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
cũng bé nên hạn chế được sự giảm động lực của quá trình sấy. Nếu so với phương
pháp sấy bằng không khí nóng ở cùng một nhiệt độ thì sấy lạnh sẽ có ∆P = E – e lớn hơn nên thời gian sấy và chất lượng sản phẩm sẽ tốt hơn.
1.2.1.2. Quá trình khuếch tán nội
Khuếch tán nội là quá trình chuyển dịch của hàm ẩm trong nguyên liệu ra bề
mặt ngoài của nguyên liệu. Động lực của quá trình khuếch tán nội là sự chênh lệch về độ ẩm giữa các lớp bên trong và bên ngoài nguyên liệu. Nếu sự chênh lệch về độ ẩm
càng lớn tức là gradien độ ẩm lớn sẽ làm cho tốc độ khuếch tán nội càng nhanh. Tốc độ khuếch tán nội được biểu diễn như sau:
dx dc F K dt dW . . Trong đó: W là lượng nước khuếch tán (kg)
t là thời gian khuếch tán (h)
K là hệ số khuếch tán
F là diện tích bề mặt khuếch tán (m2) dc/dx là gradien nồng độ ẩm
Sự di chuyển ẩm trong quá trình làm khô, trước tiên là ẩm tự do sau đó là ẩm
liên kết hóa lý. Ẩm di chuyển trong nguyên liệu có thể bằng hai hình thức là ở thể lỏng
hoặc thể hơi, điều này phụ thuộc vào sự liên kết ẩm. Ẩm liên kết hấp phụ khuếch tán dưới dạng hơi, ẩm liên kết thẩm thấu, kết cấu và tự do sẽ khuếch tán ở dạng lỏng.
Nguyên liệu thủy sản nói chung và hải sâm nói riêng thường là dạng keo xốp nên sự di
chuyển ẩm trong quá trình làm khô được tiến hành bằng cả hai hình thức là ở thể lỏng
và thể hơi.
1.2.1.3. Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại
Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có mối quan hệ mật thiết với nhau, tức khi
khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể tiếp tục và như thế độ ẩm nguyên liệu mới được giảm dần. Nếu cường độ khuếch tán nội nhanh hơn cường độ khuếch tán ngoại thì quá trình bay hơi nước trong nguyên liệu sẽ nhanh hơn, tuy nhiên điều này ít xảy ra. Nếu cường độ khuếch tán nội bé hơn khuếch tán ngoại thì bề
mặt của nguyên liệu dễ bị tạo màng khô làm ảnh hưởng xấu đến quá trình dịch chuyển ẩm. Trong quá trình sấy nếu cường độ khuếch tán ngoại lớn hơn cường độ khuếch tán
nội thì cần phải tiến hành sấy gián đoạn tức là đình chỉ hoặc hạn chế quá trình khuếch
tán ngoại hay gọi là quá trình sấy có ủ ẩm. Trong quá trình sấy ở giai đoạn đầu khi hàm nước trong nguyên liệu nhiều làm cho sự dịch chuyển ẩm lớn nên cường độ
khuếch tán nội thường phù hợp với cường độ khuếch tán ngoại và lượng ẩm thoát ra
được nhiều, vì vậy ở giai đoạn này có thể tăng vận tốc chuyển động của không khí để tăng khả năng dịch chuyển ẩm. Nhưng vào giai đoạn cuối của quá trình sấy, khi hàm
nước trong nguyên liệu còn ít trong khi đó cường độ bay hơi ở mặt ngoài nhanh mà
cường độ khuếch tán nội bé nên bề mặt dễ tạo màng cứng làm ảnh hưởng xấu đến quá
trình khuếch tán nội. Chính vì vậy ở giai đoạn sấy giảm tốc nên hạn chế cường độ
khuếch tán ngoại bằng cách giảm vận tốc chuyển động của không khí.
1.2.2. Các giai đoạn trong quá trình sấy
Quá trình làm khô vật liệu được chia làm 3 giai đoạn
- Giai đoạn làm nóng vật liệu: Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật liệu vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng cho tới khi nhiệt độ vật liệu đạt đến bằng nhiệt độ bầu ướt. Trong giai đoạn này toàn bộ vật liệu được gia nhiệt, tuy nhiên sự tăng
nhiệt độ xảy ra không đồng đều ở phần ngoài và phần trong vật liệu. Đối với những
- Giai đoạn sấy đẳng tốc: Là giai đoạn ẩm bay hơi ở nhiệt độ ẩmng đổi (nhiệt độ
bầu ướt) do sự chênh lệch giữa nhiệt độ của vật liệu sấy và nhiệt độ của môi trường không khí xung quanh không đổi. Ẩm được thoát ra trong giai đoạn này là ẩm tự do. Khi độ ẩm của vật liệu đạt đến trị số giới hạn thì giai đoạn sấy đẳng tốc sẽ dừng lại.
Quá trình sấy đẳng tốc phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của không khí, nhiệt độ bầu
khô, vận tốc dịch chuyển của không khí.
- Giai đoạn sấy giảm tốc: Khi kết thúc giai đoạn sấy đẳng tốc ẩm tự do đã bay
hơi hết, còn lại trong vật liệu là ẩm liên kết. Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn so với ẩm tự do và càng tăng lên khi độ ẩm của vật càng nhỏ. Do vậy tốc độ bay hơi trong giai đoạn này nhỏ hơn giai đoạn sấy tốc độ ẩmng đổi và càng giảm theo thời
gian sấy. Quá trình sấy càng tiếp diễn, độ ẩm của vật liệu càng giảm và tốc độ sấy
cũng giảm cho đến khi độ ẩm của vật liệu cân bằng với độ ẩm của môi trường không
khí xung quanh thì quá trình thoát ẩm của vật liệu sấy dừng lại nghĩa là tốc độ sấy
bằng không.
1.2.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình làm khô 1.2.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí 1.2.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí
Nhiệt độ sấy càng cao thì tốc độ làm khô sẽ nhanh hơn, nhưng nhiệt độ sấy
cũng chỉ nên nằm trong giới hạn cho phép vì nhiệt độ cao sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, bề mặt ngoài dễ bị tạo màng cứng làm cản trở đến sự dịch chuyển ẩm
từ trong ra ngoài và nếu nhiệt độ sấy quá thấp thì quá trình làm khô sẽ bị chậm lại dẫn đến chất lượng sản phẩm bị giảm do sự phân hủy.
Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới tốc độ biến nâu của sản phẩm.