Ứng dụng công nghệ sinh học trong bảo quản và chế biến thực phẩm

1
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC
TRONG BẢO QUẢN & CHẾ BIẾN
THỰC PHẨM
GV: Ths. Phạm Ngọc Minh Quỳnh
BM: Công nghệ sinh học
PHẦN 1: CƠ SỞ SINH HỌC CỦA QUÁ
TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN
THỰC PHẨM
 Vấn đề 1: Thực phẩm
và giá trị dinh dưỡng
của thực phẩm
 Vấn đề 2: Sự biến đổi
chất lượng và sự hư
hỏng thực phẩm
 Vấn đề 3: Bảo quản
thực phẩm
2
THÀNH PHẦN VÀ GIÁ TRỊ DINH
DƯỠNG CỦA THỰC PHẨM
NƯỚC
CHẤT MÀU,
MÙI
ENZYME
KHOÁNG
VITAMINE
GLUXIT
LIPID
PROTEIN
THỰC PHẨM
THÀNH

PHẦN
HÓA HỌC
CỦA
THỰC
PHẨM
GÍA TRỊ DINH DƯỠNG CỦA THỰC PHẨM
 Giá trị dinh dưỡng của thực phẩm là yêu cầu cơ bản đối với
hầu hết các loại thực phẩm.
 Được xác định bằng thành phần hóa học, độ đồng hóa và khả
năng sinh năng lượng.
 Thành phần hóa học quyết định giá trị dinh dưỡng của thực
phẩm
 Độ đồng hóa là mức độ thực phẩm được cơ thể hấp thu trong
quá trình tiêu hóa, được biểu hiện bằng phần trăm (%).
 Khả năng sinh năng lượng của các chất Gluxit, lipit, Protein,
khi bị oxy hóa (hoặc phân hủy) sẽ sinh năng lượng, được biểu
thị bằng kilo calo hay kilo jun trên 100g sản phẩm
THÀNH PHẦN VÀ GIÁ TRỊ DINH
DƯỠNG CỦA THỰC PHẨM
3
SỰ BIẾN ĐỔI CHẤT LƯỢNG VÀ SỰ
HƯ HỎNG THỰC PHẨM
Các biến đổi của nguyên liệu thủy sản sau
khi chết
4
Các biến đổi của nguyên liệu thủy sản sau
khi chết
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến
đổi của cá sau khi chết
 Yếu tố hóa học: thành phần hóa học của cá,

sự phân giải glycogen, ATP, TMAO, pH, sự
tạo thành actomyosin
 Yếu tố vật lý: điện trở của cá, phương pháp
đánh bắt, phương pháp bảo quản, kích cỡ cá,
nhiệt độ…
 Yếu tố vi sinh vật: số lượng vi sinh vật ban
đầu, vi sinh vật nhiễm vào trong quá trình
đánh bắt, vận chuyển, bảo quản…
5
 Sự phân giải glycogen
 Sự phân giải ATP
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến
đổi của cá sau khi chết
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến
đổi của cá sau khi chết
 Sự hình thành TMA
 Sự tạo thành phức chất actomyosin
6
Ảnh hưởng của pH đến sự biến đổi chất
lượng cá
Sự biến đổi pH sau khi cá chết
7
Sự ảnh hưởng của trạng thái cá khi đánh
bắt đến thời gian tê cứng
Ảnh hưởng của vi sinh vật đến sự biến đổi
của thủy sản
8
Ảnh hưởng của vi sinh vật đến sự biến đổi
của thủy sản
 Các vi khuẩn gây thối thường gặp

 Vi khuẩn hiếu khí sinh nha bào như Bacillus
subtilis; B. mesentericus; Bacillus vulgatus … loại
này có rất nhiều trong đất, bụi, không khí và
nước.
 Vi khuẩn hiếu khí không nha bào như Escharichia coli;
Aerobacter cloaeae jordon; Pseudomonas fiuoresen;
Serratiamarcesens …
 Vi khuẩn yếm khí như Clostridium putrificum; Clostridium
butulinum; Clostridium sporogenes …
 Loại vi khuẩn trong ruột cá thường là nhóm E.coli, các loại
yếm khí như Clostridium welchii, Vibrio setique, Bacillus
amytobacter, Bacillus sporogenes… ở cá sống trong vùng
nước bị nhiễm bẩn.
Kiểm tra – bảo quản nguyên liệu thủy sản
 Kiểm tra chất lượng
nguyên liệu đầu vào
theo các hạng mục:
 Kích thước và độ béo
gầy của nguyên liệu
 Mức độ nguyên vẹn
 Mức độ tươi ươn
9
Kiểm tra – bảo quản nguyên liệu thủy sản
 Phương pháp kiểm tra
độ tươi của nguyên liệu
 Cảm quan
 Vật lý
 Hóa học
 Vi sinh
Nguyên liệu thịt

 Nguyên liệu chủ yếu để sản
xuất ra thịt và các sản phẩm
thịt là đại gia súc có sừng
như trâu, bò,… ; gia súc như
heo, cừu, dê,…và gia cầm
như gà, vịt, ngỗng,
 Nguyên liệu thịt là nguồn
cung cấp các chất dinh
dưỡng chủ yếu cho cơ thể
người như: protein, lipid,
khoáng…
10
Nguyên liệu thịt
Cấu trúc thịt gia súc, gia cầm
 Mô cơ
 Mô mỡ
 Mô liên kết
 Mô xương, sụn
 Mô máu
11
Cấu trúc thịt gia súc, gia cầm
Cấu trúc thịt gia súc, gia cầm
 Cấu trúc cơ thịt
12
Giá trị thực phẩm của thịt
Giá trị thực phẩm của thịt phụ
thuộc vào
 · n - Tỷ lệ giữa nước,
protein, lipid
 · Hàm lượng acid amin

không thay thế
 · Hàm lượng acid béo
không no
 · Hàm lượng vitamin nhóm
B
 · Các nguyên tố vi lượng
 · Giá trị cảm quan
Những biến đổi của thịt gia súc sau khi giết
mổ
Thịt sau khi giết mổ
Tê cứng Tự phân (chín tới) Phân hủy- thối rửa
13
Những biến đổi của thịt gia súc sau khi giết
mổ
1. Quá trình tê cứng
 Ngay sau khi chết, mô cơ thịt tươi nóng bị suy yếu, có độ ẩm nhỏ,
môi trường pH gần 6,8 mùi thơm và vị thể hiện không rõ ràng. Sau
khi động vật đình chỉ sự sống trong mô cơ sự tê cóng sẽ bắt đầu
 Biểu hiện bên ngoài cứng và có sự co ngắn của mô cơ. Thời gian tê
cứng diễn ra phụ thuộc vào đặc tính con vật và nhiệt độ môi trường.
Thịt bò ở nhiệt độ 15 ÷ 18o C sự tê cóng hoàn toàn bắt đầu xảy đến
sau 10 ÷ 12 giờ ; ở nhiệt độ gần 0oC diễn ra sau 18 ÷ 24 giờ. Vào lúc
này độ rắn của thịt tăng khoảng 25%, thịt như thế có độ rắn lớn kể cả
sau khi nấu.
 Tê cóng sau khi chết của bắp cơ là kết quả của sự phát triển các quá
trình hóa sinh phức tạp do enzyme. Chủ yếu là các quá trình phân
giải: glycogen, creatinphosphat, adenosintriphosphat, sự tạo thành
phức actomyosin …
Những biến đổi của thịt gia súc sau khi giết
mổ

2. Quá trình tự phân (chín tới) của thịt
 Chín tới là tập hợp những biến đổi về tính chất của thịt, gây nên bởi
sự tự phân sâu sắc, kết quả là thịt có được những biểu hiện tốt về
hương thơm và vị, trở nên mềm mại tươi ngon, so với thịt ở trạng thái
tê cứng, có độ ẩm lớn hơn và dễ bị tác dụng của enzyme tiêu hóa hơn.
 Tốc độ phát triển quá trình tự phân trong thịt phụ thuộc vào nhiệt độ,
loài, tuổi, bộ phận trên súc thịt và trạng thái động vật trước khi giết.
 Quá trình tự phân có thể điều chỉnh được bằng cách thay đổi nhiệt độ
bảo quản.
 Quá trình chín tới sinh ra acid lactic, làm giảm môi trường pH xuống
khoảng 5 ÷ 6 , hạn chế được sự phát triển của vi sinh vật có tác dụng
tốt đến quá trình bảo quản. Ta có thể dựa vào trị số pH để đánh giá
thịt tươi hay không tươi.
 Trong thực tế, tùy theo mục đích chế biến mà người ta đề nghị thời
gian chín tới
14
Những biến đổi của thịt gia súc sau khi giết
mổ
3. Quá trình phân hủy thối rữa
 Sau quá trình tự chín nếu bảo quản không tốt thịt đi đến quá trình thối hỏng.
Giai đoạn thối rữa do vi sinh vật gây nên, các vi sinh vật hoạt động tạo ra các
men phân hủy protein, lipid thành các hợp chất Indol, NH3 , H2S …
 Sự phân hủy protein là nguyên nhân làm ẩm ướt bề mặt và xuất hiện chất
nhầy, đồng thời với sự tiết chất nhầy trên bề mặt thịt phân hủy, màu sắc, mùi,
độ chắc và các chỉ tiêu khác của thịt cũng bị biến đổi. Thịt màu đỏ đầu tiên
chuyển sang màu nhợt nhạt rồi sang màu xanh nhạt.
 Các dấu hiệu phân hủy thối rữa ở các mô khác nhau xuất hiện vào các thời kỳ
khác nhau.
 Độ bền vững đối với sự phân hủy thối rữa của các mô tăng lên theo thứ tự
như sau: mô máu, mô cơ, mô mỡ, mô liên kết.

Một số hình ảnh gia súc, gia cầm sau giết
mổ
15
Các dạng hư hỏng của thịt
Sự thối rửa
 Phân hủy thối rữa là sự biến đổi phức
tạp đặc trưng nhất xảy ra trong thịt.
Trong đó sự phân giải protein đóng
vai trò quan trọng trong sự phân hủy
thối rữa do hoạt động của các vi sinh
vật trên bề mặt thịt gây ra và được
chia làm 3 giai đoạn :
- Quá trình thủy phân protein dưới tác
dụng của enzyme protease.
- Quá trình khử acid amin thành
amoniac, acid (acetic, propyonic,
butyric), rượu (propyolic, butylic,
amylic), H2S, indol, skatol.
- Các chất hữu cơ được tạo thành do
sự phân hủy sơ bộ acid amin lại tiếp
tục chuyển hóa.
Các dạng hư hỏng của thịt
2. Sự hóa nhầy bề mặt
 Đây là dạng hư hỏng thường
gặp ở thịt bảo quản lạnh, nhất
là độ ẩm của không khí cao
(trên 90%) sự hóa nhầy gây ra
bởi các giống trực khuẩn chịu
lạnh, hiếu khí, không nha bào
thuộc giống Achromobacter và

Pseudomonas.
 Nhiệt độ tối ưu cho sự hóa
nhầy khoảng 2 ÷ 10
0
C.
 Nhiệt độ bảo quản thích hợp là
từ 0 ÷ 2
0
C, ẩm độ tương đối
của không khí tương ứng là 85
÷ 90%.
16
Các dạng hư hỏng của thịt
3. Sự lên men chua
 Hiện tượng này thường gặp
ở thịt không được làm sạch
hết máu khi giết mổ và
trong nhiều trường hợp
không làm lạnh.
 Vi khuẩn gây ra quá trình
này thường là trực khuẩn
yếm khí Bacillus
utripacens.
 Sự lên men chua biểu thị
bằng sự xuất hiện mùi chua
khó chịu, thịt bị xám và
mềm nhũn.
Sản phẩm nem chua
Các dạng hư hỏng của thịt
4. Sự mốc thịt

 Sự mốc thịt gây ra do sự phát
triển của các loài nấm mốc trên
bề mặt thịt.
 Quá trình mốc thường bắt đầu
bằng sự xuất hiện trên bề mặt
thịt những vết chấm hoặc
những mạng tơ có màu trắng,
về sau những vết đó lây lan dần
và có màu đậm hơn.
 Nấm mốc thuộc họ
Mucoreadae tạo thành những
vệt trắng xám, Clasosporium
herbarium tạo thành những vết
đen. Nấm Penicillinium tạo
thành vết xanh.
17
CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO QUẢN
THỰC PHẨM
 MỤC TIÊU
1. Duy trì chất lượng thực phẩm tốt nhất trong
thời gian dài nhất có thể.
2. Ngăn chặn, hạn chế các quá trình biến đổi
xấu xảy ra làm hư hỏng thực phẩm.
NGUYÊN NHÂN GÂY HƯ HỎNG THỰC PHẨM
1. Nguyên nhân tự thân: các phản ứng do enzyme nội
tại; các phản ứng phân giải, kết hợp giữa các thành
phần trong thực phẩm.
2. Do vi sinh vật: có sẵn trong thực phẩm hoặc nhiễm
từ ngoài vào
3. Tác động của các yếu tố bên ngoài: độ ẩm, nhiệt

độ, ánh sáng, hệ vi sinh vật…
CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO QUẢN
THỰC PHẨM
18
 CÁC NGUYÊN TẮC BẢO QUẢN THỰC
PHẨM
1. Nguyên tắc Bioza
2. Nguyên tắc Anabioza
3. Nguyên tắc Abioza
CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO QUẢN
THỰC PHẨM
CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN THỰC
PHẨM THEO NGUYÊN TẮC BIOZA:
 Ngủ đông, tiềm sinh
 Bảo quản trong điều kiện vô trùng
CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO QUẢN
THỰC PHẨM
19
CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO
QUẢN THỰC PHẨM
CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN THỰC PHẨM
THEO NGUYÊN TẮC ANABIOZA:
 Sử dụng nhiệt độ cao hoặc thấp
 Sử dụng hóa chất: muối, đường, axit, chitozan,
bacteriocin…
 Sử dụng áp suất cao (High Pressure)
 Sử dụng trường xung điện (Pulsed electric field)
 Sử dụng phương pháp bao gói có điều chỉnh thành
phần khí quyển
CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO

QUẢN THỰC PHẨM
CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN THỰC
PHẨM THEO NGUYÊN TẮC ABIOZA:
 Thanh trùng nhiệt độ cao
 Chiếu xạ
 Siêu âm
 Hóa chất diệt khuẩn
 Chất kháng sinh
20
Vấn đề 4: Ứng dụng VSV trong CNTP
SỰ HƯ HỎNG THỰC PHẨM VÀ
NGỘ ĐỘC THỰC PHẨM DO VI SINH VẬT
21
NGUỒN GỐC CỦA VI SINH VẬT
THỰC PHẨM
 1. Nguồn tự thân  2. Nguồn xâm nhiễm từ
bên ngoài vào
TÌNH HÌNH NGỘ ĐỘC THỰC PHẨM
22
131711492012 (5
tháng đầu
năm)
36632747001482011
39785156641752010
41373552121522009
Số người
nhập viện
Số người
chết
Số người

bị ngộ
độc
Số vụNăm
TÌNH HÌNH NGỘ ĐỘC THỰC PHẨM
(Nguồn Cục An Toàn Vệ sinh thực phẩm-Bộ y tế)
Tình hình ngộ độc thực phẩm trong cả nước thời gian qua
Nguyên nhân chính các vụ ngộ độc thực phẩm là do thực phẩm
không an toàn. Trong đó:
-Ngộ độc do vi sinh vật chiếm 51%, hoá chất 8% và do thực
phẩm có độc 27%.
- Mới đây, Cục Thú y Hà Nội và TP.HCM đã khảo sát thực
phẩm động vật trên 2 địa bàn và phát hiện mẫu bị ô nhiễm vi
sinh vật ở Hà Nội là 81% và TP HCM là 32%.
23
Các chỉ tiêu vi sinh vật cần quan tâm
khi kiểm nghiệm thực phẩm
 1. Tổng vi khuẩn hiếu khí
 2. Coliforms
 3. E. coli
 4. Staphylococcus aureus
 5. Shamonella
 6. Vibrio parahaemolyticus
 7. Bacillus cereus
 8. Steptococcus facecalis
 9. Pseudomonas aeruginosa
 10. Clostridium botulinum
 11. Clostridium
perfringens
 12. Tổng số nấm
men, nấm mốc

 13. Shigella spp.
 14. Listeria
monocytogenes
Ứng dụng CNSH trong chế biến và bảo
quản thực phẩm
Sử dụng vi sinh vật
24
Nuôi cấy VSV thu sinh khối
 Khái niệm “sinh khối”
"Sinh khối là tổng trọng lượng của sinh vật
sống trong sinh quyển hoặc số lượng sinh vật
sống trên một đơn vị diện tích, thể tích vùng".
Nuôi cấy VSV thu sinh khối
 Quy trình cơ bản:
Nhân giống
VSV
Nhân giống
cấp 1, 2, 3
Chế tạo MT
LÊN MEN
Khử trùng MT
Kiểm tra sự
tạo thành sản
phẩm
Thu hồi Sinh
khối
25
Nuôi cấy VSV hợp chất thứ cấp
 Quy trình cơ bản:
Nhân giống

VSV
Nhân giống
cấp 1, 2, 3
Chế tạo MT
LÊN MEN
Khử trùng MT
Kiểm tra sự
tạo thành sản
phẩm
Thu Sản
phẩm

Tế bào VSV Dịch MT
Sử dụng VSV chế biến các sản phẩm lên
men