Ức chế vi sinh vật bằng phương pháp vật lí

GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN
MÔN: VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI: ỨC CHẾ VI SINH VẬT BẰNG
PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ
GVHD: Liêu Mỹ Đơng
Nhóm thực hiện: 7.1

Lớp

MSSV

Hồ Kim Thanh

11DHDB2

2022202032

Phan Kiều Nguyệt Anh

11DHDB2

2022200229

Nguyễn Thị Minh Thư

11DHDB2

2022202034

Tô Thành Đạt

11DHTP12

2005208158

Nguyễn Hữu Nhân

11DHDD1

2028200021

1


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

TP. Hồ Chí MinhTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN

MÔN: VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI: ỨC CHẾ VI SINH VẬT BẰNG
PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ
GVHD: Liêu Mỹ Đơng
Nhóm thực hiện: 7.1

Lớp

MSSV

Hồ Kim Thanh

11DHDB2

2022202032

Phan Kiều Nguyệt Anh

11DHDB2

2022200229

2


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

Nguyễn Thị Minh Thư

11DHDB2

2022202034

Tơ Thành Đạt

11DHTP12

2005208158

Nguyễn Hữu Nhân

11DHDD1

2028200021

TP. Hồ Chí Minh
Họ và Tên

Nhiệm vụ và phần trình bày

Phan Kiều Nguyệt Anh

Sử dụng nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp

Nguyễn Hữu Nhân

Làm khô và siêu âm

Tô Thành Đạt

Chiếu xạ

Hồ Kim Thanh

Lọc thanh trùng

Nguyên Thị Minh Thư

Sử dụng áp suất

3


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

MỤC LỤC

4


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

5


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

Mở đầu
Vi sinh vật chịu ảnh hưởng của các tần số rung động của môi trường, yếu tố
này có thể có tác dụng kích thích hay ức chế sự phát triển của vi sinh vật và tiêu
diệt vi sinh vật.
Sự tồn tại và phát triển của vi sinh vật chịu ảnh hưởng trực tiếp của các
nhân tố của môi trường xung quanh như nhiệt độ, ánh sáng, hóa chất, các bức
xạ, pH...Các nhân tố này có thể chia làm 3 nhóm lớn: các nhân tố vật lý, các
nhân tố hóa học và các nhân tố sinh học. Hiểu được ảnh hưởng của các nhân tố
này đối với sự phát triển của vi sinh vật để ứng dụng trong công tác tiệt trùng,
khử trùng các dụng cụ y tế, dược phẩm, tẩy uế mơi trường, phịng mổ, phòng
bệnh nhân, nghiên cứu vi sinh vật...
Do ảnh hưởng của dịch Covid-19 mà rất nhiều vùng nuôi, trồng nông thủy
sản khơng thể tiêu thụ được sản phẩm, vì vậy, các giải pháp bảo quản thực phẩm
cần được tính đến để hỗ trợ người nông dân tiêu thụ nông sản trong giai đoạn
khó khăn này.
Bảo quản thực phẩm là sử dụng các biện pháp ngăn chặn sự phát triển của
vi sinh vật trong thực phẩm nhằm mục đích giữ cho thực phẩm có thể sử dụng
được trong thời gian dài mà khơng bị biến chất hư hỏng, nhờ đó mà có thể chủ
động đảm bảo cung cấp thực phẩm cho người tiêu dùng quanh năm nhất là
những lức thực phẩm khan hiếm.
Sự phát triển của vi sinh vật trong thực phẩm thường giống nhau: Thời kỳ
đầu phần lớn vi sinh vật khơng phát triển, thậm chí cịn chết. Nhưng sau đó, khi

có điều kiện thuận lợi, số lượng vi sinh vật phát triển rất nhanh. Sự phát triển
của vi sinh vật phụ thuộc rất nhiều yếu tố như: nhiệt độ, độ ẩm, pH, áp lực thẩm
thẩu,… Do đó, bảo quản thực phẩm là sử
6 dụng các biện pháp để khống chế các
yếu tố ảnh hưởng nhằm ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật hoặc tiêu diệt
chúng.


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

Phần 1. Sử dụng nhiệt độ cao
Nhiệt độ cao tiêu diệt được hầu hết các loại vi khuẩn và nấm mốc, kể cả
các loại vi sinh vật ưu lạnh và vi sinh vật ưa nóng. Tuy nhiên, một số vi sinh vật
có sức đề kháng lớn với nhiệt thì vẫn có thể tồn tại được, đặc biệt là các loại có
nha bào. Ví dụ nha bào của trực khuẩn Clostridium botulium có khả năng chịu
được 120oC trong 5 phút. Nhiệt độ cao tiêu diệt được vi sinh vật nhưng làm thay
đổi trạng thái, cảm quan của thực phẩm. Do đó, sử dụng phương pháp này,
người ta thường kết hợp với các phương pháp chế biến để tạo ra thành phẩm.

7

hình 1.
Nhiệt độ
ảnh hưởng đến sự
phát triển của vi
sinh vật

GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

1.1. Thanh trùng
- Sử dụng nhiệt độ trong khoảng 80-100 oC có thể ức chế tiêu diệt được các tế
bào sinh dưỡng của vi sinh vật, giúp kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm
thực phẩm.
- Đối với thanh trùng sữa tươi được ứng dụng nhiều hơn cả, quá trình này
thường diễn ra trong khoảng 30 giây.

hình 2.
Quy trình
thanh trùng sữa

8


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

hình 3.
Hệ thống
thanh trùng kem
theo phương pháp
Pasteur và các
cuộn dây làm lạnh
tại nhà máy sản
xuất bơ Murgon,

1939

hình 4.
Sản phẩm
sửa thanh trùng
của Vinamilk

1.1.1. Phương pháp thanh trùng
1.1.1.1. Phương pháp thanh trùng Pasteurisation.
− Là phương pháp sử dụng trong nhiệt độ từ 60 đến 80 độ C
− Phương pháp Pasteur khơng có mục đích tiêu diệt vi sinh vật có thể có để
chúng khơng cịn khả năng gây bệnh.
1.1.1.2. Phương pháp thanh trùng Sterilisation.
− Cách này sử dụng nguồn nhiệt được cung cấp bằng hơi nước nóng ở nhiệt độ
110-130oC.
− Với cách này giúp tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật, do vậy mức độ tiệt trùng
9

của phương pháp này cao hơn, độ an toàn vi sinh vật cũng cao hơn.
− Sử dụng phương pháp Ultra High Temperature.


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

− Nguồn nhiệt chính là hơi nước có nhiệt độ 140-160 oC trong thời gian ngắn,
thực hiện khoảng vài giây hoặc vài chục giây.

hình 5.

Máy
thanh trùng bia

1.2. Tiệt trùng
- Tiệt trùng được hiểu là quá trình giúp tiêu diệt tất cả các vi sinh vật kể cả nha
bào và bất hoạt virus hoặc loại bỏ chúng hoàn toàn ra khỏi các vật cần tiệt trùng.

10


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

hình 6.

Sữa tiệt
trùng

 Phương pháp tiệt trùng
− Tiệt trùng bằng hơi nóng ẩm
Đây là một phương pháp giúp diệt các vi sinh vật bằng hơi nước căng và
bão hoà ở nhiệt độ trên 100oC. Ta cần duy trì nhiệt độ khoảng 120oC nếu như tiệt
trùng các đồ vật bị nhiễm vi sinh vật, một số cách cụ thể như sau:
Đun sôi: Với cách này sẽ không thể tiệt trùng một cách tuyệt đối được do
nhiệt độ khơng cao, vì thế mà một số nha bào không bị diệt.
Dùng chỏ sôi: Đây là một phương pháp có thể giúp diệt được cả nha bào
do có thể đạt được nhiệt độ rất cao nhưng lại khó khống chế được nhiệt độ, hấp
được ít dụng cụ và có khả năng gây ô nhiễm môi trường rất lớn.
− Phương pháp tiệt trùng bằng tia gamma.

Phương pháp này dùng các bức xạ ion hoá giàu năng lượng để giúp tiêu diệt các
loại vi sinh vật.
Người ta thường sử dụng cách này để giúp tiệt trùng những dụng cụ và bông
11

băng ở những túi đóng sẵn, tiệt trùng chỉ katgut và những dụng cụ nhạy cảm với
ethylenoxid hay nhiệt độ như catheter và các mảnh ghép.


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

− Phương pháp lọc vơ trùng.
Có thể thực hiện cách này để giúp tiệt trùng cho khơng khí hoặc những
sản phẩm sinh học mà khơng áp dụng phương pháp nhiệt độ hoặc những phương
pháp tiệt trùng khác.
Nó thường được áp dụng tiệt trùng cho một số chất như vacxin, sản phẩm
huyết thanh...
− Tiệt trùng bằng UHT ( Ultra High Temperature)
Công nghệ tiệt trùng UHT là cơng nghệ xử lí sản phẩm lỏng (sữa tươi,sữa
đậu nành, nước trái cây...) ở nhiệt độ cao (135 - 140 oC) trong khoảng 2-5 giây,
sau đó làm lạnh ngay, giúp giữ lại tối đa hương vị và giá trị dinh dưỡng của sản
phẩm
Công nghệ UHT đã giúp hàng tỉ người dân trên thế giới tiếp cận được với
các sản phẩm dinh dưỡng như sữa bò,sữa đậu nành,nước trái cây nguyên chất...
một cách an tồn.
Ưu điểm nổi bật của cơng nghệ này là giúp sản phẩm tươi, ngon, giữ được
phần lớn giá trị dinh dưỡng trong thời gian 6 tháng mà không cần đến chất bảo
quản và trữ lạnh.

12


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

hình 7.

Nhóm SVTH: 7.1

Thiết bị tiệt trùng UHT dạng ống

13


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

hình 8.

Thiết bị tiệt trùng UHT dạng tấm

14


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

Phần 2. Sử dụng nhiệt độ thấp
Nhiệt độ thấp có tác dụng ức chế làm giảm tốc độ các phản ứng sinh hóa
trong thực phẩm. Làm vi sinh vật ngừng quá trình trao đổi chất có thể dẫn đến
tiêu diệt một phần vi sinh vật kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm thực phẩm.
Với nhiệt độ lạnh 4oC có thể ức chế các vi khuẩn ưa nhiệt phát triển trên
thực phẩm. Nhiệt độ -18oC có thể tiêu diệt 1 phần các tế bào sinh dưỡng, nhưng
không thể tiêu diệt được các bào tử của vi sinh vật.

2.1. Bảo quản lạnh: Sử dụng chủ yếu bảo quản rau quả tươi.
− Nhiệt độ hạ xuống gần 0oC tinh thể nước đá chưa xuất hiện, hệ thống men
(trong nguyên liệu và trong vi sinh vật) hoạt động yếu đi làm kìm hãm và biến
đổi về lý, hóa, sinh, hoạt động vi sinh vật.
− Có tác dụng làm tăng phẩm chất một số thực phẩm:
• Thịt được chín hóa học nên tích tụ nhiều acid lactic , hương vị thơm ngon.
• Cá muối, thịt muối, được thấm muối một cách tốt hơn và có màu sắc tốt hơn.
• Các loại rượu, bia, nước giải khát hấp dẫn khẩu vị người tiêu dùng hơn.
− Bảo quản được vài ngày  vài tháng.

15

hình 9. Thức ăn trong tủ lạnh


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

2.2. Bảo quản lạnh đơng
Giữ thực phẩm được vài tháng  vài năm. Đây là phương pháp bảo quản ở nhiệt
độ > -100oC và bé hơn nhiệt độ đóng băng của dịch bào.

hình 10.
Người
nhật cưa cá hồi
đông lạnh
Nhiệt độ của thực phẩm được hạ thấp hơn nhiệt độ đóng băng của các
dung dịch nước trong thực phẩm.
• Phần lớn nước trong thực phẩm bị đóng băng.
• Màng tế bào của vi sinh vật bị nén mạnh.
 Các quá trình sống của vi sinh vật và hoạt động của các hệ thống men bị kiềm
chế rõ rệt .
Nhiệt độ làm lạnh đông tốt nhất khi lượng nước cịn lại trong thực phẩm
bị đóng băng chiếm khơng q 15%.
Vì vậy, người ta chỉ ướp đơng thịt, cá đến -32_ -35oC, rau quả 20 -270 C.
Ưu điểm:
• Nhiều vi sinh vật khơng kịp thích nghi với nhiệt độ lạnh đột ngột mức độ
nhiễm trùng ít hơn.

16


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

• Làm lạnh đơng nhanh tinh thể nước tạo ra nhỏ khi làm tan giá, nước trong
tế bào ít chảy ra khơng hao tổn nhiều chất dinh dưỡng phẩm chất ít bị biến
đổi.
• Bảo quản lâu với số lượng lớn nhất và khả năng tiện lợi.
• Tăng khả năng điều hịa, cung cấp thực phẩm tươi sống cho các thành phố

lớn, khu đơng dân.
• Phục vụ tốt cho việc giao lưu hàng hoá thực phẩm trong nước và ngoài
nước, . . .
Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là đắt tiền vì chi phí năng lượng
và đầu tư thiết bị cao.
• PP ướp nước đá: giữ được thực phẩm tươi trong thời gian ngắn.
• Nước đá sạch đựng trong các thùng chứa hoặc khoang chứa .
• Một số chất thêm vào: kháng sinh, muối ăn, muối khống…
• PP làm lạnh trong kho lạnh: giữ nửa tháng.
• Giữ thực phẩm ở nhiệt độ cao hơn băng điểm của dịch tế bào
• Thịt sau khi mổ trong lò mổ phải được làm nguội trước khi làm lạnh tránh
hiện tượng phân giải của thịt

17


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

Phần 3. Làm khơ
3.1. Phương pháp sấy tự nhiên (phơi nắng)
− Dùng nhiệt của ánh sáng mặt trời để làm khơ sản phẩm
− Thích hợp cho các loại hạt ngũ cốc, các loại thủy sản ướp muối (cá, tơm,
mực…)
− Cũng có thể hong khơ rau quả mà khơng cần nắng.

hình 11.

Phơi khơ

cá Đù

Ưu điểm
– Khơng tốn kém nhiên liệu
– Có khả năng diệt trừ các loại nấm mốc như Aspergillus, Penicillium, sâu
mọt…
Hạn chế
– Phụ thuộc điều kiện thời tiết không chủ động
–Tốn nhiều công, không cơ giới hóa được
–Thời gian để đạt tới độ ẩm an tồn thường dài
18

–Chất lượng sản phẩm khơng tốt, giảm giá trị dinh dưỡng và cảm quan.
– Dễ bị ẩm mốc khi bảo quản.


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

3.2. Phương pháp sấy nhân tạo
− Làm khô lượng lớn sản phẩm trong thời gian ngắn
− Tiến hành trong thiết bị nhờ có tác nhân sấy, điều chỉnh được chế độ sấy.
− Có nhiều phương pháp sấy: sấy khô, sấy phun, thăng hoa, bức xạ và điện
cao tần.
Ưu điểm
− Sản phẩm đồng nhất trên thị trường
− Rút ngắn thời gian sấy
− Sản phẩm có chất lượng cao hơn
Hạn chế

− Đắt tiền và phức tạp .
− Tốn nhiều nhiệt lượng.

3.2.1. Sấy khơ
Dùng lị sấy than, củi… làm bay bớt hơi nước trong thực phẩm
− Chất lượng sản phẩm không cao (chất dinh dưỡng, vitamin bị ảnh hưởng).

19

hình 12.
Cam
được sấy khơ


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

hình 13.
Đơng
trùng hạ thảo sấy
khơ

3.2.2. Sấy phun
Dịch thực phẩm

Áp suất thấp/ Chân không

Dạng bột khô ( sữa
bột,…

Sản phẩm khô và
các vi sinh vật bị
chết

Cô đặc

Nhiệt

Dạng sương mù trong
buồng sấy có nhiệt độ
950C

20

Vịi phun
cao cấp


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

hình 14.
Bột sữa
sử dụng phương
pháp sấy phun

hình 15.
Máy sấy

phun sương

3.2.3. Sấy thăng hoa
Có triển vọng nhất
Nước trong thực
phẩm (thể lỏng)

Không qua trạng thái lỏng

Thể rắn

Hơi nước

3 giai đoạn
Lạnh đông
Nhiệt độ âm
(tùy thực
phẩm)

Sấy thăng hoa
Nước đá: thăng hoa
Nước tự do: bốc hơi
Nước liên kết: không
bốc hơi

Sấy bằng nhiệt
Nước liên kết: bốc hơi
Nhiệt độ: 27 -550. C
(nhờ bộ phận đốt nóng
và hút chân khơng cao)

Ưu điểm:
Giữ ngun tình trạng sản phẩm (dinh dưỡng, cảm quan), có khả năng phục
hồi như ban đầu

21

Hạn chế: Phức tạp, cần nhiều thiết bị, công suất điện lớn


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

hình 16.
Các sản
phẩm sấy thăng
hoa

hình 17.
Máy sấy
thăng hoa

3.2.4.

Sấy bằng bức xạ
− Chiếu tia hồng ngoại (0.75 -4µm) vào sản phẩm nóng lên (vì 80% cơng
suất đèn biến thành nhiệt bức xạ)
− Dùng các đèn hồng ngoại có cơng22suất 250 -500 W.

GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

hình 18.

Sấy hồng
ngoại

Hạn chế: chưa sử dụng rộng rãi
− Hao phí nhiều năng lượng (2.5 k. W/kg chất ẩm)
− Chỉ làm nóng được bề mặt

3.2.5. Sấy bằng điện cao tần
− Đặt sản phẩm sấy vào điện trường xoay chiều có tần số dao động cao
(500 k. Hz) cho sản phẩm khô đều và nhanh.
− Các sản phẩm sau khi làm khô làm nguội ngay, bao gói tốt, tránh hút ẩm
trở lại, giữ nơi khơ mát để được lâu dài.
Hạn chế: Thiết bị phức tạp, tiêu tốn nhiều điện năng (3.5 k.Wh/kg chất
ẩm).

23


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

hình 19.

24

Lị sấy gỗ
cao tần


GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG

Nhóm SVTH: 7.1

Phần 4. Ức chế sự phát triển của vi sinh vật bằng
phương pháp siêu âm
4.1.

Khái niệm về sóng siêu âm.

Âm thanh vượt ra ngồi ngưỡng thính giác thường với tần số 20.000 Hz/s
thì gọi là siêu âm. Những năm gần đây siêu âm được ứng dụng rộng rãi trong
cơng nghiệp, nơng nghiệp và y dược.

hình 20.
Các
khoảng âm thanh

4.2.

Nguyên lý hoạt động của sóng siêu âm để ức chế vi sinh

vật.

- Nguyên lý: chiếu xạ vô hoạt hồn tồn vi sinh vật và cơn trùng bị ion hóa,
làm thay đổi bản chất hóa học, đây là tác động chính của q trình chiếu xạ.
Năng lượng của chiếu xạ phải đủ lớn để cắt đứt liên kết cộng hóa trị trong
khoảng 1-8 eV. Năng lượng này là ít hơn năng lượng để ion hóa orbital, để cắt
đứt tồn bộ liên kết cộng hóa trị bằng chiếu xạ.
- Kết quả của việc chiếu xạ là tạo thành các gốc tự do –OH, gốc này phản ứng
với các AND của vi sinh vật, côn trùng ở các giai đoạn phát triển khác nhau
của chúng (trứng, ấu trùng, nhộng và trưởng thành).
=> Khi AND của chúng bị hư hỏng và mã di truyền hư hỏng, các sinh vật này
mất khả năng sinh sản.

4.3. Phân loại.

25

Theo các dải sóng âm được sử dụng, siêu âm có thể được chia thành siêu âm
tần số cao công suất thấp và siêu âm tần số thấp công suất cao.