Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
TÓM TẮT
Cá tra vụn là phụ phẩm của quá trình chế biến fillet công nghiệp, nó chiếm đến
10% khối lượng cá nguyên liệu. Thông thường vụn thịt cá được xay nhuyễn để chế
biến các sản phẩm dạng paste như xúc xích, surimi, viên cá.
Trong đề tài này tiến trình kết dính các mảnh vụn cá tra được nghiên cứu theo
các nội dung:
+ Xử lý nhiệt làm chín mẫu cá nguyên để khảo sát khả năng liên kết của protein
cá thật khi ăn.
+ Cố định chế độ xử lý nhiệt để nghiên cứu tác động của các chất liên kết protein
cá ở mặt tiếp xúc.
+ Cố định chế độ xử lý nhiệt để khảo sát tỉ lệ giữa chất liên kết/khối lượng vụn
cá tra.
Kết quả thí nghiệm cho thấy:
+ NaCl ở mức 4%, Na2CO3 mức 3% và tripolyphosphate ở sử dụng ở các mức
0%, 2%, 4%, 6% so với khối lượng lòng trắng trắng tươi cho kết quả kết dính tốt.
+ Tỷ lệ khối lượng chất keo kết dính/khối lượng thịt vụn cá ở mức 1% có được
lực liên kết của sản phẩm từ thịt cá vụn kết dính tương đương với liên kết của cơ cá tra
thật. Hàm lượng chất thêm trong sản phẩm: NaCl ở mức 0,04%, Na2CO3 mức 0,03%
so và tripolyphosphate ở sử dụng ở các mức 0%, 0,02%, 0,04%, 0,06% so với khối
lượng cá tra vụn.
iv
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... ii
LỜI CẢM TẠ................................................................................................................iii
TÓM TẮT ..................................................................................................................... iv
MỤC LỤC...................................................................................................................... v
DANH SÁCH BẢNG .................................................................................................. vii
DANH SÁCH HÌNH ..................................................................................................viii
CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ......................................................................................... 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ......................................................................................................... 1
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .................................................................................... 1
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................................... 2
2.1 NGUYÊN LIỆU CÁ TRA ....................................................................................... 2
2.1.1 Đặc điểm hình thái ................................................................................................ 2
2.1.2 Thành phần hóa học của cá tra.............................................................................. 2
2.2 GIỚI THIỆU CHẤT KẾT DÍNH ............................................................................ 3
2.2.1 Lòng trắng trứng ................................................................................................... 3
2.2.2 NaCl ...................................................................................................................... 4
2.2.3 Na2CO3 .................................................................................................................. 4
2.2.4 Tripolyphosphate .................................................................................................. 5
2.3 GIỚI THIỆU VỀ PROTEIN CÁ ............................................................................. 5
2.4 TÍNH TAN CỦA PROTEIN ................................................................................... 6
2.4.1 Muối (NaCl) .......................................................................................................... 6
2.4.2 Tính tan của protein theo pH ................................................................................ 7
2.5 SỰ TẠO GEL CỦA ALBUMIN ............................................................................. 7
2.6 KHẢ NĂNG TẠO GEL CỦA PROTEIN ............................................................... 8
2.6.1 Tính chất gel và điều kiện tạo gel của protein ...................................................... 8
2.6.2 Cơ chế tạo gel....................................................................................................... 8
2.7 QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT ............................................................................. 9
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................. 11
3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU........................................................................... 11
3.1.1 Thời gian, địa điểm ............................................................................................. 11
3.1.2 Nguyên liệu ......................................................................................................... 11
3.1.3 Hóa chất ............................................................................................................. 11
3.1.4 Dụng cụ thiết bị................................................................................................... 11
v
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................... 11
3.2.1 Các chỉ tiêu theo dõi............................................................................................ 11
3.2.2 Đánh giá số liệu................................................................................................... 12
3.3 NỘI DUNG VÀ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM .............................................................. 12
3.3.1 Thí nghiệm 1: Xử lý nhiệt làm chín mẫu cá nguyên để khảo sát khả năng liên kết
của protein cá thật khi ăn ............................................................................................. 12
3.3.2 Thí nghiệm 2: Cố định chế độ xử lý nhiệt để nghiên cứu tác động của các chất
liên kết protein cá ......................................................................................................... 13
3.3.3 Thí nghiệm 3: Cố định chế độ xử lý nhiệt để khảo sát tỉ lệ giữa dung dịch chất
keo và khối lượng cá. ................................................................................................... 15
3.3.4 Tạo hình và hoàn tất sản phẩm ........................................................................... 16
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 17
3.1 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN XỬ LÝ NHIỆT ĐẾN KHẢ NĂNG LIÊN KẾT
CỦA CÁC PROTEIN CÁ THẬT ................................................................................ 17
3.2 TÁC ĐỘNG CỦA CÁC CHẤT LIÊN KẾT PROTEIN CÁ KHI CỐ ĐỊNH CHẾ
ĐỘ XỬ LÝ NHIỆT...................................................................................................... 20
3.2.1 Tác động của NaCl, Na2CO3 và polyphosphate đến tỉ số lực kéo đứt/tiết diện mẫu
của mẫu cá kết dính. ......................................................................................................... 20
3.2.2 Tác động của sự tương tác NaCl, Na2CO3 và polyphosphate với nhau đến lực
kéo đứt/tiết diện mẫu của mẫu cá kết dính................................................................... 22
3.3 TỶ LỆ GIỮA DUNG DỊCH CHẤT KEO VÀ KHỐI LƯỢNG CÁ ..................... 26
3.3.1 Tác động của tỷ lệ chất keo/khối lượng cá vụn .................................................. 26
3.3.2 Tính toán lượng hàm lượng hóa chất thêm vào trong sản phẩm ........................ 27
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................. 29
5.1 KẾT LUẬN............................................................................................................ 29
5.2 ĐỀ NGHỊ ............................................................................................................... 29
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 30
PHỤ LỤC A PHƯƠNG PHÁP ĐO LỰC KÉO ........................................................... ix
PHỤ LỤC B KẾT QUẢ THỐNG KÊ VÀ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN ........................... xii
vi
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
DANH SÁCH BẢNG
Trang
Bảng 1: Thành phần hóa học của thịt cá tra................................................................... 2
Bảng 2: Thành phần dinh dưỡng của cá tra (trong 100g sản phẩm ăn được) ................ 3
Bảng 3: Thành phần hóa học của lòng trắng trứng ........................................................ 3
Bảng 4: Tỷ lệ chất khô của các lớp lòng trắng trứng ..................................................... 4
Bảng 5: Kết quả phân tích thống kê theo biến phụ thuộc là lực kéo đứt/tiết diện
mẫu ..................................................................................................................... 17
Bảng 6: Kết quả thống kê so sánh giữa các thời gian gia nhiệt với nhau theo tỉ số lực
kéo đứt/tiết diện mẫu ................................................................................................... 18
Bảng 7: Kết quả phân tích thống kê so sánh giữa các phân đoạn theo lực kéo đứt/tiết
diện mẫu ...................................................................................................................... 19
Bảng 8: Kết quả thống kê so sánh tác động của các loại hóa chất làm chất kết dính .... 20
Bảng 9: Tác động của NaCl đến tỉ số lực kéo đứt/tiết diện mẫu của mẫu cá kết
dính.................................................................................................................. 20
Bảng 10: Tác động của Na2CO3 đến tỉ số lực kéo đứt/tiết diện mẫu của mẫu cá kết
dính............................................................................................................................... 21
Bảng 11: Tác động của Tripolyphosphate đến lực kéo đứt/tiết diện mẫu của mẫu cá
kết dính......................................................................................................................... 22
Bảng 12: Kết quả thống kê tác động của sự tương tác của NaCl, Na2CO3 và
polyphosphate với nhau đến tỉ số lực kéo đứt/tiết diện mẫu của mẫu cá kết dính ...... 22
Bảng 13: Tác động của chất keo kết dính protein cá ................................................... 23
Bảng 14: Hàm lượng hóa chất thêm vào trong vụn cá................................................ 28
vii
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
DANH SÁCH HÌNH
Trang
Hình 1: Cá tra ................................................................................................................. 2
Hình 2: Quy trình xử lý mẫu cá nguyên làm mẫu đối chứng ...................................... 13
Hình 3: Quy trình xử lý mẫu cá kết dính ..................................................................... 14
Hình 4: Quy trình thí nghiệm khảo sát tỉ lệ giữa dung dịch chất keo và khối lượng
cá ......................................................................................................................... 16
Hình 5: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian xử lý nhiệt lên tỉ số lực kéo đứt/tiết
diện mẫu ....................................................................................................................... 17
Hình 6: Mẫu cá tra ở các vị trí khác nhau trước khi xử lý nhiệt và kết dính ............... 25
Hình 7: Mẫu cá tra kết dính ở mặt tiết diện............................................................ 25
Hình 8: Đồ thị thể hiện tỷ lệ giữa dung dịch chất keo và khối lượng cá ..................... 26
Hình 9: Nguyên liệu vụn cá sau khi xử lý ................................................................... 26
Hình 10: Vụn cá sau phối trộn chất keo kết dính......................................................... 27
Hình 11: Khối cá sau khi xử lý nhiệt để kết dính và khối cá được cắt nhỏ ................. 27
Hình 12: Dụng cụ đo lực kéo ........................................................................................ ix
Hình 13: Dụng cụ chứa bi sắt và nước........................................................................... x
Hình 14: Vật có khối lượng nặng................................................................................... x
viii
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
CHƯƠNG 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngành chế biến thủy sản trong nước và trên thế giới hàng năm thải ra một lượng
lớn các phụ phẩm cần được xử lý hoặc chế biến tiếp. Phụ phẩm thủy sản thường là thịt
vụn nội tạng, đầu, xương, da... Để giải quyết một lượng lớn phụ phẩm như hiện nay,
tại Việt Nam và trên thế giới đang có xu hướng tận thu phần phụ phẩm để chế biến
thành các sản phẩm có giá trị gia tăng.
Cá vụn là phế liệu của quá trình xử lý sơ bộ cá, sửa fillet…, chiếm đến 10% khối
cá nguyên liệu. Tận dụng nguồn cá này không những góp phần khép kín quy trình sản
xuất mà còn làm tăng hiệu quả kinh tế của kỹ nghệ sản xuất filet cá.
Thông thường vụn thịt cá được xay nhuyễn chế biến các sản phẩm dạng paste
như xúc xích, surimi, viên cá.
Các vụn cá vừa và lớn có thể kết dính lại để thành những thanh cá (fish fingers)
có giá trị gia tăng cao. Những thanh cá này có thể được bao bột, chiên để tăng thêm
tính kết dính mặt ngoài và có giá trị cảm quan tốt trước khi đông lạnh bảo quản.
Trong đề tài này tiến trình kết dính các mảnh vụn cá tra được nghiên cứu.
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý nhiệt độ, hàm lượng Na2CO3,
tripolyphosphate, NaCl và lòng trắng trứng tươi đến tính dính của sản phẩm.
1
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
CHƯƠNG 2
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 NGUYÊN LIỆU CÁ TRA
2.1.1 Đặc điểm hình thái
Tên tiếng anh: Shutchi catfish
Tên khoa học: Pangasius hypophthalmus
Cá tra có thân dài, không vẩy, màu xanh nâu ở lưng, bụng có màu trắng bạc, vây
bụng và vây hậu môn màu vàng. Vây hậu môn có 39 tia. Miệng cá rộng có hai đôi râu
dài, cá có răng vòm miệng rất mịn, chia thành 4 nhóm xếp hình vòng cung (hình 1).
Cá di chuyển bằng cách cong thân, quạt đuôi, tạo lực đẩy về phía trước.
Hình 1: Cá tra
2.1.2 Thành phần hóa học của cá tra
Thành phần hóa học của cá tra tương tự như các loài động vật khác bao gồm các
thành phần như nước, protein, lipid, khoáng, vitamin… Các thành phần này thay đổi
tùy theo loài và từng cá thể, phụ thuộc vào độ tuổi, giới tính, mùa vụ. Sự khác nhau về
thành phần hóa học của cá tra làm ảnh hưởng đến cách chế biến và mùi vị của sản
phẩm.
Bảng 1: Thành phần hóa học của thịt cá tra
Thành phần hóa học
Tỷ lệ (%)
Nước
75 ÷ 80
Protein
Lipid
16,85
3,34
(Nguồn: Nguyễn Văn Mười và Trần Thanh Trúc, 2006)
Ngoài ra, các yếu tố như thành phần thức ăn, môi trường sống, kích cỡ và đặc
tính di truyền cũng ảnh hưởng đến thành phần hóa học, đặc biệt là đối với cá nuôi.
Thành phần hóa học của cá còn bị biến đổi khi bảo quản, tạo nên những hợp chất mới
làm thay đổi cấu trúc, mùi, vị và giá trị dinh dưỡng của thịt cá. Các yếu tố này có thể
kiểm soát được trong chừng mực nào đó.
2
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
Bảng 2: Thành phần dinh dưỡng của cá tra (trong 100g sản phẩm ăn được)
Năng
Calo từ
Tổng lượng
Chất béo Cholesterol
Natri
Protein
lượng
(Cal)
chất béo
(Cal)
chất béo
(g)
bão hòa
(g)
(mg)
(mg)
(g)
124,52
30,84
3,42
1,64
25,2
70,6
23,42
(Nguồn http://www.fistenet.gov.vn/DMSP/defaut.asp)
2.2 GIỚI THIỆU CHẤT KẾT DÍNH
2.2.1 Lòng trắng trứng
Lòng trắng trứng là dung dịch keo của các protein trong nước. Lòng trắng trứng
tươi trong suốt có màu trắng hay màu vàng nhạt. Lòng trắng trứng chiếm khoảng 60%
khối lượng toàn quả trứng.
Bảng 3: Thành phần hóa học của lòng trắng trứng
Thành phần hóa học
Tỷ lệ (%)
Nước
Protein
Lipid
86 ÷ 88
10, 5 ÷ 12,3
0,3
Glucid
Khoáng
0,5 ÷ 0,9
0,3 ÷ 0,6
(Nguồn: Trần Văn Chương, 2001)
Lòng trắng trứng có chứa một lượng khí CO2 và hàm lượng này giảm dần trong
quá trình bảo quản.
Cấu tạo lòng trắng trứng gồm có 4 lớp: liền sát vỏ là lớp lòng trắng lỏng chiếm 23
– 24%, tiếp theo là lớp lòng trắng đặc chiếm 57 – 58% có tác dụng giữ cho lòng đỏ
được ổn định, lớp thứ 3 thì lỏng hơn chiếm 16 – 17%, trong cùng là lớp lòng trắng đặc
bao lấy lòng đỏ chiếm 2,5 – 3%. Chính sự sắp xếp này mà trứng có tính bảo vệ đối với
các thay đổi của môi trường ngoài.
Trứng càng tươi có tỷ lệ lòng trắng đặc càng cao 60 – 64% so với lòng trắng, trứng
càng lâu thì lòng trắng càng lỏng. Lòng trắng trứng loãng chứa chủ yếu albumin và
globuline; lòng trắng đặc chứa chủ yếu mucine và mucoid. Phân tích protein trứng ta
thấy có các tiểu phần: Ovo albumine, ovo mucoid, ovo mucine, ovo coalbumine,
avidine. Thành phần ovalbumin chiếm nhiều nhất lòng trắng (58,4%), nó có 4 nhóm –
SH và 2 cầu đi sunfua – S – S – , có khả năng tạo gel tốt, tạo bọt tốt khi đánh khuấy,
bọt ổn định khi làm lạnh, làm bền bọt khi gia nhiệt. Ngoài các thành phần trên lòng
trắng trứng chứa khí CO2 với hàm lượng đáng kể. Các lớp lòng trắng trứng chiếm tỷ lệ
chất khô khác nhau (bảng 4).
3
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
Bảng 4: Tỷ lệ chất khô của các lớp lòng trắng trứng
Loại lòng trắng
Tỷ lệ chất khô (%)
Lòng trắng lỏng ngoài
Lòng trắng đặc ngoài
11,1 ÷ 11,3
12,3 ÷ 12,5
Lòng trắng lỏng trong
Lòng trắng đặc trong
13,5 ÷ 13,7
15,5 ÷ 15,7
(Nguồn: Trần Văn Chương, 2001)
2.2.2 NaCl
Muối NaCl không chỉ đóng vai trò chất tạo vị cho sản phẩm, mà còn là chất kìm
hãm vi khuẩn, đảm bảo tính chất vi sinh của sản phẩm.
Muối không phải là chất khử trùng , nó không có khả năng tiêu diệt vi sinh vật
hiện diện. Tuy nhiên, muối có tác dụng giảm aw và thay đổi áp suất thẩm thấu. Vì thế
nó hạn chế được sự phát triển của vi sinh vật và những hư hỏng tiếp theo. Một vài vi
khuẩn bị vô hoạt ở nồng độ muối dao động rộng tùy thuộc vào mức độ phân tán.
Muối ăn xúc tác các quá trình oxi hóa các thành phần trong thịt nhằm làm thay
đổi màu sắc của sản phẩm.
Muối NaCl là chất sát khuẩn nhẹ, ở nồng độ trên 4% có khả năng làm ngưng khả
năng phát triển của một số vi sinh vật gây bệnh trừ một số loại vi khuẩn chịu muối
hoặc vi khuẩn gây thối rữa ở nồng độ muối >12%
Sự xuất hiện của muối làm oxy ít hòa tan trong môi trường nên vi sinh vật hiếu
khí kém phát triển. Ion Cl- của muối kết hợp với protein của thịt ở cầu nối peptid làm
cho các enzyme phân hủy protein không có khả năng phân hủy protein.
Muối sử dụng để tạo vị, tăng chất lượng và cấu trúc sản phẩm, làm tăng khả năng
kết dính của actin và myosin trong thịt qua quá trình tạo áp suất thẩm thấu (Nguyễn
Văn Mười, 2006).
2.2.3 Na2CO3
Na2CO3 mang tính kiềm, do đó khi bổ sung vào lòng trắng trứng sẽ làm cho pH
tăng lên góp phần làm cải thiện hàm lượng ẩm của miếng cá.
Ở giá trị pH thấp gần điểm đẳng điện thì protein có số điện tích dương và điện
tích âm chênh lệch ít do đó khoảng không giữa các protein khá nhỏ. Khi khoảng
không nhỏ protein có khả năng giữ nước kém. Khi pH được làm tăng lên sẽ làm tăng
mạng điện tích. Lực đẩy qua lại của các protein là nguyên nhân gây trương mạng lưới
tế bào và làm tăng hàm lượng ẩm cũng như khả năng giữ nước của mô tế bào. Tuy
nhiên, pH tăng quá cao, khả năng giữ nước sẽ giảm do sự đông tụ protein (Reiner,
1994).
4
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
Khi đưa pH đến acid hoặc kiềm thường làm cho protein có khả năng cố định
được các anion và cation một cách dễ dàng do đó ảnh hưởng đến tính chất hòa tan của
protein. Khi điều chỉnh pH của protein đến giá trị thích hợp nếu có mặt các ion đa hóa
trị hoặc một số chất đa điện ly thì sẽ làm tăng khả năng tạo cầu nối ion giữa các phân
tử protein (Lê Ngọc Tú, 2003).
2.2.4 Tripolyphosphate
Hoạt hóa protein thịt để kết dính thịt, mỡ và nước tốt hơn. Phosphate thường
được sử dụng rộng trong các sản phẩm thịt nhằm gia tăng khả năng giữ nước trong
thịt. Nguyên nhân là do sau khi giết mổ, thịt có khuynh hướng mất đi tính hydrat hoá.
Nếu trong quá trình chế biến không sử dụng phosphate, sản phẩm sẽ bị mất nhiều
nước làm thịt trở nên khô cứng, giá trị cảm quan kém. Ngược lại, nếu sử dụng
phosphate nó có tác dụng khôi phục lại khả năng hydrat hoá của protein thịt. Từ đó
làm tăng khả năng giữ nước của protein làm cho các mô cơ hút nước trương phồng.
Do đó sau quá trình chế biến sản phẩm thịt đạt được sự mềm mại, tăng giá trị cảm
quan của sản phẩm. Ngoài ra phosphate còn làm chậm sự trở mùi thịt làm cho quá
trình bảo quản tốt hơn (Phạm Thị Mai Xuân, 2002).
2.3 GIỚI THIỆU VỀ PROTEIN CÁ
Protein được cấu tạo từ các acid amin, các hợp chất này cấu tạo nên cơ quan của
cá tạo cho cấu trúc của cá có độ chắc, độ đàn hồi và độ dẽo dai nhất định (cấu tạo từ
các thành phần phức tạp nhưng chủ yếu là protein). Cấu tạo của cơ thể cá là một hỗn
hợp năng lượng chất hóa học mà trước hết là các loại protein, sau đó là lipid rồi các
muối vô cơ và những chất khác tạo thành một dung dịch keo nhớt trong đó nước là
dung môi. Có thể chia protein của mô cơ cá ra thành 3 nhóm:
+ Protein cấu trúc (protein tơ cơ)
Gồm các sợi myosin, actin, actomyosin và tropomyosin, chiếm khoảng 65-75%
tổng hàm lượng protein trong cá. Các protein cấu trúc này có chức năng co rút đảm
nhận các hoạt động của cơ. Myosin và actin là các protein tham gia trực tiếp vào quá
trình co duỗi cơ. Protein cấu trúc có khả năng hòa tan trong dung dịch muối trung tính
có nồng độ ion khá cao (>0,5M).
+ Protein chất cơ (protein tương cơ)
Gồm myoglobin, myoalbumin, globulin và các enzyme, chiếm khoảng 25-30%
hàm lượng protein trong cá. Các protein này hòa tan trong nước, trong dung dịch muối
trung tính có nồng độ ion thấp (<0,15M). Hầu hết protein chất cơ bị đông tụ khi đun
nóng trong nước ở nhiệt độ trên 50oC.
5
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
Trong quá trình chế biến và bảo quản, myoglobin dễ bị oxy hóa thành
metmyoglobin, ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm.
+ Protein mô liên kết
Bao gồm các sợi collagen, elastin. Hàm lượng colagen ở cơ thịt cá thấp hơn ở
động vật có vú, thường khoảng 1-10% tổng lượng protein và 0,2-2,2% trọng lượng
của cơ thịt. Chiếm khoảng 3% ở cá xương. Có trong mạng lưới ngoại bào, không tan
trong nước, dung dịch kiềm hoặc dung dịch muối có nồng độ ion cao.
Điểm đẳng điện pI của protein cá vào khoảng pH 4,5-5,5. Tại giá trị pH này,
protein có độ hòa tan thấp nhất.
Cấu trúc hình thái của protein ở cá dễ bị biến đổi do môi trường vật lý thay đổi.
Việc xử lý với nồng độ muối cao hoặc xử lý bằng nhiệt có thể dẫn đến sự biến tính,
sau đó cấu trúc protein bị thay đổi không hồi phục được.
Khi protein bị biến tính dưới những điều kiện được kiểm soát, có thể sử dụng các
đặc tính của chúng cho mục đích công nghệ. Ví dụ trong sản xuất các sản phẩm từ
surimi, người ta đã lợi dụng khả năng tạo gel của protein trong sợi cơ. Protein từ cơ
thịt cá sau khi xay nhỏ, rửa sạch rồi cho thêm muối và phụ gia để tạo tính ổn định, tiếp
đến quá trình xử lý nhiệt và làm nguội có kiểm soát giúp protein tạo gel rất mạnh.
Các protein tương cơ cản trở quá trình tạo gel, chúng được xem là nguyên nhân
làm giảm độ bền gel của sản phẩm. Vì vậy, trong công nghệ sản xuất surimi việc rửa
thịt cá trong nước nhằm nhiều mục đích, một trong những mục đích là loại bỏ protein
hòa tan trong nước, gây cản trở quá trình tạo gel (Phan Thị Thanh Quế, 2005).
Protein tương cơ có khả năng hòa tan cao trong nước, là nguyên nhân làm mất giá
trị dinh dưỡng do một lượng protein đáng kể thoát ra khi rửa, ướp muối, tan giá,…Vì
vậy cần chú ý để duy trì giá trị dinh dưỡng và mùi vị của sản phẩm.
2.4 TÍNH TAN CỦA PROTEIN
Khả năng hòa tan của protein tùy thuộc vào nhiều yếu tố: đặc tính lý hóa tự nhiên
của protein, pH, nhiệt độ, nồng độ của muối…
2.4.1 Muối (NaCl)
Muối được dùng để tạo vị mặn làm tăng giá trị cảm quan cho xúc xích, làm tăng
khả năng kết dính của actin và myosin. Ở nồng độ muối thấp, tính tan của protein tăng
nhẹ (salting in). Tuy nhiên, ở nồng độ muối cao, tính tan của protein giảm mạnh
(salting out).
Đầu tiên, giả thuyết “salting in” ở nồng độ muối thấp được giải thích bởi Debye Huckel. Trong dung dịch, protein được bao bọc xung quanh bởi các ion muối mang
điện tích trái dấu. Chính đặc tính này gia tăng hoạt tính của các dung môi, làm giảm
6
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
các phân tử protein không mang điện tích, do đó làm tăng tính tan của protein trong
dung môi. Giả thuyết của Debye – Huckel cho rằng: tính tan của protein được biểu
diễn bằng một hàm logarit, giá trị của hàm tỉ lệ với căn bậc hai của cường độ ion trong
dung dịch.
Thuật ngữ “salting out” trong môi trường có nồng độ muối cao được giải thích bởi
Kirkwood. Sự gia tăng lượng ion muối trong dung dịch làm giảm quá trình solvate
hóa, giảm tính hòa tan của protein dẫn đến sự tủa.
Ở nồng độ muối cao, độ hòa tan tuân theo công thức sau của Cohn:
log S = B - KI
(1)
Trong đó
S: độ hòa tan của protein
B: hằng số (tùy thuộc vào chức năng của protein, pH và nhiệt độ)
K: hằng số salting out (tuỳ thuộc vào pH, hỗn hợp và lượng muối có trong dung
dịch)
I: cường độ ion của muối.
Hiệu quả tủa protein của các anion muối khác nhau thì khác nhau, có thể xếp theo
thứ tự giảm dần như sau: citrate > phosphate > sulphate > acetate/chloride > nitrate >
thiocyanate. (http://sosnick.uchicago.edu/precpsalt.html)
2.4.2 Tính tan của protein theo pH
Khi thay đổi pH của môi trường, mức độ tủa của protein cũng thay đổi. Ở pH thấp,
protein tích điện dương vì nhóm amide bị proton hóa (thu nhận proton). Ở giá trị pH
cao, protein tích điện âm vì các nhóm carbocyl trong phân tử protein bị mất đi proton
(mất H+). Tại giá trị pI (điểm đẳng điện), điện tích dương bằng với điện tích âm. Điều
này làm giảm tính tan của protein vì protein giảm khả năng tương tác với môi trường,
khi đó, các phân tử protein sẽ không tan tách ra khỏi môi trường.
(http://sosnick.uchicago.edu/precpph.html)
2.5 SỰ TẠO GEL CỦA ALBUMIN
Albumin là protein động vật hoặc thực vật. Chất đầu tiên quan trọng hơn và bao
gồm lòng trắng trứng (ovalbumin), albumin máu (albumin huyết thanh), albumin sữa
(lactalbumin) và albumin cá. Không giống như cazein, chúng tan trong nước cũng như
trong kiềm và dung dịch tạo gel ở nhiệt độ cao.
Albumin thường ở dạng dung dịch sánh, bột vàng trong suốt hoặc màu trắng
không hình, bột hơi đỏ hoặc hơi vàng.
7
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
Chúng thường được dùng để làm keo, thực phẩm, dược phẩm, để hoàn thiện da, để
xử lý nguyên liệu dệt hoặc giấy (đặc biệt là giấy ảnh), để lọc rượu hoặc các đồ uống
khác. (http://www.dncustoms.gov.vn)
2.6 KHẢ NĂNG TẠO GEL CỦA PROTEIN
Khả năng tạo gel là trạng thái của các phân tử protein sau khi bị biến tính, chuỗi
polypeptid sắp xếp lại một cách có trật tự tạo ra cấu trúc không gian ba chiều dạng
mạng lưới
2.6.1 Tính chất gel và điều kiện tạo gel của protein
Khả năng tạo gel của protein là một trong những chức năng quan trọng, đóng vai
trò chủ yếu trong việc tạo cấu trúc hình thái đó cũng là cơ sở của nhiều sản phẩm như:
phomai, chả, đậu phụ, các sản phẩm thịt giả từ protein thực vật, các sản phẩm mô
phỏng từ protein cá,... là những tiêu chuẩn có cấu trúc gel.
Khả năng tạo gel của protein chẳng những được sử dụng để tạo độ cứng, độ đàn
hồi cho một số thực phẩm mà còn cải biến được khả năng hấp thụ nước, tạo độ dày,
tạo lực liên kết, giữa các tiểu phần cũng như để làm bền nhủ tương và bọt.
Có nhiều cách để quá trình tạo gel xảy ra như: gia nhiệt, làm lạnh, acid hóa nhẹ, bổ
sung Ca2+, xử lý bằng enzyme, kiềm hóa nhẹ hay tác động cơ học. Tác động cơ học
liên túc không cắt đứt mạch protein mà làm phá hủy cấu trúc bậc cao của protein tạo
ra ma sát trượt nội phân tử, hình thành các liên kết nút mạng lưới gel.
Sự gia nhiệt trong đa số trường hợp là rất cần cho quá trình tạo gel. Việc làm lạnh
sau đó cũng cần thiết và đôi khi acid hóa nhẹ cũng có lợi. Thêm muối, đặc biệt là ion
canxi có thể cũng cần để tăng tốc độ tạo gel hoặc để tăng độ cứng cho gel. Nhiều
protein có thể tạo gel mà không cần gia nhiệt mà chỉ cần sự thủy phân enzyme vừa
phải.
Nhiều gel cũng có thể tạo ra từ protein dịch thể (lòng trắng trứng, dịch đậu nành),
từ các thể protein không tan hoặc ít tan phân tán trong nước hoặc nước muối (colagen,
protein tơ cơ) bị biến tính từng phần hay toàn bộ biến tính. Như vậy độ hòa tan của
protein không phải luôn luôn cần thiết cho sự tạo gel (Lê Ngọc Tú, 2003).
2.6.2 Cơ chế tạo gel
Nhiều nghiên cứu đã chỉ rõ rằng cần có giai đoạn biến tính và giản mạch (phá vỡ
cấu trúc bậc cao 2, 3, 4 của protein) xảy ra trước gia đoạn tương tác giữa protein –
protein và tập hợp phân tử.
Khi các phân tử protein bị biến tính thì các cấu trúc bậc cao bị phá hủy, liên kết
giữa các phân tử bị đứt, mạch peptid bị giãn ra, các nhóm mạch bên của acid amin ẩn
phía trong sẽ xuất hiện ra ngoài. Các poly peptid đã bị duỗi ra trở nên gần nhau, tiếp
8
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
xúc với nhau làm cho nội lực ma sát tăng và liên kết lại với nhau mà nỗi vị trí tiếp xúc
lại thành một nút, phần còn lại hình thành mạng lưới không gian ba chiều vô định
hình, trong đó có chứa pha phân tán là nước (Lê Ngọc Tú, 2005).
Các nút mạng lưới có thể tạo ra do lực tương tác giữa các nhóm ưa béo. Khi các
nhóm ưa béo gần nhau tương tác với nhau hình thành các liên kết ưa béo, các phân tử
nước bao quanh chúng bị đẩy ra và chúng có khuynh hướng tụ lại. Tương tác ưa béo
được ổn định và tăng cường khi tăng nhiệt độ, làm các mạch polypeptid sít lại với
nhau hơn do đó làm khối gel cứng hơn (Lê Ngọc Tú, 2005).
Nút mạng lưới cũng tạo ra do liên kết hydro giữa các nhóm peptid với nhau, giữa
các nhóm – OH của serine, treonine, tyrozine với các nhóm –COOH của acid glutamic
hoặc acid aspartic. Liên kết hydro là liên kết yếu, tạo ra độ linh động ở một mức nào
đó giữa các phân tử với nhau, do đó làm cho gel có độ dẻo nhất định. Khi gia nhiệt các
liên kết hydro bị đứt và gel bị nóng chảy ra. Khi để nguội cầu nối anhydro lại tái lập
(Lê Ngọc Tú, 2005).
Các nút lưới trong gel cũng có thể do các liên kết giữa các nhóm tích điện ngược
dấu hoặc do liên kết giữa các nhóm tích điện cùng dấu qua các liên kết ion đa hóa trị
như ion Ca2+ (Lê Ngọc Tú, 2005).
Các nút lưới còn có thể do các liên kết disulfur tạo nên. Trường hợp này gel rất
chắc chắn. Các protein cũng có thể tạo gel bằng cách cho tương tác với các chất đồng
tạo gel như các polysaccharide, làm cầu nối giữa các hạt do đó tạo re gel có độ cứng
và đàn hồi cao (Lê Ngọc Tú, 2005).
Tóm lại, cơ chế tạo gel là quá trình gồm 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: protein bị biến tính phân ly tạo ra các tiểu phần (đây là giai đoạn
chuyển cấu trúc bậc 4 của protein về cấu trúc bậc 3).
- Giai đoạn 2: đây là giai đoạn biến tính protein một cách sâu sắc, các protein tháo
xoắn, giãn mạch toàn phần (đây là gia đoạn phá vỡ cấu trúc bậc 2 và bậc 3).
- Giai đoạn 3: đây là giai đoạn tác động để mạch protein tập hợp lại với nhau thành
mạng lưới không gian ba chiều.
Như vậy, giai đoạn tập hợp càng chậm so với giai đoạn biến tính thì càng có điều
kiện cho mạch polypeptid được giãn xoắn và sắp xếp lại trước khi tập hợp. Do vậy,
các gel được tạo thành có trật tự đồng đều, trương mạnh, đàn hồi hơn các gel được
hình thành khi protein chưa được giãn mạch hoàn toàn (Nhan Tuyết Trinh, 2009).
2.7 QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT
Hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mỡ, cá có hàm lượng mỡ càng
lớn thì hệ số dẫn nhiệt càng nhỏ. Tuy nhiên hệ số dẫn nhiệt còn phụ thuộc vào nhiệt
9
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
độ. Thịt cá đông kết có hệ số dẫn nhiệt lớn hơn cá chưa đông kết, nhiệt độ đông kết
càng thấp hệ số dẫn nhiệt càng cao (Phan Thị Thanh Quế, 2005).
Quá trình truyền nhiệt từ lưu thể nóng đến thực phẩm rắn gồm ba giai đoạn sau:
+ Nhiệt từ lưu thể nóng đến bề mặt bao bì chứa thực phẩm (đối lưu nhiệt)
+ Nhiệt dẫn qua thành bao bì (dẫn nhiệt)
+ Nhiệt truyền từ mặt trong của bao bì đến thực phẩm rắn (dẫn nhiệt)
Phương trình truyền nhiệt đẳng nhiệt qua khối thực phẩm:
Q = k F T
(2)
2o
Trong đó k = λ / δ, W/m . C
λ: là độ dẫn nhiệt (W/m.oC)
δ: chiều dày khối thực phẩm (m)
F: diện tích bề mặt (m2)
T: độ chênh lệch nhiệt độ (oC)
Với cùng một vật liệu thì T, Q phụ thuộc vào chiều dày (δ)
Hình dạng thực phẩm khác nhau thì quá trình truyền nhiệt khác nhau. Như vậy
nhiệt truyền vào miếng filet cá phụ thuộc chủ yếu vào bề dầy truyền nhiệt hay bề dầy
của miếng fillet.
10
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
CHƯƠNG 3
PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
3.1.1 Thời gian, địa điểm
Địa điểm: Phòng thí nghiệm của Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, Khoa Nông
nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ.
Thời gian bắt đầu từ ngày 28/12/2009 đến ngày 17/04/2010
3.1.2 Nguyên liệu
Cá tra và vụn cá tra
Bột mì
Shortening
3.1.3 Hóa chất
Na2CO3 (M =105,989) độ tinh khiết 99,5%, Guangdong Guanghua Chemical
Factory Co., Ltđ, Trung Quốc.
Tripolyphosphate, Shifang Changfeng Chemical Co., Ltđ, Trung Quốc.
NaCl (M =58,44) độ tinh khiết 99,5%, Guangdong Guanghua Chemical Factory
Co., Ltđ, Trung Quốc.
Lòng trắng trứng tươi.
3.1.4 Dụng cụ thiết bị
Nồi hấp
Cân phân tích: Vibra ( 0.01g) và Adventuner ( 0.0001g)
Thước kẹp Calipers:
Kích thước đo tối đa: 150 0,02 mm
Dụng cụ đo độ liên kết cơ cá tự chế (Xem phụ lục)
3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chuẩn hóa thời gian, nhiệt độ xử lý mẫu cá
Chuẩn hóa kích thước, nhiệt độ mẫu đo độ kết dính
Thực hành các nghiệm thức kết dính và đo độ kết dính
3.2.1 Các chỉ tiêu theo dõi
Đo các kích thước của mẫu cá
Đo lực kéo đứt liên kết của cơ cá
Đo lực kéo đứt liên kết của mẫu cá kết dính theo các nghiệm thức xử lý.
11
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
3.2.2 Đánh giá số liệu
Các thí nghiệm đo tính chất riêng lẽ được thực hiện 8 lần. Kết quả phúc trình là số
trung bình và độ lệch chuẩn.
Thí nghiệm các yếu tố kết dính được bố trí ngẫu nhiên lập lại 6 lần.
Các số liệu được phân tích bởi phần mềm thống kê SAS (Institute Inc Cary, NC,
USA) để đánh giá mức ý nghĩa của các nhân tố và các tương tác giữa chúng.
3.3 NỘI DUNG VÀ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM
3.3.1 Thí nghiệm 1: Xử lý nhiệt làm chín mẫu cá nguyên để khảo sát khả năng liên
kết của protein cá thật khi ăn
+ Mục đích: Xác định lực liên kết thật của protein cá (khoảng lực kết dính yếu nhất
theo hướng của cơ cá). Kết quả này sẽ được sử dụng để so sánh với kết quả khả năng
dính kết ở các thí nghiệm sau.
+ Bố trí thí nghiệm: Cá tra được lựa chọn theo cùng kích cỡ để đem fillet, xác định
các khoảng bề dày gần đồng nhất, chia miếng fillet ra ba mức bề dày. Mỗi mức bề dày
của miếng cá fillet được cắt mẫu theo kích thước abc mm. Trong đó chiều dài
mẫu (a), bề dầy (c), chiều ngang (b) được đo.
Sau đó đem mẫu cá bỏ vào bao bì (PE, dầy 0,04 mm) và ghép kín, nấu trong nước
ở nhiệt độ 1000C trong các thời gian gia nhiệt khác nhau (thời gian gia nhiệt là 1, 2, 3,
4, 5 phút). Đem khối cá sau khi xử lý nhiệt để nguội đến nhiệt độ phòng, hút nước làm
ráo mặt ngoài bằng giấy thấm và đo các kích thước mẫu cá,
Thí nghiệm được thực hiện 8 lần lặp lại theo quy trình hình 2. Kết quả được ghi
nhận là kết quả trung bình của 8 lần lặp lại.
12
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
Cá tra
Làm sạch, tách fillet
Định hình
Bỏ vào bao bì,
ghép kín
Gia nhiệt ở 1000C,
thời gian 1 đến 5 phút
Tách khỏi bao bì
Làm nguội đến nhiệt độ phòng
Đo các kích thước mẫu
Đo lực liên kết
Hình 2: Quy trình xử lý mẫu cá nguyên làm mẫu đối chứng
3.3.2 Thí nghiệm 2: Cố định chế độ xử lý nhiệt để nghiên cứu tác động của các chất
liên kết protein cá
+ Mục đích: Xác định lực liên kết lại của protein cá bởi sự tác động của chất liên
kết. Kết quả này sẽ được sử dụng để so sánh với kết quả liên kết thật ở thí nghiệm 1 để
chọn công thức chất kết dính.
+ Bố trí thí nghiệm ngẫu nhiên
+ 3 nhân tố: Na2CO3, NaCl, tripolyphosphate
Nhân tố A: NaCl với 4 mức độ (so với khối lượng lòng trắng trứng)
A1: 0%, A2: 4%, A3: 8%, A4: 12%
Nhân tố B: Na2CO3 với 4 mức độ (so với khối lượng lòng trắng trứng)
B1: 0%, B2: 3%, B3: 6%, B4: 9%
13
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
Nhân tố C: tripolyphosphate với 4 mức độ (so với khối lượng lòng trắng trứng)
C1: 0%, C2: 2%, C3: 4%, C4: 6%
+ Số lần lặp lại: 6
+ Tổng số nghiệm thức 4446 = 384 nghiệm thức.
Thí nghiệm được bố trí như hình 3
Cá tra
Làm sạch, fillet
Định hình
Na2CO3
NaCl
Tripolyphosphate
Lòng trắng trứng
Bỏ vào bao bì,
ghép kín
Gia nhiệt ở 100 oC, 3 phút
Tách khỏi bao bì
Làm nguội đến to phòng
Đo các kích thước
Đo lực kết dính
Hình 3: Quy trình xử lý mẫu cá kết dính
+ Tiến hành thí nghiệm:
Cá tra được lựa chọn theo cùng kích cỡ để đem fillet, xác định các khoảng bề
dày gần đồng nhất, chia miếng fillet ra ba mức bề dày. Mỗi mức bề dày của miếng cá
fillet được cắt mẫu theo kích thước abc (mm). Trong đó chiều dài mẫu (a), bề dầy
(c), chiều ngang (b) được đo.
Cân 4g lòng trắng trứng, phối trộn các thành phần phụ gia theo tỉ lệ như trên
(dung dich keo) với 6 lần lặp lại cho một tỉ lệ. Cắt khối cá thành hai phần tương đối
14
Luận văn Công Nghệ Thực Phẩm
GVHD: Bùi Hữu Thuận
đều nhau, nhúng hai bề mặt vừa được cắt vào dung dịch keo, bỏ cá vào bao bì (sao
cho hai bề mặt tiếp xúc tốt với nhau) và được ghép kín. Sau đó đem khối cá nấu trong
nước nóng ở nhiệt độ 1000C trong thời gian được xác định ở thí nghiệm trước. Sau khi
gia nhiệt thì khối cá kết dính được làm nguội đến nhiệt độ phòng. Đem khối cá sau khi
kết dính đo các kích thước của mẫu cá và lực kết dính của mẫu cá.
3.3.3 Thí nghiệm 3: Cố định chế độ xử lý nhiệt để khảo sát tỉ lệ giữa dung dịch chất
keo và khối lượng cá.
+ Mục đích: Xác định tỉ lệ giữa dung dịch chất keo tìm được ở thí nghiệm 2 và
khối lượng cá sao cho tỉ lệ này là ít nhất mà vẫn đáp ứng yêu cầu kết dính.
+ 1 nhân tố: tỷ lệ chất keo so khối lượng cá vụn
D1: 1%, D2: 2%, D3: 3%, D4: 4%
+ Số lần lặp lại: 2
+ Tiến hành thí nghiệm: Sau khi thực hiện thí nghiệm 2 ta sẽ chọn ra một số công
thức chất keo kết dính tốt nhất để khảo sát tỉ lệ giữa dung dịch chất keo và khối lượng
cá vụn. Tiến hành thí nghiệm như hình 4.
Cá vụn được làm sạch sau đó cân khối lượng. Chuẩn bị chất keo theo các công
thức đã chọn. Phối trộn các chất keo vào cá vụn, sau khi phối trộn tiến hành tạo hình
sao cho khối cá có bề dầy tương đồng, sau đó đem bỏ vào bao bì ghép kín. Gia nhiệt ở
1000C, sau khi đã gia nhiệt thì tách khối cá ra khỏi bao bì và làm nguội đến nhiệt độ
phòng.
Sau khi khối cá đã nguội thì cắt khối cá thành những khối tương đương hình hộp
chữ nhật để tiến hành đo các kích thước và lực kết dính của mẫu cá.
15
- Xem thêm -