màu sắc của tôm thông qua giá trị ∆E.
Hình 3.14 Mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý đến màu sắc của tôm thông qua giá trị ∆E.
Nhận xét: từ hình 3.14 cho thấy sau khi xử lý phụ gia biến công thức và thời gian đều có ảnh hưởng đến sự thay đổi màu sắc của tôm qua chỉ số ∆E, nhiệt độ là biến làm tôm có sự thay đổi màu nhiều hơn thời gian nhưng không đáng kể.
Bảng 3.17 kết quả phân tích ANOVA ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý đến màu sắc của tôm qua giá trị ∆E.
Sum of Mean F p-value
Source Squares df Square Value Prob > F
Block 804,07 2 402,04 Model 2434,03 4 608,51 52,69 0,0010 significant A-thoi gian 827,24 2 413,62 35,82 0,0028 B-nhiet do 1501,57 2 750,78 65,01 0,0009 Residual 46,19 4 11,55 Cor Total 3284,30 10
Mô hình có giá trị F<0,05 nên mô hình có ý nghĩa, hai yếu tố nhiệt độ và thời gian đều có giá trị F< 0,05 cho thấy cả hai yếu tố này đều có ảnh hưởng đến sự thay đổi màu sắc của tôm thông qua giá trị ∆E trong quá trình xử lý phụ gia. Bảng 3.18 Các chỉ số thống kê liên quan đến kết quả phân tích ANOVA
Std. Dev. 3,40 R-Squared 0,9814
Mean 56,36 Adj R-Squared 0,9628
C.V. % 6,03 Pred R-Squared N/A
PRESS N/A Adeq Precision 20,213
Case(s) with leverage of 1.0000: Pred R- Squared and PRESS statistic not defined
Hệ số tương quan R-Squared = 0,9814 có nghĩa tương quan tốt và cho phép giải quyết được 96,28% kết quả số liệu. Adeq precisionlà 20,213>4phản ảnh mức độ nhiễu thấp chứng tỏ mức độ tin cậy cao.
Phương trình biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ (B) và thời gian xử lý (A) đến sự thay đổi màu sắc của tôm qua giá trị ∆E:
∆E = 59,40 – 13,13*A[1] + 4,28*A[2] +14,00*B[1] – 2,93*B[2] (Phương trình 3.6)
Hình 3.15a Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa nhiệt độ và thời gian xử lý đến màu sắc của tôm quá giá trị ∆E.
Hình 3.15b Đồ thị 3D biểu diễn sự tương tác nhiệt độ và thời gian xử lý đến sự thay đổi màu sắc của tôm qua giá trị ∆E.
Nhận xét: Từ hình 3.15a và 3.15b cho thấy giữa các thời gian 2h, 4h, 6h thì giá trị ∆E đều tăng. Thời gian càng kéo dài thì giá trị ∆E cũng sẽ tăng cao từ 2h là 30,067 tăng lên 40,08 ở 4h và 6h thì 53,8 ở nhiệt độ 11±10C, khi nhiệt độ tăng lên 140C±10C và 17±10C thì giá trị ∆E cũng tăng theo. Điều đó cho thấy nếu ngâm ở nhiệt độ thấp và thời gian ngắn thì giá trị màu ∆E cũng thấp thì khi đó màu sắc của tôm sẽ ít bị thay đổi màu hơn so với ngâm ở nhiệt độ cao và thời gian dài. Vì khi đó dưới tác động của nhiệt độ cao thì hệ sắc tố trên sẽ bị cắt đứt, màu sắc tôm sẽ bị biến đỏ dần lên, đây là điều không mong muốn trong sản phẩm tôm nobashi chưa qua xử lý nhiệt.
3.3.4. Kết quả tối ưu hóa nhiệt độ và thời gian ảnh hưởng đến sự thay đổi màu sắc và khối lượng của tôm.
Bảng 3.19Xác lập điều kiện phân tích tối ưu:
Name Goal Lower
Limit Upper Limit Lower Weight Upper Weight Importance
A:thoi gian is in range 2 6 1 1 3
B:nhiet do is in range 11 17 1 1 3 ∆E minimize 29,75 79,26 1 1 3 Chi so R minimize 118,6 159,9 1 1 3 ti le tang khoi luong maximize 20,7565 30,7 1 1 3
Bảng 3.20 Kết quả xác định chế độ xử lý tối ưu trong miền thí nghiệm của nghiên cứu.
Number thoi gian nhiet do ∆E Chi so R ti le tang khoi luong Desirability 1 6 11 51,327 138,908 29,837 0,640 Selected
Nhận xét: kết quả phân tích cho thấy tỉ lệ tăng khối lượng tốt nhất là 30.7%, màu sắc tôm ít biến đỏ nhất thông qua chỉ số R là 118,66 và sự mức độ thay đổi màu sắc ít nhất qua giá trị ∆E là 29,75. Phần mềm design expert đã tối ưu hóa và đưa ra thời gian tốt nhất là 6h với nhiệt độ là 11±10C có độ tin cậy là 0,64.
Hình 3.16a Đồ thị biểu diễn độ tin cậy giữa mối tương quan nhiệt độ và thời gian xử lý đến sự thay đổi màu sắc và tỉ lệ tăng khối lương.
Hình 3.16b Đồ thị 3D biểu diễn độ tin cậy giữa sự tương tác của nhiệt độ và thời gian xử lý đến màu sắc và tỉ lệ tăng khối lượng của tôm.
Nhận xét: Từ hình 3.16a và hình 3.16b cho thấy ở nhiệt độ 11±10C mức độ tin cậy cao hơn so với 2 khoảng nhiệt độ 14±10C và 17±10C, theo thời gian thì nhiệt độ 11±10C mức độ tin cậy chỉ tăng chậm từ 0,24 lên 0,25 còn 6 giờ thì tăng nhanh hơn 0 lên 0,64. Với đường nhiệt 11±10C thì theo thời gian độ tin cây về mức độ cao nên mô hình có khả thi hơn, còn với nhiệt độ 17±10C thì cho thấy càng theo thòi gian độ tin cậy giảm xuống thấp. không có tính khả thi. Điều đó cho thấy khi kéo dài thời gian và nhiệt độ xử lý phụ gia cao sẽ làm cho tôm nhanh bị biến đổi màu làm giảm chất lượng của tôm, ở nhiệt độ cao thì hệ protein của thịt tôm ở trạng thái keo đặc do vậy ở nhiệt độ t =170C sẽ làm tăng cường chuyển động của các nút gel trong thịt tôm làm tăng trở lực đối với chất khuếch tán đi vào bên trong. Điều này cản trở sự đi vào thịt tôm của chất phụ gia nên làm hạn chế tỉ lệ tăng khối lượng tôm. Kết quả phân tích cho thấy nên chọn nhiệt độ 11. Hệ protein của thịt tôm ở trạng thái keo đặc do vậy ở nhiệt độ t =170C sẽ làm tăng cường chuyển động của các nút gel trong thịt tôm làm tăng trở lực đối với chất khuếch tán đi vào bên trong. Điều này cản trở sự đi vào thịt tôm của chất phụ gia và thời gian 6h là tốt nhất với độ tin cậy 0,64.
3.3.5. Thảo luận chung
Từ các kết quả trên sau quá trình xử lý phụ gia tôm tăng tăng trọng lượng và thay đổi màu sắc. Hiện tượng này được giải thích do tác dụng của chất phụ gia như sau: Trong công thức 1 chứa các thành phần Mix phosphate, non-phosphate, muối. Hỗn hợp mix phosphate có chứa sodium tripolyphosphate và Sodium Tetapetaphosphate. Đặc biệt là nhóm anion (P3O10)5-.
Sodium tripolyphosphate khi hòa tan trong môi trường nước sẽ phân ly tạo gốc polyphosphate đa hóa trị rất háo nước:
Na5P3O10 5Na+ + (P3O10)5-
Anion (P3O10)5- có khả năng tương tác rất cao với các cation mang nhiều điện tích dương và các góc có cực tích điện dương, chẳng hạn như có thể liên kết với các nhóm –NH3+ nằm ở đầu hoặc ở mạch bên của cùng một hoặc nhiều phân
tử protein khác nhau. Protein của thịt tôm trong môi trường nước cũng bị phân ly lưỡng tính tại các gốc tích điện âm và điện dương ở hai đầu và ở mạch bên, đồng thời cũng chứa nhiều gốc có cực tính có thể mô tả như sau:
Protein của thịt tôm trong môi trường nước cũng bị phân ly lưỡng tính tại các gốc tích điện âm và điện dương ở hai đầu và ở mạch bên, đồng thời cũng chứa nhiều gốc có cực tính có thể mô tả như sau:
Do các chất phụ gia là những chất điện ly, có cực, rất ưa nước, đặc biệt muối Sodium tripolyphosphate khi phân ly tạo thành các ion âm đa hóa trị nên chúng có khả năng tương tác với các thành phần chủ yếu trong thịt tôm là protein tạo thành phức hệ có cấu trúc mạng không gian ba chiều với số trung tâm ưa nước nhiều hơn, có khả năng chuyển nước tự do thành nước liên kết… nhờ các kiêu liên kết như liên kết ion, liên kết tĩnh điện và cầu nối hydrogen, làm cho khả năng giữ nước của protein tốt hơn, protein trở nên khó biến tính hơn bởi các tác nhân lý, hóa học. Nhờ tác dụng này mà tế bào và mô cơ thịt tôm trở nên bền vững hơn, protein ít bị biến đổi không thuận nghịch trong quá trình cấp đông, bảo quản đông và tan giá do đó ít bị hủy hoại hơn trong quá trình làm đông và bảo quản đông.
Sodium tripolyphosphate và các phụ gia khác sẽ tác động thấm vào sản phẩm qua màng, mô và tế bào. Trong những điều kiện nồng độ ion và pH xác định Sodium tripolyphosphate sẽ tác động phân giải phức chất Actomymysin thành actin và myosin làm tăng cường khả năng giữ nước của sản phẩm [4],[21].
Mặc khác khi thấm vào mô và tế bào làm nồng độ ion trong sản phẩm tăng lên. Những điều trên rất cần thiết để chống lại sự mất nước gây giảm trọng lượng và chất lượng cảm quan khi cấp đông, bảo quản đông và tan giá. Còn những phần tử Sodium tripolyphosphate và các phụ gia không vào sâu được trong tế bào thì sẽ khuếch tán nằm trong cấu trúc mao mạch của các lớp mô, và bám dính xung quanh cũng có tác dụng làm tăng cường sự giữ nước nhờ tạo được các liên kết dạng ion hặc cầu nối hydrogen với các phần tử tích điện hoặc có cực của mạch bên protein cấu trúc nên màng của tế bào, mô và mạng lưới bảo vệ chúng. Và do đặc điểm háo nước nên các phần tử này sẽ tập hợp xung quanh nó một số nước do vậy nước tự do trong tôm có sự biến đổi, một phần đã chuyển vào dạng nước liên kết với các phần tử chất phụ gia, trở nên khó đóng băng và khó thoát ra ngoài hơn khi tan giá.
Sodium tripolyphosphate có khả năng tương tác với nhiều gốc –NH3+ của một hoặc nhiều phân tử protein khác nhau hình thành phức hợp có mạng lưới không gian phức tạp và làm tăng số trung tâm ưa nước của các phân tử protein. Nó có khả năng chuyển nước tự do thành nước liên kết, nhờ vậy làm tăng tính bền cho protein, làm bền màng tế bào và cấu trúc mô cơ, tăng độ bóng, cải thiện về cấu trúc trạng thái cho sản phẩm và làm cho các sản phẩm đông lạnh khó bị mất trọng lượng hơn. Sodium tripolyphosphate cũng có khả năng tạo phức với các cation như: Ca2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+, Cu2+…Đây là các cation cần thiết xúc tác cho nhiều phản ứng enzyme, mặt khác các ion có hóa trị thay đổi như: Fe2+/3+ ,Cu1+/2+ … cũng xúc tác cho phản ứng hình thành gốc tự do R và H trong phản ứng oxy hóa lipid, nhờ vậy Sodium tripolyphosphate cũng có tác dụng hạn chế các hoạt động của enzyme, vi sinh vật và ức chế phản ứng oxy hóa lipid [2],[4][14].
Mặt khác, khi các ion polyphosphate tạo phức với các ion kim loại kiềm thổ nó sẽ tách được kim loại kiềm thổ ra khỏi liên kết với sợi protein. Ở điểm đẳng điện (pH=pI) sẽ không tạo được cấu trúc mở cho protein, khi đó các sợi protein sắp xếp gần nhau hơn, tương tác giữa protein với nước khó thực hiện,
protein kém khả năng hút nước và giữ nước. Nhưng nếu môi trường là kiềm hoặc có mặt muối NaCl thì sẽ tạo được cấu trúc mở, khi này tương tác giữa protein với nước có điều kiện xảy ra tốt hơn nên khả năng hút và giữ nước của protein tăng lên[2],[4][14]. Có thể mô tả như sau:
(a: mạch polypeptid, Me: cation kim loại kiềm thổ, PP: polyphosphate)
Những loại polyphosphate có tính axit không có tác dụng tăng cường khả năng giữ nước cho protein, loại trung tính sẽ có tác dụng ít, loại có tính kiềm có tác dụng tốt hơn, sodiumtripolyphospahte có tính kiềm vừa phải nên có khả năng giúp protein thịt tôm hút và giữ nước tốt hơn.
Sự tăng trọng lượng của tôm sau khi xử lý phụ gia và có sự thay đổi theo nhiệt độ được giải thích như sau: Khi ngâm tôm vào dung dịch chất phụ gia, do có sự chênh lệch về nồng độ chất tan giữa môi trường xử lý và bên trong thịt tôm nên xảy ra các quá trình khuếch tán đi vào và ra của các chất.
Chất phụ gia có nồng độ trong môi trường xử lý cao hơn bên trong thịt tôm nên theo định luật Fick về khuếch tán, chúng có xu hướng chuyển động đi vào bên trong thịt tôm qua hệ thống mao mạch và cấu trúc mạch lưới không gian mô liên kết vào trong mô cơ thịt tôm.
Đồng thời với quá trình khuếch tán đi vào của chất phụ gia là quá trình khuếch tán đi ra của nước do áp suất thẩm thấu bên ngoài môi trường xử lý cao hơn bên trong thịt tôm.
Sau khi đã ngấm chất phụ gia, do các chất phụ gia có khả năng tương tác với các chất có trong thịt tôm, chuyển nước tự do thành nước liên kết tốt hơn, nên lượng chất phụ gia cùng lượng nước đi vào và được giữ lại bên trong thịt tôm nhiều hơn lượng nước từ thịt tôm thoát ra môi trường, dẫn đến kết quả cuối cùng là làm tăng trọng lượng của thịt tôm sau khi xử lý. Trọng lượng gia tăng này chính là trọng lượng của chất phụ gia và lượng nước từ môi trường đi vào thịt tôm. Mức độ tăng trọng lượng của thịt tôm sau khi xử lý phụ gia phụ thuộc vào khả năng khuếch tán của chất phụ gia đi vào và được giữ lại bên trong thịt tôm. Theo định luật Fick về sự khuếch tán, khi nhiệt độ cao hơn sẽ làm tăng cường chuyển động nhiệt phân tử của chất khuếch tán và làm giảm độ nhớt của môi trường khuếch tán nên hiệu quả khuếch tán sẽ cao hơn. Sự gia tăng này là có giới hạn vì nhiệt độ cao quá sẽ gây biến đổi tính chất của các chất tham gia vào quá trình khuếch tán. Hệ protein của thịt tôm ở trạng thái keo đặc do vậy ở nhiệt độ t =170C sẽ làm tăng cường chuyển động của các nút gel trong thịt tôm làm tăng trở lực đối với chất khuếch tán đi vào bên trong. Điều này cản trở sự đi vào thịt tôm của chất phụ gia. Kết quả là khả năng tăng trọng lượng ở nấc nhiệt độ t =170C thấp hơn ở nhiệt độ t =110C ± 10C. Như vậy ở kết quả thí nghiệm này, ở nấc nhiệt độ t =110C là nhiệt độ xử lý làm tăng trọng lượng lớn nhất.
Nhận xét chung: Từ các kết quả thăm dò nhiệt độ và thời gian và chất phụ gia thì sau khi phân tích ANOVA theo phần mềm design expert 9 thì cho kết quả là màu sắc của tôm ở công thức 1 theo thời gian thì ở 6h là mức tốt nhất vì trong thành phần của công thức 1 gồm có Mix phosphate, Non phosphate, muối. Trong Non phosphate có chứa axit citric sẽ lúc đầu axit sẽ tác động vào cơ thịt tôm làm phá vỡ liên kết giữa protein và Astaxanthine làm cho tôm bị biến đỏ dần, nhưng chính axit này sẽ làm màu trên tôm bị tách ra khỏi tôm và làm cho tôm mất màu dần dần và đi ra ngoài môi trường bên ngoài làm mật độ màu trên tôm giảm đi.
3.4. ĐỀ XUẤT CHẾ ĐỘ XỬ LÝ PHỤ GIA CHỐNG MẤT NƯỚC ĐỐI VỚI SẢN PHẨM TÔM NOBASHI TỪ TÔM THẺ CHÂN TRẮNG.
Quy trình tiến hành theo sơ đồ trên và các yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn ngành.
Chế độ xử lý phụ gia: theo chế độ tối ưu hóa công đoạn xử lý phụ gia vừa tìm được.
Công đoạn xử lý phụ gia thực hiện sau khi đã qua công đoạn cắt duỗi và rửa sạch.
Sử dụng chất phụ gia gồm hỗn hợp mix phosphate 2,8% và non-phosphate 1,2% có công nhận đạt tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm và sử dụng kết hợp với NaCl 1,5% trong quá trình xử lý phụ gia và ngâm ở nhiệt độ 11±10C trong vòng 6h. Nguyên liệu: Nguyên liệu là tôm thẻ chân trắng đủ tiêu chuẩn để sản xuất tôm đông lạnh xuất khẩu theo yêu cầu của TCVN 3726-89 về nguyên liệu tôm tươi. Chuẩn bị bán thành phẩm trước khi xử lý phụ gia: tôm nguyên liệu rửa sạch rồi xử lý vặt đầu, phân cỡ, bốc vỏ, cắt, duỗi theo đúng kích thước và rửa sạch trước khi đem xử lý phụ gia.
Chuẩn bị dung dịch phụ gia: thể tích dung dịch sau khi pha gồm: nước 70%, nước đá 30%, NaCl 1,5%, mix phosphate 2,8%, non-phosphate 1,2%. Khi đó nhiệt độ dung dịch = 100C. Tiến hành pha dung dịch như sau: