Hệ vi sinh vật thịt và các phương pháp bảo quản
MỤC LỤC
MỤC LỤC......................................................................................................................................1
GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hiền Trang 1
Hệ vi sinh vật thịt và các phương pháp bảo quản
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ THỊT VÀ HỆ VI SINH VẬT THỊT
GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hiền Trang 2
Hệ vi sinh vật thịt và các phương pháp bảo quản
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.
o Nhóm ưa lạnh: phát triển tốt ở nhiệt độ 0 - 20
o
C. Ví dụ như giống vi
khuẩn Pseudomonas và một số loài nấm men, nấm mốc
GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hiền Trang 4
Hệ vi sinh vật thịt và các phương pháp bảo quản
Hình 2.1: Nấm mốc Hình 2.2: Nấm men
Hình 2.3: Pseudomonas
o Nhóm ưa ấm: phát triển tốt ở
nhiệt độ 20 - 45
o
C, phần lớn các vi khuẩn đều thuộc nhóm này, như Staphylococcus
aureus.
Hình 2.4: Staphylococcus aureus
o Nhóm ưa nóng: phát triển ở nhiệt độ cao, khoảng 45 - 65
o
C, như
Clostridium botulinum.
Hình 2.5: Clostridium botulinum
GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hiền Trang 5
Hệ vi sinh vật thịt và các phương pháp bảo quản
Thường ít có vi sinh vật gây hại nào phát triển ở nhiệt độ dưới 4
o
C. 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 2
o
C.
Hình 2.6: Listeria monocytogense Hình 2.7: Yersinia enterocolitica
bảo an toàn đối với thịt gia cầm nên gia nhiệt đến 180
o
F (82
o
C) và nếu đun lại thịt đỏ thì
phải đạt đến nhiệt độ 165
o
F (74
o
C)
Nhiệt độ bảo quản lạnh ( -5
o
C) 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/cm
2
)
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 10
6
nấm men/cm
2
(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).
w
= 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 a
w
= 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 a
w
=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 a
w
= 0,8 trong
khi Eurotium lại sống được ở điều kiện a
w
= 0,62 - 0,70 (Leistner và Rodel, 1976)
Hình 2.8:
Aspergillus Hình 2.9: Eurotium
GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hiền Trang 8
Hệ vi sinh vật thịt và các phương pháp bảo quản
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
cho vào hay rút bớt oxy trong bao gói
E
h
thấp ( đóng gói chân không hay khí quyển điều chỉnh), thì vi khuẩn lactic
sẽ chiếm ưu thế ( chủ yếu là Lactobacillus, Leuconostoc, Carnobacterium )
GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hiền Trang 9
Hệ vi sinh vật thịt và các phương pháp bảo quản
5. 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)
6. Tính chất vật lí của thịt
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 SO
2
/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.
9. 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)
GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hiền Trang 11
Hệ vi sinh vật thịt và các phương pháp bảo quản
Chương 3
CÁC BIẾN ĐỔI DO HỆ VI SINH VẬT THỊT GÂY RA
1. Biến đổi có hại
1.1. Các biến đổi làm hư hỏng thịt
1.1.1. 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
độ lạnh, pH, a
w
). 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
GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hiền Trang 12
Hệ vi sinh vật thịt và các phương pháp bảo quản
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 10
8
tế
bào/cm
2
, 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 10
không no C
18
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.
1.1.2. 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
GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hiền Trang 14
Hệ vi sinh vật thịt và các phương pháp bảo quản
. H
2
S do
một số loài Lb.sake sinh ra cũng có thể chuyển các chất màu của cơ thành sulmyoglobin
có màu xanh lá cây.
o 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.
GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hiền Trang 15
Hệ vi sinh vật thịt và các phương pháp bảo quản
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, H
2
S,
…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) có thể xuất hiện trong thịt bò miếng đóng gói chân không ở pH thường
GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hiền Trang 16
Copyright: Tài liệu đại học ©