Đặc điểm các phương pháp hóa học sử dụng trong ức chế sinh trưởng của vi sinh vật trong thực phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH BÀI TIỂU LUẬN MƠN VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: “ĐẶC ĐIỂM CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC SỬ DỤNG TRONG ỨC CHẾ SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT TRONG THỰC PHẨM” GVHD: Liêu Mỹ Đơng Ti ểu Nhóm 14 – thứ 6- tiết 1,2,3 ận lu DSSV: nh ki Trần Thị Như Trang 2006140362 Đỗ Thị Kim Quyên 2006140273 Đỗ Đại Nghĩa 2006140208 Nguyễn Thị Hồng Nhi 2006140230 tế Nguyễn Ngọc Huyền Trang 2006140359 ới m ất nh MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Điều chỉnh pH thực phẩm: Sử dụng chất bảo quản: Sử dụng chất ức chế sinh trưởng: Gia tăng áp suất thẩm thấu công nghệ ướp tẩm: 10 KẾT LUẬN 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO 14 ểu Ti ận lu nh ki tế ới m ất nh LỜI MỞ ĐẦU Trong thời kỳ dài, từ chưa biết đến tồn vi sinh vật tổ tiên biết khơng biện pháp vật lý đơn giản để tiêu độc diệt khuẩn Người Cổ Ai Cập biết dùng lửa để diệt khuẩn, dùng chất tiêu độc để xử lý vật thối rữa Người Cổ Hy Lạp biết cách xông sulfur để bảo quản vật liệu kiến trúc Người Hebrews có luật thiêu hủy toàn quần áo người bị bệnh hủi Mặc dù số vi sinh vật có ích cần thiết cho nhân loại, hoạt động nhiều vi sinh vật gây nên nhiều tác hại cho người Chẳng hạn việc gây nên bệnh tật cho người, gia súc, gia cầm, việc làm hư hỏng thực phẩm, nguyên vật liệu Mục đích chủ yếu : - Tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh cản trở lan truyền chúng - Giảm bớt hạn chế vi sinh vật gây ô nhiễm nguồn nước, thực phẩm phá hủy nguyên vật liệu khác Ngoài số tác nhân vật lý kể ngày tác nhân hóa học sử dụng phổ biến ưu điểm trội hiệu so với phương pháp thông thường, thực phẩm Việc nắm phương pháp hóa học giúp ta gia tăng hiệu giảm tối thiểu nhược điểm chúng Bài tiểu luận với đề tài “ĐẶC ĐIỂM CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC SỬ DỤNG TRONG ỨC CHẾ SINH TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT TRONG THỰC PHẨM” giúp tìm hiểu rõ phương pháp ểu Ti ận lu nh ki tế ới m ất nh Điều chỉnh pH thực phẩm: pH mơi trường có ý nghĩa định đến sinh trưởng vi sinh vật Các ion H +, OHlà hai ion hoạt động lớn số tất loại ion Những biến đổi nhỏ nồng độ chúng ảnh hưởng đến tế bào Nồng độ H +, OH- môi trường làm thay đổi trạng thái tích điện thành tế bào Tác động độ pH lên tế bào vi sinh vật chủ yếu vào hai hướng: Tác động lên hoạt tính enzyme thành tế bào vi sinh vật (permease) Tác động lên tính thấm màng tế bào vi sinh vật, tùy theo nồng độ mà tăng hay giảm khả thấm số ion định Mỗi lồi vi sinh vật có khoảng pH định để phát triển sinh sản Ở khoảng pH này, lồi vi sinh vật có giới hạn pHcực tiểu, pHtối thích pHcực đại Dựa vào nhu cầu vi sinh vật pH người ta chia vi sinh vật thành ba nhóm: - Nhóm ưa acid pHtối thích = Nhóm ưa trung tính pHtối thích = Nhóm ưa kiềm pHtối thích = – 10 ểu Ti ận lu ki nh  pH ảnh hưởng đến tế bào vi sinh vật tế Ở hầu hết vi sinh vật pH bên tế bào trì pH gần 7, pH tế bào thực trao đổi chất tốt Màng tế bào chất không thấm ion H + ion OH-, ngồi tế bào cịn có chế bơm ion H+ tế bào ion vượt giới hạn ới m ất nh Khi tế bào bị đặt mơi trường có pH bên ngồi đạt gần giá trị pH tối thích ion H+ ion OH- xâm nhập qua màng tế bào không làm ảnh hưởng đến pH bên tế bào chất Khi tế bào đặt mơi trường có pH cực cao (q acid hay q kiềm), màng tế bào bị tổn thương, ion H + ion OH- từ mơi trường ngồi rị rỉ vào bên tế bào, hậu enzyme acid nucleic bị biến tính dẫn tới tế bào chết Ví dụ: Acid hữu yếu có tác dụng khác với acid vơ Acid hữu yếu bị phân ly sau: RCOOH → RCOO- + H+ Độ phân ly acid hữu cịn tùy thuộc vào pH mơi trường Chúng khuếch tán qua màng tế bào nơi mà ion khơng thể qua Điều có nghĩa mơi trường acid có nhiều acid khơng phân ly chúng vào bên màng tế bào chất nơi điều kiện trung tính hay acid nhẹ tế bào, phân tử không phân ly phân ly thành ion RCOO- H+ Tế bào bơm H+ ion vượt giới hạn Nhưng cuối điều trở nên không hiệu quả, pH bên tế bào giảm, hoạt động enzyme acid nucleic tế bào bị ảnh hưởng, tế bào chết Ảnh hưởng acid yếu lên tế bào vi khuẩn phụ thuộc vào môi trường Ở nồng độ ức chế tăng trưởng, gây chết tế bào, chúng có hiệu nhiệt độ môi trường thấp Ảnh hưởng kháng khuẩn acid hữu xếp theo thứ tự sau: Acid Propionic > acid axetic > acid citric > acid phosphoric > acid hydrochloric pH loại thực phẩm khác khác Hầu hết tính acid thực phẩm thay đổi từ acid gần trung tính Thực phẩm khí có phản ứng kiềm, trứng gia cầm thuộc số thực phẩm có tính kiềm Sau pH số thực phẩm thông dụng: ểu Ti ận lu nh ki tế Các acid hữu yếu acid malic, acid citric acid tartaric thường có sẵn thực phẩm loại trái Ở số loại trái dâu chanh độ pH thấp chúng giới hạn phát triển vi sinh vật nấm mốc nấm men ới m Hoạt động vi sinh vật thường làm cho độ pH thực phẩm thay ất nh đổi: Streptococci Lactobacili sản xuất acid lactic cho sữa bị chua Các loại vi khuẩn Gram (-) hình que Pseudonmonas spp làm cho thịt bị hư hỏng có tính kiềm lí chúng sử dụng acid amin nguồn cacbon dẫn tới việc sinh sản chất amon Một vài loại thực phẩm có chứa lượng cao chất trì pH (dung dịch đệm), chất ngăn cản thay đổi pH Ví dụ thịt có lượng chất cao chất trì pH trái lại rau cải khơng có Ứng dụng điều chỉnh pH chế biến bảo quản thực phẩm: Biết khoảng pH tối thích vi sinh vật điều chỉnh pH thực phẩm để ức chế sinh trưởng vi sinh vật gây hại hay tạo điểu kiện cho vi sinh vật có lợi phát triển Ngâm dấm Acid acetic dấm có khả diệt vi khuẩn tương đối mạnh không độc hại Nồng độ acid acetic 1,7 đến 2% (pH 2,3-2,5) ức chế mạnh vi sinh vật gây thối rữa Nồng độ 5-6% làm cho nhiều vi khuẩn khơng có nha bào bị chết Vi khuẩn Bacillus xylinum phân giải dấm thành CO2 nước hạ thấp độ chua xuống tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển làm hỏng thực phẩm Do bảo quản thực phẩm ngâm dấm không giữ lâu nên thường phải kết hợp với đóng hộp bao gói kín bảo quản nhiệt độ thấp Lên men chua ểu Ti ận lu nh ki tế ới m ất nh Vi sinh vật lên men chua sử dụng đường để sinh sôi, nảy nở Q trình chuyển hóa đường thành acid lactic làm cho môi trường chua, hạn chế vi sinh vật thối rữa Nấm mốc sử dụng acid lactic làm giảm độ chua lúc vi sinh vật thối rữa lại hoạt động, chuyển môi trường thành kiềm vi sinh vật lên men chua lại bị ức chế Chính nhờ mâu thuẫn mà phương pháp bảo quản thực phẩm khơng có hiệu lâu Lên men chua vi sinh vật chuyển đường thành acid lactic, ngồi cịn có men rượu, men dấm tham gia làm cho thức ăn lên men có hương vị đặc biệt Trong công nghệ muối dưa bắp cải, người ta dùng Bacillus brassicae fermentati nấm men Saccharomyces brassiae fermentati Trong công nghệ muối dưa chuột người ta dùng Bacillus curcumeris fermentati, muối chua táo dùng Lacto bacillus listeri Sacharomyces cerevisae Quá trình lên men chua phụ thuộc vào hàm lượng đường độ pH Do muốn dưa chua nhanh, người ta thường cho thêm đường, điều chỉnh độ pH nhiệt độ thích hợp Sử dụng chất bảo quản: Bảo quản nguyên liệu: ểu Ti - Ozone: Là tác nhân oxy hóa mạnh, hiệu bào tử mầm bệnh thực vật, dễ dàng làm nước, loại bỏ mùi lạ, không tạo thành dạng clo chứa trihalomethane Tuy nhiên lại tạo thành sản phẩm phụ, có aldehyde, xeton, axit hữu cơ, gốc brom, trihalomethane, peroxide …Cần sử dụng lọc sinh học để loại bỏ sản phẩm - Chlorine chất hố học có tác dụng oxy hoá sát khuẩn mạnh, thường dùng với mục đích tẩy trắng khử trùng Tại Việt Nam, chlorine sử dụng phổ biến thuỷ sản Chlorine có dạng tự cholorine hay hypochlorite Trong nhà máy sản xuất thủy sản thường sử dụng Hypochlorite canxi Ca(OCl) để khử trùng nhằm diệt hay bất hoạt vi sinh vật - H2O2: có khả oxy hóa mạnh, dùng bảo quản sữa, phomat, sản phẩm từ cá… dùng để hỗ trợ chế biến phụ gia thực phẩm Tổ chức Nông lương Thế giới (FAO) cho phép sử dụng ô-xy già đường, nước ép nước rau với điều kiện không trở thành thành phần thực phẩm Tức là, ta sử dụng ơ-xy già để rửa thực phẩm, sau rửa lại nước Dùng thường xuyên, Hydrogen peroxide tích tụ thể, gây nguy ung thư - SO2 : ảnh hưởng đến q trình oxy hóa tế bào vi sinh vật, đồng thời có tác dụng tương hỗ với nhóm cacboxyl hợp chất đặc biệt có thành phần chất nguyên sinh, làm thay đổi trạng thái lý, hóa học chất nguyên sinh Khí SO dùng bảo quản rau Không dùng hợp chất SO để bảo quản thịt, ngũ cốc, đậu đỗ, sữa Dạng sử dụng: khí SO2, acid sulfurous (H2SO3), loại muối Natri bisulfite NaHSO 3, Kali bisulfite KHSO3, Canxi bisulfile Ca(SO3)2, Natri sulfite Na2SO3, Kali sulfite K2SO3 SO2 có tác dụng bảo vệ nồng độ 0,1-0,2% ận lu nh ki tế ới m Phương pháp sử dụng khí SO2: ất nh + Phương pháp sulfite hoá ướt: cho trực tiếp khí SO dung dịch axit sulfurous (H 2SO3) vào sản phẩm dạng lỏng: rau quả nghiền, nước + Phương pháp sulfite khơ (xơng khói sulfurous): Quả đựng thùng hay hịm kín có chứa SO2 Bảo quản thực phẩm chế biến - Nitrat, nitrit dùng để bảo quản thịt, cố định màu đỏ cho thịt sản xuất lạp xưởng mà người ta ưa thích, chúng có tác dụng kiềm chế vi khuẩn dung dịch axit, đặc biệt vi khuẩn yếm khí - Axit benzoic dùng dạng natri benzoate để bảo quản nước ép chua làm ngừng lên men Axit benzoic chất sát trùng mạnh nấm men nấm mốc có tác dụng yếu vi khuẩn - Axit sorbic dùng để kiềm chế nấm bánh mì phomat - Formon: độc, bị cấm sử dụng tồn dạng khí dạng lỏng Ở thể dung dịch Formon có tính sát trùng mạnh, kết hợp với chất anbumin tạo chất chống thối giữa, bảo quản, dùng khói củi để hun thực phẩm thịt, cá vừa để thêm mùi vị mong muốn vừa để bảo quản hay hỗ trợ bảo quản Do khói củi chứa lượng lớn hợp chất bay có tác dụng ức chế vi khuẩn diệt khuẩn gồm có formon, andehyt khác, axit hữu cơ, cồn Chất phát thấy nhiều thực phẩm thiết yếu cho tiêu dùng bánh phở, nầm lợn, cá khoai - Acid ascorbic (vitamin C): bảo quản thịt đóng thùng; hoa đóng lọ, làm chất chống oxy hoá dầu mỡ Acid citric, acid limonic: bảo quản sản phẩm sữa, kẹo, nước giải khát - α-tocopherol (vitamin E): chất chống oxi hóa tự nhiên, có số dầu mỡ tự nhiên dầu đậu tương, dầu hạt bông, dầu mầm ngũ cốc Trong kỹ thuật bảo quản, người ta dùng dung dịch pha dầu, khơng chứa 31% tocopherol Sử dụng chất ức chế sinh trưởng: Cơ chế tác động chung hóa chất tế bào vi khuẩn ểu vi khuẩn Ti - Phá hủy màng tế bào: ion hóa, thay đổi sức căng bề mặt, làm tan màng lipit che chở ận lu - Biến đổi chức protein axit nucleic - Tác động hóa học làm giải phóng oxy phân tử, clo có tác dụng giết chết vi khuẩn ki nh  Ảnh hưởng chất ức chế thực phẩm tế Các chất độc hóa học có khả tiêu diệt ức chế hoạt động vi sinh vật gốc: ới m Chúng có ý nghĩa lớn cơng nghiệp thực phẩm Các chất hóa học có nguồn ất nh − Có thể có sẵn cách tự nhiên thực phẩm, thí dụ: tannin, acid hữu trái xanh, chất lyzozym lòng trắng trứng, kháng thể có sữa non, chất HCN có khoai mì, chất kháng khuẩn sản phẩm trao đổi chất vi sinh vật − Có thể người chủ ý hay vơ tình cho vào thực phẩm: chất bảo quản thực phẩm, chất bảo vệ thực vật, kim loại nặng… Cơ chế tác dụng chúng lên vi sinh vật nói chung khơng đồng nhất, phụ thuộc vào chất hóa học chất loại vi sinh vật − Ester, alcol, dung dịch kiềm yếu có tác dụng làm tan chất lipit có thành phần tế bào − Muối kim loại nặng, kiềm, axit, phormalin làm đông tụ protein, làm thay đổi thành phần nguyên sinh chất tế bào vi sinh vật − Axit nitric, clo, bột clo, kali permanganate chất hữu oxy hóa mạnh có khả phá hủy hẳn tế bào vi sinh vật, chất khác glyxeryl, nồng độ muối,nồng độ đường cao gây áp suất thẩm thấu Ứng dụng bảo quản thực phẩm người ta thường bổ sung vào thực phẩm hóa chất sau: - Chất hóa học vơ cơ: gồm chủ yếu axit vơ muối chúng, chất kiềm muối kiềm, kim loại, halogen, peroxit khí Các loại axit vô muối chúng thường dùng gồm có: NaCl (muối ăn), hypoclorit, nitrat, nitrit,sunfit axit sunfuric, axit boric borat,… ểu Ti - Các chất hóa học hữu gồm có axit hữu muối chúng: axit citric,axit lu lactic, axit axetic, axit benzoic (natri benzoate), axit salixilic salixilat, axitsocbic, loại ận đường glucoza, saccaroza, loại cồn cồn etylic,propylenglycol, kháng sinh tố tế Ví dụ: nh củi gia vị… ki oreomyxin (clotetraxiclin), teramyxin(oxytetraxyclin), cloromyxetin (cloramphenicol), khói ới m Gia vị khơng có tác dụng ức chế vi khuẩn liều lượng thường dùng thực phẩm ất nh hỗ trợ chất tác nhân sát trùng khác việc ức chế phát triển vi sinh vật thực phẩm Các gia vị thường sử dụng là: loại gia vị quế chi, đinh hương, hồi hương thảo để làm lạp xưởng, ngồi cịn có bột (natri glutamate), tỏi, hành… Ngồi yếu tố cấu trúc vật lý thực phẩm trạng thái sinh lý thực phẩm có ảnh hưởng lớn đến phát triển vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm Cấu trúc vật lý thực phẩm trạng thái cứng mềm, vỏ dày, mỏng yếu tố quan trọng việc bảo quản chống lại vi sinh vật gây hại mà nhà chế biến bảo quản cần quan tâm Ví dụ: − Trái có vỏ cứng (táo, sầu riêng, dừa, ) lâu hư vi sinh vật trái có vỏ mềm (cà chua, nho, dâu, ) − Thịt gia súc lâu hư thịt cá cấu trúc sợi hàm lượng nước cá caohơn − Giáp xác có vỏ cứng thịt lâu hư hơn, thịt tôm phần thân lâu hư trừ phần đầu dễ hưdo có nội tạng đầu vỏ phần đầu lỏng lẻo − Cá thân tròn mau ươn cá thân dẹt − Cá có vảy lâu ươn cá khơng vảy… Gia tăng áp suất thẩm thấu công nghệ ướp tẩm: Ti ểu Để phát triển bình thường vi sinh vật cần số yếu tố dinh dưỡng thực phẩm như: nước, nguồn lượng, nguồn nitơ, vitamin muối khống, Vi sinh vật có ưa thích khác loại thực phẩm khác Nấm mốc có nhu cầu dinh dưỡng nhất, tiếp nấm men, vi khuẩn gram âm, sau vi khuẩn gram dương ận lu Từ yếu tố người ta phân loại thực phẩm làm loại: ki nh -Vi sinh vật thích (thực phẩm dễ hư): đạm hàm lượng cao, axit, đường chất béo hàm lượng thấp, nước tế - Vi sinh vật kỵ (thực phẩm khó hư): đường, muối, mỡ chiếm tỷ lệ cao, cồn, hóa chất diệt khuẩn (thuốc trừ sâu, kháng sinh dạng dư lượng) Nói tóm lại thực phẩm ngọt, mặn, chua, khô ới m ất nh Ví dụ: 10 − Thực phẩm giàu đạm (thịt cá tươi) có aw = 0,99 thường bị hư hỏng vi khuẩn − Thực phẩm giàu vitamin, đạm môi trường tốt cho vi khuẩn gây bệnh, vi khuẩn lactic − Thực phẩm giàu đường bột có aw = 0,8 thường bị hư hỏng nấm mốc Dựa vào đặc tính dinh dưỡng loại thực phẩm mà ta có phương pháp bảo quản thích hợp Muối ăn đường tạo áp suất thẩm thấu cao nước tế bào thực phẩm muối đường chảy làm giảm độ ẩm thực phẩm, tạo điều kiện thuận lợi để ức chế vi sinh vật phát triển a Công nghệ ướp muối  - Muối có tính sát khuẩn, khơng tiêu diệt tất vi sinh vật nồng độ 3,5 đến 4,4, muối khoáng làm ngưng phát triển vi khuẩn gây bệnh  - Do có muối nên oxy hịa tan mơi trường ướp muối vi sinh vật hiếu khí khơng có điều kiện để sinh sống.  - Do ion Clo kết hợp với protein dây nối peptit khiến men phân hủy chất đạm vi sinh vật khơng cịn khả phá vỡ phân tử protid để lấy chất dinh dưỡng tự nuôi sống phát triển Muối khô: trộn muối với 0,5-1% Nitrat Na xát chung quanh miếng thịt xếp thịt vào thùng lớp thịt rắc lớp muối, cài nắp lèn chặt Dùng tỉ lệ muối 6%, 10% 15% Thời gian bảo quản nước thịt chảy dần ểu Ti ận lu nh ki tế Muối ướt.: Thịt cắt miếng xếp vào thùng cài để lèn chặt, dùng dung dịch ới m nước muối 16-22% có pha thêm 0,5-1% Nitrat natri ngập thịt Khoảng 15-20 ngày thịt ngầm muối; bảo quản ất nh 11 Kết hợp muối khô với muối ướt  Trước hết xát muối khô vào thịt, xếp vào thùng để 5-7 ngày đổ dung dịch nước muối lên trên.  Bảo quản nhiệt độ thấp (0-4oC) thịt muối giữ 4-5 tháng, nhiệt độ 18-20 oC giữ 2-3 tháng.  b Công nghệ ngâm đường  Dung dịch 1% saccharosa cho 0,7 áp suất thẩm thấu Dung dịch 1% glucoza sinh 1,2 áp suất thẩm thấu.  Nồng độ nước đường phải 60-65% trở lên có khả ức chế vi khuẩn phát triển.  Cũng giống bảo quản muối, trình bảo quản, nồng độ đường nước giảm chất dinh dưỡng hòa tan thực phẩm nước đường tăng lên, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển phá hủy thực phẩm ểu Ti ận lu nh ki tế ới m ất nh 12 KẾT LUẬN Có nhiều phương pháp hóa chất dùng làm chất ức chế sinh trưởng vi sinh vật có hại, loại có ưu điểm nhược điểm riêng Trước chọn sử dụng phương pháp hay hóa chất phải hiểu rõ đặc tính chế chúng để áp dụng xác, đạt hiệu cao mà không ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm sức khỏe người sử dụng thực phẩm ểu Ti ận lu nh ki tế ới m ất nh 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.http://www.tuyenquangkhcn.org.vn/Tint%E1%BB%A9c/Tint%E1%BB%95ngh %E1%BB%A3p/ung-dung-cong-nghe-sinh-hoc-trong-bao-quan-thuc-pham.aspx 2.http://123doc.org/document/631679-anh-huong-cua-cac-yeu-to-cua-thuc-pham-den-su- phat-trien-cua-vi-sinh-vat.htm?page=4 3.http://www.slideshare.net/gaucon27790/bao-quan-thuc-pham-14680498 Khoa công nghiệp thực phẩm trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm thành phố Hồ Chí Minh, Vi sinh vật học thực phẩm, 2015 Nguyễn Lân Dũng –Nguyễn Đình Quyến- Phạm Văn Ty, Vi sinh vật học, NXB Giáo dục, 2007 http://www.hoanmy.com/saigon/cac-chat-phu-gia-bao-quan-va-cach-giu-vitamin-khiche-bien-thuc-pham ểu Ti ận lu nh ki tế ới m ất nh 14