Luận án tiến sĩ công nghệ chế biến thủy sản nghiên cứu sự biến đổi chất lượng của phi lê cá rô phi vằn oreochromis niloticus cuối chuỗi cung ứng sản phẩm lạnh đông

Luận án tiến sĩ nghiên cứu biến đổi chất lượng phi lê cá rô phi vằn Oreochromis niloticus trong chuỗi cung ứng sản phẩm lạnh đông.

• Tác giả: Nguyễn Thị Kiều Diễm
• Người hướng dẫn: Mai Thị Tuyết Nga
• Trường học: Trường Đại học Nha Trang
• Chuyên ngành: Công nghệ chế biến thủy sản
• Đề tài: Nghiên Cứu Sự Biến Đổi Chất Lượng Của Phi Lê Cá Rô Phi Vằn (Oreochromis Niloticus) Cuối Chuỗi Cung Ứng Sản Phẩm Lạnh/Đông
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Khánh Hòa

Tóm tắt

I. Tổng quan về phi lê cá rô phi vằn và chuỗi cung ứng lạnh đông

Nghiên cứu tập trung vào phi lê cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus), một loại cá nước ngọt phổ biến trong ngành thủy sản. Chuỗi cung ứng lạnh đông đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chất lượng cá từ khâu đánh bắt đến tiêu thụ. Quá trình này bao gồm các bước như làm lạnh, đông lạnh, bảo quản và vận chuyển. Sự biến đổi chất lượng của cá trong chuỗi cung ứng được đánh giá thông qua các chỉ tiêu hóa học, vi sinh và cảm quan. Nghiên cứu này nhằm xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cá và đề xuất giải pháp tối ưu hóa quy trình bảo quản.

1.1. Đặc điểm sinh học và dinh dưỡng của cá rô phi vằn

Cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus) là loài cá nước ngọt có giá trị dinh dưỡng cao, giàu protein, vitamin và khoáng chất. Thành phần dinh dưỡng của cá bao gồm các acid béo không no, đặc biệt là omega-3 và omega-6, có lợi cho sức khỏe. Cá được nuôi trồng phổ biến ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, đặc biệt là ở Đồng bằng sông Cửu Long. Việc hiểu rõ đặc tính sinh học và dinh dưỡng của cá giúp tối ưu hóa quy trình chế biến và bảo quản.

1.2. Chuỗi cung ứng lạnh đông trong ngành thủy sản

Chuỗi cung ứng lạnh đông là hệ thống quản lý từ khâu đánh bắt, chế biến đến phân phối sản phẩm cá đông lạnh. Quá trình này đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật và biến đổi hóa học. Các phương pháp bảo quản phổ biến bao gồm sử dụng nước đá, không khí lạnh và đông lạnh nhanh (IQF). Việc quản lý hiệu quả chuỗi cung ứng giúp duy trì chất lượng sản phẩm và đảm bảo an toàn thực phẩm.

II. Biến đổi chất lượng phi lê cá rô phi vằn trong chuỗi cung ứng

Nghiên cứu đánh giá sự biến đổi chất lượng của phi lê cá rô phi vằn trong quá trình bảo quản lạnh đông. Các chỉ tiêu được theo dõi bao gồm hàm lượng nitơ bazơ bay hơi (TVB-N), sự oxy hóa lipid, và sự phát triển của vi sinh vật. Kết quả cho thấy, nhiệt độ bảo quản ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ biến đổi chất lượng. Nhiệt độ thấp hơn giúp kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng cảm quan của cá. Nghiên cứu cũng xây dựng mô hình động học để dự đoán sự sinh trưởng của vi sinh vật gây hư hỏng trong các điều kiện bảo quản khác nhau.

2.1. Biến đổi hóa học và vi sinh trong quá trình bảo quản

Trong quá trình bảo quản, phi lê cá rô phi vằn trải qua các biến đổi hóa học như sự gia tăng hàm lượng TVB-N và sự oxy hóa lipid. Các vi sinh vật gây hư hỏng, đặc biệt là Pseudomonas spp., phát triển nhanh chóng ở nhiệt độ cao, dẫn đến giảm chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu sử dụng các phương pháp phân tích hóa học và vi sinh để đánh giá mức độ biến đổi và đề xuất các biện pháp kiểm soát hiệu quả.

2.2. Ảnh hưởng của quá trình rã đông đến chất lượng cá

Quá trình rã đông có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của phi lê cá rô phi vằn. Các phương pháp rã đông khác nhau, như rã đông bằng không khí lạnh hoặc nước lạnh, được so sánh để xác định phương pháp tối ưu. Kết quả cho thấy, rã đông bằng không khí lạnh giúp duy trì chất lượng cảm quan và hạn chế sự phát triển của vi sinh vật. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học để lựa chọn phương pháp rã đông phù hợp trong chuỗi cung ứng.

III. Ứng dụng mô hình động học trong quản lý chất lượng

Nghiên cứu xây dựng và kiểm định các mô hình động học để dự đoán sự sinh trưởng của vi sinh vật gây hư hỏng trên phi lê cá rô phi vằn trong các điều kiện bảo quản khác nhau. Mô hình sơ cấp và thứ cấp được áp dụng để mô phỏng sự phát triển của tổng số vi sinh vật hiếu khí (TPC) và Pseudomonas spp. Kết quả cho thấy, mô hình có độ chính xác cao trong việc dự đoán sự biến đổi chất lượng sản phẩm. Ứng dụng mô hình này giúp tối ưu hóa quy trình bảo quản và quản lý chất lượng trong chuỗi cung ứng lạnh đông.

3.1. Xây dựng và kiểm định mô hình động học

Các mô hình động học được xây dựng dựa trên dữ liệu thực nghiệm về sự sinh trưởng của vi sinh vật trong các điều kiện bảo quản khác nhau. Mô hình sơ cấp sử dụng phương trình Gompertz để mô phỏng sự phát triển của TPC và Pseudomonas spp. Mô hình thứ cấp được áp dụng để dự đoán tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật dựa trên nhiệt độ bảo quản. Kết quả kiểm định cho thấy mô hình có độ tin cậy cao và có thể áp dụng trong thực tế.

3.2. Ứng dụng mô hình trong quản lý chuỗi cung ứng

Việc áp dụng mô hình động học giúp dự đoán thời gian bảo quản tối ưu và xác định các điểm kiểm soát quan trọng trong chuỗi cung ứng. Mô hình cung cấp thông tin chi tiết về sự biến đổi chất lượng sản phẩm theo thời gian và nhiệt độ, giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định chính xác. Ứng dụng này không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu tổn thất trong quá trình bảo quản và vận chuyển.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN MỞ ĐẦU Cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus) nuôi được biết đến là một trong những nguồn nguyên liệu thuỷ sản phổ biến hiện nay và trở thành nguồn cung cấp protein cho nhiều nước trên thế giới, nguyên nhân chủ yếu là do cá tự nhiên ngày càng khan hiếm [39]. Theo thống kê của Liên minh Thuỷ sản toàn cầu (GAA), sản lượng cá rô phi trên toàn thế giới tăng hàng năm, cụ thể năm 2019 đạt 6,5 triệu tấn, năm 2020 đạt 6,93 triệu tấn [108]. Sản lượng tăng trưởng trung bình của cá rô phi từ năm 2010 đến năm 2019 trên toàn thế giới ước tính là 7,7%. Trong đó, Trung Quốc là quốc gia sản xuất cá rô phi đứng đầu trên thế giới, với sản lượng chiếm gần 50% tổng sản lượng toàn thế giới (1,7 triệu tấn năm 2019), điều đó giúp Trung Quốc trở thành quốc gia có sản lượng xuất khẩu cá rô phi cao nhất, kế đến là Indonesia (1,1 triệu tấn) và Ai Cập (0,9 triệu tấn) [107].

Ngoài ra còn có một số quốc gia khác sản xuất và xuất khẩu cá rô phi như: Brazil, Bangladesh, Philippines, Thái Lan và Việt Nam [32]. Việt Nam là quốc gia có sản lượng xuất khẩu cá rô phi đứng hàng thứ 6 trên thế giới [33]. Cá rô phi trở thành đối tượng thuỷ sản được quan tâm phát triển tại Việt Nam trong những năm qua, với mục tiêu tạo ra những sản phẩm có năng lực cạnh tranh trên thị trường thế giới, bằng cách đa dạng hóa sản phẩm từ nhiều đối tượng khác nhau. Một số sản phẩm từ cá rô phi như: cá nguyên con, cá phi lê, chả cá viên… được đánh giá là tiềm năng, đặc biệt là phi lê cá rô phi vằn trở thành sản phẩm xuất khẩu phổ biến của Việt Nam, do đó phi lê cá rô phi vằn là đối tượng cần được quan tâm nghiên cứu và phát triển.

Phần lớn sự suy giảm chất lượng thuỷ sản và sản phẩm thuỷ sản là do sự hiện diện của vi sinh vật. Ở siêu thị, quầy hàng thuỷ sản hay chợ truyền thống…, thuỷ sản đặc biệt là cá thường được bảo quản lạnh bằng nước đá, tủ mát… Tại nơi tiêu thụ, sự lây nhiễm vi sinh vật vào sản phẩm có thể xảy ra từ các hoạt động vận chuyển, bày bán, lựa chọn sản phẩm của khách hàng. Thêm vào đó, sự thay đổi nhiệt độ bảo quản và nhiệt độ sản phẩm trong chuỗi cung ứng thúc đẩy sự sinh trưởng của vi sinh vật làm hư hỏng sản phẩm, nổi bật nhất là hệ vi sinh vật gây hư hỏng đặc trưng (Specific spoilage organisms-SSO) như: Pseudomonas spp., Photobacterium phosphoreum, Shewanella putrefaciens… là những vi sinh vật thường được tìm thấy trên thuỷ sản [112], các vi sinh vật này khi sinh trưởng sinh ra sản phẩm cấp thấp, làm suy giảm chất 2 lượng thuỷ sản [220]. Ngoài các nhóm vi sinh vật gây hư hỏng đặc trưng, có thể có sự hiện diện của vi sinh vật khác như: tổng số vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng ở nhiệt độ dương thấp (TPC), các vi sinh vật chỉ thị vệ sinh như: coliform, E.

Sự sinh trưởng của các vi sinh vật ảnh hưởng đến thành phần hóa học, chất lượng cảm quan của thuỷ sản và ảnh hưởng đến sức khoẻ của người tiêu dùng. Có thể nói vi sinh vật là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến những biến đổi về chất lượng của thuỷ sản. Trong đó nhiệt độ đóng vai trò quan trọng đối với sự sinh trưởng của vi sinh vật, nhiệt độ tăng thúc đẩy mật độ vi sinh vật tăng, thuỷ sản dễ hư hỏng. Vấn đề đặt ra, nếu chất lượng của phi lê cá rô phi vằn trong chuỗi cung ứng được kiểm soát dựa trên việc quản lý lịch sử nhiệt độ của từng lô hàng, từ đó dự đoán được mật độ vi sinh vật ở các thời điểm khác nhau trong quá trình bảo quản, đây là cơ sở để xác định thời hạn bảo quản còn lại của phi lê cá nhanh chóng hơn.

Xuất phát từ tình hình thực tế đó, chúng tôi đề xuất đề tài “Nghiên cứu sự biến đổi chất lượng của phi lê cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus) cuối chuỗi cung ứng sản phẩm lạnh/đông” nhằm xây dựng mô hình động học về sự sinh trưởng của một số vi sinh vật theo nhiệt độ và thời gian bảo quản, giúp cho việc giám sát và quản lý chất lượng phi lê cá rô phi vằn trong quá trình bảo quản, bày bán sản phẩm của nhà phân phối và các quầy bán lẻ được tốt hơn, góp phần kiểm soát và quản lý chất lượng sản phẩm phi lê cá rô phi vằn ở cuối chuỗi cung ứng. Mục tiêu nghiên cứu 1. Tìm được sự biến đổi chất lượng của phi lê cá rô phi vằn trong quá trình bảo quản lạnh thông qua sự thay đổi về: mật độ vi sinh vật, thành phần hoá học và chất lượng cảm quan của sản phẩm theo thời gian và nhiệt độ bảo quản. Xây dựng mô hình động học về sự biến đổi của tổng số vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng ở nhiệt độ thấp và vi khuẩn gây hỏng đặc trưng Pseudomonas spp.

trên phi lê cá rô phi vằn theo thời gian và nhiệt độ bảo quản lạnh. Phạm vi nghiên cứu của đề tài luận án Nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng TVB-N, chất lượng cảm quan và sự sinh trưởng của vi sinh vật chỉ thị vệ sinh (coliform, E.coli), tổng số vi sinh vật hiếu khí (TPC) sinh trưởng ở nhiệt độ thấp và vi khuẩn gây hỏng đặc trưng (Pseudomonas spp.) 3 trên phi lê cá rô phi vằn bảo quản lạnh. Từ đó xây dựng mô hình động học về sự biến đổi của TPC và Pseudomonas spp. trên phi lê cá rô phi vằn theo thời gian và nhiệt độ bảo quản.

Nội dung nghiên cứu 1. Nghiên cứu sự biến đổi thành phần hoá học ban đầu và sự hiện diện của một số nhóm vi sinh vật ban đầu trên phi lê cá rô phi vằn. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phương pháp rã đông đến chất lượng của phi lê cá rô phi vằn sau rã đông, từ đó tìm ra phương pháp rã đông thích hợp. Nghiên cứu sự biến đổi chất lượng hóa học, chất lượng cảm quan và sự sinh trưởng của vi sinh vật chỉ thị vệ sinh (coliform, E.coli), tổng số vi sinh vật hiếu khí (TPC) sinh trưởng ở nhiệt độ thấp và vi khuẩn gây hỏng đặc trưng (Pseudomonas spp.) trên phi lê cá rô phi vằn trong quá trình bảo quản lạnh.

Xây dựng mô hình động học về sự biến đổi mật độ của tổng số vi sinh vật hiếu khí (TPC) sinh trưởng ở nhiệt độ thấp, vi khuẩn gây hỏng đặc trưng (Pseudomonas spp.) trên phi lê cá rô phi vằn theo thời gian và nhiệt độ bảo quản lạnh. Thử nghiệm ứng dụng mô hình vào quản lý chất lượng sản phẩm phi lê cá rô phi vằn trong quá trình bảo quản và bày bán tại quầy ở cuối chuỗi cung ứng. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Đây là nghiên cứu một cách hệ thống lần đầu tiên tại Việt Nam về sự biến đổi chất lượng sản phẩm phi lê cá rô phi vằn về mật độ vi sinh vật, tổng hàm lượng nitơ bazơ bay hơi (TVB-N) và cảm quan trong các điều kiện nhiệt độ mô phỏng cuối chuỗi cung ứng lạnh/đông. Mật độ vi sinh vật gây hư hỏng cụ thể là tổng số vi sinh vật hiếu khí (TPC) sinh trưởng ở nhiệt độ thấp và vi khuẩn gây hỏng đặc trưng Pseudomonas spp., được xác định ở nhiệt độ cố định và nhiệt độ biến động mô phỏng điều kiện bảo quản lạnh thực tế trong chuỗi cung ứng, đây chính là cơ sở dữ liệu để luận án xây dựng mô hình toán học cho sự sinh trưởng của vi sinh vật trong quá trình bảo quản và bày bán.

Kết quả mô hình của luận án có thể xác định được mật độ vi sinh vật dựa trên lịch sử nhiệt độ và thời gian bảo quản trong chuỗi cung ứng, từ đó dự đoán được thời hạn bảo quản còn lại của phi lê cá, góp phần kiểm soát tốt chất lượng của sản phẩm đến cuối chuỗi cung ứng. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về nguyên liệu Cá rô phi vằn Tên tiếng Anh: Nile Tilapia Tên khoa học: Oreochromis niloticus Tên khác: Cá rô phi vằn, cá phi, cá rô phi sông Nin. Cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus) Cá rô phi vằn là loài cá đặc trưng của vùng nhiệt đới, môi trường sống thích hợp cho cá là nhiệt độ 24 ÷ 32°C, pH 6,5 ÷ 8,5.

Cá sống được trong nước ngọt, lợ, mặn. Cá sinh trưởng khá nhanh nên sau 8 tháng nuôi có thể đạt khối lượng 300 ÷ 500 g/con [26]. Phân loại cá rô phi Cá rô phi vằn được phân loại như sau: Ngành: Chordata Lớp: Actinopterygii Bộ: Perciformes Họ: Cichlidae Giống: Oreochromis Loài: Oreochromis niloticus 5 1. Đặc tính sinh học của cá rô phi vằn Về hình thái cá rô phi vằn có thân màu hơi tím, vảy sáng bóng, có 9 - 12 sọc đậm song song nhau từ lưng xuống bụng.

Vi đuôi có màu sọc đen sậm song song từ phía trên xuống phía dưới và phân bố khắp vi đuôi. Vi lưng có những sọc trắng chạy song song trên nền xám đen, viền vi lưng và vi đuôi có màu hồng nhạt. Cá rô phi vằn thường ăn tạp, tốc độ sinh sản nhanh, sinh trưởng được trong điều kiện khí hậu và môi trường nước khác nhau, có khả năng kháng bệnh cao hơn các loài khác [166], chính vì vậy đã làm cho cá rô phi vằn trở thành loài cá được nuôi phổ biến trên thế giới, cá rô phi vằn đóng vai trò là nguồn cung cấp dinh dưỡng quan trọng cho con người, trong tương lai sẽ trở thành sản phẩm thay thế cho các loại cá trắng hiện nay [11]. Thành phần dinh dưỡng của cá rô phi vằn Bảng 1.

Thành phần dinh dưỡng của cá rô phi vằn tính trên 100 g ăn được Thành phần Đơn vị Tính trên 100 g cá Protein g 17,9 Lipid g 4,8 Canxi mg 120 Phosphor mg 340 Sắt mg 1,8 Kali mg 450 Natri mg 50 Magie mg 25 Kẽm mg 0,6 Vitamin B1 mg 0,3 Vitamin B2 mg 0,09 Vitamin B6 mg 0,03 Vitamin B12 µg 2 Vitamin D µg 1,5 (Nguồn: Foodnutrition table.com) [191] Thành phần hóa học của cá là yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bảo quản và chế biến. Cá rô phi vằn có chứa khoảng 4,8% lipid nên đây là cá béo vừa (hàm lượng béo 4- 6 8%) [5, 190]. Hàm lượng chất béo trong cá vừa có lợi cho sức khỏe nhưng lại dễ bị oxi hóa và làm giảm giá trị cảm quan sản phẩm nếu bảo quản và chế biến không đúng cách. Hình thức nuôi và khai thác Theo thống kê hiện nay, diện tích nuôi trồng thủy sản nước ngọt cả nước ta là 390.