Khảo sát ô nhiễm vi sinh vật và ảnh hưởng của trường xung điện tới khả năng sống sót của vi sinh vật trong nước mía đường phố

LỜI CẢM ƠN 5 TÓM TẮT LUẬN VĂN 6 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 8 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN 9 MỞ ĐẦU 10 PHẦN 1: TỔNG QUAN 12 1.Tổng quan về nước mía 12 1.1 Nước mía tươi – thức uống giải khát bổ dưỡng 12 1.2 Các nghiên cứu về sản phẩm nước mía trên thế giới 12 1.3 Các nghiên cứu về sản phẩm nước mía ở Việt Nam 13 1.4 Tình trạng ô nhiễm của sản phẩm nước mía đường phố tại Việt Nam 13 2. Tổng quan về xung điện trường (PEF) 15 2.1 Lịch sử của xung điện trường 15 2.2 Kĩ thuật xung điện trường: 16 2.3 Cơ chế của phương pháp PEF 17 2.4. Các yếu tố của trường xung điện ảnh hưởng đến khả năng tiêu diệt vi sinh vật 19

TRƯỜNG ĐAI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: Khảo sát ô nhiễm vi sinh vật ảnh hưởng trường xung điện tới khả sống sót vi sinh vật nước mía đường phố Sinh viên: Vũ Phương Thảo MSSV: 20113332 Lớp: Kĩ thuật thực phẩm – K56 Giáo viên hướng dẫn: TS Vũ Thu Trang Hà Nội 12/2015 MỤC LỤC GVHD: TS Vũ Thu Trang Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page GVHD: TS Vũ Thu Trang LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS Vũ Thu Trang – Bộ môn công nghệ Thực phẩm – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tin tưởng giao đề tài, tận tình bảo, hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm quý báu giúp em suốt trình thực hoàn thành luận văn Em xin cảm ơn TS Nguyễn Đức Trung Bộ môn Quá trình thiết bị hỗ trợ em suốt trình làm nghiên cứu Em xin cảm ơn bạn Nguyễn Mạnh Hưng lớp Kỹ thuật thực phẩm – K57 giúp đỡ hỗ trợ em trình làm nghiên cứu Những lời cảm ơn sau em xin dành cho bố mẹ, gia đình bạn bè hết lòng quan tâm tạo điều kiện tốt để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 22 tháng 12 năm 2015 Vũ Phương Thảo Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page GVHD: TS Vũ Thu Trang TÓM TẮT LUẬN VĂN Nước mía thức uống giải khát sử dụng chủ yếu vào mùa hè –thu, bày bán quán xá ven đường, với mùi thơm đặc trưng , vị hấp dẫn nên thức uống ưa chuộng mùa hè-thu Các quán bán nước mía hay quảng cáo “ nước mía sạch” thực chất có không Bài luận văn khảo sát tình trạng ô nhiễm vi sinh vật nước mía đường phố kết cho thấy tất mẫu nước mía khảo sát bị ô nhiễm vi sinh vật, có giới hạn ô nhiễm vượt tiêu chuẩn cho phép y tế Xung điện trường biết đến từ lâu giới, Việt Nam có đề tài nghiên cứu “Ảnh hưởng trường xung điện đến khả sống sót vi khuẩn sữa”, tiền đề để nghiên cứu ảnh hưởng trường xung điện sản phẩm nước mía Bài luận văn nghiên cứu ảnh hưởng cường độ điện trường, thời gian tác dụng xung điện tần xuất xung điện đến sống sót VSV men mốc sản phẩm nước mía Kết nghiên cứu cho thấy VSV men mốc bị tiêu diệt xung điện trường thấp Thời gian để tiêu diệt hết VSV tổng số nước mía cường độ điện trường 55 V/cm, 27.5 V/cm, 25 V/cm 45s, 280s, 540s Thời gian để tiêu diệt hết men mốc nước mía cường độ điện trường 55V/cm, 27.5V/cm, 25V/cm 30s, 240s, 420s Việc xung điện trường có khả tiêu diệt VSV men mốc giúp kéo dài thời gian bảo quản cho sản phẩm nước mía tiền đề để phát triển cho sản phẩm nước mía đóng chai trùng quy mô công nghiệp tương lai Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page GVHD: TS Vũ Thu Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT 10 11 12 13 14 15 Tên Hình 1.1 Hiệu ứng dòng điện Hình 1.2 Hiệu ứng điện trường Hình 1.3 Hiệu ứng nhiệt Hình 2.1 Mô hình thực tế xung điện Hình 2.2 Mô hình cấu tạo xung điện Hình 2.3 Sơ đồ khảo sát ô nhiễm vi sinh nước mía Hình2.4 Sơ đồ tiến trình thí nghiệm xung điện Hình 3.1 Ảnh hưởng thời gian xung điện tới khả sống sót VSV E = 55V/cm Hình 3.2 Ảnh hưởng thời gian xung điện tới khả sống sót VSV E = 27.5 V/cm Hình 3.3 Ảnh hưởng thời gian xung điện tới khả sống sót VSV E = 25 V/cm Hình3.4 Ảnh hưởng cường độ điện trường đến khả sống sót VSV nước mía Hình3.5 Ảnh hưởng cường độ điện trường đến khả sống sót men mốc nước mía Hình 3.6 Ảnh hưởng chế độ xung 55V/cm 60s đến sống sót VSV Hình 3.7 Ảnh hưởng chế độ xung 27.5V/cm 200s đến sống sót VSV Hình 3.8 Ảnh hưởng chế độ xung 25V/cm 400s đến sống sót VSV Trang 18 18 19 28 28 31 36 41 43 44 46 48 50 51 52 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Tên Bảng 1.1 Các tiêu vi sinh vật nước giải khát không cồn Bảng 2.1 Danh mục hóa chất sử dụng Bảng 2.2 Danh mục thiết bị sử dụng Bảng 2.3 Môi trường nuôi cấy Bảng 3.1 Kết phân tích tiêu vi sinh vật mẫu nước mía đường phố Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page Trang 14 27 29 31 38 GVHD: TS Vũ Thu Trang DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN CFU PEF TGA TVSVHK VSV YGC Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Colony Forming Unit Pulsed electric field Trypton Glucoza Agar Tổng vi sinh vật hiếu khí Vi sinh vật Yeast Glucose Chloramphenicol Page GVHD: TS Vũ Thu Trang MỞ ĐẦU Việt Nam đất nước nhiệt đới nóng ẩm, quanh năm đa phần nắng nóng nên phổ biến với loại nước giải khát Đặc biệt mùa hè thức uống thơm ngon, bổ dưỡng bán khắp đường phố, vỉa hè “nước mía” Chỉ với từ 7.000-10.000đ bạn có cốc nước mía mát lạnh để giải khát ngày hè Giá nước mía phải nên tiêu thụ tốt Một vấn đề đặt ra, nước mía thức uống bổ dưỡng nên môi trường thuận lợi để vi sinh vật tồn phát triển, cộng với việc nước mía bày bán đường nên có nguy cao nhiễm vi sinh vật Vì để đánh giá mức độ ô nhiễm vi sinh vật nước mia em khảo sát 25 mẫu nước mía bán quán quận Hoàng Mai Hai Bà Trưng Hòa nhịp với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật ngành công nghệ thực phẩm hướng tới phát triển ứng dụng kỹ thuật đại sản xuất thực phẩm Hiện nay, có ba kỹ thuật đại ứng dụng sản xuất thực phẩm là: kỹ thuật trường xung điện, kỹ thuật áp suất cao kỹ thuật siêu âm Trong kỹ thuật xung điện trường quan tâm nhiều ưu điểm kỹ thuật hoàn toàn phù hợp với xu hướng thị trường người tiêu dùng thực phẩm Xung điện trường PEF phương pháp phi nhiệt bảo quản thực phẩm có sử dụng xung điện thời gian ngắn làm cho vi khuẩn bất hoạt gây ảnh hưởng bất lợi mức tối thiểu tới chất lượng thuộc tính thực phẩm Phương pháp xung điện trường PEF có khả tiêu diệt vi sinh vật nên nhóm nghiên cứu muốn áp dụng xung điện trường cho sản phẩm nước mía, khảo sát sau trình xung điện lượng vi sinh vật sống sót, yếu tố trình xung ảnh hưởng đến lượng vi sinh vật nước mía Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page GVHD: TS Vũ Thu Trang Nhóm nghiên cứu tiến hành thí nghiệm điều kiện xung điện trường thấp , mục tiêu không dừng lại áp dụng cho sản phẩm nước mía đường phố mà nhóm nghiên cứu mong muốn phương pháp xung điện trường áp dụng cho sản phẩm nước mía nói chung, nước mía sau xử lý xung điện áp dụng vào việc đóng chai sử dụng cho phạm vi nhỏ, hay mở rộng ứng dụng xung điện trường để sản xuất quy mô công nghiệp với sản phẩm nước mía đóng chai để người tiêu dùng sử dụng sản phẩm nước mía bốn mùa năm sử dụng nước mía giai đoạn mùa hè –thu Vì thực luận văn “ Khảo sát ô nhiễm vi sinh vật nghiên cứu ảnh hưởng xung điện trường tới khả sống sót vi sinh vật nước mía đường phố” với nội dung nghiên cứu sau : - Khảo sát tình trạng ô nhiễm vi sinh vật mẫu nước mía thu thập dịa bàn thành phố Hà Nội, từ đánh giá mức độ ô nhiễm vi sinh vật sản phẩm nước - mía đường phố Ảnh hưởng xung điện trường tới khả sống sót VSV nước mía đường phố + Ảnh hưởng thời gian xung điện đến khả sống sót VSV nước mía đường phố + Ảnh hưởng cường độ xung điện đến khả sống sót VSV nước mía đường phố + Ảnh hưởng tần xuất xung đến khả sống sót VSV nước mía đường phố Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page GVHD: TS Vũ Thu Trang PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.Tổng quan nước mía 1.1 Nước mía tươi – thức uống giải khát bổ dưỡng Nước mía loại nước giải khát phổ biến nhiều nước giới, đặc biệt nước trồng mía Cu ba, Ấn Độ, Brazin, Thái Lan, Trung Quốc Nước mía sản xuất nước chủ yếu nhu cầu giải khát người dan vùng trồng mía loại nước uống dinh dưỡng cho người lao động cánh đồng thay phải nhai cấy mía vừa gây tượng rát lưỡi vừa thời gian làm việc Người dân dùng máy ép trục quay tay chạy động để thu nhận nước mía Sau đó, tùy theo vị, người ta pha loãng để giảm độ cách cho thêm nước sạch, nước đá số loại nước ép trái nhờ tạo loại nước uống vừa rẻ tiền, vừa dinh dưỡng, góp phần khôi phục nhanh sức khỏe trình chặt mía nặng nhọc đồng ruộng Nước mía không túy dung dịch nước đường mà thực loại nước giải khát thành phần hóa học phong phú Trong nước mía, đường sacaro lượng đường khử có nhiều khoáng chất sắt, magie, phốt pho, canxi, axit hữu axit malic, axit sucxinic, axit acotinic, amino axit, vitamin, vv Với thành phần dinh dưỡng nêu trên, nghiên cứu khoa học khẳng định nước mía tươi loại nước giải khát có nguồn gốc tự nhiên tương tự nước ép trái cây, có lợi cho sức khỏe ( trừ người bị tiểu đường người bị bệnh béo phì ) Nước mía tươi bổ sung thêm hương liệu hương cam, chanh gừng để tăng tính hấp dẫn cuẩn phẩm [5] Nước mía tươi dùng để giải khát phổ biến nước giới có Việt Nam Nước mía tươi thu cách: mía làm sạch, tước vỏ ép máy ép trục quay tay chạy điện Nước mía thu sau ép lọc sơ để loại bỏ xác bã mía, làm mát máy lạnh cho thêm nước đá đưa phục vụ khách hàng uống liền Nước mía nước giải khát ưa chuộng, khác hẳn nước pha đường sacaro (đường kính), nước mía tươi có màu ngà, có hương vị thơm ngon, vừa nước giải khát tốt, vừa có giá trị dinh dưỡng cao 1.2 Các nghiên cứu sản phẩm nước mía giới - Để giải vấn đề sản xuất nước mía tươi giải khát, nước Mỹ, Brazin người ta chế tạo nhiều loại máy nhỏ đại, có kiểu dáng công nghiệp chất lượng cao, chạy động chất liệu đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page GVHD: TS Vũ Thu Trang - - Tập trung nghiên cứu vào việc nghiên cứu công nghệ sản xuất đường thô đường tinh chế Thí dụ: + Nghiên cứu ảnh hưởng độ axit enzym đến chuyển hóa đường mía + Nghiên cứu công nghệ ép, công nghệ làm sạch, công nghệ làm trong, lọc, cô đặc, kết tinh đường để phục vụ cho nhà máy sản xuất đường Nghiên cứu xung quanh vấn đề nước giải khát: + Nghiên cứu Buchli (2010) biến màu nước mía enzym polyphenol oxydase + Nghiên cứu Shimizu Junichi cộng (2009-2011) sản phẩm nước mía dạng bột pha sẵn cách phối trộn nước mía có bổ sung hương chanh gừng với palatinose sau đem sấy phun sấy lạnh đông sản phẩm bột nước mía pha mùi vị nước mía tươi + Nghiên cứu Stern Robert cộng (2008-2011) công nghệ sản xuất bột nước mía Sản phẩm bột nước mía chế biến cách hòa trộn nước mía tươi với nước trái khấc nước táo, nước cam,… sau có bổ sung mật ong siro ngô có DE = 45 thấp cuối toàn hỗn hợp sấy lại Tuy nhiên, nhược điểm lớn trình chi phí giá thành cho trình sấy lạnh cao.[5] 1.3 Các nghiên cứu sản phẩm nước mía Việt Nam - Nghiên cứu công nghệ sản xuất nước mía giải khát từ mía tím tỉnh Hòa Bình ( 2013-2014 ) 1.4 Tình trạng ô nhiễm sản phẩm nước mía đường phố Việt Nam Nước mía thường bán hè phố có nguy không đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm do: - Môi trường đường phố bị ô nhiễm Thiết bị, máy móc chế biến dụng cụ pha chế nước mía chưa vệ sinh - cách Côn trùng, ruồi, muỗi đường phố tác nhân truyền bệnh, chúng đậu vào mía tươi cạo vỏ làm VSV nhiễm vào mía đó; đồng thời vi sinh Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 10 GVHD: TS Vũ Thu Trang 2.3 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng xung điện trường đến sống sót VSV nước mía 2.3.1 Tiến trình thí nghiệm Nước mía Hút 30ml nước mía cho vào khoang trùng Xung điện * Đếm khuẩn lạc Lấy mẫu Pha loãng tiến (250µl) hành cấy Đem nuôi cấy 30°C 48h Hình2.4 Sơ đồ tiến trình thí nghiệm xung điện Xung điện *: Tiến hành thí nghiệm chế độ xung điện khác nhau: - Để khảo sát ảnh hưởng thời gian xung đến khả sống sót VSV, ta cố định cường độ điện trường thay đổi thời gian xung Để khảo ảnh hưởng cường độ điện trường đến khả sống sót VSV, ta cố định thời gian thay đổi xung điện trường Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 31 GVHD: TS Vũ Thu Trang - Để khảo sát ảnh hưởng tần xuất xung đến khả sống sót VSV, ta thiết lập chế độ bật tắt xung đơn vị thời gian Ví dụ bật tắt 10 lần 60s cường độ 55V/cm 2.3.2 Pha loãng, cấy, tính toán kết Cách pha loãng, cách cấy tính toán kết có cách làm tương tự mục 2.2 Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 32 GVHD: TS Vũ Thu Trang PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1.Khảo sát ô nhiễm vi sinh vật nước mía đường phố Sau tiến hành nuôi cấy 25 mẫu nước mía lấy 20 địa điểm khu vực quận Hoàng Mai quận Hai Bà Trưng môi trường TGA, YGC, Endo agar điều kiện nuôi cấy khác Đếm số lượng khuẩn lạc tính kết dựa vào phương pháp nêu chương 2, mục 2.2 Xác định tiêu vi sinh vật tổng vi sinh vật hiếu khí ưa ấm, men mốc tổng số Coliform Bảng 3.1 Kết phân tích tiêu vi sinh vật mẫu nước mía đường phố STT Ngày lấy mẫu Địa điểm lấy mẫu 30/7/15 3/8/15 8/9/15 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 16/9/15 18/9/15 19/9/15 23/9/15 23/9/15 24/9/15 29/9/15 2//10/15 7/10/15 7/10/15 8/10/15 13/10/15 15/10/15 15/10/15 20/10/15 20/10/15 26/10/15 B7 - ĐH BKHN A15 – ĐH BKHN Đối diện B3 ĐHBKHN A15- ĐH BKHN Đối diện B3 18 Tam Chinh 58 Lĩnh Nam 221 Thanh Nhàn 346 Nam Dư 58 Lĩnh Nam 529 Lĩnh Nam 98 Trần Đại Nghĩa 250 Kim Ngưu A15- ĐH BKHN 80 Tây Trà 20 LĩnhNam 82 Tây Trà Đối diện ĐH XD Số Thanh Nhàn 342 Nam Dư Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Các tiêu vi sinh vật TVSVHK Men mốc Coliform (cfu/ml) (cfu/ml) (cfu/ml) 9.5 × 105 1.49 × 106 1.59 × 105 2.67 × 105 1.27 × 105 5.77 × 104 4.82 7.81 × 104 2.27 × 104 5.77 × 105 2.70 × 106 2.34 × 106 8.86 × 105 7.18 × 105 3.45 × 105 2.18 × 105 1.54 × 105 2.35 × 106 2.36 × 105 4.22 × 105 1.0 × 106 3.63 × 105 6.27 × 105 4.54 × 105 2.86 × 105 6.04 × 105 4.45 × 104 2.71 × 105 6.95 × 104 4.46 × 105 2.95 × 105 2.24 × 105 6.45 × 104 3.78 × 104 2.79 × 105 4.27 × 104 2.54 × 104 4.97 × 105 7.54 × 104 1.03 × 105 4.50 × 104 1.81 × 104 5.81 × 104 3636 3.36 × 104 1.26 × 105 1.27 × 104 4019 182 9.0 × 104 1363 91 136 1363 727 500 45 91 91 45 Page 33 GVHD: TS Vũ Thu Trang 21 28/10/15 22 28/10/15 23 24 25 28/10/15 4/11/15 4/11/15 Đầu ngõ 85 Lĩnh Nam Gần 58 Lĩnh Nam Lilama 190 Lĩnh Nam 166 Trương Định 168 Trương Định 6.0 × 105 1.08 × 105 132 1.91 × 105 3.72 × 104 495 9.32 × 105 1.36 × 106 3.36 × 105 1.28 × 105 8.0 × 104 4.81 × 104 2345 1441 18 Từ kết phân tích tiêu vi sinh vật mẫu nước mía đường phố cho thấy: - Chỉ tiêu TVSVHK ưa ấm: Số lượng VSV hiếu khí dao động từ 1.54 × 105 – 2.7 × - 106 (cfu/ml) Chỉ tiêu men mốc tổng số: Số lượng men mốc dao động từ 1.81 × 10 – 4.97 × 105 - (cfu/ml) Chỉ tiêu Coliform: số lượng Coliform dao động từ 18 – 1.26 × 105 (cfu/ml) Kết luận: Các mẫu nước mía đường phố có tiêu vượt giới hạn cho phép y tế Số: 46/2007/QĐ-BYT nước giải khát không cồn, 100% mẫu nước mía đường phố bị ô nhiễm vi sinh vật Trong luận văn Nguyễn Thị Phương Thảo - “Úng dụng công nghệ sinh học để khảo sát tình hình nhiễm khuẩn kim loại nặng số loại nước giải khát” cho kết mẫu nước mía đường phố khảo sát bị ô nhiễm vi sinh vật Lượng tổng VSV hiếu khí cao tiêu chuẩn nhiều, dao động từ từ 1.5 × 104 – 6.2 × 106 (cfu/ml) Luận văn đề cập đến lượng Coliform nước mía khu vực khảo sát 100% mẫu Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 34 GVHD: TS Vũ Thu Trang không đạt tiêu chuẩn Bài luận văn có kết tương đồng giống với nghiên cứu 100% mẫu nước mía đường phố bị ô nhiễm vi sinh vật Ảnh hưởng xung điện tới khả sống sót VSV nước mía đường phố 2.1 Ảnh hưởng thời gian xung điện tới khả sống sót VSV Thời gian xung điện yếu tố quan trọng tác động tới sống sót vi sinh vật Nghiên cứu thời gian xung điện nhằm mục đích khảo sát thay đổi lượng VSV tổng số men mốc tổng số theo thời gian xung điện để tìm thời gian tối ưu để tiêu diệt hết vi sinh vật Để nghiên cứu ảnh hưởng thời gian xung, em tiến hành làm thí nghiệm cường độ điện trường 55V/cm, sau cho thời gian xung điện tăng lên, cách khoảng thời gian định lấy mẫu, sau tiến hành pha loãng nuôi cấy, sau 48h đọc kết Tương tự, làm thí nghiệm cở cường độ điện trường khác 27.5V/cm, 25V/cm thu kết thể qua hình 3.1, 3.2, 3.3 Hình 3.1 Ảnh hưởng thời gian xung điện tới khả sống sót VSV E = 55V/cm Kết ảnh hưởng thời gian xung điện cường độ điện trường 55V/cm tới khả sống sót VSV men mốc theo thời gian xung điện thể qua đồ thị hình 3.1 Nhìn vào đồ thị ta thấy, số lượng VSV tổng số men mốc tổng số giảm dần theo thời gian kích thích xung điện Từ mẫu kiểm chứn có luợng VSV 10 4.96 cfu/ml Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 35 GVHD: TS Vũ Thu Trang nước mía, sau thời gian xung 45s lượng VSV bị tiêu diệt hoàn toàn Cùng với ta nhận thấy lượng men mốc tổng số giảm dần theo thời gian xung điện Từ mẫu kiểm chứng có lượng men mốc 103.04 cfu/ml nước mía, sau tiến hành xung điện 30s lượng men mốc đã bị tiêu diệt hoàn toàn Đối với VSV tổng số sau 30s giảm 39.8% so với ban đầu, sau 35s giảm 0.29% so với ban đầu Đối với men mốc tổng số sau 25s giảm 48.9% so với ban đầu, sau 30s men mốc bị tiêu diệt hoàn toàn Men mốc bị tiêu diệt sớm so với vi khuẩn Trong số vi khuẩn, vi khuẩn Gram dương nhiều khả chống PEF vi khuẩn gram âm (Hülsheger người khác 1983) Nhìn chung, nấm men dễ bị tác động PEF so với vi sinh vật chúng có kích thước lớn hơn, cường độ thấp chúng tránh nhiều so với tế bào vi khuẩn gram âm.(Sale Hamilton 1967; Qin người khác 1995a) Một so sánh bất hoạt loại nấm men có kích cỡ khác cho thấy cường độ cần thiết để đạt mức độ bất hoạt tỷ lệ nghịch với kích thước tế bào Những kết hợp lý không phù hợp với kết Hülsheger người khác (1983) Nghiên cứu cần tiếp tục lĩnh vực để hiểu rõ tác dụng loại vi sinh vật làm bất hoạt chúng.[8] Hình 3.2 Ảnh hưởng thời gian xung điện tới khả sống sót VSV E = 27.5 V/cm Kết ảnh hưởng thời gian xung điện cường độ điện trường 27.5V/cm tới khả sống sót VSV men mốc theo thời gian xung điện thể qua đồ Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 36 GVHD: TS Vũ Thu Trang thị hình 3.2 Nhìn vào đồ thị ta thấy, số lượng VSV tổng số men mốc tổng số giảm dần theo thời gian kích thích xung điện Từ mẫu kiểm chứng có luợng VSV 10 4.43 cfu/ml nước mía, sau thời gian xung 280s lượng VSV bị tiêu diệt hoàn toàn Cùng với ta nhận thấy lượng men mốc tổng số giảm dần theo thời gian xung điện Từ mẫu kiểm chứng có lượng men mốc 103.03 cfu/ml nước mía, sau tiến hành xung điện 240s lượng men mốc đã bị tiêu diệt hoàn toàn Đối với VSV tổng số sau 200s giảm 5.37% so với ban đầu, sau 240s giảm 1% so với ban đầu Đối với men mốc tổng số sau 200s giảm 16.6% so với ban đầu, sau 240s men mốc bị tiêu diệt hoàn toàn Hình 3.3 Ảnh hưởng thời gian xung điện tới khả sống sót VSV E = 25 V/cm Kết ảnh hưởng thời gian xung điện cường độ điện trường 25V/cm tới khả sống sót VSV men mốc theo thời gian xung điện thể qua đồ thị hình 3.3 Nhìn vào đồ thị ta thấy, số lượng VSV tổng số men mốc tổng số giảm dần theo thời gian kích thích xung điện Từ mẫu kiểm chứng có luợng VSV 10 4.54 cfu/ml nước mía, sau thời gian xung 540s lượng VSV bị tiêu diệt hoàn toàn Cùng với ta nhận thấy lượng men mốc tổng số giảm dần theo thời gian xung điện Từ mẫu kiểm chứng có lượng men mốc 103.25 cfu/ml nước mía, sau tiến hành xung điện 420 s lượng men mốc đã bị tiêu diệt hoàn toàn Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 37 GVHD: TS Vũ Thu Trang Đối với VSV tổng số sau 300s giảm 5.01% so với ban đầu, sau 420s giảm 0.54% so với ban đầu Đối với men mốc tổng số sau 300s giảm 34.67% so với ban đầu, sau 420s men mốc bị tiêu diệt hoàn toàn Kết luận: Làm thí nghiệm cường độ điện trường ta nhận thấy thời gian tác dụng lâu hiệu tiêu diệt VSV lớn Thời gian xử lý kết số lượng xung thời gian xung, theo gia tăng yếu tố làm tăng khả vô hoạt vi sinh vật (Sale Hamilton 1967) Việc kéo dài thời gian xung làm tăng nhiệt độ thực phẩm cách không mong muốn Sự bất hoạt vi sinh vật tăng lên với gia tăng thời gian tiến hành xung (Hülsheger người khác 1983) [8] 2.2 Ảnh hưởng cường độ điện trường đến khả sống sót VSV Hình3.4 Ảnh hưởng cường độ điện trường đến khả sống sót VSV nước mía Để khảo sát ảnh hưởng cường độ điện trường đến khả sống sót VSV nước mía, em tiến hành thí nghiệm cường độ điện trường 55V/cm; 27,5V/cm; 25V/cm sau lấy mẫu, pha loãng, nuôi cấy môi trường TGA, đọc kết thu kết hình 3.4 Dựa vào đồ thị hình 3.4, 40s cường độ điện trường 55V/cm số lượng vi sinh vật giảm log cfu/ml (từ 4,96 xuống 1,96 log cfu/ml), cường độ 27,5V/cm 25V/cm số lượng vi sinh vật chưa giảm Ở 240s, cường độ 27.5V/cm có hiệu Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 38 GVHD: TS Vũ Thu Trang giảm VSV giảm log cfu/ml (từ 4,43 xuống 2,43 log cfu/ml), cường độ 25V/cm làm giảm 0.46 log cf/ml (từ 4,53 xuống 4,07 log cfu/ml) Dựa vào đồ thị hình 3.1, hình 3.2 hình 3.3 ta thấy thời gian để tiêu diệt hết vi sinh vật mẫu nước mía cường độ điện trường 55V/cm; 27,5V/cm; 25V/cm 45s, 280s, 540s Do ta thấy cường độ điện trường cao khả tiêu diệt VSV nhiều thời gian xung điện giảm Kết tương đồng với kết nghiên cứu ảnh hưởng xung điện trường thấp sản phẩm sữa Trên giới, nhà nghiên cứu thường áp dụng xung điện trường cao áp nên thời gian xử lý xung điện ngắn Ví dụ chế biến nước táo, Simpson cộng (1995) dùng phương pháp trường xung điện 50kV/cm, 10 xung, xung 2µs kéo dài thời hạn sử dụng nước ép táo tươi từ 21 ngày lên 28 ngày; hay sữa tách kem tươi, Fernandez-Molina (1999) xử lý xung điện 40 kV/cm, 30 xung, thời gian 2µs thời hạn sử dụng tuần 4°C [8] Ở cường độ xung điện cao kV/cm thời gian xung điện giảm đến µs, dùng cường độ xung điện trường thấp thời gian tác dụng xung điện cần dài có hiệu tiêu diệt VSV Hình3.5 Ảnh hưởng cường độ điện trường đến khả sống sót men mốc nước mía Lượng men mốc nước mía sau thời gian xung phản ánh cương độ điện trường cao khả tiêu diệt men mốc tăng Ví dụ hình 3.5, 40s men mốc bị tiêu diệt hoàn toàn cường độ 55V/cm, 40s men mốc Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 39 GVHD: TS Vũ Thu Trang không bị tiêu diệt cường độ 27,5V/cm Men mốc bị tiêu diệt cường độ điện trường 27,5V/cm thời gian xung đến 240s cường độ điện trường nhỏ 25V/cm thời gian tiêu diệt men mốc lên đến 420s (thời gian gấp 10 lần so với 55V/cm gấp 1,7 lần so với 27,5V/cm) Cường độ điện trường yếu tố có ảnh hưởng đến hoạt tính vi sinh vật (Hüshelguer Niemann 1980; Dunne người khác 1996) Sự gia tăng số lượng vi khuẩn bị vô hoạt tỉ lệ thuận với gia tăng cường độ điện trường (Qin người khác 1998) Điều phù hợp với lý thuyết electroporation, tác động gây qua màng tế bào tỷ lệ thuận với điện trường áp dụng.[8] Ở cường độ xung điện trường thấp có nghiên cứu ảnh hưởng trường xung điện đến vi khuẩn mà chưa đề cập đến ảnh hưởng xung điện trường đến men mốc Trong nghiên cứu men mốc bị tiêu diệt cường độ điện thấp hướng nghiên cứu để bảo quản thực phẩm chứa nhiều men mốc Kết luận: Cường độ điện trường 55V/cm ứng với hiệu điện 220V cho kết tiêu diệt VSV tốt mà phù hợp, thuận tiện Việt Nam Vì vậy, hướng sử dụng phương pháp kích thích xung điện trường với điện xoay chiều 220V mở hướng cho việc trùng nước mía để áp dụng vào sản xuất nước mía đóng chai quy mô công nghiệp 2.3 Ảnh hưởng tần xuất xung đến sống sót VSV Tiến hành thí nghiệm cường độ 55V/cm, ta thay đổi chế độ xung cách lấy mẫu nước mía cho vào khoang trùng, dùng điều khiển thiết lập chế độ trùng 60s số lần tự động bật tắt Sau chế độ bật tắt, ta lấy mẫu, tiến hành pha Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 40 GVHD: TS Vũ Thu Trang loãng, cấy đọc kết Tiếp tục hút mẫu nước mía đó, tiến hành chế độ bật tắt khác, sau lấy mẫu, pha loãng, cấy đọc kết Em dã tiến hành chế độ lần, 10 lần, 20 lần, 50 lần, 100 lần 200 lần bật tắt thu kết hình 3.6 Hình 3.6 Ảnh hưởng chế độ xung 55V/cm 60s đến sống sót VSV Dựa vào hình 3.6 ta thấy ta đun lần 60s tắt nước mía sôi VSV men mốc nước mía bị tiêu diệt hết Còn chế độ 10 lần, 20 lần, 50 lần, 100 lần, 200 lần bật tắt thấy lượng VSV men mốc giảm so với mẫu ban đầu Kết chứng tỏ chế độ xung cường độ thấp 55V/cm, điện trường hiệu trùng Tiến hành thay đổi chế độ xung 27.5V/cm 200s tương tự 55V/cm, ta thu kết hình 3.7 Hình 3.7 Ảnh hưởng chế độ xung 27.5V/cm 200s đến sống sót VSV Ở chế độ xung 27.5V/cm 200s mà thay đổi chế độ bật tắt cho kết không khả quan tiêu diệt VSV men mốc so với mẫu ban đầu, Tiến hành thay đổi chế độ xung 25V/cm 400s tương tự 55V/cm, ta thu kết hình 3.8 Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 41 GVHD: TS Vũ Thu Trang Hình 3.8 Ảnh hưởng chế độ xung 25V/cm 400s đến sống sót VSV Ở chế độ xung 25V/cm 400s mà thay đổi chế độ bật tắt cho kết không khả quan tiêu diệt VSV men mốc so với mẫu ban đầu, Kết luận: Ở cường độ xung điện trường thấp, tần xuất xung không ảnh hưởng đến khả tiêu diệt VSV Vi sinh vật bị tiêu diệt hiệu ứng dòng điện hiệu ứng nhiệt (đã nêu mục 2.3 phần 1) mà khộng chịu tác dụng hiệu ứng điện trường Việc nghiên cứu tần xuất xung điện cần tiến hành nhiều để chứng minh tần xuất có ảnh hưởng đến khả tiêu diệt vi sinh vật không kết nghiên cứu trước mơ hồ.[9] Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 42 GVHD: TS Vũ Thu Trang KẾT LUẬN 100% mẫu nước mía đường phố bị ô nhiễm vi sinh vật, tiêu vi sinh vượt giới hạn cho phép y tế nước giải khát không cồn (đối với VSV tổng số 102cfu/ml, men mốc 10cfu/ml, Coliform 10 cfu/ml) mẫu khảo sát vượt VSV tổng số gấp 10 3-104 lần, men mốc gấp 103-104 lần, Coliform gấp từ 1.8- 104 lần Phương pháp xung điện trường có hiệu tiêu diệt hệ vi sinh vật sản phẩm nước mía đường phố: - Ở thời gian tác dụng xung điện, cường độ xung điện cao hiệu trùng tốt, hiệu trùng 55V/cm tốt so với - 27,5V/cm 27,5V/cm tốt so với 25V/cm Ở cường độ xung điện cao thời gian trùng giảm Chế độ xung 55V/cm; 27,5V/cm; 25V/cm thời gian để tiêu diệt hết VSV tương - ứng 45s, 280s, 540s Tần xuất xung điện không ảnh hưởng nhiều đến hiệu tiêu diệt VSV cường độ điện trường thấp Dùng chế độ xung điện 55V/cm cho hiệu tiêu diệt VSV cao điện trường này, tích kiệm thời gian cho suất trùng cao hơn, 55V/cm phù hợp với hiệu điện lưới điện quốc gia 220V nên dễ áp dụng cho hộ gia đình Lựa chọn chế độ xung 55V/cm 50s cho sản phẩm nước mía thích hợp Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 43 GVHD: TS Vũ Thu Trang KIẾN NGHỊ Trong thời gian ngắn làm luận án này, kết thu kết bước đầu Qua cho thấy phương pháp sử dụng kích thích xung điện trường hoàn toàn có khả tiêu diệt vi sinh vật nước mía Vì ưu điểm nó, phương pháp ứng dụng hộ gia đình kinh doanh nước mía hướng để nghiên cứu phát triển cho sản phẩm nước mía đóng chai Trong thời gian tiếp theo, xin đề nghị tiếp tục nghiên cứu sâu phương pháp PEF Chẳng hạn như: - Sản xuất thử nghiệm sản phẩm nước mía đóng chai theo phương pháp xung điện trường Theo dõi thời hạn bảo quản sau tiến hành xung điện, hướng tới sản xuất sản phẩm với quy mô công nghiệp Thiết kế thiết bị xung điện ứng dụng cho quy mô hộ gia đình Các hộ kinh doanh nước mía áp dụng xung điện trường để trùng nước mía, giảm nguy nhiễm vi sinh vật, giúp người tiêu dùng có sản phẩm an toàn Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 44 GVHD: TS Vũ Thu Trang TÀI LIÊU THAM KHẢO Lê Thanh Mai, 2009, Các phương pháp phân tích ngành công nghệ lên men , 235-245 Nguyễn Thị Mai, 2014, “Nghiên cứu khả tiêu diệt vi sinh vật sữa phương pháp sử dụng kích thích xung điện trường”- Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Đức Trung, Vũ Thu Trang, Hoàng Quốc Tuấn, 2014, Nghiên cứu ảnh hưởng trường xung điện đến khả sống sót vi khuẩn sữa, Tạp chí khoa học Công nghệ 52, 74-80 Bộ Y tế, Số: 46/2007/QĐ-BYT, 2007 Hà Duyên Tư, 2013, “Nghiên cứu công nghệ sản xuất nước mía giải khát từ mía tím tỉnh Hòa Bình” - Thuyết minh đề tài khoa học công nghệ năm 20132014, 3-8 Bilge Altunakar, 2007, Food preservation by pulsed electric fieldsand selected antimicrobials Maged E.A Mohamed and Ayman H Amer Eissa, 2012, Pulsed Electric Fields for Food Processing Technology, chapter 11 http://www.fda.gov/Food/FoodScienceResearch/SafePracticesforFoodProcesses/uc m101662.htm Eugène Vorobiev and Nikolai Lebovka, 2008, Pulsed-Electric-Fields-Induced Effects in Plant Tissues: Fundamental Aspects and Perspectives of Applications, 51-53 10 Nguyễn Thị Phương Thảo, 2015, “Ứng dụng công nghệ để khảo sát tình hình nhiễm khuẩn kim loại nặng số loại nước giải khát”, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật sinh học Vũ Phương Thảo – KTTP1 – K56 Page 45 ... DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Tên Bảng 1.1 Các tiêu vi sinh vật nước giải khát không cồn Bảng 2.1 Danh mục hóa chất sử dụng Bảng 2.2 Danh mục thiết bị sử dụng Bảng 2.3 Môi trường nuôi cấy Bảng 3.1 Kết... mía tươi với nước trái khấc nước táo, nước cam,… sau có bổ sung mật ong siro ngô có DE = 45 thấp cuối toàn hỗn hợp sấy lại Tuy nhiên, nhược điểm lớn trình chi phí giá thành cho trình sấy lạnh cao.[5]... mức độ ô nhiễm sản phẩm nước mía, nhóm nghiên cứu dựa vào tiêu chuẩn Bộ y tế (Số 46/2007/QĐ-BYT) Bảng 1.1 Các tiêu vi sinh vật nước giải khát không cồn Chỉ tiêu Tổng số vi sinh vật hiếu khí ưa