Nghiên Cứu Các Yếu Tố Công Nghệ Ảnh Hưởng Tới Khả Năng Tạo Gel và Phân Hủy Protein trong Quá Trình Sản Xuất Surimi từ Cá Nước Ngọt

• Tác giả: Trần Văn Hùng
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Công Thành
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Các Yếu Tố Công Nghệ Ảnh Hưởng Tới Khả Năng Tạo Gel Và Phân Hủy Protein Trong Quá Trình Sản Xuất Surimi Từ Cá Nước Ngọt
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. PHẦN I: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình sản xuất surimi
• 1.1.1. Trên thế giới
• 1.1.2. Tại Việt Nam
• 1.2. Tình hình sử dụng surimi
• 1.2.1. Trên thế giới
• 1.2.2. Tại Việt Nam
• 1.3. Nguyên liệu sản xuất surimi ở trong và ngoài nước

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Surimi Cá Nước Ngọt Tiềm Năng Giá Trị

Surimi, sản phẩm thịt cá xay nhuyễn, rửa sạch và loại bỏ xương, đang ngày càng khẳng định vị thế quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến thủy sản. Đặc biệt, surimi từ cá nước ngọt mở ra tiềm năng lớn, giúp nâng cao giá trị các loài cá nuôi phổ biến tại Việt Nam. Surimi có khả năng tạo gel tốt, màu sắc đặc trưng, hầu như không mùi và ít mỡ, là nguyên liệu lý tưởng để sản xuất nhiều loại thực phẩm chế biến sẵn, đáp ứng nhu cầu đa dạng của thị trường. Tuy nhiên, nghiên cứu về surimi từ cá nước ngọt còn hạn chế so với các loài cá biển, đòi hỏi những nỗ lực nghiên cứu chuyên sâu hơn để tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Theo luận văn của Trần Văn Hùng năm 2011, việc sử dụng cá nước ngọt cho sản xuất surimi có thể giúp tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào và đa dạng, góp phần phát triển bền vững ngành thủy sản Việt Nam. Đặc biệt khi trữ lượng cá biển ngày càng suy giảm.

1.1. Định Nghĩa và Ưu Điểm Nổi Bật của Surimi

Surimi là một sản phẩm bán chế biến từ thịt cá, đã trải qua quá trình loại bỏ xương, rửa sạch và xay nhuyễn. Điểm đặc biệt của surimi là khả năng tạo gel, nhờ vào các protein có trong thịt cá. Điều này cho phép surimi được sử dụng để tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau, từ chả cá, xúc xích cá đến các sản phẩm mô phỏng hải sản. Ưu điểm của surimi bao gồm hàm lượng protein cao, ít chất béo, và khả năng kết hợp tốt với các nguyên liệu khác. Nó cũng có màu sắc đặc trưng, hầu như không mùi, và không chứa cholesterol. Chất lượng surimi phụ thuộc vào loài cá được sử dụng, quy trình sản xuất, và các chất phụ gia được thêm vào.

1.2. Tiềm Năng Ứng Dụng Surimi từ Cá Nước Ngọt ở Việt Nam

Ngành nuôi trồng thủy sản nước ngọt tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, tạo ra nguồn cung dồi dào các loài cá như cá tra, cá basa, cá rô phi, và cá mè. Tuy nhiên, phần lớn sản lượng cá nước ngọt được tiêu thụ dưới dạng tươi hoặc phi lê đông lạnh, giá trị gia tăng còn thấp. Chế biến surimi từ cá nước ngọt là một giải pháp tiềm năng để nâng cao giá trị sản phẩm, đa dạng hóa thị trường, và tăng cường khả năng cạnh tranh. Nghiên cứu về các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến khả năng tạo gel và phân hủy protein trong quá trình sản xuất surimi từ cá nước ngọt là rất cần thiết để tối ưu hóa quy trình và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng cá rô phi có thể cho sản phẩm surimi chất lượng cao, mở ra triển vọng cho các loài cá nước ngọt khác.

II. Thách Thức Tạo Gel Phân Hủy Protein Surimi Cá Ngọt

Quá trình sản xuất surimi từ cá nước ngọt đối mặt với nhiều thách thức, đặc biệt liên quan đến khả năng tạo gel và sự phân hủy protein. Khả năng tạo gel quyết định cấu trúc và độ đàn hồi của sản phẩm cuối cùng, trong khi sự phân hủy protein có thể làm giảm chất lượng, gây ra mùi khó chịu và ảnh hưởng đến thời hạn sử dụng. Các yếu tố như loại cá, phương pháp chế biến, và điều kiện bảo quản đều có thể ảnh hưởng đến hai quá trình này. Việc kiểm soát và tối ưu hóa các yếu tố này là rất quan trọng để sản xuất surimi chất lượng cao từ cá nước ngọt. Theo Trần Văn Hùng, việc lựa chọn dung dịch rửa thích hợp cho từng loại cá là yếu tố then chốt, kết hợp với việc xác định ảnh hưởng của quá trình rửa đến sự phân hủy protein và khả năng tạo gel cũng như xác định chỉ tiêu cảm quan.

2.1. Ảnh Hưởng của Loại Cá Đến Khả Năng Tạo Gel Surimi

Thành phần protein và cấu trúc cơ thịt của các loài cá khác nhau có thể ảnh hưởng đáng kể đến khả năng tạo gel của surimi. Một số loài cá có hàm lượng protein cao và cấu trúc sợi cơ phù hợp sẽ tạo gel tốt hơn so với các loài khác. Ví dụ, cá minh thái Alaska được biết đến với khả năng tạo gel tuyệt vời, trong khi một số loài cá nước ngọt có thể đòi hỏi các biện pháp xử lý đặc biệt để cải thiện khả năng này. Các yếu tố khác như độ pH, hàm lượng chất béo, và sự hiện diện của các enzyme protease cũng có thể ảnh hưởng đến quá trình tạo gel.

2.2. Các Yếu Tố Gây Phân Hủy Protein Trong Quá Trình Sản Xuất

Sự phân hủy protein trong quá trình sản xuất surimi có thể xảy ra do hoạt động của các enzyme protease tự nhiên có trong thịt cá hoặc do sự phát triển của vi sinh vật. Quá trình này có thể dẫn đến sự hình thành các peptide và amino acid tự do, làm thay đổi hương vị, mùi, và cấu trúc của sản phẩm. Các yếu tố như nhiệt độ, thời gian bảo quản, và độ pH có thể ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy protein. Việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng và thời hạn sử dụng của surimi.

2.3. Ảnh Hưởng của Quá Trình Rửa Đến Sự Phân Hủy Protein

Quá trình rửa thịt cá sau khi xay nhuyễn là một bước quan trọng trong quy trình sản xuất surimi. Mục đích của quá trình này là loại bỏ các tạp chất như máu, mỡ, và các protein hòa tan, giúp cải thiện màu sắc, mùi vị, và khả năng tạo gel của sản phẩm. Tuy nhiên, quá trình rửa cũng có thể làm mất đi một số protein chức năng, ảnh hưởng đến khả năng tạo gel. Việc lựa chọn dung dịch rửa phù hợp và kiểm soát các yếu tố như tỷ lệ nước/cá, số lần rửa, và thời gian rửa là rất quan trọng để tối ưu hóa quá trình và giảm thiểu sự phân hủy protein.

III. Phương Pháp Tối Ưu Hóa Quá Trình Tạo Gel Surimi Cá Ngọt

Để khắc phục những thách thức trên, cần áp dụng các phương pháp tối ưu hóa quá trình tạo gel surimi từ cá nước ngọt. Các phương pháp này bao gồm điều chỉnh pH, sử dụng phụ gia tạo gel, kiểm soát nhiệt độ và thời gian ủ, và áp dụng công nghệ xử lý áp suất cao. Mục tiêu là tạo ra một mạng lưới protein bền vững, có khả năng giữ nước tốt và tạo cấu trúc đàn hồi cho sản phẩm. Theo các nghiên cứu, việc sử dụng các chất phụ gia như tinh bột, muối, và transglutaminase có thể cải thiện đáng kể khả năng tạo gel của surimi từ cá nước ngọt.

3.1. Điều Chỉnh pH Ảnh Hưởng Đến Khả Năng Tạo Gel Như Thế Nào

Độ pH có ảnh hưởng lớn đến khả năng tạo gel của protein thịt cá. Protein có khả năng tạo gel tốt nhất ở một phạm vi pH nhất định, thường là gần điểm đẳng điện. Khi pH quá cao hoặc quá thấp, protein có thể bị biến tính và mất khả năng tạo gel. Do đó, việc điều chỉnh pH bằng cách sử dụng các chất điều chỉnh pH như acid lactic hoặc sodium bicarbonate có thể cải thiện khả năng tạo gel của surimi. Điều quan trọng là phải kiểm soát pH một cách cẩn thận để tránh gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng sản phẩm.

3.2. Sử Dụng Phụ Gia Tạo Gel Lựa Chọn và Tỷ Lệ Phù Hợp

Các phụ gia tạo gel như tinh bột, muối, transglutaminase, và protein đậu nành có thể được sử dụng để cải thiện khả năng tạo gel của surimi. Tinh bột giúp tăng độ nhớt và độ cứng của gel, muối giúp hòa tan protein và tạo liên kết ngang giữa các phân tử protein, transglutaminase giúp tạo liên kết covalent giữa các protein, và protein đậu nành giúp cải thiện khả năng giữ nước và cấu trúc của gel. Việc lựa chọn và sử dụng các phụ gia này cần tuân theo các quy định về an toàn thực phẩm và phải được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo chất lượng và hương vị của sản phẩm.

3.3. Kiểm Soát Nhiệt Độ và Thời Gian Ủ để Tối Ưu Gel

Nhiệt độ và thời gian ủ là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình tạo gel của surimi. Quá trình ủ thường được thực hiện ở nhiệt độ thấp (khoảng 40°C) trong một khoảng thời gian nhất định (thường là 30-60 phút) để cho phép các protein liên kết với nhau và tạo thành mạng lưới gel. Sau đó, sản phẩm được gia nhiệt ở nhiệt độ cao hơn (khoảng 90°C) để hoàn thiện quá trình tạo gel và tiêu diệt vi sinh vật. Việc kiểm soát nhiệt độ và thời gian ủ một cách chính xác là rất quan trọng để đảm bảo cấu trúc và độ đàn hồi của gel.

IV. Bí Quyết Ngăn Chặn Phân Hủy Protein Surimi Cá Ngọt Hiệu Quả

Ngăn chặn sự phân hủy protein là một yếu tố then chốt để kéo dài thời hạn sử dụng và duy trì chất lượng của surimi. Các biện pháp ngăn chặn phân hủy protein bao gồm kiểm soát nhiệt độ bảo quản, sử dụng chất chống oxy hóa, và áp dụng công nghệ xử lý áp suất cao. Việc bảo quản ở nhiệt độ thấp giúp làm chậm hoạt động của các enzyme protease và vi sinh vật, trong khi chất chống oxy hóa giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa protein. Xử lý áp suất cao có thể làm bất hoạt các enzyme protease và vi sinh vật, giúp kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm. Theo nghiên cứu, việc sử dụng acid ascorbic (vitamin C) như một chất chống oxy hóa có thể giúp cải thiện đáng kể khả năng tạo gel của surimi.

4.1. Ảnh Hưởng của Nhiệt Độ Bảo Quản Đến Phân Hủy Protein

Nhiệt độ bảo quản có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy protein trong surimi. Ở nhiệt độ cao, các enzyme protease hoạt động mạnh mẽ hơn, dẫn đến sự phân hủy protein nhanh chóng. Do đó, việc bảo quản surimi ở nhiệt độ thấp (ví dụ, đông lạnh) là rất quan trọng để làm chậm quá trình này. Tuy nhiên, quá trình đông lạnh và rã đông cũng có thể gây ra những thay đổi về cấu trúc protein, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Do đó, cần lựa chọn phương pháp đông lạnh và rã đông phù hợp để giảm thiểu tác động tiêu cực.

4.2. Vai Trò của Chất Chống Oxy Hóa trong Bảo Quản Surimi

Chất chống oxy hóa giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa protein, một trong những nguyên nhân gây ra sự phân hủy và biến đổi chất lượng của surimi. Các chất chống oxy hóa phổ biến được sử dụng trong sản xuất surimi bao gồm acid ascorbic (vitamin C), tocopherol (vitamin E), và các chiết xuất từ thực vật. Các chất này giúp bảo vệ protein khỏi sự tấn công của các gốc tự do, duy trì cấu trúc và chức năng của protein, và kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm. Tuy nhiên, việc sử dụng chất chống oxy hóa cần tuân thủ các quy định về an toàn thực phẩm và phải được thực hiện một cách cẩn thận để tránh gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến hương vị và màu sắc của sản phẩm.

4.3. Ứng Dụng Công Nghệ Xử Lý Áp Suất Cao Cho Surimi Cá Ngọt

Công nghệ xử lý áp suất cao (HPP) là một phương pháp bảo quản thực phẩm không nhiệt, sử dụng áp suất cao để tiêu diệt vi sinh vật và làm bất hoạt các enzyme. HPP có thể được sử dụng để kéo dài thời hạn sử dụng của surimi mà không làm ảnh hưởng đến hương vị, màu sắc, và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. HPP cũng có thể cải thiện khả năng tạo gel của surimi bằng cách làm biến tính một số protein và tạo ra các liên kết ngang giữa các phân tử protein. Tuy nhiên, chi phí đầu tư cho thiết bị HPP khá cao, và cần có những nghiên cứu chuyên sâu để tối ưu hóa các thông số xử lý áp suất cao cho từng loại surimi.

V. Ứng Dụng Surimi Cá Nước Ngọt Sản Xuất Surimi Dạng Sợi

Surimi cá nước ngọt có thể được sử dụng để sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau, trong đó có surimi dạng sợi. Surimi dạng sợi là một sản phẩm chế biến sẵn có hình dạng tương tự như sợi mì, được làm từ surimi và các phụ gia khác. Sản phẩm này có thể được sử dụng trong nhiều món ăn khác nhau, như súp, mì, và salad. Quy trình sản xuất surimi dạng sợi bao gồm các bước trộn nguyên liệu, tạo hình sợi, hấp chín, và đóng gói. Chất lượng của surimi dạng sợi phụ thuộc vào chất lượng của surimi nguyên liệu, công thức phối trộn, và quy trình chế biến. Theo sơ đồ sản xuất của Trần Văn Hùng, sản xuất surimi dạng sợi cần thêm các bước tạo sợi và chế độ ủ đặc biệt.

5.1. Quy Trình Sản Xuất Surimi Dạng Sợi Chi Tiết

Quy trình sản xuất surimi dạng sợi bắt đầu bằng việc chuẩn bị surimi nguyên liệu, bao gồm rã đông (nếu cần), kiểm tra chất lượng, và phối trộn với các phụ gia khác như tinh bột, muối, đường, và chất tạo màu. Sau đó, hỗn hợp được đưa vào máy tạo sợi để tạo hình thành các sợi có kích thước và hình dạng mong muốn. Các sợi surimi được hấp chín để làm đông đặc và tạo cấu trúc đàn hồi. Cuối cùng, sản phẩm được làm nguội, đóng gói, và bảo quản ở nhiệt độ thấp.

5.2. Ảnh Hưởng của Chế Độ Ủ Đến Khả Năng Tạo Sợi Surimi

Chế độ ủ (incubation) là một bước quan trọng trong quy trình sản xuất surimi dạng sợi, ảnh hưởng đến khả năng tạo sợi và cấu trúc của sản phẩm. Trong quá trình ủ, các protein trong surimi sẽ liên kết với nhau và tạo thành mạng lưới gel, giúp sản phẩm có độ đàn hồi và độ dai mong muốn. Nhiệt độ và thời gian ủ cần được kiểm soát một cách cẩn thận để đảm bảo quá trình tạo gel diễn ra hoàn toàn và không gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng sản phẩm. Một số nghiên cứu cho thấy rằng ủ ở nhiệt độ thấp (khoảng 40°C) trong một khoảng thời gian nhất định (thường là 30-60 phút) có thể cải thiện đáng kể khả năng tạo sợi của surimi.

VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Surimi Cá Ngọt

Nghiên cứu về công nghệ tạo gel và phân hủy protein trong sản xuất surimi từ cá nước ngọt có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao giá trị các loài cá nuôi tại Việt Nam. Việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và kiểm soát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel và sự phân hủy protein là rất cần thiết để đảm bảo chất lượng và thời hạn sử dụng của sản phẩm. Các hướng nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc tìm kiếm các phụ gia tạo gel tự nhiên, áp dụng các công nghệ xử lý tiên tiến, và phát triển các sản phẩm surimi mới đáp ứng nhu cầu thị trường. Các kết quả nghiên cứu sẽ góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành thủy sản Việt Nam, giúp tăng cường khả năng cạnh tranh và mang lại lợi ích kinh tế cho người nuôi trồng và chế biến.

6.1. Các Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Surimi Cá Nước Ngọt

Các hướng nghiên cứu tiếp theo về surimi cá nước ngọt có thể tập trung vào việc tìm kiếm các phụ gia tạo gel tự nhiên từ các nguồn thực vật hoặc vi sinh vật, nhằm thay thế các phụ gia tổng hợp và đáp ứng xu hướng tiêu dùng xanh. Nghiên cứu về ảnh hưởng của các phương pháp nuôi trồng khác nhau đến chất lượng surimi cũng là một lĩnh vực quan trọng. Ngoài ra, việc áp dụng các công nghệ xử lý tiên tiến như công nghệ nano hoặc công nghệ màng có thể giúp cải thiện khả năng tạo gel và kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm.

6.2. Tiềm Năng Thị Trường và Cơ Hội Phát Triển Surimi Cá Ngọt

Thị trường surimi và các sản phẩm chế biến từ surimi đang ngày càng phát triển, đặc biệt là ở các nước châu Á. Surimi cá nước ngọt có tiềm năng lớn để thay thế một phần surimi từ cá biển, giúp giảm áp lực khai thác tài nguyên biển và tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào từ nuôi trồng. Các sản phẩm surimi có giá trị gia tăng cao, đáp ứng nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng, và có thể được xuất khẩu sang các thị trường lớn trên thế giới. Tuy nhiên, để khai thác tối đa tiềm năng này, cần có sự đầu tư vào nghiên cứu và phát triển, xây dựng thương hiệu, và quảng bá sản phẩm một cách hiệu quả.

Tổng quan nghiên cứu

Surimi là sản phẩm chế biến từ thịt cá đã tách xương, rửa sạch, có khả năng tạo gel tốt, ít mỡ và không có mùi tanh đặc trưng. Trên thế giới, sản lượng surimi toàn cầu ước tính khoảng 1,4 triệu tấn, trong đó Nhật Bản, Hàn Quốc, Thái Lan, Mỹ và Trung Quốc là những nước sản xuất chính. Ở Việt Nam, sản lượng tiêu thụ surimi tăng 40% trong giai đoạn 2006-2010, tuy nhiên sản xuất surimi trong nước vẫn còn khiêm tốn về quy mô và chất lượng. Nguyên liệu chủ yếu là cá nước ngọt như cá rô phi, cá mè, cá trê phi, trong đó cá mè có hàm lượng protein cao (16,5%), độ trắng 33,97% và độ ẩm khoảng 78-81%, phù hợp cho sản xuất surimi.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm xây dựng quy trình công nghệ sản xuất surimi từ cá nước ngọt, xác định các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến khả năng tạo gel và phân hủy protein trong quá trình sản xuất, đồng thời phát triển quy trình sản xuất surimi dạng sợi. Nghiên cứu tập trung vào cá mè trắng Việt Nam, với phạm vi thực nghiệm tại Việt Nam trong năm 2011. Ý nghĩa nghiên cứu góp phần nâng cao giá trị gia tăng cho nguồn nguyên liệu cá nước ngọt trong nước, đồng thời mở rộng tiềm năng xuất khẩu sản phẩm surimi.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về khả năng tạo gel của protein, cơ chế tạo gel và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo gel trong surimi. Khả năng tạo gel là quá trình các phân tử protein bị biến tính tự tập hợp thành mạng lưới không gian ba chiều có trật tự, tạo thành gel có tính đàn hồi và độ bền cơ học cao. Các liên kết hóa học chính tham gia gồm liên kết hydro, liên kết cầu muối, liên kết cầu disunfua và tương tác kỵ nước. Enzym proteaza, đặc biệt là cathepsin B, D, L và proteaza kiềm bền nhiệt, đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy protein, ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng gel.

Ngoài ra, mô hình nghiên cứu còn áp dụng các khái niệm về ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian ủ, hàm lượng muối và chất chống oxy hóa đến khả năng tạo gel và sự phân hủy protein trong surimi. Các yếu tố này được đánh giá thông qua các chỉ tiêu vật lý (lực phá vỡ gel, độ trắng), hóa học (hàm lượng protein, oligopeptide) và cảm quan (thử uốn gập).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thu thập từ nguyên liệu cá mè trắng Việt Nam, trọng lượng 1,5 kg/con, được xử lý theo quy trình công nghệ sản xuất surimi gồm các bước: cắt đầu, bỏ ruột, tách thịt, xay nhỏ, rửa, tách nước, ép tách nước, phối trộn, định hình, bao gói và bảo quản. Phương pháp phân tích bao gồm:

• Xác định thành phần hóa học: độ ẩm, protein (phương pháp Kjeldahl), lipit (phương pháp Soxlet), oligopeptide (phương pháp Lowry).
• Đo độ trắng bằng máy đo màu Minolta Kett C-100.
• Đánh giá độ bền chắc của gel bằng máy đo cấu trúc Tensilon RT-125 theo phương pháp Bourne.
• Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ như tỷ lệ nước rửa, số lần rửa, nhiệt độ và thời gian ủ, hàm lượng muối, chất chống oxy hóa đến chất lượng surimi.
• Thí nghiệm bảo quản nguyên liệu ở nhiệt độ -4°C đến -8°C trong 30 ngày để đánh giá sự phân hủy protein.
• Cỡ mẫu và số lần lặp lại đảm bảo độ tin cậy, mỗi phép đo lặp lại 5-6 lần lấy giá trị trung bình.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2011, thực hiện tại phòng thí nghiệm Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước rửa đến chất lượng surimi: Khi tăng tỷ lệ nước rửa từ 1/1 đến 4/1, độ ẩm của thịt cá tăng nhanh, đạt khoảng 80%, sau đó ổn định. Hàm lượng protein giảm từ khoảng 16,5% xuống còn khoảng 15% do hòa tan protein chất cơ. Độ trắng tăng từ 33,97% lên đến 65,52% khi tỷ lệ nước/cá đạt 4/1, sau đó tăng chậm. Hiệu suất thu hồi sản phẩm cũng tăng theo tỷ lệ nước rửa. (Đồ thị 1, 2, 3)

2. Ảnh hưởng của số lần rửa: Độ trắng surimi tăng dần qua các lần rửa, từ 33,97% (không rửa) lên 70,46% sau 3 lần rửa, vượt tiêu chuẩn surimi đông lạnh (50%). Hàm lượng oligopeptide giảm từ 687,5 mM/g xuống 546 mM/g, cho thấy sự loại bỏ protein chất cơ và oligopeptide thủy phân trong quá trình rửa. (Bảng 3.2, Đồ thị 4)

3. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ủ đến khả năng tạo gel: Nhiệt độ ủ từ 20°C đến 25°C trong 2 giờ cho lực phá vỡ gel cao nhất (khoảng 284 g.cm), hạng AA (không gãy khi gập tư). Ở nhiệt độ 40°C, thời gian ủ 30 phút tạo gel có lực phá vỡ lên đến 325 g.cm. Nhiệt độ ủ cao hơn 45°C làm tăng sự thủy phân protein, giảm lực phá vỡ gel. (Bảng 3.3, Đồ thị 5, 6, 7)

4. Ảnh hưởng của hàm lượng muối: Gel chỉ hình thành khi có muối, lực phá vỡ gel tăng từ 86 g.cm (0% muối) lên 317 g.cm ở 1% muối, sau đó giảm dần khi muối tăng trên 1%. Hàm lượng muối 1% là tối ưu cho chất lượng gel tốt nhất. (Bảng 3.4, Đồ thị 8)

5. Ảnh hưởng của chất chống oxy hóa (Axit Ascorbic): Bổ sung axit ascorbic làm giảm lực phá vỡ gel từ 325 g.cm xuống 189 g.cm, hạng B (gập đôi nứt nhẹ), do ngăn cản sự hình thành liên kết cầu disunfua cần thiết cho cấu trúc gel bền vững. (Bảng 3.5)

Thảo luận kết quả

Quá trình rửa với tỷ lệ nước/cá 4/1 và rửa 3 lần được xác định là tối ưu để loại bỏ protein chất cơ hòa tan và các tạp chất gây mùi, đồng thời giữ lại hàm lượng protein cần thiết cho khả năng tạo gel. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây cho thấy protein chất cơ hòa tan chủ yếu bị loại bỏ trong lần rửa đầu tiên, các lần rửa tiếp theo loại bỏ một phần nhỏ protein tơ cơ.

Nhiệt độ và thời gian ủ ảnh hưởng trực tiếp đến sự hình thành các liên kết hóa học trong gel, đặc biệt là liên kết hydro và cầu disunfua. Nhiệt độ ủ từ 20-25°C trong 2 giờ và 40°C trong 30 phút là điều kiện tối ưu để tạo gel có độ bền cao, phù hợp với cơ chế tạo gel protein đã được công nhận. Nhiệt độ cao hơn làm tăng hoạt tính enzym proteaza, gây phân hủy protein, làm giảm chất lượng gel.

Hàm lượng muối 1% tạo điều kiện thuận lợi cho sự hòa tan myosin và hình thành actomyosin, đóng vai trò chủ đạo trong cấu trúc gel. Hàm lượng muối cao hơn làm tăng áp suất thẩm thấu, kéo nước ra ngoài, làm giảm chất lượng gel. Việc bổ sung axit ascorbic làm giảm khả năng tạo gel do ngăn cản sự hình thành liên kết disunfua, điều này cần lưu ý trong sản xuất để tránh ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng sản phẩm.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ biến đổi độ ẩm, protein, oligopeptide theo tỷ lệ nước rửa và số lần rửa; biểu đồ lực phá vỡ gel theo nhiệt độ, thời gian ủ và hàm lượng muối; bảng so sánh lực phá vỡ gel với và không có chất chống oxy hóa.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu quy trình rửa nguyên liệu: Áp dụng tỷ lệ nước rửa 4/1 và thực hiện 3 lần rửa, trong đó lần đầu sử dụng dung dịch NaHCO3 0,15%, các lần sau dùng nước thường, nhiệt độ rửa 1-4°C để đảm bảo loại bỏ protein chất cơ và tạp chất, nâng cao độ trắng và chất lượng surimi. Thời gian thực hiện trong vòng 25 phút mỗi lần. Chủ thể thực hiện: nhà máy chế biến thủy sản.

2. Kiểm soát nhiệt độ và thời gian ủ: Ủ surimi ở nhiệt độ 20-25°C trong 2 giờ hoặc 40°C trong 30 phút trước khi gia nhiệt để tối ưu hóa khả năng tạo gel, tránh nhiệt độ cao gây phân hủy protein. Thời gian ủ cần được kiểm soát chặt chẽ để tránh quá trình thủy phân protein. Chủ thể thực hiện: kỹ thuật viên sản xuất.

3. Điều chỉnh hàm lượng muối: Bổ sung muối với nồng độ 1% trong quá trình xay để tăng cường sự hình thành actomyosin và cải thiện độ bền chắc của gel. Tránh sử dụng muối quá nhiều gây giảm chất lượng sản phẩm. Chủ thể thực hiện: bộ phận pha trộn nguyên liệu.

4. Hạn chế sử dụng chất chống oxy hóa: Không khuyến khích bổ sung axit ascorbic trong quá trình sản xuất surimi để tránh ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng tạo gel. Nếu cần thiết, nghiên cứu thêm các chất bảo quản khác không ảnh hưởng đến cấu trúc gel. Chủ thể thực hiện: bộ phận nghiên cứu và phát triển sản phẩm.

5. Nâng cao chất lượng nguyên liệu và bảo quản: Loại bỏ thịt đỏ và các bộ phận chứa enzym proteaza cao trước khi chế biến, bảo quản nguyên liệu ở nhiệt độ -4°C đến -8°C trong thời gian không quá 30 ngày để hạn chế sự phân hủy protein, duy trì chất lượng surimi. Chủ thể thực hiện: nhà cung cấp nguyên liệu và nhà máy chế biến.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và thực nghiệm về công nghệ sản xuất surimi từ cá nước ngọt, giúp phát triển các đề tài liên quan đến protein thủy sản và kỹ thuật chế biến.

2. Doanh nghiệp chế biến thủy sản: Áp dụng quy trình công nghệ tối ưu để nâng cao chất lượng sản phẩm surimi, tăng giá trị gia tăng cho nguyên liệu cá nước ngọt, mở rộng thị trường xuất khẩu.

3. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Tham khảo để xây dựng các chính sách hỗ trợ phát triển ngành chế biến thủy sản, thúc đẩy sử dụng nguồn nguyên liệu nội địa, nâng cao hiệu quả kinh tế và bền vững môi trường.

4. Nhà cung cấp nguyên liệu và nông dân nuôi cá nước ngọt: Hiểu rõ yêu cầu chất lượng nguyên liệu và quy trình bảo quản, từ đó cải thiện sản lượng và chất lượng cá phục vụ sản xuất surimi.

Câu hỏi thường gặp

1. Surimi là gì và tại sao cá nước ngọt được chọn làm nguyên liệu?
   Surimi là thịt cá đã tách xương, rửa sạch, có khả năng tạo gel tốt, dùng để chế biến các sản phẩm mô phỏng hải sản. Cá nước ngọt như cá mè có hàm lượng protein cao, độ trắng phù hợp và ít mỡ, thích hợp cho sản xuất surimi chất lượng cao.

2. Tại sao quá trình rửa lại quan trọng trong sản xuất surimi?
   Rửa giúp loại bỏ protein chất cơ hòa tan, máu, mỡ và enzym proteaza gây phân hủy protein, từ đó nâng cao độ trắng, giảm mùi tanh và tăng khả năng tạo gel của surimi.

3. Nhiệt độ và thời gian ủ ảnh hưởng thế nào đến chất lượng gel?
   Nhiệt độ ủ từ 20-25°C trong 2 giờ hoặc 40°C trong 30 phút giúp hình thành liên kết hydro và cầu disunfua, tạo gel chắc và đàn hồi. Nhiệt độ cao hơn làm tăng hoạt tính enzym phân hủy protein, giảm chất lượng gel.

4. Hàm lượng muối tối ưu trong sản xuất surimi là bao nhiêu?
   Hàm lượng muối 1% được xác định là tối ưu, giúp hòa tan myosin và hình thành actomyosin, tăng độ bền chắc của gel. Muối quá nhiều làm giảm chất lượng do kéo nước ra ngoài.

5. Có nên sử dụng chất chống oxy hóa như axit ascorbic trong sản xuất surimi không?
   Không nên sử dụng axit ascorbic vì nó ngăn cản sự hình thành liên kết cầu disunfua, làm giảm độ bền chắc và chất lượng gel surimi.

Kết luận

• Cá mè trắng Việt Nam là nguyên liệu phù hợp cho sản xuất surimi với hàm lượng protein 16,5%, độ trắng 33,97% và độ ẩm 78-81%.
• Quy trình rửa 3 lần với tỷ lệ nước/cá 4/1 tối ưu để loại bỏ protein chất cơ và tạp chất, nâng cao chất lượng surimi.
• Nhiệt độ ủ 20-25°C trong 2 giờ hoặc 40°C trong 30 phút là điều kiện tốt nhất để tạo gel có độ bền cao.
• Hàm lượng muối 1% giúp tăng cường sự hình thành gel, trong khi axit ascorbic làm giảm chất lượng gel.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển sản xuất surimi từ cá nước ngọt tại Việt Nam, góp phần nâng cao giá trị kinh tế và mở rộng thị trường xuất khẩu.

Next steps: Áp dụng quy trình nghiên cứu vào sản xuất thử nghiệm quy mô công nghiệp, đánh giá thị trường và phát triển sản phẩm mô phỏng từ surimi cá nước ngọt.

Call to action: Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu nên hợp tác để hoàn thiện công nghệ, nâng cao chất lượng sản phẩm và khai thác tiềm năng nguồn nguyên liệu cá nước ngọt trong nước.