Thực phẩm hư hỏng: Nguyên nhân và cách phòng ngừa

Người dịch: Phòng Phân tích An toàn thực phẩm và Độc chất – Trung tâm CNC Vinmec 

Hạn sử dụng của thực phẩm là thời gian ổn định và duy trì các đặc tính cần thiết. Thực phẩm hư hỏng gây ra thiệt hại về kinh tế, cũng như các bệnh lây truyền qua đường tiêu hóa. Vấn đề hư hỏng thực phẩm do vi sinh vật gây ra đã trải qua một lịch sử lâu dài. Ví dụ, vi khuẩn lên men axit lactic có thể làm hỏng bia do tạo ra độ đục, độ chua và mùi khó chịu [1].

1. Nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm

Thực phẩm bị hư hỏng có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau như:

• Sự có mặt của vi sinh vật, đặc biệt là vi khuẩn, nấm men và nấm mốc gây hại trong thực phẩm.
• Côn trùng mang các loại vi sinh vật khác nhau vào thức ăn.
• Sự hiện diện của các loại enzym nội sinh như catalase và proteinase trong các sản phẩm có nguồn gốc từ động vật và thực vật cũng làm giảm chất lượng thực phẩm.
• Các tác nhân vật lý gây phá hủy thực phẩm, chẳng hạn như bức xạ, sấy khô, nhiệt độ và áp suất.
• Độ ẩm cao, protein cao, chất béo cao và quy trình xử lý không hợp vệ sinh có thể làm hỏng thực phẩm [2].

2. Hư hỏng thực phẩm do vi sinh vật

Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong một sinh vật sống. Một số vi khuẩn có tác dụng tích cực, nhưng một số lại gây hại. Các vi sinh vật như nấm men, nấm mốc và vi khuẩn thường là nguyên nhân làm hỏng thực phẩm.

2.1. Nấm men

Nấm men, thuộc sinh vật nhân chuẩn, là một phân nhóm các loài của nấm. Nấm men được nhiều người biết đến nhờ quá trình lên men có lợi để sản xuất bánh mì, đồ uống có cồn và có thể phát triển trong điều kiện có hoặc không có oxy. 

Ngoài ra, chúng còn được sử dụng để tăng bề mặt của phô mai và thịt. Chúng thường nhiễm vào thực phẩm có hàm lượng đường hoặc muối cao, chẳng hạn như dưa cải bắp, dưa chua, siro từ cây phong, trái cây có độ pH thấp, chất lỏng và làm hư hỏng những thực phẩm này.

Nấm men Debaryomyces hansenii trên bề mặt của thăn heo sau 0(A), 10 (B), và 30(C) ngày đã  nấu chín

Bốn loài nấm men chính gây hư hỏng thực phẩm là Zygosaccharomyces, Debaryomyces hansenii, Brettanomyces và Candida. Các loài Zygosaccharomyces làm hỏng các loại thực phẩm như mật ong, trái cây khô, mứt và nước tương bằng cách giải phóng mùi và vị khó chịu, hoặc khí CO2 làm cho hộp đựng bị phồng lên và vỡ.

Debaryomyces hansenii có thể phát triển ở nồng độ muối cao (xấp xỉ 24%) nên thường được phân lập từ nước muối dùng cho thịt ướp mặn, pho mát và ô liu. Saccharomyces spp., và Candida, là nguyên nhân gây hỏng trái cây, một số loại rau và các sản phẩm từ sữa.

Dekkera/Brettanomyces tạo ra các hợp chất phenolic gây ra mùi vị lạ trên thực phẩm lên men như đồ uống có cồn và các sản phẩm từ sữa.

2.2. Nấm mốc 

Nấm mốc là loại nấm có cấu tạo đặc trưng từ các sợi nhỏ đa bào được gọi là sợi nấm. Nấm mốc là sinh vật giúp phân hủy xác động vật và thực vật. Chúng cũng là một trong các nguyên nhân gây hỏng nhiều loại thực phẩm.

Một số loại nấm mốc gây hư hỏng thực phẩm thuộc ngành Zygomycetes, một ngành nấm nguyên thủy sinh sôi nảy nở trên các loại trái cây, rau như dâu tây và khoai tây. Ngoài ra, có một số loài nấm mốc cũng có thể phát triển trong bánh mì. Các Zygomycetes thường thấy trong các sản phẩm hư hỏng là chi Mucor và Rhizopus. Penicillium và các chi liên quan (Furcatum) được tìm thấy trong đất và mảnh vụn thực vật. Nhiều loài trong số này sản xuất kháng sinh được con người sử dụng làm thuốc.

Nấm mốc (Penicillium) gây hư hỏng thực phẩm

Tuy nhiên, một số loài gây hại do giải phóng độc tố nấm mốc (spatulin, ochratoxin, citreoviridin, penitrem) trong các loại trái cây và rau quả (lê, cam quýt và táo).

Byssochlamys là loài gây hư hỏng nước ép thanh trùng do sản sinh ra các bào tử chịu nhiệt. Aspergillus thường phát triển nhanh, chịu được nhiệt độ cao và hoạt độ nước thấp, dễ làm hư hỏng thực phẩm ở những vị trí ấm hơn. 

Loại nấm mốc này ảnh hưởng đến nhiều loại sản phẩm thực phẩm (ngũ cốc, đậu khô, đậu phộng, hạt cây và một số loại gia vị) và các sản phẩm phi thực phẩm (giấy, vật liệu da) do giải phóng các độc tố nấm mốc như aflatoxin, ochratoxin, territrems và axit cyclopiazonic.

Fusarium spp. không làm hỏng thực phẩm, nhưng độc tố nấm mốc tiết ra trong ngũ cốc đã thu hoạch có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe.

2.3. Vi khuẩn

Bào tử vi khuẩn vẫn tồn tại trong thực phẩm đã được xử lý nhiệt do chúng có khả năng duy trì sự sống ngay cả ở nhiệt độ cao. Vi khuẩn sinh bào tử là vi khuẩn kỵ khí Gram dương, ưa nhiệt. Một số vi khuẩn có thể là kị khí tùy nghi.

Những vi khuẩn này tạo ra hydro sunfua (ví dụ: Desulfotomaculum), một số thì khác giải phóng hydro và CO2 (ví dụ: Thermoanaerobacterium) khi được giữ ở nhiệt độ cao (như súp được bán trong máy bán hàng tự động).

Các sinh vật sinh bào tử như Clostridium spp. giải phóng khí và mùi khó chịu trong các sản phẩm thực phẩm (thịt và dăm bông ngâm nước muối), trong khi đó Bacillus spp. làm giảm hương vị, tạo ra khí trong các sản phẩm sữa và đông lạnh.

Vi khuẩn sinh axit lactic (LAB) như Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc và Oenococcus giúp tạo ra các thực phẩm lên men như sữa chua và dưa chua. Tuy nhiên, chúng cũng là nguyên nhân làm hỏng thực phẩm (thịt, rượu hoặc nước trái cây) trong điều kiện thiếu oxy, nhiệt độ thấp và môi trường axit, gây ra tình trạng giảm hương vị (mùi hôi, mùi pho mát, mạch nha, mùi chua, giống vị bơ).

Clostridium perfringens trong xúc xích đóng gói chân không

Những vi sinh vật này sinh ra khí và một lượng lớn polysacarit ngoại lai dẫn đến tạo chất nhờn trên thịt và gây hư hỏng ở một số sản phẩm thực phẩm.

Pseudomonas thường cần hoạt độ nước tối đa để phát triển và bị ức chế bởi độ pH dưới 5,4. Một số loài (ưa lạnh) yêu cầu làm lạnh để phát triển, trong khi những loài khác có thể sịnh trưởng và phát triển mạnh ở nhiệt độ môi trường ấm hơn.

Bốn nhóm Pseudomonaschính gây hư hỏng thực phẩm là P. fluorescens, P. fragi, P. lundensis và P. viridiflava.

P. fluorescens, P. fragi, P. lundensis và S. putrefacienslàm hỏng thực phẩm có nguồn gốc từ động vật (thịt, cá và sữa) bằng cách tiết ra lipase và protease dẫn đến giải phóng Sulfua và Trimethylamine (mùi hôi), hoặc tạo ra màng sinh học (chất nhờn) trên bề mặt.

Một số chủng làm hỏng thức ăn trong tủ lạnh vì chúng có thể phát triển ở nhiệt độ thấp, trong khi X. campestris, P. fluorescens và P. viridiflava tiết ra các enzym như enzym pectic lyase phân hủy pectin trong thực phẩm có nguồn gốc thực vật và tạo ra mùi hương hoặc lớp chất nhờn bên trong nó [3].

Ngoài những vi sinh vật này, các yếu tố khác cũng có thể gây hư hỏng thực phẩm. Các loại côn trùng như ruồi, ve, bướm đêm, bọ cánh cứng và mọt là nguyên nhân hàng đầu gây hư hỏng các sản phẩm thực phẩm được bảo quản như bột mì, trái cây sấy khô, ngũ cốc, quả hạch, phô mai, ngô và rau khô. Những loài côn trùng này mang vi sinh vật gây bệnh hoặc độc tố được tạo ra từ trong cơ thể chúng vào trong thực phẩm.

Các enzyme có sẵn trong thực vật và động vật như catalase, proteinase, lipase, amylase vẫn tiếp tục hoạt động. Chúng làm giảm chất lượng thực phẩm nếu không được xử lý thích hợp trong quá trình bảo quản. Ví dụ, enzym peroxidase gây mất mùi vị trong quá trình bảo quản rau xanh.

Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng có thể gây hư hỏng thực phẩm. Ví dụ: thực phẩm để ở nhiệt độ thấp làm đông lạnh cục bộ dẫn đến vỡ tế bào làm giảm chất lượng thực phẩm.

Các loại thực phẩm được chiếu xạ để tiêu diệt vi sinh vật, giúp kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm. Tuy nhiên, để thực phẩm tiếp xúc lâu với tia chiếu xạ sẽ làm giảm các vi chất dinh dưỡng (chủ yếu là vitamin A, B, C và E), ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của thực phẩm [5].

3. Ngăn ngừa hư hỏng thực phẩm bởi sinh vật

Bảo quản thực phẩm là biện pháp nhằm giữ cho thực phẩm an toàn và không bị tổn hại trước các hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật. Cách bảo quản thực phẩm tùy thuộc vào khả năng chuyển hóa của vi sinh vật. Các phương pháp bảo quản thực phẩm phổ biến nhất là:

• Sử dụng các axit hữu cơ yếu như axit axetic, axit lactic, axit benzoic và axit sorbic để làm giảm khả năng hư hỏng của các sản phẩm thực phẩm (dưa chua, nước sốt, mứt, thạch) bằng cách ngăn chặn sự sinh trưởng và phát triển của các loại vi khuẩn và nấm khác nhau.
• Bổ sung đường với nồng độ khoảng 68 % – 70 % giúp thực phẩm như mứt, thạch không bị thẩm thấu và làm giảm hoạt độ nước cho vi khuẩn phát triển.
• Nồng độ muối 15 % – 20 % trong thực phẩm cản trở sự phát triển của vi sinh vật bằng cách tạo áp suất thẩm thấu làm mất nước của tế bào vi sinh vật và hạn chế khả năng hòa tan oxy.
• Quá trình gia nhiệt và cấp đông cũng làm tăng thời hạn sử dụng của thực phẩm [4].

Tài liệu tham khảo

1. Hayes PR. Food Spoilage. Food Microbiol Hyg. 1995;106–83.
2. El-Hay MMA. Processing and preparation of fish. Postharvest Postmortem Process Raw Food Mater Unit Oper Process Equip Food Ind. 2022 Jan 1;315–42.
3. Rawat S. Food Spoilage: Microorganisms and their prevention. Pelagia Res Libr Asian J Plant Sci Res [Internet]. 2015;5(4):47–56. Available from: http://www.pelagiaresearchlibrary.com
4. Blackburn CDW. Food spoilage microorganisms. Food spoilage microorganisms. 2006. 1–712 p.
5. Amit, S.K., Uddin, M.M., Rahman, R. et al. A review on mechanisms and commercial aspects of food preservation and processing. Agric & Food Secur 6, 51 (2017). https://doi.org/10.1186/s40066-017-0130-8

0