Sử dụng Bảo quản Sinh học đáp ứng nhu cầu chất phụ gia tự nhiên

“Tự nhiên" hoặc "nhãn - sạch" là những thuật ngữ ngày càng trở nên phổ biến đối với cả người tiêu dùng và các công ty thực phẩm. Thuốc kháng sinh là chất phụ gia thực phẩm cần thiết, không chỉ ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh (hoặc diệt khuẩn) mà còn ngăn ngừa bệnh do thực phẩm gây ra, đồng thời cũng ngăn vi sinh vật gây hại, cho phép các nhà chế biến kéo dài tuổi thọ của sản phẩm và phân phối sản phẩm đến cửa hàng. Những sản phẩm đó có thể lưu giữ trên giá tại các cửa hàng cho đến khi người tiêu dùng mua hàng và vẫn còn kéo dài vài ngày hoặc đôi khi vài tuần sau khi được người tiêu dùng lưu giữ tại nhà.

Vì thuốc kháng sinh kéo dài tuổi thọ thực phẩm nên chúng được coi là chất bảo quản. Thuật ngữ này có ý nghĩa tiêu cực với người tiêu dùng và cho rằng, đó là chất bảo quản không lành mạnh hoặc nguy hiểm. Rõ ràng, nếu các công ty thực phẩm muốn tiếp tục sản xuất các sản phẩm an toàn và chất lượng cao, thu hút được nhu cầu của người tiêu dùng đối với các sản phẩm nhãn- sạch, họ phải xem xét các hình thức thay thế kháng khuẩn tự nhiên.

Có một số loại kháng sinh tự nhiên có thể lựa chọn. Đặc biệt, các kháng sinh có nguồn gốc thực vật và vi khuẩn đã được kiểm soát kỹ lưỡng dưới dạng các chất thay thế thông thường. Chất kháng sinh thực vật rất quen thuộc và dễ nhận biết đối với người tiêu dùng, nhưng có các vấn đề đối với việc sử dụng các chất thay thế có nguồn gốc thực vật.

Thứ nhất, nhiều chiết xuất thực vật có hương vị hoặc mùi thơm rất mạnh, có thể ảnh hưởng tiêu cực đến tính chất đặc trưng của thực phẩm. Ngoài ra, một số chiết xuất thực vật có nồng độ ngăn trở tối thiểu cao, làm cho việc sử dụng không kinh tế, cũng như dẫn tới các vấn đề độc tính tiềm ẩn. Và ngay cả khi chiết xuất có hiệu quả, không ảnh hưởng tiêu cực đến tính chất đặc trưng và an toàn, dù có sự chấp nhận của người tiêu dùng vẫn có thể có vấn đề. Ví dụ, Maple Leaf Foods đã bị chỉ trích ở Canada vì nhãn dán cho dòng "thịt tự nhiên”. Sản phẩm được dán nhãn là chất chiết xuất cần tây không có chất bảo quản và được liệt kê thành phần có cấy vi khuẩn.

Vấn đề là, không ai biết thế nào chuẩn, ví dụ như chiết xuất cần tây là một nguồn tự nhiên của nitrit, một thành phần mà một số người tránh sử dụng vì những tác động gây ung thư tiềm ẩn của nó.

Trong trường hợp này, vấn đề không chỉ là người tiêu dùng muốn một sản phẩm có thành phần tự nhiên, mà họ cũng muốn tránh một hợp chất đặc biệt, bất kể nguồn gốc của nó. Maple Leaf bị cáo buộc cố tình lừa người tiêu dùng và che giấu các chất nitrit trong sản phẩm, dẫn đến công ty thay đổi nhãn mác của mình bao gồm cả nitrite có nguồn gốc tự nhiên.

Một nguồn kháng sinh tự nhiên khác là vi khuẩn. Đây là một sự thay thế đầy hứa hẹn, vì một số vi sinh vật này đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) công nhận là an toàn (GRAS). Theo các mục 201 và 409 trong “Thực phẩm Liên bang, thuốc và mỹ phẩm”, bất kỳ chất phụ gia nào được cố ý đưa vào thực phẩm, phải được FDA xem xét và phê duyệt, trừ khi chất này được công nhận chung, trong số các chuyên gia có trình độ chuyên môn, đã chứng minh là an toàn theo các điều kiện sử dụng như đã định”.

Một bài báo trong Tạp chí An toàn Thực phẩm của Chaves và Brashears đã đưa ra nội dung về việc sử dụng một trong các nhóm vi khuẩn mà có một số phần có tình trạng GRAS: vi khuẩn lactic acid (LAB). Một số LAB đã được sử dụng như là mẻ cấy vi khuẩn đầu tiên trong lên men thực phẩm và cũng đã được tách ra từ các sản phẩm thực phẩm.

Các hình thức bảo tồn sinh học

Việc sử dụng vi sinh vật hoặc các hợp chất được tạo ra để kéo dài tuổi thọ và tăng độ an toàn được gọi là bảo tồn sinh học. Các vi sinh vật tạo ra axit, bacteriocin và các hợp chất ức chế khác. Bacteriocin là những chất kháng khuẩn nhỏ và rất nhiều chất do LAB thực hiện chống lại các vi sinh vật có liên quan mật thiết đến việc tạo ra mẻ cấy vi khuẩn. Việc bảo tồn sinh học có thể dẫn đến sự bổ sung các sinh vật vào sản phẩm thực phẩm, nơi chúng sẽ tiêu thụ các carbohydrate và các chất dinh dưỡng khác có trong axit và các chất ức chế khác.

Lựa chọn thứ hai là sử dụng phương pháp lên men. Trong trường hợp này, sinh vật được thêm vào một dung dịch dinh dưỡng như nước đường hoặc sữa và cho phép phát triển, tạo ra các axit ức chế và chất chuyển hóa. Toàn bộ hỗn hợp axit hữu cơ, đường, peptide và các hợp chất thơm sau đó được thêm vào thực phẩm. Điều này đem lại lợi ích cho việc giảm các vi sinh vật ban đầu, vì hợp chất ức chế đã có mặt ở lần bổ sung ban đầu của sản phẩm, không giống như sự bổ sung sinh vật đơn độc, trong đó các chất chuyển hóa tích tụ khi sinh vật phát triển trong thực phẩm.

Ngoài ra, có thể bổ sung một phần hỗn hợp tinh chế. Đây có thể là thuốc chống vi trùng có hoạt tính cao hơn vì các hợp chất ức chế đã được cô đặc. Cuối cùng, có thể thêm vào một bacteriocin tinh khiết. Điều này đối với tất cả các lựa chọn sẽ có hoạt động kháng khuẩn cao nhất, nhưng lại đắt nhất và chưa có nhiều vi khuẩn được lọc để sử dụng trong thực phẩm ở Hoa Kỳ.

Có một số sản phẩm thương mại sẵn có trong mỗi chủng loại đó. Các vi khuẩn này bao gồm các mẻ cấy vi khuẩn sống của carnobacterium maltaromaticum, LAB và các vi sinh lên men vi sinh khác, kháng sinh đã được tinh chế một phần, trong đó thành phần hoạt tính là natamycin, một loại lên men thô của pediococcus bao gồm bacteriocin pediocin và bacteriocin nisin tinh khiết.

Mỗi kháng sinh phù hợp để sử dụng trong các sản phẩm thực phẩm cụ thể, từ nước trái cây cho đến các sản phẩm bánh, phô mai và các sản phẩm từ sữa khác. Khả năng phù hợp phụ thuộc vào độ pH của sản phẩm và các mục tiêu vi sinh mà bộ vi xử lý đang cố gắng ức chế. Ví dụ, vì natamycin là thuốc chống nấm, nó thích hợp cho việc phun vào bánh nướng để giảm sự phát triển của nấm mốc bề mặt, trong khi các vi khuẩn sống của C. maltaromaticum rất hữu ích trong các loại thịt đông lạnh ăn liền vì nó ức chế vi khuẩn gây bệnh listeria monocytogenes.

Nghiên cứu liên tục về bảo tồn sinh học

Mặc dù một số sản phẩm bảo tồn sinh học đang có mặt trên thị trường, nhưng những nghiên cứu sâu hơn đang được tiến hành. Nghiên cứu hiện tại liên quan đến việc sử dụng các vi sinh vật từ các nguồn không phải từ quá trình lên men hoặc tách ra từ thực phẩm, chẳng hạn như đất và động vật, hoặc kết hợp nhiều mẻ cấy vi khuẩn khác nhau hoặc các chất kháng khuẩn tinh chế để tạo ra sự pha trộn tối ưu.

Quá trình từ phòng thí nghiệm ra đến ngoài thị trường có thể là một quá trình dài. Một khi hoạt tính kháng khuẩn của các sinh vật hoặc các hợp chất ức chế đã được thử nghiệm và khẳng định với một loạt các sinh vật mục tiêu trong ống nghiệm, các hợp chất sau đó được thử nghiệm trong một hệ thống thực phẩm mẫu. Hoạt động của vi sinh vật thường giảm đáng kể do tương tác với các chất dinh dưỡng, thành phần và ma trận của thực phẩm. Vì lý do này, hầu hết các chất sinh học sẽ có tác động tốt nhất khi kết hợp với các rào cản khác như độ pH thấp, dung dịch bảo quản lạnh hoặc các thuốc kháng sinh khác.

Sau đó kiểm tra tính chất đặc trưng và an toàn để xác định xem sản phẩm có phù hợp để sử dụng trong thực phẩm hay không. Cần phải phân tích chi phí, sự phù hợp cho việc sản xuất có quy mô và sàng lọc hệ thống phân phối để xác định xem sản phẩm có khả thi để sử dụng trong sản xuất thực phẩm thương mại hay không.

Bảo quản sinh học là một giải pháp khả thi cho các công ty thực phẩm đang cố gắng tăng phạm vi sản phẩm tự nhiên. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải nghiên cứu hình thức bảo quản sinh học nào phù hợp nhất cho sản phẩm và các vấn đề về quy định hoặc ghi nhãn nào có thể phát sinh.

Hoàng Nam dịch