Việc lựa chọn đối tượng nghiên cứu là dựa vào tính ứng dụng của tia cực tím trong thực tế sản xuất và những tác động có lợi cũng như không có lợi của tia cực tím đối với sản phẩm .
Các mặt hàng mực khô, cá khô, tôm khô là những mặt hàng thực phẩm khô quan trọng của ngành thuỷ sản. Theo thống kê của ngành thuỷ sản, sản lượng xuất khẩu của các mặt hàng này tính trung bình hàng năm trong các năm từ năm 2000 đến năm 2003 là: mực khô 17700 tấn/năm, cá khô 8150 tấn/năm, tôm khô 340 tấn/năm [90]. So với các sản phẩm đông lạnh, các mặt hàng thuỷ sản khô chiếm tỷ lệ không nhiều, nhưng công nghệ sản xuất các sản phẩm khô đơn giản hơn, chi phí sản xuất nhỏ hơn, có thể sử dụng những nguyên liệu có chất lượng thấp hơn, sản phẩm dễ bảo quản, vận chuyển hơn [12]. Mặt khác, mỗi loại sản phẩm có những đặc điểm, tính chất phù hợp với các đối tượng sử dụng khác nhau. Vì vậy, các sản phẩm thuỷ sản khô là những mặt hàng thực phẩm cần được quan tâm nghiên cứu ứng dụng khoa học công nghệ để đảm bảo vệ sinh, an toàn và chất lượng.
Để khử trùng cho các sản phẩm thuỷ sản khô có thể sử dụng tia cực tím. Dùng tia cực tím xử lý đảm bảo hiệu quả khử trùng, chất lượng sản phẩm ít bị biến đổi, công nghệ xử lý đơn giản, dễ cơ khí hoá, tự động hoá sản xuất. Những cơ sở khoa học, công nghệ của việc nghiên cứu sử dụng tia cực tím để khử trùng cho các sản phẩm thuỷ sản khô đã được trình bày ở các mục 1.2, 1.3.
Trong các mặt hàng thuỷ sản khô, mực khô và cá cơm khô là những mặt hàng có sản lượng và giá trị cao. Việc nghiên cứu ứng dụng tia cực tím vào sản xuất mực khô và cá cơm khô chưa được quan tâm nhiều. Do đó, đối tượng nghiên cứu của đề tài được chọn là mực khô và cá cơm khô.
2.1.1. Nguyên liệu dùng sản xuất mực khô.
Mực ống Loligo beka sasaki. Đặc điểm của loài này là có kích thước trung bình, chiều dài thân gấp ba lần chiều ngang, thân dạng ống tròn, nửa trên có bề ngang không thay đổi, nửa còn lại thon nhỏ dần, trên thân có nhiều chấm màu tím, vây bơi hình tam giác[7],[28].
Tiêu chuẩn chất lượng của nguyên liệu được chọn như sau: Mực tươi, mới đánh bắt, chưa qua ướp nước đá, màu sắc sáng bóng, mùi tanh tự nhiên, cơ thịt săn chắc, đàn hồi tốt, thân nguyên vẹn, không có vết bầm dập hoặc vết trầy xước.
Mực nguyên liệu được mua tại khu vực Nha Trang. Do mực rất dễ bị biến đổi màu sắc, nên nguyên liệu đem về được xử lý ngay, không bảo quản.
2.1.2. Nguyên liệu dùng sản xuất cá cơm khô.
Cá cơm Săng (Stolephorus tri). Đây là loài cá nổi, có kích thước nhỏ, sống gần bờ. Chúng thường kết thành đàn lớn, thích ánh sáng, ăn các sinh vật phù du. Đặc điểm hình thái của cá cơm Săng là thân thường không dài hơn 9,5 cm, hai bên mình hơi dẹt, đầu tương đối to so với thân, mõm ngắn. Chiều dài thân cá lớn gấp 4 – 8 lần chiều dài của đầu. Mắt cá tương đối to, không có màng, khoảng cách hai mắt rộng. Ở hàm trên, xương lá mía, xương khẩu cái đều có răng nhỏ. Khe mang rộng, lược mang dài và nhỏ. Thân màu sám, mỗi bên mình có một sọc màu trắng bạc. Có một vây lưng, các vây màu trắng, riêng vây đuôi màu xanh lục[4],[19].
Tiêu chuẩn nguyên liệu cá cơm Săng được chọn theo các chỉ tiêu: Cá tươi, màu sắc sáng bóng, mùi tanh tự nhiên, thân nguyên vẹn, không bị trầy xước
hoặc dập nát, mắt sáng trong, kích thước các cá thể tương đối đều nhau, chiều dài ở trong khoảng 4,5 – 5 cm. Cá nguyên liệu được mua tại khu vực Nha Trang, đem về được chế biến ngay, không bảo quản.
2.2. phương pháp nghiên cứu.
Phương pháp nghiên cứu dùng trong đề tài là phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. Để xác định cách bố trí và thực hiện các thí nghiệm, trước hết phải chọn các hàm mục tiêu và các biến số [11]. Xuất phát từ mục đích của đề tài nghiên cứu, từ đặc điểm tính chất của đối tượng nghiên cứu và từ các điều kiện thực hiện đề tài, chọn được các chỉ tiêu và các biến số như trên sơ đồ tổng quát các nội dung nghiên cứu ở hình 2.1.
Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát các nội dung nghiên cứu
Trong các t hí nghiệm, chỉ tiêu về tỷ lệ vi sinh vật bị tiêu diệt được chọn là tổng số vi khuẩn hiếu khí bởi vì các thí nghiệm thăm dò cho thấy qui luật tác động của tia cực tím đối với các vi sinh vật gây bệnh phổ biến ở
Mực và cá cơm khô
Chiếu tia cực tím - Khoảng cách
chiếu tia cực tím - Bao gói của sản
phẩm
- Thời gian bảo quản sản phẩm
- Thời gian chiếu tia cực tím
- Nhiệt độ của không khí
- Độ ẩm của không khí
Đánh giá sự biến đổi của các chỉ tiêu
Cảm quan (màu sắc, mùi vị) Hàm lượng lipit Hàm lượng vitamin A,D Tỷ lệ vi khuẩn hiếu khí bị tiêu diệt Hàm lượng HUFA Chỉ số peroxit
sản phẩm tương tự như đối với tổng số vi khuẩn hiếu khí.
Khi thực hiện các thí nghiệm, đèn cực tím được đặt phía trên, thẳng góc với bề mặt các mẫu sản phẩm. Trong qua trình chiếu tia cực tím, các mẫu sản phẩm được lật để thời gian chiếu tia cực tím ở các bề mặt là như nhau.
2.2.1. Phương pháp chuẩn bị các mẫu thí nghiệm.
Các mẫu mực khô, cá cơm khô được tạo ra theo các sơ đồ công nghệ và giải thích được trình bày ở phần phụ lục 2.
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến tác dụng diệt khuẩn của tia cực tím.
1. Bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của khoảng cách chiếu tia cực tím đến hiệu quả diệt khuẩn của nó.
Các thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ ở hình 2.2.
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của khoảng cách chiếu tia cực tím đến hiệu quả diệt khuẩn
Sử dụng đèn cực tím với công suất 30W chiếu lên bề mặt sản phẩm trong điều kiện nhiệt độ không khí 25oC, độ ẩm không khí 70%. Thời gian chiếu tia
10 20 30 40 50
Mực khô, cá cơm khô
Chiếu tia cực tím với khoảng cách (cm):
Xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí
cực tím cho mỗi bề mặt sản phẩm là 10 phút. Trong quá trình chiếu tia cực tím, sản phẩm được lật một lần để tia cực tím có tác dụng đều ở cả hai mặt.
Sau khi chiếu tia cực tím, sản phẩm được xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí. Từ số vi sinh vật ở mẫu đối chứng và ở các mẫu thí nghiệm tính được tỷ lệ vi sinh vật bị tiêu diệt theo công thức:
.100%
AB B A
Y (2.1)
Y - Tỷ lệ vi sinh vật bị tiêu diệt
A - Số lượng vi sinh vật ở mẫu đối chứng B - Số lượng vi sinh vật ở mẫu thí nghiệm
Để đảm bảo độ chính xác, mỗi thí nghiệm được thực hiện ba lần. Kết quả thí nghiệm là giá trị trung bình các kết quả của ba thí nghiệm. Phương pháp xác định chỉ tiêu vi sinh vật được trình bày ở mục 2.2.7.
2. Bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của bao gói sản phẩm đến hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím
Do cá cơm khô có kích thước nhỏ, không thể bao gói từng cá thể. Khi bao gói nhiều cá thể, chúng sẽ chồng lên nhau, làm cho tia cực tím không đến được với các cá thể ở bên trong. Vì vậy, việc bao gói trước khi chiếu tia cực tím chỉ áp dụng đối với sản phẩm mực khô. Các thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ 2.3. Các mẫu sản phẩm mực khô có hàm lượng ẩm 22%. Sau khi bao gói bằng bao PA với bề dày 100 m và hút chân không với độ chân không 98%, các mẫu được chiếu tia cực tím như trong các thí nghiệm xác định ảnh hưởng của khoảng cách chiếu đến hiệu quả diệt khuẩn. Đồng thời với các mẫu được bao gói chân không, tiến hành thí nghiệm với các mẫu bao gói thường (không hút chân không) và mẫu không bao gói. Sau khi chiếu tia cực tím, các mẫu được xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí và tỷ lệ vi sinh vật bị tiêu diệt.
Hình 2.3. Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng của bao gói đến hiệu quả
diệt khuẩn của tia cực tím.
2.2.3. Bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của tia cực tím đến các chỉ tiêu hoá học và cảm quan của sản phẩm .
1. Bố trí thí nghiệm xác định sự biến đổi các chỉ tiêu hoá học và cảm quan của sản phẩm khi chiếu tia cực tím.
Các thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ 2.4.
Sau khi chiếu tia cực tím với thời gian như trên sơ đồ 2.4, các mẫu được xác định hàm lượng lipit, axit béo, vitamin A, D, chỉ số peroxit, điểm cảm quan và tính tỷ lệ biến đổi của các chỉ tiêu. Để xác định các chỉ tiêu cảm quan cho sản phẩm, đã tiến hành các thử nghiệm với kết quả cho thấy, khi chiếu tia cực tím, sản phẩm có sự thay đổi màu sắc và mùi vị, còn trạng thái hầu như không thay đổi. Vì vậy, các chỉ tiêu cảm quan của các mẫu sản phẩm được chọn là màu sắc và mùi vị. Phương pháp xác định các chỉ tiêu hoá học và cảm quan được trình bày ở mục 2.2.7.
Tỷ lệ biến đổi của các chỉ tiêu hoá học được tính theo công thức sau:
100% 0 1 0 Y Y Y Y (2.2) Mực và cá cơm khô Chiếu tia cực tím Xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí Tính tỷ lệ vi sinh vật bị tiêu diệt
Y0 - Chỉ tiêu hoá học của mẫu đối chứng (không chiếu tia cực tím) Y1 - Chỉ tiêu hoá học của mẫu thí nghiệm (được chiếu tia cực tím)
Hình 2.4. Sơ đồ thí nghiệm xác định sự biến đổi một số chỉ tiêu hoá học và cảm quan của sản phẩm khi chiếu tia cực tím
2. Bố trí thí nghiệm xác định sự biến đổi các chỉ tiêu hoá học và cảm quan của sản phẩm trong quá trình bảo quản, sau khi được chiếu tia cực tím. Các thí nghiệm được bố trí tương tự như ở mục trên. Thời gian chiếu tia cực tím là 10 phút. Các mẫu mực khô được bao gói trước khi chiếu, còn cá cơm khô bao gói sau khi chiếu tia cực tím. Sản phẩm được bảo quản trong 6 tháng ở nhiệt độ -8oC đến -10oC. Sau mỗi tháng bảo quản, sản phẩm được đem đi xác định các chỉ tiêu hoá học, cảm quan và tính tỷ lệ biến đổi của các chỉ tiêu theo công thức (2.2). Các chỉ tiêu của các mẫu đối chứng được xác định như mục trên.
2.2.4. Bố trí thí nghiệm xác định nồng độ chất chống oxy hoá (axit ascorbic) kết hợp với tia cực tím xử lý cho các sản phẩm.
Các thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ thí nghiệm 2.5. Các mẫu sản phẩm Mực và cá cơm khô
Chiếu tia cực tím với thời gian (phút):
Xác định: Hàm lượng lipit, HUFA, vitamin A, D, chỉ số peroxit và chỉ tiêu cảm quan
Tính tỷ lệ biến đổi các chỉ tiêu hoá học
được nhúng vào dung dịch axit ascorbic với nồng độ như đã ghi trên sơ đồ 2.5. Các dung dịch axit ascorbic có nồng độ thí nghiệm được pha chế từ dung dịch chuẩn có nồng độ 10% với dung môi là nước cất. Thời gian nhúng sản phẩm trong dung dịch được chọn là 2s. Việc chọn thời gian nhúng sản phẩm được dựa vào các thử nghiệm, với kết quả là nếu kéo dài thời gian nhúng hơn 2s sản phẩm bị ngấm nước nhiều, ảnh hưởng xấu đến chất lượng, còn nếu thời gian nhúng ngắn hơn, bề mặt sản phẩm sẽ dính ướt không đều. Sau đó, các mẫu được sấy đến hàm lượng ẩm ban đầu (22%) bằng thiết bị sấy lạnh, rồi chiếu tia cực tím với các điều kiện và phương pháp tương tự như ở các phần trên. Sau khi chiếu tia cực tím, các mẫu được xác định chỉ số peroxit. Từ kết quả thí nghiệm sẽ chọn được nồng độ tối ưu cho dung dịch.
Hình 2.5. Sơ đồ thí nghiệm xác định nồng độ dung dịch axit ascorbic dùng xử lý cho các sản phẩm.
2.2.5. Bố trí thí nghiệm xác định giá trị tối ưu của nhiệt độ, độ ẩm của không khí và thời gian xử lý tia cực tím cho mực khô và cá cơm khô.
Mực và cá cơm khô
Xử lý bằng axit ascorbic với nồng độ (%)
Chiếu tia cực tím Xác định chỉ số peroxit
Xác định nồng độ axit ascorbic tối ưu Thời gian
thích hợp
Các thông số thích hợp 0,2 0,22 0,24 0,26 0,28 0,3 0,32 0,34 0,36 0,38 0,4
Đểxác định các phương trình hồi qui liên hệ giữa nhiệt độ, độ ẩm không khí và thời gian chiếu tia cực tím với tỷ lệ vi sinh vật bị tiêu diệt ở các sản phẩm mực khô, cá cơm khô, thực hiện các thí nghiệm theo sơ đồ 2.6. Các thí nghiệm được bố trí theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm. Các thí nghiệm ở điều kiện biên và mức cơ sở được sắp xếp như trong bảng 2.1. Các mẫu được xử lý bằng axit ascorbic, với nồng độ dung dịch và thời gian xử lý theo kết quả thí nghiệm ở phần trên. Sau đó, các mẫu được sấy đến hàm lượng ẩm ban đầu (22%) bằng thiết bị sấy lạnh. Chiếu tia cực tím cho các mẫu sản phẩm với các điều kiện được xác định từ kết quả của các thí nghiệm ở phần trên. Nhiệt độ và độ ẩm không khí được điều chỉnh ổn định nhờ hệ thống thiết bị lạnh hoạt động tự động.
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định các thông số kỹ thuật tối ưu của quá trình chiếu tia cực tím ở các sản phẩm .
Tối ưu hoá thực nghiệm các thông số nhiệt độ, độ ẩm không khí và thời gian chiếu tia cực tím được thực hiện theo phương pháp Box-willson [8],[11]. Các thí nghiệm tối ưu hoá được thực hiện theo phương pháp tương tự như các
Mực và cá cơm khô đã được xử lý axit ascorbic
Chiếu tia cực tím
Xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí
Tính tỷ lệ vi sinh vật bị tiêu diệt Nhiệt độ không khí
Độ ẩm không khí Thời gian
thí nghiệm dùng xác định phương trình hồi qui thực nghiệm.
Bảng 2.1. Trị số của các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm không khí và thời gian xử lý tia cực tím ở giới hạn biên và mức cơ sở.
TN. Nhiệt độ - X1(oC) Độ ẩm - X2 (%) Thời gian - X3(phút)
1 5 50 5 2 5 50 20 3 5 80 5 4 5 80 20 5 30 50 5 6 30 50 20 7 30 80 5 8 30 80 20 Mức cơ sở 17,5 65 12,5
2.2.6. Bố trí thí nghiệm xác định sự biến đổi chất lượng của mực khô và cá cơm khô trong quá trình bảo quản, sau khi đã được xử lý.
Các thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ thí nghiệm 2.7.
Các mẫu sản phẩm được nhúng vào dung dịch axit ascorbic với nồng độ và thời gian được chọn theo kết quả các thí nghiệm ở phần trên. Sau đó, các mẫu được sấy đến hàm lượng ẩm ban đầu (22%) bằng thiết bị sấy lạnh, chiếu tia cực tím, bảo quản và xác định các chỉ tiêu với các điều kiện và phương pháp tương tự như ở các phần trên.
Hình 2.7. Sơ đồ thí nghiệm xác định sự biến đổi chất lượng của mực khô và cá cơm khô trong bảo quản, sau khi được xử lý.
2.2.7. Các phương pháp xác định các chỉ tiêu. 1. Phương pháp xác định chỉ tiêu vi sinh vật.
Chỉ tiêu định lượng tổng số vi khuẩn hiếu khí được xác định bằng phương pháp đếm khuẩn lạc. Phương pháp đếm khuẩn lạc được trình bày ở phụ lục 1[5], [25]. 2. Các phương pháp xác định các chỉ tiêu hoá học.
- Hàm lượng lipit được xác định bằng phương pháp chiết lỏng - lỏng [23] - Hàm lượng các axit béo được đo bằng máy sắc ký khí GC – 17A[13] - Chỉ số peroxit được xác định bằng phương pháp chuẩn độ so màu[23] - Hàm lượng vitamin A và D được đo bằng máy sắc ký khí GC – 17A [13].