Tài liệu Nghiên cứu đánh giá biến động các thông số ảnh hưởng đến chất lượng tôm sú (penaeus monodon) bảo quản ở 0 oc sau thu hoạch

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LÊ NHẤT TÂM NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG TÔM SÚ (PENAEUS MONODON) BẢO QUẢN Ở 0 OC SAU THU HOẠCH Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số: 62. 44. 01. 14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỮU CƠ Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Trần Thị Văn Thi 2. PGS.TS. Đỗ Thị Bích Thủy Huế, 2017 -i- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố Tác giả Lê Nhất Tâm - ii - LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu đánh giá biến động các thông số ảnh hưởng đến chất lượng tôm sú (Penaeus monodon) bảo quản ở 0OC sau thu hoạch.”, Tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, tạo điều kiện của tập thể lãnh đạo, các nhà khoa học, cán bộ, chuyên viên trường Đại học Khoa học, Đại học Huế; tập thể Ban lãnh đạo Khoa Hóa, Phòng Sau Đại học trường Đại học Khoa học Huế; Ban Giám hiệu trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh; Ban Lãnh đạo và giảng viên Viện Sinh học – Thực phẩm, trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đối với những hỗ trợ và giúp đỡ này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Thị Văn Thi, PSG.TS. Đỗ Thị Bích Thủy – những cô giáo trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo cho tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin cảm ơn gia đình đã động viên, khích lệ, tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận án. Tác giả Lê Nhất Tâm - iii - MỤC LỤC  MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN......................................................................................5 1.1 GIỚI THIỆU........................................................................................................5 1.1.1 Đặc điểm chung về tôm sú................................................................................5 1.1.2 Thành phần hóa học của một số loài tôm..........................................................5 1.2 Các dạng hư hỏng và biến đổi cảm quan ở thủy sản............................................5 1.2.1 Ươn hỏng do vi sinh vật....................................................................................6 1.2.2 Ươn hỏng do enzyme........................................................................................9 1.2.3 Ươn hỏng hóa học...........................................................................................12 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG THỦY SẢN..................14 1.3.1 Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan..................................................14 1.3.2 Phương pháp hóa học và hóa sinh...................................................................17 1.3.3 Phương pháp vật lý.........................................................................................23 1.3.4 Phương pháp vi sinh.......................................................................................25 1.4 XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP QIM CHO TÔM SÚ.......................................26 1.4.1 Điều kiện môi trường thực hiện và các bước tiến hành xây dựng QIM..........26 1.4.2 Xây dựng bộ thuật ngữ mô tả các thuộc tính biến đổi theo chất lượng...........27 1.4.3 Thiết lập khung đánh giá QIM........................................................................28 1.4.4 Khảo sát QI theo ngày bảo quản.....................................................................29 1.4.5 Đánh giá chương trình QIM............................................................................30 1.5 PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG.....................................................................30 1.5.1 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)...........................................30 1.5.2 Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến.............................................................32 1.6 Một số mô hình nghiên cứu đánh giá chất lượng dựa trên sự kết hợp các phương pháp khác nhau........................................................................................................32 CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................39 2.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU..............................................................................39 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU..............................................................................39 2.3 VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ...........................................................39 2.3.1 Vật liệu...........................................................................................................39 - iv - 2.3.2 Hóa chất và thiết bị.........................................................................................40 2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TÔM SÚ.......................42 2.4.1 Sơ đồ tiến hành lấy mẫu, bảo quản mẫu và đánh giá các chỉ tiêu...................42 2.4.2 Phương pháp xác định tồng vi sinh vật hiếu khí.............................................42 2.4.3 Phương pháp QIM..........................................................................................45 2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG CÁC CHỈ SỐ HÓA HỌC...................48 2.5.1 Chuẩn bị mẫu thử............................................................................................48 2.5.2 Phương pháp định lượng TVB-N....................................................................48 2.5.3 Phương pháp định lượng TMA-N...................................................................49 2.5.4 Phương pháp định lượng histamine................................................................50 2.5.5 Phương pháp định lượng hypoxanthine..........................................................51 2.5.6 Phương pháp đo pH........................................................................................51 2.6 PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM.........................................................52 2.6.1 Bố trí thí nghiệm xác định lượng vi sinh vật hiếu khí.....................................52 2.6.2 Bố trí thí nghiệm xây dựng và đánh giá chất lượng tôm sú bằng chương trình QIM......................................................................................................................... 52 2.6.3 Bố trí thí nghiệm khảo sát các chỉ số chất lượng hóa học biến đổi trong quá trình bảo quản..........................................................................................................54 2.7 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU..................................................................58 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................59 3.1 HÀM LƯỢNG TVC Ở MẪU TÔM BẢO QUẢN............................................59 3.2 KẾT QUẢ XÂY DỰNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẪU TÔM BẢO QUẢN THEO QIM.................................................................................................61 3.2.1 Kết quả xây dựng bộ thuật ngữ mô tả biến đổi các thuộc tính của tôm sú......61 3.2.1.2 Bộ thuật ngữ thô..........................................................................................61 3.2.2 Mô hình cho điểm chất lượng QIM ở tôm sú..................................................63 3.2.3 Sự biến đổi chất lượng tôm sú theo ngày bảo quản.........................................65 3.2.4 Đánh giá chương trình QIM............................................................................69 3.2.5 Phân loại chất lượng tôm sú theo QI...............................................................71 3.3 XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HYPOXANTHINE TRONG MẪU TÔM........................................................................................................................ 74 3.3.1 Chọn lựa phương pháp....................................................................................74 -v- 3.3.2 Phương pháp định lượng hypoxanthine trong tôm sú.....................................75 3.3.3 Xây dựng phương trình đường chuẩn.............................................................76 3.3.4 Xác định giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) và hiệu suất thu hồi (H)...............................................................................................................79 3.4 SỰ BIẾN ĐỔI CHẤT LƯỢNG TÔM SÚ THÔNG QUA CÁC CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG HÓA HỌC................................................................................................83 3.4.1 Sự biến đổi TVB-N.........................................................................................83 3.4.2 Sự biến đổi TMA-N........................................................................................85 3.4.3 Sự biến đổi histamine.....................................................................................86 3.4.4 Sự biến đổi hypoxanthine...............................................................................90 3.4.5 Biến đổi pH.....................................................................................................94 3.5 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG HÓA HỌC.......................96 3.6 MÔ HÌNH ĐỀ NGHỊ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TÔM SÚ THEO QIM VÀ CÁC CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG HÓA HỌC...........................................................100 3.6.1 Mô hình đề nghị phân loại chất lượng tôm sú bằng kết hợp phương pháp QIM và các chỉ số chất lượng hóa học...........................................................................100 KẾT LUẬN............................................................................................................102 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................105 PHỤ LỤC A:..........................................................................................................136 PHỤ LỤC B...........................................................................................................138 PHỤ LỤC C...........................................................................................................142 PHỤ LỤC D:..........................................................................................................146 - vi - DANH MỤC VIẾT TẮT  Từ viết tắt AV Tiếng Việt Chỉ số axit Acid value DMA ICMSF Tiếng Anh Dimethylamine Ủy ban quốc tế về các chỉ International Commission on tiêu vi sinh đối với thực Microbiological phẩm Specifications for Foods His Histamine Hx Hypoxanthine IMP Inosine Monophosphate OPA o-phthalaldehyde PV Chỉ số peroxit peroxide value QDA Phân tích mô tả định lượng Quantitative Descriptive Analysis QI Chỉ số chất lượng QIM Quality Index Quality Index Method SKPB Sắc ký phân bố SKPĐ Sắc ký pha đảo SKPT Sắc ký pha thường SSOs Vi sinh vật gây ươn hỏng Specific Spoilage Organisms đặc biệt SPE Chiết trên pha rắn Solid phase extraction TBA Thiobarbituric acid TMA Trimethylamine TMAO Trimethylamine Oxide TVB - N Total volatile base nitrogen TVC Tổng vi sinh vật hiếu khí - vii - Total viable count - viii - DANH MỤC BẢNG  Bảng 1.1 Thành phần hóa học của một số loài tôm khác nhau..................................5 Bảng 1.2 Vi khuẩn gây hư hỏng ở thủy sản...............................................................6 Bảng 1.3 Thành phần các acid béo trong lipid của một số loài thủy sản..................11 Bảng 1.4. Mức độ chấp nhận chất lượng tôm sú......................................................16 Bảng 1.5. Chương trình đánh giá chất lượng tôm Fjord theo QIM..........................28 Bảng 1.6 Hạn sử dụng ở một loài tôm bảo quản ở 0 oC...........................................29 Bảng 1.7 Nghiên cứu đánh giá chất lượng thủy sản bằng cách kết hợp nhiều phương pháp khác nhau........................................................................................................34 Bảng 2.1 Một số hóa chất sử dụng trong nghiên cứu...............................................40 Bảng 2.2 Một số thiết bị chính sử dụng trong nghiên cứu.......................................41 Bảng 3.1 Kết quả biến đổi lượng TVC ở tôm sú trong 10 ngày bảo quản ở 0 oC.....59 Bảng 3.2 Bộ thuật ngữ cơ bản..................................................................................61 Bảng 3.3 Thuật ngữ mô tả thuộc tính tôm sú được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu và quan sát thực tế...................................................................................................62 Bảng 3.4 Bảng giải thích thuật ngữ..........................................................................62 Bảng 3.5 Thuật ngữ tôm sú nguyên liệu do thành viên hội đồng xây dựng.............63 Bảng 3.6 Chương trình đánh giá QIM cho tôm sú...................................................64 Bảng 3.7 Điểm chất lượng của tôm sú theo ngày bảo quản ở 0 oC..........................66 Bảng 3.8 Đánh giá chương trình QIM dựa trên ước tính hạn sử dụng còn lại và hạn sử dụng còn lại thực tế.............................................................................................70 Bảng 3.9 Sự biến đổi các thuộc tính của tôm sú qua các ngày bảo quản ở 0 oC.......72 Bảng 3.10 Phân loại chất lượng tôm sú theo QI.........................................................74 Bảng 3.11 Kết quả xây dựng đường chuẩn hypoxanthine........................................77 Bảng 3.12 Các chế độ pha động trong.....................................................................77 Bảng 3.13 Các thông số của tiến trình phân tích sắc ký...........................................79 Bảng 3.14 Giá trị S/N thu được của 7 lần tiêm mẫu................................................79 Bảng 3.15 Các thông số cho quá trình xác định RSD..............................................80 Bảng 3.16. Kết quả xác định hiệu suất thu hồi H%..................................................82 - ix - Bảng 3.17 Kết quả biến đổi hàm lượng TVB-N trong 10 ngày bảo quản................83 Bảng 3.18 Kết quả biến đổi hàm lượng TMA-N trong 10 ngày bảo quản...............85 Bảng 3.19. Kết quả xây dựng đường chuẩn histamine.............................................87 Bảng 3.20. Kết quả biến đổi hàm lượng histamine trong 10 ngày bảo quản............87 Bảng 3.21 Kết quả biến đổi hàm lượng hypoxanthine (µM/g) ở tôm sú..................91 Bảng 3.22 Kết quả biến đổi giá trị pH trong 10 ngày bảo quản...............................95 Bảng 3.23. Kết quả khảo sát các chỉ số QI, TVB-N, TMA-N, histamine, hypoxanthine và pH từ ngày 1 đến ngày 10.............................................................98 Bảng 3.24. Mô tả các phương trình tương quan tuyến tính giữa các chỉ số chất lượng hóa học.................................................................................................................... 99 Bảng 3.25 Phân loại chất lượng tôm sú (Penaeus monodon) kết hợp giữa QI và các chỉ số hóa học........................................................................................................101 -x- DANH MỤC HÌNH  Hình 1.1 Sự biến đổi của ATP...................................................................................9 Hình 1.2 Các đốm đen xuất hiện ở khoang bụng và phần đuôi................................10 Hình 1.3 Sự hình thành phức chất màu nâu.............................................................10 Hình 1.4 Các giai đoạn oxy hóa các acid béo..........................................................13 Hinh 1.5 Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)............................................31 Hình 2.1 Sơ đồ mô tả tiến trình nghiên cứu.............................................................42 Hình 2.2 Phương pháp pha loãng bậc 10 dung dịch huyền phù...............................44 Hình 2.3 Quy trình tạo hộp đổ.................................................................................44 Hình 2.4 Các loại dụng cụ đếm khuẩn lạc...............................................................45 Hình 2.5 Quy trình định lượng TVB-N...................................................................48 Hình 2.6 Phản ứng tạo dẫn xuất giữa histamine và OPA.........................................50 Hình 2.7 Quy trình xác định hypoxanthine trong mẫu tôm sú.................................51 Hình 3.1 Sự biến đổi TVC ở tôm sú trong 10 ngày bảo quản ở 0 oC.......................59 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn tương quan tuyến tính giữa chỉ số chất lượng (QI) và thời gian tôm sú bảo quản ở 0 oC.....................................................................................67 Hình 3.3 Đánh giá chương trình QIM dựa trên ước tính hạn sử dụng còn lại và hạn sử dụng còn lại thực tế.............................................................................................71 Hình 3.4 Sắc ký đồ phân tích hypoxanthine thực hiện theo phương pháp 1 trên nền mẫu tôm bảo quản 5 ngày ở 0 °C.............................................................................74 Hình 3.5 Sắc ký đồ phân tích hypoxanthine thực hiện theo phương pháp 2 trên nền mẫu tôm bảo quản 5 ngày ở 0 oC.............................................................................75 Hình 3.6. Sơ đồ xử lý mẫu trước khi chạy sắc ký....................................................76 Hình 3.7 Đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối quan hệ diện tích peak (S) và nồng độ (C)..............................................................................................................78 Hình 3.8. Sắc ký đồ của các mẫu chuẩn 0,01ppm; 0,05 ppm; 0,1 ppm; 0,5 ppm; 1ppm và 3ppm được biểu thị trên cùng một đồ thị..................................................78 Hình 3.9 Sắc ký đồ xác định LOD với Cm = 0,01ppm.............................................80 Hình 3.10 Sắc ký đồ của chuẩn 1ppm dùng trong quá trình khảo sát xác định RSD81 - xi - Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng TVB-N theo ngày bảo quản.....84 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng TMA-N theo ngày bảo quản....86 Hình 3.13 Đồ thị đường chuẩn tương quan giữa diện tích peak và nồng độ histamine.87 Hình 3.14. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng histamine theo ngày bảo quản. 88 Hình 3.15. Các sắc ký đồ của mẫu khảo sát hàm lượng histamine ở ngày 1, 2, 4, 6, 8 và 10........................................................................................................................89 Hình 3.16 Sự biến đổi hàm lượng hypoxanthine theo ngày bảo quản......................91 Hình 3.17 Sắc ký đồ mẫu tôm ở các ngày 1, 2, 4, 6, 8, 10.......................................92 Hình 3.18. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi pH theo ngày bảo quản..............................95 - xii - MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Thủy sản và các sản phẩm thủy sản được xem là nguồn dinh dưỡng quan trọng cho bữa ăn hàng ngày. Ngoài việc đem lại món ăn ngon, các loài thủy hải sản như tôm, cua chứa nhiều acid amine, protein và các chất dinh dưỡng cần thiết khác. Trong đó, tôm là một loài thủy sản có giá trị kinh tế cao ở Việt Nam trong gần 10 năm trở lại đây và đã được nuôi rộng rãi khắp cả nước. Tôm sú (Penaeus monodon) và tôm thẻ trắng (Penaeus vannamei) là hai loài tôm chủ yếu được nuôi và xuất khẩu ở Việt Nam. Thống kê kim ngạch xuất khẩu thủy sản nói chung và tôm nói riêng trong các năm từ 2011 đến 2016 cho thấy kim ngạch xuất khẩu của tôm chiếm từ 45% đến 50% tổng kim ngạch xuất khẩu thủy sản. Trong quá trình bảo quản sau đánh bắt, các loài thủy sản trải qua quá trình phân hủy thông qua hoạt động của vi sinh vật và các tiến trình hóa học. Vi sinh vật được xem là tác nhân chính gây ra ươn hỏng thủy sản ngay sau khi chết và tiến trình này diễn ra trong suốt quá trình bảo quản [54], [84]. Theo một số nghiên cứu, quá trình ươn hỏng xảy ra, tạo nên những biến đổi về mặt cảm quan, bao gồm thay đổi cấu trúc, màu sắc, mùi và vị. Bên cạnh đó, còn có sự biến đổi tạo ra các thành phần hóa học, các thành phần này có thể là cơ sở đế đánh giá chất lượng. Nhiều công trình nghiên cứu quan tâm đến giá trị tổng hàm lượng base dễ bay hơi TVB-N và TMA-N để đánh giá chất lượng biến đổi trong quá trình bảo quản [42], [65]. Các chỉ số BAI, QI [159], [259] được tính toán dựa trên thành phần các amine sinh học để đánh giá chất lượng thủy sản ở nhiều loài khác nhau [219]. Sự phân giải của ATP (Adenosin triphosphate) do enzyme nội sinh gây ra, hình thành các dẫn xuất quan trọng như IMP (inosine monophosphate), HxR (inosine), hypoxanthine (Hx) là cơ sở để các nhà khoa học đánh giá chất lượng tôm / thủy sản [84]. Hiện tượng ôi hóa lipid là nguyên nhân chủ yếu từ hai tác nhân vi sinh và hóa học. Quá trình ôi hóa tạo ra những hợp chất có khối lượng phân tử thấp như aldehyde, cetone, alcol... có mùi vị đặc trưng cho thủy sản ươn hỏng. -1- Mặt khác, việc chọn lựa phương pháp đánh giá còn tùy thuộc vào từng loài thủy sản, điều kiện bảo quản. Mỗi phương pháp chỉ phản ánh một giai đoạn biến đổi, hay một khía cạnh nào đó của quá trình bảo quản. Vì vậy sự kết hợp giữa các phương pháp khác nhau là cần thiết để đánh giá toàn diện sự biến đổi chất lượng để đưa ra kết quả chính xác hơn, tin cậy hơn [195]. Ở Việt Nam, hiện nay chất lượng tôm xuất khẩu được đánh giá, phân loại chất lượng theo TCVN 3726-89, đây là phương pháp đánh giá cảm quan chung cho các loài tôm. Phương pháp này có sự khác biệt so với phương pháp QIM và phương pháp Torry được dùng rộng rãi trên thế giới [17], [155]. Vì vậy, cần thiết phải có sự điều chỉnh và bổ sung trong đánh giá và phân loại chất lượng tôm sau thu hoạch để tạo điều kiện dễ dàng cho việc xuất khẩu mặt hàng này. Chính vì vậy, chúng tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá biến động các thông số ảnh hưởng đến chất lượng tôm sú (Penaeus monodon) bảo quản ở 0 oC sau thu hoạch”. Trong luận án này, chúng tôi nghiên cứu và khảo sát sự tương quan giữa các yếu tố cảm quan, hóa học, vi sinh biến đổi trong quá trình bảo quản tôm sú (Penaeus monodon), một trong hai loài tôm hiện là mặt hàng xuất khẩu với lượng lớn hàng đầu của Việt Nam. Trên cơ sở đó, đề xuất phân loại chất lượng tôm sú dựa trên các giá trị của các chỉ số chất lượng đã khảo sát để phù hợp hơn với phương pháp đánh giá hiện nay của thế giới. 2. Mục đích và nội dung nghiên cứu của luận án 2.1 Mục đích Mục tiêu nghiên cứu của luận án bao gồm nhũng điểm sau:  Cung cấp thông tin về mối tương quan giữa các yếu tố cảm quan, hóa học, vi sinh biến đổi trong quá trình bảo quản tôm sú (Penaeus monodon) ở 0 oC, thông qua một số chỉ số chất lượng.  Đề xuất được thang phân loại chất lượng tôm sú dựa trên các giá trị của các chỉ số chất lượng đã khảo sát. 2.2 Nội dung Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm 5 phần: -2-  Xây dựng phương pháp đánh giá về mặt cảm quan chất lượng tôm sú (penaeus monodon) bằng chương trình QIM.  Xây dựng phương pháp định lượng hypoxanthine trên mẫu tôm bằng phương pháp HPLC.  Xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính giữa các chỉ số TVB-N, TMAN, histamine và hypoxanthine.  Khảo sát biến đổi cảm quan, hóa học và vi sinh đến chất lượng tôm sú bảo quản ở 0 oC và mối tương quan giữa chúng.  Xây dựng bảng phân loại chất lượng tôm sú dựa trên hai phương pháp cảm quan và hóa học. 3. Đối tượng nghiên cứu của luận án Tôm sú (Penaeus monodon) thu ở ba địa điểm khác nhau gồm: 1. Doanh nghiệp Đăng Khoa, Xã Tân Tiến, huyện Đầm Dơi, tỉnh Cà Mau; Điện thoại: 0947489849. 2. Công ty TNHH. TM. & XNK. Thảo Như, xã Thạnh Phú, huyện Cái NướcCà Mau; Điện thoại: 0913169089. 3. Doanh nghiệp Toàn Gia Phát, xã Tân Đức, huyện Đầm Dơi, tỉnh Cà MauĐiện thoại: 0942012715. 4. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu của luận án - Các phương pháp đánh giá chất lượng tôm sú: phương pháp xác định TVC, phương pháp QIM - Các phương pháp định lượng các chỉ số hóa học: phương pháp định lượng TVB-N, phương pháp định lượng TMA-N, phương pháp định lượng histamine, phương pháp định lượng hypoxanthine, phương pháp đo pH. - Các phương pháp bố trí thí nghiệm: bố trí thí nghiệm xác định lượng vi sinh vật hiếu khí, bố trí thí nghiệm xây dựng và đánh giá chất lượng tôm sú bằng chương trình QIM, bố trí thí nghiệm khảo sát các chỉ số chất lượng hóa học biến đổi trong quá trình bảo quản. -3- - Phương pháp xử lý số liệu: xử lý thống kê bằng phần mềm Statgraphics centurion XVI, xác định mô hình tuyến tính bằng MS. Excel (2010). 5. Đóng góp mới về khoa học của luận án Luận án nghiên cứu về biến đổi chất lượng tôm sú (Penaeus monodon) sau thu hoạch bảo quản ở 0 oC, và đã có những đóng góp mới về mặt khoa học như sau: + Lần đầu tiên hai chỉ số histamine và hypoxanthine được đưa vào đánh giá chất lượng tôm. Kết quả cho thấy giá trị của hai chỉ số này biến đổi liên quan chặt chẽ với biến đổi chất lượng tôm theo ngày bảo quản. Đây là một điểm mới của nghiên cứu và tạo hướng đi cho những nghiên cứu tiếp theo. + Tìm thấy phương trình tương quan tuyến tính giữa điểm chất lượng QI, TVB-N, TMA-N, histamine và hypoanthine với thời gian bảo quản. Riêng TVB-N, TMA-N và histamine có tốc độ tăng theo thời gian thể hiện rõ khác nhau giữa 2 giai đoạn, từ ngày 1 đến ngày 4 và từ ngày 5 đến ngày 10. Hai khoảng thời gian này tương ứng với hai giai đoạn tự phân và phân hủy của thủy sản sau khi chết [63]. + Tìm thấy được sự tương quan chặt chẽ giữa các chỉ số hóa học qua phương trình hồi quy tuyến tính giữa chúng. Đặc biệt, nghiên cứu tìm thấy được mối tương quan khác nhau ở hai giai đoạn thể hiện qua 2 phương trình hồi quy khác nhau (TVB-N, TMA-N và histamine) mà các nghiên cứu trước đây chưa đề cập. + Phân loại chất lượng tôm sú dựa trên giá trị của chỉ số chất lượng QI về mặt cảm quan và TVB-N, TMA-N, histamine, hypoxanthine về mặt hóa học. 6. Ý nghĩa lý luận và thực tiễn của luận án Kết quả nghiên cứu của luận án đã tạo ra những nền tảng ban đầu trong lĩnh vực đánh giá chất lượng và bảo quản trong công nghệ thủy sản sau thu hoạch. 7. Cấu trúc của luận án Luận án bao gồm 110 trang với 34 bảng số liệu, 30 hình và với 267 tài liệu tham khảo. Kết cấu của luận án gồm: mở đầu (5 trang), tổng quan (35 trang), phương pháp và thực nghiệm (23 trang), kết quả và thảo luận (47 trang), kết luận và kiến nghị (2 trang), danh mục công trình công bố (1 trang), tài liệu tham khảo (24 trang). Ngoài ra còn có phần phụ lục của một số sắc đồ và hình ảnh chọn lọc. -4- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU 1.1.1 Đặc điểm chung về tôm sú Tôm sú thuộc ngành Arthropoda, lớp Crustacea, bộ Decapoda, họ Penaeidae, giống Penaeus, loài Penaeus monodon, tên thương mại black tiger shrimp. Tôm sú phân bố rộng rãi ở các thuỷ vực nước lợ, vùng ven biển nhiệt đới và cận nhiệt đới, tập trung ở vùng Ấn Độ, Tây Thái Bình Dương, Đông và Đông Nam châu Phi, từ Pakistan đến Nhật Bản, từ quần đảo Malaysia đến Australia. Ở Việt Nam, tôm sú phân bố ở tất cả các tỉnh ven biển miền Trung và Nam Bộ. 1.1.2 Thành phần hóa học của một số loài tôm Thành phần và hàm lượng protein trong một số loài tôm có thể khác nhau, phụ thuộc vào loại cơ thịt, chế độ thức ăn, thời gian thu hoạch và giai đoạn sinh sản [43], [128-129], v.v… Vì vậy thành phần hóa học ở các loài tôm cũng khác nhau (Bảng 1.1) Bảng 1.1 Thành phần hóa học của một số loài tôm khác nhau [214], [237] Thành phần Black Pacific (% khối tiger white lượng ướt) shrimp shrimp Độ ẩm 80,5 ± 0,3 Protein Red Pink Norway shrimp shrimp lobster 77,2 ± 0,2 74,5 ± 0,7 74,6 ± 0,7 75,2 ± 0,9 17,1 ± 0,6 18,8 ± 0,2 21,4 ± 0,2 20,8 ± 0,3 20,4 ± 0,4 Khoáng 0,9 ± 0,0 1,5 ± 0,1 2,0 ± 0,1 1,9 ± 0,1 2,0 ± 0,1 Lipid 1,2 ± 0,4 1,3 ± 0,1 0,1 ± 0,1 0,2 ± 0,0 0,1 ± 0,0 Thành phần hóa học của tôm sú (black tiger shrimp) cho thấy, hàm lượng nước và lipid cao hơn so với các loài tôm khác. Hai thành phần này có liên quan đến tiến trình ươn hỏng vì vậy cần xem xét chế độ bảo quản của tôm sau thu hoạch. 1.2 Các dạng hư hỏng và biến đổi cảm quan ở thủy sản Tôm được xem là một dạng thực phẩm dễ bị ươn hỏng. Tôm tươi rất dễ bị ươn ngay sau thời điểm đánh bắt cho đến khi đưa đến nơi tiêu thụ hay nhà máy chế biến. -5- Nguyên nhân gây ra ươn hỏng gồm 3 yếu tố chính: vi sinh vật, enzyme và các phản ứng hóa học [18]. 1.2.1 Ươn hỏng do vi sinh vật 1.2.1.1 Vi sinh vật gây ươn hỏng Quá trình ươn hỏng xảy ra ngay sau khi các loài thủy sản chết. Ở những thời điểm ban đầu, quá trình ươn hỏng xảy ra rất chậm do lượng vi khuẩn thâm nhập từ môi trường thấp, cũng như do quá trình xử lý và điều kiện bảo quản. Sau đó, tùy thuộc vào điều kiện bảo quản nhóm vi khuẩn nào sẽ tăng trưởng mạnh và gây ươn hỏng chính. Ví dụ vi khuẩn lên men gram âm (như Vibrionaceae) gây ươn hỏng ở nhiệt độ thường, trong khi vi khuẩn gram âm ưa lạnh (Pseudomonas spp. và Shewanella spp.) phát triển trong điều kiện bảo quản lạnh [132]. Vi sinh vật thâm nhập vào thủy sản tùy thuộc vào nhiệt độ của nước và hệ vi sinh vật tồn tại ở khu vực đánh bắt. Ngoài ra, còn phụ thuộc vào kỹ thuật đánh bắt. Đơn cử như, đánh bắt bằng kéo lưới lượng vi sinh vật thâm nhập cao hơn. Nguyên nhân do khi lưới kéo làm xáo trộn lớp trầm tích ở đáy và ở đó chứa một lượng vi sinh vật lớn. Ngoài ra, chất lượng nước rửa và các yếu tố khác cũng ảnh hưởng tới lượng vi sinh vật ban đầu [173]. 1.2.1.2 Vi sinh vật gây ươn hỏng chính Loài vi sinh vật có trong hệ vi sinh vật thâm nhập từ môi trường ban đầu gây ươn hỏng chính tùy thuộc vào điều kiện bảo quản [36]. Bảng 1.2 cho thấy các loài vi khuẩn chính gây ra ươn hỏng ở những điều kiện bảo quản khác nhau. Bảng 1.2 Vi khuẩn gây hư hỏng ở thủy sản [171] Thủy sản Vi sinh vật gây ươn hỏng điển hình Tươi, bảo quản lạnh, môi trường hiếu S. putrefaciena,b Pseudomonas spp.c khí Tươi, bảo quản lạnh, môi trường chân P. phosphoreumb c không hay có thay đổi thành phần khí Vi khuẩn lactic B. thermosphactac quyển Tươi, bảo quản trong điều kiện có ánh Aeromonas spp. -6- Vibrio spp. sáng, nhiệt độ thường Enterobacteriaceae Enterococcus faecalis Nấu trong chân không, bảo quản lạnh Hình thành bào tử gam âm Lactic acid bacteriae Bảo quản lạnh có ánh sáng Ướp muối sơ bộ, bảo quản lạnh Lên men và bảo quản lạnh a b Enterobacteriaceaef P. phosphoreum Vibrio spp. Halobacterium spp., Halococcus spp., và osmotolerant mold và yeast Nấm mốc và vi khuẩn lactic Điển hình là S. putrefacien, shewanella baltica Điển hình là các loài cá biển vùng ôn đới c Điển hình là các loài cá nước ngọt và vùng nước ấm d Các sản phẩm như cá hồi hun khói, tôm chín ướp muối, trứng muối v.v… e Điển hình là Lactobacillus curvatus và Lactobacillus sakei Macé cùng cộng sự [148] nghiên cứu trên tôm thẻ trắng (Penaeus vannanei) bảo quản lạnh ở 1 oC, có thay đổi thành phần khí. Kết quả cho thấy rằng, 6 loại vi khuẩn chính gây ươn hỏng gồm: Shewanella baltica, Carnobacterium maltaromaticum, Aeromonas salmonicida, Vibrio spp., Pseudoalteromonas spp. và Psychrobacter spp. Ở tôm sú, vi khuẩn được xác định gây ra ươn hỏng chính trong điều kiện bảo quản hiếu khí ở 0 oC là Pseudomonas [206] và nhóm nghiên cứu này cũng thấy rằng lượng Pseudomonas tìm thấy có liên quan tới biến đổi các giá trị pH, độ ẩm, giá trị cảm quan, TMA-N và TVB-N. Đối với tôm nước ngọt (Macrobrachium Rosembergii) bảo quản ở 0 oC trong điều kiện hiếu khí được nghiên cứu bởi Leitao cùng cộng sự [144]. Các vi khuẩn thuộc hai họ Enterobactericeas và Vibrionaceas gây ra ươn hỏng chính. Tuy nhiên, nhiệt độ bảo quản cũng liên quan đến loài vi khuẩn gây ươn hỏng chính như ở nghiên cứu của Dabade cùng cộng sự trên tôm (Penaeus notialis) [55]. Kết quả cho thấy ở 0 oC vi -7- khuẩn gây ra ươn hỏng là Pseudomonas spp, trong khi đó ở 7 oC và 28 oC vi khuẩn chính gây ra là Enterobacteriaceas. 1.2.1.2 Sự biến đổi hóa học do vi sinh vật gây ra Thủy sản sau khi chết, enzyme hình thành từ vi sinh vật tấn công vào các phần ở cơ thịt, tạo thành một lượng lớn các hợp chất dễ bay hơi khác nhau. Đặt biệt, có thể kể đến là trimethylamine, chất có mùi ươn đặc trưng. TMA là chất hình thành từ TMAO do enzyme trimethylamine oxidase gây ra [201]. TMAO là một chất rắn được tổng hợp từ TMA trong quá trình tiêu hóa thức ăn bởi hệ vi khuẩn đường ruột. Ngoài ra, TMAO có thể bị phân hủy thành dimethylamine (DMA) và formaldehyde, phản ứng như sau: Sikoski cùng công sự trong nghiên cứu về cá bảo quản lạnh đông nhận thấy formaldehyde hình thành từ TMAO do tác dụng của enzyme. Các phân tử formaldehyde này liên kết với các sợi cơ làm cấu trúc thịt trở nên cứng đi [227]. Các hợp chất chứa gốc S như hydro sulfide, dimethyl sulfide và methyl mercaptan hình thành từ các amino acid chứa sulfua như cysteine, methionine. Các amine như histamine, cadaverine, spermine, spermidine và NH3 hình thành do protein bị phân hủy dưới tác dụng của vi sinh vật [20], [95], [235], [262]. Smith cùng cộng sự [235] xác định rằng ở tôm trắng vi khuẩn chủ yếu tạo ra indole là Flavobacterium (52,4%), Aeromonas (23,8%), Proteus (21,4%) và Yersinia (2,5%). Các vi khuẩn này tấn công vào cơ thịt giải phóng tryptophan, sau đó chất này chuyển hóa thành indole. 1.2.2 Ươn hỏng do enzyme 1.2.2.1 Sự biến đổi adenosine triphosphate Sự ươn hỏng do enzyme gây ra thường đến trước sự ươn hỏng do vi khuẩn gây ra. Chủ yếu là các phản ứng tự phân do các enzyme nội sinh hiện diện sẵn ở các phần bụng và ruột. Adenosine triphosphate là nguồn năng lượng chủ yếu cho sự -8-