Tên khoa học: Scomberomorus commerson
Tên tiếng Anh: Narrow barred Spanish Mackerel Tên tiếng Việt: Cá thu vạch
Cá thu vạch thường được gọi ngắn gọn là cá thu-là một loài cá thuộc:
Giới: Animalia Ngành: Chordata Lớp: Actinopterygii Bộ: Perciformes Họ: Scombridae Chi: Scomberomorus
Loài: Scomberomorus commerson
Hình 1.4. Cá thu Scomberomorus commerson 1.5.1. Đặc điểm sinh học và phân bố
Cá thu có thân thuôn dài, mình dẹt hai bên. Gồm 5 loài thuộc hai giống khác nhau, trong đó loài thường thấy là cá thu vạch, cá thu chấm và cá thu Nhật, cá thu vạch có sản lượng cao sau đó là cá thu chấm. Gồm hai họ cá thu là họ cá thu ngừ và
họ cá thu rắn, trong đó cá thu vạch thuộc họ cá thu ngừ 4, 14.
Đặc điểm hình thái: Thân hình thoi rất dài, dẹt hai bên. Phần trên kéo dài đến ria dưới mắt hoặc gần sau mắt. Răng trên và hàm rất nhọn và chắc. Có hai vây lưng, vây lưng thứ nhất có 14-17 gai cứng và vây lưng thứ hai có 14-19 tia mềm, sau đó là 8-10 vây phụ, vây hậu môn bắt đầu từ dưới điểm giữa của vây thứ hai và có 14- 18 tia, sau đó 8-10 vây phụ. Đường bên gấp khúc xuống phía dưới ngay sau góc vây lưng thứ hai. Lưng màu xám hoặc xanh thẫm, hai bên thân trắng bạc có ánh nâu, có
nhiều vạch thẳng đứng (20-65 vạch) 4.
Phân bố: Ấn Độ Dương-Tây Thái Bình Dương, Đông Phi và Ấn Độ, Xrilanca, Oxtraylia, Indonexia, Malaixia, Philippin, Thái Lan, Nhật Bản, Trung
Quốc, Việt Nam: Vịnh Bắc Bộ, Miền Trung, Đông và Tây Nam Bộ 4, 14.
Mùa vụ: Ở Việt Nam, cá thu vạch được khai thác hầu như quanh năm, chính vụ Bắc vào các tháng từ tháng 4 đến tháng 7, chính vụ Nam vào các tháng từ tháng 9 đến tháng 4. Vùng khai thác ở Vịnh bắc Bộ, Trung, Đông và Tây nam Bộ. Ngư cụ đánh bắt bằng lưới 4, 14.
Cá thu vạch sinh sản theo mùa và tập trung ở vùng khơi nơi có dòng nước ấm, gần các rạn san hô hay đá ngầm. Khi còn nhỏ chúng sống thành đàn cùng loài,
nhưng khi lớn lên có thể sống lẫn với các loài cá khác cùng họ. Cá thu vạch trưởng thành sau 2 năm, chiều dài trung bình thường là 80 cm, nặng 5 kg. Có cá thể dài tới
240 cm và nặng 70 kg. Cá thu vạch là loài cá săn mồi,chủ yếu là cá nhỏ 14.
1.5.2. Thành phần hóa học và dinh dưỡng
Thành phần hóa học của thịt cá thu gồm có nước, protein, lipid, gluxit,
khoáng chất và vitamin 4, 12. Thành phần hóa học phụ thuộc giống loài, độ
thành thục sinh lý, ngư trường, mùa vụ khai thác. Thành phần hóa học ảnh hưởng
rất lớn đến giá trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm 4.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của cá thu4
Thành phần Nước Protein Lipid Gluxit Khoáng
Cá thu 75,2% 23,3% 12,2% <0,5% 2,5%
1.5.3. Hư hỏng thường gặp của thịt cá thu trong quá trình bảo quản lạnh
Đặc tính của động vật thủy sản là dễ ươn hỏng, biến chất. Nguyên liệu thủy sản sau khi chết xảy ra các biến đổi làm giảm chất lượng, giảm giá trị của nguyên liệu. Do đó, nguyên liệu thủy sản sau khi thu hoạch cần phải được bảo quản nhanh chóng để kéo dài thời gian sử dụng. Tuy nhiên, thời gian bảo quản cũng có hạn, đặc biệt là bảo quản lạnh chỉ giữ tươi nguyên liệu được trong thời gian ngắn. Bảo quản lạnh cá thu sẽ làm giảm sự phát triển của vi sinh vật, enzyme gây hư hỏng thịt cá. Mặc dù bảo quản ở nhiệt độ thấp nhưng các biến đổi về cảm quan, hóa lý và vi sinh vẫn xảy ra ở tốc độ thấp. Đây chính là nguyên nhân gây hư hỏng ở động vật thủy
sản trong quá trình bảo quản lạnh mà cá thu có hàm lượng lipid cao (12,2%) 4,
trong đó hàm lượng acid béo chưa bão hòa cao gấp ba lần hàm lượng acid béo bão hòa. Các acid béo tập trung chủ yếu ở phần da, phần cơ thịt màu sáng, phần đầu, bụng và gan. Vì vậy thịt cá thu rất dễ hư hỏng, nhanh bị phân hủy, nhất là trong môi trường nhiệt đới nóng ẩm. Trong quá trình bảo quản lạnh đông các axit béo tự do được sinh ra từ photpholipid và triglyxerit, có ảnh hưởng xấu đến chất lượng của cá. Axit béo tự do gây ra mùi vị xấu, ảnh hưởng đến cấu trúc và khả năng giữ nước của protein cơ thịt.
1.6. Quá trình oxy hóa lipid và lipid trên cá thu 1.6.1. Khái quát chung về lipid ở cá thu 1.6.1. Khái quát chung về lipid ở cá thu
Lipid là những hợp chất hữu cơ tự nhiên rất phổ biến trong tế bào động vật và thực vật. Lipid là hợp chất rất cần thiết và có chức năng quan trọng trong cơ thể
sống mà chúng tồn tại 3.
Lipid là ester của glycerine và acid béo cao phân tử (C1-C36) trong mạch có ít
hay nhiều nối đôi liên kết với nhau. Thành phần quan trọng và quyết định đến tính chất của lipid là các aicd béo no hoặc không no và số nối đôi, vị trí nối đôi trong các acid béo không no có ảnh hưởng đến màu sắc mùi vị của lipid, đặc biệt trong phân tử lipid mà các aicd béo không no có nhiều nối đôi thì làm cho quá trình oxy hóa lipid rất dễ xảy ra 3.
Lipid trong cá xương như cá thu được chia làm hai nhóm chính: phospholipid và triglycerid. Phospholipid tạo nên cấu trúc của màng tế bào. Triglycerid là lipid dự trữ năng lượng có trong các nơi dự trữ chất béo, thường ở nơi các tế bào mỡ đặc biệt được bao quanh bằng một màng phospholipid và mạng lưới collagen mỏng hơn. Lipid của cá khác với lipid của động vật có vú, chủ yếu do lipid của cá có tới 40% acid mạch dài (14-22 nguyên tử carbon) và mức độ không no cao. Phần trăm acid béo không no với 4, 5 hoặc 6 nối kép trong lipid cá nước ngọt (khoảng 70%) ít hơn đôi chút so với
trong lipid của cá biển (khoảng 88%) (Stansbi và Hall, 1967) 3.
Trong dinh dưỡng cho người, các acid béo như acid linoleic và linolenic được coi là quan trọng vì cơ thể không thể tổng hợp được chúng. Trong cá biển, các acid béo này chỉ chiếm khoảng 2% lipid tổng số, một tỷ lệ nhỏ so với nhiều loại dầu thực vật. Tuy nhiên dầu cá có chứa nhiều acid béo không no khác cần thiết để phòng ngừa các bệnh ngoài da, giống như acid linoleic và arachidonic.
1.6.2. Cơ chế của quá trình oxy hóa lipid
Quá trình oxy hóa là quá trình phản ứng hóa học xảy ra, trong đó electron
được chuyển sang chất oxy hóa 3, 10.
Trong lipid cá có một lượng lớn acid béo không no đa nối đôi nên chúng rất
bằng sự giải phóng một nguyên tử hydro từ carbon trung tâm của cấu trúc pentadien là cấu trúc có trong hầu hết các nhánh acyl của acid béo chứa hơn một nối đôi:
-CH=CH-CH2-CH=CH- -CH=CH-C•H-CH=CH- + H•
Gốc tự do (L•) phản ứng rất nhanh với oxy không khí tạo thành peroxy của gốc tự do (LOO•), peroxy của gốc tự do lại có thể lấy một hydro từ một nhánh acyl khác để hình thành một lipid hydroperoxyt (LOOH) và một gốc lipid tự do mới (L•). Sự lan truyền của phản ứng dây chuyền này sẽ tiếp tục mãi đến khi một gốc tự do được loại ra bằng các phản ứng với gốc tự do khác mà phản ứng của chúng sẽ tạo thành gốc (A•) kém hoạt động hơn nhiều. Phản ứng dây chuyền sẽ tạo thành một lượng tương đối lớn hydroperoxyt. Với xúc tác của các ion kim loại nặng, hydroperoxyt dễ dàng bị bẻ gãy thành các sản phẩm tự oxy hóa thứ cấp với mạch carbon ngắn hơn. Các sản phẩm thứ cấp này phần lớn là các aldehyt, xeton, rượu và một phần nhỏ là các acid carboxylic và các alkan-gây nên những mùi rất khác nhau và
trong một số trường hợp còn gây mất màu làm cho sản phẩm có màu hơi vàng 3.
Các ion kim loại rất quan trọng trong bước đầu tiên của sự tự oxy hóa lipid- quá trình khởi đầu-trong việc xúc tác hình thành các gốc phản ứng với oxy, chẳng hạn như gốc hydroxyl (OH•). Gốc này lập tức phản ứng với lipid hoặc các phân tử khác tại nơi nó được tạo ra. Hydroperoxyt của acid béo cũng có thể được tạo thành dưới tác động của enzyme lipoxygenaze mà hàm lượng của loại enzyme này lại khác nhau ở các mô cơ cá khác nhau. Các enzyme có hoạt độ khá cao được tìm thấy trong mang và dưới da của nhiều loài cá. Enzyme này không bền và có lẽ chỉ quan
Hình 1.5. Quá trình tự oxy hóa của lipid không no 1.6.3. Tác hại của quá trình oxy hóa lipid
Oxy hóa lipid là một trong những nguyên nhân chính gây suy giảm chất lượng trong cơ thịt cá. Quá trình oxy hóa lipid xảy ra làm giảm hương vị, mùi, màu
sắc, cấu trúc và sinh ra các hợp chất độc hại (Kanner, 1994) 40.
Quá trình oxy hóa lipid tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau. Sản phẩm cấp một chủ yếu của quá trình oxy hóa chất béo là hợp chất không mùi hydroperoxyde. Tuy nhiên các hợp chất này thường không bền nên dễ dàng bị oxy hóa để tạo thành các sản phẩm cấp hai mà chủ yếu là malondialdehyde, alkanes, ketones, esters, rượu, acid và các hydrocarbons. Trong đó, các aldehydes được xem là thành phần chính làm cho sản phẩm có mùi ôi thiu. Các sản phẩm cấp hai của quá trình oxy hóa lipid sẽ tiếp tục bị oxy hóa để tạo thành các sản phẩm cấp ba, hoặc liên kết với các thành phần cấu thành nên protein như acid nucleic, acid amine, peptide để tạo thành các phức chất mang mùa nâu sẫm như aldehyde, xeton, rượu và một phần nhỏ là các acid carboxylic và các alkan. Vì vậy, quá trình oxy hóa lipid là một trong những nguyên nhân chính làm giảm chất lượng thực phẩm vì làm giảm giá trị dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm.
Khi bị oxy hóa lipid, thực phẩm sẽ thay đổi màu sắc và kết cấu, tạo ra các mùi vị xấu có mùi ôi khét và mất đi các acid béo thiết yếu như: acid oleic, acid
linoleic, acid palmitoleic, các vitamine tan trong dầu như A, D, E, carotenoids bị phá hủy làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Do đó, các thực phẩm bị oxy hóa lipid sẽ tổn thất giá trị dinh dưỡng rất lớn, khó tiêu hóa, có hại cho sức khỏe của người tiêu dùng, đặc biệt là gây thiệt hại về kinh tế cho người sản xuất.
1.6.4. Các chất chống oxy hóa
Các chất chống oxy hóa là các hợp chất có khả năng làm chậm lại, ngăn cản hoặc đảo ngược quá trình oxy hóa các hợp chất có trong tế bào của cơ thể
(Jovanovic và Simic, 2000; Lachman và cộng sự, 2000; Singh và Rajini, 2004) 10.
Dựa trên nguyên tắc hoạt động, các chất chống oxy hóa được phân thành hai loại: các chất chống oxy hóa bậc một và các chất chống oxy hóa bậc hai. Các chất chống oxy bậc một khử hoặc kết hợp với các gốc tự do do đó kìm hãm pha khởi phát hoặc bẻ gãy dây chuyền phản ứng của quá trình oxy hóa. Các chất chống oxy hóa bậc hai kìm hãm sự tạo thành các gốc tự do (hấp thụ các tia cực tím; tạo phức với các kim loại kích hoạt sự tạo gốc tự do như Cu, Fe; vô hoạt oxy đơn) (singh và
Rajini, 2004; Rollanhd, 2004) 10.
Một số chất chống oxy hóa tự nhiên
Các hợp chất polyphenol
Các hợp chất polyphenol là một trong các nhóm sản phẩm trao đổi chất bậc hai chủ yếu của thực vật , rất đa dạng về cấu trúc và chức năng. Ở thực vật, các hợp
chất phenol tạo màu cho thực vật (anthocyanin); bảo vệ thực vật trước tia cực tím,
chống lại sự oxy hóa; là hợp chất tín hiệu cho sự cộng sinh giữa thực vật và vi khuẩn nốt sần; bảo vệ thực vật trước sự tấn công của vi sinh vật gây hại (như vi khuẩn gây thối rễ ở khoai tây); là vật liệu góp phần vào độ bền chắc của thực vật và sự thấm của thành tế bào đối với nước và khí (Chirinos và cộng sự, 2007; Al-
Saikhan và cộng sự, 1995) 10. Đối với các thực phẩm, các hợp chất phenol là
những chất hoạt động giữ vai trò chủ đạo quyết định hương vị của nhiều loại sản phẩm có nguồn gốc từ thực vật. Chúng ảnh hưởng đến màu sắc và vị của hầu hết các sản phẩm thực phẩm và ở một mức độ nhất định chúng tham gia vào các quá trình tạo ra các cấu tử thơm mới tạo nên hình thơm đặc biệt cho sản phẩm (Lê Ngọc
Tú, 2003) 10. Về mặt y học, việc sử dụng các thực phẩm giàu các hợp chất phenol như trà, rượu vang đỏ được chứng minh là có lợi cho sức khỏe. Tác dụng tốt này có được là do khả năng kháng oxy hóa của các hợp chất phenol.
Vitamine C
Vitamine C có khả năng vô hoạt các gốc tự do rất tốt do nó có thể chuyển cho các gốc tự do hai nguên tử hydro của nó và khi đó nó trở thành dehydroascorbic
acid (Pincemail và cộng sự, 1998; Pincemail, 2006) 10. Ngoài ra, vitamine C còn
có khả năng hoạt động hiệu lực với các chất chống oxy hóa khác trong cơ thể như vitamine E , carotenoid và flavonoid. Khi có sự tiếp xúc giữa vitamine E và gốc tự do peroxide của acid béo, vitamine E chuyển điện tử của nó cho gốc tự do nhưng đồng thời nó trở thành gốc tự do tocopheryl (vitamine E ở dạng oxy hóa). Vitamine C tiến hành khử gốc tocopheryl thành vitamine E nguyên dạng, sẵn sàng vô hoạt các gốc tự do peroxide mới. Các catotenoid và các flavonoid khi vô hoạt các gốc tự do cũng được hoàn nguyên với cơ chế tương tự bởi vitamin C. Điều này góp phần hạn chế sự tự kích hoạt oxy hóa của các gốc vitamine E và flavonoid (Burke và
cộng sự, 2001; Jovanvic và Simic, 2000) 10.
Các carotenoid
Các caorotenoid là các hợp chất màu hữu cơ có trong thực vật và một số sinh vật có khả năng quang hợp. Chúng đem lại màu vàng đến đỏ cho thực vật đồng thời tham gia quá trình quang hợp với vai trò là sắc tố phụ. Đối với con người, các carotenoid là các chất chống oxy hóa quan trọng vì nó có mặt trong rất nhiều loại thực phẩm đồng thời nó có khả năng hoạt động trong môi trường chất béo là nơi rất dễ xảy ra sự oxy háo và gây hậu quả nghiêm trọng (màng tế bào).
Khác với vitamine C và polyphenol không được tích lũy trong cơ thể mà bị thải ra ngoài qua con đường nước tiểu (Jovanovic và Simic, 2000; Tapiero và cộng
sự, 2002) 10, các carotenoid với đặc điểm hòa tan trong chất béo được tích lũy
trong cơ thể, xâm nhập dễ dàng vào các vị trí dễ bị oxy hóa như màng tế bào do đó hiệu quả chống oxy hóa của chúng cao hơn các chất oxy hóa hòa tan trong nước
Vitamine E
Vitamine E tồn tại ở tám dạng trong tự nhiên: bốn dạng tocopherol và tocotrienol. Tính chất hòa tan trong chất béo của vitamine E giúp chúng có khả năng thâm nhập sâu vào các màng sinh học vốn chứa nhiều acid béo không no và ngăn cản chuỗi phản ứng oxy hóa lipid. Các vitamine E sẽ chuyển hydro của nó cho các gốc tự do peroxide. Gốc tocopheryl tạo thành được khử về trạng thái ban đầu nhờ vitamine C
(Niki và cộng sự, 1995; Huang và cộng sự, 2002; Pincemail, 2006) 10.
1.6.5. Cơ chế hoạt động của chất chống oxy hóa tự nhiên-polyphenol
Các hợp chất phenol rất đa dạng về cấu trúc. Tùy cấu trúc mạch cacbon mà
được phân thành phenol đơn giản (C6), acid phenolic, flavonoid (C6-C3-C6), stilbene
(C6-C2-C6) và lignine (C6-C2)n (Scalbert và Wiliamson, 2000) 10. Đến lượt mình,
cấu trúc của các hợp chất phenol lại quyết định cơ chế hoạt động chống oxy hóa. Các cơ chế chống oxy hóa của các hợp chất phenol như sau:
Khử và vô hoạt các gốc tự do nhờ thế oxy hóa khử thấp.
Tạo phức với các ion Fe2+ và Cu2+.
Kìm hãm hoạt động của các enzyme có khả năng tạo gốc tự do như
xanthine oxidase.
Các hợp chất flavonoid (Fl-OH) nhờ thế oxy hóa khử thấp có thể khử các
gốc tự do như peroxyl, alkoxyle và hydroxyle bằng cách nhường nguyên tử hydro