Giáo trình hóa thủy sản - Chương I. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA CÁC SẢN PHẨM THỦY HẢI SẢN pps

Chương I. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA CÁC SẢN PHẨM THỦY
HẢI SẢN

1. NƯỚC VÀ CÁC CHẤT ĐIỆN GIẢI
1.1. Đại cương
1.2. Vai trò sinh học
1.3. Sự phân bố nước trong cơ thể động vật
1.3.1. Các dạng của nước
1.3.2. Nguyên lý phân bố nước và chất điện giải
1.3.3. Hoạt lực của nước
2. PROTEIN
2.1. Vai trò sinh học của protein
2.2. Protein của động vật thủy sản
2.2.1. Protein nội bào
2.2.2. Protein ngoại bào
2.2.3. Nhóm NPN (Non protein nitrogen)
3. LIPID
3.1. Vai trò sinh học của lipid
3.2. Phân loại và cấu tạo lipid
4. GLUCID
4.1. Vai trò sinh học của glucid
4.2. Phân loại và cấu tạo glucid
5. VITAMIN
5.1. Vai trò sinh học của vitamin
5.2. Đặc điểm của thành phần vitamin trong sản phẩm thủy sản
6. KHOÁNG CHẤT
6.1. Vai trò sinh học của khoáng chất
6.2. Đặc điểm thành phần khoáng chất trong sản phẩm thủy sản

1. NƯỚC VÀ CÁC CHẤT ĐIỆN GIẢI

1.1. Đại cương
Nước là thành phần quan trọng của tế bào sống, chiếm 60-80% thể trọng, là môi
trường của các phản ứng sinh hoá học (phản ứng biến dưỡng), là môi trường trau đổi
của các chất điện giải (anion và cation).
Chất điện giải là các ion: cation Na+, K+, Ca2+, Mg2+ và anion Cl-, HCO3-,
PO43

Bảng 1.1. Thành phần hoá học của một số loài cá (%)
Loài cá Nước Protein Lipid Khoáng
Cá hồi 67.0 20.6 12.0 1.4
Cá mòi 67.8 19.0 12.0 1.2
Cá chiên 73.3 17.7 8.70 1.7
Cá nheo 74.8 20.0 4.50 1.2
Cá chép 78.0 18.9 2.00 1.1
Cá thu 81.1 17.0 0.30 1.3

1.2. Vai trò sinh học của nước và chất điện giải
 Vai trò sinh học của nước
(1). Môi trường phân ly của các chất điện giải.
(2). Hình thành trạng thái keo của protein.
(3). Vận chuyển dưỡng chất và chất cạn bã.
(4). Bảo vệ mô bào, tế bào chống tổn thương cơ học.
(5). Điều hoà thân nhiệt.
(6). Tham gia trực tiếp các phản ứng biến dưỡng.
 Vai trò sinh học của chất điện giải
(1). Cân bằng acid-base, pH dịch cơ thể (hệ
thống đệm).
(2). Duy trì áp suất thẩm thấu.

(3). Điều hoà quá trình trau đổi chất, dẫn truyền xung động thần kinh, sự co cơ.
(4). Sự chuyển hoá năng lượng (phức hợp ATP-Mg2+).

1.3. Sự phân bố nuớc và chất điện giải

1.3.1. Các dạng của nước
 Vị trí phân bố: Dịch nội bào (lượng
cố định), dịch ngoại bào (lượng thay
đổi) và dịch gian bào.
Dịch ngoại bào  Mô máu, dịch tiết của cơ
thể, dịch tiết đường hô hấp, tiêu hoá, niệu
dục.
 Trạng thái vật lý: dạng lỏng, dạng
rắn, dạng hơi.
 Cấu trúc hoá học: Nước tự do và nước
liên kết
(a)Nước tự do (dịch gian bào) có tính
chất lưỡng cực
Liên kết O-H: 0.958 A0
Gốc O-H: 104.50
Năng lượng liên kết: 20 kJ.mol-1
Trạng thái rắn
- Nuớc đá, băng tuyết
- Tetrahedral
Nước tự do có vai trò quan trọng trong quá trình bảo
quản và chế biến sản phẩm động vật.
(b). Nước liên kết
• Lớp nước đơn phân tử
• Liên kết với các thành phần hoá học (protein).
• Tỉ lệ 3-10%

1.3.2.Nguyên lý phân bố nước và chất điện giải
 Sự chênh lệch hàm lượng protein và nồng độ chất điện giải trong huyết tương (dịch
ngoại bào) với dịch gian bào và dịch nội bào
(1). Protein huyết tương (ngoại bào) > protein dịch gian bào
(2). Na+ và Cl- ngoại bào > Na+ và Cl- nội bào
(3). K+ và PO43- ngoại bào < K+ và PO43- nội bào
(4). Tổng số Anion và Cation trong từng khu vực tương đương


Sự phân bố chất điện giải ở dịch ngoại bào và nội bào

 Sự cân bằng nuớc và ch
ất điện giải là một đặc điểm hoạt động của các màng ngăn
cách như màng tế bào, thành mạch, da và niêm mạc

MÀNG TẾ BÀO

• Màng tế bào là
màng sinh học
• Cân bằng nồng
độ giữa cation
Na+ và K+,
anion Cl- và
PO43-
• Na+-K+
ATPase pump


DOWNLOAD» WWW.AGRIVIET.COM

Cấu tạo của
màng sinh học














Na+-K+ ATPase pump

THÀNH MẠCH
• Thành mạch máu (Mao quản tĩnh mạch, mao quản
động mạch và mao mạch).
• Màng bán thấm.
• Các ion và chất có TLPT thấp di chuyển tự do.
• Vận chuyển nước do sự chênh lệch áp suất thủy
tĩnh và áp suất keo (nguyên tắc Starling).

Áp suất thủy tĩnh: Đẩy nước từ trong ra ngoài
Áp suất keo: Hút nước từ ngoài vào trong
Mao quản động mạch: ASK < ASTT
Mao quản tĩnh mạch: ASK > ASTT

Mao mạch: ASK = ASTT
 Sự vận chuyển qua màng sinh học
(1). Vậ
n chuyển trực tiếp - thụ động

dx
Ad
DJ
AA
][
−=



JA: Tốc độ vận chuyển của
A qua màng trên một đơn
vị diện tích
DA: hệ số khuếch tán A
dX: Khoảng cách
d[A]: Chênh lệch nồng độ
chất A




(2). Vận chuyển gián tiếp – tích cực
Phương trình Michaelis – Menten

v: Vận tốc di chuyển qua màng ở
thời điểm t
V: Vận tốc cực đại
[S]: Nồng độ chất vận chuyển
Km: H
ằng số Michaelis




1.3.3. Hoạt lực của nước

Hoạt lực của nước hay độ hoạt động của nước tự do (AW) được dùng để ước lượng mức
độ nguy cơ sản phẩm bị hư hỏng.
M
K
SV
v
][*
=






Aw: Hoạt lực của nước
PW: Áp suất hơi của nước được tạo ra bởi nước tự do có trong sản phẩm ở nhiệt độ T
PW0: Áp suất hơi của nước tinh khiết ở cùng nhiệt độ

0 ≤ AW ≤ 1

AW= 0 Trong sản phẩm không có nước tự do
AW= 1 Trong sản phẩm, nước tự do chính là nước tinh khiết

Ảnh hưởng của AW đối với sự hư hỏng:
(1). Sự oxid hoá lipid – oxid hoá các acid béo không bảo hoà
Khi 0.2 < AW < 0.5 : Hạn chế oxid hoá
Khi 0.5 < AW < 0.8 : Gia tăng oxid hoá
Khi 0.8 < AW < 1 : Giảm thiểu oxid hoá
(2). Phản ứng Maillard: Phản ứng amin hoá hoặc carboxyl hoá các monosaccharide,
disaccharide có tinh khử, thành lập polymer màu nâu.
Khi AW < 0.7 : Tăng phản ứng Maillard.
Khi AW > 0.8 : Giảm phản ứng Maillard.
(3) Phản ứng enzyme tự phân tăng khi AW > 0.7.
(4). Sự phát triển tập đoàn vi sinh vật

Bảng 1.2. AW thích hợp cho một số loài vi sinh vật phát triển
Vi sinh vật AW
Nấm mốc ưa khô 0.65
Vi khuẩn ưa mặn 0.75
Nấm mốc 0.80
Nấm men 0.88
Vi khuẩn 0.91

Thực phẩm ở thể rắn, không đồng nhất  AW khác nhau vi sinh vật xâm nhập và phát
triển ở vị trí thích hợp  vấy nhiễm sang các phần khác.

2. PROTEIN

2.1. Vai trò sinh học của protein
 Vận chuyển dưỡng chất, các chất sinh học (protein huyết tương).
 Trao đổi oxygen và carbonic (hemoglobin, myoglobin).
0
W
W
W
P
P
A =
 Điều hoà quá trình trao đổi chất (enzyme, hormone).
 Thực hiện vận động cơ học (Actin-myosine).
 Dẫn truyền các xung động thần kinh, đáp ứng những kích thích (hormone).
 Cung ứng khoảng 10-15 % năng lượng sinh học.

2.2. Protein của động vật thủy sản

Protein nạc cá 17-21 %, trứng cá 27-28 %

Protein động vật trên cạn

Bảng 1.3. Thành phần amino acid trong sữa, thịt bò và cá (%)
AA Sữa bò Thịt bò Cá
Lys 7.50 8.10 9.00
Leu 11.3 7.70 7.10
Val 6.60 5.80 5.80
Phe 5.30 4.90 4.50
Ile 6.20 6.30 6.00
Thr 4.60 4.60 4.50
Met 3.30 3.30 3.50

His 2.60 2.90 2.40
Trp 1.60 1.30 1.30
Arg 4.30 7.70 7.40
Tyr 5.50 3.40 4.40
Cys 1.00 1.30 1.20

Bảng 1.4. Hệ số tiêu hoá
Thịt bò Cá Thu Cá mòi
HS tiêu hoá 93.95 95.95 94.41

Phân loại
Cấu tạo: Protein thật và NPN (Non protein nitrogen)
Protein đơn giản và protein phức tạp
Vị trí : Protein nội bào và protein ngoại bào

2.2.1. Protein nội bào
 Nhóm chromoprotein, dạng cầu, hoà tan trong nước.
 Hemoglobin, Myoglobin, Hemocyanin (Cu), hemoerythrin (NHI), Actin, Myosin,
Tropomyosin, Troponin



Myoglobin (Huyết sắc tố của tế bào cơ)
Mononer: Heme + Globin



Mb(Fe2+) + O2 Mb(Fe2+)-O2
Deoxymyoglobin Oxygen Oxymyoglobin
Mb(Fe2+) + CO Mb(Fe2+)-CO

Deoxymyoglobin Carbon oxid Carboxymyoglobin
Mb(Fe2+) + NO Mb(Fe2+)-NO
Deoxymyoglobin Nitrous oxid Nitrosomyoglobin
Mb(Fe2+) + 3/2H2 + O2 Mb(Fe2+)-HO + H2O
Deoxymyoglobin Metmyoglobin

Myosin

Protein cơ, chiếm 60-70% Tế bào cơ, bộ khung xương tế bào.
Protein đơn giản, MW=540 kD, 6 chuỗi polypeptid.
Cấu trúc vừa dạng sợi vừa dạng cầu.
Actin
Protein cơ, chiếm 20-25%.
Cấu tạo 375 cấu tử amino acid
Cấu trúc dạng cầu (G-actin), trùng hợp tạo dạng sợi (F-actin)



Màng tế bào hồng cầu


Cấu tạo tế bào cơ và khung xương tế bào

2.2.2. Protein ngoại bào
Protein ở mô liên kết, dạng sợi, không hoà tan trong dung dịch muối trung tính, co trong
môi trường có nồng độ muối cao.
3 - hydroxyproline, 4 -hydroxyproline, 5-hydroxylysine
• Collagen
 Da, xương, gân, sụn
 Biến tính tạo thành gelatin ở 390C

 Cấu tạo chuỗi α helix xoắn lại, cố định bằng liên kết hydrogen giữa NH glycin với
nhóm CO các amino acid khác và liên kết disulfid.
• Keratin
 Tóc, lông, sừng, móng, vảy cá
 Cấu tạo gồm 2 chuổi polypeptid gấp nếp dạng β sheet
• Elastin
 Thành phần protein của sợi đ
àn hồi trong mô liên kết
 Gân, dây chằng, thành mạch
 1/3 Gly, 1/3 Ala và Val, ít proline và hydroxylysine
 Đặc tính trương phồng khi đun nóng



2.2.3.Nhóm NPN

• Chiếm 9-19% (cá xương cứng), 33-38% (cá xương sụn), 20% (nhuyễn thể-
mollusa).
• Phần nạc đỏ nhiều hơn phần nạc trắng
• Gồm: amino acid, dipeptid, các sản phẩm biến dưỡng có nitrogen
Histamin
Cá thuộc họ Scombridae (cá thu, cá ngừ )
Gây hiện tượng dị ứng, nổi mề đay, tăng huyết áp, rối loạn tuần hoàn và hô hấp
Taurine: Sản phẩm phân giải taurocholate (taurine + cholicacid)
TMA (trimethylamine) và (TMAO (hydroxy trimethylamin) là sản phẩm của quá trình
chuyển hoá của các hợp chấ
t ergothioneine, cholin do tác động của vi sinh vật, tạo mùi
tanh đặc trưng của cá, dùng đánh giá độ tươi của cá

3.LIPID

3.1.Vai trò sinh học
• Nguồn dự trữ năng lượng
• Thành phần cấu tạo màng sinh học
• Dung môi hoà tan vitamin A, D, E và K
• Cung cấp nước nội sinh
3.2.Phân loại lipid
Hàm lượng lipid 0.7-20%, không màu hoặc vàng nhạt (thay đổi theo giống, môi trường
nuôi dưỡng)
Cá có gan nhỏ, mỡ tích lũy ở phần nạc
Cá mòi 8-21%, cá ngừ 23%, cá trích 7-30%
Acid béo bảo hoà (15-30%) thay đổi theo loài cá
Cá nước ngọt: myristic acid (14C), palmitic acid (16C), stearic acid (18C)
Cá nước mặn: stearic acid, arachidic acid (20C), behenic acid (22C), lignoceric acid
(24C).




Acid béo không bảo hoà: oleic acid, arachidonic acid (loài nhuyễn thể).
⇒ Cá voi, cá ong: Sáp –waxes.
Lipid phức tạp: Lecithine và cephalin
Lipid không savon hoá: steroid, isoprenoid và các sản phẩm chuyển hoá lipid
Mỡ dự trữ ở nội tạng, gan, cơ, mô liên kết dưới da
• Nhóm cá nạc: mỡ < 5%, ở gan
• Nhóm cá béo: mỡ >8%, ở cơ và mô liên kết dưới da (cá sụn)
• Nhóm cá trung bình: mỡ từ 5% đến 8%

4. GLUCID

4.1. Vai trò sinh học
• Tham gia cấu tạo màng sinh học.
• Thành phần cấu tạo Nucleic acid (pentose), các hợp chất sinh học (glycoprotein-
chất nhày)
• Cung cấp năng lượng (glucose máu)
•
4.2. Một số hợp chất glucid quan trọng đối với động vật thủy sản
 Glucose và các dạng chuyển hoá

 Glycogen
Chiếm 1-1.5gr/100gr nạc cá
Lượng glycogen nạc đỏ > nạc trắng
 Chitin
• Polymer không phân nhánh N-Acetyl-D glucosamine
• Thành phần cấu tạo căn bản của các động vật thủy sản như cua, nghẹ, tôm,
nghêu, sò, ốc






 Chondroitin
• [(β-D-glucuronate)-(N-
acetyl galactosamine)]n
• Cấu tạo của -vi cá

5. VITAMIN

5.1. Chức năng sinh học
• Vai trò là coenzyme, xúc tác các phản ứng biến dưỡng
• Tham gia các tiến trình sinh học: sự tăng trưởng, sự sinh sản

5.2. Đặc điểm thành phần vitamin trong sản phẩm thủy sản
Nạc cá chứa hầu hết các loại vitamin như thịt của động vật trên cạn, tuy nhiên các
loài thủy hải sản có khả năng dự trữ số lượng và chất lượng vitamin khá cao (do thực
phẩm từ môi trường nước như rong, tảo, phiêu sinh vật )
Nhóm vitamin tan trong lipid
Vitamin A, D, E và K dự trữ ở gan của nhóm cá nạc, ở lớp mỡ dưới da của nhóm cá mỡ.
Vitamin A 150-4500 UI/100 gr nạc cá. Cá chày <cá ngừ <cá thu
Vitamin D: 200-4700 UI/100 gr nạc cá. Cá thu<cá chày<cá ngừ
Nhóm vitamin tan trong nước
Vitamin C và nhóm B có hàm l
ượng không cao, phần nạc cá (cá nước mặn) chứa nhiều
thiaminase)

6. KHOÁNG CHẤT

Thành phần cấu tạo mô bào, các hợp chất sinh học
• Áp suất thẩm thấu
• Hệ thống đệm
Nạc cá chứa hầu hết khoáng đa và vi lượng. Nạc đỏ > nạc trắng.
Fe: cá nước mặn> cá nước ngọt
Iod: nhuyễn thể > cá, 5-10 mg/kg cá (10-15 lần)

Chương II. SỰ BIẾN ĐỔI SẢN PHẨM THỦY SẢN SAU KHI ĐÁNH
BẮT

1. ĐẠI CƯƠNG
1.1. Cấu trúc của mô cơ vân
1.2. Thành phần protein của tơ cơ dày
1.3. Thành phần protein của tơ cơ mỏng
1.4. Cơ chế co cơ
2. SỰ BIẾN ĐỔI CƠ HỌC CỦA MÔ CƠ
2.1. Giai đoạn tiết dịch nhờn hay tiền co cứng xác
2.2. Giai đoạn tê cứng hay co cứng xác
2.3. Giai đoạn tự phân hay mềm xác
2.4. Giai đoạn thối rữa
3. SỰ BIẾN ĐỔI LÝ-HOÁ
3.1. Biến đổi pH
3.2. Biến đổi điện thế màng
3.3. Biến đổi khả năng giữ nước của protein
4. SỰ BIẾN ĐỔI SINH HOÁ
4.1. Sự biến đổi thành phần protein
4.2. Sự biến đổi thành phần glycogen
4.3. Sự biến đổi thành phần lipid