Nghiên cứu đánh giá biến động các thông số ảnh hưởng đến chất lượng tôm sú (Penaeus monodon) bảo quản ở 0 oC sau thu hoạch

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

LÊ NHẤT TÂM

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG CÁC THÔNG
SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG TÔM SÚ
(PENAEUS MONODON) BẢO QUẢN Ở 0 OC
SAU THU HOẠCH

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ
Mã số: 62. 44. 01. 14

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỮU CƠ
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Trần Thị Văn Thi
2. PGS.TS. Đỗ Thị Bích Thủy

Huế, 2017

-1-


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực
và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực
hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đã
được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố
Tác giả

Lê Nhất Tâm

-2-


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu đánh giá biến động các thông
số ảnh hưởng đến chất lượng tôm sú (Penaeus monodon) bảo quản ở 0OC sau
thu hoạch.”, Tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, tạo điều kiện của tập thể lãnh
đạo, các nhà khoa học, cán bộ, chuyên viên trường Đại học Khoa học, Đại học Huế;
tập thể Ban lãnh đạo Khoa Hóa, Phòng Sau Đại học trường Đại học Khoa học Huế;
Ban Giám hiệu trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh; Ban Lãnh đạo và
giảng viên Viện Sinh học – Thực phẩm, trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí
Minh. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đối với những hỗ trợ và giúp đỡ này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Thị Văn Thi, PSG.TS.
Đỗ Thị Bích Thủy – những cô giáo trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo cho tôi hoàn
thành luận án này. Tôi xin cảm ơn gia đình đã động viên, khích lệ, tạo điều kiện và
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận án.
Tác giả

Lê Nhất Tâm

-3-


MỤC LỤC


-4-

DANH MỤC VIẾT TẮT

Từ viết tắt
AV

Tiếng Việt
Chỉ số axit

Acid value

DMA
ICMSF

Tiếng Anh

Dimethylamine
Ủy ban quốc tế về các chỉ International Commission on
tiêu vi sinh đối với thực Microbiological
phẩm

Specifications for Foods

His

Histamine

Hx

Hypoxanthine

IMP

Inosine Monophosphate

OPA

o-phthalaldehyde

PV

Chỉ số peroxit

peroxide value

QDA

Phân tích mô tả định lượng Quantitative

Descriptive

Analysis
QI

Chỉ số chất lượng

QIM

Quality Index
Quality Index Method

SKPB

Sắc ký phân bố

SKPĐ

Sắc ký pha đảo

SKPT

Sắc ký pha thường

SSOs

Vi sinh vật gây ươn hỏng Specific Spoilage Organisms
đặc biệt

SPE

Chiết trên pha rắn

Solid phase extraction

TBA

Thiobarbituric acid

TMA

Trimethylamine

TMAO

Trimethylamine Oxide

TVB - N

Total volatile base nitrogen

TVC

Tổng vi sinh vật hiếu khí

-5-

Total viable count


-6-


DANH MỤC BẢNG


-7-


DANH MỤC HÌNH


-8-


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Thủy sản và các sản phẩm thủy sản được xem là nguồn dinh dưỡng quan trọng
cho bữa ăn hàng ngày. Ngoài việc đem lại món ăn ngon, các loài thủy hải sản như
tôm, cua chứa nhiều acid amine, protein và các chất dinh dưỡng cần thiết khác.
Trong đó, tôm là một loài thủy sản có giá trị kinh tế cao ở Việt Nam trong gần 10
năm trở lại đây và đã được nuôi rộng rãi khắp cả nước. Tôm sú (Penaeus monodon)
và tôm thẻ trắng (Penaeus vannamei) là hai loài tôm chủ yếu được nuôi và xuất
khẩu ở Việt Nam. Thống kê kim ngạch xuất khẩu thủy sản nói chung và tôm nói
riêng trong các năm từ 2011 đến 2016 cho thấy kim ngạch xuất khẩu của tôm chiếm
từ 45% đến 50% tổng kim ngạch xuất khẩu thủy sản.
Trong quá trình bảo quản sau đánh bắt, các loài thủy sản trải qua quá trình
phân hủy thông qua hoạt động của vi sinh vật và các tiến trình hóa học. Vi sinh vật
được xem là tác nhân chính gây ra ươn hỏng thủy sản ngay sau khi chết và tiến trình
này diễn ra trong suốt quá trình bảo quản [54], [84]. Theo một số nghiên cứu, quá
trình ươn hỏng xảy ra, tạo nên những biến đổi về mặt cảm quan, bao gồm thay đổi
cấu trúc, màu sắc, mùi và vị. Bên cạnh đó, còn có sự biến đổi tạo ra các thành phần
hóa học, các thành phần này có thể là cơ sở đế đánh giá chất lượng. Nhiều công
trình nghiên cứu quan tâm đến giá trị tổng hàm lượng base dễ bay hơi TVB-N và
TMA-N để đánh giá chất lượng biến đổi trong quá trình bảo quản [42], [65]. Các
chỉ số BAI, QI [159], [259] được tính toán dựa trên thành phần các amine sinh học
để đánh giá chất lượng thủy sản ở nhiều loài khác nhau [219]. Sự phân giải của ATP
(Adenosin triphosphate) do enzyme nội sinh gây ra, hình thành các dẫn xuất quan
trọng như IMP (inosine monophosphate), HxR (inosine), hypoxanthine (Hx) là cơ
sở để các nhà khoa học đánh giá chất lượng tôm / thủy sản [84]. Hiện tượng ôi hóa
lipid là nguyên nhân chủ yếu từ hai tác nhân vi sinh và hóa học. Quá trình ôi hóa tạo

ra những hợp chất có khối lượng phân tử thấp như aldehyde, cetone, alcol... có mùi
vị đặc trưng cho thủy sản ươn hỏng.

-9-


Mặt khác, việc chọn lựa phương pháp đánh giá còn tùy thuộc vào từng loài thủy
sản, điều kiện bảo quản. Mỗi phương pháp chỉ phản ánh một giai đoạn biến đổi, hay
một khía cạnh nào đó của quá trình bảo quản. Vì vậy sự kết hợp giữa các phương
pháp khác nhau là cần thiết để đánh giá toàn diện sự biến đổi chất lượng để đưa ra kết
quả chính xác hơn, tin cậy hơn [195].
Ở Việt Nam, hiện nay chất lượng tôm xuất khẩu được đánh giá, phân loại chất
lượng theo TCVN 3726-89, đây là phương pháp đánh giá cảm quan chung cho các
loài tôm. Phương pháp này có sự khác biệt so với phương pháp QIM và phương
pháp Torry được dùng rộng rãi trên thế giới [17], [155]. Vì vậy, cần thiết phải có sự
điều chỉnh và bổ sung trong đánh giá và phân loại chất lượng tôm sau thu hoạch để
tạo điều kiện dễ dàng cho việc xuất khẩu mặt hàng này. Chính vì vậy, chúng tôi lựa
chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá biến động các thông số ảnh hưởng đến chất
lượng tôm sú (Penaeus monodon) bảo quản ở 0 oC sau thu hoạch”. Trong luận án
này, chúng tôi nghiên cứu và khảo sát sự tương quan giữa các yếu tố cảm quan, hóa
học, vi sinh biến đổi trong quá trình bảo quản tôm sú (Penaeus monodon), một
trong hai loài tôm hiện là mặt hàng xuất khẩu với lượng lớn hàng đầu của Việt Nam.
Trên cơ sở đó, đề xuất phân loại chất lượng tôm sú dựa trên các giá trị của các chỉ
số chất lượng đã khảo sát để phù hợp hơn với phương pháp đánh giá hiện nay của
thế giới.
2. Mục đích và nội dung nghiên cứu của luận án
2.1 Mục đích
Mục tiêu nghiên cứu của luận án bao gồm nhũng điểm sau:
 Cung cấp thông tin về mối tương quan giữa các yếu tố cảm quan, hóa học, vi sinh

biến đổi trong quá trình bảo quản tôm sú (Penaeus monodon) ở 0 oC, thông qua một
số chỉ số chất lượng.
 Đề xuất được thang phân loại chất lượng tôm sú dựa trên các giá trị của các chỉ số

chất lượng đã khảo sát.
2.2 Nội dung
Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm 5 phần:

- 10 -


− Xây dựng phương pháp đánh giá về mặt cảm quan chất lượng tôm sú (penaeus
monodon) bằng chương trình QIM.
− Xây dựng phương pháp định lượng hypoxanthine trên mẫu tôm bằng phương pháp
HPLC.
− Xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính giữa các chỉ số TVB-N, TMA-N,
histamine và hypoxanthine.
− Khảo sát biến đổi cảm quan, hóa học và vi sinh đến chất lượng tôm sú bảo quản ở 0
o

C và mối tương quan giữa chúng.

− Xây dựng bảng phân loại chất lượng tôm sú dựa trên hai phương pháp cảm quan và
hóa học.
3. Đối tượng nghiên cứu của luận án
Tôm sú (Penaeus monodon) thu ở ba địa điểm khác nhau gồm:
1. Doanh nghiệp Đăng Khoa, Xã Tân Tiến, huyện Đầm Dơi, tỉnh Cà Mau;
Điện thoại: 0947489849.
2. Công ty TNHH. TM. & XNK. Thảo Như, xã Thạnh Phú, huyện Cái NướcCà Mau; Điện thoại: 0913169089.
3. Doanh nghiệp Toàn Gia Phát, xã Tân Đức, huyện Đầm Dơi, tỉnh Cà MauĐiện thoại: 0942012715.

4. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu của luận án
- Các phương pháp đánh giá chất lượng tôm sú: phương pháp xác định TVC,
phương pháp QIM
- Các phương pháp định lượng các chỉ số hóa học: phương pháp định lượng
TVB-N, phương pháp định lượng TMA-N, phương pháp định lượng histamine,
phương pháp định lượng hypoxanthine, phương pháp đo pH.
- Các phương pháp bố trí thí nghiệm: bố trí thí nghiệm xác định lượng vi sinh
vật hiếu khí, bố trí thí nghiệm xây dựng và đánh giá chất lượng tôm sú bằng chương
trình QIM, bố trí thí nghiệm khảo sát các chỉ số chất lượng hóa học biến đổi trong
quá trình bảo quản.

- 11 -


- Phương pháp xử lý số liệu: xử lý thống kê bằng phần mềm Statgraphics
centurion XVI, xác định mô hình tuyến tính bằng MS. Excel (2010).
5. Đóng góp mới về khoa học của luận án
Luận án nghiên cứu về biến đổi chất lượng tôm sú (Penaeus monodon) sau thu
hoạch bảo quản ở 0 oC, và đã có những đóng góp mới về mặt khoa học như sau:
+ Lần đầu tiên hai chỉ số histamine và hypoxanthine được đưa vào đánh giá
chất lượng tôm. Kết quả cho thấy giá trị của hai chỉ số này biến đổi liên quan chặt
chẽ với biến đổi chất lượng tôm theo ngày bảo quản. Đây là một điểm mới của
nghiên cứu và tạo hướng đi cho những nghiên cứu tiếp theo.
+ Tìm thấy phương trình tương quan tuyến tính giữa điểm chất lượng QI,
TVB-N, TMA-N, histamine và hypoanthine với thời gian bảo quản. Riêng TVB-N,
TMA-N và histamine có tốc độ tăng theo thời gian thể hiện rõ khác nhau giữa 2 giai
đoạn, từ ngày 1 đến ngày 4 và từ ngày 5 đến ngày 10. Hai khoảng thời gian này
tương ứng với hai giai đoạn tự phân và phân hủy của thủy sản sau khi chết [63].
+ Tìm thấy được sự tương quan chặt chẽ giữa các chỉ số hóa học qua phương
trình hồi quy tuyến tính giữa chúng. Đặc biệt, nghiên cứu tìm thấy được mối tương

quan khác nhau ở hai giai đoạn thể hiện qua 2 phương trình hồi quy khác nhau
(TVB-N, TMA-N và histamine) mà các nghiên cứu trước đây chưa đề cập.
+ Phân loại chất lượng tôm sú dựa trên giá trị của chỉ số chất lượng QI về mặt
cảm quan và TVB-N, TMA-N, histamine, hypoxanthine về mặt hóa học.
6. Ý nghĩa lý luận và thực tiễn của luận án
Kết quả nghiên cứu của luận án đã tạo ra những nền tảng ban đầu trong lĩnh
vực đánh giá chất lượng và bảo quản trong công nghệ thủy sản sau thu hoạch.
7. Cấu trúc của luận án
Luận án bao gồm 110 trang với 34 bảng số liệu, 30 hình và với 267 tài liệu
tham khảo. Kết cấu của luận án gồm: mở đầu (5 trang), tổng quan (35 trang),
phương pháp và thực nghiệm (23 trang), kết quả và thảo luận (47 trang), kết luận và
kiến nghị (2 trang), danh mục công trình công bố (1 trang), tài liệu tham khảo (24
trang). Ngoài ra còn có phần phụ lục của một số sắc đồ và hình ảnh chọn lọc.

- 12 -


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 GIỚI THIỆU
1.1.1 Đặc điểm chung về tôm sú
Tôm sú thuộc ngành Arthropoda, lớp Crustacea, bộ Decapoda, họ Penaeidae,
giống Penaeus, loài Penaeus monodon, tên thương mại black tiger shrimp. Tôm sú
phân bố rộng rãi ở các thuỷ vực nước lợ, vùng ven biển nhiệt đới và cận nhiệt đới,
tập trung ở vùng Ấn Độ, Tây Thái Bình Dương, Đông và Đông Nam châu Phi, từ
Pakistan đến Nhật Bản, từ quần đảo Malaysia đến Australia. Ở Việt Nam, tôm sú
phân bố ở tất cả các tỉnh ven biển miền Trung và Nam Bộ.
1.1.2 Thành phần hóa học của một số loài tôm
Thành phần và hàm lượng protein trong một số loài tôm có thể khác nhau, phụ
thuộc vào loại cơ thịt, chế độ thức ăn, thời gian thu hoạch và giai đoạn sinh sản [43],
[128-129], v.v… Vì vậy thành phần hóa học ở các loài tôm cũng khác nhau (Bảng 1.1)

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của một số loài tôm khác nhau [214], [237]
Thành phần
(% khối
lượng ướt)

Black tiger
shrimp

Pacific
white
shrimp

Red

Pink

Norway

shrimp

shrimp

lobster

Độ ẩm

80,5 ± 0,3

77,2 ± 0,2

74,5 ± 0,7

74,6 ± 0,7

75,2 ± 0,9

Protein

17,1 ± 0,6

18,8 ± 0,2

21,4 ± 0,2

20,8 ± 0,3

20,4 ± 0,4

Khoáng

0,9 ± 0,0

1,5 ± 0,1

2,0 ± 0,1

1,9 ± 0,1

2,0 ± 0,1

Lipid

1,2 ± 0,4

1,3 ± 0,1

0,1 ± 0,1

0,2 ± 0,0

0,1 ± 0,0

Thành phần hóa học của tôm sú (black tiger shrimp) cho thấy, hàm lượng nước
và lipid cao hơn so với các loài tôm khác. Hai thành phần này có liên quan đến tiến
trình ươn hỏng vì vậy cần xem xét chế độ bảo quản của tôm sau thu hoạch.
1.2 Các dạng hư hỏng và biến đổi cảm quan ở thủy sản
Tôm được xem là một dạng thực phẩm dễ bị ươn hỏng. Tôm tươi rất dễ bị ươn
ngay sau thời điểm đánh bắt cho đến khi đưa đến nơi tiêu thụ hay nhà máy chế biến.

- 13 -


Nguyên nhân gây ra ươn hỏng gồm 3 yếu tố chính: vi sinh vật, enzyme và các phản
ứng hóa học [18].
1.2.1 Ươn hỏng do vi sinh vật
1.2.1.1 Vi sinh vật gây ươn hỏng
Quá trình ươn hỏng xảy ra ngay sau khi các loài thủy sản chết. Ở những thời
điểm ban đầu, quá trình ươn hỏng xảy ra rất chậm do lượng vi khuẩn thâm nhập từ
môi trường thấp, cũng như do quá trình xử lý và điều kiện bảo quản. Sau đó, tùy
thuộc vào điều kiện bảo quản nhóm vi khuẩn nào sẽ tăng trưởng mạnh và gây ươn

hỏng chính. Ví dụ vi khuẩn lên men gram âm (như Vibrionaceae) gây ươn hỏng ở
nhiệt độ thường, trong khi vi khuẩn gram âm ưa lạnh (Pseudomonas spp. và
Shewanella spp.) phát triển trong điều kiện bảo quản lạnh [132]. Vi sinh vật thâm
nhập vào thủy sản tùy thuộc vào nhiệt độ của nước và hệ vi sinh vật tồn tại ở khu
vực đánh bắt. Ngoài ra, còn phụ thuộc vào kỹ thuật đánh bắt. Đơn cử như, đánh bắt
bằng kéo lưới lượng vi sinh vật thâm nhập cao hơn. Nguyên nhân do khi lưới kéo
làm xáo trộn lớp trầm tích ở đáy và ở đó chứa một lượng vi sinh vật lớn. Ngoài ra,
chất lượng nước rửa và các yếu tố khác cũng ảnh hưởng tới lượng vi sinh vật ban
đầu [173].
1.2.1.2 Vi sinh vật gây ươn hỏng chính
Loài vi sinh vật có trong hệ vi sinh vật thâm nhập từ môi trường ban đầu gây
ươn hỏng chính tùy thuộc vào điều kiện bảo quản [36]. Bảng 1.2 cho thấy các loài
vi khuẩn chính gây ra ươn hỏng ở những điều kiện bảo quản khác nhau.
Bảng 1.2 Vi khuẩn gây hư hỏng ở thủy sản [171]
Thủy sản

Vi sinh vật gây ươn hỏng điển hình

Tươi, bảo quản lạnh, môi trường hiếu S. putrefaciena,b
Pseudomonas spp.c
khí
Tươi, bảo quản lạnh, môi trường chân P. phosphoreumb
c
không hay có thay đổi thành phần khí Vi khuẩn lactic
B. thermosphactac
quyển
Tươi, bảo quản trong điều kiện có ánh Aeromonas spp.

- 14 -

Vibrio spp.
sáng, nhiệt độ thường

Enterobacteriaceae
Enterococcus faecalis

Nấu trong chân không, bảo quản lạnh

Hình thành bào tử gam âm
Lactic acid bacteriae

Bảo quản lạnh có ánh sáng

Ướp muối sơ bộ, bảo quản lạnh
Lên men và bảo quản lạnh
a
b

Enterobacteriaceaef
P. phosphoreum
Vibrio spp.
Halobacterium spp., Halococcus spp., và
osmotolerant mold và yeast
Nấm mốc và vi khuẩn lactic

Điển hình là S. putrefacien, shewanella baltica
Điển hình là các loài cá biển vùng ôn đới

c

Điển hình là các loài cá nước ngọt và vùng nước ấm

d

Các sản phẩm như cá hồi hun khói, tôm chín ướp muối, trứng muối v.v…

e

Điển hình là Lactobacillus curvatus và Lactobacillus sakei

Macé cùng cộng sự [148] nghiên cứu trên tôm thẻ trắng (Penaeus vannanei)
bảo quản lạnh ở 1 oC, có thay đổi thành phần khí. Kết quả cho thấy rằng, 6 loại vi
khuẩn chính gây ươn hỏng gồm: Shewanella baltica, Carnobacterium
maltaromaticum, Aeromonas salmonicida, Vibrio spp., Pseudoalteromonas spp. và
Psychrobacter spp. Ở tôm sú, vi khuẩn được xác định gây ra ươn hỏng chính trong
điều kiện bảo quản hiếu khí ở 0 oC là Pseudomonas [206] và nhóm nghiên cứu này
cũng thấy rằng lượng Pseudomonas tìm thấy có liên quan tới biến đổi các giá trị pH,
độ ẩm, giá trị cảm quan, TMA-N và TVB-N. Đối với tôm nước ngọt
(Macrobrachium Rosembergii) bảo quản ở 0 oC trong điều kiện hiếu khí được
nghiên cứu bởi Leitao cùng cộng sự [144]. Các vi khuẩn thuộc hai họ
Enterobactericeas và Vibrionaceas gây ra ươn hỏng chính. Tuy nhiên, nhiệt độ bảo
quản cũng liên quan đến loài vi khuẩn gây ươn hỏng chính như ở nghiên cứu của
Dabade cùng cộng sự trên tôm (Penaeus notialis) [55]. Kết quả cho thấy ở 0 oC vi

- 15 -


khuẩn gây ra ươn hỏng là Pseudomonas spp, trong khi đó ở 7 oC và 28 oC vi khuẩn
chính gây ra là Enterobacteriaceas.

1

Sự biến đổi hóa học do vi sinh vật gây ra
Thủy sản sau khi chết, enzyme hình thành từ vi sinh vật tấn công vào các phần
ở cơ thịt, tạo thành một lượng lớn các hợp chất dễ bay hơi khác nhau. Đặt biệt, có
thể kể đến là trimethylamine, chất có mùi ươn đặc trưng. TMA là chất hình thành từ
TMAO do enzyme trimethylamine oxidase gây ra [201]. TMAO là một chất rắn
được tổng hợp từ TMA trong quá trình tiêu hóa thức ăn bởi hệ vi khuẩn đường ruột.
Ngoài ra, TMAO có thể bị phân hủy thành dimethylamine (DMA) và formaldehyde,
phản ứng như sau:

Sikoski cùng công sự trong nghiên cứu về cá bảo quản lạnh đông nhận thấy
formaldehyde hình thành từ TMAO do tác dụng của enzyme. Các phân tử
formaldehyde này liên kết với các sợi cơ làm cấu trúc thịt trở nên cứng đi [227]. Các
hợp chất chứa gốc S như hydro sulfide, dimethyl sulfide và methyl mercaptan hình
thành từ các amino acid chứa sulfua như cysteine, methionine. Các amine như
histamine, cadaverine, spermine, spermidine và NH3 hình thành do protein bị phân
hủy dưới tác dụng của vi sinh vật [20], [95], [235], [262]. Smith cùng cộng sự [235]
xác định rằng ở tôm trắng vi khuẩn chủ yếu tạo ra indole là Flavobacterium (52,4%),
Aeromonas (23,8%), Proteus (21,4%) và Yersinia (2,5%). Các vi khuẩn này tấn công
vào cơ thịt giải phóng tryptophan, sau đó chất này chuyển hóa thành indole.
1.2.2 Ươn hỏng do enzyme
1.2.2.1 Sự biến đổi adenosine triphosphate
Sự ươn hỏng do enzyme gây ra thường đến trước sự ươn hỏng do vi khuẩn gây
ra. Chủ yếu là các phản ứng tự phân do các enzyme nội sinh hiện diện sẵn ở các
phần bụng và ruột. Adenosine triphosphate là nguồn năng lượng chủ yếu cho sự

- 16 -

hoạt động. Sự vắng mặt thành phần này dẫn tới quá trình sinh tổng hợp bị ngưng lại.
Một vài nghiên cứu chỉ ra rằng có sự tương quan chặt chẽ giữa chuyển hóa
nucleotide và sự giảm độ tươi [47], [70]. Flick và cộng sự đưa ra tiến trình phân giải
ATP như Hình 1.1 [74]. Năm bước đầu tiên của tiến trình xảy ra nhanh và liên quan
tới hoạt động của enzyme nội sinh. Quá trình oxy hóa từ hypoxanthine thành
xanthine và cuối cùng hình thành acid uric xảy ra chậm hơn do enzyme của vi
khuẩngây nên [120].

Hình 1.1 Sự biến đổi của ATP
1.2.2.2 Sự biến đổi màu sắc
Sự biến màu là một hiện tượng phổ biến ở thủy sản. Tôm, tôm hùm và cua
v.v... nhanh chóng bị ươn hỏng do kết quả của các quá trình vi sinh và hóa sinh. Ở
tôm các đốm đen được gọi là melanosis có thể xuất hiện lập tức nếu như không bảo
quản tốt. Hiện tượng này được công bố đầu tiên vào năm 1951 [72] và được cho là
do hoạt động của vi sinh vật. Tuy nhiên, ngày nay được kết luận là do sự oxy hóa
của các enzyme polyphenoloxydase có trong tôm, cua [223], [232]. Một số enzyme
polyphenoloxidase (PPO) đã được biết như: tyrosinase, catechol oxidase, odiphenol oxidase, monophenol oxidase và một số khác (tùy thuộc vào từng loài)
hiện diện dưới lớp vỏ tôm và các loài nhuyễn thể khác. Sự hình thành các phân tử
melanine ở tôm thường thấy đầu tiên ở trong khoang bụng và phần đuôi (Hình 1.2).
Ngoài ra các monophenol còn chuyển hóa tạo thành diphenol dưới tác dụng của
enzyme PPO với sự có mặt của oxy không khí (Hình 1.3). Chất này tiếp tục chuyển
hóa thành o-quinone có màu. Sau cùng, các phân tử o-quinone phản ứng với các
amino acid hình thành phức màu nâu [78].

- 17 -


Hình 1.2 Các đốm đen xuất hiện ở khoang bụng và phần đuôi

Hình 1.3 Sự hình thành phức chất màu nâu

Nhiệt độ bảo quản là yếu tố quan trọng trong tiến trình tạo melanine, vì vậy
tôm cần được bảo quản lạnh lập tức sau khi chết [195].
1.2.2.3 Sự biến đổi cấu trúc
Độ mềm là một đặc tính quan trọng trong kiểm tra chất lượng thủy sản và có
thể là đặc tính quan trọng nhất trong đánh giá các loài nhuyễn thể. Nhìn chung, thời
gian co cứng của thủy sản ngắn hơn so với động vật trên cạn. Cấu trúc cơ thịt của
thủy sản lỏng lẻo hơn so với động vật trên cạn. Thêm vào đó, cấu trúc mạng
collagen (thành phần chính trong mô liên kết) của chúng cũng thưa hơn [242].
Những yếu tố này làm cho cấu trúc mô thịt của thủy sản mềm hơn [252]. Sự mềm
hóa được cho là liên quan tới sự biến mất của Z-disk, phân ly cấu trúc phức tạp của

- 18 -


actomyosine, làm đứt các liên kết collagen ở mô [130], [131], [211]. Các hoạt động
của enzyme nội sinh ở protein myofibrillar góp phần tạo ra tiến trình này.
1.2.2.4 Sự biến đổi hương vị
Thành phần biến đổi đầu tiên xảy ra ở thủy sản sau khi chết có thể nói là ATP.
Trong đó inosine monophosphate (IMP) là chất tạo hương thơm cho thịt. Vì vậy, kết
quả chuyển hóa chất này thành inosine sau đó là hypoxanthine dẫn đến làm giảm
hương vị đặc trưng [89]. Trong khi hương vị của IMP được đánh giá cao về mặt
chất lượng thì sự chuyển hóa lipid trong suốt quá trình bảo quản và chế biến có kết
quả ngược lại. Chúng là nguyên nhân chính làm mất đi hương vị, suy giảm chất
lượng thể hiện rõ về mặt cảm quan cũng như hóa học. Trong thành phần hóa học
của thủy sản có chứa nhiều các acid béo không no, hơn nữa sự thủy phân
phospholipid còn làm tăng lượng acid béo tự do [58], [237]. Bảng 1.3 trích dẫn
thành phần các acid béo trong lipid ở một số loài thủy sản.
Bảng 1.3 Thành phần các acid béo trong lipid của một số loài thủy sản [50]
Acid béo có trong lipid từ thủy sản (%)
Loài thủy sản

Acid béo no

Acid béo không no

Acid béo không no

chứa một liên kết đôi chứa nhiều liên kết đôi
14,3
42,9

Cá tuyết

14,3

Cá chim

12,5

20,8

33,3

Cá trích

28,6

45,4

16,8

Cá thu

20,2

49,0

20,2

Cá hồi
Tôma (các loài có

1,3

42,5

28,3

22,2

27,8

22.2

4,2
8,3
kích cỡ nhỏ)
a
là mẫu xác định ở trạng thái luộc chín

12,5

kích cỡ lớn)
Tôma (các loài có

Trước đây, tiến trình oxy hóa lipid ở mô cơ trong tự nhiên được cho đơn thuần
là hóa học. Tuy nhiên, những nghiên cứu sau này cho thấy có vai trò của enzyme
trong tiến trình oxy hóa lipid [81], [157]. Các enzyme như lipoxygenase [80], [81],

- 19 -


[98], 116], peroxidase và microsomal enzyme ở mô cơ tham gia đầu tiên vào quá
trình chuyển hóa các nhóm peroxide thành hydroperoxide. Sau đó những
hydroperoxide này phân hủy thành các thành phần như: aldehyde, cetone, alcohol.
Đây là các thành phần chính tạo ra những mùi vị đặc trưng cho sự ươn hỏng ở các
thực phẩm khác nhau. Điển hình như 3,6-nonadienal và 2,4,7- decatrienanal là dẫn
xuất của 9-hydroperoxide acid linoleic, cũng như hexanal hình thành từ 13hydroxyperoxide acid linoleic [76].
1.2.3 Ươn hỏng hóa học
Ngoài những biến đổi lipid do enzyme tự phân tạo ra hydroperoxide đã được
đề cập trên, còn có chuyển hóa đơn thuần về mặt hóa học. Quá trình này được gọi là
sự ôi hóa và biến nâu. Những quá trình này chủ yếu là do những phản ứng hóa học
xảy ra ở cơ thịt do một loạt các yếu tố tác động.
Tiến trình ôi hóa liên quan tới sự oxy hóa các acid béo không no hay
triglyceride trong thủy sản [15] và nó là nguyên nhân chính gây ra ươn hỏng. Tiến
trình ôi hóa là một chuỗi các phản ứng xảy ra theo cơ chế gốc tự do như mô tả ở
Hình 1.4.
Ở đây: ROO* là gốc tự do peroxide của acid béo không no, R* là gốc tự do của
acid béo không no, RH là acid béo không no. Một khi phản ứng bắt đầu, các
hydroperoxide không bền hình thành được chuyển hóa thành các gốc tự do, các gốc

này trở lại xúc tác cho sự oxy hóa. Các hydroperoxide là những tác nhân gây ra
phản ứng tạo ra các mùi ôi hóa [85], [114].
Khơi mào:

Chuyển hóa gốc

Kết thúc

- 20 -


Hình 1.4 Các giai đoạn oxy hóa các acid béo
Cơ chế gốc tự do cho quá trình phân hủy hydroperoxide được trình bày ở hình
1.5 [121]:

Hình 1.5 Cơ chế phân hủy hydroperoxide
Một loại ươn hỏng hóa học khác tìm thấy trong quá trình bảo quản là hiện
tượng biến nâu. Hiện tượng này chính là phản ứng Maillarl, liên quan tới ribose và
các nhóm amino [86] tạo ra biến màu ở thịt. Tuy nhiên, phản ứng hóa nâu chủ yếu
là do các chất hình thành từ oxy hóa lipid, tham gia phản ứng với protein [64].
Tương tác này là sự kết hợp giữa nhóm -NH 3+(nhóm amoni) của protein với các
aldehyde không no có hiệu ứng liên hợp, hay các chất hình thành từ sự phân ly
hydroperoxide [125]. Khayat cùng cộng sự [121] cho rằng tiến trình hóa nâu này
xảy ra 3 bước: bước 1, hình thành các peroxide của lipid; bước 2, hình thành những
tiền chất không màu (hay có màu hơi nâu) do tương tác của peroxide lipid với các
nhóm NH3+ của protein; bước 3 là quá trình chuyển hóa các tiền chất không màu
(hay có màu nâu sáng) thành chất có sắc tố nâu dưới tác dụng của oxy không khí.
1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG THỦY SẢN
1.3.1 Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan
Phương pháp đánh giá cảm quan là một phương pháp khoa học dùng để gợi

lên, đo lường, phân tích và giải thích những cảm giác vốn được nhận biết thông qua
giác quan như thị giác, khứu giác, vị giác, xúc giác, và thính giác [105].

- 21 -


Đánh giá cảm quan cho kết quả nhanh chóng về độ tươi và chất lượng thủy
sản. Các thuộc tính cảm quan về cá, tôm đã được người tiêu dùng biết đến từ lâu và
họ có thể dựa vào đó để lựa chọn khi mua. Vì vậy, phương pháp cảm quan luôn là
phương pháp được chấp nhận và chọn lựa làm phương pháp đánh giá chất lượng
[50]. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đánh giá cảm quan, bao gồm mẫu
đánh giá, phương pháp đánh giá và người đánh giá [90]. Phương pháp đánh giá cảm
quan được chia thành 3 nhóm phương pháp: phép thử phân biệt (tam giác, a-not A,
2-3…) dùng để đánh giá sự khác biệt giữa hai sản phẩm; phương pháp mô tả (mô tả
cổ điển - QDA, mô tả nhanh - CATA, Flash profile…) được sử dụng để mô tả các
đặc tính cảm quan của sản phẩm thực phẩm và phương pháp thị hiếu người tiêu
dùng để đánh giá mức độ ưa thích trên sản phẩm cụ thể. Khoa học cảm quan gắn
liền với những vấn đề thực tế trong công nghiệp thực phẩm [154]. Độ tươi của thủy
sản hầu như được đánh giá bằng phương pháp khách quan, nó dựa trên những thay
đổi các thuộc tính cảm quan xảy ra trong thời gian bảo quản [51]. Những thành viên
phải được đào tạo và họ là những chuyên gia ngành. Đồng thời khung cho điểm
phải chi tiết và rõ ràng. Mỗi cá nhân đánh giá sử dụng cảm nhận riêng của mình ở 5
giác quan (thị giác, khứu giác, vị giác, xúc giác và thính giác) để xác định mức độ
tương ứng của mỗi thuộc tính đối với khung điểm đã cho [155]. Vì vậy, kết quả
đánh giá có độ tin cậy và tính chính xác cao.
1.3.1.1 Phân loại độ tươi theo hội đồng Châu Âu (EU or EC Scheme)
Phân loại độ tươi theo tiêu chuẩn châu Âu được đưa ra lần đầu tiên ở Hội đồng
châu Âu theo số 103/76 (cho cá) và 104/76 (cho loài giáp xác). Sau đó tiêu chuẩn
được bổ sung bởi quyết định số 2406/96 (đối với vài loài cá và vài loài giáp xác
khác). Chất lượng của cá được đánh giá trên các tiêu chí bao gồm trạng thái của da,

mắt, mang, chất nhờn trên bề mặt, khoang bụng, mùi và cấu trúc. Chất lượng được
phân thành 4 cấp trong quy định đánh giá EC: E (rất tốt), A (tốt), B (chấp nhận) và
C (không chấp nhận). Tuy nhiên, có một vài nhược điểm là người đánh giá phải có
năng lực chuyên môn cao; kết quả chỉ đánh giá trên một vài thuộc tính chung [105],
[147]; không có sự khác biệt về mức cho điểm giữa các loài thủy sản. Ngoài ra,
phương pháp không cho những thông tin về thời hạn sử dụng.

- 22 -


1.3.1.2 Phương pháp chỉ số chất lượng (Quality Index Method - QIM)
Phương pháp chỉ số chất lượng (QIM) đã được đề nghị thay thế cho chương
trình đánh giá EU. Phương pháp QIM có nguồn gốc hình thành từ một trung tâm
nghiên cứu thực phẩm của Tasmanian (Tasmanian Food Research Unit) ở Australia
[30] và được hoàn thiện sau này. Phương pháp được xem là nhanh và tin cậy để đo
độ tươi của cá bảo quản lạnh [147], [155]. Phương pháp dựa trên mức độ ý nghĩa
của các thuộc tính (da, chất nhờn, mắt, bụng, mùi, mang, v.v…) của cá. Các thuộc
tính được chỉ ra trong bảng hướng dẫn để đánh giá và ghi nhận mức điểm tương
ứng (từ 0 đến 3). Điểm chất lượng là tổng điểm của các thuộc tính gọi là QI. Giá trị
QI gần tới 0 được xem là rất tươi, trong khi đó giá trị QI cao hơn chứng tỏ cá đã bị
phân hủy [105]. Có sự tương quan giữa chất lượng cảm quan đo được (biểu thị ở
điểm cảm quan) và thời gian bảo quản, từ đó có thể ước tính hạn sử dụng còn lại.
Phương pháp được xem là tương đối nhanh, không phá vỡ cấu trúc và có thể áp
dụng cho các loại thủy sản khác nhau. Hơn nữa, QIM là phù hợp để đánh giá giai
đoạn đầu của quá trình bảo quản, khi mà các phương pháp công cụ khác không thể
hiện rõ [168]. Hyldig tiên đoán rằng phương pháp QIM sẽ là phương pháp được lựa
chọn để đánh giá chất lượng trong cộng đồng châu Âu sau này [107]. Năm 2001
Eurofish cho xuất bản phương pháp đánh giá theo QIM ở 12 loài cá khác nhau
[155]. Thuận lợi của QIM là thời gian huấn luyện ngắn, cho kết quả nhanh, dễ thực
hiện, không phá vỡ cấu trúc và có thể dùng như một công cụ trong quy trình sản

xuất và giám sát chất lượng.
1.3.1.3 Quy trình đánh giá Torry
Tương tự như quy trình đánh giá QIM, quy trình đánh giá Torry được xây
dựng ở trung tâm nghiên cứu Torry (Torry Research Station) thực hiện bởi các
chuyên gia hay nhân viên đã được huấn luyện. Toàn bộ quy trình đánh giá cho điểm
theo quy trình định sẵn. Trong mô hình này, các mẫu cá dùng để đánh giá mùi và vị
là mẫu cá chín. Điểm cho theo thang điểm từ 10 (rất tươi) đến 3 (ươn hỏng). Điểm
trung bình 5,5 là giá trị giới hạn cho người tiêu dùng [155].

- 23 -


1.3.1.4 Phương pháp phân tích mô tả định lượng (Quantitative Descriptive
Analysis - QDA)
Phương pháp phân tích mô tả định lượng (Quantitative Descriptive Analysis)
sử dụng một bảng mô tả cảm quan đã được thẩm định bởi Hội đồng đánh giá cảm
quan, để đánh giá những thuộc tính liên quan tới cấu trúc, mùi và vị. QDA đáp ứng
sự mô tả chi tiết tất cả thuộc tính về hương vị trong định tính cũng như định lượng.
Phương pháp này cũng có thể sử dụng để đo cấu trúc. Hội đồng thẩm định làm việc
trên một loạt mẫu thử được chọn lựa khác nhau và dùng nó để tạo ra những thuật
ngữ mô tả tất cả những khía cạnh của sản phẩm [105]. Những thuật ngữ mô tả phải
được chọn lựa cẩn thận và các chuyên gia hội đồng đồng ý với những thuật ngữ đó.
Trong QDA, các thuật ngữ mô tả mùi và vị của cá phân thành 2 nhóm. Nhóm các
thuật ngữ tích cực và nhóm các thuật ngữ tiêu cực cho cá tươi và cá ươn hỏng [243].
Nghiên cứu [22] trên tôm sú (Penaeus monodon) sử dụng quy trình đánh giá QDA
để đánh giá chất lượng tôm trên hai mẫu, bảo quản đá và không đá với thang điểm
cho trước (Bảng 1.4).
Bảng 1.4. Mức độ chấp nhận chất lượng tôm sú [22]
Mức độ chấp nhận chất lượng
tôm sú

Điểm đánh giá

Chấp nhận cao

8,5 – 10

Chấp nhận

6,5 – 8,0

Chấp nhận vừa phải

4,5 – 6,4

Có thể chấp nhận

3,6 – 4,5

Có thể không chấp nhận

2,6 – 3,5

Không chấp nhận

1,5 – 2,5

Không thể chấp nhận

0,5 – 1,4

Các phương pháp cảm quan là cần thiết cho quản lý chất lượng và ước tính
hạn sử dụng của thủy sản. Tuy nhiên, các phương pháp cảm quan tốn nhiều thời
gian, đòi hỏi đào tạo nhân lực và khó thực hiện đối với mục đích thương mại lớn. Vì
vậy, các phương pháp công cụ là cần thiết để thỏa mãn nhu cầu xác định chất lượng
cho ngành công nghệ thủy sản.

- 24 -


1.3.2 Phương pháp hóa học và hóa sinh
Các phương pháp hóa học và hóa sinh dùng để đánh giá chất lượng thủy sản
có độ lặp lại cao và chính xác. Nhóm phương pháp này không mang yếu tố chủ
quan của con người trong việc đánh giá chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, nhóm các
phương pháp này cũng liên quan đến chất lượng cảm quan và các hợp chất hóa học
sinh ra từ quá trình ươn hỏng do vi sinh vật, quá trình phân hủy do hóa học gây ra
[105]. Hiện nay để đánh gíá độ tươi thủy sản, hầu hết sử dụng phương pháp đánh
giá cảm quan kết hợp với vài phương pháp đo khác nhau [180]. Dưới đây là một số
thành phần hóa học hình thành từ quá trình tự phân và phân hủy do vi sinh vật,
enzyme và hóa học. Chúng được xác định để từ đó có thể ước tính chất lượng của
thủy sản.
1.3.2.1 Tổng base dễ bay hơi
Trong thủy sản, tổng hàm lượng base dễ bay hơi có chứa nitơ (TVB-N) bao
gồm trimethylamine (TMA hình thành từ sự hư hỏng do vi sinh vật), ammonia (hình
thành từ sự khử amine của amino acid và chuyển hóa các nucleotide) và
dimethylamine (DMA hình thành từ enzyme tự phân trong suốt quá trình bảo quản
lạnh). Chỉ số TVB-N được cho là liên quan nhiều tới giai đoạn sau của quá trình
ươn hỏng [208]. Mức TVB-N liên quan tới chất lượng thủy sản, có thể nhìn thấy
qua các nghiên cứu trên cá thu [199], cá tuyết Atlantic [29], cá mồi [9], [126] và
lươn [193]. Như vậy, TVB-N là một chỉ số chất lượng phù hợp để đánh giá chất

lượng thủy sản trong quá trình bảo quản. Hàm lượng TVB-N được xác định chủ yếu
bằng hai phương pháp. Phương pháp thứ nhất theo tiêu chuẩn EC, protein được loại
bỏ bằng acid perchloric, sau đó TVB-N được xác định qua quá trình chưng cất mẫu
trong môi trường kiềm tạo bởi magie oxide MgO. Phương pháp thứ hai sử dụng
acid trichloroacetic trích ly, sau đó chưng cất trong môi trường kiềm tạo bởi NaOH
[261]. Ở Việt Nam, hàm lượng TVB-N được xác định theo TCVN 9215-2012 [7],
dựa trên tiêu chuẩn đánh giá của EC.
1.3.2.2 Trimethylamine
Một loại ươn hỏng do vi sinh vật gây ra, được xác định là do sự phân hủy
trimethylamine oxide (TMAO) thông qua hoạt động của enzyme TMAOase có công

- 25 -