nghiên cứu biến đổi của cá cơm săng khô trong quá trình chế biến, bảo quản và biện pháp ngăn ngừa sự ôxi hóa lipid

Hình 1.2: Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến các quá trình gây hư hỏng sản phẩm - Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến phản ứng oxy hóa chất béo Lipid có trong thành phần các sản phẩm thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

š & ›

HỒ THỊ TUYẾT MINH

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI CỦA CÁ CƠM SĂNG KHÔ TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN, BẢO QUẢN VÀ BIỆN

PHÁP NGĂN NGỪA SỰ ÔXI HÓA LIPID

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Nha Trang - 2011

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi Tất cả các số liệu kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố ở bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác Nếu có gì không đúng, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Tác giả luận văn

PHÁP NGĂN NGỪA SỰ ÔXI HÓA LIPID

Chuyên ngành: Công nghệ sau thu hoạch

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN ANH TUẤN

Nha Trang - 2011

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung thực hiện của luận văn này là kết quả nghiên cứu của bản thân, không sao chép kết quả nghiên cứu của bất kì người nào khác Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn nếu có bất kì sự gian dối nào

Người cam đoan

Hồ Thị Tuyết Minh

LỜI CẢM ƠN

Xin kính gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Chế biến, các thầy cô giáo cùng các anh chị công tác tại Bộ môn Công nghệ Chế biến, Phòng Thí nghiệm bộ môn Công nghệ Nhiệt lạnh và Công nghệ Thực phẩm cũng như Lãnh đạo cơ quan và đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường

Xin kính gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Anh Tuấn - Trưởng khoa Chế biến - người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện tốt và động viên tinh thần cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Qua đây, tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến Chương trình học bổng Diversity Enhancement Fund - Trung tâm Trao đổi Giáo dục với Việt Nam CEEVN đã

hỗ trợ một phần tài chính cho tôi hoàn thành tốt khóa đào tạo Thạc sĩ này

Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh ủng hộ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu

Xin trân trọng cảm ơn!

Nha Trang, tháng 05 năm 2011

Tác giả luận văn

Hồ Thị Tuyết Minh

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT i

DANH MỤC CÁC BẢNG ii

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ iii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ iv

MỞ ĐẦU 1

Chương I: TỔNG QUAN 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CÁ CƠM SĂNG 3

1.1.1 Giới thiệu về cá Cơm săng 3

1.1.2 Kết quả phân tích một số thành phần của cá Cơm săng 4

1.1.3 Một số sản phẩm từ cá Cơm săng 4

1.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TRONG THỰC PHẨM 5

1.2.1 Trạng thái của nước trong thực phẩm 5

1.2.2 Hoạt độ của nước 6

1.2.3 Đường đẳng nhiệt hấp thụ, đẳng nhiệt phản hấp thụ 7

1.2.4 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến tính chất, biến đổi và chất lượng của các sản phẩm thực phẩm 9

1.3 TỔNG QUAN VỀ THỦY SẢN KHÔ 12

1.3.1 Lý thuyết về quá trình sấy 12

1.3.2 Một số biến đổi của thủy sản trong quá trình làm khô và bảo quản 18

1.4 TỔNG QUAN VỀ PHỤ GIA THỰC PHẨM 22

1.4.1 Định nghĩa 22

1.4.2 Phân loại chất phụ gia thực phẩm 22

1.4.3 Các nguyên tắc cơ bản khi chọn và sử dụng phụ gia thực phẩm 23

1.4.4 Tác dụng chống ôxi hóa lipid của chất phụ gia 24

1.5 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT PHỤ GIA ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM THỦY SẢN TRONG LÀM KHÔ VÀ BẢO QUẢN 25

1.5.1 Tác dụng giữ ẩm 25

1.5.2 Tác dụng chống ôxi hóa và bảo quản 26

1.6 TỔNG QUAN VỀ BAO BÌ TRONG BẢO QUẢN THỦY SẢN KHÔ 27

1.6.1 Bao bì plastic 27

1.6.2 Bao bì polyethylene (PE) 27

1.6.3 Bao bì polyamide (PA) 28

Chương II: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 29

2.1.1 Cá Cơm săng 29

2.1.2 Sorbitol 29

2.1.3 Acid ascorbic 30

2.1.4 Natri ascorbat 30

2.1.5 Natri nitrit 31

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.2.1 Phương pháp thực nghiệm 31

2.2.2 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 31

2.2.3 Phương pháp đánh giá phân tích 31

2.2.4 Phương pháp đánh giá cảm quan 31

2.3 BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 32

2.3.1 Sơ đồ quy trình nghiên cứu 32

2.3.2 Sơ đồ BTTN tổng quát 34

2.3.3 Sơ đồ BTTN chi tiết 34

Chương III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42

3.1 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH TPHH CƠ BẢN CỦA CÁ CƠM SĂNG 42

3.1.1 Kết quả xác định TPHH cơ bản của cá cơm săng 42

3.1.2 Kết quả đánh giá sự biến đổi chất lượng của cá cơm săng qua thời gian bảo quản 42

3.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THĂM DÒ NỒNG ĐỘ VÀ THỜI GIAN XỬ LÝ PHỤ GIA THÍCH HỢP 43

3.2.1 Kết quả thí nghiệm thăm dò nồng độ và thời gian xử lý sorbitol 43

3.2.2 Kết quả thí nghiệm thăm dò chế độ xử lý acid ascorbic 47

3.2.3 Kết quả thí nghiệm thăm dò nồng độ và thời gian xử lý natri ascorbat 51

3.2.4 Kết quả thí nghiệm thăm dò nồng độ và thời gian xử lý natri nitrit 55

3.3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM SO SÁNH LỰA CHỌN LOẠI PHỤ GIA THÍCH HỢP 60

3.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TỐI ƯU HÓA CHẾ ĐỘ XỬ LÝ PHỤ GIA 62

3.5 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ

VÀ VẬN TỐC GIÓ ĐẾN CLCQ VÀ KHẢ NĂNG HNPH CỦA

SẢN PHẨM KHI SẤY CÁ CƠM SĂNG CÓ XLPG 64

3.5.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian sấy lên CLCQ của sản phẩm 64

3.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ và vận tốc gió lên tỉ lệ HNPH của sản phẩm 66

3.6 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP THỤ, ĐẲNG NHIỆT PHẢN HẤP THỤ CỦA CÁ CƠM SĂNG TRONG ĐIỀU KIỆN XỬ LÝ PHỤ GIA VÀ KHÔNG XỬ LÝ PHỤ GIA 67

3.6.1 Xây dựng đường ĐNHT, ĐNPHT 67

3.6.2 Biến đổi hàm lượng lớp nước đơn phân và nhiệt hấp thụ 68

3.7 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TÌM ĐIỀU KIỆN BẢO QUẢN THÍCH HỢP CHO SẢN PHẨM CÁ CƠM SĂNG SẤY CÓ XỬ LÝ PHỤ GIA 69

3.7.1 Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản lên CLCQ của sản phẩm 69

3.7.2 Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản lên chỉ số peroxyde của sản phẩm 71

3.7.3 Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản lên hàm lượng NH3 của sản phẩm 72

3.7.4 Kết quả kiểm tra về vi sinh vật 74

3.8 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN 76

3.8.1 Sơ đồ quy trình 76

3.8.2 Thuyết minh quy trình 76

3.8.3 Kết quả sản xuất thử theo qui trình đề xuất 77

3.8.4 Hạch toán sơ bộ giá thành sản phẩm 78

3.8.5 Phân tích tính khả thi của quy trình 79

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

PHỤ LỤC 86

Phụ lục 1: PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ PHÂN TÍCH 86

Phụ lục 2: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THĂM DÒ NỒNG ĐỘ VÀ THỜI GIAN XLPG THÍCH HỢP 91

Phụ lục 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TỐI ƯU HÓA CHẾ ĐỘ XLPG 98 Phụ lục 5: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA

NHIỆT ĐỘ VÀ VẬN TỐC GIÓ LÊN CLCQ VÀ TỈ LỆ HNPH KHI SẤY CÁ CƠM SĂNG CÓ XLPG 102 Phụ lục 6: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT

HẤP THỤ, PHẢN HẤP THỤ 105 Phụ lục 7: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN BẢO

QUẢN 110 Phụ lục 8: MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM 113

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

ĐC Mẫu đối chứng, không sử dụng phụ gia

S1 Mẫu xử lý sorbitol 0,5M trong 20 phút

S2 Mẫu xử lý acid ascorbic 0,4% trong 30 phút

S3 Mẫu xử lý natri ascorbat 0,3% trong 20 phút

S4 Mẫu xử lý natri ascorbat 0,3% + natri nitrit 0,3‰ trong 20 phút S5 Mẫu xử lý sorbitol 0,5M kết hợp acid ascorbic 0,4% trong 20 phút S6 Mẫu xử lý sorbitol 0,5M kết hợp acid ascorbic 0,4% trong 30 phút S7 Mẫu xử lý sorbitol 0,5M kết hợp natri ascorbat 0,3% trong 20 phút

ADI Lượng ăn vào hàng ngày chấp nhận được

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của cá Cơm săng 4

Bảng 1.2: Thành phần các acid amin của cá Cơm săng 4

Bảng 1.3: Phân loại chất phụ gia thực phẩm theo Việt Nam và một số tổ chức 23

Bảng 3.1: Thành phần hóa học cơ bản của cá Cơm săng 42

Bảng 3.2: Biến đổi hàm lượng NH3, histamin và chất lượng cảm quan của cá Cơm săng theo thời gian bảo quản 42

Bảng 3.3: Kết quả ma trận thực nghiệm yếu tố toàn phần 2k mở rộng 62

Bảng 3.4: Kết quả thí nghiệm tại tâm phương án 63

Bảng 3.5: Kết quả tối ưu hoá trong công đoạn xử lý phụ gia 64

Bảng 3.6: Hàm lượng lớp nước đơn phân và nhiệt hấp thụ của Cá cơm săng 68

Bảng 3.7: Kết quả kiểm tra vi sinh vật của sản phẩm sau 1 tháng bảo quản ở nhiệt độ 00 C ÷ ≤40C 74

Bảng 3.8: Kết quả kiểm tra vi sinh vật của sản phẩm sau 4 tháng bảo quản ở nhiệt độ -200 C ±20C 75

Bảng 3.9: Kết quả phân tích hàm lượng protein, NH3 và peroxyde 77

Bảng 3.10: Kết quả kiểm tra vi sinh vật trong sản phẩm 77

Bảng 3.11: Kết quả kiểm tra dư lượng chất phụ gia trong sản phẩm 77

Bảng 3.12: Biến đổi khối lượng cá cơm săng qua các công đoạn 78

Bảng 3.13: Chi phí nguyên vật liệu tính cho 1 kg sản phẩm 78

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 2.1: Thử nghiệm lựa chọn thời điểm bố trí công đoạn xử lý phụ gia 32

Sơ đồ 2.2: Quy trình sản xuất được áp dụng vào nghiên cứu 33

Sơ đồ 2.3: Bố trí thí nghiệm tổng quát 34

Sơ đồ 2.4.a: Bố trí thí nghiệm xác định thành phần hoá học cơ bản của cá Cơm

săng 34

Sơ đồ 2.4.b: Bố trí thí nghiệm đánh giá sự biến đổi chất lượngcủa cá Cơm săng 35

Sơ đồ 2.5: Bố trí thí nghiệm thăm dò nồng độ và thời gian xử lý phụ gia thích

hợp 36

Sơ đồ 2.6: Bố trí thí nghiệm so sánh lựa chọn loại phụ gia thích hợp 37

Sơ đồ 2.7: Bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nhiệt độ và vận tốc gió lên

chất lượng cảm quan và khả năng hút nước phục hồi của sản phẩm khi sấy cá Cơm săng có xử lý phụ gia 38

Sơ đồ 2.8: Bố trí thí nghiệm xây dựng đường đẳng nhiệt hấp thụ và đẳng nhiệt

phản hấp thụ cho cá Cơm săng 39

Sơ đồ 2.9: Bố trí thí nghiệm tìm điều kiện bảo quản thích hợp cho sản phẩm cá

cơm săng sấy có xử lý phụ gia 40

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Đường đẳng nhiệt hấp thụ và phản hấp thụ 8

Hình 1.2: Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến quá trình gây hư hỏng sản phẩm 10

Hình 1.3: Cơ chế quá trình tự ôxi hóa lipid 21

Hình 3.1: Ảnh hưởng của nồng độ sorbitol đến CLCQ của sản phẩm 44

Hình 3.2: Ảnh hưởng của nồng độ sorbitol đến tỉ lệ HNPH của sản phẩm 44

Hình 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ sorbitol đến chỉ số peroxyde của sản phẩm 44

Hình 3.4: Ảnh hưởng của thời gian xử lý sorbitol đến CLCQ của sản phẩm 46

Hình 3.5: Ảnh hưởng của thời gian xử lý sorbitol đến tỉ lệ HNPH của sản phẩm 46

Hình 3.6: Ảnh hưởng của thời gian xử lý sorbitol đến chỉ số peroxide của sản phẩm 46

Hình 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ acid ascorbic đến CLCQ của sản phẩm 48

Hình 3.8: Ảnh hưởng của nồng độ acid ascorbic đến tỉ lệ hút nước phục hồi của sản phẩm 48

Hình 3.9: Ảnh hưởng của nồng độ acid ascorbic đến chỉ số peroxyde của sản phẩm 48

Hình 3.10: Ảnh hưởng của thời gian xử lý acid ascorbic đến chất lượng cảm quan của sản phẩm 50

Hình 3.11: Ảnh hưởng của thời gian xử lý acid ascorbic đến tỉ lệ HNPH của sản phẩm 50

Hình 3.12: Ảnh hưởng của thời gian xử lý acid ascorbic đến chỉ số peroxide của sản phẩm 50

Hình 3.13: Ảnh hưởng của nồng độ natri ascorbat đến CLCQ của sản phẩm 52

Hình 3.14: Ảnh hưởng của nồng độ natri ascorbat đến tỉ lệ hút nước phục hồi của sản phẩm 52

Hình 3.15: Ảnh hưởng của nồng độ natri ascorbat đến chỉ số peroxyde của sản phẩm 52

Hình 3.16: Ảnh hưởng của thời gian xử lý natri ascorbat đến CLCQ của sản phẩm 54

Hình 3.17: Ảnh hưởng của thời gian xử lý natri ascorbat đến tỉ lệ hút nước phục hồi của sản phẩm 54

Hình 3.18: Ảnh hưởng của thời gian xử lý natri ascorbat đến chỉ số peroxyde của sản phẩm 54

Hình 3.19: Ảnh hưởng của nồng độ natri nitrit đến CLCQ của sản phẩm 56

Hình 3.20: Ảnh hưởng của nồng độ natri nitrit đến tỉ lệ HNPH của sản phẩm 56

Hình 3.21: Ảnh hưởng của nồng độ natri nitrit đến chỉ số peroxyde của sản phẩm 56

Hình 3.22: Ảnh hưởng của thời gian xử lý natri nitrit đến CLCQ của sản phẩm 58

Hình 3.23: Ảnh hưởng của thời gian xử lý natri nitrit đến tỉ lệ hút nước phục hồi của sản phẩm 58

Hình 3.24: Ảnh hưởng của thời gian xử lý natri nitrit đến chỉ số peroxide của sản phẩm 58

Hình 3.25: Ảnh hưởng của loại PG lên chất lượng cảm quan của sản phẩm 60

Hình 3.26: Ảnh hưởng của loại PG lên tỉ lệ HNPH của sản phẩm 60

Hình 3.27: Ảnh hưởng của loại PG lên chỉ số peroxyde của sản phẩm 60

Hình 3.28: Ảnh hưởng của nhiệt độ và vận tốc gió lên CLCQ của sản phẩm 65

Hình 3.29: Ảnh hưởng của nhiệt độ và vận tốc gió lên tỉ lệ hút nước phục hồi của sản phẩm 66

Hình 3.30: Đường ĐNHT, ĐNPHT của cá Cơm săng 67

Hình 3.31: Hàm lượng lớp nước đơn phân và nhiệt hấp thụ của cá Cơm săng 68

Hình 3.32: Biến đổi CLCQ của sản phẩm theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 25 ± 20C 69

Hình 3.33: Biến đổi CLCQ của sản phẩm theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 00C ÷ ≤40C 69

Hình 3.34: Biến đổi CLCQ của sản phẩm theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ -20±20C 70

Hình 3.35: Biến đổi chỉ số peroxyde theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 25±20C 71

Hình 3.36: Biến đổi chỉ số peroxyde theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 00C ÷ ≤40C 71

Hình 3.37: Biến đổi chỉ số peroxyde của sản phẩm theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ -20 ± 20C 72

Hình 3.38: Biến đổi hàm lượng NH3 theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 25±20C 73

Hình 3.39: Biến đổi hàm lượng NH3 theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ 00C ÷ ≤40C 73

Hình 3.40: Biến đổi hàm lượng NH3 theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ -20±20C 73

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Quảng Bình có 126,04 km bờ biển và vùng ngư trường mở, rộng lớn trên 20.000 km2, nguồn lợi hải sản phong phú, đa dạng về giống loài, cả tầng mặt, tầng giữa và tầng đáy Mùa vụ khai thác quanh năm, với nhiều đối tượng có giá trị kinh tế cao Cơ cấu sản lượng khai thác cá nổi chiếm tỷ trọng khá lớn, trên 60% tổng sản lượng hàng năm Trong đó, cá Cơm được đánh bắt vào cuối vụ cá Bắc, đầu vụ cá Nam

và rộ vào khoảng từ tháng giêng đến tháng 3 âm lịch, sản lượng cá Cơm khai thác hàng năm ước đạt 2.000÷5.000 tấn [19]

Tuy nhiên, do thực trạng nghề cá của địa phương có quy mô nhỏ nên nguồn nguyên liệu cá Cơm giá cả thấp, phụ thuộc chủ yếu vào thị trường các tỉnh phía nam

và chưa được sử dụng đưa vào chế biến có hiệu quả Vì vậy, với mục tiêu xây dựng và phát triển các làng nghề chế biến thủy sản truyền thống nhằm cải thiện sinh kế cho các

xã bãi ngang ven biển tỉnh Quảng Bình [18], việc phát triển nâng cao giá trị chế biến đối với nguồn nguyên liệu cá Cơm là vấn đề bức thiết

Cá Cơm khô là mặt hàng rất được ưa chuộng trong nước và tại các thị trường Hàn Quốc, Nga, Nhật Bản, Mỹ, Đài Loan và đem lại giá trị kinh tế cao cho ngành Thủy sản Việt Nam Theo đánh giá của VASEP, so với các nước đang xuất khẩu cá Cơm như Thái Lan, Trung Quốc thì nguyên liệu cá Cơm săng Việt Nam có chất lượng và thành phần dinh dưỡng hơn hẳn nhưng sản phẩm sau chế biến lại có giá trị kinh tế thấp hơn Một phần là do công nghệ chế biến của chúng ta còn khá thủ công, phần khác là do không dự báo và kiểm soát được các biến đổi có hại trong quá trình bảo quản sản phẩm, đặc biệt là các sản phẩm chế biến trong dân

Hiện nay, tại Quảng Bình cũng như hầu hết các xã bãi ngang ven biển khác, sản phẩm cá Cơm ngoài việc dùng làm nước mắm thì được người dân chế biến chủ yếu dưới hình thức phơi nắng tự nhiên hoặc sấy thủ công nên chất lượng của cá sau khi làm khô bị giảm đi nhiều và chưa đáp ứng được các yêu cầu về an toàn thực phẩm thuỷ sản Mặt khác, vấn đề khó khăn của các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ là việc nâng cao chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản cho sản phẩm cá Cơm khô Trong thực

tế, hiện nay có nhiều phương pháp để bảo quản và nâng cao chất lượng sản phẩm, tuy nhiên đối với cá Cơm khô vẫn chưa có nghiên cứu có tính hệ thống, khoa học

Do đó, việc nghiên cứu biến đổi của cá Cơm săng khô trong quá trình chế biến, bảo quản và biện pháp ngăn ngừa phản ứng ôxi hóa lipid là vấn đề cấp thiết cần đặt ra cho các làng nghề chế biến truyền thống tại Quảng Bình nói riêng và cho các cơ sở sản xuất quy mô vừa và nhỏ của các xã bãi ngang ven biển nói chung

2 Nhiệm vụ của đề tài

Tìm ra quy trình chế biến có sử dụng chất phụ gia thực phẩm (PGTP) để hạn chế sự ôxi hóa lipid, cải thiện chất lượng cho sản phẩm cá Cơm săng khô

Để đạt được nhiệm vụ trên, đề tài bố trí thực hiện các nội dung nghiên cứu như sau:

- Nghiên cứu thành phần của nguyên liệu

- Nghiên cứu tìm chế độ xử lý phụ gia (XLPG) thích hợp

3 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Tạo ra dẫn liệu khoa học có giá trị tham khảo cho sinh viên và cán bộ kỹ thuật trong ngành chế biến thủy sản

- Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở để các nhà chế biến áp dụng giải pháp tương tự nhằm hạn chế có hiệu quả sự ôxi hóa lipid trong quá trình chế biến và bảo quản sản phẩm thủy sản khô

4 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Nâng cao chất lượng sản phẩm cá Cơm săng khô đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng trong nước và xuất khẩu

- Hạn chế tổn thất sau thu hoạch, góp phần tăng thu nhập cho các cơ sở sản xuất kinh doanh thủy sản khô, cải thiện sinh kế bền vững cho các làng nghề chế biến thủy sản truyền thống, các vùng ngư thôn nghèo bãi ngang ven biển

Chương I

TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CÁ CƠM SĂNG

1.1.1 Giới thiệu về cá Cơm săng [18] [26]

Cá Cơm săng thuộc họ cá Trỏng Engraulidae, bộ cá Trỏng Clupeiomes, giống

cá Cơm Stolephorus Cá Cơm có khoảng 140 loài nhưng ở Việt Nam các loài thường

gặp và có sản lượng lớn là: Cá Cơm săng, cá Cơm thường, cá Cơm Ấn Độ, cá Cơm Trung Hoa Cá Cơm săng là loại cho sản lượng lớn, phân bố rộng, giá trị dinh dưỡng

và giá trị kinh tế cao, nhu cầu xuất khẩu lớn

Cá Cơm săng tên thường gọi tiếng Anh: Spined anchovy, White anchovy, Blue

anchovy, Green spined anchovy; Tên khoa học: Stolephorus tri (Bleeker, 1852)

Đặc điểm hình thái: Thân dài, dẹp bên Đầu tương đối to Mõm ngắn Chiều dài thân gấp 4,8 lần chiều cao thân và 4,6 lần chiều dài đầu Mắt tương đối to, không có màng mỡ mắt, khoảng cách hai mắt rộng Trên hàm, xương lá mía, xương khẩu cái đều

có răng nhỏ Khe mang rộng, lược mang dài và nhỏ Vẩy tròn, nhỏ, dễ rụng Có một vây lưng, khởi điểm nằm ở sau khởi điểm của vây bụng, trước khởi điểm của vây hậu môn Bên thân có một sọc dọc màu trắng bạc Các vây màu trắng, riêng vây đuôi màu

xanh lục

Vùng phân bố: Thế giới: Ấn Độ, Malayxia, Indonexia, Trung Quốc, Nhật Bản, Nam Triều Tiên, Thái Lan, Philippin; Việt Nam: Vịnh Bắc bộ, vùng biển miền Trung

và Đông Tây Nam bộ

Mùa vụ khai thác: Quanh năm

Kích thước khai thác: 45-55mm, kích thước lớn nhất: 95mm

Dưới đây là một số hình ảnh về cá Cơm Săng:

1.1.2 Kết quả phân tích một số thành phần của cá Cơm săng [12] [36]

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của cá Cơm săng

Bảng 1.2: Thành phần các acid amin của cá Cơm săng

Trong những năm gần đây, nhiều sản phẩm giá trị gia tăng từ cá Cơm đã được nghiên cứu và đưa vào sản xuất như:

- Cá Cơm tẩm bột chiên giòn

- Cá Cơm khô tẩm gia vị

- Cá Cơm kho

- Mắm cá Cơm chua

1.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TRONG THỰC PHẨM

1.2.1 Trạng thái của nước trong thực phẩm [1] [5] [22]

Trong các sản phẩm thực phẩm, nước thường ở dưới hai dạng: nước tự do và

+ Nước dính ướt là lớp nước dính sát trên bề mặt của cơ thịt cá, lớp nước này cũng có sự ảnh hưởng nhất định đối với các quá trình chế biến cá, đồng thời cũng có ảnh hưởng đến việc xác định trọng lượng thực tế của cá Nước dính ướt tồn tại dễ gây

ra sự sai số

- Nước liên kết được hấp thụ bền vững trên bề mặt các mixen và thường tồn tại dưới một áp suất rất đáng kể do trường lực phân tử quyết định do đó khó bốc hơi Tùy mức độ liên kết, dạng nước này lại chia ra làm 3 loại:

+ Nước liên kết hóa học, liên kết rất chặt chẽ với vật liệu và chỉ có thể tách ra khi có tương tác hóa học hoặc khi xử lý nhiệt tương đối mạnh mẽ

+ Nước liên kết hấp thụ hay nước liên kết hóa lý, có độ bền của liên kết ở mức trung bình và được tạo thành do các phân tử có cực nằm ở trên bề mặt của sản phẩm hút các lưỡng cực của nước

+ Nước liên kết mao quản hay nước liên kết cơ lý được hấp thụ bởi các phân tử

ở bề mặt mao quản rồi đi vào bên trong, ngưng tụ và làm đầy các mao quản

Các nghiên cứu cho thấy, nước trong nguyên liệu thủy sản gồm nước liên kết hóa học chiếm 4-6% lượng nước toàn phần, nước liên kết hóa lý 10-25% còn lại là nước tự do

Nguyên liệu thủy sản tươi sống chứa hàm lượng nước cao 70-80%, là điều kiện

thích hợp cho enzyme và các vi sinh vật (VSV) hoạt động Vì vậy, trong quá trình chế biến thực phẩm, có nhiều trường hợp người ta phải làm giảm hàm lượng nước trong thực phẩm đến mức thấp nhất có thể chấp nhận được để kéo dài thời gian bảo quản Việc làm giảm hàm lượng nước trong thực phẩm trước tiên là nước tự do và sau đó là nước kết hợp, bởi nước tự do là lớp nước kém bền vững nhất

Khi giảm hàm lượng nước trong thực phẩm xuống thì hoạt động của enzyme và VSV giảm xuống làm tăng độ bền của thực phẩm khi bảo quản Tuy vậy, thực tế nghiên cứu cho thấy rằng, hàm ẩm của các sản phẩm thực phẩm không phải là yếu tố quyết định mà hoạt độ nước mới là chỉ tiêu đặc trưng cho độ bền của sản phẩm với tác động của môi trường xung quanh

1.2.2 Hoạt độ của nước [1] [23]

Trong một dung dịch (hay một thực phẩm) một phần bề mặt thoáng bị các phân

tử của chất hòa tan hydrat hóa chiếm giữ, nên số phân tử dung môi thoát ra trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích bề mặt sẽ nhỏ hơn so với dung môi nguyên chất

Nếu gọi n: số phân tử gam của chất hòa tan có trong N phân tử gam dung môi;

P: áp suất hơi bão hòa của dung dịch; P 0: áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên

chất ở cùng nhiệt độ, hoạt độ nước (a w) chính là tỷ số áp suất hơi bão hòa của dung dịch và dung môi được biểu diễn bởi công thức:

n N

N P

Hoạt độ của nước nguyên chất theo quy ước là bằng đơn vị Hoạt độ nước của một dung dịch hay một thực phẩm luôn nhỏ hơn 1

Trong hệ kín, ở điều kiện cân bằng, có sự bằng nhau giữa hoạt độ nước của một dung dịch hay một thực phẩm và áp suất hơi tương đối do dung dịch hay thực phẩm đó tạo ra trong khí quyển kín bao quanh nó Độ ẩm tương đối và hoạt độ nước là những đại lượng tỷ lệ thuận với nhau:

độ ẩm tương đối của không khí

nước là hàm số của độ ẩm, thành phần hóa học (TPHH) và cấu trúc của sản phẩm thực phẩm

Hoạt độ nước có thể bị giảm không chỉ do tách nước, chúng cũng bị giảm đi đáng kể khi thêm các chất hòa tan Vì vậy, hướng nghiên cứu của đề tài về bổ sung các PGTP trong quá trình làm khô cá Cơm săng cũng nhằm để làm giảm độ hoạt động của nước giúp tăng độ bền cho sản phẩm trong quá trình bảo quản

1.2.3 Đường đẳng nhiệt hấp thụ, đẳng nhiệt phản hấp thụ [1] [23]

Mối quan hệ giữa hàm lượng nước và hoạt độ nước của một thực phẩm được thể hiện bởi đường đẳng nhiệt hấp thụ (ĐNHT)

Đường ĐNHT là đường cong để chỉ lượng nước được giữ bởi một thực phẩm nào đó khi ở điều kiện cân bằng và tại một nhiệt độ xác định, phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của không khí bao quanh Hay ngược lại, nó chỉ áp suất hơi gây ra bởi nước của một thực phẩm phụ thuộc vào hàm lượng nước của chính thực phẩm đó

Đường ĐNHT, đẳng nhiệt phản hấp thụ (ĐNPHT) được ứng dụng nhiều trong nghiên cứu và thực tế sản xuất để điều chỉnh độ bền, khả năng hư hỏng và các biến đổi của thực phẩm đối với các tác nhân lý hóa, hóa sinh và VSV trong quá trình chế biến

và bảo quản thực phẩm

Đường ĐNHT và ĐNPHT có thể thu được bằng phương pháp thực nghiệm đối với mỗi sản phẩm và ở mỗi nhiệt độ nhất định Để xây dựng đường ĐNHT, ta đặt các mẫu của cùng một thực phẩm khô có trọng lượng đã biết trong một dãy bình kín có độ

ẩm tương đối của không khí tăng dần Còn để xây dựng đường ĐNPHT thì lại đặt các mẫu của cùng một thực phẩm ướt có trọng lượng đã biết trong một dãy bình có độ ẩm tương đối giảm dần Khi đạt được cân bằng ta đo khối lượng nước ở các mẫu Từ các

số liệu thực nghiệm thu được, vẽ đồ thị W = f (a w )

Từ những quan sát thực nghiệm, Brunauer, Emmett và Teller đã đưa ra một mô hình lý thuyết:

) 1 ( a M

a

− = M1C

1 +

C M

C a

1

) 1 ( −

Trong đó: a = a w ; M: hàm lượng nước của sản phẩm (g/100g chất khô); M 1:

hàm lượng nước tương ứng của lớp nước đơn phân (g/100g chất khô); = RT =

Q s

e K

c .

hằng số; R: hằng số khí lý tưởng; K: hằng số Boltzmann; Qs: Nhiệt hấp thụ

Nhờ phương trình này ta có thể tính được M 1 và C theo M và a xác định được bằng thực nghiệm Phương trình có dạng đường thẳng y = kx + b

Trong đó:

) 1 ( a M

a y

−

= ; x=a=a w;

C M

C tg k

Đường ĐNHT cho biết về các trạng thái của nước trong thực phẩm:

Nước liên kết bền: Đoạn A trên đồ thị có hoạt độ nước nằm giữa 0 đến 0,2 hoặc

0,3 tương ứng trạng thái liên kết của nước bền Trong vùng này của đường đẳng nhiệt, nước tạo ra lớp đơn phân trong đó nước được định vị vào các nhóm có cực của một số chất, ví dụ nhóm –NH3+ và –COO– của protein và các nhóm –OH– của tinh bột và có thể cả nước kết tinh của các muối và đường Trong các thực phẩm lượng nước này chiếm khoảng 3÷10g trong 100g sản phẩm khô (phi chất béo)

α

M

a y

−

= 1

a C

Năng lượng hấp thụ của nước ở lớp này vào khoảng 1÷15 kcal/mol Điều này cho ta thấy rằng nước của lớp này khó tách ra Hơn nữa, nước của lớp đơn phân sẽ không đóng băng Vì thế nước của lớp này thực tế không thể là dung môi hoặc là tác nhân phản ứng

Nước liên kết yếu và nước tự do: Sau vùng nước đơn phân, đường ĐNHT có thể

chia thành hai hoặc ba vùng ứng với nước có mức độ tự do tăng dần

Đầu tiên là lớp nước liên kết dính liền vào lớp đơn phân qua cầu trung gian là liên kết hydro Nước thuộc vùng đa tầng này chủ yếu là nước hydrat hóa của các hợp chất hòa tan (protein, muối) Tiếp đến là nước ngưng tụ trong các lỗ thực phẩm (các ống mao quản Nước ngưng tụ trong các lỗ có đường kính càng nhỏ thì càng làm giảm

áp suất hơi bão hòa và vì thế làm giảm hoạt độ nước Thực nghiệm cho thấy, khoảng 3% lượng nước được định vị trong các lỗ có đường kính khoảng 10-6 cm ứng với hoạt

độ nước aw = 0,9

Như vậy, thông qua hoạt độ của nước và đường ĐNHT cho phép thấy trước hoạt độ nước của một hỗn hợp các hợp phần có độ ẩm khác nhau cũng như những biến đổi của một thực phẩm khi bảo quản trong các điều kiện khác với điều kiện đã xem xét, từ đó phục vụ đắc lực cho quá trình nghiên cứu, trong chế biến và bảo quản thực phẩm

Để ứng dụng đường ĐNHT và ĐNPHT vào thực tế nghiên cứu, đề tài đã áp dụng mô hình lý thuyết của Brunauer, Emmett và Teller để tính toán hàm lượng lớp nước đơn phân và nhiệt hấp thụ cho sản phẩm cá Cơm săng có XLPG và không có XLPG

1.2.4 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến tính chất, biến đổi và chất lượng của các sản phẩm thực phẩm [1] [23]

Cường độ hư hỏng của dạng sản phẩm này hay dạng sản phẩm khác là do hàng loạt các yếu tố bên trong và bên ngoài và trước hết là do hoạt độ nước của sản phẩm quyết định Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến cường độ của quá trình gây hư hỏng sản phẩm được minh họa ở hình 1.2

Nhìn chung các sản phẩm có hoạt độ nước cao thì quá trình sinh học chiếm ưu

thế Tuy nhiên trong những sản phẩm có hàm lượng lipid nhiều thì ngay cả khi có a w

cao quá trình oxy hóa vẫn trội hơn

Đối với sản phẩm có hàm ẩm thấp và trung bình thì các quá trình phi sinh học

như sự oxy hóa và sự sẫm màu rất thường xảy ra Tốc độ của các quá trình này phụ thuộc rất mạnh vào hoạt độ nước

Hình 1.2: Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến các quá trình

gây hư hỏng sản phẩm

- Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến phản ứng oxy hóa chất béo

Lipid có trong thành phần các sản phẩm thực phẩm, so với những hợp phần hóa học khác, thường kém bền vững nhất đối với tác dụng của oxy khí quyển Sản phẩm trung gian quan trọng trong quá trình oxy hóa chất béo là hydro peroxyde (ROOH):

Trên hình 1.2 (đường số 2) cho thấy khi hoạt độ nước thấp, tương ứng với vùng hình thành lớp nước đơn phân ở trên bề mặt sản phẩm, sự oxy hóa chất béo diễn ra mạnh mẽ Cùng với sự tăng hoạt độ nước thì cường độ oxy hóa lại bị giảm và khi hoạt

độ nước a w = 0,3 thì cường độ oxy hóa là cực tiểu Sau đó cường độ oxy hóa lại bắt

đầu tăng cho đến khi a w = 0,7 thì cường độ oxy hóa cực đại Ở hoạt độ nước rất cao sự oxy hóa lipid chậm lại

1 – Đường đẳng nhiệt hấp thụ 2 – Quá trình oxy hóa lipid

3 – Quá trình sẫm màu phi enzim 4 – Quá trình enzim

5 – Sự phát triển của nấm mốc 6 – Sự phát triển của vi khuẩn

- Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến phản ứng sẫm màu phi enzyme

Nước cũng đóng vai trò quyết định trong phản ứng sẫm màu phi enzyme Sự sẫm màu có thể do phản ứng caramen hóa, phản ứng melanoidin, phản ứng giữa các sản phẩm oxy hóa lipid với protein Thường thì các sắc tố sẫm màu sẽ được tạo ra ở

trong các sản phẩm có hàm ẩm thấp hoặc trung bình khi a w > 0,5

Một yếu tố khác rất quan trọng có quan hệ với hoạt độ nước là ảnh hưởng của nhiệt độ Năng lượng hoạt hóa của các phản ứng sẫm màu phi enzyme sẽ tăng lên dần

dần cùng với sự giảm a w , do đó phản ứng sẽ chậm lại khi ở a w thấp

- Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến phản ứng enzyme

Enzyme xúc tác một phản ứng qua hai giai đoạn: liên kết enzyme với cơ chất tạo phức chất sau đó phân ly hợp chất này thành sản phẩm phản ứng và enzyme Trong phản ứng này, ở cả hai giai đoạn, nước có vai trò làm tăng tính linh động của cơ chất

và sản phẩm phản ứng

Trong các phản ứng thủy phân bởi enzyme thì nước tham gia rất tích cực Lượng nước được sử dụng trong quá trình này phụ thuộc số lượng và bản chất của cơ chất và enzyme Các phản ứng enzyme chỉ có khả năng tiến hành ở trong nước di động

tự do và hoạt động của phản ứng thường bắt đầu xuất hiện khi a w > 0,45

Tốc độ của quá trình enzyme trong các sản phẩm thực phẩm được quyết định bởi các yếu tố: sự phân bố các chất tham gia phản ứng trong sản phẩm; độ linh động của cơ chất do trạng thái tập hợp và cấu trúc của sản phẩm quyết định; hoạt độ nước và nhiệt độ

Trong các sản phẩm có hàm ẩm thấp và trung bình thì quá trình thủy phân là chủ yếu và thường xảy ra Hoạt độ enzyme của quá trình này là do hoạt độ nước quyết định Do đó khi đề ra điều kiện bảo quản tối ưu đối với các sản phẩm có độ ẩm thấp và trung bình thì cần phải tính đến hoạt độ nước Hoạt độ nước phải thấp hơn điểm uốn của đường ĐNHT

- Ảnh hưởng của a w đến sự phát triển của vi sinh vật

Sự thay đổi của VSV có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng của thực phẩm hoặc góp phần bảo quản thực phẩm hoặc làm hỏng thực phẩm Chỉ tiêu quan trọng nhất

trong mối quan hệ với nước của từng VSV riêng biệt là a w tối thiểu để VSV có thể phát triển được

Với nấm mốc nói chung có a w tối thiểu là 0,80, riêng với nấm mốc ưa khô a w tối thiểu là 0,65; với nấm men có a w tối thiểu là 0,88, riêng với nấm men ưa thấm là

0,60; với vi khuẩn có a w tối thiểu là 0,91, riêng với vi khuẩn ưa mặn là 0,75

Nấm men và nấm mốc phát triển trong điều kiện môi trường khô hơn hoặc đặc

hơn ở vi khuẩn Như vậy, có nghĩa là a w cần thiết để ngăn cản đa số nấm phát triển là

thấp hơn a w để ngăn cản phát triển của vi khuẩn

- Ảnh hưởng của a w đến giá trị dinh dưỡng và tính chất lưu biến của thực phẩm

Hoạt độ nước cũng ảnh hưởng đến tính lưu biến của thực phẩm như độ cứng, độ đàn hồi, độ dai, độ dẻo

Theo nghiên cứu cho thấy nếu tăng độ ẩm tương đối cân bằng của các thực phẩm có độ ẩm trung gian gần điểm uốn của vùng đơn tầng (20% ẩm) tới mức ẩm 66% sẽ tăng độ cứng, độ dính của hầu hết các thực phẩm

1.3 TỔNG QUAN VỀ THỦY SẢN KHÔ

1.3.1 Lý thuyết về quá trình sấy [6] [16] [22] [41]

Mục đích chính của sấy là để kéo dài thời gian bảo quản của thực phẩm bằng cách giảm hoạt độ của nước Việc giảm hoạt độ của nước sẽ làm giảm hoạt động của enzyme và hạn chế sự tăng trưởng của các VSV Một mục đích nữa của sấy là để làm giảm trọng lượng và khối thực phẩm để giảm bớt giá thành chuyên chở và lưu kho Ngoài ra, với một số thực phẩm thì việc sấy khô sẽ giúp thuận lợi cho người tiêu dùng trong việc thao tác các công đoạn tiếp theo để xử lý thực phẩm

Sấy là quá trình sử dụng nhiệt dưới những điều kiện được kiểm soát để lấy đi phần lớn lượng ẩm có trong thực phẩm bằng bay hơi Trong quá trình sấy xảy ra các quá trình truyền nhiệt và truyền chất, cụ thể là quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy và quá trình khuếch tán nước từ trong vật sấy vào môi trường

v Cơ chế khuếch tán nước ra khỏi nguyên liệu: Sự khuếch tán của nước ra

khỏi nguyên liệu gồm 2 quá trình là khuếch tán nội và khuếch tán ngoại

- Quá trình khuếch tán ngoại: Là sự dịch chuyển của hơi nước từ bề mặt

nguyên liệu vào không khí ẩm mà động lực của nó là sự chênh lệch áp suất của hơi nước bão hòa trên bề mặt nguyên liệu với áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí ẩm Quá trình khuếch tán ngoại của nguyên liệu tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt nguyên liệu, chênh lệch áp suất riêng phần và hệ số bay hơi

- Quá trình khuếch tán nội: Là quá trình chuyển động của nước từ các lớp bên

trong nguyên liệu ra các lớp bề mặt ngoài của nguyên liệu để tạo độ cân bằng ẩm trong bản thân nguyên liệu Động lực của quá trình là sự chênh lệch về độ ẩm giữa các lớp bên trong và bên ngoài nguyên liệu Nếu sự chênh lệch ẩm càng lớn tức là gradient độ

ẩm lớn sẽ làm cho tốc độ khuếch tán nội càng nhanh Quá trình khuếch tán nội tỷ lệ với diện tích bề mặt bay hơi, hệ số khuếch tán và gradient độ ẩm

- Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại: Khuếch tán nội và

khuếch tán ngoại có mối quan hệ mật thiết với nhau, khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể được tiếp tục và như thế độ ẩm của nguyên liệu mới được giảm dần Nếu cường độ khuếch tán nội lớn hơn cường độ khuếch tán ngoại thì quá trình bay hơi sẽ nhanh nhưng điều đó rất ít xảy ra

Nếu cường độ khuếch tán nội bé hơn cường độ khuếch tán ngoại thì bề mặt của nguyên liệu dễ bị tạo màng khô làm ảnh hưởng xấu đến quá trình dịch chuyển ẩm

Trong quá trình sấy nếu cường độ khuếch tán ngoại lớn hơn cường độ khuếch tán nội thì cần phải tiến hành sấy gián đoạn tức là đình chỉ hoặc hạn chế quá trình khuếch tán ngoại hay gọi là quá trình sấy có ủ ẩm Trong quá trình sấy giai đoạn đầu, lượng nước trong nguyên liệu nhiều làm cho sự dịch chuyển ẩm lớn do đó mà cường

độ khuếch tán nội phù hợp với cường độ khuếch tán ngoại nên lượng ẩm thoát ra được nhiều cho nên ở giai đoạn này có thể tăng vận tốc chuyển động của không khí để tăng khả năng dịch chuyển ẩm Nhưng giai đoạn sau thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít trong khi đó cường độ bay hơi ở mặt ngoài nhanh mà cường độ khuếch tán nội

bé nên bề mặt ngoài dễ tạo màng cứng làm ảnh hưởng xấu đến quá trình khuếch tán nội Chính vì vậy ở giai đoạn sấy giảm tốc nên hạn chế cường độ khuếch tán ngoại như giảm vận tốc chuyển động của không khí xuống

v Các giai đoạn trong quá trình sấy:

- Giai đoạn làm nóng vật: Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật liệu và buồng

sấy tiếp xúc với không khí nóng cho tới khi nhiệt độ vật liệu đạt đến bằng nhiệt độ bầu ướt Trong giai đoạn này toàn bộ vật liệu được gia nhiệt, tuy nhiên sự gia tăng nhiệt độ xảy ra không đồng đều ở phần ngoài và phần trong vật liệu Đối với vật liệu dễ sấy thì thì giai đoạn làm nóng sẽ xảy ra rất nhanh

- Giai đoạn sấy đẳng tốc: Là giai đoạn ẩm bay hơi ở nhiệt độ tương đối (nhiệt

độ bầu ướt) do sự chênh lệch giữa nhiệt độ của vật liệu sấy và nhiệt độ của môi trường không khí xung quanh không đổi Ẩm được thoát ra trong giai đoạn này là ẩm tự do

Khi nhiệt độ của ẩm đạt tới trị số giới hạn thì giai đoạn sấy đẳng tốc sẽ dừng lại Quá trình sấy đẳng tốc phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của không khí, nhiệt độ bầu khô, vận tốc dịch chuyển của không khí

- Giai đoạn sấy giảm tốc: Kết thúc giai đoạn sấy đẳng tốc, ẩm tự do đã bay hơi

hết, còn lại trong vật là ẩm liên kết Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn ẩm tự

do và càng tăng lên khi độ ẩm của vật càng nhỏ Do vậy, tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạn này nhỏ hơn giai đoạn sấy đẳng tốc có nghĩa là tốc độ sấy trong giai đoạn này nhỏ hơn và càng giảm đi theo thời gian sấy Quá trình sấy càng tiếp diễn, độ ẩm của vật càng giảm, tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ ẩm của vật giảm đến bằng độ ẩm cân bằng với điều kiện môi trường không khí ẩm trong buồng sấy thì quá trình thoát

ẩm của vật ngưng lại, có nghĩa tốc độ sấy bằng không

Đa số các hư hỏng của thực phẩm xảy ra trong quá trình sấy giảm tốc và nhiệt

độ không khí cần được kiểm soát để cân bằng tốc độ sấy và mức độ hư hỏng do nhiệt Giai đoạn sấy giảm tốc thường là giai đoạn sấy dài nhất

v Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy:

- Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí: Trong các điều kiện khác nhau không đổi

như độ ẩm không khí, tốc độ gió , việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng nước trong nguyên liệu giảm xuống càng nhiều Nhưng tăng nhiệt

độ cũng ở giới hạn cho phép vì nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặt ngoài Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hư hỏng nguyên liệu Nhiệt độ sấy thích hợp được xác định phụ thuộc vào nguyên liệu béo hay gầy, kết cấu tổ chức của cơ thịt và đối với các nhân tố khác

- Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí: Tốc độ chuyển động của không

khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy Vì tốc độ chuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại, dẫn đến sự hư hỏng sản phẩm, mặt ngoài sản phẩm sẽ lên mốc gây thối rữa tạo thành lớp dịch nhầy có mùi vị khó chịu Vì vậy, cần phải có một tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô

Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm khô, khi hướng gió song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh Nếu hướng gió thổi tới nguyên liệu với góc 450 thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổi thẳng vuông góc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm

- Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí: Độ ẩm tương đối của không

khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm lại Các nhà khoa học đã chứng minh rằng: độ ẩm tương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩm tương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ dừng lại và bắt đầu xảy ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại

Làm khô trong điều kiện tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không khí 50% đến 60% do nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao Do đó, một trong những phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiến hành làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại Khi hạ thấp nhiệt độ của không khí dưới điểm sương hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí cũng được hạ thấp Như vậy để làm khô không khí người ta áp dụng phương pháp làm lạnh

- Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu: Kích thước nguyên liệu cũng ảnh

hưởng đến quá trình sấy Nguyên liệu càng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích thước quá bé và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí quyển) thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt và tỷ lệ nghịch với chiều dày nguyên liệu

- Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm: Một số thực phẩm có tính keo, khi chế biến

khô dễ tạo màng trên bề mặt, màng này có tính chất ngăn cản quá trình khuếch tán nội làm cho quá trình làm khô không thể thực hiện được Hiện tượng này có thể khắc phục được nhờ quá trình ủ ẩm Ủ ẩm nhằm mục đích là làm cho tốc độ khuếch tán nội và khuếch tán ngoại phù hợp nhau để tăng nhanh quá trình làm khô Với quá trình làm khô có giai đoạn ủ ẩm người ta gọi là làm khô gián đoạn

- Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu: Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người

ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp, cần phải xét đến TPHH của nguyên liệu như: nước, lipid, protein, chất khoáng, vitamin, kết cấu tổ chức cơ thịt chắc hay lỏng lẻo

- Một số kết quả nghiên cứu về nhiệt độ và vận tốc gió ứng dụng trong sấy sản phẩm thủy sản:

+ Tác giả Lương Hữu Đồng [9] và Vũ Thị Kim Ninh [15] khi đề xuất quy trình sản xuất các sản phẩm thủy sản khô sống đã yêu cầu nhiệt độ sấy cá ở 45÷500C

+ Tác giả Đào Trọng Hiếu [12] trong nghiên cứu ứng dụng công nghệ gốm bức

xạ hồng ngoại giải tần hẹp chọn lọc kết hợp với không khí có nhiệt độ thấp để sấy cá cơm săng đã đề xuất nhiệt độ sấy cá cơm thích hợp là 450C, tốc độ gió 1,2m/s

+ Tác giả Bùi Việt Hùng [13] trong nghiên cứu kỹ thuật sấy cá cơm tại các tỉnh miền Trung bằng máy sấy hầm loại xe goòng đã đưa ra nhiệt độ sấy thích hợp là 41,60C

+ Theo tác giả Nguyễn Quang Vinh [27] trong nghiên cứu sấy cá cơm săng bằng gốm bức xạ hồng ngoại chọn lọc đã đưa ra kết luận về tốc độ gió cho sấy cá cơm săng size 4÷6cm là 1,7m/s

Từ phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy và kế thừa các kết quả nghiên cứu trên để ứng dụng vào tìm chế độ sấy thích hợp cho sản phẩm cá Cơm săng sấy có

xử lý phụ gia của đề tài

v Một số phương pháp và thiết bị sấy:

- Sấy tự nhiên (phơi nắng):

Dựa vào năng lượng mặt trời để tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy Đây là phương pháp sấy đơn giản, dễ thực hiện và rẻ tiền nhất hiện nay Thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời có thể phân ra các loại sau:

+ Thiết bị sấy trực tiếp có tuần hoàn khí tự nhiên (gồm thiết bị thu năng lượng kết hợp với buồng sấy)

+ Thiết bị sấy trực tiếp có bộ phận thu năng lượng riêng biệt

+ Thiết bị sấy gián tiếp có dẫn nhiệt cưỡng bức (thiết bị thu năng lượng và buồng sấy riêng biệt)

Phương pháp này công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư và vận hành thấp, không đòi hỏi cung cấp năng lượng lớn và nhân công lành nghề và có thể sấy lượng lớn vụ mùa với chi phí thấp Tuy nhiên, nó kiểm soát điều kiện sấy rất kém, tốc độ sấy chậm hơn so với với sấy bằng thiết bị, do đó chất lượng sản phẩm cũng kém và dao động hơn, quá trình sấy thì phụ thuộc vào thời tiết và thời gian trong ngày do đó đòi hỏi nhiều nhân công

+ Hệ thống sấy tiếp xúc: Cho vật liệu sấy tiếp xúc với bề mặt làm nóng hoặc dung dịch nóng

+ Hệ thống sấy bức xạ: Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ bên trong vật liệu sấy ra bề mặt và khuếch tán vào môi trường Trong hệ thống sấy bức xạ người ta tạo sự chênh lệch áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường chỉ bằng cách đốt nóng vật liệu sấy

Với phương pháp sấy bằng không khí nóng thì giá thành để làm nóng thiết bị (chi phí vận hành) là nhân tố chính ảnh hưởng đến tính kinh tế của quá trình sấy [42]

- Sấy lạnh (sấy bằng bơm nhiệt):

Sấy bằng bơm nhiệt là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy bằng cách dùng khí lạnh đã qua dàn lạnh, có độ ẩm thấp hơn nhưng không gia tăng nhiệt độ của tác nhân sấy

Phương pháp sấy lạnh đã được áp dụng từ lâu trên thế giới do có nhiều ưu điểm như tốc độ truyền nhiệt cao hơn, thời gian sấy để đạt đến độ ẩm của vật sấy mong muốn là ngắn hơn, hoàn thiện chất lượng sản phẩm và hiệu quả năng lượng tốt hơn so với phương pháp sấy nóng

Theo Paul [40], trong công nghệ làm khô các nguyên liệu thủy sản nên ứng dụng phương pháp sấy lạnh bởi nhiệt độ và độ ẩm của không khí tiếp xúc với nguyên liệu sấy thấp Braun [32], Dirk và cộng sự [34] cũng cho rằng sấy lạnh là một phương pháp tốt để cải thiện chất lượng sản phẩm thực phẩm khô bởi công nghệ sấy ở nhiệt độ thấp và không phụ thuộc vào điều kiện không khí bên ngoài, cũng như hiệu quả kinh tế cao do chi phí giá thành thấp Arason [31] trong nghiên cứu so sánh về giá thành sản xuất cá bò khô theo các phương pháp sấy khác nhau đã cho kết quả phương pháp sấy lạnh chi phí giá thành thấp nhất

Tuy vậy, tác giả Trần Đại Tiến [22] trong quá trình so sánh giữa các phương pháp sấy, chỉ ra rằng thiết bị sấy lạnh ngoài những ưu điểm trên cũng có nhược điểm

do chi phí đầu tư ban đầu lớn

- Sấy chân không thăng hoa:

Đây là một phương pháp sấy hiện đại, được ứng dụng trong công nghiệp để sấy các vật liệu quý, các loại nguyên liệu ở thể keo và keo xốp khó sấy Sấy chân không thăng hoa là quá trình tách ẩm ra khỏi vật sấy bằng sự thăng hoa của nước Quá trình thăng hoa là quá trình chuyển trực tiếp từ thể rắn sang thể hơi Ở điều kiện bình thường, ẩm trong thực phẩm ở dạng lỏng, nên để thăng hoa chúng cần được chuyển sang thể rắn bằng phương pháp lạnh đông

Quá trình sấy chân không thăng hoa bao gồm hai giai đoạn: làm lạnh đông và tiếp theo sấy khô bằng chân không thấp Cả hai hệ thống đều hoạt động rất tốn kém Vì vậy phương pháp sấy chân không thăng hoa chỉ hạn chế sử dụng đối với các thực phẩm cao cấp mà mùi vị rất dễ bị thay đổi, hoặc cho những khách hàng nào sẵn sàng

để trả tiền cao cho thực phẩm chất lượng cao

Từ ưu nhược điểm của các phương pháp sấy cho thấy rằng, với nguyên liệu cá Cơm săng có thành phần protein, lipid, khoáng cao nên sấy ở nhiệt độ cao và phương pháp sấy không phù hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm Chính vì vậy đề tài chọn hướng nghiên cứu ứng dụng sấy lạnh cho cá Cơm săng để đảm bảo chất lượng sản phẩm, đây cũng là phương pháp đang được các cơ sở sản xuất áp dụng khá phổ biến hiện nay

1.3.2 Một số biến đổi của thủy sản trong quá trình làm khô và bảo quản

v Biến đổi về cấu trúc cơ thịt cá [5] [22] [41]

- Hiện tượng: Sản phẩm thủy sản sau khi làm khô cơ thịt bị dai và khô cứng hoặc có thể bề ngoài bị khô xác nhăn nheo nhưng bên trong thì ẩm

- Nguyên nhân:

+ Trong quá trình sấy, các chất hoà tan di chuyển theo nước từ bên trong ra bề mặt bên ngoài của thực phẩm Quá trình bay hơi nước làm cô đặc các chất tan ở bề mặt kết hợp với nhiệt độ cao của không khí gây ra các phản ứng lý hoá phức tạp của các chất tan ở bề mặt và hình thành nên lớp vỏ cứng không thấm được Hiện tượng cứng

vỏ này làm giảm tốc độ sấy và làm cho thực phẩm có bề mặt khô, nhưng bên trong thì

ẩm

+ Nếu nguyên liệu được sấy khô bằng không khí nóng, vì quá trình làm khô chậm chạp nên tổ chức cơ thịt của chúng co rút lại nhiều, cấu trúc cơ thịt chặt chẽ làm cho cơ thịt cá bị dai và khô cứng, khả năng hút nước phục hồi (HNPH) kém Mức độ

dai cứng của sản phẩm tăng lên là do số lượng liên kết trong phân tử protein đã tăng lên, bao gồm các liên kết hydro, liên kết muối, liên kết phân tử và liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết giữa các dẫn xuất của protein bị biến tính do nhiệt độ sấy cao

- Giải pháp phòng ngừa: Cần kiểm soát điều kiện sấy để tránh chênh lệch ẩm quá cao giữa bên trong và bề mặt thực phẩm Áp dụng các phương pháp sấy nhiệt độ thấp như sấy lạnh, sấy chân không thăng hoa để giảm thời gian sấy và giảm các biến tính của protein

v Biến đổi về màu sắc [5] [22] [41]

- Hiện tượng: Sản phẩm thủy sản sau khi sấy và trong quá trình bảo quản bị biến màu hay hóa nâu

- Nguyên nhân: Có nhiều nguyên nhân gây ra sự mất màu hay biến đổi màu trong thực phẩm sấy, như là: sự thay đổi các đặc trưng bề mặt của thực phẩm gây ra thay đổi độ phản xạ ánh sáng và màu sắc; nhiệt và sự oxy hoá lipid trong quá trình sấy gây ra những thay đổi hoá học Sự tạo màu nâu từ phản ứng Maillard do sự kết hợp giữa acid amin và aldol là một trong những yếu tố quan trọng cho sản phẩm thủy sản khô Tốc độ hoá nâu tăng đáng kể khi nhiệt độ sấy tăng và độ ẩm của nguyên liệu giảm

- Giải pháp phòng ngừa: Để khắc phục hiện tượng này cần áp dụng các phương pháp sấy nhiệt độ thấp để hạn chế hiện tượng biến màu và hóa nâu Đồng thời, bổ sung các chất PG nhằm giảm hiện tượng oxi hóa lipid trong quá trình sấy

v Biến đổi về mùi vị [5] [22] [41]

- Hiện tượng: Sản phẩm thủy sản mùi vị giảm đáng kể thậm chí có thể bốc mùi

ôi khét sau khi sấy

- Nguyên nhân: Nhiệt làm thất thoát các thành phần dễ bay hơi ra khỏi thực phẩm vì vậy phần lớn các thực phẩm sấy bị giảm mùi vị Quá trình sấy độ ẩm của nguyên liệu giảm làm cho nồng độ các thành phần trong thịt cá tăng lên, cường độ các chất vị tăng lên nhất là vị ngọt và vị mặn, vị chua đôi khi giảm đi một cách tương đối

do lượng acid trong sản phẩm bay hơi bị mất đi Đồng thời, có thể xuất hiện mùi ôi khét do ôxi hóa chất béo nếu thời gian sấy kéo dài hoặc nhiệt độ sấy cao Phương pháp làm khô càng thô sơ thì màu sắc, mùi vị của sản phẩm biến đổi càng nhiều

- Giải pháp phòng ngừa: Ngoài việc áp dụng các phương pháp sấy nhiệt độ thấp như trên cần bổ sung các chất chống ôxi hóa để giảm sự ôxi hóa chất béo

v Sự hút ẩm và biến màu, biến mùi trong quá trình bảo quản [5] [41]

- Hiện tượng: Trong quá trình bảo quản, độ ẩm của thủy sản khô tăng dần, sản phẩm bị sẫm màu, có mùi ôi

- Nguyên nhân: Khi áp suất hơi nước bão hòa trên bề mặt cá khô nhỏ hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí thì sản phẩm sẽ hút ẩm Mức độ hút ẩm phụ thuộc vào độ ẩm của không khí Sản phẩm khô sau khi hút ẩm dễ xảy ra hiện tượng ôxi hóa chất béo làm thay đổi màu sắc và mùi vị của sản phẩm

- Giải pháp phòng ngừa: Bao gói sản phẩm thủy sản khô bằng các loại bao bì không thấm khí, không thấm nước và bao gói trong môi trường chân không, bảo quản

ở nhiệt độ thấp, bổ sung các chất chống ôxi hóa

v Biến đổi về hóa học

Tất cả những thực phẩm đều bị biến đổi về hóa học trong suốt quá trình sấy khô, các biến đổi về hóa học tùy theo mức độ sẽ làm thay đổi khả năng hút nước phục hồi, màu sắc, mùi vị và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm

- Sự đông đặc và biến tính protein [5] [22]

Sự đông đặc và biến tính của protein phụ thuộc vào nguyên liệu, nếu nguyên liệu đã được gia nhiệt thì protein ít biến đổi vì đã biến đổi từ lúc gia nhiệt Nhiệt độ là nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến sự đông đặc và biến tính protein Protein của cá chủ yếu là myosin và myogen Ở điều kiện bình thường nhiệt độ đông đặc của chúng là 50-

600C Nếu làm khô ở điều kiện bình thường chúng đông đặc dần và biến đổi từ protein sợi cơ có tính hòa tan thành trạng thái keo tủa mất tính đàn hồi của cơ thịt

- Sự oxi hóa lipid [2] [24] [28] [42]

Hiện tượng thủy phân lipid (có sự tham gia của enzyme) thường xảy ra ở giai đoạn đầu của quá trình làm khô Còn trong quá trình làm khô và bảo quản chủ yếu xảy

ra quá trình tự ôxi hóa Quá trình ôxi hóa càng nhanh khi lipid và acid béo tiếp xúc với không khí và nhiệt độ cao

+ Cơ chế của quá trình ôxi hóa lipid có thể biểu diễn như hình 1.3:

Dưới tác động của ôxi không khí, ánh sáng, nhiệt độ quá trình ôxi hóa lipid bắt đầu bằng sự giải phóng một nguyên tử hydro từ cacbon trung tâm Gốc lipid tự do (L•) phản ứng rất nhanh với oxy trong không khí tạo thành peroxyde của gốc lipid tự

do (LOO•), peroxyde lại lấy một hydro từ nhánh alkyl khác tạo thành hydroperoxyde (LOOH) và gốc lipid tự do mới Sự lan truyền của phản ứng dây chuyền tiếp tục đến

khi một gốc tự do được loại ra bằng cách phản ứng với một gốc tự do khác tạo thành sản phẩm không hoạt động

Hình 1.3: Cơ chế quá trình tự ôxi hóa lipid

Do phản ứng ôxi hóa lipid là phản ứng tỏa nhiệt nên đã làm cho sản phẩm có nhiệt

độ cao hơn và như vậy quá trình ôxi hóa cứ liên tục tự động xảy ra làm cho sản phẩm càng tích tụ nhiều nhiệt và càng thúc đẩy quá trình ôxi hóa

Các sản phẩm được tạo ra từ quá trình ôxi hóa lipid phần lớn là aldehyde, xeton, các alkal có mùi khó chịu làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm trong quá trình làm khô và bảo quản tiếp theo do giảm mùi vị cũng như tăng sự biến màu do tương tác của protein, các acid amin và nhóm carboxyl là sản phẩm từ ôxi hóa chất béo

+ Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ôxi hóa lipid và acid béo [10]:

▫ Hàm lượng lipid và acid béo: Nếu hàm lượng lipid và acid béo trong thủy sản cao thì tốc độ ôxi hóa nhanh do nồng độ chất tham gia phản ứng nhiều

▫ Ôxi: là nhân tố tham gia vào quá trình phát sinh và phát triển các quá trình ôxi hóa lipid

▫ Nhiệt độ: Làm gia tăng quá trình phát triển của các gốc tự do làm ảnh hưởng đến tốc độ ôxi hóa

▫ Độ ẩm: Nếu độ ẩm của sản phẩm thủy sản cao thì tốc độ ôxi hóa cao do tăng cường bề mặt tiếp xúc giữa lipid và nước, lúc này xảy ra quá trình thủy phân lipid tạo thành các acid béo, các acid béo này tham gia vào quá trình ôxi hóa

+ Giải pháp phòng ngừa:

Để phòng hiện tượng ôxi hóa trong quá trình sấy và bảo quản thủy sản khô cần sấy trong thời gian ngắn, nhiệt độ thấp, bảo quản ở nhiệt độ thấp, độ ẩm thấp hoặc bao gói đảm bảo nguyên tắc bịt kín, ngoài ra dùng thêm các chất chống ôxi hóa

1.4 TỔNG QUAN VỀ PHỤ GIA THỰC PHẨM

1.4.1 Định nghĩa

Theo FAO: PG là chất không dinh dưỡng được thêm vào các sản phẩm với các

ý định khác nhau Thông thường các chất này có hàm lượng thấp dùng để cải thiện tính chất cảm quan, cấu trúc, mùi vị cũng như bảo quản sản phẩm

Theo WHO: PG là một chất khác hơn là thực phẩm hiện diện trong thực phẩm

là kết quả của một số mặt: sản xuất, chế biến, bao gói, tồn trữ Các chất này không bao gồm sự nhiễm bẩn

Theo Ủy ban Tiêu chuẩn hóa thực phẩm quốc tế (Codex Alimentarius Commisson - CAC): PG là một chất có hay không có giá trị dinh dưỡng, không được

tiêu thụ thông thường như một thực phẩm và cũng không được sử dụng như một thành phần của thực phẩm Việc bổ sung chúng vào thực phẩm để giải quyết mục đích công nghệ trong sản xuất, chế biến, bao gói, bảo quản, vận chuyển thực phẩm, nhằm cải thiện cấu kết hoặc đặc tính kỹ thuật của thực phẩm đó PGTP không bao gồm các chất

ô nhiễm hoặc các chất độc bổ sung vào thực phẩm nhằm duy trì hay cải thiện thành phần dinh dưỡng của thực phẩm

Theo TCVN: PG là những chất không được coi là thực phẩm hay một thành

phần chủ yếu của thực phẩm, có hoặc không có giá trị dinh dưỡng, đảm bảo an toàn cho sức khỏe, được chủ động cho vào thực phẩm với một lượng nhỏ nhằm duy trì chất lượng, hình dạng, mùi vị, độ kiềm hoặc axít của thực phẩm, đáp ứng về yêu cầu công nghệ trong chế biến, đóng gói, vận chuyển và bảo quản thực phẩm

Như vậy, PGTP không phải là thực phẩm mà nó được bổ sung một cách chủ ý, trực tiếp hoặc gián tiếp vào thực phẩm, cải thiện tính chất hoặc đặc tính kỹ thuật của thực phẩm đó PGTP tồn tại trong thực phẩm như một thành phần của thực phẩm với một giới hạn tối đa cho phép đã được quy định Với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện nay giới hạn PG sử dụng trong thực phẩm ngày càng chính xác hơn đảm bảo

an toàn cho người sử dụng thực phẩm

1.4.2 Phân loại chất phụ gia thực phẩm [4] [25]

Mỗi nước, mỗi tổ chức có cách phân loại PGTP khác nhau Hiện nay ở Việt Nam PGTP được phân thành 16 nhóm tương ứng với số thứ tự trong hệ thống phân loại của các tổ chức thế giới như bảng 1.3 Ngoài ra còn có cách phân loại chi tiết theo CEE, CODEX

Bảng 1.3: Phân loại chất phụ gia thực phẩm theo Việt Nam và một số tổ chức

Số thứ tự theo hệ thống phân loại CÁC NHÓM CHẤT

Chất chống vón cục (Anticaking agents) 2 12 2

Chất chống tạo bọt (Antifoaming agents) 4 16 3

Chất điều chỉnh độ axit (Acidity regulators) 5 11 1

Chất điều vị (Flavour enhancers) 6 13 & 18 11

Chất làm đặc và tạo gen (Gelling agents and

Tinh bột biến tính (Modified staches) 16 13 -

Muối chảy (dùng trong sản suất phomat) (Melting

v.v

1.4.3 Các nguyên tắc cơ bản khi chọn và sử dụng phụ gia thực phẩm [25]

- Chất PG được chọn có trong danh mục cho phép và đạt các tiêu chuẩn về chất lượng (độ tinh khiết, nhà sản xuất được phép )

- Sử dụng đúng cho từng loại sản phẩm, đúng mục đích, đúng liều lượng cho phép phù hợp với thị trường (vừa phải an toàn cho sức khỏe, vừa đủ để đạt mục đích

kỹ thuật)

- Nên sử dụng phối hợp nhiều chất, không nên sử dụng đơn lẻ

- Ghi rõ chất PG được sử dụng ngoài bao bì

Do luật lệ của từng quốc gia có sự khác nhau, cùng một chất PG nhưng quốc gia này thì cho dùng nhưng quốc gia khác thì lại cấm, hoặc ở mỗi quốc gia có mức giới hạn cho phép là khác nhau

Chính vì vậy, cần lưu ý việc nghiên cứu sử dụng chất PG trong chế biến thực phẩm cần phù hợp với pháp luật của Việt Nam và của các nước nhập khẩu để tránh những thiệt hại đáng tiếc có thể xảy ra

1.4.4 Tác dụng chống ôxi hóa lipid của chất phụ gia [24] [28] [33] [38]

Trong thực phẩm có chứa chất béo, chất chống ôxi hóa lipid được dùng để chỉ những chất có khả năng làm cắt đứt mạch phản ứng dây chuyền của các gốc tự do trong quá trình ôxi hóa lipid Các chất chống ôxi hóa có thể tác dụng với:

- Các gốc tự do peroxyde LOO• do đó kết thúc phản ứng phát triển mạch và ức chế việc tạo ra các gốc hidro peroxyde LOOH

- Các gốc tự do alcoxyl LO• để giảm sự phân hủy của hidro peroxyde LOOH hạn chế hình thành aldehyt và các sản phẩm cấp thấp có mùi

Chất chống ôxi hóa có tác dụng làm giảm tốc độ ban đầu của phản ứng, kéo dài thời kỳ cảm ứng của quá trình ôxi hóa Thời kỳ cảm ứng là thời gian cần thiết để đạt đến thời điểm có thể phát hiện sự ôi hóa hoặc phát hiện có sự đột biến của vận tốc phản ứng ôxi hóa

Khi không có mặt chất chống ôxi hóa, quá trình ôxi hóa lipid diễn ra theo cơ chế như hình 1.3 Khi có mặt chất chống ôxi hóa, chúng sẽ chuyển các gốc tự do L•, LO•, LOO• thành ổn định hơn:

LOO• + AH → LOOH + A•

LO• + AH → LOH + A•

L• + AH → LH + A•Các gốc chất chống ôxi hóa A• là rất ổn định đồng thời chúng có thể tham gia các phản ứng chấm dứt quá trình:

A• + LOO• → A-OOL

A• + LO• → A-OL

A• + A• → A-A Tùy thuộc vào cấu trúc các chất chống ôxi hóa và điều kiện ôxi hóa, các phản ứng trên có thể đóng vai trò quan trọng khác nhau trong quá trình

Theo cơ chế tác dụng, chất chống ôxi hóa có thể được chia làm 5 nhóm:

- Nhóm chất chống ôxi hóa sơ cấp: Là những chất có khả năng cho điện tử và kết thúc phản ứng chuỗi như tocopherol, các propyl gallate, BHA, BHT

- Nhóm chất chống ôxi hóa thứ cấp: Là chất có khả năng phân hủy các hidro peroxyde của chất béo thành các sản phẩm bền như dilauryl thiodipropionate, thiodipropionic acid

- Nhóm các chất tạo phức càng cua với các ion kim loại như Fe2+, Cu2+ như acid citric, EDTA

- Nhóm các chất bắt giữ ôxi, chúng thường phản ứng với ôxi và loại ôxi ra khỏi

hệ thống như acid ascorbic, acid erythobic và muối của chúng

- Nhóm các enzyme chống ôxi hóa là những enzyme có khả năng loại bỏ ôxi hay các chất có tính ôxi hóa khỏi hệ thống sinh học của thực phẩm như caltalase, glutathiol peroxidase

Tuy nhiên, cũng có những chất chống ôxi hóa đa chức năng, điển hình là acid ascorbic [33] Ngoài ra cũng có thể sử dụng hỗn hợp nhiều chất chống ôxi hóa để làm tăng hoạt tính chống ôxi hóa

1.5 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT PG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM THỦY SẢN TRONG LÀM KHÔ VÀ BẢO QUẢN

1.5.1 Tác dụng giữ ẩm

Trong quá trình làm khô nếu nhiệt độ sấy cao và độ ẩm giảm nhanh sẽ làm cho

cơ thịt cá dễ bị cứng và ẩm cục bộ ở bên trong Việc xử lý nguyên liệu là yếu tố quan trọng để làm tăng chất lượng của sản phẩm thủy sản khô, trong quá trình xử lý thường dùng các chất PG là muối hoặc đường để bảo quản tốt hơn các thành phần của sản phẩm khô, do khi xử lý chất PG làm cho hoạt độ nước của nguyên liệu giảm xuống

Để giảm hoạt độ nước của sản phẩm thủy sản khô nên xử lý sorbitol, NaCl và một số chất PG khác [22]

Kết quả nghiên cứu của tác giả Trần Đại Tiến [22] cho thấy, mực sau khi xử lý được ngâm trong dung dịch sorbitol nồng độ 0,5M thời gian 30phút, nhiệt độ dung dịch 1÷40C, sau đó để ráo nước và đưa vào sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh ở nhiệt độ 350C đã cải thiện rất nhiều về trạng thái và đã làm cho cơ thịt mực được mềm mại hơn, ít dai hơn

Kết quả nghiên cứu của Tomokazu Kubo và Hiroki Saeki [43], mực sau khi gia nhiệt trong nước nóng ở nhiệt độ 800C trong 1phút sau đó đưa đi xử lý dung dịch

sorbitol 0,1M ở 40C trong 18h và sấy khô ở 300C (độ ẩm tương đối 60%) trong 16 giờ cho thấy thời gian sấy được rút ngắn đồng thời sự biến tính protein cũng được giảm xuống, mặt khác hiện tượng dai cứng trên sản phẩm mực khô cũng đã được loại trừ

Zensuke Iseya và cộng sự [44] đã thực hiện các nghiên cứu xử lý cá thu và mực ống Nhật Bản với các dung dịch: sorbitol ở nồng độ 0,5÷1,5M; NaCl 0,5÷2M; và hỗn hợp NaCl 1M và sorbitol 0,5÷1,5M sau đó sấy khô ở nhiệt độ 300C (độ ẩm tương đối 60%), kết quả cho thấy sự thoát ẩm chậm ở giai đoạn sấy ban đầu, độ ẩm tới hạn của

cá giảm khi nồng độ chất xử lý tăng lên Đồng thời, sản phẩm sau khi sấy mềm mại hơn và thời gian bảo quản được kéo dài hơn

1.5.2 Tác dụng chống ôxi hóa và bảo quản

Trong quá trình bảo quản tươi nguyên liệu và các sản phẩm thủy sản khác thường hay sản sinh ra hiện tượng khê khét, ôi thối, nguyên nhân là do hiện tượng ôxi hóa lipid sinh ra, do vậy cần thiết phải dùng thêm các chất chống ôxi hóa [5]

Tác giả Nguyễn Thị Hiền và Nguyễn Thị Thu Hà [11] trong nghiên cứu kéo dài thời gian bảo quản thịt heo nạc tươi, khi khảo sát về tác dụng chống ôxi hóa làm giảm

sự hóa nâu của thịt tươi đã đề xuất sử dụng natri ascorbat 0,5%

Nguyễn Xuân Duy và cộng sự [7] khi nghiên cứu ảnh hưởng của các chất chống ôxi hóa lên sự ôxi hóa chất béo đối với cá hồi đông khô, tác giả đã ngâm nguyên liệu sau khi xử lý trong các dung dịch dularox (2%), sodium erythobate (0,5%), acid ascorbic (0,5%), acid citric (0,5%) trong 30phút trước khi đi đông khô, kết quả cho thấy các chất chống ôxi hóa có tác dụng ngăn chặn đáng kể sự ôxi hóa chất béo trong quá trình đông khô cá hồi

Nitipong Jittrepotch và cộng sự [39] đã nghiên cứu quá trình ôxi hóa lipid của sản phẩm cá Mòi Nhật Bản nấu chín dưới tác dụng của EDTA (250mg/100g thịt cá) và

sự kết hợp của natri nitrit (10mgNO2/100g thịt cá) + ascorbat natri (200mg/100g thịt cá) trong thời gian bảo quản lạnh Kết quả cho thấy, EDTA và natri nitrit-ascorbat đều

có tác dụng chống oxi hóa tuy nhiên việc sử dụng natri nitrit-ascorbate cho thấy tác dụng chống ôxi hóa cao hơn và do vậy ngăn ngừa được hiện tượng xuất hiện của mùi

vị lạ trong sản phẩm cá Mòi chín trong thời gian bảo quản lạnh 14 ngày

Tác giả Vũ Duy Đô [8] đã nghiên cứu và đưa ra giải pháp chống ôxi hóa khi khử trùng mực khô bằng tia cực tím bằng cách xử lý mực khô bằng dung dịch acid ascorbic 0,2÷0,32% trong 2 giây rồi làm khô bằng nhiệt độ thường

1.6 TỔNG QUAN VỀ BAO BÌ TRONG BẢO QUẢN THỦY SẢN KHÔ 1.6.1 Bao bì plastic [22]

Nguyên liệu sản xuất plastic là nguồn hydrocacbon từ dầu hoả Bao bì plastic thường không mùi, không vị, có loại có thể đạt độ mềm dẻo, áp sát bề mặt thực phẩm khi được tạo nên độ chân không trong trường hợp sản phẩm cần bảo quản trong chân không, cũng có loại bao bì đạt độ cứng cao, chống va chạm cơ học hiệu quả, chống thẩm thấu khí hơi nên đảm bảo được áp suất khí cao trong môi trường chứa thực phẩm

Bao bì thực phẩm có thể là một loại plastic riêng biệt hoặc được ghép kết hợp bởi nhiều lớp plastic khác nhau thành một lớp và một số loại plastic như sau:

- Dạng homopolyme: gồm các loại như polyethylene (PE); polypropylene (PP); polyethyleneglycol therephthalate (PET); polyamide (PA)…

- Dạng copolymer như: Ethylene + vinylacetat (EVA); Ethylene + butlarylate (EBA)… Trong các loại bao bì trên thì hai loại polyethylene (PE) và polyamide (PA) thường làm bao bì cho các sản phẩm thủy sản khô

1.6.2 Bao bì polyethylene (PE) [22]

Được chia làm các loại theo khối lượng riêng như sau:

- LIDPE (linear low density polyethylene), khối lượng riêng: 0,92g/cm3

- LDPE (low density polyethylene), khối lượng riêng: 0,91-0,925g/cm3

- MDPE (medium density polyethylene), khối lượng riêng: 0,96-0,94g/cm3

- HDPE (high density polyethylene), khối lượng riêng: 0,941-0,965g/cm3

Tuy vậy loại bao bì LLDPE và LDPE được dung phổ biến và nó có những đặc tính sau:

- Trong suốt, hơi có ánh mờ, bề mặt láng bóng, mềm dẻo

- Chống thấm khí O2, CO2, N2 và chống thấm dầu mỡ đều kém nên không thể làm bao bì chống oxy hóa

- Chịu được nhiệt độ thấp nhất là: 57oC, nhiệt độ mềm dẻo của LDPE từ 85 đến

93oC, của LLDPE từ 95 đến 180oC

- Bền hóa học cao dưới tác dụng của axit, kiềm, dung dịch muối hữu cơ

- Bị căng phồng và hư hỏng khi tiếp xúc với các dung môi hữu cơ như hydrocacbon, dầu hỏa, tinh dầu thực vật, các chất tẩy như H2O2, HClO

- Khả năng in ấn bề mặt PE không cao, dễ bị nhòe nét in