CHƯƠNG I. Các vi sinh vật gây hư hỏng ở thực phẩm Các quá trình hư hỏng của thực phẩm do vi sinh vật gây nên và trong nhiều trường hợp chúng còn tạo ra các độc tố ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Khi có mặt trong thực phẩm, các VSV này có thể gây bệnh trực tiếp bằng cách tiết ra độc tố như: Clostridium botulinum, Staphyllococcus aureus; hoặc thông qua thực phẩm, xâm nhập vào cơ thể con người và gây bệnh: Escherichia coli, Salmonella. Tuy nhiên nhiều vi sinh vật mang đặc tính của cả hai dạng gây bệnh này như: Clostridium perfringens, Bacillus cereus.
Clostridium perfringens Clostridium perfringens (C. perfringens) là một loại vi khuẩn Gram (+), di động và hình thành bào tử, được tìm thấy trong nhiều nguồn môi trường cũng như trong thực phẩm, hệ tiêu hóa của người và động vật. Các bào tử của C. perfringens chịu được nhiệt và sống sót qua quá trình nấu chín.
Tế bào cần một lượng lớn amino axit cho sinh trưởng, do vậy chúng có thể sinh trưởng rất hiệu quả trong nhiều loại thực phẩm giàu protein. Trong số 5 typ C. perfringens, các chủng thuộc typ A tham gia gây các bệnh nhiễm trùng, gây độc phát sinh từ thực phẩm. Các thực phẩm có thể nhiễm khuẩn này thường là thịt gia cầm, thực phẩm khô.
Các triệu chứng do vi sinh vật này gây ra là đau thắt vùng bụng, bệnh về đường tiêu hóa và xuất hiện từ 8 – 24 giờ sau khi ăn một lượng lớn tế bào sống (từ 5 – 105 CFU/g) qua đường thực phẩm. Staphyllococcus aureus Staphyllococcus aureus là một khuẩn cầu Gram (+), các tế bào liên kết thành chùm, không di động, không tạo bào tử. Chúng có khả năng chịu được sự khô hạn, nồng độ muối cao (9 – 10%). Staphyllococcus aureus có thể sản sinh ra các loại độc tố gây dung huyết, diệt bạch cầu, hoại tử da, gây chết, độc tố đường ruột và các yếu tố độc lực ngoại bào.
Ngoài ra chúng còn hình thành những nhân tố gây bệnh như: chất làm tan tơ huyết, men làm đông huyết tương, nhân tố khuếch tán (Trần Thị Phận, 2004). SVTH: Lộc Tú Anh 3 Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH – Đại học Mở Hà Nội Staphyllococcus aureus khi nhiễm vào thực phẩm sẽ phát triển rất nhanh, sinh ra độc tố đường ruột enterotoxin bền nhiệt và không bị phân hủy ở 100oC trong 30 phút. Điều đáng chú ý là các loại độc tố này hoàn toàn không ảnh hưởng đến mùi vị hay cảm quan của thực phẩm. Do đó, rất khó phát hiện tình trạng hư hỏng thực phẩm do nhiễm tụ cầu.
Khi ăn phải thực phẩm có chứa độc tố này, sau 4 – 6 giờ xuất hiện các triệu chứng về đường tiêu hóa. Các thực phẩm có chứa hàm lượng muối cao có nguy cơ nhiễm như jambon, kem tổng hợp, nước soup,… vì các loại thực phẩm này ít được xử lý ở nhiệt độ cao. Sự kháng thuốc ở Staphylococcus aureus là đặc điểm rất đáng lưu ý. Đa số Staphylococcus aureus kháng lại các nhóm kháng sinh nhóm -lactams nhờ men - lactamase (Nguyễn Thanh Bảo, 2003).
Một số còn kháng được methicillin, do nó tạo được các protein gắn vào vị trí tác động của kháng sinh. Hiện nay một số các tụ cầu còn đề kháng được với các thế hệ kháng sinh cephalosporin. Staphylococcus aureus gây lên các bệnh nhiễm khuẩn ngoài da như làm mưng mủ các vết thương, làm các tổ chức bị sưng, tạo thành áp se. Từ các ổ nhiễm trùng ngoài da, tụ cầu khuẩn xâm nhập vào máu gây chứng huyết nhiễm mủ và theo máu đi tới các cơ quan gây nên các ổ áp se.
Tụ cầu khuẩn là nguyên nhân gây viêm xoang, viêm amidan, viêm vú ở người (Trần Thị Phận, 2004). Hình 1: Vi khuẩn Staphylococcus aureus trên kính hiển vi điện tử [32]. SVTH: Lộc Tú Anh 4 Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH – Đại học Mở Hà Nội 1. Escherichia coli Escherichia coli thuộc họ Enterbacteriaceae, Gram (-), trực khuẩn ngắn, di dộng, không tạo bào tử, chịu được nhiệt.coli có thể kháng cồn, không bị hủy khi tiếp xúc với cồn 50%.coli là vi sinh vật hiếu khí phổ biến trong đường tiêu hóa người, các loài động vật máu nóng.
Hầu hết các dòng E.coli tồn tại không gây hại trong đường tiêu hóa, ngược lại chúng còn đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định sinh ý đường tiêu hóa. Tuy nhiên có 4 dòng sau đây có thể gây bệnh cho người và một số loài động vật: Enteropathogenic E. Dòng vi khuẩn E.coli O157: H7 là một loài vi khuẩn gây hại nhất có trong thực phẩm và thường có mặt trong các sản phẩm: bánh mì, thịt bò chưa được nấu chín, sữa tươi, nước táo chưa thanh trùng. coli O157:H7 với kháng nguyên đặc hiệu thân (O) và kháng nguyên lông (H) đã nhận các gene độc và sinh ra chất độc Shiga gây ra bệnh tiêu chảy ở người.
Hình 2: Escherichia coli trên kính hiển vi điện tử [33]. cereus là trực khuẩn Gram dương, sinh bào tử, kỵ khí tùy ý, sinh trưởng được trong khoảng nhiệt độ từ 5 – 500C, tối ưu ở 35 – 400C. Tuy nhiên, các chủng chịu lạnh cũng có thể nhân bản ở nhiệt độ từ 4 – 6°C; trong những trường hợp này, SVTH: Lộc Tú Anh 5 Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH – Đại học Mở Hà Nội thời gian nhân bản thường dài hơn đáng kể. Vi khuẩn này hiện diện trong đất, bụi, các loại thực phẩm (sữa, thịt, rau quả, hỗn hợp gia vị, sản phẩm khô,…).
cereus tiết ra hai loại độc tố là độc tố gây tiêu chảy và độc tố gây nôn mửa. Độc tố gây tiêu chảy sản sinh trên thịt, rau quả, gia vị. Bản chất là một loại protein gây hủy hoại biểu bì và niêm mạc ruột, gây tiêu chảy có thể nguy hiểm đến tính mạng. Độc tố gây nôn mửa bị nhiễm trong gạo, cơm nguội, đậu các loại và bản chất độc tố là phospholipid có tính ổn định, không bị phân hủy ở nhiệt độ cao và dịch dạ dày.
Ngộ độc thực phẩm gây ra bởi B. cereus khi thực phẩm được chuẩn bị mà không được giữ lạnh vài giờ trước khi sử dụng. Triệu chứng ngộ độc phổ biến là đau bụng, rối loạn tiêu hóa, bắt đầu từ 14 – 16 giờ sau khi ăn thực phẩm bị nhiễm. Hình 3: Bacillus cereus trên kính hiển vi điện tử [34].
Nấm mốc Nấm mốc có nhiều loại khác nhau và có một số có khả năng gây bệnh. Các loại nấm mốc này sinh trưởng và phát triển trên thực phẩm tạo ra độc tố gây độc cho con người như Aspergillus niger, Penicillium, Pyricularia oryzae, Rhezoctonia solani,… Một số chủng Aspergillus flavus, A. niger sinh ra độc tố aflatoxin, loại chất độc gây ung thư, đột biến. Các nấm mộc này phát triển ở nhiệt độ từ 7 – 400C và tối ưu ở 24 – 280C, do vậy có khả năng tăng trưởng tốt trên các loại ngũ cốc, nông sản (gạo, lúa, đậu phộng,.
Một số chủng Penicillium (đặc biệt P. verrucosum) và Aspergillus sinh độc tố ochratoxin gây ức chế sự vận chuyển của SVTH: Lộc Tú Anh 6 Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH – Đại học Mở Hà Nội axit ribonucleic, các axit amin và làm ức chế sự tổng hợp protein trong tế bào và cơ thể; đây là độc tố gây ung thư và nhiễm độc thận. Những nấm mốc này rất phổ biến, gây hỏng thực phẩm. Aspergillus niger xuất hiện trên một số loài trái cây và rau quả như nho, mơ, hành tây và đậu phộng và gây ra bệnh nấm meo.
Penicillium phát triển tốt ở môi trường axit 0,5% gây nên mốc xanh trên quả có múi và thối mốc trên cà chua. Từ các nguyên liệu này, nấm mốc và độc tố có thể nhiễm vào thực phẩm gây ngộ độc cho người. Hình 4: Aspergillus niger trên kính hiển vi điện tử [35]. Nấm men Nấm men là nhóm nấm có cơ thể đơn bào hoặc tập hợp đơn bào, nhân chuẩn, hiển vi.
Chúng phân bố rộng rãi trong tự nhiên, nhất là trong môi trường có chứa đường, có pH thấp, chẳng hạn như trong hoa quả, mật mía, rỉ đường, mật ong,. Nấm men làm thực phẩm ít bị biến đổi và chỉ làm lên men các loại thực phẩm có đường. Saccharomyces cerevisiae là mội loại nấm túi (Ascomycetes), có dạng hình cầu, sinh sản bằng cách tạo chồi và tạo bào tử. Candida tropicalis sống ký sinh ở vỏ của dứa, sản xuất ra protease aspartyl và enzyme phospholipase phá hoại cấu trúc thành tế bào của vật chủ.
Các hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật Nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học, tách chiết từ thực vật đã được ứng dụng trong các lĩnh vực dược phẩm, mỹ phẩm. Trong ngành thực phẩm, các hợp chất có SVTH: Lộc Tú Anh 7 Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH – Đại học Mở Hà Nội hoạt tính kháng khuẩn được sử dụng để kiểm soát sự hư hỏng và sự phát triển của vi khuẩn gây hại, thay thế cho các chất hóa học – những chất chỉ được sử dụng một liều lượng giới hạn, do tính độc và khả năng gây ung thư và các vấn đề về môi trường. Các hợp chất này thường là các chất chuyển hóa thứ cấp, được thực vật tổng hợp trong một giai đoạn sinh trưởng và phát triển hoặc trong những giai đoạn căng thẳng nhất định, gây ra bởi sự tấn công của vi sinh vật, thiếu chất dinh dưỡng… Hoạt tính kháng khuẩn của dịch chiết từ thực vật, phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loài thực vật, điều kiện môi trường, khí hậu, phương thức thu hoạch và công nghệ tách chiết. Dựa trên cấu trúc hóa học, đặc tính, các chất chuyển hóa được phân loại thành các nhóm khác nhau như: flavonoid, alkaloid, tannin, terpenoid, peptide.
Polyphenol Polyphenol là chất chuyển hóa thứ cấp phổ biến ở tất cả các loài thực vật bậc cao và có vai trò chống lại vi sinh vật gây hại cho thực vật, chống oxi hiệu quả. Đặc điểm chung của polyphenol là trong phân tử có vòng thơm (vòng benzen) chứa một, hai hoặc nhiều nhóm hydroxyl (OH) gắn trực tiếp vào vòng benzen. Polyphenol được phân loại dựa vào số lượng vòng phenolic và các cấu trúc liên kết với vòng này. Polyphenols bao gồm axit phenolic (axit gallic, axit vanillic…), flavonoid (flavonones, flavones, xanthones, catechins.), lignans, stilbens và các polyphenol khác [4].
SVTH: Lộc Tú Anh 8 Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH – Đại học Mở Hà Nội Hình 5: Cấu trúc hóa học của một số nhóm chất thuộc polyphenol Axit phenolic là những hợp chất có đặc điểm của nhóm chức caboxylic, có thể được chia làm hai nhóm: nhóm các dẫn xuất của axit benzoic như axit gallic và nhóm các dẫn xuất của axit cinnamic như axit coumaric, axit caffeic và axit ferulic. Axit caffeic là một axit phenolic phổ biến nhất, chứa trong nhiều loại trái cây và rau quả, thường được este hóa với axit quinic trong axit chlorogenic, là một hợp chất phenolic chủ yếu trong cà phê.