Bạn vừa giảm muối trong một loại chả lụa, đổi sang bao bì hút chân không cho món ăn chế biến sẵn, hay thay chất bảo quản tổng hợp bằng chiết xuất tự nhiên trong một loại nước sốt. Làm sao chứng minh sản phẩm mới vẫn an toàn trong suốt hạn sử dụng? Kiểm nghiệm mẫu thành phẩm thường cho kết quả âm tính vì vi sinh vật gây bệnh hiếm khi có mặt, nhưng điều đó không trả lời được câu hỏi: nếu chúng có mặt thì sao? Đó là vai trò của thử nghiệm thách thức.

Thử nghiệm thách thức là gì?

Thử nghiệm thách thức (challenge test) là nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, trong đó vi sinh vật đích được cấy có chủ đích vào sản phẩm, sau đó sản phẩm được bảo quản trong điều kiện mô phỏng thực tế, và số lượng vi sinh vật được theo dõi theo thời gian. Kết quả cho biết sản phẩm có cho phép vi sinh vật phát triển, giữ nguyên hay bị tiêu diệt.

Hai loại thử nghiệm thách thức

  • Thử nghiệm đánh giá khả năng phát triển (growth potential): xác định vi sinh vật có tăng lên trong sản phẩm suốt hạn sử dụng hay không, và tăng bao nhiêu. Dùng cho thực phẩm ăn liền, bảo quản lạnh, bao gói giảm oxy.
  • Thử nghiệm đánh giá khả năng tiêu diệt (inactivation): chứng minh một quá trình (nhiệt, áp suất cao, lên men, sấy, axit hóa) hoặc sản phẩm (môi trường axit, aw thấp) làm giảm vi sinh vật đủ số log yêu cầu, ví dụ giảm 5 log E. coli O157:H7 trong nước quả, hay kiểm chứng quy trình lên men xúc xích khô.

Khi nào cần thử nghiệm thách thức?

  • Phát triển sản phẩm mới hoặc thay đổi công thức ảnh hưởng tới pH, aw, muối, chất bảo quản.
  • Thay đổi quy trình chế biến, bao bì, điều kiện bảo quản hoặc kéo dài hạn sử dụng.
  • Sản phẩm thiết kế theo công nghệ rào cản mà các thông số không nằm rõ ràng trong vùng an toàn.
  • Đáp ứng yêu cầu quy định hoặc khách hàng, ví dụ chứng minh thực phẩm ăn liền không hỗ trợ Listeria monocytogenes phát triển.
  • Thẩm định giới hạn tới hạn trong kế hoạch HACCP.

Bối cảnh quy định: Listeria trong thực phẩm ăn liền

Theo Quy định (EC) 2073/2005 của EU về tiêu chí vi sinh, thực phẩm ăn liền được phân thành nhóm hỗ trợ và không hỗ trợ L. monocytogenes phát triển. Sản phẩm được coi là không hỗ trợ phát triển nếu pH ≤ 4,4, hoặc aw ≤ 0,92, hoặc pH ≤ 5,0 kết hợp aw ≤ 0,94, hoặc hạn sử dụng dưới 5 ngày. Với các sản phẩm khác, nhà sản xuất cần dữ liệu khoa học, trong đó có thử nghiệm thách thức, để chứng minh Listeria không vượt quá 100 CFU/g đến hết hạn sử dụng. Phòng thí nghiệm tham chiếu EU về Listeria (EURL Lm) ban hành tài liệu hướng dẫn kỹ thuật chi tiết cho các nghiên cứu này; tiêu chuẩn ISO 20976-1 quy định yêu cầu chung cho thử nghiệm thách thức.

Quy trình thực hiện

1. Xác định mục tiêu và vi sinh vật đích

Dựa trên phân tích mối nguy: nguyên liệu, quy trình, điều kiện bảo quản. Ví dụ: L. monocytogenes cho thực phẩm chín bảo quản lạnh; C. botulinum cho thực phẩm bao gói giảm oxy, bảo quản lạnh dài ngày; Salmonella và S. aureus cho sản phẩm lên men; nấm mốc, nấm men cho sản phẩm bánh, nước sốt.

2. Chọn chủng

Thường dùng hỗn hợp nhiều chủng (cocktail), gồm chủng tham chiếu và chủng phân lập từ thực phẩm cùng loại, có khả năng chịu điều kiện tương tự (chịu lạnh, chịu axit, chịu muối). Vi sinh vật nên được nuôi và thích nghi trong điều kiện gần với sản phẩm để phản ánh thực tế.

3. Chuẩn bị và cấy mẫu

  • Dùng sản phẩm đại diện, nên từ ít nhất ba lô sản xuất khác nhau để phản ánh biến động.
  • Mức cấy: với thử nghiệm phát triển thường khoảng 10²–10³ CFU/g để vừa đếm được vừa gần thực tế nhiễm; với thử nghiệm tiêu diệt thường cao hơn nhiều để đo được số log giảm.
  • Cấy sao cho không làm thay đổi đặc tính sản phẩm (thể tích dịch cấy nhỏ, phân bố đều hoặc tại vị trí nhiễm thực tế như bề mặt).
  • Đóng gói như sản phẩm thương mại.

4. Bảo quản

Theo điều kiện có thể dự đoán hợp lý, kể cả lạm dụng nhiệt độ. Ví dụ với thực phẩm bảo quản lạnh, hướng dẫn thường đề xuất bảo quản một phần thời gian ở khoảng 8 °C và một phần ở 12 °C để mô phỏng chuỗi lạnh không hoàn hảo tại siêu thị và tủ lạnh gia đình.

5. Lấy mẫu và phân tích

  • Đếm vi sinh vật ở thời điểm ban đầu và các thời điểm trong suốt hạn sử dụng, đến cuối hạn.
  • Song song đo pH, aw, khí trong bao bì, vi sinh vật nền.
  • Có mẫu đối chứng không cấy để theo dõi vi sinh vật tự nhiên.

6. Đánh giá kết quả

Tiềm năng phát triển (δ) = log số lượng cuối hạn − log số lượng ban đầu, lấy giá trị cao nhất giữa các lô. Theo hướng dẫn EURL Lm, nếu δ ≤ 0,5 log, sản phẩm được xem là không hỗ trợ Listeria phát triển. Giá trị δ cũng được dùng để tính mức nhiễm ban đầu tối đa có thể chấp nhận. Với thử nghiệm về C. botulinum, tiêu chí thường là không phát hiện độc tố cho đến hết hạn dùng cộng thêm biên độ an toàn.

Lưu ý quan trọng

  • Thực hiện tại phòng thí nghiệm có năng lực, có khu vực an toàn sinh học phù hợp; tuyệt đối không cấy vi sinh vật gây bệnh trong khu vực sản xuất.
  • Kết quả chỉ có giá trị cho đúng công thức, quy trình, bao bì đã thử; thay đổi đáng kể cần thử lại.
  • Kết hợp với hiểu biết về vi sinh vật gây bệnh và mô hình vi sinh vật dự đoán để giảm số thí nghiệm, nhưng không thay thế hoàn toàn thử nghiệm thực tế khi sản phẩm phức tạp.
  • Thử nghiệm thách thức khác nghiên cứu hạn sử dụng thông thường hay thử hạn dùng gia tốc, vốn chủ yếu theo dõi chất lượng và vi sinh vật tự nhiên.

Chi phí và thời gian

Một nghiên cứu thách thức đầy đủ thường kéo dài bằng hạn sử dụng của sản phẩm cộng thêm thời gian chuẩn bị và phân tích, với chi phí đáng kể do số mẫu lớn (nhiều lô, nhiều thời điểm, lặp lại). Tuy nhiên, so với rủi ro thu hồi sản phẩm hay ngộ độc, đây là khoản đầu tư hợp lý, đặc biệt với sản phẩm xuất khẩu và thực phẩm ăn liền.

Câu hỏi thường gặp

Kiểm nghiệm thành phẩm âm tính có đủ thay thế thử nghiệm thách thức? Không. Kiểm nghiệm chỉ cho biết mẫu đó tại thời điểm đó không phát hiện vi sinh vật, không cho biết vi sinh vật có phát triển được nếu nhiễm vào hay không.

Doanh nghiệp Việt Nam có thể làm thử nghiệm thách thức ở đâu? Một số viện nghiên cứu, trường đại học và phòng thí nghiệm dịch vụ có năng lực vi sinh có thể thực hiện; cần hỏi rõ phương pháp áp dụng (ví dụ theo ISO 20976-1 hoặc hướng dẫn EURL Lm) và chủng vi sinh vật sử dụng.

Thuật ngữ liên quan

Đọc thêm: Shelf Life Là Gì? Cách Xác Định Hạn Dùng Thực Phẩm