Sulfur dioxide (SO2) – Chất chống Vi sinh vật trong Sản xuất thực phẩm

Các chất bảo quản dùng trong sản xuất thực phẩm là đề tài rất được quan tâm hiện nay. Trong loạt bài viết về chủ đề này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về các chất này tập trung vào 2 nhóm: Nhóm chất chống vi sinh vật và nhóm chất chống oxy hoá. Đầu tiên, hãy cùng tìm hiểu về Sulfur dioxide (SO₂) – Chất chống Vi sinh vật trong Sản xuất thực phẩm.

Tính chất của Sulfur dioxide (SO₂)

SO₂ có khối lượng phân tử là 64,06. Ở nhiệt độ phòng và áp suất bình thường, nó là chất khí không dễ cháy, không màu, có mùi hăng và dễ hóa lỏng, tạo thành chất lỏng có nhiệt độ sôi -10°C. Khả năng hòa tan trong nước của nó là 40l/l nước ở 20°C và 80l/l nước ở 0°C. Các hợp chất sulfite dạng bột màu trắng, có chứa SO₂ hoạt tính bao gồm: Na₂SO₃.7H₂O, K₂SO₃, NaHSO₃, KHSO₃, Na₂S₂O₅, K₂S₂O₅, CaSO₃.2H₂O. Tất cả các muối này, trừ calcium sulfite, đều dễ dàng tan trong nước và chúng có mùi mạnh hoặc yếu hơn so với sulfur dioxide. Các hợp chất bisulfite (NaHSO₃ và KHSO₃) chỉ có ở dạng dung dịch; khi sấy khô, chúng hình thành các hợp chất pyrosulfite (Na₂SO₅ và K₂SO₅).

Hoạt động chống vi sinh vật

Hoạt động chống vi sinh vật của sulfur dioxide chủ yếu dựa trên sự ức chế các phảm ứng được xúc tác bằng enzyme. Hiệu quả ức chế mạnh của nó lên các loại enzyme với các nhóm SH đã được biết từ lâu. Độ nhạy cao của các enzyme này với sulfite là do hiệu ứng ức chế của các phản ứng “phụ thuộc NAD (NAD-dependent)”. Thêm vào đó, sulfur dioxide ức chế các tầng phản ứng enzyme bằng việc “bắt giữ” các sản phẩm cuối hoặc sản phẩm trung gian thông qua các phản ứng hóa học của nó. Vì vậy, acetaldehyde sẽ liên kết ngay lập tức sau khi chúng được hình thành trong quá trình phân hủy carbohydrate. Cân bằng phản ứng bị dịch chuyển do các hợp chất tạo ra thêm không còn khả năng bị tấn công bởi các enzyme.

Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Sản phẩm thịt

Các hợp chất sulfite ức chế sự phát triển của vi khuẩn trên thịt tươi và các sản phẩm từ thịt. Đồng thời sulfur dioxide làm bền màu của thịt ở một mức độ nhất định và vì vậy, có thể tạo cho người tiêu dùng một ấn tượng sai lầm về độ tươi của nó. Do đó, hiện nay ở hầu hết các nước, việc sử dụng sulfur dioxide trong thịt được xếp vào hành vi làm giả mạo và lừa dối.

Sản phẩm trái cây

Sulfur dioxide được sử dụng trong các sản phẩm từ trái cây với mục đích bảo quản tức thời. Nó được thêm chủ yếu vào nguyên liệu hoặc bán thành phẩm và được loại bỏ trong tiến trình chế biến nhiệt hoặc chân không nên dư lượng trong thành phẩm nói chung là nhỏ. Hoạt động chống vi sinh vật của sulfur dioxide là một yếu tố quan trọng đối với các lĩnh vực đặc thù như sản xuất trái cây nguyên quả, trái cây chế biến từng phẩn, trái cây khô, nước ép trái cây, dịch trái cây cô đặc, thịt trái cây và puree trái cây.

Nồng độ sulfur dioxide trong các sản phẩm trái cây được kiểm soát không chỉ do các yêu cầu về mặt vi sinh. Gần như trong tất cả các trường hợp, sulfur dioxide có các chức năng kỹ thuật khác, chẳng hạn như chống oxy hóa, chống các phản ứng hóa nâu enzyme và phi enzyme, ức chế sự tạo màu do phản ứng hóa học và sự thất thoát vitamin. Nồng độ sử dụng sulfur dioxide cần cho mục đích này thường cao hơn nồng độ cần để tạo ra các tính chất bảo quản về mặt vi sinh. Tùy thuộc vào sản phẩm và trong thực tế, sulfur dioxide thường được dùng ở nồng độ 0,01-0,2% hoặc có thể cao hơn trong một số trường hợp đặc biệt. Dư lượng của sulfur dioxide trong thành phần hiếm khi vượt quá 0,01% và thường thấp hơn giá trị này nhiều. Nồng độ này chỉ có một mức hoạt động chống vi sinh vật nhẹ hoặc không còn hoạt động nào, đặc biệt do một ít sulfur dioxide vẫn còn ở dạng liên kết với các nguyên liệu đặc trưng của sản phẩm trái cây, ví dụ như đường.

Đồ uống

Trong số các đồ uống có sử dụng sulfur dioxide, quan trọng nhất là rượu vang, sản phẩm này nằm trong các ứng dụng của thực phẩm chủ yếu của nó. Vai trò của nó thể hiện ở một số công đoạn trong quá trình làm rượu vang. Ứng dụng đầu tiên của sulfur dioxide là ở dịch nho trước khi lên men (grape must). Thêm sulfur dioxide vào dịch nho tươi sẽ ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn acid acetic, nấm men dại và nấm mốc. Tiến hành sulfite hóa cẩn thận sẽ không làm hư hại các loại nấm men chọn lọc. Do đó thêm sulfur dioxide vào dịch nho tạo ra quá trình lên men sạch, ổn định; ngoài ra còn ức chế sự phát triển của vi khuẩn phân hủy acid ở giai đoạn đầu. Trong quá trình lên men, cần duy trì một liều lượng sulfur dioxide nhất định. Liều lượng này phụ thuộc vào chất lượng nho (chưa chín, chín, chín quá), độ pH, nhiệt độ, nồng độ đường và mức độ ô nhiễm vi sinh vật. Dịch nho ở nhiệt độ thường, hàm lượng acid thấp cần có khoảng 40-50mg SO₂/l dịch. Trong trường hợp dịch nho chứa nhiều acid, lượng SO₂khoảng 30-40 mg/l là đủ; trong khi dịch nho có nhiệt độ cao hơn, ví dụ như trong điều kiện nhiệt độ ở các nước Nam Âu, có thể cần đến 200mg SO₂/l dịch. Trong quá trình lên men, ngoài vai trò bảo quản, SO₂ còn có vai trò như một chất chống oxy hóa, chất làm trong và tác nhân hòa tan. Trong quá trình tồn trữ rượu vang sau lên men, một liều lượng thích hợp (50-75mg/l) cần được duy trì để ngăn ngừa sự hư hỏng do vi khuẩn.

Tài liệu tham khảo
[1] Erich Luck, Martin Jager. Antimicrobial Food Additives. Germany: Springer, 1996.
[2] Thomas E. Furia. Handbook of food additive. Volume I, Bostom: CRC press, 1972.

Thanh Bình RD VNO