Tài liệu Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của một số vi sinh vật trong quá trình lên men xúc xích bán khô và giải pháp hạn chế vi sinh vật không mong muốn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------------------ TRỊNH THANH THÚY NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ VI SINH VẬT TRONGQUÁ TRÌNH LÊN MEN XÚC XÍCH BÁN KHÔ VÀ GIẢI PHÁP HẠN CHẾ VI SINH VẬT KHÔNG MONG MUỐN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------------------ TRỊNH THANH THÚY NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ VI SINH VẬT KHÔNG MONG MUỐNTRONGQUÁ TRÌNH LÊN MEN XÚC XÍCH BÁN KHÔ VÀ GIẢI PHÁP HẠN CHẾ VI SINH VẬT KHÔNG MONG MUỐN Chuyên ngành: Vi sinh vật học Mã số:60420107 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. GS.TS Phạm Văn Ty 2. PGS.TS Phan ThanhTâm Hà Nội - Năm 2017 LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Thị Hồng Hảo, Viện trưởng Viện Kiểm nghiệm an toàn thực phẩm quốc gia, người đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Phan ThanhTâm - người đã luôn tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cặn kẽ cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu thực nghiệm và hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tôi xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Phạm Văn Ty Khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, người thầy đã hướng dẫn, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các cán bộ, nhân viên trong phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm - Viện Công nghệ sinh học - Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và phòng phân tích vi sinh vật, Viện Kiểm nghiệm an toàn thực phẩm quốc gia đã quan tâm, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình thực thực nghiệm và phân tích số liệu. Tôi cũng xin cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo, trong Khoa Sinh học trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã chỉ bảo, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và những người thân đã động viên, khích lệ và tạo điều kiện cả về vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Hà Nội, ngày 26 tháng 04 năm 2017 Học viên Trịnh Thanh Thúy MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................. 3 1.1.Xúc xích lên men .................................................................................................. 3 1.2. Phân loại xúc xích lên men .................................................................................. 7 1.3. Hệ vi sinh vật thịt ............................................................................................... 10 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của hệ vi sinh vật thịt ......................... 12 1.5. Ảnh hưởng của hệ vi sinh vật thịt đến quá trình lên men .................................. 13 1.6. Các thay đổi chính về sinh hóa và cấu trúc của thịt trong quá trình lên men xúc xích .............................................................................................................. 16 1.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men xúc xích ...................................... 18 1.8. Mối nguy vi sinh vật trong xúc xích lên men bán khô ....................................... 20 1.9. Ngộ độc thực phẩm do xúc xích lên men bán khô ............................................. 21 1.10. Quy trình sản xuất xúc xích lên men bán khô .................................................. 23 CHƢƠNG II. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 28 2.1. Nguyên liệu ........................................................................................................ 28 2.2. Hóa chất và môi trường ...................................................................................... 29 2.3. Thiết bị - Dụng cụ .............................................................................................. 30 2.4. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 31 2.5. Kiểm soát, đánh giá chất lượng xúc xích lên men bán khô ............................... 37 CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .......................................................... 39 3.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của 3 chế độ nhiệt lên men, làm khô và làm chín ở cùng một độ ẩm tương đối không khí đến chất lượng của xúc xích lên men bán khô ......................................................................................... 39 3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của sự biến đổi độ ẩm tương đối không khí đến chất lượng của xúc xích lên men bán khô ................................................... 44 3.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ gia nhiệt sơ bộ đến chất lượng của xúc xích lên men bán khô ............................................................................ 47 BÀN LUẬN .............................................................................................................. 49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 52 I.KẾT LUẬN............................................................................................................. 52 II.KIẾN NGHỊ........................................................................................................... 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 53 PHỤ LỤC A:KẾT QUẢ KIỂM NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG XÚC XÍCH LÊN MEN BÁN KHÔ ....................................................................... 57 PHỤ LỤC B:HÌNH ẢNH MINH HỌA ................................................................. 58 CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1. ALOA: Agar Listeria Ottavani and Agost 2. aw: nước hoạt tính 3. BG: Brilliant Green 4. BGA: Brilliant Green agar 5. BHI: Brain Heart Infusion 6. BPW: Pepton Buffer Water 7. CDC: Centers for Disease Control and Prevention 8. CFSA: CommunityFinancial Services Association of America 9. CFU: đơn vị hình thành khuẩn lạc - Colony Forming Unit 10. CNC: cầu khuẩn có coagulase âm tính 11. ECDC: European Centre for Disease Prevention and Control 12. FDA: Foof and Drug Administration 13. FSANZ: Food Standards Australia and New Zealand 14. LAB: vi khuẩn lactic. Lactobacillus 15. LC: làm chín 16. LK: làm khô 17. LM: lên men 18. M:P: tỷ lệ hàm ẩm/protein 19. MKTTn: Muller Kauffmann Tetrathionate Novobiocin 20. MRS: Man Rogosa and Sharpe 21. RH: Relative Humidity - Độ ẩm tương đối 22. STEC: Shiga toxin E. coli 23. TBX: Trypton Bile Glucoronic 24. TCVN: Tiêu chuẩn Việt nam 25. TSBT M - M: Tổng số bào tử men - mốc 26. TSVKHK: Tổng số vi khuẩn hiếu khí 27. TSYEA: Tryptic Soy Yeast Extract Agar 28. TSYEB: Tryptic Soy Yeast Extract Broth 29. VRBG: Violet Red Bile Glucose 30. VRBL: Violet Red Bile Lactose 31. VSV: vi sinh vật 32. XLD: Xylose Lysin Deoxycholate 33. XXLMBK: xúc xích lên men bán khô DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Một số chủng khởi động sử dụng trong sản xuất xúc xích lên men ...........6 Bảng 1.2. Nhiệt độ phát triển tối ưu cho một số chủng khởi động phổ biến ..............7 Bảng 1.3. Tác động của vi sinh vật trong sản xuất xuất xích lên men ......................15 Bảng 1.4. Tỷ lệ nhiễm Salmonella Montevidio do Salami kiểu Ý và hạt tiêu xay ...23 Bảng 3.1. Số lượng vi sinh vật ở các chế độ gia nhiệt sơ bộ (sấy) khác nhau ..........47 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.2. Một số sản phẩm xúc xích lên men bán khô ................................................. 10 Hình 1.3 Số ca ngộ độc do Salmonella Montevidio (N = 272) [6] .............................. 23 Hình 1.4. Quytrình công nghệ sản xuất XXLM bán khô .............................................. 25 Hình 3.1.Biến đổi pH (a) và NH3 (b) ở các chế độ LM, LK, LC .................................. 40 Hình 3.2. Biến đổi hàm ẩm ở các chế độ LM, LK, LC ................................................. 40 Hình 3.3. Biến đổi số lượng Enterob. (a) và S. aureus (b) ở các chế độ LM, LK, LC . 41 Hình 3.4. Biến đổi số lượng Coliform (a) và E. coli (b) ở các chế độ LM, LK, LC ... 43 Hình 3.5. Biến đổi số lượng Lactobacillus ở các chế độ LM, LK, LC ........................ 43 Hình 3.6. Biến đổi số lượng nấm mốc (a) và men (b) ở các chế độ LM, LK, LC ........ 44 Hình 3.7. Biến đổi pH (a) và NH3 (b) ở các chế độ RH khác nhau .............................. 45 Hình 3.8. Biến đổi hàm ẩm xúc xích ở các chế độ RH khác nhau ................................ 45 Hình 3.9. Biến đổi số lượng Enterobacteriaceae (a) và S. aureus (b) theo %RH ........ 46 Hình 3.10. Biến đổi số lượng Lactobacillus ở các chế độ RH khác nhau .................... 47 MỞ ĐẦU Xúc xích lên men là một sản phẩm khá phổ biến trên thế giới bởi hương vị thơm ngon và có giá trị dinh dưỡng cao. Xúc xích lên men được sản xuất bằng cách phối trộn thịt lợn và thịt bò theo tỷ lệ nhất định, xay nhỏ, trộn với gia vị, phụ gia rồi lên men làm chín dài ngày. Nhóm sản phẩm này có mặt ở rất nhiều quốc gia trên thế giới với nhiều loại và tên gọi khác nhau tùy thuộc vào quá trình sản xuất như Salami, xúc xích lên men khô và bán khô... Tuy nhiên ở thị trường Việt Nam hiện nay, nhóm sản phẩm này vẫn chủ yếu là nhập khẩu với giá thành khá cao vì công nghệ sản xuất sản phẩm này đòi hỏi kiểm soát khá nghiêm ngặt quá trình lên men làm khô, làm chín dài ngày. Chất lượng của nhóm sản phẩm xúc xích lên men phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như nguồn nguyên liệu thịt và các thông số công nghệ (nhiệt độ, độ ẩm, thời gian lên men, làm khô, làm chín,...). Việc kiểm soát các thông số này trong quá trình lên men dài ngày để đạt chất lượng sản phẩm như mong muốn vẫn luôn vấn đề lớn cho các nhà sản xuất. Ngoài những vấn đề chung, thực tế sản xuất ở Việt Nam lại có thêm những đặc thù khó khăn riêng. Nguồn nguyên liệu thịt có nguy cơ ô nhiễm cao do quá trình giết mổ gia súc, gia cầm, vận chuyển và bảo quản nguyên liệu thịt phần lớn được thực hiện thủ công. Điều kiện khí hậu nóng ẩmthích hợp cho sự phát triển của nhiều loại vi sinh vật không mong muốn… Vì vậy, việc tìm ra các giải pháp đồng bộ, lựa chọn đúng các thông số công nghệđể sản xuất xúc xích lên men có ý nghĩa quyết định đến chất lượng, đặc biệt làan toàn cho người sử dụng. Quá trình lên men có sử dụng bộ chủng giống khởi động (Starter culture) và điều khiển các yếu tô công nghệ cho phù hợp có tác động ức chế và tiêu diệt một số loại vi sinh vật không mong muốn thuộc họ vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae, tụ cầu vàng Staphylococcus aureus, hay một số loại nấm mốc sinh độc tố... Trong giới hạn của luận văn này chúng tôi áp dụng bộ chủng giống đã được lựa chọn bởi nghiên cứu trước [33,34] và chủ yếu tập trung vào việc kiểm soát các yếu tố công nghệ sao cho phù hợp để có thể ức chế tốt nhất số lượng các vi sinh vật không mong muốn trong quá trình sản xuất xúc xích lên men bán khô. 1 Xúc xích lên men bán khô thường có thời gian sản xuất ngắn ngày hơn so với loại xúc xích khô, độ ẩm cao hơn, kết cấu mềm hơn. Vì vậy nó có khả năng suy giảm chất lượng cao hơn nếu không kiểm soát tốt sự có mặt một số loại vi sinh vật không mong muốn. Xuất phát từ yêu cầu thực tế này, tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của một số vi sinh vật trong quá trình lên men xúc xích bán khô và giải pháp hạn chế vi sinh vật không mong muốn" MỤC TIÊU CỤ THỂ - Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ (nhiệt độ, độ ẩm tương đối không khí…) trong quá trình lên men, làm khô, làm chín, gia nhiệt,... đến sự phát triển hệ vi sinh vật cũng như đến sự thay đổi các thông số hóa lý của xúc xích lên men bán khô. - Đưa ra được các thông số công nghệ nhằm hạn chế các vi sinh vật không mong muốn trong quátrình sản xuất xúc xích lên men bán khô. 2 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Xúc xích lên men Xuất xứ của xúc xích lên men được coi là từ các nước Địa Trung Hải vào thời La Mã (Lucke 1974). Sản xuất xúc xích lên men mới chỉ bắt đầu ở Đức cách đây 160 năm và hầu hết là xúc xích lên men hun khói. Ngược lại, tại Pháp, Ý và Tây Ban Nha, xúc xích có gia vị, để khô không khí chiếm ưu thế (Lücker, 1998) [28]. Tên gọi salami xuất phát từ tiếng Latin cổ - salumen có nghĩa là sự kết hợp của các thứ được muối (Cantoni et al.1987). Pederson (1971) cho rằng tên gọi này có thể nguồn gốc từ Salamis, một thành phố trên bờ biển thuộc đảo Sip đã bị phá hủy bởi một trận động đất vào năm 450 trước công nguyên. Tên gọi sausage, saucisse và salchicha theo tiếng Anh, Pháp và Tây Ban Nha xuất phát từ salsῐcia trong tiếng Ý. Thuật ngữ xúc xích lên men dùng để mô tả các sản phẩm thịt lên men bằng vi khuẩn lactic (LAB) có đặc tính ổn định tương đối về mặt vi sinh vật và cảm quan. Thành phần của nó chủ yếu gồm thịt, mỡ xay nhỏ trộn với muối, chất làm cứng, đường và gia vị, được nhồi định hình trong vỏ bao (Lũcke, 1998). Phần lớn xúc xích được cho các chất làm cứng như NaCl, nitrit và/hoặc nitrat để có cấu trúc và màu sắc và hương vị hấp dẫn hơn (Olesen, Meyer và Stahnke, 2004) [10]. 1.1.1 . Xúc xích lên men tự nhiên Ở châu Âu, xúc xích lên men tự nhiên đã có một lịch sử lâu đời nguồn gốc từ các nước Địa Trung Hải thời La Mã (Comi và cộng sự.2005). Sau đó loại sản phẩm này lan truyền qua Đức, Hung gary và nhiều nước khác bao gồm Mỹ, Arhentina, và Australia (Demayer 2004). Xúc xích lên men truyền thống có thể gặp ở miên Nam và Trung Âu. Quá trình lên men tự nhiên phụ thuộc hoàn toàn vào sự có mặt của vi khuẩn lactic (LAB) trong nguyên liệu thịt tươi. Ban đầu trong thịt, LAB có số lượng thấp sau đó tăng dần trong quá trình lên men. Người ta thấy rằng quá trình lên men theo thứ tự bắt 3 đầu là vi khuẩn họEnterobacteriaceae, tiếp theo là chiEnterococcus và cuối cùng là chiLactobacillus và Pediococcus [18]. Với những loại xúc xích được lên men theo đúng công nghệ thì LAB phát triển nhanh và đạt mức 106- 108CFU/g sau 2 - 5 ngày lên men. Sự giảm giá trị pH tương ứng làm cho chiPseudomonas và các loại cầu khuẩn gram âm nhạy cảm với axit khác bị tiêu diệt trong vòng 2 - 3 ngày. Cũng có những loài có thể chống chịu axit hơn như Salmonellaspp. có thể tồn tại trong thời gian dài. Số lượng LAB có xu hướng giảm sau khi đạt được cực đại, mặc dù trong các loại xúc xích chín nhờ nấm mốc thì thời kỳ thứ hai của quá trình sinh trưởng thường diễn ra khoảng sau 15 ngày trùng với sự tăng giá trị pH do sự chuyển hóa lactate. Các loài vi khuẩn lên men lactic thuộc giống Lactobacillusthường gặp nhất trong lên men tự nhiên là Lb. bavaricus, Lb. curvatus,Lb. farciminis, Lb. plantarum và Lb. sakei. Loài đóng vai trò quan trọng nhất, có thể là Lb.sakei, tiếp đó là Lb. curvatus. Chi Pediococcus xếp thứ 2 sau Lactobacillus nhưng nổi trội hơn về số lượng trong quá trình lên men. Các loài Pd. damnosus, Pd. axitilactici và Pd. pentasacceouscũng đóng vai trò quan trọng. Lactococcus và Leuconostoc thường chỉ xuất hiện với số lượng nhỏ. Số lượng lớnLeuconostoc thường gặp ớ các loại xúc xích kém chất lượng.Các loài vi khuẩn không mong muốn như Lb. viridescens sinh H2O2, cũng có thể xuất hiện với số lượng đáng kể. Quá trình lên men tự nhiên kết thúc khi pH ≤ 5,2 - 5,3 tạo cho sản phẩm có trạng thái cấu trúc tương đối rắn chắc và có khả năng ức chếvi sinh vật có hại phát triển. 1.1.2 . Xúc xích lên men có bổ sung chủng khởi động Xúc xích lên men có thể được sản xuất theo phương pháp lên men tự nhiên không cần sử dụng chủng giống, nhưng việc sử dụng chủng khởi động cho quá trình sản xuất xúc xích đang phát triển mạnh và phổ biến với mục đích đảm bảo tính an toàn và tiêu chuẩn hóa cho sản phẩm bao gồm hương vị, mầu sắc phù hợp và để rút ngắn thời gian chín. 4 Từ những năm 1940 người ta đã tìm ra cách bổ sung một số chủng vi sinh vật vào sản phẩm xúc xích lên men nhằm nâng cao giá trị cảm quan, tính an toàn và rút ngắn thời gian sản xuất. Ngày nay, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, nhất là ngành công nghệ sinh học, công nghệ sản xuất xúc xích lên men đã được cải tiến bằng cách sử dụng các chủng ban đầu dưới dạng đông khô[28]. Để đảm bảo tính ổn định và an toàn của xúc xích lên men, việc bổ sung các chủng khởi động là vô cùng quan trọng (Buckenhuskes, Hammes và Knauf; theo Samelis, Metaxopoulos, Vlassi và Pappa, 1998). Những chủng khởi động này có thể ở dạng thuần hoặc hỗn hợp các chủng LAB, Micrococcaceae, nấm men và nấm mốc có thể ổn định quá trình lên men bằng cách ức chế các vi khuẩn gây hư hóng và vi khuẩn gây bệnh (Bacus và Brown, 1986, Ҫon và Gökalp, 2000; Erkkilᾶ, Petᾶjᾶ, Eerola, Lilleberg Mattila - Sandholm và Suihko, 2001; Fadda, Oliver và Vignolo, 2002; Amėzquita và Brashears, theo Rai, Zhang và Xia, 2010). Một nghiên cứu tương tự ở châu Âu đã bổ sung loài Micrococcus hoặc Staphylococcus, đặc biệt là S.carnosus cùng với vi khuẩn lactic. Các vi khuẩn không phải là lactic thủy phân nitrat thành nitrit và sinh catalase có ích cho vi khuẩn lactic (Jay, Loesner và Golden, 2005). Các chủng khởi động cũng có hoạt tính sinh hóa cần thiết để có được các đặc tính đặc trưng ở sản phẩm cuối cùng (Lücker và Hechelmann; Hammer và Knauf,Samelis và cộng sự, 1998). Vi khuẩn lactic là tác nhân duy nhất trong quá trình lên men cải thiện chất lượng vệ sinh và cảm quan của sản phẩm cuối cùng (Fadda, López và Vignolo, 2010). Các axit hữu cơ và chất chuyển hóa thứ cấp khác từ LAB không chỉ làm tăng hương của thịt lên men mà còn kéo dài hạn sử dụng của chúng (De Vuyst và Vandamme, Todorov và cộng sự, 2007). Vi khuẩn đóng vai trò trong việc oxy hóa chất béo tự do cũng như các phản ứng không enzym khác (Molly, Demeyer, Civera và Verplaetse, 1996; Lizaso, Chasco và Beriain, 1999). Hiện nay việc bổ sung các loại vi sinh vật trong sản xuất xúc xích được áp dụng không chỉ để thực hiện quá trình lên men mà còn để đảm bảo chất lượng của 5 sản phẩm về mặt vi sinh vật. Chủng LAB được lựa chọn là chủng khởi động trong xúc xích lên men phải đáp ứng một số tiêu chuẩn nhưng trước hết là khả năng chiếm ưu thế lấn át các vi khuẩn có sẵn trong thịt. Tuy nhiên, vì khả năng cạnh tranh còn bị tác động bởi một số các yếu tố ngoài các đặc tính của chủng khởi động nên các vi sinh vật này cần phải có mặt với số lượng đủ để lấn át sự phát triển của các vi sinh vật không mong muốn nhưng không làm thay đổi các tính chất cảm quan của sản phẩm (như mùi, vị, cấu trúc). Ở Châu Âu, các chủng khởi động được sử dụng nhiều bao gồm Lb. sakei, Lb.plantarum, Pediococcus pentosaceus, Staphylococcus xylosus, S. carnosus và Micrococcus spp. Ngoài ra, người ta còn sử dụng nấm men và nấm mốc để sản xuất các sản phẩm với hương vị đặc trưng riêng và có khả năng lấn át các loại mốc tự nhiên sinh độc tố mycotoxin. Các sản phẩm này thường có giá trị pH cuối cùng cao (pH >5) và hoạt độ nước cuối cùng phải đủ thấp để bảo quản [10]. Bảng 1.1Một số chủng khởi động sử dụng trong sản xuất xúc xích lên men [3] Lb.acidophilus, Lb.alimentarius, Vi khuẩn lactic Lb.paracasei, Lb.rhamnosus, Lb.curvatus, Lb.plantarum, Lb.pentosus, Lb.sakei, Lactococcus lactis, Pediococcus acidilactici, P.pentosaceus Vi khuẩn Kocuria varians, Syreptomyces griceus, Actinobacteria Bifidobacterium spp. Staphylococcus xylosus, S.carnosus Staphylococci spp.carnosus, S.carnosus spp.utilis, S.equorum Nấm mốc Penicillium nalgiovense, P.chrysogenum, P.camemberti Nấm men Debaryomyces hansenii, Candida famata 6 Bảng 1.2. Nhiệt độ phát triển tối ƣu cho một số chủng khởi động phổ biến [3] Chủng khởi động Lactobacillus plantarum Nhiệt độ phát triển tối ƣu 30 - 370C, một số trường hợp tới pH 4,3 - 4,9 430C(1090 F) Lb.saka Nhỏ hơn 250C (770F) Lb. curvatus Nhỏ hơn 250C (770F) Lactococcus, pH 4,3 - 4,9 35 - 430C (95 - 1090F Lb.sakei Nhỏ hơn 300C (860F) Lb.curvatus Nhỏ hơn 300C (860F) Pediococcus acidilactici 38 - 400C (100 - 1040F) P.pentosaceus 30 - 350C (86 - 950F) Penicillium miczynskii 200 (680F) Staphylococci 300C (860F) Staphylococcus + Lactobacillus casei, 200C (680F), RH>95%, lên men 1 ngày hoặc 16 - 180C (61 - 640F), RH pH<5,2 85%, lên men 15 ngày Châu Âu thường làm chín ở pH cao hơn và ở 200C (680F) Mỹ thường làm chín ở pH thấp hơn và ở 12 - 150C (54 690F) 1.2 . Phân loại xúc xích lên men Có nhiều kiểu phân loại xúc xích: dựa trên hàm ẩm, hàm lượng protein, tỷ lệ ẩm/protein, trọng lượng hao hụt…Phân loại xúc xích lên men tốt nhất là dựa vào nước hoạt tính và xử lý bề mặt. Lücker, 1998 phân loại xúc xích dựa theo aw: giữa 0,90 và 0,95 là xúc xích bán khô, dưới 0,90 là xúc xích khô. Kiểu hiện đại chia xúc xích lên men thành hai nhóm: xúc xích khô, thời gian chín sau hơn 4 tuần (cấu trúc rắn chắc, chua dịu, có vị mặn) hoặc xúc xích bán khô, thời gian chín từ 7 đến 28 ngày (kém khô hơn, chua, mặn, hương vị nhẹ và cấu trúc mềm) (Houben và Van’t Hooft, 2005). Có thể phân biệt xúc xích khô và bán khô dựa trên nước hoạt tính aw hoặc tỷ lệ hàm ẩm/protein (M:P). Bản thân một giá trị hàm ẩm không đủ thông tin để đánh giá độ an toàn và hạn sử dụng. Trên thực tế, tỷ lệ M:P cho biết thông tin về mức độ làm khô của phần thịt nạc. Ở châu Âu, giá trị aw dưới 0,89 - 0,90 tương đương với tỷ lệ M:P vào 7 khoảng 1,2 - 1,3:1được coi là tiêu chí xếp loại xúc xích khô, trong khi đó ở Mỹ, tỷ lệ này vào khoảng 1,9:1cho sản phẩm cùng loại tương ứng với aw khoảng 0,93. Một trong những lý do chính của sự khác nhau này có thể làgiá trị aw thấp hơncó ý nghĩa về mặt an toàn và hạn sử dụng. Cũng cần cần lưu ý rằng hàm ẩm ban đầu xác định hàm lượng protein ban đầu nếu xúc xích được chế biến chỉ có thịt và mỡ mà không có nguồn protein nào khác. Cùng một tỷ lệ M:P có thể có các giá trị aw khác nhau. 1.2.1. Xúc xích lên men khô Sự khác biệt chính của xúc xích lên men khô với xúc xích lên men bán khô là thời gian làm chín và làm khô dài ngày hơn nhiều. Giai đoạn này diễn ra các thay đổi về mặt hóa lý và có ảnh hưởng lớn đến sự ổn định và an toàn của sản phẩm. Xúc xích lên men khô có độ pH cuối cùng từ 4,7 - 5,3 với hàm lượng axit lactic thấp (0,5% - 1,0%), độ ẩm thấp hơn 35%, và tỷ lệ hàm ẩm: protein (M:P) thấp hơn 2,3:1. Do aw có giá trị từ 0,85 - 0,91 xúc xích lên men khô có hạn sử dụng ổn định cao và có thể không cần giữ lạnh. Quá trình làm chín xúc xích lên men khô dài ngày thúc đẩy sự tăng trưởng của chủng khởi động, góp phần tăng giá trị cảm quan và đảm bảo an toàn chất lượng. Sản phẩm loại này có mùi vị thơm ngon đặc trưng, cấu trúc rắn chắc, khô và cứng hơn sản phẩm xúc xích bán khô. Đặc điểm của sản phẩm cuối cùng - Độ ẩm khoảng 20 - 35% - Hàm lượng chất béo khoảng 25 - 30% - Hàm lượng protein khoảng 35 - 40% - Hàm lượng muối khoảng 2 - 4% - Tỷ lệ hàm ẩm: protein (M:P) thấp hơn 2,3:1 - Mức aw khoảng 0,85 - 0,91 Saucisson ( Pháp) Pepperoni ( Châu Âu) Hình1.1. Một số sản phẩm xúc xích lên men khô 8 1.2.2.Xúc xích lên men bán khô Xúc xích bán khô chỉ loại sản phẩm có hàm lượng nước thấp hơn các sản phẩm thịt chín nhưng hàm lượng ẩm cao hơn xúc xích khô. Theo định nghĩa của Mỹ, xúc xích bán khô là sản phẩm lên men đã làm chín và sự giảm trọng lượng thường chỉ diễn ra trong quá trình làm chín chứ không phải là sấy khô (Sebranek. 2004). Ở châu Âu, thuật ngữ xúc xích lên men bán khô được sử dụng với nghĩa rộng hơn và có thể phân biệt với nhau bằng các đặc tính sau: - Hầu hết các loại xúc xích này có aw thấp hơn xúc xích chín hoặc xúc xích hun khói làm chín có bổ sung nước. - Giá trị awđiển hình(0,92 - 0,94) cao hơngiá trị aw của xúc xích khô (dưới 0,92) - Cấu trúc của xúc xích bán khô mềm hơn xúc xích khô - Loại xúc xích chín hoặc hun khói và các sản phẩm khô không cần lên men trước cũng được gọi là xúc xích bán khô - Vị của xúc xích bán khô, không kể xúc xích chín và xúc xích khô (không sử dụng chủng khởi động hoặc chất axit) chua hơn xúc xích khô. - Xúc xích bán khô có thể cắt lát vì đông đặc lại do quá trình axit hóa hoặc xử lý nhiệt, không kể xúc xích dạng phết. - Xúc xích bán khô dạng phết là xúc xích lên men thô và được làm khô với mức độ ít hơn, vì vậy chúng có hạn sử dụng ngắn và cần phải bảo quản lạnh. Dạng xúc xích bán khô phổ biến nhất ở châu Âu làsản phẩm lên men thô và sau đó được làm khô. Ban đầu, sự phát triển của quần thể vi sinh vật được thúc đẩy nhờ bổ sung cacbonhydrat nhằm hoàn thành quá trình lên men theo ý muốn, đảm bảo cả về giá trị cảm quan và an toàn thực phẩm. Quá trình này chỉ kéo dài trong một thời gian, sau đó bị phá vỡ do sử dụng chủng khởi động hoặc chất axit hóa, hoặc cả hai.Việc phối hợp pH thấp do lên men lactic hoặc trực tiếp bổ sung chất axit hóa và nước hoạt tính thấp đảm bảo cho việc bảo quản ở nhiệt độ phòng khỏi tác động của các vi sinh vật không mong muốn, tăng tính an toàn và ổn định chất lượng sản phẩm. Ngoài ra nitrit cũng góp một phần vào việc ức chế nên những sản phẩm này có thể không cần bảo quản lạnh trong một thời gian ngắn (khoảng vài tuần). Hàm ẩm cuối cùng của xúc xích bán khô thông thường dưới 40%. Những kiểu xúc xích này và xúc xích dạng phết đôi khi được gọi là xúc xích ẩm do quy theo hàm ẩm. 9 Một số loại xúc xích lên men được làm khô tiếp sau quá trình chín để nâng cao và giữ được giá trị cảm quan. Việc xử lý nhiệt làm bất hoạt các vi sinh vật gây bệnh (E.coli O157:H7, L.monocytogenes…) tốt hơn biện pháp chỉ giảm pH và aw. Xúc xích bán khô thường hun khói và làm chín bằng nhiệt độ trong tủ hun khói, đôi khi đạt đến gần 60°C trong thời gian khống chế nghiêm ngặt, sau đó có thể sấy khô trong thời gian tương đối ngắn. Đặc điểm của sản phẩm cuối cùng - Độ ẩm khoảng 35 - 45% - Hàm lượng chất béo khoảng 20 - 25% - Hàm lượng Protein khoảng 30 - 35% - Hàm lượng muối khoảng 1,5 - 3,5% - Tỷ lệ hàm ẩm: protein (M:P) khoảng (2,5-3,7) :1 - Mức aw khoảng 0,92 - 0,9 Chorizo (Tây Ban Nha) Summer sausage ( Mỹ) Hình 1.2. Một số sản phẩm xúc xích lên men bán khô 1.3 . Hệ vi sinh vật thịt Hệ vi sinh vật thịt có nguồn gốc ngoại sinh (nhiễm từ môi trường qua quá trình giết mổ, vận chuyển và tiêu thụ…) và nội sinh (do vật nuôi ốm, mắc bệnh) bao gồm cả các vi sinh vật có hại và có lợi.Hệ vi sinh vật thịt có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng xúc xích lên men sau này. 1.3.1 . Vi sinh vật có hại  Vi sinh vật gây nhớt: các vi khuẩn gây nhớt thịt bao gồm Micrococcus albus, Micrococcus candidus, Micrococcus aureus, E.coli, Streptococcus liquefaciens, Bacillus cereus,Bacillus mycoides, 10 Achromobacter, Pseudomonas, Leuconostoc…và một số nấm men. Điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật gây nhớt là độ ẩm tương đối > 90%. Tốc độ sinh nhớt phụ thuộc vào độ ẩm không khí và nhiệt độ bảo quản.  Vi sinh vật gây chua: nguyên nhân hóa chua thịt có thể do vi khuẩn lactic, nấm men, nấm mốc, vi khuẩn gây thối và hoạt động của các enzyme trong thịt. Sản phẩm do các vi sinh vật này tạo ra là các axit hữu cơ (axit formic, acetic, butyric, lactic…). Các axit này bắt đầu ức chế sự phát triển của các vi khuẩn làm cho pH giảm xuống, kết quả là thịt chuyển màu xám, chua, có mùi khó chịu. Môi trường axit ức chế vi khuẩn gây thối nhưng lại làm cho nấm mốc phát triển mạnh sinh ammoniac và các bazo. Chúng làm môi trường bị kiềm hóa tới pH trung tính tạo điều kiện cho vi khuẩn gây thối (Proteus, B.subtilis, B.mesentericus…) phát triển. Vì vậy, lên men chua là thời kỳ trước của quá trình thối rữa.  Vi sinh vật gây thối: vi khuẩn gây thối rữa hoạt động và phát triển mạnh trên bề mặt thịt. Những vi khuẩn này có enzyme protease hoạt tính mạnh phân giải protein tạo thành các sản phẩm có mùi thối như NH3, Indol, Scatola, mercaptan… Quá trình thối rữa xảy ra do cả vi khuẩn hiếu khí (B.subtilis, B. mensenterium, Proteus vulgaris…) và vi khuẩn kỵ khí (Clostridium perfringens. Đầu tiên chúng giải phóng các axit amin, sau đó sẽ khử amin các hợp chất này thành các axit béo và ammoniac tự do. Các sản phẩm do quá trìnhthối rữa điển hình sinh ra là hydrosulfua, indol, skatol, axit butyric… tạo thành mùi khó chịu. 1.3.2 . Vi sinh vật có lợi Hệ vi sinh vật có lợi ở thịt bao gồm cả vi khuẩn hiếu khí (Bacillus mesentericus, Bacillus subtilis), vi khuẩn kỵ khí (Clostridium sporogenes, Clostridium putrificum), vi khuẩn hiếu/kỵ khí tùy tiện (Bacillus thermophillus, Staphylococcuspyogenesaureus, vi khuẩn lactic), một số loài nấm men và nấm mốc. 1.3.3. Vi sinh vật gây bệnh Các vi sinh vật gây bệnh tạo thành nguy cơ tiềm ẩn cho thịt và các sản phẩm từ thịt chủ yếu thuộc họ vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae như Salmonella, E.coli…lây nhiễm vào thịt chủ yếu qua con đường giết mổ, từ đất, nước bị ô nhiễm... 11