Bảo quản thực phẩm ở nhiệt độ thấp làm lạnh và đông lạnh

Mục đích chung của bảo quản thực phẩm là để ngăn ngừa sự hư hỏng của nguyên liệu, sản phẩm chế biến và điều hòa ra thị trường.

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM



MÔN HỌC: VI SINH THỰC PHẨM

………………

BÀI TIỂU LUẬN

ĐỀ TÀI:

Bảo quản thực phẩm ở nhiệt độ thấp làm lạnh và đông lạnh

 HỒ CHÍ MINH, 5 – 2011

Lời nhận xét của giáo viên hướng

dẫn: -

-PHẦN 1 LỜI MỞ ĐẦU 1

1.1 Phương pháp tìm hiểu2

1.2 Phạm vi tìm hiểu 2

2.1 Cơ sở lý thuyết về làm lạnh và đông lạnh sản phẩm. 3

2.1.1 Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với vi sinh vật 3

2.1.1.1Phân loại vi sinh vật theo nhiệt độ 3

2.1.1.2Hoạt động của vi sinh vật ở nhiệt độ thấp. 3

2.1.2 Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với tế bào của cơ thể sống và thực phẩm5

2.2 Bảo quản ở nhiệt độ thấp làm lạnh và đông lạnh 6

2.2.1 Làm lạnh 7

2.2.2 Đông lạnh 9

PHẦN 1 LỜI MỞ ĐẦU

Mục đích chung của bảo quản thực phẩm là để ngăn ngừa sự hư hỏng của nguyên liệu, sản phẩm chế biến và điều hòa ra thị trường Nguyên nhân đầu tiên của sự hư hỏng là hoạt động của vi sinh vật và các enzyme của chúng Nhiều loại

vi sinh vật chỉ có thể sống và phát triển ở những điều kiện nhất định; với các điều kiện không thích hợp chúng sẽ chết hoặc không phát triển

Nguyên lý chung của phương pháp bảo quản là tạo những điều kiện không thích hợp cho sự sinh trưởng hoặc sự sống của các vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm Thí dụ nhiệt độ quá nóng hoặc quá lạnh, làm khan nước hoặc tạo điều kiện yếm khí Tăng độ mặn và độ axit Những phưng pháp đó có thể sấy khô, xử lý muối, lạnh và lạnh đông, xử lý nhiệt, hóa chất và bức xạ ion

Trong phạm vi và giới hạn cho phép nhóm đã quyết định chọn đề tài:Bảo quản thực phẩm ở nhiệt độ thấp làm lạnh và đông lạnh

Trong quá trình làm tiểu luận, nhóm chúng em đã nhận được nhiều sự giúp đỡtừ phía nhà trường cũng như thầy cô giáo Chúng em xin chân thành cảm ơn:

 Ban giám hiệu trường ĐH Công Nghiệp TP.HCM

 Thư viện trường ĐH Công Nghiệp TP.HCM

 Cô – giáo viên hướng dẫn môn “Vi sinh thực phẩm” đã tận tình chỉ dẫn và cung cấp tài liệu, kiến thức cơ bản cũng như phương pháp làm bài

Tuy đã rất cố gắng, nhưng bài tiểu luận không thể tránh khỏi những thiếu sót cả về nội dung và hình thức, mong cô ( thầy ) thông cảm và góp ý

1.1 Phương pháp tìm hiểu

Chủ yếu là sưu tầm, tìm hiểu các tài liệu liên quan qua sách vở, phương tiện thông tin như Internet, chọn lọc, tổng kết

1.2 Phạm vi tìm hiểu

Trong phạm vi hiểu biết thông thường, không mang tính nghiên cứu chuyên sâu Giới hạn trong tầm hiểu biết của học sinh, sinh viên

PHẦN 2 NỘI DUNG

2.1 Cơ sở lý thuyết về làm lạnh và đông lạnh sản phẩm.

Hầu hết các thực phẩm bị hư hỏng là do các nguyên nhân chính sau:

-Thực phẩm bị hư hỏng do tác dụng của các enzyme có sẵn trong thực phẩm

-Thực phẩm bị hư hỏng do vi sinh vật xâm nhập từ ngoài vào

-Thực phẩm bị hư hỏng do độc tố [độc tố có thể do vi sinh vật gây ra hoặc

do quá trình oxy hóa (phân hủy) các thành phần thực phẩm tạo ra

Hầu hết các quá trình trên đều chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, nhiệt độ càng thấp thì quá trình xảy ra càng chậm và ngược lại

2.1.1 Tác dụng của nhiệt độ thấp đốivới vi sinh vật

2.1.1.1 Phân loại vi sinh vật theo nhiệt độ

-Vi sinh vật phá hỏng thực phẩm rất nhiều và đa dạng Dựa theo nhiệt độ người ta có thể chia chúng thành 3 nhóm sau:

-Vi sinh vật ưa nóng: nhiệt độ phát triển của loại này từ 300C đến 800C nhưng nhiệt độ thích hợp nhất cho chúng là 500C đến 650C

-Vi sinh vật ưa ấm: nhiệt độ thích hợp cho chúng phát triển là 240C đến

400C

-Vi sinh vật ưa lạnh: nhiệt độ thích hợp là -100C đến 250C

Nhìn chung trong thực phẩm (rau quả và thịt cá, sữa…) đều có cả ba loại vi sinh vật trên Trong lĩnh vực làm lạnh và bảo quản lạnh thì sự phát triển chủ yếu là

vi sinh vật ưa lạnh

2.1.1.2 Hoạt động của vi sinh vật ở nhiệt độ thấp.

Dưới tác dụng của nhiệt độ thấp một số vi sinh bị hạn chế hoạt động hoặc chết bởi các nguyên nhân sau:

Phần protein của vi sinh vật bị biến đổi hay bị phân hủy do hệ thống keo sinh học (keo protein) cũng bị phá hủy Sự giảm nhiệt độ kéo theo sự giảm năng lượng bề mặt của nước, giảm các lực kết hợp với các hệ keo, sự giảm kéo dài đến mức nào đó thì nước bắt đầu tách khỏi vỏ hydrat làm cho protein cuộn tròn lại Mặt khác sự giảm nhiệt độ làm cho lực đẩy giữa các phân tử giảm đi và đến mức nào đó thì bắt đầu đông tụ protein

Sự đông tụ protein do nhiệt độ là thuận nghịch, không biến đổi hoàn toàn tính chất protein, do vậy sau thời gian làm lạnh và làm lạnh đông khi tiến hành làm

ấm hoặc tan giá vi sinh vật lại tiếp tục phát triển

Sự phá hủy cơ học ở tế bào vi sinh vật trong quá trình đóng băng tinh thể nước đá Các tinh thể nước đá có góc cạnh nên nó có thể chèn ép làm rách màng tế bào của vi sinh vật

Sự chuyển nước thành đá: khi nhiệt độ sản phẩm đạt -180C thì bên trong thực phẩm 80% nước đá đóng băng (đối với thịt), còn đối với rau quả ở -80C đã đóng băng 72% và ở -150C đóng băng 79% nước Do đó môi trường hoạt động của các enzyme và các vi sinh vật hầu như không còn vì thiếu nước tự do Riêng nấm mốc có thể sống ở nơi khan nước nhưng lượng nước tối thiểu phải đạt 15%, chính

vì vậy người ta mới quy định làm lạnh đông nhiệt tâm sản phẩm đạt -180C

-Sự thay đổi áp suất, pH, nồng độ chất tan và áp suất thẩm thấu Do nước bị đóng băng và tách ra ở dạng nguyên chất (dung môi kết tinh trước) nên nồng độ của dịch bào tăng lên, áp suất thẩm thấu tăng lên và pH giảm do đó vi sinh vật rất khó phát triển

-Nhìn chung nhóm vi sinh vật ưa nhiệt bị chết dễ dàng ở nhiệt độ thấp Tuy nhiên có một số vi sinh vật ưa nóng (loại vi sinh vật ưa nóng điển hình) có thể chuyển sang dạng ưa lạnh Do vậy người ta phải làm lạnh đông nhanh để chúng không kịp chuyển từ dạng này sang dạng khác

-Nhóm vi sinh vật ưa ấm có nhiều loại như:Salulonella, trực khuẩn đường ruột Staphilococcus, Botulinus…Đặc biệt là Staphilococcus phát triển ở nhiệt độ

70C có khả năng chịu được nhiệt độ thấp chúng thường gây ra ngộ độc sữa, phomat, kem sữa…

-Nhóm vi sinh vật ưa lạnh thường gặp là:

*Pseudomonas làm cho thực phẩm có màu xanh hoặc màu sẫm tối

*Achromobacter

*Nấm mốc có nhiều loại phát triển được ở nhiệt độ thấp như Penecillium, Mucor… hoạt động được ở nhiệt độ -150C Nấm mốc phát triển chủ yếu ở sản phẩm có pH thấp như các loại quả, nước quả, sữa chua…còn ở thịt, cá chúng ít phát triển hơn Nấm mốc thuộc loại vi sinh vật hiếu khí nên chủ yếu nó phát triển trên bề mặt thực phẩm, một số loài có thể ăn sâu vào nhưng vẫn đòi hỏi phải có không khí Nấm mốc không chịu được nhiệt độ cao khó bị tiêu diệt ở nhiệt độ

740C-800C

*Nấm men ưa lạnh: loại này phát triển được ở nhiệt độ -20C đến -30C, môi trường thích hợp nhất của nó là sản phẩm chua Nhìn chung có thể phát triển được

ở trong tất cả các sản phẩm bảo quản lạnh

Như vậy chúng ta thấy muốn diệt trừ vi sinh vật bằng lạnh là rất khó khăn đòi hỏi phải hạ nhiệt độ thật nhanh đột ngột và nhiệt độ rất thấp Nhưng diệt một

phần và hạn chế sự hoạt động, phát triển thì nhiệt độ thấp lại tác dụng rất lớn Bắt đầu từ nhiệt độ -60C đến -80C thì hệ thống men bị diệt phần lớn nhưng một số nấm mốc vẫn còn hoạt động Đối với các loại độc tố thì nhiệt độ thấp không có tác dụng làm biến đổi Để hạn chế sự biến đổi của thực phẩm ở nhiệt độ thấp người ta thường kết hợp bảo quản ở nhiệt độ thấp với bảo quản bằng hóa chất hoặc kết hợp với diệt trùng bằng tia tử ngoại, tia phóng xạ…

2.1.2 Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với tế bào của cơ thể sống và thực

phẩm

Ảnh hưởng của nhiệt độ thấp đối với tế bào cơ thể cơ thể sống và thực phẩm là vấn đề phức tạp vì nó chịu ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài và bên trong của cơ thể sống và thực phẩm Nhưng nhìn chung nhiệt độ thấp có ảnh

hưởng cơ bản đến quá trình biến đổi sinh lý sinh hóa sau: hầu hết các chức năng sống của cơ thể (sự biến đổi sinh lý sinh hóa) đều có sự tham gia trực tiếp của nước và phụ thuộc vào hàm lượng của nó Trong cơ thể sống các quá trình trao đổi chất như tiêu hóa, bài tiết, hô hấp đều chỉ thực hiện được khi có nước tham gia Trong quá trình bảo quản và chế biến nước cũng đóng vai trò rất lớn vì nó là môi trường truyền nhiệt, nó tham gia các quá trình hoạt động của các enzyme và các vi sinh vật, khi mất nước protein sẽ bị đông tụ…

Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với cơ thể sống có tính chất quan trọng vì nó

là một trong những yếu tố bên ngoài tác động lên trạng thái của nước và cũng từ

đó tác động đến tổ hợp thành phần hóa học của sản phẩm hay cơ thể sống

2.2 Bảo quản ở nhiệt độ thấp làm lạnh và đông lạnh

Tốc độ của hầu hết các phản ứng hóa

học đều phụ thuộc vào nhiệt độ, như ở nhiệt

độ thấp thì tốc độ của phản ứng giảm Thực

phẩm bắt đầu bị hư hỏng là kết quả của các

phản ứng gián tiếp do hệ vi sinh vật và các

enzym nội sinh, nhiều loại thực phẩm có thể

giữ được lâu hơn khi được cất giữ ở nhiệt độ

thấp Tuy vậy, điều này đã được biết đến từ

lâu, một thử nghiệm được thực hiện bởi nhà

triết học tự nhiên người Anh Francis Bacon,

vào năm 1962 ông đã dừng xe ngựa của

mình tìm xác một con gà trong tuyết để xác

nhận rằng sự thối rữa của nó đã bị chậm lại

Thí nghiệm này ít gây chú ý đến kết quả của nó bởi không có kết quả thực tiễn ngay lập tức nhưng để lại hậu quả đáng tiếc hơn Hậu quả của những nỗ lực của ông dưới tuyết đã làm ông bị cảm lạnh dẫn đến cái chết của ông ấy không lâu sau đó.Sử dụng nhiệt độ thấp để bảo quản thực phẩm chỉ có thể thực hiện được ở nơi băng đá có sẵn trong tự nhiên Đầu thế kỷ 11trước công nguyên, người Trung Quốc đã phát triển những ngôi nhà băng giống như những kho cất giữ đá trong suốt những tháng hè và điều này đã trở thành một nét đặc trưng phổ biến của những ngôi nhà lớn ở Châu Âu và Bắc Mỹ vào thế kỷ 17 và 18 Vào thế kỷ 19, việc cắt xén và vận chuyển băng đá tự nhiên đã trở thành một ngành công nghiệp trọng yếu ở những vùng có khí hậu giá lạnh Các phương pháp làm lạnh cơ học và làm đá đầu tiên được sáng chế vào những năm 1830 Những điều này dựa trên sự

hạ nhiệt được làm ra do sự bay hơi của chất lỏng đông lạnh, khởi đầu là ete nhưng sau đó là ammoniac lỏng Nhiều công việc được phát hiện sớm ở Úc nơi đã có những sự thúc đẩy đáng kể để tìm cách vận chuyển nhiều thịt sẵn có ở địa phương đến những trung tâm đông dân ở Châu Âu Ở triển lãm Melbourne năm 1872, Joseph Harrison đã trưng bày một ngôi nhà băng có thể giữ thịt bò và thịt cừu trong điều kiện tốt đủ lâu để có thể ăn trong một bữa tiệc trưa vào năm sau Bữa yến tiệc này được tổ chức trên một chiếc tàu thủy chạy bằng hơi nước mang theo 20 tấn thịt bò và thịt cừu đông lạnh được để trong một bể được làm lạnh bởi đá và muối Đáng tiếc có một sự rủi ro xảy ra, trong lúc băng qua vùng nhiệt đới, đá trên tàu đã bị tan chảy và hầu hết thịt đã được ném xuống biển từ trên mạn thuyền trước khi con tàu đến London Làm lạnh đúng hơn là đông lạnh thịt đã có được thành công khi vận chuyển với khoảng cách ngắn hơn từ Bắc Mỹ đến Châu

Âu và vào cuối thế kỷ những kỉ thuật đã được cải tiến đến mức rằng vận chuyển

bằng đường thủy thịt ướp lạnh và đông lạnh từ Nam và Bắc Mỹ, Úc đến Châu Âu

là một ngành kinh doanh lớn và mang lại nhiều lợi nhuận

Kể từ sau đó, việc ướp lạnh và đông lạnh mức độ sử dụng ngày càng lớn đối với các loại thực phẩm dễ hỏng và như là một có sự bảo quản lạnh

Ngày nay người ta cho rằng công nghệ này có ý nghĩa quan trọng đối với ngành công nghiệp thực phẩm

2.2.1 Làm lạnh

Các loại thực phẩm lạnh là những loại thực phẩm được lưu trữ ở nhiệt độ thấp nhưng trên điểmđóng băngthừơng là 0-5 0C

Khu vực

hàng hóa này đã cho

thấy một sự gia

tăngquy mô các sản

phẩm truyền thống

ướp lạnh trong

những năm gần đây

như thịt tươi, cá và

các thực phẩm sữa

đựơc tiêu thụvàxuất

hiện với một loạt

lớn các sản phẩm

mới bao gồm cả bữa

ăn hoàn chỉnh, xà

lách, món tráng miệng từ sữa và nhiều thứ khác Ba yếu tố chính đã góp phần vào

sự phát triển này:

1 Mục tiêu của các nhà sản xuất thực phẩm làm tăng thêm giá trị cho sản phẩm

của mình

2.Nhu cầu tiêu dùng thực phẩm tươi sống và dễ dàng chế biếnđồng thời đòi hỏi sự

tiện lợi cho việc tiết kiệm thời giantham quan mua sắm

3.Lợi ích của một dây chyền làm lạnh hiệu quả - tổ chức vàcơ sở hạ tầng cho phép

duy trì thực phẩm ở nhiệt độ thấp từ sản xuất / thu hoạch đếntiêu thụ

Kho lạnh có thể thay đổi cả bản chất của sự hư hỏng và tốc độ xảy ra Có thể có những thay đổi về chất trong những đặc điểm hư hỏng, khi nhiệt độ thấp gây một tác dụng chọn lọc ngăn chặn sự phát triển của mesophiles và dẫn đến một hệ vi thống trị bởi psychrotrophs

Điều này có thể được nhìn thấy trong trường hợp của nguyên liệu sữa mà trong những ngày khuấy sữa và đã cho thấy có một sự hư hỏng bao gồm phần lớn các vi mesophilic lactococci đó sẽ làm chua sữa Ngày nay tại Vương quốc Anh, sữa được làm lạnh gần như ngay lập tức sau khi lấy sữa bò để psychrotrophic Gram âm

que chiếm ưu thế và tạo ra một loại hư hỏng hoàn toàn khác nhau Nhiệt độ thấp cũng có thể làm thay đổi sinh lý trong vi sinh vật hoặc làm nghiêm trọng thêm các đặc điểm hư hỏng Hai ví dụ như là các sản xuất gia tăng của phenazine và carotenoid sắc tố ở một số sinh vật ở nhiệt độ thấp vàkích thích sản xuất polysaccharide ngoại bào trong Leuconostocspp, và một số vi khuẩn lactic acid khác Trong hầu hết trường hợp, chẳng hạn thay đổi có thể biểu hiện cho một rối loạn chuyển hóa do sự khác nhau về hệ số nhiệt và năng lượng kích hoạt của nhiều hóa chất phản ứng bao gồm sự trao đổi chất của vi khuẩn

Mặc dù psychrotrophs có thể phát triển trong thực phẩm ướp lạnh, nhưng làm quá trình ướp lạnh chỉ xảy ratương đối chậm nên sự khởi đầu của sự hư hỏng bị trì hoãn.Trong trường hợp này thay đổi nhiệt độ trong khoảng nhiệt độ lạnh có thể có tác dụng rõ rệt Ví dụ, thời gian thế hệ đối với một pseudomonad phân lập từ cá là 6,7 giờ tại 50C so với 26,6 giờ tại 00C Trường hợp này VSV tác động nghiêm trọng đối với sự hư hỏng,sự thay đổi nhỏ về nhiệt độ sẽ tác động lớn đối với thời gian sử dụng Thời gian bảo quản của cá tuyết philê Haddock và đã được tìm thấy

sẽ tăng gấp đôi nếu nhiệt độ lưu trữ giảm từ 2,8 0C đến -0,30C

Khả năng của các sinh vật phát triển ở nhiệt độ thấp đặc biệt là do liên kết với các thành phần và cấu trúc củamàng huyết tương Khi nhiệt độ hạ thấp, cácplasma màng trải qua một giai đoạn chuyển tiếp từ một chất lỏng tinh thểsang trạng thái một gel rắn, trong đó vận chuyển chất tan bị hạn chế Cácnhiệt độ của quá trình chuyển đổi này là thấp hơn trong psychrotrophs và psych-rophiles phần lớn là do kết quả của các cấp cao hơn chưa bão hòa và thiếuchuỗi axit béo trong màng lipid của chúng Nếu một số sinh vật được phépđể thích ứng với sự tăng trưởng ở nhiệt

độ thấp chúng làm tăng tỷ lệcác thành phần trong màng của chúng

Cóvẻlà không cógiới hạn trongphân loạivềsinh vậtpsychrotrophiccó thểđượctìm thấytrongnấm men, nấm mốc, vi khuẩn GramâmvàVi khuẩnGramdương Mộtđặc điểmchúngcho biếtrằng ngoài việc chúngcó khả năngphát triểnở nhiệt độthấp,thìchúnglàbất hoạtởnhiệt độ trung bình Mộtsốlý dochođiều nàyđánh dấucóđộ nhạy cảmnhiệtđượcđưa rabao gồmkhả năngcủamànglỏngởnhiệt độcao hơn quá mức Nhiệtđộ thấp ổn địnhcủa cácenzymquan trọngvàcácproteinchức năngdường nhưlà mộtyếu tốquan trọng, mặc dùthermostablelipasesproteases ngoại bàovàsản xuấtvà sản xuất bởipsychrotrophicpseudomonadscóthể là mộtvấn đềtrong ngành công nghiệpsữa

Mặc dù những vi sinh vật ưa nhiệt không thể phát triển ở nhiệt độ thấp, nhưng chúng vẫn không bị chết ở nhiệt độ này Bảo quản lạnh sẽ làm cho vi sinh vật bị sốc nhiệt khiến chúng bị tổn thương hoặc chết một phần nhưng hiệu ứng không thể

dự đoán được khi xử lí nhiệt, mức độ sốc nhiệt phụ thuộc vào một số yếu tố như (ví khuẩn Gram âm dễ tổn thương hơn vi khuẩn Gram dương), vi khuẩn ở pha log

dễ bị ảnh hưởng hơn so với vi khuẩn đang ở pha cân bằng, sự chênh lệch nhiệt độ

và tỉ lệ làm lạnh (nhiệt độ chênh lệch càng lớn thì càng có nhiều vi sinh vật bị tổn thương) và môi trường sinh trưởng của chúng (những tế bào sẽ lớn lên trong môi trường phức tạp hơn)