Bài giảng Phụ gia ứng dụng trong công nghệ thực phẩm - Các loại vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm - Đặng Bùi Khuê

CÁC LOẠI VI SINH VẬT GÂY HƯ HỎNG THỰC PHẨMThS. Đặng Bùi KhuêTrường Đại Học Công Nghiệp TP. HCMViện công nghệ sinh họcBộ môn: Nông sảnMôn: phụ gia ứng dụng trong công nghệ thực phẩmTài liệu dành cho hệ trung cấp và cao đẳng nghềEmail: khue789@gmail.comkhuedhcn@gmail.com 1Nấm mốc trong hư hỏng thực phẩmNấm mốc thường gây hư hỏng những thực phẩm khô, đặc biệt là thực phẩm được bảo quản dưới điều kiện ẩm thấp và những thực phẩm chứa nồng độ đường, muối cao.Các loại nấm mốc quan trọng trong việc làm hư hỏng thực phẩm gồm: nấm mốc không có vách ngăn và nấm mốc có vách ngăn 2Microbial of food, 2009Nấm mốc không có vách ngănSinh sản vô tính hoặc bằng bào tử.Giống Rhizopus: phổ biến. Hệ sợi có lông tơ và dày đặc. Đầu của túi bào tử trở thành sẫm màu khi chín. Các loại hư hỏng: mốc bánh mì, làm mềm rau quả, gây hỏng thịt đông lạnh.Giống Mucor: phổ biến. Khoảng 150 loài. Hệ sợi nấm có màu nhạt, túi bào tử chuyển thành màu xám khi chín. Sự hư hỏng: 1 phạm vi rộng các loại thực phẩm bị ảnh hưởng bởi loài này. 3Microbial of food, 2009Nấm mốc không có vách ngănGiống Thaminidium: không phổ biến. Túi bào tử màu nâu xám. Ưa lạnh. Sự hư hỏng: thịt đông lạnh. 4Microbial of food, 2009Những ví dụ về thực phẩm có hàm lượng nước cao5Microbial of food, 2009Những ví dụ về thực phẩm có hàm lượng nước cao6Microbial of food, 2009Giới hạn aw cho sự phát triển của những nhóm VSV gây hư hỏng TP7Microbial of food, 2009Clostridium botulinumVi khuẩn G(+), di động, kỵ khí bắt buộc, hình que thẳng hoặc cong với chiều dài 2-10μm, hình thành bào tử ở tâm hoặc ở phần tận cùng.Đặc điểm nổi bật: sinh độc tố thần kinh. 8 độc tố đặc trưng về mặt huyết thanh học là A, B, C1, C2, D, E, F và G (trong đó, C2 không phải là độc tố thần kinh).Mỗi loại C. botulinum chỉ sản sinh 1 loại độc tố duy nhất.8Clostridium botulinumNhóm 1: những chủng này không thể phân biệt được với các loài không sinh độc tố Clostridium sporogenes (những loài này là có ích và an toàn). Chúng có khả năng chống lại protease. Thường dễ dàng phát hiện trong thực phẩm do sự phân hủy từng phần của sp và hơi trở mùi hoặc mùi phô mai.Những chủng thuộc nhóm I không ưa lạnh nên ít được quan tâm trong các sp lạnh đông 9Clostridium botulinumNhóm I tạo ra những bào tử chịu nhiệt  vấn đề cho các sp dựa vào các bước xử lý nhiệt để ổn định sp.Nhóm II: những mối nguy tiềm năng trong thực phẩm đông lạnh. Chúng không bị thủy phân protein (non-proteolytic) bằng protein tự nhiên. Phát triển và sinh độc tố khi nhiệt độ xuống đến 3oC. Sinh bào tử ít chịu nhiệt. Nhạy cảm với muối (bảng 7.4) 10Clostridium botulinumKhoảng thời gian từ 1-3 tháng là cần thiết để sinh độc tố ở 3.3oC.Hầu hết trường hợp ngộ độc do botulinum là do độc tố loại A, B hoặc E, những loại khác hiếm gặp.Nhóm 3: tạo ra độc tố loại C và D  gây bệnh cho động vật và chim.Nhóm IV: tạo độc tố loại G (một số loài trước đây không sinh độc tố đã được sắp xếp trở lại vào nhóm này. Vd: Clostridium argentinense)11Clostridium botulinumpH tối ưu phụ thuộc vào nhiệt độ, hoạt độ nước và acid để điều chỉnh pH. Khoảng pH 4.7 là tối thiểu  ứng dụng trong đồ hộp. Chủng phi proteolytic (kháng lại được sự phân hủy protein) ít có khả năng chịu được acid (thường bị ức chế ở pH 5.0-5.2).Sự phát triển và sinh độc tố ở giá trị pH đến 4.0 trong môi trường bảo vệ và chứa nhiều protein. Điều này không được nhận thấy trong sp đồ hộp đã được acid hóa có hàm lượng protein thấp. 12E. coliCatalase (+), oxidase (-), vi khuẩn không sinh bào tử, hình que ngắn, có khả năng lên men.Quan hệ gần với loài Shigella nhưng có khả năng lên men đường lactose và hoạt tính sinh hóa cao hơn Shigella spp.Phân biệt nhờ IMViCPhát triển từ 7-10oc đến 50oC. Nhiệt độ tối ưu 37oC.Khả năng chịu nhiệt kém: giá trị D ở 60oC là 0.1 phút, có thể sống sót trong quá trình bảo quản lạnh với thời gian dài hơn. 13E. coli14E. colipH gần trung tính là pH tối ưu, nhưng có thể phát triển được ở pH 4.4.Hoạt độ nước nhỏ nhất aw là 0.95. 15Độc tố ruột của E. coli (ETEC)2 loại độc tố: độc tố ổn định với nhiệt độ (ST) có thể chịu nhiệt ở 100oC trong 15 phút và chịu acid, độc tố nhạy cảm với nhiệt (LT) sẽ bị vô hoạt ở 60oC sau 30 phút và ở pH thấp.LTI tương tự độc tố của cholera, chứa 5 tiểu đơn vị B (Mr 11.5 kDa) chịu trách nhiệm cho việc liên kết độc tố lên tế bào biểu mô và tiểu đơn vị A (Mr 25 kDa) được dời vị trí vào trong biểu mô nơi mà nó sẽ kích hoạt adenylate cyclase 16Độc tố ruột của E. coli (ETEC)Sau đó, nó gia tăng hàm lượng cAMP, sau đó ức chế sự hấp thu Na+, Cl- và nước của tế bào lông tơ và thúc đẩy sự mất mát tế bào crypt ở ruột  bệnh tiêu chảy. Độc tố LTII: sản sinh bởi những dòng ETEC nhất định, hoạt tính tương tự LTI nhưng không phản ứng chéo với huyết thanh miễn dịch như LTI hoặc độc tố của cholera 17Độc tố ruột của E. coli (ETEC)2 loại ST: STA và STBSTA: khối lượng phân tử nhỏ, polypeptide kháng nguyên kém của 20 amino acid được tạo thành từ 72 amino acid. Chịu nhiệt, chịu pH thấp và chịu được sự phân giải do protease sinh ra. Nguyên nhân: cấu trúc không gian 3 chiều của nó chứa 3 liên kết disulfite. Nó hoạt động bằng cách kích hoạt cGMP nhờ guanylate cyclase trong tế bào biểu mô. 18Độc tố ruột của E. coli (ETEC)Cơ chế hoạt động của STB khác so với STA vì nó không có khả năng tạo ra sự bài tiết chất lỏng từ ruột và nó không kích thích sự sản sinh cyclic nucleotide Sự xâm nhiễm của E. coli: sự xâm nhiễm được quyết định bởi số lượng protein ở màng ngoài mà những protein này được mã hóa trên 1 plasmid lớn (~140 MDa). 19Độc tố ruột của E. coli (ETEC)20Listeria monocytogenesL. monocytogenes là vi khuẩn G(+), kỵ khí tùy tiện, catalase (+), oxidase (-), không hình thành bào tử.Từ hình cầu đến hình que (0.4–0.5 μm* 0.5–2.0 μm). Nuôi ở 20-25oC thì có đuôi và di chuyển theo kiểu nhào lộn.L. monocytogenes sinh ra 1 β-haemolysin 58 kDa, listerolysin O, hoạt động cùng với haemolysin được tạo ra bởi Staphylococcus aureus để tăng hiện tượng dung huyết ở blood agar. 21Food microbiology 3rdClostridium perfringensTrước đây được gọi là welchii.Gây nhiễm trùng vết thương và hoại thư sinh hơi.Loài này được phân thành 5 loại từ AE, dựa vào khả năng hình thành 4 loại ngoại độc tố chủ yếu: α, β, ε, ιC. perfringens loại A chịu trách nhiệm cho ngộ độc thực phẩm và hoại thư sinh hơi chỉ tạo ra 1 loại độc tố α – là 1 loại độc tố có hoạt tính lecithinase (phospholipase C) 22Phân loại Clostridium perfringens dựa trên các loại độc tố chính được tạo thành 23Clostridium perfringensBằng cách tấn công vào màng tế bào mà nó (độc tố α) phá hủy cục bộ mô của vết thương và nó được hấp thu vào trong hệ thống tuần hoàn máu gây ngộ độc máu.C. perfringens loại C tạo ra cả độc tố α và β gây ra chứng viêm ruột. Độc tố β phá hủy niêm mạc ruột gây hoại tử. 24Đặc điểm của Clostridium perfringens Vi sinh vật kỵ khí, hình que G(+), hình thành bào tử hình oval.Khác biệt so với các clostridium khác là: hình que tương đối lớn (1*3-9μm) đã được kết nang và không di động.Mặc dù là 1 vi khuẩn kỵ khí có catalase (-) nhưng Clostridium perfringens sẽ sống sót và đôi khi phát triển trong môi trường có oxi. 25Đặc điểm của Clostridium perfringens Phát triển trong khoảng nhiệt độ từ 12-50oC. Nhiệt độ tối ưu: 43-47oC.Thời gian thế hệ khá ngắn chỉ 7.1 phút ở 41oC.Tế bào sinh dưỡng không chịu được acid (pH tối thiểu là 5, tối ưu pH 6-7.5).Hoạt độ nước tối thiểu: 0.95-0.97.Không phát triển trong sản phẩm có hàm lượng muối ≥ 6%. 26Đặc điểm của Clostridium perfringens Khả năng chịu nhiệt của tế bào sinh dưỡng là tương đương với những vi khuẩn không sinh bào tử với giá trị D ở 60oC trong vài phút.Trong đất C. perfringens loại A ở mức 103–104/g. Các loại B, C, D và E phụ thuộc vào sự ký sinh trong động vật nên sự phân bố bị hạn chế.27Đặc điểm của độc tố do Clostridium perfringens sinh ra Ngoại độc tố này là 1 protein 35 kDa với pH đẳng điện là 4.3.Vô hoạt bởi nhiệt độ 60oC trong 10 phút trong môi trường nước muối.Nhạy cảm với các enzyme thủy phân protein.Hoạt động giống độc tố cholera: đảo ngược dòng của các ion Na+, Cl- và nước qua biểu mô ruột (từ hấp thụ chuyển thành bài tiết). 28Đặc điểm của độc tố do Clostridium perfringens sinh ra Gia tăng các nucleotid vòng nội bào (hoạt động ở màng tế bào).Đầu tiên, nó liên kết với receptor protein đặc hiệu trên biểu mô ruột. Sau đó, nó chèn vào màng tế bào và làm thay đổi hình dạng của màng tế bào trong vài phút. Nó thay đổi tính thấm của màng, ức chế sự tổng hợp đại thực bào của tế bào, sinh bào tử trong màng tế bào  chết tế bào do phá hủy màng.29Đặc điểm của độc tố do Clostridium perfringens sinh ra Bệnh khá ôn hòa và thời gian tồn tại khá ngắn vì độc tố ảnh hưởng chủ yếu lên tế bào ở đầu lông tơ của ruột. Những tế bào này là những tế bào già nhất của ruột và sẽ nhanh chóng được thay thế bằng tế bào trẻ hơn. 30