nguy khơng an tồn sản phẩm thịt lên men 2.1 Sự phát triển S aureus trình lên men Sự tạo thành enterotoxin Staphylococcus aureus (S aureus) vấn đề chủ yếu trình sản xuất thịt lên men kiểm sốt q trình lên men cải tiến nhiều làm giảm rõ rệt phạm vi vấn đề năm gần S.aureus thường bị nhiễm từ thịt tươi phát triển thường bị hạn chế chí nhiệt độ bảo quản cao sức ép cạnh tranh quần thể vi sinh vật có hại Tuy nhiên S aureus bị ức chế hàm lượng NaCl nitrite cao thúc đẩy tuyển chọn xuất thành phần bắt đầu q trình lên men bị trì hỗn Sự phát triển tạo thành enterotoxin xảy nhanh điều kiện thân sinh vật bị chết, enterotoxin giữ lại thời kỳ Việc xác định tiêu vi sinh xúc xích lên men phương pháp nhằm đảm bảo an tồn xúc xích lên men, có gợi ý sản phẩm nên có 10 cfu/g S.aureus sau trình lên men 2.2 Sự sống sót mầm bệnh vi khuẩn Các loại thịt lên men sản phẩm thịt sống vắng mặt mầm bệnh vi khuẩn đảm bảo Các điều kiện thịt thông Nguyễn Thị Phương Lan CN Sau Thu Hoạch – K48 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Viện Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm thường không cho phép sinh sơi nảy nở sống sót kéo dài Salmonella góp phần gây độc cho thực phẩm tiêu dùng salami Úc, Ý hầu hết Anh, sản phẩm salami-snack có dính dáng tới Sản phẩm có thời gian chế biến ngắn thúc đẩy sống Salmonella Listeria monocytogens phân lập từ thịt lên men theo lý lẽ dịch tễ học tiêu dùng salami thừa nhận nhân tố nguy hiểm listeriosis Mỹ Nói chung S aureus coi gây nguy hiểm giai đoạn phát triển thời kỳ đầu trình lên men, bùng nổ độc hại thực phẩm ghi lại mà phát triển tạo thành enterotoxin xảy sản phẩm cuối Thịt lên men có liên quan tới mức aw cao có chứa nồng độ NaCl thấp tương đối thành phần tác nhân bảo quản Kết khả ổn định phụ thuộc nhiều vào giá trị pH thấp Việc lạm dụng nhiệt độ trình bảo quản dẫn đến phát triển nấm mốc chuyển hóa lactate, mà điều làm tăng giá trị pH tới mức mà giá trị phát triển sinh độc tố xảy 2.3 Sự tạo thành Mycotoxin ( độc tố nấm mốc) Nấm mốc sinh mycotoxin phân lập loại xúc xích lên men làm chín mốc loại bị nhiễm mốc Một số nghiên cứu cho thấy tạo thành mycotoxin bị ức chế nhiệt độ bảo quản thấp, mức aw giảm sản phẩm có hun khói Trái lại số lồi thuộc chủng Aspergillus cho thấy sinh aflatoxin mức cao trình phát triển xúc xích lên men Vai trị chủng khởi động cho thấy nhiệt độ thấp Lactobacillus Pediococcus cho thấy khả ức chế tạo thành aflatoxin [9] Việc lạm dụng nhiệt độ trình bảo quản dẫn đến phát triển nấm mốc chuyển hóa lactat, mà điều làm tăng giá trị pH tới mức mà giá trị phát triển sinh độc tố xảy Nguyễn Thị Phương Lan CN Sau Thu Hoạch – K48 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Viện Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm Các sản phẩm thịt nói chung thịt lên men nói riêng chất khơng thuận lợi tạo thành mycotoxin chí sợi nấm phát triển ạt Đối với số đánh giá, tranh luận khả nấm mốc sinh mycototoxin thịt lên men lãng quan tâm đến vấn đề quan trọng có liên quan tới việc lựa chọn loại nấm mốc làm chín Sự an tồn đảm bảo việc cấy chủng vào thịt lên men mà chủng phải biết đến khơng sinh độc tố sau quan tâm tới liệu chủng có bắt nguồn ngẫu nhiên có sinh mycotoxin hay khơng Tương tự thế, với loại xúc xích làm chín khơng mốc nên ý đảm bảo điều kiện trình bảo quản vận chuyển để ngăn chặn phát triển nấm mốc 2.4 Sự tạo thành amin sinh học (biogenic amines) Các loài thuộc chủng Lactobacillus góp phần sinh amin sinh học histamine tyramine Trong q trình đề cacboxyl hóa aa, thành histidine tyrosine Sự xuất amin sinh học với số lượng đáng kể dẫn tới tăng lên tới hạn huyết áp, kèm theo đau đầu, đỏ mặt phát ban Trong số trường hợp, triệu chứng tiên thuộc dày- ruột, bao gồm nôn mửa tiêu chảy kèm theo đau bụng Sự bùng nổ thừa nhận bệnh xuất amin sinh học diễn sau sử dụng loại rau muối (lên men) mát đặc biệt sản phẩm khác mát Anh(stilton) Thụy sĩ Khơng có trường hợp xác thực kết hợp với việc tiêu thụ xúc xích lên men, phát triển triệu chứng đau đầu tiêu chảy có liên quan mật thiết với amin sinh học Tuy nhiên sáng tỏ nên xử lý cẩn thận hàm lượng nitrite cao gây nên tác động tương tự cảm nhận người tiêu dùng để tránh nhầm lẫn Các nhân tố ảnh hưởng tới tạo thành histamine sản phẩm Mettwurst nghiên cứu tỷ mỷ Sự tạo thành histidine xảy mạnh tuần đầu giai đoạn chín,cần phải có mặt với số lượng lớn vi khuẩn đề cacboxyl hóa tạo histidine mức độ histidine phải cao đáng kể so với Nguyễn Thị Phương Lan CN Sau Thu Hoạch – K48 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Viện Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm tiêu Với mức độ kết hợp với bảo quản thịt chưa chế biến nhiệt độ cao và/hoặc thời kỳ vượt mức, việc bảo vệ chống lại đáng kể tạo thành amin sinh học đạt việc sử dụng loại thịt có chất lượng tốt làm nguyên liệu sống việc sử dụng chủng khởi động mà chúng khơng có hoạt tính decarboxyl hóa aa III Một số tiêu vi sinh vật sản phẩm thịt lên men ( nhóm sản phẩm ăn ).[1] Theo tiêu chuẩn Food Safety Standard of Australia & New Zealand: Bảng 1.1: Giới hạn cho phép tiêu vi sinh vật sản phẩm thịt lên men theo tiêu chuẩn Food Safety Standard of Australia & New Zealand Các chủng gây Chất lượng Chấp nhận Không tốt Tiềm bệnh tốt Staphylococci 104 Clostridium 104 Bacillus cereus 104 < – 102 102 – 104 >104 ẩn nguy perfringens số gây bệnh thuộc họ Bacillus Vibrio 102 25 g Campylobacter Không spp 25 g Listeria Không monocytogenes 25 g Nguyễn Thị Phương Lan CN Sau Thu Hoạch – K48 mối