L ỜI CẢM ƠN
1.1.5. Sự hình thành – điều kiện, cơ chế tạo gel.[8], [12], [13]
1.1.5.1. Sự hình thành thể gel của protein thịt cá.
Sự tạo thành thể gel của protein thịt cá là hiện tượng sau khi thịt cá bị biến
tính chúng tập hợp lại thành mạng lưới không gian ba chiều có trật tự.[12]
Khả năng tạo gel là một tính chất chức năng quan trọng của hệ thống nhiều
protein nói chung và protein của thịt cá nói riêng, nó đóng vai trò chủ yếu trong việc
tạo cấu trúc hình thái do đó cũng là cơ sở để chế tạo ra nhiều sản phẩm thực phẩm
cũng như thủy sản như: phomat, kamaboko, giò, surimi và các sản phẩm mô phỏng
từ surimi như chả cá, xúc xích, giả cua...
Khả năng tạo gel của protein không những được sử dụng để tạo độ cứng, độ đàn hồi cho đa số thực phẩm mà còn cải biến khả năng hấp thụ nước tạo độ dẻo, tạo
lực liên kết giữa các tiểu phần.[8]
1.1.5.2. Điều kiện tạo gel của protein thịt cá.
Thịt cá để tạo gel cần phải làm biến tính, phá vỡ các trật tự không gian tự
nhiên của nó, làm cho mạch protein giãn xoắn tạo điều kiện thuận lợi cho việc sắp
xếp lại trong quá trình tạo gel.
Nhiệt độ cao là yếu tố cần thiết trong quá trình tạo gel, sau khi gia nhiệt cần
làm lạnh tạo điều kiện hình thành liên kết hydrogen giữa các mạch protein gần nhau
làm cho khối gel chắc và đàn hồi hơn.[13]
Sử dụng kiềm hoặc acid để điều chỉnh pH ở điểm đẳng điện cũng có thể làm
tăng khả năng tạo gel của protein thịt cá.
Sự có mặt của ion Ca++ có thể làm tăng tốc độ tạo gel và làm cho gel cứng và chắc hơn.
Để tạo gel protein có thể sử dụng các protein dịch thể, protein từ lòng trắng
trứng hoặc protein ít tan có khả năng phân tán trong nước như gelatin...[8]
1.1.5.3. Cơ chế tạo gel.
Khi protein thịt cá biến tính, cấu trúc bậc cao của phân tử protein bị phá hủy
xoắn, sau đó sắp xếp lại các mạch protein nằm gần nhau làm thành các liên kết
hydrogen hoặc các liên kết kị nước, cầu đồng hóa trị nối chúng lại với nhau tạo ra
một mạng lưới protein có trật tự.
Các nút mạng protein được hình thành giữa các mạch protein có thể được tạo
ra do hiện tượng tương tác giữa các nhóm kị nước trong khối gel bị đẩy ra ngoài tập
hợp lại thành khối nước trong khối gel protein, tương tác kị nước được hình thành càng nhiều khối gel càng vững chắc.
Các nút mạng protein có thể được tạo ra do lực liên kết hydro giữa các nhóm
peptid với nhau, giữa các nhóm hydroxyl (-OH) của các acid amin: Serin, Treonin, Tyrozin với nhóm (-COOH) của Glutamic, Aspartic. Nhiệt độ càng thấp thì các liên kết này càng được tăng cường. Liên kết hydro là liên kết yếu tạo ra độ linh động nào
đó làm cho gel có độ dẻo dai nhất định. Trong gel gelatin chủ yếu là liên kết hydro, khi gia nhiệt liên kết hydro bị phá hủy và gel nóng chảy, khi để nguội liên kết hydro
lại tái hợp và gel lại hình thành.
Tham gia liên kết tạo gel còn do liên kết tĩnh điện, liên kết cầu nối giữa các nhóm tĩnh điện ngược dấu hoặc do liên kết giữa các nhóm tích điện cùng dấu qua các ion đa hóa trị như Ca++.
Cơ chế tạo gel của protein thịt cá có thể chia làm 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Protein bị biến tính phân ly tạo ra các tiểu phần (tiểu đơn vị), đây là quá trình phá vỡ cấu trúc bậc 4.
+ Giai đoạn 2: Tháo xoắn (giãn mạch) protein toàn phần là giai đoạn phá vỡ
cấu trúc bậc 2, 3.
+ Giai đoạn 3: Mạch protein tập hợp lại với nhau để tạo ra mạng lưới không
gian ba chiều liên kết với nhau bằng các cầu nối.
Giai đoạn tập hợp protein càng chậm so với giai đoạn biến tính thì càng tạo điều kiện cho mạch polypeptid được giãn xoắn và định hướng sắp xếp lại trước khi
tập hợp do vậy các gel được hình thành sẽ có trật tự đồng đều, trơn, trương mạch, đàn hồi và trong suốt hơn, các gel được hình thành sẽ bền và không có hiện tượng tương tác lệch.
Nếu làm giãn mạch protein hoàn toàn, khi ấy sẽ xuất hiện các nhóm phản ứng làm bộc lộ các liên kết kỵ nước ra phía ngoài phân tử protein. Do vậy không làm cho tương tác giữa các phân tử protein với các protein thuận lợi. Do đó quá
trình tạo gel sẽ tạo ra tập hợp protein có độ dẻo dai, đàn hồi chắc hơn, protein có
trọng lượng phân tử lớn, càng chứa nhiều acid amin kỵ nước thì càng tạo gel có cấu
trúc chắc và đàn hồi hơn.[13]
1.1.6. Các hiện tượng xảy ra trong công nghệ sản xuất surimi.[8] 1.1.6.1. Hiện tượng suvari. 1.1.6.1. Hiện tượng suvari.
Hiện tượng suvari là sự hình thành cấu trúc protein dưới dạng lưới tương đối
bền. Nhờ có tính chất này làm cho surimi có độ dẻo dai, đàn hồi tốt. Hiện tượng
suvari bắt đầu từ khâu nghiền trộn đến khâu định hình. Để cho hiện tượng suvari
xảy ra tối đa thì: Surimi phải được giữ trong một khoảng thời gian nhất định và thời
gian này phụ thuộc vào nhiệt độ. Ví dụ ở nhiệt độ 10oC thì kéo dài từ 24 ÷ 48 giờ để
hiện tượng này diễn ra tối đa, còn ở nhiệt độ 30oC thì thời gian là 2 giờ và khi nhiệt độ 35oC thì thời gian chỉ còn 30 phút.
1.1.6.2. Hiện tượng modari.
Hiện tượng modari là hiện tượng ngược với hiện tượng suvari. Quá trình này luôn có thể xảy ra khi các chất phụ gia dùng không đúng tỷ lệ hoặc không đạt tiêu chuẩn vì các chất phụ gia ít nhiều mang chức năng bảo vệ protein khi gặp các điều
kiện không tốt làm giảm chức năng của protein.
1.1.7. Các phụ gia dùng trong công nghệ sản xuất surimi.[8], [10], [12], [13]
Các chất phụ gia – gia vị thực phẩm là những chất dùng phụ trộn thêm trong quá trình chế biến thực phẩm với những mục đích:
+ Giữ lại những tính chất vốn có của thực phẩm.
+ Nâng cao sức hấp dẫn về mặt cảm quan của thực phẩm. + Làm tăng giá trị dinh dưỡng của thực phẩm.
+ Kéo dài thời gian bảo quản, đảm bảo chất lượng của thực phẩm trong thời gian quy định.
+ Chuyển thực phẩm từ dạng khó hấp thụ sang dạng dễ hấp thụ hơn.
Công nghệ sản xuất surimi và các sản phẩm giả thường dùng các loại
1.1.7.1. Tinh bột.
Tinh bột là một polysaccarid, chủ yếu có trong hạt hòa thảo, trong củ, thân
cây, lá cây, bao gồm 2 phân tử cấu tạo là amilose và amilopectin, các chất này khác hẳn nhau về tính chất lý hóa học. Tinh bột có tác dụng làm tăng lực đàn hồi và độ
chắc cho sản phẩm, tạo độ dẻo dai cho sản phẩm khi sử dụng ở mức độ nhất định.
Tuy nhiên, nếu lượng tinh bột nhiều sẽ làm sản phẩm bị khô và mất đi tính chất đặc trưng.[8], [12], [13]
Bột mì cho vào sản phẩm làm tăng tính dẻo, độ kết dính bởi vì bột mì có các
đặc tính sau:
+ Có khả năng hấp thụ nước tốt do tinh bột có cấu trúc lỗ xốp nên khi tương
tác với các chất hòa tan sẽ có sự hấp phụ,
+ Khi độ ẩm của không khí là 73% thì khả năng hút ẩm lên đến 10,33%, còn nếu độ ẩm không khí là 100% thì khả năng hút ẩm lên đến 20,93%.
Nhờ các đặc tính trên mà hạt tinh bột dưới tác dụng của: Nhiệt độ và độ ẩm
sẽ hút nước và trương phồng làm sản phẩm ít hao hụt trọng lượng, lúc này độ nhớt
huyền phù cũng tăng làm cho độ kết dính của sản phẩm tăng. Hơn thế nữa, tinh bột
còn có khả năng đồng tạo gel với protein của thịt cá nên sẽ cải thiện trạng thái của
surimi tốt hơn. Khi ở trạng thái nguội, các phân tử tinh bột sẽ tương tác với nhau và sắp xếp lại thành mạng lưới không gian ba chiều làm cho sản phẩm có độ dẻo dại, đàn hồi tốt. Ngoài ra, tinh bột còn có khả năng tạo hình sẽ giúp cho việc tạo sản
phẩm đa dạng và phong phú.
1.1.7.2. Gelatin.
Gelatin là protein có phân tử lượng từ 20.000 ÷ 70.000. Gelatin được chế
biến từ da động vật, nó là chế phẩm được tạo thành từ quá trình thủy phân colagen.
Gelatin không tan trong nước lạnh, chỉ ngậm nước trương nở gấp 5 ÷ 9 lần thể tích
lúc khô tuyệt đối nhưng lại phân tán hoàn toàn trong nước nóng.[10]
Trong công nghệ sản xuất surimi, gelatin được sử dụng làm: Tác nhân keo
hóa nâng cao độ nhớt của sản phẩm, có tác dụng làm bền thể gel đàn hồi của thực
phẩm. Tuy nhiên nếu sử dụng gelatin với tỷ lệ cao sẽ làm cho màu sắc của, surimi
1.1.7.3. Các muối phosphate.
Trong quá trình chế biến việc duy trì khả năng giữ nước của thịt cá có một ý
nghĩa lớn. Hạn chế sự mất nước của thịt cá sẽ làm giảm bớt sự hao hụt khối lượng
của sản phảm đồng thời cải thiện chất lượng sản phẩm.
Khả năng liên kết nước trong thịt cá phụ thuộc vào: Các liên kết ẩm của
protein trong nó, phụ thuộc vào hàm lượng ATP trong tổ chức cơ thịt, vào pH môi
trường và nhiều yếu tố khác nữa.
Vì vậy để duy trì khả năng giữ nước của thịt cá người ta sử dụng các chất
làm bền liên kết ẩm trong cơ. Một trong những chất hay dùng nhất là các muối
phosphate ở các dạng khác nhau.
Khi thêm các muối phosphate vào thực phẩm sẽ: Làm cho sản phẩm giữ được tốt hơn các tính chất dinh dưỡng của chúng, làm cho quá trình chế biến được
dễ dàng hơn, dạng sản phẩm hấp dẫn hơn. Các muối phosphate trong khi chế biến làm tăng mức độ giữ nước, giảm mất nước khi gia nhiệt, duy trì màu sắc tự nhiên của
sản phẩm
Các loại muối phosphate được sử dụng có thể có: tính acid, trung tính hay kiềm. Chúng nâng cao và giảm khả năng khử ẩm của thịt cá mà không làm biến đổi đáng kể pH và không làm giảm giá trị các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm.
Trong việc sản xuất surimi thường sử dụng Na2HPO4.12H2O để làm tăng tính trương nở, tính ngậm nước, tính kết dính do đó nó làm tăng độ pH của thịt cá và làm ngăn cản sự co của protein để làm trương nở protein. Mặt khác, muối này có phân tử lượng lớn tham gia phân giải actomyosin thành actin và nhiều acid amin
mạch nhánh và phân tử ở dạng hình sợi do đó nó có tác dụng hydrat hóa rất mạnh nên độ hòa tan protein tăng lên và tính ngậm nước tăng lên.[8]
1.1.7.4. Sorbitol.
Sorbitol là một rượu đa chức, có CTHH là: CH2OH-(CHOH)4-CH2OH. Sorbitol có các tính chất:
+ Chống mốc, tạo độ bóng cho sản phẩm.
+ Tạo vị ngọt cho sản phẩm.
+ Giữ kết cấu cho sản phẩm, làm đẹp bề mặt sản phẩm và làm cho sản phẩm được mềm mại không bị khô xác.[8]
Chính những tính chất chức năng này mà sorbitol được sử dụng trong công
nghệ sản xuất surimi.
Tuy nhiên theo FAO/ FOOD ADDITIVES DATA SYSTEM thì giới hạn cho phép
của sorbitol trong thực phẩm là 30g/kg ở dạng tinh thể hoặc hỗn hợp với các glycerol.
1.2. TỔNG QUAN VỀ ĐIỆP. [9], [16]
Tên tiếng việt: Sò điệp quạt.
Tên khoa học: Chlamys nobilis
Họ: Pectinidae
Điệp là một loài động vật thân mềm có 2 vỏ cứng chuyên sống bám ở đáy
biển, phân bố rộng rãi trên các khí hậu hàn đới, nhiệt đới như ở Anh, Nhật, Trung
Quốc, Việt Nam, Thái Lan.[9],[16]
Hình 1.3: Điệp Chlamys nobilis
Trong số các nhuyễn thể 2 vỏ thì điệp là đối tượng đặc biệt, không chỉ ở giá
trị rất cao mà còn ở các đặc tính sinh học khá đặc thù: Khác với hàu và vẹm chủ yếu
sống bám và sống cố định, điệp lại có cuộc sống di chuyển, trong khi hàu và vẹm có
tốc độ sinh trưởng nhanh, thì điệp lại rất chậm. Để có được điệp thương phẩm cỡ 8
cm ở Nhật Bản người ta phải nuôi tới 3 ÷ 4 năm. Trong cuộc sống điệp có nhiều kẻ thù hơn các loài 2 vỏ khác, trong đó sao biển luôn là kẻ thù số 1.
Do các đặc điểm nêu ở trên mà điệp là loài nhuyễn thể 2 vỏ được quan tâm
nhiều nhất, được nghiên cứu nhiều nhất. Chỉ trong thời gian từ năm 1950 - 1980 Nhật Bản đã công bố rộng rãi hơn 50 bằng sáng chế xung quanh vấn đề về điệp, chủ
yếu là các máy móc, thiết bị và công nghệ sinh sản nhân tạo con giống, kỹ thuật thu
gom con giống trong tự nhiên, công nghệ nuôi điệp thương phẩm, công nghệ tái tạo
và phát triển nguồn lợi điệp tự nhiên, công nghiệp chế biến các sản phẩm về điệp.
Trung Quốc, Mỹ, Canađa, Pháp và các nước khác cũng công bố nhiều kết quả
nghiên cứu khoa học về điệp và công nghệ nuôi điệp nhân tạo. Có thể nói: Đến giai
đoạn hiện nay sự hiểu biết của con người về điệp là phong phú nhất trong số các
loài nhuyễn thể 2 vỏ.[16]
1.2.1. Thành phần khối lượng và thành phần sinh hóa của điệp.
Điệp càng lớn thì tỷ lệ cơ trụ, cơ màng áo càng cao, trong khi đó phần vỏ
cứng và các cơ quan khác lại giảm đi.
Thành phần khối lượng của Điệp được thể hiện tại bảng 1.2 dưới đây:
Bảng 1.2: Thành phần khối lượng của Điệp
Thành phần Cơ khép vỏ Cơ màng áo Vỏ Nội tạng
Tỷ lệ (%) 12,17 6,93 69,66 9,14
Qua bảng 1.2 ta thấy: Phần cơ khép vỏ (cơ trụ) chiếm khoảng 12,17% nên nếu chỉ lấy phần cơ trụ chế biến thực phẩm thì sẽ bỏ phí một khối lượng phế liệu
lớn. Điều này đặt ra vấn đề tận thu các phế liệu để chế biến các sản phẩm khác sẽ đem lại lợi ích kinh tế lớn.
Về thành phần sinh hóa: Theo số liệu của Viện hải dương học Nha Trang cho
biết thành phần dinh dưỡng của cơ trụ là cao nhất,sau đó đến cơ màng áo (được thể
hiện ở bảng 1.3). Giá trị dinh dưỡng của điệp cao nhất vào tháng 3 đến tháng 6 trong năm.[9]
Bảng 1.3: Thành phần sinh hóa của Điệp:[9]
Cơ khép vỏ (%) Cơ màng áo (%)
Protein 16,00 ÷ 21,10 11,58 ÷16,19
Glucid 0,78 ÷ 1,10 0,76 ÷ 0,95
Lipid 0,45 ÷ 0,82 0,64 ÷ 0,92
Khoáng tổng số 1,20 ÷ 1,92 1,16 ÷ 1,45
Nước 78,04 ÷ 78,84 81,76 ÷ 85,70
Nghiên cứu của trung tâm phát triển công nghệ ở Aomôri quận Aomôri miền
nam Nhật Bản cho biết: Dịch chiết từ điệp có chứa chất kháng thể chống u ác tính.
Chất này được xác định là chất glycogen poly sugar.[9]
Qua bảng 1.3 cho thấy: Vấn đề nghiên cứu chế biến điệp thành các sản phẩm
cao cấp và hướng tận dụng phế liệu (cơ màng áo, cơ chân rìu) là rất quan trọng và có ý nghĩa to lớn trong kinh tế ngành thủy sản.
1.2.2. Sản lượng nuôi và giá trị.
Điệp nuôi có sản lượng ít nhất trong số 4 nhóm nhuyễn thể 2 vỏ. Khác với
sò, vẹm, hàu, đối với điệp sản lượng nuôi nhân tạo chỉ gấp 2 lần sản lượng khai thác tự nhiên và diễn biến (được thể hiện ở bảng 1.4):[16]
Qua bảng 1.4 dưới đây thấy rằng: Từ 1990 ÷ 1996 sản lượng điệp nuôi tăng lên 3,1 lần sau đó từ 1996 ÷ 1999 sản lượng lại giảm đi 25%.
Điệp có giá trị cao, được đánh giá có giá trị trung bình là 1,5 USD/kg, cao
hơn rất nhiều so với hàu và vẹm. Ở nhiều nước, điệp được xếp là loại hàng "đặc hải
sản". Về sản lượng, điệp chiếm 11% tổng sản lượng nhuyễn thể 2 vỏ nuôi và về giá trị được đánh giá năm cao nhất là 1,76 tỷ USD với sản lượng 1,26 triệu tấn năm 1997.[16]
Cũng giống như sò, các nước Đông Á với hai đại diện là Trung Quốc và Nhật Bản đã chiếm 98% sản lượng điệp nuôi thế giới.
Sản lượng Điệp nuôi tăng dần lên theo các năm từ 1990 ÷ 1998 nhưng giảm
Bảng 1.4: Sản lượng Điệp nuôi trên thế giới từ năm 1990 ÷ 1999
Năm Sản lượng điệp nuôi (1000 tấn)
1990 311 1991 340 1992 379