Luận án tiến sĩ hóa học nghiên cứu đánh giá biến động các thông số ảnh hưởng đến chất lượng tôm sú (penaeus monodon) bảo quản ở 0 oc sau thu hoạch

LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài ―Nghiên cứu đánh giá biến động thông số ảnh hƣởng đến chất lƣợng tôm sú (Penaeus monodon) bảo quản 0OC sau thu hoạch.‖, Tôi nhận đƣợc nhiều giúp đỡ, tạo điều kiện tập thể lãnh đạo, nhà khoa học, cán bộ, chuyên viên trƣờng Đại học Khoa học, Đại học Huế; tập thể Ban lãnh đạo Khoa Hóa, Phịng Sau Đại học trƣờng Đại học Khoa học Huế; Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh; Ban Lãnh đạo giảng viên Viện Sinh học – Thực phẩm, trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh Tơi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành hỗ trợ giúp đỡ Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Thị Văn Thi, PSG.TS Đỗ Thị Bích Thủy – giáo trực tiếp hƣớng dẫn bảo cho tơi hồn thành luận án Tơi xin cảm ơn gia đình động viên, khích lệ, tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình thực hồn thành luận án Tác giả Lê Nhất Tâm - iii - MỤC LỤC  MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU 1.1.1 Đặc điểm chung tôm sú 1.1.2 Thành phần hóa học số lồi tơm 1.2 Các dạng hƣ hỏng biến đổi cảm quan thủy sản 1.2.1 Ƣơn hỏng vi sinh vật 1.2.2 Ƣơn hỏng enzyme 1.2.3 Ƣơn hỏng hóa học 12 1.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG THỦY SẢN 14 1.3.1 Phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng cảm quan 14 1.3.2 Phƣơng pháp hóa học hóa sinh 17 1.3.3 Phƣơng pháp vật lý 23 1.3.4 Phƣơng pháp vi sinh 25 1.4 XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP QIM CHO TÔM SÚ 26 1.4.1 Điều kiện môi trƣờng thực bƣớc tiến hành xây dựng QIM 26 1.4.2 Xây dựng thuật ngữ mơ tả thuộc tính biến đổi theo chất lƣợng 27 1.4.3 Thiết lập khung đánh giá QIM 28 1.4.4 Khảo sát QI theo ngày bảo quản 29 1.4.5 Đánh giá chƣơng trình QIM 30 1.5 PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH LƢỢNG 30 1.5.1 Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) 30 1.5.2 Phƣơng pháp phổ tử ngoại – khả kiến 32 1.6 Một số mơ hình nghiên cứu đánh giá chất lƣợng dựa kết hợp phƣơng pháp khác 32 CHƢƠNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 2.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 39 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 39 2.3 VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 39 - iv - 2.3.1 Vật liệu 39 2.3.2 Hóa chất thiết bị 40 2.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG TÔM SÚ 42 2.4.1 Sơ đồ tiến hành lấy mẫu, bảo quản mẫu đánh giá tiêu 42 2.4.2 Phƣơng pháp xác định tồng vi sinh vật hiếu khí 42 2.4.3 Phƣơng pháp QIM 45 2.5 CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH LƢỢNG CÁC CHỈ SỐ HÓA HỌC 48 2.5.1 Chuẩn bị mẫu thử 48 2.5.2 Phƣơng pháp định lƣợng TVB-N 48 2.5.3 Phƣơng pháp định lƣợng TMA-N 49 2.5.4 Phƣơng pháp định lƣợng histamine 50 2.5.5 Phƣơng pháp định lƣợng hypoxanthine 51 2.5.6 Phƣơng pháp đo pH 51 2.6 PHƢƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 52 2.6.1 Bố trí thí nghiệm xác định lƣợng vi sinh vật hiếu khí 52 2.6.2 Bố trí thí nghiệm xây dựng đánh giá chất lƣợng tơm sú chƣơng trình QIM 52 2.6.3 Bố trí thí nghiệm khảo sát số chất lƣợng hóa học biến đổi trình bảo quản 54 2.7 PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 58 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 59 3.1 HÀM LƢỢNG TVC Ở MẪU TÔM BẢO QUẢN 59 3.2 KẾT QUẢ XÂY DỰNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG MẪU TÔM BẢO QUẢN THEO QIM 61 3.2.1 Kết xây dựng thuật ngữ mô tả biến đổi thuộc tính tơm sú 61 3.2.1.2 Bộ thuật ngữ thô 61 3.2.2 Mô hình cho điểm chất lƣợng QIM tơm sú 63 3.2.3 Sự biến đổi chất lƣợng tôm sú theo ngày bảo quản 65 3.2.4 Đánh giá chƣơng trình QIM 69 3.2.5 Phân loại chất lƣợng tôm sú theo QI 71 3.3 XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HYPOXANTHINE TRONG MẪU TÔM 74 -v- 3.3.1 Chọn lựa phƣơng pháp 74 3.3.2 Phƣơng pháp định lƣợng hypoxanthine tôm sú 75 3.3.3 Xây dựng phƣơng trình đƣờng chuẩn 76 3.3.4 Xác định giới hạn phát (LOD), giới hạn định lƣợng (LOQ) hiệu suất thu hồi (H) 79 3.4 SỰ BIẾN ĐỔI CHẤT LƢỢNG TÔM SÚ THÔNG QUA CÁC CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG HÓA HỌC 83 3.4.1 Sự biến đổi TVB-N 83 3.4.2 Sự biến đổi TMA-N 85 3.4.3 Sự biến đổi histamine 86 3.4.4 Sự biến đổi hypoxanthine 90 3.4.5 Biến đổi pH 94 3.5 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG VÀ PHƢƠNG TRÌNH TƢƠNG QUAN GIỮA CÁC CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG HÓA HỌC 96 3.6 MƠ HÌNH ĐỀ NGHỊ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG TÔM SÚ THEO QIM VÀ CÁC CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG HÓA HỌC 100 3.6.1 Mơ hình đề nghị phân loại chất lƣợng tôm sú kết hợp phƣơng pháp QIM số chất lƣợng hóa học 100 KẾT LUẬN 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 PHỤ LỤC A: 136 PHỤ LỤC B 138 PHỤ LỤC C 142 PHỤ LỤC D: 146 - vi - DANH MỤC VIẾT TẮT  Từ viết tắt AV Tiếng Việt Chỉ số axit Acid value DMA ICMSF Tiếng Anh Dimethylamine Ủy ban quốc tế International Commission on tiêu vi sinh thực Microbiological phẩm Specifications for Foods His Histamine Hx Hypoxanthine IMP Inosine Monophosphate OPA o-phthalaldehyde PV Chỉ số peroxit peroxide value QDA Phân tích mô tả định lƣợng Quantitative Descriptive Analysis QI Chỉ số chất lƣợng QIM Quality Index Quality Index Method SKPB Sắc ký phân bố SKPĐ Sắc ký pha đảo SKPT Sắc ký pha thƣờng SSOs Vi sinh vật gây ƣơn hỏng Specific Spoilage Organisms đặc biệt - vii - SPE Chiết pha rắn Solid phase extraction TBA Thiobarbituric acid TMA Trimethylamine TMAO Trimethylamine Oxide TVB - N Total volatile base nitrogen TVC Tổng vi sinh vật hiếu khí - viii - Total viable count DANH MỤC BẢNG  Bảng 1.1 Thành phần hóa học số lồi tơm khác Bảng 1.2 Vi khuẩn gây hƣ hỏng thủy sản Bảng 1.3 Thành phần acid béo lipid số loài thủy sản 11 Bảng 1.4 Mức độ chấp nhận chất lƣợng tôm sú 16 Bảng 1.5 Chƣơng trình đánh giá chất lƣợng tôm Fjord theo QIM 28 Bảng 1.6 Hạn sử dụng lồi tơm bảo quản oC 29 Bảng 1.7 Nghiên cứu đánh giá chất lƣợng thủy sản cách kết hợp nhiều phƣơng pháp khác 34 Bảng 2.1 Một số hóa chất sử dụng nghiên cứu 40 Bảng 2.2 Một số thiết bị sử dụng nghiên cứu 41 Bảng 3.1 Kết biến đổi lƣợng TVC tôm sú 10 ngày bảo quản oC 59 Bảng 3.2 Bộ thuật ngữ 61 Bảng 3.3 Thuật ngữ mơ tả thuộc tính tơm sú đƣợc tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu quan sát thực tế 62 Bảng 3.4 Bảng giải thích thuật ngữ 62 Bảng 3.5 Thuật ngữ tôm sú nguyên liệu thành viên hội đồng xây dựng 63 Bảng 3.6 Chƣơng trình đánh giá QIM cho tơm sú 64 Bảng 3.7 Điểm chất lƣợng tôm sú theo ngày bảo quản oC 66 Bảng 3.8 Đánh giá chƣơng trình QIM dựa ƣớc tính hạn sử dụng cịn lại hạn sử dụng lại thực tế 70 Bảng 3.9 Sự biến đổi thuộc tính tôm sú qua ngày bảo quản oC 72 Bảng 3.10 Phân loại chất lƣợng tôm sú theo QI 74 Bảng 3.11 Kết xây dựng đƣờng chuẩn hypoxanthine 77 Bảng 3.12 Các chế độ pha động 77 Bảng 3.13 Các thông số tiến trình phân tích sắc ký 79 Bảng 3.14 Giá trị S/N thu đƣợc lần tiêm mẫu 79 Bảng 3.15 Các thông số cho trình xác định RSD 80 Bảng 3.16 Kết xác định hiệu suất thu hồi H% 82 - ix - Bảng 3.17 Kết biến đổi hàm lƣợng TVB-N 10 ngày bảo quản 83 Bảng 3.18 Kết biến đổi hàm lƣợng TMA-N 10 ngày bảo quản 85 Bảng 3.19 Kết xây dựng đƣờng chuẩn histamine 87 Bảng 3.20 Kết biến đổi hàm lƣợng histamine 10 ngày bảo quản 87 Bảng 3.21 Kết biến đổi hàm lƣợng hypoxanthine (µM/g) tôm sú 91 Bảng 3.22 Kết biến đổi giá trị pH 10 ngày bảo quản 95 Bảng 3.23 Kết khảo sát số QI, TVB-N, TMA-N, histamine, hypoxanthine pH từ ngày đến ngày 10 98 Bảng 3.24 Mô tả phƣơng trình tƣơng quan tuyến tính số chất lƣợng hóa học 99 Bảng 3.25 Phân loại chất lƣợng tôm sú (Penaeus monodon) kết hợp QI số hóa học 101 -x- DANH MỤC HÌNH  Hình 1.1 Sự biến đổi ATP Hình 1.2 Các đốm đen xuất khoang bụng phần 10 Hình 1.3 Sự hình thành phức chất màu nâu 10 Hình 1.4 Các giai đoạn oxy hóa acid béo 13 Hinh 1.5 Hệ thống sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) 31 Hình 2.1 Sơ đồ mơ tả tiến trình nghiên cứu 42 Hình 2.2 Phƣơng pháp pha lỗng bậc 10 dung dịch huyền phù 44 Hình 2.3 Quy trình tạo hộp đổ 44 Hình 2.4 Các loại dụng cụ đếm khuẩn lạc 45 Hình 2.5 Quy trình định lƣợng TVB-N 48 Hình 2.6 Phản ứng tạo dẫn xuất histamine OPA 50 Hình 2.7 Quy trình xác định hypoxanthine mẫu tơm sú 51 Hình 3.1 Sự biến đổi TVC tôm sú 10 ngày bảo quản oC 59 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn tƣơng quan tuyến tính số chất lƣợng (QI) thời gian tôm sú bảo quản oC 67 Hình 3.3 Đánh giá chƣơng trình QIM dựa ƣớc tính hạn sử dụng cịn lại hạn sử dụng lại thực tế 71 Hình 3.4 Sắc ký đồ phân tích hypoxanthine thực theo phƣơng pháp mẫu tôm bảo quản ngày °C 74 Hình 3.5 Sắc ký đồ phân tích hypoxanthine thực theo phƣơng pháp mẫu tôm bảo quản ngày oC 75 Hình 3.6 Sơ đồ xử lý mẫu trƣớc chạy sắc ký 76 Hình 3.7 Đƣờng hồi quy tuyến tính biểu diễn mối quan hệ diện tích peak (S) nồng độ (C) 78 Hình 3.8 Sắc ký đồ mẫu chuẩn 0,01ppm; 0,05 ppm; 0,1 ppm; 0,5 ppm; 1ppm 3ppm đƣợc biểu thị đồ thị 78 Hình 3.9 Sắc ký đồ xác định LOD với Cm = 0,01ppm 80 Hình 3.10 Sắc ký đồ chuẩn 1ppm dùng trình khảo sát xác định RSD 81 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn biến đổi hàm lƣợng TVB-N theo ngày bảo quản 84 - xi - Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn biến đổi hàm lƣợng TMA-N theo ngày bảo quản 86 Hình 3.13 Đồ thị đƣờng chuẩn tƣơng quan diện tích peak nồng độ histamine 87 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn biến đổi hàm lƣợng histamine theo ngày bảo quản 88 Hình 3.15 Các sắc ký đồ mẫu khảo sát hàm lƣợng histamine ngày 1, 2, 4, 6, 10 89 Hình 3.16 Sự biến đổi hàm lƣợng hypoxanthine theo ngày bảo quản 91 Hình 3.17 Sắc ký đồ mẫu tôm ngày 1, 2, 4, 6, 8, 10 92 Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn biến đổi pH theo ngày bảo quản 95 - xii - PHỤ LỤC Phụ lục A: Bảng A.2 Một số quy định giới hạn hàm lƣợng histamine thủy sản Khu vực Giới hạn [27] Châu Âu 200 mg/kg Cục Quản lý Thực phẩm Dƣợc phẩm – Hoa Kỳ 50 mg/kg Australia, Germany and New Zealand Food 200 mg/kg Standards Code (FSC) Nam Phi – Ý 100 mg/kg Bảng A.3 Một số nghiên cứu sử dụng amine sinh học để đánh giá độ tƣơi Mẫu Tên khoa học Chỉ số amine sinh học Tài liệu Cá ngừ - HI+PU+CA/SM+SD [159] Cá ngừ Thunnus thynnus HI+CA+PU+TY [258] Cá chép Cyprinus carpio PU CA [134] Cá hồi Salmo gairdneri CA [266] Sardina HI+PU+CA/SM+SD pilchardus HI+CA+PU+TY Cá mồi [186] HI+PU+CA/SM+SD Cá chẻm Lates calcarifer [25] HI+CA+PU+TY Cá thu Cá hồi Merluccius merluccius, L Oncorhynchus keta CA AG [216] PU CA [210] Với HI: histamine, PU: putrescine, CA: cadaverine, SM: spermine, SD: permidine, TY: tyramine, AG: agmatine Bảng A.4 Bảng phân loại chất lƣợng cá ngừ theo số histamine [160] Mẫu Khoảng/ Trung bình Khoảng Khoảng chất lƣợng Trung bình Khoảng Trung bình Khoảng Trung bình 3,84 6,44 – 58,34 23,58 87,42 – 507,3 Không chấp nhận 253,2 0,28 – 4,02 Tốt Trung bình thị trƣờng 1,28 – 9,8 Chấp nhận Khoảng Mẫu cá bán (mg/kg) Tốt Trung bình Mẫu cá xác thực Histamine Phân loại 1,41 8,12 – 80,28 Chấp nhận 37,09 Bảng A.5 Tƣơng quan chất lƣợng cảm quan hàm lƣợng hypoxanthine theo ngày bảo quản nghiên cứu Mol [161] Ngày bảo quản Điểm cảm quan Hx (µM/gam) 9,9 2,63 9,2 2,86 14 8,1 3,38 21 4,7 4,50 28 1,8 4,96 PHỤ LỤC B HÌNH ẢNH TƠM SÚ (Penaeus monodon) ĐÁNH GIÁ Mẫu: Tôm sú (Penaeus monodon) sau lấy khỏi thùng giữ nhiệt đƣợc rửa qua nƣớc đặt lên mâm để chụp Điều kiện chụp: Tôm đặt mâm trắng Mâm tôm đặt mặt bàn đá phẳng Tôm đặt cho đầu tôm nằm ngang, song song với cạnh bàn Kéo thân tơm vng góc với đầu tơm, cong theo chiều cong tự nhiên tôm Máy ảnh đặt giá đỡ cố định cách mẫu 30 cm, đặt vuông góc với mẫu Chế độ chụp: khơng zoom, bật flash, độ phân giải 8.3 megapixel Máy ảnh: Sử dụng máy ảnh Panasonic Lumix DMC- FS4 Thông tin chung Hãng sản xuất Panasonic FH / Fs Series Độ lớn hình LCD (inch) 2.5 inch Màu sắc Đen Trọng lƣợng Camera 112g Kích cỡ máy (Dimensions) 55.4 x 97.6 x 22.3 mm Loại thẻ nhớ Multimedia Secure Card Digital (MMC) Card (SD) SD High Capacity (SDHC) Bộ nhớ (Mb) 50 Cảm biến hình ảnh Bộ cảm biến hình ảnh (Image 1/2.5 Sensor) Megapixel (Số điểm ảnh hiệu 8.3Megapixel dụng) Độ nhạy sáng (ISO) Auto, 80, 100, 200, 400, 800, 1000, (In High Sensitivity mode: 1600-6400) Độ phân giải ảnh lớn 3264 x 2448 Thông số Lens Độ dài tiêu cự (Focal Length) f = 5.5 - 22.0mm (35mm equiv.: 33 - 132mm) Độ mở ống kính (Aperture) Wide: F2.8 - F8.0, Tele: F5.9 - 16.0 Tốc độ chụp (Shutter Speed) 8-1/2000 sec (in Starry Sky mode: 15/30/60 sec.) Tự động lấy nét (AF) Optical Zoom (Zoom quang) 4x Digital Zoom (Zoom số) 4.0x Thông số khác Định dạng File ảnh JPEG Định dạng File phim QUICKTIME video format Chuẩn giao tiếp USB AV PictBridge out Điều kiện phòng thí nghiệm Ánh sáng trắng từ đèn huỳnh quang phân bố bóng 1m2 cho diện tích phịng 2×5m, chiều cao m2 Phịng kính cách âm, nhiệt độ phịng 20 PHỤ LỤC C HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM Hình C1 Tơm thu hoạch vựa Hình C2 Tơm sau bảo quản túi zipper Hình C3 Chuẩn bị mẫu tơm Hình C4 Người thử tiến hành thí nghiệm Hình C5 Người thử Hình C6 Huấn luyện hội đồng Hình C7 Chuẩn bị mẫu tơm cho đợt thí nghiệm đánh giá QIM PHỤ LỤC D: Sắc ký đồ chuẩn hypoxanthine DAD1A,Sig=248,4Ref=360,100(T:\TÀILIỆ ỬLÝSỐLIỆUPHẦNHYPOXANTHINE\CHAY18-12-14\HX001PPM.D) 7.922 Area :11 836 mAU 1.8 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 Sắc ký đồ chuẩn 0,01ppm DAD1A,Sig=248,4Ref=360,100(T:\TÀILIỆ ỬLÝSỐLIỆUPHẦNHYPOXANTHINE\CHAY18-12-14\HX005PPM.D) 7.926 Area :15 080 mAU 2.2 1.8 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 Sắc ký đồ chuẩn 0,05 ppm DAD1A,Sig=260,4Ref=360,100(T:\TÀILIỆ ỬLÝSỐLIỆUPHẦNHYPOXANTHINE\CHAY7-12-15\HX0.1PPM.D) 7.832 Area :22 873 mAU 2.5 1.5 0.5 Sắc ký đồ chuẩn 0,1ppm DAD1A,Sig=248,4Ref=360,100(T:\TÀILIỆ ỬLÝSỐLIỆUPHẦNHYPOXANTHINE\CHAY18-12-14\HX05PPM.D) 7.929 Area :82 532 mAU 2 min Sắc ký đồ chuẩn 0,5 ppm DAD1A,Sig=248,4Ref=360,100(T:\TÀILIỆ XỬLÝSỐLIỆUPHẦNHYPOXANTHINE\CHAY18-12-14\HX1PPM.D) Area 7.927 :12 5.78 mAU 14 12 10 2 Sắc ký đồ chuẩn 1ppm DAD1A,Sig=248,4Ref=360,100(T:\TÀILIỆ XỬLÝSỐLIỆUPHẦNHYPOXANTHINE\CHAY18-12-14\HX3PPM.D) 7.927 Area :39 1.27 mAU 40 35 30 25 20 15 10 5 Sắc ký đồ chuẩn ppm PHỤ LỤC E Sắc ký đồ chuẩn histamine Sắc ký đồ chuẩn 0,055 ppm Sắc ký đồ chuẩn 0,110 ppm Sắc ký đồ chuẩn 0,165 ppm Sắc ký đồ chuẩn 0,220 ppm Sắc ký đồ chuẩn 0,330 ppm