nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến sự biến đổi cấu trúc protein của thịt cá trong quá trình sản xuất surimi và các sản phẩm từ surimi cá nước ngọt

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Việt Nam là một trong số ít quốc gia có nhiều lợi thế về tài nguyên biển. Nằm ở phía
tây Biển Đông, Việt Nam có 28 tỉnh, thành có biển, tổng chiều dài bờ biển hơn 3.260 km
với hơn 1 triệu km2.Trữ lượng cá toàn vùng biển Việt Nam ước tính khoảng 4,2 triệu tấn,
với ngưỡng khai thác bền vững 1,4 – 1,7 triệu tấn/năm. Chính vì vậy chế biến thuỷ sản
xuất khẩu được coi là ngành kinh tế mũi nhọn với kim ngạch xuất khẩu đạt 4 tỷ USD năm
2010. Cũng như trên thế giới, sản lượng cá đánh bắt ngày càng sụt giảm trong khi nuôi
thuỷ sản nước ngọt ở Việt nam phát triển mạnh khắp các vùng trong cả nước, hình thức
nuôi đa dạng như nuôi trong ao hồ nhỏ, nuôi trong lồng bè trên sông, hồ chứa, nuôi luân
xen canh thuỷ sản - lúa… với diện tích mặt nước trên 1,7 triệu hecta và tổng sản lượng ước
tính khoảng 900.000 tấn. Ngoài cá tra và cá basa được chế biến xuất khẩu thì phần lớn cá
nước ngọt được bán ra thị trường dưới dạng tươi nguyên con nên sản phẩm có giá trị gia
tăng thấp
Surimi là thịt cá được tách xương, rửa sạch, nghiền nhỏ, không có mùi vị và có
màu sắc đặc trưng, có độ kết dính vững chắc, là một chế phẩm bán thành phẩm để từ đó
tạo ra các sản phẩm mô phỏng có giá trị kinh tế cao. Trong những năm gần đây, nguồn
nguyên liệu cá biển cho sản xuất surimi suy giảm, nuôi trồng thủy sản phát triển và đa
dạng nên cá nước ngọt được chú ý với mục đích làm nguồn nguyên liệu thay thế. Một số
nghiên cứu trên thế giới đã đánh giá khả năng tạo gel và chất lượng cảm quan của surimi
cá nước ngọt cho thấy đặc tính của cơ thịt cá nước ngọt khác với cá biển, khả năng tạo gel
trung bình và đặc tính protein dễ bị thay đổi trong quá trình bảo quản lạnh đông và chế
biến. Chính vì vậy việc sử dụng cá nước ngọt làm nguyên liệu sản xuất surimi vẫn còn hạn
chế.
Vì những lý do trên chúng tôi chọn đề tài : « Nghiên cứu một số yếu tố ảnh
hƣởng đến sự biến đổi cấu trúc protein của thịt cá trong quá trình sản xuất surimi và
các sản phẩm từ surimi cá nƣớc ngọt » cho luận án tiến sỹ.
2. Mục tiêu nghiên cứu
 Mục tiêu tổng quát : Nâng cao giá trị gia tăng của cá nước ngọt

 Mục tiêu cụ thể :
- Xây dựng quy trình sản xuất surimi từ cá nước ngọt
2

- Nâng cao chất lượng cảm quan các sản phẩm surimi của cá nước ngọt thông qua
việc xác định sự biến đổi cấu trúc protein của thịt cá để từ đó tạo các sản phẩm mô
phỏng từ surimi
3. Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát lựa chọn nguyên liệu sản xuất surimi từ cá nước ngọt
- Xác đinh quá trình rửa thịt cá trong sản xuất surimi
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự biến đổi cấu trúc protein của surimi
- Nghiên cứu một số yếu tố để nâng cao khả năng tạo gel của surimi
- Nghiên cứu ứng dụng sản xuất các sản phẩm chả mực, chả tôm và xúc xích từ
surimi cá nước ngọt
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
4.1. Ý nghĩa khoa học:
- Bằng thực nghiệm đã chứng minh được rằng khi gia nhiệt ở các vùng khác nhau thì
protein của cá mè và cá rô phi hình thành gel có cấu trúc khác nhau.
- Bằng thực nghiệm đã chứng minh được rằng khi protein cá mè và cá rô phi biến
tính tạo gel thì tính chất cảm quan của chúng thay đổi theo chiều hướng tích cực
đối với người tiêu dùng
- Từ những kết quả nêu trên, mở ra phương pháp luận về khả năng định hướng, đa
dạng hóa mặt hàng thực phẩm từ surimi cá mè và cá rô phi.
4.1.2. Ý nghĩa thực tiễn :
- Việc sản xuất surimi và các sản phẩm mô phỏng từ surimi cá mè và cá rô phi sẽ
đảm bảo tính ổn định cho nguồn nguyên liệu sản xuất surimi, thúc đẩy việc nuôi cá
nước ngọt với quy mô lớn, đồng thời cơ cấu lại thành phần và định hướng lại
phương hướng phát triển ngư nghiệp, tạo công ăn việc làm ổn định, thay đổi kinh tế
nông thôn đặc biệt vùng nuôi trồng thuỷ sản miền Bắc.
- Với kết quả nghiên cứu sự biến đổi cấu trúc của surimi trong quá trình gia nhiệt đã

xác đinh sự biến tính protein và các liên kết hình thành trong qúa trình tạo gel của
surimi. Từ đó cải thiện đặc tính protein tạo sản phẩm sản phẩm mô phỏng từ
surimi không những làm phong phú thêm các sản phẩm thực phẩm đáp ứng yêu cầu
đa dạng hóa sản phẩm mà còn nâng cao giá trị gia tăng cho cá nước ngọt ở Việt
nam
- Các kết quả đề tài có thể dùng làm tại liệu tham khảo cho giảng dạy, nghiên cứu
khoa học và cho sản xuất.
5. Những điểm mới của luận án
3

- Là công trình đầu tiên ở Việt nam nghiên cứu một cách có hệ thống về công nghệ
sản xuất surimi và các sản phẩm từ surimi cá mè và cá rô phi
- Đã minh chứng được sự biến đổi cấu trúc protein dưới tác động của nhiệt độ và ảnh
hưởng của enzym nội tại trong quá trình chế biến các sản phẩm từ surimi cá mè và
cá rô phi


4

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
I.1. Tình hình nuôi trồng và chế biến sản phẩm thủy sản nƣớc
ngọt trên thế giới và Việt nam
I.1.1. Tình hình nuôi trồng cá nƣớc ngọt trên thế giới và Việt nam
Sản lượng cá nước ngọt trên thế giới năm 2010 ước tính 33,7 triệu tấn chủ yếu thuộc các
họ cá xương như cá chép (Cyprinidae), cá sóc (Cyprinodontidae), cá rô (Anabantidae), cá
nheo (Siluridae), cá quả (Ophiocephalidae), cá thát lát (Clariidae), chạch
(Mastacembelidae), cá chiên (Sisoridae), cá tầm (Acipenseridae), cá hồi . Về nuôi trồng
thuỷ sản trên thế giới, cá chép đứng đầu với 21 triệu tấn, cá hồi 2,2 triệu tấn. Trung quốc,
Ấn Độ, Việt Nam, Thái Lan, Myama, Philipin và Nhật Bản là những nước đi đầu ở châu Á
trong lĩnh vực nuôi trông thủy sản. Sản lượng trung bình hàng năm của các nước này

chiếm khoảng 87% sản lượng thủy sản nuôi trồng trên thế giới. [149, 49]
Việt nam với một hệ thống sông ngòi đa dạng và rất thuận lợi cho nuôi trồng thỷ sản, đặc
biệt là các loài cá nước ngọt. Ba lưu vực sông quan trọng nhất, quyết định đến năng lực
ngành nuôi trồng tôm, cá của Việt nam là sông Cửu Long, sông Đồng Nai, sông Hồng.
Vùng châu thổ sông Cửu Long cùng với hệ thống kênh rạch chằng chịt gần 8 vạn km
2
của
12 tỉnh đã tạo cho khu vực này một năng lực nuôi trồng thủy sản đứng vào bậc nhất của
châu Á, hàng năm sản xuất được khoảng 4-4,5 triệu tấn cá dạng hàng hóa xuất khẩu trong
đó chủ yếu là cá tra, cá basa và tôm. Ở khu vực phía bắc và miền trung, với việc phát triển
của thủy điện đã tạo ra nhiều hồ nuôi nước ngọt rộng lớn. Đây là môi trường tốt để chuyển
đổi việc nuôi trồng thủy sản từ nhỏ lẻ thành ngành sản xuất hàng hóa lớn. Cùng với đó các
địa phương đã chuyển đổi diện tích đất trồng lúa năng suất thấp, các vùng trồng lúa 1 vụ
bấp bênh, các vùng trồng cói hiệu quả kém, các vùng đất cát, đất hoang hoá sang nuôi
trồng thuỷ sản do đó hiện nay ở Việt Nam diện tích các loại hình mặt nước và sản lượng
thuỷ sản nuôi trồng tăng đáng kể với tổng sản lượng nuôi trồng ước tính năm 2010 là 2
triệu tấn. Nuôi thuỷ sản nước ngọt phát triển mạnh khắp các vùng trong cả nước, hình thức
nuôi đa dạng như nuôi trong ao hồ nhỏ, nuôi trong lồng bè trên sông, hồ chứa, nuôi luân
xen canh thuỷ sản - lúa… Đối tượng nuôi phong phú, trong đó có nhiều đối tượng nuôi tạo
sản phẩm hàng hoá lớn cho thị trường tiêu dùng trong nước và chế biến xuất khẩu như cá
tra, cá basa, cá rô phi đơn tính. Bên cạnh các loài cá được nuôi tập trung, rất nhiều loài cá
như cá mè, cá trôi, cá chim trắng được nuôi ghép chính ở trong ao với cá trắm, cá chép,
nhất là ở những ao hồ giàu sinh vật phù du. Theo kết quả điều tra khoa học, đã xác định
5

được 544 loài cá nước ngọt phân bố ở Việt Nam [49]. Ngoài ra, trong quá trình phát triển
nghề, đã nhập nội thêm hàng chục loài khác như cá trắm cỏ, cá rô phi, cá trôi ấn độ, v.v…
Tuy nhiên, chỉ có khoảng vài chục loài cá nước ngọt được chế biến xuất khẩu, trong đó
quan trọng nhất là cá tra và cá basa, cá chình, cá rô phi .
I.1.2. Một số loài cá nước ngọt tiêu biểu ở Việt nam [5,49]

a. Cá rô phi (Oreochromis): Cá rô phi được nuôi rộng rãi
trên thế giới với sản lượng hàng năm vào khoảng 2,8 triệu tấn.
Đây là loài cá mau lớn, dễ nuôi, ít dịch bệnh và có thể nuôi trong
nhiều loại hình thủy vực khác nhau.
Trước đây, cá rô phi thường được nuôi ghép với các loài cá khác
trong ao hay trên ruộng lúa nhằm sử dụng hết nguồn thức ăn
trong thủy vực. Tuy nhiên, với nhu cầu ngày càng tăng của thị
trường, hiện nay cá rô phi hầu như được nuôi thâm canh trong ao
hay bè. Sản lượng cá rô phi ở nước ta khoảng 50 ngàn tấn, chiếm
2,2% tổng sản lượng thủy sản nuôi. Các loài cá rô phi được nuôi
ở Việt nam: cá rô phi đen (Oreochromis mossambicus), cá rô phi
vằn (O. niloticus), cá rô phi xanh (O. aureus), cá rô phi đỏ (rô
phi lai Oreochromis spp.). Tuy nhiên trở ngại lớn nhất trong việc
nuôi cá rô phi ở Việt Nam là tỉ lệ cá đạt kích cỡ thương phẩm
(hơn 500g/con) thấp.

b. Cá mè (Hypophthalmichthys): là một trong những loài cá
nuôi chủ yếu ở Việt Nam, sinh trưởng nhanh, năng suất khá cao.
Theo FAO, tổng sản lượng cá đánh bắt trong thiên nhiên trên thế
giới trong năm 2010 vào khoảng 60 ngàn tấn và khoảng 100
ngàn tấn nuôi trong các môi trường nhân tạo. Cá mè trắng Việt
nam là loài đặc hữu của vùng đồng bằng và trung du Bắc bộ.
Đây là loài cá nuôi phổ biến ở các tỉnh phía Bắc. Hiện nay cá
được di giống và nuôi trong cả nước. Cá có kích cỡ lớn có thể
đạt 15kg. Cá khai thác có kích cỡ trung bình 0,5-1,5kg. Chi cá
mè (Hypophthalmichthys) có thể gọi là chi cá chép đầu to. Chi
này chỉ có 3 loài, cả 3 loài đều là cá được nuôi nhiều ở Trung
Quốc và Việt nam. Có thể gọi là cá mè phương bắc. Ba loài của

Hình 1.1. Cá rô phi vằn
(Oreochromis niloticus)
Hình 1.2. Cá rô phi đỏ
(Oreochromis spp)

Hình 1.3. Cá mè trắng
(Hypophthalmichthys
harmandi)

Hình 1.4. Cá mè trắng Hoa
Nam (Hypophthalmichthys
molitrix)

Hình 1.5. Cá mè hoa
(Hypophthalmichthys nobilis)

6

chi Hypophthalmichthys là: Cá mè trắng Việt
nam(Hypophthalmichthys harmandi), cá mè trắng hoa nam
(Hypophthalmichthys molitrix), Cá mè hoa (Hypophthalmichthys
nobilis. Nhược điểm của các loài này là có mùi tanh, nhiều
xương dăm nên giá trị kinh tế không cao.
c. Cá trôi (Cirrhina molitorella): là cá ăn tạp, phổ thức ăn
rộng, dễ nuôi, lớn nhanh, là đối tượng nuôi quan trọng trong tập
đoàn cá nuôi trong các ao, hồ, đầm và cho sản lượng cá thịt đáng
kể. Cá trôi Việt Nam thuộc loài có kích cỡ trung bình. Cá nuôi 1
năm đạt 0,6-0,8kg; 2 năm đạt 1,5-1,8kg nhưng cá khai thác
thường có kích cỡ 300-1000g, trung bình 500g.
d. Cá chim trắng nước ngọt (Colossoma brachypomum):

thuộc bộ Characiformes, họ Characidae. So với một số loài cá
khác, cá chim trắng nước ngọt lớn rất nhanh. Trung bình, cá có
thể tăng trọng 100 g/tháng. Trong điều kiện thích hợp, sau 6 đến
7 tháng nuôi, cá có thể đạt từ 1,2 - 2 kg/con. Cá chim trắng nước
ngọt là loài nhập nội và ăn tạp, phàm ăn và săn mồi theo bầy nên
hiện đang được nuôi thử nghiệm, hoặc nuôi thương phẩm ở vùng
nuôi an toàn, có điều kiện che chắn (đê bao, lưới).
e. Cá trê lai: Trong những năm vừa qua, cá Trê lai đã được
nuôi ở một số vùng châu Á như Thái Lan, Đài Loan, Ấn Độ,
Philippines, Trung Quốc, Việt Nam Ở một số nước, cá trê lai
trở thành đối tượng nuôi chủ yếu, như Thái Lan năng suất có thể
đạt 105 tấn/ha/năm [49]. Họ cá trê gồm nhiều loài ở châu Á và
châu Phi. Ở nước ta đang khai thác và nuôi 4 loài đó là cá trê đen
(Clarias focus), trê trắng (Clarias batrachus), trê vàng (Clarias
macrocephalus), trê phi (Clarias gariepinus) và cá trê lai. Hiện
nay cá trê vàng lai (là con lai giữa cá trê phi đực và cá trê vàng
cái) đang được nuôi phổ biến ở nhiều địa phương trên cả nước.
Cá trê dễ nuôi, sinh trưởng nhanh, là loài cá ăn tạp, tận dụng
được nhiều loại thức ăn sẵn có. Có thể nuôi trong bể, ao nhỏ vài
chục mét vuông đến ao rộng vài trăm mét vuông, nuôi đơn, nuôi
ghép.[7]


Hình 1.6: Cá trôi (Cirrhina
molitorella)

Hình 1.7: Cá chim trắng nước
ngọt (Colossoma brachypomum)

Hình 1.8: Cá Trê vàng (Clarias

macrocephalus)

Hình 1.8: Cá trê phi (Clarias
gariepinus)

HÌnh 1.9. Cá trê trắng (Clarias
batrachus),

7

I.1.3. Tình hình chế biến cá nƣớc ngọt trên thế giới và Việt nam
Cho đến nay, cá nước ngọt chủ yếu được chế biến tại gia đình, các nhà hàng và các
cửa hàng bán nhỏ lẻ. Một số ít được sơ chế thủ công tại các cơ sở nhỏ lẻ hoặc ở các chợ cá.
Tuy nhiên, hiện nay nhu cầu sử dụng các mặt hàng chế biến ăn liền từ thuỷ sản nước ngọt
ngày càng tăng cao. Các sản phẩm cá nước ngọt chủ yếu là phile tươi ướp lạnh hoặc hun
khói (cá hồi hun khói, cá chép muối, hun khói) được chế biến nhiều ở Nauy, Cộng hòa
Séc, Ba Lan, Nga [127][128][56]
Một hướng thành công nhất trong chế biến cá nước ngọt đã được áp dụng đại trà ở qui
mô công nghiệp là tạo ra bán thành phẩm cá xay. Từ đây chế biến ra nhiều dạng sản phẩm
có tính chất cảm quan khác nhau rất được nhiều người tiêu dùng ưa thích. Những nước đi
đầu như Trung Quốc, Mỹ, Nhật Bản… Theo các chuyên gia FAO thì trong lĩnh vực thực
phẩm, cá xay mà dạng tốt nhất của nó là surimi là cơ sở thực phẩm tương lai.
Surimi là thịt cá đã tách xương, rửa sạch, hầu như không có mùi, ít mỡ, có màu
trắng. Protein của bán thành phẩm này có khả năng tạo gel tốt. Nhờ đó mà surimi có khả
năng đông kết cao. Nếu trộn surimi với một tỷ lệ thích hợp với các loại thịt khác không có
khả năng tạo gel thì hỗn hợp phối trộn đó vẫn có khả năng đông kết, và từ đây có thể chế
biến thành nhiều loại sản phẩm khác nhau từ một loại thịt nào đó. Đây chính là giá trị công
nghệ quý giá của surimi. Đặc biệt surimi có tính chất tạo thành khối dẻo, mùi vị, màu sắc
trung hòa, nên từ surimi có thể chế biến ra các sản phẩm đặc sản biển có giá trị cao như :
tôm, sò, điệp, cua giả v.v

Sản xuất surimi đông lạnh và các sản phẩm mô phỏng là một ngành công nghiệp
truyền thống, do đó các công trình nghiên cứu nhằm mở rộng nguồn nguyên liệu và nâng
cao chất lượng surimi đã được quan tâm nghiên cứu từ lâu. Cá biển có thịt trắng là cá minh
thái Alaska chiếm 40% lượng nguyên liệu để làm surimi [121]. Tuy nhiên do tính đa dạng
của surimi để sản xuất nhiều mặt hàng khác nhau cùng với sự suy giảm sản lượng cá minh
thái đã thúc đẩy việc nghiên cứu tìm các loài khác thay thế nên hiện nay hơn 50% sản
lượng surimi toàn cầu được chế biến từ các loài cá khác được đánh bắt ở tất cả các vùng
biển trên thế giới. Các loài cá thịt trắng nước lạnh như cá tuyết Thái Bình Dương, cá hôki,
cá tuyết lam; hoặc các loài cá nổi nhỏ nước lạnh như cá trỏng Pêru, cá sọc một bên vây, cá
sòng Thái Bình Dương; và phần lớn là các loài cá nhiệt đới quan trọng như cá lượng
Itoyori, cá mối, cá trác được sử dụng cho sản xuất surimi [109].
8

Trong những năm gần đây, nguồn nguyên liệu cá biển cho sản xuất surimi suy giảm,
nuôi trồng thủy sản phát triển và đa dạng nên cá nước ngọt được chú ý với mục đích làm
nguồn nguyên liệu thay thế. Đặc tính của cơ thịt cá nước ngọt khác với cá biển, khả năng
tạo gel trung bình và đặc tính protein dễ bị thay đổi trong quá trình bảo quản lạnh đông và
chế biến nên nhiều quan điểm cho rằng việc sử dụng cá nước ngọt sản xuất surimi không
phù hợp [51]. Rất nhiều nghiên cứu đánh giá khả năng tạo gel và chất lượng cảm quan của
surimi cá nước ngọt: Cá rô phi [118, 79, 168, 161, 170], cá chép [169,100, 46], cá da trơn
[43], cá trôi [111]. Các kết quả cho thấy khả năng tạo gel của surimi từ các loài cá này có
thể chấp nhận được.
Ở Việt nam, công nghệ chế biến thuỷ sản nước ngọt còn rất hạn chế, ngoại trừ cá
tra, cá ba sa đã được phát triển mạnh mẽ, được chế biến xuất khẩu chủ yếu ở dạng filê
đông lạnh sang các thị trường Mỹ, EU, Nga, Trung Đông, Mexico, Trung Quốc, và phi lê
cá tra chế biến như tempura philê cá tra (Tempura Pangasius), philê cá tra bao bột bánh mì
(Breaded Pangasius), philê cá tra cắt miếng, cắt thanh bao bột chiên, basa tàu hũ có khả
năng tiêu thụ tốt ở thị trường EU thì hầu hết các loài cá nước ngọt khác bán ra thị trường
dưới dạng tươi nguyên con nên giá thành không cao do đó không ổn định trong nuôi trồng.
Việt nam là một trong những nước đứng đầu trong sản xuất surimi với 50 cơ sở sản xuất

và sản lượng surimi 100.000-140.000 tấn trong năm 2010-2012. Tuy nhiên do không kiểm
soát được mùa đánh bắt, công nghệ đánh bắt, kích thước cá, và sự sụt giảm loài cá nên
nhiều nhà máy sản xuất surimi ở Việt nam đã tận dụng các loài cá tạp như cá bánh đường,
cá sẫm màu sản xuất surimi hỗn hợp có chất lượng thấp và trung bình.
I.2. Công nghệ chế biến surimi
I.2.1. Sự phát triển công nghiệp surimi và các sản phẩm từ surimi trên thế giới
 Nhật Bản là nước đi đầu trong lĩnh vực chế biến và xuất khẩu surimi. Đầu thập
kỷ 80, Nhật đã sản xuất hơn 90% lượng surimi của thế giới. Thời điểm đó, phần lớn cá
Minh thái đánh bắt ở vùng biển Alaska (nguyên liệu tốt nhất cho sản xuất surimi) đều được
các công ty Nhật Bản chế biến trên những con tàu, và phần lớn chúng được chế biến thành
surimi. Sản lượng các sản phẩm mô phỏng từ surimi tại Nhật Bản giao động trong khoảng
500.000 tấn trong khoảng thời gian 2008-2010 [144]. Các dạng sản phẩm được chia làm
sáu loại: satsuma-age (rán), chikuwa (nướng), kamaboko (hấp), kamaboko tẩm gia vị (xúc
xích cá, giăm bông), hanpen/naruto (luộc) và các sản phẩm giả surimi khác như hải sản
surimi (càng cua)
9

 Năm 1985 là bước ngoặt lớn cho ngành công nghiệp sản xuất surimi của Mỹ. Ở
Kodiak, Alaska,một số nhà máy tiến hành sản xuất sản phẩm surimi thương mại đầu tiên
từ cá minh thái Alaska. Trong suốt năm 1986, sự gia tăng các sản phẩm giả cua ở Mỹ diễn
ra chậm nhưng vẫn kích thích sự phát triển, đặc biệt là các sản phẩm surimi nguyên liệu.
Năm 1987, lần đầu tiên nhập khẩu từ Nhật chỉ còn giữ được 40% thị phần các sản phẩm từ
surimi ở Mỹ. Đó cũng là năm đầu tiên các sản phẩm surimi của Mỹ đủ để cung cấp cho
phần lớn nhu cầu của các cơ sở chế biến. Nhưng có ý nghĩa nhất là một số sản phẩm
surimi Mỹ được xuất khẩu đến Nhật. Sản lượng surimi tăng rất nhanh: năm 1988 với 58
nghìn tấn, trong khoảng thời gian từ năm 2001-2005, sản lượng surimi ở Mỹ đạt cao nhất
với khoảng 84.000 tấn/năm và có xu thế giảm năm 2012-2013 với 80.000 tấn. Hiện ở Mỹ
có hơn 22 nhà máy sản xuất surimi, khoảng 75% surimi sản xuất ra được xuất khẩu, trong
đó 84% được xuất sang Nhật.
Tại Mỹ vào những năm 1980, xảy ra sự kiện ở eo biển Bering - Alaska là sản lượng cua

chân dài giảm mạnh mức kỷ lục. Những chủ tàu cua cần có nguồn nguyên liệu, các nhà
hàng cần sự thay thế cho sản phẩm cua đã bị loại khỏi thực đơn. Một cải biến nhỏ từ dạng
thỏi thành dạng miếng thịt cua từ surimi sử dụng ngay đã tạo ra một thị trường khổng lồ
với sức tăng trưởng 100% giữa các năm 1983-1984.Các loại giả cua từ surimi điển hình
như dạng thanh, miếng, khúc được phát triển tại Mỹ. Năm 1985, sản lượng giả cua của Mỹ
tăng hơn 2 lần lên gần 9000 tấn. Đến năm 1989, các nhà sản xuất các sản phẩm giả cua và
sản phẩm từ surimi của Mỹ đã sản xuất 63.000 tấn sản phẩm hoàn thiện trong năm đó.
Trong chưa đầy 10 năm, ngành công nghiệp surimi hoàn thiện đã được dựng lên ở Mỹ.
Đến năm 2012 sản lượng sản phẩm giả cua đạt 80.000 tấn [49]
 Trong 10 năm trở lại đây, một số công ty của các nước trong EU đã đẩy mạnh sản
xuất các sản phẩm mô phỏng từ surimi. Pháp là nước thành công nhất, do đáp ứng được
yêu cầu cao về chất lượng sản phẩm và tính liên tục khi đưa sản phẩm vào thị trường tiêu
thụ. Song song với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp surimi thì việc tiêu thụ
các sản phẩm mô phỏng gốc surimi cũng gia tăng nhanh chóng. Hiện nay, thị trường các
sản phẩm gốc surimi tăng nhanh ở châu Âu, đặc biệt là ở các nước Tây Ban Nha, Bỉ, Pháp,
Hà Lan [49]
 Tại châu Á, Trung Quốc là nước đi đầu trong lĩnh vực sản xuất surimi vơi tốc
độ tăng trưởng mạnh: sản lượng surimi từ 100.000 tấn năm 2001 tăng gấp 10 lần ở (1 triệu
tấn) năm 2010. Công nghệ sản xuất surimi và các sản phẩm nhân tạo không chỉ phát triển
ở Nhật, Mỹ, Hàn Quốc mà gần đây đã nhanh chóng phát triển ở các nước Đông Nam Á
10

như Thái lan, Malaysia, Việt nam, Myanma và Indonesia. Tổng sản lượng surimi của các
nước này năm 2010 ước tính 315.800 tấn với thị trường lớn nhất là Thái lan sau đó làViệt
nam và Malaysia [49].
Tại khu vực Đông Nam Á, thịt cua được chế biến ở dạng thanh chủ yếu phục vụ cho việc
xuất khẩu, trong khi người dân bản địa có truyền thống sử dụng cá dưới dạng viên, nắm.
Tại các nước đang phát triển ở vùng nhiệt đới, sản xuất các mặt hàng từ surimi sẽ đóng vai
trò quan trọng trong việc cải thiện nguồn cung cấp dinh dưỡng cho nhân dân từ các loài
chưa tận dụng hết để làm các sản phẩm mô phỏng từ surimi.

 Đối với cá biển, trong vòng 40 năm trở lại đây, rất nhiều nghiên cứu tập trung theo
hướng cải thiện khả năng tạo gel của surimi bằng nhiều phương pháp khác nhau, như thay
đổi các thông số trong quá trình rửa, chống biến tính protein trong quá trình bảo quản, kìm
hãm sự tự thủy phân protein của surimi …vv. Kết quả đã được các cơ sở chế biến áp dụng
trong sản xuất các sản phẩm mô phỏng từ surimi, giải pháp để ứng dụng các kết quả đó là
nghiên cứu sử dụng các thiết bị gia nhiệt điện trở, áp suất thủy tĩnh cao và trộn liên tục
thay thế cho các thiết bị chế biến thông thường.
Gia nhiệt điện trở (Ohmic heating)
Gia nhiệt điện trở là một phương pháp trong đó dòng điện xoay chiều đi qua sản
phẩm thực phẩm dẫn điện. Khi đó, nhiệt sinh ra bên trong là do điện trở của mẫu thực
phẩm, tạo ra tốc độ gia nhiệt nhanh. Phương pháp này khác với gia nhiệt bằng lò vi sóng,
trong đó năng lượng được truyền đến các phân tử phân cực trong thực phẩm (chủ yếu là
nước) và được chuyển thành nhiệt. Điều này có thể tạo ra quá trình gia nhiêt không đều ở
một số thực phẩm dạng khúc đặc. Ở một số thực phẩm dạng hạt, gia nhiệt điện trở tạo ra
sự phân bố nhiệt đồng nhất, khi mà cả pha lỏng và pha rắn đều được làm nóng đồng thời.
Điều này đã dẫn đến cuộc cách mạng về tiệt trùng theo phương pháp điện trở đối với các
sản phẩm như súp Chunky và các món hầm.
Việc ứng dụng gia nhiệt điện trở trong hải sản cũng đã được khảo sát. Khi so sánh
phương pháp gia nhiệt điện trở với phương pháp gia nhiệt truyền thống bằng bể nước nóng
90ºC, thì độ bền gel của surimi từ cá Minh thái Alaska, cá lượng vây đuôi dài (cá đổng cờ)
và cá Trích được nâng lên [154]. Yongsawatdigul và cộng sự [158] đã khảo sát tính khả thi
của phương pháp gia nhiệt điện trở trong việc tối đa hóa chức năng gel của surimi cá tuyết
Thái Binh Dương không có chất kìm hãm enzym. Các gel được gia nhiệt bằng phương
pháp điện trở có trị số lực kéo căng và lực kéo giãn lớn gấp hơn hai lần so với gel được gia
11

nhiệt trong bể nước nóng. Sự phân hủy chuỗi myosin nặng và actin cũng được giảm tối
thiểu nhờ phương pháp gia nhiệt điện trở, dẫn đến hình thành cấu trúc mạng lưới ba chiều
của gel.
Theo kết quả nghiên cứu thì trị số lực kéo căng của gel surimi từ cá minh thái khi

được gia nhiệt điện trở cao hơn so với gel gia nhiệt trong bể nước nóng (90ºC trong 15
phút). Trị số lực kéo giãn của gel surimi cá minh thái cũng không bị tác động bởi gia nhiệt
điện trở. Tuy nhiên, khi bổ sung protein của huyết tương bò vào mẫu thí nghiệm thì tác
động của phương pháp gia nhiệt này không còn hiệu lực [154].
Đặc tính gel của cá nhiệt đới như cá tráp và cá hồng vàng được so sánh giữa gia
nhiệt điện trở và gia nhiệt bằng nước ở nhiệt độ 90
0
C cho thấy gia nhiệt điện trở làm tăng
lực phá vỡ gel của cá tráp lên 1.3 lần và cá hồng vàng 1.6 lần. Tuy nhiên gel surimi của cá
tráp được gia nhiệt điện trở khi sử dung gradien điện áp cao 16.7V.cm
-1
cho lực phá vỡ gel
thấp hơn khi sử dụng gradien điện áp 6.7 V.cm
-1
. Sử dụng gia nhiệt điện trở làm giảm đến
mức thấp nhất sự phân hủy protein thể hiện sự giảm hàm lượng oligopeptide hòa tan trong
TCA so với việc gia nhiệt bằng nước nóng [164].
Sử dụng gia nhiệt điện trở đối với surimi chứa các protease bền nhiệt có thể khắc
phục một số tác dụng không tốt của các chất kìm hãm enzym thương mại như giá thành
cao, mất màu, mất mùi. Việc áp dụng gia nhiệt điện trở đã được áp dụng đối với sản xuất
sản phẩm surimi kiểu sợi, một bản mỏng bột nhuyễn surimi liên tiếp được ép đùn lên một
băng truyền bằng vải dệt được làm ẩm nằm phía trên bộ phận gia nhiệt điện trở. Các điện
cực bằng thép không gỉ, bao gồm cực Ka-tôt và A-nôt được đặt xen kẽ nhau với khoảng
cách 10–20mm, đóng vai trò như các con lăn làm chuyển động quay tròn dây đai (băng
truyền). Dòng điện được truyền đến từ một cực Ka-tôt tới cực A-nôt kế tiếp qua băng
truyền làm ẩm và nhiệt được sinh ra giữa các điện cực. Bản bột nhuyễn surimi mỏng, tính
dẫn nhiệt tăng khi hàm lượng muối và ẩm tăng, được làm chín để tạo thành lá gel đàn hồi.
Vì nhiệt được dẫn truyền bên trong surimi, nên việc loại bỏ các túi khí bên trong lá bột
nhuyễn mang tính quyết định để tạo nhiệt đồng nhất. Do đó, việc sử dụng máy cắt câm
chân không để băm nhuyễn surimi rất cần thiết khi làm chín theo phương pháp gia nhiệt

điện trở
Áp suất thủy tĩnh cao ( High Hydrostatic Pressure)
Áp suất thủy tĩnh cao là khi sản phẩm thực phẩm được hàn trong túi plastic, rồi
cho vào một buồng (hầm) chịu áp suất lên tới 7000 atm. Việc sử dụng áp suất rất cao nên
12

gây ra các thay đổi về mặt lý hóa dù không có mặt của nhiệt độ. Mức áp suất như vậy gây
ảnh hưởng đến màng tế bào, hệ vi sinh vật, enzym. Surimi có các protein tơ cơ ổn định sẽ
dễ tạo gel tại áp suất 2Kbar (2000 atm). Quá trình tạo gel của surimi cá minh thái bằng áp
suất thủy tĩnh làm tăng liên kết chéo của chuỗi myosin nặng [152].
Surimi của cá ngừ Tây Ban Nha sau khi rửa bằng dung dịch muối kiềm được xử lý
ở áp suất cao 100, 200, 300, 400, 500 MPa ở nhiệt độ 40
0
C trong 30 phút. Đặc tính co dãn
và tính kết dính của gel surimi không bị ảnh hưởng bởi áp suất nhưng độ cứng của gel khi
xử lý ở 300MPa tăng 2,68 lần và ở 400MPa tăng 2,87 lần so với mẫu kiểm chứng. Các
mẫu giảm nhẹ khi xử lý ở 500MPa. Ngoài ra áp suất cũng làm tăng độ trắng của surimi
[101]
Chung và cộng sự [44] đã khảo sát ảnh hưởng của áp suất thủy tĩnh cao tới độ bền
chắc gel của cá tuyết Thái Bình Dương và cá minh thái Alaska. Các gel của cá tuyết không
được bổ sung chất ức chế enzym và được xử lý bằng áp suất thủy tĩnh sẽ cho sức căng và
độ giãn gấp 3 lần so với các gel gia nhiệt trong bể nước nóng 90ºC. Nếu quá trình xử lý
này được thực hiện tại 50ºC thì các gel surimi của cá tuyết Thái Bình Dương quá yếu
không thể đo được. Enzym protease trong surimi cá tuyết Thái Bình Dương có nhiệt độ
hoạt động tối ưu tại 55ºC và kết quả này đã chỉ ra rằng enzym vẫn còn hoạt động dưới một
số áp suất cao tại 55ºC. Surimi cá minh thái cũng cho thấy tăng đáng kể cả hai trị số kéo
căng và kéo giãn đối với tất cả áp lực xử lý ngoại trừ dưới các áp lực tại 50ºC. Quan hệ
thuận giữa áp suất và trị số sức căng là quan lệ nghịch đảo với tổng số áp suất đã dùng . Áp
suất thủy tĩnh được cho là một công nghệ tiềm năng đối với hải sản surimi.
Công nghệ trộn liên tục

Các loại máy cắt câm chân không ( Vacuum silent cutter) và máy nghiền đá
thường được sử dụng trong quá trình nghiền các sản phẩm gốc surimi truyền thống. Trong
công đoạn này, mức độ xay nhuyễn có quan hệ mật thiết với lượng muối cho vào. Chúng
có thể làm tăng khả năng hòa tan của protein và điều này rất cần thiết để cải thiện cấu trúc
đàn hồi của hệ gel. Gần đây tại Nhật, máy trộn liên tục đã được phát triển để tối thiểu hóa
quá trình biến tính từ từ của protein sợi cơ.
Cấu trúc của máy trộn liên tục bao gồm có rất nhiều đinh ghim sắc nhọn ở trung
tâm trục. Bột nhuyễn surimi trộn trước với muối và các phụ gia được đi qua ống trụ (xi
lanh) và được trộn nhanh, liên tục bởi các ghim này. Khi so sánh độ bền gel của surimi cá
minh thái Alaska đông lạnh được trộn với 2% muối và 30% nước bằng máy trộn liên tục,
13

máy cắt câm chân không, máy nghiền đá. Máy trộn liên tục cho độ bền gel cao nhất trong
10 phút trong khi máy cắt câm chân không và máy nghiền đá cho độ bền gel tối đa tương
ứng tại 20 và 40 phút. Khi so sánh về các hạng surimi khác nhau từ cá minh thái Alaska
trong hai điều kiện trộn, thì máy trộn liên tục tạo ra độ bền gel cao hơn máy cắt câm chân
không từ 20–50%. Với việc bổ sung 55% lượng nước, gel surimi khi trộn bằng máy cắt
câm chân không có độ bền chắc gel 780g.cm trong khi trộn bằng máy trộn liên tục cho độ
bền chắc gel 1050g.cm. Khi bổ sung 75% lượng nước và trộn bằng máy trộn liên tục, độ
bền chắc gel đạt 900g.cm trong khi trộn bằng máy cắt chân không, gel không hình thành
[47]. Điều này cho thấy khi sử dụng máy trộn liên tục, lượng nước nhiều hơn có thể được
giữ lại bởi cùng một lượng surimi và surimi hạng thấp được khuyến cáo nên sử dụng máy
trộn liên tục để nâng cao chất lượng gel.
 Do sự sụt giảm nguồn nguyên liệu cá biển nên trong những năm gần đây (2012-
2013) sản lượng surimi ở các nước như Mỹ, Nhật, Hàn Quốc giảm trong khi nhu cầu tiêu
thụ các sản phẩm mô phỏng từ surimi ngày càng cao nên đã có các nghiên cứu sử dụng
cá nước ngọt để thay thế cá biển làm nguyên liệu sản xuất surimi. Các nghiên cứu nhằm
cải thiện chất lượng của surimi cá nước ngọt như sử dụng chitosan để làm tăng đô bền
chắc gel của surimi cá chép [51] và cải thiện độ trắng, khả năng giữ nước của surimi cá
trê phi [28]. Bổ sung chất kìm hãm protease và transglutaminase để tăng khả năng tạo gel

surimi cá rô phi [168], [161], [170] hoặc thay đổi các thông số để loại bỏ protein chất cơ
nhằm cải thiện màu sắc và khả năng tạo gel trong chế biến cá chép, cá trôi Ân độ [111].
I.2.2. Sự phát triển surimi và các sản phẩm mô phỏng từ surimi ở Việt Nam.
Việt Nam là nước có đầy triển vọng là nước xuất khẩu và tiêu thụ các sản phẩm từ surimi.
Năm 2005 sản lượng surimi là 64.000 tấn nhưng đến năm 2012 tổng sản lượng surimi đạt
140.000 tấn [145]. Về sản xuất surimi ở Việt Nam còn chưa phát triển ngang tầm với tiềm
năng của nó. Với 50 cơ sở sản xuất surimi ở Việt Nam với nguồn nguyên liệu hầu hết là cá
biển và tập trung các loài như: cá lượng, cá mối, cá đổng, cá đù, cá trác do đó có sự cạnh
tranh về nguyên liệu và giá thành. Bên cạnh đó chất lượng sản phẩm không ổn định do
công nghệ đánh bắt và bảo quản kém, thời gian từ lúc đánh bắt trên tàu đến khi sản xuất
dài.
Các sản phẩm mô phỏng từ surimi ở Việt nam còn rất hạn chế với một số ít các xí nghiệp
sản xuất thực phẩm ở khu vực phía Nam như sản phẩm giả cua của D&N Foods
Processing (Đà Nẵng), sản phẩm giả tôm, ghẹ phục vụ cho mục đích xuất khẩu của
14

BASEAFOOD (Bà Rịa – Vũng Tàu), Coimex ( Côn Đảo). Bên cạnh những khó khăn trong
vấn đề công nghệ, người tiêu dùng trong nước dường như chưa quen với việc sử dụng các
sản phẩm mô phỏng từ surimi cũng làm cho việc tiến hành sản xuất sản phẩm này bị kìm
hãm.
Việc nghiên cứu và sản xuất surimi ở Việt Nam cũng rơi vào tình hình chung của các nước
đang phát triển vùng nhiệt đới. Những năm gần đây, các nhà công nghệ thực phẩm, đặc
biệt là các nhà khoa học thuộc viện nghiên cứu Thủy sản và trường Đại học Thủy sản đã
tập trung nghiên cứu chế biến surimi và các sản phẩm mô phỏng gốc surimi từ các nguồn
nguyên liệu cá khác nhau. Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng và các cộng sự (1991) đã
nghiên cứu sản xuất surimi từ cá nhám (Sphiridate) và cá mối. Các công trình đã thành
công trong việc chế biến sản phẩm mô phỏng giò heo, thịt cua, thịt bò, và xúc xích từ
surimi cá Nhám và cá tạp [9]. Thái Văn Đức, Trần Thị Luyến đã nghiên cứu sản xuất
surimi từ cá mối, sử dụng dung dịch rửa là acid acetic 0,04% và phối trộn tinh bột nếp làm
chất đồng tạo gel hạn chế khả năng mất nước của surimi cá mối trong quá trình tan băng

[4]. Nguyễn Văn Mười và cộng sự đã nghiên cứu sử dụng tinh bột biến tính và phụ gia
tạo gel khác nhau, bao gồm PDP(chitofood, Poly- B - (1 - 4 ) – D glucosamin), gluten,
lòng trắng trứng đến đặc tính cấu trúc thanh giả cua từ surimi thịt dè cá tra (Pagasianodon
hypophthalmus)[10]. Nguyễn Minh Thủy đã nghiên cứu sản xuất và nâng cao chất lượng
sản phẩm surimi từ cá tạp và kết quả cho thấy khi bổ sung 5% gấc, 10% tinh bột và 10%
mỡ làm tăng giá trị cảm quan sản phẩm surimi chiên [14]. Phạm Công Thành và cộng sự
[13] đã nghiên cứu công nghệ sản xuất surimi và các sản phẩm mô phỏng từ surrimi cá rô
phi. Đào Trọng Hiếu và cộng sự [6] trong khuôn khổ đề tài Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn “ Nghiên cứu sản xuất sản phẩm giá trị gia tăng từ nguyên liệu thuỷ sản nước
ngọt” đã nghiên cứu công nghệ sản xuất surimi từ cá mè . Nhìn chung các nghiên cứu sản
xuất surimi từ các đối tượng cá khác nhau (cá mối, cá nhám, cá đổng, cá trích xương, cá
cờ…) ở Việt Nam được tổ chức khá công phu, bước đầu đã đạt được nhiều kết quả đáng
khích lệ. Surimi và sản phẩm mô phỏng hiện nay vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu tại các
trường Đại học, Viện nghiên cứu hải sản và một số công ty chế biến thực phẩm.
I.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng tới chất lƣợng surimi
I.2.3.1. Quy trình sản xuất Surimi


15

I.2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng surimi
a. Ảnh hưởng của loài cá
Cá minh thái Alaska là nguyên liệu tốt nhất cho việc sản xuất surimi. Do sự sụt giảm sản
lượng đánh bắt cá Minh thái, các loài cá khác được sử dụng làm nguyên liệu surimi như cá
mối, cá đù, cá tráp, cá hồng vàng, cá pacific whiting. Tuy nhiên tính chất công nghệ của
surimi phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của mỗi loài cá.
Theo nghiên cứu của Yaqin Hu và cộng sự [156] thấy rằng các enzym có sẵn trong thịt cá
Pacific whiting như Cathepsin B,H,L làm giảm chất lượng gel của surimi. Vì vậy các chất
Hình 1.10. Quy trình sản xuất surimi
Surimi đông lạnh
Nguyên liệu
Cắt đầu, moi ruột,
rửa
Thịt cá xay
Rửa lần 1
Lọc tách nước
Tách thịt
2-3 lần
Tinh chế (Loại bỏ xương
giăm và vảy
Loại nước
Phối trộn với chất chống biến

tính protein
Cấp đông
16

kìm hãm enzym được bổ sung vào surimi cá Pacific whiting trừ trưòng hợp surimi được gia
nhiệt nhanh bằng phương pháp gia nhiệt điện trở [158]
Khi nghiên cứu đặc tính gel của protein cá bơn lưỡi ngựa (Atherethes Stomias) cho thấy
trong thịt của loài cá này chứa enzym protease bền nhiệt, do đó khi thanh trùng ở nhiệt độ
90
0
C vẫn không ngăn cản được quá trình phá hủy protein. Theo tác giả [164] thì việc bổ
sung chất kìm hãm protease trong trường hợp này là rất cần thiết
Để sản xuất surimi từ cá sẫm màu hay cá nhiều chất béo như cá ngừ, cá trích, các công
đoạn sản xuất phải giảm tối đa hàm lượng cũng như ảnh hưởng của chất béo và heme
protein. Vì vậy, theo khuyến cáo của Herbert và cộng sự [62], ngay từ lần rửa đầu tiên ta đã
phải tính đến việc lựa chọn dung dịch để rửa thịt cá sao cho loại bỏ được chất béo và heme
protein một cách nhiều nhất.
b. Ảnh hưởng của độ tươi của cá
Độ tươi của cá phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian bảo quản sau đánh bắt. Sau khi cá
chết xảy ra các quá trình: tiết nhớt, chết cứng, tự phân và phân hủy sâu sắc. Chất lượng của
cá phụ thuộc tính chất và mức độ biến chất theo từng giai đoạn kể từ khi đánh bắt đến khi
đưa vào chế biến. Sự biến đổi lý, hóa dưới tác dụng của các enzym có trong thịt cá dẫn đến
sự thay đổi đặc tính chức năng của protein.sau khi chết cứng cá được chế biến càng nhanh
càng tốt. Sau giai đoạn chết cứng, cá chuyển sang giai đoạn tự phân. Ở giai đoạn này diễn
ra sự phân giải Adenosin triphotphat (ATP) thành các hợp chất như sau:
ATP → ADP →AMP → IMP → H
x
R → H
x

Trong đó ATP: Adenosin triphotphat; ADP: Adenosin diphotphat, AMP: Adenosin
monophotphat, IMP: Inosin monophotphat; H
x
R: Inosin, H
x
: Hypoxanthin.
Song song với quá trình trên là sự phân giải Trimetylamin oxyt (TMAO) thành
dimetylamin (DMA) và formaldehyt. Nếu cá được ướp lạnh để bảo quản trong điều kiện
yếm khí thì cường độ các quá trình cuối cùng này sẽ tăng lên.
(CH3)
3
NO → (CH
3
)
2
NH +HCHO
Formaldehyt phản ứng với các nhóm chức năng của chuỗi protein tơ cơ và tạo thành cầu
metyl giữa các phân tử và nội phân tử của protein. Từ đó dẫn đến sự biến tính protein và
làm giảm khả năng tạo gel của protein tơ cơ [102]
Sự ảnh hưởng của thời gian bảo quản cá trong đá đến đặc tính chức năng của protein phụ
thuộc vào loài cá. Một số loài cá có thể được giữ trong đá vài ngày nhưng vẫn tạo được
17

surimi có khả năng tạo gel tốt trong khi một số loài khác phải đưa vào sản xuất ngay để
tránh mất khả năng tạo gel [52]. Morrissey đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời
gian bảo quản đến thành phần và tính chất chức năng của cá pacific whiting, cho kết quả
rằng: nếu cá được giữ lạnh thì quá trình sản xuất nên được tiến hành trong vòng 24h sau
đánh bắt và nếu cá không được làm lạnh nhanh thì quá trình sản xuất bắt buộc phải trong
vòng 8-10h [113]
Đối với sản xuất surimi cá minh thái Alaska trên tàu biển, quá trình sản xuất được tiến

hành trong vòng 12h và 24 - 48h nếu sản xuất tại các cơ sở ở bờ biển[82]
c. Nhiệt độ và thời gian lưu giữ
Trong sản xuất surimi thấy rằng: cá được đưa vào sản xuất 6-12h sau khi đánh bắt sẽ cho
chất lượng tốt. Tuy nhiên, ở các cơ sở sản xuất có công suất thiết bị thấp, thời gian chế
biến phải kéo dài, nhưng cá vẫn được giữ trong nước đá 0
0
C thì sau hơn 14h, chất lượng
surimi vẫn bảo đảm. Trong giai đoạn này, nếu nhiệt độ tăng lên gây ra sự phân hủy protein
tơ cơ. Ở một nghiên cứu khác của Lin và Park [90] lại cho thấy rằng sự phân hủy chuỗi
myosin nặng tăng nhanh trong suốt giai đoạn lưu giữ. Sự phân hủy này xảy ra thậm chí khi
nhiệt độ giữ ở 0
0
C: 23.5% lượng myosin bị phân hủy khi giữ cá ở 0
0
C trong 14h và khi kéo
dài thời gian lưu giữ lên 72h, hơn 70% myosin bị phân hủy.
Sự phân hủy cũng ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng sự phân hủy protein xảy ra
nhanh hơn. Trong 14h lưu giữ cá, sự phân hủy protein tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng từ 0
đến 10
0
C. Ở nhiệt độ 20
0
C sau 2h, 31.6% myosin bị phân hủy bằng lượng myosin bị phân
hủy khi cá được lưu giữ ở 0
0
C trong 24h.
Khi nhiệt độ lưu giữ và chế biến tăng không những gây ra sự phân hủy protein làm giảm
khả năng tạo gel của surimi mà còn làm tăng sự tổn thất protein trong suốt quá trình rửa.
Theo Park và Morrisey, khi cá được lưu giữ ở 0
0

C, tổng lượng protein mất từ 28% (0
0
C,
0h) đến 33.8% (0
0
C, 14h) và đạt giá trị cực đại 35% sau 72h [120]
d. Quá trình rửa
Rửa là bước quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng surimi. Quá trình rửa không chỉ loại bỏ
chất béo và các thành phần không mong muốn như protein chất cơ, máu và các hợp chất
nitơ khác để cải thiện màu sắc, mùi của sản phẩm mà còn làm tăng nồng độ protein tơ cơ,
do đó làm tăng khả năng tạo gel và làm giảm sự biến tính protein trong suốt quá trình bảo
quản lạnh đông.
18

 Đối với cá có thịt trắng, NH
3
và Trimetylamin oxyt (TMAO) có thể loại bỏ một
cách có hiệu quả trong suốt quá trình rửa ở điều kiện axit theo cơ chế sau [8]:

NH
3
+ RCOOH → RCOONH
4
Ngoài ra, NH
3
trong thịt cá còn tồn tại dưới dạng muối NH
4
Cl và NH
4
OH, các chất này

cũng bị tác dụng bởi axit:
NH
4
Cl + RCOOH → RCOONH
4
+ HCl
NH
4
OH + RCOOH → RCOONH
4
+ H
2
O
Trimetylamin là chất gây mùi tanh khó chịu ở thịt cá và được trung hòa khi xử lý bằng axit
(CH
3
)
3
N + RCOOH → (CH
3
)
3
NH
+
RCOO
-
 Đối với cá nhiều chất béo như cá ngừ, cá mòi thì việc loại bỏ chất béo có hiệu quả
khi rửa trong môi trường kiềm. Trong môi trường kiềm, chất béo sẽ tạo thành nhũ tương
và một phần bị thủy phân:

Các hạt nhũ tương lại hấp phụ các acid béo lên bề mặt của chúng. Sự hấp phụ này rất đặc
biệt đó là quay các gốc R của acid béo vào trong còn nhóm –COO- quay ra phía ngoài của
bề mặt hạt nhũ tương. Kết quả tạo lớp điện tích âm trên bề mặt làm hạt nhũ tương tích điện
âm. Các hạt tích điện âm ái nước và hoàn toàn rửa trôi theo nước.


19

Bên cạnh việc sử dụng dung dịch axit hoặc kiềm để rửa thịt cá, thì việc sử dụng chất oxy
hóa trong quá trình rửa cũng góp phần cải thiện khả năng tạo gel của protein đặc biệt đối
với cá có chất lượng thấp. Suttirus Phatcharat [143] đã sử dụng H
2
O
2
và NaOCl với nồng
độ từ 10ppm đến 40ppm cho quá trình rửa cá hồng vàng ( bigeye snaaper) sau khi bảo
quản trong đá 14 ngày. Kết quả cho thấy cả hai chất oxy hóa này đều làm tăng độ bền chắc
của gel hơn so với quá trình rửa bằng nước thông thường. Với nồng độ NaOCl 20ppm cho
lực phá vỡ và độ biến dạng cao nhất. Actomyosin của surimi được rửa bằng NaOCl có
lượng liên kết disunfua và bề mặt kị nước cao hơn.
Đối với cá sẫm màu và nhiều chất béo như cá ngừ Thái Bình Dương được rửa bằng dung
dịch muối kiềm NaHCO
3
0.2% và 015%NaCl, khả năng tạo gel tăng gấp 10 lần so với thịt
cá không qua rửa và tăng gấp 2 đến 3 lần nếu rửa bằng nước lạnh [69]. Quá trình rửa bằng
dung dịch muối kiềm với 0.25% axit tanic được oxy hóa cũng cải thiện đặc tính gel của
surimi cá ngừ [29]. Việc sử dụng dung dịch rửa 0,025% polyphotphat kết hợp với 50mmol
CaCl
2
làm tăng độ bền chắc gel cũng như khả năng giữ nước của cá Hồng vàng ( bigeye

snapper) [116].
Mohamed và cộng sự [104] đã nghiên cứu quá trình rửa thịt cá mè bằng dung dịch muối
cho thấy khả năng tạo gel của surimi tăng gấp 3 lần khi nồng độ dung dịch NaCl 0,1%.
 Màu sắc của surimi có thể được cải thiện bằng việc tăng số lần rửa, thời gian rửa và
lượng nước rửa [117]. Mức độ rửa để tạo surimi có chất lượng tốt phụ thuộc vào loài,
thành phần và độ tươi của cá. Số lần rửa và tỷ lệ nước/ thịt cá phụ thuộc vào nhà sản xuất
surimi. Thông thường tỷ lệ nước/ thịt cá từ 4/1 đến 8/1 và quá trình rửa lặp lại từ 3 đến 4
lần là đảm bảo hiệu quả cho việc loại bỏ protein chất cơ. Việc làm tăng lượng nước rửa
dẫn đến tăng tổn thất protein và tăng lượng nước thải. Quá trình rửa kéo dài làm tăng khả
năng hydrat hóa của surimi do đó sẽ gây khó khăn cho quá trình tách nước tiếp theo và làm
giảm khả năng tạo gel do sự phân hủy protein tơ cơ [91]. Vì vậy đối với các nhà sản xuất
surimi, việc làm tăng chất lượng cao nhất cũng như giảm đến mức thấp nhất lượng nước sử
dụng và lượng nước thải, thì việc kiểm soát tỷ lệ nước/ thịt cá, số lần rửa và thời gian rửa
là cần thiết.
Lin và Park [91] đã nghiên cứu giảm thấp nhất lượng nước sử dụng bằng việc giảm tỷ lệ
nước/ thịt cá và tăng số lần rửa và thời gian rửa. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng khi tăng
thời gian rửa không làm tăng khả năng loại bỏ protein chất cơ. Có thể lý giải kết luận này
như sau: Do tính chất cân bằng nồng độ, nếu lần rửa đầu tiên lượng protein loại bỏ được ít
20

thì lần rửa tiếp sau nó sẽ loại bỏ tiếp. Sau một số lần rửa nào đó thì lượng protein được loại
bỏ không tăng nữa. Khả năng giữ nước, độ trắng của thịt cá sau khi rửa giảm khi tỷ lệ
nước/ thịt cá giảm. Tăng số lần rửa và thời gian rửa cải thiện những đặc tính này nhưng
làm thủy phần trong thịt cá tăng lên. Lin và Park đã kết luận có thể giảm lượng nước sử
dụng so với thịt cá từ 12/1 đến 8/1 cho toàn bộ quá trình rửa bằng việc sử dụng tỷ lệ nước/
thịt cá : 2/1 và tăng số lần rửa 4 lần và thời gian rửa 10 phút. Khi đó tổng lượng nước sử
dụng giảm tới 4/1
I.3. Sự biến đổi protein của surimi
I.3.1. Thành phần protein của surimi
I.3.1.1. Protein tơ cơ

Protein tơ cơ là thành phần chính của cơ cá chiếm 65-80% tổng lượng protein và tạo cho
cơ có cấu trúc dạng sợi. Protein tơ cơ có thể được tách ra khỏi thịt cá xay với dung dịch
muối trung tính với lực ion từ 0.3-1.0. Protein tơ cơ tham gia vào sự hình thành cấu trúc
rắn chắc của thịt cá ở giai đoạn chết cứng. Chúng có vai trò chủ yếu tạo ra khả năng giữ
nước và khả năng tạo gel [108]
Thành phần chính của protein tơ cơ bao gồm: Myosin, actin, tropomyosin, troponin. Hình
lập thể của protein tơ cơ có thể được minh họa như hình 1.11 dưới đây

Hình 1.11: Hình ảnh protein tơ cơ
- Myosin:
Myosin có khối lượng phân tử khoảng 470kDa và là thành phần nhiều nhất trong tơ cơ
chiếm 40-60% hàm lượng protein tơ cơ. Phân tử myosin gồm 6 tiểu đơn vị polypeptit với
hai chuỗi nặng và 4 chuỗi nhẹ sắp xếp không đối xứng. Phần đầu có cấu trúc xoắn ốc dài
15nm và đường kính 4.5nm. Phần đuôi có chiều dài 120nm và đường kính 1,5nm.
21

Hình 1.11: Biểu đồ phân tử myosin
Dưới tác dụng của trypxin phân tử myosin bị cắt thành 2 mảnh
- Myosin nặng ( M=350kDa) chứa cái đầu dạng cầu của myosin có hoạt tính
ATPaza, có khả năng cố định được actin và không tạo thành sợi.
- Myosin nhẹ ( M=125kDa) không tan trong nước, gần như toàn bộ có cấu trúc xoắn
, có thể tạo sợi [84].
- Actin
Actin chiếm 15-30% protein tơ cơ. Phân tử actin có 374 gốc axit amin. Actin dưới dạng
đơn phân chỉ gồm một chuỗi polypeptit có cấu trúc bậc ba ( G-actin). Phân tử G-actin có
chứa 1 phân tử ATP và một ion Ca
2+
. Trong điều kiện xác định, G-actin tự trùng hợp thành
F-actin. Các sợi được cuộn lại thành xoắn ốc kép chứa 13 monome (G-actin)/ một vòng
xoắn/ một sợi.

- Tropomyosin
Tropomyosin chiếm khoảng 8-10% protein tơ cơ có khối lượng phân tử 66kDa.
Tropomyosin chứa hai chuỗi peptit có cấu trúc xoắn α với 284 gốc axit amin. Phân tử
tropomyosin gắn vào hai sợi F-actin còn bản thân các phân tử tropomyosin thì gắn đầu đối
đầu với nhau bằng liên kết ion. Mỗi phân tử tropomyosin có một vùng để cố định troponin
T vào gốc Cystein
lmm
s2
s1
hmm
b

Hình 1.12: Biểu đồ phân tử actin

22

- Troponin
Là protein phân bố dọc theo chiều dài của F-actin, cứ 39nm có một troponin. Có ba
troponin T, I và C có khối lượng phân tử lần lượt là 31,21,và 18kDa. Troponin T là vị trí
chính cho liên kết troponin với tropomyosin. Troponin C có bốn chỗ để gắn ion Ca
2+
và
troponin I kìm hãm hoạt tính enzym của actomyosin.
I.3.1.2. Protein chất cơ

Protein chất cơ chứa các protein hòa tan trong nước được gọi là myogen chiếm khoảng 18-
20% tổng lượng protein trong cơ. Hàm lượng protein chất cơ trong thịt cá khác nhau phụ
thuộc vào loài và thường có hàm lượng cao ở các loài cá có thịt sẫm màu như cá Ngừ, cá
Mòi. Protein chất cơ cá bao gồm myoglobin các enzym và các albumin [58]
Myoglobin là protein quyết định màu sắc của thịt cá. Nhóm ngoại của myoglobin là heme
gắn với globin ở gốc histidin có số thứ tự 93. Phân tử globin do 153 gốc axit amin tạo nên
trong số đó có 121 gốc tham gia vào cấu trúc xoắn α, gồm 8 phần.

Hình 1.13: Cấu trúc myoglobin
Cấu trúc bậc ba có dạng hình cầu được ổn định bởi các cầu muối, liên kết hydro và liên kết
ưa béo. Nhóm ngoại heme nằm trong một khoang của cầu này. Nguyên tử Fe của heme
liên kết phối trí với 6 nguyên tử, mỗi nguyên tử sẽ cho một cặp điện tử.
Protein của chất cơ hòa tan trong nước nên được loại bỏ bởi quá trình rửa, tách nước trong
sản xuất surimi. Nếu protein của chất cơ không được loại bỏ sẽ làm giảm nồng độ protein
tơ cơ. Khi gia nhiệt protein của chất cơ bị biến. Sự biến tính làm lộ ra bề mặt hoạt động
của protein dẫn tới tác động qua lại giữa protein-protein, protein của chất cơ được giữ lại
và làm surimi có màu. Protein chất cơ liên kết với protein tơ cơ do đó gây cản trở cho sự
tạo gel. Hultin và Kelleher [62] và Haard[58] nhận thấy với một lượng nhỏ protein chất cơ
có ảnh hưởng bất lợi đến độ bền chắc và độ dẻo của gel protein tơ cơ. Các protein này có
23

thể gây cản trở cho liên kết chéo của myosin trong suốt quá trình tạo mạng gel do protein
chất cơ không tạo gel và khả năng giữ nước kém. Sự có mặt protein chất cơ làm thay đổi
tính chất lưu biến của gel surimi [37, 46].
Sự có mặt của protein heme ở surimi là chất xúc tác quá trình oxy hóa lipit
(thường là photpholipit màng tế bào). Sự oxy hóa chất béo góp phần cho sự biến tính
protein tơ cơ và như vậy sẽ làm giảm khả năng tạo gel [62].
I.3.1.3. Protein mô liên kết
Protein mô liên kết thuộc loại protein khung mạng: là những loại protein mạng, màng sợi
cơ, màng ty thể và của mô liên kết chiếm khoảng 3-5% tổng lượng protein. Thành phần

của protein mô liên kết là Colagen và Elastin. Colagen và elastin không hòa tan trong
nước, dung dịch axit hay kiềm và không có khả năng tạo gel. Elastin chịu nhiệt tốt nhưng
dưới tác dụng của nhiệt colagen chuyển thành gelatin. Gelatin hòa tan có thể cản trở sự tạo
gel của protein tơ cơ [84].
I.3.2. Sự tạo gel của protein surimi
Khả năng tạo gel là một tính chất chức năng rất quan trọng của protein tơ cơ thịt cá, đóng
vai trò chủ yếu trong việc tạo cấu trúc các sản phẩm từ surimi như kamaboko, xúc xích
Khi protein tơ cơ (myosin và actomyosin) bị biến tính, các cấu trúc bậc cao bị phá hủy, các
mạch polypeptid bị duỗi ra, gần nhau, tiếp xúc với nhau và liên kết lại thành mạng lưới
không gian 3 chiều. Các phần còn lại hình thành mạng lưới không gian vô định hình, rắn,
trong đó chứa đầy pha phân tán là nước. Bốn loại liên kết chính tham gia vào sự hình
thành mạng không gian gồm liên kết cầu muối, liên kết hydro, liên kết cộng hóa trị và các
tương tác kị nước.
I.3.2.1. Tương tác kị nước
Eiji Niwa[10] cho rằng các nút mạng lưới gel của protein tơ cơ ở thịt cá có thể được tạo ra
do các tương tác kị nước. Các tương tác kị nước thường diễn ra giữa các phân tử không có
cực ( các nhóm ưa béo). Khoảng 25% các axit amin có trong phân tử myosin là các axit
amin kị nước như analin, valin, leucin, isoleucin, prolin, tryptophan và phenylalanin.
Những gốc này liên kết với phân tử nước tạo thành một tập hợp gọi là “mạng lưới” mà tại
đó các phân tử nước liên kết với nhau bằng các cầu hydro xung quanh những gốc này ( sự
hydrat hóa kị nước). Tuy nhiên trật tự sắp xếp này của các phân tử không bền với nhiệt bởi
vì nó sẽ làm giảm entropi của hệ. Trong khi đó lẽ ra entropi của hệ phải tăng thì hệ mới
24

bền. Vì vậy, trái với các gốc axit amin háo nước, các gốc kị nước thường có trong mạch
bên trong của các phân tử protein chứ không phải dạng liên kết với nước. Nhờ đó chúng
đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định cấu trúc của phân tử protein. Các cầu kị nước
được hình thành khi đun nóng protein do vậy không giống như liên kết hydro, các liên kết
kị nước thường mạnh lên khi tăng nhiệt độ ít nhất là đến 58
0

C.
Một số nghiên cứu về protein tơ cơ của các loài cá có tốc độ tạo gel chậm, khi giữ nhiệt ở
khoảng 40
0
C, các nhóm kị nước quay ra phía ngoài mặt phân tử protein. Điều này chứng tỏ
rằng các tương tác kị nước đóng vai trò quan trọng trong hiện tượng tạo gel.
I.3.2.2. Liên kết hydro:
Nút mạng lưới cũng có thể được tạo ra do các liên kết hydro, là liên kết giữa các nhóm –
OH của tirosin, serin, treonin với các nhóm –COOH của glutamic hoặc aspatic. Các liên
kết hydro được hình thành như sau:


Ở điều kiện nhiệt độ thấp, lực liên kết qua cầu hydro sẽ tăng lên.Mặt khác số cầu liên kết
hydro cũng tăng lên. Liên kết hydro là liên kết yếu cho sự tạo gel của protein tơ cơ nhưng
đóng vai trò quan trọng trong việc làm ổn định liên kết với nước trong mạng gel hydro,
do đó làm cho gel có độ dẻo nhất định.
Các kết quả phân tích hồng ngoại của Eiji Niwa cho thấy cấu trúc xoắn α của myosin bị
phá hủy khi gia nhiệt bột nhuyễn surimi ở 80
0
C, nhưng một phần cấu trúc xoắn này có
thể phục hồi khi làm nguội. Tại thời điểm này cấu trúc xoắn β của protein sẽ được hình
thành và tạo cấu trúc dẻo của gel surimi. Nếu cho rằng gel của myosin và actomyosin qua
gia nhiệt được tăng cường thì các liên kết hydro sẽ đóng vai trò nhất định làm bền cấu
trúc mạng không gian của gel surimi [115].
I.3.2.3. Liên kết cầu muối
Tham gia tạo các nút lưới trong gel cũng có thể do liên kết ion giữa các nhóm tích điện
ngược dấu hoặc do liên kết giữa các nhóm tích điện cùng dấu qua các ion đa hóa trị như
ion canxi. Hơn một nửa axit amin trong phân tử myosin (protein tơ cơ) rất háo nước và
khoảng 80% trong số đó là axit amin dạng kiềm và axit tính. Hầu hết các nhóm gốc của
chúng quay ra bên ngoài bề mặt của phân tử. Chính những nhóm gốc này tham gia liên kết

với nước. Tại pH của hỗn hợp thịt cá xay, các nhóm cacboxyl (COO
-
) của phân tử axit
Protein
NH
2

Protein – OH O = C
25

glutamic và aspatic đều mang điện tích âm trong đó các nhóm amin (NH
2
+
) của lyzin và
arginin lại mang điện tích dương. Do vậy, những liên kết ion giữa các phân tử sẽ được
hình thành nhờ các nhóm chức này và các protein tơ cơ liên kết với nhau tạo thành một tập
hợp không tan trong nước. Khi thêm muối vào, những ion muối này bình thường cũng đã
có liên kết với nước, sẽ gắn vào các nhóm chức có điện tích trái dấu quay ra phía ngoài
phân tử protein




Khi các liên kết cầu muối giữa các protein của tơ cơ bị tách ra, các phân tử protein sẽ hòa
tan lại do ái lực với nước của chúng lúc này đã tăng lên nhiều. Mức độ xay nhuyễn có
quan hệ mật thiết với lượng muối cho vào. Chúng có thể làm tăng khả năng hòa tan của
protein và điều này rất cần thiết để cải thiện cấu trúc đàn hồi của hệ gel.
I.3.2.4. Liên kết cộng hóa trị
Liên kết cộng hóa trị là liên kết hóa học được hình thành giữa các nguyên tử bằng một hay
nhiều cặp điện tử chung. Liên kết này khó bị phá vỡ khi chúng được hình thành giữa các

phân tử protein.
- Liên kết cầu disunfua : Sự tạo thành liên kết cầu disunfua (-S-S-) giữa các phân tử
khi oxy hóa hai gốc cystein. Sự gia nhiệt làm phơi bày các nhóm –SH ở bên trong, do đó
xúc tiến việc hình thành hoặc trao đổi các cầu disunfua. Khi có mặt nhiều nhóm –SH và -
S-S- sẽ cho gel có tính bất thuận nghịch bởi nhiệt, rất chắc và bền.







Protein – COO
-

+
H
3
N- Protein ( không tan)
Protein – COO
-
Na
+
+ Cl
-

+
H
3
N- Protein ( tan)

-NaCl
+NaCl

Hình 1.14: Sự tạo thành liên kết cầu disunfua