Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự phát triển của vi sinh vật. Vi sinh vật có vai trò rất to lớn trong ngành công nghệ thực phẩm. Nhờ vi sinh vật, các loại thực phẩm lên men có giá trị như sữa chua (yogurt), các loại bia, rượu và nhiều sản phẩm lên men có giá trị cao khác được sản xuất. Tuy nhiên trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm, cần hạn chế sự phát triển của vi sinh vật. Trong dó, vi sinh vật là nhân tố chính gây ngộ độc thực phẩm và làm giảm chất lượng của thực phẩm.Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến chất lưu biến của thực phẩm. Tính chất lưu biến của thực phẩm có liên quan đến độ cứng, độ đàn hồi và độ dai, độ dẻo của thực phẩm. Nhiều nghiên cứu cho thấy điều kiện ẩm của thực phẩm khô và bán khô có vai trò quan trọng trong việc tạo ra tính chất lưu biến của thực phẩm. Nguyên nhân là do sự có mặt của nước dẫn đến protein, các hợp chất carbohydrat bị hydrat hóa (các chất trên hút nước), trương nở, biến tính, tạo gel, tăng khả năng phân tán trong nước hay bị thủy phân...
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Bài tiểu luận: Hóa Học Thực Phẩm ĐỀ TÀI: Ảnh hưởng hoạt độ nước đến chất lượng sản phẩm ( vi sinh vật, lưu biến thực phẩm) Gvhd: Lê Thị Thúy Hằng Nhóm thực hiện: nhóm [Date] Danh sách thành viên nhóm: stt Họ tên MSSV Phân công nhiệm vụ Tổng hợp sửa bài, làm file word file powerpoint Phần ảnh hưởng hoạt độ nước đến phát triển vi sinh vật Phần ảnh hưởng hoạt độ nước đến tính chất lưu biến thực phẩm Phần câu hỏi ôn tập Thuyết trình Nguyễn Thị nhàng 2005140366 Nguyễn Thị Kim Phụng 2005140423 Nguyễn Hoài Thanh Thanh 2005140508 Võ Thị Hoàng Vân Trần Thị Nhung 2005140717 2005149390 [Date] Nội dung tiểu luận: Ảnh hưởng hoạt độ nướđến chất lượng sản phẩm I) Ảnh hưởng hoạt độ nước đến phát triển vi sinh vật II) Ảnh hưởng hoạt độ nước đến chất lưu biến thực phẩm III) Tài liệu tham khảo IV) câu hỏi ôn tập [Date] Mục lục Danh sách thành viên nhóm: Nội dung tiểu luận: Ảnh hưởng hoạt độ nước đến chất lượng sản phẩm I)Ảnh hưởng hoạt độ nước đến phát triển vi sinh vật: II) Ảnh hưởng hoạt độ nước đến tính chất lưu biến thực phẩm III) Tài liệu tham khảo: 10 IV) Câu hỏi ôn tập: 10 [Date] Ảnh hưởng hoạt độ nước đến chất lượng sản phẩm I)Ảnh hưởng hoạt độ nước đến phát triển vi sinh vật: Vi sinh vật có vai trò to lớn ngành công nghệ thực phẩm Nhờ vi sinh vật, loại thực phẩm lên men có giá trị sữa chua (yogurt), loại bia, rượu nhiều sản phẩm lên men có giá trị cao khác sản xuất Tuy nhiên trình chế biến bảo quản thực phẩm, cần hạn chế phát triển vi sinh vật Trong dó, vi sinh vật nhân tố gây ngộ độc thực phẩm làm giảm chất lượng thực phẩm Hoạt độ nước đóng vai trò quan trọng việc hạn chế tăng cường phát triển vi sinh vật thực phẩm Các yếu tố nhiệt độ, pH CO2 có mặt chất kiềm hãm chất bảo vệ có tác động định lên sống phát triển vi sinh vật [Date] Vi khuẩn có hoạt độ nước tối thiểu 0,91, riêng vi khuẩn ưa mặn 0,75 Vi khuẩn không chịu mặn phát triển cực đại aw=0,997÷0,980 ( môi trường canh thang thường có aw= 0,999, thêm chất hòa tan vào aw giảm đi) Clostridium botulinum gây ngộ độc thịt(0,9< aw< 0,95) tiết độc tố exotoxine ngăn cản giải phóng acetylcholine hủy hoại thần kinh trung ương gây tử vong Vi khuẩn chịu mặn chia thành nhóm : + Nhóm vi khuẩn chịu mặn vừa phải bắt đầu phát triển nồng độ muối NaCl từ 0,2 đến 0,5M, phát triển tối ưu nồng độ NaCl gần 1M phát triển nồng độ 3M Các nồng độ tạo aw tương ứng 0,99; 0,96 0,98 +Nhóm vi khuẩn chịu mặn phát triển nồng độ NaCl 4M (aw=0,83) Nói chung, nhóm có khoảng phát triển nồng độ muối từ 3M (aw=0,88) đến bão hòa(aw=0,75) Mặc dù vi khuẩn thích nghi với hoạt độ nước thấp, chúng nhạy cảm với chất bão hòa có khả làm giảm a w Thực tế, nhóm vi khuẩn có liên quan đến thực phẩm có muối Giá trị aw tối thiểu cho phép vi sinh vật phát triển nhiệt độ gần ưu thể sau: Vi sinh vật Aw Nấm mốc Alternaria 0,84 Aspergillus candidus 0,75 Asp Conicus 0.70 Asp Flavus 0,78 Asp Funigatus 0,82 Asp Niger 0,77 Asp Tamarii 0,78 Erémacus abus 0.70 Erémacus fertilis 0,77 Mucor phumbeus 0.93 Penicillium brevicomoactum 0,81 p chrysogenum 0,79 [Date] p citrinum 0.80 rhizopus nigricans 0,93 Nấm men Sacharomyces bailii 0,80 s ceveisae 0,90 s rouxii 0,62 Vi khuẩn Aerobacter aeogenes 0,94 Bacillus cereus 0,95 B stearothermophilus 0,93 B subtilis 0,90 Clostridium botulinum A 0,95 Clostridium botulunum B 0,94 Escherichia coli 0,95 Lactobacillus vividescens 0,95 Pseudomonas fluorescens 0,97 Staphylococcus arueus 0,86 Có thể kể thêm vài ví dụ khác trị số aw: máu người- 0,995; tươi- 0,970,98; nước biển- 0,98; thịt gia súc tươi- 0,97; sirô- 0,90; giăm bông- 0,90; lạp xường- 0,85; mứt quả- 0,80; nước đường bão hòa- 0,76; bột mỳ- 0,65 Mỗi loại vi khuẩn, nấm mốc nấm men có giới hạn hoạt độ nước cho phát triển tồn định [Date] Các loại nấm men thường có hoat độ nước tối thiểu 0,8 Chẳng hạn Saccharomyces cerevisae phát triển gần 0,90 Loài ưa ẩm S ruoxii phát triển aw tối thiểu 0,62 siro fructose Hầu hết nấm mốc có hoạt độ nước tooiss thiểu 0,80, riêng với nấm mốc ưa khô aw tối thiểu 0,65 Nấm men nấm mốc phát triển điều kiện môi trường acid hay khô vi khuẩn, cho thấy hoạt độ nước cần thiết để ngăn cản phát triển nấm mốc thấp so với vi khuẩn Như vậy, giá trị hoạt độ nước ứng dụng để dự đoán phát triển vi khuẩn, nấm men nấm mốc Một thực phẩm có thời hạn sử dụng tốt mà không cần bảo quản nhiệt độ thấp điều cần thiết phải điều chỉnh hoạt độ nước môi trường acid thực phẩm Điều kéo thời gian bảo quản thực phẩm xác định thời gian bảo quản thực phẩm biết điều kiện bao quản Thực phẩm sản xuất an toàn bảo quản việc hạ thấp hoạt độ nước đến giá trị tối thiểu mà vi sinh vật không phát triển Chẳng hạn, với aw nhỏ 0,86 làm chậm phát triển vi sinh gây ngộ độc thực phẩm Thực phẩm mà vi sinh vật dễ phát triển thường có hàm ẩm cao Tế bào vi sinh vật tách với môi trường chúng loại màng sinh chất có tính thẩm thấu chọn lọc vi sinh vật chịu ảnh hưởng biến đổi nồng độ thẩm thấu môi trường Nếu vi sinh vật đưa vào dung dịch có nồng độ thẩm thấu thấp nước xâm nhập vào tế bào, khống chế hữu hiệu tế bào bị trương lên vỡ Nhờ nội hàm mà giảm thấp nồng độ thẩm thấu tế bào chất Lúc tính thẩm thấu môi trường thấp tính thẩm thấu tế bào chất, vi sinh vật nhân nguyên thủy phá vỡ kênh mẫn cảm với áp suất làm cho dung chất thấm Phần lớn vi khuẩn, tảo nấm thường có thành tế bào vững chắc, trì hình thái tính hoàn chỉnh tế bào Lúc đưa tế bào vi sinh vật có thành tế bào vững vào môi trường áp suất thẩm thấu cao nước thoát ra, màng sinh chất tách khỏi thành tế bào tạo tình trạng co nguyên sinh Sự nước tế bào tổn hại tới màng tế bào chất, tế bào khả trao đổi chất ngừng sinh trưởng Điều liên quan đến việc bảo quản thực phẩm nhờ muối mặn tẩm đường (làm mứt, ngâm mật ong ) [Date] Nhiều vi sinh vật sử dụng dung chất hỗn hợp (compatible solute) để làm cho nồng độ thẩm thấu nguyên sinh chất cao môi trường chung quanh, làm cho màng sinh chất gắn với thành tế bào Sở dĩ gọi dung chất hỗn hợp dung chất thích hợp để tế bào sinh trưởng phát triển có nồng độ cao tế bào Phần lớn vi sinh vật nhân nguyên thủy nâng cao nồng độ thẩm thấu tế bào môi trường áp suất thẩm thấu cao nhờ tổng hợp hấp thu choline, betaine, proline, acid glutamic acid amin khác Việc nâng cao nồng độ K+ mức độ giúp nâng cao nồng độ thẩm thấu tế bào Tảo nấm sử dụng saccharose polyol, ví dụ arabitol, glycerol, mannitol, để đạt mục đích Polyol acid amin dung chất lý tưởng để nâng cao nồng độ thẩm thấu tế bào chúng không phá hủy cấu trúc chức enzym Nhiều vi sinh vật nhân nguyên thủy Halobacterium salianarium sử dụng K+ để nâng cao nồng độ thẩm thấu tế bào, Na+ có tác dụng không sử dụng cao K+ Các enzyme Halobacterium cần nồng độ muối cao để trì hoạt tính Động vật nguyên sinh thành tế bào nên phải sử dụng không bào (vacuoles) để xuất phần nước dư thừa sống môi trường có nồng độ thẩm thấu thấp Vi sinh vật muốn giữ lượng nước cách trì dung chất nội bào nồng độ cao sinh trưởng môi trường có hoạt độ nước thấp gặp khó khăn lớn Những vi sinh vật tồn điều kiện gọi vi sinh vật chịu áp(osmotolerant) Chúng sinh trưởng phạm vi nồng độ thẩm thấu hoạt độ nước rộng Ví dụ : vi khuẩnStaphylococcus aureus nuôi cấy môi trường có nồng độ NaCl cao tới mol/L Chúng thích ứng sinh trưởng da người Nấm men Saccharomyces rouxii sinh trưởng dung dịch đường có hoạt độ nước thấp đến 0,6 Tảo lụcDunaliella viridis chịu nồng độ NaCl cao đến 1,7mol/L nồng độ bão hòa Mặc dầu số vi sinh vật thực chịu áp phần lớn vi sinh vật sinh trưởng tốt hoạt độ nước khoảng 0,98 (tương đương với a w nước biển) cao Lợi dụng điều người ta sử dụng phương pháp sấy khô hay dùng muối, dùng đường để bảo quản thực phẩm, phòng tạp nhiễm vi sinh vật Tuy nhiên nhiều nấm chịu áp làm hư hỏng thực phẩm sấy khô ướp muối, tẩm đường Vi sinh vật ưa mặn (Halophile) hoàn toàn thích ứng với môi trường cao áp (hypertonic), cần nồng độ NaCl cao để sinh trưởng Phạm vi nồng độ muối cần thiết để sinh trưởng nhóm vi khuẩn ưa mạn cực đoan (extreme halophilic bacteria) 2,8-6,2 mol/L (nồng độ muối bão hòa) Tại Biển Chết (Dead Sea)- [Date] hồ thấp giới nằm Israel Jordan, hồ Đại Diêm (Great Salt Lake) bang Utah (Hoa Kỳ) môi trường khác có nồng độ muối gần với bão hòa, phân lập Cổ khuẩn (archeon) thuộc chi Halobacterium Chúng vi khuẩn ưa mặn cực đoan khác không giống với phần lớn vi sinh vật chịu áp (osmotolerant) chỗ đơn giản thông qua việc nâng cao nồng độ dung chất nội bào, mà chủ yếu sửa đổi cấu trúc protein màng để thích ứng với nồng độ muối cao Những vi khuẩn ưa mặn cực đoan trì nồng độ kali nội bào cho áp suất thẩm thấu cao môi trường sống; nồng độ K+ nội bào tới 4-7 mol/L Các enzym, ribosom protein vận chuyên vi khuẩn cần nồng độ K+ cao để trì tính ổn định hoạt tính Ngoài nồng độ Na + cao giúp cho ổn định tế bào màng sinh chất vi khuẩn Halobacterium Nếu nồng độ Na + thấp thành tế bào màng sinh chất hoàn toàn bị phá hủy Vi khuẩn ưa mặn cực đoan thích ứng thành công với điều kiện môi trường muối cao, nơi tiêu diệt hầu hết sinh vật khác Tuy nhiên chúng biệt hóa (specialized), tính linh hoạt (flexibility) sinh thái sinh trưởng môi trường cực đoan II) Ảnh hưởng hoạt độ nước đến tính chất lưu biến thực phẩm Tính chất lưu biến thực phẩm có liên quan đến độ cứng, độ đàn hồi độ dai, độ dẻo thực phẩm Nhiều nghiên cứu cho thấy điều kiện ẩm thực phẩm khô bán khô có vai trò quan trọng việc tạo tính chất lưu biến thực phẩm Nguyên nhân có mặt nước dẫn đến protein, hợp chất carbohydrat bị hydrat hóa (các chất hút nước), trương nở, biến tính, tạo gel, tăng khả phân tán nước hay bị thủy phân Ví dụ: Độ ẩm thực phẩm thấp cần thiết để tạo độ giòn bánh bích qui , bắp rang hay khoai tây chiên [Date] Còn để tạo độ dính cho sản phẩm kẹo cần hoạt độ nước không thấp tùy vào độ dẻo, độ cứng loại kẹo Hay trình làm bánh từ đường, sữa, bột cà phê cần tránh độ ẩm thấp Độ ẩm cực đại cho phép mà không ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm khô 0,35 – 0,5, tùy thuộc vào loại thực phẩm [Date] Nếu tăng độ ẩm tương đối thực phẩm có độ ẩm trung gian gần điểm uốn vùng đơn tầng khoảng 20% - 66% làm tăng độ cứng, độ dính hầu hết thực phẩm III) Tài liệu tham khảo: Cuốn: Food Chemistry, tác giả: H-D Belitz, năm xuất bản: 2009, Nhà xuất bản: Springer Cuốn: Hóa học thực phẩm, Hoàng Kim Anh (2005), NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Cuốn: giảng Hóa học thực phẩm, Lê Phước Trung (2008) trường cao đẳng công nghiệp thực phẩm Tp Hồ Chí Minh Cuốn: Hóa sinh học, Phạm Thị Trân Châu (2007) NXB Giáo Dục IV) Câu hỏi ôn tập: 1.phát biểu sau đúng: A Đơn vị hoạt độ nước % B Sản phẩm có hàm ẩm cao hoạt độ nước cao C Hoạt độ nước không phụ thuộc vào nhiệt độ Khi hoạt độ nước thấp thì; A Sự ôxi hóa chất béo xảy mạnh B Sự ôxi hóa chất béo xảy yếu C Không ảnh hưởng đến ôxi hóa chất béo Vi khuẩn ecoli phát triển hoạt độ nước A.0.95 B 0.94 C.0.96 Hoạt độ nước hàm số của: A Độ ẩm B Thành phần hóa học C Độ ẩm ,thành phần hóa học cấu trúc sản phẩm hoạt độ nước hầu hết vi khuẩn phát triển A.>0.91 B. 0.91 [Date] 10 b.Aw < 0.8 c.Aw =0.8 7.tìm phát biểu sai A Hoạt độ nước thấp thời gian bảo quản loại vitamin tăng B Hoạt độ nước cao độ giòn sản phẩm cao C Các phản ứng enzim thực môi trường nước tự 8) Hầu tất loại rau lên men tự nhiên nhờ trình lên men tự nhiên vì: A) Chúng chứa nhiều vi sinh vật khác B) chúng chứa nhiều vi khuẩn Lactic C) Chúng chứa vi khuẩn lactic 9) Trong trình lên men sữa bơ để giết chết vi khuẩn va Phage cần tiến hành điều kiện A) 185ºF ( 85ºC) B) 110ºF ( 43.3ºC) C) 72ºF (22ºC) 10) Đối với sản phẩm thịt lên men, nguyên liệu thịt chứa tác nhân gây bệnh vi khuấn gây nguy hiểm nên điểm quan trọng là: A) Giống khởi động phải tạo lượng acid lớn B) Giống khởi động phải sinh trưởng nhanh, tạo lượng Acid lớn D) Giống khởi động phải tạo lượng Acid lớn, phải sinh trưởng chậm [Date] 11 [Date] 12