Đề tài Hệ vi sinh vật thịt và các phương pháp bảo quản

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Con vật bị bệnh 7 Hình 1.2: Con vật bị kiệt sức 7 Hình 2.1: Nấm mốc 8 Hình 2.2: Nấm men 8 Hình 2.3: Pseudomonas 8 Hình 2.4: Staphylococcus aureus 9 Hình 2.5: Clostridium botulinum 9 Hình 2.6: Listeria monocytogense 9 Hình 2.7: Yersinia enterocolitica 9 Hình 2.8: Aspergillus 10 Hình 2.9: Eurotium 10 Hình 2.10:Penicillium 10 Hình 2.11:Clostridium 11 Hình 3.1 : Enterobacter 12 Hình 3.2: Vibrio 12 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của thịt một số vật nuôi…………………………………………………………………………... 6 Bảng 4.1: Những biến đổi diễn ra trong quá trình bảo quản thực phẩm…………………………………………………………………………28 Bảng4.2: Các kỹ thuật bảo quản chủ yếu hiện nay……………………...28 Bảng 4.3: Các mức nhiệt độ quan trọng đối vơí quá trình chế biến và bảo quản thịt……………………………………………………………………..29 Bảng4.4: Tóm tắt các phương pháp bảo quản………………………......30 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THỊT VÀ HỆ VI SINH VẬT THỊT Thịt là một trong những nguồn thức ăn cung cấp protein động vật quan trọng nhất trong khẩu phần ăn của con người. Thành phần hoá học của thịt gồm có nước, protein, lipid, muối khoáng và các vitamin. Các chất trích ly trong thịt có tác dụng tạo ra mùi và vị đặc trưng cho thịt khi chế biến. Giá trị thực phẩm của thịt được xác định theo thành phần các chất có trong thịt, độ sinh học năng lượng, các đặc tính về mùi, vị và khả năng tiêu hoá của thịt. Bảng 1.1: Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của thịt một số vật nuôi Loại thịt Thành phần hoá học (g/100g) Nước Protein Lipid Khoáng Năng lượng (cal) Bò 70,5 18,0 10,5 1,0 171 Heo mỡ 47,5 14,5 37,5 0,7 406 Heo ½ nạc 60,9 16,5 21,5 1,1 268 Heo nạc 73,0 19,0 7,0 1,0 143 Trâu 72,3 21,9 4,9 0,9 118 Gà 69,2 22,4 7,5 0,9 162 Vịt 59,5 17,8 2,8 0,9 276 Thành phần hoá học của thịt cho thấy thịt là môi trường thích hợp cho vi sinh vật phát triển. Trong số này thường gặp vi khuẩn gây thối rửa, các bào tử của nấm mốc, và tế bào nấm men. Vi sinh vật nhiễm vào thịt theo hai con đường: nội sinh và ngoại sinh. Nhiễm nội sinh: là do con vật bị bệnh. Mầm bệnh ở một bộ phận hoặc cơ quan nào đó của con vật, sau đó lan vào máu, thịt và các cơ quan khác. Nếu con vật làm việc quá sức, đói và lạnh cũng làm cho các vi sinh vật từ đường tiêu hóa tràn vào bắp thịt và các cơ quan khác theo mạch máu. Thức ăn mà gia súc ăn trước khi giết mổ cũng là nguồn nhiễm vi sinh vật từ bên trong cho thịt. Hình1.1: Con vật bị bệnh Hình 1.2: Con vật bị kiệt sức Nhiễm nội sinh: là do nhiễm bẩn từ ngoài vào thịt trong quá trình giết mổ và vận chuyển. Trong khi giết mổ, vi sinh vật ở da, lông, móng, ở dao mổ và các dụng cụ chứa từ người giết mổ, từ đất, nước, không khí…cũng có thể nhiễm vào thịt. Các chất chứa trong đường tiêu hoá thường có rất nhiều vi sinh vật. Khi chọc tiết, áp suất máu giảm dần, tạo ra điều kiện cho vi sinh vật tràn vào mạch máu và lan đi khắp cơ thể. Vì vậy sau khi giết mổ phải lấy ngay dạ dày và nội tạng ra khỏi con vật. Trên da và lông của con vật cũng có nhiều vi sinh vật, do đó, khi giết mổ gia súc, gia cầm, người ta thường nhúng nước nóng để khử trùng. Quá trình giết mổ gia súc, gia cầm tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn bám trên bề mặt thịt. Một lượng lớn vi sinh vật từ nhiều nguồn khác nhau xuất hiện trên bề mặt giàu dinh dưỡng và có độ ẩm cao. Chỉ một vài vi sinh vật nhiễm có khả năng phát triển tiếp, và chỉ một vào loài trong số này gây ra sự hư hỏng cuả thịt do các đặc tính sinh hoá của chúng. Sự phát triển chiếm ưu thế của các loài vi sinh vật trên thịt tùy thuộc vào tính chất của thịt, môi trường bảo quản thịt cũng như các công đoạn chế biến thịt. Chương 2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ VI SINH VẬT THỊT Nhiệt độ và thời gian Dựa theo nhiệt độ sinh trưởng tối thích có thể chia vi sinh vật thành các nhóm: Nhóm ưa lạnh: phát triển tốt ở nhiệt độ 0 - 20oC. Ví dụ như giống vi khuẩn Pseudomonas và một số loài nấm men, nấm mốc Hình 2.1: Nấm mốc Hình 2.2: Nấm men Hình 2.3: Pseudomonas Nhóm ưa ấm: phát triển tốt ở nhiệt độ 20 - 45oC, phần lớn các vi khuẩn đều thuộc nhóm này, như Staphylococcus aureus. Hình 2.4: Staphylococcus aureus Nhóm ưa nóng: phát triển ở nhiệt độ cao, khoảng 45 - 65oC, như Clostridium botulinum. Hình 2.5: Clostridium botulinum Thường ít có vi sinh vật gây hại nào phát triển ở nhiệt độ dưới 4oC. Tuy nhiên hiện nay với những phương pháp triệt để hơn, các nhà khoa học đã phát hiện rằng những vi sinh vật gây hại như Listeria monocytogense và Yersinia enterocolitica có thể phát triển ở nhiệt độ khoảng 2oC. Hình 2.6: Listeria monocytogense Hình 2.7: Yersinia enterocolitica Thực tế hiện nay thịt càng được giữ ở nhiệt độ thấp, khoảng dưới -2oC trong các quá trình bảo quản, chuyên chở và bày bán thì thời gian bảo quản càng dài (màu sắc, độ an toàn và vị ngon vẫn được giữ nguyên) Nguyên nhân phổ biến nhất dẫn đến sự bùng phát của các căn bệnh có nguồn gốc từ thực phẩm là do không kiểm soát được nhiệt độ. Một nguyên nhân nữa là do khoảng thời gian dừng ở một nhiệt độ tới hạn. Vì vậy sự kết hợp giữa nhiệt độ và thời gian đóng vai trò quan trọng bậc nhất trong việc đảm bảo an toàn chất lượng thịt. Quá trình làm lạnh có thể ngăn chặn sự phát triển của một số vi sinh vật nhưng không thể tiêu diệt chúng. Mặt khác, nhiệt độ lạnh đông tuy diệt được một số ký sinh trùng và vi khuẩn, nhưng phần lớn vi khuẩn chỉ ở trạng thái nghỉ và được phục hồi khi rã đông. Để có thể tiêu diệt vi sinh vật bằng nhiệt cần thiết phải có sự kết hợp giữa nhiệt độ và thời gian. Để quá trình tiêu diệt đạt hiệu quả cao việc giữ ở nhiệt độ tới hạn trong một khoảng thời gian là rất quan trọng. Nếu xây dựng mối quan hệ giữa số lượng vi sinh vật còn sống sót theo thời gian ở một nhiệt độ xác định, ta sẽ thu được đường cong biểu diễn tốc độ tiêu diệt ở dạng hàm số mũ. Giá trị D cho biết thời gian cần thiết tính theo phút để làm giảm đi 90% lượng tế bào vi sinh vật. Trong ngành thực phẩm, thời gian xử lý nhiệt độ ở một nhiệt độ xác định thường được biểu diễn bằng D như 4D hay 7D cho biết thời gian cần thiết để tiêu diệt 10000 (4D) hay 10000000 (7D) vi khuẩn trong 1gr. Ở nhiệt độ 60oC, phần lớn nhưng không phải tất cả vi sinh vật đều bị tiêu diệt. Ở nhiệt độ này thịt bò thì chỉ chin tái. Tuy nhiên hàng triệu người trên thế giới đã ăn thịt bò tái nhưng vẫn không ảnh hưởng gì đến sức khỏe. Như vật thịt bò tái coi như an toàn. Bề mặt ngoài của thịt rất dễ bị nhiễm trong quá trình chế biến. Vì thế để đảm bảo an toàn đối với thịt gia cầm nên gia nhiệt đến 180oF (82oC) và nếu đun lại thịt đỏ thì phải đạt đến nhiệt độ 165oF (74oC) Nhiệt độ bảo quản lạnh ( -5oC) có thể là yếu tố thích hợp cho sự phát triển của nấm men và nấm mốc. Ban đầu, nấm men chỉ chiếm khoảng 0,1% (10 sinh vật/cm2) trên một miếng thịt lưng cừu được gói trong một màng plastic thấm khí, nhưng sau 20 tuần bảo quản thì chúng đã lên tới 106 nấm men/cm2 (Lowry,1984; Lowry và Gill,1984a). Nấm men có thể thay đổi thành phần acid béo nội bào tương ứng với nhiệt độ ủ, kết quả là sẽ hình thành lượng acid béo không no cao hơn ở một nhiệt độ thấp hơn, nhất là nấm men ưa lạnh. Khả năng này có thể bảo vệ màng tế bào của nấm men tránh các tổn thương (Watson và cộng sự, 1976; Viljoen và cộng sự, 1993). Đặc tính này cùng với khả năng chịu được hoạt độ nước thấp và trung bình, khả năng chống lại các chất bảo quản cho phép nấm men cạnh tranh tốt ở nhiệt độ thấp (Guerzoni và cộng sự, 1993). Ví dụ như Debaryomyces hansenili có tốc độ phát triển cao ở nhiệt độ thấp và hoạt độ nước thấp (Guerzoni và cộng sự, 1993). Độ ẩm Hoạt tính nước aw = áp suất hơi của dung dịch/áp suất hơi của dung môi nguyên chất Độ ẩm cân bằng tương đối ERH = aw × 100 Phần lớn các vi sinh vật gây hư hỏng đều cần hoạt tính nước từ 0,9 trở lên để có thể phát triển. Do thịt có aw khoảng 0,99 hoặc cao hơn nên nó là môi trường rất thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật. Một số vi sinh vật gây hại có thể phát triển ở môi trường có aw nhỏ hơn 0,9. Hàm lượng nước có thể biểu diễn một cách đơn giản qua thành phần phần trăm nước trong nguyên liệu. Khi đó vi khuẩn yêu cầu môi trường phải có ít nhất 18% nước. Nấm mốc có thể phát triển trong môi trường có thành phần nước thấp khoảng 13%. Tuy nhiên aw và thành phần nước không giống nhau. Hoạt tính nước aw thể hiện khả năng tham gia của nước trong rất nhiều các phản ứng và hoạt động trong cơ thể và không có quan hệ gì với thành phần phần trăm nước trong thực phẩm. Việc giảm hoạt độ nước của quá trình chế biến và của thịt muối đã ngăn cản sự phát triển cua vi khuẩn gram (-), vì chúng chỉ có thể phát triển được ở aw = 0,94 – 0,97. Do đó, nấm men có thể phát triển mạnh mẽ vì chúng có thể sống ở điều kiện hoạt độ nước thấp đến aw = 0,62. Nấm men có thể phát triển mạnh trên thịt muối là nhờ một số loài có thể chịu được hoạt độ nước thấp nhất (Bem và Leistner, 1970). Trong số các nấm men được phân lập từ jambon ướp muối có 43% là Pichia ciferrii, 36% P.holstii, 21% P.sydowiorim, 19% Rh.glutinis, 9% Cr.albidus và 5% Deb.hansenii (Monila và cộng sự, 1990). Nấm men phát triển trên African Biltong (một loại thịt sấy khô) là C.zeylanoides, Deb.hansenii và Tr.beigelii (Var Der Reit, 1976) Nấm mốc có thể phát triển mạnh ở điều kiện hàm lượng nước thấp và hoạt tính nước trong khoảng aw =0,65 – 0,9. Các loài Aspergillus, Penicillium và Eurotium là những loài nấm mốc có khả năng chịu đựng tốt nhất. Đáng chú ý đây là 3 loài rất quan trọng làm hư hỏng thịt. Aspergillus và Penicillium có thể chịu đựng được aw = 0,8 trong khi Eurotium lại sống được ở điều kiện aw = 0,62 - 0,70 (Leistner và Rodel, 1976) Hình 2.8: Aspergillus Hình 2.9: Eurotium Hình 2.10: Penicillium Hoạt độ nước thấp cho phép nấm mốc phát triển, tuy nhiên lại chưa đủ cho sự hình thành bào tử, cho sự nảy mầm hay sự sản xuất mycotoxin ( Beuchat, 1983). Những nấm mốc thường được phân lập từ jambon ướp muối của Mỹ (American Country Cured Hams) bởi Leistner và Ayres (1968) là các loài Aspergillus, Penicillium cùng với Cladosporium, Phizopus và Alternaria. Trong các giai đoạn đầu của quá trình làm chín, Penicillium chiếm ưu thế hơn nhưng sau đó Aspergilus phát triển mạnh vì chúng có thể chịu được aw thấp. Oxy Tùy theo nhu cầu về oxy, chia vi sinh vật ra thành các nhóm: hiếu khí, kị khí và nhóm kị khí không bắt buộc Trong nhóm vi sinh vật kị khí trong thịt nguy hiểm nhất là Clostridium do nó có khả năng sinh độc tố gây chết người Hình 2.11: Clostridium Thế oxy hoá khử (Eh) Trong thịt không đồng nhất , Eh luôn thay đổi. Môi trường hiếu khí thì Eh cao và có thể lên tới 300 mV, trong khi đó môi trường kị khí thì thường có Eh thấp khoảng - 420 mV. Eh cao ức chế sự phát triển của vi sinh vật. Có thể điều chỉnh Eh bằng cách cho vào hay rút bớt oxy trong bao gói Eh thấp ( đóng gói chân không hay khí quyển điều chỉnh), thì vi khuẩn lactic sẽ chiếm ưu thế ( chủ yếu là Lactobacillus, Leuconostoc, Carnobacterium ) pH Phần lớn các VSV phát triển mạnh ở pH gần trung tính. Các sản phẩm thịt nói chung có pH nằm trong vùng từ 4,8 – 6,8. Nhìn chung, vi sinh vật phát triển chậm hơn và ít hiệu quả hơn ở pH từ 5,0 trở xuống. Vì thế, ở xúc xích lên men, độ acid vừa đóng vai trò bảo quản, vừa góp phần tạo hương vị. Ngoài ra, người ta còn có thể phun dung dịch acid hữu cơ loãng ( 1 – 2%) như dung dịch acid lactic lên bề mặt xác động vật để kiểm soát sự phát triển của vi sinh vật. Vi khuẩn bị kiềm hãm ở pH < 5,5 nhưng sự phát triển của nấm men có khả năng chịu được pH acid lại tăng. Vì vậy các sản phẩm thịt có pH thấp được lên men từ các vi khuẩn lactic sẽ ưu tiên cho nấm men phát triển. Ví dụ, nấm men được phân lập từ xúc xích lên men của Ý có 50% Deb.hansenii, 12,1% Deb.vanrijiae, 11,2% C.zeylanoides, 6,9% Candida apis, 4,3% Rh. glutinis, 8,6% Rh.mucilaginosa, 4,3% Zygosaccharomyces rouxii và 2,6% Tr.cutaneum . Tương tự, 82% nấm men phân lập từ salami Ý là Deb.hansenii, 2% là Deb.castellii, 5% là Kloeckera apiculata, 8% Candida và 1% là các là loại khác (Grazia et al, 1989) pH thấp của các sản phẩm thịt lên men cũng đẩy mạnh sự phát triển của nấm mốc. Aspergillus và Penicillium là các nấm mốc thông dụng nhất được phân lập từ xúc xích lên men và thịt muối ( Leistner và Ayres, 1968; Takatori và cộng sự, 1975; Hadlok và cộng sự, 1976). Ví dụ như các loài Penicillium, Scopulariopsis, Aspergillus và Rhizopus được phân lập từ xúc xích lên men (Leistner và Ayres, 1968). Hệ vi sinh vật của xúc xích lên men tự nhiên bao gồm 96% Penicillium spp cùng với các loài Aspergillus, Eurotium, Cladosporium, Wallemia và nấm men (Anderson, 1993) Tính chất vật lí của thịt Diện tích tiếp xúc của thịt với môi trường càng lớn thì sự phát triển của vi sinh vật càng dễ dàng. Vì vậy thịt bị chế biến ( cắt nhỏ, xay) càng nhiều thì càng dễ nhiễm vi sinh vật. Các vi sinh vật cạnh tranh Ở bất cứ lúc nào, các yếu tố thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật cũng có thể tồn tại. Sự xuất hiện và phát triển của những vi sinh vật có ích ( những vi sinh vật sinh acid lactic) có thể làm cản trở sự phát triển của các vi sinh vật gây hại. Các chất khác Các phụ gia như kháng sinh dùng để kiềm hãm sự phát triển của vi khuẩn có thể thúc đẩy sự phát triển của nấm men Nếu dung sulfic, acid alactic… như một chất bảo quản trong một số sản phẩm thịt chế biến (jambon, thịt heo muối xông khói, salami,…) chúng cũng có tác dụng ức chế sự phát triển của vi khuẩn nhưng trong nhiều trường hợp lại giúp cho sự phát triển của nấm men và nấm mốc Nguyên nhân: Sulfic ức chế sự phát triển của nấm men dại, nấm mốc và vi khuẩn. Trong trường hợp của các sản phẩm thịt, sự phát triển của vi khuẩn gram (-) Pseudomonas cũng bị kiềm hãm bởi SO2. Vì nấm men chịu được chất bảo quản (Brown, 1977; Banks, 1983) và sự cạnh tranh của vi khuẩn giảm xuống (Dalton và cộng sự, 1984) nên một loại nấm men sẽ chiếm ưu thế. Nấm men này có thể sản xuất ra acetaldehyt và tạo ra liên kết sulfic, tương tự với trường hợp xảy ra trong các rượu lên men (Dalton, 1984; Dillon và Board, 1989,1990). Vì chỉ có sulfic tự do là có khả năng kháng khuẩn nên chi tiết này đóng một vai trò quan trọng trong việc cho phép các vi khuẩn gây hư hỏng phát triển. Các sản phẩm có thịt cừu xắt nhỏ được sulfic hoá như chả, burger, xúc xích có chứa nấm men có thể sản xuất ra acetaldehyt và vì vậy có khả năng tạo ra các liên kết sulfic ( Dillon và Board, 1989a, 1990). C.norvegica, một loại nấm men sản xuất acetaldehyt, sẽ kết hợp với sulfic, trong khi C.vini lại chịu được chất bảo quản mặc dù nó không tạo được liên kết (Dillon và Board, 1990). Sự sản xuất acetaldehyt của C.norvegica là do sulfic gây ra và xuất hiện trong pha log của sự phát triển trong môi trường nước luộc thịt được sulfic hoá ( 500µg SO2/ml) có glucose hoặc lactose có pH đệm 6 hoặc 7 mặc dù nó không tạo ra acetaldehyt (Dillon và Board, 1990).Điều này cho thấy có ít nhất hai cơ chế mà các nấm men trên thịt dùng để chống lại chất bảo quản này. Các yếu tố vật lý Các yếu tố vật lý như: chiếu xạ, áp lực cao…ức chế tiêu diệt vi khuẩn nhưng trong một số trường hợp lại thúc đẩy sự phát triển của nấm men, nấm mốc. Nguyên nhân: trong thịt xúc xích khi những nấm men này được chiếu xạ ở liều lượng cao (> 2kgy), một tác động bảo vệ sẽ được hình thành, có thể là do hàm lượng protein thịt và polysaccharide cạnh tranh với nhau để tương tác với các phẩm của nước do quá trình chiếu xạ gây ra (Mc Carthy và Damoglou, 1996) Chương 3 CÁC BIẾN ĐỔI DO HỆ VI SINH VẬT THỊT GÂY RA Biến đổi có hại Các biến đổi làm hư hỏng thịt Cơ chế của sự hư hỏng gây ra do vi sinh vật Vi khuẩn gram âm là nguyên nhân chính gây hư hỏng đối với thịt và các sản phẩm thịt Khi thịt tươi được trữ lạnh trong điều kiện hiếu khí, các giống Psedomonas, Acinetobacter, Psychrobacter có tốc độ phát triển nhanh nhất, do đó chúng là nguyên nhân chính gây hư hỏng Các loài Shewanella và Enterobacteriaceae cần điều kiện thuận lợi hơn để phát triển và sinh ra các chất chuyển hoá gây hư hỏng. Tùy thuộc vào điều kiện bảo quản, thịt tươi có thể giữ được khoảng vài ngày trước khi xuất hiện dấu hiệu hư hỏng (mùi ôi, nhớt) Số lượng vi sinh vật sống trên bề mặt thịt thay đổi trong suốt quá trình trữ lạnh, đặc trưng cho sự phát triển của vi sinh vật. Số vi khuẩn đếm được trong khoảng 102 – 106 cfu/cm2 nhưng chỉ xấp xỉ 10% có thể tiếp tục phát triển (Nychas, 1988) Trong giai đoạn đầu pha lag, vi sinh vật thích nghi với sự thay đổi điều kiện sống ( nhiệt độ lạnh, bề mặt khô do nước bốc hơi một phần). Trong pha log tiếp theo, vi sinh vật đã thích nghi được với điều kiện mới và bắt đầu trao đổi chất. Khi số tế bào vượt quá 107 tế bào /cm2, dấu hiệu hư hỏng xuất hiện, thịt bắt đầu có mùi ôi. Các vết nhầy xuất hiện khi mật độ vi sinh vật khoảng 108 tế bào/cm2. Ngay sau đó, sự sinh trưởng ổn định và dần dần đi vào pha ổn định. Cơ chế: Vi khuẩn: Sự phát triển ưu thế của một nhóm vi sinh vật là tùy vào khả năng phát triển của chúng dưới một điều kiện cụ thể, ngoài ra còn do điều kiện trao đổi chất thuận lợi (như chất dinh dưỡng) hoặc do khả năng chịu đựng được các điều kiện bất lợi (nhiệt độ lạnh, pH, aw). Trong giai đoạn đầu của quá trình trữ lạnh, thành phần của thịt sau khi giết mổ sẽ thích hợp cho sự phát triển của một số nhóm vi sinh vật nhất định. Độ ẩm cao và lượng chất dinh dưỡng dồi dào tạo điều kiện thuận lợi cho nhiều nhóm vi sinh vật phát triển. Tuy nhiên, các vi sinh vật ưa lạnh thường chỉ sử dụng các hợp chất có phân tử lượng thấp hơn là các thành phần phức tạp như protein và lipid (Gill, 1982) Ban đầu vi khuẩn phát triển được trên bề mặt thịt là nhờ vào các hợp chất có khối lượng phân tư nhỏ như glucose. Sự tiêu hoá glucose dễ dàng cho thấy các enzyme cần thiết cho quá trình chuyển hoá các chất khác như acid lactic, amino acid được tạo ra nhờ quá trình dị hoá. Khi vi khuẩn trên bề mặt thịt đạt được mật độ 108 tế bào/cm2, hàm lượng glucose trong thịt sẽ cạn kiệt dần (Gill, 1976). Sự phân hủy các acid amin tạo ra các chất có mùi khó chịu như: sulfic, ester và các amin kèm theo sự tăng về pH do có ammoniac tạo thành Các thí nghiệm trên canh trường vi sinh vật thuần khiết cho thấy các giống Proteus và Pseudomonas cso khả năng thủy phân protein cao. Vi khuẩn có thể sử dụng cơ chất protein nếu đó là nguồn cacbon và năng lượng duy nhất. Trong trường hợp môi trường có sẵn các chất dễ đồng hoá thì chúng sử dụng protein khi các nguồn này đã cạn kiệt. Mặc dù một số loài vi khuẩn của các giống khác nhau có thể dễ dàng phân giải protein và chất béo trên canh trường thí nghiệm, quá trình hư hỏng gây ra bởi chúng cũng không nhanh hơn. Có thể enzyme protease ngoại bào chỉ được hình thành trong pha ổn định, khi vi sinh vật đã đạt đỉnh cao nhất về số lượng và lượng acid amin đã cạn. Phân tích tơ cơ và protein của tơ cơ cho thấy sự thay đổi chỉ diễn ra khi số lượng tế bào vượt quá 1010/cm2, khi đó mùi ôi và các vết nhớt mới xuất hiện (Mc Meekin, 1982) Mặc dù nhiều vi khuẩn ưa lạnh sản sinh lipase, nhưng có thể không xét đến biến đổi do sự thủy phân chất béo và quá trình oxi hoá chất béo gây ra. Một vài thí nghiệm cho thấy Ps.Fragi làm tăng lượng acid béo tự do trong thịt. Pseudomonas và Psychrobacter sử dụng những hợp chất như nhau trên bề mặt béo cũng như trong thịt nạc để thực hiện quá trình chuyển hoá như nhau. Tuy nhiên, tốc độ khuyếch tán các hợp chất có phân tử lượng thấp thì chậm, và hoạt độ của nước thấp, do đó làm giảm mức độ của chúng trên các bề mặt béo hơn trên thịt nạc. Sự hư hỏng thường xuất hiện trước ở phần nạc của miếng thịt. Nấm men và nấm mốc: Các nghiên cứu về hoá học của sự phát triển của nấm men trên bề mặt thịt lại không được chi tiết như của vi khuẩn. Tuy nhiên Collin và Buick (1989) đã có những quan sát tương tự trên loài Rh.glutinis trên đậu Hà lan đông lạnh. Sự phát triển của Rh.glutinis có được là nhờ các cacbohydrate có sẵn trên đậu và các enzyme cần thiết cho sự phân hủy các amino acid và lipid được tạo thành nhờ quá trình dị hoá. Đáng chú ý là hàm lượng cacbohydrate tổng lại giảm nhanh khi đậu được bảo quản ở nhiệt độ >5oC ( ở nhiệt độ thấp hơn cacbonhydrate giảm chậm hơn) và điều này phù hợp với tốc độ phát triển tương đối của nấm men (Collins và Buick, 1989). Sự tiêu thụ hoàn toàn hàm lượng cacbohydrate của đậu bảo quản ở nhiệt độ < 5oC sẽ tạo ra chất có mùi hôi khó chịu 2-methyl-furan từ leucine. Hexanol cũng cho biết có sự oxy hoá các acid béo không no C18 bởi enzyme lipoxygenases của Rh.glutinis (Collins và Buick, 1989). Vi khuẩn thích sử dụng các chất có khối lượng phân tử thấp như acid amin tự do và nucleotide trong thịt đỏ hơn là các chất phức tạp, vì thế thông thường lipid và protein không được dùng đến. Các quá trình thủy phân chất béo và ôi hoá acid béo sẽ do các enzym thủy phân của nấm men gây ra. Nấm men có thể cạnh tranh tốt do chúng có khả năng oxy hoá chất béo, nhất là ở các lớp lipid của thịt. Các nấm men như Candida, Cryptococcus và Trichosporon spp, đặc biệt là Tr.pullulans và Candida sottii, được phân lập từ thịt cua và thịt bò hư hỏng, có khả năng tạo enzyme lipase. Ngoài ra, các loài Rhodotorula và Trchosporon phân lập từ xúc xích lên men của Ý đều có khả năng thủy phân lipid và protein. Ngoài ra, nấm men có thể gián tiếp tạo điều kiện cho sự phát triển của vi khuẩn gây hại. Ví dụ như nấm men có thể làm giảm tác dụng kháng khuẩn của sulfic bằng cách tạo ra acetaldehyt liên kết với sulfic, làm lượng chất bảo quản cũng giảm xuống và đồng thời nấm men cũng tận dụng các acid hữu cơ làm pH tăng lên, vì vậy cho phép vi khuẩn có thể phát triển trở lại. Tương tự, nấm men và nấm mốc cũng chịu được acid sorbic, nấm mốc có thể biến đổi acid này thành 1,3-pentadiene (Marth et al, 1966) làm giảm tác dụng kháng khuẩn. Những hư hỏng do vi sinh vật gây ra trên thịt tươi, thịt bao gói chân không hay khí quyển điều chỉnh (MAP) Thịt tươi: Sự hư hỏng của thịt bảo quản hiếu khí, cũng như các loại thực phẩm có protein khác, xảy ra sau khi vi sinh vật sử dụng cacbohydrate, chủ yếu là glucose và glucose-6-P để làm nguồn cung cấp cacbon và năng lượng Hàm lượng glucose trong thịt bò sau khi giết mổ trong khoảng 0,1-0,5% (Gill, 1986) và vi sinh vật nhanh chóng phát triển trên bề mặt thịt sử dụng. Khi đó bên trong cơ sẽ xuất hiện gradient nồng độ. Quá trình này sẽ giúp duy trì hàm lượng glucose thích hợp trên bề mặt thịt, do đó, đảm bảo cho vi sinh vật tiếp tục chuyển hoá cacbohydrate mà không sử dụng nguồn dinh dưỡng khác (Gill, 1986). Chỉ khi nào số lượng vi khuẩn quá lớn ( >107 tế bào/cm2), lượng glucose không đáp ứng đủ nhu cầu, chúng mới chuyển qua tấn công các amino acid, làm tăng nồng độ ammoniac va tăng pH. Vi khuẩn gram (-) thường sử dụng các hợp chất có phân tử lượng thấp ở nhiệt độ bảo quản lạnh, pH = 5,5-5,8. Chúng phát triển nhanh hơn nhiều so với các loài cạnh tranh trên bề mặt thịt. Lượng đường khử trong thịt có thể thấp nếu con vật bị stress, đói hay hoảng sợ trước khi giết mổ. Trường hợp này làm giảm lượng glycogen trong cơ thể. Quá trình thủy phân glycogen bị rút ngắn do lượng cơ chất ít, lượng acid lactic tạo thành ít hơn thông thường. Do glucose thấp hơn bình thường nên thịt nhanh chóng bị hư hỏng do vi khuẩn chuyển qua sử dụng amino acid khi thiếu glucose. Việc bổ sung glucose vào thịt DFD có thể làm chậm sự hư hỏng do vi khuẩn vẫn có thể sinh trưởng và phát triển mà không cần dùng đến nguồn amino acid (Lambropoulou, 1996) Một số biến đổi chính: Sự mất màu: Khi số lượng giống Micrococcaceae đạt 108 cfu/cm2, trên bề mặt thịt có thể xuất hiện một lớp màu xám nhạt và mùi trái cây. Ngoài ra các chất nhầy cũng sẽ được tạo thành khi số lượng Brochothrix thermosphacta đạt khoảng 108cfu/cm2. H2S do một số loài Lb.sake sinh ra cũng có thể chuyển các chất màu của cơ thành sulmyoglobin có màu xanh lá cây. Sự biến mùi và vị: Gram (+): Ngoài Enterobacteriaceae, Br.thermosphacta và một số chủng Lactobacilli lên men đồng hình cũng lien quan đến sự hình thành mùi phomai (do sự tạo thành diacetyl và 3-methylbutanol) trong thịt bảo quản ở điều kiện yếm khí. Sự hư hỏng thịt bò bao gói chân không do Clostridium spp, sẽ tạo ra các mùi khó chịu giống như mùi lưu huỳnh, mùi trái cây, mùi phomai cứng. Gram (-): Trong giai đoạn đầu phát triển trên thịt, quá trình chuyển hoá glucose của Pseudomonas và các vi khuẩn gram (-) khác gây ra mùi khó chịu. Cơ chất cacbohydrate được phân giải tạo ra một hỗn hợp phức tạp gồm các acid béo mạch ngắn, cetone, rượu. Hỗn hợp này có mùi thơm dịu. Trong giai đọan tiếp theo khi glucose đã bị phân hủy, Pseudomonas spp và Enterobacteriaceae phân giải amino acid như cystein, cystine, methionine tạo ra những hợp chất dễ bay hơi gây ra mùi thối (McMeekin, 1982). Phản ứng de-amin hoá của các acid amin trên làm tăng hàm lượng pyruvate, ammoniac, H2S, …Điều đặc biệt là Pseudomonas spp phân hủy acid amin bằng phản ứng de-amin hoá, trong khi Enterobacteriaceae lại de-cacboxyl hoá các acid amin (McMeekin, 1982). Sự tạo thành methylamine, dimethylamine và trimethylamine có lien quan với sự phát triển của Pseudomonas fluorescens. Trong số các loài Pseudomonas, thì Pseudomonas fragi là loài tạo ra ethyl ester có mùi thơm trái cây. Pseudomonas cũng tạo ra các hợp chất có chưá lưu huỳnh trước giai đoạn hư hỏng của thịt. Amino acid được sử dụng làm cơ chất khi số tế bào vi khuẩn vượt quá 107 cfu/cm2. Sự sinh khí: Các loài vi khuẩn lactic lên men đồng hình hay dị hình đều có thể sản xuất CO2 trong thịt đóng gói chân không cùng với acid lactic và những sản phẩm trao đổi chất có mùi không khó chịu Thịt bảo quản chân không: Kỹ thuật bao gói chân không thường dùng bảo quản và phân phối thịt trữ lạnh có kích thước lớn. Bên trong bao bì chân không, lượng oxi dư (dưới 1%) nhanh chóng bị các mô và vi sinh vật sử dụng cho quá trình hô hấp, lượng CO2 tăng lên khoảng 20%. Khó có thể tạo điều kiện yếm khí hoàn toàn do tất cả bao bì sử dụng đều có tính thấm khí tương đối. Do đó, trong quá trình bảo quản, vi khuẩn gram (-) hiếu khí sẽ không phát triển, thay vào đó là các vi khuẩn gram (+) phát triển chậm (Dalty, 1983; Egan và Roberts, 1987; Dainty và Mackey, 1992). Vi khuẩn lactic là loại vi khuẩn thường xuất hiện nhất ở dạng sản phẩm này, nhờ chúng có thể chịu được CO2 và nhiệt độ thấp. Khi vi khuẩn lactic chiếm ưu thế trong hệ các vi sinh vật gây hư hỏng, sản phẩm trao đổi chất chủ yếu là acid lactic và một lượng acid acetic nhỏ hơn. Do một vài lý do (lượng vi sinh vật có sẵn ban đầu, độ thấm khí của màng bao, nhiệt độ bảo quản,..), vi khuẩn gram (-) (Enterobacteriaceae và cả Pseudomonas) có thể xuất hiện trong thịt bò miếng đóng gói chân không ở pH thường (Dainty, 1993; Gill và Penney, 1988). Trong thịt lợn đóng gói chân không cũng có thể phát hiện được một lượng lớn Enterobacteriaceae ngay cả khi được bảo quản ở -1,5 -3oC (Gill và Harrison, 1989). Những vi khuẩn này và Shewanella putrefaciens được tìm thấy trên mỡ và da của thịt lợn đóng gói, cho dù pH của mô cơ không thuận lợi cho chúng. Thịt bảo quản trong điều kiện khí quyển điều chỉnh (MAP) CO2 được dùng trong bảo quản thịt bằng phương pháp MAP, do khả năng ức chế vi sinh vật. CO2 thường được dùng kết hợp với N2 và/hoặc O2. Tỉ lệ sử dụng khoảng 10% - 40% CO2 và 90% - 60% O2. Nồng độ CO2 càng cao, khả năng ức chế vi sinh vật gây hư hỏng càng tốt. Tuy nhiên, tùy thuộc vào nhiều yếu tố (pH, nhiệt độ bảo quản, lượng vi sinh vật có sẵn, loại bao bì…), Enterobacteriaceae và Aeromonas spp có thể phát triển và gây hư hỏng (Gill và Penney, 1985, 1988; Gill và Harrison, 1989; McMullen và Stiles, 1993) Vi sinh vật nhiễm trong quá trình giết mổ và bảo quản thịt là nguồn gây hư hỏng đáng kể. Những mùi như mùi phomai hay mùi ôi được sinh ra khi hư hỏng thịt được bao gói MAP với hàm lượng oxy cao. Đối với thịt loại này, các vi sinh vật chiếm ưu thế là Br.thermosphacta, vi khuẩn lactic, Pseudomonas spp… Sự xuất hiện của oxy được cho là sẽ làm tăng khả năng gây hư hỏng của cả Br.thermosphacta và vi khuẩn lactic do sự tạo thành acetoin và acid acetic. Dưới điều kiện đóng gói chân không và yếm khí, sự thiếu glucose dẫn đến sự hình thành những sản phẩm như acid acetic và H2S từ cysteine bởi các vi khuẩn lactic lên men đồng hình Những sản phẩm thịt chế biến Nhiệt độ, aw, pH, hàm lượng các chất phụ gia như muối, nitrate, nitrit sẽ tác động đến các tính chất cảm quan của thịt, từ đó chọn lọc các vi sinh vật có thịt. Micrococcaceae, vi khuẩn lactic (Carnobacterium, Leuconostoc), Vibro, Enterobacteriaceae và các vi khuẩn gram (-) không di động ( Psychrobacter) là các nhóm vi sinh vật chính hiện diện trên thịt chế biến sơ bộ. Hình 3.1: Enterobacter Hình 3.2: Vibrio Enterobacteriaceae sử dụng glucose làm cơ chất. Một số loài thuộc họ này còn có thể dung nguồn glucose-6-P, chúng chỉ sử dụng acid amin sau khi hết cacbonhydrate, tạo thành các sản phẩm như amin, sulfic và H2S. Điểm đặc trưng của họ Enterobacteriaceae là chúng chỉ tạo ra H2S mà không tạo thành dimethylsulfic. Đây là đặc điểm để phân biệt với Pseudomonas. Vì thịt lạnh đông và các sản phẩm thịt dạng này (< -12oC) không cho vi sinh vật phát triển, vi khuẩn gây hư hỏng chủ yếu là do số lượng vi sinh vật nhiễm trước khi lạnh đông, loại vi sinh vật nhiễm, và điều kiện rã đông. Thịt rã đông dễ hư hỏng hơn thịt tươi, do có phần dịch tiết ra khi rã đông rất dễ bị vi sinh vật tấn công. Pseudomonas spp có thể phát triển trên thịt lạnh đông. Chúng chuyển hoá glucose thành 2-oxo-glucose hoặc gluconate bằng con đường Entner-Doudoroff (Farber và Idziak, 1982; Nychas và cộng sự, 1988). Các vi sinh vật khác không sử dụng được các hợp chất này, trong khi các loài Pseudomonas có thể thổng hợp chúng thành năng lượng dự trữ ngoại bào để sử dụng khi glucose cạn kiệt, 2-oxo-gluconate hoặc gluconate đã được là chất chỉ thị sự hư hỏng thịt (Dainty, 1996). Drosinos và Board (1994) đã tìm ra sự khác nhau về quá trình trao đổi chất giữa các loài Pseudomonas trên thịt. Sự phát triển ưu thế của Ps.fragi so với Ps.lundensis và Ps.fluorescens là nhờ khả năng chuyển hoá creatine và creatinine trong điều kiện hiếu khí. Trong môi trường nước thịt, Pseudomonas có thể sử dụng amino acid và kế đó là acid lactic làm cơ chất. Acid lactic được sử dụng khi lượng glucose đã hết (Drosinos và Board, 1994). Tuy nhiên, vẫn còn nhiều tranh cãi về vẫn đề này (Molin, 1985). Trong quá trình trao đổi chất, Pseudomonas tạo ra dimethylsulfic chứ không phải là H2S, điều này giúp có thể phân biệt các loài Pseudomonas với Enterobacteriaceae. Ps.fragi không thể chuyển hoá creatine và creatinine dưới điều kiện khí quyển điều chỉnh, do đó chúng không phát triển trên thịt bảo quản MAP. Sự hư hỏng do vi khuẩn của các sản phẩm thịt chủ yếu là do giốgn Vibrio, do chúng có thể chịu được nồng độ muối cao. Quá trình trao đổi chất của chúng gây hư hỏng và biến đổi cảm quan sản phẩm chỉ ở mức thấp, mặc dù có vẻ như chúng có khả năng gây hư hỏng mạnh, Vibrio là vi khuẩn ưa lạnh, có thể khử nitrate, nitrit, một số (Vib.costicola subsp. Liquefaciens) còn phân giải được casein và gelatin. Một số loài còn tạo ra H2S, một số khác thì gây nhầy do sự tạo thành dextran. Một số biến đổi chính: Sự biến màu và trở chua: Nguyên nhân của sự trở chua là do lượng acid lactic tạo thành. Dưới những điều kiện khí quyển điều chỉnh, vi khuẩn lactic là loài chủ yếu sinh acid lactic, acid acetic và các acid hữu cơ khác với hàm lượng nhỏ hơn. Khi hàm lượng acid lactic vượt quá 3 - 4 mg ( pH <5,8), phần lớn xúc xích đều bị hư hỏng Mặc dù acid lactic không gây mùi khó chịu nhiều nhưng trong quá trình tổng hợp acid lactic thường đi kèm với những hợp chất dễ bay hơi khác như các acid hữu cơ mạch ngắn (như acid acetic và acid butyric). Ngoài ra sự trở chua và sự phát triển của vi khuẩn lactic cũng liên quan đến sự tách nước ở các sản phẩm xúc xích Các sản phẩm thịt đóng gói chân không trong những bao bì có tính thấm oxy cao dễ sinh ra mùi hơi ngọt khó chịu của phomai do sự tổng hợp acetoin bởi Br.thermosphacta, Lactobacillus spp và Carnobacterium spp. Sự đổi màu: Sự biến màu xanh lá cây, thường thấy ở các đốm xanh trên bề mặt thịt, được gây ra so sự oxy hoá nitrosohaemochrome thành choleomyoglobin bởi H2O2. Các vi khuẩn sinh peroxide, đặc biệt là loài W.viridescens chịu nhiệt, có thể sống sót qua quá trình nấu của các loại xúc xích. Khi tiếp xúc vớic ác loại không khí, các tế bào sống sót sẽ tổng hợp H2O2 và sinh màu xanh. Một số vi khuẩn có thể sinh màu xanh trên bề mặt như Lactobacillus, Leuconostoc và Weissella spp, Cb.divergins, Enterococcus và Pediococcus spp do sự tái nhiễm sau khi nấu. Sự sinh khí: Sự hình thành CO2 chủ yếu gặp ở các loài Leuconostoc, gây phồng bao bì chưá thịt hoặc các sản phẩm từ thịt. Các chất độc sinh ra do vi khuẩn Trong quá trình sinh trưởng và phát triển vi sinh vật nói chung hay vi khuẩn nói riêng, vi sinh vật có khả năng tạo ra các chất có khả năng gây độc cho người và các động vật khác. Các chất này được gọi là độc tố ( toxin) Độc tố gồm hai dạng là nội độc tố và ngoại độc tố Ngoại độc tố: Là những chất được vi sinh vật tổng hợp bên trong tế bào rồi tiết ra ngoài tế bào. Ngoại độc tố là những chất có bản chất là protein do đó cũng dễ mất hoạt tính và dễ bị phá hủy bới nhiệt. Ngoại độc tố có độc tính mạnh. Ví dụ như 0,005ml dung dịch độc tố uốn ván hoặc 0,0000001 ml dung dịch botulin đã làm chết một con chuột lang Nội độc tố: Cũng được vi sinh vật tổng hợp bên trong tế bào nhưng chúng không được tiết ra khi vi sinh vật còn sống. Chúng chỉ thải ra ngoài và gây ngộ độc khi tế bào bị phân hủy. Nội độc tố rất phức tạp, chúng thường là các phospholipid, lipopolysacchayrid. Nội độc tố có độc tính yếu hơn ngoại độc tố. Tuy nhiên, chúng rất bền nhiệt và thường do vi khuẩn gram (-) gây ra Biến đổi có lợi Trong thực tế, sự hiểu biết sâu rộng hơn về các cơ chế đối kháng và cạnh tranh trên các vi khuẩn gây hư hỏng và gây độc đã hướng các nhà nghiên cứu đến tiềm năng sử dụng sử dụng vi khuẩn lactic như một phương pháp bảo quản sinh học đối với thực phẩm Sự lên men thịt: Quá trình lên men thịt có ướp muối (nitrate hay nitrit trộn với muối) và gia vị thúc đẩy: Sự tiêu diệt hay giảm số lượng các loài vi sinh vật gây độc và gây hư hỏng Sự hình thành màu sắc mong muốn trong quá trình ướp muối Sự hình thành hương vị đực trưng cho sản phẩm Khả năng bảo quản Các điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi khuẩn lactic bao gồm: pH < 6,0, độ ẩm khoảng 0,96, lượng muối natri nitrite khoảng 100mg/kg, và hàm lượng đường khoảng 0,3% để tăng cường quá trình lên men lactic Do quá trình lên men truyền thống phụ thuộc vào quá trình khử nitrate để tạo lượng nitrit cần cho quá trình ướp, sự xuất hiện của các cầu khuẩn có khả năng khử nitrate rất quan trọng. Vì thế các quy trình chế biến xúc xích lên men hiện đại đều sử dụng canh trường giống ban đầu gồm các loài vi khuẩn lactic lên men đồng hình và cầu khuẩn ( chủ yếu là Staph.carnosus và Staph.piscifermentans) Đối với sản phẩm xúc xích lên men, sự xuất hiện của các loài như Lb.sake, Lb.curvatis, Lb.plantarum có ý nghĩa quan trọng về mặt kỹ thuật do các loài này có khả năng tổng hợp enzyme khử nitrate và catalase. Đặc biệt là Lb.sake có khả năng làm tăng độ acid, tăng cường độ màu, thúc đẩy quá trình chín sinh hoá Mùi vị được cải thiện của thịt muối và thịt chin, một phần là nhờ vào những biến đổi trong quá trình thủy phân protein và lipid liên quan đến sự phát triển của nấm men. Molded sausage khi sấy nhẹ khối lượng sẽ giảm bớt và chất lượng cũng được cải thiện (Pestka, 1986). Thật ra, khi nấm sợi xuất hiện trên thịt chín, mùi vị sẽ tăng lên và thịt cũng mềm hơn (Pestka, 1986). Điều đó cho thấy rằng Thamnidium đã giải phóng ra protease làm mềm thịt bò (Ingram và Dainty, 1971) Các vi khuẩn lactic đóng vai trò quan trọng tương tự trong các sản phẩm thịt lên men truyền thống của Việt Nam như nem chua, tré. Trong các sản phẩm này, hai quá trình lên men lactic và quá trình thủy phân protein xảy ra đồng thời nhưng quá trình lên men lactic là chính và được tiến hành trong điều kiện yếm khí với sự tham gia của các vi khuẩn thuộc họ Lactobacteriaceae, Streptococcus lactic… Vi khuẩn lactic đóng vai trò bảo quản: Mục tiêu của quá trình bảo quản sinh học là nhằm kéo dài thời gian bảo quản và tăng cường độ an toàn của thực phẩm bằng cách sử dụng những vi sinh vật có mặt tự nhiên trong thực phẩm hay các sản phẩm trao đổi chất có hoạt tính chống vi sinh vật để tiêu diệt hoặc ức chế chúng. Hiểu biết ngày càng tăng về sự tương tác của vi khuẩn lactic trong các hệ thực phẩm khác nhau, về các sản phẩm trao đổi chất của vi khuẩn lactic cho phép các nhà công nghệ, ứng dụng các phương pháp bảo quản sinh học một cách nhẹ nhàng và dễ được chấp nhận hơn. Ngoài ra, người ta cũng đang quan tâm đặc biệt đến những polypeptide chống vi sinh vật, gọi là các bacteriocin, do một số loài vi khuẩn lactic tổng hợp nên. Nisin là loại bacteriocin duy nhất có mặt trên thị trường hiện nay, nó đã được đăng ký sử dụng như một chất bảo quản thực phẩm ở khoảng 45 nước. Việc sử dụng các vi khuẩn lactic có hoạt tính chống vi sinh vật hay các bacteriocin của chúng sẽ do các yếu tố thuộc về luật pháp và kinh tế quyết định. Khó khăn chủ yếu đối với các nhà khoa học hiện nay là làm thế nào để có thể phát triển các phương pháp mới nhằm tăng cường hoạt tính của các bacteriocin và khắc phục cơ chế miễn dịch của các vi khuẩn gây hư hỏng và gây độc tố đối với các bacteriocin này. Chương 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN Các phương pháp bảo quản Trong đa số các trường hợp, thực phẩm bắt đầu bị mất chất lượng với các mức độ khác nhau sau các quá trình thu hoạch, giết mổ hay sản xuất. Bản chất của quá trình giảm chất lượng này phụ thuộc vào từng loại thực phẩm, vào quá trình sản xuất và các điều kiện bảo quản thực phẩm đó. Các biến đổi chủ yếu diễn ra trong quá trình mất chất lượng thực phẩm bao gồm các biến đổi về vật lý, hoá học, hoá sinh,vi sinh và cảm quan. Khi quá trình bảo quản thịt thất bại, những biến đổi nguy hiểm và trầm trọng nhất là những biến đổi về mặt vi sinh, trong đó liên quan đến sự sống sót hay phát triển của những vi sinh vật gây bệnh ( như các chủng Samonella, Campyobacter jejuni và coli), những vi sinh vật gây độc tế bào ( như các loài Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Vibrio parahaemolyticus, Aeromonas hydrophila, Plesiomonas shigelloides) và những loài sinh các chất độc đường ruột như các loài Bacillus cereus, Clostridium perfringens. Mục đích Làm giảm tốc độ hư hỏng của thịt Keó dài thời gian bảo quản Cải thiện chất lượng sản phẩm Hiện nay yêu cầu người tiêu dùng ở các nước phát triển là phải có những sản phẩm vừa tiện lợi hơn ( dễ dàng bảo quản và chế biến); tươi hơn, tự nhiên hơn, nhưng bao bì không chế biến quá nhiều (như chế biến nhiệt) và không phụ thuộc nhiều vào chất bảo quản (như các chất sulfic, nitrit, sorbate…) Bảng 4.1: Những biến đổi diễn ra trong quá trình bảo quản thực phẩm Vi sinh Hoá sinh Hoá học Cảm quan Sự phát triển của các vi sinh vật gây độc và gây hư hỏng Các phản ứng thủy phân xúc tác bởi các enzyme lipase, protease,.. Sự ôi hoá do enzyme lipoxygenase Sự hoá nâu có enzyme Sự mất mát chất dinh dưỡng Oxy hoá hóa học Sự mất màu do quá trình oxy hoá khử Sự hoá nâu không enzyme Sự mất mát chất dinh dưỡng Mất cấu trúc, màu, mùi vị Các phương pháp bảo quản chính Bảng 4.2: Các kỹ thuật bảo quản chủ yếu hiện nay Các kỹ thuật ức chế sự phát triển của vi sinh vật: Giảm nhiệt độ ( bảo quản lạnh hay lạnh đông) Giảm hoạt tính nước (sấy khô, ướp muối, làm mứt) Giảm pH (acid hoá, lên men) Loại bỏ oxy (bao gói chân không hay khí quyển điều chỉnh) Sử dụng chất bảo quản (vô cơ (sunfit, nitrit), hữu cơ (propionate, sorbate), bacteriocin (nisin) ) Các kỹ thuật giúp vô hoạt vi sinh vật: Nhiệt (gia nhiệt, thanh trùng, tiệt trùng) Các kỹ thuật ngăn cản sự tiếp xúc giữa thực phẩm và vi sinh vật: Bao gói Chế biến và bao gói chân không Bảng 4.3: Các mức nhiệt độ quan trọng đối vơí quá trình chế biến và bảo quản thịt 120oC Tiêu diệt các bào tử Tiệt trùng UHT, tiệt trùng đồ hộp thịt 65oC Tiêu diệt phần lớn các dạng sinh trưởng Thanh trùng hay gia nhiệt tối thiểu để bảo quản các thực phẩm chế biến sẵn 50oC Ức chế vi sinh vật ưa nóng (như Staphyloccocus) 30oC Đây là vùng sinh trưởng nhanh của các vi sinh vật ưa ấm 10oC Dừng quá trình tạo độc tố của Clostridium botulinium type A và type B. Đây chính là nhiệt độ max để bảo quản các sản phẩm dễ hư hỏng Nhiệt độ để vận chuyển và bảo quản các sản phẩm dễ hư hỏng phải nhỏ hơn 10oC 7oC Bắt đầu ức chế vi sinh vật ưa mát Bảo quản thịt cắt miếng ở nhiệt độ nhỏ hơn 7oC 6,5oC Ngưng quá trình sinh trưởng của Clostridium perfringers 5,2oC Ngưng quá trình sinh trưởng của Samonella Để bảo quản lạnh thịt thỏ, thịt rừng dùng nhiệt độ nhỏ hơn 4oC 3oC Chấm dứt hoàn toàn rủi ro do vi sinh vật gây bệnh và sản sinh chất độc Đây là nhiệt độ để bảo quản thịt xay hay thịt nấu chín 2oC Vi sinh vật ưa lạnh bắt đầu bị ức chế Phải dùng nhiệt độ nhỏ hơn 2oC để bảo quản các sản phẩm thủy sản, hải sản. -10oC Tất cả các vi khuẩn không ngừng sinh trưởng Đây là nhiệt độ tối đa của quá trình lạnh đông -14oC Nhiệt độ được chọn để bảo quản bơ, mỡ -18oC Tất cả các vi sinh vật bắt đầu ngừng sinh trưởng Nên bảo quản lạnh đông thịt ở trong khoảng nhiệt độ từ -15 đến -18oC Bảng 4.4: Tóm tắt các phương pháp bảo quản Phương pháp Cơ chế Bảo quản bằng nhiệt độ thấp Lạnh đông Dùng nhiệt độ từ -15 đến -18oC: Làm nước trong tế bào vi sinh vật bị đóng băng, vi sinh vật bị mất nước Vô hoạt enzyme, làm ngừng các phản ứng sinh hoá xảy ra bên trong cơ thể vi sinh vật Ở nhiệt độ nhỏ hơn -15oC, cả vi khuẩn, nấm men, nấm mốc đều không thể phát triển Thời gian bảo quản của một số sản phẩm lạnh đông: Thịt bò 12 tháng Thịt heo 12 tháng Thịt cừu 6 – 9 tháng Thịt gia cầm 3 -6 tháng Lưu ý: không rã đông ở nhiệt độ thường, ở nhiệt độ bảo quản lạnh hay dùng vi sóng Bảo quản lạnh Hạ nhiệt độ đến 0oC hay -1oC, lúc đó nước trong mô cơ chưa đóng băng, vì vậy chỉ hạn chế được các quá trình sinh hoá xảy ra trong mô cơ, giữ được sự tươi ngon của nguyên liệu trong thời gian ngắn Bảo quản bằng nhiệt độ cao Thanh trùng Sản phẩm được gia nhiệt lên đến 65 – 75oC Tiêu diệt chủ yếu các vi sinh vật gây bệnh, không tiêu diệt được bào tử của vi sinh vật Sản phẩm phải được bảo quản lạnh Tiệt trùng Sản phẩm được gia nhiệt lên đến 121oC Tất cả vi sinh vật và bào tử đều bị tiêu diệt Sản phẩm có thể bảo quản ở nhiệt độ thường Tách nước Đây là phương pháp bảo quản lâu đời nhất Ức chế sự phát triển của vi sinh vật bằng cách loại nước trong môi trường Có thể tách nước bằng dòng không khí nóng, gia nhiệt hay lạnh đông Xông khói Xông khói có tác dụng bảo quản do trong thành phần của khói có các chất kháng khuẩn, chống thối rữa, chống oxi hoá gọi chung là các hợp chất polyphenol. Các phenol còn tạo hương thơm đặc trưng cho sản phẩm Hiện nay không còn dùng phương pháp xông khói để bảo quản do bản thân khói có nhiều chất độc có thể gây ung thư, trong khi để đảm bảo ức chế được vi sinh vật thì hàm lượng khói phải cao. Xông khói ngày nay chỉ được sử dụng như là một phương pháp chế biến. Các sản phẩm xông khói phải được bảo quản ở 5 – 7oC Như vậy có thể chia các kỹ thuật bảo quản ra thành các nhóm: nhóm ngăn ngừa hay làm chậm sự phát triển của vi sinh vật, nhóm tiêu diệt các vi sinh vật và nhóm gồm các phương pháp dựa trên khái niệm rào cản – cho rằng có thể hoặc ức chế hoặc tiêu diệt vi sinh vật tùy theo các rào cản mà ta sử dụng Xét trên phương diện an toàn vi sinh, những kỹ thuật có khả năng tiêu diệt những vi sinh vật gây độc và gây hư hỏng thường được ưa thích hơn những kỹ thuật chỉ ức chế sự phát triển của chúng. Phần lớn các kỹ thuật (như bảo quản lạnh, lạnh đông, sấy khô, ướp muối, bao gói chân không, khí quyển điều chỉnh, acid hoá, lên men, sử dụng chất baỏ quản) đều nhằm ức chế, làm chậm hay ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật. Có rất ít các kỹ thuật có khả năng tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật, trong đó sử dụng nhiệt là kỹ thuật phổ biến nhất. Tuy nhiên khi sử dụng nhiệt độ, chất lượng cảm quan và dinh dưỡng của thực phẩm cũng bị ảnh hưởng rất nhiều. Vì thế, hiện nay các kỹ thuật mới có khả năng tiêu diệt vi sinh vật đang rất được quna tâm, khuyến khích ( như kỹ thuật áp lực cao, laser, xung từ trường mạnh, bổ sung các enzyme phân giải vi khuẩn, các thuốc kháng sinh từ vi khuẩn Vấn đề đảm bảo chất lượng: Đảm bảo chất lượng là một chương trình lớn mà các nhà máy chế biến sử dụng để đảm bảo cung cấp cho người tiêu dung một sản phẩm thực phẩm an toàn. Đảm bảo chất lượng phải được thực hiện trong suốt quá trình chế biến, nhưng để làm việc có hiệu quả và để hoạt động với lợi ích cao nhất, cần áp dụng hệ thống HACCP. Điều này có nghĩa là những điểm nào đó trong suốt quy trình sản xuất là các điểm tới hạn giới hạn, mà nếu không được giám sát chặt chẽ thì toàn bộ quy trình và tất cả các sản phẩm sản xuất được có thể không được chấp nhận. Kiểm soát chất lượng bao gồm thành phần cấu tạo của sản phẩm, đặc điểm kỹ thuật, chế biến, đóng gói, bảo quản và phân phối, cũng như đảm bảo an toàn vệ sinh cho các thiết bị của nhà máy, hệ thống vệ sinh, và kiểm soát các loài gây hại, loài gặm nhắm Chúng ta cần biết rằng vi sinh vật phát triển rất mạnh trên thịt do có giá trị dinh dưỡng cao nên một chương trình quản lý chất lượng với các quy tắc và thói quen là rất cần thiết và có ý nghĩa. Vì vậy, một chương trình quản lý chất lượng, ngoài việc đáp ứng các quy định của kiểm tra của liên bang, cần được áp dụng để cải thiện năng suất, dịch vụ và lãi suất của quy trình chế biến. Tuy nhiên, sự thõa mãn người tiêu dùng là mục tiêu của tất cả các quy trình sản xuất và một trong những quan tâm của khách hàng là tính chất bổ dưỡng của các sản phẩm Các nhà quản lý, người giám sát, và tất cả các công nhân phải quan tâm đến kiểm soát chất lượng vì nó đòi hỏi sự nỗ lực rất lớn của tất cả mọi người liên quan để sản xuất ra các sản phẩm không độc và có chất lượng cao Những điều cần thiết trong quản lý chất lượng bao gồm: giữ sạch sẽ, nhiệt độ lạnh và bao gói để duy trì chất lượng sản phẩm Để giữ cho thịt cá được sạch sẽ nhà sản xuất phải phát triển một hệ thống vệ sinh hiệu quả. Tất cả trang thiết bị, nhà xưởng, con người, vật liệu che phủ, các thành phần và tất cả mọi thứ liên quan đến thịt đều phải được giữ sạch sẽ. Những gì có vẻ sạch có thể sẽ không được tốt như vậy vì vi khuẩn, nấm men và nấm mốc có thể chỉ được phát hiện dưới kính hiển vi. Có khoảng 25000 vi khuẩn nằm rải rác trên 1 inch Một chương trình vệ sinh phải được tổ chức tốt và hoạt động có hiệu quả. Đầu tiên, các chất gây ô nhiễm phải được xác định để biết chất tẩy rửa nào là cần thiết để loại bỏ chúng và thiết bị nào nên được sử dụng. Bước đầu tiên trong vệ sinh thiết bị và sàn nhà là phải loại bỏ các khoanh, mẫu thịt nhỏ và phần thịt vứt đi bằng chổi cao su, bàn chải và xẻng. Sử dụng nhiều nước để rửa trôi các nguyên liệu này rất lãng phí và hậu quả là làm cho các ống dẫn nước bị tắc, các thùng chưá nhiễm khuẩn, hầm cầu và các thiết bị xử lý rác khác sẽ bị quá tải và hư hỏng nhanh chóng. Một chất tẩy có tính kiềm nên được sử dụng để hoà tan và tách các mãnh thịt nhỏ còn sót lại ra. Nhiệt độ nước nên là 140oF hoặc cao hơn một chút để loại các chất béo còn lại. Theo định kỳ, một hoặc hai lần một tuần, cần sử dụng thêm chất tẩy rửa có tính acid kèm theo chất tẩy rửa vẫn dùng hàng ngày để loại các thành phần khoáng. Tuy nhiên, khi sử dụng acid mạnh lặp đi lặp lại sẽ ăn mòn thiết bị bằng kim loại. Sau đó được rửa sạch, thiết bị nên được vệ sinh với nước nóng (180oF) hoặc tráng bằng chlorine và iodine đã được phê chuẩn. Cuối cùng, thiết bị làm bằng thép có thể bị rỉ nên được phun nhẹ một loại dầu khoáng thích hợp để ngăn cản sự oxy hoá của kim loại (rỉ sét) Công nhân phải rửa tay bằng xà phòng sát trùng và nước ấm nhiều lần trong ngày,nhất là sau những lần gián đoạn. Ở nhiều nhà máy, công nhân phải thay đổi quần áo hoàn toàn khi họ vào nhà máy làm việc với thịt. Công nhân ở các bộ phận thịt đã chế biến RTE (ready – to – eat) và thịt sống không được trộn lẫn vào nhau hay đi qua lại giữa các phân xưởng mà không rửa tay hay thay đổi quần áo vì con đường lây nhiễm từ thịt sống qua thịt RTE rất dễ dàng. Trong các nhà máy lớn, công nhân mặc áo có màu sắc được mã hoá để họ có thể bị phát hiện khi đi vào phân xưởng khác. Vài công nhân RTE có thể đeo khẩu trang giống như các bác sĩ phẫu thuật và y tá trong các phòng mỗ của bệnh viện. Công nhân không nên sử dụng thuốc lá, quẹt mũi, gãi đầu trong khi đang làm việc. Hơn nữa, nguồn nước cung cấp phải có thể uống được, có nghĩa là phải tinh khiết và không bị nhiễm bệnh Hệ thống vệ sinh đúng tiêu chuẩn rất quan trọng. Chỉ có ý thức chung tốt nhất mới có thể củng cố và duy trì một hệ thống vệ sinh tốt nhất trong bất cứ nhà máy chế biến thịt nào. Giữ lạnh là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn. Ngăn chặn vi sinh vật trong không khí và vật gây hại bằng cách sử dụng các tấm chặn hay các hàng rào thích hợp khác giữa các khu vực chế biến khác nhau. Thịt, xác súc vật, thịt cắt lớn và cắt sơ phải được bao gói trong suốt quá trình vận chuyển .Thịt bán lẻ cũng nên được bao gói để trưng bày hay bảo quản lạnh đông. Hiển nhiên là công nhân không nên ho, hắt hơi, khạc nhổ khi họ đang làm việc. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật phải được kiểm soát để hạn chế sự phát triển của chúng Một số nghiên cứu Đối với thịt heo tươi: Phương pháp tối ưu để kéo dài thời gian bảo quản thịt heo tươi như sau [1]: Sử dụng dung dịch hóa chất gồm: kali sorbat 2,5%, natri lactat 2,5%, STPP 3% và natri ascorbat 0,5% để xử lý thịt. Sử dụng khay xốp PS và màng bao PVC để bao gói miếng thịt. Bảo quản ở ngăn mát của tủ lạnh với nhiệt độ 2 ± 2oC. Sau 15 ngày bảo quản, các mẫu thịt vẫn giữ được màu sắc và các tính chất cảm quan của thịt tươi gần như ban đầu. Dùng CO thay thế nitrit trong chế biến thịt [2] Muối nitrit đã được sử dụng từ rất lâu trong công nghiệp thực phẩm nhằm mục đích tạo màu, bảo quản thịt và các sản phẩm chế biến từ thịt. Tuy nhiên, muối này có những nguy cơ gây ung thư và sinh dị dạng bẩm sinh, ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Những qui định cộng đồng đã giới hạn sử dụng muối này với lượng không gây độc cho sức khỏe con người.Tuy nhiên, các nhà thẩm quyền quản lý về chất lượng thực phẩm vẫn mong muốn thay thế việc sử dụng chúng bằng những chất phụ gia có thể. Từ năm 2003,( tại Na Uy, Matforsk, viện nghiên cứu nông nghiệp) đã liên kết với Animalia (viện nghiên cứu về thịt) thực hiện một dự án kéo dài ba năm, nghiên cứu tiềm năng dùng oxid cacbon thay thế cho muối nitrit trong ngành hàng thịt. Trong lĩnh vực thực phẩm, CO thường được sử dụng như một cấu phần của bầu tiểu khí hậu có thành phần được thay đổi (MA – modified atmosphere) trong bao bì thịt tươi. Mặt khác, chất này được biết đến nhiều ở khả năng liên kết mạnh với sắc tố cơ (Myoglobin, Mb) tạo phức hợp CO – Mb, bền vững với nhiệt độ, và như vậy, giúp ổn định màu đỏ tươi của thịt được bao gói. Matforsk, đã khảo sát những dung dịch myoglobin có nguồn gốc từ thịt heo, thịt bò cũng như trên sản phẩm hotdog và trên xúc xích khô dạng salami. Các thí nghiệm cho thấy hỗn hợp khí chứa 1% CO và 99% N2 đủ để tạo màu đỏ cho thịt. Tuy nhiên, một điều kiện tiên quyết cho việc sử dụng oxid cacbon như một chất thay thế muối nitrit là thịt phải được xay hoặc cắt nhỏ. Một tảng thịt to sẽ mất nhiều thời gian để myoglobin của thịt kết hợp với CO. Các thử nghiệm cũng cho thấy thịt nguội được xử lý với oxid cacbon có màu đỏ sậm hơn so với sử dụng muối nitrit nhưng theo thời gian, với tác động của ánh sáng và không khí, màu của thịt nguội bị phai đi nhanh chóng. Màu của sản phẩm thịt có thể giữ ổn định bằng cách đóng gói ngay sau khi chế biến và bảo quản liên tục trong chân không để ngăn cản oxy đi vào trong sản phẩm. Cần ghi nhận rằng muối nitrit có tác dụng bảo vệ sản phẩm thịt chống lại vi khuẩn Clostridium botulinum. Tuy nhiên, rất ít có nguy cơ ngộ độc thực phẩm do Clostridium botulinum khi thay thế muối nitrit bởi oxid cacbon vì lý do ít sử dụng muối nitrit trong chế biến thực phẩm tại Na Uy. Cũng cần lưu ý thêm rằng hiện tại oxid cacbon không được cho phép sử dụng trong chế biến các sản phẩm thịt tại châu Âu cũng như ở Na Uy. Tuy nhiên, từ năm 2004,  oxid cacbon đã được chấp thuận với nồng độ 0,4% tại Mỹ. Như vậy, phương pháp mới, dùng oxid cacbon thay thế cho muối nitrit, có thể áp dụng đầu tiên tại đây. Màu thịt bò đông lạnh đề kháng với những xử lý áp suất cao [2] Một nghiên cứu trình bày trong tạp chí “ Meat Science” đã cho thấy việc đông lạnh cho phép giữ màu thịt bò qua xử lý với áp suất cao và nhiệt độ thấp được tốt và ổn định trong quá trình tồn trữ. Theo kết quả khảo sát của nhóm nhà nghiên cứu Tây Ban Nha – Achentina, việc đông lạnh giúp bảo vệ thịt bò khi trải qua quá trình xử lý áp suất cao để khử khuẩn nhiễm bẩn. Nhóm này đã nghiên cứu tác động của việc xử lý thịt bằng áp suất cao (650 MPa trong 10 phút) ở những điều kiện nhiệt độ khác nhau như nhiệt độ môi trường (20°C) hoặc nhiệt độ lạnh đông (-30°C). Các nhà nghiên cứu đã chuẩn bị 84 mẫu thịt cơ dài lưng (Longissimus dorsi) được tiêm dung dịch muối và đóng gói chân không riêng từng mẫu. Bên cạnh đó, 42 mẫu không tiêm dung dịch muối, cũng đóng gói chân không riêng biệt cho từng mẫu và kế đến, đem trữ ở 2°C trong 48 giờ như đối với 84 mẫu được tiêm muối. Sáu mẫu muối và sáu mẫu không tiêm muối sau đó được đem phân tích ngay ở giai đọan cuối của quá trình tồn trữ. Những mẫu khác được đem xử lý với áp suất cao ở nhiệt độ môi trường hoặc ở nhiệt độ thấp. Các phân tích được thực hiện đối với mỗi mẫu là khảo sát về sự thất thoát dịch, đo lường hàm lượng nước, lực cắt, màu, chất lượng vi sinh và tính ổn định của mẫu trong quá trình tồn trữ. Các kết quả thu thập cho thấy việc xử lý ở áp suất cao với thịt đông lạnh cho phép giữ được màu của thịt tốt hơn là đối với thịt tươi. Các mẫu được đông lạnh cũng có lượng dịch rỉ thấp. Ngược lại, lực cắt – liên quan đến tính mềm của thịt, không thay đổi bởi việc xử lý với áp suất cao, dù cho là thịt tươi hay thịt đông lạnh. Cuối cùng, xử lý với áp suất cao có tác động tốt trên việc giảm lượng vi sinh vật nhiễm bẩn trên thịt. Tổng lượng vi sinh vật hiếu khí và của các Lactobacillus bị giảm khoảng 2 đơn vị log thập phân. Nghiên cứu này, đề nghị phối hợp quá trình đông lạnh cổ điển với một xử lý áp suất cao/nhiệt độ thấp, đã cho phép tạo nên một lọai thịt có tính sạch cao và ổn định tốt trong quá trình tồn trữ. Vã lại, do thịt xử lý áp suất cao sẽ thu hồi màu nguyên thủy của nó sau khi rã đông, các tác giả đánh giá rằng loại thịt như vậy có thể được bày bán trong các tủ lạnh có kính mà không bị khách hàng chê. Tuy nhiên, các khảo sát bổ sung phải xác định cơ chế của tác động bảo vệ của việc xử lý này. Các nghiên cứu phụ trợ cũng phải xác định tính ổn định trong quá trình tồn trữ lạnh của loại thịt xử lý áp suất cao này, nhất là tính đến khả năng phục hồi họat tính của vi khuẩn có sẵn trong thịt. Hiệu chỉnh các biện pháp xử lý – làm sạch thịt [3] Khảo sát được thực hiện nhằm mục đích chuẩn hóa quá trình làm sạch thịt dạng miếng đã được lóc. Mặc dù có nhiều cố gắng của các nhà chuyên nghiệp trong lĩnh vực giết mổ - lóc thịt, các miếng thịt có từ việc lóc thì đôi khi bị nhiễm bẩn bởi các vi sinh vật gây bệnh chẳng hạn L. monocytogenes và Salmonella. Điều này luôn còn là vấn đề cần được giải quyết khi dạng thịt này được sử dụng để chế biến các sản phẩm dạng không qua xử lý nhiệt. Kết quả ghi nhận của Véronique ZULIANI và ctv (2008) cho thấy việc ngâm miếng thịt, bị gây nhiễm nhân tạo với L. monocytogenes và với Salmonella, trong nước (3 phút ở 65oC hoặc 1 phút ở 70oC) hoặc trong dung dịch axit lactic 5% (5 phút ở 15oC hay 3 phút ở 65oC) cho phép có được một sự giảm trung bình đậm độ vi khuẩn ban đầu tối thiểu là 1 log UFC/cm2. Làm chủ sự nhiễm bẩn quầy thịt ở cuối dây chuyền giết mổ với việc sử dụng acid lactic [4] Để cải thiện việc làm chủ những nguy cơ về Salmonella nói riêng và về vi sinh vật nói chung, cần dự phòng những biện pháp bổ sung với việc tuân thủ các hướng dẫn thực hành vệ sinh tốt và các qui định áp dụng trong hệ thống HACCP. Những biện pháp này phải làm giảm sự nhiễm bẩn mà không làm tổn hại gì đến chất lượng cũng như đến giá trị của sản phẩm. Nhìn chung, có hai loại biện pháp cho phép có được sự giảm nhiễm khuẩn trên quày thịt, đó là xử lý nhiệt và sử dụng axid lactic. Nghiên cứu của Alain LE ROUX, Brice MINVIELLE và Eric GAULT (2007) nhắm vào tác động của axid lactic. Ba nồng độ của axid lactic và hai mức độ nhiệt độ đã được thử nghiệm bằng cách phun trên quày thịt trước khi làm ráo. Hiệu quả của các xử ký này đã được đánh giá bằng cách lấy mẫu kiễm tra vi sinh vật trước khi xử lý, ở 24 và 48 giờ, phối hợp với một đánh giá giá trị thương mại của quầy thịt. Kết quả khảo sát ghi nhận rằng dù cho là loại vi sinh vật khảo sát nào, ở nhiệt độ, nồng độ, vùng hay thời điểm khảo sát nào, việc giảm nhiễm vẫn thấp hơn 80% so với bình thường. Các kết quả này cho thấy tính hiệu quả của những xử lý chưa đúng với những giá trị đã công bố của các công trình nghiên cứu khác (90 đến 90,9% theo các tài liệu tham khảo). Trong các điêu kiện đã thử nghiệm trong công nghiệp, việc làm chủ sự nhiễm khuẩn quầy thịt bằng một xử lý với axid lactic cho thấy có một ích lợi  có giới hạn đối với dây chuyền sản xuất. Phụ lục ỨNG DỤNG KỸ THUẬT ÁP SUẤT CAO TRONG BẢO QUẢN THỊT CÁ Khái niệm kỹ thuật áp suất cao Kỹ thuật áp suất cao (High Pressure Processing – HPP) là một phương pháp chế biến thực phẩm, trong đó thực phẩm được đặt dưới áp suất cao dần (lên đến khoảng 6000 at), có thể có kết hợp với nhiệt độ hoặc không, nhằm tiêu diệt vi sinh vật hoặc nhằm thay đổi các đặc tính của thực phẩm để đạt được chất lượng người tiêu dùng mong muốn. Kỹ thuật này vẫn giữ được chất lượng của thực phẩm, giữ độ tươi ngon tự nhiên, đồng thời giúp kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm. Kỹ thuật HPP còn được gọi là Ultra high pressure processing (UHP) hay High hydrostatic pressure processing (HPP) Lịch sử phát triển của quá trình chế biến sử dụng áp suất cao Kỹ thuật áp suất cao đã tiến xa hơn tất cả các kỹ thuật vật lý mới khác ( ngoại trừ kỹ thuật chiếu xạ). Nguyên nhân cũng một phần là do tính hiệu quả của nó, với áp suất đủ cao, các vi sinh vật cùng bào tử của nó có thể bị tiêu diệt hoàn toàn. Mặt khác, kỹ thuật này cũng đã phát triển đến mức độ mà người ta đã bắt đầu đưa vào sản xuất thực tế từ những năm 1990, ít ra là cũng trong thị trường của các sản phẩm cao cấp Quá trình nghiên cứu về kỹ thuật áp suất cao đã bắt đầu từ rất lâu. Những báo cáo đầu tiên về khả năng vô hoạt enzyme của kỹ thuật áp suất cao đã xuất hiện cách đây hơn 100 năm. Sự phát triển của kỹ thuật áp suất cao ban đầu không phải từ các nhà công nghệ thực phẩm mà chính là từ yêu cầu của quân đội trong việc nâng cao áp suất, từ đó nâng cao lượng thuốc súng nạp vào trong các súng đại bác. Công trình này đã đưa đến những mẫu thiết kế buồng áp mà sau đó giúp ích rất nhiều cho các nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm, kể cả những nghiên cứu trên thực phẩm Một số mốc thời gian quan trọng 1985 1899 1914 1990 1995 1997 1999 2000 H.Royer sử dụng áp lực cao để tiêu diệt vi sinh vật Bert H. Hite ở trạm thử nghiệm nông nghiệp West Virginia khảo sát tác động của áp suất lên sữa, thịt, trái cây và rau quả P.W.Bridgman làm đông tụ lòng trắng trứng dưới áp lực cao Những sản phẩm đầu tiên được bày bán trên thị trường Nhật Bản như nước ép trái cây, mứt, fruit toppings và thịt Nước cam ép được đưa ra thị trường Pháp Giới thiệu sản phẩm Guacamole với thị trường Mỹ và sản phẩm Jambon lát với thị trường Tây Ban Nha Sản phẩm sò được bán tại Mỹ Một loạt các sản phẩm Salsas được tung ra thị trường Mỹ Nguyên tắc của phương pháp Khi ta đặt khối thực phẩm chìm trong môi trường lỏng một áp lực cao lên đến 1000MPa, áp suất sẽ phân bố ngay tức khắc và đồng đều trên toàn khối thực phẩm. Áp suất cao sẽ tiêu diệt các vi sinh vật Nói chung vi sinh vật ở pha log sẽ nhạy cảm với áp suất hơn so với các vi sinh vật ở pha ổn định và pha tử vong. Áp suất tương đối cao (300 – 600MPa) sẽ tiêu diệt tế bào sinh dưỡng của vi sinh vật. Điển hình như chế độ xử lý 350MPa, 5 phút sẽ làm giảm đi 10 lần số lượng tế bào sinh dưỡng của vi khuẩn, áp suất yêu cầu phải cao hơn nhằm kích thích bào tử nảy mầm sau đó là sẽ tiêu diệt. Tuy nhiên khi kết hợp với nhiệt độ (ví dụ như khoảng 60oC) bào tử sẽ bị tiêu diệt ở áp suất 400MPa với mức độ khác nhau tùy theo loài (Seyderhelm và Knorr, 1992). Các nghiên cứu vẫn đang được thực hiện nhằm hiểu rõ những yếu tố phức tạp gây nên những tác động này, nhưng người ta đã biết rằng áp suất cao sẽ gây phá vỡ các không bào bên trong tế bào, làm hư hỏng thành tế bào và màng nguyên sinh chất. Khả năng chịu áp suất cao của các enzyme liên quan đến chất lượng thực phẩm là khác nhau: Một số có thể bị vô hoạt ở nhiệt độ phòng với áp suất khoảng vài trăm MPa Một số có thể chịu được áp suất lên đến 1000 MPa hoặc hơn (Cano, 1997) như enzyme peroxydase trong đậu và pectinmethylesterase trong dâu có thể chịu được áp suất 1200MPa Áp suất cao lại có khả năng tăng cường họat tính của một số khác. Khả năng vô hoạt enzyme của áp suất cao phụ thuộc rất lớn vào pH, thành phần cơ chất và nhiệt độ. Ngoài ra tình hình còn phức tạp hơn trong trường hợp dưới tác dụng của áp suất cao, màng tế bào bị phá vỡ, tạo điều kiện cho các phản ứng giữa enzyme nội bào và cơ chất của chúng xảy ra. Cho đến nay, người ta thấy rằng áp suất cao chỉ tác động lên những liên kết hoá học không phải là lien kết cộng hoá trị ( như các liên kết ion, liên kết hydro và liên kết kị nước), các liên kết cộng hoá trị không bị ảnh hưởng. Chính nhờ vậy, kỹ thuật này cho phép tiêu diệt các vi sinh vật mà không làm ảnh hưởng nhiều đến cấu trúc hay mùi vị của thực phẩm. Do quá trình chế biến được thực hiện ở nhiệt độ thường hoặc có kết hợp với nhiệt độ thì cũng không cao nên các chất dinh dưỡng hay những chất tạo mùi vị và màu sắc tự nhiên không bị ảnh hưởng, dẫn đến sản phẩm có chất lượng cao hơn những sản phẩm áp dụng các phương pháp chế biến nhiệt. Mặt khác, quá trình chế biến sử dụng áp suất cao, không cần sử dụng thêm các chất bảo quản hoá học để kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Khả năng tác động đồng đều và ngay lập tức của áp suất cao lên toàn bộ khối thực phẩm, bất kể kích thước hay hình dạng của sản phẩm là một ưu thế của kỹ thuật áp lực cao do thực phẩm luôn đạt được sự đồng nhất trong quá trình xử lý. Quá trình này đã khắc phục được sự không đồng đều thường gặp phải trong các quá trình chế biến nhiệt như quá trình truyền nhiệt đối lưu, bức xạ nhiệt,… Kỹ thuật áp suất cao không có các giai đoạn như gia nhiệt hay làm nguội, các chu kỳ gia áp/giảm áp cũng rất nhanh, vì vậy thời gian chế biến được rút ngắn hơn so với các phương pháp chế biến nhiệt khác. Ngoài ra, kỹ thuật áp suất cao có thể được sử dụng kết hợp với các phương pháp khác, mở ra hướng phát triển cho các sản phẩm và quá trình chế biến mới Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp Ưu điểm Tiêu diệt tế bào sinh dưỡng của vi sinh vật, có thể tiêu diệt cả bào tử ở nhiệt độ cao hơn Không gây độc ( do không có chất độc tạo thành trong quá trình chế biến) Giảm thời gian chế biến Đảm bảo sự đồng đều khi xử lý trên toàn bộ khối sản phẩm Có thể có những thay đổi cấu trúc như mong muốn Có thể chế biến ngay trong bao bì Có tiềm năng làm giảm hay loại bỏ việc sử dụng những chất bảo quản hoá học Tạo được sự hấp dẫn với người tiêu dùng cho sản phẩm 5.2 Nhược điểm Ít có tác dụng lên hoạt tính của enzyme trong thực phẩm Vẫn còn một ít vi sinh vật sống sót Thiết bị đắt tiền, làm việc gián đoạn Yêu cầu thực phẩm phải chứa khoảng 40% nước tự do để đảm bảo hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật Giới hạn trong việc lựa chọn bao bì sản phẩm Ảnh hưởng của áp suất cao lên các đặc tính của thực phẩm Tác động của áp suất cao lên tế bào sinh dưỡng của vi sinh vật Cơ chế Tác động của áp suất cao bắt nguồn từ nguyên lý Le Chatelier: các phản ứng có tổng thể tích của phản ứng giảm ( hay khi thể tích họat hoá của phản ứng có gia trị âm) sẽ được thúc đẩy khi áp suất tăng và ngược lại áp suất sẽ kiềm hãm những phản ứng trong đó có sự tăng thể tích ( hay khi thể tích họat hoá của phản ứng có gia trị dương) Đối với các hệ sinh học, các phản ứng dẫn đến sự giảm thể tích quan trọng nhất bao gồm sự biến tính protein, sự gel hoá, sự hình thành các liên kết kị nước, sự thay đổi trạng thái pha của lipid, và sự gia tăng mức đọ ion hóa của những phân tử có khả năng phân ly. Vì vậy, các phân tử nhỏ thường ít bị ảnh hưởng hơn so với những phân tử lớn. Do đó, các chất hình thành nên hương vị và màu sắc của sản phẩm, vốn có khối lượng phân tử nhỏ, lại thường chịu được áp suất cao, từ đó giữ được những tính chất cảm quan của các sản phẩm Ngược lại, những thành phần có khối lượng phân tử lớn ( như protein của thịt, cá ,..) biến đổi nhiều trong quá trình xử lý áp suất cao. Những thay đổi xảy ra nhất là đối với các cấu trúc của sản phẩm có thể có hoặc không mong muốn. Vì vậy, rõ ràng cấu trúc phức tạp như tế bào vi sinh vật sẽ có chứa rất nhiều thành phần nhạy cảm với áp suất và cũng là mục tiêu của quá trình cử lý áp suất cao, như các enzyme quan trọng, vật chất di truyền, những tổ hợp phân tử như riboxome và màng tế bào. Do đó, áp suất sẽ gây nên hàng lọat những thay đổi trên tế bào sinh dưỡng của vi sinh vật như lên hình thái tế bào, thành tế bào, những cấu trúc dưới tế bào và lên sự tương tác giữa thành và màng tế bào. Ví dụ: Các nghiên cứu trên Yarrowia lipolytica cho thấy áp suất gây ra sự thay đổi thành phần acid béo và hoạt tính của các enzyme protease và lipase. Ngoài ra, rất nhiều enzyme khác nhau của tế bào cũng bị ảnh hưởng bởi áp suất như các enzyme NA/K ATPase trên màng tế bào. Sự vô hoạt của các enzyme này cũng có đóng vai trò trong việc tiêu diệt tế bào sinh dưỡng cuả vi khuẩn bằng áp suất cao nhờ tác động lên sự cân bằng pH bên trong và bên ngoài màng tế bào cũng như sự acid hoá nguyên sinh chất. Như vậy, quá trình xử lý áp suất cao có khả năng tiêu diệt hiệu quả những vi sinh vật gây hư hỏng và cả những vi sinh vật gây bệnh có trong thực phẩm. Hiệu quả của quá trình tiêu diệt vi sinh vật phụ thuộc vào các yếu tố như cường độ và thời gian xử lý, nhiệt độ, thành phần môi trường, giống vi sinh vật và pha phát triển của chúng Các vi sinh vật ưa lạnh nói chung là nhạy cảm với cả nhiệt độ và áp suất Các vi khuẩn Gram dương thường chịu nhiệt độ và áp suất tốt hơn vi khuẩn Gram âm và Staphylococcus có khả năng chịu nhiệt độ và áp suất tốt hơn những vi sinh vật khác Giữa các giống trong cùng một loài cũng có sự khác biệt. Ngoài ra, cầu khuẩn kháng áp suất cao hơn so với trực khuẩn do ở chúng ít có sự thay đổi hình thái hơn. Hơn nữa, những vi sinh vật ở pha lag lại nhạy cảm với nhiệt độ hơn những vi sinh vật ở pha log và pha tĩnh. Dù vậy, vẫn có những ngoại lệ nhất định. Vibrio là một trong những nhóm vi khuẩn nhạy cảm với áp suất nhất được biết cho đến nay. Một tập hợp khoảng 106 cfu/ml Vibrio parahaemolyticus bị tiêu diệt ở áp suất 170MPa trong 10 phút ở 25oC trong sò và trong 30 phút trong đệm phosphate. Việc sử dụng áp suất cao có thể tạo ra một lượng các tế bào bị stress, có khả năng phục hồi trong những điều kiện môi trường nhất định. Kết quả là khả năng vô hoạt của áp suất có thể không được hiệu quả. Sự liên kết của vi khuẩn với các thành phần protein, lipid và cacbohydrate có thể khiến cho vi khuẩn có được khả năng kháng áp suất. Do vậy, để có thể tiêu diệt vi sinh vật một cách có hiệu quả hơn, nên sử dụng chu trình gồm cả áp suất cao và áp suất thấp. Tuy nhiên, hiệu quả của quá trình này còn phụ thuộc vào các yếu tố như cường độ, thời gian xử lý, cũng như nhiệt độ áp dụng. Nói chung có thể tiệt trùng hoàn toàn thực phẩm thì yêu cầu áp suất phải không được thấp hơn 500MPa. Phần lớn trong công nghiệp, người ta vận hành tối đa ở áp suất từ 400 – 500MPa, sản phẩm qua xử lý cần giữ lạnh để kéo dài thời gian bảo quản. Ngoài ra, việc kết hợp áp suất cao với những phương pháp vật lý khác như chiếu xạ, siêu âm hay những hoá chất bảo quản như bacteriocin, chitosan hay những chất chống oxy hoá cũng được đề xuất nhằm làm tăng hiệu quả của quá trình, giảm mức độ xử lý. Các tế bào đã qua xử lý áp suất sẽ nhạy cảm hơn với nhiệt độ, vì thế ta có thể kết hợp nhiệt độ vừa phải và áp suất cao để tiêu diệt vi sinh vật. Áp suất cao rất thích hợp để thanh trùng những sản phẩm thực phẩm có nguồn gốc động vật nhạy cảm với nhiệt độ. Có thể áp dụng chế độ nhiệt 50 – 60oC, áp suất 400MPa trong thời gian 5 -15 phút để tăng hiệu quả bảo quản mà không gây ảnh hưởng đến thành phần lipid. Áp suất cao còn sử dụng để làm tăng tính an toàn của thịt nấu ở nhiệt độ trong thời gian dài. Kỹ thuật này làm tăng độ mềm của thịt với điều kiện là nhiệt độ không được cao hơn 60 - 65oC để tránh sự co của collagen và dẫn đến tổn thất trong quá trình nấu Áp suất có thể được sử dụng để bảo quản sản phẩm thịt đã được đóng gói, tránh trường hợp có thể bị tái nhiễm trong quá trình chế biến trước đó. Cụ thể thịt muối cắt miếng và xúc xích salami đóng gói được coi là thích hợp với quá trình xử lý bằng áp suất cao vì quá trình này có thể giữ được màu sắc của sản phẩm. Ảnh hưởng của các thành phần của thực phẩm lên khả năng chịu áp suất của vi sinh vật Ảnh hưởng của các thành phần của thực phẩm lên khả năng chịu áp suất của vi sinh vật là rất phức tạp. Một số tác động là do kết quả của áp suất trên các phân tử và đặc biệt là trên nước (Brigeman, 1958). Ví dụ như áp suất cao làm nước chuyển thành nhiều dạng băng khác nhau. Sự tạo thành băng có thể bị thay đổi do hàm lượng các chất hoà tan. Ngoài ra, trong quá trình xử lý áp suất thì nhiệt độ luôn thay đổi. Trong khi đó như đã nói ở trên, chúng ta vẫn chỉ biết rất ít về cơ sở hoá sinh và phân tử của các tác động lên áp suất và nhiệt độ lên vi sinh vật. Do đó, cho đến nay chúng ta chỉ có những dữ liệu từ thực nghiệm Trên thực tế, luôn có 2 loại tác động quyết định đến độ an toàn và độ ổn định vi sinh, bao gồm: Ảnh hưởng của thực phẩm lên khả năng tiêu diệt vi sinh vật trong quá trình xử lý áp suất. Sự phục hồi của vi sinh vật trong thực phẩm sau quá trình xử lý áp suất cao. Tác động của áp suất cao lên tế bào sinh dưỡng của vi sinh vật Sự hình thành bào tử là một phương thức tồn tại của một số giống vi khuẩn trong những điều vô cùng khắc nghiệt, trong số đó hai loài quan trọng nhất trong thực phẩm là Bacillus và Clostridium Bào tử phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên và có thể được tìm thấy trên tất cả các loại nguyên liệu thực phẩm do khả năng kháng nhiệt và các yếu tố gây stress khác như hoá chất, phóng xạ, và khả năng chịu khô hạn rất tốt của chúng. Khả năng chống lại các tác động vật lý và hoá học của bào tử liên quuan đến các yếu tố như sự mất nước ở nhân bào tử, tính chống thẩm thấu của các lớp vỏ và sự xuất hiện của các phân tử protein nhỏ hoà tan trong acid. Khi gặp điều kiện thuận lợi thì bào tử sẽ nảy mầm. Tuy nhiên, khi các nhà khoa học hiểu rõ hơn về những hình thái khác nhau trong cuộc đời của vi sinh vật và cơ chế chuyển hoá giữa các hình thái, họ nhận thấy rằng sự xuất hiện của các bào tử chịu nhiệt ở trạng thái tĩnh không phải là nguyên nhân chính gây hư hỏng thực phẩm. Vấn đề quan trọng thật sự ở đây là khả năng chuyển trở lại trạng thái tế bào sinh dưỡng ít bền hơn nhưng hoạt động nhiều hơn của chúng. Các đặc điểm vật lý và hoá học của môi trường có thể ảnh hưởng sâu sắc đến sự sống sót của các loài sinh bào tử. Vào những thập kỷ đầu của thể kỷ 20, các nhà khoa học đã chỉ ra vai trò quan trọng của pH đối với khả năng chịu nhiệt và sự nảy mầm của bào tử. Từ đó họ đề nghị chia thực phẩm ra thành hai loại: loại có tính acid (pH 4.5) dựa trên phát hiện rằng sự nảy mầm và phát triển của bào tử sẽ bị ức chế trong môi trường có pH dưới 4.5. Người ta cũng đã sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau để làm giảm tính bền nhiệt của bào tử. Những kỹ thuật này cho phép sử dụng những điều kiện xử lý ít khắc nghiệt hơn và từ đó làm giảm những thay đổi không tốt đến màu sắc, mùi vị, cấu trúc và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Chlopin và Tammann (1903) thấy rằng bào tử của vi khuẩn có khả năng chống lại áp suất cao. Phát hiện này sau đó đã được Larson và cộng sự (1918) chứng minh khi họ không thể tiêu diệt được Bacillus subtilis dù họ đã xử lý đến áp suất 1200MPa Việc sản xuất các thực phẩm có thời gian bảo quản dài đã và đang là mục tiêu của ngành đồ hộp. Vì vậy , rõ ràng khả năng kháng áp suất thủy tĩnh của bào tử đã phần nào làm giảm hiệu quả của phương pháp. Tác động của áp suất cao lên các phản ứng hoá học liên quan đến chất lượng thịt Kỹ thuật áp suất cao là một một kỹ thuật bảo quản có tác động rất ít đến giá trị dinh dưỡng và các tính chất cảm quan của thực phẩm trong khi vẫn cho phép vô hoạt các vi sinh vật gây hư hỏng, gây độc cũng như các enzyme gây giảm chất lượng thực phẩm. Nguyên nhân là do áp suất cao chỉ tác động lên các liên kết không phải là liên kết cộng hoá trị như liên kết hydro, ion hay kị nước. Những đặc tính quan trọng của thực phẩm chất lượng cao là cấu trúc, màu sắc, mùi vị và giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Các phản ứng hóa học và hoá sinh xảy ra trong thực phẩm có thể mang đến những biến đổi không mong muốn hoặc phá hủy những thuộc tính liên quan đến chất lượng thực phẩm. Những thuộc tính chất lượng quan trọng của thực phẩm và những biến đổi không mông muốn của chúng trong quá trình bảo quản: Màu sắc: biến màu ( như sậm màu, hoá nâu, mất màu,…) Mùi vị: biến mùi (ôi hoá do thủy phân hay oxy hoá, mùi nấu hay mùi caramel) Cấu trúc: mất khả năng hoà tan hay khả năng giữ nước, bị dai hay bị mềm Giá trị dinh dưỡng: mất hay phân hủy vitamin, chất dinh dưỡng, khoáng, protein hay lipid Các phản ứng dẫn đến những biến đổi không mong muốn như trên bao gồm phản ứng hoá nâu có enzyme và không có enzyme, thủy phân hay oxy hóa lipid, biến tính, thủy phân protein, thủy phân hay tổng hợp polysaccharide và sự phân hủy các chất màu tự nhiên TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Hiền, Nguyễn Thị Thu Hà, Nghiên cứu kéo dài thời gian bảo quản thịt heo nạc tươi, Tạp chí phát triển KH và CN- tập 11, số 08-2008 [2] www.vigie-viande.info [Mạng khoa học kỹ thuật về ngành hàng thịt, số 767 ra ngày 21 / 3 / 2008] [3] Báo Techni-porc số 1 – 2008 [4] Techni-Porc [5] Lê Văn Liễn, Lê Khắc Huy, Nguyễn Thị Liên, Công nghệ sau thu hoạch đối với các sản phẩm chăn nuôi và cá, Nhà xuất bản nông nghiệp,1997 [6] Tạ Quang Ngọc, Bảo quản và chế biến thủy sản, 1986 [7] TS.Trần Văn Chương, Công nghệ bảo quản và chế biến sản phẩm chăn nuôi, Nhà xuất bản văn hoá dân tộc, 2001