Tài liệu Chế biến thủy sản

Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản MỤC LỤC SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang i Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của cá Tra....................................................5 Bảng 2.2: Các thành phần cơ bản của cá (tính theo % căn bản ướt)................6 Bảng 2.3: Tính chất vật lý dung dịch Sodium Alginate dùng trong thực phẩm (Anon, 1972) (trích dẫn bởi Cao Thị Lan Như, 2008).........................................9 Bảng 2.4: Tính chất vật lý của dung dịch Sodium Alginate 1% trong nước cất (Anon,1972) (trích dẫn bởi Cao Thị Lan Như, 2008) .......................................10 Bảng 2.5: Độ nhớt của Alginate, mPa.S (Broorkrield, 20rpm, 20 0C) (trích dẫn bởi Cao Thị Lan Như, 2008)................................................................................10 Bảng 4.1: thành phần hóa học trên 100 (g) của thịt cá Tra philê (tính theo %) ...............................................................................................................................24 Bảng 4.2: Ảnh hưởng của nồng độ (%) và thời gian rửa (giây) của dung dịch acid Lactic đến màu sắc miếng cá philê đông lạnh ở 0 tuần bảo quản.........25 Bảng 4.3. Ảnh hưởng nồng độ (%) và thời gian rửa (giây) của dung dịch acid Lactic đến tổng số vi khuẩn hiếu khí (cfu/g) của miếng cá philê đông lạnh ở 0 tuần bảo quản...................................................................................................27 Bảng 4.4: Ảnh hưởng của nồng độ (%) và thời gian rửa (giây) của dung dịch acid Lactic đến màu sắc miếng cá philê đông lạnh ở 2 tuần bảo quản.........29 Bảng 4.5: Ảnh hưởng của nồng độ (%) và thời gian rửa (giây) của dung dịch acid Lactic đến pH của miếng cá philê đông lạnh được bảo quản từ 0 đến 2 tuần….................................................................................................................….. 31 Bảng 4.6. Ảnh hưởng của nồng độ (%) và thời gian rửa (giây) của dung dịch acid Lactic đến tổng số vi khuẩn hiếu khí của miếng cá philê đông lạnh ở 2 tuần…........................................................................................................................ 33 Bảng 4.7. Ảnh hưởng nồng độ (%) và thời gian nhúng (giây) của dung dịch màng Alginate đến chỉ tiêu màu sắc của miếng cá philê đông lạnh ở 0 tuần bảo quản...............................................................................................................36 Bảng 4.8. Ảnh hưởng của nồng độ (%) và thời gian nhúng (giây) dung dịch màng Alginate đến tổng số vi khuẩn hiếu khí (cfu/g) của miếng cá philê đông lạnh ở 0 tuần bảo quản.............................................................................38 SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang ii Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản Bảng 4.9. Ảnh hưởng nồng độ (%) và thời gian nhúng (giây) của dung dịch màng Alginate đến chỉ tiêu màu sắc của miếng cá philê đông lạnh ở 2 tuần bảo quản...............................................................................................................41 Bảng 4.10. Ảnh hưởng của nồng độ (%) và thời gian nhúng (giây) dung dịch màng Alginate đến sự giảm khối lượng khối lượng (%) của miếng cá philê đông lạnh bảo quản 0 đến 2 tuần.....................................................................43 Bảng 4.11. Ảnh hưởng của nồng độ (%) và thời gian nhúng (giây) dung dịch màng Alginate đến tổng số vi khuẩn hiếu khí (cfu/g) của miếng cá philê đông lạnh ở 2 tuần...............................................................................................46 Bảng 4.12. Ảnh hưởng của chất bổ trợ dẻo Glycerol 1,00% trong dung dịch tạo màng Alginate đến phần trăm giảm khối lượng của cá tra philê được bảo quản từ 0 -2 tuần..................................................................................................48 SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang iii Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1: Cá Tra....................................................................................................5 Hình 2.2: Công thức cấu tạo của acid Lactic.......................................................6 Hình 2.3: Công thức cấu tạo của 2 acid cấu tạo nên acid Alginic....................8 Hình 2.4: Công thức cấu tạo của acid Alginic.....................................................8 Hình 2.5: Sự kết hợp ion Ca2+ với Alginate.......................................................12 Hình 2.6: Vị trí của Ca2+ trong Alginate............................................................12 Hình 2.7: Công thức cấu tạo của Glycerol......................................................113 Hình 4.1: Ảnh hưởng của nồng độ (%) và thời gian rửa (giây) của dung dịch acid Lactic đến màu sắc miếng cá philê đông lạnh ở 0 tuần bảo quản.........25 Hình 4.2. Ảnh hưởng nồng độ (%) và thời gian rửa (giây) của dung dịch acid Lactic đến tổng số vi khuẩn hiếu khí (cfu/g) của miếng cá philê đông lạnh ở 0 tuần bảo quản...................................................................................................28 Hình 4.3: Ảnh hưởng của nồng độ (%) và thời gian rửa (giây) của dung dịch acid Lactic đến màu sắc miếng cá philê đông lạnh ở 2 tuần bảo quản.........30 Hình 4.4: Ảnh hưởng của nồng độ (%) và thời gian rửa (giây) của dung dịch acid Lactic đến pH của miếng cá philê đông lạnh được bảo quản từ 0 đến 2 tuần….................................................................................................................….. 31 Hình 4.5. Ảnh hưởng của nồng độ (%) và thời gian rửa (giây) của dung dịch acid Lactic đến tổng số vi khuẩn hiếu khí của miếng cá philê đông lạnh ở 2 tuần…........................................................................................................................ 34 Hình 4.6. Ảnh hưởng nồng độ (%) và thời gian nhúng (giây) của dung dịch màng Alginate đến chỉ tiêu màu sắc của miếng cá philê đông lạnh ở 0 tuần bảo quản...............................................................................................................37 Hình 4.7. Ảnh hưởng của nồng độ (%) và thời gian nhúng (giây) dung dịch màng Alginate đến tổng số vi khuẩn hiếu khí (cfu/g) của miếng cá philê đông lạnh ở 0 tuần bảo quản.............................................................................39 SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang iv Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản Hình 4.8. Ảnh hưởng nồng độ (%) và thời gian nhúng (giây) của dung dịch màng Alginate đến chỉ tiêu màu sắc của miếng cá philê đông lạnh ở 2 tuần bảo quản...............................................................................................................42 Hình 4.9. Ảnh hưởng của nồng độ (%) và thời gian nhúng (giây) dung dịch màng Alginate đến sự giảm khối lượng khối lượng (%) của miếng cá philê đông lạnh bảo quản 0 đến 2 tuần.....................................................................44 Hình 4.10. Ảnh hưởng của nồng độ (%) và thời gian nhúng (giây) dung dịch màng Alginate đến tổng số vi khuẩn hiếu khí (cfu/g) của miếng cá philê đông lạnh ở 2 tuần...............................................................................................46 Hình 4.11. Ảnh hưởng của chất bổ trợ dẻo Glycerol 1,00% trong dung dịch tạo màng Alginate đến phần trăm giảm khối lượng của cá tra philê được bảo quản từ 0 -2 tuần..................................................................................................49 SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang v Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản LỜI CẢM ƠN Đề tài luận văn “Khảo sát ảnh hưởng acid Lactic và màng Alginate đến chất lượng và thời gian bảo quản cá tra philê đông lạnh” hoàn thành tốt, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến: Ba mẹ và những người thân trong gia đình, luôn quan tâm, ủng hộ, động viên trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Ban Giám hiệu trường Đại học Cần Thơ, Ban Lãnh đạo Khoa Thủy sản, Bộ môn Dinh dưỡng và Chế biến Thủy sản tạo điều kiện về thiết bị, máy móc, hóa chất, dụng cụ v.v…trong quá trình nghiên cứu. Đặc biệt xin chân thành cảm ơn Cô Trương Thị Mộng Thu là cán bộ hướng dẫn thực hiện đề tài đã tận tình hướng dẫn, đóng góp ý kiến cho đ ề tài tốt hơn. Chân thành cảm ơn đến quý Thầy, Cô, Anh, Chị cán bộ thuộc Bộ môn đã tận tình giúp đỡ việc chuẩn bị cũng như sử dụng các thiết bị thí nghiệm. Cán bộ thư viện Trường, Khoa Thủy sản tạo điều kiện cho việc tham khảo tài liệu và thông tin có liên quan đến đề tài. Tập thể lớp Chế biến thủy sản khóa 33, tập thể phòng 9 dãy B22 Ký túc xá Trường Đại học Cần Thơ đã quan tâm hỗ trợ và động viên tinh thần. Do kiến thức và thời gian thực hiện còn hạn hẹp nên bài không tránh khỏi những thiếu sót mong sự đóng góp ý kiến của Thầy, Cô và các bạn đ ể đề tài được hoàn chỉnh hơn. Cuối lời, kính chúc quý Thầy, Cô, Anh, Chị và các bạn sức khỏe, thành công, hoàn thành tốt nhiệm vụ, mục tiêu đã đặt ra. Cần Thơ, ngày 05 tháng 06 năm 2011 Sinh viên thực hiện Nguyễn Hoàng Khâm SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 1 Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản TÓM LƯỢC Đề tài luận văn “Khảo sát ảnh hưởng acid Lactic và màng Alginate đến chất lượng và thời gian bảo quản cá tra philê đông lạnh” được tiến hành với 2 thí nghiệm liên hoàn. Thí nghiệm 1: khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung dịch rửa (0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00%) và thời gian rửa miếng cá philê (30, 60, 90 giây) của dung dịch acid Lactic và thí nghiệm 2 : khảo sát ảnh hưởng nồng độ nhúng (0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00%) và thời gian nhúng miếng cá philê (30, 60, 90 giây) của dung dịch Alginate. Kết quả của thí nghiệm 1 là cơ sở để tiến hành thí nghiệm 2, với mục tiêu sử dụng an toàn hơn dung d ịch rửa acid Lactic để thay thế dung dịch rửa Chlorine và tạo ra sản phẩm đ ược màng bảo vệ nhằm tránh hay (hoặc) hạn chế tối đa những thất thoát hay biến đổi mang tính chất làm giảm phẩm chất của sản phẩm trong quá trình bảo quản. Sau một khoảng thời gian nghiên cứu và tìm hiểu thì thí nghiệm thu được kết quả như sao (sau): Thí nghiệm 1: chọn nồng độ dung dịch acid Lactic ở 0,50% và rửa cá trong 60 giây mang lại kết quả xử lý cao, những miếng cá tra philê ít biến đổi và cho kết quả tối ưu. Nồng độ dung dịch màng Alginate ở 0,75% (không bổ sung Glycerol 1,00%) và nhúng cá trong 60 giây mang lại kết quả bao màng cao, những miếng cá tra philê ít biến đ ổi nhất là về trọng lượng và cho kết quả tối ưu. SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 2 Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. Giới thiệu Ngày nay, lĩnh vực chế biến và xuất khẩu cá Tra phi lê đông lạnh đang phát triển mạnh. Tuy nhiên, những vấn đề xoay quanh việc chế biến cá tạo ra sản phẩm như thế nào, để chất lượng đảm bảo yêu cầu ra sao, để đáp ứng nhu cầu ngày càng khắc khe của các nhà đối tác cần được chú ý, quan tâm và cần được cải thiện cho phù hợp, nhằm để giữ vững tính ổn định cho sản phẩm làm ra. Từ đó, sản phẩm có chất lượng cao để đủ sức cạnh tranh trên thị trường trong nước cũng như quốc tế. Thực trạng suốt quy trình chế biến, từ khâu nguyên liệu đến thành phẩm và bảo quản, luôn diễn ra một số vấn đề hầu như các nhà sản xuất nào cũng đối mặt. Đó là, sự hao hụt về trọng lượng sản phẩm, sự giảm nhẹ hay nghiêm trọng về giá trị cảm quan của sản phẩm như sự thay đổi màu không tích cực, xuất hiện mùi lạ…trong quá trình bảo quản. Mà kết quả khi xuất đi sản phẩm đạt chất lượng đủ trọng lượng, cảm quan rất tốt nhưng cuối cùng có một số lô trả về vì không đủ trọng lượng, hay sản phẩm có màu xấu… Đó là nguyên nhân của quá trình bảo quản không đúng kỹ thuật. Nhưng trong quá trình bảo quản tốt không tránh khỏi phải gặp một số trường hợp kể trên, đó là hệ quả của quá trình oxy hóa các chất béo, sự biến đổi, tương tác của những chất khi bị xúc tác bởi những chất được tạo ra trong quá trình tương tác với khí oxy. Bên cạnh đó còn phải kể đ ến mối nguy của các loài vi sinh vật còn tìm ẩn trong sản phẩm, khi gặp điều kiện thuận lợi chúng phát triển và xúc tác phản ứng làm cho sản phẩm giảm chất lượng. Cần tìm cách khắc phục. Song song đó hóa chất tẩy rửa trong hầu hết các cơ sở chế biến thủy sản được dùng nhiều là Chlorine. Chlorine vừa là chất sát trùng cũng là chất độc, có thể ngửi thấy mùi khi nó chiếm 3.5 thể tích trong một triệu thể tích không khí. Gây kích thích cổ họng ở 15 thể tích, gây ho ở 30 thể tích, nguy hiểm ở 40 thể tích trong 30 phút và gây chết người ở 100 thể tích. Không kể đến sức khỏe của công nhân khi gia công trong nhà máy. Nếu dư lượng của nó tồn động trong sản phẩm sẽ ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe người tiêu dùng. Vì vậy cần tìm thêm những chất thay thế Chlorine nhưng hiệu quả mang lại khi dùng không thua kém gì so với Chlorine và không ảnh hưởng đến sức khỏe người. SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 3 Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản 1.2. Mục tiêu thực hiện Nghiên cứu nhằm khắc phục thất thoát và những biến đổi mang xu hướng làm giảm chất lượng của sản phẩm trong quá trình bảo quản cá tra philê đông lạnh. Vừa kết hợp với sự thay thế chất rửa sản phẩm an toàn hơn và kết quả mang lại so với chất thay thế không thua kém gì, cải thiện tốt hơn cho sản phẩm trước và sau khi bảo quản. 1.3. Nội dung thực hiện Thí nghiệm 1: Khảo sát dung dịch acid Lactic nhằm thay thế dung dịch Chlorine dùng trong chế biến thủy sản đông lạnh, tìm nồng độ của dung dịch acid Lactic và thời gian rửa tối ưu có tác dụng diệt khuẩn hay ức chế vi sinh vật gây hại. Phân tích các chỉ tiêu pH, cảm quan, vi sinh của cá sau 0, 2 tuần. Thí nghiệm 2: Khảo sát miếng cá philê có nhúng dung dịch màng Alginate so với miếng cá không nhúng màng Alginate, mà trước đó cá đã xử lý qua dung dịch acid Lactic ở điều kiện tốt ưu của thí nghiệm 1. Tìm ra nồng độ tối ưu của Alginate và thời gian nhúng màng, sau đó đem phân tích các chỉ tiêu cảm quan, vi sinh, trọng lượng của miếng cá phi lê sau 0, 2 tuần. 1.4. Thời gian thực hiện Thực hiện đề tài từ tháng 12/2010 đến 07/2011. SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 4 Ngành Chế biến thủy sản Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Thành phần hoá học của thuỷ sản Phân loại cá Giới (regnum): Animalia Ngành (phylum): Chordata Phân ngành (subphylum): Vertebrata Lớp (class): Actinopterygii Phân lớp (subclass): Ostariophysi Hình 2.1: Cá Tra Siêu bộ (superordo): Ostariophysi Bộ (ordo): Siluriformes Họ (familia): Pangasiidae Các chi: Helicophagus, Pangasius Thành phần hóa học của cá tra chứa các thành phần như: Nước, Protein, Lipid, Muối vô cơ, Vitamin... Các thành phần này khác nhau rất nhiều, thay đổi phụ thuộc vào giống, loài, giới tính và điều kiện sinh sống,... Ngoài ra, các yếu tố như thành phần thức ăn, thời tiết, kích cỡ cá và các đặc tính di truyền cũng ảnh hưởng đến thành phần hóa học, đặc biệt là ở cá nuôi. Thành phần của Lipid trong cá tương đối cao (Bảng 2.2) đây nguồn dễ đến các biến đổi khi gặp oxy. Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của cá Tra Thành phần Giá trị dinh dưỡng /100g ăn được Năng lượng chung Năng lượng từ chất béo Tổng lượng chất béo Chất béo bão hòa Cholesterol Natri Protein 124,52Kcal 30,84Kcal 3,42g 1,64g 25,2mg 70,6mg 23,42g (Nguồn: Trung tâm Tin học – Bộ Thủy sản Việt Nam) SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 5 Ngành Chế biến thủy sản Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Bảng 2.2: Các thành phần cơ bản của cá (tính theo % căn bản ướt) Thành phần Tối thiểu 6 0,1 0,4 28 Protein Lipid Carbonhydrate Tro Nước Thông thường 16-21 0,2-25 <0,5 1,2-1,5 66-81 Tối đa 28 67 1.5 96 (Nguồn: Cá tươi chất lượng và biến đổi về chất lượng-2004) www.fistenet.gov.vn 2.2. Sơ lược acid Lactic 2.2.1. Tính chất của acid Lactic Acid Lactic có tên hóa học là 1-Hydroxy propanoic. Công thức phân tử: C3H6O3. Hình 2.2: Công thức cấu tạo của acid Lactic www.bmrb.wisc.edu/metabolomics/mol_summary/?molName=L_lactic_acid Công thức hóa học: CH3CH(OH)COOH. Khối lượng phân tử: 98,08. Nhiệt độ sôi: 1220C. Điểm tan: 170C. Là chất hữu cơ không màu, mùi nhẹ, tan trong nước và cồn. Trong phân tử có một Cacbon bất đối xứng nên có hai đồng phân quang học: • Đông phân D-acid Lactic: dạng tinh thể tan trong nước, cồn, nhiệt độ nóng chảy là 280C, nhiệt độ sôi ở 1030C. • Đồng phân L-acid Lactic: dạng tinh thể tan trong nước, cồn, etylic, eter, nhiệt độ nóng chảy là 280C. Acid Lactic thương mại phối trộn hai đông phân trên, khi tỷ lệ phối trộn là 1:1 thì hỗi hợp đó gọi là Roxemic. SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 6 Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản Là sản phẩm quá trình chuyển hóa của đường thành acid Lactic nhờ vi sinh vật mà điển hình là vi khuẩn Lactic. Chúng hiện diện trong sữa chua, yaourt, fomai trắng… Protein của sữa đông lại nhờ acid Lactic. Ngoài ra nó con được sinh ra cơ hoạt động và có thể sản xuất bằng phương pháp tổng hợp hóa học. 2.2.2. Khả năng ức chế vi sinh vật của acid Lactic Acid hữu cơ khi cho vào môi trường có tác dụng mạnh đến vi sinh vật chủ yếu là do sự phân ly H+, vì vậy H+ có tác dụng bảo quản. Các acid có tác dụng sát trùng mạnh hay yếu phụ thuộc vào tính chất của các phân tử không phân ly hay anim. Các acid thường dùng là acid Lactic, acid Acetic, acid Tartic, acid Citric… Vấn đề tác dụng của các acid này phụ thuộc vào bản chất của chúng, tính chất môi trường, đặc tính vi sinh vật. pH của môi trường thấp sẽ khử hoạt tính của Enzyme khử đi họat động của hệ thống vận chuyển ion, chất dinh dưỡng vào tế bào làm ảnh hưởng dến quá trình trao đổi chất của tế bào vi sinh vật. Khi đó vi sinh vật sẽ không còn khả năng hoạt động gây hư hỏng nữa. Acid Lactic đ ược sử dụng như chất bảo quản và tạo mùi vị, ức chế Bacillus coagulans trong dung dịch Cà chua mạnh hơn các loại acid khác. Ở pH = 5 chúng có tác dụng ức chế vi sinh vật tạo bào tử nhưng lại tác dụng yếu đối với nấm men, nấm móc. pH = 4,6 – 4,9 hơn 90% Staphylococcus aureus bị ức chế trong khoảng 12 giờ (Ngô Thị Minh Khai, 2008). Các acid hữu cơ được sinh ra bởi vi khuẩn lactic chủ yếu là axit lactic và axit acetic, các axit này góp phần giảm pH tiêu diệt các vi khuẩn có hại ví dụ như vi khuẩn E.coli, Clostridium perfringens, Staphilococcus aurius... Do nội bào vi khuẩn có pH = 7 nên khi có sự chênh lệch pH so với môi trường axit bên ngoài, H+ từ môi trường sẽ đi vào bên trong tế bào vi khuẩn làm pH nội bào giảm. Vi khuẩn phải sử dụng cơ chế bơm ATPase để đẩy H+ ra khỏi tế bào làm cho vi khuẩn bị mất năng lượng. Mặt khác pH giảm thì cũng ức chế quá trình đường phân (glycolysis), tế bào vi khuẩn cạn kiệt năng lượng dẫn đến bị tiêu diệt. Ngoài ra, các anion của axit còn gây rối loạn s ự thẩm thấu của màng tế bào. Những nguyên nhân này làm cho vi khuẩn bị chết (Huỳnh Thị Kiều, 2006). SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 7 Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản 2.2.3. Ưu điểm khi xử lý ngâm acid Lactic Khống chế được vi sinh vật cao hơn các loại acid khác như acid Acetic, acid Tartic, acid Citric…. Không gây ảnh hưởng đến mùi vị, cấu trúc của sản phẩm. Không gây hại cho sức khỏe con người. Tuy nhiên giá thành của nó tương đối cao và phải sử dụng với số lượng lớn mới có tác dụng mạnh (Võ Tấn Thanh, 2008). Theo Jamilah Baker & Jacinth, có thể dùng acid Lactic rửa cá phi lê. Acid nông độ 2% dùng rửa cá Tilapio phi lê trong 2 và 4 phút, sau đó bảo quản lạnh ở nhiệt độ 50C và theo dõi trong 15 ngày. Kết quả cho thấy có biểu hiện như sau: một số vi sinh vật tổng số trên miếng cá phi lê đã được ngâm có biểu hiện giảm. 2.3. Sơ lược Alginate: Là muối của acid Alginic một polymer của β-1,4-D-Mannuroic acid (M) và α-1,4-L-Guluronic acid (G) Hình 2.3: Công thức cấu tạo của 2 acid cấu tạo nên acid Alginic (Nguồn http://www.fao.org/docrep/x5822e/x5822e04.htm) Acid Alginic là một plymer ái nước và có tính keo, được tinh chế từ nhiều loại rong nâu khác nhau. Công thức cấu tạo của acid Alginic: (C6H6O6)n Hình 2.4: Công thức cấu tạo của acid Alginic SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 8 Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản (Nguồn http://scienceblogs.com/moleculeoftheday/2007/07/alginic_acid_those _werent_cher.php) Là một acid hữu cơ có trong tảo nâu, có trọng lượng phân tử từ 32.000-200.000, do D-Mannuroic acid và L-Guluronic acid liên kết với nhau bởi liên kết glucozit. Nó tồn tại dưới dạng sợi, hạt hay bột màu trắng đế vàng nâu. được dùng làm chất tạo đông, chất ổn định, chất tạo gel, chất nhủ hóa, không tan trong nước và dung môi hữu cơ, tan chậm trongdung dịch Carbonate Natri, Hydroxide Natri. Alginate có khả năng tạo gel khi có mặt của các ion Cacium (kể cả ion phosphate,Cacium Carbnate). Alginate Cacium không tan trong nước và Ether, tan nhẹ trong Ethanol, tan chậm trng nhiều dung dịch Natripolyphosphate và chất tạ kết hợp với ion Cancium. Các dạng thương phẩm của Alginate: Natri Alginate, Kaly Alginate, Amon Alginate, Mg Alginate, Caxi Alginate, Propylen glycol Alginate. 2.3.1. Tính chất của Alginate Được chiết xuất từ quá trình trích ly từ nhiều loại rong nâu khác nhau bao gồm Macrocytis Pyrifera, Laminaria, Digitata và Ascophylum nodosum. Alginate được sản xuất chủ yếu ở Anh, Canada, Chile, Pháp, Nhật, Nauy, Tây Ban Nha và Mỹ. Nhiều loại được sử dụng trong công nghệ thực phẩm như: Sodium Alginate, Potassium Alginate, Ammonium Alginate. Sodium Alginate là muối của acid Alginic có liên kết (1-4) guluronic acid. Alginate polymer ưa nước và có thể tạo thành thể gel không thuận nghịch với sự hiện diện của Ca2+. Bằng cách này Alginate được đánh giá có khả năng tạo màng tốt (MC Dowell, 1968) (trích dẫn bởi Trần Thanh Quang, 2008). Các tính chất vật lý của dung dịch Sodium Alginate dùng trong thực phẩm dựa vào (bảng 2.3), tính chất vật lý của dung dịch Sodium Alginate 1% trong nước cất ở (bảng 2.4) Bảng 2.3: Tính chất vật lý dung dịch Sodium Alginate dùng trong thực phẩm (Anon, 1972) (trích dẫn bởi Cao Thị Lan Như, 2008) Độ ẩm (%) Tro (%) Chất màu (%) Khối lượng riêng Nhiệt độ hóa nâu (0C) 13 23 Trắng ngà 1,59 150 Nhiệt độ cháy đen (0C) 340,460 SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 9 Ngành Chế biến thủy sản Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Nhiệt độ hòa tan (0C) 480 Nhiệt độ cháy (0C) 2,5 Bảng 2.4: Tính chất vật lý của dung dịch Sodium Alginate 1% trong nước cất (Anon,1972) (trích dẫn bởi Cao Thị Lan Như, 2008) Nhiệt độ hòa tan (Cal/g) Chỉ số khúc xạ (0C) Sức căng bề mặt (Dynes) Điểm giảm áp khi đống băng (0C) 0,08 1,3343 62,0 0,035 2.3.2. Đặc tính của Alginate Độ nhớt: Khi hòa tan các Alginate vào nước và sẽ ngậm nước và tạo dung dịch nhớt, độ nhớt tỉ lệ thuận vào chiều dài phân tử của Alginate. Bảng 2.5: Độ nhớt của Alginate, mPa.S (Broorkrield, 20rpm, 20 0C) (trích dẫn bởi Cao Thị Lan Như, 2008) Độ nhớt Nồng độ (%) Thấp Trung bình Cao Rất cao 0,25 9 15 21 27 0,50 17 41 75 110 0,75 33 93 245 355 1,00 58 230 540 800 1,50 160 810 1950 3550 2,00 375 2100 5200 8750 Qua nhưng thông số trên cho thấy sự thay đổi độ nhớt với những nồng độ khác nhau. Ở một số trường hợp độ nhớt có thể tăng lên với nồng độ thấp khi có sự hiện diện của một số muối như CaCO3, Cacium tartat, ion Cacium liên kết với Alginate tạo cầu nối giữa các phân tử làm tăng trọng lượng phân tử của độ nhớt dung dich. 2.3.3. Tính chất của màng Alginate Các Alginate cũng có khả năng tạo màng rất tốt. Các màng rất đàn hồi, bền, chịu dầu và không dính bệt. Màng thuộc nhóm polysacharide có khả năng ngăn cản oxy và Lipid thấm qua vì thế sẽ ức chế được hiện tượng oxy hóa chất béo và các thành phần khác trong thực phẩm. Bên cạnh đó màng còn có khả năng làm giảm thất thoát ẩm vì lượng ẩm trong màng sẽ bóc hơi SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 10 Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản trước ẩm trong thực phẩm, từ đó màng bao sẽ hơi khô và co lại làm cho lượng ẩm bên trong không thoát ra được (Allen, 1963) (trích dẫn bởi Trần Thanh Quang, 2008). Màng Alginate được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghệ thực phẩm nhằm tăng thời gian sử dụng và bảo quản chất lượng sản phẩm được lâu hơn. Màng bao ăn được có thể được sử dụng dể làm giảm tác hại của do quá trình chế biến gây ra. Màng bao vừa có tác dụng kéo dài thời gian s ử dụng vừa ngăn cản sự mất ẩm và sự di chuyển chất tan, phản ứng oxy hóa (Baldwin, Nisperos, Chen & Hagenmaier, 1996; Park, 1999; Wong, Camirand & Pavlath, 1994) (trích dẫn bởi Cao Thị Lan Như, 2008). 2.3.4. Sự hóa dẻo Sự hóa dẻo của màng có thể nâng cao bằng cách thêm vào các tác nhân làm dẻo cách này gọi là sự hóa dẻo. Kết quả làm cho độ bền của màng càng tăng lên, chính điều này giúp màng ít bị rách, đó là kết quả của quá trình co lại của các phân tử bên trong giữa các chuổi polymer trong cấu trúc màng. Chất dẻo phải phù hợp với polymer sử dụng làm màng và cũng phải cùng hoạt tính tan với polymer. Các yếu tố khác là chất dẻo phải được giữ lại trong hỗn hợp lâu, ổn định cao, không bao hơi và màu, và quan trọng là mùi của các chất này không làm ảnh hưởng tiêu cực đến tính tính chất của màng (Guibert và Biquet, 1996) (trích dẫn bởi Cao Thị Lan Như, 2008). 2.3.5. Hợp phần từ Alginate Alginate: có thể kết hợp với các thành phần khác để tạo thành màng hợp phần, nhờ sự kết hợp này mà cải tiến được đặc tính của màng. Màng hợp phần Alginate và tinh bột được đánh giá là có độ bền cơ học cao (Nhóm Allen, 1963, Dahle, 1983) (trích dẫn bởi Cao Thị Lan Như, 2008). Lipid, Sáp, các loại acid béo, các loại dầu, chất béo nó có thể được kết hợp với Alginate trong màng hợp phần Alginate-Lipid. Dựa trên tính kỵ nước sự kết hợp màng làm tăng cường rào cản sự bóc hơi nước. Tuy nhiên sử dụng Lipid còn có nhiều bất lợi do tạo ra mùi oi khét, mùi khó chấp nhận (Cruibeert &Biguet, 1996) (trích dẫn bởi Cao Thị Lan Như, 2008) sẽ ảnh hưởng chất lượng sản phẩm được bao màng. 2.3.6. Sự tạo gel và kỹ thuật tạo gel 2.2.6.1. Tạo gel SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 11 Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản Một tính chất tiêu biểu của Alginate là khả năng tai gel, trong điều kiện nhiệt độ cao ở trạng thái sôi và khi làm nguội thì sẽ trỡ thành dạng gel. Thông thường kết hợp với Ca2+ tạo gel như hình vẽ. Hình 2.5: Sự kết hợp ion Ca2+ với Alginate (Nguồn http://openwetware.org/wiki/IGEM:IMPERIAL/2009/Encapsulation/ Phase2/Alginate _Properties) Hình 2.6: Vị trí của Ca2+ trong Alginate (Nguồn http://blog.khymos.org/2006/09/17/video-on-alginates/) 2.3.6.2. Kỹ thuật tạo gel Gel thành lập có thể kiểm soát được thông qua sự giải phóng ion Ca2+ hay dung dịch Alginate. Alginate hay hỗn hợp chứa nó được tạo gel bằng cách nhúng hoặc phun dung dịch chứa ion Ca2+. CaCl2 là chất phổ biến thường được sử dụng đi chung. Các ion Ca2+ sẽ phản ứng với Alginate theo dạng “Box egg”. Trường hợp với việc chế biến các sản phẩm có bề dày mỏng và kích thước nhỏ hoặc tạo màng bao phía ngoài các sản phẩm. Các Alginate phản ứng mạnh với ion Ca2+ hoặc Alguante có chứa nhiều α-1,4-L-Guluronic acid (G) SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 12 Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản 2.3.6.3. Chứa năng phụ gia thêm vào màng Alginate CaCl2 : Cacium Clorua có công thức hóa học là Cl-Ca-Cl, có chứa năng khi nhúng màng vào dung dịch muối này thì ion Ca2+ sẽ kết hợp với Alginate tạo thành dạng “Box egg” vì thế giữ được cấu trúc màng được cứng hơn. Glycerol là hợp phần hữu cơ với công thức HOCH2CH(OH)CH2OH và công thức cấu tạo: hóa học: Hình 2.7: Công thức cấu tạo của Glycerol http://www.bmrb.wisc.edu/metabolomics/mol_summary/?molName=glycerol Là rượu đa chứa, có vị ngọt, không màu, không mùi, dung dịch nhớt cao, ít độc. Trong cấu tạo phân tử có ba nhóm OH, có thể hòa tan trong nước, hút ẩm, chất hòa tan, chất tự tạo ngọt và cũng có thể làm chất bảo quản. Vai trò của nó trong màng ăn được liên như một chất trợ dẻo, nó cũng ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của màng và đó cũng là yếu tố chính trong vi ệc thay đổi đặc tính cơ học của màng. Glycerol khi cho thêm vào màng có chứa năng làm giảm độ cứng của cấu trúc màng, giữ ẩm cho màng vì thế làm cho màng dẻo hơn (MC Hugh & Krochta, 1994a, 1994b; Sothornvit & Krochta, 2000) (trích dẫn bởi Cao Thị Lan Như, 2008) . Trong hợp phần Lipid, nó còn cải thiện khả năng ngăn ẩm của thực phẩm thoát ra ngoài (GarCia, Martino & Zaritzky, 2000, Yang & Paulson, 2000) (trích dẫn bởi Trần Thanh Quang, 2008). 2.4. Sơ lược quá trình lạnh đông 2.4.1. Khái niệm về quá trình lạnh đông Lạnh đông (freezing) thủy sản là quá trình hạ thấp nhiệt độ thủy sản do sự hút nhiệt của chất làm lạnh (dung môi) để đưa nhiệt độ ban đầu của thủy sản xuống dưới điểm đóng băng và tới -80C÷-100C hay có thể xuống thấp hơn nữa -180C, -300C, -400C … Ý nghĩa của quá trình làm lạnh là hạ nhiệt độ thủy sản xuống thấp, làm chậm sự hư hỏng kéo dài thời gian bảo quản. Vì vậy được ứng dụng để tăng khối lượng và thời gian trữ nguyên liệu cho công nghiệp chế biến thủy sản. Sản phẩm tan giá sau thời gian bảo quản lạnh đông hầu như không thay đổi tính chất so với ban đầu (Trương Thị Mộng Thu, 2010). SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 13 Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản 2.4.2. Những biến đổi sản phẩm trong quá trình bảo quản lạnh Sản phẩm lạnh đông xảy ra các biến đổi chủ yếu như: sự phát triển của vi sinh vật, sự thay đổi vật lý và hóa học trong suốt quá trình bảo quản. Tác nhân điều khiển các quá trình này là nhiệt và hoạt động của nước. Phần lớn là chú trọng việc ổn định nhiệt độ trong suốt thời gian bảo quản. 2.4.2.1. Biến đổi về vật lý a. Biến đổi về cấu trúc Sự kết tinh nước: Các tinh nước đá tinh thể nước đá nhỏ nằm xen kẻ với chất tan có nhiệt độ nóng chảy thấp. Khi nhiệt độ giảm chúng có xu hướng khuyết tán nước liên kết với những tinh thể đá đã hình thành, do đó số lượng tinh tinh thể đá giảm và kích thước tinh thể thì tăng lên. Vì vậy chúng làm hư hỏng cấu trúc tế bào của sản phẩm, tan sự biến tính Protein hòa tan. Khi làm tan giá một phần nước không phục hồi được vị trí ban đầu và trạng thái và dẫn đến tỉ lệ nước kết hợp giảm còn nước tự do tăng lên, mất nước và hao hụt chất tan tăng làm giảm mùi vị đặc trưng (Trương Thị Mộng Thu, 2010). Sự thăng hoa nước đá: Là do sự chênh lệch áp suất hơi nước giữa không khí ở bề mặt sản phẩm và xung quanh và sự cung cấp nhiệt độ vào sản phẩm. Các tinh thẻ đá thăng hoa sẽ tạo cấu trúc rỗng, xếp gây biến tính chất tan và tạo điều kiện cho oxy xâm nhập gây oxy hóa sản phẩm. Mức độ thăng hoa tăng khi tăng chuyển động của không khí. Để hạng chế hiện tượng cần bao gói kết hợp hút chân không (Trương Thị Mộng Thu, 2010). Có thể bị giảm trọng lượng. Sự giảm trọng lượng: Sản phẩm lạnh đông bị giảm trọng lượng do bóc hơi nước hoặc do thiệt hại lý học. Cá lạnh đông mất dần tính ngon và mọng nước sau khi lạnh đông và trữ đông tiếp theo. Những biến đổi cấu trúc như thế, theo như tường trình gây nên do sự biến tính Protein (Shenouda, 1980) rất dễ nhận thấy ở một số loài cá. Liên kết ngang của acid béo với Protein mô cơ gây ra sự phá vỡ cấu trúc, mô cá trãi qua những biến đổi như thế có khuynh hướng giữ nước tự do lỏng lẻ giống như một vật xốp (Ts. Nguyễn Văn Mười, 2007). Mặc khác sự biến đổi của phi lê cá đông lạnh thì khó xác định một cách khách quan, bởi vì phần lớn tính chất có thể thay đổi cấu trúc tồn tại SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 14 Luận văn tốt nghiệp trường Đại học Cần Thơ Ngành Chế biến thủy sản trong phi lê cá, có liên quan đến sự định hướng của các sợi cơ (Johnson et al., 1981). Hiện tượng cháy lạnh dễ dàng xảy ra do sự mất nước ở bề mặt sản phẩm trong suốt thời gian trữ đông. Kết quả là hình thành trên bề mặt s ản phẩm các đốm nâu không mong muốn (Ts. Nguyễn Văn Mười , 2007). b. Biến đổi về màu sắc Chất lượng thủy sản thường được đánh giá qua bề ngoài, do đó biến đổi về màu sắc khi bảo quản không có ý nghĩa lắm nhưng lại biểu thị sự xuống cấp của sản phẩm. Những biến đổi trong thịt cá làm biến đổi màu sắc được trì hoãn ở nhiệt độ bảo quản thấp (Trương Thị Mộng, 2010). Màu sắc sản phẩm thay đổi là một vấn đề cần quan tâm. Chất béo tự nhiên trong cá đóng vai trò quan trọng trong việc đó, màu của chất béo này được tạo nên bởi những sắc tố hòa tan trong dầu và thay đổi theo loài. Các sắc tố này bị oxy hóa đáng kể khi cá được lạnh đông và bảo quản. Điều này dẫn đến làm sậm màu thịt cá đến nâu đậm hoặc trong vài trường hợp trỡ nên đen. sự thay đổi màu này xảy ra đặc biệt là khi cá được bảo quản ở thời gian dài (Ts. Nguyễn Văn Mười, 2007). c. Biến đổi về mùi vị Sự thay đổi mùi xảy ra ở hai phương diện: mất mát các mùi đặc trưng và phát triển các mùi lạ làm cho sản phẩm không được chấp nhận. Nói chung ban đầu cá có mùi tươi có thể giữ lại thậm chí sau khi đông lạnh và tr ữ đông, tuy nhiên dần dần các mùi kể trên bị mất và cuối cùng là có mùi khó chịu bóc lên, đặc biệt khi bảo quản ở nhiệt độ không phù hợp. Sự hình thành các mùi khó chịu hoặc là do oxy hóa chất béo – một phản ứng khá rõ đối với loài cá béo và tạo ra sản phẩm có mùi ôi,mùi dầu nhẹ hay mùi dầu mạnh (Ts. Nguyễn Văn Mười, 2007). 2.4.2.2. Biến đổi về hóa học Do nước đóng băng ở nhiệt độ thấp nên các Enzyme của sản phẩm bị kìm hãm hay ngừng hoạt động. Những thành phần không tan hầu như không biến đổi trong thời gian dài, các chất dễ tan, dễ phân giải hoặc bị oxy hóa. Đặc biệt là chất béo sự phân giải và oxy hóa sinh ra thành phần có mùi vị ôi khét, khó chịu. Đây là nguyên nhân chính làm hết hạn bảo quản của nhiều loại sản phẩm lạnh đông. Bên cạnh đó Protein và mỡ cũng có nhiều biến đổi (Trương Thị Mộng Thu, 2010). SVTH: Nguyễn Hoàng Khâm Trang 15