Nghiên cứu khả năng bảo quản tôm thẻ chân trắng (lipopennaeus vannamei) bằng phụ gia kháng oxy hóa trích ly từ hạt bơ

TÓM TẮT KHÓA LUẬN Đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG BẢO QUẢN TÔM THẺ CHÂN TRẮNG Lipopenaeus vannamei BẰNG PHỤ GIA KHÁNG OXY HÓA TRÍCH LY TỪ HẠT Kết quả nghiên cứu: Qua khảo sát về khả năng

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG BẢO QUẢN TÔM THẺ

CHÂN TRẮNG (LIPOPENAEUS VANNAMEI)

BẰNG PHỤ GIA KHÁNG OXY HÓA TRÍCH LY

TỪ HẠT BƠ

GVHD: TS PHAN THỊ ANH ĐÀO SVTH: TRẦN THỊ MỸ TRÚC MSSV: 12116085

S K L 0 0 4 8 5 6

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2016

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian khóa luận, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ

bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật

Tp.HCM nói chung, các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Hóa học và Thực phẩm nói riêng

đã dạy dỗ cho em kiến thức về đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được

cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo mọi điều kiên thuận lợi về trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm

để em hoàn thành được khóa luận tốt nghiệp này

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Phan Thị Anh Đào, giảng viên Bộ môn Công

nghệ Hóa học, Khoa Công nghệ Hóa Học và Thực phẩm – trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật

Tp.HCM Cô đã tận tâm hướng dẫn, chỉ bảo em rất nhiệt tình trong suốt quá trình làm khóa

luận

Em cũng xin cảm ơn cô Lê Thị Bạch Huệ, chuyên viên Phòng Thí nghiệm Bộ môn Công

nghệ Môi trường, Khoa Công nghệ Hóa Học và Thực phẩm – trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật

Tp.HCM Cô đã giúp đỡ, hỗ trợ em rất nhiều trong việc sử dụng các thiết bị thuộc Bộ môn

Công nghệ Môi trường trong thời gian thực hiện thí nghiệm

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đã luôn tạo mọi điều kiện, quan

tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của

riêng tôi Tôi xin cam đoan các nội dung được tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã được

trích dẫn chính xác và đầy đủ theo quy định

Ngày tháng năm 2016

Ký tên

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU………1

Chương 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về tôm thẻ chân trắng 3

1.1.1 Đặc điểm sinh học 3

1.1.2 Thành phần hóa học của tôm 5

1.1.3 Các biến đổi về thành phần hóa học của tôm 6

1.1.4 Đánh giá chất lượng tôm 10

1.2 Vài nét về tình hình khai thác và bảo quản tôm thẻ chân trắng trên thế giới và trong nước ……… 13

1.2.1 Tình hình khai thác và nuôi trồng tôm thẻ chân trắng 13

1.2.2 Các biện pháp bảo quản tôm thẻ chân trắng 14

1.3 Tổng quan về bơ 17

1.3.1 Đặc điểm thực vật 17

1.3.2 Cấu tạo quả bơ 18

1.3.3 Nguồn gốc phân bố, phân loại 19

1.3.4 Một số công dụng từ hạt bơ 20

1.3.5 Thành phần hóa học có trong một số dịch chiết của hạt bơ 21

1.4 Định hướng nghiên cứu 24

1.4.1 Vấn đề tồn tại 24

1.4.2 Định hướng nghiên cứu 26

Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Nguyên liệu 27

2.1.1 Tôm thẻ chân trắng 27

2.1.2 Bơ 27

2.2 Dụng cụ - thiết bị - hóa chất 27

2.2.1 Dụng cụ 27

2.2.2 Thiết bị 28

2.2.3 Hóa chất 28

2.3 Nội dung nghiên cứu 29

2.3.1 Sơ đồ nghiên cứu 29

2.3.2 Thuyết minh sơ đồ 30

2.4 Phương pháp nghiên cứu 30

2.4.1 Điều chế và khảo sát các cao phân đoạn 30

2.4.2 Tối ưu quy trình điều chế phụ gia 34

2.4.3 Ứng dụng phụ gia điều chế tư hạt bơ trong bảo quản tôm 34

2.4.4 Phương pháp đánh giá khả năng bảo quản tôm 35

2.4.5 Xử lý số liệu 40

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 Độ ẩm bột hạt bơ 41

3.2 Kết quả khảo sát các cao phân đoạn 41

3.2.1 Kết quả điều chế các cao phân đoạn 41

3.2.2 Kết quả đánh giá điểm biến đen ở tôm khi được bảo quản bằng các mẫu cao phân đoạn 42

3.2.3 Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng oxy hóa của các mẫu phụ gia theo phương pháp TBARS 45

3.3 Kết quả tối ưu quy trình điều chế phụ gia 46

3.3.1 Kết quả khảo sát thành phần dung môi trích 46

3.3.2 Kết quả khảo sát nhiệt độ trích ly 48

3.3.3 Kết quả khảo sát nhiệt độ sấy 49

3.4 Kết quả ứng dụng phụ gia điều chế từ hạt bơ trong bảo quản tôm 51

3.4.1 Kết quả khảo sát tỷ lệ nước/cao 51

3.4.2 Kết quả khảo sát tỷ lệ dịch ngâm/tôm 53

3.5 Kết quả so sánh mẫu cao với các thông số tối ưu về quy trình điều chế và bảo quản với sodium metabisulfite 54

3.6 Quy trình điều chế mẫu phụ gia với các thông số tối ưu và ứng dụng trong bảo quản tôm………55

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58

4.1 Kết luận 58

4.2 Định hướng nghiên cứu tiếp theo 58

4.3 Tính ứng dụng của nghiên cứu 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… …….i

PHỤ LỤC……… v

DANH MỤC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ

Bảng 1.1: Các thành phần hóa học của tôm……….5

Bảng 1.2: Chi tiêu cảm quan của tôm ……… 11

Bảng 1.3: Đặc trưng của tôm lúc còn sống hoặc hoàn toàn tươi……… 12

Bảng 1.4: Chỉ tiêu hóa học………12

Bảng 1.5: Chỉ tiêu vi sinh vật trong tôm………12

Bảng 1.6: Diện tích, sản lượng và năng suất tôm thẻ chân trắng qua các năm……… …….14

Bảng 1.7: Đặc điểm phân biệt 3 loại bơ……….19

Bảng 1.8: Một số chất chiếm tỷ lệ cao trong dịch chiết metanol hạt quả bơ……… 21

Bảng 1.9: Một số chất chiếm tỷ lệ cao trong dịch chiết n-hexane hạt quả bơ……….21

Bảng 1.10: Một số chất chiếm tỷ lệ cao trong dịch chiết ethyl acetate hạt quả bơ………… 22

Bảng 2.1: Kết quả đo độ hấp thu của dung dịch chuẩn MDA tại các nồng độ khác nhau…37 Bảng 3.1: Kết quả thu suất ly trích cao……… 41

Bảng 3.2: Kết quả thu suất ly trích cao ethanol với các tỷ lệ dung môi khác nhau………….46

Bảng 3.3: Kết quả thu suất trích ly cao ethanol với các nhiệt độ trích ly khác nhau …… 48

Bảng 3.4: Kết quả thu suất trích ly cao ethanol với các nhiệt độ sấy khác nhau……….50

Sơ đồ 2.1: Sơ đồ nghiên cứu……… 29

Sơ đồ 2.2: Quy trình điều chế cao ethanol……….31

Sơ đồ 2.3: Quy trình điều chế cao n-hexane……… 32

Sơ đồ 2.4: Quy trình xử lý tôm và đo quang……… 36

Sơ đồ 2.5: Quy trình xác định độ hấp thu quang………37

Sơ đồ 2.6: Quy trình xử lý ngâm tôm trong dịch chiết……… 39

Sơ đồ 3.1: Quy trình điều chế cao và bảo quản tôm……… 56

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Tôm thẻ chân trắng……… 3

Hình 1.2: Cơ chế của hiện tượng biến đen……… 6

Hình 1.3: Quá trình peroxide hóa lipid………8

Hình 1.4: Sodium metabisulfite dạng bột……… 17

Hình 1.5: Công thức phân tử sodium metabisulfite……… 17

Hình 1.6: Cấu tạo quả bơ……… 18

Hình 1.7: Công thứ cấu tạo catechin……… 22

Hình 1.8: Công thứ cấu tạo Chlorogenic acid ……… 22

Hình 1.9: Công thứ cấu tạo cyanidin 3-glucoside……… 23

Hình 1.10: Công thứ cấu tạo homogentisic acid………23

Hình 1.11: Công thứ cấu tạo protocatechuic acid……….23

Hình 1.12: Công thứ cấu tạo syringic acid……….23

Hình 1.13: Công thứ cấu tạo rutin……….24

Hình 1.14: Công thức cấu tạo abscisic acid……… 24

Hình 1.15: Quá trình biến đen vẫn xảy ra ở tôm đông lạnh………25

Hình 2.1: Phản ứng tạo phức giữa malonyldialdehyde và thiobarbituric acid……… 35

Hình 2.2: Đường chuẩn MDA……… 38

Hình 3.1: Các mẫu cao trích từ hạt bơ……… 42

Hình 3.2: Sự thay đổi điểm cảm quan tôm trong quá trình bảo quản lạnh 2oC……… 42

Hình 3.3: Mẫu tôm trong quá trình bảo quản lạnh ở 2oC của nước cất, các mẫu cao phân đoạn và sodium metabisulfite……… 44

Hình 3.4: Sự thay đổi giá trị TBARS của thịt tôm trong quá trình bảo quản 2oC………45

Hình 3.5: Sự thay đổi giá trị TBARS của thịt tôm trong quá trình bảo quản 2oC của các mẫu cao có thành phần dung môi khác nhau……….47

Hình 3.6: Sự thay đổi giá trị TBARS của thịt tôm trong quá trình bảo quản 2oC của các mẫu cao có nhiệt độ trích ly khác nhau……… 49

Hình 3.7: Sự thay đổi giá trị TBARS của thịt tôm trong quá trình bảo quản 2oC của các mẫu cao có nhiệt độ sấy khác nhau……… 50

Hình 3.8: Sự thay đổi giá trị TBARS của thịt tôm trong quá trình bảo quản ở 2oC khi được ngâm trong các dung dịch có tỷ lệ nước/cao khác nhau……….52

Hình 3.9: Sự thay đổi giá trị TBARS của thịt tôm trong quá trình bảo quản ỏ 2 C khi được ngâm với các tỷ lệ dịch ngâm/tôm khác nhau………53Hình 3.10: Mẫu tôm trong quá trình bảo quản lạnh ở 2oC của mẫu cao tối ưu và sodium metabisulfite……….54Hình 3.11: Sự thay đổi giá trị TBARS của thịt tôm trong quá trình bảo quản ỏ 2oC với hai phụ gia khác nhau……….55Hình 4.1: Mẫu cao thành phẩm……….58

NIOSH: National Institute for Occupational Safety and Health

NN & PTNT: Nông nghiệp và Phát Triển Nông Thôn

TBA: Thiobarbituric acid

TBARS: Thiobarbituric acid reactive substance

TCA: Trichloracetic acid

TPHH: Thành phần hóa học

TP.HCM: Thành phố Hồ Chí Minh

UV: Ultraviolet (tử ngoại)

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG BẢO QUẢN TÔM THẺ CHÂN TRẮNG

(Lipopenaeus vannamei) BẰNG PHỤ GIA KHÁNG OXY HÓA TRÍCH LY TỪ HẠT

Kết quả nghiên cứu:

Qua khảo sát về khả năng bảo quản của các cao phân đoạn bằng hai phương pháp thử hoạt tính kháng oxy hóa TBARS và cảm quan điểm biến đen, chúng tôi đã tìm ra mẫu cao ethanol có tác dụng bảo quản tốt nhất trong bốn mẫu cao phân đoạn, tốt hơn so với mẫu phụ gia thương mại sodium metabisulfite

Tiếp tục tối ưu về quy trình điều chế phụ gia từ cao ethanol, kết quả chỉ ra rằng, mẫu cao được trích ly bằng dung môi có tỷ lệ ethanol/nước (ml/ml) là 80/20, nhiệt độ trích 70oC, sấy tại 60oC cho kết quả kháng oxy hóa tốt nhất với giá trị TBARS vào ngày thứ năm là 3.007

Điểm mới của khóa luận:

- Tìm ra mẫu cao phân đoạn điều chế từ hạt bơ hoạt tính mạnh nhất

- Tìm ra các thông số tốt nhất về quy trình điều chế phụ gia và quy trình bảo quản tôm từ hạt bơ

MỞ ĐẦU

Tôm và các sản phẩm từ tôm luôn chiếm một tỷ trọng lớn trong cơ cấu các mặt hàng thủy sản xuất khẩu của Việt Nam trong nhiều năm qua Trong năm 2010, xuất khẩu tôm của Việt Nam đem về hơn 2.1 tỉ USD, năm 2011 là 2.4 tỉ USD, năm 2012 là 2.25 tỉ USD, năm

2013 là 2.4 USD và tăng mạnh trong năm 2014 là 7.84 Một trong những biến đổi chất lượng thường gặp nhất ở tôm nguyên liệu sau khi thu hoạch là hiện tượng biến đen và quá trình oxy hóa chất béo ở tôm Biến đen ở tôm là một trong những nguyên nhân làm giảm thời hạn

sử dụng cũng như giá trị thương mại của tôm Để hạn chế hiện tượng biến đen và quá trình oxy hóa chất béo ở tôm trong quá trình bảo quản hiện nay thường sử dụng các hóa chất như các hợp chất sulfite, chlorine, polyphosphate, BHA, BHT… rất hiệu quả nhưng hiện nay những quy định mang tính pháp lý về an toàn thực phẩm của nhiều nước không cho phép sử dụng các loại hóa chất này, vì dư lượng của chúng trong sản phẩm gây dị ứng cho người sử dụng, đặc biệt là những người bị bệnh hen suyễn [35] Vì vậy việc sử dụng các phụ gia bảo quản có nguồn gốc tự nhiên, vừa có tác dụng ngăn chặn các hiện tượng biến đen và oxy hóa chất béo, vừa đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng đang trở thành xu hướng trong những năm gần đây

Nhiều nghiên cứu trong nước cũng như trên thế giới đã tìm ra những hợp chất kháng oxy hóa như các hợp chất polyphenol, flavonol có trong thành phần hạt bơ có tác dụng bảo quản tốt Tuy nhiên, vẫn chưa có nghiên cứu nào được tiến hành để thử nghiệm khả năng bảo quản của hạt bơ đối với các sản phẩm như thịt hay thủy hải sản Hơn nữa, bơ cũng là một loại quả nhiệt đới được trồng khá phổ biến ở Việt Nam, hằng năm thải ra một khối lượng hạt rất lớn Chỉ tính riêng Đăk Lăk trong những năm gần đây có khoảng 26 400 – 82 500 tấn hạt bơ bị

bỏ đi mỗi năm [17], gây tốn kém chi phí chôn lấp

Vì vậy chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: Nghiên cứu khả năng bảo quản tôm thẻ

chân trắng (Penaeus Vannamei) bằng phụ gia kháng oxy hóa trích ly từ hạt bơ làm đồ

án tốt nghiệp

 Mục tiêu của đề tài:

 Sàng lọc và so sánh hoạt tính kháng oxy hóa từ các cao phân đoạn trích ly từ hạt

bơ

 Khảo sát điều kiện tối ưu trích ly hoạt tính chống oxy hóa từ hạt bơ

 Ứng dụng bảo quản tôm ở 2oC

 Đối tượng nghiên cứu: Hạt bơ ở huyện Krong Nang, tỉnh Đăk Lăk

 Nội dung và phương pháp nghiên cứu:

 Thử nghiệm, so sánh hoạt tính kháng oxy hoá bằng phương pháp thử hoạt tính kháng oxy hóa TBARS và đánh giá cảm quan điểm biến đen ở tôm của các mẫu cao trích ly từ hạt bơ với sodium metabisulfite

 Nghiên cứu các yếu tố thành phần dung môi, nhiệt độ trích ly, nhiệt độ sấy ảnh hưởng đến quá trình điều chế mẫu cao từ hạt bơ

 Ứng dụng trong bảo quản tôm ở 2oC

 Ý nghĩa mà thực tiễn: Nghiên cứu khả năng bảo quản tôm thẻ chân trắng (Penaeus

Vannamei) bằng phụ gia kháng oxy hóa trích ly từ hạt bơ nhằm nâng cao chất lượng

cũng như giá trị cảm quan của tôm khi được bảo quản lạnh Sử dụng phụ gia có hoạt tính kháng oxy hóa tự nhiên thay cho các phụ gia tổng hợp độc hại giúp đảm bảo an toàn sức khỏe cho người sử dụng Ngoài ra, hướng nghiên cứu có thể tận dụng được nguồn nguyên liệu giá rẻ với khối lượng tương đối lớn giúp giải quyết phần nào vấn

đề về môi trường

Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về tôm thẻ chân trắng

1.1.1 Đặc điểm sinh học [3]

1.1.1.1 Tên gọi

 Tên khoa học: Lipopenaeus vannamei (Bone, 1931) hay Penaeus vannamei

 Tên tiếng Anh: White Shrimp

 Tên FAO: Camaron patiblanco

 Tên tiếng Việt: Tôm thẻ chân trắng, tôm bạc Thái Bình Dương, tôm bạc Tây châu

1.1.1.4 Hình thái cấu trúc

Hình 1.1: Tôm thẻ chân trắng

Tôm thẻ chân trắng có màu trắng đục (hình 1.1) nên có tên là tôm Bạc, bình thường

có màu xanh lam, chân bò có màu trắng ngà nên gọi là tôm chân trắng Chùy là phần kéo

dài tiếp với bụng Dưới chùy có 2 – 4 răng cưa, đôi khi có tới 5 – 6 răng cưa ở phía bụng Những răng cưa đó kéo dài, đôi khi tới đốt thứ hai

Vỏ đầu ngực có những gai gân và gai râu rất rõ, không có gai mắt và gai đuôi (gai telson), không có rãnh sau mắt, đường gờ sau chùy khá dài đôi khi từ mép sau vỏ đầu ngực Gờ bên chùy ngắn, chỉ kéo dài tới gai thượng vị Có sáu đốt bụng, ở đốt mang trứng, rãnh bụng rất hẹp hoặc không có Telson (gai đuôi) không phân nhánh Râu không

có gai phụ và chiều dài râu ngắn hơn nhiều so với vỏ giáp Xúc biện của hàn dưới thứ nhất thon dài và thường có 3 – 4 hàng, phần cuối cùng của xúc biện có hình roi Gai gốc (basial) và gai ischial nằm ở đốt thứ nhất chân ngực

1.1.1.5 Tập tính sinh sống

Ở vùng biển tự nhiên, tôm thẻ chân trắng thích nghi sống nơi đáy là bùn, độ sâu khoảng 72 m, có thể sống ở độ mặn trong phạm vi 5 – 50‰, thích hợp ở độ mặn nước biển 28 – 34‰, pH = 7.7 – 8.3, nhiệt độ thích hợp 25 – 32oC, tuy nhiên chúng có thể sống được ở nhiệt độ 12 – 28oC

Tôm thẻ chân trắng là loài ăn tạp giống như những loài tôm khác Song không đòi hỏi thức ăn có hàm lượng đạm cao như tôm sú

Tôm thẻ chân trắng có tốc độ sinh trưởng nhanh, chúng lớn nhanh hơn tôm sú ở độ tuổi phát triển

Trong điều kiện tự nhiên từ tôm bột đến tôm cỡ 40g/con mất khoảng thời gian 180 ngày hoặc từ 0.1 g có thể lên tới 15 g trong giai đoạn 90 – 120 ngày Tôm thẻ chân trắng

là đối tượng nuôi quan trọng sau tôm sú

Lượng trứng của mỗi vụ đẻ phụ thuộc vào cỡ tôm mẹ: Nếu tôm mẹ từ 30 – 45g thì lượng trứng từ 100 000 – 250 000 trứng, đường kính trứng 0.22mm

Sau mỗi lần đẻ hết trứng, buồng trứng tôm lại phát triển tiếp Thời gian giữa hai lần

đẻ cách nhau 2 – 3 ngày Con đẻ nhiều nhất tới 10 lần/năm Thường sau 3 – 4 lần đẻ liên tục thì có 1 lần lột vỏ Sau khi đẻ 14 – 16 giờ trứng nở ra ấu trùng Nauplius Ấu trùng

Nauplius trải qua sáu giai đoạn: Zoea qua ba giai đoạn, Mysis qua ba giai đoạn thành Postlarvae Chiều dài của Postlarvae khoảng 0.88 – 3 mm

1.1.2 Thành phần hóa học của tôm

Tôm là loại thực phẩm được ưa chuộng trên thế giới vì tôm có giá trị dinh dưỡng cao, thơm ngon hơn so với cá và một số động vật trên cạn Thành phần hóa học của thịt tôm gồm: protein, lipid, glucide, chất khoáng, vitamin, enzyme và hormone được trình bày trong bảng 1.1 Thành phần có hàm lượng cao là nước, protein, lipid và chất khoáng, hàm lượng glucide trong tôm rất ít và tồn tại dưới dạng glycogen Ngoài ra trong tôm còn chứa một lượng carbohydrate khoảng 1 – 2%

Bảng 1.1: Các thành phần hóa học của tôm

Nước

 Chiếm 70 – 80% trọng lượng tôm

 Giúp thân tôm mềm, bóng mượt

 Là môi trường hoạt động của vi sinh vật

 Đóng vai trò quan trọng trong chế biến và bảo quản

Protein

 Thành phần chủ yếu trong cơ thịt, chiếm 70 – 80% trọng lượng khô

 Thành phần cấu tạo là các acid amin không thay thế (tryptophan, lysine, threonine, isoleusine, leusine, phenylalanine, methionine, valine)

Trong thịt tôm có chứa một hàm lương vitamin, đặc biệt là vitamin nhóm

B Nhóm vitamin này tan trong nước nên trong quá trình bảo quản và chế biến rất dễ bị thất thoát

Chất khoáng Trong thịt tôm gồm có các chất khoáng như: Fe, Ca, K, P…

Tôm có đủ các thành phần dinh dưỡng giàu vitamin, giàu đạm, giàu khoáng dễ tiêu hóa, cần thiết cho dinh dưỡng cơ thể con người Do vậy sản phẩm tôm ngày càng được

sử dụng càng nhiều, xuất khẩu tôm ngày càng tăng, kéo theo nhu cầu về tôm nguyên liệu ngày càng nhiều

1.1.3 Các biến đổi về thành phần hóa học của tôm [37]

Sau khi chết thì cơ chế tự bảo vệ của tôm ngừng hoạt động Hàng loạt các biến đổi xảy ra do hoạt động của enzyme, vi sinh vật và các phản ứng hóa học Những biến đổi này dẫn đến ươn thối và hư hỏng của tôm sau khi chết

1.1.3.1 Sự biến đổi của tôm do enzyme – hiện tượng biến đen ở tôm

 Sự biến đổi của tôm do enzyme

Trong cơ thể tôm có rất nhiều hệ enzyme khác nhau Sau khi tôm chết, các hệ enzyme vẫn tiếp tục hoạt động và tham gia vào các quá trình phân giải các chất trong tổ chức cơ thịt tôm làm cho cơ thịt mềm và giảm chất lượng

Hiện tượng biến đen do enzyme polyphenol oxidase gây ra

Cơ chế của sự biến đen: Gồm có 3 tác nhân chính dẫn đến biến đen là enzyme polyphenol oxidase, oxy không khí và các hợp chất chứa gốc phenol (tyrosine, phenylalanine)

 Hiện tượng biến đen của tôm [2]

 Cơ chế chung

Biến đen là quá trình sinh hóa học tự nhiên xảy ra trong tôm sau khi tôm bị chết, bắt đầu xuất hiện những tế bào riêng biệt bị phá hủy và bị phân chia thành những chất đơn giản bởi enzyme trên những bộ phận nhất định trên cơ thể tôm Hiện tượng biến đen sẽ làm giảm giá trị của tôm do không đáp ứng được tiêu chuẩn để chế biến các sản phẩm xuất khẩu Cơ chế của hiện tượng này như hình 1.2:

Hình 1.2: Cơ chế của hiện tượng biến đen

 Nguyên nhân gây ra hiện tượng biến đen ở tôm có thể là một trong những lý do sau:

 Quá trình đánh bắt và vận chuyển tôm: Tôm bị va chạm

 Hệ vi sinh vật sống ký sinh trên tôm: Sau khi tôm chết gặp điều kiện nhiệt

độ, độ ẩm thích hợp Hệ vi sinh vật sống ký sinh trên tôm sẽ phát triển nhanh

từ một tế bào đến việc tạo thành các khuẩn lạc có sắc tố màu đen

 Có hai acid amin đóng vai trò cơ bản trong quá trình biến đen là tyrosine và phenylalanine Trong tôm hệ enzyme polyphenol oxidase nằm trong lớp màng trong suốt dưới vỏ, khi tôm chết lớp màng bị vỡ, polyphenol oxidase được giải phóng, xúc tác phản ứng oxy hóa tyrosine và phenylalanine trong môi trường có oxy không khí tạo các vệt phức có màu nâu Những vệt này tập trung lại tạo nên chất màu tối melanin, từ đây phát triển thành các đốm đen Quá trình này xảy ra rất nhanh đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ cao Hiện tượng biến đen sẽ làm giảm giá trị của tôm do không đáp ứng được tiêu chuẩn chế biến các sản phẩm xuất khẩu

 Điều kiện của quá trình biến đen

 pHth = 6 thì vận tốc oxy hóa cao ở tôm sú (Monodon)

 pHth = 8 với tôm thẻ chân trắng (theo Simpon và cộng sự)

 pHth = 6.5 đối với tôm hùm (theo Chen và cộng sự)

 to = 40oC đối với tôm sú (Monodon) Khánh Hòa

 to = 30 ÷ 35oC với tôm hùm

 to = 45oC với tôm sú Đài Loan

Tôm thẻ chân trắng nhiệt độ thích hợp của enzyme polyphenol oxiadase là 40oC Như vậy khoảng nhiệt độ thích hợp trung bình của enzyme xúc tiến quá trình biến đen ở tôm

là 30 ÷ 40oC

Ở 4oC hoạt động của enzyme polyphenol oxidase còn 19.1% so với ban đầu Như vậy khi bảo quản tôm trong nước đá hiện tượng biến đen vẫn xảy ra nhưng chậm Hoạt động của enzyme polyphenol oxidase ở các cơ quan trên thân tôm là khác nhau Hoạt độ của enzyme này ở phần đầu là cao nhất Nếu coi hoạt độ của enzyme polyphenol oxidase ở phần đuôi là 1.0 thì ở phần thân là 3.1 và ở phần đầu là 9.8

Lipid chưa bão hòa Gốc tự do lipid

Khơi mào

Gốc lipid peroxyl Lipid peroxide

Phát triển mạch

1.1.3.2 Quá trình peroxide hóa lipid [5]

Quá trình peroxide hóa là sự tương tác của các dạng oxygen hoạt động với các acid béo chưa no, tạo ra nhiều sản phẩm độc hại và các phản ứng gốc tự do lan truyền trong

cơ thể Quá trình peroxide hóa lipid là chuỗi phản ứng gốc tự do điển hình với ba giai đoạn: khơi mào, phát triển và dập tắt mạch (hình 1.3)

Trong giai đoạn khơi mào, gốc HO• sẽ lấy một nguyên tử hydrogen trong nhóm methylen của lipid (LH) hình thành gốc tự do lipid (L•) Gốc tự do lipid sẽ tiếp tục phản ứng với oxygen trong cơ thể tạo gốc tự do lipid peroxyl (LOO•) Gốc LOO• sẽ hình thành hợp chất lipid hydroperoxid (LOOH) bằng cách lấy đi một nguyên tử hydrogen từ một acid béo không no kế cận nó trong giai đoạn thứ hai gọi là giai đoạn phát triển Giai đoạn kết thúc xảy ra khi hai gốc tự do kết hợp với nhau tạo thành phân tử trung hòa hoặc khi sản phẩm của phản ứng không còn ở trạng thái gốc

Hình 1.3: Quá trình peroxide hóa lipid

Các gốc tự do lipid có thể phản ứng với nhau, gây xáo trộn cấu trúc màng tế bào Quá trình peroxide hóa lipid (hình 1.3) làm thay đổi độ nhớt, tính thấm của màng tế bào và chức năng của các kênh ion trên màng, gây nguy hiểm cho các thành phần bên trong tế bào Khi màng tế bào mất chức năng sinh học, tế bào sẽ bị chết kéo theo sự thoái hóa mô

Quá trình peroxide hóa cũng có thể được xúc tiến bởi oxygen đơn bội Lipid hydroperoxide bị phân hủy thành rất nhiều sản phẩm aldehyde Trong đó, hợp chất

malondialdehyde (MDA) là sản phẩm aldehyde phổ biến nhất và nó được xem là dấu hiệu của quá trình peroxide hóa lipid

1.1.3.3 Quá trình thối rữa

Trong quá trình tự phân giải men trong tổ chức cơ thịt phân giải protide thành acid amin sau đó vi sinh vật phân hủy acid amin thành các sản phẩm cấp thấp làm cho tôm bị thối rữa

Trong điều kiện không có không khí vì tác dụng của vi khuẩn yếm khí làm cho acid amin bị khử thành phi acid amin bị mất gốc carboxyl và tác dụng oxy hóa khử lẫn nhau

và dần dần phân giải thành các hợp chất cấp thấp

Trong quá trình thối rửa chủ yếu là phân hủy các acid amin thành các sản vật cấp thấp như indol, skatol, phenol; cadaverin, putrescin, các loại acid có đạm, acid béo cấp thấp; H2S; thioalcol; CH4; NH3; CO2… nhưng cũng còn phân giải, phân hủy các chất khác

Sự phân hủy trong quá trình thối rữa chủ yếu là phân giải các acid amin: phản ứng làm mất gốc amin, phản ứng làm mất gốc carboxyl, tác dụng cùng làm mất gốc carboxyl

và acid amin, phân giải các phân tử acid amin và phân giải các hợp chất có đạm khác

1.1.3.4 Quá trình tự phân giải

Quá trình này do các men nội tại trong tôm hoạt động phân giải

Trong quá trình tự phân giải chủ yếu là tự phân giải protein, nhưng chất béo cũng có

sự biến đổi Đối với tôm chủ yếu là phân giải protein

Quá trình tự phân giải là do các enzyme trong nguyên liệu tiến hành tự phân giải các vật chất của mình mà đặc trưng là phân giải protide thành các sản vật trung gian như peptone, peptide và cuối cùng là đến các acid amin

Quá trình tự phân giải mạnh hay yếu, nhanh hay chậm tùy thuộc vào: giống loài, môi trường pH, các loại muối dùng ướp bảo quản, nhiệt độ môi trường

1.1.3.5 Sự phân giải glycogen protein

Gọi là quá trình glyco phân Đây là một quá trình yếm khí rất phức tạp xảy ra bằng con đường phosphoryl hóa với sự tham gia của Adenosine triphosphate (ATP)

Quá trình phân giải glycogen không tiến hành triệt để đến cùng mà bao giờ trong tổ chức cơ thịt cũng còn một lượng nhỏ glycogen Ngoài con đường phosphoryl hóa còn có một ít glycogen bị phân giải theo con đường amilo phân, vì vậy người ta đã tìm thấy

trong tổ chức cơ thịt động vật thủy sản sau khi chết có một ít các loại đường đơn giản như maltose, glucose…

1.1.3.6 Biến đổi của protein

Thủy sản là một nguồn giàu protein, các protein của thủy sản chứa nhiều acid amin không thay thế có giá trị dinh dưỡng cao

Dưới sự tác dụng của các yếu tố vật lý, hóa học, sinh học, trong đó quá trình thủy phân và phân giải protein diễn ra nhanh và dễ dàng Gây ảnh hưởng đến chất lượng và giá trị cảm quan

Protein của tôm sau khi bị phân hủy sinh ra NH3 NH3 là một chỉ tiêu quan trọng đánh giá mức độ phân hủy protein, mức độ tươi, mức độ hư hỏng của tôm khi bảo quản Sau khi chết, tùy điều kiện nhiệt độ, vi sinh vật, sự nguyên vẹn cấu trúc của tôm, mà những biến đổi sau khi chết xảy ra với những tốc độ khác nhau, NH3 trong thịt tôm tích

tụ tăng lên, có khi rất cao, làm nguyên liệu biến màu và có mùi khó chịu

1.1.3.7 Biến đổi pH trong bảo quản

Trong thịt các loại động vật nói chung và thủy sản nói riêng có chứa hàm lượng

“hydrate carbon động vật” (glycogen) và glucose không nhiều Glycogen có vai trò quan trọng sau khi tôm cá chết và trong quá trình bảo quản Tuy nhiên trong tôm, các hệ vi sinh vật và enzyme thủy phân, phân giải protein rất mạnh ngay khi tôm chết, sự tích tụ

NH3 nhanh hơn so với sự tích tụ acid lactic do glycogen bị thủy phân Chất lượng tôm tươi loại I và loại đặc biệt có pH tăng chậm hơn khi chuyển sang cuối loại I và loại II

Tóm lại: Sau khi chết, trong cơ thể tôm xảy ra rất nhiều biến đổi bao gồm: Các biến

đổi do enzyme, quá trình biến đen, peroxide hóa lipid, quá trình thối rửa, tự phân giải,

sự phân giải glycogen protein, các biến đổi của protein, pH Trong đó, hai quá trình biến đen và peroxide hóa lipid là hai nguyên nhân cơ bản làm ảnh hưởng tới chất lượng, cảm quan cũng như giá trị của tôm Đây cũng là hai vấn đề đòi hỏi sự nghiên cứu và tìm ra giải pháp khắc phục để đảm bảo duy trì được chất lượng tôm tốt nhất trong suốt quá trình bảo quản lạnh Chất lượng tôm phải đáp ứng các chỉ tiêu trong phần 1.1.4

1.1.4 Đánh giá chất lượng tôm [41]

Tôm được đánh giá chất lượng dựa vào các chỉ tiêu về cảm quan, hóa học và vi sinh được trình bày dưới đây (bảng 1.2, 1.3, 1.4, 1.5)

 Chỉ tiêu cảm quan của tôm tươi phải theo đúng yêu cầu trong bảng 1.2

Bảng 1.2: Chi tiêu cảm quan của tôm

YÊU CẦU Tên chỉ tiêu

(1)

Hạng đặc biệt (2)

Hạng 1 (3)

Hạng 2 (4)

1 Màu sắc Đặc trưng, sáng bóng

Không có đốm đen ở bất cứ điểm nào trên thân

Đặc trưng, sáng bóng

Không quá 10% số con đen đuôi và vành bụng nhưng cạo nhẹ vết đen

sẽ mất đi

Vỏ biến màu nhẹ Không sáng bóng Thịt không có đốm đen

Nguyên vẹn, không mềm vỏ Đầu lỏng lẻo nhưng không vỡ gạch

Dãn đốt nhưng không sứt vỏ

Thịt săn chắc, đàn hồi

Long đầu, vỡ gạch, thịt bạc màu nhẹ

Đốt đầu hơi bở, các đốt sau săn chắc, đàn hồi

Mùi kém thơm

4 Vị (sau khi

luộc chín)

Ngọt đậm, nước luộc trong

Ngọt, nước luộc trong Vị kém ngọt, nước

luộc vẩn đục nhẹ

 Màu đặc trưng của tôm lúc còn sống hoặc hoàn toàn tươi được giới thiệu trong bảng 1.3

Bảng 1.3: Đặc trưng của tôm lúc còn sống hoặc hoàn toàn tươi

Tên nhóm, loài

(1)

Tên la-tinh (2)

Màu đặc trưng (3)

Giống tôm thẻ (he) (Penaeus)

Thân màu nâu đến nâu sẫm, vỏ ngoài toàn thân có vân màu lam Các râu xúc giác, cuống mắt, chi đuôi màu xanh sẫm, viền đuôi màu đỏ Chân bò chân bơi màu nâu, râu xúc giác hai có vân ngang màu sẫm

Thân nhẵn, toàn vỏ màu kem hoặc màu vàng của chuối chín Chân bò chân bơi màu vàng, kem hoặc hơi nâu Viền chi đuôi và phần cuối chân bơi màu

đỏ nhạt

Thân nhẵn, toàn thân có màu giống tôm he mùa Viền chi đuôi màu đỏ tươi, các chân bơi màu đỏ Con cái toàn thân màu xanh trong có thời gian màu phớt hồng, con đực có màu vàng

 Các chỉ tiêu hóa học phải theo đúng các yêu cầu của bảng 1.4

Bảng 1.4: Chỉ tiêu hóa học

Hàm lượng NH3, tính bằng g/kg không lớn hơn 0.5

 Các chỉ tiêu vi sinh vật theo đúng yêu cầu của bảng 1.5

Bảng 1.5: Chỉ tiêu vi sinh vật trong tôm

hạn tối đa

Tổng khuẩn hiếu khí, số khuẩn lạc trong 1g sản phẩm không lớn hơn 106

Clostridium perfringens số khuẩn lạc trong 1g sản phẩm không lớn hơn 102

Staphylococcus aureus số khuẩn lạc trong 1g sản phẩm không lớn hơn 102

Escherichia coli số khuẩn lạc trong 1g sản phẩm không lớn hơn 102

Vibrio parahaemolyticus số khuẩn lạc trong 1g sản phẩm không lớn hơn 102

1.2 Vài nét về tình hình khai thác và bảo quản tôm thẻ chân trắng trên thế giới và

2005 đạt 40 nghìn tấn, năm 2007 là 120 nghìn tấn (trong tổng sản lượng 320 nghìn tấn) Năm 2004, tôm thẻ chân trắng dẫn đầu về sản lượng tôm nuôi, đóng góp trên 50% tổng sản lượng tôm nuôi trên thế giới Năm 2007, tôm thẻ chân trắng chiếm 75% tổng sản lượng tôm nuôi toàn cầu và là đối tượng nuôi chính ở ba nước châu Á (Thái Lan, Trung Quốc, Indonesia) Ba nước này cũng chính là những quốc gia dẫn đầu thế giới về nuôi tôm

1.2.1.2 Việt Nam

Tôm thẻ chân trắng được đưa vào Việt Nam năm 2001 và được nuôi thử nghiệm tại

ba công ty: Công ty Duyên Hải (Bạc Liêu), công ty Việt Mỹ (Quảng Ninh) và công ty Asia Hawaii (Phú Yên) (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN & PTNT) 2010) Vào thời điểm này, nước ta hạn chế nuôi tôm thẻ chân trắng vì sợ lây bệnh cho tôm sú Đến năm 2006, ngành thuỷ sản đã cho phép nuôi bổ sung tôm thẻ chân trắng tại các tỉnh

từ Quảng Ninh đến Bình Thuận, nhưng vẫn cấm nuôi tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long Đầu năm 2008, nhận thấy thị trường thế giới đang có xu hướng tiêu thụ mạnh mặt hàng tôm thẻ chân trắng của Thái Lan, Trung Quốc… và sản phẩm tôm sú nuôi của Việt Nam bị cạnh tranh mạnh, hiệu quả sản xuất thấp, Bộ NN & PTNT đã ban hành Chỉ thị

số 228/CT-BNN&PTNT cho phép nuôi tôm thẻ chân trắng tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long nhằm đa dạng hoá sản phẩm thuỷ sản xuất khẩu, giảm áp lực cạnh tranh, đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng của các nước trong khu vực và trên thế giới Từ đó, diện tích và sản lượng tôm thẻ chân trắng không ngừng được tăng lên Hiện nay tôm thẻ chân trắng được nuôi với hình thức thâm canh năng suất đạt từ 2 980 kg/ha vào năm 2005 và tăng lên đến 4 460 kg/ha vào năm 2012 (bảng 1.6) Hiện nay diện tích nuôi tôm thẻ chân trắng tập trung chủ yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long (chiếm khoảng 94% diện tích cả nước)

Bảng 1.6: Diện tích, sản lượng và năng suất tôm thẻ chân trắng qua các năm

Năm Diện tích (ha) Sản lượng (tấn) Năng suất bình quân (kg/ha)

Ngoài ra còn có thể bảo quản bằng sodium metabisulfite, đây là một lựa chọn tối ưu

vì sodium metabisulfite có khả năng tẩy trắng nên có thể giảm thiểu sự xuất hiện các biến đen trong suốt quá trình bảo quản, tuy nhiên phụ gia này bị hạn chế ở một số nước

do các tác hại mà nó gây ra (sẽ được trình bày rõ hơn trong mục 1.4.1)

1.2.2.2 Trong nước

 Phương pháp ướp nước đá gián tiếp

Sử dụng đá xay hoặc đá vảy để bảo quản thủy sản trong các thùng cách nhiệt hoặc thùng nhựa Thủy sản được ngăn không cho tiếp xúc với nước đá bằng các tấm nhựa hoặc thủy sản được đựng trong các túi polyethylene

Phương pháp này có ưu điểm là hạn chế sự biến dạng, dập nát do góc cạnh của nước

đá gây ra, chi phí vận chuyển thấp, dễ thực hiện Tuy nhiên, bảo quản không cẩn thận sẽ gây ra hiện tượng nhiệt độ bảo quản không đều và sự hình thành biến đen vẫn xuất hiện sau khoảng 1 – 2 ngày bảo quản [32]

 Phương pháp ướp đá ướt

Thủy sản được làm lạnh trong hỗn hợp nước đá và nước Phương pháp ướp đá và nước có ưu điểm là làm lạnh nhanh và đồng đều, nguyên liệu không bị dập nát, dễ thực hiện, giảm được tỷ lệ biến đen khi bảo quản tôm

Phương pháp này có nhược điểm là vận chuyển khó khăn, chi phí vận chuyển tăng, tôm dễ bị trương nước, long đầu, dãn đốt

 Phương pháp “ ngủ đông”

Tôm thương phẩm được rửa sạch rồi thả vào nước biển 20oC để tôm nghỉ khoảng 12 giờ, sau đó cho tôm ngủ đông trong nước biển ở nhiệt độ 15oC (từ 90 – 150 phút tôm sẽ ngủ hoàn toàn) Để vận chuyển đi xa hoặc bảo quản, vớt tôm ra khỏi nước, cho vào thùng cách nhiệt, phủ kín tôm bằng trấu hoặc rong biển đã làm ẩm và làm lạnh đến 15oC Với cách làm này, thời gian bảo quản hoàn hảo (100%) để vận chuyển có thể kéo dài

từ 6 – 7 tiếng, tỷ lệ tôm sống sẽ giảm xuống khoảng 30% trong vòng 6 tiếng tiếp theo Muốn tôm thức dậy, chỉ lúc cần thả tôm vào nước có nhiệt độ ban đầu là 15oC, sau đó

cứ 15 phút nâng nhiệt lên 1oC, cho tới khi đạt 20oC và duy trì ở nhiệt độ này khoảng từ

60 – 90 phút Điều cần lưu ý là trong thời gian trước khi cho tôm ngủ đông và lúc đánh thức tôm phải tiến hành sục khí định kỳ năm phút/lần, mỗi lần cách nhau 15 phút Phương pháp này có kéo dài được thời gian bao quản nhưng cách làm phức tạp, tốn nhiều công sức [34] [31]

 Bảo quản nước đá kết hợp hóa chất (Nguyễn Việt Dũng, 1998)

 Nếu bảo quản bằng nước đá tỷ lệ nước/đá là 2/1 thì thời gian bảo quản là ba ngày

 Nếu bảo quản bằng nước đá kết hợp với Potassium sorbate 0.1% thì thời gian bảo quản là sáu ngày

 Nếu bảo quản trong hỗn hợp sau thì thời gian bảo quản được 17 ngày

 Potassium sorbate (KS) 0.1%

 Sodium tripolyphosphate (Na5P3O10) 0.05%

 Phương pháp bảo quản tôm bằng acid ascorbic và hợp chất đường khử

Nobuyuki Higuchi đã nghiên cứu tạo chế phẩm bảo quản và phương pháp bảo quản không làm giảm chất lượng của tôm, được cấp bằng sáng chế số 1-0008570, ngày 25/08/2010 tại Việt Nam

Sáng chế của Nobuyuki Higuchi đề xuất hợp chất bảo quản tôm có đặc tính ngăn chặn tình trạng bị sẫm màu, giảm độ bóng, giữ được vị tôm và an toàn vệ sinh thực phẩm

Đó là các chất hữu cơ vốn là thực phẩm hoặc chất phụ gia thực phẩm thay thế cho hợp chất metabisulfite thường dùng (hợp chất metabisulfite có tác dụng chống oxy hóa, ngăn chặn hư hỏng nhưng lại làm cho tôm có thể bị mất màu, giảm độ bóng của vỏ và cơ tôm, gây ra vị khó chịu và vị đắng)

Thành phần hợp chất bảo quản tôm theo sáng chế gồm có: Hợp chất acid ascorbic và hợp chất đường khử: Hàm lượng acid ascorbic sẽ quyết định sự ức chế sẫm màu và hư hỏng tôm, với hợp chất đường khử, nếu sử dụng riêng rẻ thì khó thể hiện tác dụng ngăn chặn sự sẫm màu của tôm Tác giả sáng chế phát hiện rằng khi hợp chất đường khử cùng

có mặt với acid ascorbic (nồng độ trong khoảng từ 0.1 đến 1.0 lần lượng acid ascorbic) thì sự mất màu, hư hỏng màu/độ bóng của tôm bị ngăn chặn, đồng thời vị tôm cũng được cải thiện

Phương pháp này giữ tôm được giữ nguyên màu sắc, mùi vị nhưng chi phí bảo quản cao, mất nhiều thời gian, công đoạn phức tạp

 Phương pháp bảo quản bằng sodium metabisulfite

Sodium metabisulfite (hình 1.4) có công thức hóa học Na2S2O5 (hình 1.5); còn được gọi là sodium pyrosulfite, disodium pyrosulfite, pyrosulfurous acid, disodium salt, sodium disulfite là chất bột mịn màu trắng, có mùi hắc Sodium metabisulfite được sử