Dự đoán nhanh hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet đông lạnh bằng phương pháp sử dụng mô hình toán học

Trong khi đó, xác định hạn sử dụng của sản phẩm này là một khó khăn rất lớn vì sản phẩm được bảo quản lạnh đông, thời hạn sử dụng dài, các phương pháp xác định hạn sử dụng thông thường r

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

Đề tài được thực hiện nhằm dự đoán hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet đông lạnh bằng mô hình toán học Cá tra tươi được thu mua tại chợ Túy Loan, fillet, cho vào các túi nilon có zip kéo, được lạnh đông ở -25oC trong vòng 6 giờ Sau đó đưa vào bảo quản ở -3, -8, -13oC trong các tủ lạnh Sự giảm khối lượng và sự oxi hóa lipid được đo hằng tuần vào các ngày thứ 0, 7, 14, 21, 28, 35, 42 và 49

Thu thập số liệu, dựa vào phương trình động học và phương trình Arrhenius đưa

ra các mô hình dự đoán hạn sử dụng cho sản phẩm như sau:

Mô hình dự đoán hạn sử dụng dựa vào yếu tố hư hỏng là sự oxi hóa lipid của sản phẩm là 𝑙𝑛𝑘 = −5785,11

𝑇 + 19,787 (R2 = 0,9719) và thử tính hạn sử dụng cá tra fillet đông lạnhbảo quản ở -20oC là 4,5 năm Kết quả này không phù hợp nên kết luận sự oxi hóa lipid không phải là yếu tố gây hư hỏng chính đối với sản phẩm này

Mô hình dự đoán hạn sử dụng dựa vào yếu tố hư hỏng là sự giảm khối lượng trong quá trình bảo quản là 𝑙𝑛𝑘 = −4369,31

𝑇 + 17,025 (R2 = 0,9998) Và thử tính hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet đông lạnh bảo quản ở -20oC là 3,2 tháng Kết quả này thấp hơn hạn sử dụng đặc trưng của sản phẩm lạnh đông tuy nhiên do điều kiện chuẩn

bị mẫu là thủ công nên có sự khác biệt và khác biệt này hoàn toàn có thể chấp nhận được Chính vì thế đưa ra kết luận yếu tố hư hỏng chính của sản phẩm cá tra fillet đông lạnh là sự giảm khối lượng sản phẩm trong quá trình bảo quản

Họ tên sinh viên: Trần Thị Nguyên Số thẻ sinh viên: 107130110

1 Tên đề tài đồ án: Dự đoán nhanh hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet đông lạnh bằng phương pháp sử dụng mô hình toán học

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Đặt vấn đề

- Chương 1: Tổng quan

- Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

- Chương 3: Kết quả và thảo luận

- Chương 4: Kết luận và kiến nghị

- Tài liệu tham khảo

- Phụ lục

5 Các bản vẽ, đồ thị ( Không )

6 Họ tên người hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Trúc Loan

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 10/01/2018

8 Ngày hoàn thành đồ án: 30/05/2018

Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2018

Và đặc biệt hơn hết tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô TS Nguyễn Thị Trúc Loan Trong suốt thời gian thực hiện đồ án, dù công việc rất bận nhưng cô đã dành nhiều thời gian hướng dẫn và chỉ bảo tôi tận tình từ bước bắt đầu chọn đề tài, thực hiện đề tài

và kết thúc đề tài Cô luôn góp ý, sửa sai sót, giúp tôi nắm bắt kĩ lưỡng hơn những nội dung liên quan đến đồ án và hoàn thành đồ án một cách tốt nhất có thể

Đồng thời, tôi cũng xin gởi lời cảm ơn đến Quý thầy cô ở phòng thí nghiệm tại Trường Cao đẳng Lương thực Thực phẩm đã tạo điều kiện cho tôi mượn phòng thí nghiệm, trang thiết bị dụng cụ để tôi thực hiện đề tài

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến Quý thầy cô trong Hội đồng Bảo vệ Tốt nghiệp đã dành thời gian quý báu của mình để đọc và nhận xét đồ án của tôi

Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2018

Trần Thị Nguyên

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu sử dụng phân tích trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định Các kết quả nghiên cứu trong đồ án do tôi tự thực hiện, phân tích một cách trung thực, khách quan Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác

Sinh viên thực hiện

Trần Thị Nguyên

MỤC LỤC

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN i

CAM ĐOAN .ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH BẢNG v

DANH SÁCH HÌNH VẼ vi

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU vii

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

TỔNG QUAN 3

1.1 Hạn sử dụng và các phương pháp xác định hạn sử dụng của sản phẩm thực phẩm 3 1.1.1 Hạn sử dụng và phân loại sản phẩm thực phẩm 3

1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hạn sử dụng của sản phẩm 3

1.1.3 Các bước tiến hành thí nghiệm kiểm tra hạn sử dụng 7

1.1.4 Các phương pháp xác định hạn sử dụng 8

1.1.5 Cơ sở lý thuyết của phương pháp sử dụng mô hình toán học 10

1.2 Tổng quan về cá tra 12

1.2.1 Nguồn gốc, đặc điểm, thành phần dinh dưỡng cá tra 12

1.2.2 Kỹ thuật lạnh đông, bảo quản lạnh đông cá tra 14

1.2.3 Các biến đổi của cá trong quá trình bảo quản lạnh đông 14

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 16

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 16

1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 17

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 Đối tượng nghiên cứu 19

Đối tượng nghiên cứu 19

Địa điểm tiến hành thí nghiệm 19

Chuẩn bị mẫu 19

Dụng cụ, thiết bị, hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 21

2.2 Nội dung phương pháp nghiên cứu 22

Sơ đồ bố trí thí nghiệm 22

Phương pháp nghiên cứu 24

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27

3.1 Thành phần hóa học cơ bản của cá tra fillet 28

Hàm lượng ẩm của cá tra 28

Hàm lượng tro của cá tra 28

Hàm lượng protein tổng của cá tra 28

Hàm lượng lipid của cá tra 28

Tổng kết thành phần hóa học cơ bản của cá tra 28

3.2 Xác định hạn sử dụng của cá tra fillet đông lạnh dựa vào yếu tố hư hỏng là sự oxi hóa lipid 29

Khảo sát sự oxi hóa lipid thông qua theo dõi chỉ số peroxit 29

Xác định bậc phản ứng: 30

Xác định hằng số tốc độ phản ứng k t ở nhiệt độ bảo quản thực tế 34

Tính hạn sử dụng của cá tra fillet đông lạnh bảo quản ở -20 o C 35

3.3 Xác định hạn sử dụng của cá tra fillet đông lạnh dựa vào yếu tố hư hỏng là sự giảm khối lượng: 36

Khảo sát sự giảm khối lượng của cá tra fillet đông lạnh 36

Xác định bậc phản ứng 37

Xác định hằng số tốc độ phản ứng k t ở nhiệt độ bảo quản thực tế 40

Tính hạn sử dụng của cá tra fillet đông lạnh bảo quản ở -20 o C 41

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43

4.1 Kết luận 43

4.2 Kiến nghị 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

PHỤ LỤC 1

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1.1 Các giá trị Q10 cho các điều kiện bảo quản khác nhau 9

Bảng 1.2 Các nhiệt độ thường dùng trong phương pháp Q 9

Bảng 1.3 Hàm chất lượng của từng bậc phản ứng 11

Bảng 1.4 Thành phần hóa học của cá tra fillet, % 14

Bảng 2.1 Kế hoạch lấy mẫu và tiến hành thí nghiệm……….… 24

Bảng 3.1 Kết quả xác định hàm lượng ẩm của cá tra 28

Bảng 3.2 Kết quả xác định hàm lượng tro của cá tra 28

Bảng 3.3 Kết quả xác định hàm lượng lipid của cá tra 28

Bảng 3.4 Một số thành phần hóa học cơ bản của cá tra (%) 28

Bảng 3.5 Chỉ số peroxit của lipid từ cá tra fillet trong quá trình bảo quản lạnh đông (mEq/kg) 30

Bảng 3.6 ln(PV) 31

Bảng 3.7 1/PV 33

Bảng 3.8 Hệ số tương quan R2 34

Bảng 3.9 Các hằng số tốc độ phản ứng k ở các nhiệt độ bảo quản 34

Bảng 3.10 Sự giảm khối lượng của mẫu cá tra (%khối lượng) 36

Bảng 3.11 ln(%m) 38

Bảng 3.12 1/%m 39

Bảng 3.13 Hệ số tương quan R2 40

Bảng 3.14 Hằng số tốc độ phản ứng 40

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 Ảnh hưởng của lượng vi sinh vật ban đầu trong nguyên liệu 4

Hình 1.2 Sự thay đổi nồng độ cơ chất ở các bậc phản ứng khác nhau 11

Hình 1.3 Cá tra được nuôi trên bè nổi ở đồng bằng sông Cửu Long 13

Hình 1.4 Nuôi cá tra trong ao đất ở Đồng bằng sông Cửu Long 13

Hình 1.5 Chế biến fillet cá tra xuất khẩu 13

Hình 1.6 Pangasius hypophthalmus 14

Hình 2.1 Cá tra nguyên con trước khi fillet và lạnh đông………19

Hình 2.2 Quy trình chuẩn bị mẫu 20

Hình 2.3 Fillet cá tra 21

Hình 2.4 Rửa sạch để ráo nước 21

Hình 2.5 Cân định lượng mẫu theo yêu cầu 21

Hình 2.6 Miếng fillet được cho vào túi nilon có zip kéo 21

Hình 2.7 Mẫu cá sau lạnh đông 21

Hình 2.8 Mẫu cá được bảo quản trong tủ lạnh trong tủ lạnh 21

Hình 2.9 Nhiệt kế 22

Hình 2.10 Tủ lạnh để bảo quản mẫu 22

Hình 2.11 Cân kỹ thuật 22

Hình 2.12 Buret 22

Hình 2.13 Bình tam giác có nút nhám 22

Hình 2.14 Thiết bị nung 22

Hình 2.15 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 23

Hình 2.16 Quy trình chiết lipid ra khỏi mẫu 26

Hình 3.1 Đồ thị bậc 0 (PV – t) 31

Hình 3.2 Đồ thị bậc 1 (lnPV – t) 32

Hình 3.3 Đồ thị bậc 2 (1/PV – t) 33

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lnk và 1/T 34

Hình 3.5 Đồ thị bậc 0 (%m – t) 37

Hình 3.6 Đồ thị bậc 1 (ln(%m) – t) 38

Hình 3.7 Đồ thị bậc 2 (1/%m– t) 39

Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lnk – 1/T 41

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

RH: Độ ẩm tương đối

VP: Giá trị peroxit

ASLT: Kiểm tra nhanh hạn sử dụng

%m: phần trăm khối lượng bị giảm

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hạn sử dụng là thuộc tính quan trọng của một sản phẩm thực phẩm Hạn sử dụng

là khoảng thời gian mà thực phẩm dưới các điều kiện đã được quy định trong quá trình phân phối, lưu trữ, bán lẻ và sử dụng vẫn an toàn và phù hợp [8] Sau khi hết thời gian

đó thì sản phẩm không được phép lưu thông, mua bán [32] Việc xác định đúng hạn sử dụng của một sản phẩm thực phẩm sẽ quyết định đến việc sản phẩm đó có giữ được các đặc tính mong muốn và phù hợp để sử dụng trong khoảng thời gian sử dụng tối ưu mà nhà sản xuất công bố hay không Do đó, hạn sử dụng rất quan trọng với sự thành công của sản phẩm trên thị trường, ảnh hưởng rất lớn đến danh tiếng, uy tín của thương hiệu đồng thời còn ảnh hưởng đến sự an toàn của người tiêu dùng Vậy làm thế nào để xác định hạn sử dụng của sản phẩm?

Quan sát trực tiếp các biến đổi của sản phẩm trong điều kiện lưu trữ giống như trên thị trường là phương pháp xác định hạn sử dụng có tính chính xác cao nhất (Phimolsiripol và Suppakul, 2016) Tuy nhiên, phương pháp này rất tốn thời gian trong khi cần phải tung sản phẩm vào thị trường càng sớm càng tốt để giữ được lợi thế dẫn đầu Hiện nay có nhiều phương pháp gián tiếp để xác định nhanh hạn sử dụng của sản phẩm giúp tiết kiệm thời gian và chi phí như: phương pháp gia tốc nhiệt (phương pháp Q10), phương pháp sử dụng mô hình toán học, v.v Trong đó phương pháp dùng mô hình toán học có nhiều ưu điểm và đang được nghiên cứu phát triển nhiều hơn trên các dòng sản phẩm khác nhau

Cá tra là loại cá chứa nhiều chất dinh dưỡng như protein, lipid, nhiều vitamin A,

D, E … nhiều axit béo không no đặc biệt thịt cá tra có chứa nhiều omega 3, DHA, và không chứa cholesterol tốt cho trí não và tim mạch Do đó cá tra rất được ưa chuộng ở Việt Nam và cả trên thế giới Cá tra fillet đông lạnh là một sản phẩm xuất khẩu rất quan trọng của Việt Nam Kim ngạch xuất khẩu cá tra đạt 1,8 tỷ USD trong năm 2017 và dự tính tiếp tục tăng trong những năm tới [33] Bên cạnh những thuận lợi thì vẫn còn rất nhiều khó khăn trong việc xuất khẩu mặt hàng cá tra fillet đông lạnh Một trong số các nguyên nhân là nhiều lô hàng cá tra đông lạnh không thể xuất khẩu vì không có hạn sử dụng cụ thể hoặc bị trả về vì hạn sử dụng không chính xác [38] Trong khi đó, xác định hạn sử dụng của sản phẩm này là một khó khăn rất lớn vì sản phẩm được bảo quản lạnh đông, thời hạn sử dụng dài, các phương pháp xác định hạn sử dụng thông thường rất tốn thời gian

Từ những nhận định trên cùng với sự hướng dẫn của cô Nguyễn Thị Trúc Loan tôi thấy được tầm quan trọng cũng như lợi ích của việc xác định nhanh hạn sử dụng của sản

phẩm thực phẩm nói chung và sản phẩm cá tra fillet đông lạnh nói riêng Vì vậy, tôi đề

xuất thực hiện đề tài: “Dự đoán nhanh hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet đông lạnh bằng phương pháp sử dụng mô hình toán học” nhằm đưa ra một mô hình toán học giúp

xác định nhanh hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet đông lạnh, từ đó hướng đến việc thực hiện các nghiên cứu cho sản phẩm thủy sản lạnh đông tương tự nhằm tiết kiệm thời gian, chi phí và góp phần giúp ngành thủy sản Việt Nam tiến nhanh hơn trong công cuộc chinh phục các thị trường thế giới

Mục đích nghiên cứu của đề tài:

Xây dụng mô hình toán học giúp xác định nhanh hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet đông lạnh Tuy nhiên tính chính xác của phương pháp này phụ thuộc rất lớn vào việc lựa chọn tác nhân gây hư hỏng chính cho sản phẩm, chính vì thế cần khảo sát để

chọn yếu tố gây hư hỏng chính của sản phẩm, gồm:

Sự oxi hóa chất béo của cá tra fillet đông lạnh trong quá trình bảo quản bằng cách

đo chỉ số peroxit bằng phương pháp chuẩn độ, dựa vào số liệu thu được để đưa ra mô hình dự đoán hạn sử dụng của sản phẩm

Sự giảm khối lượng của cá tra fillet đông lạnh trong quá trình bảo quản bằng phương pháp cân, dựa vào số liệu thu được để đưa ra mô hình dự đoán hạn sử dụng của sản phẩm

Mục tiêu cần đạt được của đề tài:

Đưa ra được mô hình dự đoán hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet đông lạnh dựa trên sự sụt giảm khối lượng và dựa trên sự oxi hóa chất béo

Đánh giá và so sánh để đưa ra kết luận rằng đối với cá tra fillet đông lạnh thì sự hư hỏng chủ yếu là gì?

Đối tượng nghiên cứu: Cá tra fillet đông lạnh được chuẩn bị từ cá tra nguyên con

thu mua tại chợ Túy Loan, Hòa Phong, Hòa Vang, Đà Nẵng

Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp vật lý, phương pháp hóa học phương

pháp xử lý số liệu như excel, minitab, ANOVA …

Nội dung bài báo cáo: gồm 4 chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

TỔNG QUAN

1.1 Hạn sử dụng và các phương pháp xác định hạn sử dụng của sản phẩm thực phẩm

1.1.1 Hạn sử dụng và phân loại sản phẩm thực phẩm

Hạn sử dụng là một thuộc tính quan trọng của tất cả các sản phẩm thực phẩm gồm: nguyên liệu thô, gia vị và các sản phẩm chế biến Hạn sử dụng được định nghĩa là khoảng thời gian mà sản phẩm: vẫn an toàn để sử dụng; giữ được các đặc tính cảm quan, hóa học, vật lý, vi sinh mong muốn; tuân theo các tuyên bố về giá trị dinh dưỡng trên nhãn mác và được chấp nhận bởi người tiêu dùng (Earle and Earle, 2008) [10] Nghĩa là sản phẩm đó trong hạn sử dụng:

Không gây ngộ độc thực phẩm do sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh hay sinh độc tố trong thực phẩm trong quá trình bảo quản;

Không bị xấu đi về chất lượng hoặc hư hỏng bằng bất cứ cách nào mà người tiêu dùng có thể tìm thấy và không thể chấp nhận;

Không bị mất một lượng đáng kể các chất dinh dưỡng được liệt kê trên bao bì Tùy thuộc hạn sử dụng của sản phẩm mà chia sản phẩm làm ba loại khác nhau [10]:

Sản phẩm rất dễ hư hỏng (hạn sử dụng khoảng dưới 1 tuần) như cá, thịt, sữa, rau

quả tươi Đây là loại thực phẩm có hoạt độ nước cao, độ dinh dưỡng cao nên dễ dàng

bị hư hỏng do vi sinh vật, bên cạnh đó còn có hư hỏng do enzyme nội tại

Sản phẩm dễ hư hỏng (hạn sử dụng khoảng 3 tuần) như sữa bột, thịt hun khói,

phomai, bánh quy Đây là loại thực phẩm có thể chứa thành phần chất ức chế tự nhiên hoặc đã qua xử lý nên giảm hoạt độ nước, hoạt độ enzyme, lượng vi sinh vật làm hạn chế được các hư hỏng và kéo dài hạn sử dụng

Sản phẩm không hư hỏng (hạn sử dụng khoảng vài tháng đến một năm) như thực

phẩm khô, thực phẩm đóng hộp, thực phẩm lạnh đông Đây là loại thực phẩm được

xử lý triệt để để loại vi sinh vật, enzyme hoặc được bảo quản ở các điều kiện cụ thể để

ức chế enzyme, vi sinh vật gây hư hỏng nên hạn sử dụng khá dài

1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hạn sử dụng của sản phẩm

Các yếu tố ảnh hưởng đến hạn sử dụng của sản phẩm có thể được chia làm hai loại

đó là các yếu tố bên trong của sản phẩm và các yếu tố bên ngoài của sản phẩm

a Các yếu tố bên trong:

Là các thuộc tính của sản phẩm bao gồm: cấu trúc sản phẩm; bản chất và chất lượng nguyên liệu; hoạt độ nước (aw); giá trị pH và khả năng đệm; điện thế oxi hóa khử (Eh); thành phần, hoạt độ enzyme trong bản thân thực phẩm; chất kháng khuẩn [10]

Cấu trúc sản phẩm: Đối với thực phẩm dạng lỏng và dạng sệt thì điều đáng quan

tâm chính là trạng thái sản phẩm Sự tách pha là một trong các yếu tố quan trọng quyết định đến hạn sử dụng sản phẩm và sự chấp nhận của người tiêu dùng Việc sử dụng các chất ổn định giúp kéo dài hạn sử dụng sản phẩm Đối với sản phẩm rắn thì độ ẩm và hương vị sẽ di chuyển giữa các lớp, bay ra môi trường làm thay đổi mùi vị, mất khối lượng sản phẩm dẫn đến giảm hạn sử dụng của sản phẩm Việc sử dụng các lớp màng bao phủ bề mặt và các phương pháp xử lý bề mặt có thể hạn chế tiềm năng hư hỏng

Chất lượng nguyên liệu tốt: Nếu chất lượng nguyên liệu tốt cùng với quá trình chế

biến, bảo quản vận chuyển đảm bảo thì hạn sử dụng sẽ được kéo dài và ngược lại (hình 1.1) [23]

Hình 1.1 Ảnh hưởng của lượng vi sinh vật ban đầu trong nguyên liệu

đến hạn sử dụng sản phẩm [23]

Nguyên liệu có thể bị nhiễm vi sinh vật, điều này cần phải được chú ý trong quá trình chế biến Ví dụ, sản phẩm tươi thu hoạch trong điều kiện ngày ẩm ướt thì cần được rửa sạch Nếu số lượng các vi sinh vật gây hư hỏng hoặc vi khuẩn gây bệnh xuất hiện nhiều trong khu vực thu nguyên liệu, thì có thể ảnh hưởng đến quá trình sản xuất sau này và do đó ảnh hưởng đến thời hạn sử dụng Trong trường hợp này, cần xem xét đặt giới hạn về vi sinh vật đối với nguyên liệu và đảm bảo rằng giới hạn này được đặt cho trường hợp điều kiện xấu nhất [8]

Hoạt độ nước (a w ): là một trong những tính chất quan trọng nhất của thực phẩm

điều khiển sự tăng trưởng của vi sinh vật Vi sinh vật sử dụng nước đó để tham gia vào

các phản ứng hóa học, sinh hóa và tăng trưởng Sự phát triển của hầu hết các vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm bị ức chế ở mức thấp hơn 0,86 [23] Nếu sản phẩm có hoạt độ nước cao thì quá trình hư hỏng sẽ xảy ra nhanh hơn nên trong chế biến có thể loại bớt

ẩm để giảm hoạt độ nước nhằm kéo dài hạn sử dụng

Giá trị pH và khả năng đệm của thực phẩm: Từ lâu phương pháp bảo quản dựa

trên độ pH đã được sử dụng một cách rộng rãi bao gồm việc tăng độ chua của thực phẩm thông qua quá trình lên men hoặc bổ sung các axit yếu Vi khuẩn thường phát triển nhanh hơn giữa các khoảng pH 6,0 - 8,0, nấm men giữa 4,5 - 6,0 và nấm mốc giữa 3,5

- 4,0 Theo đó, giá trị pH thấp là một cách giúp hạn chế đa số vi khuẩn giúp tăng hạn sử dụng Bên cạnh đó một đặc tính quan trọng của thực phẩm là khả năng đệm, nghĩa là khả năng chống lại sự thay đổi pH Thực phẩm có khả năng đệm thấp sẽ thay đổi pH một cách nhanh chóng trong phản ứng với các hợp chất có tính axit hoặc kiềm do các vi sinh vật tạo ra, trong khi thực phẩm có khả năng đệm cao có khả năng chống lại những thay đổi như vậy [23]

Thành phần và hoạt độ enzyme trong thực phẩm: là một trong các yếu tố quan

trọng ảnh hưởng đến hạn sử dụng sản phẩm Thực phẩm chứa nhiều enzyme với hoạt

độ cao thì sự hư hỏng sẽ diễn ra nhanh và ngược lại Có thể hạn chế ảnh hưởng của enzyme bằng cách bảo quản lạnh hoặc lạnh đông

Điện thế oxi hóa khử của thực phẩm (Eh): là khả năng mà nó thu được hoặc mất

điện tử Giá trị Eh ở đó các vi sinh vật sẽ phát triển xác định xem chúng có cần oxi để phát triển hay không Theo giá trị Eh vi sinh vật có thể được phân thành ba nhóm sau: Nhóm vi sinh vật hiếu khí: +500 đến +300 mV;

Nhóm vi sinh vật kị khí: +100 đến -250 mV;

Nhóm vi sinh vật tùy nghi: +300 đến -100 mV

Eh ảnh hưởng đến các phản ứng oxi hóa, gây mất chất dinh dưỡng, mất vitamin, gây biến nâu và thay đổi hương vị dẫn đến sự suy thoái của sản phẩm [8] Mặc dù Eh là yếu tố đặc biệt quan trọng, tuy nhiên việc kiểm soát an toàn sản phẩm không nên chỉ tập trung vào yếu tố này do việc đo lường của nó bị hạn chế Thật vậy, các giá trị Eh rất khác nhau tùy thuộc vào độ pH của thực phẩm, mức độ tăng trưởng của vi sinh vật, điều kiện đóng gói, áp lực oxi trong môi trường lưu trữ, và các thành phần [23]

Thành phần kháng khuẩn: Sản phẩm thực phẩm có thể chứa các chất có đặc tính

kháng khuẩn được thêm vào thực phẩm làm chất bảo quản Một số hình thức chế biến thực phẩm cũng sẽ dẫn đến việc hình thành các chất chống vi khuẩn trong các sản phẩm thực phẩm bao gồm: quá trình xông khói, quá trình lên men

b Các yếu tố bên ngoài:

Các yếu tố tác động đến thành phẩm trong quá trình chế biến, vận chuyển và phân phối gồm: chế độ thời gian – nhiệt độ và kiểm soát vi sinh vật trong quá trình chế biến; quá trình sản xuất có sử dụng chất bảo quản hay biện pháp ức chế vinh vật; loại bao bì

và thành phần khí quyển trong bao bì; nhiệt độ bảo quản; các điều kiện trong quá trình phân phối, lưu trữ, bán lẻ và lưu trữ bởi người tiêu dùng

Chế độ thời gian, nhiệt độ trong quá trình chế biến: Tùy điều kiện xử lý mà sản

phẩm có hạn sử dụng dài hơn hay ngắn hơn, ví dụ các quy trình xử lý nhiệt độ thấp sẽ chỉ làm mất một số vi khuẩn và nhiều vi khuẩn sẽ tồn tại gây hư hỏng và rút ngắn thời hạn sử dụng Nói chung, quá trình xử lý nhiệt độ càng cao thời gian càng dài thì thời hạn sử dụng càng dài, tuy nhiên cần chú ý đến sự mất dinh dưỡng trong quá trình xử lý Chính vì thế cần xác định được đâu là quá trình xử lý nhẹ và quá trình xử lý mạnh để dễ dàng kiểm soát Bên cạnh đó, phương pháp làm mát áp dụng cho các sản phẩm được xử

lý bằng nhiệt cũng ảnh hưởng lớn đến hạn sử dụng [8]

Chất bảo quản hay các biện pháp ức chế vi sinh vật: Các biện pháp xử lý như sấy,

xông khói giúp ức chế vi sinh vật gây hư hỏng Ví dụ nấm mốc và sự phát triển của

vi khuẩn có thể bị ức chế bằng cách giảm độ ẩm Có thể bổ sung các chất như acid yếu, đường, muối để ức chế vi sinh vật Tuy nhiên, chú ý rằng việc loại bỏ, thay thế hoặc thay đổi các thành phần chất bảo quản có thể cho phép các vi sinh vật phát triển ngay ở nơi trước đây chúng bị ức chế làm cho thực phẩm nhanh chóng bị hư hỏng, ảnh hưởng đến hạn sử dụng Ví dụ, giảm hàm lượng dung dịch giấm; thay đổi loại axit; giảm lượng muối bổ sung … có thể làm giảm hiệu quả của các rào cản được sử dụng để kiểm soát

vi sinh vật và do đó thay đổi thời hạn sử dụng của một sản phẩm [8]

Loại bao bì và thành phần khí quyển trong bao bì: Bao gói giúp bảo vệ thực phẩm

sau khi chế biến và còn có thể được sử dụng để kéo dài hạn sử dụng Ví dụ, đóng gói chân không sẽ làm giảm sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí giúp kéo dài hạn sử dụng [8]

Nhiệt độ bảo quản: Nhiệt độ bảo quản ảnh hưởng rất lớn đến hạn sử dụng sản

phẩm, lưu trữ đông lạnh sẽ ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật và ức chế enzyme nên kéo dài hạn sử dụng Bảo quản lạnh sẽ chỉ làm chậm sinh trưởng và phát triển của

vi sinh vật, một số vi sinh vật hư hỏng và vi khuẩn chịu lạnh sẽ sinh trưởng và phát triển trong điều kiện ướp lạnh và gây hư hỏng nên hạn sử dụng sẽ kéo dài nhưng không quá lâu Sự phát triển của vi sinh vật và hoạt động của enzyme sẽ nhanh hơn rất nhiều khi lưu trữ ở điều kiện bình thường nên hạn sử dụng của sản phẩm sẽ ngắn nhất [8]

Các điều kiện trong quá trình phân phối, lưu trữ, bán lẻ và lưu trữ bởi người tiêu dùng: Các điều kiện phân phối, lưu trữ, bán lẻ và lưu trữ tại nhà của người tiêu dùng

không đảm bảo bao gồm nhiệt độ tăng hoặc bị dao động trong quá trình bảo quản, ánh sáng mặt trời trực tiếp, độ ẩm cao, đóng băng và rã đông nhiều lần … làm cho sản phẩm nhanh chóng giảm chất lượng và hư hỏng [8]

Bằng cách hiểu được những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tuổi thọ của thực phẩm có thể vận dụng các yếu tố này để kéo dài thời hạn sử dụng

1.1.3 Các bước tiến hành thí nghiệm kiểm tra hạn sử dụng

Gồm có 3 bước cơ bản tiến hành thí nghiệm kiểm tra hạn sử dụng theo phương pháp mô hình toán học [5]:

Bước 1: Thiết lập nghiên cứu

- Xác định thành phần sản phẩm

- Xác định chỉ số chất lượng chính: Tức là xác định loại hư hỏng chính hoặc sự suy giảm chất lượng liên quan đến thực phẩm như các loại vi khuẩn, nấm men, nấm mốc gây hư hỏng thực phẩm, sự thay đổi cấu trúc, mùi vị hoặc sự xuất hiện các chất khác … Quyết định hư hỏng nào quan trọng nhất và những thay đổi nào sẽ xảy ra đầu tiên và mạnh mẽ nhất

- Xác định liệu có khả năng xảy ra sự bùng phát mầm bệnh trong suốt thời hạn bảo quản không, nếu có thì nên làm thí nghiệm thử thách

- Nếu sản phẩm có hạn sử dụng lâu như sản phẩm sữa bột, thực phẩm lạnh đông

… thì nên dùng phương pháp kiểm tra nhanh hạn sử dụng (ASLT)

Bước 2: Tiến hành thí nghiệm, thu thập, phân tích số liệu, xây dựng mô hình toán học cho sự giảm chất lượng

- Chỉ tiêu theo dõi có thể là các thay đổi cảm quan như màu sắc, trạng thái, mùi vị

… các thay đổi hóa học như độ ẩm, độ acid, chỉ số peroxit, hàm lượng histamine … hay

số lượng vi sinh vật Chỉ tiêu theo dõi phải phản ánh được các hư hỏng chính đã xác định ở bước 1

- Số lượng mẫu và cách lấy mẫu phải đảm bảo sự đồng nhất

- Tiến hành thí nghiệm, thu thập số liệu và xử lý số liệu

Bước 3: Đặt ra hạn sử dụng cho sản phẩm

- Dựa trên nghiên cứu về hạn sử dụng được thực hiện trong bước 2 cùng với biên

an toàn và lợi nhuận

- Theo dõi hồ sơ khiếu nại của khách hàng

- Nếu trong quá trình sản xuất có sự thay đổi lớn về thành phần, nguyên liệu, phương pháp chế biến, đóng gói thì cần lặp lại các kiểm tra hạn sử dụng tương tự

1.1.4 Các phương pháp xác định hạn sử dụng

a Phương pháp trực tiếp

Thực phẩm được lưu trữ ở điều kiện giống như điều kiện bảo quản thông thường khi lưu thông trên thị trường, tiến hành quan sát những thay đổi của chúng trong suốt quá trình lưu trữ và hạn sử dụng được xác định là khoảng thời gian từ khi bắt đầu lưu trữ đến khi những thay đổi vượt quá tiêu chuẩn chất lượng quy định Ưu điểm của phương pháp này là độ chính xác cao, tuy nhiên rất tốn thời gian và chi phí

Các điều kiện lưu trữ của thực phẩm thông thường như sau [10]:

Lưu trữ lạnh đông: -18oC

Lưu trữ lạnh: 0 – 5oC, cao nhất là 8oC

Lưu trữ ở nhiệt độ, độ ẩm trung bình: 25oC, 75% RH

Lưu trữ ở nhiệt độ, độ ẩm cao: 38 oC, 90% RH

b Phương pháp kiểm tra hiệu dụng/điều kiện khắc nghiệt

Trong phương pháp này sản phẩm được luân chuyển qua nhiều môi trường khác nhau, xác định các hư hỏng xảy ra trong quá trình bảo quản Phương pháp này chủ yếu phản ánh sự hư hỏng trong quá trình vận chuyển, phân phối sản phẩm [37]

c Phương pháp kiểm tra nhanh

Các phương pháp kiểm tra nhanh là các phương pháp xác định nhanh hạn sử dụng của sản phẩm Các phương pháp nhanh có ưu điểm là thời gian nhanh, ít tốn kém nhưng

độ chính xác không cao Nguyên tắc của phương pháp này là đẩy nhanh tốc độ suy thoái của sản phẩm [37]: tức là sử dụng các điều kiện khắc nghiệt hơn điều kiện bảo quản như gia tốc nhiệt, gia tốc ẩm, ánh sáng, vi sinh vật … để đẩy nhanh sự hư hỏng của sản phẩm nhằm giảm thời gian nghiên cứu

Có ba phương pháp kiểm tra nhanh với hai hướng phát triển riêng:

Phương pháp dựa vào hạn sử dụng của các sản phẩm tương tự: nhanh chóng,

không tốn chi phí tuy nhiên cần lưu ý rằng các sản phẩm tương tự nhưng chỉ với một số thành phần thay đổi cũng có hạn sử dụng rất khác nhau Chính vì thế phương pháp này không chính xác [10]

Phương pháp Q: Phương pháp Q cho rằng chất lượng sản phẩm suy thoái theo một

hằng số Qn khi nhiệt độ thay đổi một số nhất định Với bước thay đổi nhiệt độ thường là

10oC, Qn đôi khi được gọi là Q10 Với giá trị Q10 đã biết, hạn sử dụng có thể được tính bằng công thức: ts = to Q10n

Trong đó: ts hạn sử dụng ở điều kiện lưu trữ bình thường, to: hạn sử dụng ở điều kiện gia tốc nhiệt, n: nhiệt độ gia tốc nhiệt (oC) trừ đi nhiệt độ lưu trữ bình thường (oC) chia cho 10oC

Q10 càng cao, hạn sử dụng tính được lại càng dài Do đó, việc xác định chính xác giá trị Q10 rất quan trọng

Bảng 1.1 Các giá trị Q10 cho các điều kiện bảo quản khác nhau [37]

Tùy theo loại sản phẩm mà tiến hành lưu trữ ở điều kiện nhiệt độ gia tốc nhất định

Ví dụ đối với đồ hộp, sốt mayonnaise, dầu tinh luyện … thường tiến hành lưu trữ ở điều kiện gia tốc nhiệt cao hơn nhiệt độ bảo quản bình thường như 30oC, 40oC

Bảng 1.2 Các nhiệt độ thường dùng trong phương pháp Q [37]

Phương pháp bảo quản Điều kiện lưu trữ Nhiệt độ gia tốc

Trong quá trình lưu trữ tiến hành quan sát những thay đổi của sản phẩm đến khi

sự hư hỏng vượt mức tiêu chuẩn an toàn hoặc vượt mức chấp nhận của người tiêu dùng, xác định được hạn sử dụng tại điều kiện gia tốc nhiệt sau đó dựa vào công thức đưa ra

ở trên để tính ra hạn sử dụng của sản phẩm ở điều kiện bảo quản thông thường

Việc kiểm tra này chủ yếu được thực hiện dưới hình thức đánh giá cảm quan và cần có hội đồng chuyên gia đánh giá cảm quan vì vậy tốn kém chi phí và thời gian đào tạo chuyên gia đánh giá Hơn nữa, chỉ tiến hành gia tốc nhiệt nên thời gian có thể kéo dài hơn so với phương pháp mô hình toán học [37]

Phương pháp sử dụng mô hình toán học: Tùy thuộc vào loại hư hỏng đặc trưng

của sản phẩm mà tiến hành lựa chọn điều kiện lưu trữ và các chỉ tiêu phân tích phù hợp như các chỉ tiêu hóa học, hóa sinh, sinh học … Ví dụ: đo chỉ số peroxit để xác định mức

độ oxi hóa của các mẫu giàu lipid, đo độ sụt giảm khối lượng bánh mì lạnh đông, sự giảm hàm lượng vitamin C trong sản phẩm nước ép trái cây … [10]

Điều kiện gia tốc ở đây có thể chọn gia tốc nhiệt, gia tốc ánh sáng, gia tốc ẩm … hoặc có thể sử dụng kết hợp các điều kiện trên để rút ngắn thời gian đánh giá nhưng phải chú ý đến yếu tố gây hư hỏng để gia tốc cho phù hợp tránh sử dụng vô ích Ví dụ đối với sản phẩm dầu olive thì hư hỏng đặc trưng chính là sự oxi hóa chất béo, yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxi hóa chất béo chủ yếu là nhiệt độ và cường độ ánh sáng nên có thể sử dụng kết hợp gia tốc nhiệt và gia tốc ánh sáng để tăng quá trình hư hỏng dầu olive

Trong quá trình lưu trữ, tiến hành theo dõi các chỉ số hư hỏng đặc trưng của sản phẩm, dựa vào số liệu thực nghiệm đo được và phương trình động học phản ứng đưa ra

mô hình toán học xác định hạn sử dụng của sản phẩm [37] Phương pháp này không cần hội đồng chuyên gia, không cần thời gian lâu đến mức hư hỏng không chấp nhận được

Và đây là phương pháp khoa học, dựa vào các thí nghiệm, khảo sát thực nghiệm hoàn toàn không phụ thuộc vào cảm quan tâm trạng của người đánh giá nên tính chính xác cao

Dạng mô hình sử dụng nhiều nhất là dạng mô hình dựa trên phương trình Arrhenius Phương trình Arrhenius thường được sử dụng để mô tả tốc độ phản ứng theo nhiệt độ vì nhiệt độ thường là yếu tố chính gây hư hỏng thực phẩm (Earle và Earle, 2003)

1.1.5 Cơ sở lý thuyết của phương pháp sử dụng mô hình toán học

a Phương trình động học

Kỹ thuật đơn giản nhất để kiểm tra hạn sử dụng là tiếp cận động học Để dự đoán hạn sử dụng của sản phẩm, dữ liệu động học được sử dụng để đánh giá quá trình hư hỏng phụ thuộc vào thời gian như thế nào [11], [12] Phương trình động học được biểu

𝑑𝑡 = k.[A]n (Phương trình 1.1) Hay phương trình được biểu diễn lại như sau: f(A) = kt

Trong đó : k là hằng tốc độ phản ứng;

t là thời gian;

n là bậc phản ứng;

A là chỉ số yếu tố chất lượng phân tích

Các yếu tố chất lượng [A] thường là các thông số hóa học, vật lý, vi sinh hoặc cảm quan, như mất chất dinh dưỡng hoặc mất mùi vị đặc trưng hoặc hình thành một hương

vị không tốt Hàm chất lượng f(A) phụ thuộc nhiều vào bậc phản ứng n Các dạng phản ứng của hàm chất lượng theo bậc 0, bậc 1, bậc 2, bậc n được trình bày ở bảng 1.4 và hình 1.2 :

Nếu bậc phản ứng n = 0, f(A) = A – Ao = kt, để tìm k ta biểu diễn phương trình [A] – t: nồng độ chất phản ứng theo thời gian

Nếu bậc phản ứng n = 1, f(A) = ln(A) – ln(Ao), để tìm k ta biểu diễn phương trình ln(A) – t: ln(A) theo thời gian

Nếu bậc phản ứng n = 2, f(A) = 1/A – 1/Ao = kt để tìm k ta biểu diễn phương trình dạng 1/[A] – t

Nếu n = n, f(A) = (1/n – 1).(At1- n – Ao1- n) = kt, để tìm k ta biễu diễn phương trình dạng (1/n – 1).[ A1- n] theo thời gian [11]

Hình 1.2 Sự thay đổi nồng độ cơ chất ở các bậc phản ứng khác nhau

Trong phương pháp sử dụng mô hình toán học, sản phẩm được lưu trữ ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bảo quản thông thường, sử dụng phương trình Arrhenius mô tả tốc độ biến đổi các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào chức năng nhiệt độ từ đó xác định được hạn sử dụng [13]

k0: là hằng số phương trình Arrhenius;

Ea: là năng lượng kích hoạt (kJ/mol);

T: là nhiệt độ tuyệt đối (nhiệt độ lưu trữ sản phẩm);

R: là hằng số khí, R = 8,3144 (J/mol K)

Phương trình Arrhenius có thể được biểu diễn theo logarit tự nhiên như sau:

ln 𝑘 = ln 𝑘𝑜 −𝐸𝑎

𝑅𝑇 (Phương trình 1.3) Hay: ln 𝑘 = − (𝐸𝑎

𝑅 ) ×1

𝑇 + ln 𝑘𝑜 (Phương trình 1.4) Phương trình có dạng tuyến tính: y = ax + b

Như vậy, để xác định hạn sử dụng của sản phẩm bằng phương pháp mô hình toán học ta tiến hành như sau:

Lưu trữ mẫu: tiến hành lưu trữ mẫu ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bảo quản thông

thường, sử dụng ít nhất 3 nhiệt độ khác nhau

Tiến hành các thí nghiệm: xác định chỉ tiêu chất lượng có thể định lượng bằng

phương pháp nhất định để xác định sự biến đổi của nó theo thời gian, tiến hành đo các chỉ tiêu này của các mẫu lưu trữ ở các nhiệt độ khác nhau tại những thời điểm nhất định

Xác định hằng số k ở mỗi nhiệt độ lưu trữ: sau khi thu thập số liệu tiến hành vẽ

các đồ thị phương trình bậc 0: [A] – t, bậc 1: ln[A] – t, bậc 2: 1/[A] - t … chọn bậc phản ứng tương ứng với phương trình có R2 lớn nhất Khi đó, hằng số k ở mỗi nhiệt độ chính bằng hệ số góc của phương trình ở nhiệt độ tương ứng trên đồ thị bậc phản ứng đã chọn

Xác định hằng số k t ở nhiệt độ bảo quản thực tế: vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ

𝑘 [10]

Trong đó: A0 là nồng độ chỉ tiêu phân tích ban đầu;

A1 là nồng độ chỉ tiêu phân tích được phép chấp nhận;

k là hằng số tốc độ phản ứng tại nhiệt độ bảo quản thực tế

1.2 Tổng quan về cá tra

1.2.1 Nguồn gốc, đặc điểm, thành phần dinh dưỡng cá tra

a Nguồn gốc, phân bố

Cá tra (Pangasius hypophthalmus) thuộc họ cá da trơn (Pangasiidae), là loại cá

nước ngọt hoặc nước lợ phân bố chủ yếu ở khu vực sông Mê Công, có mặt ở bốn nước Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan Cá tra là một loại cá đặc sản của khu vực sông

Mê kong, phổ biến trong bữa ăn hàng ngày của người dân ở các nước Thái Lan, Campuchia, Việt Nam

Ngày nay cá tra còn nổi tiếng trên toàn thế giới Sở dĩ được ưa thích như vậy là vì

cá tra có thịt trắng, có mùi vị thơm ngon sau khi chế biến, có nhiều chất dinh dưỡng, chứa nhiều vitamin A, D, E, các axit béo không no đặc biệt thịt cá tra có chứa nhiều omega 3, DHA và không chứa cholesterol Chính vì sự ưa chuộng cao mà cá tra tự nhiên

không đủ cung cấp cho nhu cầu tiêu thụ và nghề nuôi cá tra ra đời để đáp ứng lượng cá tiêu dùng trong khu vực và xuất khẩu

Cá tra được nuôi tại các nước như Việt Nam, Thái Lan, Campuchia, Lào, Myanmar và được xuất khẩu sang thị trường Mỹ, EU, Hàn Quốc, Trung Quốc … với dạng fillet đông lạnh Ở Việt Nam, cá tra được nuôi nhiều ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long

Cá tra được nuôi trong ao đất hoặc nuôi bằng hình thức bè nổi

15oC đến 39oC [35]

Hình 1.4 Nuôi cá tra trong ao đất ở Đồng

bằng sông Cửu Long [34]

Hình 1.3 Cá tra được nuôi trên bè nổi ở

đồng bằng sông Cửu Long [35]

Hình 1.6 Pangasius hypophthalmus [35]

c Thành phần dinh dưỡng

Cá tra là loại cá có hàm lượng dinh dưỡng cao, chứa nhiều loại axit béo không no, chứa nhiều Omega 3, DHA, đặc biệt cá tra không chứa cholesterol giúp giảm các bệnh liên quan đến tim, mạch và tốt cho não Thành phần hóa học của cá tra gồm độ 79,6%

ẩm, 17,6% protein, 0,75% khoáng và 1,32% lipid (bảng 1.5) [26] Cá tra với hàm lượng acid béo không no khá cao dao động từ 50,2 – 53,8% tính trên tổng chất béo là nguyên nhân chính cho biến đổi về mùi, màu xảy ra trong quá trình bảo quản [9] Đây cũng là

cơ sở để chọn phương pháp nghiên cứu hạn sử dụng của sản phẩm

Bảng 1.4 Thành phần hóa học của cá tra fillet, % [26]

Hàm lượng 79,6 ± 0,069 0,75 ± 0,036 17,6 ± 0,391 1,32 ± 0,154

1.2.2 Kỹ thuật lạnh đông, bảo quản lạnh đông cá tra

Loại sản phẩm cá tra xuất khẩu hiện nay chủ yếu ở dạng fillet đông lạnh Trong nghiên cứu này xây dựng quy trình chuẩn bị mẫu dựa trên quy trình công nghệ chế biến – bảo quản cá tra fillet đông lạnh của công ty Cổ Phần XNK TS Cửu Long – An Giang (Phụ lục 1) [36] Đây là quy trình công nghệ sản xuất hiện đại lạnh đông ở nhiệt độ -35

÷ -45oC, ngâm quay tăng trọng bằng dung dịch muối photphat kết hợp với quá trình mạ băng giúp tăng hàm ẩm và giữ nước cho sản phẩm, với điều kiện phòng thí nghiệm thì tiến hành xây dựng quy trình đơn giản và phù hợp hơn như không thực hiện quy trình soi ký sinh trùng, tiến hành lạnh đông ở -25oC trong 6 giờ, không thực hiện công đoạn ngâm quay tăng trọng bằng dung dịch muối photphat và mạ băng

1.2.3 Các biến đổi của cá trong quá trình bảo quản lạnh đông

a Biến đổi hóa lý

Khi sản phẩm đã làm lạnh đông vừa mới được đưa vào kho bảo quản thì nhiệt độ sản phẩm không đều theo bề dày sản phẩm, hơn nữa nhiệt độ không khí trong phòng

bảo quản cao hơn nhiệt độ bề mặt sản phẩm nên xuất hiện sự truyền nhiệt từ môi trường vào sản phẩm

Trong quá trình bảo quản ẩm từ bề mặt sản phẩm bốc hơi làm cho nhiệt độ bề mặt sản phẩm giảm dần do đó sự truyền nhiệt từ môi trường vào sản phẩm vẫn tiếp tục dù khối sản phẩm đã cân bằng nhiệt độ theo bề dày Sự thăng hoa ẩm diễn ra liên tục làm cho bề mặt sản phẩm dần dần tạo một lớp xốp dày và ngày càng đi sâu vào trong khối sản phẩm

Song hành với việc hình thành lớp xốp là việc không khí đi vào các mao quản xốp

và tăng cường sự tương tác giữa oxi không khí với tế bào sản phẩm gây biến đổi về mùi, màu … làm suy giảm chất lượng sản phẩm [2]

b Biến đổi hóa sinh

Trong quá trình bảo quản lạnh đông, các quá trình sinh hóa, hóa học vẫn tiếp tục xảy ra trong sản phẩm như [3]:

Oxi hóa chất béo: Trong quá trình bảo quản dưới tác dụng của nhiệt độ, oxi không

khí chất béo bị oxi hóa tạo ra nhóm peroxit, nếu quá trình oxi hóa tiếp tục diễn ra thì các nhóm peroxit sẽ bị chuyển hóa tạo ra các sản phẩm có khối lượng phân tử nhỏ như andehyt, xeton … làm thay đổi màu sắc, gây mùi ôi, khét cho sản phẩm làm giảm giá trị sản phẩm Trong quá trình bảo quản lạnh đông thì nhiệt độ thấp nên sự oxi hóa có phần giảm nhưng vẫn xảy ra, hơn nữa, việc bay hơi ẩm, tạo lớp mao quản xốp tạo điều kiện cho oxi không khí chui vào sâu trong khối thực phẩm và gây ra oxi hóa chất béo nên quá trình vẫn diễn ra

Biến tính protein: Sự mất nước làm cho cơ thịt cá trở nên cứng, khô, tách lớp …

khi rã đông dễ mất dịch tế bào làm giảm chất lượng sản phẩm khi sử dụng Thực phẩm lạnh đông có chất lượng suy giảm nhiều hay ít không những phụ thuộc vào phương pháp lạnh đông mà còn phụ thuộc vào điều kiện bảo quản Nếu nhiệt độ bảo quản dao động

có thể gây hiện tượng rã đông trong tủ lạnh và tái đóng băng nhiều lần khiến cho tế bào

bị phá vỡ, protein bị biến tính nhiều gây mất chất dinh dưỡng, nhỏ giọt khi rã đông và sản phẩm giảm chất lượng nghiêm trọng

c Biến đổi vi sinh

Quá trình lạnh đông và bảo quản lạnh đông tiêu diệt hầu hết vi sinh vật và giảm hoạt động của vi sinh vật ưu lạnh Tuy nhiên, nếu quá trình làm lạnh đông không đảm bảo vệ sinh đúng tiêu chuẩn, nhiệt độ bảo quản không ổn định thì sản phẩm dễ bị lây nhiễm vi sinh vật gây hư hỏng hoặc giảm chất lượng sản phẩm [3]

➢ Hư hỏng đặc trưng của nguyên liệu trong quá trình bảo quản quyết định đến việc chọn phương pháp nghiên cứu:

Đối với sản phẩm cá tra lạnh đông thì mối nguy về vi sinh vật và enzyme không còn cấp bách nữa vì ở điều kiện lưu trữ này (dưới -18oC tại tâm sản phẩm) hầu hết các

vi sinh vật và enzyme bị tiêu diệt hoặc bị ức chế hoạt động [14] Tuy nhiên đây là loại

cá béo nên các hư hỏng chính của sản phẩm này trong quá trình bảo quản bao gồm:

Sụt giảm khối lượng: Thời gian bảo quản, nhiệt độ bảo quản càng tăng thì khối

lượng sụt giảm và các biến đổi xảy ra càng nhiều [14] Chính vì vậy, có thể dựa vào sự sụt giảm khối lượng để xác định hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet lạnh đông [2]

Oxi hóa chất béo: Để xác định mức độ oxi hóa của chất béo trong sản phẩm thông thường ta tiến hành đo các chỉ số peroxit và chỉ số p-anisidine Để đo chỉ số p-anisidine cần sử dụng các hóa chất đắt tiền, hơn nữa chất 4-Methoxianilin (p-anisidine) gây độc

cho người nên trong nghiên cứu này chỉ tiến hành đo sự biến đổi của giá trị peroxit Dựa vào 2 hư hỏng đặc trưng vừa phân tích ở trên tôi tiến hành khảo sát sự sụt giảm khối lượng của sản phẩm và sự thay đổi chỉ số peroxit của chất béo chiết ra từ cá tra đông lạnh trong quá trình bảo quản Sau đó thu thập số liệu và xử lý như các cơ sở động học và mô hình đã nêu ở trên nhằm tìm ra mô hình toán học phù hợp để dự đoán hạn sử dụng của sản phẩm này

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Từ lâu, thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu xác định hạn sử dụng của các sản phẩm khác nhau Những năm gần đây, phương pháp xác định nhanh hạn sử dụng ngày càng được thực hiện nhiều hơn

Năm 1981, A.B Childers và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu xác định hạn sử dụng của pizza đông lạnh, các chỉ tiêu được theo dõi là chỉ tiêu vi sinh, tỷ lệ oxi hóa chất béo,

và yếu tố cảm quan được sử dụng chủ đạo [15]

Năm 2006, Calligaris và cộng sự đã xác định hạn sử dụng của dầu olive nguyên chất Mẫu dầu olive được cho vào hủ, đậy kín và bảo quản ở 3oC, 25oC, 40oC và 60oC, yếu tố theo dõi chính là sự oxi hóa chất béo Dữ liệu thu được dùng để xây dựng mô hình toán học dự đoán hạn sử dụng của dầu là 367 ngày ở 3oC và 190 ngày ở điều kiện lưu trữ bình thường [16]

Năm 2008, Theofania Tsironi và cộng sự đã xác định hạn sử dụng của tôm đông lạnh ở điều kiện nhiệt biến đổi Nghiên cứu được tiến hành bằng việc lưu trữ tôm đông lạnh ở các nhiệt độ -5oC, -8oC, -12oC, -15oC và theo dõi các chỉ tiêu vi sinh, màu, giá trị

pH và tính chất cảm quan của tôm khi sử dụng sau những thời gian cụ thể Kết quả đưa

ra sau 7 tháng thì chất lượng tôm vẫn đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng yêu cầu như chỉ tiêu vi sinh, màu sắc … [17]

Năm 2011, Lara Manzocco và cộng sự đã nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ

và ánh sáng đối với sự ổn định chất lượng của dầu Phương pháp thực hiện là lưu trữ mẫu ở điều kiện ánh sáng từ 0 đến 8000 lx và nhiệt độ là 10oC, 20oC, 30oC trong 8 tuần

và tiến hành theo dõi các chỉ tiêu oxi hóa chất béo [18]

Năm 2011, Ythana Phimolsiripol và cộng sự đã nghiên cứu về sự sụt giảm khối lượng của bánh mì lạnh đông dưới điều kiện nhiệt độ biến đổi Dữ liệu động học thu được được xây dựng thành mô hình toán học để dự đoán hạn sử dụng của bánh mì và kết quả được so sánh với mô hình vật lý Ông kết luận rằng tỷ lệ giảm khối lượng tương đối ổn định và tăng khi nhiệt độ, thời gian và độ biến động nhiệt độ tăng Điều này phù hợp với động học bậc 0 của phương trình Arrhenius [14]

Năm 2014, Emelie Elmlund đã nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng và nhiệt độ đến hạn sử dụng của nước sốt Mẫu được lưu trữ ở nhiệt độ 22oC, 30oC, 40oC và điều kiện ánh sáng có cường độ 680 – 770 lx Chỉ tiêu theo dõi là sự giảm về sắc tố của sản phẩm và sự oxi hóa chất béo trong sản phẩm và hạn sử dụng đưa ra cho sản phẩm là 18 tháng [19]

Năm 2016, Muhamad Kurniadi và cộng sự đã xác định hạn sử dụng của đồ hộp

“nasi uduk” Mẫu được lưu trữ ở 35oC, 45oC, 55oC, trong 35 ngày, chỉ tiêu theo dõi là tổng số vi sinh vật hiếu khí, chỉ số ôi hóa TBA (Thiobarbituric acid) và hạn sử dụng được đưa ra là 9,6 tháng [20]

Năm 2017, Muhamad Kurniadi và cộng sự đã dự đoán hạn sử dụng của cơm chiên đóng hộp “canned fried-rice” bằng cách sử dụng mô hình Arrhenius Mẫu được lưu trữ

ở 35oC, 45oC, 55oC trong 35 ngày Theo dõi mức độ ôi của sản phẩm thông qua đo chỉ

số ôi hóa TBA (Thiobarbituric acid) hằng tuần Kết quả nghiên cứu cho thấy, điều kiện tối ưu cho quá trình tiệt trùng cơm chiên là 121°C, 15 phút và hạn sử dụng của sản phẩm này ở điều kiện bảo quản thông thường là 10,3 tháng [21]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu về hạn sử dụng của sản phẩm vẫn chưa nhiều, chủ yếu là các doanh nghiệp nghiên cứu để xác định hạn sử dụng nhằm ghi trên bao bì sản phẩm Trong đó phương pháp trực tiếp và phương pháp gia tốc nhiệt (Q10) là những phương pháp được các doanh nghiệp trong nước sử dụng nhiều nhất Các nghiên cứu đó không được công bố rộng rãi nên việc tìm hiểu về hạn sử dụng trên các bài báo khoa học hay các diễn đàn khoa học công nghệ vẫn rất hạn chế nhất là đối với việc dùng phương pháp sử dụng mô hình toán học để xác định hạn sử dụng

Vì vậy, cần có những nghiên cứu để sử dụng phương pháp dự đoán nhanh hạn sử dụng của sản phẩm thực phẩm bằng mô hình toán học nhằm tận dụng những ưu điểm, lợi thế của phương pháp này, giúp nhà sản xuất tiết kiệm thời gian và chi phí

Kết luận:

Qua quá trình tìm hiểu tổng quan tài liệu, tình hình nghiên cứu về xác định hạn sử dụng trong và ngoài nước tôi nhận thấy việc thực hiện các nghiên cứu xác định nhanh hạn sử dụng sản phẩm bằng phương pháp sử dụng mô hình toán học giúp đưa ra hạn sử dụng nhanh, có độ chính xác cao vì đây là một phương pháp khoa học có cơ sở lý thuyết

rõ ràng, chỉ sử dụng số liệu thực nghiệm, hoàn toàn khách quan, không phụ thuộc vào tính chủ quan của con người

Trong đề tài này tôi thực hiện nghiên cứu trên sản phẩm cá tra fillet đông lạnh nhằm xác định được đâu là yếu tố gây hư hỏng chủ yếu của sản phẩm giàu béo được bảo quản lạnh đông như cá tra fillet đông lạnh Từ đó đưa ra mô hình toán học dự đoán hạn sử dụng của sản phẩm này và đánh giá tính chính xác của mô hình Đồng thời hướng tới sử dụng phương pháp xác định hạn sử dụng này cho nhiều dòng sản phẩm khác nhau

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là cá tra fillet đông lạnh được chuẩn bị từ cá tra thu mua tại chợ Túy Loan, Hòa Phong, Hòa Vang, Đà Nẵng Chọn các con cá tươi sống, đồng đều

về kích thước và khối lượng

Hình 2.1.Cá tra nguyên con trước khi fillet và lạnh đông

Địa điểm tiến hành thí nghiệm

Mẫu được gửi tại tủ lạnh các gia đình khu vực Hòa Khánh

Tất cả các thí nghiệm đều được tiến hành tại các phòng thí nghiệm sau:

Phòng thí nghiệm Công nghệ thực phẩm - Khoa Hóa, Trường Đại Học Bách Khoa

Đà Nẵng

Phòng thí nghiệm Trường Cao Đẳng Lương Thực Thực Phẩm

Riêng mẫu xác định hàm lượng protein của cá tra được gửi xác định ở Trung tâm nghiên cứu bảo vệ môi trường Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng

Chuẩn bị mẫu

Chuẩn bị mẫu theo sơ đồ hình 2.2

Nguyên liệu là cá nguyên con, sau khi thu mua về tiến hành cắt bỏ nội tạng, vây, đuôi và được rửa sạch với nước Tiến hành fillet cá, loại bỏ phần xương, da, thịt đỏ … chú ý tránh để cắt phạm vào thịt cá sẽ gây tổn thất Cần kiểm tra lại thật kỹ, loại xương,

da … còn sót lại trước khi đem rửa lần cuối và để ráo

Định lượng theo yêu cầu: Đối với mẫu cho phương pháp đo sự sụt giảm khối lượng thì mỗi mẫu cân nặng 100 g [14] Đối với mẫu để đo chỉ số peroxit: thì cân mỗi mẫu có khối lượng 150 g Các miếng fillet cá được cho vào túi nilon có zip kéo

Các mẫu được đưa đi lạnh đông ở tủ lạnh có nhiệt độ -25oC trong 6 h Sau khi lạnh đông kết thúc, chuyển các mẫu vào bảo quản ở các nhiệt độ đã cài đặt trên tủ lạnh (-3oC, -8oC, -13oC) để tiến hành theo dõi nhằm xác định hạn sử dụng

Hình 2.2 Quy trình chuẩn bị mẫu