Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Thực phẩm giữ vai trò thiết yếu trong việc cung cấp năng lượng và duy trì sức khỏe con người. Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu tiêu thụ các dòng thực phẩm sạch, giàu dinh dưỡng và tiện lợi ngày càng tăng cao. Trong nguồn lợi thủy đặc sản, ếch đồng (Rana tigrina) là nguồn nguyên liệu quen thuộc, có giá trị kinh tế và dinh dưỡng cao. Thịt ếch có đặc tính nạc, mềm ngọt, giàu protein (20 g/100 g), hàm lượng chất béo thấp (1,1 g/100 g), cung cấp nhiều khoáng chất (canxi, phốt pho, sắt, kali, natri, magiê) và các vitamin (A, nhóm B, D, E, biotin, carotene). Trong y học cổ truyền, thịt ếch có vị ngọt, tính hàn, không độc, hỗ trợ bồi bổ cơ thể, tăng cường thể lực, an thai, lợi tiểu, hỗ trợ điều trị chứng suy dinh dưỡng và cam tích ở trẻ em.

Mặc dù nguồn nguyên liệu ếch đồng tương đối dồi dào và ổn định, các sản phẩm chế biến sẵn từ thịt ếch trên thị trường hiện nay vẫn chưa đa dạng, chủ yếu tiêu thụ ở dạng thịt tươi sống. Do đó, việc nghiên cứu phát triển sản phẩm chà bông thịt ếch kết hợp với phụ liệu bản địa nhằm tạo ra sản phẩm ăn liền có giá trị dinh dưỡng cao, tiện lợi và kéo dài thời gian sử dụng là vấn đề có tính thực tiễn cao.

Đề tài đặt ra hai mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

  1. Tạo ra sản phẩm chà bông thịt ếch đạt yêu cầu chất lượng về cảm quan và hóa lý.
  2. Đa dạng hóa các sản phẩm chà bông ếch mang hương vị đặc trưng, đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng và nâng cao giá trị thương phẩm cho nguồn nguyên liệu ếch.

Nhiệm vụ nghiên cứu được triển khai qua ba nội dung:

  1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ gia vị phối trộn (đường, muối, bột ngọt, nước mắm) đến chất lượng sản phẩm.
  2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy và độ ẩm dừng đến màu sắc, cấu trúc và chất lượng cảm quan của sản phẩm.
  3. Khảo sát tỷ lệ bổ sung lá chúc (Citrus hystrix) đến chất lượng cảm quan của chà bông thịt ếch.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Thịt ếch tươi sống thu mua tại chợ Long Xuyên (An Giang), lá chúc tươi, các loại gia vị thông dụng (đường tinh luyện, muối ăn, bột ngọt, nước mắm).
  • Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm thuộc Khoa Nông nghiệp và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học An Giang - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được thực hiện từ tháng 12/2021 đến tháng 05/2022.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của nghiên cứu dựa trên các nguyên lý chế biến thực phẩm, tính chất hóa lý của thịt ếch, đặc tính tạo hương của lá chúc, cùng các quá trình nhiệt và truyền ẩm trong sản xuất sản phẩm sấy dạng sợi:

  • Nguyên liệu thịt ếch: Phân tích dựa trên giá trị dinh dưỡng theo Bảng thành phần dinh dưỡng thực phẩm Việt Nam (2000) với hàm lượng nước 74,8 g, đạm 20 g, khoáng canxi 22 mg và sắt 1,2 mg trên 100 g thịt.
  • Tiêu chuẩn gia vị: Đường saccharose tuân thủ TCVN 6958:2001 (hàm lượng đường $\ge 99,8%$, độ ẩm $\le 0,05%$); muối ăn NaCl tuân thủ TCVN 3974:1984; chất điều vị monosodium glutamate.
  • Phụ liệu lá chúc (Citrus hystrix): Cây chúc (chanh Thái, chanh Kaffir) là loại cây đặc hữu vùng Bảy Núi (Tri Tôn, Tịnh Biên, An Giang). Lá chúc chứa hàm lượng tinh dầu cao, mùi thơm nồng the đặc trưng, có khả năng khử mùi tanh của thịt động vật giàu đạm và tạo hương vị đặc sắc.
  • Cơ chế các quá trình công nghệ:
    • Quá trình phối trộn: Tạo liên kết hấp phụ và thẩm thấu gia vị vào sợi cơ thịt.
    • Quá trình sao (rang): Quá trình truyền nhiệt đối lưu và dẫn nhiệt ở 150°C trong 15 phút, kích hoạt phản ứng Maillard (melanoidin) giữa amino acid và đường khử để tạo màu vàng nâu và mùi thơm đặc trưng, đồng thời đưa độ ẩm ban đầu xuống mức 15–30%.
    • Quá trình sấy: Động học sấy qua ba giai đoạn (đốt nóng, đẳng tốc, giảm tốc), truyền khối ẩm từ tâm ra bề mặt theo gradient ẩm và gradient nhiệt độ, giảm hoạt độ nước ($a_w$) nhằm ức chế vi sinh vật.
    • Bao bì: Sử dụng bao bì nhựa polyethylen terephtalat (PET) có độ bền cơ học cao, chống thấm khí $O_2$, $CO_2$ và chống ẩm tốt.

Phương pháp nghiên cứu thực tế:

  • Bố trí thí nghiệm: Áp dụng phương pháp bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) với 2–3 lần lặp lại cho từng nghiệm thức.
  • Phương pháp phân tích ẩm: Sấy mẫu tại 105°C đến khối lượng không đổi theo nguyên lý bay hơi nước tự do và nước liên kết yếu.
  • Phương pháp đo màu: Đo giá trị màu sắc $L^$ (độ sáng), $a^$ (sắc đỏ/lục), $b^*$ (sắc vàng/lam) bằng thiết bị so màu quang phổ tại 3 vị trí khác nhau trên mỗi mẫu.
  • Phương pháp đánh giá cảm quan: Sử dụng phương pháp cho điểm theo thang điểm 5 cho từng chỉ tiêu đơn lẻ (màu sắc, mùi, vị, cấu trúc) và thang điểm Hedonic 9 bậc để đánh giá mức độ ưa thích chung (MĐƯT).
  • Phương pháp tính hiệu suất thu hồi: Xác định tỷ lệ phần trăm khối lượng sản phẩm thu được qua các công đoạn xử lý, hấp, tách xương, sao và sấy.
  • Xử lý số liệu: Số liệu thực nghiệm được xử lý thống kê bằng phần mềm Statgraphics Centurion XV thông qua phân tích phương sai ANOVA một nhân tố và hai nhân tố, so sánh sự khác biệt giữa các nghiệm thức bằng phép thử LSD (Least Significant Difference) ở mức ý nghĩa 95% ($p \le 0,05$).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương 1 trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ tiềm năng của nguồn nguyên liệu ếch đồng và xu hướng tiêu dùng thực phẩm tiện lợi, dinh dưỡng cao. Tác giả xác định rõ mục tiêu chế biến chà bông thịt ếch, thiết lập ba nội dung thí nghiệm trọng tâm và khẳng định tính mới của đề tài: đa dạng hóa sản phẩm chế biến từ thịt ếch, khai thác phụ liệu lá chúc đặc trưng của địa phương An Giang và tạo tiền đề khoa học cho các nghiên cứu phát triển sản phẩm tương tự.

Chương 2: Lược khảo tài liệu

Chương 2 tổng hợp cơ sở lý luận và các tài liệu khoa học liên quan đến đề tài:

  • Tổng quan nguyên liệu ếch: Phân loại sinh học, đặc điểm sống của loài Rana tigrina, thành phần dinh dưỡng và công dụng đối với sức khỏe (hỗ trợ giảm cân nhờ lượng calo và chất béo thấp, bổ sung kali, natri, sắt và tăng cường chức năng cơ bắp).
  • Tổng quan gia vị và phụ liệu: Đặc tính hóa học của đường saccharose, muối ăn NaCl, chất điều vị mì chính (monosodium glutamate) và đặc tính sinh học, tinh dầu của lá chúc vùng Bảy Núi.
  • Cơ sở các quá trình chế biến: Phân tích sâu nguyên lý biến đổi vật lý, hóa học, hóa sinh và vi sinh vật của quá trình phối trộn, quá trình sao rang (phản ứng caramen hóa, phản ứng Maillard) và quá trình sấy (động học sấy, phương trình cân bằng ẩm, hiện tượng dẫn nhiệt ẩm $m_{\Delta t}$ và độ dẫn ẩm $m_{\Delta w}$).
  • Tổng quan bao bì PET: Tính chất quang học, tính chống thấm và độ an toàn vệ sinh thực phẩm khi bao gói chà bông.
  • Nghiên cứu tiền nhiệm: Kế thừa kinh nghiệm phối trộn và chế độ sấy từ các công trình nghiên cứu chà bông cá tra (Nguyễn Thị Thắm, 2010), chà bông cá lau kiếng (Phạm Duy Bách, 2009) và chà bông nấm bào ngư bổ sung lá chúc (Trần Thanh Nam, 2019).

Chương 3: Phương tiện và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 mô tả chi tiết địa điểm nghiên cứu (Khu thực hành thí nghiệm Trường Đại học An Giang), nguồn gốc nguyên liệu, các trang thiết bị sử dụng (tủ sấy UFL 10 Plus, máy so màu quang phổ, cân điện tử, bếp điện từ).

Tác giả thiết lập quy trình sản xuất dự kiến gồm 11 công đoạn nối tiếp: Tiếp nhận ếch tươi $\rightarrow$ Xử lý loại bỏ đầu, da, nội tạng $\rightarrow$ Hấp chín (20 phút) $\rightarrow$ Để nguội $\rightarrow$ Tách xương lấy thịt $\rightarrow$ Làm tơi sợi cơ $\rightarrow$ Phối trộn gia vị (ướp 30 phút) $\rightarrow$ Sao trên bếp điện (150°C trong 15 phút) $\rightarrow$ Bổ sung lá chúc cắt nhỏ $\rightarrow$ Sấy khô $\rightarrow$ Bao gói trong hộp PET.

Quy trình bố trí 3 thí nghiệm thực nghiệm:

  • Thí nghiệm 1: Nghiên cứu 2 nhân tố gồm tỷ lệ đường (4%, 6%, 8%) và tỷ lệ muối (2%, 3%, 4%) với mức cố định 0,5% bột ngọt và 4% nước mắm (tổng cộng 9 nghiệm thức, lặp lại 2 lần = 18 mẫu).
  • Thí nghiệm 2: Nghiên cứu 2 nhân tố gồm nhiệt độ sấy (60°C, 70°C, 80°C) và độ ẩm dừng (12%, 14%, 16%) trên mẫu tối ưu từ Thí nghiệm 1 (18 mẫu).
  • Thí nghiệm 3: Nghiên cứu 1 nhân tố tỷ lệ lá chúc bổ sung (1%, 2%, 3%, 4%) trên mẫu tối ưu từ Thí nghiệm 1 và 2 (8 mẫu).
[Tiếp nhận ếch tươi]
    [Để nguội]
   [Làm tơi cơ]
   [Thành phẩm]

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 phân tích chi tiết dữ liệu thực nghiệm qua các bảng thống kê và thảo luận cơ chế khoa học:

  • Tác động của tỷ lệ gia vị: Nồng độ đường và muối có ảnh hưởng quyết định đến điểm cảm quan vị, mùi, màu sắc và mức độ ưa thích. Mẫu phối trộn 4% đường và 3% muối đạt điểm cảm quan cao nhất ở tất cả các chỉ tiêu (vị: 4,5; màu: 4,5; mùi: 4,4; MĐƯT: 8,8), khác biệt có ý nghĩa thống kê ($p \le 0,05$) so với các mẫu có hàm lượng đường cao (6%, 8%) hoặc hàm lượng muối lệch chuẩn (2%, 4%).
  • Tác động của nhiệt độ sấy và độ ẩm dừng đến màu sắc ($L^, a^, b^*$):
    • Giá trị độ sáng $L^$ đạt cao nhất tại 70°C và độ ẩm dừng 14% ($L^ = 61,5$). Sấy ở 80°C hoặc đưa ẩm dừng xuống 12% làm giảm độ sáng do phản ứng sẫm màu Maillard và hiện tượng caramen hóa diễn ra mạnh khi kéo dài thời gian gia nhiệt.
    • Giá trị $a^$ (-0,93) và $b^$ (14,22) tại chế độ sấy 70°C, ẩm dừng 14% tạo cho sản phẩm màu vàng sáng tự nhiên, không bị nhạt màu (như ở 60°C) hay chuyển sang nâu sậm (như ở 80°C).
  • Tác động đến chất lượng cảm quan: Nhiệt độ 70°C kết hợp độ ẩm dừng 14% cho điểm cảm quan vượt trội (màu sắc 4,5; cấu trúc 4,6; mùi 4,3; vị 4,4; MĐƯT 8,2). Tại độ ẩm dừng 12%, chà bông bị khô cứng; ở 16%, sợi chà bông còn ẩm ướt, cấu trúc mềm dai và nguy cơ hư hỏng cao.
  • Hiệu suất thu hồi: Hiệu suất thu hồi giảm dần qua từng công đoạn do sự mất nước và loại bỏ phụ phẩm. Khối lượng nguyên liệu đùi ếch cho hiệu suất thu hồi thành phẩm cuối cùng đạt 26,2%, cao hơn rõ rệt so với nguyên liệu ếch nguyên con (15,0%).
  • Tác động của tỷ lệ lá chúc: Bổ sung 2% lá chúc cho điểm cảm quan mùi đạt 4,5, vị đạt 4,6 và mức độ ưa thích đạt 7,7. Tỷ lệ 1% cho mùi vị quá nhẹ; tỷ lệ 3% và 4% làm sản phẩm bị hăng gắt và xuất hiện vị đắng chát do nồng độ tinh dầu quá cao.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ các thông số kỹ thuật tối ưu để xây dựng quy trình công nghệ chuẩn và đề xuất các hướng nghiên cứu bổ sung nhằm hoàn thiện sản phẩm ở quy mô thực tế.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã xác lập bộ thông số kỹ thuật chuẩn hóa cho quy trình sản xuất chà bông thịt ếch bổ sung lá chúc:

Thông số công nghệ Giá trị tối ưu được xác lập Đánh giá chất lượng sản phẩm
Công thức phối trộn gia vị - Đường tinh luyện: 4%
- Muối ăn: 3%
- Bột ngọt: 0,5%
- Nước mắm: 4%
(tính theo khối lượng thịt ếch đã làm tơi)		 Vị mặn ngọt hài hòa, đậm đà, khử sạch mùi tanh của nguyên liệu tươi, không bị gắt đường. Điểm cảm quan vị: 4,5/5; MĐƯT: 8,8/9.
Chế độ sao sơ bộ 150°C trong 15 phút trên bếp điện Thoát ẩm nhanh, đưa độ ẩm xuống 15–30%, định hình sợi cơ và khơi mào phản ứng tạo màu Maillard.
Chế độ sấy - Nhiệt độ sấy: 70°C
- Độ ẩm dừng: 14%
- Hoạt độ nước: $a_w = 0,557 \pm 0,005$		 Sợi chà bông có cấu trúc tơi xốp, giòn dai nhẹ; màu sắc vàng sáng ($L^* = 61,5; a^* = -0,93; b^* = 14,22$). Điểm cấu trúc: 4,6/5; MĐƯT: 8,2/9.
Tỷ lệ phụ liệu lá chúc 2% khối lượng lá chúc thái nhỏ Mùi thơm the mát đặc trưng, không bị đắng chát, hòa quyện với mùi thịt ếch sấy. Điểm mùi: 4,5/5; vị: 4,6/5; MĐƯT: 7,7/9.

Hiệu suất thu hồi qua các công đoạn chế biến:

Dạng nguyên liệu ban đầu Sau khi hấp (%) Tách xương (%) Sau công đoạn sao (%) Sản phẩm sau sấy (%)
Ếch nguyên con 41,8 30,8 21,5 15,0
Phần đùi ếch 66,8 52,5 38,2 26,2

Đóng góp của khóa luận:

  • Cung cấp dữ liệu thực nghiệm có hệ thống về sự biến đổi màu sắc ($L^, a^, b^*$), cấu trúc và tính chất cảm quan của sợi cơ thịt ếch dưới tác động của nhiệt độ và sự tách ẩm.
  • Kết hợp thành công nguồn nguyên liệu giàu đạm (thịt ếch) với loại lá gia vị bản địa đặc trưng của vùng Bảy Núi (lá chúc), tạo ra dòng sản phẩm thực phẩm tiện lợi mới, nâng cao giá trị gia tăng cho chuỗi nông sản địa phương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận chỉ ra một số hạn chế do điều kiện thời gian và trang thiết bị thực nghiệm:

  • Chưa thực hiện được việc khảo sát và theo dõi độ ổn định chất lượng, sự biến đổi vi sinh vật và các chỉ số hóa học trong quá trình bảo quản thực tế của sản phẩm theo thời gian.
  • Chưa đánh giá ảnh hưởng của các phương pháp và thời gian cơ học đánh tơi thịt đến độ đồng đều và độ bông xốp của sợi chà bông.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả đề xuất:

  1. Khảo sát phương pháp và thời gian đánh tơi thịt tối ưu để cải thiện cấu trúc tơi xốp của chà bông.
  2. Đánh giá sự biến đổi chi tiết của các thành phần dinh dưỡng cơ bản (lipid, protein, khoáng chất) dưới ảnh hưởng của các chế độ sao và sấy khác nhau.
  3. Tiến hành theo dõi thời hạn bảo quản sản phẩm chà bông ếch đóng gói trong bao bì PET ở các điều kiện nhiệt độ và môi trường khác nhau.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên ngành cho:

  • Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Đảm bảo chất lượng & An toàn thực phẩm, Chế biến Thủy hải sản: Tham khảo phương pháp bố trí thí nghiệm thực phẩm dạng sợi sấy khô, phương pháp đánh giá cảm quan kết hợp đo màu quang phổ ($L^, a^, b^*$), và kỹ thuật phân tích số liệu ANOVA/LSD trên Statgraphics.
  • Các cơ sở sản xuất và doanh nghiệp chế biến thực phẩm: Sử dụng trực tiếp quy trình công nghệ, công thức phối chế gia vị và thông số sấy để triển khai sản xuất thử nghiệm các dòng sản phẩm chà bông đặc sản từ ếch hoặc các loại thịt thủy sản khác.
  • Nghiên cứu ứng dụng nông sản địa phương: Cung cấp tài liệu thực chứng về tỷ lệ và phương pháp phối trộn lá chúc tươi trong chế biến thực phẩm mà không gây hiện tượng đắng chát.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao tỷ lệ gia vị 4% đường và 3% muối được lựa chọn thay vì các mức cao hơn như 6%–8% đường hay 4% muối?
Khi tăng tỷ lệ đường lên 6% và 8%, vị ngọt lấn át vị ngọt tự nhiên của thịt ếch, đồng thời thúc đẩy phản ứng Maillard diễn ra quá mức trong quá trình sấy khiến sản phẩm dễ sậm màu và điểm cảm quan thấp. Tỷ lệ muối 2% khiến chà bông có vị nhạt, trong khi 4% muối làm sản phẩm có màu quá sậm và vị mặn gắt. Tỷ lệ 4% đường và 3% muối tạo sự hài hòa tối ưu giữa vị mặn, ngọt, màu sắc sáng và mức độ ưa thích cao nhất (8,8/9).

2. Nhiệt độ sấy 70°C và độ ẩm dừng 14% có ưu thế gì vượt trội so với các chế độ sấy 60°C và 80°C?
Sấy ở 60°C kéo dài thời gian thoát ẩm, sản phẩm có màu nhạt ($L^* = 59,7$), cấu trúc dai và điểm cảm quan thấp. Sấy ở 80°C làm bay hơi các hợp chất mùi thơm tự nhiên, xuất hiện mùi khét nhẹ, màu sậm và giá trị $L^$ giảm còn 59,4. Sấy tại 70°C với độ ẩm dừng 14% giữ được độ sáng tốt nhất ($L^ = 61,5; b^* = 14,22$), cấu trúc sợi giòn xốp và đạt hoạt độ nước an toàn ($a_w = 0,557 \pm 0,005$).

3. Tại sao tỷ lệ bổ sung lá chúc ở mức 2% là tối ưu nhất?
Lá chúc chứa hàm lượng tinh dầu cao và có vị chua the. Ở mức bổ sung 1%, mùi thơm của lá chúc rất nhẹ, chưa đủ làm nổi bật hương vị đặc trưng. Ở mức 3% và 4%, lượng tinh dầu quá nhiều gây mùi hăng gắt và sinh ra vị đắng chát làm giảm điểm cảm quan vị. Mức 2% đem lại mùi thơm the dịu, vị the thanh vừa phải và hòa quyện với vị ngọt bùi của thịt ếch.

4. Hiệu suất thu hồi giữa việc sử dụng nguyên con và chỉ lấy phần đùi ếch khác nhau như thế nào?
Hiệu suất thu hồi thành phẩm chà bông sau sấy từ ếch nguyên con đạt 15,0%, trong khi từ nguyên liệu đùi ếch đạt 26,2%. Sự chênh lệch này do ếch nguyên con phải loại bỏ nhiều phần phế phẩm như đầu, da, xương sống và nội tạng (chiếm tỷ lệ lớn), còn phần đùi ếch tập trung khối lượng cơ nạc chắc, ít mỡ và tỷ lệ thịt/xương cao.

5. Thiết bị đo màu quang phổ được ứng dụng như thế nào trong đề tài?
Thiết bị đo màu được sử dụng để định lượng màu sắc sản phẩm qua hệ màu ba chiều Hunter: giá trị $L^$ biểu thị độ sáng (từ 0: đen đến 100: trắng), $a^$ biểu thị trục màu xanh lục/đỏ và $b^*$ biểu thị trục màu lam/vàng. Phép đo thực hiện ở 3 vị trí trên mỗi mẫu để kiểm soát chính xác mức độ biến đổi màu trong các chế độ sấy.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Ngô Trọng Hửu đã xây dựng thành công quy trình công nghệ chế biến sản phẩm chà bông thịt ếch bổ sung lá chúc đạt tiêu chuẩn cảm quan và kỹ thuật. Kết quả thực nghiệm xác lập các thông số tối ưu gồm: tỷ lệ phối trộn gia vị (4% đường, 3% muối, 0,5% bột ngọt, 4% nước mắm), chế độ sao 150°C trong 15 phút, chế độ sấy 70°C đến độ ẩm dừng 14%, và tỷ lệ bổ sung lá chúc 2%. Đề tài mang tính ứng dụng thực tiễn cao, góp phần đa dạng hóa các sản phẩm ăn liền giàu dinh dưỡng từ nguồn thủy sản nước ngọt và khai thác hiệu quả phụ liệu nông nghiệp đặc trưng của địa phương.