Đặc điểm và tính chất của oligochitin
Oligochitin là sản phẩm của quá trình thủy phân chitin bằng các con đường hóa học, sinh học hoặc chiếu xạ. Oligochitin là một saccharide, được kết hợp bởi các monosaccharide từ 2÷10 trong cấu trúc của chitin. Oligochitin dạng bột có màu trắng hoặc hơi vàng, không mùi, vị đặc biệt. Ngoài việc oligochitin có khả năng chống vi khuẩn, nấm mốc, chống oxy hóa lipit, chúng có khả năng tan tốt trong nước, độ nhớt thấp, phân tử lượng nhỏ và dễ kết tinh, oligochitin còn có khả năng chống cholesterol, chống ung thư, chống oxyhóa, chống bệnh tim mạch [5].
Hình 1.7. Công thức cấu tạo của oligochitin Khả năng ứng dụng của phương pháp
- Trong công nghệ thực phẩm: oligochitin được dùng để bảo quản cá, tôm…
- Trong nông nghiệp: oligochitin được dùng để tạo lớp phủ ngoài bảo quản hạt giống, điều hòa đất, làm tăng trưởng lá, tiêu diệt mầm bệnh, kháng nấm…
Oligochitin còn ảnh hưởng tích cực đến sinh trưởng và năng suất của cây. Chế phẩm oligosaccharide ảnh hưởng tích cực đến sinh trưởng và năng suất của ngô. Với nồng độ phun thích hợp là 40 ppm, số lần phun là 3 lần/vụ, liều lượng là 300l/ha, năng suất sau khi sử dụng tăng 20% so với đối chứng ( theo nghiên cứu cứu của Đại học Nông nghiệp I Hà Nội) [10]. Nguyễn Anh Dũng (2004) cũng đã nghiên cứu ảnh hưởng của chế phẩm oligosaccharide lên lá đậu phộng, đậu tương đến số nốt sần ở rễ. Kết quả cho thấy nồng độ 40 ppm đã làm tăng 50% số lượng nốt sần so với mẫu đối chứng phun nước lã [4].
-Trong y học: oligochitin và các chế phẩm của nó có đặc tính miễn dịch do nó kích thích các tế bào giữ nhiệm vụ bảo vệ miễn dịch với các tế bào khối u và các tác nhân gây bệnh. Đồng thời oligochitin còn được sử dụng làm thuốc để hạ cholesterol trong máu [7]. Trường Đại học Pukyong National Hàn Quốc đã nghiên cứu thành công ứng dụng của oligochitin trong việc tăng sức đề kháng điều hòa lượng cholesterol, cải thiện máu và bệnh gan, điều hòa áo suất trong máu, làm tăng khả năng hấp thụ canxi, điều trị các bệnh: viêm loét dạ dày, bệnh tiêu chảy,…oligochitin có tính kháng khuẩn, kháng nấm cao nên được sử dụng để làm chất bảo quản nguyên liệu thủy sản.
Từ những ưu điểm của phương pháp bảo quản của nước đá kết hợp với các đặc tính kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa của oligochitin để giúp kéo dài thời gian bảo quản và an toàn với người sử dụng là giải pháp có tính khả thi cao. Hiện nay đã có một số nghiên cứu và ứng dụng bảo quản thực phẩm bằng chitin, chitosan, oligochitosan cho thấy có hiệu quả tốt. Đề tài này em thực hiện giải pháp sử dụng polyme sinh học oligochitin để nghiên cứu sự biến đổi một số thành phần hóa học gây biến đổi chất lượng khi bảo quản cá ngừ Chù bằng nước đá kết hợp với oligochitin. Cách xử lý oligochitin để dùng bảo quản cá ngừ Chù nguyên liệu.
Oligochitin dùng bảo quản là dạng dung dịch huyền phù có nồng độ 1% được xử lý từ bột chitin có liều chiếu xạ 40 kGy. Cách xử lý như sau: cân 25g bột chitin sau đó thấm ướt bằng nước cất để 60 phút để bột trương nở hết, sau đó dùng rây để lọc loại bỏ nước cất, khi lọc chú ý hạn chế hao hụt phần bã. Cho phần bã vào cốc thủy tinh 1000ml, lấy 100ml HCl 36% cho vào cốc để vào bể ồn nhiệt ở 400C khuấy đều trong 30 phút. Sau đó thêm nước cất đến vạch 500ml sau đó tiếp tục cho vào 500ml cồn rồi tiến hành li tâm. Sau khi li tâm xong, lấy phần dịch đi cô quay chân không. Trong quá trình cô quay chân không để thời gian cô quay rút ngắn lại thì khi mẫu trong bình cô quay còn ít, ta tiến hành điều chỉnh hạ áp suất từ từ sao cho mẫu không bị trào ra, mục đích là để loại bỏ cồn ta thu được dung dịch oligochitin. Phần bã đem đi sấy đến khối lượng không đổi để xác định tỉ lệ pha dịch oligochitin 1%.
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Địa điểm, phòng thí nghiệm và thời gian nghiên cứu
- Đề tài nghiên cứu được thực hiện tại Trung tâm Thí nghiệm Thực hành trường Đại học Nha Trang.
- Tiến hành nghiên cứu từ ngày 25/02 /2015 kết thúc vào ngày 07/06/2015.
2.2 Vật liệu, dụng cụ, thiết bị và hóa chất nghiên cứu 2.2.1 Vật liệu nghiên cứu 2.2.1 Vật liệu nghiên cứu
- Cá ngừ Chù: được mua ở cảng Hòn Rớ vào lúc 5h30 sáng, mua loại tươi, dài 23- 59cm, nặng 500-1400g.
- Đá lạnh: sử dụng loại đá xay để bảo quản cá mua ở chợ Vĩnh Thọ, phường Vĩnh Thọ, TP Nha Trang. Đá lạnh được làm từ nước sạch theo QCVN 02:2009/BYT. - Olygochitin (2÷16 monome) sản xuất từ chitin (vỏ tôm) bằng chiếu xạ.
Hình 2.1.Cá ngừ Chù nguyên liệu và Bột oligochitin sử dụng bảo quản cá ngừ Chù.
2.2.2 Dụng cụ, thiết bị, hóa chất nghiên cứu
- Dụng cụ:các dụng cụ thông thường của phòng thí nghiệm.
- Thiết bị: thiết bị chưng cất lôi cuốn hơi nước, máy đo pH để bàn, máy cô quay chân không, bể ổn nhiệt, máy li tâm, máy đo UV –VIS…
- Hóa chất: NaOH 0,1N, H2SO4, 0,1N, HCl 0,1N, NaOH, H3BO3, MgO, TCA, TMP, TAB và một số hóa chất khác.
2.3 Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Phương pháp thu, xử lý và bảo quản mẫu
- Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu theo tiêu chuẩn TCVN 5276-90.
2.3.2 Phương pháp đánh giá sử dụng trong nghiên cứu
- Xác định hàm lượng NH3 theo TCVN 3706-90.
- Xác định hàm lượng nitơ bazơ bay hơi (TVB-N)theo TCVN 9215 : 2012. - Xác định pH theo TCVN 4835-2002.
- Xác định khả năng oxy hóa chất béo bằng sử dụng phương pháp TBARS.
- Xác định hàm lượng histamine bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao theo TCVN 8352 : 2010.
2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu
Các thí nghiệm được tiến hành lặp lại 3 lần, kết quả được lấy trung bình của 3 lần thí nghiệm. Sử dụng phần mềm Microsoft office Excel 2013 để xử lý số liệu và vẽ đồ thị.
2.3.4 Bố trí thí nghiệm
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm bảo quản cá ngừ Chù bằng nước đá kết hợp với olygochitin.
Bảo quản bằng nước đá kết hợp với Oligochitin trong thời gian (ngày)
Lấy mẫu đánh giá các chỉ tiêu Cá ngừ Chù nguyên liệu Xử lý sơ bộ Định lượng MAD Định lượng NH3 Định lượng TVB-N Đo pH Định lượng histamin Kết quả
0 ngày (ĐC) 1 ngày 2 ngày … 23 ngày
Xác định thời gian bảo quản
Đề xuất phương án bảo quản
Thuyết minh:
- Nguyên liệu: cá ngừ Chù tươi loại 550g mua ở cảng Hòn Rớ, được đóng thùng bảo quản mang về sử dụng.
- Xử lý sơ bộ: cá ngừ Chù được mua về tiến hành rửa sạch một số tạp chất còn sót lại và để ráo sau đó tiến hành bảo quản.
- Bảo quản: cá sau khi mua về tiến hành xử lý ngay bằng cách: chuẩn bị chậu để chứa dịch oligochitin 1%, sau đó ngâm cá ngập trong dung dịch trong thời gian 15 phút. Phải giữ nhiệt độ của dịch ngâm mẫu ở nhiệt độ thấp để tránh sự biến tính thành phần hóa học của oligochitin. Sau khi ngâm đủ thời gian vớt cá ra và ướp cá bằng đá xay trong thùng xốp và tiến hành bảo quản. Kiểm tra định kỳ để bổ sung đá xay vào thùng xốp để hạn chế sự tăng nhiệt độ.
- Thời gian bảo quản: trên cơ sở tìm hiểu các tài liệu liên quan và làm thí nghiệm khảo sát cá ngừ Chù bảo quản bằng phương pháp nước đá kết hợp với oligochitin thì tiến hành bố trí thí nghiệm bảo quản 23 ngày. Lấy mẫu 0 ngày làm mẫu đối chứng.
- Lấy mẫu đánh giá các chỉ tiêu: hàng ngày 6h45 sáng lấy nguyên liệu, sau đó tiến hành lấy mẫu và xử lý mẫu để đánh giá các chỉ tiêu về hóa học theo tiêu chuẩn quy định, trong quá trình lấy mẫu có lưu mẫu để tiến hành phân tích chỉ tiêu vi sinh sau này. Mẫu lưu được bảo quản ở tủ đông và ghi ngày tháng rõ ràng. Sau khi xác định được thời gian bảo thông qua phân tích các chỉ tiêu hóa học thì tiến hành lấy mẫu cuối cùng còn đạt chất lượng theo tiêu chuẩn về hóa học để phân tích chỉ tiêu vi sinh. Kết hợp cả hai chỉ tiêu biến đổi về hóa học và vi sinh để đề xuất phương án bảo quản thích hợp.
- Kết quả: xử lý số liệu, vẽ đồ thị trên excel, sau đó nhận xét, giải thích sự biến đổi các chỉ tiêu hóa học của nguyên liệu cá ngừ Chù trong quá trình bảo quản bằng phương pháp sử dụng nước đá kết hợp với oligochitin và so sánh kết quả với phương pháp bảo quản bằng nước đá của chị Thái Thị Hương đã tiến hành nghiên cứu trong đồ án tốt nghiệp.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1 Kết quả đánh giá pH cá ngừ Chù nguyên liệu bảo quản bằng nước đá kết hợp với oligochitin kết hợp với oligochitin
Kết quả đánh giá pH cá ngừ Chù nguyên liệu bảo quản bằng nước đá kết hợp với oligochitin theo thời gian được thể hiện trên hình 3.1 (phụ lục 3.1) như sau:
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn pH cá ngừ Chù nguyên liệu bảo quản bằng nước đá kết hợp với oligochitin theo thời gian.
Kết quả nghiên cứu trên hình 3.1 cho thấy: trong 7 ngày đầu pH giảm sau đó tăng dần về pH trung tính. Nguyên liệu cá ngừ Chù có pH=6.52 và giảm dần tới ngày thứ 7 đạt pH thấp nhất 6.03 (giảm 0.49). Sang ngày thứ 8 thì pH đột ngột tăng lên đạt 6.1 (tăng 0.07). Những ngày tiếp theo thì pH tăng dần tới ngày thứ 22 thì pH đạt mức gần trung tính 6.96 (tăng 0.86). Sang ngày thứ 23 thì pH tiếp tục tăng lên qua ngưỡng trung tính và pH đạt 7.08 (tăng 0.12).
Ngay sau khi chết pH của cá ngừ Chù có xu hướng giảm dần, trong những ngày đầu do được ức chế bởi nhiệt độ thấp của nước đá giúp kéo dài thời gian co cứng của cá, cũng như hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa của oligochitin nên hầu như không có sự hoạt động của các vi sinh vật gây hư hỏng.
Cho nên pH giảm chủ yếu là do sự phân giải glycogen dự trữ trong cơ thịt dưới tác dụng của men glycosis, dẫn tới tích lũy acid lactic đồng thời ATP bị phân hủy tạo ra acid làm cho môi trường bị acid hóa, dẫn đến pH ban đầu sẽ giảm xuống. Tuy nhiên lượng glycogen dự trữ trong cá rất ít chỉ chiếm khoảng 1% nên pH chỉ giảm tới 6.03 là dừng. Những ngày sau đó pH tăng dần là vì các vi sinh vật gây ươn hỏng có trong bản thân nguyên liệu đã dần thích nghi với nhiệt độ lạnh và lúc này thì hoạt tính của oligochitin cũng giảm dần do nước đá tan làm giảm nồng độ. Đây là nguyên nhân làm cho quá trình phân giải, phân hủy các hợp chất chứa nito tạo ra NH3 diễn ra ngày càng nhanh dẫn tới pH của thịt cá tăng lên. Hoạt động của vi sinh vật diễn ra ngày càng mạnh mẽ theo thời gian nên ta thấy càng về ngày cuối của đợt bảo quản thì pH tăng nhanh hơn.
Đối chiếu với nghiên cứu bảo quản bằng nước đá cho thấy rằng nếu cá ngừ chù chỉ bảo quản bằng nước đá thì tốc độ tăng pH diễn ra nhanh hơn và thời gian pH vượt ngưỡng trung tính cũng ngắn hơn so với bảo quản bằng nước đá kết hợp với oligochitin, điều này chứng tỏ khi chỉ dùng nước đá thì thời gian bảo quản sẽ ngắn hơn so với phương pháp kết hợp oligochitin. Vì vậy nên áp dụng phương pháp kết hợp nước đá và oligochitin để bảo quản cá ngừ Chù nguyên liệu.
Kết luận: Với cá ngừ Chù nguyên liệu bảo quản bằng nước đá kết hợp với oligochitin (1%) cho thấy thời gian bảo quản không nên quá 22 ngày bởi pH=7 thì cá đã ươn hỏng. Vì vậy nên sử dụng nguyên liệu cá ngừ Chù càng sớm càng tốt, sau 22 ngày thì nguyên liệu bị hư hỏng hoàn toàn không sử dụng được nữa.
3.2 Kết quả định lượng NH3 cá ngừ Chù nguyên liệu bảo quản bằng nước đá kết hợp với oligochitin đá kết hợp với oligochitin
Kết quả định lượng NH3 cá ngừ Chù nguyên liệu bảo quản bằng nước đá kết hợp với oligochitin theo thời gian được thể hiện trên hình 3.2 (phụ lục 3.2) như sau:
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn hàm lượng NH3 cá ngừ Chù nguyên liệu bảo quản bằng nước đá kết hợp với oligochitin theo thời gian
Kết quả nghiên cứu sự trên hình 3.2 cho thấy: hai ngày đầu hàm lượng NH3 rất thấp và không tăng so với mẫu đối chứng chỉ đạt 0.02, sau đó có xu hướng tăng nhưng rất chậm ở 8 ngày tiếp theo và hàm lượng NH3 ở ngày thứ 12 đạt 0.21 (tăng 0.19), 9 ngày tiếp theo tăng nhanh hơn và đến 20 ngày hàm lượng NH3 đạt 0.47 (tăng 0.26) và những ngày cuối lại tăng chậm lại ngày thứ 23 chỉ đạt 0.51 (tăng 0.04). Sỡ dĩ trong 2 ngày đầu hàm lượng NH3 không tăng là do chất lượng của nguyên liệu tươi, được bảo quản nhiệt độ thấp (0-40C) và dịch oligochitin 1% nên các vi sinh vật và các biến đổi sinh hóa bị ức chế gần như hoàn toàn do đó lượng NH3 không hề thay đổi.
Những ngày sau đó có xu hướng tăng nhưng khá chậm là do lúc này các vi sinh vật gây hư hỏng đã bắt đầu thích nghi với môi trường lạnh và hoạt tính của oligochitin cũng giảm dần do có tính tan trong nước nên giảm nồng độ, hệ enzyme cathepsin phân giải protein thành các sản phẩm polipeptit, peptit, axit amin là môi trường dinh dưỡng cho vi sinh vật gây thối rữa phát triển làm cho đạm (N) và các hợp chất dinh dưỡng biến thành dạng đạm ở hợp chất vô ích và có tính độc chủ yếu là NH3 gây mùi khai đặc trưng cho nguyên liệu. Do vậy hàm lượng NH3 càng tăng.
Từ ngày thứ 7 đến ngày thứ 20 thì lượng NH3 tăng nhanh hơn, do lúc này nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật dồi dào hơn, do đó vi sinh vật phát triển nhanh hơn dẫn tới hàm lượng NH3 tăng nhanh. Đến 3 ngày cuối thì lượng NH3 tăng chậm lại là do nguồn đạm nitơ đã giảm dần, nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật cũng ít đi do đó hạn chế sự phát triển vi sinh vật và NH3 tăng chậm.
Đối chiếu với nghiên cứu bảo quản nguyên liệu cá ngừ Chù bằng nước đá cho thấy hàm lượng NH3 cá bảo quản nước đá kết hợp với oligochitin tăng chậm hơn so với bảo quản bằng nước đá, là do khi kết hợp với oligochitin thì khả năng ức chế vi sinh vật cũng như enzyme tăng lên do đó giảm tốc độ phân giải protein và phân hủy các axit amin thành đạm thối NH3 ít hơn.
Kết luận: Như vậy bảo quản càng lâu thì hàm lượng dinh dưỡng càng giảm, các sản phẩm cấp thấp sinh ra vừa biến đổi chất lượng nguyên liệu và có thể gây độc cho người sử dụng. Do vậy cần bảo quản sử dụng cá càng sớm càng tốt. Sử dụng nguyên liệu trong vòng 6 ngày đầu tiên sẽ cho chất lượng sản phẩm tốt nhất, sau 22 ngày thì sản phẩm đã hư hỏng hoàn toàn không sử dụng được nữa.
3.3 Kết quả định lượng TVB-N cá ngừ Chù nguyên liệu bảo quản bằng nước đá kết hợp với oligochitin nước đá kết hợp với oligochitin
Kết quả định lượng TVB-N cá ngừ Chù nguyên liệu bảo quản bằng nước đá kết hợp với oligochitin theo thời gian được thể hiện trên hình 3.3 (phụ lục 3.3) như sau
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn hàm lượng TVB-N của cá ngừ Chù nguyên liệu bảo quản bằng nước đá kết hợp với oligochitin theo thời gian.
Từ kết quả trên hình 3.3 cho thấy: khi cá ngừ Chù được bảo quản băng nước đá kết hợp với oligochitin thì có hàm lượng TVB-N tăng dần theo thời gian. Mẫu đối chứng có hàm lượng là 7.33 mg/100g, bốn Ngày đầu thì hàm lượng TVB-N tăng nhẹ so với mẫu đối chứng, ngày thứ tư đạt 9.22 mg/100g (tăng 1.08), từ ngày