MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Từ lâu, vi khuẩn lactic là nhóm vi sinh vật được coi là an toàn (GRAS) và việc ứng dụng thành công nhóm vi khuẩn này hay những hợp chất kháng vi sinh vật mà chúng sản sinh ra trong bảo quản thực phẩm đã được đề cập nhiều. Một số loại chế phẩm sinh học đã được thử nghiệm và ứng dụng trong thực tiễn đem đến hiệu quả cao như bacterioxin và một số loại axít hữu cơ như axít lactic, axetic, xitric. Bacterioxin là các hợp chất có bản chất protein có khả năng ức chế vi sinh vật khá tốt được ứng dụng nhiều trong thực phẩm tuy phổ kháng vi sinh vật không rộng [35].
Trong khi đó, axít lactic, axít axetic và axít xitric lại có khả năng phòng trừ vi sinh vật tương đối yếu. Do vậy, những loại axít này thường được sử dụng kết hợp với những hợp chất khác để làm tăng hiệu quả. Gần đây, một hợp chất sinh học mới có tiềm năng ứng dụng như là chất bảo quản thực phẩm được sinh tổng hợp bởi nhóm vi khuẩn lactic được các nhà khoa học thế giới phát hiện có tên là axít phenyllactic. So với nhiều loại bacterioxin sản sinh bởi vi khuẩn lactic như nisin thì axít phenyllactic có khối lượng phân tử thấp, phổ kháng vi sinh vật rộng và tính bền cũng như độ hòa tan cao [109].
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng axít phenyllactic là một hợp chất an toàn, có khả năng ức chế cả vi khuẩn gram âm lẫn gram dương và nấm men, nấm mốc, đặc biệt là nhiều loài nấm sinh độc tố [54][100] [110]. Trước những lợi ích cũng như tiềm năng đã được kiểm chứng thì axít phenyllactic là sản phẩm rất phù hợp sử dụng cho những đối tượng nông sản, thực phẩm dễ bị lây nhiễm bởi vi sinh vật gây hại và đòi hỏi có tính an toàn cao khi sử dụng. Rau quả chế biến tối thiểu (CBTT) là một trong những đối tượng nông sản đang được người tiêu dùng hướng tới hiện nay với tiêu chí đảm bảo độ tươi, ngon, tiện dụng và an toàn ít sử dụng hóa chất bảo quản nhất. Hơn nữa, rau quả chế biến thối thiểu là một dạng sơ chế, là những sản phẩm rau quả tươi đã thay đổi hình dạng ban đầu bằng một số tác động nhưng không bị xử lý nhiệt hay hóa chất đến mức chúng bị thay đổi trạng thái tươi sống.
Rau quả tươi được chế biến tối thiểu thường phải qua các công đoạncơ bản mà không phải qua khâu nấu chín như xử lý cơ học (làm sạch, tách vỏ, cắt gọt, tạo hình,…), ổn định sản phẩm (xử lý hóa học) và bao gói[80]. Nhược điểm lớn nhất của chế biến tối thiểu là thời hạn sử dụng sản phẩm bị giảm do khả năng bảo quản bị kém đi so với bảo quản các sản phẩm nguyên vẹn. Do rau quả CBTT bị loại bỏ lớp vỏ bảo vệ bên ngoài, làm kích hoạt các enzyme hoạt động tạo môi trường thuận lợi cho sự xâm nhập và phát triển của các loài vi 7 sinh vật khác nhau nên đã làm thay đổi màu sắc, cấu trúc, mất trọng lượng dẫn tới tổn thất về cả số lượng và chất lượng trong quá trình bảo quản [78]. Vi sinh vật gây hại rau quả CBTT rất đa dạng về chủng loại và số lượng.
Trong các sản phẩm rau quả chế biến tối thiểu người ta tìm thấy một số vi sinh vật phát triển mạnh như vi khuẩn ưa ẩm, vi khuẩn lactic, coliform, nấm men, nấm mốc, trong đó có nhiều loài có khả năng sinh độc tố mycotoxin [21]. Ngoài ra, những sản phẩm rau quảsẵn sàng để sử dụng vẫn còn bị nhiễm vi sinh vật gây bệnh sau quá trình CBTT là một vấn đề tồn tại trong đảm bảo an toàn thực phẩm. Trong số đó, đáng kể đến là Listeria monocytogenes, Salmonella typhivà Escherichia coli, đặc biệt là E. Hạn chế tới mức thấp nhất vi sinh vật gây hại và ngăn chặn quá trình làm biến màu sản phẩm là những vấn đề cần được quan tâm và giải quyết trong CBTT.
Những hợp chất hóa học thông thường được sử dụng cho mục đích này gồm clo, axít ascorbic, axít axetic, axít lactic và muối canxi (canxi lactat, canxi clorua) [45] [60]. Do khả năng ức chế vi sinh vật của những hợp chất này đối với rau quả cắt không cao nênmột số hợp chất hóa học khác được sử dụng kết hợp như 4- hexylresorcino, cysteine, benzoat natri, sorbat kali,… để đem lại hiệu quả tốt hơn trong việc ngăn chặn biến màu, giảm thối hỏng do vi sinh vật gây ra và đảm bảo được độ cứng của sản phẩm [38]. Việc sử dụng những chất hóa học này đang ngày càng bị hạn chế bởi mong muốn của người tiêu dùng đang ngày càng ưa chuộng sử dụng những sản phẩm thực phẩm tươi và tự nhiên có tính an toàn cao không sử dụng chất bảo quản hoá học. Nhiều nỗ lực đã được thực hiện nhằm tìm ra những hợp chất tự nhiên hay những chế phẩm sinh học để thay thế những chất hóa học có khả năng phòng trừ vi sinh vật gây hại trên rau quả chế biến tối thiểu [38].
Xu hướng sử dụng thực phẩm tươi và thực phẩm ít chế biếncủa người tiêu dùng hiện nay ngày càng tăng, hình thành nên một dạng thực phẩm mới là các sản phẩm rau quả chế biến tối thiểu. Rau quả CBTT hiệnlà một trong những mặt hàng hóa sôi động nhất trong các cửa hàng rau quả thực phẩm ở Mỹ. Thị trường rau quả cắt ở các nước Châu Á đã phát triển từ cuối những năm 80 và đầu những năm 90,đặc biệt là Nhật Bản và Hàn Quốc. Ở nhiều nước phát triển, việc sản xuất các sản phẩm rau quả tươi dạng CBTT đã trở thành một ngành công nghiệp có thị phần không nhỏ [47].
Tuy nhiên, ở Việt Nam, CBTT gần đây mới bắt đầu được quan tâm nghiên cứu và thương mại. Dạng thực phẩm này tuy mới xuất hiện với số lượng hạn chế về chủng loại nhưng có tiềm năng phát triển mạnh mẽ vì phù hợp với xu thế phát triển kinh tế xã hội và lối sống hiện đại. Một số kết quả nghiên cứu bước đầu 8 về công nghệ CBTTcủa Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạchđạt đượcmột số kết quả nhất định như đảm bảo được độ cứng, màu sắc của mít, dứa cắt mặc dù thời gian bảo quản còn ngắn (8-10 ngày) [2-4].Công nghệ CBTT ở Việt Nam hiện nay rất cần có hướng nghiên cứu sâu hơn, đa dạng hơn về chủng loại. Cho tới nay, những công trình nghiên cứu và ứng dụng axít phenyllactic trên thế giới mới dừng ở phạm vi tuyển chọn những chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh axít phenyllactic cao ứng dụng trực tiếp trong thực phẩm như bổ sung vào bột làm bánh hay bổ sung vào thức ăn chăn nuôi [99][105], chỉ có một vài nghiên cứu thử nghiệm sản xuất axít phenyllactic thông qua quá trình lên men ở quy mô nhỏ phòng thí nghiệm (3-10 lít) [69].
Do đó, việc “Nghiên cứu tạo axít phenyllactic và ứng dụng trong bảo quản một số rau quả chế biến tối thiểu”là thực sự cần thiết. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu tạoaxít phenyllactic từ vi khuẩn lactic và đánh giá được hiệu quả của axítphenyllactic trong việc duy trì chất lượng và đảm bảo an toàn thực phẩm đối với một số sản phẩm rau quả chế biến tối thiểu. Nội dung nghiên cứu - Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh axít phenyllactic cao; - Tạo axít phenyllactic từ vi khuẩn tuyển chọn được bằng phương pháp lên men; - Đánh giá chất lượng của axít phenyllactic thu được; - Đánh giá hiệu quả của axít phenyllactic trong sơ chế, bảo quản một số rau (cà rốt, khoai tây) quả (dứa, mít, vải)chế biến tối thiểu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4.
Ý nghĩa khoa học Đã phân lập và tuyển chọn được bộ chủng giống vi khuẩn Lactobacillus plantarum có khả năng sinh axít phenyllactic cao.Kết quả này đã góp phần khai thác đa dạng vi sinh vật của Việt Nam cho ứng dụng trong công nghệ sinh học; Là công trình nghiên cứu đầu tiên có hệ thống tổng thể về quá trình tạo axít phenyllactic, giải quyết trọn vẹn vấn đề từ khâu chủng giống đến khâu tạochế phẩm và cuối cùng là ứng dụng sản phẩm trên một số đối tượng rau quả CBTT. Đây là nguồn tài liệu đáng tin cậy để các nhà khoa học quan tâm đến các vấn đề tương tự tham khảo. Ý nghĩa thực tiễn Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm axít phenyllactic để có thể chủ động sản xuất chế phẩm đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nước, đa dạng hóa sản phẩm bảo quản sinh học an toàn; Đối tượng lựa chọn để ứng dụng chế phẩm tạo ra là rau quả chế biến tối thiểu. Đây là những sản phẩm rau quả ‘sẵn sàng để ăn’ và ‘sẵn sàng để nấu’ với yêu cầu phải đảm bảo chất lượng tươi, ngon và chứa những thành phần tự nhiên.
Bởi vậy, việc ứng dụng chế phẩm PLA là chế phẩm bảo quản sinh học an toàn để bảo quản các sản phẩm CBTT có ý nghĩa thực tiễn cao; Tạo ra cơ sở dữ liệu làm tài liệu tham khảo khi nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học từ vi sinh vật ứng dụng trong bảo quản thực phẩm. Điểm mới của luận án Đã tuyển chọn được 02 chủng vi khuẩn Lactobacillus plantarumC2 và C15 có khả năng sinh axít phenyllactic cao (hàm lượng đạt 1,2 g/l) với trình tự gen rADN 16S tương đồng 99% với trình tự gen của chủng Lactobacillus plantarum NRIC 1767. Hai chủng vi khuẩn này là hai chủng hoàn toàn mới so với các công trình đã công bố trước đây trong và ngoài nước. Đã xây dựng được quy trình tạo axít phenyllactic bởi chủng L.plantarum C2 bằng phương pháp lên men gián đoạn có bổ sung dinh dưỡng quy mô 800 lít/mẻ hoàn chỉnh, là tiền đề tiến tới sản xuất chế phẩm quy mô công nghiệp; Đã tạo ra được chất bảo quản thực phẩm có nguồn gốc sinh học và ứng dụng trong bảo quản rau quả chế biến tối thiểu, đây là điểm mới so với các công trình nghiên cứu và ứng dụng axít phenyllactic khác trên thế giới; 6.
Cấu trúc của luận án Luận án được trình bày trong 155 trang gồm 3 phần với 35 bảng, 53 hình và đồ thị. Tổng quan; Phần 2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu; Phần 3. Kết quả và thảo luận; Phần 4.
Kết luận và kiến nghị; Tài liệu tham khảo với 112 tài liệu tham khảo và Phần phụ lục.TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về axít phenyllactic 1. Đặc tính và tác dụng của axít phenyllactic Axít phenyllactic (PLA) là một loại axít thơm, có công thức phân tử là C9H10O3, trong phân tử có chứa vòng thơm (thể hiện ở hình 1.
