Tổng quan luận án

Công trình luận án tiến sĩ kỹ thuật chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm và Chế biến Thủy sản của tác giả Thái Văn Đức, thực hiện tại Trường Đại học Nha Trang năm 2014, tập trung giải quyết bài toán kỹ thuật trong chế biến cá tạp thành sản phẩm giá trị gia tăng với đề tài: "Nghiên cứu sử dụng tinh bột biến tính nhằm nâng cao độ dẻo, độ dai và độ bền đông kết của sản phẩm tôm surimi cá hố (Trichiurus haumenla)".

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Cá tạp là nhóm cá có chất lượng cơ thịt không thích hợp để ăn tươi nên có giá trị kinh tế thấp. Để nâng cao giá trị sử dụng, cá tạp được định hướng chế biến thành surimi – chất nền protein để sản xuất các mặt hàng mô phỏng có giá trị thương mại cao như tôm, cua, xúc xích. Theo chương trình quốc gia "Chế biến các sản phẩm có giá trị gia tăng" của Bộ Thủy sản (nay là Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn), việc nghiên cứu chế biến surimi từ nguồn cá tạp là nhiệm vụ quan trọng.

Cá hố (Trichiurus haumenla) là loại cá tạp có sản lượng khai thác lớn tại Việt Nam, ước tính đạt khoảng 400.000 tấn/năm, chiếm khoảng 1/8 tổng sản lượng cá tạp khai thác trong nước. Nguồn cá hố nguyên liệu chủ yếu được đánh bắt bằng phương pháp giã cào, kích thước không đồng đều, cơ thịt mềm, cấu trúc lỏng lẻo và dễ bị dập nát, dẫn đến chất lượng surimi thương phẩm thấp.

Thực tế công nghệ sản xuất surimi truyền thống thường áp dụng công đoạn rửa thịt cá bằng dung dịch acid acetic loãng hoặc dung dịch kiềm nhẹ để khử mùi, màu và chất béo. Tuy nhiên, đối với cơ thịt cá hố có sợi cơ ngắn và liên kết yếu, việc rửa bằng dung dịch acid loãng làm biến tính và tổn thất protein hòa tan, làm suy giảm khả năng tạo gel, giảm khả năng giữ nước, độ uốn lát và độ bền đông kết của sản phẩm. Để khắc phục, các cơ sở sản xuất có xu hướng lạm dụng muối phosphate, tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn thực phẩm. Bên cạnh đó, việc bổ sung tinh bột tự nhiên chưa đáp ứng được độ bền gel và khả năng chịu nhiệt khi bảo quản lạnh đông. Do đó, việc nghiên cứu thay thế môi trường rửa bằng cồn thực phẩm và sử dụng tinh bột biến tính liên kết ngang dòng phosphate là khoảng trống công nghệ cần được khảo sát và giải quyết.

Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

  • Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu hoàn thiện công đoạn rửa thịt cá hố và sử dụng phụ gia tinh bột biến tính nhằm nâng cao độ dẻo, độ dai và độ bền đông kết của surimi cá hố cũng như sản phẩm tôm surimi cá hố.
  • Nội dung nghiên cứu cụ thể:
    1. Xác định thành phần cơ bản (khối lượng và hóa học) của nguyên liệu cá hố (Trichiurus haumenla).
    2. Nghiên cứu tối ưu công đoạn rửa thịt cá (sử dụng dung dịch cồn thực phẩm) và phối trộn phụ gia tinh bột biến tính trong sản xuất surimi cá hố.
    3. Nghiên cứu tối ưu quá trình phối trộn phụ gia tinh bột biến tính trong sản xuất sản phẩm tôm surimi cá hố.
    4. Nghiên cứu ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến chất lượng sản phẩm tôm surimi cá hố trong quá trình bảo quản đông và chế biến nhiệt.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Cá hố (Trichiurus haumenla), bán thành phẩm surimi cá hố và sản phẩm mô phỏng tôm surimi cá hố; phụ gia tinh bột biến tính (dòng distarch phosphate E1414), sorbitol, gelatin, đường, cồn thực phẩm, hương tôm.
  • Phạm vi không gian và thời gian: Nghiên cứu thực nghiệm tại Phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang; ứng dụng và chuyển giao quy trình công nghệ tại Công ty TNHH Thủy sản Hòa Thắng.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trước đây

Tác giả đã hệ thống hóa các nghiên cứu trong nước và quốc tế về công nghệ surimi và sản phẩm mô phỏng:

  • Nghiên cứu công đoạn rửa thịt cá:
    • Các nhà khoa học Nhật Bản đã thiết lập quy trình rửa cá nổi nhỏ nhiều mỡ bằng dung dịch muối ăn loãng 0,5% kết hợp máy lọc siêu tốc và rửa 3 lần bằng nước lạnh, giúp loại bỏ tới 80% hàm lượng mỡ so với nguyên liệu ban đầu.
    • Các nhà nghiên cứu tại Hoa Kỳ phát triển phương pháp lọc tách thịt ngâm trong dung dịch chứa 0,1 - 2,0% hoặc 0,1 - 20% phụ gia (sorbitol, dextrin, saccharose, glutamate natri, soda thực phẩm, polyphosphate natri) nhằm kết hợp rửa và khuếch tán phụ gia.
    • Campo-Deano và cộng sự (2009) chứng minh rửa bằng dung dịch acid loãng bảo tồn chức năng tạo sợi của protein tốt hơn phương pháp kết tủa đẳng điện.
    • Perez-Mateos khảo sát rửa bằng dung dịch kiềm một lần trên cá mòi Đại Tây Dương cho thấy gel tạo thành tốt nhưng màu sắc bị ảnh hưởng.
    • Quy trình Na Uy áp dụng xử lý nhiệt nhanh cá thái miếng 1 cm bằng hơi nước (100 - 105°C trong 0,5 giây) hoặc nước nóng (90 - 100°C trong 1 giây) để tẩy mỡ dưới da và màng đen trước khi tách xương.
    • Seaki và Hirrata nghiên cứu bổ sung $CaCl_2$ vào nước rửa giúp hạn chế trương nở, tăng cường liên kết chuỗi myosin nặng ở pH trung tính.
    • Levanhidop và Ertel đề xuất ép khối thịt cá minh thái với áp suất 2 $kG/cm^2$ trước khi rửa một lần với tỷ lệ nước/bã là 6/1.
    • Bremner và Svell khảo sát surimi từ cá nhiệt đới (cá sạo, cá gúng, cá hồng, cá mối), ghi nhận hạn chế về màu sắc và xương dăm.
  • Nghiên cứu về chất ổn định protein và tinh bột:
    • Sultanbawa và Li-Chan xác định tỷ lệ phối trộn 4% đường kết hợp 4% sorbitol có khả năng chống biến tính lạnh protein surimi cá Tuyết.
    • Munizaga và Barbosa-Canova ghi nhận tinh bột khoai tây giúp tăng khả năng giữ nước cho surimi cá minh thái Alaska sau khi ép tách nước.
    • Lịch sử biến tính tinh bột liên kết ngang được ghi nhận từ công trình của Bryant (1933) dùng $ClO_3^-$, Felton và Schopmeryer (1943) sử dụng phosphate oxychloride.
    • Mad Sitohy (2000 - 2001) công bố các tính chất hóa lý của tinh bột phosphate; Eduardo San Martinez (2004) nghiên cứu sản xuất tinh bột phosphate bằng phương pháp ép đùn.
    • Ziegler phân tích 5 mô hình liên kết không gian tạo mạng lưới gel giữa protein và chất đồng tạo gel (chủ động và bị động).

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Các công trình trước đây chủ yếu tập trung vào cá tuyết, cá minh thái, cá trích hoặc cá mè. Tại Việt Nam, chưa có nghiên cứu công bố đầy đủ về việc ứng dụng dung dịch cồn thực phẩm trong công đoạn rửa thịt cá hố nhằm khắc phục nhược điểm nhũn cơ của acid acetic, cũng như việc ứng dụng tinh bột biến tính liên kết ngang dòng distarch phosphate để kiểm soát độ bền đông kết, độ uốn lát và hiện tượng rỉ dịch của sản phẩm tôm surimi trong quá trình bảo quản đông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và cơ chế phản ứng

  • Giá trị dinh dưỡng của surimi: Surimi là chất nền protein tinh chế không mùi vị đặc trưng. Theo số liệu công bố của FAO, thành phần hóa học tiêu chuẩn của surimi gồm:
Thành phần hóa học Tỷ lệ (%)
Protein 16,0
Lipid 0,2
Nước 75,0
Cholesterol 0,0
Glucid 0,0

Ghi chú: Cứ 100 g surimi thành phẩm cung cấp giá trị năng lượng tương đương 80 calo.

  • Cơ chế tạo gel protein thịt cá: Quá trình hình thành mạng lưới không gian 3 chiều trải qua 3 giai đoạn:
    1. Giai đoạn 1: Biến tính và phân ly cấu trúc bậc 4 của protein sợi cơ dưới tác động cơ học và phụ gia.
    2. Giai đoạn 2: Tháo xoắn toàn phần mạch polypeptid, phá vỡ cấu trúc bậc 2 và bậc 3, bộc lộ các gốc kỵ nước ra ngoài.
    3. Giai đoạn 3: Tập hợp các chuỗi polypeptid, định hướng không gian và tạo các nút mạng thông qua liên kết hydro, liên kết kỵ nước, liên kết ion-tĩnh điện và cầu nối disulfua (-S-S-).
Cơ chế biến tính và tạo gel:
Protein tự nhiên (bậc 4, 3, 2) --(Nghiền trộn cơ học / Biến tính)--> Chuỗi Polypeptid duỗi mạch --(Tái sắp xếp / Định hình)--> Mạng lưới Gel 3 chiều

  • Cơ chế tác dụng của cồn thực phẩm ($C_2H_5OH$) trong công đoạn rửa: Cồn thực phẩm là dung môi hữu cơ có khả năng hòa tan trimethylamine (TMA), urea và các acid béo cao phân tử gây mùi. Cồn phản ứng với amoniac và các amin: $$C_2H_5OH + NH_3 \rightarrow C_2H_5NH_2 + H_2O$$ $$C_2H_5OH + C_2H_5NH_2 \rightarrow (C_2H_5)_2NH + H_2O$$ $$C_2H_5OH + (C_2H_5)_2NH \rightarrow (C_2H_5)_3N + H_2O$$ Đồng thời, cồn phản ứng este hóa với các acid béo tự do tạo este thơm: $$R\text{-}COOH + C_2H_5OH \rightarrow R\text{-}COO\text{-}C_2H_5 + H_2O$$ Nhờ tính bay hơi cao, cồn lôi cuốn các hợp chất bay hơi gây mùi ra khỏi khối thịt cá mà không làm biến tính sâu cấu trúc sợi cơ như acid.

  • Cơ chế tạo gel của tinh bột biến tính liên kết ngang phosphate (Distarch Phosphate): Phân tử tinh bột biến tính chứa các gốc phosphate đóng vai trò cầu nối gắn kết giữa các chuỗi polymer tinh bột với nhau và giữa tinh bột với mạng lưới protein thịt cá. Nhóm ceto mang điện tích âm hình thành liên kết tĩnh điện với các trung tâm tích điện dương của phân tử protein. Cấu trúc này tạo thành hệ gel mạng kép đan xen bền nhiệt, giữ chặt các phân tử nước tự do, chống lại hiện tượng thoái hóa tinh bột và mất nước khi tan giá.

Mô hình tương tác mạng kép:
[Mạng lưới Gel Protein - Protein] <--- (Cầu nối Phosphate & Liên kết tĩnh điện) ---> [Mạng lưới Gel Tinh bột biến tính]
  • Cơ sở phân loại tinh bột biến tính (INS / E-number):
    • Dextrin ($E1400$): xử lý nhiệt khô có acid.
    • Tinh bột kiềm ($E1402$): biến tính bằng $NaOH$ hoặc $KOH$.
    • Tinh bột tẩy trắng ($E1403$): xử lý bằng $H_2O_2$.
    • Tinh bột oxy hóa ($E1404$): xử lý bằng $NaClO$.
    • Tinh bột biến tính enzyme ($INS,1405$): thủy phân chọn lọc.
    • Monostarch phosphate ($E1410$): este hóa đơn phosphate.
    • Distarch phosphate ($E1414$): tạo liên kết ngang bằng sodium trimetaphosphate.
    • Hydroxypropylated starch ($E1440$): ete hóa với propylene oxide.

Phương pháp nghiên cứu và đánh giá chỉ tiêu

  • Đánh giá độ dẻo, độ dai (Độ uốn lát): Căn cứ theo tiêu chuẩn TCVN 8682:2011. Mẫu thử có đường kính 3 cm, bề dày lát cắt 3 mm, thực hiện thao tác uốn gập bằng ngón tay và xếp loại chất lượng theo thang điểm quy chuẩn:
Hạng chất lượng Ký hiệu Tiêu chuẩn đánh giá độ uốn lát (TCVN 8682:2011)
Hạng đặc biệt AA Không bị rạn nứt hay gãy bất kỳ mẫu nào trong 5 mẫu khi gập 2 lần (gập đôi rồi gập tư).
Hạng nhất A Xuất hiện vết rạn tại 1 trong 5 mẫu khi gập tư.
Hạng nhì B Xuất hiện sự rạn nứt khi gập đôi và giữ trong thời gian ngắn.
Hạng ba C Xuất hiện sự rạn nứt ngay sau khi gập đôi.
Hạng bốn D Mẫu bị gãy hoàn toàn thành 2 miếng khi gập đôi.
  • Đánh giá độ bền đông kết (Cường độ gel - Gel strength): Căn cứ theo TCVN 8682:2011, đo trên máy đo lưu biến tự động Sun Rheometer CR-500DX. Mẫu trụ có đường kính 3 cm, chiều cao 25 mm; sử dụng đầu đo (adapter) hình cầu đường kính 10 mm với tốc độ nén đĩa mẫu 60 mm/phút. Tiêu chuẩn xếp hạng:
    • Hạng đặc biệt: Cường độ gel $\ge 350\text{ g}\cdot\text{cm}$.
    • Hạng nhất: Cường độ gel $\ge 330\text{ g}\cdot\text{cm}$.
    • Hạng nhì: Cường độ gel $\ge 300\text{ g}\cdot\text{cm}$.
  • Phương pháp vi sinh vật: Kiểm tra tổng số vi khuẩn hiếu khí (VKHK), vi khuẩn kỵ khí, Coliforms, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Salmonella.
  • Quy hoạch thực nghiệm và xử lý số liệu: Ứng dụng mô hình Box-Behnken và phần mềm thống kê để xây dựng phương trình hồi quy, phân tích phương sai (ANOVA), kiểm định Fisher ($F$ ở độ tin cậy 95%) và phân tích tương quan đa biến.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SURIMI VÀ SẢN PHẨM TÔM SURIMI

Chương I tổng thuật toàn diện cơ sở khoa học của công nghệ surimi và các sản phẩm mô phỏng:

  1. Tổng quan công nghệ: Phân tích bản chất surimi, cấu trúc dinh dưỡng, và chuỗi công đoạn chuẩn: xử lý nguyên liệu (chặt đầu, nội tạng, bỏ xương/da), rửa thịt cá nhiều chu kỳ, ép tách nước/ly tâm, sàng mịn, nghiền trộn phụ gia, định hình, cấp đông (-40°C đến -45°C đạt nhiệt độ tâm $\le -18^\circ\text{C}$) và bảo quản đông ($\le -18^\circ\text{C}$).
  2. Công nghệ sản xuất tôm surimi: Trình bày chi tiết chuỗi công đoạn: rã đông surimi trong túi PE kín dưới vòi nước chảy, phối trộn phụ gia (tinh bột biến tính, sorbitol, đường, hương tôm, nước), nghiền trộn liên tục trong 15 phút, ép định hình dạng con tôm bằng khuôn chuyên dụng, định hình 1 giờ ở nhiệt độ phòng nhằm thúc đẩy phản ứng Suvari (tự tạo gel chậm), bao gói chân không và bảo quản đông $\le -18^\circ\text{C}$.
  3. Đặc điểm nguyên liệu cá hố: Khảo sát đặc điểm hình thái học của cá hố (Trichiurus haumenla) thân dẹt dài, chiều dài gấp 14,3 - 15,0 lần chiều cao thân và 7,3 - 7,5 lần chiều dài đầu, không vảy, thịt màu trắng bạc. Đánh giá nhược điểm cơ thịt mềm và cấu trúc ngắn, dễ suy giảm độ đàn hồi khi rửa bằng acid hoặc kiềm thông thường.
  4. Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng: Phân tích chuyên sâu vai trò của nước rửa (yêu cầu nước mềm, pH trung tính, hàm lượng thấp các ion kim loại $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Mn^{2+}$), thời gian và tốc độ khuấy đảo (khuyến nghị $\le 9$ phút, 10 - 30 vòng/phút), tỷ lệ nước/thịt cá (1/6 với 3 chu kỳ rửa). Khảo sát vai trò của các nhóm phụ gia chống oxy hóa (BHA, BHT, polyphosphate), chất bền màu và chất bền protein.

CHƯƠNG II: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương II mô tả chi tiết phương pháp tiếp cận thực nghiệm và thiết kế nghiên cứu:

  1. Chuẩn bị nguyên vật liệu: Cá hố tươi thu mua từ tàu giã cào; các phụ gia gồm tinh bột biến tính liên kết ngang distarch phosphate ($E1414$), sorbitol, gelatin, đường kính, cồn thực phẩm 96% vol tinh chế, hương tôm thực phẩm.
  2. Bố trí ma trận thí nghiệm:
    • Thiết lập ma trận quy hoạch thực nghiệm xác định các thông số tối ưu cho công đoạn rửa cá lần 1 bằng cồn: nồng độ dung dịch cồn, tỷ lệ dung dịch rửa/thịt cá và thời gian rửa.
    • Thí nghiệm xác định lực ép tách nước sau khi rửa cồn nhằm đảm bảo độ ẩm tối ưu (74 - 78%).
    • Thiết kế thí nghiệm theo mô hình Box-Behnken xác định tỷ lệ phối trộn tối ưu của hệ phụ gia (tinh bột biến tính, sorbitol, gelatin, đường) cho surimi cá hố và sản phẩm tôm surimi cá hố.
    • Bố trí thí nghiệm xác định thời gian nghiền trộn và nồng độ hương tôm bổ sung.
    • Thiết kế chuỗi thí nghiệm theo dõi biến đổi chất lượng tôm surimi trong bảo quản đông (độ bền đông kết, điểm cảm quan, tỷ lệ dịch rỉ sau rã đông) và khảo sát chế độ hấp nhiệt kết hợp hiệu suất thu hồi.
  3. Quy trình phân tích: Trình bày chi tiết quy trình thao tác trên máy đo lưu biến Sun Rheometer CR-500DX, phương pháp thử nghiệm độ uốn lát, phương pháp đánh giá cảm quan cho điểm thị hiếu, quy trình phân tích thành phần hóa học định lượng và phương pháp đếm khuẩn lạc vi sinh.

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

Chương III trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm, phương trình hồi quy và phân tích khoa học:

  1. Thành phần khối lượng và hóa học cơ bản của cá hố: Xác định tỷ lệ phần ăn được, tỷ lệ đầu, xương, nội tạng; phân tích hàm lượng ẩm, protein thô, lipid và khoáng trong cơ thịt cá hố.
  2. Tối ưu hóa công nghệ sản xuất surimi cá hố:
    • Công đoạn rửa bằng cồn: Kết quả phân tích ANOVA chứng minh việc sử dụng dung dịch cồn thực phẩm trong lần rửa thứ nhất giúp loại bỏ hiệu quả các amin bay hơi và lipid mà không làm tổn thương màng protein sợi cơ. Cường độ gel và điểm cảm quan của mẫu rửa cồn vượt trội so với mẫu đối chứng rửa bằng dung dịch acid acetic loãng.
    • Khảo sát lực ép tách nước: Xác định lực ép tối ưu nhằm duy trì độ ẩm khối surimi trong khoảng 75 - 78%, giúp gel đạt độ chắc và đàn hồi cao nhất.
    • Tối ưu hóa tỷ lệ phụ gia cho surimi: Xây dựng phương trình hồi quy biểu diễn tương tác giữa tỷ lệ tinh bột biến tính, sorbitol và gelatin đến cường độ gel. Thực nghiệm kiểm chứng cho thấy ảnh vi cấu trúc của mẫu bổ sung 3% tinh bột biến tính thể hiện mạng lưới gel liên tục, hạt tinh bột trương nở khít vào các lỗ xốp gian bào protein.
    • Đánh giá quy trình đề xuất: Surimi cá hố sản xuất theo quy trình cải tiến đạt độ uốn lát loại AA, cường độ gel đạt tiêu chuẩn hạng đặc biệt ($\ge 350\text{ g}\cdot\text{cm}$), các chỉ tiêu vi sinh vật nằm trong giới hạn an toàn thực phẩm.
  3. Tối ưu hóa sản xuất sản phẩm tôm surimi cá hố:
    • Phối trộn phụ gia theo mô hình Box-Behnken: Xác định công thức tối ưu kết hợp giữa tinh bột biến tính, sorbitol, đường và gelatin. Phân tích hồi quy và kiểm định Fisher khẳng định tính tương thích cao giữa mô hình toán học và thực nghiệm.
    • Thời gian nghiền trộn và tỷ lệ hương tôm: Xác định thời gian nghiền trộn thích hợp là 15 phút để hình thành hệ nhũ tương protein đồng nhất; xác định tỷ lệ hương tôm chuẩn giúp tạo mùi vị đặc trưng mà không làm lấn át vị ngọt tự nhiên.
    • Đặc tính sản phẩm hoàn thiện: Sản phẩm tôm surimi cá hố có bề mặt nhẵn bóng, đàn hồi tốt, màu sắc cảm quan đạt điểm xuất sắc.
  4. Biến đổi chất lượng trong quá trình bảo quản đông và xử lý nhiệt:
    • Độ bền đông kết và tỷ lệ dịch thoát: Trong thời gian bảo quản đông kéo dài ở nhiệt độ $\le -18^\circ\text{C}$, mẫu bổ sung tinh bột biến tính liên kết ngang có tốc độ suy giảm cường độ gel thấp hơn đáng kể so với mẫu đối chứng không bổ sung; lượng dịch thoát ra sau khi rã đông giảm rõ rệt nhờ khả năng liên kết nước bền vững của các gốc phosphate.
    • Hiệu ứng xử lý nhiệt (công đoạn hấp): Tinh bột biến tính duy trì liên kết mạng kép khi gia nhiệt, nâng cao hiệu suất thu hồi sau hấp và giữ nguyên hình thái tôm mô phỏng.
    • Phân tích đa biến: Tổng hợp tương quan giữa các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và lưu biến khẳng định tính ổn định cấu trúc của tôm surimi cá hố trong suốt chu kỳ trữ đông.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới của luận án

  1. Đối tượng nguyên liệu mới: Cung cấp hệ thống dữ liệu khoa học đầy đủ và toàn diện về thành phần khối lượng, hóa học và đặc tính công nghệ của cá hố (Trichiurus haumenla) – nguồn cá tạp có sản lượng lớn tại Việt Nam – phục vụ sản xuất surimi và sản phẩm mô phỏng.
  2. Kỹ thuật rửa mới: Lần đầu tiên nghiên cứu thành công việc ứng dụng dung dịch cồn thực phẩm trong công đoạn rửa thịt cá lần một, thay thế cho dung dịch acid acetic truyền thống, giúp bảo toàn tối đa liên kết protein sợi cơ, triệt tiêu mùi tanh và nâng cao độ bền đông kết của surimi cá hố.
  3. Phụ gia đồng tạo gel mới: Xác lập cơ sở khoa học và công nghệ của việc sử dụng tinh bột biến tính liên kết ngang dòng phosphate (distarch phosphate) làm chất đồng tạo gel chủ động, hình thành mạng lưới gel kép bền vững trong surimi và sản phẩm tôm surimi.
  4. Ổn định chất lượng trong bảo quản lạnh đông: Làm sáng tỏ quy luật biến đổi cấu trúc lưu biến và cơ chế hạn chế thoát dịch của tinh bột biến tính trong sản phẩm tôm surimi cá hố qua các giai đoạn bảo quản đông và chế biến nhiệt.
  5. Chuyển giao công nghệ thực tế: Hoàn thiện và chuyển giao thành công quy trình công nghệ sản xuất surimi cá hố cho Công ty TNHH Thủy sản Hòa Thắng, đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng khắt khe để xuất khẩu sang thị trường Nhật Bản và Hàn Quốc.

Kiến nghị và đề xuất

  • Đề xuất bổ sung các kết quả nghiên cứu và quy trình công nghệ của luận án vào nội dung giảng dạy giáo trình "Sản xuất các sản phẩm thủy sản có giá trị gia tăng" tại Trường Đại học Nha Trang và các cơ sở đào tạo chuyên ngành.
  • Khuyến nghị các doanh nghiệp chế biến thủy sản trong nước áp dụng giải pháp rửa bằng cồn thực phẩm và bổ sung tinh bột biến tính phosphate để nâng cao giá trị thương phẩm cho các nguồn cá tạp khác.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Căn cứ theo phạm vi thực nghiệm được trình bày trong văn bản:

  • Hạn chế: Các thí nghiệm tối ưu hóa công nghệ và khảo sát biến đổi chất lượng trong bảo quản đông chủ yếu được tiến hành ở quy mô phòng thí nghiệm và thử nghiệm sản xuất tại một đơn vị doanh nghiệp duy nhất (Công ty TNHH Thủy sản Hòa Thắng) đối với một đối tượng cụ thể là cá hố (Trichiurus haumenla).
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Cần tiếp tục mở rộng nghiên cứu thử nghiệm quy trình rửa bằng cồn thực phẩm và phụ gia tinh bột biến tính liên kết ngang trên các đối tượng cá tạp khác (như cá nục, cá mối, cá nhám, cá phèn) ở quy mô dây chuyền công nghiệp liên tục; khảo sát sâu hơn các biến đổi hóa sinh của lipid và protein ở cấp độ phân tử trong thời gian bảo quản đông dài ngày.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên môn có giá trị đối với nhiều đối tượng trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên ngành Chế biến Thủy sản / Công nghệ Thực phẩm: Có thể tham khảo phương pháp quy hoạch thực nghiệm theo mô hình Box-Behnken, kỹ thuật phân tích lưu biến trên máy Sun Rheometer CR-500DX và phương pháp đánh giá độ uốn lát theo TCVN 8682:2011.
  • Giảng viên và nhà nghiên cứu: Sử dụng các số liệu thực nghiệm, cơ chế tạo gel mạng kép giữa protein và distarch phosphate, cùng cơ chế phản ứng este hóa/khử mùi bằng cồn thực phẩm để làm dẫn liệu giảng dạy môn học Chế biến Thủy sản nâng cao và Công nghệ Giá trị gia tăng.
  • Kỹ sư R&D và cán bộ kỹ thuật tại các nhà máy sản xuất surimi: Ứng dụng trực tiếp thông số quy trình rửa cồn lần 1, tỷ lệ phối trộn phụ gia tối ưu và quy trình định hình Suvari vào thực tế sản xuất nhằm nâng cao thứ hạng chất lượng surimi xuất khẩu.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao luận án đề xuất sử dụng dung dịch cồn thực phẩm thay cho dung dịch acid acetic loãng trong công đoạn rửa thịt cá hố?

Thịt cá hố có cấu trúc cơ lỏng lẻo và sợi cơ ngắn. Khi rửa bằng dung dịch acid acetic loãng truyền thống, môi trường acid làm protein thịt cá bị nhũn, biến tính sâu và tổn thất nhiều protein hòa tan, làm suy giảm khả năng tạo gel và để lại mùi acid dư. Dung dịch cồn thực phẩm đóng vai trò dung môi hữu cơ hòa tan tốt TMA, urea và acid béo tự do, đồng thời tham gia phản ứng este hóa tạo mùi thơm và dễ bay hơi lôi cuốn mùi tanh mà không phá hủy cấu trúc protein, giúp duy trì độ bền đông kết và chất lượng cảm quan cao.

2. Tinh bột biến tính liên kết ngang phosphate (distarch phosphate) tương tác tạo gel với protein cá theo cơ chế nào?

Khác với tinh bột tự nhiên chỉ tạo liên kết hydro yếu, tinh bột biến tính liên kết ngang phosphate tham gia tạo hệ gel kép. Gốc phosphate liên kết các chuỗi tinh bột tạo khung mạng chắc chắn, đồng thời nhóm ceto tích điện âm tạo liên kết tĩnh điện với các trung tâm mang điện tích dương trên mạch protein cá. Các gốc phosphate còn tạo lớp nước kép bao quanh phân tử protein, giúp gel bền nhiệt, dẻo dai và không bị thoái hóa tách nước khi bảo quản đông và tan giá.

3. Tiêu chuẩn đánh giá độ dẻo dai và độ bền đông kết của surimi trong luận án được xác định như thế nào?

Theo tiêu chuẩn TCVN 8682:2011:

  • Độ dẻo dai (Độ uốn lát): Kiểm tra trên mẫu cắt đường kính 3 cm, dày 3 mm bằng ngón tay. Mẫu xếp hạng đặc biệt (AA) khi gập tư không nứt gãy mẫu nào trong 5 mẫu thử.
  • Độ bền đông kết (Cường độ gel): Đo trên máy Sun Rheometer CR-500DX với mẫu trụ đường kính 3 cm, cao 25 mm, adapter hình cầu đường kính 10 mm, tốc độ nén 60 mm/phút. Hạng đặc biệt đạt cường độ gel $\ge 350\text{ g}\cdot\text{cm}$.

4. Quy trình sản xuất sản phẩm tôm surimi cá hố trải qua các công đoạn kỹ thuật chính nào?

Bán thành phẩm surimi đông lạnh $\rightarrow$ Rã đông trong túi PE kín dưới vòi nước chảy $\rightarrow$ Phối trộn phụ gia (tinh bột biến tính, sorbitol, đường, gelatin, hương tôm, nước) $\rightarrow$ Nghiền trộn cơ học trong 15 phút $\rightarrow$ Ép tạo hình tôm trong khuôn $\rightarrow$ Định hình trong túi PE ở nhiệt độ phòng trong 1 giờ (xảy ra quá trình Suvari) $\rightarrow$ Bao gói chân không $\rightarrow$ Trữ đông ở nhiệt độ tâm $\le -18^\circ\text{C}$.

5. Ý nghĩa thực tiễn nổi bật nhất của luận án đối với ngành chế biến thủy sản là gì?

Luận án đã giải quyết đồng bộ bài toán công nghệ từ khâu xử lý nguyên liệu cá tạp chất lượng thấp đến khâu tối ưu hóa phụ gia công nghệ, và đã chuyển giao thành công quy trình sản xuất surimi cá hố chất lượng cao cho Công ty TNHH Thủy sản Hòa Thắng phục vụ xuất khẩu sang Nhật Bản và Hàn Quốc.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Thái Văn Đức đã giải quyết một vấn đề kỹ thuật quan trọng trong công nghệ chế biến thủy sản: nâng cao giá trị thương mại của nguồn cá hố tạp thông qua sản xuất surimi và sản phẩm tôm surimi mô phỏng. Công trình xác lập thành công hai giải pháp công nghệ then chốt là sử dụng dung dịch cồn thực phẩm trong công đoạn rửa thịt cá lần một và ứng dụng tinh bột biến tính liên kết ngang dòng phosphate làm chất đồng tạo gel. Kết quả nghiên cứu cung cấp hệ thống dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác, xây dựng các quy trình công nghệ hoàn chỉnh và đã được chuyển giao thành công vào thực tế sản xuất công nghiệp.