Đồ án hcmute nghiên cứu khả năng bảo quản tôm thẻ chân trắng lipopennaeus vannamei bằng phụ gia kháng oxy hóa trích ly từ hạt bơ

Nghiên cứu khả năng bảo quản tôm thẻ chân trắng bằng phụ gia kháng oxy hóa chiết xuất từ hạt bơ, mang lại giải pháp hiệu quả cho ngành thủy sản.

• Tác giả: Trần Thị Mỹ Trúc
• Người hướng dẫn: TS. Phan Thị Anh Đào
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng bảo quản tôm thẻ chân trắng (Lipopenaeus vannamei) bằng phụ gia kháng oxy hóa trích ly từ hạt bơ
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về tôm thẻ chân trắng
• 1.1.1. Đặc điểm sinh học
• 1.1.2. Tên gọi
• 1.1.3. Phân loài
• 1.1.4. Nguồn gốc và phân bố
• 1.1.5. Hình thái cấu trúc
• 1.1.6. Tập tính sinh sống
• 1.1.7. Đặc điểm sinh sản
• 1.2. Thành phần hóa học của tôm
• 1.3. Các biến đổi về thành phần hóa học của tôm
• 1.4. Đánh giá chất lượng tôm
• 1.5. Vài nét về tình hình khai thác và bảo quản tôm thẻ chân trắng trên thế giới và trong nước
• 1.5.1. Tình hình khai thác và nuôi trồng tôm thẻ chân trắng
• 1.5.2. Các biện pháp bảo quản tôm thẻ chân trắng
• 1.6. Tổng quan về bơ
• 1.6.1. Đặc điểm thực vật
• 1.6.2. Cấu tạo quả bơ
• 1.6.3. Nguồn gốc phân bố, phân loại
• 1.6.4. Một số công dụng từ hạt bơ
• 1.6.5. Thành phần hóa học có trong một số dịch chiết của hạt bơ
• 1.7. Định hướng nghiên cứu
• 1.7.1. Vấn đề tồn tại
• 1.7.2. Định hướng nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tôm thẻ chân trắng
• 2.2. Dụng cụ - thiết bị - hóa chất
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Điều chế và khảo sát các cao phân đoạn
• 2.4.2. Tối ưu quy trình điều chế phụ gia
• 2.4.3. Ứng dụng phụ gia điều chế từ hạt bơ trong bảo quản tôm
• 2.4.4. Phương pháp đánh giá khả năng bảo quản tôm
• 2.4.5. Xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Độ ẩm bột hạt bơ
• 3.2. Kết quả khảo sát các cao phân đoạn
• 3.2.1. Kết quả điều chế các cao phân đoạn
• 3.2.2. Kết quả đánh giá điểm biến đen ở tôm khi được bảo quản bằng các mẫu cao phân đoạn
• 3.2.3. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng oxy hóa của các mẫu phụ gia theo phương pháp TBARS
• 3.3. Kết quả tối ưu quy trình điều chế phụ gia
• 3.3.1. Kết quả khảo sát thành phần dung môi trích
• 3.3.2. Kết quả khảo sát nhiệt độ trích ly
• 3.3.3. Kết quả khảo sát nhiệt độ sấy
• 3.4. Kết quả ứng dụng phụ gia điều chế từ hạt bơ trong bảo quản tôm
• 3.4.1. Kết quả khảo sát tỷ lệ nước/cao
• 3.4.2. Kết quả khảo sát tỷ lệ dịch ngâm/tôm
• 3.5. Kết quả so sánh mẫu cao với các thông số tối ưu về quy trình điều chế và bảo quản với sodium metabisulfite
• 3.6. Quy trình điều chế mẫu phụ gia với các thông số tối ưu và ứng dụng trong bảo quản tôm
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 4.1. Định hướng nghiên cứu tiếp theo
• 4.2. Tính ứng dụng của nghiên cứu
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) là một loài thủy sản có giá trị kinh tế cao, đóng góp đáng kể vào ngành xuất khẩu của Việt Nam. Bảo quản tôm thẻ chân trắng sau thu hoạch là một thách thức lớn do dễ bị biến đổi chất lượng, đặc biệt là hiện tượng biến đen và oxy hóa lipid, làm giảm giá trị cảm quan và dinh dưỡng. Việc sử dụng phụ gia kháng oxy hóa từ nguồn gốc tự nhiên, chẳng hạn như hạt bơ, đang được quan tâm nghiên cứu như một giải pháp thay thế tiềm năng cho các hóa chất bảo quản tổng hợp.

II. Tổng quan về biến đổi sau thu hoạch ở tôm thẻ chân trắng

Sau khi thu hoạch, tôm thẻ chân trắng trải qua một loạt các biến đổi hóa sinh do hoạt động của enzyme và vi sinh vật. Quá trình oxy hóa lipid là một trong những biến đổi chính, gây ra sự hình thành các hợp chất carbonyl như malondialdehyde (MDA), làm xuất hiện mùi và vị khó chịu. Hiện tượng biến đen ở tôm cũng là một vấn đề đáng lo ngại, liên quan đến quá trình melanin hóa do enzyme polyphenol oxidase.

III. Tiềm năng của hạt bơ trong bảo quản tôm thẻ chân trắng

Hạt bơ, một phụ phẩm nông nghiệp thường bị bỏ đi, chứa nhiều hợp chất phenolic và flavonoid có hoạt tính chống oxy hóa mạnh. Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh khả năng ức chế oxy hóa lipid và biến đen của các dịch chiết từ hạt bơ trong các hệ thống mô hình. Điều này cho thấy tiềm năng của hạt bơ như một nguồn nguyên liệu tự nhiên để phát triển phụ gia bảo quản an toàn và hiệu quả cho tôm thẻ chân trắng.

IV. Phương pháp nghiên cứu khả năng bảo quản tôm thẻ chân trắng bằng phụ gia từ hạt bơ

Nghiên cứu bảo quản tôm thẻ chân trắng bằng phụ gia kháng oxy hóa từ hạt bơ có thể được thực hiện theo các bước sau:

4.1. Điều chế phụ gia từ hạt bơ

Hạt bơ được sấy khô, nghiền thành bột và trích ly bằng dung môi thích hợp để thu được cao chiết. Quá trình trích ly cần được tối ưu hóa các thông số như loại dung môi, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ và thời gian trích ly để thu được cao chiết có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất.

4.2. Xử lý và bảo quản tôm

Tôm thẻ chân trắng tươi sống được làm sạch, bóc vỏ, ngâm trong dung dịch chứa phụ gia ở các nồng độ khác nhau. Mẫu tôm sau đó được bảo quản lạnh ở nhiệt độ 2-4°C trong một khoảng thời gian nhất định.

4.3. Đánh giá hiệu quả bảo quản

Hiệu quả bảo quản được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu chất lượng của tôm, bao gồm:

• Chỉ tiêu cảm quan: đánh giá màu sắc, mùi, vị
• Chỉ tiêu hóa lý: đo độ biến đen, giá trị thiobarbituric acid (TBARS) để đánh giá mức độ oxy hóa lipid
• Chỉ tiêu vi sinh: xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí.

V. Kết luận

Nghiên cứu về ứng dụng hạt bơ trong bảo quản tôm thẻ chân trắng có ý nghĩa thiết thực trong việc nâng cao giá trị gia tăng cho sản phẩm, giảm thiểu thất thoát sau thu hoạch, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển phụ gia bảo quản thực phẩm từ nguồn gốc tự nhiên, an toàn cho người tiêu dùng và thân thiện với môi trường.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành thủy sản xuất khẩu đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu kinh tế của Việt Nam, trong đó tôm và các sản phẩm chế biến từ tôm luôn chiếm tỷ trọng kim ngạch chủ lực qua các năm (năm 2010 đạt hơn 2,1 tỷ USD; năm 2011 đạt 2,4 tỷ USD; năm 2012 đạt 2,25 tỷ USD; năm 2013 đạt 2,4 tỷ USD và năm 2014 tăng mạnh đạt trên 7 tỷ USD). Tuy nhiên, tôm sau thu hoạch là đối tượng rất dễ bị suy giảm chất lượng do các quá trình sinh hóa tự nhiên. Hai biến đổi bất lợi phổ biến nhất là hiện tượng biến đen (melanosis) do enzyme xúc tác và quá trình peroxide hóa lipid làm suy giảm nghiêm trọng giá trị cảm quan, dinh dưỡng và giá trị thương phẩm.

Để kiểm soát các hiện tượng này trong bảo quản lạnh, ngành công nghiệp chế biến truyền thống thường sử dụng các hợp chất bảo quản tổng hợp như sodium metabisulfite ($Na_2S_2O_5$), polyphosphate, BHA, BHT, chlorine. Mặc dù mang lại hiệu quả ức chế biến màu cao, các hóa chất gốc sulfite tiềm ẩn nguy cơ lớn đối với sức khỏe người tiêu dùng, dễ gây dị ứng hô hấp, hen suyễn và bị kiểm soát nghiêm ngặt bởi các tổ chức quốc tế (ACGIH, DOT, NIOSH, IARC) cũng như luật thực phẩm của các thị trường nhập khẩu.

Song song với đó, ngành trồng trọt Việt Nam phát sinh lượng phụ phẩm nông nghiệp rất lớn. Riêng tại tỉnh Đắk Lắk, sản lượng bơ hàng năm đạt trên 330.000 tấn, ước tính thải ra từ 26.400 đến 82.500 tấn hạt bơ/năm (hạt chiếm 8% - 25% trọng lượng quả), gây tốn kém chi phí xử lý chôn lấp và ô nhiễm môi trường. Trong khi đó, hạt bơ chứa tới 70% tổng lượng chất chống oxy hóa của toàn bộ quả bơ. Xuất phát từ kết quả sàng lọc sơ bộ hoạt tính kháng oxy hóa trên 44 mẫu phụ phẩm rau quả từ Tây Nguyên, Tây Nam Bộ và Ninh Thuận, tác giả đã lựa chọn hạt bơ để tiến hành đề tài.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài:

1. Sàng lọc và so sánh hoạt tính kháng oxy hóa từ các mẫu cao phân đoạn trích ly từ hạt bơ bằng phương pháp TBARS và đánh giá cảm quan điểm biến đen trên tôm.
2. Khảo sát và tối ưu hóa các điều kiện trích ly phụ gia kháng oxy hóa từ hạt bơ (bao gồm: thành phần dung môi trích ly, nhiệt độ trích ly và nhiệt độ sấy mẫu).
3. Ứng dụng phụ gia điều chế từ hạt bơ trong quy trình bảo quản tôm thẻ chân trắng ở nhiệt độ $2^\circ\text{C}$ (khảo sát tỷ lệ nước/cao và tỷ lệ dịch ngâm/tôm, so sánh hiệu quả với chất bảo quản thương mại sodium metabisulfite).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Tôm thẻ chân trắng (Lipopenaeus vannamei hay Penaeus vannamei) tươi nguyên liệu và phụ phẩm hạt bơ thu gom tại huyện Krông Năng, tỉnh Đắk Lắk.
• Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát quy trình trích ly hoạt chất trong phòng thí nghiệm và thử nghiệm khả năng bảo quản tôm ở điều kiện nhiệt độ lạnh $2^\circ\text{C}$.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu được xây dựng trên cơ sở lý thuyết về sinh học tôm thẻ chân trắng, động học biến đổi hóa sinh của thủy hải sản sau thu hoạch và hóa học các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học từ thực vật:

• Cơ chế biến đen ở tôm: Hiện tượng biến đen là quá trình hóa sinh do hệ enzyme polyphenol oxidase (PPO) nằm dưới lớp màng vỏ tôm xúc tác. Khi tôm chết, màng tế bào bị vỡ, enzyme PPO được giải phóng và xúc tác phản ứng oxy hóa hai acid amin là tyrosine và phenylalanine với sự có mặt của oxy không khí, hình thành các vệt màu nâu rồi tập hợp thành sắc tố tối melanin. Hoạt độ PPO phân bố không đều trên thân tôm: nếu coi hoạt độ ở phần đuôi là 1,0 thì phần thân là 3,1 và phần đầu đạt mức cao nhất là 9,0. Nhiệt độ thích ứng tối ưu của enzyme PPO ở tôm thẻ chân trắng là $40^\circ\text{C}$ ($pH_{\text{th}} = 8$); ở $4^\circ\text{C}$, hoạt tính PPO vẫn còn duy trì ở mức 19,1%.
• Cơ chế peroxide hóa lipid: Chuỗi phản ứng gốc tự do gồm 3 giai đoạn: khơi mào ($LH \rightarrow L^\bullet$), phát triển ($L^\bullet + O_2 \rightarrow LOO^\bullet$; $LOO^\bullet + LH \rightarrow LOOH + L^\bullet$) và kết thúc. Hợp chất hydroperoxide phân hủy thành nhiều aldehyde, trong đó malondialdehyde (MDA) là chỉ thị định lượng quan trọng nhất để đánh giá mức độ oxy hóa chất béo.
• Thành phần hóa thực vật trong hạt bơ (Persea americana): Chứa hàm lượng cao các polyphenol và flavonol có tính dập tắt gốc tự do, tiêu biểu gồm catechin ($C_{15}H_{14}O_6$), chlorogenic acid ($C_{16}H_{18}O_9$), cyanidin 3-glucoside ($C_{21}H_{21}ClO_{11}$), homogentisic acid ($C_8H_8O_4$), protocatechuic acid ($C_7H_6O_4$), syringic acid ($C_9H_{10}O_5$), rutin ($C_{27}H_{30}O_{16}$) và abscisic acid. Qua phân tích sắc ký khí và quang phổ, các phân đoạn dịch chiết còn chứa các hợp chất như (4Z,15Z)-4,15-octadecadienyl acetate, E-11-methyl-12-tetradecen-1-ol acetate, stigmast-5-en-3-ol.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:

• Phương pháp trích ly phân đoạn: Điều chế bột hạt bơ (xác định độ ẩm ban đầu), sử dụng các dung môi có độ phân cực khác nhau (ethanol, n-hexane, ethyl acetate, methanol/nước) để thu các cao phân đoạn.
• Phương pháp thử hoạt tính kháng oxy hóa TBARS (Thiobarbituric Acid Reactive Substances): Đo độ hấp thu quang phổ UV-Vis phức màu hình thành giữa MDA và thiobarbituric acid (TBA) qua dịch trích bằng trichloracetic acid (TCA), đối chiếu với đường chuẩn MDA xây dựng từ nồng độ chuẩn để tính giá trị mg MDA/kg thịt tôm.
• Phương pháp đánh giá cảm quan điểm biến đen: Theo dõi sự đổi màu ở vỏ, đầu và thân tôm trong quá trình bảo quản lạnh theo các thang bậc tiêu chuẩn chất lượng.
• Phương pháp tối ưu hóa từng yếu tố (Single-factor experiments): Khảo sát tuần tự thành phần dung môi trích ly (tỷ lệ ethanol/nước), nhiệt độ trích ly và nhiệt độ sấy cao.
• Phương pháp xử lý số liệu: Phân tích phương sai ANOVA để đánh giá độ tin cậy và sự sai khác có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương này hệ thống hóa các kiến thức cơ sở về đối tượng tôm thẻ chân trắng và nguồn nguyên liệu bơ:

• Trình bày chi tiết đặc điểm phân loại học (Lipopenaeus vannamei thuộc họ Penaeidae), hình thái cấu trúc, tập tính sinh sống (độ mặn thích hợp 28‰ - 34‰, $pH = 7,3$, nhiệt độ $25^\circ\text{C} - 32^\circ\text{C}$) và thành phần hóa học của tôm (nước chiếm 70% - 80%, protein chiếm 70% - 80% trọng lượng khô, lipid chiếm 0,4%, giàu khoáng Fe, Ca, K, P và vitamin nhóm B).
• Phân tích chi tiết 7 biến đổi chất lượng tôm sau thu hoạch: biến đổi do enzyme (biến đen), quá trình peroxide hóa lipid tạo MDA, thối rữa do vi sinh vật phân giải acid amin thành indol, skatol, $H_2S, NH_3$, quá trình tự phân giải protein thành peptide/acid amin, quá trình glyco phân glycogen, biến đổi phân giải protein giải phóng $NH_3$ và sự biến động pH.
• Tổng hợp các phương pháp bảo quản tôm hiện nay: ướp đá gián tiếp, ướp đá ướt, phương pháp "ngủ đông" hạ nhiệt về $15^\circ\text{C}$, phương pháp kết hợp đá với phụ gia hóa chất (potassium sorbate, sodium tripolyphosphate, 4-hexylresorcinol), sáng chế bảo quản bằng acid ascorbic kết hợp đường khử của Nobuyuki Higuchi (Bằng sáng chế số 1-0008570 tại Việt Nam) và phương pháp ngâm sodium metabisulfite (E223, giới hạn tối đa 100 mg/kg).
• Trình bày đặc điểm hình thái và phân loại 3 chủng bơ thương mại (Mexico, Guatemala, Antilles), vùng phân bố tại Tây Nguyên và dẫn chứng cấu trúc hóa học các nhóm chất kháng oxy hóa chính trong hạt bơ.

Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết vật liệu, thiết bị, hóa chất và quy trình bố trí thí nghiệm:

• Chuẩn bị nguyên liệu hạt bơ Krông Năng (làm sạch, cắt nhỏ, sấy khô, xay thành bột mịn và xác định độ ẩm).
• Bố trí quy trình điều chế các phân đoạn cao bằng hệ dung môi ethanol, n-hexane, ethyl acetate và methanol.
• Thiết lập quy trình phản ứng TBARS: đồng hóa mẫu thịt tôm với dung dịch TCA, phản ứng với thuốc thử TBA ở nhiệt độ cao để tạo phức màu, làm nguội, đo độ hấp thu quang và tính toán theo đường chuẩn MDA.
• Quy trình bố trí thí nghiệm tối ưu các thông số công nghệ:
  • Khảo sát thành phần dung môi trích ly (tỷ lệ ethanol/nước thay đổi từ 60/40 đến 100/0 ml/ml).
  • Khảo sát nhiệt độ trích ly (từ $50^\circ\text{C}$ đến $80^\circ\text{C}$).
  • Khảo sát nhiệt độ sấy cao phụ gia (từ $50^\circ\text{C}$ đến $80^\circ\text{C}$).
• Thiết lập phương pháp ngâm tôm trong dịch phụ gia: khảo sát tỷ lệ nước/cao (ml/mg) và tỷ lệ dịch ngâm/tôm (ml/g), định kỳ theo dõi chỉ số TBARS và chụp ảnh ghi nhận cảm quan biến đen trong suốt thời gian bảo quản ở $2^\circ\text{C}$ so với đối chứng nước cất và đối chứng dương sodium metabisulfite.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các số liệu thực nghiệm thu được từ quá trình nghiên cứu:

• Độ ẩm bột hạt bơ: Bột hạt bơ sau xử lý đạt độ ẩm ổn định để phục vụ trích ly.
• Sàng lọc cao phân đoạn: Trong 4 mẫu cao khảo sát, cao ethanol cho hoạt tính kháng oxy hóa vượt trội và khả năng kìm hãm biến đen tốt nhất trên mẫu tôm bảo quản ở $2^\circ\text{C}$, biểu hiện qua mức tích lũy MDA thấp nhất theo thời gian bảo quản so với các phân đoạn cao n-hexane, ethyl acetate và mẫu đối chứng.
• Tối ưu hóa quy trình điều chế cao phụ gia:
  • Thành phần dung môi: Tỷ lệ ethanol/nước = 80/20 (ml/ml) cho hiệu quả trích ly hoạt chất kháng oxy hóa tốt nhất.
  • Nhiệt độ trích ly: Nhiệt độ tối ưu là $70^\circ\text{C}$.
  • Nhiệt độ sấy: Nhiệt độ sấy phụ gia tối ưu là $60^\circ\text{C}$. Mẫu cao điều chế ở bộ thông số này khi thử nghiệm bảo quản tôm cho giá trị TBARS vào ngày thứ 5 đạt 3,007 mg MDA/kg thịt tôm.
• Tối ưu hóa thông số ngâm bảo quản tôm:
  • Tỷ lệ nước/cao: Nồng độ thích hợp là 25/1 (ml/mg).
  • Tỷ lệ dịch ngâm/tôm: Tỷ lệ tối ưu là 1/1 (ml/g). Mẫu tôm ngâm trong điều kiện này duy trì giá trị TBARS ở ngày thứ 5 là 2,974 mg MDA/kg thịt tôm.
• So sánh hiệu quả với sodium metabisulfite: Mẫu cao hạt bơ tối ưu thể hiện khả năng làm chậm quá trình oxy hóa chất béo vượt trội so với phụ gia thương mại. Mẫu ngâm sodium metabisulfite đạt đỉnh oxy hóa cực đại vào ngày thứ 6 với giá trị TBARS là 4,555 mg MDA/kg thịt tôm. Trong khi đó, mẫu sử dụng phụ gia cao hạt bơ kìm hãm tốc độ oxy hóa tốt hơn, kéo dài đến ngày thứ 7 mới đạt đỉnh cực đại với giá trị TBARS là 4,094 mg MDA/kg thịt tôm.

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

• Khẳng định khả năng ứng dụng thực tế của phụ gia kháng oxy hóa tự nhiên chiết xuất từ phụ phẩm hạt bơ để bảo quản tôm thẻ chân trắng ở $2^\circ\text{C}$.
• Nêu rõ các thông số kỹ thuật tối ưu đã xác lập cho toàn bộ quy trình từ điều chế cao đến ngâm mẫu bảo quản.
• Đề xuất định hướng tiếp tục nghiên cứu tinh sạch các hợp chất có hoạt tính cao trong cao ethanol, thử nghiệm bảo quản trên các đối tượng thủy hải sản khác và nghiên cứu độc tính bán trường diễn để hoàn thiện hồ sơ ứng dụng phụ gia thực phẩm.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã thực nghiệm và xác lập được hệ thống số liệu công nghệ hoàn chỉnh phục vụ việc điều chế và ứng dụng phụ gia từ hạt bơ:

Thông số công nghệ / Chỉ tiêu theo dõi	Giá trị tối ưu xác lập	Hiệu quả ghi nhận
Hệ dung môi trích ly	Ethanol/Nước = 80/20 (ml/ml)	Thu nhận tối đa nhóm polyphenol kháng oxy hóa
Nhiệt độ trích ly	$70^\circ\text{C}$	Đảm bảo hiệu suất trích ly không làm phân hủy nhiệt hoạt chất
Nhiệt độ sấy cao phụ gia	$60^\circ\text{C}$	Duy trì độ bền hoạt tính sinh học của cao
Tỷ lệ pha dịch ngâm (Nước/Cao)	25/1 (ml/mg)	TBARS ngày thứ 5 đạt 2,974 mg MDA/kg thịt tôm
Tỷ lệ thể tích ngâm (Dịch ngâm/Tôm)	1/1 (ml/g)	Đảm bảo ngập đều nguyên liệu và hiệu quả ức chế biến đen
Đỉnh peroxide hóa (so với $Na_2S_2O_5$)	Đạt cực đại vào ngày thứ 7 (4,094 mg MDA/kg)	Kéo dài hơn 01 ngày so với $Na_2S_2O_5$ (đạt cực đại ngày 6 với 4,555 mg MDA/kg)

Giải pháp và đóng góp của đề tài:

• Đề xuất quy trình công nghệ tận dụng nguồn phế phẩm hạt bơ nông nghiệp quy mô lớn tại Đắk Lắk (tiết kiệm chi phí xử lý chất thải hàng chục nghìn tấn mỗi năm).
• Cung cấp phương án thay thế an toàn cho phụ gia sulfite tổng hợp ($Na_2S_2O_5$), giải quyết triệt để nguy cơ dị ứng thực phẩm và tồn dư hóa chất trên tôm xuất khẩu.
• Đây là nghiên cứu thực nghiệm đầu tiên tại Việt Nam ứng dụng dịch chiết hạt bơ để ức chế đồng thời hiện tượng biến đen và quá trình peroxide hóa lipid trên đối tượng tôm thẻ chân trắng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Căn cứ vào nội dung và phạm vi nghiên cứu được tác giả trình bày, đề tài có các hạn chế và định hướng phát triển tiếp theo gồm:

• Thí nghiệm mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm trên mẫu cao thô phân đoạn, chưa tiến hành phân lập và tinh sạch riêng lẻ từng hoạt chất tinh khiết trong phân đoạn cao ethanol.
• Chưa khảo sát ảnh hưởng của phụ gia hạt bơ đến sự biến động hệ vi sinh vật và các chỉ tiêu cấu trúc cơ thịt tôm trong quá trình bảo quản dài ngày.
• Nghiên cứu định hướng tiếp tục đánh giá độ bền hoạt tính sinh học của phụ gia trong các điều kiện môi trường bảo quản khác nhau, mở rộng thử nghiệm trên các đối tượng thủy hải sản giàu protein và lipid khác, đồng thời hoàn thiện đánh giá cảm quan sau chế biến nhiệt.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho:

• Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh thuộc các ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sau thu hoạch, Công nghệ Hóa học và Bảo quản Thủy sản.
• Các nhà nghiên cứu và kỹ sư phát triển sản phẩm (R&D) tại các doanh nghiệp chế biến thủy hải sản đang tìm kiếm giải pháp phụ gia nhãn sạch (clean label), phụ gia có nguồn gốc sinh học thay thế hợp chất sulfite.
• Các đề tài nghiên cứu về tái sử dụng và nâng cao giá trị gia tăng của phụ phẩm nông nghiệp chế biến rau quả (vỏ, hạt trái cây nhiệt đới).

Câu hỏi thường gặp

1. Tác nhân chính nào gây ra hiện tượng biến đen ở tôm thẻ chân trắng và phân bố hoạt độ của nó ra sao?
Hiện tượng biến đen do hệ enzyme polyphenol oxidase (PPO) xúc tác phản ứng oxy hóa tyrosine và phenylalanine khi có mặt oxy không khí để tạo sắc tố melanin. Hoạt độ của PPO phân bố cao nhất ở phần đầu tôm (hệ số 9,0), kế tiếp là phần thân (3,1) và thấp nhất ở phần đuôi (1,0).

2. Phương pháp phân tích nào được sử dụng để định lượng mức độ oxy hóa chất béo của tôm trong khóa luận?
Khóa luận sử dụng phương pháp TBARS (Thiobarbituric Acid Reactive Substances) để đo quang phổ phức màu tạo thành giữa malondialdehyde (MDA) và acid thiobarbituric (TBA) ở bước sóng xác định, biểu thị kết quả bằng đơn vị mg MDA/kg thịt tôm dựa trên đường chuẩn MDA.

3. Phân đoạn cao trích ly nào từ hạt bơ cho hiệu quả kháng oxy hóa tốt nhất?
Trong 4 mẫu cao phân đoạn khảo sát (ethanol, n-hexane, ethyl acetate, methanol), cao trích ly bằng ethanol thể hiện hoạt tính kháng oxy hóa và kìm hãm hiện tượng biến đen tốt nhất trên tôm thẻ chân trắng.

4. Các thông số công nghệ tối ưu để điều chế cao hạt bơ trong nghiên cứu là gì?
Quy trình điều chế đạt hiệu quả kháng oxy hóa cao nhất khi sử dụng dung môi ethanol/nước tỷ lệ 80/20 (ml/ml), nhiệt độ trích ly ở $70^\circ\text{C}$ và nhiệt độ sấy cao ở $60^\circ\text{C}$ (giá trị TBARS ngày thứ 5 đạt 3,007 mg MDA/kg).

5. Hiệu quả bảo quản tôm của cao hạt bơ tối ưu so với sodium metabisulfite thể hiện như thế nào?
Mẫu tôm ngâm dịch chiết cao hạt bơ tối ưu (tỷ lệ nước/cao 25/1 ml/mg, tỷ lệ dịch ngâm/tôm 1/1 ml/g) có khả năng làm chậm quá trình peroxide hóa lipid tốt hơn sodium metabisulfite: đỉnh TBARS cực đại của cao hạt bơ xuất hiện muộn hơn vào ngày thứ 7 ($4,094\text{ mg MDA/kg}$), trong khi sodium metabisulfite đạt đỉnh ngay từ ngày thứ 6 ($4,555\text{ mg MDA/kg}$).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Thị Mỹ Trúc đã chứng minh tính khả thi của việc khai thác phụ phẩm hạt bơ Đắk Lắk nhằm tạo phụ gia kháng oxy hóa tự nhiên phục vụ bảo quản tôm thẻ chân trắng ở $2^\circ\text{C}$. Nghiên cứu đã xác lập thành công hệ thông số tối ưu cho quy trình điều chế cao ethanol (dung môi ethanol/nước 80/20, trích ly ở $70^\circ\text{C}$, sấy ở $60^\circ\text{C}$) và chế độ ngâm bảo quản (nước/cao 25/1, dịch ngâm/tôm 1/1). Kết quả thực nghiệm khẳng định phụ gia từ hạt bơ có khả năng ức chế biến đen và làm chậm quá trình peroxide hóa lipid tốt hơn phụ gia thương mại sodium metabisulfite, mở ra hướng đi bền vững cho công nghệ bảo quản thủy sản và tận dụng phế phẩm nông nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN Nauplius trải qua sáu giai đoạn: Zoea qua ba giai đoạn, Mysis qua ba giai đoạn thành Postlarvae. Chiều dài của Postlarvae khoảng 0.2 Thành phần hóa học của tôm 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, glucide, chất khoáng, vitamin, enzyme và hormone được trình bày trong bảng 1. 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%.1: Các thành phần hóa học của tôm 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) Lipid và  Trong thịt tôm chứa rất ít mỡ, chiếm 0.4% trọng lượng tôm. glucide  Hàm lượng glucid cũng rất ít. Chủ yếu là astaxanthin.

Trong vỏ tôm astaxanthin kết hợp với protein có Sắc tố màu xanh tím. Trong thịt tôm có chứa một hàm lương vitamin, đặc biệt là vitamin nhóm Vitamin 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… Tôm có đủ các thành phần dinh dưỡng giàu vitamin, giàu đạm, giàu khoáng dễ tiêu hóa, cần thiết cho dinh dưỡng cơ thể con người.

Do vậy sản phẩm tôm ngày càng được sử dụng càng nhiều, xuất khẩu tôm ngày càng tăng, kéo theo nhu cầu về tôm nguyên liệu ngày càng nhiều. 5 do an Chương 1: TỔNG QUAN 1.3 Các biến đổi về thành phần hóa học của tôm [37] Sau khi chết thì cơ chế tự bảo vệ của tôm ngừng hoạt động. Hàng loạt các biến đổi xảy ra do hoạt động của enzyme, vi sinh vật và các phản ứng hóa học. Những biến đổi này dẫn đến ươn thối và hư hỏng của tôm sau khi chết.1 Sự biến đổi của tôm do enzyme – hiện tượng biến đen ở tôm  Sự biến đổi của tôm do enzyme Trong cơ thể tôm có rất nhiều hệ enzyme khác nhau.

Sau khi tôm chết, các hệ enzyme vẫn tiếp tục hoạt động và tham gia vào các quá trình phân giải các chất trong tổ chức cơ thịt tôm làm cho cơ thịt mềm và giảm chất lượng. Hiện tượng biến đen do enzyme polyphenol oxidase gây ra. Cơ chế của sự biến đen: Gồm có 3 tác nhân chính dẫn đến biến đen là enzyme polyphenol oxidase, oxy không khí và các hợp chất chứa gốc phenol (tyrosine, phenylalanine).  Hiện tượng biến đen của tôm [2]  Cơ chế chung Biến đen là quá trình sinh hóa học tự nhiên xảy ra trong tôm sau khi tôm bị chết, bắt đầu xuất hiện những tế bào riêng biệt bị phá hủy và bị phân chia thành những chất đơn giản bởi enzyme trên những bộ phận nhất định trên cơ thể tôm.

Hiện tượng biến đen sẽ làm giảm giá trị của tôm do không đáp ứng được tiêu chuẩn để chế biến các sản phẩm xuất khẩu. Cơ chế của hiện tượng này như hình 1.2: Cơ chế của hiện tượng biến đen 6 do an Chương 1: TỔNG QUAN  Nguyên nhân gây ra hiện tượng biến đen ở tôm có thể là một trong những lý do sau:  Quá trình đánh bắt và vận chuyển tôm: Tôm bị va chạm.  Hệ vi sinh vật sống ký sinh trên tôm: Sau khi tôm chết gặp điều kiện nhiệt độ, độ ẩm thích hợp. Hệ vi sinh vật sống ký sinh trên tôm sẽ phát triển nhanh từ một tế bào đến việc tạo thành các khuẩn lạc có sắc tố màu đen.

 Có hai acid amin đóng vai trò cơ bản trong quá trình biến đen là tyrosine và phenylalanine. Trong tôm hệ enzyme polyphenol oxidase nằm trong lớp màng trong suốt dưới vỏ, khi tôm chết lớp màng bị vỡ, polyphenol oxidase được giải phóng, xúc tác phản ứng oxy hóa tyrosine và phenylalanine trong môi trường có oxy không khí tạo các vệt phức có màu nâu. Những vệt này tập trung lại tạo nên chất màu tối melanin, từ đây phát triển thành các đốm đen. Quá trình này xảy ra rất nhanh đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ cao.

Hiện tượng biến đen sẽ làm giảm giá trị của tôm do không đáp ứng được tiêu chuẩn chế biến các sản phẩm xuất khẩu.  Điều kiện của quá trình biến đen  pHth = 6 thì vận tốc oxy hóa cao ở tôm sú (Monodon).  pHth = 8 với tôm thẻ chân trắng (theo Simpon và cộng sự).5 đối với tôm hùm (theo Chen và cộng sự).  to = 40oC đối với tôm sú (Monodon) Khánh Hòa.

 to = 30 ÷ 35oC với tôm hùm.  to = 45oC với tôm sú Đài Loan. Tôm thẻ chân trắng nhiệt độ thích hợp của enzyme polyphenol oxiadase là 40oC. Như vậy khoảng nhiệt độ thích hợp trung bình của enzyme xúc tiến quá trình biến đen ở tôm là 30 ÷ 40oC.

Ở 4oC hoạt động của enzyme polyphenol oxidase còn 19.1% so với ban đầu. Như vậy khi bảo quản tôm trong nước đá hiện tượng biến đen vẫn xảy ra nhưng chậm. Hoạt động của enzyme polyphenol oxidase ở các cơ quan trên thân tôm là khác nhau. Hoạt độ của enzyme này ở phần đầu là cao nhất.

Nếu coi hoạt độ của enzyme polyphenol oxidase ở phần đuôi là 1.0 thì ở phần thân là 3.1 và ở phần đầu là 9. 7 do an Chương 1: TỔNG QUAN 1.2 Quá trình peroxide hóa lipid [5] Quá trình peroxide hóa là sự tương tác của các dạng oxygen hoạt động với các acid béo chưa no, tạo ra nhiều sản phẩm độc hại và các phản ứng gốc tự do lan truyền trong cơ thể. Quá trình peroxide hóa lipid là chuỗi phản ứng gốc tự do điển hình với ba giai đoạn: khơi mào, phát triển và dập tắt mạch (hình 1. Trong giai đoạn khơi mào, gốc HO• sẽ lấy một nguyên tử hydrogen trong nhóm methylen của lipid (LH) hình thành gốc tự do lipid (L•).

Gốc tự do lipid sẽ tiếp tục phản ứng với oxygen trong cơ thể tạo gốc tự do lipid peroxyl (LOO•). Gốc LOO• sẽ hình thành hợp chất lipid hydroperoxid (LOOH) bằng cách lấy đi một nguyên tử hydrogen từ một acid béo không no kế cận nó trong giai đoạn thứ hai gọi là giai đoạn phát triển. Giai đoạn kết thúc xảy ra khi hai gốc tự do kết hợp với nhau tạo thành phân tử trung hòa hoặc khi sản phẩm của phản ứng không còn ở trạng thái gốc. R R H2O H + H2O Khơi mào Lipid chưa bão hòa O2 Gốc tự do lipid Phát triển mạch R R R OOH H + OO Lipid peroxide Gốc lipid peroxyl Hình 1.3: Quá trình peroxide hóa lipid Các gốc tự do lipid có thể phản ứng với nhau, gây xáo trộn cấu trúc màng tế bào.

Quá trình peroxide hóa lipid (hình 1.3) làm thay đổi độ nhớt, tính thấm của màng tế bào và chức năng của các kênh ion trên màng, gây nguy hiểm cho các thành phần bên trong tế bào. Khi màng tế bào mất chức năng sinh học, tế bào sẽ bị chết kéo theo sự thoái hóa mô. 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 8 do an Chương 1: TỔNG QUAN malondialdehyde (MDA) là sản phẩm aldehyde phổ biến nhất và nó được xem là dấu hiệu của quá trình peroxide hóa lipid.3 Quá trình thối rữa Trong quá trình tự phân giải men trong tổ chức cơ thịt phân giải protide thành acid amin sau đó vi sinh vật phân hủy acid amin thành các sản phẩm cấp thấp làm cho tôm bị thối rữa. Trong điều kiện không có không khí vì tác dụng của vi khuẩn yếm khí làm cho acid amin bị khử thành phi acid amin bị mất gốc carboxyl và tác dụng oxy hóa khử lẫn nhau và dần dần phân giải thành các hợp chất cấp thấp. Trong quá trình thối rửa chủ yếu là phân hủy các acid amin thành các sản vật cấp thấp như indol, skatol, phenol; cadaverin, putrescin, các loại acid có đạm, acid béo cấp thấp; H2S; thioalcol; CH4; NH3; CO2… nhưng cũng còn phân giải, phân hủy các chất khác. Sự phân hủy trong quá trình thối rữa chủ yếu là phân giải các acid amin: phản ứng làm mất gốc amin, phản ứng làm mất gốc carboxyl, tác dụng cùng làm mất gốc carboxyl và acid amin, phân giải các phân tử acid amin và phân giải các hợp chất có đạm khác.4 Quá trình tự phân giải Quá trình này do các men nội tại trong tôm hoạt động phân giải.

Trong quá trình tự phân giải chủ yếu là tự phân giải protein, nhưng chất béo cũng có sự biến đổi. Đối với tôm chủ yếu là phân giải protein. Quá trình tự phân giải là do các enzyme trong nguyên liệu tiến hành tự phân giải các vật chất của mình mà đặc trưng là phân giải protide thành các sản vật trung gian như peptone, peptide và cuối cùng là đến các acid amin. Quá trình tự phân giải mạnh hay yếu, nhanh hay chậm tùy thuộc vào: giống loài, môi trường pH, các loại muối dùng ướp bảo quản, nhiệt độ môi trường.5 Sự phân giải glycogen protein Gọi là quá trình glyco phân.

Đây là một quá trình yếm khí rất phức tạp xảy ra bằng con đường phosphoryl hóa với sự tham gia của Adenosine triphosphate (ATP). Quá trình phân giải glycogen không tiến hành triệt để đến cùng mà bao giờ trong tổ chức cơ thịt cũng còn một lượng nhỏ glycogen. Ngoài con đường phosphoryl hóa còn có một ít glycogen bị phân giải theo con đường amilo phân, vì vậy người ta đã tìm thấy 9 do an Chương 1: TỔNG QUAN trong tổ chức cơ thịt động vật thủy sản sau khi chết có một ít các loại đường đơn giản như maltose, glucose… 1.6 Biến đổi của protein Thủy sản là một nguồn giàu protein, các protein của thủy sản chứa nhiều acid amin không thay thế có giá trị dinh dưỡng cao. 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.

Gây ảnh hưởng đến chất lượng và giá trị cảm quan. 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.