Khảo sát khả năng sử dụng chitosan trong chế biến sản phẩm đồ hộp thịt vụn đỏ cá tra nghiền.

Khảo sát khả năng sử dụng chitosan trong chế biến sản phẩm đồ hộp thịt vụn đỏ cá tra nghiền.

TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

MSSV: 2051678 Lớp: CNTP K31

Cần Thơ, 2009

Luận văn ñính kèm dưới ñây, với tên ñề tài “KHẢO SÁT KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CHITOSAN TRONG CHẾ BIẾN SẢN PHẨM ðỒ HỘP VỤN THỊT ðỎ CÁ TRA NGHIỀN”, do sinh viên Lê Văn Thẳng thực hiện và báo cáo ñã ñược hội ñồng chấm luận văn thông qua

Giáo viên hướng dẫn Giáo viên phản biện

Phan Thị Thanh Quế

Cần Thơ, ngày …tháng…năm 2009

Chủ tịch hội ñồng

LỜI CẢM ƠN

Lời cám ơn chân thành nhất em xin gửi ñến ba mẹ em, người ñã quan tâm lo lắng cổ

vũ và ñộng viên em trong suốt 4 năm ñại học vừa qua

Em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất ñến quý thầy cô bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng trường ðại học Cần Thơ ñã truyền ñạt cho em những kiến thức vô cùng hữu ích, ñặc biệt là cô Phan Thị Thanh Quế ñã tận tình hướng dẫn giúp em có thể hoàn thành bài luận văn này

Cảm ơn tập thể cán bộ phòng thí nghiệm của Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm ñã tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành ñề tài nghiên cứu của mình Cảm ơn tập thể lớp Công Nghệ Thực Phẩm khóa 31 ñã giúp ñỡ tôi trong thời gian vừa qua

Cần thơ, ngày 15 thangs6 năm 2009 Sinh viên

Lê Văn Thẳng

TÓM LƯỢC

Hiện nay khi nhu cầu về thực phẩm của xã hội ngày càng cao thì vấn ñề an toàn thực phẩm luôn ñặt lên hàng ñầu, chính vì thế mà thực phẩm sạch không hóa chất ñang ñược người tiêu dùng lựa chọn ðiều này làm thúc ñẩy các nhà khoa học tìm ra những chất có tác dụng bảo quản thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên

và không ảnh hưởng tới sức khỏe người tiêu dùng, một trong những chất ấy là chitosan

Với việc tìm ra loại, nồng ñộ dung dịch và phương pháp bổ sung chitosan thích hợp nhất cho quá trình bảo quản ñồ hộp vụn thịt ñỏ cá tra nghiền, ñề tài ñược tiến hành với nội dung nghiên cứu như sau:

Khảo sát ảnh hưởng của các nồng ñộ và phương pháp bổ sung chitosan phân tử lượng thấp (200.000 dalton) ñến chất lượng sản phẩm

Khảo sát ảnh hưởng của các nồng ñộ chitosan phân tử lượng cao (1.000.000 dalton) ñến chất lượng sản phẩm

Khảo sát ảnh hưởng của các tỉ lệ bổ sung chitosan phân tử lượng thấp (200.000 dalton) kết hợp với chitosan phân tử lượng cao (1.000.000 dalton) ñến chất lượng sản phẩm

Quá trình nghiên cứu kết quả thí nghiệm cho thấy:

Chitosan phân tử lượng thấp (200.000 dalton) ở nồng ñộ 1,5% với phương pháp pha trong dung dịch acid lactic thì làm cho sản phẩm tốt nhất về các chỉ tiêu cấu trúc, màu sắc, ñộ ẩm và TVKHK

Chitosan phân tử lượng cao (1.000.000 dalton) ở nồng ñộ 1,5% pha trong dung dịch acid lactic làm cho sản phẩm ñạt chất lượng tốt

Sự kết hợp giữa chitosan phân tử lượng thấp và chitosan phân tử lượng cao không mang lại kết quả tốt cho sản phẩm bằng khi sử dụng chitosan phân tử lượng thấp nồng ñộ 1,5%

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM LƯỢC iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH BẢNG vi

DANH SÁCH HÌNH vii

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU 1

1.1 ðẶT VẤN ðỀ 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 SƠ LƯỢC VỀ THỦY SẢN 3

2.1.1 Vài nét về cá tra 3

2.1.2 Thành phần hóa học của cá tra 3

2.1.3 Biến ñổi do vi sinh vật 5

2.1.4 Sơ lược về vụn thịt cá tra 7

2.2 SƠ LƯỢC VỀ ðỒ HỘP 7

2.2.1 Lịch sử ñồ hộp 7

2.2.2 Giới thiệu và phân loại ñồ hộp 7

2.2.3 Một số quá trình cơ bản 8

2.2.4 Các hệ vi sinh vật trong ñồ hộp 9

2.2.5 Các dạng hư hỏng của ñồ hộp 10

2.2.6 Cách xử lý ñồ hộp hư hỏng 11

2.3 CHITIN VÀ CHITOSAN 12

2.3.1 Thành phần hóa học 12

2.3.2 Tính chất của chitosan 13

2.3.3 ðặc tính của Chitosan 15

2.3.4 Một vài ứng dụng cụ thể của chitosan trong thực phẩm 18

2.4 Phụ gia trong thực phẩm 21

2.4.1 Carrageenan 21

2.4.2 Gelatin 23

2.4.3 Muối nitrat 24

2.4.4 Tinh bột 24

2.4.5 Muối NaCl 25

2.4.6 Tri polyphosphate 25

CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM 26

3.1.1 Nguyên liệu: Vụn thịt ñỏ cá tra và mỡ heo 26

3.1.2 Hóa chất 26

3.1.3 Phụ gia 26

3.1.4 Thiết bị - dụng cụ thí nghiệm 26

3.2 Phương pháp nghiên cứu 27

3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của nồng ñộ và phương pháp bổ sung chitosan (LMW)vào khối paste ñến chất lượng sản phẩm 27

3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng ở các nồng ñộ chitosan (HMW) khác nhau vào khối paste ñến chất lượng sản phẩm 29

3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ giữa chitosan (LMW) với chitosan (HMW) bổ sung vào khối paste ñến chất lượng sản phẩm 31

3.3 Các chỉ tiêu theo dõi trong quá trình thực hiện thí nghiệm 33

3.4 Xử lý số liệu: Kết quả thí nghiệm ñược tính toán thống kê bằng phần mềm

Statgraphic 4.0 33

CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

4.1 Kết quả ảnh hưởng của các nồng ñộ và phương pháp bổ sung chitosan (LMW) ñến ñồ hộp vụn thịt ñỏ cá tra nghiền 34

4.2 Kết quả ảnh hưởng của các nồng ñộ chitosan (HMW) khác nhau ñến ñồ hộp vụn thịt ñỏ cá tra nghiền 38

4.3 Kết quả ảnh hưởng của các tỉ lệ bổ sung chitosan (HMW) và chitosan (LMW) ñến sản phẩm vụn thịt ñỏ cá tra nghiền 41

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 44

5.1 KẾT LUẬN 44

5.2 ðỀ NGHỊ 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC I

1 Kiểm tra tổng vi khuẩn khiếu khí I

2 ðo cấu trúc II

3 Số liệu thống kê IV 3.1 Kết quả thống kê của các nồng ñộ và phương pháp bổ sung chitosan (LMW) khác nhau IV 3.2 Kết quả thống kê của các nồng ñộ chitosan (HMW) VII 3.3 Kết quả thống kê của các tỉ lệ bổ sung chitosan (HMW) và chitosan (LMW) IX

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 4.1 Kết quả trung bình ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan (LMW) ñến cấu trúc sản

phẩm 34 Bảng 4.2 Kết quả trung bình ảnh hưởng của phương pháp bổ sung chitosan (LMW) ñến cấu trúc sản phẩm 34 Bảng 4.3 Kết quả trung bình ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan (LMW) ñến màu sắc sản phẩm 35 Bảng 4.2 Kết quả trung bình ảnh hưởng của phương pháp bổ sung chitosan (LMW) ñến màu sắc sản phẩm 35 Bảng 4.5 Kết quả trung bình ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan (LMW) ñến ñộ ẩm sản

phẩm 36 Bảng 4.6 Kết quả trung bình ảnh hưởng của phương pháp bổ sung chitosan (LMW) ñến ñộ

ẩm sản phẩm 36 Bảng 4.7 Kết quả trung bình ảnh hưởng của các nồng ñộ chitosan (HMW) ñến cấu trúc sản phẩm 38 Bảng 4.8 Kết quả trung bình ảnh hưởng của các nồng ñộ chitosan (HMW) ñến màu sắc sản phẩm 38 Bảng 4.9 Kết quả trung bình ảnh hưởng của các nồng ñộ chitosan (HMW) ñến ñộ ẩm sản phẩm 39 Bảng 4.10 Kết quả trung bình ảnh hưởng của các tỉ lệ bổ sung chitosan ñến cấu trúc sản phẩm 41 Bảng 4.11 Kết quả trung bình ảnh hưởng của các tỉ lệ bổ sung chitosan ñến màu sắc sản phẩm 41 Bảng 4.12 Kết quả trung bình ảnh hưởng của các tỉ lệ bổ sung chitosan ñến ñộ ẩm sản

phẩm 42

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1Mật số vi sinh vật trên thủy sản 5

Hình 2 Công thức cấu tạo của chitin 12

Hình 3.Công thức hóa học của chitosan 13

Hình 4 Vỏ của các loài giáp xác 13

Hình 5 Sự chuyển hóa chitin thành chitosan 14

Hình 6.Tỉ lệ sử dụng cargeenan 22

Hình 7 Cấu trúc gelatin 23

Hình 8 Sơ ñồ bố trí thí nghiệm 1 28

Hình 9 Sơ ñồ bố trí thí nghiệm 2 30

Hình 10 Sơ ñồ bố trí thí nghiệm 3 32

Hình 11 ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của phương pháp bổ sung và nồng ñộ chitosan ñến khả năng ức chế TVKHK của sản phẩm 37

Hình 12 ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các nồng ñộ chitosan khác nhau ñến khả năng ức chế TVKHK của sản phẩm 39

Hình 13 ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các tỉ lệ bổ sung chitosan khác nhau ñến khả năng ức chế TVKHK của sản phẩm 42 Hình 14 Máy ñồng nhất I Hình 15 Máy ño cấu trúc II Hình 16 Máy ño màu III

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU

1.1 đẶT VẤN đỀ

Từ trước tới nay, việc bảo quản các thực phẩm tươi sống và giàu chất dinh dưỡng như thịt, cá, trái câyẦtrong ựiều kiện khắ hậu nóng ẩm của nước ta ựã và ựang là vấn ựề quan tâm của các nhà khoa học Tuy nhiên, trong thời gian gần ựây các nhà khoa học ựã phát hiện ra ựược một chất mới có khả năng ức chế ựược các loại vi sinh vật mà không có tắnh ựộc hại ựối với người tiêu dùng, cho nên chỉ trong thời gian ngắn mà lại có nhiều nghiên cứu và ựạt ựược nhiều thành tụ ựáng kể Chitosan ựược áp dụng bảo quản trong nhiều lĩnh vực khác nhau, trong ựó thủy sản ựã ựược nghiên cứu nhiều như: bảo quản nguyên liệu thủy sản tươi, thủy sản khô, thủy sản trong ựông lạnh,Ầ

Chitosan là một polysaccharide có nguồn gốc tự nhiên, ựược tách chiết và biến tắnh

từ vỏ các loài giáp xác, nó tạo ra những chất có khả năng chống thấm khắ cao (Krochta và Mulder Ờ Johnston., 1997) Hơn nữa chitosan còn ựược sử dụng như lớp màng bao phủ ựối với các polymer có nguồn gốc sinh học, ựiều ựặc biệt của lớp màng từ nguyên liệu này là khả năng ăn ựược như thực phẩm Một tắnh chất ựáng chú ý của chitosan liên quan ựến việc bao gói thực phẩm là tắnh chất chống vi sinh vật Chắnh vì vậy, nó có thể kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm và là thành phần thực phẩm an toàn có khả năng phân hủy sinh học và bảo vệ môi trường

Chitosan (PDP) là chất phụ gia dạng bột, có nguồn gốc thiên nhiên, sử dụng từ vỏ tôm, không ựộc, dùng an toàn cho người trong thực phẩm và dược phẩm PDP kháng nấm, nên có thể bảo quản thực phẩm khỏi bị chua, thiu thối, tăng cường ựộ dai, giòn cho thực phẩm Qua khảo sát tại các cơ sở chế biến thực phẩm như Công

ty Vissan, làng giò chả Uy Nỗ (đông Anh), làng bánh cuốn Thanh Trì, cơ sở chế biến nước ép quả đồng NaiẦ cho kết quả tốt, bảo ựảm ựộ dai, giòn, bảo quản thực phẩm dài ngày hơn cả hàn the Trong năm 2006, các nhà khoa học ựã chuyển giao công nghệ sản xuất chất này cho công ty Cổ Phần Dược Phẩm Ờ Thực Phẩm Thăng Long ựể sản xuất quy mô công nghiệp với năng suất 100 tấn chitosan/năm

Chất phụ gia PDP ựã ựược Cục An Toàn Vệ Sinh Thực Phẩm Việt Nam cho phép sản xuất và lưu hành toàn quốc theo hồ sơ công bố chất lượng, vệ sinh, an toàn thực phẩm số 4377 Ờ 2003 Ờ CBTC Ờ YT ngày 2 Ờ 12 Ờ 2003

Chitosan ựược ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau, tuy nhiên khả năng cải thiện cấu trúc chưa ựược ứng dụng nhiều, ựặc biệt là sản phẩm vụn thịt ựỏ cá tra nghiền ựóng hộp Trong thời ựại hiện nay tình trạng ngộ ựộc thực phẩm thường xuyên xảy ra do sản phẩm thường bổ sung các chất hóa học ựể tăng thời gian bảo quản, cải thiện cấu trúc, màu sắc,ẦChitosan có khả năng hạn chế ựược sự phát triển

vi sinh vật, khả năng cải thiện cấu trúc và màu sắc mà lại an toàn Chắnh vì vậy ựề

tài “ Khảo sát khả năng sử dụng chitosan trong chế biến sản phẩm ñồ hộp vụn thịt

ñỏ cá tra nghiền” ñược thực hiện

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

ðề tài “Khảo sát khả năng sử dụng chitosan trong chế biến sản phẩm ñồ hộp vụn thịt ñỏ cá tra nghiền”, ñược thực hiện với hai loại chitosan, ở các nồng ñộ và phương pháp bổ sung chitosan khác nhau Nhằm xác ñịnh loại, phương pháp bổ sung và nồng ñộ chitosan thích hợp ñể cải thiện cấu trúc, màu sắc và thời gian bảo quản

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 SƠ LƯỢC VỀ THỦY SẢN

2.1.1 Vài nét về cá tra

Cá tra có tên tiếng Anh: Shutchi catfish và tên khoa học: Pangasius hypophthalmus (Sauvage, 1878) Cá tra là loại cá thuộc họ cá da trơn, thịt trắng mềm mại, lại có giá trị kinh tế cao, ựược phân bố chủ yếu ở ựồng bằng sông Cửu Long, có mặt ở 3 nước đông Dương và Thái Lan Do vậy, trong thời gian gần ựây cá tra không chỉ ựược phát triển ở ựồng bằng song Cửu Long mà còn ựược chú ý phát triễn ở nhiều ựịa phương khác nữa

Cá tra (Pangasius Hypophthalmus) là một trong 21 loài cá thuộc bộ Siluriformes, họ Pangasiidae Cá tra thắch nghi với nhiều ựiều kiện sống khác nhau, thường thì cá tra sống ở môi trường pH>4, pH<4 thì cá không thắch nghi ựược, ở môi trường thắch hợp thì cá tra sinh trưởng và phát triển rất nhanh, cá tra con (cá bột) ựược vớt lên từ sông Tiền và sông Hậu ựể nuôi, do nghề nuôi cá tra ngày càng phát triển không chỉ nuôi trong ao hồ mà nay ựược nuôi trong các bè cho nên nhu cầu cá con ngày càng cao Chắnh vì vậy mà việc vớt ựem về nuôi không còn thiết thực nữa ựòi hỏi con người phai nhân giống nhân tạo

để tránh sự nhầm lẫn cho người tiêu dùng khi phân biệt cá basa và cá tra qua tên thương mại của sản phẩm, hiện nay FDA và đại sứ quán Hoa Kỳ tại Hà Nội ựã quy ựịnh tên gọi mới cho cá tra là Swai, Sutchi catfish, Sutchi, Stripped Catfish, ựể phân biệt với tên gọi thương mại của cá basa là Basa, Basa Bocourti hoặc Bocourti Catfish Tuy nhiên, thật không dễ dàng cho người tiêu thụ, thậm chắ là các nhà nhập khẩu phân biệt ựược ựâu là cá basa và ựâu là cá tra khi chỉ dựa vào tên gọi ghi trên nhãn hàng hóa

Nhu cầu người tiêu dùng ngày càng ựa dạng về sản phẩm cá tra cho nên các nhà sản xuất cũng tạo ra sản phẩm cá tra ngày càng ựa dạng như: fillet, nguyên con và một số dạng sản phẩm khac của cá tra

2.1.2 Thành phần hóa học của cá tra

Thành phần hóa học gồm: nước, protein lipid, muối vô cơ, vitamin tuy nhiên các thành phần này khác nhau rất nhiều, nó phụ thuộc vào giống, loài, ựộ tuổi, giới tắnh, môi trường sống,ẦNgoài ra nó chịu ảnh lớn bởi ựặc tắnh di truyền và thức ăn cung cấp hàng ngày

Mỗi loại thủy có thành phần hóa học khác nhau do các yếu tố trên quyết ựịnh, vì vậy mỗi loại thủy sản khác nhau sẽ có mùi vị ựặc trưng và giá trị dinh dưỡng cũng rất là khác nhau

Sự khác nhau về thành phần hóa học của cá và sự biến ñổi của chúng có ảnh hưởng ñến mùi vị và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, việc bảo quản tươi nguyên liệu và quy trình chế biến

a Protein

Có thể chia protein trong mô cơ của cá thành 3 nhóm như sau:

Protein cấu trúc (Protein tơ cơ)

Gồm các sợi myosin, actin, actomyosin và tropomyosin, chiếm khoảng 65 - 75% tổng hàm lượng protein trong cá (so với 40% trong các loài ñộng vật có vú) Các protein này hòa tan trong dung dịch muối trung tính có nồng ñộ ion khá cao (>0,5M)

Các protein cấu trúc này có chức năng co rút ñảm nhận các hoạt ñộng của cơ Myosin và actin là các protein tham gia trực tiếp vào quá trình co duỗi cơ

Protein chất cơ (Protein tương cơ)

Gồm myoglobin, myoalbumin, globulin và các enzyme, chiếm khoảng 25 - 30% hàm lượng protein trong cá Các protein này hoàn tan trong nước, trong dung dịch muối trung tính có nồng ñộ ion thấp (<0,15M) Hầu hết protein chất cơ bị ñông tụ khi ñun nóng trong nước ở nhiệt ñộ trên 500C

Trong quá trình chế biến và bảo quản, myoglobin dễ bị oxy hóa thành memyoglobin, ảnh hưởng ñến màu sắc của sản phẩm

Protein mô liên kết

Bao gồm các sợi collagen, elastin Hàm lượng collagen ở cơ thịt cá thấp hơn ở ñộng vật có vú, thường khoảng 1 - 10% tổng lượng protein và 0,2 - 2,2% trọng lượng của

cơ thịt Chiếm khoảng 3% ở cá xương và khoảng 10% ở cá sụn (so với 17% trong các loài ñộng vật có vú)

b Thành phần trích ly chứa nitơ phi protein

Chất phi protein là thành phần hòa tan trong nước, có khối lượng phân tử thấp và chiếm khoảng 9 - 18% tổng hàm lượng protein ở cá xương, khoảng 33 - 38% ở các loài cá sụn Thành phần chính của hợp chất này bao gồm các chất bay hơi (amoniac, amine, trimethylamin, dimethylamin), trimethylamine oxid (TMAO), dimethylamine oxid (DMAO), creatin, các acid amin tự do, nucleotid, urê (có nhiều trong cá sụn)…

c Lipid

Lipid trong cá xương ñược chia thành 2 nhóm chính: phospholipid và triglycerit Phospholipid tạo nên cấu trúc của màng tế bào, vì vậy chúng ñược gọi

là lipid cấu trúc Triglycerit là lipid dự trữ năng lượng có trong nơi dự trữ chất béo, thường ñược gọi là lipid dự trữ

Thành phần chất béo trong cá khác xa so với các loài ñộng vật có vú khác ðiểm khác nhau chủ yếu là chúng bao gồm các acid béo chưa bão hoà cao (14 - 22 nguyên tử cacbon, 4 - 6 nối ñôi) Chất béo trong cá chứa nhiều acid béo chưa bão hoà

do ñó rất dễ bị oxy hóa sinh ra các sản phẩm cấp thấp như aldehyde, ceton, skaton Tuy nhiên, lipid trong cá rất có lợi cho sức khỏe người tiêu dùng, ñặc biệt là các acid béo không no cao như: Acid eicosapentaenoic (EPA 20:5), acid docosahexaenoic (DHA 22:6)

2.1.3 Biến ñổi do vi sinh vật

Hệ vi khuẩn ở cá vừa mới ñánh bắt

Ở cơ thịt và các cơ quan bên trong của cá tươi, vi khuẩn hiện diên rất ít Ở cá tươi vi khuẩn chỉ có thể tìm thấy trên da (102 - 107cfu/g), mang (103 - 109cfu/g) và nội tạng (103 - 109cfu/g) (Shewan, 1962) Hệ vi sinh vật của cá vừa ñánh bắt lại phụ thuộc vào môi trường nơi ñánh bắt hơn là vào loài cá (Shewan, 1977) Số lượng vi khuẩn tồn tại trong cá cao hay thấp tùy thuộc vào cá sống trong môi trường nước ấm hay nước lạnh Vi khuẩn trên da và mang cá sống trong vùng nước ôn ñới, môi trường nước sạch ít hơn so với cá sống trong vùng nước nhiệt ñới, môi trường ô nhiểm Số lượng vi khuẩn trong nội tạng cá có liên quan trực tiếp ñến nguồn thức ăn của cá: cao ở cá ăn tạp và thấp ở cá không ăn tạp Ngoài ra số lượng vi khuẩn thay ñổi còn tùy thuộc vào mùa sinh sống Cá sống trong mùa hè có số lượng vi khuẩn cao hơn

Hình 1Mật số vi sinh vật trên thủy sản

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

Vi khuẩn ở cá mới vừa ñánh bắt chủ yếu gồm vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí không bắt buộc, vi khuẩn G- như Pseudomonas, Alteromonas, Acinetobacter, Moraxella,

Flavolacberium, Cytophaga and Vibrio Cá sống trong vùng nước ấm dễ bị nhiểm bởi vi khuẩn G+ như Micrococcus, Bacillus và Coryneform

Các loài Aeromonas ñặc trưng cho cá nước ngọt, trong khi ñó có một số vi khuẩn cần natri ñể phát triển thì ñặc trưng cho cá biển Các loài này bao gồm Vibrio, Photobacterium và Shewanella Tuy nhiên, dù Shewanella putrefaciens cần natri cho sự phát triển nhưng chủng này cũng có thể phân lập từ môi trường nước ngọt (DiChristina và DeLong, 1993; Gram và cs., 1990; Spanggaard và cs., 1993) Mặc

dù S putrefaciens ñược tìm thấy trong nước ngọt nhiệt ñới, nhưng nó không ñóng vai trò quan trọng trong sự hư hỏng của cá nước ngọt (Lima dos Santos., 1978; Gram., 1990)

Vi khuẩn hiện diện ở loài thân mềm giống với vi khuẩn trong cá biển nhưng số lượng vi khuẩn G+ như Bacillus, Micrococcus, Enterobacteriaceae và Streptococcus chiếm số lượng lớn hơn

Hai loại vi khuẩn gây bệnh thường làm biến ñổi mùi vị của cá và nhuyễn thể gồm: Clostridium botulinum loại E, B, F và Vibrio parahaemolyticus

 Clostridium botulinum là vi khuẩn sinh bào tử kháng nhiệt Vi khuẩn này không có hại nếu tồn tại một lượng nhỏ trong cá tươi Vi khuẩn sẽ trở nên rất nguy hiểm khi ñiều kiện bảo quản hoặc chế biến không tốt tạo ñiều kiện thuận lợi cho bào tử sinh sản, phát triển và sản sinh ñộc tố Vi khuẩn loại E, B, F có khả năng kháng nhiệt thấp

 Vibrio parahaemolyticus là loại vi khuẩn ít chịu nhiệt, ưa muối gây bệnh viêm ñường ruột với các triệu chứng bệnh giống như triệu chứng bệnh gây ra

do Salmonella Bệnh chỉ xảy ra khi ăn vào lượng lớn tế bào vi khuẩn (khoảng 106cfu/g), mức thông thường có thể chấp nhận ñược là 103cfu/g Loại vi khuẩn này rất nhạy cảm với nhiệt (nóng và lạnh)

Ngoài ra, một số loại vi khuẩn khác ñược tìm thấy trong cá và các loài hải sản khác như Clostridium perfringen, Staphylococcus aureus , Salmonella spp., Shigella spp

bị lây nhiễm do quá trình vận chuyển và chế biến không ñảm bảo vệ sinh

Vi sinh vật gây ươn hỏng cá

Cần phân biệt rõ thuật ngữ hệ vi sinh vật khi hư hỏng (Spoilage flora) với vi khuẩn gây hư hỏng (Spoilage Bacteria), vì thuật ngữ ñầu tiên chỉ ñơn thuần là nói ñến các

vi khuẩn hiện diện trong cá khi chúng bị hư hỏng, còn thuật ngữ sau lại nói ñến một nhóm vi khuẩn ñặc trưng gây nên sự biến mùi và vị có liên quan với sự hư hỏng Một lượng lớn vi khuẩn trong cá ươn không có vai trò gì trong quá trình hư hỏng Mỗi sản phẩm cá có những vi khuẩn gây hỏng ñặc trưng riêng của nó và lượng vi khuẩn này (so với lượng vi khuẩn tổng số) có liên quan ñến thời hạn bảo quản

2.1.4 Sơ lược về vụn thịt cá tra

Ngành chế biến thủy sản ngày càng phát triển, ñặc biệt là chế biến cá tra fillet rất nhanh ở ñồng bằng sông Cửu Long và ñạt ñược lợi nhuận rất cao Tuy nhiên sản phẩm phụ thịt vụn ñỏ ñược bỏ ra rất nhiều trong quá trình sản xuất như lạng bỏ thịt

ñỏ hay là các miếng fillet bị ñỏ do thức ăn hay môi trường sống, phần phụ phẩm này chỉ ñược tái sử dụng làm thức ăn gia súc mà chưa ñược chế biến thành một loại sản phẩm ñể nâng hiệu quả kinh tế

2.2 SƠ LƯỢC VỀ ðỒ HỘP

2.2.1 Lịch sử ñồ hộp

ðồ hộp ñã xuất hiện từ rất lâu ñời và sau ñó thì phát triễn rất mạnh mẽ

Năm 1804, một người Pháp tên là Nicolas Appert ñã biết chế biến thực phẩm ñựng trong bao bì thủy tinh sản xuất phục vụ trên tàu, du lịch

ðến năm 1860, nhờ phát minh của Louis Pasteur (người Pháp) về vi sinh vật và phương pháp thanh trùng, mới thật sự ñặt ñược cơ sở khoa học cho ngành công nghiệp

ñồ hộp Cũng từ ñó ngành công nghiệp ñồ hộp phát triển

Năm 1896, ñã dùng bột cao su ñặc biệt (Pasta) làm vòng ñệm ở nắp hộp khi ghép kín hộp Nền công nghiệp ñồ hộp phát triển mạnh ở nhiều nước vào cuối thế kỷ

19, ñầu thế kỷ 20 Hiện nay trên thế giới ñã có hơn 1000 mặt hàng ñồ hộp khác nhau Các nước sản xuất ñồ hộp phát triển như: Mỹ, Pháp, Nhật, Ý, Hà Lan, Trung Quốc

Ở nước ta từ thời thượng cổ, tổ tiên ta biết chế biến các loại bánh gói lá, các loại giò chả nấu chín và ñã bảo quản ñược một thời gian ngắn Những sản phẩm ñó cũng gọi

là ñồ hộp Cho ñến nay, nước ta ñã thí nghiệm nghiên cứu ñược hàng trăm mặt hàng và

ñã

ñưa vào sản xuất có hiệu quả, ñạt chất lượng cao Trong ñó có các mặt hàng có giá trị trên thị trường quốc tế như: cá hộp, dứa, chuối, dưa chuột, nấm rơm ñóng hộp Các vùng có nhà máy sản xuất ñồ hộp thực phẩm: Hà Nội, Hải Phòng, Nam ðịnh, Sơn Tây, Biên Hòa, ðồng Nai, Thành Phố Hồ Chí Minh, Kiên Giang, Cần Thơ, Tiền Giang

2.2.2 Giới thiệu và phân loại ñồ hộp

Hiện nay ở nước ta cũng như ở các nước khác ñã sản xuất ñược rất nhiều sản phẩm

ñồ hộp khác nhau: từ rau, quả, thịt, cá, tôm, cua, sữa

Các loại ñồ hộp từ rau

 ðồ hộp rau tự nhiên là cần phải xử lý trước khi sử dụng

 ðồ hộp nấu thành món

 ðồ hộp ngâm giấm và một số loại ñồ hộp khác

Các loại ñồ hộp chế biến từ quả

 ðồ hộp quả nước ñường

Các loại ñồ hộp chế biến từ thủy sản

 ðồ hộp thủy sản không gia vị

 ðồ hộp thủy sản có gia vị

2.2.3 Một số quá trình cơ bản

Quá trình hấp

Trong quá trình sản xuất ñồ hộp, một số nguyên liệu ñược xử lý sơ bộ bằng cơ học, sau

ñó cho vào hộp Người ta cho hộp vào nồi hấp ñã ñược ñun nóng sẵn ñể sử dụng hơi, tùy theo tính chất nguyên liệu và yêu cầu chế biến, ở nhiệt ñộ 75-1000C, trong khoảng thời gian nhất ñịnh nào ñó

Các yếu tố ảnh hưởng ñến thời gian chần, hấp: trong quá trình chần ngoài mục ñích

vô hoạt enzyme, ñuổi khí, tiêu diệt ñược một phần vi sinh vật còn phải bảo ñảm chất lượng sản phẩm, nên thực phẩm phải ñược gia nhiệt nhanh Do ñó, việc lựa chọn nhiệt ñộ và thời gian hấp phù hợp cho mỗi loại nguyên liệu có ý nghĩa rất quan trọng Thời gian hấp phụ thuộc vào các yếu tố:

 Loại nguyên liệu

 Kích thước ñồ hộp

 Nhiệt ñộ gia nhiệt

 Phương thức gia nhiệt

Sau khi hấp xong cần làm nguội nhanh

Mục ñích của chần nguyên liệu là ñình chỉ các quá trình sinh hóa xảy ra trong

nguyên liệu, giữ màu của nguyên liệu không hoặc ít bị biến ñổi, diệt ñược phần nào lượng vi sinh vật, ñặc biệt ñuổi khí tạo ñiều kiện thuận lợi cho quá trình thanh trùng

Làm thay ñổi trọng lượng và thể tích của nguyên liệu ñể các quá trình chế biến tiếp theo ñược thuận lợi

Thanh trùng

Trong sản xuất ñồ hộp, thanh trùng là một quá trình quan trọng, có tác dụng ñến khả năng bảo quản và giữ chất lượng của thực phẩm ðây là biện pháp hữu hiệu giữ ñược sản phẩm lâu dài và có thể lưu hành rộng rãi bằng cách tiêu diệt mầm móng gây hư hỏng thực phẩm Thanh trùng ở nhiệt ñộ cao bằng nước nóng là phương pháp thanh trùng phổ biến nhất trong sản xuất ñồ hộp

Khi nâng nhiệt ñộ của môi trường quá nhiệt ñộ tối thích của vi sinh vật thì hoạt ñộng của vi sinh vật bị chậm lại Ở nhiệt ñộ cao, protid của chất nguyên sinh của vi sinh vật bị ñông tụ làm cho vi sinh vật bị chết Quá trình ñông tụ protid này không thuận nghịch, nên hoạt ñộng của vi sinh vật không phục hồi sau khi hạ nhiệt

Clostridium sporogenes: phân hủy protein thành muối của NH3 rồi thải NH3, sinh ra

H2S, H2 và CO2. Loại này có trong mọi ñồ hộp, phát triển rất mạnh ở 27 - 580C, nhiệt

ñộ tối thích là 370C

 Loại vừa hiếu khí vừa kị khí

Bacillus thermophillus: không gây bệnh, có nha bào, nhiệt ñộ tối thích 60-700C, tuy có rất ít trong ñồ hộp nhưng rất khó loại trừ

Staphylococcus pyrogenes aureus: có trong bụi và nước, không có nha bào, thỉnh thoảng gây bệnh và sinh ñộc tố, dễ bị phá hủy ở 60-700C, phát triển nhanh ở nhiệt ñộ thường

Loại gây bệnh, gây ra ngộ ñộc do nội ñộc tố

Bacillus botulinus (Clostridium botulinum): sinh nha bào có khả năng ñề kháng

mạnh: ở 1000C là 330 phút, 1150C là 10 phút, 1200C là 4 phút ðộc tố bị phá hủy hoàn toàn khi ñun nóng ở 800C trong 30 phút

Salmonella: thuộc nhóm vi khuẩn gây bệnh Salmonellose, tất cả ñều hiếu khí, ưa

ẩm, không có nha bào nhưng có ñộc tố

Nấm men

Chủ yếu là Saccharomyces ellipsoides, hiện diện rộng khắp trong thiên nhiên Nấm men hiện diện trong ñồ hộp có chứa ñường, bào tử của nấm men không chịu ñược nhiệt ñộ cao, chúng có thể chết nhanh ở nhiệt ñộ 600C

Nấm mốc

Hiếm thấy trong ñồ hộp

2.2.5 Các dạng hư hỏng của ñồ hộp

ðồ hộp hư hỏng do vi sinh vật

Các vi sinh vật phát triễn, phân hủy các chất hữu cơ của thực phẩm, tạo ra khí CO2,

H2S, NH3,…hay tiết ra các ñộc tố Có loại vi sinh vật phát triễn sinh ra chất khí chính vì vậy ñồ hộp hư hỏng do vi sinh vật có thể gây phồng hộp hay không gây phông hộp nên khó phát hiện

Do mối ghép bị hở

ðồ hộp bị hở có thể do máy ghép nắp làm việc không ñúng qui tắc, hay các mối hàn dọc của bao bì không ñược kín

Do nhiễm vi sinh vật trước khi thanh trùng

Do trong quá trình sản xuất không hợp vệ sinh làm cho vi sinh vật xẩm nhập vào và phát triển Thời gian từ lúc vào hộp cho ñến khi thanh trùng quá lâu, ñó là thời gian

và nhiệt ñộ thích hợp cho vi sinh vật phát triển làm hư hỏng sản phẩm

ðồ hộp hư hỏng do các hiện tượng hóa học

ðồ hộp bị hỏng do các hiện tượng hóa học xảy ra có thể do các phản ứng giữa các thành phần của thực phẩm với nhau hay giữa các thành phần thực phẩm với bao bì

Các phản ứng hóa học này, phần lớn làm cho thực phẩm có màu sắc, hương vị giảm ñi nhiều trong thời gian bảo quản Hiện tượng này thường thấy nhiều ở các ñồ hộp có

ñộ acid cao Lượng kim loại nặng nhiễm vào sản phẩm, có thể gây biến ñổi màu sắc, mùi vị của sản phẩm, và gây ñộc ñối với cơ thể

Quá trình ăn mòn, khí hydro thoát ra làm cho hộp bị phồng

Nhiệt ñộ càng cao, sự ăn mòn kim loại càng xảy ra nhanh Tùy thuộc ñộ acid của sản phẩm, phẩm chất của bao bì, mà hàm lượng kim loại nặng tích tụ trong sản phẩm nhiều hay ít

ðồ hộp hư hỏng do các ảnh hưởng cơ lý

Xảy ra trong quá trình thanh trùng, bảo quản và vận chuyển

ðồ hộp hư hỏng do sai thao tác thiết bị thanh trùng

Trong giai ñoạn cuối của quá trình thanh trùng, nếu giảm áp suất hơi quá nhanh thì tạo thành hiện tượng căng phồng hộp, có thể bị biến dạng, hở mối ghép

ðồ hộp hư hỏng do bài khí không ñủ

Trong quá trình thanh trùng bằng nhiệt, các ñồ hộp bài khí còn lại sẽ giản nở gây phồng hộp Về hình dáng bên ngoài các ñồ hộp này sau khi bảo quản, thường thấy

bị phồng nhẹ, nấp hộp có thể ấn lên xuống ñược

ðồ hộp hư hỏng do xếp hộp quá ñầy

ðồ hộp sẽ bị giản nở thể tích khi thanh trùng, làm cho nó phông fleen, hiện tượng này dể xảy ra hơn khi cho hộp vào lúc nguội

ðồ hộp hư hỏng vì bị móp,méo, rỉ

Một số sản phẩm ñồ hộp ñựng trong bao bì sắt tây kích thước lớn, khi ghép kín với

ñộ chân không quá cao, bao bì sắt tây mỏng thì dể bị móp méo Hoặc khi xếp hộp vào giỏ thanh trùng và vận chuyển trước khi thanh trùng, làm hộp bị móp, méo, lúc

ñó áp suất trong hộp lớn, khi thanh trùng sản phẩm sẽ giản nở làm căng phồng hộp,

có thể làm hở mối ghép

ðồ hộp dễ bị rỉ khi bảo quản ở nơi ẩm,…

2.2.6 Cách xử lý ñồ hộp hư hỏng

Tất cả các ñồ hộp có dấu hiệu hư hỏng do vi sinh vật gây ra dù bi phồng hay không

bị phồng hộp ñều phải hủy bỏ

Các ñồ hộp hư hỏng do hiện tượng hóa học, ở mức ñộ thấp tái chế thành thức ăn có giá trị thấp hơn, còn ở mức ñộ nặng thì phải hủy bỏ

ðồ hộp hư hỏng do các ảnh hưởng cơ lý, thì về chất lượng có thể không giảm, nhưng không hay giá trị thương phẩm kém Có thể thây bao bì khác, tiến hành nấu lại, có thể xử lý hoặc chế biến thành các sản phẩm phụ

2.3 CHITIN VÀ CHITOSAN

Chitin là một polysaccharide, nguồn gốc tự nhiên, có từ vỏ của các loài giáp xác (cua, tôm,…), màng tế bào nấm thuộc họ Zygomycetes và một vài loại tảo Có rất nhiều trong thiên nhiên, ñứng hàng thứ 2 chỉ sau cellulose

Chitin là một polysaccharide, có trong vỏ các loài giáp xác rất nhiều Ở nước ta, ngành thủy sản phát triển rất mạnh, ñặc biệt là sản phẩm tôm và cua rất ña dạng chiếm một lượng rất là lớn trong sản phẩm thủy sản Chính vì vậy mà nguồn liệu có sẵn trong

tự nhiên rất dồi giàu, rẻ tiền, có sẵn quanh năm, tạo cho môi trường ít ô nhiễm hơn nên việc cung cấp chitin và chitosan rất thuận lợi

Chitin có cấu tạo là 2-acetamido-2-deoxy-β,D-glucose (NAG) gắn với nhau theo liên kết β-(1
4) (Shahidi cùng cs., 1999)

Hình 2 Công thức cấu tạo của chitin

Chitosan là dẫn xuất deaxetyl hoá của chitin, trong ñó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C(2) Chitosan ñược cấu tạo từ các mắt xích là dẫn xuất của chitin, do sự tách nhóm acetyl trong môi trường kiềm

2.3.1 Thành phần hóa học

Chitosan có thành phần chủ yếu là glucosamine, 2-amino-deoxy-β-D-glucose, còn

có tên là (1
4)-2-amino-2-deoxy-β-D-glucose Chitosan có 3 nhóm chức năng hoạt ñộng, một nhóm amino cũng như là nhóm hydroxyl chính yếu và thứ yếu ở C2, C3

và C6 (Shahidi and cs.,1999) Sự thay ñổi hóa học của những nhóm này cung cấp vật liệu có ích ở các lĩnh vực ứng dụng khác nhau (Kurita., 1986)

Hình 3.Công thức hóa học của chitosan

Hai chỉ số quan trọng của chitosan là:

 Mức ñộ deacetyl hóa (DD): là ñộ chuyển hóa chitin thành chitosan Thông thường mức ñộ deacetyl hóa ñạt khoảng 85-95%

 Khối lượng phân tử trung bình (MW): ñược xác ñịnh qua ñộ nhớt của dung dịch chitosan và có giá trị biến ñổi từ 100.000-1.200.000 Dalton tùy theo mỗi loại

Hai chỉ tiêu quan trọng của chitosan có ảnh hưởng rất nhiều ñến tính chất lớp màng của nó Nó ảnh hưởng ñến thời gian bảo quản, khả năng tạo liên kết, khả năng giữ màu, khả năng ức chế vi sinh vật,… của sản phẩm

2.3.2 Tính chất của chitosan

Hình 4 Vỏ của các loài giáp xác

Chitosan chính là sản phẩm biến tính của chitin, là một chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy,

có thể xay nhỏ theo nhiều kích cỡ khác nhau Dung dịch chitosan có màu trắng hay vàng nhạt, không mùi, không vị

Chitosan không tan trong nước, dung dịch kiềm và acid ñậm ñặc, tan ñược trong dung dịch acid loãng tạo thành dung dịch keo trong, có khả năng tạo màng tốt, nhiệt

ñộ nóng chảy là 309-311oC

Chitosan là hợp chất sinh học cao phân tử ñược chiết xuất từ vỏ tôm, cua và một số loại khác, có ñặc tính ưu việt hơn nhiều so với các loại hóa chất khác ñược ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực y học, xử lý nước, công nghệ nhuộm, giấy, mỹ phẩm, thực phẩm,… Màng chitosan ñược áp dụng rộng rãi như vậy, vì nó có các ñặc tính như chống thoát hơi nước, kháng khuẩn, không gây mùi vị lạ, giữ màu sản phẩm tốt, không gây ñộc cho con người và môi trường

Chitosan thương mại chủ yếu ñược sản xuất bằng cách deacetyl hóa chitin từ nguyên liệu là vỏ của loài giáp xác Nước ta có nguyên liệu này dồi giàu vì có rất nhiều công ty thủy sản thì phế liệu vỏ tôm có giá thành rất thấp Vỏ tôm ñược thu gom tại các công ty chế biến thủy sản ròi rửa sạch sau ñó ñem ñi sấy khô ñưa vào nồi phản ứng ñể loại bỏ muối vô cơ (muối calci, muối phospho) và các protein sản phẩm thu ñược từ công ñoạn này là chitin, tiếp theo ñược ñưa vào ngâm trong dung dịch kiềm, sau 2 giờ mới cho ra chitosan

Knorr (1984) ñã chứng minh rằng chất ñộc trong chitosan ở nồng ñộ 18gchitosan/kg trọng lượng cơ thể/ngày mới có hại ñối với chuột, ở mức 5% thì không có sự khác biệt về tốc ñộ phát triển, chất hữu cơ bên trong và thành phần huyết thanh của máu Chỉ số LD50= 16g/kg trọng lượng cơ thể, không gây ñộc trên ñộng vật thực nghiệm và người (K Arais và cs., 1968) Chitosan cũng ñã ñược cục Vệ Sinh An Toàn Thực Phẩm Việt Nam cho phép sản xuất và lưu hành trên toàn quốc theo hồ sơ công bố vào năm 2003

Hình 5 Sự chuyển hóa chitin thành chitosan

Chất lượng và tính chất của sản phẩm chitosan như ñộ tinh khiết, ñộ nhớt, ñộ deacetyl hóa, khối lượng phân tử và cấu trúc hình dạng rất khác nhau bởi nhiều yếu

tố trong quá trình chế biến có thể ảnh hưởng ñến ñặc tính của sản phẩm cuối cùng Khối lượng phân tử (MW = Molecular Weight) của chitin thường lớn hơn 1000000 dalton, trong khi chitosan thương mại có MW từ 100000 – 1200000 dalton Nhìn chung, các yếu tố như lượng oxy hòa tan, nhiệt ñộ nóng chảy 309-311oC, ứng suất

xé rách có thể gây ra nguyên nhân mất nước hơn nữa của chitosan

ðộ nhớt của chitosan trong dung dịch chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như ñộ deacetyl hóa polymer, MW, nồng ñộ, lực ion, pH và nhiệt ñộ (Li và cộng sự., 1992) Nhìn chung khi nhiệt ñộ tăng thì ñộ nhớt của dung dịch polymer giảm Tuy nhiên sự thay ñổi pH trong dung dịch polymer cho những kết quả khác nhau phụ thuộc vào loại acid sử dụng Với acid acetic thì ñộ nhớt của chitosan có khuynh hướng gia tăng khi pH giảm, trong khi với HCl thì ñộ nhớt giảm khi pH hạ thấp

Chitosan thì không tan trong nước, môi trường kiềm, dung môi hữu cơ và trong môi trường acid ñậm ñặc nhưng tan trong hầu hết dung dịch acid hữu cơ yếu pH khoảng

6 Acid acetic và acid formic là 2 loại acid ñược sử dụng rộng rãi ñể hòa tan chitosan và một số acid vô cơ loãng như acid nitric, acid chlohydric, acid pechlohydric, acid phosphoric cũng ñược sử dụng ñể chuẩn bị dung dịch chitosan nhưng phải khuấy ñều và làm ấm trong một thời gian dài (Li và cộng sự, 1992) Chitosan là tác nhân làm ñông ñặc và gây kết tủa nhờ vào mật ñộ nhóm amino cao,

có thể phản ứng qua lại với nhóm chức mang ñiện tích âm như protein, chất rắn, màu nhuộm và polymer Tuy nhiên chitosan rất khác nhau trong lĩnh vực trao ñổi ion kim loại Nhóm amino tự do trong chitosan ñược xem như có ảnh hưởng nhiều hơn ñối với việc liên kết ion kim loại hơn là nhóm acetyl trong chitin ðiều này dẫn chúng ta ñến việc xem như lượng amino tự do cao hơn của chitosan có thể cho sự hấp thụ ion kim loại cao hơn

2.3.3 ðặc tính của Chitosan

Chống vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm

 Hoạt ñộng chống vi khuẩn của Chitosan

Tại Việt Nam trong những năm gần ñây việc nghiên cứu sử dụng chitosan vào việc bảo vệ thực phẩm ñược quan tâm rất nhiều, chitosan ñược nghiên cứu sử dụng ñể chống vi khuẩn, nấm mốc, nấm men

Người ta rất quan tâm ñến chất lượng thực phẩm khi sử dụng chitosan như Wang (1992) thừa nhận rằng nồng ñộ yêu cầu ñể vô hoạt hoàn toàn Staphilococcus aureus sau 2 ngày ủ ở pH = 5,5 Hơn nữa, Shahidi cùng cộng sự (1999) phát hiện rằng nồng ñộ chitosan lớn hơn 0,005% có hiệu quả ñối với sự vô hoạt hoàn toàn

Staphylococcus aureus còn Darmadji và Izumimoto (1994) ñã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của chitosan ñối với sự phát triển hư hỏng trong bánh bao nhân thịt bò băm tồn trữ ở 30oC trong 2 ngày và ở 4oC trong 10 ngày Kết quả thí nghiệm cho thấy chitosan sử dụng ở nồng ñộ thấp (0,2 – 0,5%) có tác dụng ñối với vi sinh vật gây hư hỏng Tuy nhiên do lượng vi sinh vật có mặt trong thịt trước khi bắt ñầu tiến hành thí nghiệm thường cao (>107cfu/g) nên việc thêm chitosan vào có thể gây ảnh hưởng nhiều và làm hạ thấp lượng vi sinh vật hiện tại ñang có mặt

Simpson cùng cộng sự (1997) nghiên cứu ảnh hưởng chống các loại vi khuẩn khác nhau trên tôm sống với nồng ñộ chitosan khác nhau và khảo sát sự khác nhau về mức ñộ nhạy cảm ñối với chitosan Theo những phát hiện này, Bacillus cereus ñòi hỏi nồng ñộ chitosan là 0,02%, trong khi E.coli và Proteus vulgaris cho thấy sự phát triển yếu nhất ở 0,005% và bị ức chế hoàn toàn ở nồng ñộ lớn hơn 0,075% Shahidi cùng cộng sự (1999) cũng khảo sát sự ức chế B.cereus bằng chitosan nhưng nồng ñộ yêu cầu thấp hơn (0,005%) Nhiều nghiên cứu cũng ñã cho thấy ảnh hưởng của chitosan ñối với sự ức chế E.coli Wang (1992) theo dõi sự vô hoạt hoàn toàn sau 2 ngày ủ với nồng ñộ 0,5% hoặc 1% ở pH=5,5 Ông thấy rằng sự bất hoạt hoàn toàn có thể ñạt ñến sau ngày ñầu tiên nếu môi trường nuôi cấy có nồng ñộ chitosan cao hơn 1% Trong lúc ñó Darmadji và Izumimoto (1994) ñã trình bày rằng các nồng ñộ cao hơn 1% ñược yêu cầu tiến hành thí nghiệm ñể ñánh giá việc ức chế sự phát triển E.coli Simpson cùng cộng sự (1997) ñã phát hiện thấy chỉ cần nồng ñộ chitosan 0,075% là ñủ cần thiết ñể ức chế sự phát triển của E.coli Những sự khác nhau này ñược giải thích là vì sự khác nhau ở mức ñộ acetyl hóa chitosan Chitosan với ñộ acetyl hóa 7,5% thì có hiệu quả hơn chitosan có ñộ acetyl hóa 15% Chitosan

có tác dụng chống vi khuẩn giống nhau ñối với vi khuẩn gam (-) và gam (+), các thí nghiệm cho thấy không có hoạt ñộng gì ñặc trưng giữa 2 loại vi khuẩn này

 Hoạt ñộng chống nấm mốc của Chitosan

Việc sử dụng chitosan có nguồn gốc thiên nhiên vào chống nấm mốc của thực phẩm sau thu hoạch ñược chú ý rất nhiều vì thực phẩm thu hoạch thường kéo theo ñó là chất hóa học hay trước thu hoạch là các chất kháng sinh dùng cho chống nấm và một số thuốc diệt nấm vẫn còn trong quá trình theo dõi (Shahidi cùng cộng sự., 1999) Chitosan ñã cho thấy tính năng ưu việt của nó trong việc phòng và trị nấm mốc El Ghouth cùng cộng sự., 1991 cho rằng chitosan (1000 µg/ml) rất hiệu quả ñể rút ngắn chu kỳ sinh trưởng của hầu hết nấm mốc ñược kiểm tra, ngoại trừ những loài có chứa chitosan như là một thành phần chính của màng tế bào (Ví dụ như Zygomycetes) Sự ức chế hoạt ñộng của chitosan cao hơn ở pH = 6 (pKa của chitosan = 6,2) so với ở pH = 7,5 khi hầu hết nhóm amino ở trạng thái tự do Hơn nữa, do bản chất của nó là polymer, chitosan có thể tạo thành lớp màng chống thấm khí Do Chitosan có nguồn gốc thiên nhiên cho nên người tiêu dùng có thể sử dụng

trực tiếp mà không cần e dè có thuốc hóa học trong ñó Thêm vào ñó, Chitosan còn

có chức năng kép ñó là gây trở ngại trực tiếp ñối với sự phát triển của nấm mốc và

vô hoạt vài quá trình tự bảo vệ (Shahidi cùng cộng sự., 1999) Những cơ chế tự bảo

vệ bao gồm sự tích lũy chitinase, sự tổng hợp chất ức chế protein, sự hóa licnin Loại acid sử dụng ñể pha dung dịch chitosan ảnh hưởng ñến hoạt ñộng chống vi sinh vật của nó Chitosan pha trong dung dịch acid acetic ức chế nấm mốc có hiệu quả ngay lập tức khi so sánh với chitosan pha trong acid lactic (Cuero cùng cộng sự., 1990; 1991)

Khả năng tạo gel

Gel là tên gọi ñược ñặt cho một tổ chức các ñơn vị polymer ñể hình thành một mạng lưới bao gồm nước và các chất tan khác

ðối với hầu hết các polysaccharide, chúng có khả năng tạo gel khi hòa tan trong nước Các polysaccharide là các glycosyl từ ñường hexose và pentose Mỗi gốc glycosyl có một số ñiểm có khả năng tạo liên kết với hydro Mỗi nhóm –OH trên gốc glycosyl có thể kết hợp với một phân tử nước, vì vậy mỗi gốc ñều có thể hoàn toàn solvate hóa Khi phân tán trong nước, mỗi phân tử sẽ liên kết với phân tử bên cạnh tạo thành một cấu trúc không gian 3 chiều nhốt các phân tử nước bên trong tạo thành khối gel Nhiều chất sợi hòa tan có thể tạo thành gel, ví dụ như carrageenan, pectin,

Nhìn chung sự tạo và hình thành gel của chitosan cũng rất khác nhau khi nhiệt ñộ, thời gian, ion kim loại và pH khác Khả năng hình thành gel khi góp phần vào sự liên kết với tinh bột, xanthan gum hoặc carageenate

Mặc dù chitosan là một polysaccharide nhưng cơ chế tạo gel của nó không giống với các polysaccharide còn lại Chitosan tồn tại ở dạng nhóm amine tự do nên không tan ñựơc trong nước ở pH gần trung tính, do ñó nó không thể tạo thành cấu trúc không gian 3 chiều giữ nước ñược

Gel chitosan ñược phân chia thành 2 nhóm là gel thuận nghịch về nhiệt và gel không thuận nghịch về nhiệt

 Gel không thuận nghịch về nhiệt

Gel hình thành từ sự N-acyl hóa

Sự có mặt acyl anhydric gia tăng tốc ñộ N-acyl hóa trong polymer, hạn chế sự hòa tan, sự tạo gel xảy ra

Tốc ñộ tạo gel tăng tương ứng với tăng nồng ñộ chitosan, nồng ñộ acyl anhydric và nhiệt ñộ khi khối lượng phân tử của acyl anhydric giảm

Gel hình thành từ cơ chế base Schiff:

Do việc sử dụng glutaraldehyte làm ảnh hưởng ñến sự hình thành liên kết ngang ñồng hóa trị giữa các mạch, khi ñó gel ñược tạo thành

Tốc ñộ tạo gel tỷ lệ nồng ñộ chitosan và glutaraldehyte

 Gel thuận nghịch về nhiệt

Cơ chế của sự hình thành ñiểm nối là một cơ chế của sự hình thành muối tương tự

sự hình thành gel Alginate với sự có mặt Ca2+

ðiểm nóng chảy thì cao: 88oC - 92oC

Chitosan có mật ñộ nhóm amino tự do mang ñiện (+) cao nên tác dụng với nhóm chức mang ñiện (-) của protein, ñồng tạo gel với protein, tạo cầu nối giữa các hạt, gel tạo ra có ñộ cứng và ñộ ñàn hồi cao hơn

2.3.4 Một vài ứng dụng cụ thể của chitosan trong thực phẩm

Bánh mì

Ứng dụng của chitosan ñể kéo dài thời hạn sử dụng của bánh mì là làm giảm

sự thoái hóa tinh bột và ức chế sự phát triển của vi sinh vật Park cùng cộng sự (2002) khảo sát ảnh hưởng của việc phủ lớp chitosan ñối với thời gian sử dụng của bánh mì baguette Bề mặt của khối bột nhào ñược phủ với 0,5%; 1,0%; 1,5% chitosan pha trong 1,0% dung dịch acid acetic bằng cọ sau khi nhào bột Kết quả cho thấy baguette có phủ chitosan, ñặc biệt là loại tráng bằng 1,0% chitosan thì nó mất khối lượng ít nhất, ít cứng và ít thoái hóa hơn mẫu ñối chứng sau khi tồn trữ 36giờ ở 25oC

Nước ép trái cây

Chế biến nước ép trái cây tinh khiết chủ yếu liên quan ñến việc sử dụng tác nhân lọc bao gồm gelatin, bentonite, silica sol, tannin, polyvinylpyrrolidone hoặc là

sự kết hợp những chất này Chitosan với một phần ñiện cực dương cho thấy có tính chất kết hợp acid và hiệu quả trong việc phân ly chất keo và những phần phân tán từ phế phẩm Những tính chất này làm cho chitosan thành một tác nhân thích hợp trong sản xuất nước ép trái cây

Chatterjee ñã áp dụng dung dịch chitosan hydro hóa với 7% acid acetic ñể làm sạch nước ép táo, nho, canh và cam Chitosan (2% hòa tan trong nước) thì hiệu quả trong việc làm giảm ñộ ñục của nước ép hơn là bentonite và gelatin Sau khi xử lý với chitosan thì tính chất cảm quan của nước ép gia tăng (ñạt ñiểm 9 trong thang ñiểm hedonic) Rungsardthong (2006) so sánh hiệu quả của chitosan từ Absidia glauca var paradoxa (chitosan nấm mốc; DD = 86%) với chitosan từ vỏ tôm như là một tác nhân cho nước ép táo trong hơn Họ phát hiện thấy rằng chiosan ñược chế biến

từ nấm mốc hiệu quả hơn trong việc giảm ñộ ñục của nước táo và sáng hơn (giá trị

L* cao hơn) so với chitosan từ vỏ tôm ðộ ñục giảm khi gia tăng nồng ñộ chitosan

từ 0,1 – 0,7 g/l nước ép (hòa tan trong 2% acid malic), nhưng sau ñó nó lại tăng ở nồng ñộ 1,0 g/l, ñiều này là do sự bão hòa của chất hấp thụ chitosan hoạt ñộng Xử

lý bằng chitosan nấm mốc nồng ñộ từ 0,5 – 1.0 g/l cho giá trị L* cao hơn mẫu ñối chứng và mẫu xử lý bằng chitosan từ vỏ tôm

Thịt

Thịt và các sản phẩm thịt thường bị oxi hóa chất béo nhanh chóng dẫn tới ôi thiu Chitosan có khả năng chống oxi hóa và chống vi sinh vật và làm giảm sự oxi hóa chất béo, ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây hư hỏng trong thịt suốt quá trình tồn trữ

Darmadji và Izumimoto (1994a) theo dõi việc thêm 1.0% chitosan vào thịt bò làm giảm giá trị TBA 70% so với mẫu ñối chứng sau khi tồn trữ 3 ngày ở 4oC Sau

10 ngày tồn trữ, giá trị TBA của mẫu thịt bò chứa 0.5% và 1.0% chitosan hầu như giống như ngày 0, dù giá trị TBA của mẫu ñối chứng gia tăng rõ rệt Chitosan có một ảnh hưởng ñáng kể ñối với sự gia tăng màu ñỏ của thịt bò suốt quá trình tồn trữ Youn và cộng sự (2004) chú ý rằng thời hạn sử dụng của thịt bò tẩm gia vị thêm vào 1% chitosan (120 kDa, DD = 85%) hòa tan trong 0.3% acid lactic gia tăng ñáng

kể bằng cách giảm tổng số tế bào vi khuẩn ñếm ñược và ngăn cản sự oxi hóa lipid suốt quá trình tồn trữ trong 10 ngày ở 4oC Sagoo và cộng sự (2002) cũng khảo sát rằng chitosan là chất ức chế sự phát triển vi sinh vật hiệu quả trong sản phẩm thịt heo nghiền và ảnh hưởng của chitosan thì phụ thuộc nồng ñộ Thêm 0,3 % và 0,6% chitosan glutamate vào hỗn hợp thịt heo nghiền rút ngắn ñược tổng số khuẩn lạc thấy ñược, nấm men và nấm mốc, vi khuẩn lactic tới 3 log cfu/g trong 18 ngày ở

4oC so với mẫu không xử lý

Sữa

Một vài thí nghiệm ñã ñược tiến hành ñể ñánh giá khả năng sử dụng chitosan

ñể cải thiện chất lượng và thời gian sử dụng của sữa Lee (2000b) ñã nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan hòa tan trong nước với 3 loại khối lượng phân tử khác nhau (0,2 – 3; 3 – 10 và 10 – 30 kDa) lên tính chất lý hóa và cảm quan của sữa ðộ ñặc của sữa thêm chitosan tăng cùng với việc gia tăng khối lượng phân tử và nồng ñộ (0,5%; 1,0% và 1,5%) Sữa chứa 0,5% - 1,0% chitosan, bất kể khối lượng phân tử,

có thể tiệt trùng ở 73oC trong 15 giây mà không làm ñông tụ protein Thêm 0,5% chitosan hòa tan trong nước vào sữa sẽ gây ảnh hưởng phủ ñịnh ñối với chất lượng cảm quan về màu sắc, mùi vị, sậm màu và mất mùi hương ñối với 2 loại chitosan 0,2 – 3 kDa và 3 – 10 kDa; và gây mùi khó ngửi ñối với loại chitosan 10 – 30 kDa Tuy nhiên, không có sự khác nhau về tính chất cảm quan giữa sữa hương cà phê chứa chitosan và mẫu ñối chứng; ñiều này là nhờ vào hiệu quả bảo vệ từ cà phê

Ha và Lee (2001) khảo sát hiệu quả của của chitosan hòa tan trong nước (0,03%) ñể làm giảm tối thiểu lượng vi sinh vật gây hư hỏng (vi khuẩn và nấm men) trong sữa chế biến Sự ức chế hoàn toàn sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng ñược khảo sát trong sữa hương chuối có chứa chitosan, ñối lập với mẫu ñối chứng (không có chitosan), trong quá trình tồn trữ 15 ngày ở 4 và 10oC thì kết quả cho thấy sữa hương chuối có chitosan duy trì ñược giá trị pH cao hơn mẫu không kiểm soát ở cả 2 loại nhiệt ñộ

Một số sản phẩm thủy sản

Các sản phẩm hải sản rất nhạy cảm dễ bị hư hỏng chất lượng bởi vì sự oxi hóa chất béo của acid béo không bão hòa, ñược xúc tác bởi sự có mặt ở nồng ñộ cao của hợp chất hematine và ion kim loại trong cơ cá (Decker và Hultin, 1992) Hơn nữa, chất lượng hải sản chịu ảnh hưởng lớn bởi sự tự phân, sự hư hỏng do sự phát triển của vi sinh vật và mất chức năng protein (Joen cùng cộng sự, 2002)

Chitosan có thể trì hoãn sự oxi hóa chất béo bằng cách tạo phức càng cua với

sự có mặt của ion sắt trong cơ thể cá, do ñó loại bỏ ñược hoạt ñộng oxi hóa của ion sắt hoặc ngăn cản sự trao ñổi của chúng Nhóm amino trong chitosan có thể tham gia vào phức càng cua của ion kim loại (Peng và cộng sự, 1998) Ảnh hưởng chống oxi hóa của chitosan khác nhau cùng với sự khác nhau của ñộ nhớt ñược khảo sát trong cá nghiền nấu chín ñược cho là do sự khác nhau khối lượng phân tử, ñiều này xác ñịnh việc gia tăng phức càng cua của ion kim loại Ở trạng thái mang ñiện, nhóm amino mang ñiện dương truyền cho tế bào nội phân tử một lực ñẩy làm tăng khối lượng thủy ñộng lực học bằng cách gia tăng cấu tạo mạch Có lẽ hiện tượng này gây ra sự tạo phức vòng càng ít hơn bởi chitosan ñộ nhớt cao (khối lượng phân

tử lớn) Thêm vào ñó, Xue và cộng sự (1998) trình bày cơ chế chống oxi hóa của chitosan là do sự tạo phức vòng càng của ion kim loại và/hoặc sự kết hợp với lipid Hoạt ñộng bảo vệ của chitosan có hiệu quả khi nó ñược áp dụng như một lớp màng bảo vệ, nó làm trì hoãn sự oxi hóa chất béo và sự hư hỏng do vi sinh vật bằng cách phản ứng như một màng ngăn chống lại oxi

Tại Việt Nam, chitosan ñã ñược nhóm nghiên cứu trường ðại Học Nông Lâm ứng dụng vào việc bảo quản sản phẩm thủy sản như sau: ðối với cá tươi các tác giả ñã tiến hành xử lý lấy ruột, mang (ñể nguyên con hoặc filê) rồi rửa Sau ñó, nhúng cá

ñã xử lý vào dung dịch chitosan ñược pha sẵn ở các nồng ñộ 0,5%; 1%; 1,5%; 2%; 2,5% tuỳ theo ñộ lớn của từng loại cá Sau ñó ñể cá ráo trong tủ mát khoảng 10 phút

ñể giúp màng chitosan ñược ñịnh hình rồi cho vào tủ cấp ñông Sau 18 tiếng ñồng

hồ có thể tiến hành rã ñông Cá là nguyên liệu có cơ lỏng lẻo, nhiều nước Trong quá trình cấp ñông chậm sẽ xảy ra hiện tượng mất nước, làm cho trọng lượng của cá giảm Mặt khác, do môi trường trong tủ cấp ñông là không khí lạnh và khô nên

nước khuếch tán từ cơ thịt cá ra bề mặt của cá và từ bề mặt của cá ra môi trường bên ngoài rất lớn Tuy nhiên khi sử dụng màng bao chitosan từ vỏ tôm thì khắc phục ñược hiện tượng này, chứng tỏ việc sử dụng màng bao chitosan bao phủ bề mặt của cá là rất hiệu quả ðặc biệt khi cho cá vào nước và nấu chín, dung dịch chitosan không làm thay ñổi mùi vị của sản phẩm Còn ñối với thuỷ sản khô như cá khô và cá mực thì tiến hành pha dung dịch chitosan 2% trong dung dịch axit acetic 1,5% Sau ñó nhúng cá và mực vào dung dịch ñược pha, làm khô bằng cách sấy ở nhiệt ñộ 30ºC có quạt gió Sản phẩm thu ñược có thể bảo quản tốt ở nhiệt ñộ bình thường Tuỳ theo ñộ ẩm của cá và mực mà sản phẩm có thời gian bảo quản khác nhau, ñộ ẩm càng thấp thời gian bảo quản càng dài Với ñộ ẩm 26 - 30%, cá khô bảo quản ñược 83 ngày, mực khô giữ ñược 85 ngày còn ở ñộ ẩm 41 - 45% thì cá khô giữ ñược 17 ngày, mực khô ñược 19 ngày (Nguồn: Công Nghiệp & Thương Mại, số 22/2004, trang 10 – 11)

Ngoài ra chitosan còn ñược ứng dụng trong bảo quản các sản phẩm như trứng, trái cây và rau cả, Kimchi, Mayonnaise, mì, bánh bò, xúc xích, dấm nhờ khả năng ức chế vi sinh vật, trì hoãn sự oxi hóa chất béo và khả năng cải thiện màu sắc các sản phẩm từ thịt

2.4 Phụ gia trong thực phẩm

Là những chất không ñược coi là thực phẩm hay một thành phần chủ yếu của thực phẩm, có hoặc không có giá trị dinh dưỡng, ñảm bảo an tòan cho sức khoẻ; ñược chủ ñộng cho vào thực phẩm với một lượng nhỏ Nhằm duy trì chất lượng, hình dạng, mùi vị, ñộ kiềm hoặc ñộ acid của thực phẩm, ñể có thể ñáp ứng ñược nhu cầu thực phẩm, có thể tăng khả năng vận chuyển, bảo quản,…

Một số yêu cầu ñối với phụ gia

Phụ gia sử dụng ñể bảo quản, chế biến thuỷ sản phải nằm trong danh mục các chất phụ gia ñược phép sử dụng cho thực phẩm từng quốc gia

Phụ gia phải có những công bố theo ñúng qui ñịnh, có nguồn gốc, thời hạn sử dụng, ñảm bảo ñộ tinh khiết và có yêu cầu kỹ thuật khác

Cũng có những phụ gia có giới hạn tối ña cho phép sử dụng trong chế biến thuỷ sản ñược qui ñịnh cụ thể

2.4.1 Carrageenan

Thành phần hóa học

Carrageenan là một polysaccharide của galactose–galactan Ngoài mạch polysaccharide chính còn có thể có các nhóm sulfat ñược gắn vào carrageenan ở những vị trí và số lượng khác nhau Vì vậy, carrageenan không phải chỉ là một

polysaccharid ñơn lẻ, có cấu trúc nhất ñịnh mà là các galactan sulfat Mỗi galactan sulfat là một dạng riêng của carrageenan và có ký hiệu riêng Ví dụ: λ – , κ –, ι –, ν – carrageenan

Tính chất

Các sản phẩm có carrageenan ñã ñược sử dụng phổ biến trong nhiều thế kỹ Nhiều nghiên cứu ñã chứng minh ñộ an toàn của carrgeenan, nó không gây ñộc, không có dấu hiệu gây viêm loét trên cơ thể và có thể sử dụng trong thực phẩm với một lượng không giới hạn

 Có khả năng tương tác với protein

 Khả ngăng tạo gel tốt

Tỉ lệ sử dụng carrageenan trong các sản

phẩm khác nhau

Thịt và gia cầm, 30.39%

Bơ sữa, 43.14%

Nước dạng gel, 14.71%

Kem ñánh răng, 7.84%

Các sản phẩm khác, 3.29%

Hình 6.Tỉ lệ sử dụng cargeenan

 Cơ chế tạo gel

Gelatin trương nở khi cho vào nước lạnh, lượng nước hấp thu khoảng 5-10 lần thể tích của chính nó Khi gia nhiệt sẽ chảy ra, hòa tan và thành lập gel khi làm lạnh Sự chuyển từ sol sang gel có tính thuận nghịch và có thể lập ñi lập lại nhiều lần ðây là tính chất ñặc biệt ñược ứng dụng nhiều trong chế biến thực phẩm Gelatin có nhiệt

ñộ nóng chảy thấp 27-340C và có thể tan chảy trong miệng

 ðộ bền gel

Có khả năng tạo gel mà không cần dung phối hợp với chất nào khác là tính chất rất quan trọng của gelatin