Nhiệt độ, thời gian, độ ẩm ảnh hưởng đến Vi sinh thực phẩm:

[Kỳ 4]: Nhiệt độ, thời gian và độ ẩm ảnh hưởng thế nào đến vi sinh vật?

Vi sinh thực phẩm: Nhiệt độ, thời gian và độ ẩm là ba yếu tố quan trọng chi phối khả năng tồn tại, phát triển của vi sinh vật trong thực phẩm. Hiểu đúng mối quan hệ giữa ba yếu tố này giúp doanh nghiệp kiểm soát mối nguy vi sinh từ chế biến, làm nguội, bảo quản đến vận chuyển và phân phối.

Vì sao nhiệt độ, thời gian và độ ẩm quan trọng với vi khuẩn trong thực phẩm?

Trong các bài trước của series GIẢI MÃ VI SINH VẬT TRONG THỰC PHẨM, chúng ta đã phân biệt vi sinh vật có lợi, vi sinh vật gây hư hỏng và vi sinh vật gây bệnh; đồng thời tìm hiểu sự khác nhau giữa Salmonella, E. coli, Listeria và Campylobacter.

Tuy nhiên, nhận diện được tác nhân mới chỉ là bước đầu.

Một câu hỏi quan trọng hơn đối với an toàn thực phẩm là:

Điều kiện nào khiến vi sinh vật có thể tồn tại, phát triển hoặc trở thành mối nguy trong thực phẩm?

Trong đó, nhiệt độ, thời gian và độ ẩm – chính xác hơn là lượng nước có sẵn cho vi sinh vật sử dụng – là những yếu tố có ảnh hưởng lớn.

Codex nhấn mạnh rằng kiểm soát thời gian và nhiệt độ là một trong những nội dung quan trọng của hệ thống vệ sinh thực phẩm. Việc thiết lập kiểm soát phải tính đến bản chất thực phẩm, hoạt độ nước, pH, loại và mức độ ban đầu của vi sinh vật, thời hạn sử dụng, bao gói và cách sử dụng sản phẩm.

Điều đó cũng cho thấy một nguyên tắc quan trọng:

Không có một nhiệt độ hay một khoảng thời gian duy nhất áp dụng cho mọi loại thực phẩm.

Nhiệt độ tác động thế nào đến vi sinh vật?

Vi sinh vật có những khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau cho quá trình sinh trưởng.

Ở một số điều kiện thuận lợi, vi khuẩn có thể tăng số lượng rất nhanh. USDA mô tả khoảng 4,4°C–60°C là “Danger Zone” trong đó nhiều vi khuẩn có thể phát triển nhanh; trong điều kiện thích hợp, số lượng vi khuẩn có thể tăng gấp đôi trong thời gian rất ngắn.

Tuy nhiên, cần hiểu đúng:

“Vùng nguy hiểm” không phải là một ranh giới sinh học tuyệt đối cho tất cả vi sinh vật.

Khả năng phát triển còn phụ thuộc vào loại vi sinh vật, loại thực phẩm, pH, hoạt độ nước, oxy, bao gói và nhiều yếu tố khác.

Vì vậy, không nên hiểu đơn giản rằng:

“Dưới 4°C thì vi khuẩn không phát triển.”

Thực tế, nhiệt độ thấp thường làm chậm sự phát triển của nhiều vi khuẩn chứ không phải lúc nào cũng tiêu diệt chúng.

WHO khuyến nghị bảo quản thực phẩm dễ hỏng trong tủ lạnh ở nhiệt độ dưới 5°C; đồng thời lưu ý rằng nhiệt độ lạnh không ngăn hoàn toàn sự phát triển của tất cả vi sinh vật.

Đây cũng là lý do một số tác nhân, điển hình như Listeria monocytogenes, cần được đặc biệt lưu ý trong các thực phẩm bảo quản lạnh.

USDA cũng lưu ý rằng một số vi khuẩn gây bệnh có thể phát triển trong điều kiện lạnh; Listeria monocytogenes là ví dụ đáng chú ý.

Nhiệt độ cao thì sao?

Nhiệt độ cao có thể làm bất hoạt hoặc tiêu diệt nhiều vi sinh vật, nhưng hiệu quả phụ thuộc vào:

nhiệt độ đạt được;
thời gian duy trì;
loại vi sinh vật;
số lượng vi sinh vật ban đầu;
thành phần và cấu trúc thực phẩm;
điều kiện xử lý.

Do đó, “nấu nóng” không phải là một khái niệm đủ chính xác để đánh giá an toàn.

Điều quan trọng là quá trình gia nhiệt phải đạt điều kiện phù hợp với sản phẩm và mối nguy cần kiểm soát.

WHO cho biết nấu chín đúng cách có thể tiêu diệt phần lớn vi sinh vật nguy hiểm; WHO cũng sử dụng mức 70°C như một hướng dẫn chung trong tư vấn an toàn thực phẩm, nhưng điều kiện gia nhiệt thực tế vẫn cần phù hợp với từng loại thực phẩm và quy trình.

Thời gian: cùng một nhiệt độ nhưng kết quả có thể khác nhau

Nếu nhiệt độ là một yếu tố quyết định tốc độ phát triển của vi sinh vật thì thời gian quyết định mức độ vi sinh vật có cơ hội phát triển trong điều kiện đó bao lâu.

Có thể hình dung đơn giản:

Điều kiện thuận lợi + thời gian đủ dài → nguy cơ tăng lên.

Một thực phẩm được để ở điều kiện không phù hợp trong vài phút và thực phẩm được để ở điều kiện tương tự trong nhiều giờ không thể được đánh giá như nhau.

Đây là lý do các hệ thống quản lý ATTP không chỉ ghi:

“Bảo quản ở nhiệt độ X.”

Mà thường phải kiểm soát đồng thời:

Nhiệt độ + thời gian + điều kiện sản phẩm.

Codex yêu cầu hệ thống kiểm soát phải xác định các giới hạn chấp nhận được đối với biến động về thời gian và nhiệt độ tại những công đoạn quan trọng.

Một ví dụ rất thực tế

Một nồi thức ăn sau khi nấu chín có thể được đưa vào:

khu vực giữ nóng;
khu vực làm nguội;
tủ lạnh;
hoặc để ở nhiệt độ môi trường.

Bốn tình huống này tạo ra những điều kiện hoàn toàn khác nhau đối với vi sinh vật.

Đặc biệt, làm nguội không đúng cách có thể khiến thực phẩm trải qua một khoảng thời gian dài trong vùng nhiệt độ thuận lợi cho vi khuẩn phát triển.

FDA vì vậy có riêng các hướng dẫn về cooling cooked time/temperature control for safety foods, nhấn mạnh tầm quan trọng của quá trình làm nguội đúng cách.

Độ ẩm: không chỉ là “thực phẩm ướt hay khô”

Đây là phần dễ bị hiểu nhầm nhất.

Khi nói về ảnh hưởng của “độ ẩm” đối với vi sinh vật trong thực phẩm, về mặt khoa học cần quan tâm đặc biệt đến hoạt độ nước – water activity (aw).

Hàm lượng nước và hoạt độ nước không hoàn toàn giống nhau.

Một thực phẩm có thể chứa khá nhiều nước nhưng một phần nước bị liên kết với các thành phần của thực phẩm và không sẵn sàng cho vi sinh vật sử dụng.

FDA định nghĩa hoạt độ nước dựa trên mức độ sẵn có của nước trong hệ thực phẩm. Theo tài liệu kỹ thuật của FDA, nhiều thực phẩm có aw trên 0,95, mức có thể hỗ trợ sự phát triển của vi khuẩn, nấm men và nấm mốc; giảm lượng nước sẵn có có thể ức chế sự phát triển của vi sinh vật.

Nói đơn giản:

Vi sinh vật không chỉ cần “có nước”, mà cần nước ở trạng thái có thể sử dụng được.

Đó là lý do các công nghệ như:

sấy;
cô đặc;
giảm aw;
bổ sung muối;
bổ sung đường;
kiểm soát công thức;

có thể góp phần kéo dài thời hạn sử dụng.

Nhưng cần lưu ý: giảm aw không đồng nghĩa với vô trùng.

Một sản phẩm có aw thấp có thể hạn chế một số vi sinh vật nhưng vẫn có thể chứa những tác nhân có khả năng tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt hơn.

FDA cũng lưu ý rằng việc đánh giá khả năng phát triển của vi sinh vật cần xem xét đồng thời aw, pH, xử lý nhiệt và bao gói.

Độ ẩm môi trường cũng có vai trò – nhưng cần phân biệt

Trong nhà máy, kho và khu vực bảo quản, độ ẩm tương đối của không khí có thể ảnh hưởng đến:

tình trạng bề mặt thực phẩm;
ngưng tụ hơi nước;
sự phát triển của nấm mốc;
tình trạng bao bì;
hiệu quả của điều kiện bảo quản.

Ví dụ, chênh lệch nhiệt độ có thể tạo hiện tượng ngưng tụ hơi nước trên bề mặt hoặc thiết bị.

Khi bề mặt trở nên ẩm hơn, điều kiện sinh trưởng của một số vi sinh vật có thể thay đổi.

Do đó, kiểm soát môi trường không chỉ là đặt một con số về nhiệt độ.

Cần quan sát cả:

nhiệt độ → độ ẩm → ngưng tụ → bề mặt → sản phẩm → vi sinh vật.

Đây là một trong những lý do các chương trình vệ sinh và giám sát môi trường có ý nghĩa trong cơ sở thực phẩm.

Ba yếu tố không hoạt động độc lập

Một sai lầm phổ biến là xem:

nhiệt độ – thời gian – độ ẩm

như ba yếu tố hoàn toàn độc lập.

Trên thực tế, chúng tương tác với nhau.

Có thể hình dung:

Nhiệt độ quyết định tốc độ phản ứng và sinh trưởng của nhiều vi sinh vật.

Thời gian quyết định vi sinh vật có bao lâu để phát triển trong điều kiện đó.

Hoạt độ nước quyết định nước có sẵn ở mức nào cho các quá trình sinh học.

Ngoài ra còn có:

pH + oxy + chất dinh dưỡng + chất bảo quản + bao gói + hệ vi sinh ban đầu.

Codex vì vậy yêu cầu khi xây dựng hệ thống kiểm soát thời gian – nhiệt độ phải xem xét đồng thời aw, pH, mức độ và loại vi sinh vật ban đầu, thời hạn sử dụng, bao gói và mục đích sử dụng của thực phẩm.

Có thể tóm tắt bằng mô hình:

Vi sinh vật

↓

Điều kiện môi trường

→ Nhiệt độ
→ Thời gian
→ Hoạt độ nước
→ pH
→ Oxy
→ Dinh dưỡng

↓

Khả năng tồn tại / phát triển

↓

Mức độ mối nguy

Đây chính là cách tiếp cận phù hợp hơn so với việc chỉ hỏi:

“Nhiệt độ bao nhiêu là an toàn?”

Vì sao thực phẩm nhìn bình thường vẫn có thể có mối nguy?

Đây là một điểm rất quan trọng trong ATTP.

Vi khuẩn gây bệnh không nhất thiết làm thực phẩm:

có mùi lạ;
đổi màu;
nhớt;
biến dạng.

USDA lưu ý rằng vi khuẩn gây bệnh có thể phát triển trong điều kiện thuận lợi mà không nhất thiết làm thay đổi đáng kể mùi, vị hoặc hình thức thực phẩm.

Ngược lại, một thực phẩm có dấu hiệu hư hỏng rõ ràng có thể chủ yếu phản ánh hoạt động của vi sinh vật gây hư hỏng, chứ không đồng nghĩa với việc đã xác định một tác nhân gây bệnh cụ thể.

Vì vậy:

“Không có mùi lạ” ≠ “chắc chắn an toàn”.

Và:

“Có dấu hiệu hư hỏng” ≠ “đã xác định tác nhân gây bệnh”.

Đây cũng là lý do kiểm soát điều kiện bảo quản phải được thực hiện trước khi có dấu hiệu cảm quan bất thường.

Doanh nghiệp cần kiểm soát nhiệt độ, thời gian và độ ẩm như thế nào?

Trong cơ sở thực phẩm, kiểm soát hiệu quả không nên chỉ dừng ở việc ghi một con số vào biểu mẫu.

1. Xác định công đoạn có ý nghĩa đối với ATTP

Có thể bao gồm:

tiếp nhận nguyên liệu;
bảo quản lạnh;
rã đông;
nấu;
làm nguội;
chia suất;
giữ nóng;
vận chuyển;
trưng bày;
bảo quản thành phẩm.

Codex nhấn mạnh việc xác định những bước có ý nghĩa đối với an toàn thực phẩm và thiết lập quy trình kiểm soát, giám sát tại các bước đó.

2. Xác định giới hạn phù hợp với từng sản phẩm

Không nên lấy một mức nhiệt độ áp dụng máy móc cho toàn bộ nhà máy.

Cần xem xét:

loại sản phẩm;
pH;
aw;
mối nguy;
quy trình chế biến;
bao gói;
thời hạn sử dụng;
điều kiện phân phối;
cách người tiêu dùng sử dụng.

3. Đo và ghi nhận dữ liệu

Thiết bị đo nhiệt độ phải được kiểm tra độ chính xác và hiệu chuẩn/kiểm tra theo chương trình phù hợp.

Codex cũng nhấn mạnh việc kiểm tra định kỳ các thiết bị ghi nhận nhiệt độ.

4. Không chỉ theo dõi nhiệt độ không khí

Trong nhiều trường hợp, nhiệt độ môi trường trong tủ lạnh không phản ánh hoàn toàn nhiệt độ của sản phẩm.

Doanh nghiệp cần xác định điểm đo phù hợp và phương pháp đo phù hợp với sản phẩm, thiết bị và quy trình.

5. Có hành động khi vượt giới hạn

Một hệ thống tốt không chỉ trả lời:

“Nhiệt độ hôm nay là bao nhiêu?”

Mà phải trả lời được:

“Nếu nhiệt độ vượt giới hạn thì chúng ta làm gì?”

Có thể cần:

giữ lại sản phẩm;
đánh giá thời gian phơi nhiễm;
đánh giá nguy cơ;
kiểm tra nguyên nhân;
điều chỉnh thiết bị;
xác định sản phẩm có cần xử lý hoặc loại bỏ hay không;
ghi nhận hành động khắc phục và phòng ngừa.

Đó mới là chuyển từ đo lường sang quản lý rủi ro.

Người tiêu dùng có thể áp dụng gì?

Ở quy mô gia đình, nguyên tắc cũng tương tự nhưng đơn giản hơn.

Giữ lạnh đúng cách

WHO khuyến nghị thực phẩm dễ hỏng nên được bảo quản lạnh, ưu tiên dưới 5°C; thực phẩm đã nấu chín cần được làm lạnh sớm và không nên để ở nhiệt độ phòng quá lâu.

Không để thực phẩm chín ở nhiệt độ phòng quá lâu

USDA khuyến nghị không để thực phẩm trong “Danger Zone” quá 2 giờ, hoặc 1 giờ khi nhiệt độ môi trường trên 32,2°C.

Đây là hướng dẫn thực hành của USDA; không nên hiểu nó như một ngưỡng sinh học áp dụng tuyệt đối cho mọi sản phẩm.

Rã đông đúng cách

Không nên mặc định để thực phẩm đông lạnh ở nhiệt độ phòng cho đến khi tan hoàn toàn.

WHO khuyến nghị rã đông trong tủ lạnh, bằng nước lạnh hoặc bằng lò vi sóng, tùy trường hợp.

Không đánh giá an toàn chỉ bằng mắt và mũi

Thực phẩm có thể nhìn và ngửi bình thường nhưng vẫn chứa vi sinh vật gây bệnh.

Từ nhiệt độ – thời gian – độ ẩm đến TFS

Nếu nhìn từ góc độ Total Food Safety (TFS), nhiệt độ, thời gian và độ ẩm không phải là ba thông số riêng lẻ.

Chúng là một phần của hệ thống:

Nguyên liệu
↓
GMP/GHP
↓
Kiểm soát nhiệt độ – thời gian – aw
↓
HACCP
↓
Giám sát môi trường
↓
Dữ liệu và cảnh báo sai lệch
↓
Truy xuất – hành động khắc phục
↓
Đánh giá và phòng ngừa

Điểm quan trọng là dữ liệu nhiệt độ, thời gian và điều kiện bảo quản phải được sử dụng để ra quyết định.

Nếu doanh nghiệp chỉ ghi nhiệt độ mỗi ngày nhưng không phân tích xu hướng, không xử lý sai lệch và không đánh giá tác động đến sản phẩm, thì việc ghi chép đó chưa tạo ra đầy đủ giá trị quản lý.

Codex cũng tiếp cận kiểm soát vệ sinh theo toàn bộ chuỗi thực phẩm và nhấn mạnh việc kiểm soát các bước quan trọng trong suốt thời hạn sử dụng sản phẩm.

Ba hiểu lầm cần tránh

Hiểu lầm 1: Cứ lạnh là vi sinh vật không phát triển

Không đúng.

Lạnh thường làm chậm sự phát triển của nhiều vi sinh vật, nhưng không phải tất cả đều bị ngừng hoàn toàn. Một số tác nhân có thể phát triển ở nhiệt độ lạnh, trong đó có Listeria monocytogenes.

Hiểu lầm 2: Nấu chín một lần là có thể để thực phẩm bao lâu cũng được

Không đúng.

Sau khi nấu, thực phẩm vẫn có thể bị tái nhiễm và vi sinh vật có thể phát triển nếu điều kiện bảo quản không phù hợp.

Vì vậy, nấu chín và bảo quản sau nấu là hai hàng rào khác nhau.

Hiểu lầm 3: Giảm độ ẩm là thực phẩm sẽ không còn nguy cơ vi sinh

Không đúng.

Giảm hoạt độ nước có thể ức chế sự phát triển của một số vi sinh vật, nhưng không đồng nghĩa với loại bỏ toàn bộ vi sinh vật hoặc mọi mối nguy. Hiệu quả còn phụ thuộc vào aw cuối cùng, pH, công thức, bao gói và các yếu tố khác.

Kết luận: Không chỉ hỏi “bao nhiêu độ?”, mà phải hỏi “bao lâu và trong điều kiện nào?”

Nhiệt độ, thời gian và độ ẩm không phải ba con số độc lập.

Chúng tạo thành một hệ thống điều kiện môi trường quyết định khả năng tồn tại và phát triển của vi sinh vật trong thực phẩm.

Một nhiệt độ phù hợp nhưng kéo dài quá lâu vẫn có thể tạo rủi ro.

Một thời gian ngắn nhưng trong điều kiện nhiệt độ không phù hợp cũng cần được đánh giá.

Một sản phẩm có nhiều nước chưa chắc có cùng mức nguy cơ với sản phẩm có cùng hàm lượng nước nhưng khác hoạt độ nước (aw).

Vì vậy, trong quản lý ATTP, câu hỏi quan trọng không chỉ là:

“Nhiệt độ bao nhiêu là an toàn?”

mà là:

“Với sản phẩm này, mối nguy nào cần kiểm soát, trong điều kiện nhiệt độ – thời gian – aw nào, và nếu có sai lệch thì chúng ta sẽ làm gì?”

Đó chính là bước chuyển từ bảo quản thực phẩm sang quản lý mối nguy.

Và cũng là cách tiếp cận phù hợp với tư duy TFS – Total Food Safety: kiểm soát mối nguy bằng dữ liệu, quy trình và hành động phòng ngừa thay vì chỉ kiểm tra sản phẩm cuối cùng.