2.1. Thành phần và tính chất của nguyên liệu thủy sản
2.1.4. Thành phần hóa học
Bảng 2. 4 Thành phần dinh dưỡng của một số loài cá (% phần ăn được).
Tên cá Nước Protein Lipid Khoáng
Cá bống 81,9 15,8 0,8 1,5
Cá chép 79,1 16,0 3,6 1,3
Cá hồi 71,3 22,0 5,3 1,4
Cá mè 74,7 15,4 9,1 0,8
Cá mòi 75,3 17,5 6,0 1,2
Cá mối 73,3 22,1 3,1 1,5
Cá ngừ 77,5 21,0 0,3 1,2
Cá nục 74,9 20,2 3,3 1,6
Cá phèn 78,2 15,9 4,5 1,4
Cá lóc 78,0 18,2 2,7 1,1
Cá rô đồng 74,2 19,1 5,5 1,2
Cá rô phi 76,8 19,7 2,3 1,2
Cá bơn 81,3 17,4 0,4 0,9
Cá thu 70,2 18,2 10,3 1,3
Cá chạch 74,2 20,4 3,2 2,2
Cá trê 70,4 16,5 11,9 1,2
Cá trích 70,5 17,7 10,6 1,2
“Nguồn: Viện dinh dưỡng, 2007”
Trong kỹ thuật chế biến, người ta phân loại cá theo lượng mỡ như sau:
- Cá ít mỡ: lượng mỡ dưới 4% như cá nhám, cá bạc, cá đuối, cá thu,…
- Cá mỡ vừa: lượng mỡ từ 4 ÷ 8% như cá chép, cá trắm, cá nục,…
- Cá nhiều mỡ: lượng mỡ từ 8 ÷ 15% như cá trích, cá cam, cá mòi,…
- Cá rất nhiều mỡ: lượng mỡ trên 15% như cá mè, cá mòi dầu,…
Bảng 2. 5 Thành phần hóa học của một số loài đặc sản (tính theo trọng lượng tươi) Thành
phần
Đơn vị Mực Tôm Moi Hàu Sò Trai Ốc Hến Lươn
Protein g/000g 17 ÷ 20
19 ÷ 33
13 ÷ 16
11 ÷ 13
8,8 4,6 11 ÷ 12
4,5 18,37
Lipid - 0,2 ÷ 0,5
0,3 ÷ 1,4
1 ÷ 2 0,4 1,1 0,3 ÷ 0,7
0,7 0,86
Nước - 78 ÷
81
76 ÷ 79
80 ÷ 83
77 ÷ 79
83,8 89,9 76 ÷ 80
79,48
Tro - 1,2 ÷
1,7
1,3 ÷ 1,87
1 ÷ 2 2,2 4 1,9 1,0 ÷ 4,3
1,18
Glucid - 0,7 ÷ 1,3
3 2,5 3,9 ÷
8,3
Ca mg/100g 29 ÷
50
132 ÷ 148
37 668 1310 ÷ 1660
P - 33 ÷
67,6
332 ÷ 383
82 107 51 ÷
1210
Fe - 1,2 ÷
5,1
2,15 ÷ 4,65
1,9 1,5
Na - 11 ÷
127
666 ÷ 713
1,03
K - 127 ÷ 120 ÷ 1,70
565 129 Vitamin
B1
- 0,05
Vitamin B2
- 0,46 0,17
Vitamin PP
- 3,1 2,2
“Nguồn: Trần Đức Ba, 2004”
Hai loại cơ thịt đỏ và trắng của cá có sự khác nhau về thành phần. Tơ cơ trong thịt đỏ ít mà tương cơ thì nhiều hơn. Lượng cholesterol trong thịt đỏ nhiều hơn thịt trắng khoảng hai lần. Chất béo và leucithin trong thịt đỏ nhiều hơn trong thịt trắng. Trong tổ chức cơ thịt đỏ có nhiều vitamin B (B5, B6, B12), C, caroten hơn thịt trắng; Fe, Cl, S, F cũng nhiều hơn (Judith Krzynowek, năm 1985).
a. Nước
Chiếm trung bình từ 55 ÷ 83%. Nước tham gia vào phản ứng sinh hóa, vào các quá trình khuếch tán, tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển, ngoài ra còn liên kết với các chất protein.
Nước được phân làm hai loại là nước kết hợp và nước tự do.
Nước kết hợp (nước liên kết, nước hấp phụ):
+ Nước kết hợp keo đặc: là nước kết hợp với protein ở trạng thái keo đặc.
+ Nước kết hợp keo tan: là nước kết hợp với protein và các muối vô cơ hoặc các chất khác ở trạng thái keo hòa tan hay gần với trạng thái đó
Nước tự do :
+ Nước cố định: là nước được ràng buộc một cách chặt chẽ bởi kết cấu hình lưới (keo đặc) của cơ thịt cá, dùng máy ép thông thường không ép ra được.
+ Nước kết cấu tự do (nước tự do cấu trúc): là nước tồn tại trong những lỗ nhỏ và khe hở của kết cấu hình lưới của màng sợi cơ hoặc trong tổ chức xốp nhiều lỗ rỗng của mô liên kết, có thể dùng lực ép phân ly ra (Lê văn Việt Mẫn, năm 2011).
+ Nước dính ướt (nước thấm ướt): lớp nước dính sát trên bề mặt của cơ thịt cá Nước cố định làm cho tổ chức thịt cá mềm mại, còn nước kết hợp thì làm cho thịt cá vững chắc. Nước tự do là dung môi tốt cho nhiều chất tan, nhưng nước kết hợp thì không. Nước tự do đông kết ở 00C nhưng nước kết hợp thì phải hạ xuống -200C hoặc - 300C cũng chưa đông kết. Dưới áp suất bình thường, ở 1000C, nước tự do bốc hơi, còn nước kết hợp thì không bay hơi (Lê văn Việt Mẫn, năm 2011).
b. Protein.
Protein chiếm khoảng 70 ÷ 80% chất khô.
Chất cơ hòa tan
Trong chất cơ hòa tan có myosin, myogen, myoalbumin, nucleoprotein, myoglobin, globulin, soluble myogenfibrin,…
Myosin còn gọi là paramyosinogen, chiếm khoảng 40 ÷ 45% của protein cơ thịt, ở nhiệt độ 45 ÷ 500C thì đông đặc và biến thành soluble myosinfibrin không hòa tan.
Myosin hòa tan được trong dung dịch muối trung tính, biến thành môi trường acid thì kết tủa, cho sulfat amon vào cũng sẽ kết tủa. Điểm đẳng điện của myosin khoảng pH = 5 ÷ 6.
Myosin chứa khá nhiều acid amin mạch nhánh và phân tử ở dạng sợi, vì vậy nó có tác dụng hydrat hóa rất mạnh (Nguyễn Văn Ngoạn, năm 1984).
Myogen còn gọi là myosinogen. Myogen đông đặc ở nhiệt độ 55 ÷ 600C. Khi để yên, trước tiên dung dịch myogen biến thành dạng soluble myogenfibrin hòa tan rồi sau đó chuyển thành dạng không hòa tan, loại protein này không hồi phục trở lại dạng hòa tan.
Điểm đẳng điện của myogen trong cá trích và cá bơn khoảng pH = 5,3 ÷ 5,8.
Lượng myogen chiếm gần 50% lượng protein của chất cơ hòa tan. Ở trong động vật không xương sống rất ít myogen hoặc hầu như không có.
Actin tồn tại ở 2 dạng: dạng hình cầu G-actin và dạng hình sợi F-actin, cả hai dạng này chuyển hóa lẫn nhau.
Chất cơ cơ bản.
Chất cơ cơ bản là thành phần chủ yếu của tổ chức liên kết trong cơ thịt, chúng thuộc loại protein khung, chủ yếu gồm collagen, elastin và các chất khác.
Protein của chất cơ cơ bản trong thịt cá chiếm khoảng 3 ÷ 15% tổng lượng protein.
Trong các loại cá, hàm lượng của nó cũng khác nhau, ví dụ: trong thịt cá ngừ có 11%, cá nục 5% (Love R.M, năm 1970).
Qua nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt độ và tốc độ keo hóa của collagen trong tổ chức liên kết của thịt cá khi gia nhiệt thấy rằng đun nóng ở nhiệt độ 300C trong 1 giờ, lượng collagen keo húa thành gelatin rất ớt, ở nhiệt độ 500C thỡ keo húa ẵ, ở 900C thỡ phần lớn bị keo hóa hết, đồng thời cũng thấy được sự liên quan của độ pH đối với tốc độ keo hóa, ở môi trường pH = 5,8 tốc độ keo hóa nhanh hơn khi ở pH = 7,0. Gelatin có thể tiêu hóa được, nhưng trong gelatin thiếu tryptophan, tyrosin, cystin (Nguyễn Văn Ngoạn, năm 1984).
Khi nghiên cứu protein trong cơ thịt của động vật thủy sản không xương sống thấy rằng đạm của hợp chất phi protein nhiều hơn so với thịt cá nhưng đạm protein ít hơn. Các loại protein và tính chất của nó trong cơ thịt động vật thủy sản không xương sống hiện nay chưa được rõ lắm.
Bảng 2. 6 Hàm lượng acid amin ở thịt các loài cá.
Acid amin
Hàm lượng trung bình so với hàm lượng chung của protein trong thịt cá (%) Cá biển Cá nước ngọt Cá nước lợ Acid amin thay thế
Alanin 6,4 6,9 -
Arginin 6,4 6,7 5,7
Prolin 3,8 - -
Serin 4,1 4,9 4,5
Tyrosin 3,5 4,6 4,1
Acid aspartic 8,9 10,9 10,8
Acid glutamic 1,2 16,6 14,8
Acid amin không thay thế
Histidin 2,7 1,9 2,6
Isoleucin 5,8 4,9 5,1
Leucin 8,7 8,6 8,2
Lysin 9,6 8,2 9,8
Methionin 3,9 2,8 3,0
Phenylalanin 4,3 4,8 4,0
Treonin 4,3 4,8 4,0
Tryptophan 0,9 2,7 1,2
Valine 5,4 4,9 6,1
“Nguồn: Lê Văn Hoàng, 2004”
Bảng 2. 7 Hàm lượng acid amin của sữa bò, cá và thịt bò (%)
Acid amin Sữa bò Cá Thịt bò
Lysin 7,5 9,0 8,1
Leucin 11,3 7,1 7,7
Valin 6,6 5,8 5,8
Phenylalanin 5,3 4,5 4,9
Isoleucin 6,2 6,0 6,3
Threonin 4,6 4,5 4,6
Methionin 3,3 3,5 3,3
Histidin 2,6 2,4 2,9
Tryptophan 1,6 1,3 1,3
Arginin 4,3 7,4 7,7
Tyrosin 5,5 4,4 3,4
Cystin 1,0 1,2 1,3
“Nguồn: Trần Văn Chương, 2001”
c. Các chất ngấm ra của cơ thịt động vật thủy sản.
Hàm lượng chất ngấm ra khác nhau theo từng loài động vật thủy sản nhưng nói chung chiếm khoảng 2 ÷ 3% thịt tươi, trong đó có khoảng 1/3 là chất hữu cơ mà phần lớn là các chất hữu cơ có đạm, phần còn lại là các chất vô cơ.
Lượng chất ngấm ra trong cá chiếm một tỷ lệ rất bé so với lượng đạm toàn phần.
Ví dụ, lượng chất ngấm ra trong cá bơn, cá tuyết chiếm khoảng 9 ÷ 14% lượng đạm toàn
phần, trong cá trích khoảng 14 ÷ 18%. Trong một số loại cá xương sụn như họ cá đuối, cá nhám thì nhiều hơn, có thể tới 34 ÷ 38%.
Chất ngấm ra quyết định mùi vị đặc trưng của sản phẩm, có tác dụng kích thích tiết dịch vị nên làm tăng khả năng tiêu hóa nhưng dễ bị vi sinh vật tác dụng gây thối rữa (Ronald R. Eitenmiller và cộng sự, năm 1984).
Thành phần chất ngấm ra trong cơ thịt động vật thủy sản chia làm 3 loại lớn:
Những chất hữu cơ có đạm, bao gồm:
- Các hợp chất dẫn xuất của loại guanidin như acid creatinic, creatinin,…
- Các hợp chất thiazol như carnosin, anserin,…
- Các loại kiềm trimethylamin như trimethylamin, trimethylamin oxide, betain,…
- Các acid amin tự do như glutamin, alanin, prolin, tyrosin, leucin, tryptophan,…
- Các chất có đạm khác như base purin, taurin, ure,…
Các chất hữu cơ không đạm, bao gồm:
Các chất béo trung tính, phospholipid, cholesterol, glycogen, acid lactic, glucose, inositol, acid succinic,…
Các chất vô cơ
Chủ yếu có acid phosphoric, K, Na, Ca, Mg,… phần lớn chúng ở dạng clorua hóa (Nguyễn Trọng Cẩn, năm 1998.
• Chất hữu cơ có đạm.
Trimethylamin (TMA) và trimethyamin oxide (TMAO)
Trimethylamin (TMA) Trimethyamin oxide (TMAO) Hình 2. 5 Chất hữu cơ có đạm.
Trimethylamin oxide có mùi thơm tươi dễ chịu. TMAO có trong cá biển xương sụn khoảng 700 ÷ 1400mg%, ở loài cá xương cứng 100 ÷ 1.000mg%, loài cá nước ngọt 1
÷ 10mg%. Trong mỗi kg mực nang tươi có 0,93g và trong 1kg mực ống khô có 4,17g trimethylamin oxide. Nguồn gốc của TMAO hiện nay chưa thật rõ nhưng theo đa số thì nó là do ở ngoài môi trường sinh sống đi vào cơ thể động vật thủy sản.
Khi gia nhiệt cao, TMAO phân giải thành dimethylamin và formaldehyde. TMAO dễ bị khử thành TMA, ví dụ dưới tác dụng của các loại vi khuẩn Micrococci, Achromobacter, Flavobacter, Pseudomonas,… Các nhà khoa học đã nghiên cứu vấn đề khử oxy của TMAO trong cá và thấy đó là do tác dụng bởi enzyme trimethylamin oxydase của vi khuẩn gây thối rữa dưới điều kiện có chất cho hydro (Ronald R.
Eitenmiller và cộng sự, năm 1984).
Carnosin và anserin
Carnosin Anserin Hình 2. 6 Công thức cấu tạo của Carnosin và Anserin.
Carnosin là hợp chất dipeptid do histidin và alanin tạo thành, có trong động vật thủy sản có vú và một ít trong loài không xương sống. Trong cá thì tồn tại trong cơ thịt đỏ. Khi ta gia nhiệt thịt cá trong thời gian dài, carnosin bị phân giải thành histidin và alanin nên hàm lượng của nó giảm xuống.
Anserin có trong động vật có xương sống, trong một số cá biển cũng thấy tồn tại nhưng lượng không nhiều.
Acid creatinic (creatin) và creatinin.
Acid creatinic Creatinin
Hình 2. 7 Cấu tạo của Acid creatinic và phản ứng tạo Creatinin.
Trong cá có nhiều acid creatinic, hàm lượng tương đối cố định khoảng 0,6% và một ít creatinin. Trong loài nhuyễn thể hầu như không có hai loại này và người ta thấy rằng hai chất này đã được arginin thay thế. Acid creatinic trong cá xương cứng nhiều hơn trong cá xương sụn. Acid creatinic có vị đắng, trong tổ chức cơ thịt cá phần lớn nó kết
hợp với acid phosphoric thành phosphocreatinin. Acid creatinic trong cơ thể có thể chuyển thành creatinin (Ronald R. Eitenmiller và cộng sự, năm 1984).
Creatinin là sản vật trao đổi chất của acid creatinic, trong cơ thể phản ứng này chỉ có một chiều mà không ngược lại được, còn ở ngoài cơ thể động vật phản ứng này có thể xảy ra cả hai chiều.
Trong môi trường acid, acid creatinic mất nước thành creatinin và trong môi trường base thì ngược lại.
Astacin và astaxanthin
Loài giáp xác như tôm cua sau khi gia nhiệt như luộc, nấu hoặc dùng acid vô cơ, rượu để ngâm thì vỏ của chúng đều biến thành màu vàng, đỏ hay tím đỏ, sắc tố đó gọi là astacin.
Astacin là một chất thuộc loại pseudocarotenoid có màu đỏ tím, kết tinh, điểm chảy 238 ÷ 2400C. Công thức phân tử C40H48O. Astacin là sản vật oxy hóa của astaxanthin.
Astaxanthin là loại caroten có tính acid vì nó có thể tác dụng với rượu cho muối nhưng loại muối đó rất không ổn định, trong không khí nó dễ bị oxy hóa biến thành astacin. Người ta cho rằng astaxanthin là dẫn xuất của caroten. Trước kia người ta chỉ biết astaxanthin tồn tại trong loài giáp xác, nhưng về sau trong các loài động vật thủy sản khác cũng đều phát hiện ra astaxanthin như trong trứng tôm cua, thịt cá hồi, trong gan cá, trong thịt động vật nhuyễn thể, trong da cá vàng, cá hồng đều tồn tại. Astaxanthin trong động vật thủy sản tồn tại thường kết hợp với protein. Khi gia nhiệt hay chịu ảnh hưởng của các nhân tố khác thì protein bị biến tính và astaxanthin sẽ tách ra (Delia B.Rodriguez và cộng sự, năm 1974).
Betain
Betain có rất ít trong vài loài cá nhưng trong nhuyễn thể, loài có vỏ,… tương đối nhiều. Trong 1kg mực ống khô có 16g betain. Betain có mùi thơm tươi dễ chịu.
Các acid amin tự do
Trong chất ngấm ra của cơ thịt động vật thủy sản có alanin, leucin, acid aspartic, acid glutamic, arginin, histidin, tyrosin, prolin, tryptophan,…
Lượng histidin trong cá xương cứng tương đối nhiều, đặc biệt là trong cơ thịt đỏ.
Những loại cá sống ở lớp nước trên và đi về thành đàn như cá ngừ, cá thu, cá trích,…
trong cơ thịt của chúng có tới 200 ÷ 500mg% histidin, những loại sống ở lớp nước dưới như cá bơn thì dưới 10mg%, trong cá nước ngọt có khoảng 127 ÷ 240mg% (Ronald R.
Eitenmiller và cộng sự, năm 1984).
Arginin trong thịt cá rất ít. Trong chất ngấm ra của động vật thủy sản không xương sống lượng histidin rất ít nhưng lượng arginin tương đối nhiều. Arginin ở trong cá thường kết hợp với acid phosphoric mà tồn tại ở dạng phospho-arginin.
Taurin.
Taurin có phổ biến trong thịt của động vật thủy sản. Taurin có nhiều trong động vật nhuyễn thể, thứ đến là loài có vỏ cứng và ít nhất là trong loài có xương sống, trong cơ thịt đỏ nhiều taurin hơn thịt trắng. Trong 1kg thịt mực nang và bạch tuộc tươi có khoảng 5g taurin, trong 1kg mực ống khô có khoảng 13g, trong thịt cá cờ có 2,8g, trong cá nhám và cá chép tươi có 1,3g. Taurin ở trong cơ thể là do cystin oxy hóa mà thành, ở trong gan động vật có xương sống nó tồn tại dưới dạng acid taurochoric (Tauxincu, năm 1960).
Acid inosinic
Acid inosinic là do hypoxanthin, pentose và acid phosphoric cấu thành. Nó kết hợp với histidin tạo thành mùi vị của thịt cá. Lượng acid phosphoric trong inosinic của thịt cá tươi như sau: cá nhám 0,047%; cá chép 0,022%; cua, ghẹ 0,014%; mực ống 0,057%
(Tauxincu, năm 1960).
Những chất hữu cơ không chứa đạm.
Glycogen
Glycogen còn gọi là tinh bột động vật hay đường gan, phần lớn có trong gan động vật, trong tổ chức cơ thịt lượng ít hơn. Trong loài nhuyễn thể có nhiều glycogen, ví dụ
trong hàu có tới 4,2%, glycogen có mùi thơm tươi, sau khi phân giải sinh ra acid lactic, nó có quan hệ mật thiết với quá trình tê cứng của động vật thủy sản.
Acid lactic
Acid lactic có trong cơ thịt động vật thủy sản, nó là sản vật phân giải của glycogen.
Khi động vật ít hoạt động thì lượng acid lactic ít, và khi chúng hoạt động nhiều thì lượng acid lactic sinh sản ra nhiều. Sau khi động vật chết, lượng acid lactic vẫn còn tăng lên.
Acid lactic là sản phẩm của quá trình hoạt động sống của động vật.
Acid succinic
Acid succinic có trong thịt tươi, nó cũng là thành phần thơm của thịt cá, acid succinic có nhiều trong thịt động vật nhuyễn thể, trong cá có ít hơn. Trong 1kg thịt ngao và trai có khoảng 3g trở lên, trong thịt bào ngư và hàu chỉ có khoảng 0,25 ÷ 0,5g.
d. Chất béo.
chất béo của cá không có màu hoặc có màu vàng nhạt, một số ít có màu đỏ vì có nhiều caroten. Chất béo của cá chiếm tỷ lệ khá cao (0,7 - 20%). Những giống cá có gan nhỏ thì chất béo lại tích lũy ở thịt (cá mòi 8 - 21%, cà ngừ 23%, cá trích 7 - 30%).
Điểm nóng chảy của dầu cá tương đối thấp trong khoảng 20 – 250C.
Để đánh giá chất lượng (độ tươi) của chất béo động vật thủy sản người ta dùng một loạt các chỉ số:
- Chỉ số iod - Chỉ số acid
- Chỉ số xà phòng hoá - Chỉ số peroxide
Trong dầu cá, acid béo không bão hòa cao độ chiếm tới 84%.
Nói chung thì chỉ số iod của dầu cá khoảng 200; chỉ số xà phòng hóa 180÷200; tỷ trọng 0,92 ÷ 0,93 (Judith Krzynowek, năm 1985).
Thành phần acid béo của động vật thủy sản khác với động vật lục địa nhiều. Acid béo của động vật thủy sản thuộc loại mạch thẳng có 1 gốc carboxyl, chuỗi carbon trong chất béo dài từ 12 đến 26 carbon, có một số đến 28 carbon.
Trong động vật thủy sản chủ yếu là acid béo không no, loại C14 - C16 rất ít, loại C18
- C20 không bão hòa rất nhiều, đặc biệt là loại C18 không bão hòa, loại C22 - C26 không bão hòa cao độ cũng khá nhiều. Loại không bão hòa cao độ lớn nhất là acid clupadonic tương đối nhiều, acid này là thành phần chủ yếu làm cho dầu cá sinh ra mùi hôi (Khayat A và cộng sự, năm 1983).
Trong thành phần của dầu cá cũng có khác nhau, trong cá nước ngọt thì C16 - C18
tương đối nhiều, C20 trở lên ít; trong cá biển thì dưới C16 ít nhưng C20 - C22 tương đối nhiều.
Trong chất béo động vật thủy sản, đối với mỗi chuỗi dài của mạch carbon thường có vài acid béo tồn tại, có khi có 1 acid béo no và vài acid béo không no hỗn hợp nhưng cũng có chỗ toàn là các acid béo không no hỗn hợp với nhau. Chuỗi carbon càng dài thì mức độ không no càng cao và các chất hỗn hợp lại càng phức tạp. Ví dụ, với C22 thì nối đôi ở vị trí 1, 5 và 6; chất dẫn xuất của nó có nối đôi ở vị trí 2, 3, 4. Cũng với chuỗi carbon đó, nếu ở các loài cá khác nhau còn có các đồng phân khác nhau. Ví dụ, trong cá nhám loại C22 có 5 nối đôi ở vị trí 4, 8, 12, 15, 19 nhưng trong thịt cá tuyết thì phần lớn là ở vị trí 4, 8, 12, 16, 20. Thành phần acid béo của động vật thủy sản biến đổi theo mùa vụ, thời tiết, giống loài, đực, cái, hoàn cảnh sống (Khayat A và cộng sự, năm 1983).
Cholesterol (C27H46O): có nhiều và phổ biến trong động vật thủy sản, nhất là trong gan hàm lượng có thể đến 10%. Cholesterol còn tồn tại trong não và tổ chức thần kinh của động vật thủy sản, chất đồng phân của nó là concasterol có trong dầu gan loài sò ốc.
Cholesterol có điểm chảy là 1500C.
Ergosterol (C28H44O): có phổ biến trong dầu cá đuối. Khi được chiếu tia tử ngoại thì biến thành vitamin D2. Điểm chảy của nó là 1540C (Judith Krzynowek, năm 1985).
e. Muối khoáng