3.1.1. Biến đổi lí học:
Trong quá trình làm lạnh đông, nước tách ra độc lập dưới dạng những tinh thể đá, làm cho sản phẩm trở nên rắn, thể tích tăng một ít do đó khối lượng riêng giảm. Ẩm bốc lên từ bề mặt sản phẩm vào không khí xung quanh. Hiệu số giữa nhiệt độ bề mặt bay hơi và không khí xung quang càng lớn thì quá trình bốc hơi ẩm càng mạnh và gây tổn hao khối lượng càng lớn.
Do nước đóng băng ở bề mặt sản phẩm nên có sự biến màu do hiệu ứng quang học nhờ tinh thể đá khúc xạ ánh sáng( biến màu giả tạo ) và mất một phần mùi vị, lớp bề mặt trở nên cứng dai.
3.1.2. Những biến đổi sinh hóa:
- Trong điều kiện nhiệt độ thấp của quá trình lạnh đông những biến đổi sinh hóa của thực phẩm bị hạn chế rất nhiều so với quá trình lạnh thường.
- Do quá trình đóng băng của nước nên các phản ứng sinh hóa hầu như là bị kìm hãm mạnh với mức độ khác nhau, tạo nên sự mất cân bằng các quá trình trao đổi chất trong các tế bào sản phẩm thực phẩm và vi sinh vật.
- Nhiệt độ càng thấp và tốc độ làm lạnh đông thực phẩm càng nhanh thì càng có nhiều tế bào còn nguyên và sống được. Chính sự mất cân bằng giữa các quá trình sinh hóa xảy ra mạnh nhất ở khoảng nhiệt độ tạo thành khối lượng nước đá chủ yếu là khoảng -2 → -20oC và cũng chính nó có tác dụng làm biến tính một phần protit của thịt,cá. Sự biến tính protit rõ nhất là khi làm lạnh đông chậm trong khoảng nhiệt độ từ -40C ( nói rõ ở cơ chế tách nước đóng băng).
- Các hoạt đông enzym cũa thịt cá cũng giảm nhưng không đình chỉ hẳn, nói chung những biến đổi sinh hóa trong thực phẩm khi làm lạnh đông còn xảy ra trong suốt quá trình bảo quản lạnh đông về sau nhất là các quá trình phân hủy protit, lipit, gluxit…và các quá trình tạo thành sản phẩm phẩm phân hủy của chất bay hơi càng về sau thì càng rõ nét. Mặt khác tốc độ và cường độ các quá trình ấy phụ thuộc rất nhiều vào trạng thái của sản phẩm trước khi lạnh đông.
- Dung dịch keo sau khi làm lạnh đông thì không có khả năng khắc phục lại trạng thái ban đầu. Nước liên kết bị đóng băng làm cho protein bị biến tính, tốc độ làm lạnh nhanh và thời gian ngắn thì biến tính giảm, khi nhiệt đến -200C thì hầu như không biến tính nữa. Nước tự do thì có thể được hấp phụ lại, glycogen bị phân hủy thành acid lactic.
3.1.3. Biến đổi về vi sinh vật
Khi làm lạnh đông vi sinh vật và các enzyme bị kìm hãm, tác dụng thẩm thấu của nguyên sinh chất ở vi sinh vật bị giảm, nước trong tế bào của vi sinh vật bị đóng băng làm cho màng tế bào bị vỡ, một số vi sinh vật bị chết.
Ngoài ra khi thay đổi nhiệt đột ngột vi sinh vật bị shock mạnh và không có thời gian thích ứng với điều kiện lạnh thấp.
3.2. Những biến đổi chính trong quá trình làm lạnh đông nguyên liệu.
- Thể tích thủy sản tăng lên 10% (nước đóng băng làm tăng thể tích).
- Trong quá trình làm lạnh đông các tinh thể đá hình thành khi các tinh thể đá này lớn lên nó làm phá vỡ cấu trúc tế bào. Sau khi làm tan giá ở những tế bào bị tổn thương sẽ gây ra hiện tượng chảy nước dịch bào, vì vậy cần phải làm lạnh nhanh. Đặc biệt là trong vùng nhiệt độ tới hạn.
- Nếu thực phẩm sau khi lạnh đông được bảo quản ở nhiệt độ quá thấp thì những tinh thể đá được sắp xếp lại những tinh thể đá lớn sẽ tăng lên và những tinh thể đá nhỏ sẽ mất đi điều đó cũng làm phá vỡ cấu trúc tế bào.
- Nếu nhiệt độ bảo quản thường xuyên thay đổi sẽ dẫn tới hiện tượng tái kết tinh nước di chuyển dần vào những phần lạnh hơn bên trong làm cho các tinh thể đá ở đây lớn dần lên.
- Trong thiết bị lạnh sẽ có ẩm thấp vì nước bị ngưng tụ ở góc làm lạnh sản phẩm có thể bị khô đi và thể hiện sự “cháy lạnh” là nguyên nhân hình thành những màu xám trên bề mặt thực phẩm sau khi kết tinh sau khi làm tan giá để lại trên bể mặt sản phẩm những lỗ nhỏ, sâu. Sự cháy lạnh không có tính thuận nghịch, có nghĩa là nó không mất đi sau quá trính tan giá hay chế biến gây ra những biến đôỉ không mong muốn về mùi vị và cấu trúc.
- Nếu cháy lạnh ở mức độ nhẹ thì tạo ra trên bề mặt sản phẩm những đốm trắng, tạo ra hình thái bên ngoài không được chấp nhận song những biến đổi này dễ bị mất đi trong quá trình chế biến không gây biến đổi mùi vị và cấu trúc.
- Trong quá trình làm lạnh cũng gây ra hiện tượng mất trọng lượng do sự say hơi nước nhất là những thực phẩm không được bao gói.
Sản phẩm đông lạnh bị giảm trọng lượng do bốc hơi nước hoặc do thiệt hại lý học trong quá trình làm lạnh đông. Thiệt hại lý học có thể do xáo động trong khi lạnh đông khiến cho nhiều mãnh nhỏ bị vỡ vụn;chẳng hạn như khi sản phẩm bị hóa lỏng bởi luồng không khí mát. Hình thức thiệt hại khác là thủy sản dán chặt vào mâm cấp đông hoặc đai chuyền, làm tróc mất một phần trọng lượng
khi tách ra khoải mâm. Nếu xịt nước dưới mặt đáy sẽ giảm được thiệt hại này. Thiệt hại lý học trong một máy đông không đáng kể và không hơn 1% nếu thực hiện làm lạnh đông đúng cách. Riêng việc giảm trọng lượng do bốc hơi tùy vào các yếu tố như loại máy đông, thời gian lạnh đông,loại sản phẩm,cỡ dạng sản phẩm, tốc độ không khí và điều kiện vận hành máy.
Hao hụt do bốc hơi trong máy đông bản phẳng không nhiều bằng hao hụt do đông trong máy đông quạt gió,và máy dùng hơi lạnh trực tiếp như nitơ hay cacbonic. Tuy nhiên,việc giảm trọng lượng sản phẩm trong máy đông nitơ cacbonic sẽ thấp do thơi gian lạnh đông ngắn quá.
Mức giảm trọng lượng ở thủy sản nhỏ cao hơn ở thủy sản lớn. Tỷ suất hao hụt tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt, mà cá nhỏ có tổng diện tích bề mặt lớn hơn cá lớn. Ngoài ra, cá đông từng con hao hụt nhiều hơn cá đông dạng bánh khối.
Bao gói cá khi lạnh đông cũng giảm hao hụt rất nhiều, nhưng nếu bao gói không chặt, trọng lượng vẫn bị hao hụt do bốc hơi bề mặt bên trong lớp bao gói. Gói sản phẩm sẽ vẫn còn nguyên trọng lượng nhưng bên trong lượng nước dã bị tách ra bớt.
3.3. Biến đổi chất lượng thủy sản sau khi chết
3.3.1. Tổng quát các biến đổi thủy sản sau khi chết.
Thủy sản sau khi chết xảy ra hàng loạt biến đổi phức tạp đặc biệt là các biến đổi sâu sắc về hóa học, đó là các quá trình phân giải phân hủy tự nhiên làm cho nguyên liệu biến chất hoàn toàn không thể sử dụng được nữa.
Sự biến đổi của động vật thủy sản sau khi chết bao gồm các quá trình cơ bản sau đây:
- Sự tiết nhớt ra ngoài cơ thể (đối với cá và vài loài khác).
- Sự tê cứng của cơ thịt
- Sự mềm hóa trở lại – tác dụng tự phân giải
- Sự thối rữa.
Tiết nhớt
Loài cá và một số động vật thủy sản khi còn sống luôn tiết nhớt ra ngoài cơ thể để bảo vệ lớp da ngoài, chống sự xâm nhập của bên ngoài vào cơ thể và để giảm sự ma sát khi bơi lội, những động vật thủy sản hay chui rúc ở dưới lớp bùn thì tiết nhiều nhớt. Sau khi chết chúng vẫn tiếp tục tiết nhớt cho đến khi tê cứng và lượng nhớt cũng tăng dần, đó là sự tự vệ cuối cùng của chúng. Trong chất nhớt cá có nhiều chất dinh dưỡng, phần lớn có đặc tính protein. Chính vì vậy mà chất nhớt tiết ra từ cá là môi trường rất thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật. Sau khi động vật thủy sản chết, kháng thể của chúng không còn, vi khuẩn bám ở ngoài da gặp môi trường tốt sẽ phát triển rất nhanh và xâm nhập vào cơ thể. Sự phân hủy chất nhớt làm cho chất nhớt nhão nát ra và biến dần từ trạng thái trong suốt sang vẫn đục, chuyển màu xám và tiếp tục là quá trình
thối rữa xảy ra nhanh chóng gây mùi khó chịu.
Sự tê cứng
Ngay sau khi chết, cơ thịt cá duỗi hoàn toàn và kết cấu mềm mại, đàn hồi thường kéo dài trong vài giờ, sau đó cơ sẽ co lại. Khi cơ trở nên cứng đờ và toàn bộ cơ thể cá khó uốn cong thì cá đang ở trạng thái tê cứng. Trạng thái này thường kéo dài trong một ngày hoặc dài hơn, sau đó hiện tượng tê cứng kết thúc. Khi kết thúc trạng thái tê cứng, cơ duỗi ra và trở nên mềm mại nhưng không còn đàn hồi như tình trạng trước khi tê cứng.Phương pháp đập và giết chết cá cũng ảnh hưởng đến thời điểm bắt đầu hiện tượng tê cứng. Phương pháp giết cá bằng cách giảm nhiệt (cá bị giết chết trong nước đá lạnh) làm cho sự tê cứng xuất hiện nhanh, còn khi đập vào đầu cá thì thời điểm bắt đầu tê cứng sẽ đến chậm, có thể đến 18 giờ.
Loài cá sống ở tầng nổi như cá thu, ngừ, trích.. chúng hoạt động nhiều và men trong cơ thể chúng cũng hoạt động mạnh nên sau khi chết tê cứng rất sớm và thời gian tê cứng cũng rất ngắn. Động vật hoạt động nhiều sẽ làm cho năng lượng dự trữ trong cơ thịt giảm xuống nhất là khi hoạt động mạnh liên tục. Vì vậy phương pháp đánh bắt và giết chết có ảnh hưởng trực tiếp đến năng lượng dự trữ. Ví dụ cá đánh bằng lưới vét vùng vẫy nhiều trong lưới vì thế chúng rất chóng bị co cứng và thời gian co cứng cũng ngắn, nhưng cá câu thì trái lại. Sau khi bắt nên giết chết ngay, không nên để nó giãy giụa nhiều sẽ làm tiêu hao năng lượng dự trữ.
Cá sau khi đánh bắt giết chết bảo quản vận chuyển cần cẩn thận nhẹ nhàng, không làm cho cá bị tổn thương thì thì sự tê cứng sẽ đến muộn và quá tình tê cứng cũng kéo dài.
Tự phân giải (mềm hóa)
Cá sau khi tê cứng dần dần trở lại mềm, ta gọi đó là sự tự phân giải hoặc là quá trình “tự tiêu”. Quá trình này do các enzym nội tại trong cá hoạt động phân giải. Khiđộng vật còn sống do sự tồn tại của kháng thể nên enzym không hoạt động tự phân giải các tổ chức của mình, nhưng khi động vật đã chết, sức chống đỡ mất đi nên hoạt động của enzym trở nên dễ dàng.
Quá trình tự phân giải bắt đầu từ khi cá còn tê cứng. Trong quá trình này có nhiều loại enzym tham gia. Trong quá trình tự phân giải các tổ chức cơ thịt có nhiều thay đổi về lý hóa, trong đó chủ yếu là sự phân giải protein. Cơ thịt trở nên mềm mại, hương vị thơm tươi, có độ ẩm lớn và dễ tiêu hóa hơn. Cùng với sự phân giải thường có thêm quá trình thối rữa. Trong thực tế hai quá trình đó thường lẫn lộn với nhau, đặc biệt đối với thịt động vật thủy sản thì lại càng khó phân biệt.
Quá trình tự phân giải sẽ làm tăng thêm hương vị của cơ thịt, để phát huy ưu điểm đó, chúng ta cần tiến hành quá trình tự phân giải ở nhiệt độ dương thấp (khoảng từ 1-4oC) để hạn sự xâm nhập và phát triển của vi sinh vật gây thối.
do vi sinh vật gây nên, sản vật của quá trình phân giải cuối cùng là axit amin, các chất đạm hòa tan; còn thối rữa là những sản vật cấp thấp thối nát. Nếu không có quá trình thối rữa thì quá trình phân giải sẽ không tăng lên vô hạn mà đến một mức độ nào đó sẽ đạt đến trạng thái cân bằng (do enzym không hoạt động được nữa). Do đó quá trình phân giải thường làm tăng thêm mùi vị của thịt động vật trên cạn, nhưng đối với động vật thủy sản thường lẫn với quá trình thối rửa nên nếu để qua quá trình tự phân giải có khi lại làm giảm phẩm chất.
Quá trình tự phân giải tuy làm cho cá biến từ cứng sang mềm nhưng cá vẫn còn tươi tốt. Đối với cá tầng nổi như cá thu, ngừ tác dụng tự phân giải nhanh hơn loài cá tầng đáy như cá bơn, nguyên nhân cũng do men gây ra.
-
Thối rữa
Nguyên liệu thủy sản sau khi chết thì men trong cơ thịt sẽ tiến hành quá trình phân giải, đồng thời lúc đó vi sinh vật sẽ phân hủy các sản vật của quá trình phân giải thành những sản phẩm cấp thấp làm cho nguyên liệu biến chất hư hỏng, đó gọi là quá trình thối rữa.
Vi sinh vật có 2 nhóm, một nhóm là những vi sinh vật tồn tại trong nguyên liệu trong quá trình sinh sống, còn một loại là do lây nhiễm trong quá trình bảo quản chế biến. Vi sinh vật được tìm thấy trên toàn bộ mặt ngoài (da, mang cá) và cả trong ruột của cá sống và cá vừa đánh bắt. Cá sau khi chết, gặp điều kiện thuận lợi thì các loại vi sinh vật phát triển rất nhanh.
Sự thối rữa của động vật thủy sản bắt đầu là do vi khuẩn kỵ khí ký sinh trong cơ thể động vật còn sống. Khi chết do điều kiện thích hợp như nhiều chất dinh dưỡng, nhiều nước, không có ánh sáng mặt trời và ít không khí vi khuẩn kỵ khí bắt đầu phát triển từ trong nội tạng ăn dần ra cơ thịt. Đồng thời vi khuẩn hiếu khí ở trên da cá, vảy chúng sẽ xâm nhập vào cơ thịt bên trong.
Thời gian xâm nhập của vi khuẩn vào cơ thịt khoảng 24-60 giờ. Biểu hiện bên ngoài đầu tiên của cá là mang mất màu, xẫm lại, chất nhớt trên da đục ngầu, vảy dễ bong tróc, có mùi hôi thối.
Dưới điều kiện thích hợp các loài cá nói chung chỉ 1-2 ngày là thối rữa, ở các loài khác nhau tốc độ thối rửa có khác nhau. Tốc độ thối của các loại cá thịt đỏ nhanh hơn loại trắng. Tốc độ thối rữa còn phụ thuộc vào cấu trúc và các thành phần trong cá mà trước hết là hàm lượng nước trong thịt cá, cá ít nước thì tốc độ thối sẽ chậm hơn cá nhiều nước. Cá ngâm trong nước sẽ chóng thối hơn để ngoài không khí.
Nhiệt độ là nhân tố ảnh hưởng rất quan trọng đến quá trình thối rửa thủy sản. Trong điều kiện và phạm vi nhất định, tốc độ thối rữa tỷ lệ thuận với nhiệt độ, điều đó là do khi gặp nhiệt độ thích hợp enzym trong cá sẽ hoạt động mạnh và vi sinh vật phát triển nhanh chóng phân huỷ các thành phần của cá gây thối rữa mạnh. Do đó dùng nhiệt độ thấp để bảo quản cá và các
động thực vật thuỷ sản khác rất tốt.
Số lượng vi sinh vật càng nhiều thì quá trình thối rữa diễn ra càng nhanh. Do đó trong quá trình bảo quản nguyên liệu cần tránh các yếu tố gây ô nhiễm vi sinh vật. Vì vậy trước lúc tiến hành bảo quản hoặc chế biến cần thiết phải rửa sạch nguyên liệu đặc biệt là ở mang và ở nội tạng để loại trừ phần lớn vi sinh vật, sẽ giảm được quá trình thối rữa.
3.4. Những biến đổi của nguyên liệu trong quy trình chế biến cá tra phi lê đông lạnh. 3.4.1. Biến đổi cảm quan
Những biến đổi ở cá tươi nguyên liệu
Trong quá trình bảo quản, những biến đổi đầu tiên của cá về cảm quan liên quan đến biểu hiện bên ngoài và kết cấu.
Biến đổi nghiêm trọng nhất là sự bắt đầu mạnh mẽ của quá trình tê cứng. Ngay sau khi chết, cơ thịt cá duỗi hoàn toàn và kết cấu mềm mại, đàn hồi thường chỉ kéo dài trong vài giờ, sau đó cơ sẽ co lại. Khi cơ trở nên cứng, toàn bộ cơ thể cá khó uốn cong thì lúc này cá đang ở trạng