Sinh trưởng của vi sinh vật trong thực phẩm

Sinh trưởng của vi sinh vật trong thực phẩm

Sinh trưởng của vi sinh vật
trong thực phẩm
Bởi:
Nguyễn Lân Dũng
buivietha

Sinh trưởng của vi sinh vật trong thực phẩm
Thực phẩm cung cấp chất dinh dưỡng cho chúng ta, nhưng cũng đồng thời là môi trường
thích hợp cho sự sinh trưởng của vi sinh vật. Sự sinh trưởng của vi sinh vật được kiểm
soát bằng các yếu tố có liên quan đến chính thực phẩm hay các yếu tố bên bên trong và
môi trường nơi thực phẩm được bảo quản, hoặc là những gì mà được miêu tả như các
yếu tố bên ngoài, được chỉ trong sơ đồ 1.

Các nhân tố bên trong và bên ngoài ảnh hưởng lên sự sinh trưởng của vi sinh vật trong thực
phẩm. (Theo Prescott-Harley-Klein, 2002)

Những nhân tố bên trong hay những nhân tố liên quan đến thực phẩm bao gồm: pH, độ
ẩm, hoạt tính của nước, thế oxi hóa khử, cấu trúc vật lí của nước, sự có mặt của chất
dinh dưỡng và khả năng có mặt của các tác nhân kháng vi sính vật tự nhiên. Còn nhân
1/5


Sinh trưởng của vi sinh vật trong thực phẩm

tố bên ngoài hay môi trường bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm tương đối, sự có mặt của CO2,
O2, số lượng và chủng loại vi sinh vật có trong thực phẩm.
Các nhân tố bên trong (Intrinsic factors)
Các thành phần cấu tạo nên thực phẩm là những nhân tố then chốt bên trong ảnh
hưởng tới sự sinh trưởng của vi sinh vật. Nếu như một thực phẩm về cơ bản có chứa

carbohydrate thì sự phá hỏng ít dẫn tới việc sinh ra các mùi khó chịu. Vì thế các thực
phẩm như bánh mỳ, mứt, hay một số hoa quả đầu tiên bị hỏng do sự phát triển của nấm.
Ngược lại, khi thực phẩm chứa một lượng lớn là protein hay chất béo (như thịt hay bơ)
thì sự phá hỏng có thể tạo ra một lượng lớn mùi khó chịu. Chỉ cần nghĩ tới trứng thối là
đủ hiểu chuyện này. Sự phân giải protein và phân giải kị khí của protein đã tạo ra một
lượng lớn mùi hôi thối của các hợp chất như indol, skatol, các amin cadaverin hữu cơ.
Sự phân hủy của các thực phẩm chứa các chất béo cũng tương tự như thế. Chẳng hạn
như sự sản sinh các chuỗi acid béo ngắn từ chất béo làm cho bơ bị ôi và khó chịu.
Sự khác biệt trong quá trình làm hỏng các loại thực phẩm. (Theo Prescott-HarleyKlein, 2002 )
Cơ chất

Tên thực
phẩm

Các phản ứng
hóa học

Các sản phẩm điển hình và tác dụng
của chúng

Pectin

Hoa quả

Phân giải
pectin

Methanol, acid uronic (làm mất cấu
trúc về hình thái và dễ bị thối nhũn)

Thịt

Phân giải
protein và
nhóm amin

Amino acid, peptid, amin, H2S, indol
(gây đắng, chua, gây nhớt, muìo khó
chịu)

Các thực
Carbohydrat phẩm chứa
tinh bột

Thủy phân
tinh bột và lên
men

Acid hữu cơ, CO2, rượu… (làm chua
và acid hóa)

Lipit

Thủy phân,
phân hủy acid
béo

Glycerol, acid béo hỗn hợp (tạo mùi ôi,
gây đắng).

Protein

Bơ

Độ pH của thực phẩm cũng là một trong các tiêu chí quan trọng. Nếu pH thấp sẽ thích
hợp hơn cho sự sinh trưởng của nấm men và nấm sợi. Nếu pH trung tính hay kiềm, như
trong thịt thì vi khuẩn sẽ chiếm ưu thế. Sự phá hỏng thực phẩm phụ thuộc vào cơ chất
chính có mặt trong đó.
Sự có mặt của nước cũng ảnh hưởng tới sự xâm nhập của vi sinh vật trong thực phẩm.
Làm khô thực phẩm, có thể khống chế hoặc có thể loại bỏ quá trình phá hủy thực phẩm.
Sự có mặt của nước được đo bằng đại lượng hoạt độ của nước (aw). Đại lượng này được

2/5


Sinh trưởng của vi sinh vật trong thực phẩm

tính bằng tỉ lệ giữa độ ẩm tương đối trong không khí trên một dung dịch kiểm tra so với
tỉ lệ đó của nước chưng cất. Khi thêm vào thực phẩm một lượng lớn muối hay đường thì
hầu hết các vi sinh vật đều bị loại nước do hiện tượng co nguyên sinh (plasmolysis) và
không thể sinh trưởng được nữa (bảng 2).
Mối liên hệ giữa hoạt độ của nước tối thiểu với các nhóm vi sinh vật trong quá
trình làm hỏng thực phẩm. (Theo Prescott-Harley-Klein, 2002)
Các vi sinh vật

aw

Các vi sinh vật

Nhóm

Nhóm

Các vi khuẩn làm hỏng thực phẩm 0.9

Các vi khuẩn ưa mặn

Các nấm men làm hỏng thực phẩm 0.88 Các nấm mốc ưa khô hạn

aw

0.75
0.61

Các nấm mốc làm hỏng thực phẩm 0.80 Các nấm men ưa thẩm thấu 0.61
Các vi sinh vật đặc trưng:

Các vi sinh vật đặc trưng:

Clostridium botulinum, type E

0.97 Candida scottii

0.92

Pseudomonas spp.

0.97 Trichosporon pullulant

0.91

Acinetobacter spp.

0.96 Candida zeylanoides

0.90

Escherichia coli

0.96 Geotricum candidum

-0.90

Enterobacter aerogenes

0.95 Trichothecium spp

-0.90

Bacillus subtilis

0.95 Byssochlamys nivea

-0.87

Clostridium botulinum, type A, B

0.94 Staphylococcus aureus

0.86

Candida utilis

0.94 Alternaria citri

0.84

Vibrio parahaemolyticus

0.94 Pencillium patulum

0.81

Botrytis cinerea

0.93 Eurotium repens

0.72

Rhizopus stolonifer

0.93 Aspergillus conicus

0.70

Mucor spinosus

0.93 Aspergillus echinulatus

0.64

Zygosaccharomyces rouxii 0.62
Xeromyces bisporus

0.51

Ngay trong những điều kiện ngược lại, vi khuẩn ưa áp và ưa khô cũng có thể phá hỏng
thực phẩm. Vi khuẩn ưa áp (osmophilic) sinh trưởng tốt nhất trong môi trường có áp
suất thẩm thấu cao, trong khi đó vi sinh vật ưa khô (xerophilic) chỉ thích hợp với môi
trường có aw thấp và không thể sinh trưởng trong điều kiện có aw cao.
3/5


Sinh trưởng của vi sinh vật trong thực phẩm

Thế oxi hóa khử của thực phẩm cũng có thể ảnh hưởng tới sự phá hỏng thực phẩm. Khi
một sản phẩm thịt, đặc biệt là nước luộc thịt, thường có thế oxi hóa khử thấp. Những sản
phẩm này sẵn là môi trường lý tưởng cho sự sinh trưởng của vi khuẩn kị khí, bao gồm
cả Clostridium.
Cấu trúc vật lí của thực phẩm cũng có thể ảnh hưởng đến tiến trình và phạm vi làm hỏng
thực phẩm. Sự xay nhỏ và phối trộn thực phẩm như xúc xích và hamburger không chỉ
làm tăng diện tích bề mặt thực phẩm, làm biến đổi cấu trúc tế bào mà còn góp phần làm
tăng cơ hội nhiễm vi sinh vật vào thực phẩm. Điều này có thể làm cho thực phẩm hư
hỏng nhanh hơn nếu những thực phẩm đó không được bảo quản một cách thích hợp.
Rau xanh và hoa quả có lớp vỏ ngoài có thể bảo vệ chúng khỏi hư hỏng. Thường những
vi sinh vật gây hư thực phẩm có loại enzym đặc hiệu giúp chúng thâm nhập qua lớp vỏ
và màng bảo vệ, đặc biệt là sau khi hoa quả và rau đã bị khô héo.
Nhiều loại thực phẩm có chứa các chất kháng khuẩn tự nhiên, bao gồm cả enzym và
những phức chất ức chế hóa học. Cumarin được tìm thấy trong hoa quả và rau xanh
cho thấy sự hoạt động như chất kháng khuẩn. Sữa bò và trứng cũng có chứa chất kháng

khuẩn. Trứng giàu Lysozyme, có thể phân giải thành tế bào vi khuẩn Gram dương. Một
số thực phẩm đáng lưu ý khác có hoạt tính kháng vi sinh vật như nước sốt cay được
dùng khi ăn sò sống và các loại hải sản khác. Nước sốt làm bằng hạt tiêu và các loại
nước sốt cay từ hạt tiêu đỏ dường như luôn có một lượng nhất định các chất kháng vi
sinh vật.
Thảo mộc và gia vị thường có một lượng chất kháng vi sinh vật đáng kể; nhìn chung vi
khuẩn nhạy cảm hơn so với hầu hết các nấm. Ngải đắng và hương thảo cũng là những
loại gia vị có chứa nhiều nhất chất kháng vi sinh vật. Hợp chất aldehyd và phenol được
tìm thấy trong cây quế, cây mù tạc, cây kinh giới… Những hợp chất này kìm hãm sự
sinh trưởng của vi sinh vật. Thực phẩm quan trọng khác có khả năng ức chế các vi sinh
vật là tỏi, chứa chất allincin, và cây đinh hương có chứa eugeneol. Tuy nhiên, những
gia vị này cũng có thể chứa những sinh vật mang mầm bệnh và làm hỏng thực phẩm.
Coliform, B. cereus, Cl. Perfringenes và Salmonella có thể phát hiện thấy trong hầu hết
các gia vị. Các vi sinh vật có thể bị loại bỏ hoặc giảm bớt khi khử trùng bằng ethylen
oxid. Phương pháp này có thể loại bỏ Salmonella khỏi gia vị và giảm tới 90% các vi
sinh vật thường làm hư hỏng thực phẩm.
Trà xanh và trà đen chưa lên men có hoạt tính kháng vi sinh vật tốt hơn sau khi lên
men do có chứa thành phần polyphenol. Những loại trà đó hoạt động chống lại vi khuẩn,
virus, nấm và có thể có cả đặc tính chống ung thư.
Các nhân tố bên ngoài (Extrinsic Factors)
Nhiệt độ và độ ẩm tương đối là những nhân tố bên ngoài quan trọng có ý nghĩa quyết
định việc thực phẩm có bị hỏng hay không. Ở độ ẩm tương đối cao, sự sinh trưởng của

4/5


Sinh trưởng của vi sinh vật trong thực phẩm

vi sinh vật bắt đầu trở nên nhanh hơn, thậm chí ngay cả ở nhiệt độ thấp (trong tủ lạnh,
kho lạnh) một số vi sinh vật vẫn có thể phát triển. Khi thực phẩm khô được bảo quản

trong môi trường ẩm ướt, sự hấp thụ hơi ẩm có thể xảy ra trên bề mặt thực phẩm, có thể
cho phép vi sinh vật sinh trưởng.
Không khí bên trong thực phẩm được bảo quản cũng rất quan trọng. Nồng độ CO2 khi
vượt quá giới hạn có thể làm giảm độ pH của dung dịch, dẫn đến ngăn cản sự sinh trưởng
của vi sinh vật. Bảo quản thịt ở không khí có CO2 cao hạn chế được vi khuẩn Gram âm,
dẫn tới một quần thể chiếm ưu thế bởi các Lactobacillus.
Bằng cách sử dụng nguyên liệu đóng gói hiện đại cùng với công nghệ chân không, lượng
không khí bên trong các thực phẩm đóng gói sẽ được kiểm soát. Không khí xung quanh
thực phẩm chứa CO2 từ 60% trở lên thì vi nấm phá hỏng thực phẩm sẽ không phát triển
đựơc. Một lượng O2 được giữ lại vì nếu tất cả khí O2 bị loại khỏi thì những loại ưa lạnh
như Clostridium gasigenese có thể sinh trưởng được. Loại vi sinh vật này có thể sinh
khí trong vòng 14 ngày ở 2oC, dẫn tới việc thực phẩm đóng gói bị phình to ra.

5/5