Đồ án hcmute khảo sát ảnh hưởng của vitamin c lên sự ức chế enzyme polyphenoloxydase và sự thay đổi chất lượng tôm thẻ chân trắng trong bảo quản lạnh

Đồ án nghiên cứu hcmute khảo sát ảnh hưởng của vitamin c lên sự ức chế enzyme polyphenoloxydase và sự thay đổi chất, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh

• Tác giả: Phạm Thị Ánh Hồng
• Người hướng dẫn: TS. Phan Thị Anh Đào
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Khảo Sát Ảnh Hưởng Của Vitamin C Lên Sự Ức Chế Enzyme Polyphenoloxydase Và Sự Thay Đổi Chất Lượng Tôm Thẻ Chân Trắng Trong Bảo Quản Lạnh
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về tôm thẻ chân trắng
• 1.2. Đặc điểm sinh học
• 1.3. Thành phần hóa học
• 1.4. Giá trị kinh tế
• 1.5. Các biến đổi trong quá trình bảo quản lạnh tôm thẻ chân trắng
• 1.6. Tổng quan về enzyme polyphenoloxydase (PPO)
• 1.7. Các phương pháp bảo quản tôm
• 1.8. Tổng quan về vitamin C
• 1.9. Định hướng nghiên cứu
• 1.10. Tình hình nghiên cứu ứng dụng phụ gia bảo quản tôm đông lạnh
• 1.11. Định hướng nghiên cứu sử dụng vitamin C trong bảo quản tôm đông lạnh
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 2.1. Nguyên liệu: Tôm thẻ chân trắng
• 2.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5. Trích ly enzyme PPO từ phần đầu ngực của tôm thẻ chân trắng và thử hoạt tính ức chế PPO của vitamin C
• 2.6. Khảo sát nồng độ vitamin C tối ưu sử dụng trong bảo quản tôm
• 2.7. Ứng dụng nồng độ vitamin C tối ưu trong bảo quản tôm
• 2.8. Xác định các chỉ tiêu vi sinh
• 2.9. Xác định các chỉ tiêu hóa lý
• 2.10. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả trích ly enzyme PPO
• 3.2. Kết quả xác định khối lượng phân tử PPO
• 3.3. Kết quả xác định hoạt độ PPO
• 3.4. Kết quả xác định hoạt tính khử của vitamin C
• 3.5. Kết quả xác định khả năng ức chế enzyme PPO của vitamin C
• 3.6. Kết quả tối ưu nồng độ vitamin C ứng dụng trong bảo quản tôm
• 3.7. Kết quả xác định pH
• 3.8. Kết quả xác định khả năng ức chế quá trình peroxide hóa lipid bằng phương pháp TBARS
• 3.9. Kết quả đánh giá cảm quan điểm biến đen
• 3.10. Kết quả so sánh mẫu vitamin C tối ưu với mẫu đối chứng và mẫu phụ gia SMS
• 3.11. Kết quả xác định sự thay đổi pH
• 3.12. Kết quả xác định giá trị TBARS
• 3.13. Kết quả đánh giá cảm quan biến đen
• 3.14. Kết quả xác định các chỉ tiêu vi sinh
• 3.15. Kết quả xác định các chỉ tiêu hóa lý
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 4.1. Định hướng nghiên cứu
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về vitamin C

Vitamin C, hay còn gọi là axit ascorbic, là một vitamin thiết yếu cho cơ thể con người. Nó đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh học, bao gồm tổng hợp collagen, hấp thụ sắt và hoạt động như một chất chống oxy hóa. Trong ngành thực phẩm, vitamin C được sử dụng rộng rãi như một chất bảo quản tự nhiên, giúp ngăn chặn sự oxy hóa và kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm. Nghiên cứu cho thấy tác dụng của vitamin C trong việc ức chế hoạt động của enzyme polyphenoloxydase (PPO), một enzyme gây ra hiện tượng biến đen ở thực phẩm, đặc biệt là trong tôm thẻ chân trắng. Việc sử dụng vitamin C trong bảo quản tôm không chỉ giúp duy trì chất lượng mà còn cải thiện giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Theo một nghiên cứu, nồng độ vitamin C tối ưu cho việc bảo quản tôm thẻ chân trắng là 0,05%, cho thấy khả năng ức chế hoạt động của enzyme polyphenoloxydase và giảm thiểu sự phát triển của vi sinh vật gây hại.

1.1. Cơ chế hoạt động của vitamin C

Vitamin C hoạt động chủ yếu thông qua cơ chế khử, giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa lipid và protein trong thực phẩm. Khi vitamin C được thêm vào tôm thẻ chân trắng, nó sẽ tương tác với các gốc tự do và các hợp chất oxy hóa, từ đó làm giảm thiểu sự hình thành của các sản phẩm oxy hóa có hại. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tác động của vitamin C không chỉ giúp bảo quản chất lượng tôm mà còn cải thiện cảm quan của sản phẩm. Việc sử dụng vitamin C trong bảo quản tôm thẻ chân trắng đã cho thấy sự giảm thiểu đáng kể trong chỉ số TBARS, một chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ oxy hóa lipid. Điều này chứng tỏ rằng vitamin C có khả năng bảo vệ tôm khỏi sự hư hỏng do oxy hóa, từ đó kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng sản phẩm.

II. Enzyme polyphenoloxydase và vai trò của nó trong bảo quản tôm

Enzyme polyphenoloxydase (PPO) là một enzyme quan trọng trong quá trình oxy hóa phenolic, dẫn đến hiện tượng biến đen ở nhiều loại thực phẩm, bao gồm cả tôm thẻ chân trắng. Hoạt động của PPO có thể gây ra sự giảm chất lượng cảm quan và giá trị dinh dưỡng của tôm. Nghiên cứu cho thấy rằng việc ức chế hoạt động của enzyme polyphenoloxydase là một trong những phương pháp hiệu quả để bảo quản tôm. Vitamin C đã được chứng minh là một chất ức chế mạnh mẽ đối với PPO, giúp ngăn chặn sự oxy hóa và biến đổi màu sắc của tôm. Kết quả từ các thí nghiệm cho thấy rằng nồng độ vitamin C tối ưu có thể làm giảm đáng kể hoạt tính của PPO, từ đó cải thiện chất lượng tôm trong quá trình bảo quản lạnh. Việc hiểu rõ cơ chế hoạt động của enzyme polyphenoloxydase và cách mà vitamin C tác động lên enzyme này là rất quan trọng trong việc phát triển các phương pháp bảo quản hiệu quả cho tôm thẻ chân trắng.

2.1. Tác động của enzyme polyphenoloxydase đến chất lượng tôm

Hoạt động của enzyme polyphenoloxydase trong tôm thẻ chân trắng có thể dẫn đến sự hình thành các hợp chất không mong muốn, gây ra hiện tượng biến đen và giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Khi tôm bị oxy hóa, không chỉ màu sắc mà còn hương vị và kết cấu của tôm cũng bị ảnh hưởng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc kiểm soát hoạt động của PPO thông qua việc sử dụng vitamin C có thể làm giảm thiểu những tác động tiêu cực này. Các thí nghiệm cho thấy rằng tôm được bảo quản với vitamin C có chất lượng tốt hơn so với các mẫu không sử dụng chất bảo quản. Điều này cho thấy rằng việc ứng dụng vitamin C không chỉ giúp bảo quản tôm mà còn nâng cao giá trị cảm quan của sản phẩm, từ đó tạo ra lợi ích kinh tế cho ngành thủy sản.

III. Ứng dụng vitamin C trong bảo quản tôm thẻ chân trắng

Việc ứng dụng vitamin C trong bảo quản tôm thẻ chân trắng đã cho thấy nhiều lợi ích rõ rệt. Nghiên cứu cho thấy rằng vitamin C không chỉ giúp ức chế hoạt động của enzyme polyphenoloxydase mà còn cải thiện chất lượng cảm quan của tôm trong quá trình bảo quản lạnh. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng tôm được xử lý bằng vitamin C có chỉ số TBARS thấp hơn, cho thấy mức độ oxy hóa lipid thấp hơn so với các mẫu đối chứng. Điều này chứng tỏ rằng vitamin C có khả năng bảo vệ tôm khỏi sự hư hỏng do oxy hóa, từ đó kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng sản phẩm. Hơn nữa, việc sử dụng vitamin C cũng an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng và thân thiện với môi trường, điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho ngành công nghiệp thực phẩm.

3.1. Nghiên cứu và kết quả ứng dụng

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ vitamin C tối ưu cho việc bảo quản tôm thẻ chân trắng là 0,05%. Tại nồng độ này, vitamin C đã cho thấy khả năng ức chế hoạt động của enzyme polyphenoloxydase và giảm thiểu sự phát triển của vi sinh vật gây hại. Các chỉ tiêu cảm quan và hóa lý của tôm được bảo quản bằng vitamin C đều tốt hơn so với mẫu đối chứng. Điều này cho thấy rằng việc ứng dụng vitamin C trong bảo quản tôm không chỉ giúp duy trì chất lượng mà còn nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Kết quả này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các phương pháp bảo quản tự nhiên, an toàn và hiệu quả cho tôm thẻ chân trắng trong ngành công nghiệp thực phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về tôm thẻ chân trắng 1. Đặc điểm sinh học 1. Tên gọi  Tên khoa học: Lipopenaeus vannamei hay Penaeus vannamei (Boone, 2011)  Tên tiếng Anh: White Shrimp  Tên tiếng Việt: Tôm thẻ chân trắng, tôm bạc Thái Bình Dương, tôm bạc Tây châu Mỹ.

Phân loại khoa học  Ngành: Arthropoda  Lớp: Malacostraca  Bộ: Decapoda  Họ: Penaeidae  Chi: Litopenaeus  Loài: Lipopenaeus vannamei (Boone, 2011) 1. Nguồn gốc và phân bố Tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei, tên gọi trước đây Penaeus vannamei) là một dạng của tôm panđan của vùng đông Thái Bình Dương thường được đánh bắt hoặc nuôi làm thực phẩm. Ở Việt Nam, tôm thẻ chân trắng tập trung chủ yếu ở các tỉnh Nam Trung Bộ đặc biệt là Ninh Thuận, Bình Thuận, Khánh Hòa, Phú Yên và các tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long. Tôm thẻ chân trắng là một trong những loài tôm được nuôi rộng rãi nhất trên thế giới.

Điều này là do chúng dễ nuôi và thời gian sinh trưởng nhanh, thời gian thu hoạch từ 120 ngày. Chấ t lươ ̣ng tôm thẻ chân trắ ng nuôi thường rấ t cao, vì có sự kiể m soát chă ̣t chẽ và không qua bảo quản như loại đánh bắ t từ biển. Đặc điểm hình thái Hình 1. Tôm thẻ chân trắng.

Nguồn: (Internet) Tôm thẻ chân trắng có màu trắng đục (hình 1.1) nên còn có tên là tôm Bạc, bình thường có màu xanh lam, chân bò có màu trắng ngà nên gọi là tôm chân trắng. Chùy là phần kéo dài tiếp với bụng. Dưới chùy có 2 – 4 răng cưa, đôi khi có tới 5 – 6 răng cưa ở phía bụng. Những răng cưa đó kéo dài, đôi khi tới đốt thứ hai.

(Boone, 2011) Vỏ đầu ngực có những gai gân và gai râu rất rõ, không có gai mắt và gai đuôi (gai telson), không có rãnh sau mắt, đường gờ sau chùy khá dài đôi khi từ mép sau vỏ đầu ngực. Gờ bên chùy ngắn, chỉ kéo dài tới gai thượng vị. Có sáu đốt bụng, ở đốt mang trứng, rãnh bụng rất hẹp hoặc không có. Gai đuôi không phân nhánh.

Râu không có gai phụ và chiều dài râu ngắn hơn nhiều so với vỏ giáp. Xúc biện của hàm dưới thứ nhất thon dài và thường có 3 – 4 hàng, phần cuối cùng của xúc biện có hình roi. Gai gốc (basial) và gai ischial nằm ở đốt thứ nhất chân ngực. Môi trường sống Ở vùng biển tự nhiên, tôm thẻ chân trắng sống nơi đáy bùn, độ sâu khoảng 72 m, có thể sống ở độ mặn trong phạm vi 5 – 50‰, thích hợp ở độ mặn nước biển 28 – 34‰, pH = 7,7 – 8,3; nhiệt độ thích hợp 25 – 32oC.

Thành phần hóa học Tôm là loại thực phẩm được ưa chuộng trên thế giới, vì tôm có giá trị dinh dưỡng cao, thơm ngon hơn so với cá và một số động vật trên cạn. Thành phần hóa học của thịt tôm gồm: protein, lipid, glucid, chất khoáng, vitamin, enzyme và hormone. Thành phần có hàm lượng cao là nước, protein, lipid và chất khoáng, hàm lượng glucide trong tôm rất ít và tồn tại dưới dạng glycogen. Ngoài ra trong tôm còn chứa một lượng carbohydrate khoảng 1 – 2%.

(Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng, 1990) 2 do an Bảng 1. Thành phần hóa học của tôm thẻ chân trắng Nguồn: (Vũ Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng, 1990) Thành phần Đặc điểm Chiếm 70 – 80% trọng lượng tôm. Giúp thân tôm mềm, bóng mượt. Nước Là môi trường hoạt động của vi sinh vật.

Đóng vai trò quan trọng trong chế biến và bảo quản. Thành phần chủ yếu trong cơ thịt, chiếm 70 – 80% trọng lượng khô. Thành phần cấu tạo là các acid amin không thay thế (tryptophan, Protein lysine, threonine, isoleusine, leusine, phenylalanine, methionine, valine). Trong thịt tôm chứa rất ít mỡ, chiếm 0,3 – 1,4% trọng lượng tôm.

Lipid và glucid Hàm lượng glucid cũng rất ít. Chủ yếu là astaxanthin. Trong vỏ tôm astaxanthin kết hợp với protein Sắc tố có màu xanh tím. Trong thịt tôm có chứa một hàm lượng vitamin, đặc biệt là vitamin Vitamin nhóm B.

Nhóm vitamin này tan trong nước nên trong quá trình bảo quản và chế biến rất dễ bị thất thoát. Chất khoáng Trong thịt tôm gồm có các chất khoáng như: Fe, Ca, K, P… 1. Giá trị kinh tế Tôm thẻ chân trắng là loài có giá trị kinh tế cao, tốc độ tăng trưởng nhanh, sức đề kháng tốt, năng suất lớn, rất phù hợp với các loại hình nuôi thâm canh và bán thâm canh tại Việt Nam. Tuy vậy muốn có được năng suất tôm thẻ chân trắng cao, người nuôi cần phải áp dụng đúng đắn các kỹ thuật để tránh trường hợp tôm thẻ chân trắng chậm lớn.

Năm 2013, lần đầu tiên trong lịch sử xuất khẩu thủy sản Việt Nam, tôm thẻ chân trắng đã vượt qua tôm sú cả về sản lượng lẫn giá trị (diện tích thả nuôi ở 30 tỉnh thành cả nước trên 66.000 hecta, sản lượng đạt gần 300.000 tấn), trở thành mặt hàng chủ lực trong cơ 3 do an cấu xuất khẩu thủy sản Việt Nam. Kim ngạch xuất khẩu tôm đạt khoảng 3 tỷ USD thì tôm thẻ chân trắng chiếm gần 60%. Các biến đổi trong quá trình bảo quản lạnh tôm thẻ chân trắng Tôm nguyên liệu sau khi chết dưới tác dụng của các enzyme nội tại và hoạt động của các vi sinh vật trong cơ thịt tôm, xảy ra hàng loại những biến đổi phức tạp đặc biệt là những biến đổi sâu sắc về mặt hóa học, đó là quá trình tự phân giải, phân hủy tự nhiên làm cho nguyên liệu bị biến chất hoàn toàn không sử dụng được nữa. Sự biến đổi của cơ thịt tôm nguyên liệu sau khi chết gồm các quá trình cơ bản sau: sự tiết chất nhớt ra ngoài cơ thể, sự phân giải glycogen (glycolysis), sự tê cứng của cơ thịt (rigor mortis), sự mềm hóa, tác dụng tự phân giải (autolysis), sự thối rữa (putrefaction).

Những biến đổi này không tuân theo một thứ tự nhất định, mà chúng thường gối lên nhau. Các quá trình biến đổi đó hoặc là song song hoặc là cuối quá trình này đã bắt đầu quá trình khác nối tiếp nhau. Quá trình biến đổi hóa sinh  Sự phân hủy Adenosintriphosphate (ATP) Dưới tác dụng của các enzyme nội tại ATP trong mô cơ thịt tôm bị phân hủy rất nhanh. Hàm lượng của Inosinmonophosphate (IMP) trong cơ thịt sinh ra trong quá trình phân hủy ATP giảm làm mất dần mùi thơm đặc trưng của tôm tươi.

Tốc độ của quá trình phân hủy ATP phụ thuộc nhiều vào giống loài tôm, vị trí cơ thịt trên cơ thể tôm, quá trình đánh bắt, xử lý và bảo quản tôm. (Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng, 1990)  Sự phân giải glycogen Tôm sau khi chết glycogen trong cơ thể dần bị phân giải. Quá trình phân giải glycogen là một quá trình kị khí phức tạp xảy ra bằng con đường Embden – Meyerhof – Parnas dưới tác dụng của các enzyme nội tại. Glycogen phân giải sản sinh ra acid lactic làm cho pH cơ thịt thay đổi.

Sự acid hóa môi trường này có tác dụng hạn chế phần nào sự phát triển của vi sinh vật gây thối rữa. Những biến đổi của các chất đường và các đường chứa phospho trong mô cơ làm mất dần vị ngọt và hương vị đặc trưng của thịt tôm tươi. Quá trình biến đổi hóa học  Biến đổi pH của cơ thịt Acid lactic được tạo thành trong điều kiện phân giải yếm khí glycogen là nhân tố cơ bản làm giảm trị số pH cơ thịt tôm sau chết. Ngoài ra, sự biến đổi của trị số pH cơ thịt tôm cũng phụ thuộc vào quá trình giải phóng ra các phospho vô cơ và amoniac, từ sự phân hủy của ATP dưới tác dụng của các enzyme nội tại, và phụ thuộc vào trị số pH ban đầu của mô cơ.

Trị số pH ban đầu của cơ thịt tôm phụ thuộc vào đặc tính giống loài, mùa vụ đánh bắt, điều kiện dinh dưỡng và mức độ trưởng thành của tôm. (Smolina, 1971) Trong các giai đoạn sau của quá trình biến đổi, sự phân hủy của các hợp chất chứa nito dưới tác dụng của enzyme nội tại và các vi sinh vật dẫn đến sự gia tăng trị số pH trong thịt tôm. Tốc độ biến đổi của trị số pH nhìn chung phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ (Reilly, 1985).  Sự oxy hóa lipid Oxy hóa lipid chủ yếu là phản ứng hình thành các hợp chất như hydroperoxide (HPO) và các gốc peroxide.

Các sản phẩm sơ cấp thường trải qua các phản ứng, để tạo thành hợp chất ổn định hơn như acid hydroxy hoặc epoxit. Các hợp chất như acid hydroxy có thể tạo ra vị đắng. Lipid oxy hóa có thể phản ứng với các amin, acid amin và protein để tạo thành sản phẩm đại phân tử màu nâu. Màu nâu được hình thành là do sự ảnh hưởng chủ yếu bởi mức độ acid béo không bão hòa, hoạt độ nước, áp suất oxy, và sự hiện diện của các hợp chất phenolic.

(Frankel, 1998) Quá trình peroxide hóa cũng có thể được xúc tiến bởi oxygen đơn bội. Lipid hydroperoxide bị phân hủy thành rất nhiều sản phẩm aldehyde. Trong đó, hợp chất malondialdehyde (MDA) là sản phẩm aldehyde phổ biến nhất và được xem là dấu hiệu của quá trình peroxide hóa lipid. (Frankel, 1998)  Sự biến đổi của protein Sự biến đổi protein ảnh hưởng rất lớn đến giá trị của tôm.

Dưới sự tác dụng của các yếu tố vật lý, hóa học, sinh học, trong đó quá trình thủy phân và phân giải protein diễn ra nhanh và dễ dàng. Protein của tôm sau khi bị phân hủy sinh ra NH3. NH3 là một chỉ tiêu quan trọng đánh giá mức độ phân hủy protein, mức độ tươi, mức độ hư hỏng của tôm khi bảo quản. Sau khi chết, tùy điều kiện nhiệt độ, vi sinh vật, sự nguyên vẹn cấu trúc của tôm, mà những biến đổi sau khi chết xảy ra với những tốc độ khác nhau, NH3 trong thịt tôm tích 5 do an tụ tăng lên, có khi rất cao, làm nguyên liệu biến màu và có mùi khó chịu.

(Menabrito et al. Quá trình biến đổi vi sinh Nguyên liệu sau khi chết thì các quá trình tổng hợp trong cơ thể sẽ ngừng lại, enzyme trong các tổ chức cơ thịt sẽ tiến hành quá trình tự phân giải, đồng thời lúc đó vi sinh vật sẽ phân hủy những sản phẩm của quá trình tự phân giải thành những sản phẩm bậc thấp, làm cho nguyên liệu biến chất hư hỏng. Các quá trình trao đổi chất của vi sinh vật làm phân hủy hoàn toàn các protide thành amine, sulfide, alcohol, aldehyde, xeton và các axit hữu cơ gây mùi khó chịu và không được chấp nhận. Sự hình thành melanosis và hiện tượng biến đen Melanosis (sắc tố đen) xuất hiện trong động vật giáp xác bảo quản lạnh và lạnh đông chỉ trong một vài giờ sau khi đánh bắt (Montero et al.