CHƯƠNG 2 CÁC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PEF TIÊU DIỆT VI SINH VẬT
1. So sánh xử lý vi sinh vật trong sữa tươi bằng PEF và thanh trùng nhiệt độ cao thời gian ngắn (HTST)
1.5 Kết quả và bàn luận
Thời gian bảo quản được kiểm soát trong vòng 78 ngày, cho đến khi mẫu có hạn sử dụng dài nhất kết thúc thời gian bảo quản của nó. Tổng số vi khuẩn ưa ấm trong mẫu đã xử lý sẽ được lấy làm chuẩn để đánh giá thời gian sử dụng trong thí nghiệm vì đây là một trong những phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng của sữa thanh trùng (Richter et al., 1992). Khi mẫu đạt số vi khuẩn ưa ấm vào khoảng 2.104 sẽ kết thúc thời gian bảo quản của chúng, đây là tiêu chuẩn để đánh giá chất ượng vi sinh của sữa thanh trùng loại A và sản phẩm sữa xử lý nhiệt (HHS/
PHS/FDA, 2001). Tuy nhiên, trong thực tế, hạn sử dụng kết thúc của sữa lỏng khi số vi khuẩn đạt đến 106 – 107 cfu/ml, khi đó mới có những biến đổi về mặt cảm quan mà người tiêu dùng mới có thể nhận ra được (Griffiths & Phillips, 1986). Do đó, kết quả ở nghiên cứu này có thể sẽ đạt mức độ chính xác vừa phải.
Hình 9 Số vi sinh vật trong sữa bảo quản ở nhiệt độ 4°C trong 8 ngày
Hình trên là tổng số vi khuẩn ưa ấm ở mẫu kiểm soát (sữa nguyên liệu và sữa thanh trùng HTST) và mẫu xử lý ( xử lý PEF ngay sau thanh trùng và mẫu xử lý sau 8 ngày bảo quản lạnh) được bảo quản ở trong điều kiện lạnh một khoảng thời gian. Cả hai thí nghiệm kéo dài được thời gian bảo quản của sữa thanh trùng HTST có hiệu quả rõ rệt. Sữa xử lí PEF ngay sau khi thanh
trùng HTST kéo dài thời gian bảo quản lên đến 2 tuần so với sữa chỉ thanh trùng HTST, điều đó chứng tỏ hiệu quả của phương pháp này cho việc sản xuất sữa thanh trùng thời hạn dài, có thể áp dụng cho các sản phẩm bán lẻ hoặc vận chuyển xa mà vẫn đảm bảo hạn sử dụng tại nơi tiêu thụ.
Đối với sữa thanh trùng HTST được xử lí PEF sau 8 ngày bảo quản lạnh thì thời gian bảo quản kéo dài hơn 1 tháng so với sữa thanh trùng HTST truyền thống. Đây sẽ là lựa chọn tốt cho sữa thanh trùng sau khi được vận chuyển với lượng lớn. Sữa nguyên liệu trong thí nghiệm đã vượt quá giới hạn tiêu chuẩn vi khuẩn ưa ấm ở ngày thứ tư. Trong khi vi khuẩn đường ruột vẫn giữ được sự cân bằng thì vi khuẩn ưa lạnh bắt đầu tăng lên sau 1 tuần bảo quản dưới điều kiện lạnh.
Hình 10 Thành phần của hệ vi khuẩn trong sữa nguyên liệu bảo quản ở 4°C trong 8 ngày Sữa thanh trùng HTST thương mại thường bảo quản được 2 đến 3 tuần trước khi nhiễm khuẩn (Richter et al., 1992). Tuy nhiên, trong thí nghiệm này, cần đến 44 ngày để cho vi khuẩn ưa ấm ở sữa thanh trùng HTST mới vượt giới hạn cho phép, có thể do ảnh hưởng của điều kiện vệ sinh ở thí nghiệm khác với quá trình sản xuất, phân phối và tiêu thụ sản phẩm.
Không có quá trình thí nghiệm nào cho phép sự phát triển của vi khuẩn đường ruột và vi khuẩn ưa lạnh trong suốt thí nghiệm. Vi khuẩn đường ruột vẫn dưới mức phát hiện trong suốt khoảng thời gian bảo quản ở cả hai thí nghiệm xử lý HTST-PEF và HTST, nhưng đa số lý do đều cho rằng đó là do ảnh hưởng của điều kiện vệ sinh trong suốt quá trình xử lý, bao gói và lấy mẫu sữa, nghĩa là việc nhiễm vi khuẩn đường ruột trong sữa thanh trùng là điều bình thường (Richter et al., 1992). Bên cạnh đó, dù không tìm thấy vi khuẩn ưa lạnh trong mẫu đã xử lý nhưng vẫn không thể phủ nhận rằng không có bất kì vi khuẩn ưa lạnh nào phát triển trong sữa được bảo quản ở 4OC (Cousin, Jay, &Vasavada, 1992), do đó khi kết thúc vòng đời sản phẩm, dù phát hiện
ra tổng số vi sinh vật ưa ấm, nhưng vẫn phải chú ý đến sự phát triển nhẹ của vi khuẩn ưa lạnh.
Việc kiểm tra vi khuẩn ưa lạnh được thực hiện trong điều kiện nghiêm ngặt cũng sẽ ảnh hưởng khá nhiều đến cả quần thể vi khuẩn ưa lạnh trong mẫu. Tuy nhiên, các loài vi khuẩn ưa lạnh mạnh xuất hiện trong sữa nguyên liệu không chỉ có thể phát triển dưới điều kiện cực đoan mà còn có thể phát triển mạnh mẽ sau một khoảng thời gian làm quen với môi trường.
Vẫn còn nhiều tranh cãi về việc kéo dài thời gian bảo quản ở hai thí nghiệm xử lý PEF ngay sau thanh trùng HTST hoặc xử lý PEF sau 8 ngày bảo quản sữa thanh trùng HTST là nguyên nhân dẫn đến kéo dài pha lag của vi sinh vật để làm quen với điều kiện môi trường bất lợi. PEF và HTST được kết hợp với bảo quản ở nhiệt độ thấp không chỉ tạo nhiều căng thẳng lên vi sinh vật mà còn tác động đến nhiều giống khác nhau, nhạy cảm với biến đổi của môi trường trên mỗi giai đoạn của quá trình bảo quản. Tạp nhiễm ở sữa thanh trùng HTST thường do vi khuẩn ưa lạnh gram âm không chỉ có thể sống sót sau quá trình thanh trùng mà còn là do một lượng nhỏ tạp nhiễm sau quá trình thanh trùng (Richter et al., 1992; Thomas & Druce, 1969).
Tuy nhiên, trong thí nghiệm này, đa số vi khuẩn tạp nhiễm được tiêu diệt và việc tạp nhiễm trước xử lý sẽ không xảy ra. Bảng sau cho thấy một số vi khuẩn hiện diện trong sữa thanh trùng HTST- PEF, được tách ra từ khuẩn lạc và và định danh bằng phương pháp hóa sinh.
Bảng 1: Vi khẩn nhận dạng trong sữa sau xử lý HTST – PEF sau 60 ngày bảo quản ở 4°C
Có thể thấy rằng tạp nhiễm vi khuẩn gram âm sẽ không xảy ra và các vi khuẩn ưa lạnh có thể vượt qua được điều kiện thanh trùng sẽ trở thành vi khuẩn tạp nhiễm chủ yếu trong sữa bảo quản lạnh; tuy nhiên, thí nghiệm cũng cho thấy chúng cần thời gian dài hơn để có thể hoạt động trở lại với hiệu quả như ban đầu ở điều kiện bảo quản của thí nghiệm. Khả năng bào tử xuất hiện trong sữa có thể được kích hoạt bởi các quá trình thanh trùng (Griffiths & Phillips, 1990;
Griffiths, Phillips, & Muir, 1986), tuy nhiên trừ khi số lượng bào tử ban đầu quá lớn, nếu không
thì lượng bào tử cũng không ảnh hưởng đến chất lượng và thời gian bảo quản sữa vì ảnh hưởng của bào tử chỉ chú ý khi chúng nảy mầm, còn không thì sản phẩm sẽ chỉ ảnh hưởng bởi các vi khuẩn khác (Bodyfelt, 1980). Trong thí nghiệm này, một số mẫu tìm thấy Bacillus spp. Sau 72 ngày bảo quản lạnh đã chứng minh ảnh hưởng của những vi sinh vật này lên quá trình hư hỏng của sữa và là động lực cho quá trình nảy mầm của bào tử mà đây là nguyên nhân chủ yếu làm giảm thời gian bảo quản sữa thanh trùng. Mặc dù chuẩn độ acid với tất cả các mẫu vẫn dưới các mức độ kiểm tra cảm quan (0.2% acid lactic) (Bassette, Fung, & Mantha, 1986) trong suốt thời gian bảo quản như hình sau.
Hình 11 Chuẩn độ acid trong sữa sau 70 ngày bảo quản ở 4°C
Điều đó có nghĩa là không có sự thay đổi về các tính chất cảm quan của sản phẩm khi dùng xử lý nhiệt và không xử lý nhiệt dựa trên kết luận của Morales, Romero, và Jimenez-Perez (2000) và Quin et al. (1995a).
Kết luận: tất cả mẫu sau khi kiểm tra vi sinh không phát hiện có sự xuất hiện của các loài vi khuẩn có khả năng sống sót sau khi xử lý nhiệt như Salmonella spp., Listeria monocytogenes và Bacillus cereus. Chúng có khả năng phát triển ở nhiệt độ lạnh và sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe của con người nếu như tồn tại trong sữa (Collins – Thompson & Bunning, 1992). Các cách bảo quản mới có thể kéo dài thời gian bảo quản một cách rõ rệt cần phải được tính toán, cân nhắc kỹ trước khi áp dụng. Sản phẩm có thời hạn sử dụng dài có thể sẽ trở thành một mối nguy tiềm ẩn đối với sức khỏe con người nếu chúng làm tăng lượng vi khuẩn gây hại có thể phát triển dưới
điều kiện sản xuất truyền thống. Do đó, những rủi ro tiềm ẩn này cần phải được đảm bảo về độ an toàn vi sinh của sản phẩm.
Cả hai phương pháp th1i nghiệm đều có thể kéo dài được hạn sử dụng của sữa thanh trùng so với sữa chỉ thanh trùng HTST. Sữa xử lí PEF ngay sau thanh trùng HTST có thể có thời hạn sử dụng đến 60 ngày, trong khi đó, sữa xử lí PEF sau thanh trùng HTST 8 ngày có thể kéo dài đến 78 ngày trước khi tổng số vi khuẩn vượt qua mức giới hạn cho phép. Không có sự biến đổi đáng kể nào về mùi vị, màu sắc, độ chua của sữa cho đến khi hết hạn sử dụng. Vi khuẩn sống sót sau xử lí nhiệt hoặc bào tử của các loài vi khuẩn bị phát hiện trong thời hạn sử dụng của sữa xử lí PEF.
Bằng chứng là Bacillus spp, nguyên nhân gây ra vón cục tại cuối thời gian sử dụng. tổng số vi khuẩn đường ruột, vi khuẩn chịu lạnh và việc giảm số lượng các loại vi khuẩn này trong sữa sau các quá trình sản xuất phải đảm bảo pha lag ở đường cong sinh trưởng của vi sinh vật phải dài.