Tài liệu Nghiên cứu bảo quản cá sơn thóc nguyên liệu bằng phương pháp sinh học

1 MỞ ĐẦU Trong những năm qua, ngành thuỷ sản đã phát triển và vươn lên thành một trong những ngành kinh tế mũi nhọn trong cả nước đứng hàng thứ 3 sau Dầu khí và Dệt may. Xuất khẩu thủy sản không ngừng tăng trong các năm qua: năm 2005 đạt trên 3 tỷ USD, năm 2006 đạt 3,326 tỷ USD, năm 2007 đạt 3,56 tỷ USD, phấn đấu năm 2008 xuất khẩu thủy sản đạt trên 4 tỷ USD. Để đạt mục tiêu này, chúng ta phải tăng cường nghiên cứu chế biến các sản phẩm tinh chế. Tuy vậy nguyên liệu thủy sản lại dễ bị hư hỏng do tác động của hệ enzyme nội tại và vi sinh vật hiện diện sẵn trên nguyên liệu. Do vậy cần phải có biện pháp ức chế hoạt động của enzyme cũng như ức chế sự hoạt động của vi sinh vật nhằm bảo quản nguyên liệu đạt tiêu chuẩn chất lượng cao, ít tổn thất về mặt kinh tế. Thông thường người dân thường sử dụng các loại hóa chất thậm chí cả những hóa chất độc hại để bảo quản nguyên liệu thủy sản dẫn tới gây nguy hại cho sức khỏe người tiêu dùng. Vì vậy việc nghiên cứu tìm kiếm một biện pháp thích hợp nhằm bảo quản tốt nhất nguồn nguyên liệu thủy sản là vấn đề cấp thiết của toàn xã hội nhằm đảm bảo sức khoẻ người tiêu dùng. Từ yêu cầu cấp thiết trên, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu bảo quản cá Sơn thóc nguyên liệu bằng phương pháp sinh học”. Với mục đích tìm ra phương pháp bảo quản cá Sơn thóc đạt chất lượng cao. Nội dung của Đề tài: 1. Đánh giá quá trình bảo quản cá Sơn thóc nguyên liệu ở nhiệt độ thấp. 2. Thử nghiệm bảo quản cá Sơn thóc nguyên liệu ở nhiệt độ thấp có xử lý chế phẩm sinh học tự chế có nguồn gốc từ tự nhiên. 3. Đề xuất qui trình bảo quản nguyên liệu cá Sơn thóc bằng phương pháp sử dụng chế phẩm sinh học. 2 Ý nghĩa k hoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài Đề tài đã bước đầu thành công trong việc tìm ra các điều kiện thích hợp cho quá trình bảo quản tươi nguyên liệu cá Sơn thóc bằng chế phẩm sinh học tự chế. Số liệu của đề tài là các số liệu thực làm cơ sở cho việc bảo quản nguyên liệu cá Sơn thóc bằng phương pháp sử dụng các chất có nguồn gốc sinh học không độc hại. Do thời gian nghiên cứu có hạn nên đồ án không tránh hỏi hạn chế. Tác giả rất mong nhận được các ý kiến góp để đồ án thêm hoàn thiện. Xin chân thành cám ơn. 3 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về nguyên liệu thuỷ sản. 1.1.1 Cấu trúc của thịt cá. Để nghiên cứu tính chất và thành phần của thịt cá, để giải thích các hiện tượng xảy ra trong quá trình bảo quản và chế biến cá chúng ta cần tìm hiểu kỹ cấu trúc của thịt cá. Về cơ bản mà nói, cấu trúc của thịt cá gần giống cấu trúc của các động vật khác, gồm có các mô cơ bản như mô cơ, mô liên kết, mô mỡ và mô xương. Đứng về mặt thực phẩm ta đặc biệt chú ý đến mô cơ. Căn cứ vào chức năng cấu tạo và vị trí của các loại cơ ta phân ra 3 nhóm là: cơ vân hoặc còn gọi là cơ xương đảm bảo mọi cử động tuỳ ý, cơ trơn là những cơ của các cơ quan bên trong và cơ tim cấu tạo nên tổ chức của tim. Trong các loại cơ thì cơ vân được nghiên cứu nhiều vì nó cấu tạo nên các cơ thịt của động vật và là phần có giá trị thực phẩm cao nhất, còn cơ trơn và cơ tim chỉ chiếm một tỉ lệ rất bé. Tổ chức cơ thịt cá thường là màu trắng nhưng hai bên thân cá có một lượng nhất định cơ màu sẫm đỏ nâu hoặc phớt hồng. Tỉ lệ cơ sẫm so với cơ trắng khác nhau theo tính hoạt động của cá. Với loài cá nổi bơi lội nhiều cơ sẫm tăng, có thể tới 48% khối lượng cơ thể. Đối với loài cá đáy bơi lội ít thì hàm lượng cơ sẫm rất nhỏ. Tổ chức cơ vân ngang của cá gồm 3 phần: sợi cơ, màng sợi cơ và màng ngăn. Trong sợi cơ có tơ cơ, tương cơ và nhân.  Sợi cơ Do các tơ cơ (myofibrin), tương cơ và màng sợi cơ tạo thành, sợi cơ là đơn vị cơ bản cấu tạo thành cơ thịt. Mỗi một sợi cơ còn được bọc bởi một màng rất mỏng bên trong gọi là màng trong sợi cơ và bên ngoài có một 4 màng hơi dày gọi là màng ngoài sợi cơ. Sợi cơ hình thoi có đường kính khoảng 50 – 250 µm. Bên trong sợi cơ dọc theo chiều dài là các tơ cơ giống như sợi chỉ xếp song song với nhau thành các bó giống một khối tế bào. Giữa các tơ cơ có một lớp dịch nhầy gọi là tương cơ. Hai đầu sợi cơ có rất nhiều tổ chức hình sợi mềm đàn hồi do Elastin cấu thành, những sợi Elastin đó nối chặt sợi cơ với hai m àng ngăn ở hai đầu và giữ vững cho các sợi cơ nằm giữa hai màng ngăn. Những sợi Elastin rất bền và dẻo vì vậy khi cơ co dãn quá độ có thể các sợi cơ bị đứt mà các sợi Elastin thì không sao. Nhóm sợi cơ liên kết với nhau thành bó cơ bậc nhất, bó cơ bậc nhất lại liên kết với nhau thành bó cơ bậc 2 và bậc 3… Các bó cơ bậc nhất, hai…đều được một màng mô liên kết bao bọc xung quanh tương ứng. Các cơ vân ngang của cá thường có màu đỏ thẫm và màu nhạt cấu tạo nên phần thịt đỏ và thịt trắng của cá.  Tương cơ Là dung dịch dính nhớt có chứa các protein như: Myoalburnin, Myogen, Globulin X, Myoglobulin ngoài ra còn có chất béo và các chất muối vô cơ khác. Liên kết của protein trong tương cơ tương đối lỏng lẻo, cơ sở cấu tạo của tương cơ là mạch polypeptit và mối nối peptit. Cơ thể động vật sau khi chết dưới tác dụng của muối vô cơ và những nhân tố khác một bộ phận protein trong tương cơ sẽ bị đông đặc làm cho cấu trúc của tương cơ chặt chẽ hơn.  Tơ cơ Tơ cơ bao gồm những sợi rất nhỏ xếp thành từng bó song song với nhau tạo thành sợi cơ, hai đầu căng ra như dây cung và dính chặt vào màng ngăn. 5 Tơ cơ là keo đặc cấu trúc như một hình lưới cấu tạo thành. Chất tạo thành loại keo đặc này là chuỗi protein có những mạch nhánh ngắn nhất ở hai bên. Myosin là thành phần chủ yếu cấu tạo của tơ cơ. Ngoài Myosin trong tơ cơ còn có actin, actin kết hợp với myosin thành actinmyosin, các phân tử myosin trong tơ cơ sắp xếp theo định hướng. Những phân tử lớn ở trạng thái hình sợi dài của myosin và actin cấu tạo thành những kết cấu hình lưới và đàn hồi tốt. Ngoài ra trong tơ cơ còn có tropomyosin và các protein trong nước khác.  Màng cơ Bao gồm màng trong màng ngoài của sợi cơ, màng tơ cơ, màng của các bó cơ bậc nhất bậc hai. Màng cơ là do protein hình sợi cấu tạo thành mà chủ yếu là collagen (chất keo), elastin (chất đàn hồi), reticuli (chất lưới) ngoài ra còn có muxin lipoprotein. Protein hình sợi là loại keo đặc có kết cấu hình lưới rất chặt chẽ. Trong thành phần của tổ chức liên kết có cystin làm cho màng có tính dẻo dai. Nhờ có cấu trúc hình lưới vững chắc của các màng cơ mà làm cho cấu tạo tổ chức của cơ thịt cá có độ bền vững chắc và đàn hồi nhất định. Sự hình thành nên sự vững chắc của thịt cá không chỉ do màng cơ quyết định mà là do quan hệ tương hỗ về thành phần và số lượng giữa sợi cơ, tơ cơ, tương cơ, màng ngoài sợi cơ, do hàm lượng protein, mỡ, nước cũng như sự kết hợp giữa chúng. Tổ chức liên kết trong thịt cá như cái giá đỡ, vì vậy nó quyết định độ vững chắc của cơ thịt. Tổ chức liên kết trong thịt cá ít hơn trong động vật trên cạn nên độ chặt chẽ của chúng cũng kém hơn thịt gia súc gia cầm. 6 Cá được xử lý nhệt rồi đem ăn, ta có cảm giác nhiều nước, mềm mại, ít tính đàn hồi, điều đó là do khi xử lý nhiệt protein bị khử nước biến tính, một lượng nước biến tính, một lượng nước tách ra thành nước tự do và cảm giác mềm mại là do collagen và elastin bị thuỷ phân làm mất tính dai cứng. Collagen và elastin bị gia nhiệt sẽ biến thành gelatin làm cho thịt cá mềm mại, dính ướt. 1.1.2 Thành phần hoá học của động vật thuỷ sản. Thành phần hoá học của động vật thuỷ sản gồm có protein, gluxit, muối vô cơ, vitamin, men, hocmon. Thành phần có lượng tương đối nhiều: nước, protein, lipit và muối vô cơ, lượng gluxit thường rất ít và tồn tại dưới dạng glycogen. Thành phần hoá học của động vật thuỷ sản thường khác nhau theo giống loài, hoàn cảnh sống, mùa vụ, thời tiết, trạng thái sinh lý. Sự khác nhau về thành phần hoá học của cá và sự biến đổi của chúng làm ảnh hưởng đến mùi vị, giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, đến việc bảo quản tươi nguyên liệu và quá trình chế biến.  Lipid Thành phần chủ yếu của chất béo trong động vật thuỷ sản là triglyxerit, do acid béo bậc cao hoá hợp với glyxer in mà thành. Chất béo trong động vật thuỷ sản có vai trò rất quan trọng trong hoạt động sống của chúng. Nói chung chất béo của cá không có màu hoặc có màu vàng nhạt, một số ít có màu đỏ vì có nhiều caroten. Chất béo của cá chiếm tỷ lệ khá cao (0,7-20%). Những giống cá có gan nhỏ thì chất béo tích luỹ ở thịt. Dựa vào hàm lượng lipit người ta có thể chia làm 3 loại. - Cá gầy có hàm lượng lipit < 1%. - Cá vừa có hàm lượng 1% 10%. Mỡ cá và các động vật sống dưới nước có thành phần tương tự như mỡ của động vật sống trên cạn. Lipit được chia làm 2 nhóm chính: + Lipit cấu trúc: Cấu tạo nên màng tế bào, ngoài thành phần photpholipit, màng tế bào còn có các cholesterol góp phần tạo nên sự vững chắc cho màng, trong cơ thể cá gầy cholesterol chiếm khoảng 6% lipit tổng số. + Lipit dự trữ (các glycerid): Có chức năng dự trữ năng lượng và thường được dự trữ ở lớp da. Do lipit của động vật thuỷ sản có chứa acid béo không no cao nên lipit dễ bị oxy hoá trong điều kiện tiếp xúc với oxy không khí đặc biệt với nhiệt độ cao thì phản ứng xảy ra mãnh liệt làm cho nguyên liệu cũng như sản phẩm có mùi ôi khét khó chịu, màu sẫm tối. Ngoài thành phần acid béo trên còn có các acid béo không no có 1, 2, 3 nối đôi như acid oleic, linoleic…rất quan trọng do con người không thể tự tổng hợp được. Trong dầu mỡ cá có chứa các sterol, các vitamin đặc biệt là nhóm A, D vì vậy dầu rất có giá trị dinh dưỡng và giá trị sinh học cao.  Protein Là thành phần hoá học chủ yếu trong thịt động vật nó chiếm 70 – 80%. Trong cơ thể động vật thuỷ sản, protein thường liên kết với các hợp chất hữu cơ khác: Lipit, acid nucleic, glycogen…tạo ra các chất phức tạp và có những tính chất sinh học đặc trưng khác. Thành phần cấu tạo nên protein là acid amin. Hiện nay người ta đã phát hiện được 25 acid amin có trong thành phần của các tổ chức cơ thịt. Có thể chia protein trong mô cơ cá thành 3 nhóm sau: 8 + Protein cấu trúc ( gồm actin, myosin, tropomyosin) chiếm khoảng 70 – 80% tổng lượng protein. Các protein này có đặc điểm tan trong dung dịch muối trung tính có nông độ ion khá cao (> 0,5M). + Protein sarcoplasmic ( gồm myoalbumin, myogen, globulin và các enzyme), nhóm protein này chiếm khoảng từ 25 – 30%, nó tan trong nước và trong dung dịch muối trung tính có nông độ ion thấp (< 0,15M) + Protein mô liên kết ( gồm elastin, collagen, reticulin) chiếm khoảng 3% trong loài cá xương và 10% trong loài cá sụn, protein mô liên kết ở động vật thuỷ sản ít hơn động vật trên cạn, protein này không tan trong nước, khó tiêu hoá. Do tính chất này mà số lượng protein mô liên kết có ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị dinh dưỡng và mức độ mềm mại của cơ thịt cá, cụ thể là hàm lượng protein này càng cao thì giá trị dinh dưỡng kém và cấu trúc tổ chức cơ thịt càng vững chắc. Khi ngâm thịt của động vật thuỷ sản vào trong nước nóng, nước ấm thì có một số chất hoà tan trong nước, những chất này được gọi là chất ngấm ra hay chất trích ly. Hàm lượng các chất ngấm ra tuỳ thuộc vào từng loại, độ tuổi, điều kiện sinh sống, thời tiết, mùa vụ, hàm lượng chất ngấm ra ở động vật thuỷ sản nhiều hơn động vật trên cạn. Lượng chất ngấm ra nhiều hay ít đứng về mặt dinh dưỡng mà nói thì tầm quan trọng không lớn lắm nhưng đứng về mặt tác dụng s inh lý, mùi vị thì nó chiếm một vai trò rất quan trọng. Chất ngấm ra quyết định mùi vị đặc trưng cho sản phẩm. Chất ngấm ra có tác dụng kích thích tiết dịch vị cho nên làm tăng khả năng tiêu hoá. Chất ngấm ra rất dễ bị vi sinh vật tác dụng gây thối rữa làm giảm khả năng bảo quản của nguyên liệu. Lượng chất ngấm ra nhiều ít có ảnh hưởng đến giá trị của sản phẩm. 9 Một số chất ngấm ra điển hình: Trimetylam in (TMA) và Trimetylam inoxyt (TMAO). Hai chất này có phổ biến trong động vật thuỷ sản. Trong quá trình bảo quản lạnh TMAO dễ bị khử thành TMA dưới tác dụng của vi sinh vật làm tăng mùi đặc trưng của cá. TMA tồn tại phổ biến trong cơ thịt cá biến chất, trong thịt cá tươi vì TMAO bị khử oxy mà thành TMA nên lượng TMA cũng tồn tại nhưng tương đối ít. TMA có mùi tanh khó chịu, nó là mùi tanh đặc trưng của cá và các loại động vật thuỷ sản đã chết. Các acid amin tự do: + Trong chất ngấm ra của cơ thịt động vật thuỷ sản có alanin, leucin, acid glutam ic, histidin, tyrosin… + Hàm lượng acid amin tự do tuỳ thuộc từng loài và mức độ của cá sau khi chết. Nó cũng là thành phần tạo nên mùi vị đặc trưng cho động vật thuỷ sản và là môi trường rất tốt cho vi sinh vật hoạt động và phát triển.  Vitam in Đây là thành phần không tạo ra năng lượng nhưng nó đóng vai trò rất quan trọng nếu thiếu nó sẽ dẫn đến sự rối loạn trao đổi chất gây bệnh tật. Vitamin được chia làm 2 nhóm: + Nhóm vitamin hoà tan trong dầu: A, D, E, K. + Nhóm vitamin hoà tan trong nước: B1 , B2 , B6 , B12 , C… Cá cũng như động vật thuỷ sản khác giàu vitamin B, đối với loài cá béo là nguồn thực phẩm giàu vitamin A,D.  Chất khoáng Chất khoáng không phải một chất cung cấp năng lượng như lipit, protein, nhưng nó rất cần thiết cho quá trình hình thành và phát triển của cơ 10 thể, chất khoáng trong động vật thuỷ sản rất đa dạng và chiếm một tỉ lệ khá cao. Hàm lượng phụ thuộc vào: loài, thức ăn, độ tuổi,… Có 2 nhóm: Các nguyên tố đa lượng là những nguyên tố có hàm lượng tương đối nhiều lớn hơn 0,01%, ví dụ: Ca, P, Mg, Na, K… Các nguyên tố vi lượng bao gồm các nguyên tố có hàm lượng rất ít nhưng đóng một vai trò vô cùng quan trọng, nếu thiếu sẽ dẫn đến bệnh tật, ví dụ: Fe, Cu, Zn, CO.  Sắc tố Sắc tố ở động vật thuỷ sản rất đa dạng và phong phú nó thể hiện ở cả bên ngoài và bên trong. Bên ngoài sắc tố thể hiện ở da, vây, vẩy…bên trong sắc tố thể hiện ở trứng, mắt, xương…Các sắc tố của cá rất nhạy cảm với yếu tố môi trường: nhiệt độ, ánh sáng, oxy không khí. Do vậy trong quá trình bảo quản và chế biến màu sắc của nguyên liệu rất dễ thay đổi làm ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của nguyên liệu.  Độc tố Tới nay người ta đã thấy khoảng 100 loại cá có chất độc thiên nhiên, nhưng những loài gây nguy hiểm cho người thì rất ít. Trường hợp ngộ độc phổ biến là ngộ độc cá Nóc do độc tố tetrodotoxin tập trung chủ yếu ở gan, trứng. Trường hợp ngộ độc do ăn phải các loài cá có chứa hàm lượng lớn histidin chuyển thành histamin là một amin độc gây dị ứng cho con người. Ngoài ra còn thấy các loài nhuyễn thể có độc tố gây tê liệt cơ, thần kinh…độc tố này bền với nhiệt độ và gây cảm giác ngứa ở môi và trong miệng có khả năng gây liệt và tử vong.  Nước 11 Nước chiếm một tỷ lệ rất cao 70 – 80% tổng trọng lượng cá. Nước là môi trường cho enzyme hoạt động tham gia vào những biến đổi sinh hoá của tế bào. Ngoài ra nước cũng đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của thực phẩm: độ dẻo dai nước trong động vật thuỷ sản tồn tại ở 2 dạng, đàn hồi, mùi vị thực phẩm. Hàm lượng nước biến đổi rất nhiều theo độ tuổi, thời tiết, mùa vụ, trạng thái sinh lý, mức độ béo gầy. Nước trong động vật thuỷ sản tồn tại ở hai dạng: + Nước tự do: là nước tồn tại ở trạng thái tự do không liên kết với các cơ chất khác, nó hoà tan được các chất khác và có tính chất gần giống nước thường. + Nước liên kết: là nước kết hợp với các cơ chất, chất hữu cơ và vô cơ hoà tan hoặc chất không hoà tan có trong tổ chức của các mô.  Enzyme Rất đa dạng có hoạt tính mạnh. Ezyme phân giải các chất phức tạp thành các chất đơn giản hơn nữa và chất này chính là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển gây thối rữa, có hai nhóm: + Enzyme hệ cơ: Enzyme có trong tổ chức cơ thịt, điển hình là Cathepsin, có pH = 2-7, pH = 4 dễ bị ức chế khi có muối. + Enzyme hệ tiêu hoá: Pepsin, tripsin,..khi còn sống các enzyme này có chức năng giúp cho quá trình tiêu hoá thức ăn. Khi cá chết các enzyme này cũng phá huỷ cấu trúc cơ thịt cá. Một số loại enzyme điển hình: + Esteraza: loại enzyme này phân giải các mối liên kết este, phương trình phản ứng chung là: R-COOR1 + H2 O R-COOH + R1 OH 12 Thuộc nhóm này có các enzyme carboxyesteraza, photphoesteraza, sulfoesteraza. Loại này phân giải cho ra acid hữu cơ gọi là esteraza hữu cơ (lipaza), phân giải acid vô cơ gọi là esteraza vô cơ. + Lipaza (esteraza hữu cơ): men này xúc tác thuỷ phân chất béo tạo thành glyxer in và acid béo tương ứng. Những động vật thuỷ sản ăn thức ăn động vật thì m en lipaza của chúng có nhiều loại esteraza hữu cơ, còn ăn thực vật thì có nhiều loại vô cơ. PH thích hợp nhất của lipaza dịch gan là 6,0 còn của dịch tụy tạng là 0 6,4. Tác dụng của chúng mạnh nhất là ở nhiệt độ 25-27 C. + Men photphataza xúc tiến các quá trình thuỷ phân các este photphoric. Qua nhiều thí nghiệm của Norris thấy photphatazacủa động vật thuỷ sản không xương sống có hai loại là tính kiềm và tính acid. Photphataza kiềm tính thì môi trường hoạt động tốt nhất của chúng là pH= 8,2-9,4. Còn loại photphataza tính acid thì phạm vi hoạt động tương đối rộng pH từ 3,06,0. + Men proteaza: nhóm men này tác dụng thuỷ phân protein, chúng có nhiều trong động vật thuỷ sản và bao gồm rất nhiều enzyme quan trọng như: pepsin, trypsin, chimotrypsin...Các enzyme này có tính đặc hiệu rộng rãi chúng không chỉ thuỷ phân liên kết peptid mà còn thuỷ phân cả liên kết este, liên kết amid và cũng có thể xúc tác cho chuyển vị gốc amin. Những loại thuỷ sản ăn động vật thì men trong cơ quan tiêu hoá của chúng có nhiều proteaza còn ăn thực vật thì có nhiều carbohydraza. Trong động vật thuỷ sản có đủ loại men thuộc họ proteaza như pepsin, trypsin, cathepsin. + Pepsin: là men do màng nhày dạ dày tiết ra, loại men này chỉ tồn tại ở động vật thuỷ sản có xương sống như ở một số loài cá có dạ dày, đối 13 với những loài không có dạ dày hoặc có dạ dày mà không tiết acid cũng không có loại men này. Pepsin thuỷ phân được nhiều loại protein trừ creatin. Pepsin chỉ tác dụng lên mối nối peptid. + Trypsin: loại enzyme này có trong dịch tuỵ tạng, có phổ biến trong động vật hạ đẳng. Trypsin trong động vật thuỷ sản tồn tại ở dạng không hoạt động gọi là trypsinogen, chúng được hoạt hoá bởi men enterokinaza. Trypsin là loại protein kiềm tính, phân tử lượng khoảng 23.800, điểm đẳng điện ở pH = 10,5. Đa số trypsin hoạt động ở pH tối ưu là 8,0. + Peptidaza: nó xúc tác thuỷ phân liên kết peptid trong phân tử protein và các polypeptid với phương trình tổng quát là: R-CO-NH-R1 + H2 O R-COOH + R1 -NH2 + Men carbohydaza: enzyme này xúc tác thuỷ phân các glucid và glucozit với phản ứng tổng quát là : R-0-R1 + H2 0 R1 -0H + R-OH Động vật thuỷ sản ăn thức ăn thực vật có nhiều men này. + Amylaza: còn gọi là dextrinogenamilaza, trong phân tử của chúng thường chứa canxi và tác dụng của canxi là làm bền cấu trúc bậc hai và bậc ba của enzyme.. Men này có nhiều trong tụy tạng, trong dạ dày tương đối ít. Môi trường thích hợp của men anpha-amylaza trong tụy tạng cá chép khoảng pH= 6,0 – 6,5, khi nhiệt độ thấp thì nghiêng về môi trường acid. 1.1.3 Những biến đổi của cá sau khi chết. Cá sống trong môi trường tự nhiên là nước, trong quá trình cá sống cá hô hấp bằng mang để hấp thụ oxy hoà tan trong nước. Sau khi đánh bắt quá trình hô hấp ở cá ngừng, cá ngạt và chết rất nhanh, trong cá xảy ra hàng loạt những biến đổi. Sự biến đổi của cá sau khi chết trải qua 4 giai đoạn sau: 14 Giai đoạn tiết nhớt giải giai đoạn tê cứng giai đoạn tự phân giai đoạn phân huỷ. Việc phân chia các giai đoạn này chỉ ở mức độ tương đối, nó không có ranh giới rõ rệt và cũng có thể xảy ra đan xen lẫn nhau. Những biến đổi của cá sau khi chết là quá trình biến đổi tự nhiên ảnh hưởng xấu đến biến đổi cảm quan của cá, những biến đổi này bao gồm : biến đổi cảm quan, biến đổi tự phân giải, biến đổi do vi sinh vật, biến đổi lipit. + Biến đổi cảm quan: Là những biến đổi nhận biết nhờ các giác quan, những biến đổi này liên quan đến cấu trúc và mùi vị của cá. Ngay sau khi chết cơ cá duỗi hoàn toàn và cấu trúc mềm mại đàn hồi kéo dài khoảng vài giờ, sau đó cơ sẽ co lại, khi đó cá trở nên cứng và toàn bộ cơ thể cá có thể uốn cong. Đây chính là giai đoạn tê cứng của cá. Khi kết thúc hiện tượng này cơ cá duỗi ra và trở nên mềm mại nhưng không còn đàn hồi như trước khi tê cứng. Tốc độ và thời gian tê cứng tuỳ thuộc vào từng loại, nhiệt độ bảo quản và cách xử lý cá, phương pháp đánh bắt và giết chết cá: - Nếu cá đói và nguồn dự trữ glycogen bị cạn kiệt thì hiện tượng tê cứng xảy ra ngay lập tức hoặc một thời gian ngắn ngay sau khi cá chết. - Nếu cá đánh bắt bằng lưới thì thời điểm tê cứng đến sớm hơn so với đánh bắt bằng câu, do khi đánh bắt bằng lưới làm cho cá vẫy vùng nhiều làm tiêu hao nhiều glycogen làm cho thời điểm tê cứng đến sớm. - Nếu bảo quản cá ở nhiệt độ thấp thì thời điểm tê cứng đến muộn so với bảo quản ở nhiệt độ cao. Hiện tượng tê cứng ở cá có ý nghĩa rất lớn trong công nghệ chế biến, nhất là trong trường hợp cá fillet cá ở giai đoạn tê cứng gây khó khăn cho các thao tác, nếu fillet bằng máy có thể gây rạn nứt và năng suất thấp. 15 Ngoài ra ta còn thấy nếu fillet cá trước giai đoạn tê cứng thì cơ thể cá sẽ co lại và miếng f illet sẽ ngắn lại, nếu đem làm đông thì các lát fillet này có cơ thịt kém, giảm giá tr ị cảm quan và giảm trọng lượng rõ rệt. Vì vậy nên fillet cá ngay sau giai đoạn tê cứng. + Giai đoạn tiết nhớt: Đây là giai đoạn biến đổi đầu tiên của cá sau khi chết. Khi cá chết, lớp nhớt ở lớp bề mặt ngoài dày lên do phản ứng cuối cùng của cá trước khi chết làm cho tế bào tiết nhớt đẩy toàn bộ chất nhớt còn lại ra bề mặt ngoài của da cá. Thành phần chủ yếu của chất nhớt là mucin, vì vậy nó là môi trường rất tốt cho vi sinh vật phát tr iển. Đối với hầu hết các loài cá, nhớt chiếm 2 – 3% thành phần khối lượng. Sau khi cá chết kháng thể của chúng không còn, vi khuẩn bám ở ngoài da gặp môi trường tốt sẽ phát triển rất nhanh và xâm nhập dần vào cơ thể. Sự phân huỷ chất nhớt nhão nát ra và biến dần từ trạng thái trong suốt sang vẩn đục. Trong giai đoạn này cá hoàn toàn tươi. + Giai đoạn tê cứng sau khi chết: Hiện tượng tê cứng của cá sau khi chết rất đơn giản. Cá ở giai đoạn này trở nên tê cứng, mùi vẫn còn tanh đặc trưng. Nếu là cá fillet, có hiện tượng rút ngắn, da cá nhăn nheo. Giai đoạn này diễn ra hàng loạt các biến đổi sinh hoá và hoá học phức tạp do các nhân tố tự nhiên có sẵn trong cơ thịt cá và các nhân tố từ bên ngoài.  Sự phân giải glycogen Cá sau khi chết, glycogen trong cơ thể cá dần dần bị phân giải ta gọi là glyco phân. Đây là quá trình yếm khí rất phức tạp xảy ra bằng con đường photphoril hoá với sự tham gia của ATP. Glycogen phân giải sản sinh ra các acid lactic làm pH của cơ thịt giảm. (C6 H10O5 )n + nH2 0 2nC3 H6 O3 16 Sự acid hoá của môi trường có tác dụng hạn chế phần nào sự phát triển của vi sinh vật gây thối rữa. Khi pH của cơ thịt hạ thấp tạo điều kiện thuận lợi cho men Catheps in hoạt động và thúc đẩy quá trình tự chín của cơ thịt.  Sự phân giải ATP ATP là hợp chất rất quan trọng tham gia tải năng lượng tự do trong sự oxy hoá các chất trao đổi. Dưới ảnh hưởng của men ATP- ase thì ATP bị phân huỷ tạo thành ADP và photphat vô cơ tự do. Còn năng lượng hoá học được chuyển hoá thành năng lượng cơ học cho sự co rút cử bắp cơ. Khi pH càng giảm thì men ATP-ase phân giải ATP hoạt động càng tốt. ATP ATP ATP -aza ADP + H3 PO4 + Q ADP AMP Pi Pi IMP Pi HXR NH3 HX Riboza  Sự phân giải creatinphotphat Creatinphotphat cùng tồn tại với ATP trong cơ thể động vật, nó là nguồn năng lượng dùng trong co rút cơ. Hàm lượng creatinphotphat khác nhau theo loài và các cơ thịt. Ngay sau khi cá chết, creatinphotphat bị phân giải nhanh chóng. Khi tiến tới tê cứng thì hàm lượng creatinphotphat chỉ còn lại rất ít.  Sự tạo thành phức actomiosin Cá sau khi chết, ngay lúc đó lượng ATP vẫn còn đủ ở dạng hình cầu và không liên kết với m iosin. Sau một thời gian các sợi cơ suy yếu, miosin + + hình thành phức chất với các K , Ca và với cả glycogen và ATP. Khi pH hạ thấp thì các phức chất đó phân ly. Tiếp sau là sự co ngắn tơ cơ do sự hút các sợi cơ actin vào giữa các sợi miosin. Phức chất actomiosin được tạo thành và tiếp sau là sự co rút tơ cơ cho nên làm mô tê cứng. Sự biến đổi vật lý 17 Khi pH giảm dần đến điểm đẳng điện của miosin thì miosin co rút làm sợi cơ co rút. Do đó màu sắc cơ thịt biến đổi, dễ ép lấy nước tương, muối vô cơ dễ thẩm thấu…Sự tê cứng xảy ra trên các bộ phận khác nhau và là nguyên nhân về sự biến dạng về cấu trúc. + Giai đoạn phân giải Quá trình tự phân giải bắt đầu từ khi cá vẫn còn tê cứng. Quá trình này xảy ra do các enzyme nội tại trong cá hoạt động phân giải: enzyme cathepsin, tripsin, enterokinase. Trong quá trình tự phân giải, ATP trong cơ thịt cá vẫn tiếp tục bị thuỷ phân làm hàm lượng hypoxathin, acid glutamic, acid inozin, các aldehyt, ceton…đều tăng lên, đây là các thành phần quan trọng của hương vị của thịt cá. Ở giai đoạn đầu của quá trình tự phân giải có sự phân ly actomiosin tạo thành actin và mios in, sự phân ly này làm tăng số lượng trung tâm ưu nước của protein, làm tăng khả năng liên kết của nước với mô cơ. Tiếp theo là quá trình phân giải protein của các enzyme làm cho mô cơ mềm ra, thịt cá trở nên mềm mại hơn. + Giai đoạn thối rữa Cá sau khi chết thì các quá trình tổng hợp trong cơ thể sẽ dừng lại, enzyme trong tổ chức cơ thịt phân giải protein thành acid amin, đồng thời lúc đó vi sinh vật phân huỷ acid amin thành các sản phẩm cấp thấp: indol, skatol, phenol, H2 S, NH3 , CO2 …làm cho nguyên liệu bị biến chất, hư hỏng. Acid amin bị khử nhóm cacbonyl, amin theo một trong bốn con đường sau: Con đường oxyhoá: R – CH – COOH NH2 Con đưòng thuỷ phân: CO2 + NH3 + R-CHO 18 R – CH – COOH CO2 + NH3 + R-CH2 OH NH2 Con đường khử R – CH – COOH CO2 + NH3 + R-CH3 NH2 Mất trực tiếp NH3 R-CH2 -CH-COOH NH3 + R-CH=CH-COOH NH2 Ngoài ra một số acid amin bị khử nhóm cacboxyl tạo amin độc. Đặc biệt đối với cá Ngừ hàm lượng histidine rất cao nếu không được bảo quản tốt nó dễ dàng chuyển thành histamin gây ngộ độc cho người sử dụng. N CH2-CH-COOH CO2 N CH2-CH2 NH2 NH2 NH NH Histidine Histamine Một số chất khác cũng được hình thành. Các acid amin có vòng thơm như phenylalamin phân huỷ tạo benzoic, tirozin tạo phenol. +H2 -NH3 Tryptophan - CO2 Skatol [ O] Acid indolepir ic Acid indolacetic indol + CO2 + H2 O Indol, skatol tạo mùi hôi thối khó chịu. Trong quá trình thối rữa còn có sự phân huỷ các acid béo tự do thành các acid béo ngắn mạch dễ bị oxy hoá tạo andehyt, xeton có mùi ôi khét. 19 1.1.4 Một số phương pháp bảo quản nguyên liệu cá  Các phương pháp bảo quản ở nhiệt độ thấp + Phương pháp bảo quản lạnh Là phương pháp hạ nhiệt độ của nguyên liệu từ nhiệt độ ban đầu đến o nhiệt độ gần điểm băng. Thông thường nhiệt độ bảo quản lạnh từ 0 - 5 C, ở nhiệt độ này nước trong nguyên liệu chưa đóng băng, enzyme bị giảm hoạt tính, vi sinh vật bị ức chế nhưng chưa bị tiêu diệt. Vì vậy thời gian bảo quản nguyên liệu thường không dài, vào khoảng vài ngày và tối đa là 15 ngày. Để bảo quản lạnh có thể dùng nước đá hoặc nước muối lạnh, kho lạnh…trong đó phương pháp bảo quản bằng nước đá được sử dụng phổ biến hơn cả. Phương pháp bảo quản lạnh nguyên liệu như sau:  Cách 1: Dùng nước đá xay hoặc nước đá vảy bảo quản nguyên liệu trong các thùng cách nhiệt, có hai loại là loại có lỗ dưới đáy thùng và loại không có lỗ dưới đáy thùng. Đầu tiên cho một lớp đá xay hoặc đá vảy ở dưới đáy dụng cụ sau đó cho một lớp nguyên liệu vào rồi phủ kín một lớp đá vảy, cứ như vậy đến khi gần đầy dụng cụ chứa đựng. Trên cùng phủ một lớp đá, lượng lớp đá ở các lớp trên nhiều hơn so với các lớp dưới. Phương pháp này có ưu điểm ổn định nhiệt độ bảo quản, không gây trương nước trong nguyên liệu. Nhưng nó có nhược điểm dễ gây oxy hoá lipid trong nguyên liệu và hiện tượng biến đen.  Cách 2: Cho đá vào trong nước để đạt nhiệt độ yêu cầu rồi cho nguyên liệu ngập trong dung dịch nước đá này sau đó phủ lớp đá xay hoặc đá vảy lên bề mặt. Phương pháp này có ưu điểm làm lạnh nguyên liệu nhanh và đồng đều ngoài ra còn hạn chế được hiện tượng oxy hoá lipid và hiện tượng biến đen ở tôm. Tuy nhiên, phương pháp này còn có nhược điểm là thường phải bổ 20 sung nước đá để ổn định nhiệt độ cần đạt và nếu như bảo quản tôm thì gây trong nước, long đầu, giãn đốt, bạc màu. + Phương pháp bảo quản đông Là phương pháp hạ nhiệt độ của nguyên liệu từ nhiệt độ ban đầu xuống nhiệt độ m à tại đó đại bộ phận nước trong nguyên liệu bị đóng băng. Để kéo dài thời gian bảo quản trong thực tế người ta làm đông nguyên liệu o đến khi nhiệt độ trung tâm sản phẩm đạt – 18 C. Ở nhiệt độ này đại đa số nước trong nguyên liệu đóng băng, enzyme bị đình chỉ, một số vi sinh vật bị tiêu diệt còn một số vi sinh vật ưa lạnh vãn còn tồn tại nếu gặp điều kiện thuận lợi chúng có thể hoạt động và gây hư hỏng nguyên liệu. Thời gian bảo quản đông khoảng 3 – 6 tháng hoặc 9 – 12 tháng. Trong thực tế thường sử dụng 2 phương pháp làm đông như sau: o Phương pháp làm đông chậm: hạ nhiệt độ quá lạnh tql ≥-5 ÷-6 C, tốc độ lạnh đông là V= 0.5 (cm/h), thời gian làm đông lớn hơn 10h. Phương pháp làm đông nhanh: khi nhiệt độ quá lạnh tql = -7÷-30o C tốc độ lạnh đông là 1÷ 3 (cm/h), thời gian lạnh đông 2 ÷ 6(h). Tuỳ theo yêu cầu của mỗi loại sản phẩm và nhiệt độ cũng như thời gian bảo quản mà ta sử dụng 1 trong 2 phương pháp trên. Tuy vậy phương pháp làm đông nhanh tốt hơn phương pháp làm đông chậm do khi làm đông chậm tinh thể nước đá hình thành có kích thước lớn, có thể chèn ép làm rách vỡ màng tế bào, làm cấu trúc mô cơ bị biến dạng, nếu sau này làm tan giá thực phẩm chất dinh dưỡng bị tổn thất nhiều làm ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm. Còn dối với phương pháp làm đông nhanh tinh thể nước đá hình thành nhiều có kích thước nhỏ và mịn, cấu trúc cơ thịt ít bị biến đổi nên ít bị tổn thất chất dinh dưỡng khi tan giá. Phương pháp bảo quản bằng hoá chất: + Phương pháp bảo quản bằng muối NaCl.