Tiểu luận môn vi sinh vật thực phẩm HƯ HỎNG CÁ DO VI SINH VẬT VÀ CÁCH XỬ LÝ

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

trên mà tế bào bị tổn thương đến mức khó hồi phục và dẫn đến việc ức chế sinh
trưởng. Tại điều kiện nhiệt độ rất thấp màng sinh chất bị kết đông lại, enzyme cũng
ngừng hoạt động. Nói chung, nếu vượt quá nhiệt độ tốt nhất đối với vi sinh vật,
chức năng và kết cấu tế bào đều bị ảnh hưởng. Nếu nhiệt độ rất thấp, tuy chức năng
chịu ảnh hưởng nhưng thành phần hóa học và kết cấu không nhất thiết chịu ảnh
hưởng.
Do ảnh hưởng hai mặt, vừa có lợi vừa có hại của nhiệt độ đối với vi sinh vật
mà có thể xác định các loại nhiệt độ cơ bản (cardinal temperaturre) đối với sự sinh
trưởng của vi sinh vật. Đó là nhiệt độ thấp nhất (minimum), nhiệt độ tốt nhất
(optimum) và nhiệt độ cao nhất (maximum) đối với sự sinh trưởng.
Độc tố của vi khuẩn là một trong những nguyên nhân gây ngộ độc thực phẩm
và ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của con người. Nó liên quan mật thiết đến công
Trang 2/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
tác kiểm tra và vệ sinh an toàn toàn thực phẩm. Vì vậy vấn đề vệ sinh và an toàn
thực phẩm càng phải được quan tâm ở các cấp, các ngành. Và các quá trình gia
nhiệt để tiêu diệt vi sinh vật trong thực phẩm có ý nghĩa rất quan trọng, có như vậy
mới có thể đáp ứng nhu cầu thực phẩm ngày càng nhiều của người dân cùng với
ngành công nghiệp sản xuất và chế biến thực phẩm cũng như các nhà hàng khách
sạn ngày càng phát triển mạnh.
Trang 3/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
1. DESCRIBING A HEAT PROCESS
Heating processes are neither uniform nor instantaneous. To be able to
compare the lethal effect of different processes it is necessary for us to have some
common currency to describe them. For appertization processes this is known as the
F value; aparameter which expresses the integrated lethal effect of a heat process in
terms of minutes at a given temperature indicated by a subscript. A process may
have an F
121

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

the D
121
of the target organism and the number of decimal reductions considered
necessary.
F
121
= D
121
*(logN
0
– log N)
In this exercise, the canner will have two objectives, a safe product and a
stable product. From the point of view of safety in low acid canned foods (defined
as those with a pH >=44.5) Clostridium botulinum is the principle concern. The
widely accepted minimum lethality for a heat process applied to low-acid canned
foods is that it should produce 12 decimal reductions in the number of surviving C.
botulinum spores (log N
0
- log N =12). This is known as the 12D or botulinum cook.
If D
121
of C.botulinum is 0.21 minutes then a botulinum cook will have an F
0
of 12 *
0.21 = 2.52 min. The effect of applying a process with this F
0
to a product in which
every can contains one spore of C.botulinum (N
0
=1) will be that a spore will

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

0
values used in
commercial canning are presented in Table 4.4
Table 4.4 Typical F
0
values for some canned foods
Food F
0
(min)
Asparagus 2–4
Beans in tomato sauce 4–6
Carrots 3–4
Peas 4–6
Milk pudding 4–10
Meats in gravy 8–10
Potatoes 4–10
Mackerel in brine 3–4
Meat loaf 6
Chocolate pudding 6
Having decided the F value required, it is necessary to ensure that the F
0
value actually delivered by a particular heating regime achieves this target value. To
Trang 5/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
do this, the thermal history of the product during processing is determined using
special cans fitted with thermocouples to monitor the product temperature. These
must be situated at the slowest heating point in the pack where the F
0
value will be
at a minimum. The precise location of the slowest heating point and the rate at

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

where L
R
is the lethal rate at 121
0
C.
Since
z = (T
2
– T
1
) / (log D
1
– log D
2
)
and substituting T
2
= 121
0
C; T
1
= T; D
2
= D
121
and D
1
= D
T
L

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. (

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
102.0 0.002 0.004 0.008 0.012 0.018 0.026
103.0 0.003 0.005 0.010 0.015 0.023 0.031
104.0 0.004 0.007 0.013 0.019 0.028 0.038
105.0 0.005 0.010 0.016 0.024 0.034 0.045
110.0 0.026 0.041 0.058 0.077 0.098 0.119
115.0 0.134 0.172 0.209 0.245 0.278 0.310
120.0 0.694 0.727 0.753 0.774 0.793 0.808
under a curve describing a plot of lethal rate against time gives the overall
process lethality, F
0
(Figure 4.6).
Trang 7/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
F
0
= L
R
dt
This procedure has safeguards built into it. If the slowest heating point
receives an appropriate treatment then the lethality of the process elsewhere in the
product will be in excess of this. A further safety margin is introduced by only
considering the heating phase of the process; the cooling phase, although short, will
also have some lethal effect.
Process confirmation can also be achieved by microbiological testing in
which inoculated packs are put through the heat process and the spoilage/survival
rate determined. Heat penetration studies though give much more precise and

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

nhiệt độ đó trong bốn phút và sau đó làm lạnh ngay lập tức, nó thậm chí không nhất
thiết có nghĩa rằng sản phẩm bao giờ cũng đạt đến 121
0
C. Giá trị F sẽ phụ thuộc
vào giá trị z của các sinh vật quan tâm, nếu z = 10
0
C sau đó 1 phút ở 111
0
C có F
121
= 0.1, nếu z = 5
0
C sau đó F
121
sẽ có giá trị là 0.01. Do đó, cần thiết để xác định cả
hai giá trị z và nhiệt độ khi nói tới giá trị F. Đối với các bào tử z thường khoảng 10
0
và F
121
được xác định bằng cách sử dụng giá trị này được chỉ định là F
0
.
Để xác định giá trị F
0
cần thiết trong một quá trình cụ thể ta cần phải biết D
121
của sinh vật mục tiêu và số lượng thập phân cần thiết.
F
121
= D

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

của C. Botulium ( N
0
= 1) sẽ là một bào tử sẽ tồn tại trong mỗi 10
12
.
Sản phẩm nào cũng có mục tiêu là không hỏng với một tỷ lệ quá cao. Khi hư
hỏng là một sự chấp nhận thất bại so với sự sống C. botulinum, yêu cầu đối với hư
hỏng liên quan không cần phải quá nghiêm trọng. Trong quyết định quá trình nhiệt
được áp dụng, một số yếu tố phải được cân nhắc.
(1) Chi phí kinh tế của một tỷ lệ nhất định hư hỏng ?
(2) Chi phí xử lý bổ sung để giảm tỷ lệ hư hỏng ?
(3) Sự bổ sung chế biến này có dẫn đến thiệt hại đáng kể chất lượng sản phẩm ?

Hầu hết các công ty đóng hộp có tỷ lệ hư hỏng chấp nhận được trong quá trình
chế biến là trong 1năm khoảng 10
5
-10
6
và điều này là bình thường đạt được thông
qua 5-6 lần giảm số lượng bào tử có nguy cơ bị hư hỏng (các USFDA sử dụng như
là thước đo 6D của họ). PA3679, Clostridium sporogenes thường được sử dụng như
là một dự báo cho quá trình hư hỏng và thường có một D
121
trong khoảng 1 phút.
Điều này sẽ chuyển thành một quá trình với một giá trị F
0
của 5-6, đủ để sản xuất
khoảng 24-30 lần giảm số bào tử C. botulinum khả thi - cũng vượt yêu cầu tối thiểu
của các quá trình nấu botulinum. Một số F
0

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

vị trí chính xác của nhiệt độ thấp nhất và tốc độ chậm nhất của việc tăng nhiệt độ
phụ thuộc vào các đặc tính vật lý. Truyền nhiệt trong thức ăn rắn như các loại thịt
chủ yếu là do dẫn nhiệt, là quá trình chậm và làm nóng các điểm chậm nhất là trung
tâm của các thể. (Hình 4.5) Khi chất lỏng chuyển động ở thể này, sẽ làm nóng
nhanh hơn bởi vì các dòng đối lưu được thiết lập và truyền nhiệt hiệu quả hơn.
Trong trường hợp này, điểm nóng thấp nhất nằm trên trục trung tâm ion nhưng gần
cá điểm nóng. Các điểm làm nóng thấp nhất không phải luôn luôn dễ dàng để dự
đoán. Nó có thể thay đổi trong quá trình chế biến sản phẩm, trong đó trải qua một
quá trình chuyển đổi rắn_ lỏng trong quá trình làm nóng, tạo ra một đường cong
làm nóng bị hỏng trong đó cho thấy một pha, của sự đối lưu làm nóng tiếp theo là
một trong những dẫn nhiệt. Trong hầu hết các trường hợp làm nóng là do dẫn truyền
nhưng một số có đối lưu không dẫn truyền nhiệt tinh khiết và làm nóng các điểm
thấp nhất phải bằng cách xác định thực nghiệm.
Trang
11/23
Bảng 4.4 Giá trị F
0
tiêu biểu của một số thực phẩm đóng hộp
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
Chuyển động của vật chất trong có thể cải thiện trao đổi nhiệt và sẽ giảm thời
gian xử lý. Điều này được khai thác trong một số loại nồi chưng đóng hộp mà
khuấy trộn các hộp trong khi chế biến để thúc đẩy sự xáo trộn trong sản phẩm. Giá
trị F có thể được tính từ quá trình sử dụng nhiệt của một sản phẩm bằng cách chỉ
định một tỷ lệ gây tử vong cho mỗi nhiệt độ trên đường cong nhiệt. Tỷ lệ tử vong,
L
R
, ở nhiệt độ cụ thể là tỷ số giữa tỷ lệ tử vong của vi sinh vật ở đó nhiệt độ đến tỷ
lệ tử vong ở nhiệt độ gây tử vong. Ví dụ, sử dụng 121
o
C như là nhiệt độ tham khảo:

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

102.0 0.002 0.004 0.008 0.012 0.018 0.026
103.0 0.003 0.005 0.010 0.015 0.023 0.031
104.0 0.004 0.007 0.013 0.019 0.028 0.038
105.0 0.005 0.010 0.016 0.024 0.034 0.045
110.0 0.026 0.041 0.058 0.077 0.098 0.119
Trang
12/23
Giá trị z
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
115.0 0.134 0.172 0.209 0.245 0.278 0.310
120.0 0.694 0.727 0.753 0.774 0.793 0.808
Các bước thực hiện đã được xây dựng an toàn bên trong nó. Nếu các điểm
nóng chậm nhất nhận được xử lý thích hợp thì tính gây chết của quá trình này ở nơi
khác trong sản phẩm sẽ vượt quá về điều này. Một biên độ an toàn hơn nữa là chỉ
xem xét các giai đoạn của quá trình làm nóng, những giai đoạn làm lạnh, mặc dù
ngắn, cũng sẽ có một số tác dụng gây chết .
Quy trình xác nhận cũng có thể đạt được bằng cách kiểm tra vi sinh trong đó
những gói VSV được tiêm được đưa qua quy trình nhiệt và hư hỏng / tỷ lệ sống sót
Trang
13/23
Bảng 4.5
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
được xác định. Nghiên cứu quá trình xâm nhập của nhiệt độ thông qua các nghiên
cứu cho nhiều thông tin chính xác hơn nữa và có thể dùng khi những gói tiêm
chủng đưa ra sự thay đổi giống mà sự thay đổi này có thể ảnh hưởng đến sức đề
kháng và cũng như những mô hình phục hồi.
Sự thay đổi trong bất kỳ khía cạnh của sản phẩm hoặc chế biến của nó sẽ đòi hỏi
quá trình nhiệt để được tái kiểm tra và không làm điều này có thể có hậu quả
nghiêm trọng. Một ví dụ đầu tiên của điều này gây xôn xao vào giữa thế kỷ XIX,
khi số lượng rất lớn thịt đóng hộp cung cấp cho Hải quân Hoàng gia thối rữa dẫn

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

chung, người ta chọn loài sinh bào tử Clostridium botulinum là mục tiêu của quá
trình thanh trùng và đại diện cho loài chịu nhiệt, có z = 10oC
b) Mối liên hệ giữa trị số Z và D
Vì tăng nhiệt là biện pháp rất quan trọng để khống chế vi sinh vật cho nên cần có
một tiêu chuẩn chính xác đối với hiệu suất diệt khuẩn bằng sức nóng (heat-killing
efficiency). Trước đây dùng điểm gây chết do nhiệt (thermal death point, TDP). Đó
là nhiệt độ thấp nhất đủ để diệt hết vi sinh vật trong dịch huyền phù (suspention)
sau 10 phút. Nhưng vì vi sinh vật chết theo phương thức logarit, cho nên trên lý
thuyết không có thể tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật trong một mẫu vật, tức là phải
kéo dài thời gian tăng nhiệt. Vì vậy có một phương thức biểu thị chính xác hơn và
đã được tiếp nhận rộng rãi, đó là Thời gian giảm thiểu thập phân (decimal reduction
time, D) hoặc gọi là Trị số D (D value). Trị số D là thời gian cần thiết để diệt hết
90% vi sinh vật hoặc bào tử trong một mẫu vật ở một nhiệt độ nhất định. Trên một
đồ thị bán logarit (semilogarithmic plot) thấy rõ số lượng vi sinh vật biến đổi theo
thời gian tăng nhiệt (hình 15.2). Trị số D là thời gian cần thiết để số lượng vi sinh
vật giảm 10 lần. Trị số D liên quan đến tính đề kháng của vi sinh vật đối với các
nhiệt độ khác nhau. Từ trị số D mà tính ra trị số Z (Z value). Trị số Z là nhiệt độ
tăng lên đủ để làm giảm 1/10 trị số D. Một cách biểu thị khác là trị số F (F value) đó
là thời gian cần thiết (tính bằng min.) đủ để diệt hết một quần thể tế bào hoặc bào tử
ở một nhiệt độ nhất định (thường là 121°C).
Trang
15/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1

Căn cứ vào trị số D ở các nhiệt độ khác nhau để tính ra trị số Z. Trị số Z có thể
dùng để tính toán mối quan hệ giữa nhiệt độ và thời gian sống sót của vi sinh vật.
Trị số Z là số nhiệt độ tăng đủ để làm giảm 10% trị số D. Trong đồ thị này trị số Z
là 10,5
0
C. Trị số D biểu thị bằng thang logarit. (Theo sách của Prescott, Harley và

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

90
=3-5 6-8
Salmonella Sản phẩm gà D
60
=0,39-0,40 4,9-5,1
Staphylococcus aureus Sản phẩm gà
SP gà tây
Dung dịch NạCl
0,5%
D
60
=5,17-5,37
D
60
=15,4
D
60
=2,0-2,5
5,2-5,8 6,8
5,6
4. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN VI SINH VẬT .
Hoạt động trao đổi chất của vi khuẩn có thể coi là kết quả của các phản ứng
hóa học. Vì các phản ứng này phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ, nên yếu tố nhiệt độ
rõ ràng ảnh hưởng sâu sắc đến các quá trình sống của tế bào. Tế bào thu được nhiệt
độ chủ yếu từ môi trường bên ngoài, một phần cũng do cơ thể thải ra, do kết quả
của hoạt động trao đổi chất.
Hoạt động của vi sinh vật bị giới hạn trong môi trường chứa nước ở dạng có
thể hấp thụ. Vùng này của nước nằm từ 2
0

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

Trang
18/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
phòng thí nghiệm dùng các tủ lạnh sâu -30°C hay -70°C để bảo quản vi sinh vật. Vì
thực phẩm đông lạnh có thể chứa nhiều vi sinh vật, cho nên khi làm tan băng phải
xử lý ngay để tiêu thụ, tránh để tổn hại và để cho các vi sinh vật gây bện phát triển.
Bảo quản lạnh giúp làm chậm sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật,
nhưng không đủ làm ngừng hẳn sự sinh trưởng. Đáng mừng là phần lớn các vi sinh
vật gây bệnh là thuộc loại ưa ấm (mesophilic) và không sinh trưởng được ở nhiệt độ
4°C. Các vật giữ lạnh bị hư hỏng bởi các vi khuẩn ưa lạnh (psychrophilic) và chịu
lạnh (psychrotrophic) nhất là khi có tồn tại nước, các tủ lạnh chỉ dùng để bảo quản
ngắn hạn thực phẩm và các vật phẩm khác.
b) Nhiệt độ cao
Nhiệt độ cao trên 65
0
C sẽ gây tác hại cho vi sinh vật và ở nhiệt độ 100
0
C
hoặc hơn vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt gần hết trong một thời gian nhất định. Đó là
do nhiệt độ cao đã làm biến tính protein tế bào, enzyme bất hoạt, mang tế bào bị
phá hủy và có thể tế bào bị đốt cháy hoàn toàn.
Tác dụng của nhiệt độ cao đối với vi sinh vật còn có quan hệ với các nhân tố
khác như thời gian tác động, sức chịu nhiệt của vi sinh vật , sức chịu nhiệt phụ
thuộc vào bản chất tế bào đó là tính di truyền, tuổi và có hay không có nha bào
và sau cùng là sự tồn tại của chúng trong môi trường có độ pH, thẩm áp và hợp
chất hữu cơ khác nhau. Đây chính là cơ sở của việc khử trùng nhiêt độ cao có
hiệu quả.
Giới hạn giữa nhiệt độ cực tiểu và nhiệt độ cực đại là vùng nhiệt sinh trưởng
của vi sinh vật. Giới hạn này rất khác nhau giữa các loài vi khuẩn: tương đối rộng ở
các vi khuẩn hoại sinh nhưng rất hẹp ở các vi khuẩn gây bệnh. Tùy theo quan hệ với

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

0
C. Vi khuẩn gây bệnh
lậu gonococcus phát triển ở nhiệt độ 36 - 40
0
C. Năm 1983 J. A. Baross đã phát hiện
có một loài vi khuẩn ưa nhiệt, sinh trưởng thích hợp ở 250 - 300
0
C.
Nhóm vi khuẩn
Nhiệt độ sinh trưởng (
0
C)
Cực
tiểu
Tối
thích
Tối đa
Ưa lạnh 0-5 5-15 15-20
Ưa ấm 10-20 20-40 40-45
Ưa nóng 25-45 45-60 60-80
5. ClOSTRIDIUM BOTULINUM.
a) Đặc điểm của Clostridium
Là trực khuẩn Gram dương, hình gậy hai đầu tròn kích thước khoảng 0,4 -1 x
3 - 8 µm, sinh nha bào, 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, có nhiều loại gây bệnh cho người
và gia súc như: Clostridium tetani, Clostridium chauvoei (ung khí thán),
Clostridium pasteurianum (vi khuẩn cố định nitơ). Clostridium tetani nha bào có
trong đất và những nơi ẩm ướt dơ bẩn, nha bào tồn tại rất lâu, nếu chúng xâm nhập

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

21/23
Hình 2.7. Bào tử hình viên
đạn của trực khuẩn
Clostribium sp.
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
- Có khả năng thành lập bào tử, rất bền nhiệt
Clostridium botulinum có thể tìm thấy bất cứ nơi đâu, vì vậy hầu hết nguyên
liệu đều nhiễm vi sinh vật này, nên chúng quan hệ mật thiết tới lĩnh vực an toàn
thực phẩm
Chính vì những lý do trên, Clostridium botulinum được xem là nguyên nhân
gây ngộ độc thực phẩm.
Để tránh sự "bùng nổ" về ngộ độc, các nhà chế biến thực phẩm cần :
- Giảm mật số bào tử Clostridium botulinum đến mức có thể chấp nhận
được trong thực phẩm
- Ngăn cản sự phát triển của Clostridium botulinum (bào tử) và quá
trình sản sinh độc tố
Trong thực tế rất khó vô hoạt bào tử Clostridium botulinum, vì vậy để tránh
hư hỏng đòi hỏi phải xử lý ở nhiệt độ cao, đây là nguyên nhân dẫn đến việc giảm
tính chất dinh dưỡng, cảm quan của các thực phẩm, không đáp ứng được đòi hỏi
của người tiêu dùng.
Chính vì thế, việc ngăn cản hư hỏng thực phẩm thường là hạn chế sự phát
triển nhanh của bào tử Clostridium botulinum hơn là vô hoạt. Việc xử lý nhiệt thành
công để phá hủy bào tử Clostridium botulinum là kết hợp với nhiều yếu tố (yếu tố
bên trong và bên ngoài) như pH, nhiệt độ, oxy, độ hoạt động của nước, phụ gia bảo
quản hoặc kết hợp với nhóm vi sinh vật cạnh tranh
c) Các nội và ngoại tác nhân góp phần ngăn chặn sự phát triển của
clostridium botulinum
Yếu tố bên trong- aw : 0,93 (theo FDA, aw < 0,85)- pH < 4,6- Phụ
gia : Nitrit : 0,1 – 0,2g/kg, Muối : < 100g/kg
Yếu tố bên ngoài- Nhiệt độ bảo quảnT < 10oC : Clostridium

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

của một vi sinh vật còn sống sót” (PNSU: Probability of a Non-Sterile Unit)
Trang
23/23
GVHD: Đào Hồng Hà Nhóm 1
Trang
24/23