có các vùng ổn định tương tự nhau giữa các loài. Độ ổn định của PPO rất khác nhau tùy thuộc vào một số yếu tố như nhiệt độ, pH, chất nền được sử dụng, nồng độ ion, hệ thống đệm và thời gian ủ (Kim và cộng sự, 2000).
1.2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành Melanosis
Khả năng hình thành melanosis ở giáp xác thay đổi tùy theo loài do sự khác biệt về nồng độ cơ chất và enzyme (Stewakul và cộng sự, 2005). Sự hình thành melanosis có thể được kiểm soát bằng cách giảm o-quinone thành diphenol như kiểm soát nguồn cung cấp oxy, cung cấp thêm một nồng độ ion đồng nhất định tại vị trí hoạt động của PPO và sử dụng các chất ức chế (Kim, Marshall, & Wei, 2000). Ngoài ra, quá trình này còn bị ảnh hưởng bởi bởi nhiều yếu tố khác như pH, nhiệt độ, phương pháp chiếu xạ, công nghệ thu hoạch, bảo quản,…
1.2.3. Các phương pháp ức chế sự hình thành Melanosis Nhiệt độ Nhiệt độ
Đối với việc xử lý ở nhiệt độ thấp thì phương pháp lạnh đông ở nhiệt độ -18°C hoặc thấp hơn thường được sử dụng để duy trì chất lượng thực phẩm trong một khoảng thời gian dài do enzyme bị bất hoạt. Theo truyền thống thì việc bảo quản các sản phẩm thực phẩm thủy sản tươi thường sử dụng nước đá với các hình thức khác nhau như nước đá lỏng và nước đá vảy (Aubourg và cộng sự., 2007). Tuy nhiên, phương pháp lạnh đông này cũng gây ra những thay đổi vật lý và hóa học ở hải sản nếu lưu trữ trong thời gian dài và dẫn đến làm thay đổi các đặc điểm cảm quan quan trọng. Trong giai đoạn thuỷ hải sản được bảo quản bằng nước đá, melanosis vẫn tiếp tục hình thành trong khoảng từ 2 đến 4 ngày sau thu hoạch; và khi được rã đông, tôm đông lạnh cũng xuất hiện những đốm đen (Rotllant và cộng sựu, 2002). Vì thế, những kỹ thuật này không hoàn toàn hiệu quả vì vẫn chưa giải quyết được triệt để các tác nhân xúc tác phản ứng melanosis.
18
Bao bì khí quyển biến đổi (MAP) từ lâu đã trở thành một kỹ thuật bảo quản thực phẩm tối ưu và được sử dụng ngày càng phổ biến. Các nghiên cứu khi bảo quản tôm hùm Na Uy bằng phương pháp này cho thấy tôm có thể giữ được phẩm chất và đạt các yêu cầu sử dụng lâu hơn các phương pháp truyền thống đến 100 lần (Gornik, Albalat, Theethakaew, & Neil, 2013). Ảnh hưởng của phương pháp này đến sự phát triển của vi sinh vật là do sự hiện diện của khí carbon dioxide (CO2) giúp kéo dài giai đoạn tiềm phát (pha lag) và làm giảm tốc độ phát triển của vi khuẩn trong giai đoạn sinh trưởng (pha logarit) ở vi sinh vật ưa khí và kỵ khí. Ngoài ra, MAP không chứa O2 góp phần tăng thêm hiệu quả trong việc làm chậm quá trình hư hỏng do enzyme PPO, giúp ngăn chặn sự phát triển của melanosis ở động vật giáp xác (Bono, Badalucco, Cusumano, & Palmegiano, 2012), tuy nhiên đối với tôm thẻ chân trắng L. vannamei thì phương pháp này vẫn còn nhiều hạn chế (Nirmal & Benjakul, 2011b).
Phụ gia
Sulphite- đặc biệt là metabisulphite natri (SMS) là phụ gia được sử dụng rộng rãi và hiệu quả nhất hiện nay để ngăn ngừa sự phát triển của melanosis ở động vật giáp xác (Bono et al., 2012; Lopez-Caballero, Martínez- Alvarez, Gomez-Guill en, & Montero, 2006 ; Nirmal & Stewakul, 2009). Sulphit và các dẫn xuất của chúng được sử dụng rộng rãi như chất ức chế PPO thông qua việc ngăn chặn quá trình polyme hóa các quinon, kết hợp không thuận nghịch với chúng và tạo thành các hợp chất không màu (Montero và cộng sự, 2001). Tuy nhiên, các tác nhân sulphiting được biết là có thể tạo ra các phản ứng dị ứng và rối loạn nghiêm trọng ở các bệnh nhân hen (DeWitt, 1998). Đối với chất nền là catechol, sự ức chế hình thành melanonsis liên quan đến phản ứng của nucleophin với ion sulfite ở vị trí 4 của oquinone để tạo ra 4- sulfocatechol sau khi thêm ion hydro làm cho nồng độ quinone đã bị giảm trong phản ứng (Kim và cộng sự, 2000).
19
Hình 1. 4. Cơ chế ức chế phản ứng hình thành các melanosis của sulphite.
Hiện nay, 4-hexylresorcinol (4-HR) - một loại phụ gia có nguồn gốc từ thiên nhiên được xem là sự thay thế an toàn cho phụ gia SMS và các phương pháp xử lý bằng sulfite khác (Gomez- Guill en, 2006). Sử dụng 4-HR được cho phép ở Hoa Kỳ, Canada, Úc và một số quốc gia Mỹ Latinh (Martínez-Alvarez et al., 2007). Phụ gia 4-HR có một số lợi thế so với sulfite khi có tác dụng ở nồng độ sử dụng thấp, không có khả năng tẩy các sắc tố có lợi và có tính ổn định hóa học hơn (Kim et al., 2000). Ngoài ra, phụ gia 4-HR còn được sử dụng kết hợp với axit ascorbic để tăng hiệu quả. Axit ascoricic làm giảm quinone được tạo ra bởi polyphenoloxyase để làm chậm quá trình hóa nâu, trong khi 4-HR là chất ức chế đặc hiệu của PPO, tương tác với PPO và làm cho PPO không có khả năng xúc tác cho phản ứng hình thành melanosis.et
Chất thay thế
Phenolic trong thực vật được xem như là chất phụ gia tự nhiên tiềm năng, vì chúng có hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn mạnh (Banerjee, 2006). Các hợp chất này chủ yếu là tocopherol, flavonoid, dẫn xuất axit cinnamic và coumarin; chúng hiện diện trong nhiều loại thực vật như nho, trà xanh và một số loài thực vật khác với tác dụng chống oxy hóa dẫn đến khả năng ức chế các phản ứng PPO được hình thành (Kim và cộng sự., 2000).
Gần đây, chiết xuất enokitake và chiết xuất hạt nho đã được nghiên cứu trong việc ức chế sự hình thành melanosis ở tôm. Để duy trì chất lượng tôm trong quá trình xử lý, chế biến và bảo quản cần bổ sung các chất có khả năng ức chế quá trình hình thành melanosis ở tôm (Nirmal & Carloakul, 2012). Phương pháp ức chế sự hình thành melanosis chủ yếu bằng việc tác động
20
lên các điều kiện ảnh hưởng đến phản ứng như sự tiếp xúc của enzyme với oxy, nồng độ ion đồng có trong phản ứng (Gokoglu & Yerlikaya, 2008).
Chiết xuất từ enokitake, nấm kim châm được xem như là nguồn cung cấp chất chống oxy hóa tự nhiên và các chất ức chế sự hình thành melanosis tiềm năng (Jang và cộng sự, 2003). Hạt nho cũng là nguồn cung cấp các hợp chất phenol đơn phân phong phú như catechin, epicatechin, epicatechin-3-ogallate, dimeric, trimeric và tetrameric Procyanidin (Gokoglu & Yerlikaya, 2008).