GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU 2
1. DESCRIBING A HEAT PROCESS 4
2. MÊU TẢ QUÁ TRÌNH NHIỆT 8
3. MỐI LIÊN HỆ GIỮA TRỊ SỐ Z VÀ D 14
4.ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN VI SINH VẬT 17
5. CLOSTRIDIUM BOTULINUM 20
Trang 1/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
LỜI MỞ ĐẦU
Cũng giống như các sinh vật khác, nhiệt độ của môi trường cũng có ảnh
hưởng rất lớn đối với vi sinh vật. Trên thực tế, do vi sinh vật thường là các sinh vật
đơn bào cho nên chúng rất mẫn cảm với sự biến hóa của nhiệt độ, và thường bị biến
hóa cùng với sự biến hóa về nhiệt độ của môi trường xung quanh. Chính vì vậy,
nhiệt độ của tế bào vi sinh vật cũng phản ánh trực tiếp nhiệt độ của môi trường xung
quanh. Một nhân tố quyết định ảnh hưởng của nhiệt độ đối với sự sinh trưởng của vi
sinh vật đó là tính mẫn cảm với nhiệt độ của các phản ứng xúc tác nhờ enzym.
Trong phạm vi nhiệt độ thấp, khi nhiệt độ tăng lên sẽ làm tăng tốc độ sinh trưởng
của vi sinh vật, vì phản ứng xúc tác nhờ enzyme cũng giống như các phản ứng hóa
học nói chung, khi nhiệt độ tăng lên 10
0
C tốc độ phản ứng sẽ tăng gấp đôi. Vì các
phản ứng trong tế bào đều tăng cho nên toàn bộ hoạt động trao đổi chất sẽ tăng lên
khi nhiệt độ cao hơn, và vi sinh vật sẽ sinh trưởng nhanh hơn. Lúc nhiệt độ tăng lên
đến một mức độ nhất định thì nhiệt độ càng tăng tốc độ sinh trưởng càng giảm. Khi
nhiệt độ tăng quá cao vi sinh vật sẽ chết. Khi nhiệt độ quá cao sẽ gây ra sự biến tính
của enzym, của các thể vận chuyển (transport carriers) và các protein khác. Màng
sinh chất sẽ bị tổn thương vì hai lớp lipid sẽ bị hòa tan. Do đó mặc dầu ở nhiệt độ
càng cao các phản ứng xúc tác tiến hành càng nhanh nhưng do các nguyên nhân nói

value of say 4, which means that its particular combination of times
and temperatures is equivalent to instantaneous heating to 121
0
C, holding at that
temperature for four minutes and then cooling in- stantly, it does not even
necessarily imply that the product ever reaches121
0
C. The F value will depend on
the z value of the organism of concern; if z=10
0
C then 1 minute at 111
0
C has an F
121
= 0.1, if z = 5
0
C then the F
121
value will be 0.01. It is therefore necessary to specify
both the z value and the temperature when stating F. For spores z is commonly
about 10
0
C and the F
121
determined using this value is designated F
0
.
To determine the F
0
value required in a particular process one needs to know

survive in one can out of every 10
12
Trang 4/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
The canner also has the objective of producing a product which will not spoil
at an unacceptably high rate. Since spoilage is a more accept-able form of process
failure than survival of C. botulinum, the process lethality requirements with respect
to spoilage organisms do not need to be so severe. In deciding the heat process to be
applied, a number of factors have to be weighed up.
(1) What would be the economic costs of a given rate of spoilage?
(2) What would be the cost of additional processing to reduce the rate of
spoilage?
(3) Would this additional processing result in significant losses in product
quality?
Most canners would regard an acceptable spoilage rate due to under-
processing as something around 1 in 10
5
–10
6
cans and this is normally achievable
through 5–6 decimal reductions in the number of spores with spoilage potential (the
USFDA use 6D as their yardstick). PA3679, Clostridium sporogenes is frequently
used as an indicator for process spoilage and typically has a D
121
of about 1 min.
This will translate into a process with an F
0
value of 5–6; sufficient to produce
about 24–30 decimal reductions in viable C. botulinum spores – well in excess of
the minimal requirements of the botulinum cook. Some typical F

which its temperature increases depend on the physical characteristics of the can
contents. Heat transfer in solid foods such as meats is largely by conduction which
is a slow process and the slowest heating point is the geometric centre of the can
(Figure 4.5). When fluid movement is possible in the can, heating is more rapid
because convection currents are set up which transfer heat more effectively. In this
heating point lies on the can is central axis but nearer the base.
The slowest heating point is not always easy to predict. It may change
during processing as in products which undergo a sol–gel transition during heating,
producing a broken heating curve which shows a phase of convection heating
followed by one of conduction heating. In most cases heating is by conduction but
some can contents show neither pure convection nor pure conduction heating and
the slowest heating point must be determined experimentally.
Movement of material within the can improves heat transfer and will
reduce the process time. This is exploited in some types of canning retort which
agitate the cans during processing to promote turbulence in the product.
The F value can be computed from the thermal history of a product by
assigning a lethal rate to each temperature on the heating curve. The lethal rate, L
R
,
at a particular temperature is the ratio of the microbial death rate at that temperature
to the death rate at the lethal rate reference temperature. For example, using 121
0
C
as the reference tem-perature:
L
R
= D
121
/D
T

R
= 1/10
(121 -T)/z
Trang 6/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
Lethal rates calculated in this way can be obtained from published tables
where the L
R
can be read off for each temperature (from about 90
0
C and above) and
for a number of different z values (Table 4.5). Nowadays though this is unnecessary
since the whole process of F value calculation tends to be computerized.
Total lethality is the sum of the individual lethal rates over the whole
process; for example 2 minutes at a temperature whose L
R
is 0.1 contributes 0.2 to
the F
0
value, 2 minutes at a L
R
of 0.2 contributes a further 0.4, and so on. Another
way of expressing this is that the area
Table 4.5 Selected lethal rate values (F
121.1
min
-1
)
z value
Temp. (

useable information since inoculated packs are subject to culture variations which
can affect resistance and also recovery patterns.
A change in any aspect of the product or its preparation will require the
heat process to be re-validated and failure to do this could have serious
consequences. An early example of this was the scandal in the mid-nineteenth
century when huge quantities of canned meat supplied to the Royal Navy putrefied
leading to the accusation that the meat had been bad before canning. It transpired
that the problem arose because cans with a capacity of 9–14 lb were being used
instead of the original 2–6 lb cans. In these larger cans the centre of the pack took
longer to heat and did not reach a temperature sufficient to kill all the bacteria.
More recently, replacement of sugar with an artificial sweetener in hazelnut puree
meant that spores of C. botulinum surviving the mild heat process given to the
product were no longer prevented from growing by the reduced a
w
(see Section
7.5.5).
2. MIÊU TẢ QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỐI VỚI VI SINH VẬT
Quá trình gia nhiệt không phải là không tức thời hay thống nhất. Để có thể so
sánh hiệu quả gây chết của tế bào của các quá trình khác nhau đó là cần thiết để
chúng ta có một số phương thức chung để mô tả chúng. Đối với appertization quá
trình này được biết đến như giá trị F; ; một tham số thể hiện sự tác động tích hợp
gây chết của một quá trình nhiệt trong khoảng thời gian tính bằng phút ở một nhiệt
Trang 8/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
độ xác định. Một quá trình có thể có một giá trị F
121
là 4, có nghĩa là sự kết hợp đặc
biệt của thời gian và nhiệt độ tương đương với nhiệt tức thời đến 121
0
C, giữ tại

121
(log N
0
– log N)
Trong đó:
D là thời gian cần thiết tại một nhiệt độ xác định để tiêu diệt 90% lượng vi
sinh vật ban đầu. Được gọi là “thời gian tiêu diệt thập phân”.
No: lượng vi sinh vật ban đầu (cfu/ml)
N : lượng vi sinh vật trong sản phẩm ở thời điểm t (cfu/ml)
F : thời gian cần thiết (tính bằng phút) để tiêu diệt vi sinh vật, tại một nhiệt độ
nhất định.
Trong thí nghiệm này, các sản phẩm sẽ có hai mục tiêu, một sản phẩm an toàn
và ổn định. Từ quan điểm an toàn trong thực phẩm đóng hộp acid thấp. (định nghĩa
là những người có một pH>4.5) Clostridium botulinum là một yếu tố cơ bản để
quan tâm. Các tác nhân gây chết tối thiểu chấp nhận rộng rãi cho một quá trình
nhiệt áp dụng cho thực phẩm đóng hộp có độ acid thấp là nó sẽ giảm 12 số thập
phân trong số các bào tử C. botulinum còn sống sót (log N
0
- log N = 12). Điều này
được gọi là đun nóng 12D hoặc nấu botulinum. Nếu D
121
của C.botulinum là 0,21
phút sau đó nấu botulium sẽ có một giá trị F
0
của 12* 0,21 = 2.52 phút. Hiệu quả
Trang 9/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
của việc áp dụng một quá trình F
0
trong đó tới mỗi sản phẩm có thể chứa một bào tử

giá trị tiêu biểu được sử dụng trong đồ
hộp thương mại được trình bày trong bảng 4.4
Thực phẩm F
0
(min)
Măng tây 2–4
Hột trong nước sốt cà chua 4–6
Carrots 3–4
Đậu hà lan 4–6
Bánh sữa pudding 4–10
Trang
10/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
Thịt sốt 8–10
Khoai tây 4–10
Cá thu muối 3–4
Khúc thịt 6
Bánh pudding socola
6
6

Giá trị F là yêu cầu, nó là cần thiết để đảm bảo rằng giá trị F
0
thực hiện bởi
một chế độ nhiệt đặc biệt đạt được mục tiêu giá trị này. Để làm điều này, nhiệt độ
của sản phẩm trong quá trình chế biến được xác định bằng cách sử dụng các hộp
đặc biệt được gắn với nhiệt kế điện tử để theo dõi nhiệt độ của sản phẩm. Nhiệt kế
phải được nằm ở điểm nóng chậm nhất trong các gói để F
0
sẽ ở mức tối thiểu. Các

Tỷ lệ gây chết tính theo cách này có thể được lấy từ bảng công bố nơi L
R
có
thể được đọc ra cho mỗi nhiệt độ (từ khoảng trên 90
o
C ) và đối với một số giá trị z
khác nhau (Bảng 4.5).
Ngày nay mặc dù điều này là không cần thiết kể từ khi toàn bộ quá trình tính
toán giá trị F thường được sử dụng trên máy vi tính.
Tổng số tử vong là tổng tỷ lệ cá thể tử vong trên toàn bộ quy trình, ví dụ: 2
phút ở nhiệt độ mà L
R
là 0,1 đóng góp 0,2 đến giá trị F
0
, 2 phút tại một L
R
là 0,2
đóng góp một thêm 0.4, và như vậy. Một cách thể hiện này là khu vực dưới một
đường cong mô tả một khu của các tỷ lệ tử vong với thời gian cho việc theo một
đường cong mô tả một khu của các tỷ lệ gây chết với thời gian cho các quá trình
tổng thể gây chết, F
0
(Hình 4.6).
Nhiệt độ.
(
0
C)
7 8 9 10 11 12
100.0 0.001 0.002 0.005 0.008 0.012 0.017
101.0 0.001 0.003 0.006 0.010 0.015 0.021

đến các cáo buộc rằng thịt đã bị xấu trước khi đóng hộp. Nó cho thấy rằng vấn đề
phát sinh bởi vì hộp với chứa được 9-14 lb đã được sử dụng thay cho 2-6 lb ở lon
gốc. Trong những hộp rộng lớn tâm của gói lấy nhiều nhiệt hơn và không tiến tới
đủ nhiệt độ để tiêu diệt tất cả các vi sinh vật. Cách đây không lâu, việc thay thế
đường với chất làm ngọt nhân tạo trong nước quả phỉ có ý nghĩa rằng những bào tử
của C. bootulinum sống lâu hơn quá trình gia nhiệt nhẹ cho những sản phẩm không
được bảo quản lâu dài từ sự phát triển bởi việc làm giảm hoạt độ nước.
3. MỐI LIÊN HỆ GIỮA TRỊ SỐ Z VÀ TRỊ SỐ D.
Người Cổ Hy Lạp đã biết dùng lửa hay đun nước sôi để diệt khuẩn hay tiêu
độc. Tăng nhiệt đến nay vẫn là phương pháp thường dùng nhất để diệt
khuẩn. Chủ yếu có phương pháp dùng sức nóng ẩm và sức nóng khô.
Sức nóng ẩm dễ dàng gây chết virus, vi khuẩn và nấm (bảng 15.2). Trong
nước sôi sau 10 phút có thể làm chết các tế bào dinh dưỡng và bào tử của các vi
sinh vật có nhân thực. Nhưng nhiệt độ sôi (100°C) không đủ sức làm chết nội bào
tử của vi khuẩn. Bào tử vi khuẩn có thể tồn tại vài giờ trong nước sôi. Do đó cách
đun sôi chỉ dùng để đun nước uống hoặc để tiêu độc các vật phẩm không bị phá hủy
trong nước sôi, không thể dùng để diệt khuẩn.
Bảng 15.2: Điều kiện ước chừng để diệt khuẩn bằng sức nóng ẩm
Vi sinh vật Tế bào dinh dưỡng Bào tử
Nấm men 5 min., 50-60°C 5 min., 70-80°C
Nấm sợi 30 min., 62°C 30 min., 80°C
Trang
14/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
Vi khuẩn 10 min., 60-70°C 2-trên 800 min., 100°C 0,5-12 min, 121°C
Virus 30 min., 60°C
a) Định nghĩa z : khoảng nhiệt độ cần thiết cho đường “thời gian chết
nhiệt” thực hiện một chu trình logarite (Đối với mỗi loại vi sinh vật và
thực phẩm khác nhau, có giá trị D và z khác nhau)
z : tùy thuộc vào loại vi sinh vật cần tiêu diệt và tính chất của sản phẩm. Nói

Klein)
Trị số D và trị số Z được ứng dụng rộng rãi trông công nghiệp chế biến thực
phẩm. Khi sản xuất đồ hộp cần xử lý nhiệt sau khi đưa thực phẩm vào hộp và hàn
hộp lại. Cần xử lý nhiệt để đủ mức diệt được vi khuẩn gây ngộ độc thịt Clostridium
botulinum. Vi khuẩn này gây ra độc tố botulism rất nguy hiểm. Xử lý nhiệt độ đủ
dài để làm cho số lượng bào tử của vi khuẩn này nếu có từ 10
12
giảm xuống chỉ còn
1 bào tử (10°). Trị số D đối với bào tử vi khuẩn này ở 121°C là 0,204 min., vì vậy
để tiêu diệt 10
12
bào tử xuống còn 1 bào tử cần 12D hay 2,5 phút. Trị số Z đối với
Trang
16/23
Hình 15.2: Tính toán trị số Z
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
Clostridium botulinum là 10°C - tức là tăng 10°C thì giảm được 10 lần trị số D. Nếu
diệt khuẩn ở 111°C thì trị số D phải tăng 10 lần, tức là 2,04 phút và trị số 12D tăng
lên đến 24,5 phút .
Vi sinh vật Cơ chất D(
°
C),phút Z (
°
C)
Clostridium botulinum Đệm phosphat D
121
=0,204 10
Cl.perfringens (chủng
kháng nhiệt)
MT nuôi cấy D

đến khoảng 100
0
gọi là vùng sinh động
học. Hầu hết tế bào sinh dưỡng của vi sinh vật bị chết ở nhiệt độ cao protein bị biến
tính, một hoặc hàng loạt enzyme bị bất hoạt. Các enzyme hô hấp đặc biệt là các
enzyme trong chu trình Krebs rất mẫn cảm với nhiệt độ. Sự chết của vi khuẩn ở
nhiệt độ cao cũng có thể còn là hậu quả của sự bất hoạt hóa ARN và sự phá hoại
màng tế bào chất (nói chung các acid nucleic ít mẫn cảm với nhiệt độ so với các
enzyme).
Trang
17/23
Bảng 15.3: Trị số D và trị số Z của một số vi khuẩn gây bệnh
gặp trong thực phẩm
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
a) Nhiệt Độ Thấp
Nhiệt độ thấp (dưới vùng sinh động học) có thể làm bất hoạt các chất vận
chuyển các chất hòa tan qua màng tế bào chất, do thay đổi cấu hình không gian của
permease chứa trong màng hoặc ảnh hưởng đến việc hình thành và tiêu thụ ATP
cần cho quá trình vận chuyển chủ động các chất dinh dưỡng.
Vi khuẩn thường chịu đựng được nhiệt độ thấp. Ở nhiệt độ dưới điểm băng
hoặc thấp hơn chúng không thể hiện hoạt động trao đổi chất rõ rệt. Nhiệt độ thấp có
thể coi là yếu tố chế khuẩn nếu làm lạnh quá nhanh. Trong trường hợp làm lạnh dần
dần xuống dưới điểm băng, cấu trúc tế bào bị tổn hại do các tinh thể băng được tạo
thành nhưng kích thước nhỏ, do tế bào không bị phân hủy. Nếu làm lạnh trong chân
không, các tinh thể băng sẽ thăng hoa, đó là phương pháp đông khô vi sinh vật.
Nhiệt độ thấp được sử dụng để ức chế sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh
vật. Đây là phương pháp quan trọng ngành vi sinh vật học thực phẩm. Ở nhiệt độ
-20°C hay thấp hơn, vật phẩm bị đông lạnh, vi sinh vật bị đình chỉ sinh trưởng. Một
số vi sinh vật bị chết vì các tinh thể băng là phá vỡ màng tế bào,.nhưng lạnh sâu
không làm chết phần lớn các vi sinh vật nhiễm trên vật phẩm. Trên thực tế nhiều

vùng nhiệt có thể chia vi khuẩn thành một số nhóm.
Vi khuẩn ưa lạnh: sinh trưởng tốt nhất ở nhiệt độ dưới 20
0
C thường gặp
trong nước biển, các hồ sâu và suối nước lạnh, chẳng hạn vi khuẩn phát quang, vi
khuẩn sắt, hoạt tính trao đổi chất ở các vi khuẩn này thấp. Trong điều kiện phòng thí
nghiệm, nhiều vi khuẩn ưa lạnh dễ dàng thích ứng với nhiệt độ cao hơn.
Trang
19/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
Vi khuẩn ưa ấm: chiếm đa số, cần nhiệt độ trong khoảng 20-40
0
C. Ngoài các
dạng hoại sinh ta còn gặp các dạng ký sinh gây bệnh cho người và động vật, chúng
sinh trưởng tốt nhất ở 37
0
C (tương ứng với nhiệt độ cơ thể người và động vật).
Vi khuẩn ưa nóng: Giới hạn nhiệt độ sinh trưởng là 30-70
o
C, thích hợp 55-
60
o
C gồm các vi sinh vật sinh trưởng trong đất, phân rác, suối nước nóng.
Các vi khuẩn ưa nóng gồm chủ yếu là các xạ khuẩn, các vi khuẩn sinh bào tử.
Thường gặp chúng trong suối nước nống, trong phân ủ. Các giới hạn nhiệt độ cực
tiểu, tối thích và cực đại được trình bày trong bảng sau.
Các loài Bacillus sống trong đất, thường có nhiệt độ sinh trưởng khá rộng (15
- 40
0
C). Vi khuẩn E. coli có nhiệt độ sinh trưởng 10 - 47,5

vào vết thương sẽ phát triển, sinh độc tố thần kinh gây co cứng gọi là bệnh uốn ván.
Trang
20/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
Nha bào Clostridium chiều ngang của nha bào thường lớn hơn chiều ngang
của tế bào vi khuẩn, nên khi mang nha bào vi khuẩn bị biến đổi hình dạng như hình
thoi, hình vợt, hình dùi trống. Clostridium là loại vi khuẩn kỵ khí bắt buộc.
Nha bào không giữ nhiệm vụ sinh sản như ở các ngành vi sinh vật khác mà chỉ
giữ chức năng lưu tồn mà thôi. Nha bào có khả năng lưu tồn tốt trong những điều
kiện khó khăn của môi trường sống, nha bào có khả năng sống rất lâu. Người ta
phát hiện có nha bào vi khuẩn trong xác sinh vật cổ đại (1000 năm) hoặc dưới đáy
băng hà (3000 năm) hoặc trong quặng mỏ (250 triệu năm) đến nay vẫn còn sống.
Nhiệt độ 100
0
C, nha bào của một số loài của Bacillus có thể chịu được từ 2,5-
20 giờ. Nha bào của vi khuẩn có thể chịu được 100
0
C trong 5 ngày liền. Muốn tiêu
diệt nha bào của vi khuẩn phải thanh trùng ở 121
0
C trong 15-30 phút với nhiệt độ
ướt hoặc 165-170
0
C trong 2 giờ với nhiệt độ khô.
Ngoài việc chịu được nhiệt độ khô cao, nha bào có thể chịu được khô hạn
cũng như tác động của nhiều loại hóa chất, cũng như các loại tia sáng.
b) Bào tử yếm khí Clostridium botulinum là mục tiêu chính trong quá
trình chế biến nhiệt vì :
- Có thể sản sinh ra độc tố làm chết người dù ở liều lượng rất thấp.
Trang

botulinum dạng A, B; enzyme phân giải proteinT < 3,3oC : Clostridium botulinum
dạng B, E, F; không phân giải protein(Carla.1992)
Trang
22/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
Thông thường bào tử Clostridium botulinum không hình thành và phát triển
trong thực phẩm có pH < 4,6. Vì vậy, pH : 4,6 được chọn là ranh giới phân chia
giữa thực phẩm acid và ít acid.
- Trong thực phẩm acid (pH < 4,6) bào tử Clostridium botulinum có thể
hiện diện, không có dấu hiệu liên quan đến sự phát triển nhanh, có thể áp dụng
xử lý nhiệt trung bình để phá hủy chúng (thanh trùng)
- Trong thực phẩm ít acid (pH > 4,6) xử lý nhiệt ở mức độ tương đối có
thể sử dụng với mục đích tiêu diệt bào tử Clostridium botulinum, nhưng phải
kết hợp với quá trình bảo quản mát. Trong trường hợp này, quá trình tiệt trùng
thường được áp dụng hơn.
Xác định điểm kết thúc của quá trình tiệt trùng
Tri số giá trị tiệt trùng F cần được xác định cho mỗi loại hư hỏng do vi sinh
vật. Một trị số của quá trình này được tính toán dựa vào z = 10oC và nhiệt độ qui
ước là 121,1oC, được ký hiệu là F0. Nhiều năm trong thực tế đóng hộp cho phép kết
luận đối với quá trình tiệt trùng nhiệt ẩm, trị số F10121,1 (Clostridium botulinum)
tức là F0 = 3 phút, tại tâm của sản phẩm đóng hộp sẽ cho kết quả an toàn theo quan
điểm an toàn về mặt sức khỏe. Những bào tử của vi sinh vật chịu nhiệt có thể còn
sống đối với quá trinh nhiệt được thiết lập để giết bào tử Clostridium botulinum và
có thể gây hư hỏng cho sản phẩm, nhưng không sinh ra độc tố trong khi bảo quản
thực phẩm.
Vì vậy, việc thiết lập quá trình nhiệt tối thiểu là hướng đến việc tiêu diệt các
bào tử của các giống Clostridium botulinum phân giải protein dựa vào những thông
số z (khoảng nhiệt độ cần thiết để thực hiện 1 chu trình logarit tiêu diệt vi sinh vật)
và nhiệt độ thực hiện quá trình tiêu diệt vi sinh vật.
Điểm kết thúc của quá trình thanh trùng thường được xác định theo “Xác suất