Tên đề tài: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự oxy hóa lipid và protein trong thịt cá lóc (Channa striata) nuôi và sản phẩm cá lóc sấy khô”.

Tác giả: Trần Bạch Long, Khóa: 2015

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học; Mã số: 62420201. Nhóm ngành: Khoa học sự sống

Người hướng dẫn chính: GS.TS. Nguyễn Văn Mười - Trường Đại học Cần Thơ

1. Tóm tắt nội dung luận án:

Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu chính là xác định các đặc điểm cơ bản của cá lóc (Channa striata) nuôi trong một số vùng sinh thái đặc trưng ở Đồng bằng sông Cửu Long cũng như đánh giá tác động của dung dịch nước muối ngâm đến sự oxy hóa lipid và protein trong cơ thịt cá sau khi giết mổ và bảo quản tiếp theo, làm cơ sở để hoàn thiện quy trình sản xuất sản phẩm cá lóc sấy khô có chất lượng tốt và thời gian bảo quản kéo dài. Nội dung nghiên cứu của luận án bao gồm 3 phần chính (i) đặc điểm sinh trắc, đặc tính sinh trưởng, mối liên hệ di truyền, các biến đổi sinh hóa của cá lóc sau khi giết mổ; (ii) tác động của quá trình ướp muối và nhiệt độ đến chất lượng nguyên liệu và khả năng bảo quản, đặc biệt lả sự oxy hóa lipid và protein trong cơ thịt cá; (iii) áp dụng các kỹ thuật rào cản hữu hiệu để hạn chế sự oxy hóa lipid và protein trong khô cá lóc.

Kết quả đã xác định được cá lóc nuôi ở cả 4 tỉnh Hậu Giang, Trà Vinh, Đồng Tháp và Vĩnh Long có trình tự đoạn gen COI trên ti thể (cytochrome c oxidase subunit I) tương đồng với loài Channa striata (99-100%) khi so sánh với cơ sở dữ liệu trong Genbank. Ở cả 4 vùng nuôi, cá có khối lượng dao động từ 500 đến 800 g/con cho hiệu suất thu hồi phi lê cao nhất. Cá được nuôi ở Trà Vinh không chỉ cho hiệu suất thu hồi cao (62,63±0,71%) mà còn có chất lượng cơ thịt cá tốt hơn so với các vùng nuôi khác, có chứa đến 17 loại acid amin và nhiều acid béo không no (Omega 3 là 184,62 mg/100 g; Omega 6 là 417,4 mg/100 g). Nhiệt độ bảo quản cá lóc sau khi chết có ảnh hưởng đến hoạt động các enzyme nội bào, tác động đến sự oxy hóa và biến đổi chất lượng cơ thịt. Ở nhiệt độ 30±2°C, thời gian tê cứng diễn ra nhanh (từ 7,5 đến 9,5 giờ), pH sau giai đoạn tê cứng có sự tăng nhanh, tạo điều kiện thích hợp cho các enzyme lypoxygenase, protease trong cá hoạt động, thúc đẩy quá trình tự oxy hóa và biến tính protein nhanh hơn. Ngược lại, sự oxy hóa lipid diễn ra chậm, sự biến tính của protein cũng ít hơn, chất lượng của cơ thịt tốt hơn ở nhiệt độ bảo quản thấp (0÷4°C).

Việc kết hợp ngâm muối cá lóc trong dung dịch NaCl 12%, pH 8 với bảo quản nhiệt độ thấp có hiệu quả ức chế hoạt tính enzyme, hạn chế sự oxy hóa. Sau 15 ngày bảo quản lạnh, cá lóc được ngâm muối NaCl 12% vẫn đảm bảo được chất lượng để sử dụng cho quá trình chế biến tiếp theo. Trong khi đó, việc bảo quản lạnh đông phi lê cá lóc sau khi ngâm muối có tác động tích cực đến sự hạn chế quá trình oxy hóa lipid và oxy hóa protein. Sau 12 tuần trữ đông, hoạt tính enzyme lipoxygenase, enzyme protease giảm đáng kể, các chỉ số peroxide, TBARS, nhóm sulfhydryl tổng và tự do vẫn đảm bảo. Tuy nhiên, cần lưu ý nếu lạnh đông cá lóc ở giai đoạn tê cứng (có hoặc không qua ngâm muối 12%) đều cho chất lượng thấp và không thích hợp để sử dụng chế biến khô cá lóc. Chỉ khi lạnh đông cá lóc ở giai đoạn trước tê cứng và sau tê cứng thì sau 12 tuần trữ đông vẫn có thể sử dụng làm nguyên liệu chế biến khô cá lóc với chất lượng cao, tương đương như chế biến từ nguyên liệu cá lóc tươi.

Sử dụng công nghệ rào cản trong chế biến và bảo quản đã thể hiện được các ưu điểm của sản phẩm khô cá lóc. Rào cản hữu hiệu a_w được xây dựng trên cơ sở sấy sản phẩm đến độ ẩm 20% kết hợp bồ sung glycerol (3%) và sorbitol (4%), acid ascorbic (0,04%) nhằm hạ độ hoạt động của nước và góp phần ngăn chặn quá trình oxy hóa lipid và protein của sản phẩm. Khi sấy ở nhiệt độ 50°C với vận tốc không khí nóng đối lưu là 2 m/s được xem là thích hợp để chế biến khô cá lóc có giá trị dinh dưỡng và chất lượng cảm quan tốt. Khô cá lóc có thể bảo quản trong bao bì PA với độ chân không 80% ở nhiệt độ thường (28÷30°C) trong 12 tuần, nhiệt độ lạnh (0÷4°C) trong 32 tuần, trữ đông (-18÷-20°C) trong 12 tháng vẫn đảm bảo chất lượng về chỉ số oxy hóa, đáp ứng được các chỉ tiêu chất lượng theo TCVN 10734:2015, chỉ tiêu về vi sinh, kim loại nặng và kháng sinh theo TCVN 5649:2006. Sản phẩm được sự chấp nhận cao của người tiêu dùng khi so sánh với khô cá lóc có độ ẩm thấp trên thị trường.

2. Những kết quả mới của luận án:

Luận án đã xác định được một số đặc điểm sinh học quan trọng của cá lóc (Channa striata) nuôi như đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh học sinh trưởng, hệ số di truyền, thành phần hóa học và dinh dưỡng của cá lóc nuôi tại 4 vùng đặc trưng của ĐBSCL (nước phèn, nước ngọt ao hồ, nước lợ).

- Xác định được sự biến đổi sinh hóa của cơ thịt cá lóc (Channa strita) nuôi sau khi giết mổ.

- Xác định được sự chuyển hóa của lipid và protein trong cơ thịt cá lóc dưới tác động của quá trình ướp muối. Sự chuyển hóa này được thể hiện qua các chỉ số đặc trưng như peroxide, thiobarbituric acid và nhóm sulfhydryl tổng và tự do. Bên cạnh đó, sự thay đổi các chỉ tiêu hóa lý (màu sắc, độ ẩm, độ rỉ dịch và khả năng giữ nước) và cảm quan của cơ thịt cá lóc ngâm trong dung dịch muối có nồng độ, pH, nhiệt độ khác nhau cũng được xác định.

- Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình chế biến cá lóc sấy khô, hạn chế được sự oxy hóa và sản phẩm đạt chất lượng tốt.

3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu:

- Kết quả nghiên cứu của luận án đóng góp quan trọng trong việc nâng cao giá trị thương phẩm của cá lóc nuôi ở các vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Đồng thời đa dạng hóa sản phẩm từ nguyên liệu cá lóc nuôi.

- Sản phẩm cá lóc sấy khô thử nghiệm sản xuất thực tế và có khả năng sản xuất ở doanh nghiệp quy mô vừa và nhỏ.

1. Research abstract

The study was conducted to identify the essential characteristics of snakehead fish (Channa striata) cultured in some specific ecological zones in the Mekong Delta and the influences of the brine immersion in lipid and protein oxidation of fish muscle after slaughtering and subsequent storage. The result was to improve the quality of dried snakehead fish. The research focused on (i) its biometric characteristics, the growth of characteristics, genetic relationships, and biochemical changes of snakehead fish after slaughter; (ii) the effects of salting and low temperature on the quality of fish muscle and its shelf-life, especially on the oxidation of lipid and protein; (iii) applying hurdle technology to prevent the lipid and protein oxidation in dried snakehead fish.

The results of the DNA sequencing of 4 snakehead-fish samples cultured in Hau Giang, Tra Vinh, Dong Thap, and Vinh Long showed the strong similarity with Channa striata (99-100%). In the selected areas, the fishes of 500÷800 g obtained the highest fillet recovery. The fish cultured in Tra Vinh province not only showed high recovery efficiency (62.63±0.71%) but also had higher quality of fish muscle than the other farming areas. The protein composition of fish contained 17 kinds of amino acids and polyunsaturated fatty acids (184.62 mg/100 g of Omega -3 and 417.4 mg/100 g of Omega 6). The storage temperature of snakehead fish after slaughter affected the activity of intracellular enzymes, oxidation, and changed the quality of muscle meat. The storage temperature of post-slaughter fish plays an important role in the meat quality. At the temperature of 30±2°C, the fish reached full rigor just 7.5 to 9.5 hours after death, and pH increased rapidly, leading to promote the activity of lipoxygenase, proteases and accelerating self-oxidation and protein degradation. Conversely, lipid oxidation and protein degradation were slower at 0÷4°C.

Slaughter fish soaked in 12% w/v NaCl, pH 8 at ambient temperature (28÷30ºC)  in 3 hours prevented lipoxygenase and protease activities, therefore the quality of snakehead fish muscle was maintained. After 15 days of cold storage, brined fish maintained the good quality, expressed in the total aerobic bacteria; water holding capacity, the rate of exudate; peroxide value, TBARS index, total sulfhydryl-group, available sulfhydryl, and N-NH₃ content. The frozen temperature could help prevent the lipid oxidation of brined fish fillets. After 12 weeks of freezing, the activity of lipoxygenase enzyme, protease enzyme decreased significantly, while the peroxide index, TBARS, total and free sulfhydryl group still maintained.  The quality of dried fish produced from the frozen snakehead fish at the pre-rigor or post-rigor stage after 12 weeks maintained as the same as fresh fish.

Using the hurdle technology in processing and preservation showed the advantages in dried snakehead fish products. The effective hurdle aw constructed with the dry mode of product to a moisture content of 20% incorporated with glycerol (3%) and sorbitol (4%), acid ascorbic (0.04%) to decrease aw prevented oxidation. Drying at 50°C with a hot airspeed of 2 m/s was suitable for the dried fish process to keep nutrition and high sensory quality. The product could be stored in PA with a vacuum degree of 80% at ambient temperature (28÷30ºC) for 12 weeks, cold storage (0÷4ºC) for 32 weeks, frozen storage (-18÷-20°C) for 12 months, and still maintained oxidation index, meeting the quality criteria according to TCVN 10734:2015, microbiological criteria, heavy metals and antibiotic following TCVN 5649:2006. The product got higher acceptance by customers than dried snakehead fish with low moisture content on the market.

2. The new findings of the dissertation

The thesis has identified some important biological characteristics of cultured snakehead fish (Channa striata) such as morphological characteristics, biological growth characteristics, genetic coefficients, chemical and nutritional composition of snakehead fish cultured at 4 typical regions of the Mekong Delta (alum water, fresh water in ponds, lakes, brackish water).

- Determining the biochemical changes of raised snakehead fish muscle (Channa striata) after slaughter.

- Determining the metabolism of lipids and proteins in snakehead fish muscle under the impacts of the salting process. This metabolism is shown by characteristic indicators such as peroxide, thiobarbituric acid, and the total and free sulfhydryl groups. Besides, the changes of physical and chemical parameters (color, moisture, leakage, and water holding capacity) and the sensory value of snakehead fish muscle soaked in a salt solution with different concentrations, pH, and temperature are identified.

- Determining the factors affecting the process of dried snakehead fish, limiting oxidation to ensure the high-quality product.

3. Application/applicability in practice and further studies

- The dissertation's research results make an important contribution to the improvement of the commercial value of snakehead fish cultured in the Mekong Delta regions. At the same time, diversify products from farmed snakehead fish.

- Dried snakehead fish products are tested for actual production and can be produced in small and medium-sized enterprises.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)