CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.5. Tổng quan về quá trình melanosis trong tôm
1.5.1. Cơ chế phản ứng của q trình melanosis trong tơm
Theo Ủy ban Codex Alimentarius, quá trình melanosis được định nghĩa là quá trình hình thành các hắc sắc tố melanin ở các khớp và các bộ phận bị tổn thương của động vật giáp xác. Vì vậy ngay sau khi thu hoạch, q trình melanosis trong tơm được khởi động nhờ
q trình hoạt hóa tiền enzyme PPO (trạng thái bất hoạt của enzyme PPO) dưới tác động của enzyme proteinase có trong đường tiêu hóa (L. Glazer và cộng sự, 2013; Zamorano José- Pablo và cộng sự, 2009). Tiếp đó, dưới tác dụng của enzyme PPO trong điều kiện có oxy, các phân tử monophenol như tyrosine có trong động vật giáp xác bị oxy hóa tạo ra dihydroxyphenylalanine (DOPA: o-diphenol) và DOPA-quinone. DOPA-quinone tiếp tục phản ứng khép vịng nội phân tử mà khơng cần sự xúc tác của enzyme và sản phẩm tạo ra là leucodopachrom. Leucodopachrome tiếp tục bị oxy hóa dưới sự xúc tác của enzyme PPO nhanh chóng thành DOPA-chrome có màu đỏ. Tiếp tục trải qua các phản ứng tự oxy hóa, DOPA-chrome được chuyển thành indole-5,6-quinone. Cuối cùng phản ứng trùng hợp indole-5,6-quinone để hình thành melanin có màu nâu không đồng nhất (Sae-leaw Thanasak và Benjakul Soottawat, 2019).
Hình 1.8. Sơ đồ phản ứng hóa nâu được xúc tác bởi enzyme PPO ở động vật giáp xác (Sae-leaw Thanasak và Benjakul Soottawat, 2019). (Sae-leaw Thanasak và Benjakul Soottawat, 2019).
1.5.2. Ảnh hưởng của quá trình melanosis và các biện pháp kiểm sốt q trình melanosis trong tơm melanosis trong tơm
Sự hình thành hắc sắc tố melanin do phản ứng melanosis rất phổ biến ở động vật giáp xác. Ở tơm, q trình melanosis xảy ra rất nhanh sau khi đánh bắt và bảo quản trong điều kin thng (Alex Augusto Gonỗalves và Adriene Rosceli Menezes de Oliveira, 2016). Những đốm đen bắt đầu hình thành ở lớp vỏ giáp phần đầu – ngực tơm. Sau đó xuất hiện tập trung ở lớp biểu bì khớp bụng và cuối cùng lan ra tới đuôi (Pilar Montero và cộng sự, 2001). Thông thường, tốc độ hình thành hắc sắc tố melanin ở tơm nhanh hơn nhiều so với tốc độ gây hư hỏng của vi sinh vật. Do đó, q trình melanosis khơng phản ánh sự suy giảm giá trị dinh dưỡng và tính an tồn của sản phẩm (Sae-leaw Thanasak và Benjakul Soottawat, 2019). Nhưng việc xuất hiện các đốm đen trên tôm cho thấy quá trình bảo quản tơm sau thu hoạch không tốt, làm giảm giá trị cảm quan và giá trị kinh tế của sản phẩm (Pilar Montero và cộng sự, 2001). Nhằm khắc phục những nhược điểm mà quá trình melanosis gây ra, các biện pháp bảo quản động vật giáp xác nói chung và bảo quản tơm nói riêng được tập trung nghiên cứu.
Hình 1.9. Các đốm đen xuất hiện ở lớp biểu bì khớp bụng và đuôi tôm sau khi thu hoạch Cách đơn giản nhất để kiểm sốt q trình melanosis là bảo quản lạnh hoặc lạnh đông tôm ngay sau khi đánh bắt. Tuy nhiên việc bảo quản lạnh chỉ làm giảm tốc độ hình thành hắc sắc tố melanin, khơng ức chế hồn tồn q trình melanosis và tơm có thể bị đen sau 2 đến 4 ngày bảo quản (Alford John A và Fieger E. A, 1952). Ngay cả bảo quản tôm bằng quá trình lạnh đơng, các enzyme PPO cũng chỉ bất hoạt tạm thời. Khi rã đông, các enzyme PPO trong các tuyến tiêu hóa sẽ dễ dàng được giải phóng, thúc đẩy q trình hình thành melanin nhanh hơn (Nilesh Prakash Nirmal và Soottawat Benjakul, 2010).
Để khắc phục nhược điểm của q trình bảo quản lạnh và lạnh đơng, nhiều phương pháp và kỹ thuật giúp kiểm soát q trình melanosis trên tơm sau khi đánh bắt đã được nghiên cứu và áp dụng (Santiago P. Aubourg và cộng sự, 2007). Một số phương pháp phổ biến như tiền xử lý nhiệt, xử lý bằng áp suất cao, sử dụng bao gói khí quyển điều chỉnh MAP (Modified Atmosphere Packaging) hoặc sử dụng các chất ức chế enzyme PPO (Alex Augusto Gonỗalves v Adriene Rosceli Menezes de Oliveira, 2016). Trong đó, việc sử dụng chất ức chế enzyme PPO được đánh giá cao vì tính hiệu quả và phương pháp thực hiện đơn giản. Dựa vào cơ chế tác động, các chất ức chế quá trình melanosis trên tôm thường được phân thành sáu loại và được thể hiện trong bảng 1.8.
Bảng 1.8. Các chất ức chế quá trình melanosis phổ biến (Jeongmok Kim và cộng sự, 2000). (Jeongmok Kim và cộng sự, 2000).
Tác nhân khử Tác nhân chứa sulfit
Acid ascorbic và các chất tương tự Cysteine glutathione
Tác nhân ức chế enzyme Các acid carboxylic chứa vòng thơm Aliphatic alcohol
Tác nhân acid hóa Acid citric Acid phosphoric
Tác nhân tạo phức Cyclodextrins
Tác nhân chelating Muối phosphate EDTA
Maltol Acid kojic
Kỹ thuật xử lý bằng enzyme Oxygenases
o-Methyl transferase Proteases
Trong các chất ức chế quá trình melanosis, sulfit và các dẫn xuất của sulfit, điển hình là SMS thường được sử dụng do mang lại hiệu quả cao (Tổng Cục Thủy Sản, 2017). Cơ chế kìm hãm phản ứng melanosis của SMS bao gồm: (i) SMS sẽ phản ứng với các hợp chất
(Obdulio J. Ferrer và cộng sự, 1989). Theo FDA (2019), sulfit an toàn đối với hầu hết mọi người nếu sử dụng đúng liều lượng. Nhưng nhiều báo cáo đã chỉ ra người mắc bệnh hen sẽ dễ xảy ra dị ứng với sulfit (Nilesh Prakash Nirmal và Soottawat Benjakul, 2011). Do đó một số quốc gia trên thế giới như Mỹ và EU đã yêu cầu dán nhãn dị ứng đối với các sản phẩm có chứa sulfit. Những nhãn dị ứng này có thể khiến người mua lo ngại về chất lượng sản phẩm, kể cả những người không bị dị ứng với sulfit (Tổng Cục Thủy Sản, 2017). Vì vấn đề sức khỏe cho người tiêu dùng và hạn chế những hiểu lầm do nhãn dị ứng gây ra, các chất bảo quản có nguồn gốc từ tự nhiên đang được nghiên cứu nhằm thay thế cho sulfit và các dẫn xuất của sulfit. Một trong số đó là những nghiên cứu ứng dụng các hợp chất phenolic có nguồn gốc từ thực vật (Thanasak Sae-leaw và Soottawat Benjakul, 2019a).
Các hợp chất phenolic được trích ly từ thực vật có khả năng ức chế enzyme PPO và ngăn chặn phản ứng melanosis ở động vật giáp xác thông qua các cơ chế khác nhau như: (i) cạnh tranh với cơ chất của PPO do cấu trúc tương tự (T Croguennec, 2016); (ii) tương tác với enzyme hoặc protein thông qua liên kết hydro hoặc liên kết kỵ nước (Tanja D. Cirkovic Velickovic và Dragana J. Stanic-Vucinic, 2018); (iii) Hơn nữa, các nhóm hydroxyl của hợp chất phenolic có khả năng nhường điện tử cho quinone, chấm dứt chuỗi phản ứng oxy hóa; (iv) Ngồi ra, các dẫn xuất phenolic cịn có khả năng tạo phức với các ion kim loại, đặc biệt là Cu2+ ở trung tâm hoạt động của PPO thơng qua các liên kết hydro. Từ đó ức chế hoạt động của enzyme PPO (Isao Kubo và Ikuyo Kinst-Hori, 1998).