Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ bảo quản đến hàm lượng ẩm, protein và astaxanthin trong đầu tôm

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 4/2015<br /> <br /> THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC<br /> <br /> ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN VÀ NHIỆT ĐỘ BẢO QUẢN<br /> ĐẾN HÀM LƯỢNG ẨM, PROTEIN VÀ ASTAXANTHIN TRONG ĐẦU TÔM<br /> EFFECT OF STORAGE TIME AND TEMPERATURE ON THE MOISTURE, PROTEIN<br /> AND ASTAXANTHIN CONTENTS IN SHRIMP HEAD<br /> Trang Sĩ Trung1, Vũ Lệ Quyên2, Huỳnh Nguyễn Duy Bảo3<br /> Ngày nhận bài: 04/12/2015; Ngày phản biện thông qua: 22/12/2015; Ngày duyệt đăng: 25/12/2015<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Nghiên cứu này nhằm xác định ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ bảo quản đến hàm lượng ẩm,<br /> protein và astaxanthin trong đầu tôm. Đầu tôm được bảo quản 6 giờ ở nhiệt độ thường và 4 ngày ở nhiệt độ lạnh<br /> (0 – 4oC). Phân tích hàm lượng ẩm, protein và astaxanthin sau mỗi 2 giờ đối với mẫu bảo quản ở nhiệt độ<br /> phòng và sau mỗi ngày đối với mẫu bảo quản ở nhiệt độ lạnh. Thất thoát hàm lượng ẩm, protein và astaxanthin<br /> của đầu tôm sau 6 giờ bảo quản ở nhiệt độ phòng tương ứng là 2,3%, 37,5% và 28,5%. Đối với đầu tôm bảo<br /> quản ở nhiệt độ lạnh, thất thoát hàm lượng ẩm, protein và astaxanthin sau 4 ngày tương ứng là 3,7%, 23,2%<br /> và 27,5%. Kết quả này cho thấy hàm lượng ẩm, protein và astaxanthin của đầu tôm giảm đáng kể theo thời<br /> gian bảo quản trong những điều kiện này.<br /> Từ khóa: Penaeus vannamei, astaxanthin, phế liệu tôm, bảo quản lạnh<br /> ABSTRACT<br /> This study was to investigate the effect of storage time and temperature on the moisture, protein and<br /> astaxanthin contents in shrimp heads. Shrimp heads were stored in room temperature for 6 hours and at<br /> chilled (0 – 4oC) temperature for 4 days. The moisture, protein and astaxanthin contents of shrimp heads were<br /> analyzed at every 2 hours of storage period in room temperature and 1 day interval for chilled storage. The<br /> moisture, protein and astaxanthin contents of shrimp heads after 6 hours of storage at room temperature were<br /> lost 2.3%, 37.5% and 28.5%, respectively. After 4 day in chilled temperature condition, the values were 3.7%,<br /> 23.2% and 27.5% for moisture, protein and astaxanthin contents of shrimp heads, correspondingly. The results<br /> showed that the moisture, protein and astaxanthin contents of shrimp heads were significantly decreased with<br /> storage time.<br /> Keywords: Penaeus vannamei, astaxanthin, shrimp waste, chilled storage<br /> I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Việt Nam là một trong những quốc gia<br /> hàng đầu thế giới về nuôi trồng, chế biến và<br /> xuất khẩu tôm. Hàng năm sản lượng tôm của<br /> Việt Nam từ đánh bắt và nuôi trồng khoảng<br /> trên 500.000 tấn. Trong quá trình chế biến<br /> <br /> 1<br /> 2<br /> <br /> các dạng sản phẩm tôm, hầu hết đầu và/hoặc<br /> vỏ bị loại bỏ. Tùy vào công nghệ chế biến và<br /> loại tôm khác nhau mà lượng phế liệu đầu<br /> và vỏ tôm thải ra cũng khác nhau, chiếm từ<br /> 35 – 45 % so với khối lượng nguyên liệu ban<br /> đầu [5]. Theo Bản tin Thương mại thủy sản<br /> <br /> PGS.TS. Trang Sĩ Trung: Trường Đại học Nha Trang<br /> ThS. Vũ Lệ Quyên, 3 TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo: Khoa Công nghệ thực phẩm – Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> 78 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> số 1/2015, sản lượng tôm nuôi trồng của<br /> nước ta năm 2014 ước tính khoảng 493.000<br /> tấn, trong đó sản lượng tôm sú chiếm khoảng<br /> 248.000 tấn và sản lượng tôm thẻ chân trắng<br /> chiếm khoảng 243.000 tấn [1]. Như vậy, ước<br /> tính lượng phế liệu thải ra từ quá trình chế biến<br /> tôm tương ứng khoảng 200.000 tấn phế liệu.<br /> Trong thành phần phế liệu tôm, phần đầu<br /> chiếm khoảng 35 – 45% và phần vỏ chiếm<br /> khoảng 10 – 15% trọng lượng phế liệu tôm.<br /> Phế liệu tôm chứa nhiều thành phần có giá trị<br /> như chitin, protein, khoáng và chất màu (chủ<br /> yếu là astaxanthin) [2]. Trong đầu tôm, protein<br /> chiếm tỷ lệ cao khoảng 54,4 ± 1,8% và<br /> carotenoid chiếm khoảng 206 ± 14 mg/kg [8].<br /> Do đó, ngoài sản xuất chitin – chitosan, phế<br /> liệu đầu tôm còn được sử dụng để chiết tách<br /> hỗn hợp caroten-protein dùng cho chế biến<br /> thực phẩm và chăn nuôi.<br /> Trong thực tế sản xuất, phế liệu đầu tôm<br /> rất dễ bị ươn thối gây tổn thất các thành<br /> phần có giá trị và ô nhiễm môi trường đáng<br /> kể. Trong đầu tôm, protein và astaxanthin là<br /> những thành phần rất dễ bị biến đổi do đầu<br /> tôm có chứa các enzyme nội tạng xúc tác cho<br /> các phản ứng thủy phân và oxy hóa gây biến<br /> đổi protein và astaxanthin, ảnh hưởng đáng kể<br /> đến hiệu suất chiết tách và chất lượng hỗn hợp<br /> caroten-protein, làm hạn chế phạm vi sử dụng<br /> chế phẩm này. Chính vì vậy, việc nghiên cứu<br /> xác định điều kiện thích hợp để bảo quản phế<br /> liệu đầu tôm mang tính cấp thiết nhằm duy trì<br /> chất lượng đảm bảo cho việc khai thác các<br /> thành phần có giá trị nói chung và chiết tách hỗn<br /> hợp caroten-protein nói riêng, đồng thời giảm<br /> thiểu ô nhiễm góp phần bảo vệ môi trường.<br /> II. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG<br /> PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> 1. Nguyên vật liệu và hóa chất<br /> Đầu tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei)<br /> được lấy tại phân xưởng chế biến Công ty Cổ<br /> phần Nha Trang Seafoods (F17). Chọn đầu<br /> tôm tươi và bảo quản lạnh (< 4oC) bằng nước<br /> đá trong thùng styrofoam cách nhiệt khi đưa về<br /> <br /> Số 4/2015<br /> phòng thí nghiệm Trường Đại học Nha Trang.<br /> Tại phòng thí nghiệm, phế liệu đầu tôm được<br /> rửa sạch, để ráo sử dụng cho nghiên cứu này.<br /> Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu<br /> này đều là loại đạt tiêu chuẩn dùng cho phân<br /> tích hóa học, được mua từ các công ty hóa<br /> chất Sigma-Aldrich (Hoa Kỳ), Loba Chemie<br /> (Ấn Độ), Wako (Nhật Bản) và Guanghua<br /> (Trung Quốc).<br /> 2. Phương pháp nghiên cứu<br /> Để xác định điều kiện thích hợp cho bảo<br /> quản đầu tôm dùng trong sản xuất hỗn hợp<br /> caroten-protein, các thí nghiệm được tiến hành<br /> như sau:<br /> Cân mỗi mẫu thí nghiệm 50g và cho vào<br /> túi nilon và cột kín. Tiến hành bảo quản mẫu<br /> đầu tôm ở nhiệt độ lạnh đông (-15oC ÷ -20oC),<br /> nhiệt độ lạnh (0 ÷ 4oC) và nhiệt độ thường<br /> (25 ÷ 30oC). Trong quá trình bảo quản, định kỳ<br /> lấy mẫu phân tích để xác định sự biến đổi hàm<br /> lượng protein và astaxanthin trong đầu tôm<br /> theo thời gian và nhiệt độ bảo quản. Đối với<br /> mẫu bảo quản ở nhiệt độ lạnh đông (-15oC ÷<br /> -20oC), cứ sau 1 tháng lấy mẫu phân tích hàm<br /> lượng protein và astaxanthin một lần. Đối với<br /> mẫu bảo quản ở nhiệt độ lạnh (0 ÷ 4oC), cứ sau<br /> 1 ngày lấy mẫu phân tích hàm lượng protein và<br /> astaxanthin một lần. Đối với mẫu bảo quản ở<br /> nhiệt độ thường (25 ÷ 30oC), cứ sau 2 giờ lấy<br /> mẫu phân tích hàm lượng protein và astaxanthin<br /> một lần.<br /> 3. Phương pháp phân tích<br /> 3.1. Phương pháp phân tích hàm lượng ẩm<br /> Hàm lượng ẩm trong đầu tôm được phân<br /> tích theo tiêu chuẩn ISO 1442:1997 [3].<br /> 3.2. Phương pháp phân tích hàm lượng protein<br /> Hàm lượng protein trong đầu tôm được<br /> phân tích theo phương pháp Biuret [6] với chất<br /> chuẩn là BSA.<br /> Đầu tôm được xử lý với NaOH loãng để<br /> chiết tách protein. 1ml dịch chiết protein được<br /> cho vào ống nghiệm và 4ml thuốc thử biuret.<br /> Lắc đều, để phản ứng xảy ra trong 30 phút,<br /> sau đó đo độ hấp thụ ở bước sóng 550nm trên<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 79<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 4/2015<br /> <br /> quang phổ kế UV-VIS. Mẫu trắng được chuẩn<br /> bị tương tự chỉ thay thế dịch protein bằng<br /> nước cất. Hàm lượng protein được tính toán<br /> dựa vào đường chuẩn.<br /> 3.3. Phương pháp phân tích hàm lượng<br /> astaxanthin trong đầu tôm<br /> Hàm lượng astaxanthin trong đầu tôm được<br /> phân tích theo phương pháp của Metusalach<br /> [4] và Tolasa và cộng sự [7]. Cân chính xác 1g<br /> mẫu cho vào ống đồng hóa (hay cốc thủy tinh).<br /> Thêm 5ml dung môi chứa hexan và isopropanol<br /> với tỷ lệ 3:2 (v:v). Đồng hóa trong 2 phút với<br /> tốc độ 15000 vòng/phút. Để yên 30 phút. Sau<br /> đó tiến hành lọc qua giấy lọc Whatman No.1.<br /> Tách chiết 3 lần. Dịch chiết được đựng trong<br /> bình chiết và bổ sung thêm nước muối sinh<br /> lý với tỷ lệ 1:2. Lắc nhẹ bình chiết và để yên<br /> trong 10 phút ở nhiệt độ phòng cho tách pha<br /> hoàn toàn. Tách bỏ pha dưới, lấy pha hexan<br /> bên trên. Sau đó, rửa pha hexan bằng nước<br /> muối sinh lý. Tiến hành cô quay chân không ở<br /> 40oC để bay hơi hexan. Hòa tan mẫu với ete<br /> dầu mỏ và định mức lên 10ml. Sau đó, tiến<br /> hành pha loãng mẫu (nếu cần) và đo độ hấp<br /> thụ của dung dịch ở bước sóng 468 nm (A468),<br /> dùng eter dầu mỏ làm dung dịch so sánh.<br /> Hàm lượng astaxanthin tổng số trong mẫu<br /> được tính theo công thức của Saito và Regier<br /> (1971):<br /> A.D.V<br /> C(μg/g mẫu) = ——— (g)<br /> 0,2. G<br /> Trong đó:<br /> C: là hàm lượng astaxanthin (µg/g mẫu).<br /> A: độ hấp thụ của dung dịch ở 468 nm.<br /> V: thể tích pha loãng (ml).<br /> D: hệ số pha loãng.<br /> G: trọng lượng mẫu khô (g).<br /> 0,2: là độ hấp thụ của dung dịch ở bước<br /> sóng 468 nm của 1 µg/ml astaxanthin chuẩn.<br /> <br /> III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br /> <br /> 4. Phương pháp xử lý số liệu<br /> Số liệu trình bày trong bài báo này là giá<br /> trị trung bình của 3 lần thí nghiệm. Sự khác<br /> biệt có ý nghĩa về mặt thống kê (p < 0,05) của<br /> các giá trị trung bình được phân tích trên phần<br /> mềm thống kê R phiên bản 3.1.2.<br /> <br /> Từ kết quả ở hình 1a cho thấy, hàm lượng<br /> ẩm trong đầu tôm không thay đổi trong 2 giờ<br /> đầu của quá trình bảo quản ở nhiệt độ thường.<br /> Sau 2 giờ bảo quản, hàm lượng ẩm trong đầu<br /> tôm giảm đáng kể (P < 0,05). Nguyên nhân<br /> giảm hàm lượng ẩm trong đầu tôm phế liệu<br /> <br /> 80 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> 1. Sự biến đổi hàm lượng ẩm, protein và<br /> astaxanthin trong đầu tôm bảo quản ở nhiệt<br /> độ thường<br /> Kết quả phân tích sự biến đổi hàm lượng<br /> ẩm, protein và astaxanthin trong đầu tôm<br /> bảo quản ở nhiệt độ thường được thể hiện ở<br /> hình 1.<br /> <br /> Hình 1. Sự biến đổi hàm lượng ẩm (a), protein (b)<br /> và astaxanthin (c) trong đầu tôm bảo quản<br /> ở nhiệt độ thường<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> có thể là do nước dính ướt và dịch đầu tôm<br /> chảy ra trong quá trình bảo quản. Ngoài ra, ở<br /> nhiệt độ thường (25 ÷ 30oC), những biến đổi do<br /> enzyme và vi sinh vật diễn ra nhanh, đặc biệt<br /> là đầu tôm có chứa nội tạng nên hoạt động của<br /> vi sinh vật và enzyme tiêu hóa gây biến đổi làm<br /> tách nước [9].<br /> Hàm lượng protein trong đầu tôm giảm đáng<br /> kể (P < 0,05) sau 6 giờ bảo quản ở nhiệt độ thường<br /> (hình 1b). Điều này có thể là do hoạt động của<br /> enzyme protease trong đầu tôm làm thủy phân<br /> protein tạo thành các peptide và acid amin hòa<br /> tan vào dịch đầu tôm chảy ra trong quá trình bảo<br /> quản, gây thất thoát protein. Kết quả phân tích cho<br /> thấy, sau 6 giờ bảo quản ở nhiệt độ thường làm<br /> thất thoát 37,5% protein trong đầu tôm.<br /> Cùng với sự tổn thất protein, hàm lượng<br /> astaxanthin trong đầu tôm cũng giảm đáng<br /> kể (P < 0,05) sau 6 giờ bảo quản ở nhiệt độ<br /> thường (hình 1c). Tổn thất này có thể là do sự<br /> thủy phân protein giải phóng tự do astaxanthin<br /> trong liên kết astaxanthin-protein. Astaxanthin<br /> dạng tự do rất dễ bị oxy hóa ở nhiệt độ thường<br /> và một phần bị tổn thất theo dịch đầu tôm chảy<br /> ra trong quá trình bảo quản.<br /> <br /> Số 4/2015<br /> đầu tôm bảo quản lạnh được thể hiện ở<br /> hình 3.<br /> <br /> Hình 3. Sự biến đổi hàm lượng ẩm (a), protein (b)<br /> và astaxanthin (c) trong đầu tôm bảo quản lạnh<br /> Hình 2. Sự biến đổi của đầu tôm bảo quản ở nhiệt độ<br /> thường: (a) đầu tôm trước khi bảo quản, (b) đầu tôm<br /> sau 4 giờ bảo quản<br /> <br /> Sau 4 giờ bảo quản ở nhiệt độ thường,<br /> phần lớn đầu tôm bị biến đỏ, một số đầu bị<br /> biến đen, có mùi tanh khai và chảy nhiều dịch<br /> màu đen nhạt (hình 2b). Chất lượng đầu tôm<br /> lúc này đã bị biến đổi đáng kể, không còn đáp<br /> ứng yêu cầu sử dụng cho mục đích chiết tách<br /> hỗn hợp caroten-protein dùng làm thực phẩm.<br /> 2. Sự biến đổi hàm lượng ẩm, protein và<br /> astaxanthin trong đầu tôm bảo quản lạnh<br /> Kết quả phân tích sự biến đổi hàm<br /> lượng ẩm, protein và astaxanthin trong<br /> <br /> Từ kết quả ở hình 4a cho thấy, hàm lượng<br /> ẩm trong đầu tôm giảm dần theo thời gian bảo<br /> quản lạnh ở 0 ÷ 4oC. Tuy nhiên, sự thay đổi<br /> hàm lượng ẩm trong đầu tôm không nhiều,<br /> hàm lượng ẩm trong đầu tôm giảm đi khoảng<br /> 3% sau 4 ngày bảo quản lạnh. Hiện tượng này<br /> có thể giải thích tương tự như trong trường<br /> hợp bảo quản ở nhiệt độ thường, hàm lượng<br /> ẩm trong đầu tôm giảm đi là do hoạt động của<br /> enzyme thủy phân protein làm tách nước.<br /> Trong điều kiện bảo quản lạnh, hoạt động của<br /> enzyme bị hạn chế nên hàm lượng ẩm trong<br /> đầu tôm giảm chậm hơn so với bảo quản ở<br /> nhiệt độ thường.<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 81<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> Hàm lượng protein trong đầu tôm giảm<br /> đáng kể (P < 0,05) sau 1 ngày bảo quản lạnh<br /> (hình 3b), hàm lượng protein thất thoát sau 1<br /> ngày bảo quản lạnh khoảng 23,8%. Rõ ràng<br /> rằng ở nhiệt độ bảo quản lạnh từ 0 ÷ 4oC chỉ<br /> làm chậm chứ không thể ức chế được hoạt<br /> động của enzyme protease trong đầu tôm nên<br /> quá trình thủy phân protein vẫn diễn ra, các<br /> peptide và acid amin tạo thành hòa tan vào<br /> dịch đầu tôm chảy ra trong quá trình bảo quản,<br /> gây thất thoát protein. Từ ngày bảo quản thứ<br /> 2 trở đi, hàm lượng protein trong đầu tôm thay<br /> đổi không đáng kể (P > 0,05). Điều này cho<br /> thấy lượng protein trong đầu tôm bị thất thoát<br /> chủ yếu là các protein dễ bị thủy phân và hòa<br /> tan nên sự thất thoát protein diễn ra chủ yếu ở<br /> ngày đầu của quá trình bảo quản lạnh.<br /> Hàm lượng astaxanthin trong đầu tôm cũng<br /> giảm đáng kể (P < 0,05) sau 1 ngày bảo quản<br /> lạnh (hình 3c), hàm lượng astaxanthin thất thoát<br /> sau 1 ngày bảo quản lạnh khoảng 18,4%. Từ<br /> ngày bảo quản thứ 2 trở đi, sự biến đổi hàm<br /> lượng astaxanthin trong đầu tôm diễn ra chậm,<br /> thất thoát astaxanthin sau 4 ngày bảo quản lạnh<br /> khoảng 26,6% so với ban đầu. Điều này cho<br /> thấy tổn thất astaxanthin trong quá trình bảo<br /> quản có liên quan đến sự biến đổi protein.<br /> <br /> Số 4/2015<br /> Kết quả phân tích sự biến đổi hàm lượng<br /> ẩm, protein và astaxanthin trong đầu tôm bảo<br /> quản lạnh đông được thể hiện ở hình 5.<br /> <br /> Hình 5. Sự biến đổi hàm lượng ẩm (a), protein (b) và<br /> astaxanthin (c) trong đầu tôm bảo quản đông lạnh<br /> <br /> Hình 4. Sự biến đổi của đầu tôm bảo quản lạnh: (a)<br /> đầu tôm trước khi bảo quản, (b) đầu tôm sau 1 ngày<br /> bảo quản.<br /> <br /> Sau 1 ngày bảo quản lạnh, phần lớn đầu<br /> tôm bị biến đỏ, một số đầu bị biến đen, có<br /> mùi tanh khai và chảy nhiều dịch màu đen<br /> nhạt (hình 4b). Chất lượng đầu tôm lúc này<br /> đã bị biến đổi đáng kể, không còn đảm bảo<br /> chất lượng cho mục đích chiết tách hỗn hợp<br /> caroten-protein dùng làm thực phẩm.<br /> Sự biến đổi hàm lượng ẩm, protein và<br /> astaxanthin trong đầu tôm bảo quản đông lạnh<br /> <br /> 82 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Tương tự như trong trường hợp bảo quản<br /> ở nhiệt độ thường và bảo quản lạnh, hàm lượng<br /> ẩm của đầu tôm sau 1 tháng bảo quản đông<br /> lạnh giảm đi một ít so với ban đầu (hình 5a),<br /> sự thay đổi này có ý nghĩa thống kê (P < 0,05).<br /> Điều này có thể là do trong quá trình bảo<br /> quản đông lạnh, hơi nước trong không khí<br /> ngưng tụ thành tuyết làm cho lượng ẩm<br /> trong không khí giảm, dẫn đến sự chênh lệch<br /> áp suất bay hơi của nước đá ở bề mặt đầu<br /> tôm với môi trường xung quanh, làm nước<br /> ở trạng thái rắn trong đầu tôm bị thăng hoa,<br /> <br />