Nghiên cứu sử dụng tinh bột biến tính nhằm nâng cao độ dẻo, độ dai và độ bền đông kết của sản phẩm tôm surimi cá hố (trichiurus haumenla)

Surimi và sản phẩm mô phỏng từ surimi cá chế biến như vậy thường kém giữ nước, độ bền đông kết, độ uốn lát, chất lượng cảm quan thấp do protein thịt cá bị tổn thất và biến tính trong quá

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan công trình khoa học trong luận án là của chính mình Các số liệu và kết quả nghiên cứu là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Thái Văn Đức

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Luận án này

Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu, Ban Chủ nhiệm Khoa Sau đại học và Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm sự kính trọng, niềm tự hào được học tập và nghiên cứu tại Trường trong những năm qua

Sự biết ơn sâu sắc nhất xin được giành cho Cô GS TS Trần Thị Luyến - nguyên Phó Hiệu trưởng - Trường Đại học Nha Trang và TS Vũ Ngọc Bội - Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án

Xin chân thành cám ơn: GS.TSKH Nguyễn Trọng Cẩn – Nguyên Hiệu trưởng – Trường Đại học Nha Trang, PGS TS Trang Sỹ Trung - Phó Hiệu trưởng - Trường Đại học Nha Trang, TS Đỗ Văn Ninh - Phó Hiệu trưởng - Trường Đại học Thái Bình Dương, PGS TS Ngô Đăng Nghĩa - Giám đốc - Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường, TS Nguyễn Anh Tuấn - Bộ môn Công nghệ Chế biến Thủy sản

và các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên quí báu để công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng

Xin cám ơn quý thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thực phẩm và các cán bộ

- Phòng thí nghiệm Công nghệ Thực phẩm đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án này

Đặc biệt, xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ, động viên của gia đình và bạn bè luôn luôn chia sẻ cùng tôi trong quá trình nghiên cứu

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 4

1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SURIMI VÀ SẢN PHẨM TÔM SURIMI 4

1.1.1 Giới thiệu chung về surimi 4

1.1.2 Giới thiệu chung về sản phẩm mô phỏng từ surimi 6

1.1.3 Nguyên liệu sản xuất surimi và sản phẩm mô phỏng 8

1.2 NHỮNG CÔNG ĐOẠN QUAN TRỌNG VÀ CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SURIMI 12

1.2.1 Công đoạn rửa thịt cá 12

1.2.2 Quá trình bổ sung và nghiền trộn phụ gia 17

1.2.3 Sự hình thành, điều kiện và cơ chế tạo gel 19

1.3 TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT VÀ TINH BỘT BIẾN TÍNH 23

1.3.1 Khái quát về tinh bột 23

1.4 KHÁI QUÁT VỀ ĐỘ DẺO, ĐỘ DAI VÀ ĐỘ BỀN ĐÔNG KẾT CỦA SURIMI VÀ SẢN PHẨM TÔM SURIMI 34

1.4.1 Khái quát về độ dẻo, độ dai 34

1.4.2 Khái quát về độ bền đông kết 35

1.5 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ SURIMI VÀ SẢN PHẨM MÔ PHỎNG 35

1.5.1 Các nghiên cứu về công đoạn rửa thịt cá trong sản xuất surimi 35

1.5.2 Các nghiên cứu sử dụng tinh bột, tinh bột biến tính làm chất hỗ trợ kỹ

thuật nhằm nâng cao chất lượng surimi và sản phẩm mô phỏng 40

CHƯƠNG II.: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44

2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 44

2.1.1 Nguyên liệu chính 44

2.1.2 Chất phụ gia thực phẩm 44

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46

2.2.1 Phương pháp tổng thể 46

2.2.2 Thu và xử lý mẫu 47

2.2.3 Phương pháp lấy mẫu 47

2.2.4 Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan 47

2.2.5 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa học 47

2.2.6 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật 47

2.2.7 Phương pháp đánh giá một số tính chất lưu biến của surimi 47

2.3 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 48

2.3.1 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 48

2.3.2 Sơ đồ bố trí thu và xử lý mẫu 50

2.3.3 Xác định chế độ rửa lần một 51

2.3.4 Xác định lực ép tách nước thịt cá hố sau khi rửa bằng dung dịch cồn 55

2.3.5 Xác định tỷ lệ phối trộn phụ gia thích hợp 56

2.3.6 Xác định tỷ lệ phụ gia tối ưu trong sản xuất sản phẩm tôm surimi cá hố

59

2.3.7 Xác định tỷ lệ hương tôm bổ sung 62

2.3.8 Ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến chất lượng sản phẩm tôm surimi cá hố theo thời gian bảo quản đông 63

2.3.9 Ảnh hưởng của công đoạn hấp đến chất lượng sản phẩm tôm surimi cá hố bổ sung tinh bột biến tính theo thời gian bảo quản đông 64

2.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 65

CHƯƠNG III.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 66

3.1 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÀNH PHẦN KHỐI LƯỢNG VÀ HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA ĐỐI TƯỢNG CÁ HỐ 66 3.2 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN

ĐỘ DẺO, ĐỘ DAI (ĐỘ UỐN LÁT) VÀ ĐỘ BỀN ĐÔNG KẾT CỦA SURIMI CÁ

HỐ 67 3.2.1 Nghiên cứu công đoạn rửa thịt cá hố lần một bằng dung dịch cồn 67 3.2.2 So sánh chất lượng surimi cá hố rửa lần một bằng dung dịch cồn với chất lượng surimi cá hố rửa lần một bằng dung dịch acid acetic 76 3.2.3 Ảnh hưởng của chế độ ép tách nước đến chất lượng surimi cá hố 79 3.2.4 Nghiên cứu sử dụng tinh bột biến tính làm phụ gia nâng cao độ dẻo, độ dai (độ uốn lát) và độ bền đông kết surimi cá hố 83 3.2.5 Kết quả so sánh chất lượng surimi cá hố giữa qui trình đề xuất và qui trình tham khảo 93 3.2.6 Đề xuất quy trình sản xuất surimi cá hố 95 3.2.7 Đánh giá chất lượng surimi cá hố sản xuất theo qui trình đề xuất 97 3.3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ PHỐI TRỘN PHỤ GIA ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM TÔM SURIMI CÁ HỐ 98 3.3.1 Xác định công thức phối trộn phụ gia thích hợp nhằm nâng cao độ dẻo, dai (độ uốn lát) và độ bền đông kết sản phẩm tôm surimi cá hố 98 3.3.2 Xác định thời gian nghiền trộn thích hợp trong sản xuất sản phẩm tôm surimi cá hố 109 3.3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ hương tôm đến chất lượng cảm quan của sản phẩm tôm surimi cá hố 111 3.3.4 Đề xuất qui trình sản xuất sản phẩm tôm surimi cá hố 112 3.3.5 Đánh giá chất lượng sản phẩm tôm surimi cá hố sản xuất theo qui trình

đề xuất 114 3.4 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN BẢO QUẢN ĐÔNG ĐẾN MỘT SỐ CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM TÔM SURIMI CÁ HỐ 114

3.4.1 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đông đến độ bền đông kết sản phẩm

tôm surimi cá hố 114

3.4.2 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đông đến chất lượng cảm quan của sản phẩm tôm surimi cá hố 116

3.4.3 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đông đến lượng dịch thoát ra sau rã đông của sản phẩm tôm surimi cá hố 118

3.4.4 Ảnh hưởng của công đoạn hấp đến chất lượng cảm quan và hiệu suất thu hồi của sản phẩm tôm surimi cá hố 120

3.5 Đánh giá tổng hợp sự biến đổi các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm tôm surimi cá hố theo thời gian bảo quản (xử lý số liệu đa biến) 123

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 125

TÀI LIỆU THAM KHẢO 128

PHẦN PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1 1

PHỤ LỤC 2 2

PHỤ LỤC 3 9

PHỤ LỤC 4 13

PHỤ LỤC 5 26

PHỤ LỤC 6 30

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

ADI Acceptable Daily Intake: Lượng ăn vào hàng ngày chấp nhận được,

mg/kg thể trọng, không gây hại ANOVA Analysis Of Variance: Phân tích phương sai

BHA Butyl Hydroxy Anizon

BTTN Bố trí thí nghiệm

CAS Chemical Abstracts Service: Chuỗi số định danh các hóa chất do

hiệp hội hóa chất Mỹ xây dựng CFU Colony-Forming Unit: Số đơn vị khuẩn lạc

CLCQ Chất lượng cảm quan

dd Dung dịch

DF Degree of Freedom: Số bậc tự do

ĐBĐK Độ bền đông kết

INS International Numbering System: Hệ thống chỉ số đánh số cho mỗi

chất phụ gia do Ủy ban Tiêu chuẩn thực phẩm quốc tế xây dựng

F Giá trị F (kiểm định Fisher), có độ tin cậy 95%

FAO Food and Agriculture Organization: Tổ chức nông lương thế giới

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa học của surimi (%) 4 Bảng 2.1 Điều kiện thí nghiệm cho quá trình rửa thịt cá hố lần một 52 Bảng 2.2 Ma trận qui hoạch thực nghiệm và số lượng thí nghiệm rửa thịt cá hố lần một bằng dung dịch cồn 53 Bảng 2.3 Điều kiện thí nghiệm lựa chọn tỷ lệ phối trộn phụ gia sản xuất surimi cá hố 57 Bảng 2.4 Ma trận qui hoạch thực nghiệm thí nghiệm phối trộn phụ gia có bổ sung tinh bột biến tính sản xuất surimi cá hố 57 Bảng 2.5 Điều kiện thí nghiệm xác định công thức phối trộn phụ gia được chọn trong sản xuất sản phẩm tôm surimi cá hố 60 Bảng 2.6 Ma trận bố trí thí nghiệm phối trộn phụ gia trong sản xuất sản phẩm tôm surimi cá hố theo mô hình Box_Behnken 61 Bảng 3.1 Thành phần khối lượng cơ bản của đối tượng cá hố 66 Bảng 3.2 Thành phần hóa học cơ bản của đối tượng cá hố 66 Bảng 3.3 Xác định độ bền đông kết của surimi cá hố ở các chế độ rửa thịt cá lần một bằng dung dịch cồn 68 Bảng 3.4 Phân tích ANOVA độ bền đông kết surimi cá hố theo chế độ rửa thịt

cá lần một đã chọn 69 Bảng 3.5 Kiểm chứng số liệu từ thực nghiệm và phương trình hồi qui theo chế độ rửa thịt cá đã chọn 73 Bảng 3.6 Ảnh hưởng của nồng độ cồn trong dung dịch rửa đến độ uốn lát và chất lượng cảm quan surimi cá hố 74 Bảng 3.7 Ảnh hưởng của lực ép tách nước tới độ uốn lát của surimi cá hố 79 Bảng 3.8 Kết quả xác định độ bền đông kết của surimi cá hố theo tỷ lệ phối trộn phụ gia có bổ sung tinh bột biến tính sản xuất surimi 84 Bảng 3.9 Kết quả phân tích ANOVA về độ bền đông kết surimi cá hố theo tỷ

lệ phối trộn phụ gia đã chọn 85

Bảng 3.10 Kết quả tối ưu hóa tỷ lệ phụ gia bổ sung vào surimi theo phương trình hồi qui và kết quả thực nghiệm kiểm chứng số liệu tối ưu hóa 90 Bảng 3.11 Ảnh hưởng của tỷ lệ tinh bột biến tính xung quanh điểm tối ưu đến độ uốn lát và chất lượng cảm quan surimi cá hố 90 Bảng 3.12 Các chỉ tiêu chất lượng surimi cá hố SX theo quy trình đề xuất 97 Bảng 3.13 Chỉ tiêu vi sinh vật của surimi cá hố sản xuất thử nghiệm 98

Bảng 3.14 Xác định độ bền đông kết của sản phẩm tôm surimi cá hố theo các tỷ lệ

phối trộn phụ gia 98 Bảng 3.15 Phân tích ANOVA độ bền đông kết của sản phẩm tôm surimi cá hố 99 Bảng 3.16 Kiểm chứng số liệu thực nghiệm và phương trình hồi qui theo tỷ lệ phối trộn phụ gia sản xuất sản phẩm tôm surimi cá hố đã chọn 103 Bảng 3.17 Ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến độ uốn lát và chất lượng cảm quan sản phẩm tôm surimi cá hố 106 Bảng 3.18 Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm tôm surimi cá hố sản xuất theo quy trình đề xuất 114 Bảng 3.19 Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm tôm surimi cá hố 114

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ qui trình công nghệ tổng quát sản xuất surimi 5

Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ sản xuất sản phẩm tôm surimi 7

Hình 1.3 Cá hố nguyên liệu tại nhà máy sản xuất surimi 11

Hình 1.4 Các kiểu liên kết tạo gel surimi 20

Hình 1.5 Cơ chế hình thành lưới gel protein trong surimi 23

Hình 1.6 Cấu tạo của tinh bột 24

Hình 1.7 Vi ảnh cấu trúc tinh bột sắn (1500X) 25

Hình 1.8 Amilose và Amilopectin 25

Hình 1.9 Các liên kết gel surimi khi có bột mì 28

Hình 1.10 Vi ảnh tinh bột ngô ở 300C 30

Hình 1.11 Vi ảnh tinh bột ngô ở 600C 30

Hình 1.12 Vi ảnh tinh bột ngô ở 650C 30

Hình 1.13 Vi ảnh tinh bột ngô ở 800C 30

Hình 1.14 Vi ảnh tinh bột ngô ở 850C 31

Hình 2.1 Cá hố 44

Hình 2.2 Cấu tạo của tinh bột biến tính liên kết ngang phosphate 45

Hình 2.3 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 48

Hình 2.4 Bố trí thu và xử lý mẫu nghiên cứu 50

Hình 2.5 Bố trí thí nghiệm rửa thịt cá hố lần một bằng dung dịch cồn 51

Hình 2.6 Sơ đồ thực nghiệm xác định chế độ rửa thịt cá hố tối ưu trong sản xuất surimi 54

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lực ép tách nước thịt cá hố 55

Hình 2.8 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ phụ gia phối trộn thích hợp 56

Hình 2.9 Sơ đồ thực nghiệm tìm công thức phối trộn phụ gia tối ưu trong sản xuất surimi cá hố 58

Hình 2.10 Sơ đồ xác định công thức phối trộn phụ gia tối ưu trong sản xuất sản phẩm tôm surimi cá hố 59

Hình 2.11 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ hương tôm bổ sung thích hợp trong sản xuất sản phẩm tôm surimi cá hố 62

Hình 2.12 Bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến chất

lượng sản phẩm tôm surimi cá hố theo thời gian bảo quản đông 63

Hình 2.13 Bố trí thí nghiệm xác định thời gian hấp thích hợp sản phẩm tôm surimi cá hố 64

Hình 2.14 Bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của công đoạn hấp đến chất lượng sản phẩm tôm surimi cá hố bổ sung TBBT trong bảo quản đông 64

Hình 3.1B Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng và mối tương tác của yếu tố thời gian rửa và tỷ lệ thịt cá/nước rửa trong công đoạn rửa lần một đến độ bền đông kết surimi cá hố 70

Hình 3.1C Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng và mối tương tác của yếu tố thời gian rửa và nồng độ cồn trong công đoạn rửa lần một đến độ bền đông kết surimi cá hố 71

Hình 3.2 Sự thay đổi độ bền đông kết của surimi cá hố rửa bằng các dung dịch khác nhau 76

Hình 3.3 Sự thay đổi điểm cảm quan chung của surimi cá hố rửa bằng các dung dịch khác nhau 77

Hình 3.4 Ảnh chụp cấu trúc cơ thịt 78

Hình 3.5 Ảnh hưởng của lực ép tách nước tới hàm lượng nước của surimi cá hố 80

Hình 3.6 Ảnh hưởng của lực ép tách nước tới điểm cảm quan chung surimi cá hố 80

Hình 3.7 Ảnh hưởng lực ép tách nước tới độ bền đông kết của surimi cá hố 81

Hình 3.8A Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng và mối tương tác của các yếu tố tinh bột biến tính và sorbitol bổ sung đến độ bền đông kết của surimi cá hố 86

Hình 3.8B Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng và mối tương tác của các yếu tố gelatin và sorbitol bổ sung đến độ bền đông kết của surimi cá hố 86

Hình 3.8C Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng và mối tương tác của các yếu tố tinh bột biến tính và gelatin bổ sung đến độ bền đông kết của surimi cá hố 87

Hình 3.9 Hình ảnh chụp cấu trúc surimi cá hố bổ sung 3% tinh bột biến tính 92

Hình 3.10 Biểu đồ so sánh độ bền đông kết surimi cá hố giữa qui trình đề xuất và qui trình tham khảo 93

Hình 3.11 Biểu đồ so sánh điểm cảm quan chung của surimi cá hố giữa qui trình đề xuất và qui trình tham khảo 94 Hình 3.12 Sơ đồ quy trình sản xuất surimi cá hố 96 Hình 3.13 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng và mối tương tác của các yếu tố phụ gia đến độ bền đông kết của sản phẩm tôm surimi cá hố 102 Hình 3.14 Mô hình liên kết giữa protein và sorbitol trong sản phẩm tôm surimi cá

hố 104 Hình 3.15 Mô hình liên kết giữa protein và đường trong sản phẩm tôm surimi cá hố 105 Hình 3.16 Ảnh chụp cấu trúc sản phẩm tôm surimi cá hố khi phối trộn tinh bột biến tính làm phụ gia 107 Hình 3.17 Ảnh hưởng của thời gian nghiền trộn đến độ bền đông kết của sản phẩm tôm surimi cá hố 109 Hình 3.18 Ảnh hưởng của thời gian nghiền trộn đến điểm cảm quan chung của sản phẩm tôm surimi cá hố 110 Hình 3.19 Ảnh hưởng của tỷ lệ hương tôm đến điểm cảm quan chung của sản phẩm tôm surimi cá hố 111 Hình 3.20 Qui trình sản xuất sản phẩm tôm surimi cá hố 112 Hình 3.21 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đông đến độ bền đông kết của sản phẩm tôm surimi cá hố 115 Hình 3.22 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đông đến điểm cảm quan chung của sản phẩm tôm surimi cá hố 117 Hình 3.23 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đông đến lượng dịch thoát ra khi tan giá sản phẩm tôm surimi cá hố 119 Hình 3.24 Ảnh hưởng của thời gian hấp đến chất lượng cảm quan sản phẩm tôm surimi cá hố trong bảo quản đông 121 Hình 3.25 Ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến hiệu suất thu hồi sau hấp của sản phẩm tôm surimi cá hố trong quá trình bảo quản đông 122 Hình 3.26 Kết quả nghiên cứu sự tương quan giữa các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm tôm surimi cá hố theo thời gian bảo quản đông 123

MỞ ĐẦU

Cá tạp là cách gọi chung để chỉ các loại cá có chất lượng cơ thịt không thích hợp cho việc sử dụng để ăn tươi nên giá trị kinh tế thấp Vì thế, để nâng cao giá trị cho các loại cá này, người ta đã chế biến các loại cá tạp thành surimi - chất nền protein được sử dụng để chế biến các sản phẩm có giá trị thương mại cao hơn như sản phẩm mô phỏng tôm, cua,… Do vậy, Bộ Thủy sản trước đây (nay là Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) đã xây một chương trình mang tính quốc gia “Chế biến các sản phẩm có giá trị gia tăng” nhằm đẩy mạnh việc chế biến, xuất khẩu các sản phẩm thủy sản tinh chế trong đó có chế biến surimi từ cá tạp Từ định hướng đó, các nhà chế biến đã tập trung nghiên cứu sản xuất surimi từ cá tạp cũng như sản xuất sản phẩm mô phỏng tôm, cua từ surimi

Hiện tại tất cả các quy trình sản xuất surimi trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đều trải qua giai đoạn xay thịt cá và rửa thịt cá bằng dung dịch acid acetic loãng Mục đích của các công đoạn trên là nhằm loại bỏ các chất gây mùi, gây màu hay rửa chất béo vốn làm ảnh hưởng tới hương vị của surimi cũng như khả năng tạo gel của protein thịt cá Thực tế sản xuất surimi và sản phẩm mô phỏng ở nước ta hiện nay cho thấy mặc dù quá trình rửa thịt cá bằng acid loãng giải quyết được mùi, màu, của thịt cá nhưng dẫn tới làm giảm khả năng tạo gel của protein thịt cá Surimi và sản phẩm mô phỏng từ surimi cá chế biến như vậy thường kém giữ nước, độ bền đông kết, độ uốn lát, chất lượng cảm quan thấp do protein thịt cá

bị tổn thất và biến tính trong quá trình rửa

Ngoài ra, trong sử dụng surimi để sản xuất sản phẩm mô phỏng người ta thường phải bổ sung các loại phụ gia đồng tạo gel với protein thịt cá như tinh bột nhằm làm tăng khả năng giữ nước và cải thiện tính chất lưu biến của sản phẩm Thực tế nghiên cứu cho thấy, các tính chất lưu biến và chất lượng của sản phẩm mô phỏng ngoài việc phụ thuộc vào kỹ thuật chế biến chẳng hạn như chế độ rửa còn phụ thuộc vào cấu tạo, tính chất và thành phần của tinh bột bổ sung Nếu tinh bột chứa nhiều amylose thường làm chất lượng surimi và sản phẩm mô phỏng kém, khả năng bền khi bảo quản lạnh bị hạn chế, Nếu sử dụng tinh bột giàu amylopectin thì

chất lượng surimi và sản phẩm mô phỏng được cải thiện nhưng nếu sử dụng nhiều

có thể làm giảm chất lượng của sản phẩm Hơn nữa mỗi loại thịt cá khác nhau thì cần phải bổ sung một loại tinh bột khác nhau Song hiện chưa thấy có các nghiên cứu công bố đầy đủ về lĩnh vực này

Cá hố là loại cá tạp có sản lượng lớn, ước tính sản lượng cá hố hàng năm ở Việt Nam vào khoảng 400.000 tấn, chiếm 1/8 trong sản lượng cá tạp khai thác ở Việt Nam Hiện cá hố được đa số các doanh nghiệp sản xuất surimi ở Việt Nam sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất surimi Cá hố có cơ thịt mềm nên dễ bị dập nát khi đánh bắt chung với các loại cá khác theo phương pháp giã cào, sử dụng nguồn nguyên liệu như vậy để sản xuất surimi thì chất lượng của surimi thấp Do đó, các nhà sản xuất thường phải sử dụng nhiều loại phụ gia đặc biệt là các muối phosphate nhằm cải thiện tính chất lưu biến của surimi, thậm chí còn dẫn tới việc lạm dụng muối phosphate trong sản xuất – nguy cơ gây mất an toàn thực phẩm

Do vậy việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu sử dụng tinh bột biến tính nhằm

nâng cao độ dẻo, độ dai và độ bền đông kết của sản phẩm tôm surimi cá hố

(Trichiurus haumenla)” là cần thiết với mong muốn xây dựng các dữ liệu khoa học

hoàn toàn mới, đầy đủ về:

 Sử dụng nguyên liệu cá hố là đối tượng mới trong sản xuất surimi

 Lần đầu tiên dung dịch cồn thực phẩm được sử dụng trong công đoạn rửa thịt

cá hố trong sản xuất surimi

 Sử dụng tinh bột biến tính là phụ gia mới trong sản xuất surimi cá hố

 Sử dụng tinh bột biến tính làm phụ gia nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm tôm surimi cá hố

 Chuyển giao thành công công nghệ sản xuất surimi cá hố cho Công ty TNHH Hòa Thắng, góp phần cải thiện năng lực xuất khẩu mặt hàng này vào thị trường Nhật Bản

Mục đích của luận án

Nghiên cứu hoàn thiện công đoạn rửa thịt cá hố và sử dụng phụ gia tinh bột biến tính nhằm đáp ứng nâng cao độ dẻo, độ dai và độ bền đông kết của surimi cá

hố và sản phẩm tôm surimi cá hố

Nội dung nghiên cứu của luận án

1) Xác định thành phần cơ bản của nguyên liệu cá hố

2) Nghiên cứu tối ưu công đoạn rửa thịt cá và phối trộn phụ gia tinh bột biến tính trong sản xuất surimi cá hố

3) Nghiên cứu tối ưu quá trình phối trộn phụ gia tinh bột biến tính trong sản xuất sản phẩm tôm surimi cá hố

4) Nghiên cứu ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến chất lượng sản phẩm tôm surimi cá hố trong bảo quản đông và chế biến nhiệt

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa nghĩa thực tiễn của luận án

Đề tài lần đầu tiên công bố nghiên cứu một cách đầy đủ về công đoạn rửa thịt

cá hố bằng dung dịch cồn thực phẩm, cũng như việc sử dụng tinh bột biến tính làm chất đồng tạo gel trong sản xuất surimi và sản phẩm tôm surimi cá hố Các kết quả nghiên cứu của đề tài là những dẫn liệu có giá trị về qui luật biến đổi của độ dẻo, độ dai và độ bền đông kết của surimi cũng như sản phẩm tôm surimi cá hố trong quá trình sản xuất và bảo quản đông Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể sử dụng bổ sung vào giáo trình “Sản xuất các sản phẩm thủy sản có giá trị gia tăng” đang được giảng dạy tại Trường Đại học Nha Trang

Mặt khác, kết quả nghiên cứu của đề tài còn là cơ sở để Công ty TNHH Thủy sản Hòa Thắng hoàn thiện chất lượng surimi xuất khẩu vào thị trường Hàn Quốc và Nhật Bản

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SURIMI VÀ SẢN PHẨM TÔM SURIMI

1.1.1 Giới thiệu chung về surimi

Surimi là thịt cá nghiền nhỏ, rửa sạch không có mùi vị và màu sắc đặc trưng,

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của surimi (%) [9]

Phối trộn

Sản phẩm

mô phỏngPhụ gia

Phụ gia

Nước rửaThu hồi protein

Nước thải

Xử lýNước sạch

Hình 1.1 Sơ đồ qui trình công nghệ tổng quát sản xuất surimi [9]

Cá nguyên liệu qua công đoạn xử lý chặt đầu, moi ruột, tách xương, da, vây bằng phương pháp thủ công hay cơ giới tuỳ thuộc vào điều kiện sản xuất Tiếp theo

là quá trình làm nhỏ thịt cá và tinh chế thịt cá bằng cách rửa thịt cá, nhằm tách các chất như khoáng, màng đen nội tạng, lipid, protein hòa tan và các sản phẩm của quá trình thủy phân protein

Trong quá trình rửa sẽ có một phần protein hoà tan thoát ra nước rửa Để hạn chế ô nhiễm môi trường, tận dụng protein từ nước rửa, nâng cao hiệu quả kinh tế cần có biện pháp thu hồi protein từ nước rửa thịt cá Thịt cá cần phải được rửa bằng nhiều chu kỳ, sau mỗi lần rửa cần phải loại nước để tạo điều kiện thuận lợi cho các lần rửa sau Sau quá trình rửa cần có quá trình ép tách nước hoặc ly tâm tách nước lần cuối trước khi đem sang công đoạn nghiền trộn phụ gia Bán thành phẩm được định hình, bao gói và cấp đông và bảo quản đông [9],[84]

1.1.2 Giới thiệu chung về sản phẩm mô phỏng từ surimi

Các nhà khoa học ở nước ta và trên thế giới đã khẳng định cần phải phát triển công nghệ sản xuất các sản phẩm mô phỏng từ surimi để nâng cao ý nghĩa và giá trị của surimi Thực tiễn cũng đã chứng minh giá trị thực phẩm đích thực cũng như giá trị gia tăng của surimi chính là sản phẩm mô phỏng, sản phẩm được sản xuất dựa trên chất nền protein của surimi Vì thế song song với sự phát triển của ngành công nghệ sản xuất surimi, công nghệ sản xuất chế biến các sản phẩm mô phỏng dựa trên

cơ sở của surimi cũng phát triển không ngừng Các loại sản phẩm mô phỏng tôm, cua, ghẹ, xúc xích, thịt heo, thịt bò được sản xuất từ bán thành phẩm surimi, là chất nền protein, chưa có mùi vị đặc trưng của một thực phẩm đích thực Từ surimi qua quá trình rã đông, phối trộn các phụ gia như hương liệu, tinh bột, đường, muối, lòng trắng trứng, qua công đoạn nghiền trộn, tạo hình sản phẩm mô phỏng, phối màu lên bề mặt của sản phẩm, định hình và bao gói sản phẩm

Từ những nghiên cứu sản xuất các loại sản phẩm mô phỏng, trên thị trường thế giới đã xuất hiện nhiều sản phẩm mô phỏng đa dạng về chủng loại ở các nước khối EU là Pháp, Tây Ban Nha, Italia và Anh thường tiêu thụ sản phẩm giả thịt cua, càng cua bao bột, tôm và tôm hùm, xúc xích từ surimi bổ sung thịt mực, các sản phẩm có dạng hình đũa và bao bên ngoài bằng bột bánh quy, rán dòn bằng dầu thực vật, có hai loại mặn và ngọt, các sản phẩm thu được có hình dáng bên ngoài hấp dẫn, có độ chắc, không bị gãy, mùi vị ngon Ở Nhật Bản ngoài các sản phẩm truyền thống như kamaboco còn xuất hiện nhiều các sản phẩm mô phỏng khác sản xuất từ surimi như dạng sản phẩm mô phỏng khoai tây rán bằng cách định hình hỗn hợp surimi thành khối mịn, cắt nhỏ dạng vẩy phơi khô, sản phẩm giả miếng thịt vẹm, sò biển, thịt cua giả hình que, người ta dùng khối lượng bột nhuyễn ở hai dạng khác nhau về công thức pha chế và công dụng: một loại chất cơ bản của que cua, loại khác dùng làm chất phủ bề mặt que cua giả có nhuộm đỏ Thành phần chủ yếu của hỗn hợp bột nhuyễn là thịt cá trộn với một số chất phụ gia như chất thơm của cua, muối ăn, tinh bột, lòng trắng trứng, bột ngọt, đường… còn thành phần thịt cá nhuộm màu cũng pha chế như trên, trong đó có pha chất tạo màu[68],[72]

Trong lĩnh vực sản xuất sản phẩm mô phỏng, vấn đề quan trọng nhất là pha chế phối trộn phụ gia vì nó quyết định chất lượng sản phẩm mô phỏng và ảnh hưởng trực tiếp đến lợi ích kinh tế của cơ sở sản xuất Nhà sản xuất có thể bổ sung vào sản phẩm mô phỏng khoảng 20% - 30% sản phẩm tự nhiên ví dụ như bổ sung thêm thịt tôm vào sản phẩm tôm surimi Tuy nhiên cần hạn chế phối chế tỷ lệ nguyên liệu tự nhiên, vì vô hình chung công nghệ này đã làm tăng tỷ trọng của khối lượng nguyên liệu tự nhiên lên một cách đáng kể và do đó trong sản xuất lớn, sẽ làm tăng giá thành sản phẩm, giảm hiệu quả kinh tế

Các bước công nghệ chính trong sản xuất sản phẩm tôm surimi được mô tả khái quát trên Hình 1.2

Surimi đông lạnh



 Tinh bột 

Sorbitol 

Đường 

Phối trộn phụ gia  Hương tôm

 Nghiền trộn

 Tạo hình

 Định hình

 Bao gói - Bảo quản Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ sản xuất sản phẩm tôm surimi [9]

Surimi có chất lượng tốt được cấp đông ở nhiệt độ -400C ÷ - 45 0C đến nhiệt

độ tâm sản phẩm ≤ -180C, sau đó được bảo quản đông với nhiệt độ tâm sản phẩm ≤ -180C Nguyên liệu surimi đông lạnh được tiến hành rã đông bằng cách cho vào túi

PE bao buộc chặt đầu và đặt dưới vòi nước chảy cho đến khi khối surimi phục hồi trạng thái trước khi làm đông

Tiếp theo là công đoạn phối trộn phụ gia với mục đích gia tăng độ dẻo, độ dai,

độ bền đông kết và giá trị cảm quan cho sản phẩm, ngoài ra còn có tác dụng bảo

quản Các chất phụ gia đưa vào phối trộn bao gồm tinh bột hoặc tinh bột biến tính, sorbitol, đường, hương tôm, nước và tiến hành nghiền trộn trong thời gian 15 phút

và đem đi tạo hình tôm bằng khuôn ép Sản phẩm tôm surimi được đưa đi định hình với mục đích tạo điều kiện cho quá trình Suvari tiếp tục xảy ra Sản phẩm được cho vào túi PE để hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật và hạn chế sự tiếp xúc với không khí Sản phẩm sau khi định hình phải có bề mặt mịn, bóng Thời gian định hình là 1 giờ ở điều kiện nhiệt độ phòng Sản phẩm sau khi định hình được bao gói chân không, bảo quản đông với nhiệt độ tâm sản phẩm ≤ -180C [1]

1.1.3 Nguyên liệu sản xuất surimi và sản phẩm mô phỏng

Nguồn nguyên liệu sản xuất surimi rất đa dạng và phong phú, từ các loài cá sống tầng đáy, tầng giữa, tầng nổi, cá có kích thước to, nhỏ, nhưng xu hướng chung nhất là sản xuất surimi từ cá kém giá trị kinh tế, do đó việc sản xuất surimi càng có

ý nghĩa khoa học và kinh tế hơn

Hiện nay trên thế giới, nguyên liệu chủ yếu để sản xuất surimi là những loại

cá thuộc họ cá tuyết, ở Nhật 95% surimi được sản xuất từ cá minh thái Ở các nước phát triển khác, surimi được sản xuất từ cá minh thái, cá tuyết đại dương, cá thuộc

họ cá đù, bộ cá vược (Micropogonias và Pseudosiaens) Mặc dù họ cá tuyết là

nguyên liệu chính để sản xuất surimi nhưng trên thị trường thuỷ sản thế giới, surimi

còn được sản xuất từ các loài cá khác thuộc các họ cá bơn với các chi Parophrys

vetulus, chi Bothidae, chi Pleunronectidae và sản xuất từ cá Khek Thái Bình Dương

và Đại Tây Dương [73]

Những thành tựu hiện đại trong lĩnh vực sản xuất surimi cho phép sử dụng nhiều loại cá tầng nổi mà trong thịt của chúng có hàm lượng nước cao và cấu trúc

cơ không ổn định, thịt mềm Một nguồn nguyên liệu quan trọng nữa để sản xuất surimi là các loại cá sống ở tầng nước giữa ngoài đại dương, thịt của chúng dễ hút nước và trong một số trường hợp, thịt của chúng còn chứa cả độc tố Quá trình xay nhỏ và rửa thịt bằng nước của những loài cá này khi chế biến cho phép nâng cao chất lượng thực phẩm của chúng [84]

Những nguyên liệu tiềm năng có thể được sử dụng và chế biến surimi còn là

cá nục, cá nhám, cá hố, cá mòi dầu và rất nhiều cá tạp khác thường gặp trong các

mẻ lưới khi khai thác tôm Sản xuất surimi từ cá mintai và cá trích cùng các loại cá khác đang được các chuyên gia Mỹ có sự hỗ trợ của chuyên gia Nhật tích cực nghiên cứu và hoàn thiện

Hai nhà nghiên cứu Bremner và Svell của Cộng hòa liên bang Đức đã nghiên cứu khả năng chế biến surimi từ các loài cá nhiệt đới trong đó có cá sạo, cá gúng, cá hồng và cá mối Sản phẩm thu được từ các loài cá này có chất lượng thấp, có mùi và trong sản phẩm có lẫn xương dăm, vảy, da rất khó làm sạch khi chế biến Các nhà nghiên cứu Nhật Bản coi cá nhám là nguyên liệu tiềm năng để sản xuất surimi, vì hàm lượng đạm cao và sản lượng khai thác lớn [68], [72]

Nguồn nguyên liệu được các nhà nghiên cứu chú ý nhiều nhất là các loại cá tạp sống ở tầng mặt, sản lượng khai thác chúng hàng năm lên tới 20 triệu tấn, một nửa sản lượng đó đang dùng để chế biến thức ăn cho gia súc và sản phẩm công nghiệp do chưa có công nghệ hữu hiệu để tận dụng chúng làm thực phẩm Với các loại cá này, công nghệ hữu hiệu nhất là công nghệ sản xuất surimi Ngoài ra nguyên liệu được nghiên cứu sản xuất surimi còn gồm các loài cá thu, cá nục, cá đổng, cá

đù, cá chình biển, cá ngừ mắt to, cá vền biển, cá tuế và cả mực [49], [86]

Chất lượng surimi phụ thuộc vào loài cá, độ tươi của cá nguyên liệu, mùa vụ khai thác và vùng khai thác của nguyên liệu Các loài cá khác nhau sẽ cho chất lượng surimi cũng khác nhau Các loài cá khác nhau sẽ ảnh hưởng đến màu sắc, độ bền gel của surimi Khi cấu trúc protein trong thịt cá hình thành hoàn chỉnh thì độ đàn hồi tốt, nhưng nếu lượng mỡ trong thịt cá nhiều, mô mỡ phân tán ra xen vào giữa các mô thịt cá thì liên kết mạng lưới bị đứt và sản phẩm mất tính đàn hồi Vì vậy các loài cá béo có hàm lượng mỡ cao như cá trỏng, cá thu đao, cá bạc má thì khó tạo liên kết mạng lưới gel Các loài cá có độ đàn hồi của thịt cá tốt như cá mối, nục, chuồn, nhám thì khả năng tạo gel của chúng tốt hơn Tuy nhiên hàm lượng mỡ không nhất thiết liên quan một cách tỷ lệ với độ đàn hồi mà nó còn quyết định bởi

sự khác nhau về lượng và chất của myozin thịt cá [31],[37],[60]

Độ tươi của cá nguyên liệu ảnh hưởng đến mùi, vị, màu sắc, độ bền đông kết của surimi Vì cá nguyên liệu bị ươn thối là do vi sinh vật, enzyme hoạt động mạnh khi đó nó sản sinh ra các sản vật cấp thấp làm ảnh hưởng tới màu sắc, mùi, vị, độ bền đông kết của surimi Sự tươi tốt của nguyên liệu phụ thuộc vào quy trình đánh bắt, điều kiện thu mua, kỹ thuật vận chuyển, kỹ thuật bảo quản và thời gian bảo quản nguyên liệu Để sản xuất ra surimi có chất lượng tốt, người ta sản xuất ngay trên tàu đánh cá ngoài khơi hoặc chế biến surimi từ nguyên liệu bảo quản không quá

2 ngày ở nhiệt độ 2÷4oC [77], [81] Nếu thời gian bảo quản dài hơn kể cả bảo quản đông cũng làm cho chất lượng surimi thấp vì bảo quản đông sẽ làm thay đổi trung tâm ưa nước, hiện tượng kết tinh lại các tinh thể nước đá làm cá bị mất nước ảnh hưởng đến chức năng tạo gel sau này [44],[76]

Chất lượng surimi còn phụ thuộc vào mùa vụ và ngư trường khai thác nguyên liệu Chất lượng cá tốt nhất vào lúc cá phát triển đầy đủ, các thành phần có trong cá hoàn thiện hơn Ở thời điểm này cá sử dụng làm nguyên liệu là tốt nhất, nhưng mặt khác vào giai đoạn này lượng mỡ trong thịt cá cũng cao nhất Vì thế đối với các loài

cá béo không nên dùng cá vào đúng vụ và không nên dùng cá vào đúng thời kỳ sinh sản làm nguyên liệu sản xuất surimi

Khâu xử lý bao gồm rửa sạch nguyên liệu, loại bỏ đầu, nội tạng, xương, da, vây, vảy, xương dăm Khâu này cần thao tác cẩn thận không để cơ thịt bị dập, tránh lây nhiễm vi sinh vật và enzyme có trong nội tạng ra ngoài làm cho cơ thịt mau bị ươn dẫn đến giảm chất lượng sản phẩm Tách xương cá là khâu rất quan trọng trong quá trình sản xuất Nếu còn lẫn xương trong surimi sẽ gây tổn thương cơ quan tiêu hóa, làm giảm giá trị cảm quan, độ bền đông kết của sản phẩm Nếu lượng xương trong surimi vượt quá 2÷3% có thể làm cho hàm lượng Florit vượt quá ngưỡng cho phép về độc hại Tủy có trong xương cá có thể làm tăng khả năng oxy hóa chất béo, gây hư hỏng sản phẩm [72], [75]

+ Giới thiệu về cá hố nguyên liệu (Trichiurus haumenla)

Cá hố có thân hình cái dải, dài, rất dẹp bên, đuôi thót nhỏ như một gai dài dẹt đầu dài, dẹp bên Chiều dài thân bằng 14,3 - 15,0 lần chiều cao thân, bằng 7,3 - 7,5

lần chiều dài đầu Xương nắp mang mỏng, rộng, mép trơn Mắt tròn, lớn, khoảng cách hai mắt hơi lõm Miệng rất rộng, hàm dưới dài hơn hàm trên Răng nanh hình ngạnh câu, dẹt, khoẻ Xương lá mía và xương khẩu cái không có răng Khe mang rất rộng, lược mang nhỏ và thưa Thân không phủ vảy Đường bên hoàn toàn chạy đến sau vây ngực thì võng hẳn xuống gần viền bụng và chạy thẳng đến đuôi Vây lưng rất dài và tương đối cao, vây hậu môn thoái hoá, gai vây chỉ còn dạng mấu Không

có vây bụng và vây đuôi, toàn thân màu trắng bạc Cá lớn ở nửa phía trên vây lưng màu xám, có nhiều chấm đen nhỏ, đỉnh các gai trước màu đen, mút mõm màu đen Theo thống kê cá hố có khoảng 42 loài, có nhiều loài cá hố sống dưới biển sâu vào ban ngày và nổi lên tầng nước mặt kiếm ăn vào ban đêm [13]

Hình 1.3 Cá hố nguyên liệu tại nhà máy sản xuất surimi

Cá hố là loài cá có cơ thịt màu trắng, surimi sản xuất từ cá hố cho chất lượng cảm quan về màu sắc rất cao, thường đạt được điểm cảm quan màu sắc xếp hạng đặc biệt Cá hố nguyên liệu dùng sản xuất surimi thường được đánh bắt theo phương pháp giã cào, cá hố loại này có kích thước không đồng đều, phần lớn cá chưa trưởng thành, điều kiện đánh bắt, vận chuyển, bảo quản không đảm bảo nên cá

có cơ thịt mềm, lỏng lẻo, tỷ lệ thịt cá khá thấp nên sản xuất surimi có chất lượng không cao Bên cạnh đó do đặc điểm của cơ thịt cá hố có kích thước ngắn, cấu trúc lỏng lẻo nên dễ bị biến đổi làm suy giảm độ dẻo, độ dai, độ bền đông kết dưới tác động của dung dịch rửa (base, acid) Vì vậy cần thiết nghiên cứu, tìm kiếm dung dịch rửa phù hợp, hạn chế sự tác động làm suy giảm độ bền đông kết, độ dẻo, độ dai surimi cá hố Bên cạnh đó, cần có nghiên cứu tìm kiếm phụ gia đặc hiệu để cải thiện

độ bền đông kết, độ dẻo và độ dai surimi cá hố, đặc biệt là hiện tượng suy giảm chất lượng surimi cá hố trong quá trình bảo quản đông

1.2 NHỮNG CÔNG ĐOẠN QUAN TRỌNG VÀ CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SURIMI

1.2.1 Công đoạn rửa thịt cá

Rửa là một công đoạn quan trọng trong quy trình sản xuất surimi Việc rửa liên tiếp thịt cá nhằm làm sạch thịt cá khỏi muối khoáng, protein hòa tan, các mảnh nội tạng, vi khuẩn, các sản phẩm gây mùi tanh khai, các chất tan trong nước như máu và các tạp chất khác, đồng thời cũng có tác dụng làm giảm lượng mỡ trong surimi Rửa còn tác động nhiều mặt tới chất lượng surimi và hiệu suất thu hồi Với các loài cá khác nhau thì chế độ rửa cũng khác nhau, rõ ràng sau khi rửa thì một phần protein, vitamin, khoáng, lipid sẽ mất đi Sau quá trình rửa, hầu như surimi chỉ chứa các protein liên kết là chủ yếu

Công đoạn rửa thịt cá ngoài nâng cao chất lượng sản phẩm, còn có ý nghĩa giảm thiểu tác động của công đoạn này đến môi trường Vì vậy trong công nghệ sản xuất surimi, công đoạn rửa được nhiều nhà khoa học trên thế giới và trong nước quan tâm nghiên cứu Quá trình rửa phụ thuộc vào thời gian khuấy đảo, tốc độ khuấy đảo, tỷ lệ nước rửa, chu kỳ rửa, bản chất thành phần nước rửa, nhiệt độ nước rửa, độ cứng và pH của nước rửa

Hiệu suất loại bỏ các chất tan trong nước phụ thuộc vào thời gian rửa, tốc độ khuấy đảo, tỷ lệ nước rửa và chu kỳ rửa Nếu thời gian rửa quá dài và khuấy đảo quá mức tạo ra quá trình hydrat mạnh của protein làm khó khăn cho khâu tách nước sau này Vì vậy thời gian tiếp xúc của thịt cá trong nước phải được giữ ở mức vừa phải nhưng phải đủ lâu để loại bỏ các chất gây mùi và tốc độ khuấy đảo nên ở một giới hạn nhất định[71]

Thời gian khuấy đảo được đề nghị là 9 phút hoặc nhỏ hơn vì hiệu quả loại bỏ chất hòa tan tăng mạnh ở điểm giới hạn 9 phút sau đó cân bằng Johnson đề nghị tốc độ khuấy đảo là 10 ÷ 30 vòng/phút [68]

Việc chọn tỷ lệ nước thích hợp còn cần xem xét thêm cả chu kỳ rửa, tỷ lệ nước rửa càng lớn thì chu kỳ rửa càng nhỏ Tuy nhiên quan hệ này còn phụ thuộc vào các nhân tố khác như quy mô làm sạch nguyên liệu ban đầu, kỹ thuật chặt đầu, moi

ruột, kỹ thuật fillet Nguyên liệu tươi hơn, sạch hơn, ít chất béo hơn thì số chu kỳ rửa có thể giảm Số chu kỳ rửa phụ thuộc vào tỷ lệ nước rửa so với thịt cá và mức yêu cầu của các chất chiết được tương ứng [91]

Trong quá trình rửa, các chất hoà tan vào nước rửa với tốc độ khác nhau, trong

đó nhanh nhất là các chất khoáng, vitamin, acid amin, chậm nhất là các chất protein hoà tan Cũng chính vì lý do đó mà các nhà khoa học đã lấy đối tượng là protein hoà tan để nghiên cứu xác định chế độ rửa thích hợp trong sản xuất surimi Do hoà tan các chất trong đó có protein nên đã làm cho trọng lượng thịt cá giảm đi Sự nghiên cứu này còn cho phép xác định được lượng protein thất thoát sau quá trình rửa thịt

cá của công nghệ rửa Sự hao tổn chất khô xấp xỉ 30% trọng lượng thịt cá, tuy nhiên phụ thuộc vào từng loại nguyên liệu[30]

Tỷ lệ thịt cá so với nước rửa được đề nghị là 1/6 và số chu kỳ rửa là 3 lần vì rửa lần 3 và 4 lượng chất chiết được không hơn nhau nhiều Sau lần rửa 3, lượng chất chiết còn lại trong surimi không đáng kể trong mọi tỷ lệ nước rửa [9]

Bản chất và thành phần nước rửa cũng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của surimi, đặc biệt là surimi được sản xuất từ các loại cá có mùi vị, màu sắc đặc trưng Việc khử màu và khử mùi được tiến hành ở công đoạn rửa Tùy thuộc vào tính chất của nguyên liệu đem vào sản xuất mà chọn dung dịch rửa và nồng độ cho phù hợp Các loại kiềm thường dùng trong quá trình rửa thịt cá là soda (NaHCO3) hoặc Na2CO3 Nếu dùng dung dịch kiềm hoá có thể hạn chế được sự thuỷ phân protein và lại có thể khử mỡ triệt để hơn Tuy nhiên khi rửa trong môi trường kiềm sẽ gây ra một số nhược điểm là không khử triệt để được mùi tanh của cá, làm tăng hoạt tính enzyme cathepsin, điều này không có lợi trong bảo quản surimi sau này, làm độ bền đông kết gel protein của surimi suy thoái

Do vậy, trường hợp cá có nhiều mỡ thì nên sử dụng dung dịch rửa là kiềm loãng Khi sử dụng dung dịch kiềm cần lưu ý nghiên cứu xác định nồng độ thích hợp, vừa đảm bảo hiệu quả tẩy tạp chất phi protein nhưng lại ít ảnh hưởng tới mạch phân tử protein

Trong môi trường kiềm, chất béo sẽ tạo thành nhũ tương và một phần bị thủy phân:

Xử lý bằng soda thực phẩm cũng được dùng trong phương pháp sản xuất surimi Kết quả cho thấy hàm lượng mỡ giảm đến 80%

Rửa bằng dung dịch acid thì tác dụng tẩy màu, mùi của thịt cá rất tốt, hạn chế

sự thối rữa của sản phẩm Tuy nhiên rửa bằng dung dịch acid có nhược điểm làm thịt cá bị nhũn dẫn đến độ bền đông kết của sản phẩm giảm và thịt cá có mùi của acid, nhất là khi chọn loại acid và nồng độ acid không thích hợp Trong các loại acid thực phẩm như acid lactic, acid citric, acid acetic thì acid acetic có tác dụng khử mùi tốt nhất, ở nồng độ thấp đã có tác dụng rõ rệt và không gây độc hại đối với sức khỏe người sử dụng, hơn nữa thuộc loại rẻ tiền dễ kiếm

Cơ chế khử NH3 và urea bằng acid:

CO(NH+3 )2 + 2RCOO- → CO(NH3 )2(RCOO)2

Trong môi trường acid, urea cũng bị thủy phân:

CO(NH2)2 + 2H2O → CO(OH)2 + 2NH3

NH4OH + RCOOH → RCOONH4 + H2O

Xử lý bằng acid thì trimetylamin cũng bị trung hòa:

(CH3)3NH+ + RCOO- → (CH3)3NH (RCOO)

Bản chất khử mùi là các phản ứng xảy ra làm thay đổi điện tử của nguyên tử nitơ trong chất gây mùi, từ đó làm giảm bớt hoặc làm mất mùi của chúng Hiệu quả khử mùi tanh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, thời gian, nồng độ chất khử mùi, loài cá, độ dày thịt cá

Hiện nay đối với cá nhám và một số loài cá khác có cơ thịt trắng thường dùng acid acetic ở dạng dung dịch loãng để rửa cá Cá nhiều mỡ dùng NaHCO3 pha thành dung dịch pH = 7,5 để rửa sẽ có tác dụng khử mỡ tốt

Nếu nước rửa có mang tính acid hoặc base thì thường được rửa lại bằng nước thường Một số tác giả cho rằng rửa lại bằng nước thường có tác dụng pha loãng nồng độ acid hoặc base trong thịt cá, đưa pH về môi trường trung tính và làm phục hồi chức năng của thịt cá [9]

+ Môi trường rửa là cồn thực phẩm

Cồn thực phẩm hay còn gọi là rượu etylic (ethanol) có công thức hóa học là

C2H5OH Cồn là một chất lỏng, không màu, trong suốt, mùi thơm dễ chịu và đặc trưng, vị cay, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 150C), dễ bay hơi (sôi ở nhiệt độ 78,39 0C), hóa rắn ở -114,15 0C, tan vô hạn trong nước [8]

Nguyên liệu sản xuất cồn thực phẩm chủ yếu là khoai mì, rỉ đường, ngô Cồn thực phẩm khác với cồn công nghiệp ở chỗ nó không chứa các tạp chất gây độc, có hàm lượng aldehyt thấp (<50mg/l), hàm lượng metanol <0,1mg/l Cồn thực phẩm

sử dụng phổ biến trong ngành sản xuất nước giải khát[10]

Cồn có khả năng khử được mùi tanh là do bản chất của cồn là một dung môi hữu cơ, nó có khả năng hòa tan các chất gây mùi: TMA, urea, acid béo cao phân tử

Nhìn chung, nước rửa phải đạt giá trị pH xấp xỉ tự nhiên để protein không bị biến tính và duy trì khả năng tạo gel Nước rửa phải là nước mềm đạt tiêu chuẩn nước sạch dùng trong chế biến thực phẩm theo quy định của bộ Y tế [7]

1.2.2 Quá trình bổ sung và nghiền trộn phụ gia

Đây là công đoạn có tính chất quyết định đến sự tạo gel của surimi cá hố và sản phẩm tôm surimi cá hố Quá trình nghiền trộn là tác dụng vào thịt cá một lực cơ học liên tục Do tác dụng của lực cơ học cùng với vai trò của nước, protein bị biến tính, dãn mạch và xuất hiện các liên kết tạo gel surimi, làm cho sản phẩm có độ dẻo dai, độ bền chắc

Trong quá trình này còn được bổ sung thêm một số phụ gia như tinh bột biến tính, gelatin, sorbitol, đường [33], [53], [90] Các phụ gia đóng vai trò quan trọng trong việc gia tăng độ dẻo, độ dai, độ bền đông kết và chất lượng cảm quan của surimi và sản phẩm tôm surimi Thời gian nghiền trộn cũng có một giới hạn nhất định Nếu ngắn quá lưới gel chưa hình thành làm cho độ bền gel giảm Nếu kéo dài thời gian nghiền trộn sẽ làm cho surimi bị sẫm màu [51]

Các chất phụ gia bổ sung vào surimi và sản phẩm mô phỏng

+ Mục đích sử dụng phụ gia thực phẩm

- Cải thiện độ dẻo, độ dai, độ bền đông kết và chất lượng cảm quan sản phẩm

- Cải thiện giá trị dinh dưỡng của thực phẩm

- Cải thiện việc bảo quản thực phẩm, giảm hiện tượng suy giảm chất lượng sản phẩm trong thời gian bảo quản đông, kéo dài thời gian lưu trữ

- Đáp ứng thị hiếu, nhu cầu của người tiêu dùng

Khi nghiên cứu sử dụng phụ gia trong lĩnh vực chế biến thủy sản nói chung hay trong công nghệ sản xuất surimi và sản phẩm mô phỏng phổ biến là các chất phụ gia bổ sung nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm như tạo màu sắc, mùi vị, độ dẻo, độ dai, độ bóng, mịn và hạn chế được các hiện tượng suy giảm CLCQ của sản phẩm trong quá trình bảo quản, phải căn cứ vào pháp luật của Việt Nam và các nước nhập khẩu để tránh các thiệt hại có thể xảy ra

Các chất chống oxy hóa chất béo surimi

Các acid béo không no cao phân tử chiếm một tỷ lệ cao trong thành phần chất béo trong surimi Chúng rất nhạy cảm với các phản ứng thủy phân và dễ bị oxy hóa Trong surimi các quá trình này tiến triển rất nhanh chóng Sự thủy phân các

triglycerid và các phospholipid của surimi làm tăng đáng kể lượng acid béo tự do trong chúng dẫn đến mùi vị lạ có ở surimi, dễ làm giảm độ bền đông kết của sản phẩm Nhiệt độ cao và thời gian bảo quản surimi kéo dài sẽ làm tăng nhanh quá trình hư hỏng do oxy hóa lipid của nó Để làm bền lipid trong surimi người ta thường dùng các chất chống oxy hóa Theo số liệu của FAO các chất được phép sử dụng là:

Các chất chống oxy hóa tự nhiên như hành, tỏi, dầu, đậu tương, amino acid, hỗn hợp gia vị Các hóa chất như polyphosphate, butylhydroxy anizon (BHA), acid ascocbic, acid citric, etyllendiamin tetraacetic (EDTA), các chất chống oxy hóa gốc phenol: BHA, BMT, BHQ Bên cạnh đó cần hạn chế sự tiếp xúc với oxy trong quá trình chế biến như nghiền trộn thịt cá trong điều kiện chân không, mạ băng và bao gói chân không sản phẩm [55], [62]

Các chất làm bền màu sắc surimi

Hình thức và màu sắc là những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng surimi Màu sắc của surimi hình thành dưới tác dụng của nhiều yếu tố trong quá trình chế biến, đặc biệt là dưới tác dụng của khâu nghiền trộn Một số sản phẩm biến đổi về hóa học do vi sinh vật hoặc không do vi sinh vật, sự oxy hóa lipid và sắc

tố cũng gây biến đổi màu sắc Ngoài ra các thành phần bổ sung trong quá trình sản xuất surimi cũng ảnh hưởng đến màu sắc của surimi [79],[82]

Các chất làm bền protein trong surimi

Trong các tính chất chức năng của protein cá, quan trọng nhất là khả năng tạo gel đàn hồi, khả năng giữ nước và khả năng chịu nhiệt về cấu trúc Các tính chất chức năng này được duy trì trong trường hợp protein sợi cơ vẫn ở dạng nguyên và quá trình phân giải protein được hạn chế đến mức tối thiểu Song trong quá trình sản xuất và bảo quản surimi thì protein thịt cá đã bị biến đổi nhiều

Để ngăn ngừa các biến đổi của protein và nâng cao các tính chất chức năng của chúng, người ta đề xuất ra hàng loạt các chất làm bền như: các muối phosphate, muối

ăn, glucose, lactose, saccharose, các polysaccharide, triglyceride, monoglyceride, lysin hỗn hợp các acid amin, các loại keo thực vật như alginate, pectin, các loại rượu

có chứa nhiều nhóm chức như: glyceryl và propylen glycol [40], [49], [53]

Nếu surimi được cấp đông sau đó mới sản xuất sản phẩm mô phỏng thì cần bổ sung các chất làm bền protein trước khi cấp đông Nếu surimi không cấp đông mà được chế biến ngay thành các sản phẩm mô phỏng có qua xử lý nhiệt thì chỉ cần một lượng hạn chế các chất làm bền protein [44], [46], [49]

Ảnh hưởng của các chất đồng tạo gel

Các chất đồng tạo gel là các chất có khả năng trộn lẫn với protein Khi nghiền trộn các liên kết tạo gel sẽ diễn ra giữa chúng với protein hoặc giữa chúng với nhau Chất lượng surimi phụ thuộc vào các chất đồng tạo gel khác nhau và tỷ lệ phối trộn chúng Chất đồng tạo gel thường dùng trong sản xuất surimi là tinh bột và gelatin [33], [57]

1.2.3 Sự hình thành, điều kiện và cơ chế tạo gel

1.2.3.1 Sự hình thành thể gel của protein thịt cá

Sự hình thành thể gel của protein thịt cá là hiện tượng sau khi thịt cá bị biến tính chúng tập hợp lại thành mạng lưới không gian ba chiều có trật tự

Khả năng tạo gel là một trong những tính chất chức năng rất quan trọng của protein nói chung và protein thịt cá nói riêng, đóng vai trò chủ yếu trong tạo cấu trúc, là cơ sở để sản xuất ra nhiều sản phẩm như: phomat, kamoboko, giò, surimi và các sản phẩm mô phỏng từ surimi như xúc xích, mô phỏng cua, ghẹ, tôm, bò Khả năng tạo gel của protein thịt cá không những được sử dụng để tạo độ bền, độ dẻo dai đàn hồi cho đa số thực phẩm mà còn để cải biến khả năng hấp thụ nước tạo độ dẻo, tạo lực liên kết giữa các tiểu phần

Ziegler cho rằng có năm kiểu liên kết không gian tạo mạng lưới gel: mạng lưới gel protein, mạng lưới gel protein và chất đồng tạo gel hoặc các chất không tham gia tạo gel Hai dạng liên kết đầu tiên (Hình 1.4 A,B) được gọi là các chất phụ gia tạo gel “đơn giản”, có thể nhận biết bằng trạng thái pha trong hệ thống Ở hình A, các chất đồng tạo gel giữ trạng thái hòa tan trong khe hở chứa dịch lỏng của mạng lưới gel [92]

Trong trường hợp thứ hai, các chất đồng tạo gel tồn tại ở dạng mảng phân tán Trong cả hai trường hợp này, pha phân tán không có sự liên kết với mạng lưới gel, người ta gọi đây là chất đồng tạo gel bị động Cấu trúc liên kết không gian (Hình

1.4 C,D) đã được Ziegler gọi là các chất đồng tạo gel “phức hợp” Ở đây các chất đồng tạo gel đã tham gia liên kết với chất tạo gel và được gọi là chất đồng tạo gel

“chủ động” Các chất đồng tạo gel có thể tham gia kết hợp với mạng lưới gel mà không cần tạo liên kết liên tục trong mạng lưới (Hình C) Những sự kết hợp này có thể ảnh hưởng hoặc không ảnh hưởng đến cấu trúc không gian của mạng lưới gel hoặc sâu xa hơn là làm biến đổi các tính chất vật lý của sản phẩm

Mặt khác, các chất đồng tạo gel có thể đồng polyme hóa với bộ khung của mạng lưới gel ở dạng không đồng nhất (Hình D) Một dạng phân chia không gian được trình bày ở Hình E, ở đây chất đồng tạo gel tạo mạng lưới liên kết chặt chẽ, quyện vào nhau, ở đây không tồn tại liên kết trực tiếp giữa chất đồng tạo gel và mạng lưới gel mà tạo thành hai mạng lưới gel đan xen liên kết với nhau [92]

Hình 1.4 Các kiểu liên kết tạo gel surimi [92]

1.2.3.2 Điều kiện tạo gel của protein thịt cá

Thịt cá để tạo gel cần phải làm biến tính, phá vỡ các trật tự không gian tự nhiên của nó làm cho mạch protein giãn xoắn tạo điều kiện thuận lợi cho việc sắp xếp lại trong quá trình tạo gel

Có nhiều cách để quá trình tạo gel xảy ra như: gia nhiệt, acid hóa nhẹ, bổ sung ion Ca2+, xử lý bằng enzyme hay kiềm hóa nhẹ Đối với sản xuất surimi để hiện tượng tạo gel xảy ra người ta chủ yếu dùng tác động cơ học (nghiền trộn) Quá trình nghiền trộn liên tục không cắt đứt mạch protein mà làm phá hủy cấu trúc bậc cao của protein tạo ra sự ma sát trượt nội phân tử, hình thành các liên kết nút mạng lưới gel [68],[72]

1.2.3.3 Cơ chế tạo gel

Cơ chế và các tương tác của việc hình thành mạng protein 3 chiều đặc trưng cho sự tạo thành gel protein đến nay chưa hoàn toàn sáng tỏ, còn nhiều quan điểm chưa thống nhất Tuy nhiên nhiều nghiên cứu chỉ rõ rằng cần phải có giai đoạn biến tính và giãn mạch protein (phá vỡ cấu trúc bậc cao 2, 3, 4 của protein) trước khi hình thành mạng cấu trúc gel

Khi protein thịt cá bị biến tính, các cấu trúc bậc cao của protein bị phá huỷ, liên kết yếu tạo nên cấu trúc bậc cao của phân tử protein bị cắt đứt, các mạch bên của các acid amin nằm phía trong phân tử protein bị bộc lộ ra ngoài, mạch protein

bị giãn xoắn, sau đó sắp xếp lại các mạch protein nằm gần nhau xít lại với nhau, tạo nên nội lực ma sát, khi đó xuất hiện chiều hướng liên kết giữa các phân tử protein tạo thành mạng lưới không gian 3 chiều[3]

Các phần còn lại tạo mạng lưới không gian vô định hình có chứa đầy pha phân tán là nước Các liên kết ngang giữa các phân tử protein có bản chất là liên kết hydrogen, các liên kết kỵ nước, liên kết cầu đồng hoá trị, liên kết tĩnh điện và liên kết disunfua nối chúng lại với nhau tạo một mạng lưới protein có trật tự [29], [88] Các nút mạng protein có thể được tạo ra do lực liên kết hydro giữa các nhóm peptid với nhau, giữa các nhóm hydroxyl (-OH) của các acid amin serin, treonin, tyrozin với nhóm (-COOH) của glutamic, aspartic Nhiệt độ càng thấp thì các liên

kết này càng được tăng cường Liên kết hydro là liên kết tạo ra độ linh động nào đó làm cho gel có độ dẻo dai nhất định, tuy nhiên liên kết này không bền khi gia nhiệt Trong mạng lưới gel của gelatin chủ yếu là liên kết hydro, khi gia nhiệt, liên kết hydro bị phá huỷ và gel nóng chảy, khi để nguội liên kết hydro lại tái hợp và gel lại hình thành [9],[40]

Tham gia liên kết tạo gel còn do liên kết tĩnh điện, liên cầu nối giữa các nhóm tĩnh điện ngược dấu hoặc do liên kết giữa các nhóm tĩnh điện cùng dấu qua các ion

đa hoá trị như Ca2+ Các liên kết gel còn được tạo nên bởi liên kết disulfua (giữa nhóm -SH này với nhóm -SH của protein khác trên đoạn có chứa acid amin cystein) Với các liên kết tĩnh điện và disulfua này làm cho gel surimi khá bền vững (gel chắc và bền), gel này bất thuận nghịch bởi nhiệt

Khả năng tạo gel protein phụ thuộc vào nồng độ protein và pH môi trường Khi nồng độ tăng thì khả năng gel hoá tăng do mật độ phân tử tăng, nội lực ma sát tăng, số lượng nút mạng lưới gel tăng pH môi trường ảnh hưởng đến quá trình tạo gel do pH tạo nên lực đẩy tĩnh điện, làm yếu đi lực hút của các nút gel Mỗi protein khác nhau có pH thích hợp cho khả năng tạo gel khác nhau

Trong nhiều trường hợp, pH thích hợp cho quá trình gel hoá còn phụ thuộc cả vào nồng độ protein Chẳng hạn các protein có tỷ lệ các acid amin ưa béo cao (> 31,5% số phân tử) như hemoglobin, ovalbumin sẽ có vùng pH tạo gel thay đổi phụ thuộc vào nồng độ protein

Trái lại các protein có tỷ lệ phần trăm các acid amin ưa béo thấp (<22%) như gumglobulin, jerumalbumin, gelatin và protein đậu tương thì lại không thay đổi pH gel hoá khi nồng độ protein thay đổi

Cơ chế tạo gel của protein thịt cá có thể chia làm 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Protein bị biến tính, phân ly tạo ra các tiểu phần (tiểu đơn vị), đây là quá trình phá vỡ cấu trúc bậc 4

+ Giai đoạn 2: Tháo xoắn protein toàn phần là giai đoạn phá vỡ cấu trúc bậc 3, 2 + Giai đoạn 3: Mạch protein tập hợp lại với nhau để tạo ra mạng lưới không gian 3 chiều liên kết với nhau bằng các cầu nối liên kết thứ cấp

Giai đoạn tập hợp protein càng chậm so với giai đoạn biến tính thì càng tạo điều kiện cho mạch polypeptid được giãn xoắn và định hướng sắp xếp lại trật tự hơn trước khi tập hợp do vậy các gel được hình thành sẽ có trật tự đồng đều, trơn, trương mạch, đàn hồi và trong suốt hơn, các gel được tạo thành sẽ bền và không có hiện tượng tác lệch Cơ chế hình thành gel surimi được trình bày trên Hình 1.5

Hình 1.5 Cơ chế hình thành lưới gel protein trong surimi [9]

Nếu làm giãn mạch hoàn toàn protein sẽ xuất hiện các nhóm phản ứng làm bộc

lộ các liên kết kỵ nước ra phía ngoài phân tử protein Do vậy làm cho tương tác giữa các phân tử protein với protein thuận lợi hơn Cho nên quá trình tạo gel sẽ làm cho sản phẩm có độ dẻo dai, đàn hồi tốt hơn Protein có trọng lượng phân tử lớn, càng chứa nhiều acid amin kỵ nước thì càng tạo gel có cấu trúc chắc chắn và đàn hồi cao hơn [29]

1.3 TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT VÀ TINH BỘT BIẾN TÍNH

1.3.1 Khái quát về tinh bột

Tinh bột là một polysaccharide có khối lượng phân tử cao gồm các đơn vị glucose được nối với nhau bởi các liên kết α-glucoside, có công thức phân tử (C6H10O5)n , ở đây n có thể từ vài trăm đến hơn một triệu Tinh bột có chủ yếu có trong hòa thảo, trong củ, thân cây, lá cây, bao gồm hai cấu tử là amilose (Am) có liên kết 1-4 glucoside và amilopectin (Ap) vừa có liên kết 1-4 glucoside và liên kết 1-6 glucoside do vậy các chất này khác hẳn nhau về tính chất hoá học Tỷ lệ Am/Ap

trong đa số các loại tinh bột vào khoảng 1/4, các chất này khác hẳn nhau về tính chất lý hoá học Am có ưu điểm tạo nhớt, tạo màng, Ap có ưu điểm tạo độ dẻo dai Tinh bột có tác dụng làm tăng lực đàn hồi và độ chắc của sản phẩm, tạo độ dẻo, độ dai cho sản phẩm khi sử dụng ở mức độ nhất định Nếu lượng tinh bột nhiều sẽ làm sản phẩm bị khô và mất đi tính đặc trưng Trong tinh bột gạo nếp hoặc ngô nếp gần như 100% là amilopectin, còn trong tinh bột đậu xanh, dong riềng có hàm lượng amilopectin xấp xỉ 50% [4], [52]

Trong thực vật tinh bột thường có mặt dưới dạng không hòa tan trong nước

Do đó có thể tích tụ một lượng lớn ở trong tế bào mà không bị ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu Các hydrate cacbon đầu tiên được tạo ra ở lục lạp do quang hợp, nhanh chóng được chuyển thành tinh bột Tinh bột ở mức độ này được gọi là tinh bột đồng hóa, rất linh động có thể được sử dụng ngay trong quá trình trao đổi chất hoặc có thể được chuyển hóa thành tinh bột dự trữ trong hạt, củ, quả

Hình 1.6 Cấu tạo của tinh bột [5]

Thành phần cấu trúc của amilose và amilopectin

Trong vi hạt, tinh bột tồn tại dưới dạng hạt có kích thước trong khoảng từ 0,02 – 0,12 nm Hạt tinh bột có dạng hình tròn, hình bầu dục hay hình đa diện Cấu tạo

và kích thước của hạt tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều kiện trồng trọt cũng như quá trình sinh trưởng Vi ảnh cấu trúc của hạt tinh bột sắn được chụp bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM)

Hình 1.7 Vi ảnh cấu trúc tinh bột sắn (1500X) [5]

Cấu tạo bên trong của các vi hạt khá phức tạp Vi hạt tinh bột có cấu tạo lớp, trong mỗi lớp đều có lẫn lộn các amilose dạng tinh thể và amilopectin sắp xếp theo phương hướng tâm Sử dụng phương pháp hiển vi điện tử và nhiễu xạ tia X cho thấy trong các hạt tinh bột các chuỗi polyglucoside của amilose và amilopectin tạo thành vòng xoắn ốc với ba gốc glucose mỗi vòng Trong tinh bột của các hạt ngũ cốc các phân tử có chiều dài từ 0,35 – 0,7 µm, trong khi đó chiều dày của một lớp hạt tinh bột là 0,1 µm hơn nữa các phân tử lại sắp xếp theo phương hướng tâm nên các mạch glucoside của các polysaccharide phải ở dạng gấp khúc nhiều lần Các mạch polysaccharide sắp xếp hướng tâm tạo độ tinh thể, các mạch bên của amilopectin này nằm xen kẽ giữa các mạch bên của phân tử kia

Hình 1.8 Amilose và Amilopectin [34]

Tinh bột trong thực phẩm có tác dụng sau:

- Là chất có khả năng tạo hình, tạo ra kết cấu đặc trưng của nhiều sản phẩm thực phẩm Do có khả năng tương tác nhiệt – nước (hồ hoá) mà tinh bột có khả năng thay đổi tính chất, trạng thái để tạo hình, tạo dáng cho sản phẩm, chẳng hạn tinh bột có thể tạo ra độ đặc, độ dẻo, độ dai, độ dính, độ xốp, độ trong, tạo sợi, tạo màng cho các loại thực phẩm khác nhau

- Tinh bột còn có khả năng tương tác với những chất khác để tạo cho sản phẩm

có những tính chất cơ lý, màu sắc và hương vị nhất định Sự tương tác giữa tinh bột

và protein làm cho gel protein có được độ chắc, độ đàn hồi rất đặc trưng

- Tinh bột có khả năng tạo màng khi hồ hoá và tạo độ nhớt có tác dụng chống thấm oxy và chất béo nên việc bổ sung tinh bột vào thực phẩm đặc biệt là các thực phẩm giàu chất béo còn có tác dụng bảo quản chống oxy hoá chất béo và hạn chế sự mất nước làm giảm chất lượng thực phẩm [42], [78], [87]

- Khi bị biến tính bởi các tác nhân lý hoá học, cấu trúc của tinh bột thay đổi và

có những tính chất chức năng mới Lợi dụng tính chất này của tinh bột có thể tạo cho sản phẩm một số tính chất nhất định, chẳng hạn khi bị biến tính bởi muối phosphate làm cho sản phẩm có độ đàn hồi, độ trong suốt cao [6], [50]

- Tinh bột có khả năng trương nở, lấp đầy các lỗ trống làm cho sản phẩm có độ mịn đồng nhất

- Trong sản xuất surimi, lợi dụng các khả năng biến tính của tinh bột để làm tăng độ đàn hồi, độ chắc, độ bóng, độ mịn, nhưng nếu lượng tinh bột nhiều sẽ làm sản phẩm mất đi tính chất đặc trưng [41]

Khi phối trộn tinh bột vào surimi sẽ xảy ra 4 kiểu liên kết gel, đó là: gel giữa protein của thịt cá và tinh bột, gel giữa protein thịt cá và glutenin của bột mì, gel giữa tinh bột với chính nó, gel giữa protein thịt cá với chính nó Tỷ lệ giữa 4 loại gel này rất quan trọng sẽ tạo nên độ bền đông kết, độ dẻo của surimi thành phẩm

Tinh bột có khuynh hướng giữ được tính chất đàn hồi của gel surimi lớn hơn lòng trắng trứng Lòng trắng trứng tạo cho sản phẩm sau khi gia nhiệt có độ chắc cao nhưng ít dẻo Tinh bột tạo cho sản phẩm sau khi gia nhiệt có độ dẻo dai hơn

Tinh bột có khả năng tập hợp liên kết các hợp chất trong gian bào, hiệu quả này đối lập với lòng trắng trứng Tuy nhiên để có cấu trúc theo ý muốn cần phối hợp cả hai hợp phần này trong sản xuất surimi Khi thay đổi tỷ lệ hai hợp phần này sẽ làm thay đổi cấu trúc sản phẩm theo một hướng ưu tiên nào đó

Chẳng hạn khi tăng tỷ lệ tinh bột trong hỗn hợp tinh bột lòng trắng trứng sẽ làm cho sản phẩm tăng tính kết dính, độ chắc và mềm mại sau khi gia nhiệt [58] Vì vậy muốn đạt được đặc tính kết cấu theo ý muốn cần điều chỉnh tinh bột và lòng trắng trứng cân xứng với các hợp phần khác, tạo mức hàm ẩm hợp lý trong surimi Mặt khác, cấu trúc của gel surimi còn bị ảnh hưởng bởi hàm lượng tinh bột phối trộn, khi tỷ lệ tinh bột tăng quá mức sẽ làm độ đàn hồi giảm [47], [61]

Chất lượng của surimi đặc biệt là độ dẻo, độ dai (độ uốn lát) và độ bền đông kết cũng bị ảnh hưởng bởi các tính chất lý hóa của tinh bột như amylose, amylopectin, nhiệt độ hồ hóa, lực trương nở và khả năng thoái hóa [56], [66]

Tinh bột có hàm lượng amylopectin cao như tinh bột khoai tây có khả năng tạo gel tốt, ngược lại lượng amylopectin thấp như tinh bột sắn, tinh bột ngô sẽ tạo gel cứng, yếu Ngoài ra tinh bột khoai tây có khả năng tạo gel tốt do nhiệt độ hồ hóa thấp, có khả năng liên kết một lượng nước lớn và trương nở [5], [68]

Khi bổ sung bột mì vào thịt cá có hàm ẩm từ 70-80 % và nghiền trộn liên tục trong khoảng thời gian 20 phút, khi đó liên kết gel sẽ hình thành theo cơ chế chung Ngoài liên kết giữa protein cá với protein cá còn có liên kết gel giữa tinh bột và protein cá, giữa glutenin và protein cá

Liên kết gel giữa tinh bột và protein cá tạo nên do liên kết hydro và liên kết không phân cực, còn liên kết gel giữa glutenin của bột với protein cá tạo nên do các liên kết hydro, ion, tĩnh điện, disunfua và liên kết không phân cực, glutenin có khả năng tạo màng dẻo Do hình thành lưới gel như vậy nên đã làm gia tăng cấu trúc của surimi, làm cho độ dẻo, độ dai (độ uốn lát) và độ bền đông kết tăng lên Tuy nhiên

tỷ lệ bột mì cũng phải hợp lý vì nếu quá nhiều cũng ảnh hưởng cấu trúc và cả chất lượng cảm quan của surimi và sản phẩm mô phỏng [9], [61]

Hình 1.9 Các liên kết gel surimi khi có bột mì [9]

Nghiên cứu của Sultanbawa và Li-Chan về ảnh hưởng của các chất “chống biến tính lạnh” gồm đường và các polyol đến chất lượng surimi cá Tuyết trong bảo quản đông cho thấy với tỷ lệ 4% đường, 4% sorbitol hạn chế được hiện tượng suy giảm chất lượng surimi trong bảo quản đông [90]

Kết quả nghiên cứu của Munizaga và Barbosa - Canova cho thấy khả năng giữ nước của surimi sản xuất từ cá minh thái Alaska được cải thiện nhiều khi bổ sung tinh bột khoai tây đặc biệt sau quá trình ép tách nước [48]

1.3.2 Khái quát về tinh bột biến tính (Modified starch)

Tinh bột biến tính (TBBT) còn gọi là tinh bột biến hình, từ tinh bột tự nhiên sử dụng các tác nhân gây biến tính như vật lý, enzyme hoặc tác nhân hóa học để làm thay đổi tính chất vật lý cũng như hóa học của tinh bột Trong thực tế sản xuất, ứng với mỗi sản phẩm thường đòi hỏi một loại tinh bột hoặc một dẫn xuất tinh bột nhất định Có sản phẩm yêu cầu tinh bột giàu amylose, lại có sản phẩm yêu cầu tinh bột thuần nhất amylopectin Có sản phẩm cần tinh bột có độ hòa tan tốt, có dạng cần tinh bột bền không bị thoái hóa ở nhiệt độ thấp Vì vậy để có được các loại hình tinh bột phù hợp, người ta phải biến tính tinh bột Ngày nay tinh bột biến tính được sử dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm làm chất đồng tạo gel, tạo đặc, chất ổn định hoặc chất tạo nhũ Trong lĩnh vực dược phẩm tinh bột biến tính được sử dụng làm chất dẫn thuốc, nó cũng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác [5], [45]