Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình bảo quản tôm biển nguyên liệu bằng chế phẩm sinh học

42 3.1.1.Đánh giá sự biến đổi chất lượng cảm quan của tôm bạc nguyên liệu theo thời gian bảo quản bằng các chế phẩm sinh học.. 39 Bảng 3.1.Đánh giá sự biến đổi chất lượng cảm quan của tô

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

-o0o -

LÊ MINH CƯƠNG

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN TÔM BIỂN

NGUYÊN LIỆU BẰNG CHẾ PHẨM SINH HỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

GVHD: TS VŨ NGỌC BỘI

NHA TRANG, 06/2015

Trước hết em xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm, Phòng Đào tạo niềm kính trọng, sự tự hào được học tập tại Trường trong những năm qua

Sự biết ơn sâu sắc nhất em xin được giành cho thầy TS.Vũ Ngọc Bội - Trưởng khoa công nghệ thực phẩm và cô ThS Nguyễn Thị Mỹ Trang - Bộ môn Đảm bảo Chất lượng và An toàn Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang đã tài trợ kinh phí, tận tình hướng dẫn và động viên em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này

Đặc biệt, xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của: các thầy cô giáo trong

Bộ môn Công nghệ Thực phẩm và tập thể cán bộ trong Các phòng thí nghiệm - Trung tâm Thực hành Thí nghiệm - Trường Đại học Nha Trang đã giúp đỡ nhiệt tình và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian tôi thực hiện đồ án này Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, người thân và các bạn bè đã tạo điều kiện, động viên khích lệ để tôi vượt qua mọi khó khăn trong quá trình học tập vừa qua

Nha Trang, tháng 6/2015

Sinh viên

Lê Minh Cương

ii

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài được tài trợ kinh phí từ đề tài KC07.02/11 - 15 do TS Vũ Ngọc Bội chủ trì Do vậy kết quả nghiên cứu của đề tài là sản phẩm của đề tài KC07.02/11 - 15 và

đã được chủ nhiệm đề tài KC07.02/11-15 cho phép sử dụng số liệu trong báo cáo này

Lê Minh Cương

iii

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

1.1.TỔNG QUAN VỀ CHITIN, OLIGOCHITIN, CHITOSAN, VÀ OLIGOCHITOSAN 3

1.1.1.Cấu tạo, tính chất của chitin, oligochitin, chitosan và oligochitosan 3

1.1.1.1.Chitin 3

1.1.1.2.Oligochitin 5

1.1.1.3.Chitosan 7

1.1.1.4.Oligochitosan 10

1.1.2.Ứng dụng của chitin, oligochitin, chitosan và oligochitosan 12

1.1.2.1.Ứng dụng trong trong bảo quản hoa quả 12

1.1.2.2.Ứng dụng trong công nghiệp 13

1.1.3.Tình hình nghiên cứu sản xuất và ứng dụng chitin – oligochitin, chitosan – oligochitosan 14 1.1.3.1.Tình hình nghiên cứu trong nước 14

1.1.3.2.Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước 16

1.2.TỔNG QUAN VỀ THỦY SẢN VIỆT NAM 16

1.3.TỔNG QUAN VỀ TÔM 19

1.3.1.Thành phần hóa học của tôm 19

1.3.1.1.Protein 20

1.3.1.2.Nước 21

1.3.1.3.Lipid 21

1.3.1.4.Khoáng 21

1.3.1.5.Hệ vi sinh vật và enzyme 22

1.3.2.Tình hình phân bố của tôm 24

1.4.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN LẠNH 26

1.4.1.Làm lạnh bằng kho lạnh 27

1.4.2.Làm lạnh bằng nước đá 27

1.4.3.Làm lạnh bằng không khí đối lưu cưỡng bức 30

1.4.4.Các phương pháp làm lạnh khác 31

iv

CHƯƠNG II NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.1.NGUYÊN VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 33

2.2.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.2.1.Phương pháp phân tích cảm quan 34

2.2.2.Phương pháp phân tích hóa học 34

2.2.3.Phương pháp phân tích chỉ tiêu vi sinh 34

2.2.4.Phương pháp bố trí thí nghiệm 35

2.2.4.1.Phương pháp bố trí thí nghiệm tổng quát 35

2.2.4.2.Lựa chọn chế phẩm sinh học bảo quản tôm nguyên liệu 37

2.2.4.3.Tối ưu hóa các thông số kĩ thuật bảo quản tôm nguyên liệu bằng chế phẩm Oligochitosan 38 2.2.5.Hóa chất và thiết bị sử dụng chủ yếu trong đề tài 41

2.2.6.Phương pháp xử lí số liệu 41

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42

3.1 LỰA CHỌN CHẾ PHẨM SINH HỌC BẢO QUẢN TÔM NGUYÊN LIỆU 42

3.1.1.Đánh giá sự biến đổi chất lượng cảm quan của tôm bạc nguyên liệu theo thời gian bảo quản bằng các chế phẩm sinh học 42

3.1.2.Đánh giá sự biến đổi tổng số bazơ nitơ bay hơi (TVBN) của tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản 44

3.1.3.Đánh giá sự biến đổi pH của cơ thịt tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản 46

3.1.4.Đánh giá sự biến đổi hàm lượng peroxit của tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản 47

3.2.TỐI ƯU HÓA CÁC THÔNG SỐ KĨ THUẬT BẢO QUẢN TÔM NGUYÊN LIỆU BẰNG OLIGOCHITOSAN 49

3.3.TỪ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRÊN CHO PHÉP TÔI ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO QUẢN TÔM NGUYÊN LIỆU VÀ THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TÔM THEO THỜI GIAN BẢO QUẢN 56

3.3.1.Quy trình bảo quản 56

3.3.2.Thử nghiệm bảo quản và đánh giá chất lượng tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản 57

CHƯƠNG IV.KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 60

v

4.1.KẾT LUẬN 61

4.2.ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

PHỤ LỤC 64

PHỤ LỤC 1.CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 64

PHỤ LỤC 2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 72

PHỤ LỤC 3 MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM 98

KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VI SINH……….100

vii

Bảng 1.1.Ảnh hưởng của hệ dung môi sử dụng đến ứng suất kéo, độ giãn dài giới

hạn, độ trương nở của màng chitosan với độ deacetyl khác nhau (Trung, 2009) 10

Bảng 2.1.Điều kiện thí nghiệm 38

Bảng 2.2.Hàm mục tiêu 38

Bảng 2.3.Quy hoạch thực nghiệm để tối ưu các thông số kĩ thuật trong bảo quản tôm bằng chế phẩm oligochitosan 39

Bảng 3.1.Đánh giá sự biến đổi chất lượng cảm quan của tôm bạc nguyên liệu theo thời gian bảo quản bằng các chế phẩm sinh học 42

Bảng 3.2.Kết quả ma trận quy hoạch thực nghiệm theo Screening Design Attributes 49

Bảng 3.3.Kết quả phân tích ANOVA tối ưu hóa các thông số kĩ thuật đến chất lượng cảm quan trong quá trình bảo quản tôm 51

Bảng 3.4.Kết quả phân tích ANOVA tối ưu hóa các thông số kĩ thuật đến tổng hàm lượng nitơ bazơ bay hơi (TVBN) trong quá trình bảo quản tôm 53

Bảng 3.5.Kết quả tối ưu các thông số kĩ thuật trong bảo quản tôm 55

Bảng 3.6.Sự biến đổi chất lượng cảm quan của tôm nguyên liệu bảo quản bằng oligochitosan 1,25% theo thời gian bảo quản 58

Phụ lục

Bảng 1.1.Thang điểm chuẩn đánh giá các chỉ tiêu cảm quan của tôm 65

Bảng 1.2.Hệ số quan trọng của các chỉ tiêu cảm quan 66

Bảng 1.3.Bảng phân cấp chất lượng tôm 66

Bảng 2.1.Sự biến đổi chất lượng cảm quan theo thời gian ở 8 0C 72

Bảng 2.2.Bảng điểm tổng hợp đánh giá cảm quan của các kiểm nghiệm viên đã có trọng số 76

Bảng 2.3.Sự biến đổi chất lượng cảm quan bảo quản tôm nguyên liệu bằng oligohitosan theo thời gian ở nhiệt độ 4 0C 77

Bảng 2.4.Bảng điểm tổng hợp đánh giá cảm quan của các kiểm nghiệm viên đã có trọng số 81

Bảng 2.5.Sự biến đổi chất lượng cảm quan bảo quản tôm nguyên liệu bằng oligohitosan theo thời gian ở nhiệt độ 6 0C 82

Bảng 2.6.Bảng điểm tổng hợp đánh giá cảm quan của các kiểm nghiệm viên đã có trọng số 86

DANH MỤC BẢNG

viii

Bảng 2.7.Sự biến đổi chất lƣợng cảm quan bảo quản tôm nguyên liệu bằng oligohitosan theo thời gian ở nhiệt độ 8 0C 87Bảng 2.8.Bảng điểm tổng hợp đánh giá cảm quan của các kiểm nghiệm viên đã có trọng số 91Bảng 2.9.Sự biến đổi chất lƣợng cảm quan mẫu tôm bảo quản bằng [COS] 1.25%, 1.5p theo thời gian ở 4 0C 92Bảng 3.1.Sự biến đổi tổng số hàm lƣợng nitơ bazơ bay hơi (TVBN) theo thời gian bảo quản ở 8 0C 93Bảng 3.2.Sự biến đổi tổng số hàm lƣợng nitơ bazơ bay hơi (TVBN) theo thời gian bảo quản ở 4 0C 94Bảng 3.3.Sự biến đổi tổng số hàm lƣợng nitơ bazơ bay hơi (TVBN) theo thời gian bảo quản ở 8 0C 94Bảng 3.5.Sự biến đổi tổng số hàm lƣợng nitơ bazơ bay hơi (TVBN) mẫu tôm bảo quản thử nghiệm bằng [COS] 1.25%, 1.5p theo thời gian ở 4 0C 95Bảng 4.1.Sự biến đổi pH cơ thịt tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản ở 8 0C 96Bảng 4.2.Sự biến đổi pH cơ thịt mẫu tôm bảo quản thử nghiệm bằng [COS] 1.25%, 1.5p theo thời gian ở 4 0C 96Bảng 5.1.Sự biến đổi hàm lƣợng peroxit theo thời gian bảo quản ở 8 oC 97Bảng 5.2.Sự biến đổi hàm lƣợng peroxit mẫu tôm bảo quản thử nghiệm bằng [COS] 1.25%, 1.5p theo thời gian ở 4 oC 97

ix

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1.Công thức cấu tạo của chitin 3

Hình 1.2.Cấu trúc mạch polymer của chitin và cellulose 4

Hình 1.3.Cấu trúc phân tử chitin trong không gian 4

Hình 1.4.Chitin và vỏ tôm 5

Hình 1.5.Công thức cấu tạo của Oligochitin 6

Hình 1.6.Công thức cấu tạo của chitosan 7

Hình 1.7 Cấu trúc phân tử của chitosan trong không gian 8

Hình 1.8.Công thức cấu tạo của oligochitosan 11

Hình 1.9.Đồ thị nhập khẩu tôm 2 tháng đầu năm 2015 17

Hình 1.10.Đồ thị xuất khẩu tôm sang thị trưởng EU (nguồn Vasep) 18

Hình 1.11.Xuất khẩu thủy sản của Việt Nam qua các năm ( nguồn Vasep) 18

Hình 1.12.Sự xâm nhật của vi sinh vật vào tôm 22

Hình 1.13.Cơ chế gây biến đen ở tôm 24

Hình 2.1.Tôm nguyên liệu 33

Hình 2.2.Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát dự kiến 35

Hình 2.3.Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn chế phẩm sinh học bảo quản tôm nguyên liệu 37

Hình 3.1.Sự biến đổi chất lượng cảm quan của tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản bằng các chế phẩm sinh học 43

Hình 3.2.Đánh giá sự biến đổi tổng số hàm lượng bazơ nitơ bay hơi (TVBN) của tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản 44

Hình 3.3.Đánh giá sự biến đổi pH cơ thịt tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản 46

Hình 3.4.Đánh giá sự biến đổi hàm lượng peroxit của tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản 47

Hình 3.5.Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của các yếu tố đến chất lượng cảm quan 52

Hình 3.6.Đồ thị thể hiện sự tương tác giữa các yếu tố đến chất lượng cảm quan 52

Hình 3.7.Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của các yếu tố đến tổng hàm lượng nitơ bazơ bay hơi (TVBN) 54

Hình 3.8.Đồ thị biểu diễn sự tương tác giữa các yếu tố đến TVBN 54

Hình 3.9.Sơ đồ quy trình bảo quản tôm nguyên liệu bằng oligochitosan 56

x

Hình 3.10.Sự biến đổi chất lƣợng cảm quan của tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản 58Hình 3.11.Sự biến đổi tổng số bazơ nitơ bay hơi (TVBN) của tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản 58Hình 3.12.Sự biến đổi pH của cơ thịt tôm nguyên liệu theo thời gian bảo quản 59Hình 3.13.Sự biến đổi hàm lƣợng peroxit theo thời gian bảo quản 59

1

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thế giới phát triển hiện đại ngày nay, nhu cầu thiết yếu của con người về thực phẩm thủy sản ngày càng cao Con người không chỉ muốn ăn ngon, mà muốn thực phẩm đó phải an toàn và đạt chất lượng, độ tươi của nó

Tôm là mặt hàng thủy sản có giá trị kinh tế cao nhưng dễ bị ươn hỏng, biến đen do cơ thịt tôm dễ bị tác động với hệ enzyme nội tại và vi sinh vật Hiện nay các biện pháp bảo quản tôm chủ yếu bằng phương pháp ướp đá Phương pháp này được

áp dụng lên trên các tàu thuyền đánh bắt thủy sản, tuy nhiên việc đáp ứng đá cho quá trình bảo quản rất khó khăn, do vậy chất lượng nguyên liệu tôm vẫn bị giảm chất lượng sau đánh bắt Việc xử lý tôm sau thu hoạch đã được quan tâm, tuy nhiên mới dừng lại ở mức nghiên cứu.Yêu cầu đặt ra là phải đưa các chế phẩm sinh học phục vụ vào quá trình bảo quản nguyên liệu thủy sản, đặc biệt là tôm

Các chế phẩm sinh học: chitosan, chitin và dẫn xuất của nó là oligochitosan, oligochitin có phân tử lượng thấp, tan được trong nước, có khả năng kháng khuẩn cao nên hiện nay đang được chú ý đến để ứng dụng trong bảo quản nguyên liệu thủy sản sau thu hoạch

Vì vậy, Tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình bảo

quản tôm biển bằng chế phẩm sinh học” Với mục tiêu đánh giá khả năng ảnh

hưởng của các chế phẩm sinh học đến độ tươi của tôm nguyên liệu theo phương pháp bảo quản lạnh

Nội dung của đồ án:

1) Xác định loại chế phẩm sinh học (oligochitosan/oligochitin/chitosan) thích hợp cho quá trình bảo quản tôm biển nguyên liệu;

2) Tối ưu hóa một số thông số kĩ thuật trong quá trình bảo quản tôm biển nguyên liệu bằng chế phẩm sinh học đã lựa chọn;

3) Đề xuất quy trình bảo quản tôm biển nguyên liệu bằng chế phẩm sinh học

đã chọn

2

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

Đề tài sẽ là cơ sở để các tàu đánh bắt thủy sản và các doanh nghiệp chế biến thủy sản ứng dụng chế phẩm sinh học trong bảo quản để kéo dài độ tươi của tôm Đáp ứng nhu cầu của doanh nghiệp không bị gián đoạn trong thời gian không đúng mùa vụ đánh bắt Tôm hoặc xa vùng nguyên liệu

Do lần đầu tiên tiếp cận với nghiên cứu khoa học nên đồ án tốt nghiệp của Tôi còn nhiều hạn chế Vì vậy Tôi rất mong được sự đóng góp quý báu của thầy cô và bạn bè đồng nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn!

3

CHƯƠNG I TỔNG QUAN1.1 TỔNG QUAN VỀ CHITIN, OLIGOCHITIN, CHITOSAN, VÀ OLIGOCHITOSAN

1.1.1 Cấu tạo, tính chất của chitin, oligochitin, chitosan và oligochitosan

1.1.1.1 Chitin

 Cấu trúc hóa học của chitin

Chitin là polisaccharide mạch thẳng, có thể xem như là dẫn xuất của xenllulozơ, trong đó nhóm (-OH) ở nguyên tử C(2) được thay thế bằng nhóm axetyl amino (- NHCOCH3) (cấu trúc I) Như vậy chitin là poli (N-axety -2-amino-2-deoxi- ß-D- glucopyranozo) liên kết với nhau bởi các liên kết ß-(C-1-4) glicozit Trong đó các mắt xích của chitin cũng được đánh số như của glucozơ:

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của chitin

Tên gọi: poly (1-4) -2 - axetamido - 2 - deoxy - P" D- Glucose

Công thức phân tử: [C8H13O5N]n Trong đó có chứa 47,29% C; 6,45% H; 39,37% O và 6,89%N Phân tử lượng: Mchitin= (203,09)n

Chitin có cấu trúc tinh thể rất chặt và đều đặn, bằng phương pháp nhiễu xạ tia

X người ta chứng minh chitin tồn tại ở 3 dạng cấu hình α, β, γ – chitin Các dạng này chỉ khác nhau ở hướng sắp xếp của mỗi mắt xích N-axety-2-amino-2-deoxi-β-D-glucopyranozo

Về cấu trúc hóa học của chitin cũng tương tự như cellulose ngoại trừ nhóm

4

hydroxyl thứ hai trên nguyên tử carbon alpha (Ca) trên phân tử cenlluloze được thay thế bằng nhóm acetoamide

Hình 1.2 Cấu trúc mạch polymer của chitin và cellulose

Hình 1.3 Cấu trúc phân tử chitin trong không gian

 Tính chất của chitin

Chitin có màu trắng, cũng giống cellulose, chitin có tính kỵ nước cao (đặc biệt đối với a-chitin) và không tan trong nước, trong kiềm, trong acid loãng và các dung môi hữu cơ như ete, rượu Tính không tan của chitin là do chitin có cấu trúc chặt chẽ, có liên kết trong và liên phân tử mạnh thông qua các nhóm hydroxyl và acetamide Tuy nhiên, cần lưu ý là P-chitin, không giống như a-chitin, có tính trương nở với nước cao

Chitin hòa tan được trong dung dịch acid đậm đặc như HCl, H3PO4 và

Chitin + nNaOH( đậm đặc) Chitosan + nCH3COONa

Khi đun nóng chitin trong dung dịch acid HCl đậm đặc thì chitin sẽ bị thủy phân hoàn toàn tạo thành 88,5% d- Glucosamine và 21,5% acid acetic, quá trình thủy phân xảy ra ở cầu nối Glucozid, sau đó là sự loại bỏ nhóm acetyl (- CO-CH3) (C32H54N4O2O)n + 2H2O (C28H50N4O19)n + 2CH3- COOH Chitin tương đối ổn định với các chất chống oxy hóa khử, thuốc tím (KMnO4), oxy già, nước Javen (NaClO) hay Ca(ClO)2, lợi dụng tính chất này người ta sử dụng các chất chống oxy hóa để khử màu cho chitin

Chitin khó tan trong thuốc thử Schweizel Sapranora Điều này có thể do nhóm acetamit (- NHCOOCH3) ngăn cản sự tạo thành các phức chất cần thiết

Chitin có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại có bước sóng 884- 890 cm-1

1.1.1.2 Oligochitin

 Cấu trúc hóa học của Oligochitin

Oligochitin là sản phẩm của quá trình thủy phân chitin bằng con đường hóa

Oligochitin được xem là như một thực phẩm chức năng, có khả năng chống nấm mốc, chống oxy hóa lipid, chống ung thư, chống bứu, chống bệnh tim mạch Công thức cấu tạo của Oligochitin:

n=2÷10 Hình 1.5 Công thức cấu tạo của Oligochitin

 Tính chất của Oligochitin

Oligochitin có dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, không mùi, vị đặc biệt Chúng có khả năng tan tốt trong nước, độ nhớt thấp, phân tử lượng nhỏ và dễ kết tinh, có hoạt tính sinh học cao như: cải thiện thiếu máu, bệnh gan, điều hòa huyết áp trong máu, điều hòa lượng cholesterol, làm tăng khả năng hấp thụ canxi, chống ung thư máu…Ngoài ra, oligochitin có khả năng chống nấm, kháng bệnh cho cây trồng vật nuôi

Các phương pháp sản xuất oligochitin hiện nay:

- Phương pháp hóa học: Ledderhose thu được tù sự thủy phân chitintrong dung dịch acid một sản phẩm tinh thể mà ông gọi là glucosamine vào năm 1876 Năm

1902, một phương pháp thủy phân nhẹ nhàng hơn tạo nên 2 - acetamiddo-deoxy- D-glucose Như vậy cấu trúc và thành phần chính của chitin đã được cô lập 2-

7

acetamiddo-2-deoxy-D-glucose hydrochloride đã tách rời với hiệu suất 60-70% do

sự thủy phân chitin từ cua với acid chlohydric đậm đặc

- Phương pháp sinh học: Với chế phẩm enzyme từ ốc sên, Hackman đã thu được một lượng 44% tinh thể 2-acetamiddo-2-deoxy-D-glucose và chỉ 0.5% 2- amino-2-deoxy-D-glucose từ chitin Trong thí nghiệm tương tự với một enzyme H Pomatia, tinh thể 2-acetamiddo-2-deoxy-D-glucose thu được từ chitin của nấm men

và tôm hùm với lượng tương ứng là 50% và 80%

- Phương pháp chiếu xạ: Dùng các tia gamma để thủy phân chitin thu

oligochitin

1.1.1.3 Chitosan

 Cấu trúc hóa học của chitosan

Chitossan là dẫn xuất đề axetyl hóa của chitin, trong đó nhóm (-NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C(2)

Hình 1.6 Công thức cấu tạo của chitosan

Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết P-(1-4)-glicozit, do vậy chitosan có thể gọi là poly P-(1-4)-2-amino-2- deoxi-D-glucozo hoặc là poly P-(1-4)-D-glucozamin

- Công thức phân tử: [C6HnO4N]n

- Phân tử lượng: Mchitosan= (161,07)n

chitosan trong môi trường acid loãng tạo thành keo dương Đây là một điểm rất đặc biệt vì đa số các keo polysaccharit tự nhiên tích điện âm Chitosan tích điện dương

sẽ có khả năng bám dính bề mặt các ion tích điện âm và có khả năng tạo phức với các ion kim loại và tương tác tốt với các polymer tích điện âm

Tính chất của chitosan như khả năng hút nước, khả năng hấp phụ chất màu, kim loại, kết dính với chất béo, kháng khuẩn, kháng nấm, mang DNA, phụ thuộc rất lớn vào độ deacetyl hóa Chitosan có độ deacetyl hóa cao thì có khả năng hấp phụ chất màu, tạo phức với kim loại tốt hơn

Tương tự, khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của chitosan cao hơn ở các mẫu

9

chitosan có độ deacetyl cao Cụ thể, khả năng kháng khuẩn tốt đối với chitosan có

độ deacetyl trên 90% Tuy nhiên, khả năng hút nước của chitosan thì giảm đi khi tăng độ deacetyl

 Khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của chitosan:

Chitosan có khả năng ức chế nhiều chủng vi sinh vật: Vi khuẩn Gram âm, vi khuẩn Gram dương và vi nấm Khả năng ức chế vi sinh vật của chitosan phụ thuộc vào độ deacetyl, phân tử lượng So với chitin, chitosan có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm tốt hơn vì chitosan có điện tích dương ở vị trí carbon thứ 2 ở pH nhỏ hơn 6 Chitosan có độ deacetyl cao trên 85% thì có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm tốt Chitosan có phân tử lượng dưới 2.000 dalton thì khả năng ức chế vi sinh vật kém Chitosan có phân tử lượng trên 9.000 dalton thì có khả năng ức chế vi sinh vật cao (Jeon và cộng sự, 2000) Tuy nhiện, chitosan có phân tử lớn thì khả năng kháng khuẩn cũng thấp Chitosan được hòa tan trong các dung môi hữu cơ như acid acetic, acid lactic và được sử dụng để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm

Chitosan có khả năng ức chế Staphylococcus aureus, Bacillus cereus,

Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Rhodotorula glutensis, Botrytis

cinerea, Rhizopus stolonifer, Aspergillus niger Nồng độ ức chế của chitosan phụ

thuộc vào loại chitosan, loài vi sinh vật, điều kiện áp dụng và thường sử dụng trong khoảng 0,0075% đến 1,5% Ngoài ra, các dẫn xuất của chitosan cũng có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn tốt N- carboxymethylchitosan ở nồng độ 0,1- 5 mg/ml

trong môi trường pH 5,4 làm giảm khả năng sinh độc tố aflatoxin của Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus (Shahidi và cộng sự, 1999)

 Khả năng tạo màng của chitosan:

Chitosan có khả năng tạo màng rất tốt Tính chất cơ lý của màng chitosan như

độ chịu kéo, độ rắn, độ ngấm nước, phụ thuộc nhiều vào phân tử lượng và độ

deacetyl hóa của chitosan Chitosan độ deacetyl cao có ứng suất kéo và độ giãn dài giới hạn cao hơn màng chitosan độ deacetyl thấp; tuy nhiên, chúng có độ trương nở thấp hơn ( Bảng 1.2)

Độ giãn dài giới hạn (%)

Độ trương nở (%)

Chitosan

độ deacetyl

thấp

Chitosan

độ deacetyl

cao

Chitosan

độ deacetyl

thấp

Chitosan

độ deacetyl

cao

Chitosan

độ deacetyl

thấp

Chitosan

độ deacetyl

acetic

0

65,69 Acid

glycolic

9

97,35 Acid

citric

4

7,54 Ngoài ra, tính chất của màng chitosan phụ thuộc rất nhiều vào dung môi sử dụng hòa tan chitosan để tạo màng Độ rắn (crystallinity) của màng chitosan cũng phụ thuộc vào dung môi sử dụng

độ tinh khiết của chitosan và thường biến động lớn với các mẫu chitosan

1.1.1.4 Oligochitosan

11

 Cấu trúc hóa học của oligochitosan

Oligochitosan là sản phẩm của quá trình thủy phân chitin, chitosan bằng các con đường hóa học, sinh học, tùy theo từng điều kiện, chế độ thủy phân mà các oligochitosan có khối lượng phân tử khác nhau

Oligochitosan là một saccharide, được kết hợp bởi các monosaccharide từ 2^20 trong cấu trúc của chitin, chitosan

ung thư máu,

Ngoài ra oligochitosan còn tham gia điều trị các bệnh: viêm loét dạ dày, bệnh tiêu chảy, bệnh táo bón, chuột rút, đặc biệt có khả năng kết hợp với mangan tham gia vào quá trình hình thành xương sụn rất tốt Oligochitosan còn có khả năng kháng bệnh cho cây trồng, vật nuôi, đồng thời cũng là chất kích thích sinh trưởng rất tốt

12

Các phương pháp sản xuất oligochitosan: Hiện nay có nhiều phương pháp sản xuất oligochitosan như:

- Phương pháp phóng xạ: Dùng các chất phóng xạ để thủy phân

- Phương pháp sinh học: Dùng enzyme để thủy phân Chitin hoặc Chitosan

- Phương pháp hóa học: Dùng acid để thủy phân như HCl

1.1.2 Ứng dụng của chitin, oligochitin, chitosan và oligochitosan

Chitin/chitosan, oligochitin và oligochitosan có nhiều đặc tính quý báu như:

Có hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, có khả năng tự phân hủy sinh học cao,

không gây dị ứng, không gây độc hại cho người và gia súc, có khả năng tạo phức với một số kim loại chuyển tiếp như: Cu(II), Ni(II), Co(II), Do vậy chitin và một

số dẫn xuất của chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: Trong xử lý nước thải và bảo vệ môi trường, dược học và y học, nông nghiêp, công nghiệp, công nghệ sinh học, Ngoài ra chitin và chitosan khi mang trên các vật liệu mao quản có khả năng ứng dụng lớn trong lĩnh vực xúc tác dị thể

Khả năng ứng dụng của chitin thường thấp hơn so với các dẫn xuất của nó như chitosan, glucosamine, vì vậy chitin thường được sử dụng để điều chế các dẫn xuất của nó Chitosan là một chất có nhiều đặc tính hóa học thích hợp nên được nghiên cứu sử dụng trong nhiều ngành lĩnh vực

1.1.2.1 Ứng dụng trong trong bảo quản hoa quả

Hiện nay, chỉ có một số doanh nghiệp lớn và các siêu thị có phương thức tồn trữ trái cây ở nhiệt độ lạnh Còn lại, đa số các vựa thu mua trái cây cũng như nông dân đều thu hoạch và bán trái cây theo tập quán, không có qui trình bảo quản sau thu hoạch Điều này gây ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế Để khắc phục tình trạng này, nhiều trường đại học đã và đang thực hiện một số công trình nghiên cứu về bảo quản trái cây sau thu hoạch Những nghiên cứu này sẽ góp phần mở hướng phát triển mới cho thị trường trái cây

Qua nhiều thí nghiệm, các nhà khoa học đã đưa ra quy trình bảo quản trái quýt đường với thời gian tồn trữ đến 8 tuần Đó là bảo quản trái bằng cách bao màng

13

chitosan ở nồng độ 0,25% kết hợp với bao Polyethylene ( PE) đục 5 lỗ với đường kính mỗi lỗ 1 mm và ghép mí lại bằng máy ép Sau đó bảo quản ở nhiệt độ 120

C Với phương pháp này, phẩm chất bên trong trái như: hàm lượng đường, hàm lượng vitamin C, .luôn ổn định, tỷ lệ hao hụt trọng lượng thấp, màu sắc vỏ trái đồng đều và đẹp (Theo nghiên cứu của Đại học Cần Thơ)

Ngoài ra chitosan còn được sử dụng để bảo quản nhiều loại rau quả khác do dịch keo chitosan có tác dụng chống mốc, chống sự phá hủy của một số nấm men,

vi sinh vật gram âm trên các loại hoa quả

1.1.2.2 Ứng dụng trong công nghiệp

Nhờ có nhiều tính chất ưu việt như không độc, an toàn đối với thực phẩm, có tính kháng khuẩn, chống ẩm, tạo màng, có khả năng hấp thụ màu tốt, hấp phụ một

số kim loại nặng, nên chitin và chitosan được nghiên cứu ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm và bảo quản

Chitosan có độ chống thấm cao đối với các chất như chất béo và dầu, kiểm soát nhiệt độ, củng cố cấu trúc thực phẩm và giữ mùi Đồng thời màng chitosan có đặc tính dai, bền, dẻo và rất khó rách nên người ta sử dụng màng Chitosan bao bọc thực phẩm để kéo dài thời gian bảo quản và cải thiện chất lượng thực phẩm tươi, thực phẩm cấp đông đã được thử nghiệm suốt những năm qua

Trong sản xuất nước quả, việc làm trong là yêu cầu bắt buộc Chitosan là tác nhân tốt loại bỏ đi đục, giúp điều chỉnh acid trong nước quả Đối với dịch quả táo, nho, cam, chanh không cần qua xử lý pectin, sử dụng chitosan để làm trong Đặc biệt nước táo, độ đục có thể giảm tối thiểu chỉ ở mức xử lý với 0,8 kg/m3

mà không

hề gây ảnh hưởng xấu đến các chỉ tiêu chất lượng của nó Nghiên cứu đã chỉ ra rằng: Chitosan có ái lực lớn đối với hợp chất pholyphenol chẳng hạn: catechin, proanthocianydin, acid cinamic, dẫn xuất của chúng, những chất mà có thể biến màu nước quả bằng phản ứng oxy hóa

Các sản phẩm thịt rất dễ bị mất mùi và ôi do sự oxy hóa của các thành phần

14

lipit không bão hòa Hiệu quả xử lý của Chitosan để ổn định các chất oxy hóa trên thịt bò đã được Daradi và Izumimoto nghiên cứu, họ quan sát thấy rằng sử dụng chitosan nồng độ 1% dẫn đến giảm 70% giá trị 2-thiobarbi-turic acid (TBA) sau 3 ngày bảo quản ở 40

C

Năm 1983, Thực phẩm Mỹ (USFDA) đã chấp nhận chitosan được dùng làm chất phụ gia trong thực phẩm và dược phẩm Ngoài ra chitosan còn dùng để khử màu các sản phẩm thẩm màu như dầu cá, nước mắm xuất khẩu

1.1.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất và ứng dụng chitin – oligochitin, chitosan – oligochitosan

1.1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Nước ta là nước có ngành chế biến thủy sản khá phát triển nên các phế phẩm

từ thủy sản đang là vấn đề được quan tâm rất lớn đốl với các công ty chế biến Các phế phẩm từ đầu tôm, mực, ghẹ nếu thải ra môi trường sẽ làm ô nhlễm nặng, mà trong các phế phẩm đó có một lượng lớn chitin, nếu được xử lí thu hồi chitin thì không những vấn đề môi trường được giải quyết mà còn kiếm được một nguồn lợi nhuận cao từ phế phẩm thủy sản.Vì vậy, việc nghlên cứu sản xuất chitin -

oligochitin, chitosan - oligochitosan và ứng dụng của chúng rất phổ biến và được quan tâm Tuy nhiên việc nghiên cứu sản xuất oligochitin, oligochitosan còn là một vấn đề khá mới mẻ, mới bắt đầu được quan tâm và đi vào nghiên cứu Ở nước ta, trường Đại học Nha Trang bắt đầu nghiên cứu tách chiết chitin từ năm 1978 với quy trình của cô Đỗ Minh Phụng nhưng chưa có ứng dụng trong sản xuất cụ thể Gần đây với yêu cầu bức bách trong xử lí phế phẩm từ thủy sản, trước những thông tin

kỹ thuật mới về chitin, chitosan cũng như tiềm năng thị trường của chúng đã thúc đẩy các nhà khoa học bắt tay vào nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất chitin, chitosan đồng thời nghiên cứu quá trình thủy phân chitin, chitosan tạo các sản phẩm mới có ứng dụng cao trong sản xuất và thực phẩm, cũng như đời sống

Hiện nay, có nhiều cơ sở đang nghiên cứu sản xuất chitin trong đó Trung tâm Chế biến Trường Đại học Nha Trang là nơi sản xuất chitin có chất lượng cao

Năm 2003 một dự án sản xuất thử nghiệm chitin đã hoàn thành tại trường Đại học Nha Trang Trường Đại học Nha Trang đã chuyển giao công nghệ sản xuất chitin cho một số cơ sở sản xuất Sản phẩm chitin của Trung tâm Chế biến Thủy sản của Trường Đại học Nha Trang đang có uy tín cao, sản phẩm bắt đầu ứng dụng mạnh mẽ vào một số cơ sở sản xuất và được đưa đi chào hàng ở Thái Lan Sản phẩm chitin của trường Đại học Nha Trang đã góp phần giảm nhập khẩu chitin từ nước ngoài

Năm 2005 Trần Thị Luyến đã nghiên cứu sản xuất olygosaccharide từ chitin - chitosan bằng phương pháp hóa học Hiện nay công nghệ đã được hoàn thiện, sản phẩm đang tiếp tục được sản xuất tuy nhiên năng suất còn nhỏ

Năm 2006, có công trình nghiên cứu của cô Trần Thị Luyến và cộng sự dùng oligoglucozamin làm chất bảo quản xúc xích gà surimi Năm 2009, Cô Trần Thị Luyến và Đỗ Hải Lưu đã nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan, oligochitosan đến một số vi sinh vật gây bệnh trên cá bảo quản bằng nước Năm 2012, Lê Thị Cẩm Ny

đã thử nghiệm sản xuất oligochitosan và sử dụng oligochitosan trong bảo quản cá nục nguyên con Và mới đây nhất, năm 2013, Võ Thị Nhàn cũng đã thử nghiệm sản xuất oligochitosan và sử dụng oligochitosan trong bảo quản tôm thẻ chân trắng nguyên liệu; Hoàng Thị Kim Hạnh đã nghiên cứu sản xuất oligochitosan bằng phương pháp chiếu xạ gamma Coban 60; Nguyễn Thị Hương thử nghiệm sử dụng oligochitosan trong bảo quản măng tây tươi; Nguyễn Thị Ngọc Trâm nghiên cứu thử nghiệm sản xuất oligochitosan bằng phương pháp sử dụng enzyme chitinase; Hoàng Thị Thanh Trí thử nghiệm sử dụng enzyme polysaccharase thủy phân

chitosan trong sản xuất oligochitosan

16

1.1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước

Thế giới đã biết đến chitin - chitosan từ những năm 60 của thế kỷ XIX nhờ phát minh đầu tiên vào năm 1859 của Rouger, khi ông đun sôi chitin trong dung dịch KOH đậm đặc về sau có nhiều công trình nghiên cứu về chitin, chitosan và các sản phẩm thủy phân chitin - chitosan

Murakami cùng cộng tác viên (1992) cho rằng mỗi enzyme thủy phân chitosan khác nhau sẽ có hết quả về sản lượng khác nhau do mức độ deacetyl của chitosan khác nhau

Shigermase cùng cộng tác viên (1994) cho rằng lysozyme có khả năng thủy phân chitin- chitosan rất tốt trong điều kiện t= 380C, pH= 5,4

Aiba và Muraka (1996) cho rằng (GlcNAc)n, n= 1 ^ 7, có thể sản xuất được bằng cách dùng enzyme, enzyme cellulose và hemicellulose thủy phân chitosan Muzzarelli (1997) cũng cho rằng hemicellulose, papain và lipase thủy phân chitosan ở những độ nhớt rất khác nhau, hemicellulose thủy phân chitosan ở những

độ nhớt rất khác nhau, hemicellulose thủy phân chitosan, sản lượng (GlcNAc)n, n=

6 thu được 18%, Mzzarelli (1997) cũng cho rằng Strepmyces griseus Hut 6037 tiết

ra enzyme ngoại bào chitinase và chitosanase ứng dụng thủy phân của loài giáp xác Một nghiên cứu khác của Zhu cùng công tác viên (2001) cho rằng dùng

hemicellulose thủy phân chitosan, sản lượng hexaose thu được 18% và dùng

cellulose thủy phân chitosan cho sản lượng GlcNAc là 37%

1.2 TỔNG QUAN VỀ THỦY SẢN VIỆT NAM

Việt Nam nằm bên bờ Tây của Biển Đông, là một biển lớn của Thái Bình Dương, có diện tích khoảng 3.448.000 km2, có bờ biển dài 3260 km Vùng nội thuỷ

và lãnh hải rộng 226.000km2, vùng biển đặc quyền kinh tế rộng hơn 1 triệu km2 với hơn 4.000 hòn đảo, tạo nên 12 vịnh, đầm phá với tổng diện tích 1.160km2 được che chắn tốt dễ trú đậu tàu thuyền Biển Việt Nam có tính đa dạng sinh học khá cao, cũng là nơi phát sinh và phát tán của nhiều nhóm sinh vật biển vùng nhiệt đới

Ấn Độ - Thái Bình Dương với chừng 11.000 loài sinh vật đã được phát hiện

17

Nước ta với hệ thống sông ngòi dày đặc và có đường biển dài rất thuận lợi phát triển hoạt động khai thác và nuôi trồng thủy sản Sản lượng thủy sản Việt Nam

đã duy trì tăng trưởng liên tục trong 17 năm qua với mức tăng bình quân là

9,07%/năm Với chủ trương thúc đẩy phát triển của chính phủ, hoạt động nuôi trồng thủy sản đã có những bước phát triển mạnh, sản lượng liên tục tăng cao trong các năm qua, bình quân đạt 12,77%/năm, đóng góp đáng kể vào tăng trưởng tổng sản lượng thủy sản của cả nước

Ước sản lượng khai thác thủy sản cả năm 2014 đạt 2.918 ngàn tấn, tăng 4,1 %

so với năm 2013, trong đó: khai thác biển ước đạt 2.712 ngàn tấn, tăng 4%

Theo báo cáo của 3 tỉnh ven biển chuyên đánh bắt cá ngừ, sản lượng khai thác

cá ngừ mắt to vây vàng cả năm 2014 tại Bình Định ước đạt 9.419 tấn, tăng 12,6%

so với năm 2013, Phú Yên ước đạt cá ngừ đại dương khai thác khoảng 4030 tấn giảm 11%, Khánh Hòa ước đạt khoảng 5.164 tấn, giảm so với cùng kỳ năm trước Hiện nay, giá trị xuất khẩu từ nguồn nguyên liệu nhập khẩu chiếm trung bình 11-14% tổng giá trị xuất khẩu thủy sản hàng năm Đặc biệt, từ năm 2011 đến nay, nhập khẩu nguyên liệu tăng mạnh, với giá trị nhập khẩu trung bình 50 - 60 triệu USD/tháng Thị trường nhập khẩu các mặt hàng thủy sản tăng mạnh, đặc biệt là mặt hàng tôm qua các nước Mỹ, Nhật…

Hình 1.9 Đồ thị nhập khẩu tôm 2 tháng đầu năm 2015

18

Bắt đầu từ năm 2000, xuất khẩu thủy sản của Việt Nam có sự tăng trưởng đột phá nhờ phát triển mạnh ngành nuôi trồng, đặc biệt là nuôi cá tra và tôm nước lợ (tôm sú và tôm chân trắng) Sau 12 năm, kim ngạch xuất khẩu thủy sản tăng gấp

hơn 4 lần từ mức gần 1,5 tỷ USD năm 2000 lên 6,7 tỷ USD năm 2013

Hình 1.10 Đồ thị xuất khẩu tôm sang thị trưởng EU (nguồn Vasep)

Thành tựu của ngành thủy sản thể hiện bằng kết quả XK tăng nhanh vè cả giá trị và sản lượng trong giai đoạn 2011 – 2015 Đến năm 2013, giá trị xuất khẩu đạt trên 6,7 tỷ USD, sản phẩm thủy sản được xuất khẩu sang 165 nước và vùng lãnh thổ 3 thị trường chính là EU, Mỹ và Nhật Bản chiếm trên 60% tỷ trọng

Hình 1.11 Xuất khẩu thủy sản của Việt Nam qua các năm ( nguồn Vasep)

19

1.3 TỔNG QUAN VỀ TÔM

Tôm là đối tượng rất quan trọng của ngành thủy sản nước ta hiện nay vì nó chiếm tỷ lệ 70- 80% tổng kim ngạch xuất khẩu của ngành Tôm có giá trị dinh dưỡng cao, tổ chức cơ thịt rắn chắc, có mùi vị thơm ngon đặc trưng rất hấp dẫn Nghề chế biến tôm đặc biệt là tôm đông lạnh đang được phát triển để đáp ứng cho nhu cầu về xuất khẩu và một phần cho thực phẩm trong nước

Từ nhu cầu trên nghề khai thác tôm và nuôi tôm ở nước ta đang được đẩy mạnh Ở Việt Nam có khoảng 255 loài tôm được phân bố ở vùng biển xa bờ, vùng biển ven bờ và các thủy vực trong nội địa

Theo điều tra sơ bộ thì ở vùng biển Việt Nam đã xác định được 255 loài thuộc

68 giống trong 21 họ Trong đó có họ tôm He( Penaecidae) chiếm tới 77 loài, tuy nhiên số loài tôm thường xuyên khai thác được thì họ He chỉ có trên 20 loài, họ tôm

Vỗ (Scyllaridae) có 9 loài, họ tôm Rồng (Palinuridae) 3 loài và tôm Hùm (Homaridae) có 9 loài , họ tôm Hùm (Nephrodae) có 4 loài, các loài còn lại không

có giá trị kinh tế

Trong các đầm vịnh ven biển cũng có rất nhiều giống loài tôm khác nhau trong đó về tôm He ở vịnh Bắc Bộ có 47 loài, ở khu vực miền trung có 57 loài Ở khu vực vùng biển phía Nam và Tây Nam có 38 loài đa số cũng thuộc loài tôm He

và tôm Vỗ Tổng số các giống loài cụ thể đến nay chưa được xác định

1.3.1 Thành phần hóa học của tôm

Thành phần hoá học của tôm có ý nghĩa lớn về mặt dinh dưỡng, quyết định giá trị thực phẩm của tôm Thành phần hoá học của tôm nguyên liệu quan hệ mật thiết với thành phần thức ăn và những biến đổi sinh lý của tôm Sự khác nhau về thành phần hoá học của tôm sú và sự biến đổi của chúng ảnh hưởng đến mùi vị và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, đến việc bảo quản nguyên liệu tươi và quá trình chế biến Ngoài ra tôm còn có các thành phần khác như: khoáng, vitamin thành phần hoá học của tôm còn thay đổi theo nhiều yếu tố: loài, độ tuổi, giới tính, điều kiện môi trường sống

20

1.3.1.1 Protein

Protein là thành phần không thể thiếu của mọi cơ thể sinh vật, là thành phần dinh dưỡng chủ yếu trong khấu phần ăn của sinh vật, là thành phần quyết định giá trị dinh dưỡng và giá trị năng lượng, mùi, vị Protein có khoảng 70-80% lượng chất khô Đặc biệt protein của tôm có chứa 8 loại acid amin không thể thay thế như: Treonin, Methyonin, Phenilalanin, Valin, Tryptophan, Lyzin, Leuxin và Izoleuxin Đây là một trong những protein hảo hạng nhất

Protein của thịt tôm được chia làm hai nhóm lớn:

Sợi cơ: (Fibrillar protein): gồm các sợi myosin, actin, actomyosin

tropomyosin, chiếm 70- 80% hàm lượng protein Các protein này hoà tan trong dung dich muối trung tính loãng có độ phân cực lón (>0,5M) Myosin là loại protid thuộc loại globulin chiếm khoảng 40-50% albumin của thịt tôm, đông đặc ở nhiệt

độ 45-50°C Hoà tan trong dung dịch trung tính loãng, kết tủa ở môi trường acid pH=5-6

Chất cơ (sarcoplasmic protein) gồm myoalbumin, globulin và các enzyme chiếm khoảng 25-30% hàm lượng protein Các protein này hoà tan trong dung dịch muối trung tính loãng có độ phân cực nhỏ (<0,5M)

Mô liên kết (stroma protein) gồm các vật chất chính là collagen, stroma

protein có thể hoà tan trong dung dịch HCL và NaOH được pha loãng và chiếm hon 10% hàm lượng protein

Ngoài ra, trong thịt tôm còn có thành phần phi protid (non protein nitrogen): chat phi protein là thành phần hoà tan trong nước, có trọng lượng phân tử thấp Thành phần chính của họp chất này bao gồm các chất bay hơi ( amoniac, amine, trimetylamin(TMA), dimetylamineoxid(DMAO), creatine, các acid amine tự do, nucleotid, ure,

Tôm là loại thực phẩm khá giàu các acid amin Giá trị dinh dưỡng của tôm cao

là nhờ các acid amin này Trong đó thành phần các acid amin chứa lưu huỳnh cao

hơn thịt nên khi các acid amin này bị thủy phân tạo ra mùi ươn thối rất khó chịu

21

1.3.1.2 Nước

Hàm lượng nước trong tôm chiếm khoảng 76-79% tồn tại ở hai trạng thái nước tự do và nước liên kết

- Nước tự do (71,1%) là dung môi tốt cho nhiều chất hoà tan, đông kết ở 0°c,

có khả năng dẫn điện lớn, có thể thoát ra khỏi khỏi cơ thể ở áp suất thường

- Nước bất động (65,6%) là nước chứa rất nghiêm ngặt trong cấu trúc hình lưới, nó là một dạng keo đặc, nước này rất khó ép ra

- Nước tự do - cấu trúc (6,1 %) tồn tại ở những lỗ nhỏ và khe hở của cấu trúc

hình lưới của màng sợi cơ hoặc ở những tổ chức xốp nhiều lồ rỗng của mô liên kết, nước này dễ ép ra

- Nước liên kết (7,5%) không là dung môi cho chất hoà tan, không đông kết, khả năng dẫn điện nhỏ, không bay hơi ở áp suất thường

1.3.1.3 Lipid

Chất béo trong tôm chiếm khoảng 0.3-1.4% với một tỷ lệ rất thấp so với các động vật khác Chất béo được sử dụng như nguồn năng lượng dự trữ để duy trì sự sống trong những tháng ngày mùa đông, khi nguồn thức ăn khan hiếm Thành phần chính của chất béo là glyceride, gồm có acid béo no và acid béo không no

1.3.1.4 Khoáng

Tổng hàm lượng khoáng khác nhau tuỳ theo giai đoạn phát triển như: ở tôm không trứng là 16.8%, tôm có trứng là 15,5% (trọng lượng khô).Như vậy, hàm lượng khoáng ở trong cơ thể động vật thuỷ sinh không chỉ khác nhau theo ngành, lóp động vật khác nhau mà còn biến động theo môi trường sống của chúng

Sự tích luỳ khoáng vào cơ thế con vật bằng những con đường khác nhau như

từ thức ăn, thẩm thấu Vì vậy, môi trường giàu khoáng sẽ tạo điều kiện thích họp hon cho sự tích luỹ các chất khoáng trong động vật thuỷ sinh

Trong cơ thể các loài giáp xác như tôm, các nguyên tố vi lượng lớn gấp 10 lần

ở cá và lớn gấp 50-100 lần ở các động vật lục địa Nhu cầu của con người về

khoáng không lớn lắm (trừ Ca và P) nhưng không thể thiếu để duy trì hoạt động

- Nhóm vi khuẩn hiếu khi trong nước: Pseudomonas sp, Liquefacciens sp

- Trong nội tạng (đầu tôm) tập trung các vi khuẩn yếm khí như: Clostridium

sp, Escherichia coli, Samonella

Hoạt động của vi sinh vật là nguyên nhân quan trọng nhất dẫn đến sự ươn hỏng xảy ra ở tôm Vi sinh vật hiện diện ở tôm nguyên liệu có 2 nguồn [1]:

- Vi sinh vật có sẵn trong bản thân nguyên liệu khi còn sông: trên vỏ, chân,

mang và trong nội tạng của tôm khi còn sống

- Vi sinh vật lây nhiễm từ bên ngoài nguyên liệu trong quá trình thu hoạch, bảo quan: từ nguồn nước dùng để rửa tôm, môi trường xung quanh và các bề mặt

tiếp xúc trực tiếp với tôm trong khi thu hoạch, bảo quản

- Khi tôm chết, hàng triệu tế bào vi sinh vật tồn tại trên vỏ, chân, trong mang

và trong nội tạng (xem hĩnh vẽ) của tôm sẽ xâm nhập vào cơ thịt tôm

Hình 1.12 Sự xâm nhật của vi sinh vật vào tôm

23

Khi ở bên trong cơ thịt tôm, vi sinh vật sinh sôi nảy nở và sinh tổng hợp

enzym phân giải cơ thịt tôm thành các chất đơn giản dùng làm chất dinh dưỡng cho quá trình trao đổi chất của chúng Quá trình này làm cho tôm bị long đầu, giãn đốt, mềm vỏ, mềm thịt và biến màu Trong quá trình này còn sản sinh ra các hợp chất bay hơi mang mùi như indol, amoniac tạo nên mùi ươn hỏng của tôm

Khi có dấu hiệu ươn hỏng tôm sẽ bị hạ loại và giảm giá Mặt khác, sự lây nhiễm vi sinh vật gây bệnh vào tôm còn có thê gây cho người tiêu dùng bị ngộ độc thực phẩm khi ăn phải sản phẩm tôm này

Trong cơ thể tôm tồn tại rất nhiều hệ enzym khác nhau Khi tôm còn sống, các

hệ enzym này có tác dung tham gia vào quá trình kiên tạo nên các tổ chức trong cơ thể tôm, giúp tiêu hoá thức ăn và sự co giãn cơ Khi tôm chết, các hệ enzym vẫn tiếp tục hoạt động và tham gia vào quá trình phân giải các hợp chất quan trọng trong

cơ thể tôm như phân giải adenosintriphotphat (ATP), glycogen, creatinphotphat đặc biệt là sự hoạt động của hệ enzym tiêu hoá sẽ làm phân giải tổ chức cơ thịt tôm Đây chính là nguyên nhân làm cho cơ thịt tôm bị mềm và tôm bị giảm chất lượng, sản phẩm phân giải của các hệ enzym là nguồn dinh dưỡng tốt cho vi sinh vật Do vậy, sự hoạt động của các hệ enzym trong tôm sẽ góp phần làm tăng nhanh tốc độ ươn hỏng xảy ra ở tôm

Đặc biệt ở tôm còn có enzym polyphenoloxidaza, enzym này đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình thay vỏ của tôm, nhưng khi tôm chết lại trở thành yếu tố

cơ bản gây nên hiện tượng biến đen Hiện tượng biến đen sẽ làm giảm giá trị của tôm do không đáp ứng tiêu chuẩn để chế biến các sản phẩm xuất khẩu

24

Hình 1.13 Cơ chế gây biến đen ở tôm

Hiện tượng biến đỏ ở tôm [13]:

Tôm nguyên liệu sau khi bảo quản một thời gian, tôm bị kéo màng làm cho thân tôm không còn sáng bóng tự nhiên, thịt tôm mềm, lỏng lẻo và tôm biến đỏ rất nhanh

+ Nguyên nhân

Do sắc tố có trong tôm là astaxanthin liên kết với protein Khi tôm bị vi sinh vật tấn công thì liên kết bị cắt đứt giải phóng astaxinthin, astaxinthin tự do dễ bị oxy hóa thành astaxin có màu hồng Khi tôm có hiện tượng biến đỏ, nếu biến đổi nhẹ có thể đưa vào sản xuất theo quy trình phù hợp với chất lượng tôm để tạo ra sản phẩm đạt chất lượng hơn Nếu tôm bị biến đỏ nhiều không có qui trình sản xuất cần phải loại bỏ làm phế phấm

+ Biện pháp đế hạn chế sự biến đỏ của tôm: Khi tôm bị biến đỏ ta không thể

xử lý triệt để được, vì vậy cần có biện pháp để ngăn chặn sự biến đỏ xảy ra bằng cách muối đá ở nhiệt độ thấp để giữ tươi nguyên liệu

1.3.2 Tình hình phân bố của tôm

Nhóm gần bờ: là nhóm có số lượng loài đông nhất, tập trung ở độ sâu dưới 50m Đặc biệt quan trọng là các loài tôm có giá trị đều tập trung ở nhóm này, tiêu

biểu có: Penaeus monodon, P merguiensis, P semisulcatus, Metapenaeus ensis, M

25

affmis,

Nhóm phân bố rộng: là nhóm phân bố từ bờ đến độ sâu 200m, chúng phân làm

hai nhóm phụ, nhóm phụ 1 phân bố từ bờ đến độ sâu 100m, tiêu biểu có P japo- nicus, P canaliculatus, Metapenaosic palmensus, M barbuta Nhóm phụ xa bờ chúng thích nghi với độ sâu từ 50m đến 200 - 300m như các loài Solenocera

pestinata, S me- lantho, S koelbeli, Parapenaeus fissurus, Pa sextaberculatus,

Nhóm biển sâu: tồn tại ở độ sâu từ 140- 150m đến 400- 500 m nước Đại diện

có các loài: P manginalus, Pa australiensic, Metapenaeopisprovocatoria,

 Những khu vực tập trung nhiều tôm

- Khu vực vịnh Bắc Bộ tôm tập trung ở các cửa sông lớn như sông Hồng, sông Thái Bình, sông Mã, đối tượng chính là tôm Rảo, tôm Lớt (Bạc) Tôm xuất hiện quanh năm nhưng tập trung vào tháng 3- 5 và tháng 7- 10 hàng năm

- Khu vực Quảng Ngãi- Bình Định- Phú Yên- Khánh Hòa, đối tượng khai thác chủ yếu là tôm Vỗ, tôm Bạc, tôm Rồng, tôm Hùm, Mùa vụ vào tháng 5 đến tháng

9, nhưng cao điểm là tháng 6- 7

- Khu vực Nam Hoàng Sa, chủ yếu là tô Rồng

- Khu vực Côn Sơn có tôm Vỗ và các loài tôm nhỏ thuộc họ tôm gai và họ

Pandalidae Mùa vụ từ tháng 11 đến tháng 1 năm sau và tháng 5- 7

Khu vực Tây Nam Bộ chủ yếu là tôm Vỗ, tôm Bạc, tôm Rảo, Mùa vụ từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau

- Khu vực Cù lao Thu chủ yếu là tôm Vỗ, tôm Bạc, tôm Rảo, tôm Hùm, Mùa

vụ chính là tháng 1- 3 và mùa phụ là tháng 5- 9

Hiện nay nhu cầu về tôm ngày càng cao, sản lượng tôm đánh bắt có hạn vì vậy nghề nuôi tôm đang được phát triển mạnh Ở miền Bắc và Trung tận dụng các bãi triều, các đầm vịnh, các vùng nước lợ để nuôi tôm, ở miền Nam chủ yếu là nuôi tôm

ở các bãi rừng ngập mặn Đối tượng nuôi chủ yếu ở miền Bắc hiện nay là tôm Rảo

(M ensis) chiếm 70 %, tôm Bạc( P merguiensis) chiếm 10%, 20% còn lại là các loài tôm khác Ở miền Trung là tôm Sú (P monodon) chiếm SC%, tôm Bạc và tôm

26

Rảo chiếm 40%

Ở miền Nam đối tượng nuôi chủ yếu là tôm Bạc, tôm He Ản Độ( P indicus)

và tôm Sú chiếm 80- 90% tổng sản lượng tôm nuôi và tôm Càng xanh( tôm nước ngọt)

1.4 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN LẠNH

Làm lạnh là phương pháp được dùng nhiều trong ngành chế biến thủy sản và các loại thực phẩm khác Làm lạnh là quá trình hạ nhiệt độ sản phẩm xuống gần điểm đóng băng, nghĩa là đưa nhiệt độ của phần nước tự do trong sản phẩm xuống nhiệt độ làm lạnh mà không làm đông đặc phần nước này Ở nhiệt độ lạnh enzyme

và vi sinh vật bị ức chế, hoạt động yếu, cấu trúc tế bào vẫn giữ nguyên, không thay đổi và trạng thái vật lý của tế bào chỉ là sự hạ nhiệt làm lạnh phần nước tự do của gian bào Như vậy nguyên liệu được làm lạnh cần phải là nguyên liệu tươi sống thì

tế bào và tổ chức tế bào mới giữ được tính chất tươi tốt, khả năng tự bảo vệ cao Sau khi chết, nhiệt trong tế bào của thủy sản tỏa ra rất nhiều (0,25Kcal/Kg.h) khiến cho nhiệt độ thủy sản tăng lên thêm 50C Đối với rau quả sau khi thu hoạch chúng vẫn còn hô hấp nên vẫn có một lượng nhiệt được thải ra Nhiệt lượng tỏa ra này do các quá trình sinh hóa xảy ra mãnh liệt trong cơ thể chúng Làm lạnh càng sớm thì càng ngăn được các quá trình sinh hóa và sự tỏa nhiệt Làm lạnh chậm trễ vừa làm thủy sản biến đổi vừa tốn chi phí lạnh để giải tỏa nhiệt lượng đó

Làm lạnh hay bảo quản thực phẩm ở nhiệt độ thấp là phương pháp tốt nhất để ngăn ngừa hoặc làm chậm lại sự hư hỏng của thực phẩm và duy trì đầy đủ các tính chất tự nhiên ban đầu của thực phẩm

Biện pháp này dựa trên cơ sở:

- Ức chế sự hoạt động của enzyme có trong nguyên liệu, thực phẩm tươi sống

- Làm giảm tốc độ các phản ứng hóa học, sinh học, các phản ứng oxy hóa và thủy phân

- Ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn, nấm men, nấm mốc gây hại

27

Thực tế có nhiều phương pháp làm lạnh như: Làm lạnh bằng nước đá, làm lạnh trong nước muối lạnh, làm lạnh bằng không khí lạnh, nhưng không phải bất

cứ loại thực phẩm nào cũng có thể áp dụng được các phương pháp trên Vì vậy, việc chọn môi trường làm lạnh và bảo quản lạnh phụ thuộc từng đối tượng cần làm lạnh

và điều kiện cụ thể tại nơi sản xuất

1.4.1 Làm lạnh bằng kho lạnh

Kho lạnh đơn giản là một phòng kín chứa sản phẩm được điều khiển để đạt nhiệt độ bảo quản thích hợp bằng các loại máy lạnh Không khí lạnh đi ra khỏi máy lạnh tự lưu chuyển đi khắp kho lạnh Có thể bảo quản nhiều loại sản phẩm cùng lúc hay kế tiếp nhau trong cùng một kho lạnh, tuy nhiên tốc độ làm lạnh sản phẩm bảo quản trong kho hơi chậm, nên không phù hợp với các sản phẩm cần làm lạnh nhanh Kho bảo quản lạnh có thể có nhiều phòng như: phòng lạnh phòng xử lý, bốc xếp nguyên liệu, hành lang, phòng làm lạnh sơ bộ, phòng máy Trong đó các phòng bảo quản lạnh là quan trong được thiết kế đặc biệt phù hợp với từng đối tương bảo quản có sức chứa mỗi phòng hàng trăm tấn trở lên

Buồng bảo quản được làm lạnh bằng hệ thống máy lạnh, hệ thống máy này gồm các bộ phận cơ bản: máy nén, giàn ngưng tụ, van tiết lưu, giàn bốc hơi

Phương pháp ướp đá khô: ướp đá trực tiếp và ướp đá gián tiếp, các loại nước

đá sử dụng để bảo quản: nước đá xay, nước đá vảy và nước đá dạng sệt

Các dạng nước đá sử dụng bảo quản:

28

Phương pháp ướp nước đá trực tiếp:

+ Cho nước đá tiếp xúc trực tiếp với thủy sản để làm lạnh và bảo quản

+ Các lớp thủy sản được xếp xen kẽ với các lớp nước đá

+ Phương pháp này thích hợp để bảo quản: cá, tôm, cua ghẹ

+ Ưu điểm: Nước đá tan chảy sẽ kéo theo chất bẩn ra ngoài; chi phí vận chuyển thấp, dễ thực hiện; hạn chế được hiện tượng trương nước và tỷ lệ long đầu, giãn đốt khi bảo quản tôm

+ Nhược điểm: Nếu bảo quản không cẩn thận sẽ xảy ra tình trạng làm lạnh không đều; nguyên liệu dễ bị biến dạng, dập nát do góc cạnh của nước đá và lớp trên đè lên lớp dưới; khi bảo quản tôm dễ xảy ra hiện tượng biến đen

29

Phương pháp ướp đá gián tiếp:

+ Sử dụng đá xay hoặc đá vảy để bảo quản thủy sản trong các thùng cách nhiệt hoặc thùng nhựa

+ Thủy sản được ngăn không cho tiếp xúc với nước đá bằng các tấm nhựa hoặc thủy sản được đựng trong các túi PE

+ Ưu điểm: Hạn chế sự biến dạng, dập nát do góc cạnh của nước đá gây ra; hạn chế sự biến màu của nhuyễn thể chân đầu; chi phí vận chuyển thấp, dễ thực hiện

+ Nhược điểm: Nếu bảo quản không cẩn thận sẽ xảy ra hiện tượng nhiệt độ bảo quản không đều

Phương pháp ướp đá ướt:

Thủy sản được làm lạnh và bảo quản lạnh trong hỗn hợp nước đá và nước Phương pháp này thích hợp để bảo quản tôm