Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng hải sâm (holothuria scabra) trong quá trình sấy lạnh và bảo quản, đề xuất quy trình sản xuất thực phẩm hải sâm sấy lạnh

Kết quả so sánh sự biến đổi thành phần và tổng hàm lượng amino acid không thay thế của sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

-

HOÀNG THỊ HẠNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG HẢI SÂM

(Holothuria scabra) TRONG QUÁ TRÌNH SẤY LẠNH

VÀ BẢO QUẢN, ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ BIẾN

HẢI SÂM SẤY LẠNH

Chuyên ngành : Công nghệ sau thu hoạch

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Nga

Nha Trang - 2009

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Luận văn này

Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Chế biến sự kính trọng, niềm tự hào được học tập và nghiên cứu tại trường trong những năm qua

Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được giành cho Cô: TS Nguyễn Thị Nga – khoa Chế biến -Trường Đại học Nha Trang đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin cảm ơn: TS Đỗ Văn Ninh - Phó Hiệu trưởng - Trường Đại học Nha Trang, TS Nguyễn Anh Tuấn - Trưởng khoa Chế biến, TS Trần Đại Tiến, TS

Vũ Ngọc Bội, GS TS Trần Thị Luyến, PGS.TS Ngô Đăng Nghĩa cùng các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên quý báu để công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng

Đặc biệt xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của: các cán bộ thuộc Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường, Phân Viện Khoa học Vật liệu tại Nha Trang, phòng thí nghiệm bộ môn Hóa sinh - Vi sinh, phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ kỹ thuật Nhiệt - Lạnh, quý thầy cô giáo Khoa Chế biến, gia đình và bạn bè luôn luôn chia sẻ cùng tôi trong quá trình nghiên cứu

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ HẢI SÂM 3

1.1.1 Hệ thống phân loại 3

1.1.2 Đặc điểm cấu tạo của hải sâm 3

1.1.3 Đặc điểm sinh thái, sinh sản của hải sâm 4

1.1.3.1 Đặc điểm sinh thái của hải sâm 4

1.1.3.2 Đặc điểm sinh sản hải sâm 5

1.1.4 Một số loài hải sâm có giá trị kinh tế 5

1.1.5 Thành phần khối lượng của hải sâm 5

1.1.6 Thành phần hóa học của hải sâm 6

1.1.7 Giá trị dược học của hải sâm 9

1.1.8 Một số sản phẩm thực phẩm và quy trình công nghệ chế biến từ hải sâm 11

1.1.8.1 Một số sản phẩm thực phẩm chế biến từ hải sâm 11

1.1.8.2 Một số quy trình công nghệ chế biến hải sâm 13

1.1.9 Tình hình nghiên cứu về hải sâm trên Thế giới và Việt nam 15

1.1.9.1 Các công trình nghiên cứu về hải sâm ở ngoài nước 15

1.1.9.2 Các công trình nghiên cứu về hải sâm ở trong nước 17

1.2.TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY 20

1.2.1 Sự khuếch tán nước trong nguyên liệu 20

1.2.1.1 Quá trình khuếch tán ngoại 20

1.2.1.2 Quá trình khuếch tán nội 21

1.2.1.3 Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại 22

1.2.2 Các giai đoạn trong quá trình sấy 22

1.2.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình làm khô 23

1.2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí 23

1.2.3.2 Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động của không khí 23

1.2.3.3 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí 24

1.3.TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY LẠNH 24

1.3.1 Cơ sở lý luận về sấy lạnh 24

1.3.2 Một số nghiên cứu về sấy lạnh ở Việt Nam và nước ngoài 26

1.3.2.1 Các nghiên cứu về sấy lạnh ở Việt Nam 26

1.3.2.2.Các nghiên cứu về sấy lạnh ở nước ngoài 27

1.4 CÁC BIẾN ĐỔI CỦA SẢN PHẨM TRONG QUÁ TRÌNH LÀM KHÔ 28

1.4.1 Sự biến đổi về màu sắc, mùi vị và tổ chức cơ thịt 28

1.4.1.1 Sự biến đổi về màu sắc 28

1.4.1.2 Sự biến đổi về mùi và vị. 29

1.4.1.3 Sự biến đổi về tổ chức cơ thịt. 29

1.4.2 Sự biến đổi về hóa học 30

1.4.2.1 Sự thối rữa và oxy hóa lipid 30

1.4.2.2 Sự đông đặc và biến tính protein 31

1.4.2.3 Sự biến đổi thành phần của chất ngấm ra. 31

1.5 TÌM HIỂU VỀ BẢO QUẢN LẠNH 32

1.5.1 Khái niệm về lạnh 32

1.5.2 Tác dụng của nhiệt độ thấp 32

1.5.3 Hiệu ứng của việc làm lạnh đối với sản phẩm thủy sản 33

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 34

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.2.1 Phương pháp lấy mẫu 34

2.2.2 Phương pháp xác định thành phần khối lượng 34

2.2.3 Các phương pháp phân tích hóa học 35

2.2.4 Phương pháp phân tích vi sinh vật 35

2.2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 36

2.2.5.1 Sơ đồ tổng quát trong quá trình nghiên cứu 36

2.2.5.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ khử tanh 37

2.2.5.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ sấy 38

2.2.5.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ bảo quản 39

2.2.6 Phương pháp xử lý số liệu và vẽ đồ thị 39

2.2.7 Một số thiết bị dùng trong nghiên cứu 39

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN KHỐI LƯỢNG, THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NGUYÊN LIỆU HẢI SÂM CÁT 40 3.1.1 Kết quả xác định thành phần khối lượng của nguyên liệu hải sâm cát 40

3.1.2 Kết quả xác định thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu hải sâm 41

3.1.3 Kết quả xác định thành phần và hàm lượng amino acid của nguyên liệu hải sâm 43

3.2 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA QUY TRÌNH CHẾ BIẾN 44 3.2.1 Kết quả xác định chế độ khử tanh nguyên liệu hải sâm 44

3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ sấy lạnh tới chất lượng hải sâm khô 47

3.2.2.1 Sự biến đổi độ ẩm, tốc độ sấy của hải sâm theo các chế độ sấy lạnh, thời gian sấy và nhiệt độ sấy 47

3.2.2.2 Nghiên cứu về sự biến đổi tỷ lệ hút nước phục hồi của hải sâm khô theo các chế độ sấy lạnh 55

3.2.2.3 Nghiên cứu về sự biến đổi hàm lượng protein của hải sâm khô theo các chế độ sấy lạnh. 57

3.2.2.4 Nghiên cứu về sự biến đổi hàm lượng NH3 của hải sâm khô theo các chế độ sấy lạnh. 59

3.2.2.5 Nghiên cứu về sự biến đổi điểm chất lượng cảm quan của hải sâm khô theo các chế độ sấy lạnh. 60

3.2.2.6 Nghiên cứu về sự biến đổi thành phần và tổng hàm lượng các amino acid của hải sâm trước và sau sấy lạnh. 62

3.2.2.7 Nghiên cứu về sự biến đổi thành phần và hàm lượng hàm lượng các amino acid cưỡng bức của hải sâm trước và sau sấy lạnh 65

3.2.2.8 Nghiên cứu về sự biến đổi hàm lượng lipid tổng số của hải sâm trước và sau sấy lạnh 67

3.2.2.9.Sản xuất thử nghiệm và đánh giá chất lượng sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh. 69

3.3 KẾT QUẢ SO SÁNH SỰ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ THÀNH PHẦN HÓA HỌC

VÀ CHỈ TIÊU VI SINH VẬT THEO THỜI GIAN BẢO QUẢN Ở NHIỆT ĐỘ

280C ± 30C VÀ NHIỆT ĐỘ 100C ± 10C 72 3.3.1 So sánh sự biến đổi một số chỉ tiêu hóa học cơ bản của sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 72

3.3.1.1 Kết quả so sánh sự biến đổi hàm lượng protein của sản phẩm sản hải sâm khô

sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C. 73

3.3.1.2 Kết quả so sánh sự biến đổi thành phần và tổng hàm lượng amino acid của sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 75

3.3.1.3 Kết quả so sánh sự biến đổi thành phần và tổng hàm lượng amino acid không thay thế của sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 78

3.3.1.4 So sánh sự biến đổi hàm lượng NH3 của sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 90

3.3.2 So sánh sự biến đổi chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 92

3.4 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ BIẾN HẢI SÂM SẤY LẠNH 95

3.4.1 Sơ đồ quy trình 95

3.4.2 Giải thích quy trình 95

3.5 HẠCH TOÁN SƠ BỘ GIÁ THÀNH SẢN PHẨM HẢI SÂM SẤY KHÔ 96

3.5.1 Chi phí nguyên liệu chính 97

3.5.2 Chi phí điện năng 97

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Tỷ lệ cơ thịt và nội tạng của một số loài hải sâm 5

Bảng 1.2 Hàm lượng protein và lipid của thịt hải sâm 7

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của hải sâm vùng biển Nha trang 8

Bảng 1.4 Hàm lượng và thành phần một số khoáng trong da cơ hải sâm 8

Bảng 1.5.Thành phần và hàm lượng khoáng vi lượng một số loại hải sâm 8

Bảng 1.6 Thành phần và hàm lượng các amino acid trong mô liên kết của thịt hải sâm .9

Bảng 1.7 Phạm vi nhiệt độ của một số loại vi khuẩn 33

Bảng 3.1 Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh 71

Bảng 3.2 Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản 101

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh bên ngoài của hải sâm cát tự nhiên (Holothuria scabra) 3

Hình 1.2 Súp hải sâm 12

Hình 1.3 Hải sâm nấu gân heo 12

Hình 1.4 Cơm cháy hải sâm 12

Hình 1.5 Hải sâm xào nấm đông cô 12

Hình 1.6 Cháo hải sâm 12

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý làm việc của phương pháp sấy lạnh 25

Hình 2.1 Mẫu hải sâm dùng làm thí nghiệm 34

Hình 2.2 Sơ đồ tổng quát trong quá trình nghiên cứu 36

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ khử tanh 37

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ sấy 38

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ sấy 39

Hình 3.1 Biểu diễn thành phần khối lượng của nguyên liệu hải sâm cát 40

Hình 3.2 Biểu diễn thành phần hóa học trong nguyên liệu hải sâm cát 41

Hình 3.3 Biểu diễn thành phần và hàm lượng amino acid của nguyên liệu hải sâm 43

Hình 3.4 Biểu diễn điểm chất lượng cảm quan thịt hải sâm khi khử tanh bằng acid acetic 45

Hình 3.5 Biến đổi độ ẩm của hải sâm theo các chế độ sấy lạnh 48

ở vận tốc gió v = 1m/s ± 0,1m/s 48

Hình 3.6 Biến đổi tốc độ sấy của hải sâm theo các chế độ sấy lạnh 48

ở vận tốc gió v = 1m/s ± 0,1m/s 48

Hình 3.7 Biến đổi độ ẩm của hải sâm theo các chế độ sấy lạnh ở vận tốc gió v = 1,5m/s ± 0,1m/s 50

Hình 3.8 Biến đổi tốc độ sấy của hải sâm theo các chế độ sấy lạnh ở vận tốc gió v = 1,5m/s ± 0,1m/s 51

Hình 3.9 Biến đổi độ ẩm của hải sâm theo các chế độ sấy lạnh ở vận tốc gió v = 2m/s ± 0,1m/s 52

Hình 3.10 Biến đổi tốc độ sấy của hải sâm theo các chế độ sấy lạnh ở vận tốc gió v = 2m/s ± 0,1m/s 52

Hình 3.11: Biến đổi độ ẩm của hải sâm theo các chế độ sấy lạnh ở vận tốc gió v = 2,5m/s ± 0,1m/s 54

Hình 3.12: Biến đổi tốc độ sấy của hải sâm theo các chế độ sấy lạnh ở vận tốc gió v = 2,5m/s ± 0,1m/s 54

Hình 3.13 Biến đổi tỷ lệ hút nước phục hồi của hải sâm khô theo các chế độ sấy lạnh 56

Hình 3.14 Biến đổi hàm lượng protein của hải sâm khô theo các chế độ sấy lạnh 58

Hình 3.15 Biến đổi hàm lượng NH3 của hải sâm khô theo các chế độ sấy lạnh 59

Hình 3.16 Biến đổi điểm chất lượng cảm quan của hải sâm khô theo các chế độ sấy lạnh 60

Hình 3.17 Tổng hàm lượng amino acid của hải sâm trước và sau sấy lạnh 62

Hình 3.18 Thành phần và hàm lượng của các amino acid của hải sâm trước và sau sấy lạnh 64

Hình 3.19 Biến đổi thành phần và hàm lượng các amino acid cưỡng bức của hải sâm trước và sau sấy lạnh 66

Hình 3.20 Biến đổi hàm lượng lipid tổng số của hải sâm trước và sau sấy lạnh 67

Hình 3.21 Sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh 69

Hình 3.22 So sánh sự biến đổi hàm lượng protein của sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 73

Hình 3.23 So sánh sự biến đổi tổng hàm lượng amino acid của sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ±10C 76

Hình 3.24 So sánh sự biến đổi thành phần và tổng hàm lượng amino acid không thay thế của sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 78

Hình 3.25 So sánh sự biến đổi hàm lượng Threonine của sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 80

Hình 3.26 So sánh sự biến đổi hàm lượng Valine của sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 82

Hình 3.27 So sánh sự biến đổi hàm lượng Methionine của sản phẩm hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 83

Hình 3.28 So sánh sự biến đổi hàm lượng Isoleucine của hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 85

Hình 3.29 So sánh sự biến đổi hàm lượng Leucine của hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 86

Hình 3.30 So sánh sự biến đổi hàm lượng Phenylalanine của hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 88

Hình 3.31 So sánh sự biến đổi hàm lượng Lyzine của hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 89

Hình 3.32 So sánh sự biến đổi hàm lượng NH3 của hải sâm khô sấy lạnh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 280C ± 30C và nhiệt độ 100C ± 10C 91

MỞ ĐẦU

Hiện nay, xuất khẩu thủy sản đã và đang chiếm vị trí vô cùng quan trọng trong nền kinh tế của Việt Nam, là một trong những ngành mũi nhọn đem lại ngoại tệ mạnh cho nước nhà Tổng kim ngạch xuất khẩu hàng năm tăng đáng kể, năm 2000 đạt mức 1,4 tỷ USD, năm 2001 đạt mức 1,7 tỷ USD, năm 2002 đạt mức 2,038 tỷ USD, năm

2004 đạt mức 2,38 USD, năm 2005 đạt mức 2,536 tỷ USD và phấn đấu đến năm 2010 đạt mức 4 tỷ USD [4] Để đạt được giá trị xuất khẩu cao như vậy, đòi hỏi các nhà chế biến, các doanh nghiệp chế biến xuất khẩu phải tìm kiếm những sản phẩm mới và đa dạng hóa chúng để đảm bảo kế hoạch mà nhà nước đặt ra cho xuất khẩu thủy sản Xuất khẩu thủy sản mấy năm qua chủ yếu là tôm, cá, mực, cua, ghẹ, ốc, ngao, sò điệp, sò lông, sò huyết, sò mai…còn hải sâm lại xuất khẩu với số lượng và giá trị kinh tế quá khiêm tốn, đồng thời lại xuất khẩu ở dạng khô thô là chính, không tương xứng với giá trị dinh dưỡng và tiềm năng của chúng

Hải sâm, hay còn được gọi là “sâm của biển”, là động vật không xương sống, không những có giá trị dinh dưỡng cao mà còn có giá trị dược học lớn Trong thịt hải sâm chứa hàm lượng protein cao, các amino acid thay thế - không thay thế với tỷ lệ thích hợp, ngoài ra còn có hàm lượng lipid thấp với nhiều loại acid béo không no quý hiếm, đồng thời trong thịt hải sâm còn chứa nhiều loại vi khoáng quý, trong đó Se là nguyên tố vi lượng có tác dụng đào thải các chất độc ra khỏi cơ thể qua đường nước tiểu, chứa nhiều loại vitamin, hoocmon giúp cho quá trình sinh trưởng và phát triển của con người Từ xa xưa, hải sâm đã được nghiên cứu để chế biến những món ăn cao cấp theo y học cổ truyền, hải sâm còn được coi là một nguồn thực phẩm chức năng trong tương lai Các chất có hoạt tính sinh học được tách chiết từ hải sâm sẽ là những chế phẩm quan trọng có khả năng phục vụ cho các ngành thực phẩm và y dược Với giá trị

đó, hiện nay hải sâm đang là đối tượng được sự quan tâm của ngành thủy sản Việt Nam nói chung và Khánh Hòa nói riêng Tuy nhiên, các sản phẩm chế biến từ hải sâm hiện nay vẫn chủ yếu là sản phẩm tươi dưới dạng các món ăn truyền thống, một số ít được chế biến theo phương pháp phơi khô tự nhiên nên làm giảm giá trị kinh tế của hải sâm

Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng

hải sâm (Holothuria scabra) trong quá trình sấy lạnh và bảo quản, đề xuất quy trình sản xuất thực phẩm hải sâm sấy lạnh” là một hướng nghiên cứu cần thiết, góp phần đa

dạng hóa sản phẩm và nâng cao giá trị thương phẩm của hải sâm Đồng thời, đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa công nghệ sấy lạnh sản phẩm thủy sản

Mục đích của luận văn

Tìm hiểu thành phần khối lượng, thành phần và hàm lượng các chất hóa học cơ bản (protein, lipid, glucid, khoáng, hàm ẩm) cũng như sự biến đổi về chất lượng của

hải sâm (Holothuria scabra) trong quá trình sấy lạnh và bảo quản Đồng thời, tìm chọn

các thông số tối ưu cho quá trình sấy lạnh hải sâm, từ đó đề xuất quy trình công nghệ sản xuất thực phẩm hải sâm sấy lạnh

Nội dung nghiên cứu

1 Nghiên cứu thành phần khối lượng và thành phần hóa học cơ bản của hải sâm

(Holothuria scabra) nguyên liệu đạt giá trị thương phẩm

2 Nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng và thành phần các chất hóa học cơ bản (protein, NH3, amino acid) của hải sâm (Holothuria scabra) trong quá trình sấy lạnh

và bảo quản

3 Nghiên cứu tìm chọn các thông số sấy tối ưu cho sản phẩm hải sâm

(Holothuria scabra) sấy lạnh

4 Đề xuất quy trình sản xuất thực phẩm hải sâm (Holothuria scabra) sấy lạnh

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

phần amino acid của hải sâm (Holothuria scabra) trong quá trình sấy lạnh và bảo quản

nhằm đưa ra các số liệu mới nhất về quy trình chế biến và bảo quản sản phẩm hải sâm sấy lạnh để phục vụ cho việc giảng dạy, nghiên cứu sau này

2 Về mặt thực tiễn

Kết quả của luận văn sẽ áp dụng vào các nhà máy chế biến thực phẩm thủy sản nhằm đa dạng hóa sản phẩm từ hải sâm và đáp ứng yêu cầu của một số thị trường xuất khẩu hải sâm

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 TỔNG QUAN VỀ HẢI SÂM

1.1.1 Hệ thống phân loại [15]

Hải sâm thuộc:

Ngành động vật thân mềm(Echinedermata)

1.1.2 Đặc điểm cấu tạo của hải sâm [15]

Hải sâm (Holothuria scabra) là động vật biển không xương sống, có thân dạng

ống, dài như quả dưa chuột, nên được gọi “dưa chuột biển-Sea cucumber” Thân hải sâm phình ra ở đoạn giữa và thon nhỏ lại ở hai đầu với những gai thịt nhỏ Hải sâm có hai đầu, phía đầu trước có miệng và các vành tua miệng, đầu sau có hậu môn, dọc thân

có các dãy chân ống, phát triển ở mặt bụng Mặt lưng màu xám đậm, hai bên hông màu trắng, mặt bụng trắng, do bụng lõm vào giữa, miệng ở phần bụng, có 20 xúc tu hình tán nhỏ, màu vàng nâu Hậu môn ở cuối thân, tuyến sinh dục nhỏ Da hải sâm mềm, dưới da có các phiến xương nằm rải rác trong các lớp mô Ngoài cùng là lớp canxi cứng màu trắng (chiều dày phụ thuộc vào độ lớn) để bảo vệ cơ thể hải sâm, sau

đó là lớp da mềm, kế đến là lớp thịt, trong cùng là nội quan, hệ tiêu hóa

Hình 1.1 Hình ảnh bên ngoài của hải sâm cát tự nhiên (Holothuria scabra)

1.1.3 Đặc điểm sinh thái, sinh sản của hải sâm

1.1.3.1 Đặc điểm sinh thái của hải sâm

Hải sâm là loài động đáy nằm trong nhóm các loài động vật da gai của biển, chúng sống ở các độ sâu khác nhau của biển, từ ven biển đến độ sâu 8.000m, thường ở các vùng vịnh và nơi có nhiều đá ngầm Trên thế giới, hải sâm phân bố nhiều ở các nước Trung Quốc, Nhật Bản, Australia, Ấn Độ, Malaysia và vùng biển Đông Phi Ở Việt Nam, hải sâm phân bố chủ yếu ở các vùng biển Quảng Ninh, Hải Phòng, Phú Yên, Khánh Hòa, Vũng Tàu, đảo Phú Quốc, Côn Đảo, Kiên Giang phổ biến là các

loài: hải sâm đen Holothuria vagabunda, hải sâm trắng H.scabra, hải sâm vú

Microthele nobilis Selenka, hải sâm mít Actinopyga echinites Jaeger, hải sâm hổ

phách H thelenota, hải sâm nâu Hiện nay mật độ hải sâm tại một số nơi của vùng

trị (0÷9con/500m2) [10, 15]

Hải sâm có thể tồn tại và phát triển ở khoảng nhiệt độ và nồng độ muối khá rộng và ngưỡng oxy không quá cao, khoảng nhiệt độ thích hợp cho sự tồn tại và phát triển của hải sâm tương đối rộng: từ 10÷310C, vì vậy sự thay đổi nhiệt độ của các

nghi với nồng độ muối Nồng độ muối thích hợp là 20÷34,5‰ Hải sâm trưởng thành thích nghi với sự thay đổi nồng độ muối kém, còn hải sâm non khả năng thích nghi với

sự thay đổi nồng độ muối tốt hơn Hải sâm có thể sống trong môi trường có hàm lượng oxy tối thích là 1,78 ml/l H2O, tuy nhiên chúng có thể duy trì sự sống khi hàm lượng oxy giảm hoặc nhỏ hơn mức cho phép

Hải sâm là loại chuyên ăn xác chết của động vật dưới biển là đươc coi “vệ sinh viên của biển” Thức ăn chủ yếu của hải sâm là xác động vật chết, thực vật nhỏ, mùn

bã hữu cơ Chúng sống bò trên nền đáy, chui rúc trong bùn, bờ đá, đảo san hô [15]

Như vậy, hải sâm là động vật hải sản, rất nhạy cảm đối với môi trường sống như: nhiệt độ, nồng độ muối, độ trong và lượng thức ăn nên vào mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12 trong năm, hải sâm thường di chuyển đến sống ở vùng biển sâu có môi trường sống thích hợp hơn Trong thời gian này việc khai thác hải sâm rất khó khăn, vì chúng thường ở những vùng xa đất liền, tập trung ở các đảo là chính Do vậy vào tháng 9 đến tháng 12 trong năm không phải là mùa vụ chính để khai thác hải sâm Vào những tháng ở mùa khô, môi trường thuận lợi hơn vì không có sự xáo trộn nhiều về

nồng độ muối, nhiệt độ, hàm lượng oxy hòa tan nên hải sâm phát triển tốt, tăng trưởng nhanh, đồng thời cũng thuận lợi cho việc khai thác Theo một số nhà nghiên cứu khoảng tháng 4 trở đi hàm lượng các chất dinh dưỡng ở hải sâm đạt giá trị cao nhất Trong thời gian này nên tiến hành khai thác hải sâm [8]

1.1.3.2 Đặc điểm sinh sản hải sâm [13]

Sinh sản bằng cách phóng tinh trùng và trứng vào nước biển Tuỳ vào điều kiện thời tiết, nếu điều kiện thời tiết thuận lợi một cá thể có thể sản xuất hàng ngàn giao tử

1.1.4 Một số loài Hải sâm có giá trị kinh tế [15]

Một số loài hải sâm có giá trị kinh tế được khai thác tại Khánh Hòa

a) Các loài hải sâm có giá trị kinh tế cao

Hải sâm trắng (Holothuria vagabunda)

Hải sâm vú trắng ( Microthele fuscogilva)

Hải sâm vú đen (Microthele nobilis)

Hải sâm rít (Thelenota ananas)

Hải sâm cát (Holothuria scabria)

b) Các loài hải sâm có giá trị kinh tế trung bình

Hải sâm huyết đỏ ở nơi nước sâu (Actinopyga echinites)

Hải sâm huyết đen ở nơi nước sâu (Actinopyga mil ais)

1.1.5 Thành phần khối lượng của hải sâm

Thành phần khối lượng của một số loài hải sâm thường gặp ở vùng biển Khánh Hòa (% so với trọng lượng tươi) được thể hiện qua bảng 1.1

Bảng 1.1 Tỷ lệ cơ thịt và nội tạng của một số loài hải sâm [14]

Trước đây, hải sâm ở vùng biển Khánh Hòa có số lượng khai thác hàng năm rất nhiều và thành phần khối lượng của chúng cũng rất lớn, phần khối lượng ăn được chiếm tỷ lệ từ 67,20÷84,15%, trong đó loài hải sâm vú đen có tỷ lệ cao nhất (84,15) và thấp nhất là hải sâm gai bốn phương (67,20) Tuy nhiên giá trị dinh dưỡng và dược học cũng như kinh tế lại thuộc loài hải sâm vú trắng và hải sâm rít, là sản phẩm chủ yếu được xuất khẩu với giá thành cao (cao gấp 6÷10 lần) so với các loài hải sâm khác Nhưng 7 năm trở lại dây, số lượng khai thác hải sâm biển tự nhiên có giảm xuống, đồng thời thành phần khối lượng giữa phần ăn được và phần không ăn được cũng có nhiều thay đổi Tuy nhiên thành phần khối lượng của hải sâm phụ thuộc vào mùa vụ, thời tiết, môi trường mà chúng sinh sống

1.1.6 Thành phần hóa học của hải sâm

Thành phần hóa học chủ yếu là protein, lipid tổng số, hàm lượng và thành phần các acid béo, thành phần và hàm lượng các amino acid, khoáng tổng số và các nguyên

tố vi lượng quý hiếm Thông qua hàm lượng các chất trên đánh giá giá trị dinh dưỡng của hải sâm [5]

Cũng giống như các loài thuỷ sản khác, hàm lượng các chất hóa học trong cơ thịt hải sâm cũng phụ thuộc vào giống loài, môi trường sống, trạng thái sinh lý, mùa

vụ, nguồn thức ăn, thời tiết…

- Đạm tổng số: Trong mô hải sâm chứa nhiều thể keo (colagen) và chiếm 40÷60% tổng số đạm (Cluskin 1976-1978), có thể lên đến 77,5% Trong thành phần chất keo có chứa 18 loại amino acid và trong đó hàm lượng có giá trị cao là Glycine, Proline, Glutamic, Threonine

- Glucid: Hàm lượng hydrat cacbon trong thịt hải sâm có giá trị thấp Trong đó: galactose chiếm 12%, glucose 11%, Fructose 20% so với tổng lượng đường

- Lipid: Trong thành phần lipid của hải sâm đặc biệt chú ý đến các chất như phospholipid, monoglycerit, diglycerit, triglycerit, acid béo no và không no Hàm lượng phospholipid chiếm 12.5÷37.2% lipid tổng số Trong thịt hải sâm có 34 loại acid béo, trong đó acid béo không bão hòa chiếm ưu thế và các acid béo có nhiều nối đôi chiếm từ 43.1-75% gồm: linoleic, Arachidoric, Eicosatrrienic, eicosapentaenoi- là các acid béo không thay thế có hoạt tính sinh học cao và là tiền chất của prostaglandin- một loại dược phẩm quý

- Acid nucleic: trong hải sâm có nhiều ở thành ruột và phổi Cơ thịt hải sâm có lượng ARN ít hơn 6 lần ở ruột và phổi, còn hàm lượng AND dao động không phụ thuộc vào kích thước mà phụ thuộc vào mùa (mùa nóng lượng ARN cao hơn mùa lạnh còn AND ngược lại thấp hơn mùa lạnh) vào giới tính: lượng AND và ARN ở con cái lớn hơn con đực

- Vitamin: Trong thịt hải sâm đã tìm thấy một số vitamin: B1:30÷40 mg%; B2: 100÷200 mg%; B12: 1÷3 mg%; C:100÷500 mg%, PP: 800÷2.200 mg%

- Khoáng: Hàm lượng các chất khoáng vi lượng trong thịt hải sâm cao hơn so với các loài cá và đặc biệt chứa các nguyên tố vi lượng quý hiếm như Se là chất giải độc, đào thải Hg, Pb ra khỏi cơ thể người

- Men: men chứa nhiều ở ruột, một ít ở mô cơ: Protease ở thành ruột và mô cơ; amylase, photpholipase, glucozidase, nuclease có ở thành ruột

a) Thành phần hóa học của hải sâm ở một số vùng biển trên Thế giới, được thể hiện qua bảng 1.2

Bảng 1.2 Hàm lượng protein và lipid của thịt hải sâm [2]

Hàm lượng (% trọng lượng khô)

Như vậy hải sâm ở các vùng biển trên Thế giới thường gặp đều có hàm lượng protein đạt giá trị cao (32÷65%) và hàm lượng lipid thấp(0.1÷ 0.8%) Vì vậy thịt hải sâm giàu protein và nghèo lipid, là thực phẩm lý tưởng cho những người bị rối loạn lipid máu và các bệnh lý về động mạch vành

b) Thành phần hóa học của hải sâm ở vùng biển Nha Trang (tính theo trọng lượng khô), thể hiện qua bảng 1.3

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của hải sâm ở vùng biển Nha trang [14]

Hàm lượng (% so với trọng lượng khô)

Bảng 1.5.Thành phần và hàm lượng khoáng vi lượng một số loại hải sâm [56]

Hàm lượng (g/g so với trọng lượng khô)

e) Thành phần và hàm lượng các amino acid trong mô liên kết của hải sâm, được trình bày qua bảng 1.6

Bảng 1.6 Thành phần và hàm lượng các amino acid trong mô liên kết của thịt hải sâm [64]

1.1.7 Giá trị dược học của hải sâm

Theo y học cổ truyền, hải sâm vị mặn, tính ấm có công dụng bổ thận ích tinh, dưỡng huyết nhuận táo, thường được dùng để chữa các chứng bệnh như tinh huyết hao tổn, liệt dương, di tinh, mộng tinh, táo bón, bổ ích cho thận, thông lợi được tràng vị, chữa được mọi chứng hư lao, ốm yếu

Kết quả nghiên cứu dược lý học hiện đại, hải sâm có tác dụng tăng cường sức

đề kháng và nâng cao năng lực miễn dịch cho cơ thể, ức chế quá trình sinh trưởng và

di căn của tế bào ung thư; chống mệt mỏi cơ bắp, duy trì trạng thái hoạt động cao; chống lão hóa, tăng cường hoạt động của hệ thần kinh và tăng phản xạ, ổn định tâm lý,

bổ sung các yếu tố tạo máu, tăng tuần hoàn máu, cải thiện khả năng hấp thụ oxy và chống mệt mỏi cơ tim Hải sâm có tác dụng xúc tác phản ứng enzyme, thúc đẩy quá trình chuyển hóa, hấp thụ và tăng sinh tổng hợp protein

Do chứa ít lipid và hầu như không có cholesterol nên hải sâm có khả năng chữa bệnh xơ cứng động mạch do dư thừa cholesterrol Nếu tiêm lipid của hải sâm vào thỏ

bị bệnh cholesterrol huyết thì hàm lượng cholesterrol sẽ giảm 36,6%; lipoproteid giảm 36,1% Ngoài ra lipid của hải sâm còn làm tăng khả năng đông máu Vì vậy, hải sâm là thực phẩm bồi bổ lý tưởng cho người bị rối loạn lipid máu và các bệnh lý động mạch vành

Khi nghiên cứu về dinh dưỡng của hải sâm, các nhà khoa học Trung Quốc ước tính 100g hải sâm khô chứa 75,6g protein, gấp 3,5 lần thịt bò (chỉ số này ở Việt Nam

là 63,23- 67,22g) trong thịt hải sâm có chứa đầy đủ các loại amino acid không thay thế quý như Lyzine, arginine, Threonine…và nhiều nguyên tố vi lượng như P, Cu, Fe…đặc biệt là Se- chất giải độc kỳ diệu, làm vô hiệu hóa kim loại nặng đi vào cơ thể qua đường ăn uống như Pb, Hg để thải ra ngoài bằng đường tiểu và các loại vitamin như B1, B2, C…

Chất Gerxozamin có nhiều trong hải sâm, trong đó Glucozamin (hàm lượng trong mô cơ là 0,11÷0,12%) có tác dụng kháng vi khuẩn, kìm hãm sự phát triển của khối u ác tính sẽ mở ra triển vọng điều trị bệnh ung thư trong tương lai

Chất thorotonin được chiết từ hải sâm có hoạt tính sinh học cao Chất này có khả năng chống oxy hóa tế bào và chống sự phát triển của tế bào vì vậy cũng được sử dụng để hạn chế sự phát triển của tế bào ung thư, cũng như quá trình điều trị bệnh ung thư trong tương lai gần

Saponin trong cơ thịt của hải sâm, có hoạt tính sinh học cao, từ nó có thể chế thành các loại thuốc gây mê, thuốc trợ tim, chữa ung thư Bằng các phương pháp hiện đại, các nhà khoa học đã phát hiện 3 hợp chất có cấu trúc mới từ hải sâm được đặt tên là A3, A4 và holothurigenin B Ba chất này thể hiện hoạt tính gây độc tế bào trên 3 dòng tế bào ung thư trên người là ung thư gan, ung thư biểu mô và ung thư màng tử cung

Từ bốn loài hải sâm là hải sâm đen, hải sâm trắng, hải sâm vú và hải sâm mít các nhà khoa học đã nghiên cứu và sản xuất thực phẩm bổ dưỡng Hasamin Hasamin

có các nguyên tố vi lượng với hàm lượng cao, chứa đầy đủ các amino acid, đặc biệt là các amino acid không thay thế quý, các chất có hoạt tính sinh học cao vừa có tác dụng bồi dưỡng sức khỏe, chống lại sự mệt mỏi cơ thể, căng thẳng khi làm việc vừa tăng cường miễn dịch Nhiều công ty dược phẩm trên thế giới đã sản xuất dược phẩm bằng hải sâm dưới dạng dầu, kem, thuốc xức và uống

Ở Malaisia chiết xuất được chất có hoạt tính sinh học có tên địa phương là Air Gamat nghĩa là nước hải sâm nổi tiếng để điều trị hen suyễn, làm lành các vết thương

do xây xát, sau khi phẫu thuật hoặc bị bỏng

Hải sâm được sử dụng trong thực đơn cho các vua chúa Trung quốc, được liệt vào hạng cao lương mỹ vị Từ xưa, hải sâm được coi là “ Tứ đại danh thái” cùng với

óc khỉ, tay gấu và yến sào của ẩm thực cổ truyền phương Đông Nhiều danh y coi hải sâm là bát trân “cao lương mỹ vị” nổi tiếng cùng với yến sào, bào ngư, vi cá…Với mục đích làm thực phẩm bổ dưỡng, làm thuốc chữa bệnh Người ta hay phối hợp hải sâm với thực phẩm, vị thuốc khác để chế biến thành món ăn - bài thuốc độc đáo chữa bệnh viêm loét dạ dày, tá tràng, ho ra máu, suy nhược thần kinh, cao huyết áp, xơ vữa động mạch, táo bón, đau lưng, suy giảm trí nhớ, trĩ, xuất huyết, đái tháo đường, liệt dương, huyết áp cao, động kinh, thiếu máu…

Vì vừa có giá trị dinh dưỡng cao vừa có giá trị dược học lớn, nên hải sâm được

dân gian gọi là “Sâm của biển”

1.1.8 Một số sản phẩm thực phẩm và quy trình công nghệ chế biến từ hải sâm 1.1.8.1 Một số sản phẩm thực phẩm chế biến từ hải sâm

Hiện nay do nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng là sử dụng các sản phẩm thực phẩm vừa có tính dinh dưỡng cao vừa có giá trị dược học lớn Vì vậy, bên cạnh một số sản phẩm thực phẩm về yến sào, vi cá, bào ngư Những năm gần đây, trong nhà hàng đã bắt đầu sử dụng các món ăn chế biến từ hải sâm rất được người tiêu dùng ưa chuộng, điển hình một số sản phẩm sau:

- Hải sâm xào nấm đông cô, súp hải sâm hoặc cháo hải sâm, hải sâm cơm cháy, hải sâm nhồi cá thác lác, hải sâm xào thập cẩm, hải sâm nấu gân heo

Dưới đây là một số sản phẩm hiện hành có trong thực đơn hàng ngày ở nhà hàng, khách sạn và nhất là ở các cửa hàng ăn của người Trung quốc

Hình 1.2 Súp hải sâm Hình 1.3 Hải sâm nấu gân heo

Hình 1.4 Cơm cháy hải sâm Hình 1.5 Hải sâm xào nấm đông cô

Hình 1.6 Cháo hải sâm

1.1.8.2 Một số quy trình công nghệ chế biến hải sâm

a) Quy trình chế biến hải sâm vú trắng khô ở Indonesia

Nguyên liệu hải sâm→luộc→rạch bụng để lại hai đầu 1÷3 cm→bỏ ruột→rửa sạch→ lấy thịt→rửa lại bằng nước lạnh sạch→cho các que chống hai thành mép thịt

→ đặt lên vỉ phơi nắng hoặc xông khói → đạt độ ẩm → tách que và buộc lại để định hình →phân loại→bao gói

b) Quy trình chế biến hải sâm vú trắng khô ở Philipin

Nguyên liệu hải sâm → mổ bụng → moi ruột → rửa lần 1→ luộc lần 1→ làm mát → vùi trong cát từ 15-18 giờ → cọ sạch → rửa lần 2 bằng nước lạnh sạch → luộc lần 2 → làm mát → cho các que chống hai thành → đặt lên vỉ phơi nắng hoặc xông khói

→ đạt độ ẩm → tách que và buộc lại để định hình → phân loại → bao gói → bảo quản

c) Quy trình chế biến hải sâm (chủ yếu là hải sâm rít và hải sâm vú trắng) khô ở Việt Nam

Nguyên liệu hải sâm → phân loại→ rạch bụng tách nội tạng →rửa sạch→luộc trong nước muối 30%o → tách vỏ lấy thịt → cho các que chống hai thành co thịt →

hình→ phân loại → bao gói→ bảo quản

d) Quy trình chế biến hải sâm khô được ngư dân Vĩnh Trường, Nha Trang áp dụng

Nguyên liệu hải sâm→phân loại→ rạch bụng tách nội tạng→ ngâm nước tro qua đêm → rửa sạch→luộc trong nước muối 30%o → tách vỏ, lấy thịt → cho các que chống hai thành cơ thịt → phơi nắng ( hoặc sấy)→ đạt độ ẩm → tách que và buộc lại

để định hình → bao gói → bảo quản

Nhìn chung quy trình chế biến hải sâm khô ở một số nước trên thế giới và ở Việt Nam trên cơ bản không khác nhau nhiều Tuy nhiên trong sản xuất cần lưu ý đến đặc tính cơ thịt của hải sâm là chứa nhiều colagen thuộc loại đạm keo, vì vậy nếu luộc sôi trong nước muối ở nồng độ cao và ở thời gian dài sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và

độ ẩm của hải sâm Mặt khác khi phơi hoặc sấy hải sâm phải có chế độ nâng nhiệt từ

từ, tránh hiện tượng nâng nhiệt cao đột ngột làm lớp da bên ngoài hải sâm khô cứng nhưng thịt hải sâm bị chín nhão, không thể đạt độ ẩm, dễ bị hư hỏng khi bảo quản

e) Quy trình chế biến đồ hộp hải sâm (Đỗ Minh Phụng, ĐHNT)

Nguyên liệu hải sâm

Ngâm trong nước ấm 600C - 800C, thời gian 12 giờ

Xử lý sơ bộ bằng nhiệt, nấu nối

áp suất 3 giờ, nồi thường 5giờ

1.1.9 Tình hình nghiên cứu về hải sâm trên thế giới và Việt Nam

1.1.9.1 Các công trình nghiên cứu về hải sâm ở ngoài nước

Các nhà khoa học trên Thế giới đã nghiên cứu về hải sâm từ rất lâu, có thể bắt đầu từ những năm 30 của thế kỷ trước Cho đến trước năm 1972, có nhiều công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu tạo, sinh thái, sinh sản, điều kiện môi trường sống của hải sâm, hàm lượng và thành phần sinh hóa, một số chất hoạt tính sinh học ở dạng thô, các enzyme có trong thịt hải sâm Tất cả các kết quả đều đưa ra kết luận hải sâm là động vật giàu các chất dinh dưỡng và có chứa các chất có hoạt tính sinh học

Và bắt đầu từ năm 1972 đến nay, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học hiện đại, các trang thiết bị sử dụng trong nghiên cứu có tính chính xác hơn, các nhà khoa học cũng đã để tâm nghiên cứu về hải sâm một cách toàn diện và tinh vi hơn Có thể tổng quát một số công trình nghiên cứu đã được công bố sau:

Năm 1982, Svetashev V.I., Latyshev N.A., Dicarev V.P đã nghiên cứu thành phần phospholipid có trong hải sâm như sau: phát hiện được các phospholipid hay còn gọi là leucitin, phosphotiddletthanolamin (PE) và phosphotidilserin (PS) với hàm lượng 24,8-54,9% so với tổng số phospholipid [60]

Choe (1983) nghiên cứu về hệ enzyme trên cơ thể hải sâm, kết quả nghiên cứu tác giả cho thấy trong hải sâm có các enzyme như: Amylase, protease, dipeptiase, celluloza Trong thành phần ruột hải sâm có phospholipase, lipase [54]

B Ecckopiexuu (1986), nghiên cứu về thành phần và cấu trúc cơ thịt hải sâm, tác giả đã chứng minh rằng trong mô cơ hải sâm chứa nhiều thể keo (46- 65%) tổng

số đạm, phân tích thành phần chất keo có tới 17 acid amin [64]

Một số nhà khoa học ở Nga (1991) đã nghiên cứu thành phần hóa học của hải sâm khô Viễn Đông (Liên Xô cũ) Kết quả nghiên cứu cho thấy, thành phần mô hải sâm có phospholipid, hàm lượng này chiếm 28,4 - 60,2% trong tổng số lipid Ngoài ra, còn có các chất có hoạt tính sinh học cao, có tác dụng kìm hãm sự phân bào và ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thần kinh [68]

Năm 1994, Chen Jiaxin cho rằng cơ thịt hải sâm có giá trị dinh dưỡng cao Thành phần protein của hải sâm khô có hàm lượng lớn hơn 50% trong đó có glucosaminogly- là chất có hoạt tính sinh học cao, được sử dụng như một dược phẩm

Theo I.Fanicova và G.Vasaca ( 1995), xác định các chất khoáng trong túi da cơ của hải sâm (mg% theo khối lượng tươi): S03 là 298; P2O5 là 179; Ca là 3,0; Mg là 0,36; Fe là 8,2; Cu là 2,8; I2 là 0,01-0,07% [56]

Greshffan Jpacx (2000), nghiên cứu các phương thức chế biến và thành phần sinh hóa trong sản phẩm Đối tượng nghiên cứu là hải sâm thuộc vùng Vanex ở biển

Ân Độ Dương và Thái Bình Dương Kết quả nghiên cứu cho biết, thịt hải sâm chế biến thành phẩm dạng phơi khô, hun khói, có hàm lượng khoáng 15÷30%, hàm lượng protein từ 35 ÷52%, hàm lượng nước 21÷30% Qua đó cho thấy, phương thức chế biến ảnh hưởng thấp đến giá trị dinh dưỡng trong thịt hải sâm [2]

b) Về các chất có hoạt tính sinh học của hải sâm

Tháng 5 năm 2000, chính phủ Newzealand tổ chức buổi hội thảo bàn về các biện pháp đẩy mạnh nuôi, đặc biệt nghiên cứu sản phẩm có giá trị gia tăng từ hải sâm (nghiên cứu chiết suất các chất có hoạt tính sinh học phục vụ đời sống cho con người)

Theo tìm hiểu của Li Xiangmin năm 1997, thì hải sâm sau khi làm sạch nội tạng thường được chế biến bằng cách nấu và làm khô Trong quá trình chế biến cần kiểm soát nhiệt độ để tránh làm tổn thất các thành phần dinh dưỡng có trong hải sâm, đặc biệt là các chất có hoạt tính sinh học [62]

Từ hải sâm chiết được chất có hoạt tính sinh học bổ sung vào kem đánh răng Gamdent có khả năng giúp trị các bệnh sưng nướu răng (lợi) kinh niên

Trong lipid của hải sâm có hai hợp chất có khả năng chống sưng: Một chất có đặc điểm tương tự dầu cá, chất thứ hai là hỗn hợp acid béo có nhánh, thành phần chính

là 12-MTA (methyltetradecanoic acid) Hợp chất này và chất biến đổi khác 13-MTA là những chất ức chế rất mạnh hoạt động của hệ men 5-LOX (Lypoxygenasse system) Nhóm chất ức chế 5-LOX đang được nghiên cứu để chế tạo các dược phẩm trị suyễn, sưng loét dạ dày, ruột và thấp khớp (The Prostate số 55-2003)

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học tại Universidad Autonomwde Baja Caliornia, đã xác định được hai triterpinoid olygoglycoside loại holostan là Parvimosides A và B trích từ Hải sâm Stichopus parvimensis có hoạt tính sinh học cao hơn các chất cùng họ đã nghiên cứu trước đây (Journal of Natural Products số 68-2005)

Chất Holothurin thô được trích từ hải sâm Actynopyga agassiz (vùng biển Bahama) giúp cơ thể có sức đề kháng tốt với sự nhiễm vi sinh vật gây bệnh (The Journal of Eukaryotic Microbiology số 17-2007)

Nhóm nghiên cứu quốc tế PLoS Pathogens, năm 2005, nghiên cứu tách chiết một loại protein được gọi là lectin từ hải sâm Holothuria scabra Jaeger Các nhà khoa học đã cho protein lectin vào ruột của các con muỗi mang ký sinh trùng sốt rét Kết quả cho thấy protein này đã có tác dụng kìm hãm các ký sinh trùng sốt rét phát triển Theo các nhà nghiên cứu, phát hiện này giúp đem lại hy vọng tìm ra các phương pháp ngăn ngừa việc lây truyền bệnh sốt rét trong tương lai [53]

Trong nghiên cứu từ khoa dược, bệnh viện Xijing, Đại học quân y Tây an (Trung Quốc) ghi nhận có ba glycosides loại Holostan: Argosside F, Impatienside B và Pervicosside D trích từ hải sâm Holothuria axiloga có tính kháng nấm gây bệnh tương đối mạnh (Planta Medica số tháng 2-2009)

1.1.9.2 Các công trình nghiên cứu về hải sâm ở trong nước

Cũng giống như các nhà khoa học trên thế giới, các nhà khoa học trong nước cũng đã nghiên cứu về hải sâm từ những năm 70 của thế kỷ trước, tuy nhiên, chủ yếu nghiên cứu về thành phần khối lượng, thành phần sinh hóa và một số tính chất dược học trong thịt hải sâm Qua tham khảo tài liệu, các công trình nghiên cứu về hải sâm ở trong nước có thể được tóm lược như sau:

a) Về địa điểm phân bố, đặc điểm sinh thái, sinh sản nhân tạo của hải sâm

Đoàn nghiên cứu Hải Dương Học đã khảo sát hải sâm ở vùng biển phía Nam Việt Nam, từ năm 1981 đến khoảng 1990 Đưa ra kết luận, hải sâm ở vùng biển phía Nam Việt Nam có thành phần loài rất phong phú và đa dạng, thống kê được 53 loài Chúng được phân bố nhiều ở vùng biển Khánh hòa, Phú yên, Phú quốc, Thổ chu, Trường sa và Côn đảo Đồng thời cũng cho thấy hải sâm là nguồn hải sản quý hiếm, nhất là khu vực ven biển Khánh Hòa và các vùng đảo Phú Quốc - Kiên Giang [41]

Đào Tấn Hổ (1991) đã khảo sát nguồn lợi hải sâm ở vùng biển phía Nam Việt Nam và cho biết rằng hải sâm sống ở những vùng đất đá cứng hoặc trên bùn cát, nồng

độ muối thích hợp cho sự phát triển của hải sâm là 23 – 30%o Các yếu tố của môi trường như nhiệt độ, nồng độ muối, hàm lượng mùn bã hữu cơ và chất đáy đều làm ảnh hưởng tới sự phát triển của hải sâm [15]

Năm 2004, Nguyễn Đình Quang Duy và cộng sự, Viện nghiên cứu nuôi trồng Thủy sản III đã nghiên cứu thành công và hoàn thiện quy trình sản xuất giống nhân tạo hải sâm Quy trình đã dùng phương pháp sốc nhiệt kết hợp với tia cực tím để kích thích hải sâm phóng tinh và đẻ trứng Sau khi trứng nở, ấu trùng được nuôi trong bể đến lúc hải sâm con có trọng lượng từ 2g trở lên là có thể thả nuôi thương phẩm [13]

b) Về một số thành phân hóa học của hải sâm

Năm 1978, Trần Văn Hầu, nghiên cứu về thành phần dinh dưỡng của hải sâm, đã cho biết, trong mô mỡ hải sâm chứa nhiều acid béo không no, các vitamin có hàm lượng dinh dưỡng như : Vitamin B2, B6, B12…và nhiều chất khoáng: Na, P, I, Cu rất lớn

Năm 1981, Nguyễn Ngọc Thạch nghiên cứu về vệ sinh an toàn thực phẩm trong hải sâm, kết quả nghiên cứu đã công bố và đánh giá "Hải sâm là mặt hàng xuất khẩu

an toàn" Tác giả cho biết, các loài hải sâm thuộc đối tượng nghiên cứu thì có hơn 95% không có chất độc Hầu hết các chất độc trong hải sâm hòa tan vào nước trong quá trình chế biến [25]

Năm 1982, Lâm Ngọc Trâm, Nguyễn Kim Hùng, Nguyễn Thị Lĩnh, Bùi Huy Khoa, nghiên cứu thành phần phospholipid và acid béo của một số loài hải

sâm Holothuroidae vùng biển Nha Trang Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong thịt hải

sâm chứa các thành phần phospholipid và acid béo không no Đặc biệt là các acid béo không no không thay thế có hoạt tính sinh học cao như: leucitin (PC), và các acid béo không bão hòa EPA, ARA, DHA [32]

Lâm Ngọc Trâm và cộng sự (1991-1992) đã xác định các phospholipid, acid béo của một số loài hải sâm có hàm lượng khoảng 0,26-0,83 so với lipid tổng số

Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng (1997) nghiên cứu về hệ enzyme trong ruột hải sâm Kết quả nghiên cứu cho biết, enzyme amylase trong ruột hải sâm hoạt động thích hợp ở pH = 6,2 và nhiệt độ thích hợp 400C Ngoài ra, có thể chiết xuất enzyme pepsin trong ruột hải sâm làm tác nhân gây đông tụ casein sữa, ứng dụng làm pho mát [6]

Phạm Xuân Kỳ (2004) đã nghiên cứu thành phần và biến động các acid béo

có giá trị dinh dưỡng ở một số sinh vật biển như: hải sâm, cầu gai, các loài san hô, rong biển… cho thấy, hải sâm có rất nhiều acid béo không no quý hiếm

c) Về các chất có hoạt tính sinh học và một số sản phẩm chế biến từ hải sâm Năm 1984, cùng với sự giúp đỡ của các chuyên gia Liên Xô phối hợp với chuyên gia sinh học Việt Nam, nghiên cứu về các hợp chất có hoạt tính sinh học trong thủy sản, lúc đó tại Viện Sinh học phát triển Matxcơva đã nghiên cứu chiết rút Phospholipid từ Saponin và một số chất có hoạt tính sinh học cao từ hải sâm ở vùng biển Nha Trang Đó là chất dược học quý của hải sâm, ngày nay các nhà khoa học tiến hành nghiên cứu sâu theo hướng thực phẩm chức năng [2]

Hoàng Xuân Vinh, năm 1988, đã kết luận chất Holothurin chiết từ hải sâm Actynopyga agssigib có tác dụng làm ngưng thần kinh co cơ và từ Stichopus Japonicus chiết rút holothurin có hứa hẹn trong điều trị ung thư

Đỗ Minh Phụng và cộng sự (1994) nghiên cứu sản xuất đồ hộp hải sâm tự nhiên và đồ hộp hải sâm hầm giò heo từ nguyên liệu hải sâm khô [2005]

Nguyễn Văn Cường, Nguyễn Kim Độ, Nguyễn Thị Diệu Thuý, Quyền Đình Thi, Đậu Hùng Anh, Hồ Kiều Diễm, Nguyễn Tài Lượng (2001), tiến hành tách chiết

và xác định tính chất của lectin, peptide từ hải sâm (Holothuria scabra) Kết quả cho

thấy, lectin có hoạt tính ngưng kết tế bào hồng cầu ở người đạt 1,940 đv Lectin được kết tủa bằng ammonium sulphate và sắc kí trao đổi ion trên DEAE-Cellulose Hiệu suất tách chiết 9,3%, hoạt tính sinh học tăng 24 lần so với lectin thô Qua đó cho thấy trong hải sâm có nhiều chất có hoạt tính sinh học chữa bệnh cho con người, điều này

cho thấy hải sâm là nguồn nguyên liệu dùng để chế biến thực phẩm chức năng

Các nhà khoa học Viện nghiên cứu Sinh học đã nghiên cứu sản xuất thành công chế phẩm viên nang tăng lực cho vận động viên (dự án KC04-DA-2 cấp nhà nước 2002-2004) từ hải sâm Chế phẩm này có tác dụng ngăn ngừa tổn thương tế bào, bổ trợ chức năng gan, thận, giảm 6-12% cholesterrol máu

Các nhà khoa học tại Viện khoa học và kỹ thuật Việt Nam (Hà Nội) đã trích ly

được từ hải sâm Holothuria scabra hai loại triterpen glycosde: Holoyhurin A3 và A4

Hai loại này có hoạt tính sinh học diệt bào mạnh trên các tế bào ung thư dòng KB ( liều IC50 của A3 là 0,87 µg/ml và của A4 là 0,32 µg/ml), dòng Hep-G2 (IC50 là 1,12

(2006-2008), từ đó đã sản xuất thực phẩm bổ dưỡng Hasamin Hasamin có các nguyên

tố vi lượng với hàm lượng cao, các amino acid và hoocmon có tác dụng bổ dưỡng và tăng cường miễn dịch [9]

Như vậy, qua tham khảo các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước, hầu

hết chưa đi vào nghiên cứu quy trình công nghệ chế biến thực phẩm có giá trị gia tăng

từ Thủy sản nói chung và hải sâm là loài thủy sản có giá trị cao về dinh dưỡng và dược học nói riêng Vì vậy đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng hải sâm (Holothuria scabra) trong quá trình sấy lạnh và bảo quản, đề xuất quy trình sản xuất thực phẩm hải sâm sấy lạnh” là hướng đi cần thiết để làm đa dạng hóa các sản phẩm chế biến có giá trị gia tăng từ hải sâm Sản phẩm này có thể

sử dụng trực tiếp làm thực phẩm hoặc để chế biến phối trộn với các chất khác làm tăng giá trị dinh dưỡng của thực phẩm

1.2.TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY [18, 21]

1.2.1 Sự khuếch tán nước trong nguyên liệu

Quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu gọi là sấy Trong công nghiệp thực phẩm, người ta sấy nguyên liệu, bán thành phẩm và sản phẩm đã chế biến sẵn để giảm trọng lượng, tăng hàm lượng chất khô, ngăn ngừa hoặc làm chậm quá trình lý hóa, sinh hóa

và các quá trình khác có thể làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm

Trong quá trình sấy xảy ra quá trình trao đổi nhiệt và quá trình trao đổi chất cụ thể là quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy và quá trình truyền ẩm từ vật sấy vào môi trường Các quá trình trên xảy ra đồng thời trên vật sấy và chúng có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau

Sự khuếch tán ẩm từ nguyên liệu vào môi trường có hai quá trình:

1.2.1.1 Quá trình khuếch tán ngoại

Khuếch tán ngoại là sự dịch chuyển của hơi nước từ bề mặt nguyên liệu vào không khí ẩm mà động lực của nó là sự chênh lệch áp suất của hơi nước trên bề mặt nguyên liệu với áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí ẩm, sự chêch lệch đó là ∆P = E – e Lượng nước bay hơi tỷ lệ thuận với ∆P, bề mặt bay hơi và thời gian làm khô

Tốc độ bay hơi được biểu diễn như sau:

dN = B(E-e).F.dt Trong đó: N là lượng nước bay hơi (kg)

F là diện tích bề mặt bay hơi (m2)

t là thời gian bay hơi (h)

B là hệ số bay hơi

E là áp suất hơi nước trên bề mặt nguyên liệu (mmHg)

e là áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí ẩm (mmHg) Như vậy để tăng lượng ẩm bay hơi trong quá trình làm khô, ta có thể thay đổi một số thông số như sau:

- Tăng diện tích bề mặt bay hơi bằng cách làm giá đỡ nguyên liệu ở dạng lưới

để ẩm có thể bay hơi cả phía trên và phía dưới

- Tăng E (áp suất hơi nước trên bề mặt nguyên liệu) bằng cách tăng nhiệt độ của nguyên liệu hoặc tăng nhiệt độ của tác nhân sấy Phương pháp này chỉ áp dụng cho những nguyên liệu chịu được nhiệt độ cao, phần lớn các nguyên liệu thủy sản khi sấy ở nhiệt độ cao chất lượng sẽ bị giảm đi nhiều

- Giảm e (áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí ẩm) bằng cách làm lạnh không khí xuống dưới nhiệt độ đọng sương để tách một lượng hơi nước trước khi vào thiết bị gia nhiệt để sấy Khi sấy ở nhiệt độ ẩmng cao thì áp suất của hơi nước trên

bề mặt nguyên liệu bé nhưng áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí ẩm cũng bé nên hạn chế được sự giảm động lực của quá trình sấy Nếu so với phương pháp sấy bằng không khí nóng ở cùng một nhiệt độ thì sấy lạnh sẽ có ∆P = E – e lớn hơn nên thời gian sấy và chất lượng sản phẩm sẽ tốt hơn

1.2.1.2 Quá trình khuếch tán nội

Khuếch tán nội là quá trình chuyển dịch của hàm ẩm trong nguyên liệu ra bề mặt ngoài của nguyên liệu Động lực của quá trình khuếch tán nội là sự chênh lệch về

độ ẩm giữa các lớp bên trong và bên ngoài nguyên liệu Nếu sự chênh lệch về độ ẩm càng lớn tức là gradien độ ẩm lớn sẽ làm cho tốc độ khuếch tán nội càng nhanh

Tốc độ khuếch tán nội được biểu diễn như sau:

dx

dc F K dt

dW

.





Trong đó: W là lượng nước khuếch tán (kg)

t là thời gian khuếch tán (h)

K là hệ số khuếch tán

F là diện tích bề mặt khuếch tán (m2) dc/dx là gradien nồng độ ẩm

Sự di chuyển ẩm trong quá trình làm khô, trước tiên là ẩm tự do sau đó là ẩm liên kết hóa lý Ẩm di chuyển trong nguyên liệu có thể bằng hai hình thức là ở thể lỏng hoặc thể hơi, điều này phụ thuộc vào sự liên kết ẩm Ẩm liên kết hấp phụ khuếch tán dưới dạng hơi, ẩm liên kết thẩm thấu, kết cấu và tự do sẽ khuếch tán ở dạng lỏng Nguyên liệu thủy sản nói chung và hải sâm nói riêng thường là dạng keo xốp nên sự di chuyển ẩm trong quá trình làm khô được tiến hành bằng cả hai hình thức là ở thể lỏng

và thể hơi

1.2.1.3 Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại

Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có mối quan hệ mật thiết với nhau, tức khi khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể tiếp tục và như thế độ

ẩm nguyên liệu mới được giảm dần Nếu cường độ khuếch tán nội nhanh hơn cường

độ khuếch tán ngoại thì quá trình bay hơi nước trong nguyên liệu sẽ nhanh hơn, tuy nhiên điều này ít xảy ra Nếu cường độ khuếch tán nội bé hơn khuếch tán ngoại thì bề mặt của nguyên liệu dễ bị tạo màng khô làm ảnh hưởng xấu đến quá trình dịch chuyển

ẩm Trong quá trình sấy nếu cường độ khuếch tán ngoại lớn hơn cường độ khuếch tán nội thì cần phải tiến hành sấy gián đoạn tức là đình chỉ hoặc hạn chế quá trình khuếch tán ngoại hay gọi là quá trình sấy có ủ ẩm Trong quá trình sấy ở giai đoạn đầu khi hàm nước trong nguyên liệu nhiều làm cho sự dịch chuyển ẩm lớn nên cường độ khuếch tán nội thường phù hợp với cường độ khuếch tán ngoại và lượng ẩm thoát ra được nhiều, vì vậy ở giai đoạn này có thể tăng vận tốc chuyển động của không khí để tăng khả năng dịch chuyển ẩm Nhưng vào giai đoạn cuối của quá trình sấy, khi hàm nước trong nguyên liệu còn ít trong khi đó cường độ bay hơi ở mặt ngoài nhanh mà cường độ khuếch tán nội bé nên bề mặt dễ tạo màng cứng làm ảnh hưởng xấu đến quá trình khuếch tán nội Chính vì vậy ở giai đoạn sấy giảm tốc nên hạn chế cường độ khuếch tán ngoại bằng cách giảm vận tốc chuyển động của không khí

1.2.2 Các giai đoạn trong quá trình sấy

Quá trình làm khô vật liệu được chia làm 3 giai đoạn

- Giai đoạn làm nóng vật liệu: Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật liệu vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng cho tới khi nhiệt độ vật liệu đạt đến bằng nhiệt

độ bầu ướt Trong giai đoạn này toàn bộ vật liệu được gia nhiệt, tuy nhiên sự tăng nhiệt độ xảy ra không đồng đều ở phần ngoài và phần trong vật liệu Đối với những vật liệu dễ sấy thì giai đoạn làm nóng sẽ xảy ra rất nhanh

- Giai đoạn sấy đẳng tốc: Là giai đoạn ẩm bay hơi ở nhiệt độ ẩmng đổi (nhiệt độ bầu ướt) do sự chênh lệch giữa nhiệt độ của vật liệu sấy và nhiệt độ của môi trường không khí xung quanh không đổi Ẩm được thoát ra trong giai đoạn này là ẩm tự do Khi độ ẩm của vật liệu đạt đến trị số giới hạn thì giai đoạn sấy đẳng tốc sẽ dừng lại Quá trình sấy đẳng tốc phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của không khí, nhiệt độ bầu khô, vận tốc dịch chuyển của không khí

- Giai đoạn sấy giảm tốc: Khi kết thúc giai đoạn sấy đẳng tốc ẩm tự do đã bay hơi hết, còn lại trong vật liệu là ẩm liên kết Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn so với ẩm tự do và càng tăng lên khi độ ẩm của vật càng nhỏ Do vậy tốc độ bay hơi trong giai đoạn này nhỏ hơn giai đoạn sấy tốc độ ẩmng đổi và càng giảm theo thời gian sấy Quá trình sấy càng tiếp diễn, độ ẩm của vật liệu càng giảm và tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ ẩm của vật liệu cân bằng với độ ẩm của môi trường không khí xung quanh thì quá trình thoát ẩm của vật liệu sấy dừng lại nghĩa là tốc độ sấy bằng không

1.2.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình làm khô

1.2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí

Nhiệt độ sấy càng cao thì tốc độ làm khô sẽ nhanh hơn, nhưng nhiệt độ sấy cũng chỉ nên nằm trong giới hạn cho phép vì nhiệt độ cao sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, bề mặt ngoài dễ bị tạo màng cứng làm cản trở đến sự dịch chuyển ẩm

từ trong ra ngoài và nếu nhiệt độ sấy quá thấp thì quá trình làm khô sẽ bị chậm lại dẫn đến chất lượng sản phẩm bị giảm do sự phân hủy

Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới tốc độ biến nâu của sản phẩm Theo các nhà nghiên cứu thì nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt tăng sẽ làm tăng tốc độ phản ứng Mailard (phản ứng kết hợp giữa các amino acid và aldol) Như vậy trong quá trình làm khô phản ứng Maillard đã làm cho màu sắc của sản phẩm thủy sản giảm xuống, đồng thời hàm lượng các amino acid cũng bị giảm do tham gia vào phản ứng Maillard nên mùi vị của sản phẩm cũng bị giảm xuống

1.2.3.2 Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động của không khí

Vận tốc chuyển động của không khí ảnh hưởng lớn đến quá trình làm khô, nếu vận tốc chuyển động của không khí quá lớn sẽ làm cho hệ số bay hơi lớn nên sẽ làm tăng cường độ khuếch tán ngoại dẫn đến sản phẩm sấy dễ bị tạo màng cứng ở lớp ngoài Nhưng nếu vận tốc chuyển động của không khí quá bé thì tốc độ làm khô sẽ bị

chậm lại và sản phẩm dễ bị mốc, bị thối rữa tạo thành lớp dịch nhầy có màu và mùi khó chịu Vận tốc chuyển động của không khí chỉ ảnh hưởng đến giai đoạn sấy đẳng tốc nhưng sang giai sấy giảm tốc thì không đáng kể

1.2.3.3 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí

Độ ẩm tương đối của không khí là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm khô Độ ẩm tương đối của không khí càng lớn thì quá trình làm khô sẽ chậm lại Theo một số nghiên cứu cho thấy nếu độ ẩm tương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình làm khô chậm lại rõ rệt và trên 80% thì quá trình làm khô dừng lại và bắt đầu xảy ra hiện tượng nguyên liệu hút ẩm trở lại Độ ẩm tương đối của không khí quá nhỏ cũng không tăng được tốc độ sấy vì tốc độ làm khô phụ thuộc nhiều vào sự khuếch tán nội của nước trong nguyên liệu

Ở Việt Nam độ ẩm của không khí khá cao, thường trên 80% nếu làm khô tự nhiên thì thời gian sấy sẽ bị kéo dài làm giảm chất lượng của sản phẩm Để giảm độ

ẩm tương đối của không khí có thể tiến hành bằng hai cách:

- Tăng nhiệt độ của không khí (tác nhân sấy) Tuy nhiên khi tăng nhiệt độ của thì dễ làm ảnh hưởng xấu tới chất lượng của sản phẩm

- Làm lạnh để tách bớt nước chứa trong không khí ẩm sau đó lại tăng nhiệt độ của không khí lên cho phù hợp để đưa vào thiết bị sấy, đây chính là cơ sở của phương pháp sấy lạnh để có thể giảm chất lượng của sản phẩm trong quá trình làm khô

1.3.TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY LẠNH [31]

1.3.1 Cơ sở lý luận về sấy lạnh

Cơ chế thoát ẩm ra khỏi nguyên liệu sấy là quá trình khuếch tán ngoại và quá trình khuếch tán nội Khuếch tán ngoại có xảy ra thì khuếch tán nội mới được tiến hành Động lực của quá trình khuếch tán ngoại là sự chênh lệch áp suất hơi nước trên

bề mặt nguyên liệu với áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí ẩm Với phương pháp sấy đối lưu bằng không khí nóng để tăng động lực của quá trình khuếch tán ngoại bằng cách tăng nhiệt độ của tác nhân sấy và thường là không khí nóng Tuy nhiên với phương pháp sấy trên do nhiệt độ của không khí tiếp xúc với nguyên liệu sấy cao nên thường làm giảm chất lượng của sản phẩm

Với phương pháp sấy lạnh, để tăng động lực của quá trình khuếch tán ngoại, người ta giảm áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí ẩm và được tiến hành bằng một trong hai phương pháp sau:

- Phương pháp làm lạnh: Không khí ẩm được làm lạnh đến nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương để tách bớt một lượng nước chứa trong không khí ẩm và nguyên

lý làm việc được thể hiện trên hình 1.7

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý làm việc của phương pháp sấy lạnh

Ký hiệu

1 Máy nén 6 Van điện từ

Không khí đi qua giá đỡ nguyên liệu sấy (8) làm cho lượng ẩm chứa trong không khí ẩm tăng lên do ẩm từ nguyên liệu sấy bay hơi vào, sau đó đi qua dàn lạnh (2) và không khí ẩm được làm lạnh đến nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương làm cho

ẩm chứa trong không khí ẩm ngưng tụ trên bề mặt dàn lạnh và chảy vào máng hứng (10), lượng nước ngưng tụ trên chính là lượng ẩm thoát ra từ nguyên liệu sấy

Không khí sau khi qua dàn lạnh được tách ẩm và nhiệt độ hạ xuống rồi đi vào dàn nóng nhiệt độ được tăng lên nhưng hàm ẩm vẫn không đổi, sau đó được đi vào giá

đỡ nguyên liệu và quá trình được lặp lại như trên Khi nhiệt độ trong phòng sấy lớn rơle nhiệt độ sẽ tác động tới van điện từ (6) mở ra để thải bớt nhiệt qua dàn ngưng phụ (7), để điều chỉnh nhiệt độ trong buồng sấy được ổn định

- Phương pháp hút ẩm: Cho không khí ẩm đi qua các máy khử ẩm để hấp thụ hơi nước Không khí sau khi khử ẩm được gia nhiệt làm nóng đến nhiệt độ mà công nghệ sấy yêu cầu rồi cho đi qua nguyên liệu sấy Như vậy quy luật dịch chuyển ẩm từ trong nguyên liệu ra bề mặt rồi bay hơi vào môi trường hoàn toàn như sấy đối lưu bằng không khí nóng

Trong hai phương pháp khử ẩm trên thì phương pháp làm lạnh có tính khả thi

và hiệu quả kinh tế hơn so với phương pháp hút ẩm

Kỹ thuật sấy lạnh thực phẩm là công nghệ mới, hiện nay công nghệ này đang được sử dụng nhiều trong sản xuất thực phẩm Điều này là do nó có những ưu điểm như sau:

+ Có thể sấy trên nhiều đối tượng và nhiều loại thực phẩm khác nhau vì nhiệt

1.3.2 Một số nghiên cứu về sấy lạnh ở Việt Nam và nước ngoài

1.3.2.1 Các nghiên cứu về sấy lạnh ở Việt Nam

Năm 2003, Phạm Văn Tùy và cộng sự đã nghiên cứu sấy các loại rau quả như

cà rốt, hành, củ cải bằng bơm nhiệt (sấy lạnh), kết quả cho thấy thời gian sấy lâu hơn nhưng chất lượng cảm quan và khả năng bảo toàn về vitamin C cao hơn so với phương pháp sấy bằng không khí nóng Tác giả đã tìm ra được chế độ sấy lạnh cho rau quả:

thời gian sấy 8 đến 10h Kết quả này đã mở ra một hướng mới trong việc tìm phương pháp sấy thích hợp nhằm hạn chế tối đa sự giảm chất lượng sản phẩm [37]

Các nhà khoa học thuộc Viện Ứng dụng công nghệ TP Hồ Chí Minh đã nghiên cứu và chế tạo thành công máy sấy lạnh cho các loại nguyên liệu, tiện lợi cho quá trình sấy các sản phẩm thực phẩm Công trình đã được chuyển giao cho một số cơ sở sản xuất để sấy thử nghiệm các loại trái cây như Mít, Chuối, Dứa…

Trần Văn Vương, năm 2004, Đại học Nha Trang đã nghiên cứu sự biến đổi của Vẹm xanh sau thu hoạch và trong quá trình sấy lạnh, kết quả nghiên cứu cho thấy sản phẩm sấy khô có chất lượng cảm quan và thành phần các chất dinh dưỡng cao hơn so với phương pháp sấy truyền thống, tác giả cũng đề nghị chế độ sấy tối ưu đối với Vẹm xanh ở nhiệt độ 350C, vận tốc gió 3 m/s, độ ẩm không khí từ 20% - 30% [40]

Trần Đại Tiến, năm 2007, Đại học Nha Trang, sau khi nghiên cứu phương pháp sấy và bảo quản mực ống khô lột da đã cho rằng chất lượng của mực khô phụ thuộc vào chế độ sấy lạnh như nhiệt độ sấy, vận tốc gió… Tác giả đưa ra chế độ sấy lạnh thích hợp cho mực ống khô lột da: Nhiệt độ sấy 350C, vận tốc gió 2m/s, độ ẩm không khí dao động từ 20% đến 40% và thời gian sấy 11h [31]

1.3.2.2 Các nghiên cứu về sấy lạnh ở nước ngoài

Năm 1995, Alves – Filho và cộng sự nghiên cứu sấy bột thực phẩm dành cho người ăn kiêng bằng phương pháp sấy lạnh cho thấy sản phẩm sau khi sấy có sự biến tính protein rất ít và giữ được hoạt tính của enzyme so với bột thực phẩm được sản xuất bằng phương pháp sấy chân không thăng hoa [46]

Theo Braun, Dirk và cộng sự, năm 2002, sấy lạnh là một phương pháp sấy tốt

để cải thiện chất lượng sản phẩm thủy sản khô do bởi công nghệ sấy ở nhiệt độ thấp và không phụ thuộc vào điều kiện môi trường không khí bên ngoài, cũng như hiệu quả kinh tế cao do chi phí giá thành thấp [47]

Paul cho rằng sấy lạnh đã được ứng dụng vào thương mại từ năm 1970 và hiện nay đang được nghiên cứu ứng dụng vào nhiều lĩnh vực công nghệ thực phẩm, tác giả cũng đề nghị trong tương lai công nghệ làm khô cá và nguyên liệu thủy sản nên ứng dụng phương pháp sấy lạnh vì nhiệt độ và độ ẩm của không khí tiếp xúc với nguyên liệu sấy thấp

Parachayawarakorn và cộng sự đã nghiên cứu sấy tôm bằng phương pháp sấy lạnh, kết quả cho thấy chất lượng về màu sắc của tôm sau khi sấy tốt hơn so với các phương pháp sấy bằng không khí nóng và hơi quá nhiệt [66]

Theo nghiên cứu của Chua cho thấy sấy lạnh bằng bơm nhiệt có thể điều chỉnh được thời gian và nhiệt độ sấy để hạn chế được sự biến màu của sản phẩm do tác dụng của các phản ứng tạo màu phi enzyme và qua thực nghiệm cho thấy cường độ biến màu giảm đi 87% khi sấy khoai tây, 75% khi sấy ổi và 67% khi sấy chuối so với sấy bằng không khí nóng Do sự giảm được thời gian sấy nên hàm lượng acid ascobic đã tăng lên 20% khi sấy ổi bằng bơm nhiệt so với sấy truyền thống bằng không khí nóng

ở cùng nhiệt độ sấy [49, 50]

Từ một số kết quả nghiên cứu về ứng dụng của công nghệ sấy lạnh trên cho thấy

ở Việt Nam đã nghiên cứu sấy các loại rau quả và nông sản cũng như ở nước ngoài đã nghiên cứu sấy một số thực phẩm Với nguyên liệu là hải sâm có thành phần và hàm lượng các amino acid cao, đặc biệt có chứa nhiều chất có hoạt tính sinh học nên nếu sấy hải sâm ở nhiệt độ cao sẽ làm ảnh hưởng xấu tới chất lượng sản phẩm Chính vì vậy hải sâm làm khô cần phải sấy ở nhiệt độ thấp để hạn chế sự giảm chất lượng

1.4 CÁC BIẾN ĐỔI CỦA SẢN PHẨM TRONG QUÁ TRÌNH LÀM KHÔ 1.4.1 Sự biến đổi về màu sắc, mùi vị và tổ chức cơ thịt

Trong quá trình làm khô màu sắc và mùi vị của sản phẩm bị biến đổi Nguyên nhân là do nguyên liệu bị mất nước, thể tích co rút, bị oxy hóa hay các sắc tố bị khử, đồng thời nồng độ của các thành phần trong tổ chức cơ thịt tăng lên

1.4.1.1 Sự biến đổi về màu sắc

Sản phẩm thủy sản trong quá trình làm khô rất dễ bị biến màu do các phản ứng Maillard, phản ứng oxy hóa các poliphenol…Làm màu sắc của sản phẩm bị biến đổi thường gặp là biến nâu mà chủ yếu là do phản ứng Maillard Phản ứng trên xảy ra do

sự tương tác của nhóm cacbonyl của đường với nhóm amin của các hợp chất amin trong nguyên liệu, phản ứng trên làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm thủy sản khô Cường độ sẫm màu của sản phẩm phụ thuộc vào bản chất của đường, các amino acid, hàm lượng các chất trên trong nguyên liệu cũng như các nhân tố về nhiệt

độ, pH Trong quá trình làm khô tốc độ biến nâu của sản phẩm sẽ tăng cùng với sự tăng nhiệt độ, độ pH và sự giảm hoạt độ nước hay lượng nước chứa trong nguyên liệu Qua phần tổng quan về thành phần hóa học của nguyên liệu Hải sâm có hàm lượng thành phần các amino acid khá cao nên trong quá trình làm khô không được sấy ở nhiệt độ cao và thời gian sấy không được kéo dài để tránh sự biến nâu cho sản phẩm hải sâm khô [34]

Màu sắc của sản phẩm là một trong các chỉ tiêu rất quan trọng Trong khi đó thành phần hóa học của nguyên liệu gần như không đổi do đó cần phải nghiên cứu để chọn chế độ sấy thích hợp mà chủ yếu ở đây là nhiệt độ và thời gian sấy để màu sắc của sản phẩm sau khi sấy đạt yêu cầu và phù hợp với thị hiếu của người tiêu dùng

1.4.1.2 Sự biến đổi về mùi và vị

Trong quá trình làm khô một số chất thơm bay hơi theo ẩm và bị phân hủy, ngược lại một số hương thơm được phát huy hoặc tạo thành, một số mùi tạo thành do các phản ứng Maillard hoặc quynonamin Trong quá trình sấy cũng có thể xuất hiện mùi ôi khét do oxy hóa chất béo nếu thời gian sấy kéo dài hoặc nhiệt độ sấy cao Do

độ ẩm của nguyên liệu giảm làm cho nồng độ chất vị tăng lên đặc biệt là vị ngọt và vị mặn, vị chua đôi khi giảm đi một cách tương đối do lượng acid bay hơi trong sản phẩm bị mất đi

Nguyên liệu hải sâm trong quá trình làm khô nếu cường độ phản ứng thủy phân các protein, các amino acid, lipid và các phản ứng như phản ứng Maillard, qiunonamin, oxy hóa lipid hoặc acid béo xảy ra lớn thì hàm lượng thành phần các amino acid, các hợp chất polyphenol và các acid béo sẽ bị mất đi nhiều làm cho sản phẩm hải sâm khô sẽ có mùi vị kém thơm và ngọt

Phương pháp sấy lạnh được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ thấp nhưng vẫn đảm bảo được thời gian sấy ngắn nên màu sắc và mùi vị của sản phẩm hải sâm khô sẽ được cải thiện so với phương pháp sấy truyền thống bằng không khí nóng

1.4.1.3 Sự biến đổi về tổ chức cơ thịt

Trong quá trình làm khô, do mất nước nên tổ chức cơ thịt của nguyên liệu bị co rút lại chặt chẽ hơn nhưng sự biến đổi đó có sự khác nhau và phụ thuộc vào phương pháp làm khô Nếu sấy bằng không khí nóng do quá trình làm khô chậm nên tổ chức

cơ thịt bị co rút lại nhiều, cấu trúc cơ thịt chặt chẽ và khả năng hút nước phục hồi kém,

vì vậy khi ăn có cảm giác cứng và dai Nhưng nếu sấy bằng các phương pháp khác mà quá trình tách nước được nhanh chóng thì cấu trúc của cơ thịt tương đối xốp, đặc biệt

là sấy chân không thăng hoa do nước trong tổ chức nguyên liệu đầu tiên được đông kết lại sau đó được thăng hoa nhanh chóng để lại các khoảng trống trong tổ chức cơ thịt nên sản phẩm sau khi sấy rất xốp Chính vì vậy mà mức độ hút nước tốt và phục hồi lại gần với trạng thái ban đầu

Trong quá trình làm khô các sợi cơ bị sắp xếp lại khác nhau và mỗi loại cấu trúc của sợi cơ có tính chất vật lý nhất định và nếu sự sắp xếp các sợi cơ trong tổ chức các chặt chẽ thì các sợi cơ càng khó bị cắt rời làm cho cơ thịt bị dai và cứng Ngoài ra tổ chức cơ thịt của sản phẩm thủy sản sau khi sấy còn phụ thuộc vào kết cấu phân tử của các sợi cơ như trạng thái và tính chất của các chất tạo thành sợi cơ có sự biến đổi khác nhau, nếu sau khi làm khô trạng thái và tính chất của các sợi cơ ít biến đổi thì khả năng hút nước phục hồi của sản phẩm sẽ tốt Khả năng hút nước phục hồi của sản phẩm còn phụ thuộc vào cấu trúc protein của sản phẩm sau sấy, nếu mức độ dai cứng của sản phẩm tăng lên là do số liên kết trong phân tử protein đã tăng lên và các liên kết đó bao gồm là các liên kết hydro, liên kết muối, liên kết phân tử và liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết dẫn xuất của protein bị biến tính [34]

1.4.2 Sự biến đổi về hóa học

1.4.2.1 Sự thối rữa và oxy hóa lipid [34, 35]

Phản ứng thủy phân lipid xảy ra khi có enzyme cũng như khi không có enzyme xúc tác Phản ứng xảy ra trong môi trường đồng thể, khi nước hòa tan trong chất béo mới tham gia phản ứng Trường hợp ở nhiệt độ bình thường thì tốc độ thủy phân rất

bé, khi có enzyme thì phản ứng xảy ra ở mặt tiếp xúc giữa nước và lipid tăng lên enzyme lipase có sẵn trong nguyên liệu hoặc do vi sinh vật ở ngoài mang vào

Hiện tượng thủy phân lipid thường xảy ra trong giai đoạn đầu của quá trình làm khô Trong quá trình làm khô và bảo quản các chất béo là lipid và các chất béo rất dễ xảy ra hiện tượng oxy hóa Quá trình oxy hóa càng nhanh khi lipid và các acid béo tiếp

xúc với không khí và nhiệt độ cao

Sự oxy hóa xảy ra như trên sẽ làm cho sản phẩm có mùi khó chịu, có vị đắng khét, làm giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa lipid và acid béo là:

- Hàm lượng lipid và hàm lượng acid béo: Hàm lượng lipid cao thì quá trình oxy hóa nhanh do nồng độ chất tham gia phản ứng nhiều

- Hàm lượng oxy : Oxy là nhân tố tham gia vào quá trình phát sinh và phát triển các quá trình oxy hóa

- Ánh sáng: Ánh sáng có tác dụng thúc đẩy quá trình phát sinh và phát triển oxy hóa lipid