Bài giảng Vi sinh thực phẩm - Chương V: Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật

94 CHƯƠNG V. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VSV 5.1. Nhiệt độ 5.2. Nước và hoạt độ nước 5.3. pH 5.4. Oxy và quá trình oxy hóa khử 5.5. Ánh sáng, tia chiếu xạ 5.6.Các yếu tố hóa học 5.7. Các yếu tố sinh học 95 5.1Ảnh hưởng nhiệt độ lên sự phát triển VSV 10080 - 9065VSV ưa nóng 7050 – 6530VSV ưa nhiệt 5228 – 435 VSV ưa ấm 4220 – 30- 10VSV ưa mát 2010 – 15- 10VSV ưa lạnh Nhiệt độ tối đa (oC) Nhiệt độ tối ưu (oC) Nhiệt độ tối thiểu (oC) Vi sinh vật Phân loại VSV theo nhiệt độ phát triển 96 Nhiệt độ sinh trưởng của VSV ưa mát 45353.3Clostridium botulinum E 45370-4Aeromonas hydrophila 4530-37-0.4Listeria monocytogenes 4428-29-1.3Yersinia enterocolitica Nhiệt độ tối đa (oC) Nhiệt độ tối ưu (oC) Nhiệt độ tối thiểu (oC) Vi sinh vật 5.2. Phạm vi của hoạt độ nước aw mà VSV phát triển 97 Vi sinh vật ưa khô (Xerophiles): Vsv sinh trưởng trong môi trường có độ ẩm thấp. Nhóm nấm ưa khô có thể phát triển dưới điều kiện sấy khô, môi trường có aw <0,61, aw tối ưu là 0,85 – 0,9, không phát triển tại aw > 0,96. Những vi sinh vật này có thể gây ra hư hỏng của cá ướp muối và sấy, ví dụ nấm Xeromyces bisporus. Vi sinh vật ưa muối (Halophiles) gồm những vi sinh vật cần ion Na+ trong môi trường để phát triển. Nhóm này chia làm hai loại: ưa muối bình thường và cực ưa muối. Vi sinh vật ưa muối bình thường (Moderate halophiles) VSV phát triển ở nồng độ 1-10% NaCl (vi khuẩn sống gần biển). Ion Na+ vận chuyển cơ chất vào với màng tế bào và quá trình hấp thu vật chất từ môi trường.Ví dụ Vibro parahaemolyticus phát triển được ở nồng độ 1-8% NaCl và phát triển tối ưu ở 2-4% NaCl. Vi sinh vật cực kỳ ưa muối (Extreme halophiles) VSV phát triển ở nồng độ muối cao. Ion Na+ duy trì sự ổn định của những protein trong thành tế bào làm thành tế bào cứng và có dạng hình trụ. Khi Na+ giảm, hình dạng tế bào trở nên tròn hơn cho đến khi thành tế bào tan rã và tế bào phân hủy. Vi khuẩn Halobacterium salinarum được tìm thấy trong muối và làm cá ướp muối bị hư. Halobacterium sẽ phát triển với nồng độ NaCl là 12-36% (aw 0,92-0,76), điều kiện tối ưu là 25% NaCl (aw 0,8). 98 Vi sinh vật chịu muối (Halotolerant (haloduric) organism). Những vi sinh vật có thể phát triển trong nồng độ muối cao nhưng không cần muối như là nhu cầu dinh dưỡng. Vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm Staphylococcus aureus có thể phát triển ở nồng độ NaCl khoảng 20% (aw 0,83), điều kiện tối ưu ở 0,5 - 4% muối và cũng có thể phát triển khi môi trường không có muối. Pediococcus halophilus có thể phát triển tại nồng độ 20%NaCl (aw 0,83). Nấm men chịu áp suất thẩm thấu (Osmophilis yeast). nấm men phát triển ở nồng độ đường cao nhưng sẽ không phát triển tại hoạt độ nước thấp, có khả năng chịu muối ở nồng độ cao. Ví dụ Saccharomyces rouxii sẽ phát triển có nồng độ đường > 70% (aw 0,62) nhưng sẽ không phát triển trong nồng độ đường < 20% (aw 0,986). Sacharomyces rouxii có thể gây hư hỏng thực phẩm có nồng độ đường cao như chocolate mềm và nó tham gia vào lên men nước tương trong điều kiện muối cao. VSV chịu áp suất thẩm thấu (Osmotolerant organisms). Thuật ngữ dùng để gọi các vi sinh vật (chủ yếu là nấm men) phát triển tốt nhất nơi có hoạt độ nước cao và nồng độ đường cao. Như Saccharomyces cerevisiae có thể phát triển ở nồng độ đường >=60%. 99 Ảnh hưởng của aw lên đường cong sinh trưởng Hoạt độ nước aw và sự bảo quản thực phẩm Chất giữ độ ẩm: là bất kỳ chất hòa tan nào thêm vào thực phẩm để hạ thấp hoạt độ nước. Một số chất giữ độ ẩm, có chức năng như chất bảo quản nhưng niêm mạc ruột không hấp thụ và do đó nó không có giá trị dinh dưỡng (sử dụng Sorbitol cho người bị tiểu đường và thêm vào mứt có tác dụng giữ độ ẩm và giảm độ ngọt của mứt) Các phương pháp bảo quản liên quan việc giảm aw của thực phẩm: Thêm muối Thêm đường hoặc rượu Phơi khô Sấy đông khô Đông lạnh 100 5.3. Ảnh hưởng của pH đến tốc độ phát triển của vi khuẩn, men và mốc Ảnh hưởng của pH (thấp hơn pH tối thiểu) tới đường cong sinh trưởng của VSV 101 Phạm vi pH hoạt động của VK gây ngộ độc thực phẩm 9,07,04,2Clos. botulinum 9,07,04,9Campylobacter 9,37,04,9Bacillus cereus 11,08,04,8Vibrioparahaemolyticus 9,07,04,05Salmonella spp 9,66,0 – 8,04,1Listeria monocytogenes 8,07,05,5Clos. perfingens 9,86,0 – 7,04,0Staph. aureus pH tối đa pH tối ưupH tối thiểuVi sinh vật 5.4. Ảnh hưởng của oxy và quá trình oxy hóa khử đối với sự phát triển của VSV Dựa vào nhu cầu oxy phân tử, chia VSV làm 5 nhóm: Hiếu khí bắt buộc (obiligate aerobes) Vi hiếu khí (micro-aerophile) Kỵ khí bắt buộc (obiligate anaerobes) Kỵ khí không bắt buộc/ kỵ khí tùy tiện (facultative anaerobe) Vi sinh vật chịu dưỡng (oxygen independent) 102 Nhu cầu về oxy và thế oxy hóa khử đối với VSV gây ngộ độc thực phẩm Kị khí bắt buộc/ oxy là chất độcMycotoxyngenic mould Kị khí bắt buộc/ oxy là chất độcClos. perfringens Kị khí bắt buộc/ oxy là chất độcClos. botulium Hô hấp hiếu khíCampylobacter Hô hấp kị khíBac. cereus Hô hấp kị khíStap. aureus Hô hấp kị khíEscherichia coli Hô hấp kị khíSalmonella spp Nhu cầu về Oxy/ thế oxy hóa khửVi sinh vật 5.5. Ánh sáng (tia UV) và các tia bức xạ (tia gamma, tia X) 103 Ánh sáng (tia UV) và các tia bức xạ (tia gamma, X) – Tác dụng: •Phá vỡ liên kết Hydro, oxy hóa liên kết đôi, phá vỡ cấu trúc vòng, polymer hóa 1 số phân tử •UV (100 – 400 nm): hiệu quả nhất là 260 nm. – Ứng dụng: •Vô trùng dụng cụ, thiết bị, nhà xưởng •Chiếu xạ sản phẩm để kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. 5.5. Các yếu tố hóa học – Rượu: ethanol, propanol, butanol – Phenol: – Halogen: Cl, F, – Các chất oxy hóa mạnh: H2O2, KMnO4 – Chất kháng sinh: 104 5.6. Các yếu tố sinh học • Sự tương tác giữa các vi sinh vật rất đa dạng: – Ăn thịt (predation) VD: protozoaire giống Sarcosina, Mastigosphora, Ciliata và một số loài vi khuẩn. – Ký sinh (parasitism): VD: Streptococcus lactis và bacteriophage – Cộng sinh (Symbiose): VD: Nấm men Saccharomyces và vi khuẩn lactic, nấm men và Asp. oryzae – Trung tính (neutralism): VD: Proteus vulgaricus và Saccharomyces cerevisiae trên môi trường citrate và glucose – Hội sinh (commensalism): VD: Saccharomyces cerevisiae và Kluyveromyces marxianus nuôi trên môi trường chứa inlunin. Nuôi A và B trong 2 MT, cả A, B đều phát triển tốt. Nuôi A và B trong 1 MT, nếu A phát triển tốt thì B phát triển bình thường. – Cạnh tranh (competition): VD: Aerobacter aerogenes và Torula utilis. Nuôi A và B trong 2 MT, cả A, B đều phát triển tốt. Nuôi A và B trong 1 MT, A, B phát triển kém vì cạnh tranh dinh dưỡng, yếu tố sinh trưởng. – Đối kháng (amensalism/ antagonism): VD: Penicillium notatum và Staphylococcus aureus