- Các chất chứa nitơ 1 1,7 Các chất khơng chứa nitơ 0,7 1,
a) Các enzym trong cơ và hoạt tính của chúng
Các quá trình tự phân giải đầu tiên trong mơ cơ cá xảy ra với các cacbohydrat và các nucleotit. Trong một giai đoạn ngắn, các tế bào cơ tiếp tục các quá trình sinh lý bình thường nhưng ngay sau đĩ sự sản sinh adenozin triphosphat (ATP) dừng lại. ATP đĩng vai trị của chất nhường năng lượng thường gặp trong hàng loạt quá trình trao đổi chất. Trong cơ thể sống, ATP được tạo ra nhờ phản ứng adenozin diphosphat (ADP) và creatin phosphat là chất dự trữ phosphat giàu năng lượng trong các tế bào cơ. Khi nguồn dự trữ bị cạn kiệt, ATP được tái tạo từ ADP nhờ việc phosphoryl hĩa trở lại trong quá trình phân giải glycogen. Sau khi chết, khi sự tái tạo này ngừng lại, ATP nhanh chĩng bị phân hủy. Sự cứng xác xảy ra ở ngưỡng ATP thấp.
Nĩi chung, so với cơ của động vật cĩ vú thì cơ cá cĩ ít glycogen hơn và vì thế pH sau khi cá chết cao hơn. Điều đĩ làm cho thịt cá dễ bị vi khuẩn tấn cơng. Tuy nhiên, hàm lượng glycogen biến đổi rất lớn trong các lồi khác nhau, ví dụ cá ngừ cĩ hàm lượng so sánh được với động vật cĩ vú, ngay trong cùng một lồi thì hàm lượng chất này cũng khác nhau. Thơng thường, cá ở trạng thái tĩnh cĩ nhiều glycogen hơn cá kiệt sức, cá ăn no cĩ nhiều hơn cá đĩi và cá lớn cĩ nhiều hơn cá nhỏ. Trong bản thân con cá thì glycogen tập trung ở phần cơ sẫm nhiều hơn so với phần cơ sáng. Khi cá bị đe dọa, lượng glycogen được sử dụng nhanh chĩng. Chỉ 5 phút quẫy cũng làm cho ngưỡng glycogen trong cá hồi giảm từ 0,25 xuống 0,07% trọng lượng tươi (Black và cộng sự, 1962). Điều đĩ cho thấy rằng thời gian kéo lưới dài và những thao tác mạnh làm đẩy nhanh các quá trình tự phân giải.
Theo Tarr (1966), glycogen bị phân hủy hoặc nhờ quá trình phân giải (glycogen) tức là theo phương thức Embden - Meyerhof, hoặc bởi sự thủy phân trực tiếp tinh bột.
Vì khơng được cung cấp oxy, quá trình phân giải glycogen trong mơ cơ sau khi cá chết được tiếp diễn trong các điều kiện yếm khí và như thể hiện trên hình 2.2, axit lactic là sản phẩm cuối. Lactat được tạo ra đã làm giảm độ pH. Trong cá tuyết, pH thường giảm từ 7,0 xuống 6,3 - 6,9. Trong một số lồi độ pH cuối cùng cĩ thể thấp hơn: trong cá thu lớn thường cĩ pH ở khoảng 5,8 - 6,0 và trong cá ngừ (Tomlingson và Geyer, 1963) và cá bơn lưỡi ngựa (Hippoglossus hippoglossus) cĩ pH ghi nhận được là 5,4 - 5,6. Trong các lồi cá khác như cá ốt vảy nhỏ (Mallotus villosus) khơng thấy cĩ sự biến đổi gì về pH. Sự giảm pH sau khi cá chết làm giảm lực liên kết nước của protein vì điều đĩ làm cho các protein gần đến điểm đẳng điện hơn.
ATP bị phá vỡ bỡi hàng loạt phản ứng khử phosphoryl và loại nhĩm amin thành inosin monophosphat (IMP), chất này bị phân hủy tiếp thành hypoxanthin (Hx) và riboza:
ATP → ADP → AMP → IMP →HxR →Riboza Pi Pi NH3 Pi (inosin) Hx Sự hơ hấp hiếu khí Glycogen Glycogen Sự hơ hấp yếm khí
Creatin phosphat + ADP ATP + Creatin
Glucoza CO2+ H2O
Glucoza Axit lactic
Hình 2.2. Sự phá vỡ hiếu khí và yếm khí của glycogen trong cơ cá
Các quá trình tự phân giải nêu trên diễn ra theo cùng một kiểu trong tất cả các lồi cá nhưng với tốc độ khác nhau rất lớn theo lồi. Tuy nhiên, đối với một số lồi nhuyễn thể, như được biết thay vào IMP là quá trình phản ứng cĩ adenozin tham gia.
Fraser và cộng sự (1967) đã theo dõi quá trình tự phân giải trong cơ cá tuyết trạng thái tĩnh. Cá bị giết sau khi làm ngạt thở và bảo quản ở 00C. Như thể hiện ở hình 2.3 và glycogen hầu như biến đi trước khi bắt đầu cứng xác, trong khi IMP và sau đĩ là HxR (inosin) tích tụ lại. Khi hàm lượng IMP và HxR bắt đầu giảm, hàm lượng Hx tăng lên. Trong cá đánh bằng lưới kéo những biến đổi này xảy ra nhanh và pH đạt mức tối thiểu trong vịng 24 hì sau khi cá chết.
Những khác nhau trong sự sản sinh Hx của cá theo lồi được mơ tả trên hình 2.4 và những biến đổi về Hx, IMP, HxR và chất lượng cảm quan trong cá hồi ráng được thể hiện trên hình 2.5.
a)
b)
Hình 2.3: a) Sự phân huỷ nucleotit trong cơ cá tuyết duỗi ở 0oC; b) Những biến đổi phân giải glycol kèm theo
Hình 2.4. Sự biến đổi mức tích tụ Hx của một số lồi trong quá trình bảo quản bằng nước đá
Hình 2.5. Sự phân hủy nucleotit và thất thốt chất lượng trong cá hồi ráng ướp đá (Huss 1976)
Vì quá trình tự phân giải trong cá luơn luơn theo một kiểu, việc xác định chẳng hạn như hypoxanthin được sử dụng làm tiêu chuẩn về độ tươi trong một số trường hợp, nhưng theo Ehira (1976) thì cĩ thể bị nhầm lẫn nếu đối chiếu theo các lồi cá khác nhau. Một số lồi cá thu ngựa (Trachurus japonicus) tích tụ HxR trong khi đĩ một số lồi khác, chẳng hạn như nhiều lồi cá dẹt, lại tích tụ Hx. Vì vậy, một giới hạn Hx nhất định cĩ thể làm cho cá dẹt bị coi là mật độ tươi nhanh hơn so với cá thu ngựa. Điều này mâu thuẫn với các kiến thức kinh nghiệm.
Ở Nhật Bản người ta đã thực hiện một khối lượng cơng việc đáng kể nhằm xác lập một biểu thức độ tươi mỹ mãn và đã đề xuất một trị số gọi là trị số K. Trị số này biểu thị quan hệ giữa inosin và hypoxanthin và tổng lượng các hợp chất cĩ liên quan đến ATP:
K(%) = Hx HxR IMP AMP ADP ATP Hx HxR + + + + + +
Vì vậy, cá rất tươi cĩ trị số K thấp, nĩ tăng dần với tốc độ phân huỷ cá và phụ thuộc vào lồi (hình 2.6).
Hình 2.6. Biến đổi trị số K trong cá tuyết chết ngay khi ướp đá, cá chép, cá ngừ dẹt và cá bơn Nhật Bản
Ngưới ta mới chỉ hiểu được một phần tầm quan trọng cảm quan của các sản phẩm phân hủy do kết quả của quá trình tự phân giải. Đã từ lâu ở Nhật Bản người
ta đã biết rằng IMP và các 5 nucleotit khác cĩ chức năng làm nhân tố gia tăng hoạt động mạnh với nồng độ rất thấp, và cùng với axit glutamic chúng tạo ra “hương vị thịt”. Người ta cho rằng inosin ít nhiều khơng cĩ hương vị, trong khi đĩ như được biết thì hypoxanthin gây vị đắng trong cá ươn (Spinelli, 1965). Vì vậy, việc mất hương vị của thịt cá là thuộc tính của sự phân hủy IMP.
Đường tự do và đường nucleotit cĩ tầm quan trọng về mặt cơng nghệ, vì chúng tham gia vào các phản ứng Maillard và làm rám vàng trong quá trình gia nhiệt.
Những biến đổi tự phân giải của các protit cịn được biết đến ít hơn nhiều so với của các nucleotit. Người ta đã phân lập được nhiều proteaza từ mơ cơ của cá (Reddi và cộng sự, 1972; Siebert và Schmitt, 1965). Wojtowicz và Odense (1972) cho biết rằng các proteaza chủ yếu, trong cơ cá - các cathepsin - cĩ hoạt độ tương đương với hoạt độ của cơ ức thịt gà. Vì cơ ức thịt gà cĩ hoạt tính tự phân giải rất thấp, các tác giả trên đi đến kết luận rằng tốc độ tự phân giải nhanh của nhiều lồi cá khơng phải là do các loại enzym này. Tuy nhiên, người ta thấy chúng cĩ hoạt động cao trong càng cua và càng tơm hùm, và điều đĩ cĩ thể cĩ ý nghĩa trong quá trình tự phân giải nhanh của các lồi này.
Các cathepsin là các enzym thủy phân và phần lớn chúng cĩ trong các lysosom. Cathepsin D cĩ tầm quan trọng chính yếu vì nĩ cĩ thể khởi đầu sự phân hủy các protein nội sinh của tế bào thành các peptit. Sau đĩ các peptit này bị phân giải tiếp nhờ các cathepsin khác (A, B, C).
Theo McLay (1980) và Reddi cùng cộng sự (1972), cathepsin D cĩ hoạt tính tối ưu ở pH 4 những enzym này cĩ thể hoạt động trong khoảng pH hai - 7 (hình 2.7b). Wojtowicz và Odense (1972), sau khi đã nghiên cứu hoạt độ tồn phần của cathepsin trong cơ cá, đã cho biết các giá trị thấp hơn chút ít. Giá trị pH tối ưu của các cathepsin trong cơ cá tỏ ra thấp hơn nhiều so với pH đo được trong thịt cá và vai trị của chúng trong quá trình ươn hỏng vẫn chưa được giải thích một cách cặn kẽ. Tuy nhiên, sự phân giải các protein do các enzym cơ (cá tuyết) là rất hạn chế (Skewan và Jones, 1957) và sự phân giải protein khơng phải là điều kiện tiên quyết của quá trình ươn hỏng do vi khuẩn (Lerke và cộng sự, 1967). Mặt khác, các cathepsin đĩng vai trị làm chín (làm mềm thịt) cá ướp muối ướt là loại sản phẩm cĩ độ pH rất thấp và nồng độ muối thấp do hoạt độ của các enzym này đã bị ức chế mạnh ngay từ khi ở điều kiện 5% muối (hình 2.7a).
Hình 2.7. Hiệu ứng của NaCl (a), pH đối với hoạt tính của cathepsin lấy từ cơ cá (b). Hoạt tính được đo sau khi ủ 30 phút ở nhiệt độ 370C với hemoglobin biến tính làm cơ chất (a)
Reddi và cộng sự, 1972; (b) Mclay (1980)
Ngồi các cathepsin, người ta cịn phát hiện được một số dipeptidaza trong thịt cá (Siebert và Schmitt, 1965; Konagaya,1978). Điều khá lý thú là trong cơ khơng cĩ các enzym để phân hủy các axit amin chứa lưu huỳnh như Shewan và Herbert (1976) đã cho biết. Họ khơng phát hiện ra bất kỳ hợp chất chứa lưu huỳnh bay hơi nào trong thịt cá tuyết vơ trùng bảo quản trong một thời gian dài hơn ở nhiệt độ cao (hình 2.13).
Sự khử trimetylamin oxyt (TMAO) thường là do hoạt động của vi khuẩn, nhưng trong một số lồi cĩ một loại enzym trong mơ cơ cĩ thể phá vỡ TMAO thành dimetylamin (DMA) và formaldehyt (FA) (Castell và cộng sự, 1973; Mackie và Thomson, 1974):
(CH3)3 NO → (CH3)2 NH + HCHO
Quá trình này khơng cĩ ý nghĩa lớn lắm trong cá ướp lạnh thơng thường vì vi khuẩn phân hủy trimetylamin phosphat (TMAP) thành trimetylamin (TMA) nhanh hơn. Trong những trường hợp đặc biệt, ở cá tuyết bảo quản trong thời gian hai tuần, người ta phát hiện 2 - 3g FA và DMA trong 100g cơ và nồng độ TMA là 15 - 20mg/100g.
Ở nơi hoạt lực của các vi khuẩn bị ức chế thì sự hình thành FA và DMA là đáng kể, như trường hợp cá tuyết ướp đơng chẳng hạn. FA sẽ gây ra sự biến tính, những biến đổi về cấu trúc và làm mất lực liên kết nước. Sự hình thành DMA và FA chỉ nghiêm trọng đối với cá tuyết trong quá trình bảo quản đơng. Tuy nhiên, DMA cĩ thể tích tụ trong nhiều lồi cá trong quá trình làm khơ và bảo quản sau đĩ (Hebard và cộng sự, 1982).