HÓA SINH học QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN THỦY sản

Thành phần hóa học gồm: nước, protein lipid, muối vô cơ, vitamin... Các thành phần này khác nhau rất nhiều, thay đổi phụ thuộc vào giống, loài, giới tính, điều kiện sinh sống,... Ngoài ra, các yếu tố như thành phần thức ăn, môi trường sống, kích cỡ cá và các đặc tính di truyền cũng ảnh hưởng đến thành phần hóa học, đặc biệt là ở cá nuôi. Các yếu tố này có thể kiểm soát được trong chừng mực nào đó. Các thành phần cơ bản của cá và động vật có vú có thể chia thành những nhóm có cùng tính chất.

Hóa sinh học quá trình chế

biến thủy sản

động vật thủy sản

Thành phần hóa học của thủy sản

• Nước

• Protein

• Lipid

• Vitamin,

Thay đổi phụ thuộc vào giống, loài, giới

tính, điều kiện sinh sống, thành phần thức

ăn, môi trường sống,…

Protein cấu trúc ( tơ cơ)

Protein chất cơ( tương cơ)

Protein mô liên kết

Protein

Protein cấu trúc

độ ion khá cao

(>0,5M)

Tham gia hoạt động co rút của cơ

Myosin

Actin

Actomyosin

Tropomyosin

Protein chất cơ (Protein tương cơ)

Gồm myoglobin, myoalbumin, globulin và các enzyme

Chiếm khoảng 25-30% hàm lượng protein trong cá và

12-20% trong mực

Protein mô liên kết

Gồm các sợi collagen, elastin

Có trong mạng lưới ngoại bào, không tan trong nước,

dung dịch kiềm hoặc dung dịch muối có nồng độ ion cao

Nito phi Protein

Trimethylamin ocide (TMAO)

Các acid amin tự do

Ure

Amoniac Creatine

Nito phi protein (Non Protein

Nitrogen)

Nito phi Protein

Trimethylamin ocide (TMAO)

 Có chủ yếu trong các loài cá nước mặn

 Hàm lượng trong cá khác nhau tùy theo loài, điều kiện sinh

sống, kích cỡ

 Có vai trò điều hòa áp suất thẩm thấu của cá → giúp cá

chống lại áp suất thẩm thấu gây ra do sự chênh lệch nồng

độ muối trong nước biển

 Cá được phân loại theo hàm lượng chất béo như sau:

• Cá gầy (< 1% chất béo) như cá tuyết, cá tuyết sọc đen

• Cá béo vừa (<10% chất béo) như cá bơn lưỡi ngựa, cá

nhồng, cá mập

• Cá béo (>10% chất béo) như cá hồi, cá trích, cá thu

 Chất béo của các loài cá béo thường tập trung trong mô

bụng Với cá gầy, hàm lượng chất béo trong cá dự trữ chủ yếu trong gan

Các loại vitamin và chất khoáng

 Cá là nguồn cung cấp chính vitamin nhóm B, vitanin A và D.

 Chất khoáng của cá phân bố chủ yếu trong mô xương, đặc

biệt trong xương sống

 Thịt cá là nguồn giàu sắt, đồng, lưu huỳnh và i ốt Ngoài ra

còn có niken, coban, chì, asen, kẽm

 Tham gia vào quá trình trao đổi chất ở tế bào, tiêu hóa thức

ăn và quá trình tê cứng

 Sau khi cá chết, enzyme hoạt động → quá trình tự phân giải

của cá → mùi vị, trạng thái cấu trúc và hình dạng bên ngoài

 Hàm lượng glucid trong cơ thịt cá rất thấp, thường dưới

0,5%, tồn tại dưới dạng năng lượng dự trữ glycogen

 Sau khi cá chết, glycogen cơ thịt chuyển thành acid lactic,

làm giảm pH, mất khả năng giữ nước

Tính chất của động vật thủy sản

Tính chất vật lý

• Hình dạng : Có thể chia thành 2 dạng cơ bản là cá thân tròn và cá thân dẹt.

• Tỷ trọng của cá: Thay đổi tùy theo bộ phận trên cơ thể của cá, phụ

thuộc vào thân nhiệt của cá.

• Điểm băng : Thông thường điểm băng của các loài cá từ -0,6oC ÷ -2,6oC

• Hệ số dẫn nhiệt: Phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mỡ Ngoài ra, còn

phụ thuộc vào nhiệt độ Nhiệt độ đông kết càng thấp hệ số dẫn nhiệt càng cao.

Tính chất hóa học

• Cơ quan của cá cấu tạo từ những hợp chất nitrogen

→ cấu trúc của cá có độ chắc, độ đàn hồi và độ dẻo dai nhất định

• Cơ thể cá là một dung dịch keo nhớt, trong đó nước là dung

môi

Các biến đổi sau khi chết

Sự biến đổi của động vật thủy sản sau khi chết

Biến đổi cảm quan

 Các biến đổi của cá tươi nguyên liệu: Biến đổi nghiêm trọng

nhất là sự bắt đầu mạnh mẽ của quá trình tê cứng:

• Ngay sau khi chết, cơ thịt cá duỗi hoàn toàn và kết cấu

mềm mại, đàn hồi thường sau đó sẽ lại chuyển sang trạng thái tê cứng

• Thời gian của quá trình tê cứng và mềm hóa chịu ảnh

hưởng của các yếu tố như nhiệt độ, phương pháp xử lý cá, kích cỡ và điều kiện vật lý của cá

Biến đổi cảm quan

 Các biến đổi về chất lượng: 4 giai đoạn

• Giai đoạn 1: Cá rất tươi và có vị ngon, ngọt, mùi như rong

biển Vị tanh rất nhẹ của kim loại

• Giai đoạn 2: Mất mùi và vị đặc trưng pH của thịt cá trở nên

trung tính nhưng không có mùi lạ Cấu trúc cơ thịt vẫn còn tốt

• Giai đoạn 3: Có dấu hiệu ươn hỏng

• Giai đoạn 4: Sự ươn hỏng và phân hủy (thối rữa).

Biến đổi tự phân giải

Sự phân

giải

glycogen

Sự phân hủy ATP

Text

Biến đổi tự phân

giải

Sự phân giải protein

Sự phân cắt TMAO

Sự phân giải gycogen

 Glycogen bị phân giải trong điều kiện không có oxy bằng

con đường Embden – Meyerhof

→ Sự tích lũy acid lactic

→ Giảm pH của cơ thịt cá

→ Điện tích bề mặt của protein sợi cơ giảm

→ bị biến tính cục bộ và làm giảm khả năng giữ nước

Sự phân hủy ATP

 ATP bị phân hủy nhanh → inosine monophosphate (IMP)

bởi enzyme nội bào

 Sự phân giải của IMP tạo thành inosine và hypoxanthine được xúc tác chính bởi enzyme nội bào IMP

phosphohydrolase và inosine ribohydrolase, cùng với sự tham gia của enzyme có trong vi khuẩn

 ATP bị phân hủy xảy ra theo bởi các phản ứng tự phân:

Sự phân hủy ATP

 Trị số K biểu diễn mối liên hệ giữa inosine, hypoxanthine

và tổng hàm lượng của ATP thành phần:

 Trị số K càng thấp, cá càng tươi.

Sự phân giải protein

Sự phân giải protein

Enzyme

cathepsin

Enzyme calpain

Enzyme collagenase

Enzyme cathepsin

 Enzyme quan trọng nhất là cathepsin D tham gia vào quá

trình thủy phân protein nội tại của tế bào tạo thành peptide

ở pH = 2-7

 Sau đó peptide tiếp tục bị phân hủy dưới tác của

cathepsin A, B và C

Enzyme calpain

 Tham gia vào quá trình làm gãy và tiêu hủy protein trong

sợi cơ

Enzyme collagenase

 Giúp làm mềm tế bào mô liên kết

 Gây ra các “vết nứt” hoặc bẻ gãy các myotome khi bảo

quản cá bằng đá trong một thời gian dài hoặc khi bảo quản chỉ trong thời gian ngắn nhưng ở nhiệt độ cao

Sự phân cắt TMAO

 Sự khử TMAO dưới tác dụng của vi khuẩn →

Trimetylamin (TMA) có mùi khó chịu

 Tiến trình này bị ức chế khi cá được làm lạnh

Sự phân cắt TMAO

 Trong cơ thịt của một số loài tồn tại enzyme có khả năng

phân hủy TMAO → dimethylamin (DMA) và formaldehyde (FA)

Biến đổi do vi sinh vật

 Hệ vi khuẩn ở cá vừa mới đánh bắt

 Sự xâm nhập của vi sinh vật

 Biến đổi của vi sinh vật trong suốt quá trình bảo quản

 Vi sinh vật gây ươn hỏng cá

 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật

Hệ vi khuẩn ở cá vừa mới đánh bắt

 Phụ thuộc vào môi trường nơi đánh bắt hơn là vào loài cá.

 Số lượng vi khuẩn trong nội tạng cá có liên quan trực tiếp

đến nguồn thức ăn của cá

 Số lượng vi khuẩn thay đổi còn tùy thuộc vào mùa sinh

sống

Hệ vi khuẩn ở cá vừa mới đánh bắt

 Số lượng vi khuẩn tồn tại ở các loài giáp xác và thân mềm

gần giống với số lượng vi khuẩn tồn tại trên cá

Hệ vi khuẩn ở cá vừa mới đánh bắt

 Vi khuẩn ở cá mới vừa đánh bắt chủ yếu gồm vi khuẩn

hiếu khí, kỵ khí không bắt buộc, vi khuẩn G-

 Cá sống trong vùng nước ấm dễ bị nhiểm bởi vi khuẩn

G+

 ở loài thân mềm vi khuẩn G+ chiếm số lượng lớn hơn.

Sự xâm nhập của vi sinh vật

 Thịt của cá sống khỏe mạnh hoặc cá vừa đánh bắt thì

không có vi khuẩn

 Khi cá chết, hệ thống miễn dịch bị suy yếu và vi khuẩn

được tự do sinh sôi phát triển

 Sự hư hỏng chủ yếu là do enzyme khuếch tán vào trong

cơ thịt Các chất dinh dưỡng tiết ra bên ngoài

 Sự hư hỏng của cá xảy ra với tốc độ khác nhau là do sự

khác nhau về tính chất của bề mặt cá

Biến đổi của vi sinh vật trong suốt quá

trình bảo quản

 Cá ôn đới: Sau khi cá chết thì các vi khuẩn bắt đầu giai

đoạn sinh trưởng theo cấp số nhân

 Cá nhiệt đới: Vi khuẩn thường trải qua giai đoạn tiềm ẩn

từ 1 đến 2 tuần nếu cá được bảo quản bằng đá, sau đó mới bắt đầu giai đoạn sinh trưởng theo cấp số nhân

Vi sinh vật gây ươn hỏng cá

 Các hợp chất đặc trưng trong quá trình ươn hỏng của thịt

cá bảo quản hiếu khí có đá và ở nhiệt độ môi trường

Vi khuẩn gây ươn

hỏng

Các hợp chất ươn hỏng đặc trưng

Ceton, aldehyde, este, các sunfit không phải H2S

TMA, H2SNH3, các acid: acetic, butyric và propionic

Vi sinh vật gây ươn hỏng cá

Sản phẩm cuối cùng là TMA tạo mùi vị xấu cho cá

Vi sinh vật gây ươn hỏng cá

 Cơ chất và các hợp chất gây biến mùi do vi khuẩn sinh ra

trong quá trình ươn hỏng của cá

Cơ chất Các hợp chất sinh ra do hoạt

Các ester, ceton, aldehydeNH3

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển

của VSV

Các yếu tố bên trong

Các yếu tố bên ngoài

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển

Cấu trúc sinh học

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển

trường

Các biến đổi hóa sinh & hóa lý trong bảo

quản lạnh & lạnh đông

Phản ứng của protein với lipid bị oxy hóa

Quá trình oxy hóa và

thủy phân lipid

Sự thoái hóa của TMAO

Biến tính protein

 Có thể do 1 hoặc nhiều yếu tố:

 Hình thành tinh thể đá

 Có hiện tượng mất nước

 Tăng nồng độ chất hòa tan

 Tương tác của protein với chất béo bị oxy hóa

 Sự biến tính của protein thay đổi các thuộc tính kết cấu và

chức năng của protein

Sự hình thành tinh thể băng

 Làm vỡ màng và thay đổi cấu trúc của các cơ tế bào.

 Quá trình lạnh đông chậm: Tinh thể băng hình thành vói

kích thước lớn, số lượng ít có thể phá hủy vách tế bào làm mất dịch, thay đổi cấu trúc sản phẩm khi tan giá

 Quá trình lạnh đông nhanh: Tạo ra tinh thể băng nhỏ hạn

chế lượng dịch tách ra và sự phá vỡ vách tế bào

Ảnh hưởng của sự mất nước

 Khi mất nước quá nhiều bề mặt cá trở nên khô, mờ đục

và xốp

 Ảnh hưởng nghiệm trọng có thể thấy được khi trên bề mặt

cá bị sậm lại Hiện tượng này chỉ xảy ra khi cá được bảo quản lạnh trong một thời gian dài

Ảnh hưởng của nồng độ chất tan

 Băng hình thành: nồng độ muối khoáng và các chất hữu

cơ hòa tan trong chất nền không đóng băng tăng → muối

và các hợp chất ít tan có thể kết tủa → thay đổi pH và nồng độ ion → những thay đổi về cấu trúc trong protein

Phản ứng của protein với lipid nguyên

vẹn

 Trong quá trình đóng băng, các thành phần lipid và protein

tạo thành phức hợp lipoprotein, làm thay đổi chất lượng kết cấu của mô cơ

Phản ứng của protein với lipid bị oxy hóa

 Protein tiếp xúc với chất béo peroxidized → hình thành

phức hợp lipid-protein peroxidized → thay đổi hình dạng protein

 Hình thành các phức hợp protein-protein và protein-lipid.

 Các sản phẩm phụ từ quá trình oxy hóa lipid như

aldehyde phản ứng hóa học với các nhóm amin của protein

Quá trình oxy hóa & thủy phân lipid

 Phospholipase A và các lipase từ các mô cơ bắp thủy

phân phospholipid và chất béo trong cá đông lạnh

 Quá trình oxy hóa của PUFA (acid béo không bão hòa đa)

sinh ra aldehyde, xeton, làm cho cá bị ôi

Sự thoái hóa của TMAO

 TMAO dễ dàng bị thoái hóa thành DMA và formaldehyde

khi có sự hiện diện của enzyme nội sinh (TMAOase) trong các mô cá

 Sự suy thoái của TMAO làm tăng độ dai của protein cơ.

Hóa sinh học trong một số sản phẩm chế

Sấy khô  Giảm độ ẩm của sản

phẩm

 Ức chế hoạt động của

vi sinh vật trên bề mặt sản phẩm

Cá bị giảm thể tích và trọng lượng do sự bốc hơi nước

 Màu sắc cá cũng thay đổi, oxy hóa các sắc tố

 Thịt cá trở nên dai, chắc

Hóa sinh học trong một số sản phẩm chế

biến

liệu

Hun khói Tiêu diệt các

VSV trên bề mặt  Protein bị đông tụ làm cho màng ngoài sản phẩm cứng

lại

 Nuớc thoát ra ngoài ít, khói bám ít, màu sắc đẹp, mùi thơm ngon

 Thời gian bảo quản ngắn

Hóa sinh học trong một số sản phẩm chế

 Giữ được chất lượng tốt mà không cần bảo quản lạnh

Cá bị mềm và mất những chất dễ bay hơi

 Vitamin nhóm B như B1, B2, B12, acid forlic, acid nicotinic bị mất nhiều

Cảm ơn cô và các bạn đã

chú ý lắng nghe!