Chất bảo quản nguồn gốc sinh học đáp ứng nhu cầu phụ gia tự nhiên

Chất bảo quản nguồn gốc sinh học đáp ứng nhu cầu phụ gia tự nhiên

Tự nhiên” (“natural”) hoặc “nhãn sạch” (“clean label”) là những thuật ngữ ngày càng trở nên phổ biến đối với cả người tiêu dùng và các công ty thực phẩm. Trong khi đó, chất kháng khuẩn lại là phụ gia thực phẩm cần thiết. Chúng không chỉ ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm, đồng thời cũng cản trở vi sinh vật gây thối hỏng thực phẩm, cho phép các nhà chế biến kéo dài hạn sử dụng của sản phẩm, từ đó tăng khoảng thời gian cho việc phân phối sản phẩm đến cửa hàng bán lẻ. 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.

“Natural” và “Clean label” được các nhà sản xuất sử dụng trên nhãn sản phẩm để thể hiện rằng sản phẩm đó nguyên chất, có nguồn gốc tự nhiên và không sử dụng nguyên liệu nhân tạo hay tổng hợp. Tuy nhiên chưa có quy định nào của FDA Hoa Kỳ hay Hội đồng châu Âu định nghĩa và quản lý việc sử dụng những nhãn mác này.

Vì chất kháng khuẩn kéo dài hạn sử dụng của thực phẩm nên chúng được coi là chất bảo quản. Thuật ngữ này mang nghĩa tiêu cực đối với người tiêu dùng vì họ cho rằng 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, đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng đối với các sản phẩm “nhãn sạch”, họ phải xem xét thay thế bằng chất kháng khuẩn tự nhiên.

Có một số loại kháng khuẩn tự nhiên để lựa chọn. Đặc biệt, các chất kháng khuẩn có nguồn gốc thực vật và vi sinh vật đã được nghiên cứu kĩ lưỡng để sử dụng thay thế chất bảo quản. Chất kháng khuẩn có nguồn gốc thực vật rất quen thuộc và dễ nhận biết đối với người tiêu dùng, nhưng có vấn đề trong việc sử dụng các chất này. Thứ nhất, nhiều chiết xuất thực vật có hương vị và/hoặc mùi thơm rất mạnh, có thể ảnh hưởng tiêu cực đến tính đặc trưng của thực phẩm.

Ngoài ra, một số chiết xuất thực vật có nồng độ ức chế tối thiểu khá cao, làm cho việc sử dụng không kinh tế, cũng như dẫn tới tiềm ẩn độc tính. Ngoài ra, ngay cả khi chiết xuất có hiệu quả, không ảnh hưởng tiêu cực đến tính đặc trưng và an toàn, người tiêu dùng có thể vẫn không chấp nhận chúng. Năm 2011, Maple Leaf Foods đã bị chỉ trích ở Canada về nhãn dán cho dòng sản phẩm thịt hộp Natural Selections của mình. Sản phẩm được dán nhãn là không sử dụng chất bảo quản và chiết xuất cần tây được liệt kê trong thành phần sản phẩm.

Có thể nhiều người tiêu dùng sẽ không biết rằng, chiết xuất cần tây là nguồn nitrit tự nhiên, vốn là một thành phần mà một số người e ngại vì nó có khả năng gây ung thư. Trong trường hợp này, người tiêu dùng không chỉ muốn một sản phẩm có thành phần tự nhiên mà sản phẩm đó còn phải không chứa một chất đặc biệt nào đó. Maple Leaf bị cáo buộc cố tình lừa người tiêu dùng và che giấu việc sử dụng nitrit trong sản phẩm, khiến công ty này phải thay đổi nhãn mác thành sản phẩm có bao gồm chất nitrit có nguồn gốc tự nhiên.

Một nguồn chất kháng khuẩn tự nhiên khác là vi sinh vật. 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 (Generally Recognized As Safe – GRAS): “Theo các Điều 201 và 409 của Đạo Luật Thực Phẩm, Dược Phẩm và Mỹ Phẩm, bất kỳ chất nào được cố ý đưa vào thực phẩm đều được coi là phụ gia thực phẩm, và phải được FDA xem xét và phê duyệt, trừ phi chất này được công nhận chung bởi các chuyên gia có trình độ chuyên môn, những người đã chứng minh là chất đó an toàn theo các điều kiện sử dụng nhất định, hoặc trừ phi việc sử dụng chất này được loại trừ trong định nghĩa về phụ gia thực phẩm”.

Một nghiên cứu của tác giả Chaves và Brashears đăng trong Tạp chí Food Safety tháng 1/2017 đã công bố việc sử dụng một trong các nhóm có chủng vi khuẩn được công nhận là an toàn: Vi khuẩn axit lactic (LAB). Một số chủng vi khuẩn axit lactic được sử dụng để nuôi cấy trong giai đoạn đầu của quá trình lên men thực phẩm, và sau đó cũng được loại bỏ khỏi các sản phẩm thực phẩm.

Tham khảo bài viết: Tổng quan về quy trình sản xuất enzyme

Các hình thức bảo quản sinh học

Việc sử dụng vi sinh vật hoặc các hợp chất được tạo ra để kéo dài hạn sử dụng và tăng độ an toàn được gọi là bảo quản sinh học. Các vi sinh vật thường tạo ra axit, bacteriocin và các hợp chất ức chế khác. Bacteriocin là những peptit kháng khuẩn nhỏ, chúng được vi khuẩn axit lactic sản sinh ra để chống lại các vi sinh vật khác có trong môi trường nuôi cấy. Việc sử dụng chất bảo quản nguồn gốc sinh học có thể dẫn đến sự bổ sung các sinh vật vào thực phẩm. Chúng sẽ tiêu thụ carbohydrate và các chất dinh dưỡng khác có trong thực phẩm và sản sinh ra axit cùng các chất ức chế khác.

Lựa chọn thứ hai là sử dụng vi sinh vật lên men. Trong trường hợp này, vi 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, peptit và các hợp chất thơm sau đó được thêm vào thực phẩm. Điều này giúp giảm các vi sinh vật từ đầu, vì hợp chất ức chế đã có sẵn hỗn hợp ban đầu thêm vào thực phẩm, khác với việc chỉ bổ sung vi sinh vật khiến các chất chuyển hóa tích tụ khi sinh vật phát triển trong thực phẩm.

Ngoài ra, có thể bổ sung hỗn hợp tinh chế một phần. Đây là chất kháng khuẩn có hoạt tính cao hơn vì các hợp chất ức chế đã được cô đặc. Phương án cuối cùng là có thể bổ sung bacteriocin tinh khiết. Hình thức này có hoạt tính kháng khuẩn cao nhất, nhưng lại đắt nhất và chưa có nhiều bacteriocin tinh khiết được phê duyệt để sử dụng trong thực phẩm ở Hoa Kỳ.

Mỗi hình thức kể trên đều có một số sản phẩm có sẵn trên thị trường. Các sản phẩm này bao gồm dung dịch nuôi cấy vi khuẩn Carnobacterium maltaromaticum, vi khuẩn axit lactic và các vi sinh vật lên men khác, hỗn hợp kháng khuẩn đã được tinh chế một phần, trong đó chứa thành phần hoạt tính là natamycin, men thô của vi khuẩn Pediococcus bao gồm bacteriocin pediocin và bacteriocin nisin tinh khiết.

Mỗi chất kháng khuẩn phù hợp để sử dụng trong loại thực phẩm cụ thể, từ nước trái cây cho đến các loại bánh, phô mai và các sản phẩm từ sữa khác. Độ phù hợp phụ thuộc vào độ pH của thực phẩm và các vi sinh vật mà nhà sản xuất muốn ức chế. Ví dụ, vì natamycin là chất chống nấm, nó thích hợp cho việc phun vào bánh nướng để giảm sự phát triển của nấm mốc bề mặt. Dung dịch nuôi cấy vi khuẩn C. maltaromaticum lại rất hữu ích khi dùng cho các loại thịt đông lạnh ăn liền vì nó ức chế vi khuẩn Listeria monocytogenes.

Tiếp tục nghiên cứu về chất bảo quản sinh học

Mặc dù trên thị trường đã có một số sản phẩm bảo quản sinh học, lĩnh vực này vẫn tiếp tục được nghiên cứu. Nghiên cứu hiện nay tập trung vào việc sử dụng các vi sinh vật từ các nguồn khác, không phải từ quá trình lên men hoặc được tách ra từ thực phẩm, chẳng hạn như từ đất và động vật, hoặc kết hợp nhiều môi trường nuôi cấy khác nhau hoặc các chất kháng khuẩn tinh chế để tạo ra sự pha trộn tối ưu.

Từ phòng thí nghiệm đến thị trường có thể là một quá trình dài. Một khi hoạt tính kháng khuẩn của vi sinh vật và/hoặc các hợp chất ức chế đã được thử nghiệm và khẳng định qua xét nghiệm tính kháng với một loạt các vi sinh vật mục tiêu, các hợp chất này sau đó sẽ 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 và sự kết hợp của các thành phần trong thực phẩm. Vì lý do này, hầu hết các chất bảo quản sinh học sẽ có tác động tốt nhất khi kết hợp với các rào cản khác như độ pH thấp, bảo quản lạnh hoặc các chất kháng khuẩn khác.

Sau đó cần kiểm tra cảm quan và độ an toàn để xác định xem sản phẩm có phù hợp để sử dụng trong thực phẩm hay không. Tiếp theo, cần phân tích chi phí, sự phù hợp cho việc sản xuất đại trà 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 giúp đa dạng hóa các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên của họ. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải nghiên cứu hình thức bảo quản sinh học nào phù hợp nhất cho sản phẩm và bất kỳ vấn đề về quy định hoặc ghi nhãn nào có thể phát sinh.

Đỗ Quyên
(Theo Food Safety Magazine)

0934 517 576