Động vật thủy sản sau khi chết thì xảy ra hàng loạt biến đổi phức tạp đặc biệt là các biến đổi sâu sắc về hóa học. Đó là quá trình phân giải tự nhiên làm cho nguyên liệu biến chất hoàn toàn không thể sử dụng được nữa.
Sự biến đổi của động vật thủy sản sau khi chết bao gồm các quá trình cơ bản sau đây:
• Sự tiết nhớt
Cá ở giai đoạn trước tê cứng vẫn có thể gọi là cá sống vì cơ thể cá nhất là các tế bào vẫn tiếp tục sống cho đến giai đoạn đầu tê cứng cá mới thực sự hoàn toàn chết. Cá và một số loài động vật thủy sản khi còn sống luôn tiết chất nhớt ra ngoài cơ thể để bảo vệ lớp da ngoài, chống sự xâm nhập bên ngoài vào cơ thể và làm giảm sự ma sát khi di chuyển. Những động vật thủy sản hay chui rúc sống dưới lớp bùn thì tiết nhiều
chất nhớt. Sau khi chết chúng vẫn tiếp tục tiết chất nhớt cho đến khi tê cứng và lượng chất nhớt cũng tăng dần, đó là sự tự vệ cuối cùng của chúng.
Chất nhớt là những hạt nhỏ thuộc loại glucoprotein ở trong tổ chức của tế bào, sau khi hút nước thì trương lên rồi tích tụ lại trong tế bào, sau đó dần dần tiết ra ngoài da. Thành phần chủ yếu của chất nhớt là mucin, vì vậy nó là môi trường rất tốt cho vi sinh vật phát triển.
Sau khi động vật thủy sản chết, kháng thể của chúng không còn, vi khuẩn bám ở ngoài da gặp môi trường tốt sẽ phát triển rất nhanh và xâm nhập vào cơ thể. Sự phân hủy chất nhớt làm cho chất nhớt nhão nát ra và biến dần từ trạng thái trong suốt sang vẫn đục và tiếp đến là quá trình thối rửa xảy ra nhanh chóng.
• Sự tê cứng sau khi chết
Cá và các động vật thủy sản sau khi chết qua một thời gian sẽ tê cứng lại. Trước tiên là cơ thịt ở lưng tê cứng sau đó lan ra toàn thân. Sự tê cứng đó sẽ kéo dài một thời gian và tiếp theo thì dần dần trở lại mềm. Khi cá cứng cơ thịt vẫn giữ tính chất đàn hồi. Miệng và mang khép chặt, cơ thịt cứng, thân cá nhợt nhạt.
Trong quá trình tê cứng xảy ra các biến đổi quan trọng như: sự phân giải glycogen, phân giải creatinphotphat, sự tạo thành phức chất actomiozin.
Quá trình tiết nhớt và tê cứng thể hiện ra bên ngoài, chúng ta có thể nhận biết được nhờ giác quan. Cá sau khi chết chất nhớt được tiết ra nhiều hơn, máu đục mất tính chất miễn dịch là nơi rất thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Cũng từ chất nhớt này vi sinh vật sẽ xâm nhập vào thịt. Khi mới chết, cơ cá duỗi hoàn toàn, cá mềm mại, dễ uốn, tính đàn hồi của cơ thịt cao do cấu trúc của cá lúc này chắc. Sau đó các cơ co lại làm thịt cá cứng đờ và mất tính đàn hồi. Sau giai đoạn tê cứng, chúng ta có thể nhận biết được sự thay đổi mùi vị trạng thái của cá. Sự ươn thối của cá có thể phát triển đầu tiên ở khoang bụng, sau đó đến da, vẩy, mang, mắt. Để đánh giá chất lượng của cá phải kiểm tra đánh giá một cách tổng quát các yếu tố sau:
- Kiểm tra đánh giá cảm quan
- Thành phần hóa học
- Kiểm tra lý học
Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tê cứng bao gồm sự khác nhau về giống loài và trạng thái dinh dưỡng. Sự khác nhau về giống loài thì hàm lượng glycogen cũng khác nhau, vì vậy ảnh hưởng đến thời gian tê cứng của cá.
Cá sau khi đánh bắt, giết chết, cần được bảo quản và vận chuyển cẩn thận nhẹ nhàng, không làm cá tổn thương vì thời gian tê cứng sẽ đến muộn và quá trình cũng sẽ kéo dài. Nhiệt độ bảo quản càng thấp thì thời gian tê cứng càng sẽ đến muộn và quá trình tê cứng sẽ kéo dài.
• Quá trình tự phân giải
Cá sau khi tê cứng dần dần trở lại mềm, ta gọi đó là sự phân giải hoặc là quá trình tự chín. Quá trình này do các loại men nội tại trong cá hoạt động phân giải. Khi động vật còn sống do sự tồn tại của kháng thể nên các loại men thủy phân không hoạt động tự phân giải tổ chức của mình. Sau khi động vật chết sức chống đỡ mất đi nên hoạt động của men sẽ dễ dàng. Quá trình tự phân giải này bắt đầu khi cá còn tê cứng.
Trong quá trình tự phân giải, tổ chức cơ thịt sản sinh ra nhiều biến đổi về lý hóa, cơ thịt mềm mại, hương vị thơm tươi, có độ ẩm lớn và dễ bị tác dụng của men tiêu hóa hơn. Giai đoạn đầu của quá trình tự chín liên quan đến quá trình ngược lại của quá trình tê cứng vì lúc đó xuất hiện sự phân hủy của actomiozin phần nào thành actin và miozin. Sự phân ly này dẫn tới làm tăng số lượng trung tâm ưa nước của protein co rút, làm tăng khả năng liên kết nước của mô cơ. Tiếp theo là quá trình phân giải protit của các enzyme làm cho mô cơ mềm dần ra.
Quá trình tự chín sẽ làm tăng hương vị của cơ thịt. Để phát huy ưu điểm đó, chúng ta cần tiến hành quá trình chín ở nhiệt độ dương thấp (khoảng 1÷40C) để hạn chế sự xâm nhập của vi khuẩn gây thối rữa. Trong quá trình tự phân giải, các chất ngấm ra chịu sự biến đổi quan trọng tạo thành những mùi vị đặc trưng. Đặc biệt trong quá trình này hàm lượng của hypoxanthin, acid glutamic và muối của nó, acid anozinic, inozin, các andehyt và xeton,..đều tăng lên, đó là những thành phần quan trọng của hương vị. Hypoxanthin, inozin tự do trong quá trình chín là do ATP trong cơ thịt tự phân giải mà có.
Hương vị của thực phẩm nói chung và của cá nói riêng là một vấn đề phức tạp, bởi vì những chất gây hương vị trong thực phẩm chỉ với một lượng rất nhỏ và lại có tính bốc hơi. Hương vị của cá không phải chỉ do một hay hai chất nào đó tạo nên mà là cả một tổ hợp mùi gồm rất nhiều thành phần, cũng có những chất gây mùi tanh của cá
sau khi chết là do trimetylamin (TMA) gây nên. Trong quá trình chín này không có sự tham gia của vi sinh vật thì mùi vị đặc trưng của sản phẩm nổi lên rất rõ và cho các giá trị cảm quan cao. Nếu hiểu một cách máy móc thì quá trình tự phân giải là do men nội tại hoạt động, còn thối rữa là do vi sinh vật ở bên ngoài xâm nhập vào hoạt động. Sản vật của quá trình tự phân giải cuối cùng là axit amin và các chất đạm hòa tan, còn sản vật của quá trình phân hủy thì quá trình phân giải sẽ không tăng lên vô hạn mà đến một mức độ sản phẩm nào đó thì đạt tới trạng thái cân bằng (vì men không hoạt động nữa). Do đó, quá trình tự phân làm tăng thêm mùi vị, nhưng đối với thủy sản thì thường lẫn lộn với quá trình thối rữa cho nên để quá trình tự phân có khi lại làm giảm phẩm chất của cơ thịt. Chất béo cũng bị biến đổi trong quá trình tự phân chủ yếu do men lipase và song song với sự phân giải protit. Trong quá trình tự phân giải, chỉ số axit của axit béo trong động vật thủy sản có tăng lên. Quá trình tự phân tuy làm cho cá biển từ cứng sang mềm nhưng cá vẫn còn tươi tốt.
• Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình tự phân
- Giống loài: sự khác nhau về giống loài dẫn đến sự hoạt động của men khác nhau. Tác động tự phân giải ở động vật máu lạnh nhanh hơn loài máu nóng vì men trong động vật máu lạnh mạnh hơn trong động vật máu nóng. Trong cá thì các loài cá nổi bơi lội nhiều như cá thu, cá ngừ,... tác dụng tự phân giải nhanh hơn loài cá sống ở dưới đáy biển như cá bơn, nguyên nhân cũng do men gây ra.
- Môi trường pH: Nếu tăng độ axit của môi trường tức là giảm pH thì tác dụng tự phân giải tăng lên. Tuy nhiên, nếu giảm pH đến một mức độ nhất định làm men không hoạt động được nữa thì tác dụng tự phân giải lại giảm. Nồng độ của bazơ cho vào càng nhiều thì pH càng tăng và như vậy tác dụng phân giải cũng giảm.
- Ảnh hưởng của các loại muối: Muối ăn có tác dụng làm trở ngại cho quá trình tự phân, nồng độ muối ăn càng cao làm trở ngại càng lớn, nhưng không làm ngừng được quá trình tự phân giải.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tê cứng và tự phân giải cũng như quá trình thối rữa sau này. Trong phạm vi nhiệt độ thích hợp, nếu nhiệt độ tăng 100C thì tốc độ phân giải tăng 2÷3 lần. Khi nhiệt độ giảm thì tốc độ tự phân giải sẽ giảm như cá ướp lạnh chẳng hạn, nhưng nếu nhiệt độ cao quá nhiệt độ thích hợp thì tốc độ tự phân giải cũng giảm. Lý do là vì nhiệt độ quá cao hay quá thấp
đều làm giảm hoạt động của men. Nhiệt độ thích hợp của từng loại cá khác nhau, nói chung đối với cá biển là 40- 500C, còn đối với cá nước ngọt là 23- 300C.
• Quá trình thối rữa
Cá sau khi chết, gặp nhiều điều kiện thuận lợi thì các loại vi sinh vật phát triển rất nhanh, đối với quá trình gây thối rữa của nguyên liệu không phải các loài vi sinh vật đều tác dụng như nhau mà trong đó họ Pseudomonas là tích cực nhất, còn các loài khác thì phát triển ít và một số thì giảm đi. Cá sau khi chết không kịp thời bảo quản thì số lượng vi sinh vật tăng lên rất nhanh, đặc biệt là ở phạm vi nhiệt độ cao. Khi cá ươn thối, số lượng vi sinh vật trong 1 gam thịt cá đạt tới 107 ÷ 109 tế bào.
Sự thối rữa của động vật thủy sản bắt đầu do vi khuẩn yếm khí ký sinh trong cơ thể động vật còn sống. Khi cá chết, do điều kiện thích hợp như chất dinh dưỡng cao, nước nhiều, ánh sáng mặt trời và không khí ít, chúng bắt đầu phát triển nhanh chóng. Bộ phận thứ hai phát triển cũng mạnh là ở mang. Đồng thời vi khuẩn hiếu khí dính trên da cá cũng bắt đầu phát triển ăn dần vào tổ chức cơ thịt. Thời gian xâm nhập của vi khuẩn vào cơ thịt cá khoảng 24- 60 giờ tùy theo sự lớn nhỏ, chủng loại, nhiệt độ, phương pháp xử lý bảo quản, loại vi khuẩn,.... gây nên. Còn vi khuẩn yếm khí phát triển từ trong nội tạng ăn dần ra cơ thịt. Hiện tượng thối rữa xảy ra đầu tiên ở mang, mang mất màu và xám lại, chất nhớt trên da đục ngầu, vảy dễ bong tróc, bốc mùi hôi thối.
Quá trình thối rữa phân hủy các acid amin thành các sản vật cấp thấp như indol, skatol, phenol, cadaverin, putresin, các loại axit có đạm, axit béo cấp thấp, H2S, thioalcol, CH4, NH3, CO2.... nhuưng cũng còn phân hủy các chất khác.
Thịt cá rất dễ thối rửa là vì:
- Lượng nước trong thịt cá cao và nói chung thì lượng mỡ tương đối ít.
- Sau khi chết, cá dễ chuyển sang môi trường kiềm tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển.
- Kết cấu của tổ chức thịt cá lỏng lẻo, mềm nhão.
- Khi ở nhiệt độ bình thường, vi khuẩn sống trên thân cá rất nhiều, đặc biệt là lớp chất nhớt là môi trường rất tốt cho vi khuẩn phát triển.
- Trong thịt cá chết rất ít chất miễn dịch tự nhiên kháng thể kém.
- Cá có nhiều men nội tại và hoạt tính của chúng rất mạnh, khi cá chết sẽ phát triển theo hướng thủy phân tạo điều kiện tốt cho vi sinh vật gây thối rữa. Quá trình thối rữa làm cho thịt cá thiu thối, mất giá trị dinh dưỡng.
Quá trình thối rữa còn bị ảnh hưởng của quá trình tự phân giải, ảnh hưởng của phương pháp đánh bắt và bảo quản nguyên liệu [9].