ảnh hưởng của việc bảo quản lạnh đông đến tính chất hóa học và tính tạo gel của cá trong sản xuất surimi ở thái lan

Protein mô cơ trải qua sự biến tính thể hiện qua sự giảm liên tục Ca2+-ATPase và độ tan trong KCl 0,6M trong suốt quá trình bảo quản P < 0.05.. Cá mối tạo ra formaldehyde cao hơn, so với

ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BẢO QUẢN LẠNH ĐÔNG ĐẾN TÍNH CHẤT HÓA HỌC VÀ TÍNH TẠO GEL CỦA

CÁ TRONG SẢN XUẤT SURIMI Ở THÁI LAN

Soottawat Benjakula,*, Wonnop Visessanguanb, Chutima Thongkaewa, Munehiko Tanakac

Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Công Nông nghiệp, Đại học Prince of Songkla, Hat Yai, Songkhla 90112, Trung tâm Công nghệ di truyền và công nghệ sinh học quốc gia Thái Lan, Cơ quan Khoa học và Phát triển Công nghệ quốc gia, 113 Phaholyothin Road, Klong 1, Klong Luang, Pathumthani 12120 , Sở Khoa học và Công nghệ thực phẩm Thái Lan, Đại học Thủy sản, Konan 4, Minato, Tokyo 108-8477, Nhật Bản

Nhận ngày 13 Tháng 10 năm 2003; sửa đổi ngày 02 Tháng 4 năm 2004; chấp nhận ngày 11 Tháng 5 năm 2004

TÓM TẮT

Ảnh hưởng của bảo quản lạnh đông đến tính tạo gel của cá đổng sọc, cá chỉ vàng mắt to, cá mối và cá đù tại -180C trong vòng 6 tháng đã được nghiên cứu Protein mô cơ trải qua sự biến tính thể hiện qua sự giảm liên tục Ca2+-ATPase và độ tan trong KCl 0,6M trong suốt quá trình bảo quản (P < 0.05) Cá mối tạo ra formaldehyde cao hơn, so với các loài khác, dẫn đến nhiều protein bị biến tính hơn thể hiện qua sự giảm đáng kể độ hòa tan Quá trình oxy hóa lipid trong bảo quản lạnh xảy ra với mức độ khác nhau, tùy thuộc vào loài Cả hai phá vỡ và biến dạng gel trong surimi, sản xuất từ cá đông lạnh giảm liên tục khi tăng thời gian bảo quản đông lạnh (P < 0.05) Độ ẩm có thể tăng lên, trong khi độ sáng giảm khi bảo quản lâu (P < 0.05) Sự suy giảm khả năng tạo gel có liên quan với việc giảm Ca2+-ATPase và chủ yếu là sự hình thành formaldehyde Nghiên cứu cấu vi phát hiện rằng phần nhỏ mạng gel surimi đã được hình thành trong bảo quản lạnh 2004 Elsevier Ltd Tất cả được bảo lưu

Từ khóa: Surimi; bảo quản đông lạnh; biến tính; formaldehyde; khả năng tạo gel

1 GIỚI THIỆU

Surimi là các protein sợi cơ ổn định thu nhận được bằng phương pháp khoa học từ thịt cá không xương được rửa với nước lạnh Surimi như là một nguyên liệu tiềm năng cho nhiều sản phẩm, ngày càng trở nên phổ biến hơn do cấu trúc độc đáo cũng như giá trị dinh dưỡng cao (Park & Morrissey, 2000) Độ tươi của cá được coi là nhân tố quan trọng quyết định chất lượng surimi (Benjakul, Visessanguan, Riebroy, Ishizaki, & Tanaka, 2002; MacDonald, Lelièvre, & Wilson, 1990) Cá tươi hoặc đông lạnh thường được sử dụng để sản xuất surimi trên thế giới Do sự khai thác quá mức các nguồn tài nguyên, ngư dân phải đi xa hơn, dẫn đến nguyên liệu có chất lượng thấp hơn Nếu không xử lý sau đánh bắt đúng cách, cá sẽ nhanh bị hư hỏng, kết hợp với cả suy giảm và sự biến tính protein sợi cơ

Như là, tạo ra surimi kém chất lượng (Benjakul et al, 2002; Benjakul, Visessangaun, & Tueksuban, 2003) Để giảm bớt sự hư hỏng gây ra bởi các vi sinh vật, đông lạnh là biện pháp tốt nhất để ngăn chặn sự biến đổi, đó là nguyên nhân chính cho sự thoái biến protein Kết quả là, việc sử dụng tất cả các biện pháp có thể thực hiện được Tuy nhiên, protein sợi cơ đã được báo cáo phải trải qua sự biến tính trong quá trình bảo quản lạnh và lạnh đông, dẫn đến mất một số chức năng protein, đặc biệt là khả năng tạo gel (Matsumoto, 1980; Sikorski, Olley, & Kostuch, 1976) Bảo quản đông lạnh làm giảm khả năng tạo gel của protein cơ từ Hoki, cá biển Alaska và cá mối (Kurokawa, 1979; MacDonald, Lelièvre, & Wilson, 1992; Scott Porter, Kudo, Miller, & Koury, 1988) Mức formaldehyde trong cơ cá được sử dụng như là một chỉ số của sự suy giảm trong lưu trữ đông lạnh Protein sợi cơ phản ứng với formaldehyde trở nên biến tính và sự hình thành protein tổng hợp xảy ra Sự hình thành formaldehyde có liên quan đến sự giảm khả năng tạo gel của Hoki trong bảo quản lạnh đông ở -290C (MacDonald et al.)

Hơn nữa, quá trình oxy hóa lipid trong cơ cá trong bảo quản lạnh đông cho thấy ảnh hưởng xấu đến cấu trúc và chức năng protein (Saeed & Howell, 2002)

Thái Lan là một trong những nước sản xuất surimi Hầu hết là cá thường được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất surimi bao gồm cá chỉ vàng mắt to, cá đổng sọc, cá mối, cá đù, vv Do thiếu cá tươi trong vịnh Thái Lan cũng như Ấn Độ Dương, có một sự quan tâm ngày càng tăng trong việc sử dụng cá đông lạnh như là một nguyên liệu để sản xuất surimi, quá trình chế biến không bị giới hạn thời gian sau khi đánh bắt Hơn nữa, cá đông lạnh có thể được sử dụng như một nguyên liệu tiềm năng quanh năm để sản xuất surimi Cho đến nay, không có thông tin liên quan đến các tính chất gel của surimi sản xuất từ cá đông lạnh nhiệt đới được báo cáo Cuộc điều tra này nhằm nghiên cứu tác động của bảo quản lạnh đến tính chất hóa học và khả năng tạo gel của bốn loài cá thường được

sử dụng để sản xuất surimi tại Thái Lan

2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1 Chuẩn bị cá

Cá bao gồm cá đổng sọc (Nemipterus bleekeri), cá chỉ vàng (Priacanthus tayenus),

cá mối (Sauruda icropectoralis) và cá đù (Pennahai macrophthalmus) được mua từ các bến tàu ở Trang, Thái Lan Cá khoảng 36 - 48 giờ sau khi đánh bắt, cá được ướp đá trong khi vận chuyển với tỷ lệ cá/đá là 1:2 (w/w) đến Cục Công nghệ Thực phẩm, Đại học Prince of Songkla, Hat Yai, Thái Lan trong 3 giờ Cá sẽ được rửa sạch ngay lập tức và để ráo nước Sau đó cá được đóng gói trong một túi nhựa polyethylene với trọng lượng xấp

xỉ 3 kg Các mẫu được đông lạnh bằng khí lạnh và giữ ở -180C với các thời gian khác nhau (0, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20 và 24 tuần) Đồng thời chỉ định, cá đông lạnh được giải đông sử dụng nước sinh hoạt (25 - 260C), cho đến khi nhiệt độ đạt 0 - 20C Phần thịt sau đó được cắt ra từ những vật mẫu để chuẩn bị phân tích hóa lý và gel surimi

2.2 Xác định hoạt tính Ca 2+ -ATPase

Hoạt tính Ca2+-ATPase được xác định bằng phương pháp của Benjakul, Seymour, Morrissey, và An (1997) Actomyosin tự nhiên (NAM) đã được chuẩn bị như mô tả của Benjakul et al 1997 đã được pha loãng đến 2,5 - 6 mg/ml với 0,6 M KCl, pH 7,0 Dung dịch NAM pha loãng (1 ml) được thêm vào 0,6 ml dung dịch 0,5 M tris-maleat, pH 7,0 Hỗn hợp được bổ sung dung dịch CaCl2 để thu được 10 mM CaCl2 với tổng thể tích là 9,5

ml Để kiểm nghiệm mỗi phương pháp, 0,5 ml ATP 20 mM được thêm vào để bắt đầu phản ứng Phản ứng được thực hiện trong 8 phút ở 250C và kết thúc bằng cách thêm 5 ml dung dịch trichloroacetic acid 15% (w/v) lạnh Hỗn hợp phản ứng được ly tâm 3500g trong 5 phút và phosphate vô cơ giải phóng ở trên mặt được đo bằng phương pháp của Fiske và Subbarow (1925) Hoạt tính đặc trưng được thể hiện như số mg phosphate vô cơ được giải phóng/mg protein/phút Một dung dịch trắng đã được chuẩn bị bằng cách thêm axit tricloaxetic lạnh trước khi thêm của ATP

2.3 Xác định formaldehyde

Hàm lượng formaldehyde trong các cơ cá được xác định theo phương pháp của Nash (1953) Cơ cá (5g) được cho trong cốc 50 ml và thêm 20 ml dung dịch axit tricloaxetic 5% Hỗn hợp được đồng nhất (IKA Labortechnik, Salangor, Malaysia) trong

2 phút Các đồng chất sau đó được lọc bằng giấy Whatman No.41 Việc trích ly được lặp lại bởi đồng nhất cặn còn lại với 10 ml dung dịch axit tricloaxetic 5%, tiếp theo đem lọc Dịch lọc được kết hợp và trung hòa đến pH 6,0 - 6,5 Thể tích cuối cùng đạt được là 50

ml bằng cách thêm nước cất Để trung hòa dịch lọc (3 ml), 3 ml Acetylacetone được thêm vào và lắc đều Hỗn hợp phản ứng được duy trì ở 600C trong 15 phút và làm lạnh dưới vòi nước chảy Độ hấp thụ được đo ở 412 nm Trống được thực hiện bằng cách sử dụng axit tricloaxetic 5% thay vì dịch lọc Hàm lượng formaldehyde đã được tính toán và thể hiện như mg/g mẫu

2.4 Độ hòa tan protein

Độ hòa tan protein đã được xác định như mô tả của Benjakul và Bauer (2000) với một số thay đổi Để 2g mẫu, 18 ml KCl 0,6M được thêm vào và hỗn hợp được đồng nhất trong 30 s Các đồng chất được khuấy ở nhiệt độ phòng (25-270C) trong 4 giờ, sau đó ly tâm 12,000g trong 20 phút ở 40C Để 10 ml nổi trên mặt, trichloroacetic acid 50% (w/v) lạnh đã được bổ sung để có được nồng độ cuối 10% Kết tủa được rửa sạch với axit tricloaxetic 10% và hòa tan trong NaOH 0,5 M Hàm lượng protein được xác định bằng cách sử dụng phương pháp Biuret (Robinson & Hodgen, 1940)

2.5 Sự xác định TBARS

Phản ứng của cơ chất acid Thiobarbituric đã được xác định cũng như mô tả bởi Benjakul và Bauer (2001) 0,5 g thịt đã được phân tán trong 2,5 ml dung dịch gồm có 0,0375 % acid Thiobarbituric, 15 % acid Trichloroacetic và 0,25 N HCl Hỗn hợp được đun nóng cho đến khi sôi với nước trong 10 phút, tiếp theo được làm mát trong nước

được điều tiết Hỗn hợp được li tâm tại 3600 vòng trong 20 phút ở nhiệt độ phòng Độ hấp thu và sự nổi trên bề mặt được đo bằng máy đo quang phổ tại bước sóng 532 nm (Hitachi,Tokyo,Japan) TBARS được tính toán và đơn vị là mg malondialdehyde/kg mẫu

2.6 Surimi và sự chuẩn bị gel surimi

Sau khi rã đông, cá được loại xương bằng tay Băm nhỏ sau đó rửa với nước lạnh (5oC), tỉ lệ cá xay nhuyễn/nước rửa là 1:3 (w/w) Hỗn hợp được khuấy nhẹ trong 3 phút

và hỗn hợp xay nhuyễn được rửa với nước sau đó lọc bằng một lớp màng lọc nilon Quá trình rửa được thực hiện 3 lần Cuối cùng rửa hỗn hợp xay nhuyễn, đem đi li tâm bằng máy li tâm Model CE 21K có thùng li tâm (Grandiumpiant, Belluno, Italy) với tốc độ 700 vòng trong 15 phút Hỗn hợp xay nhuyễn đã được rửa và đem đi trộn kĩ với 4% sorbitol

và 4% sucrose Hỗn hợp được giữ tại -18 oC và đông lạnh để làm surimi Surimi đông lạnh đem đi phân tích trong khoảng 5 ngày khi tồn trữ lạnh Chuẩn bị gel surimi: surimi thêm vào 2,5 % muối và được điều chỉnh hàm lượng ẩm 80 % Hỗn hợp được nghiền trong 5 phút tại 4oC thu được “sol” Sol là nguyên liệu để bọc vỏ Polyvinylidine với đường kính 2,5 cm rất kín và chặt Hai bước gia nhiệt gel được chuẩn bị và điều chỉnh tại

40oC trong 30 phút, tiếp theo được gia nhiệt tại 90 oC trong 20 phút Sau đó gel được làm lạnh bằng nước đá và lưu trữ trong 24 h tại 4oC để phân tích

2.7 Xác định tính chất của gel surimi

Tính chất của gel surimi để phân tích cấu trúc và mô tả bởi Benjakul, Visessanguan và Srivilai (2001) Phá gãy lực liên kết (độ bền gel) và biến dạng (độ đàn hồi/độ biến dạng) được đo bằng máy đo cấu trúc Model TA-XT2 (Stable Micro Systems, Surrey, England) với pittong hình trụ (đường kính 5 mm, tốc độ 60 mm/phút) Độ ẩm của gel được xác định theo phương pháp Benjakul etal (2001) Độ trắng của gel surimi được

đo bằng máy đo màu JP710 (Juki Corpn, Tokyo, Japan) Đo L*,a*,b* được thực hiện trong 5 lần Độ trắng được tính toán theo phương trình (Lanier, Hart &Martin, 1991)

Độ trắng=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]1/2

2.8 Vi cấu trúc của gel surimi

Gel surimi được chuẩn bị từ thịt cá tươi và thịt cá đông lạnh là đối tượng sẽ được xác định vi cấu trúc Cá đù, cá đổng sọc, cá chỉ vàng giữ tại -18 oC trong 2 tháng và 1 tháng đối với cá mối đông lạnh sử dụng để chuẩn bị gel Gel surimi (0,5 x 0,5 x 0,3 cm) được ổn định với 2,5 % Glutaraldehyde ở dung dịch đệm 0,1 M phosphate, pH 7,2 trong

2 tiếng ở nhiệt độ phòng Ổn định mẫu bằng cách loại nước trong dung dịch bằng ethanol với dãy các nồng độ 50, 60, 70, 80, 90 và 100 % Mẫu được phủ một lớp vàng và quan sát dưới kính hiển vi điện tử Jeol (Tokyo,Japan)

2.9 Phân tích thống kê

Dữ liệu phương sai là đối tượng để phân tích (ANOVA) So sánh biện pháp đã được thực hiện bởi khoảng bội số kiểm tra Duncan’s (Steel & Torrie, 1980)

3 KÊT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Những thay đổi trong hoạt động Ca 2+ - ATPase

Hoạt động Ca2+- ATPase của actomyosin tự nhiên từ tất cả các loài giảm liên tục trong suốt 6 tháng bảo quản đông lạnh (Hình 1) Hoạt động tương tự tại ngày 0 (dao động từ 0,21 đến 0,33 mmol Pi/mg protein/phút) đã được quan sát thấy trong tất cả các loài Cơ của cá chỉ vàng mắt to đã được tìm thấy để biễu diễn ở các hoạt động nhỏ nhất

Sự khác biệt về tính toàn vẹn protein giữa các loài cá có thể gây ra bởi sự nhạy cảm khác nhau để biến tính protein của cơ bắp trong suốt quá trình xử lý Như thời gian bảo quản đông lạnh tăng, hoạt động Ca2+- ATPase được quan sát đã giảm đáng kể Tốc độ giảm sút của hoạt động Ca2+- ATPase là khác nhau, tùy thuộc vào các loài Trong số những loài được thử nghiệm, cá mối có tốc độ giảm sút lớn nhất của hoạt động Sau 6 tháng bảo quản đông lạnh, hoạt động đã giảm 72,1% so với thu được trong cá tươi Đối với cá đù,

cá đổng sọc, cá chỉ vàng mắt to thì hoạt động Ca2+-ATPase giảm tương ứng là 51,7, 53,4

và 42,8 % , sau 6 tháng bảo quản đông lạnh Hoạt động Ca2+- ATPase có thể được sử dụng như một chỉ số cho sự toàn vẹn của các phân tử myosin ( theo Benjakul năm 1997)

Từ kết quả này, có ý kiến cho rằng myosin đã bị biến tính trong quá trình bảo quản đông lạnh kéo dài Dựa trên sự giảm sút trong hoạt động Ca2+- ATPase, myosin từ cá mối đã bị

biến tính đến một mức độ cao nhất, so với những loài khác được thử nghiệm Nambudiri

và Gopakumar ( năm 1992) đã tìm thấy sự sụt giảm trong hoạt động ATPase của cá nước ngọt và cá nước lợ gần 70 - 90% sau 6 tháng bảo quản đông lạnh ở -20oC Sự sụt giảm 24% trong hoạt động Ca2+-ATPase ở cá biển Alaska đã được quan sát thấy sau 226 ngày

kể từ ngày bảo quản đông lạnh tại -29oC (theo Scott, năm 1988) Sự mất mát trong hoạt động ATPase là do sự thay đổi cấu trúc bậc ba gây ra bởi các tinh thể nước đá và sự gia tăng cường độ ion của máy làm đá ( trích Benjakul & Bauer, Năm 2000) Sự sắp xếp lại các protein thông qua sự tương tác protein-protein cũng được cho là đóng góp vào sự mất mát trong hoạt động ATPase ( theo Benjakul & Bauer, năm2000) Từ kết quả, nó đã tìm thấy rằng cơ protein, đặc biệt là myosin bị biến tính qua quá trình bảo quản đông lạnh Mức độ của biến tính phụ thuộc vào từng loài cá, mà có thể kết hợp với các yếu tố bên trong quyết định những thay đổi

Hình.1 Sự thay đổi Ca2+- ATPase của actomyosin tự nhiên chiết xuất từ bốn loài

cá trong quá trình bảo quản đông lạnh tại -18oC trong 6 tháng Thanh biểu thị độ lệch chuẩn

3.2 Những thay đổi trong formaldehyde

Formaldehyde hình thành trong tất cả các loài cá trong quá trình bảo quản đông lạnh đã được theo dõi ở -180C trong 6 tháng Hàm lượng formaldehyde trong cá mối tăng mạnh theo thời gian lưu trữ (Hình 2) Đối với các loài khác, formaldehyde được phát hiện với lượng nhỏ Vào tháng 6, đã được ghi nhận rằng formaldehyde tăng gấp 12,7 lần

ở cá mối, trong khi một sự gia tăng nhỏ khác nhau từ 1,4 - 2,4 lần đã được tìm thấy trong

cá đù, cá đổng sọc và cá chỉ vàng mắt to Formaldehyde được sản xuất trong một số loài

cá, chủ yếu là cá đổng sọc quá trình bảo quản đông lạnh bằng cách làm giảm trimethylamine oxide để dimetylamin và formaldehyde ở một lượng cân bằng (Yamada

& Amano, 1965) Phản ứng này được gây ra bởi demethylase trimethylamine oxide, được phân bố ở các cơ quan khác nhau (Benjakul, Visessanguan, & Tanaka, 2003; Rehbein & Schreiber, 1984) và cơ (Kimura, Seki, & Kimura, 2000; Phillippy & Hultin, 1993) Tốc

độ phản ứng phụ thuộc vào một số yếu tố như nhiệt độ bảo quản, loài, tình trạng cơ và điều kiện khử (xe & Hultin, 1982) Formaldehyde đã được biết đến để phản ứng với nhóm chức năng khác nhau của chuỗi protein và tạo thành cầu methylen giữa các phân

tử Vai trò của formaldehyde trong biến tính protein cá đã được làm rõ trong quá trình bảo quản đông lạnh (Parking & Hultin, 1982) Perez- Villarreal và Howgate (1991) tìm thấy sự gia tăng formaldehyde trong quá trình bảo quản đông lạnh cá tuyết phi lê Kể từ khi toàn bộ cá đông lạnh được nghiên cứu, TMAOase đưa tới trong các cơ quan nội tạng

có thể được đưa vào cơ trong chế biến, đặc biệt là có tính tan Kết quả là, TMAOase trong cả cơ và từ cơ quan nội tạng có thể phối hợp trong việc hình thành formaldehyde Bao bì và không khí đã được tìm thấy có ảnh hưởng đến sự hình thành formaldehyde trong cá tuyết đỏ (Lundstrom, Correia, & Wilhelm, 1982) Từ nghiên cứu này, toàn bộ cá của các loài trên đều được đóng gói trong cùng một điều kiện (sử dụng túi polyetheylene

mà không cần loại bỏ không khí) Vì vậy, sự khác biệt trong việc hình thành formaldehyde được chủ yếu là do sự khác biệt trong hoạt động TMAOase giữa các loài

Từ kết quả này, formaldehyde tăng là trùng hợp ngẫu nhiên với sự sụt giảm trong hoạt động Ca2+-ATPase (Hình 1) Formaldehyde hình thành có thể do liên kết ngang gây