Các nhà khoa học trên Thế giới đã nghiên cứu về hải sâm từ rất lâu, có thể bắt đầu từ những năm 30 của thế kỷ trước. Cho đến trước năm 1972, có nhiều công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu tạo, sinh thái, sinh sản, điều kiện môi trường sống của hải sâm, hàm lượng và thành phần sinh hóa, một số chất hoạt tính sinh học ở dạng thô, các
enzyme có trong thịt hải sâm. Tất cả các kết quả đều đưa ra kết luận hải sâm là động
vật giàu các chất dinh dưỡng và có chứa các chất có hoạt tính sinh học.
Và bắt đầu từ năm 1972 đến nay, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học
hiện đại, các trang thiết bị sử dụng trong nghiên cứu có tính chính xác hơn, các nhà
khoa học cũng đã để tâm nghiên cứu về hải sâm một cách toàn diện và tinh vi hơn. Có thể tổng quát một số công trình nghiên cứu đã được công bố sau:
a) Về thành phần hóa học
Frankei và Jenlinex (1972) đã cho biết protein của hải sâm hòa tan trong enzyme pepsin, vì vậy thịt hải sâm dễ hấp thụ [68].
Năm 1972, Incovogele nghiên cứu về thành phần và hàm lượng đường trong
thịt hải sâm, kết quả nghiên cứu cho thấy, lượng đường trong cơ thể hải sâm rất thấp
chiếm khoảng 0,6% đường tổng số, chủ yếu là đường galactose [65].
Năm 1982, Svetashev V.I., Latyshev N.A., Dicarev V.P đã nghiên cứu thành phần phospholipid có trong hải sâm như sau: phát hiệnđược các phospholipid hay còn gọi là leucitin, phosphotiddletthanolamin (PE) và phosphotidilserin (PS) với hàm
lượng 24,8-54,9% so với tổng số phospholipid [60].
Choe (1983) nghiên cứu về hệ enzyme trên cơ thể hải sâm, kết quả nghiên cứu
tác giả cho thấy trong hải sâm có các enzyme như: Amylase, protease, dipeptiase, celluloza. Trong thành phần ruột hải sâm có phospholipase, lipase [54].
B. Ecckopiexuu (1986), nghiên cứu về thành phần và cấu trúc cơ thịt hải sâm, tác giảđã chứng minh rằng trong môcơ hải sâm chứa nhiều thể keo (46- 65%) tổng
sốđạm, phân tích thành phần chất keo có tới 17 acid amin [64].
Một số nhà khoa họcởNga (1991) đã nghiên cứu thành phần hóa học của hải
sâm khô Viễn Đông (Liên Xô cũ). Kết quả nghiên cứu cho thấy, thành phần mô hải sâm có phospholipid, hàm lượng này chiếm 28,4 - 60,2% trong tổng số lipid. Ngoài ra, còn có các chất có hoạt tính sinh học cao, có tác dụng kìm hãm sự phân bào và ảnh hưởng đến hoạtđộng của hệ thần kinh [68].
Năm 1994, Chen Jiaxin cho rằng cơ thịt hải sâm có giá trị dinh dưỡng cao.
Thành phần protein của hải sâm khô có hàm lượng lớn hơn 50% trong đó có
glucosaminogly- là chất có hoạt tính sinh học cao, được sử dụng như một dược phẩm.
Theo I.Fanicova và G.Vasaca ( 1995), xác định các chất khoáng trong túi da cơ
của hải sâm (mg% theo khối lượng tươi): S03 là 298; P2O5 là 179; Ca là 3,0; Mg là 0,36; Fe là 8,2; Cu là 2,8; I2 là 0,01-0,07% [56]
Greshffan Jpacx (2000), nghiên cứu các phương thức chế biến và thành phần
sinh hóa trong sản phẩm. Đối tượng nghiên cứu là hải sâm thuộc vùng Vanex ở biển Ân Độ Dương và Thái Bình Dương. Kết quả nghiên cứu cho biết, thịt hải sâm chế biến
thành phẩm dạng phơi khô, hun khói, có hàm lượng khoáng 15÷30%, hàm lượng
protein từ 35 ÷52%, hàm lượng nước 21÷30%. Qua đó cho thấy, phương thức chế biến ảnh hưởng thấp đến giá trị dinh dưỡng trong thịt hải sâm [2].
b) Về các chất có hoạt tính sinh học của hải sâm
Tháng 5 năm 2000, chính phủ Newzealand tổ chức buổi hội thảo bàn về các
biện pháp đẩy mạnh nuôi, đặc biệt nghiên cứu sản phẩm có giá trị gia tăng từ hải sâm (nghiên cứu chiết suất các chất có hoạt tính sinh học phục vụ đời sống cho con người). Theo tìm hiểu của Li Xiangmin năm 1997, thì hải sâm sau khi làm sạch nội
tạng thường được chế biến bằng cách nấu và làm khô. Trong quá trình chế biến cần
kiểm soát nhiệt độ để tránh làm tổn thất các thành phần dinh dưỡng có trong hải sâm,
đặc biệt là các chất có hoạt tính sinh học [62].
Từ hải sâm chiết được chất có hoạt tính sinh học bổ sung vào kem đánh răng
Gamdent có khả năng giúp trị các bệnh sưng nướu răng (lợi) kinh niên.
Trong lipid của hải sâm có hai hợp chất có khả năng chống sưng: Một chất có đặc điểm tương tự dầu cá, chất thứ hai là hỗn hợp acid béo có nhánh, thành phần chính là 12-MTA (methyltetradecanoic acid). Hợp chất này và chất biến đổi khác 13-MTA là những chất ức chế rất mạnh hoạt động của hệ men 5-LOX (Lypoxygenasse system). Nhóm chất ức chế 5-LOX đang được nghiên cứu để chế tạo các dược phẩm trị suyễn, sưng loét dạ dày, ruột và thấp khớp (The Prostate số 55-2003).
Theo nghiên cứu của các nhà khoa học tại Universidad Autonomwde Baja Caliornia, đã xác định được hai triterpinoid olygoglycoside loại holostan là Parvimosides A và B trích từ Hải sâm Stichopus parvimensis có hoạt tính sinh học cao hơn các chất cùng họ đã nghiên cứu trước đây (Journal of Natural Products số 68-2005).
Chất Holothurin thô được trích từ hải sâm Actynopyga agassiz (vùng biển Bahama) giúp cơ thể có sức đề kháng tốt với sự nhiễm vi sinh vật gây bệnh (The Journal of Eukaryotic Microbiology số 17-2007).
Nhóm nghiên cứu quốc tế PLoS Pathogens, năm 2005, nghiên cứu tách chiết
một loại protein được gọi là lectin từ hải sâm Holothuria scabra Jaeger. Các nhà khoa học đã cho protein lectin vào ruột của các con muỗi mang ký sinh trùng sốt rét. Kết
quả cho thấy protein này đã có tác dụng kìm hãm các ký sinh trùng sốt rét phát triển.
Theo các nhà nghiên cứu, phát hiện này giúp đem lại hy vọng tìm ra các phương pháp ngăn ngừa việc lây truyền bệnh sốt rét trong tương lai [53]
Trong nghiên cứu từ khoa dược, bệnh viện Xijing, Đại học quân y Tây an
(Trung Quốc) ghi nhận có ba glycosides loại Holostan: Argosside F, Impatienside B và Pervicosside D trích từ hải sâm Holothuria axiloga có tính kháng nấm gây bệnh tương đối mạnh (Planta Medica số tháng 2-2009).
1.1.9.2. Các công trình nghiên cứu về hải sâm ở trong nước
Cũng giống như các nhà khoa học trên thế giới, các nhà khoa học trong nước
cũng đã nghiên cứu về hải sâm từ những năm 70 của thế kỷ trước, tuy nhiên, chủ yếu
nghiên cứu về thành phần khối lượng, thành phần sinh hóa và một số tính chất dược
học trong thịt hải sâm. Qua tham khảo tài liệu, các công trình nghiên cứu về hải sâm ở trong nước có thể được tóm lược như sau:
a) Về địa điểm phân bố, đặc điểm sinh thái, sinh sản nhân tạo của hải sâm
Đoàn nghiên cứu Hải Dương Học đã khảo sát hải sâm ở vùng biển phía Nam
Việt Nam, từ năm 1981 đến khoảng 1990. Đưa ra kết luận, hải sâm ở vùng biển phía
Nam Việt Nam có thành phần loài rất phong phú và đa dạng, thống kê được 53 loài.
Chúng được phân bố nhiều ở vùng biển Khánh hòa, Phú yên, Phú quốc, Thổ chu, Trường sa và Côn đảo. Đồng thời cũng cho thấy hải sâm là nguồn hải sản quý hiếm,
nhất là khu vực ven biển Khánh Hòa và các vùng đảo Phú Quốc - Kiên Giang [41].
Đào Tấn Hổ (1991) đã khảo sát nguồn lợi hải sâm ở vùng biển phía Nam Việt
Nam và cho biết rằng hải sâm sống ở những vùng đất đá cứng hoặc trên bùn cát, nồng độ muối thích hợp cho sự phát triển của hải sâm là 23 – 30%o. Các yếu tố của môi trường như nhiệt độ, nồng độ muối, hàm lượng mùn bã hữu cơ và chất đáy đều làm
Năm 2004, Nguyễn Đình Quang Duy và cộng sự, Viện nghiên cứu nuôi trồng
Thủy sản III đã nghiên cứu thành công và hoàn thiện quy trình sản xuất giống nhân tạo
hải sâm. Quy trình đã dùng phương pháp sốc nhiệt kết hợp với tia cực tím để kích
thích hải sâm phóng tinh và đẻ trứng. Sau khi trứng nở, ấu trùng được nuôi trong bể đến lúc hải sâm con có trọng lượng từ 2g trở lên là có thể thả nuôi thương phẩm [13].
b) Về một số thành phân hóa học của hải sâm
Năm 1978, Trần Văn Hầu, nghiên cứu về thành phần dinh dưỡng của hải sâm, đã cho biết, trong mô mỡ hải sâm chứa nhiều acid béo không no, các vitamin có hàm lượng dinh dưỡng như : Vitamin B2, B6, B12…và nhiều chất khoáng: Na, P, I, Cu rất lớn.
Năm 1981, Nguyễn Ngọc Thạch nghiên cứu về vệ sinh an toàn thực phẩm trong
hải sâm, kết quả nghiên cứu đã công bố và đánh giá "Hải sâm là mặt hàng xuất khẩu
an toàn". Tác giả cho biết, các loài hải sâm thuộc đối tượng nghiên cứu thì có hơn 95% không có chất độc. Hầu hết các chất độc trong hải sâm hòa tan vào nước trong quá
trình chế biến [25].
Năm 1982, Lâm Ngọc Trâm, Nguyễn Kim Hùng, Nguyễn Thị Lĩnh, Bùi Huy Khoa, nghiên cứu thành phần phospholipid và acid béo của một số loài hải
sâm Holothuroidae vùng biển Nha Trang. Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong thịt hải
sâm chứa các thành phần phospholipid và acid béo không no. Đặc biệt là các acid béo không no không thay thế có hoạt tính sinh học cao như: leucitin (PC), và các acid béo
không bão hòa EPA, ARA, DHA [32].
Lâm Ngọc Trâm và cộng sự (1991-1992) đã xác định các phospholipid, acid
béo của một số loài hải sâm có hàm lượng khoảng 0,26-0,83 so với lipid tổng số.
Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng (1997) nghiên cứu về hệ enzyme trong ruột hải sâm. Kết quả nghiên cứu cho biết, enzyme amylase trong ruột hải sâm hoạt động thích hợp ở pH = 6,2 và nhiệt độ thích hợp 400C. Ngoài ra, có thể chiết xuất
enzyme pepsin trong ruột hải sâm làm tác nhân gây đông tụ casein sữa, ứng dụng làm pho mát [6].
Phạm Xuân Kỳ(2004) đã nghiên cứu thành phần và biến động các acid béo
có giá trịdinh dưỡng ở một số sinh vật biển như: hải sâm, cầu gai, các loài san hô, rong biển… cho thấy, hải sâm có rất nhiều acid béo không no quý hiếm.
c) Về các chất có hoạt tính sinh học và một số sản phẩm chế biến từ hải sâm Năm 1984, cùng với sự giúp đỡ của các chuyên gia Liên Xô phối hợp với
chuyên gia sinh học Việt Nam, nghiên cứu về các hợp chất có hoạt tính sinh học trong
thủy sản, lúcđó tại Viện Sinh học phát triển Matxcơva đã nghiên cứu chiết rút
Phospholipid từ Saponin và một số chất có hoạt tính sinh học cao từ hải sâm ở vùng biển Nha Trang. Đó là chất dược học quý của hải sâm, ngày nay các nhà khoa học tiến
hành nghiên cứu sâu theo hướng thực phẩm chức năng [2].
Hoàng Xuân Vinh, năm 1988, đã kết luận chất Holothurin chiết từ hải sâm Actynopyga agssigib có tác dụng làm ngưng thần kinh co cơ và từ Stichopus Japonicus
chiết rút holothurin có hứa hẹn trong điều trị ung thư.
Đỗ Minh Phụng và cộng sự (1994) nghiên cứu sản xuất đồ hộp hải sâm tự
nhiên và đồ hộp hải sâm hầm giò heo từ nguyên liệu hải sâm khô [2005].
Nguyễn Văn Cường, Nguyễn Kim Độ, Nguyễn Thị Diệu Thuý, Quyền Đình
Thi, Đậu Hùng Anh, Hồ Kiều Diễm, Nguyễn Tài Lượng (2001), tiến hành tách chiết và xác định tính chất của lectin, peptide từ hải sâm (Holothuria scabra). Kết quả cho
thấy, lectin có hoạt tính ngưng kết tế bào hồng cầu ở người đạt 1,940 đv. Lectin được
kết tủa bằng ammonium sulphate và sắc kí trao đổi ion trên DEAE-Cellulose. Hiệu
suất tách chiết 9,3%, hoạt tính sinh học tăng 24 lần so với lectin thô. Qua đó cho thấy
trong hải sâm có nhiều chất có hoạt tính sinh học chữa bệnh cho con người, điều này cho thấy hải sâm là nguồn nguyên liệu dùng để chế biến thực phẩm chức năng.
Các nhà khoa học Viện nghiên cứu Sinh học đã nghiên cứu sản xuất thành công chế phẩm viên nang tăng lực cho vận động viên (dự án KC04-DA-2 cấp nhà nước
2002-2004) từ hải sâm. Chế phẩm này có tác dụng ngăn ngừa tổn thương tế bào, bổ trợ
chức năng gan, thận, giảm 6-12% cholesterrol máu.
Các nhà khoa học tại Viện khoa học và kỹ thuật Việt Nam (Hà Nội) đã trích ly
được từ hải sâm Holothuria scabra hai loại triterpen glycosde: Holoyhurin A3 và A4. Hai loại này có hoạt tính sinh học diệt bào mạnh trên các tế bào ung thư dòng KB ( liều IC50 của A3 là 0,87 µg/ml và của A4 là 0,32 µg/ml), dòng Hep-G2 (IC50 là 1,12
và 0,57 µg/ml (Archives of Pharmacy số 30-2007).
Nguyễn Xuân Cường, Nguyễn Hải Đăng, Viện hóa học các hợp chất thiên nhiên và Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu thành phần hóa học, hoạt tính sinh học của loài hải sâmHolothuria scabra sống tại các vùng biển Việt Nam
(2006-2008), từ đó đã sản xuất thực phẩm bổ dưỡng Hasamin. Hasamin có các nguyên tố vi lượng với hàm lượng cao, các amino acid và hoocmon có tác dụng bổ dưỡng và
tăng cường miễn dịch [9].
Như vậy, qua tham khảo các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước, hầu hết chưa đi vào nghiên cứu quy trình công nghệ chế biến thực phẩm có giá trị gia tăng từ Thủy sản nói chung và hải sâm là loài thủy sản có giá trị cao về dinh dưỡng và dược học nói riêng. Vì vậy đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng hải sâm (Holothuria scabra) trong quá trình sấy lạnh và bảo quản, đề xuất quy trình sản xuất thực phẩm hải sâm sấy lạnh” là hướng đi cần thiết để làm đa dạng hóa các sản phẩm chế biến có giá trị gia tăng từ hải sâm. Sản phẩm này có thể sử dụng trực tiếp làm thực phẩm hoặc để chế biến phối trộn với các chất khác làm tăng giá trị dinh dưỡng của thực phẩm.
1.2.TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY [18, 21] 1.2.1. Sự khuếch tán nước trong nguyên liệu
Quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu gọi là sấy. Trong công nghiệp thực phẩm, người ta sấy nguyên liệu, bán thành phẩm và sản phẩm đã chế biến sẵn để giảm trọng lượng, tăng hàm lượng chất khô, ngăn ngừa hoặc làm chậm quá trình lý hóa, sinh hóa và các quá trình khác có thể làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm.
Trong quá trình sấy xảy ra quá trình trao đổi nhiệt và quá trình trao đổi chất cụ
thể là quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy và quá trình truyền ẩm từ vật
sấy vào môi trường. Các quá trình trên xảy ra đồng thời trên vật sấy và chúng có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau.
Sự khuếch tán ẩm từ nguyên liệu vào môi trường có hai quá trình:
1.2.1.1. Quá trình khuếch tán ngoại
Khuếch tán ngoại là sự dịch chuyển của hơi nước từ bề mặt nguyên liệu vào không khí ẩm mà động lực của nó là sự chênh lệch áp suất của hơi nước trên bề mặt nguyên liệu
với áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí ẩm, sự chêch lệch đó là ∆P = E – e.
Lượng nước bay hơi tỷ lệ thuận với ∆P, bề mặt bay hơi và thời gian làm khô. Tốc độ bay hơi được biểu diễn như sau:
dN = B(E-e).F.dt
Trong đó: N là lượng nước bay hơi (kg)
t là thời gian bay hơi (h)
B là hệ số bay hơi
E là áp suất hơi nước trên bề mặt nguyên liệu (mmHg)
e là áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí ẩm (mmHg)
Như vậy để tăng lượng ẩm bay hơi trong quá trình làm khô, ta có thể thay đổi
một số thông số như sau:
- Tăng diện tích bề mặt bay hơi bằng cách làm giá đỡ nguyên liệu ở dạng lưới để ẩm có thể bay hơi cả phía trên và phía dưới
- Tăng E (áp suất hơi nước trên bề mặt nguyên liệu) bằng cách tăng nhiệt độ của
nguyên liệu hoặc tăng nhiệt độ của tác nhân sấy. Phương pháp này chỉ áp dụng cho
những nguyên liệu chịu được nhiệt độ cao, phần lớn các nguyên liệu thủy sản khi sấy ở
nhiệt độ cao chất lượng sẽ bị giảm đi nhiều.
- Giảm e (áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí ẩm) bằng cách làm lạnh không khí xuống dưới nhiệt độ đọng sương để tách một lượng hơi nước trước khi
vào thiết bị gia nhiệt để sấy. Khi sấy ở nhiệt độ ẩmng cao thì áp suất của hơi nước trên bề mặt nguyên liệu bé nhưng áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí ẩm