Dự đoán nhanh hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet đông lạnh bằng phương pháp sử dụng mô hình toán học

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HĨA
*

DỰ ĐỐN NHANH HẠN SỬ DỤNG CỦA SẢN PHẨM CÁ
TRA FILLET ĐÔNG LẠNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ
DỤNG MƠ HÌNH TỐN HỌC

Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ NGUYÊN

Đà Nẵng – Năm 2018


TĨM TẮT
Tên đề tài: Dự đốn nhanh hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet đông lạnh bằng
phương pháp sử dụng mơ hình tốn học
Sinh viên thực hiện: Trần Thị Nguyên
MSSV: 107130110
Lớp: 13H2B
Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Chương 4: Kết luận và kiến nghị
Đề tài được thực hiện nhằm dự đoán hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet đơng
lạnh bằng mơ hình tốn học. Cá tra tươi được thu mua tại chợ Túy Loan, fillet, cho vào
các túi nilon có zip kéo, được lạnh đơng ở -25oC trong vịng 6 giờ. Sau đó đưa vào bảo
quản ở -3, -8, -13oC trong các tủ lạnh. Sự giảm khối lượng và sự oxi hóa lipid được đo
hằng tuần vào các ngày thứ 0, 7, 14, 21, 28, 35, 42 và 49.
Thu thập số liệu, dựa vào phương trình động học và phương trình Arrhenius đưa

ra các mơ hình dự đốn hạn sử dụng cho sản phẩm như sau:
Mơ hình dự đoán hạn sử dụng dựa vào yếu tố hư hỏng là sự oxi hóa lipid của sản
1

phẩm là 𝑙𝑛𝑘 = −5785,1 + 19,787 (R2 = 0,9719) và thử tính hạn sử dụng cá tra fillet
𝑇

đông lạnh bảo quản ở -20oC là 4,5 năm. Kết quả này không phù hợp nên kết luận sự oxi
hóa lipid khơng phải là yếu tố gây hư hỏng chính đối với sản phẩm này.
Mơ hình dự đốn hạn sử dụng dựa vào yếu tố hư hỏng là sự giảm khối lượng trong
1

quá trình bảo quản là 𝑙𝑛𝑘 = −4369,3 + 17,025 (R2 = 0,9998). Và thử tính hạn sử
𝑇

dụng của sản phẩm cá tra fillet đông lạnh bảo quản ở -20oC là 3,2 tháng. Kết quả này
thấp hơn hạn sử dụng đặc trưng của sản phẩm lạnh đông tuy nhiên do điều kiện chuẩn
bị mẫu là thủ cơng nên có sự khác biệt và khác biệt này hồn tồn có thể chấp nhận
được. Chính vì thế đưa ra kết luận yếu tố hư hỏng chính của sản phẩm cá tra fillet đơng
lạnh là sự giảm khối lượng sản phẩm trong quá trình bảo quản.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HĨA

CỘNG HỊA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
Lớp: 13H2B

Trần Thị Ngun
Khoa: Hóa

Số thẻ sinh viên:
107130110
Ngành:
Cơng nghệ thực phẩm

1. Tên đề tài đồ án: Dự đoán nhanh hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet
đông lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả
thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
- Đặt vấn đề
- Chương 1: Tổng quan
- Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
- Chương 3: Kết quả và thảo luận
- Chương 4: Kết luận và kiến nghị
- Tài liệu tham khảo
- Phụ lục
5. Các bản vẽ, đồ thị ( Không )
6. Họ tên người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
10/01/2018
8. Ngày hoàn thành đồ án: 30/05/2018

Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2018
Trưởng Bộ môn

Người hướng dẫn



LỜI CẢM ƠN
Sau gần 5 tháng thực hiện đề tài “Dự đoán nhanh hạn sử dụng của sản phẩm cá
tra fillet đơng lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học”, với sự hướng dẫn
của cơ Nguyễn Thị Trúc Loan, tơi đã hồn thành xong đồ án tốt nghiệp của mình.
Lời đầu tiên, tơi xin gửi lời cảm ơn đến các Q thầy cơ Khoa Hóa - Trường Đại
học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng nói chung và Bộ mơn Cơng nghệ Thực phẩm nói
riêng đã tận tâm truyền đạt cho tôi những kiến thức nền tảng, giúp đỡ nhiệt tình trong
q trình học tập, nghiên cứu để tơi có thể hồn thành đúng tiến độ chương trình học
tập.
Và đặc biệt hơn hết tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô TS. Nguyễn Thị Trúc
Loan. Trong suốt thời gian thực hiện đồ án, dù công việc rất bận nhưng cô đã dành nhiều
thời gian hướng dẫn và chỉ bảo tơi tận tình từ bước bắt đầu chọn đề tài, thực hiện đề tài
và kết thúc đề tài. Cơ ln góp ý, sửa sai sót, giúp tơi nắm bắt kĩ lưỡng hơn những nội
dung liên quan đến đồ án và hoàn thành đồ án một cách tốt nhất có thể.
Đồng thời, tơi cũng xin gởi lời cảm ơn đến Q thầy cơ ở phịng thí nghiệm tại
Trường Cao đẳng Lương thực Thực phẩm đã tạo điều kiện cho tơi mượn phịng thí
nghiệm, trang thiết bị dụng cụ để tôi thực hiện đề tài.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến Quý thầy cô trong Hội đồng Bảo vệ Tốt
nghiệp đã dành thời gian quý báu của mình để đọc và nhận xét đồ án của tôi.
Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Trần Thị Nguyên

i


CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số liệu sử dụng
phân tích trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đã cơng bố theo đúng quy định. Các kết
quả nghiên cứu trong đồ án do tơi tự thực hiện, phân tích một cách trung thực, khách
quan. Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác.
Sinh viên thực hiện

Trần Thị Nguyên

ii


MỤC LỤC
TÓM TẮT
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI CẢM ƠN

...........................................................................................................i

CAM ĐOAN

..........................................................................................................ii

MỤC LỤC

........................................................................................................ iii

DANH SÁCH BẢNG .................................................................................................. v
DANH SÁCH HÌNH VẼ ............................................................................................ vi
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU .................................................vii
ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................................... 1
TỔNG QUAN ................................................................................... 3
1.1. Hạn sử dụng và các phương pháp xác định hạn sử dụng của sản phẩm thực phẩm 3
1.1.1. Hạn sử dụng và phân loại sản phẩm thực phẩm ................................................. 3
1.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hạn sử dụng của sản phẩm ....................................... 3
1.1.3. Các bước tiến hành thí nghiệm kiểm tra hạn sử dụng ......................................... 7
1.1.4. Các phương pháp xác định hạn sử dụng............................................................. 8
1.1.5. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sử dụng mơ hình tốn học ............................ 10
1.2. Tổng quan về cá tra ............................................................................................. 12
1.2.1. Nguồn gốc, đặc điểm, thành phần dinh dưỡng cá tra ....................................... 12
1.2.2. Kỹ thuật lạnh đông, bảo quản lạnh đông cá tra ................................................ 14
1.2.3. Các biến đổi của cá trong quá trình bảo quản lạnh đơng ................................. 14
1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước .......................................................... 16
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ................................................................... 16
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ..................................................................... 17
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................... 18
2.1. Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................... 19
Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................... 19
Địa điểm tiến hành thí nghiệm ......................................................................... 19
iii


Chuẩn bị mẫu .................................................................................................. 19
Dụng cụ, thiết bị, hóa chất sử dụng trong nghiên cứu ...................................... 21
2.2. Nội dung phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 22
Sơ đồ bố trí thí nghiệm .................................................................................... 22

Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 24
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................... 27
3.1. Thành phần hóa học cơ bản của cá tra fillet ........................................................ 28
Hàm lượng ẩm của cá tra ................................................................................ 28
Hàm lượng tro của cá tra ................................................................................ 28
Hàm lượng protein tổng của cá tra .................................................................. 28
Hàm lượng lipid của cá tra.............................................................................. 28
Tổng kết thành phần hóa học cơ bản của cá tra............................................... 28
3.2. Xác định hạn sử dụng của cá tra fillet đông lạnh dựa vào yếu tố hư hỏng là sự oxi
hóa lipid .................................................................................................................... 29
Khảo sát sự oxi hóa lipid thông qua theo dõi chỉ số peroxit ............................. 29
Xác định bậc phản ứng:................................................................................... 30
Xác định hằng số tốc độ phản ứng kt ở nhiệt độ bảo quản thực tế .................... 34
Tính hạn sử dụng của cá tra fillet đơng lạnh bảo quản ở -20oC ....................... 35
3.3. Xác định hạn sử dụng của cá tra fillet đông lạnh dựa vào yếu tố hư hỏng là sự giảm
khối lượng: ................................................................................................................ 36
Khảo sát sự giảm khối lượng của cá tra fillet đông lạnh .................................. 36
Xác định bậc phản ứng .................................................................................... 37
Xác định hằng số tốc độ phản ứng kt ở nhiệt độ bảo quản thực tế .................... 40
Tính hạn sử dụng của cá tra fillet đông lạnh bảo quản ở -20oC ....................... 41
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................... 43
4.1. Kết luận.............................................................................................................. 43
4.2. Kiến nghị............................................................................................................ 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 44
PHỤ LỤC

......................................................................................................... 1
iv

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1.1. Các giá trị Q10 cho các điều kiện bảo quản khác nhau................................... 9
Bảng 1.2. Các nhiệt độ thường dùng trong phương pháp Q .......................................... 9
Bảng 1.3. Hàm chất lượng của từng bậc phản ứng ..................................................... 11
Bảng 1.4. Thành phần hóa học của cá tra fillet, % ..................................................... 14
Bảng 2.1. Kế hoạch lấy mẫu và tiến hành thí nghiệm…………………………….…..24
Bảng 3.1. Kết quả xác định hàm lượng ẩm của cá tra...................................................28
Bảng 3.2. Kết quả xác định hàm lượng tro của cá tra ................................................. 28
Bảng 3.3. Kết quả xác định hàm lượng lipid của cá tra............................................... 28
Bảng 3.4. Một số thành phần hóa học cơ bản của cá tra (%)....................................... 28
Bảng 3.5. Chỉ số peroxit của lipid từ cá tra fillet trong q trình bảo quản lạnh đơng
(mEq/kg) ................................................................................................................... 30
Bảng 3.6. ln(PV) ........................................................................................................ 31
Bảng 3.7. 1/PV ......................................................................................................... 33
Bảng 3.8. Hệ số tương quan R2 .................................................................................. 34
Bảng 3.9. Các hằng số tốc độ phản ứng k ở các nhiệt độ bảo quản ............................. 34
Bảng 3.10. Sự giảm khối lượng của mẫu cá tra (%khối lượng) ................................. 36
Bảng 3.11. ln(%m)..................................................................................................... 38
Bảng 3.12. 1/%m ...................................................................................................... 39
Bảng 3.13. Hệ số tương quan R2 ................................................................................ 40
Bảng 3.14. Hằng số tốc độ phản ứng .......................................................................... 40

v


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1. Ảnh hưởng của lượng vi sinh vật ban đầu trong nguyên liệu ........................ 4
Hình 1.2. Sự thay đổi nồng độ cơ chất ở các bậc phản ứng khác nhau ....................... 11
Hình 1.3. Cá tra được nuôi trên bè nổi ở đồng bằng sông Cửu Long.......................... 13
Hình 1.4. Ni cá tra trong ao đất ở Đồng bằng sơng Cửu Long................................ 13

Hình 1.5. Chế biến fillet cá tra xuất khẩu................................................................... 13
Hình 1.6. Pangasius hypophthalmus ......................................................................... 14
Hình 2.1. Cá tra ngun con trước khi fillet và lạnh đơng……………………………19
Hình 2.2. Quy trình chuẩn bị mẫu ............................................................................. 20
Hình 2.3. Fillet cá tra................................................................................................. 21
Hình 2.4. Rửa sạch để ráo nước................................................................................. 21
Hình 2.5. Cân định lượng mẫu theo yêu cầu .............................................................. 21
Hình 2.6. Miếng fillet được cho vào túi nilon có zip kéo. .......................................... 21
Hình 2.7. Mẫu cá sau lạnh đơng ................................................................................ 21
Hình 2.8. Mẫu cá được bảo quản trong tủ lạnh trong tủ lạnh ..................................... 21
Hình 2.9. Nhiệt kế ..................................................................................................... 22
Hình 2.10. Tủ lạnh để bảo quản mẫu ......................................................................... 22
Hình 2.11. Cân kỹ thuật............................................................................................. 22
Hình 2.12. Buret........................................................................................................ 22
Hình 2.13. Bình tam giác có nút nhám ...................................................................... 22
Hình 2.14. Thiết bị nung ........................................................................................... 22
Hình 2.15. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ............................................................................ 23
Hình 2.16. Quy trình chiết lipid ra khỏi mẫu ............................................................. 26
Hình 3.1. Đồ thị bậc 0 (PV – t)......................................................................................31
Hình 3.2. Đồ thị bậc 1 (lnPV – t) ............................................................................... 32
Hình 3.3. Đồ thị bậc 2 (1/PV – t) ............................................................................... 33
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lnk và 1/T ............................................ 34
Hình 3.5. Đồ thị bậc 0 (%m – t) ................................................................................ 37
Hình 3.6. Đồ thị bậc 1 (ln(%m) – t) ........................................................................... 38
Hình 3.7. Đồ thị bậc 2 (1/%m– t) .............................................................................. 39
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lnk – 1/T ...................................................... 41

vi

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
RH: Độ ẩm tương đối
VP: Giá trị peroxit
ASLT: Kiểm tra nhanh hạn sử dụng
%m: phần trăm khối lượng bị giảm

vii



Dự đoán nhanh hạn sử dụng của cá tra fillet đơng lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học

ĐẶT VẤN ĐỀ
Hạn sử dụng là thuộc tính quan trọng của một sản phẩm thực phẩm. Hạn sử dụng
là khoảng thời gian mà thực phẩm dưới các điều kiện đã được quy định trong quá trình
phân phối, lưu trữ, bán lẻ và sử dụng vẫn an toàn và phù hợp [8]. Sau khi hết thời gian
đó thì sản phẩm khơng được phép lưu thông, mua bán [32]. Việc xác định đúng hạn sử
dụng của một sản phẩm thực phẩm sẽ quyết định đến việc sản phẩm đó có giữ được các
đặc tính mong muốn và phù hợp để sử dụng trong khoảng thời gian sử dụng tối ưu mà
nhà sản xuất cơng bố hay khơng. Do đó, hạn sử dụng rất quan trọng với sự thành công
của sản phẩm trên thị trường, ảnh hưởng rất lớn đến danh tiếng, uy tín của thương hiệu
đồng thời cịn ảnh hưởng đến sự an toàn của người tiêu dùng. Vậy làm thế nào để xác
định hạn sử dụng của sản phẩm?
Quan sát trực tiếp các biến đổi của sản phẩm trong điều kiện lưu trữ giống như trên
thị trường là phương pháp xác định hạn sử dụng có tính chính xác cao nhất
(Phimolsiripol và Suppakul, 2016). Tuy nhiên, phương pháp này rất tốn thời gian trong
khi cần phải tung sản phẩm vào thị trường càng sớm càng tốt để giữ được lợi thế dẫn
đầu. Hiện nay có nhiều phương pháp gián tiếp để xác định nhanh hạn sử dụng của sản
phẩm giúp tiết kiệm thời gian và chi phí như: phương pháp gia tốc nhiệt (phương pháp
Q10), phương pháp sử dụng mơ hình tốn học, v.v. Trong đó phương pháp dùng mơ hình

tốn học có nhiều ưu điểm và đang được nghiên cứu phát triển nhiều hơn trên các dòng
sản phẩm khác nhau.
Cá tra là loại cá chứa nhiều chất dinh dưỡng như protein, lipid, nhiều vitamin A,
D, E … nhiều axit béo khơng no đặc biệt thịt cá tra có chứa nhiều omega 3, DHA, và
khơng chứa cholesterol tốt cho trí não và tim mạch. Do đó cá tra rất được ưa chuộng ở
Việt Nam và cả trên thế giới. Cá tra fillet đông lạnh là một sản phẩm xuất khẩu rất quan
trọng của Việt Nam. Kim ngạch xuất khẩu cá tra đạt 1,8 tỷ USD trong năm 2017 và dự
tính tiếp tục tăng trong những năm tới [33]. Bên cạnh những thuận lợi thì vẫn cịn rất
nhiều khó khăn trong việc xuất khẩu mặt hàng cá tra fillet đông lạnh. Một trong số các
nguyên nhân là nhiều lô hàng cá tra đơng lạnh khơng thể xuất khẩu vì khơng có hạn sử
dụng cụ thể hoặc bị trả về vì hạn sử dụng khơng chính xác [38]. Trong khi đó, xác định
hạn sử dụng của sản phẩm này là một khó khăn rất lớn vì sản phẩm được bảo quản lạnh
đơng, thời hạn sử dụng dài, các phương pháp xác định hạn sử dụng thông thường rất tốn
thời gian.
Từ những nhận định trên cùng với sự hướng dẫn của cô Nguyễn Thị Trúc Loan tôi
thấy được tầm quan trọng cũng như lợi ích của việc xác định nhanh hạn sử dụng của sản
SVTH: Trần Thị Nguyên – 13H2B

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

1


Dự đoán nhanh hạn sử dụng của cá tra fillet đơng lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học

phẩm thực phẩm nói chung và sản phẩm cá tra fillet đơng lạnh nói riêng. Vì vậy, tơi đề
xuất thực hiện đề tài: “Dự đoán nhanh hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet đông lạnh
bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học” nhằm đưa ra một mơ hình tốn học giúp
xác định nhanh hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet đơng lạnh, từ đó hướng đến việc
thực hiện các nghiên cứu cho sản phẩm thủy sản lạnh đông tương tự nhằm tiết kiệm thời

gian, chi phí và góp phần giúp ngành thủy sản Việt Nam tiến nhanh hơn trong công cuộc
chinh phục các thị trường thế giới.
Mục đích nghiên cứu của đề tài:
Xây dụng mơ hình tốn học giúp xác định nhanh hạn sử dụng của sản phẩm cá tra
fillet đơng lạnh. Tuy nhiên tính chính xác của phương pháp này phụ thuộc rất lớn vào
việc lựa chọn tác nhân gây hư hỏng chính cho sản phẩm, chính vì thế cần khảo sát để
chọn yếu tố gây hư hỏng chính của sản phẩm, gồm:
Sự oxi hóa chất béo của cá tra fillet đơng lạnh trong quá trình bảo quản bằng cách
đo chỉ số peroxit bằng phương pháp chuẩn độ, dựa vào số liệu thu được để đưa ra mơ
hình dự đốn hạn sử dụng của sản phẩm.
Sự giảm khối lượng của cá tra fillet đông lạnh trong quá trình bảo quản bằng
phương pháp cân, dựa vào số liệu thu được để đưa ra mơ hình dự đoán hạn sử dụng của
sản phẩm.
Mục tiêu cần đạt được của đề tài:
Đưa ra được mơ hình dự đốn hạn sử dụng của sản phẩm cá tra fillet đông lạnh
dựa trên sự sụt giảm khối lượng và dựa trên sự oxi hóa chất béo.
Đánh giá và so sánh để đưa ra kết luận rằng đối với cá tra fillet đơng lạnh thì sự hư
hỏng chủ yếu là gì?
Đối tượng nghiên cứu: Cá tra fillet đông lạnh được chuẩn bị từ cá tra nguyên con
thu mua tại chợ Túy Loan, Hòa Phong, Hòa Vang, Đà Nẵng.
Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp vật lý, phương pháp hóa học ... phương
pháp xử lý số liệu như excel, minitab, ANOVA …
Nội dung bài báo cáo: gồm 4 chương
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Chương 4: Kết luận và kiến nghị

SVTH: Trần Thị Nguyên – 13H2B

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

2


Dự đoán nhanh hạn sử dụng của cá tra fillet đơng lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học

TỔNG QUAN
1.1. Hạn sử dụng và các phương pháp xác định hạn sử dụng của sản phẩm thực
phẩm
1.1.1. Hạn sử dụng và phân loại sản phẩm thực phẩm
Hạn sử dụng là một thuộc tính quan trọng của tất cả các sản phẩm thực phẩm gồm:
nguyên liệu thô, gia vị và các sản phẩm chế biến. Hạn sử dụng được định nghĩa là khoảng
thời gian mà sản phẩm: vẫn an toàn để sử dụng; giữ được các đặc tính cảm quan, hóa
học, vật lý, vi sinh mong muốn; tuân theo các tuyên bố về giá trị dinh dưỡng trên nhãn
mác và được chấp nhận bởi người tiêu dùng (Earle and Earle, 2008) [10]. Nghĩa là sản
phẩm đó trong hạn sử dụng:
Khơng gây ngộ độc thực phẩm do sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh hay sinh
độc tố trong thực phẩm trong q trình bảo quản;
Khơng bị xấu đi về chất lượng hoặc hư hỏng bằng bất cứ cách nào mà người tiêu
dùng có thể tìm thấy và khơng thể chấp nhận;
Không bị mất một lượng đáng kể các chất dinh dưỡng được liệt kê trên bao bì.
Tùy thuộc hạn sử dụng của sản phẩm mà chia sản phẩm làm ba loại khác nhau
[10]:
Sản phẩm rất dễ hư hỏng (hạn sử dụng khoảng dưới 1 tuần) như cá, thịt, sữa, rau
quả tươi ... Đây là loại thực phẩm có hoạt độ nước cao, độ dinh dưỡng cao nên dễ dàng
bị hư hỏng do vi sinh vật, bên cạnh đó cịn có hư hỏng do enzyme nội tại.
Sản phẩm dễ hư hỏng (hạn sử dụng khoảng 3 tuần) như sữa bột, thịt hun khói,
phomai, bánh quy ... Đây là loại thực phẩm có thể chứa thành phần chất ức chế tự nhiên
hoặc đã qua xử lý nên giảm hoạt độ nước, hoạt độ enzyme, lượng vi sinh vật làm hạn

chế được các hư hỏng và kéo dài hạn sử dụng.
Sản phẩm không hư hỏng (hạn sử dụng khoảng vài tháng đến một năm) như thực
phẩm khơ, thực phẩm đóng hộp, thực phẩm lạnh đông ... Đây là loại thực phẩm được
xử lý triệt để để loại vi sinh vật, enzyme hoặc được bảo quản ở các điều kiện cụ thể để
ức chế enzyme, vi sinh vật gây hư hỏng nên hạn sử dụng khá dài.
1.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hạn sử dụng của sản phẩm
Các yếu tố ảnh hưởng đến hạn sử dụng của sản phẩm có thể được chia làm hai loại
đó là các yếu tố bên trong của sản phẩm và các yếu tố bên ngoài của sản phẩm.
a. Các yếu tố bên trong:
SVTH: Trần Thị Nguyên – 13H2B

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

3


Dự đoán nhanh hạn sử dụng của cá tra fillet đơng lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học

Là các thuộc tính của sản phẩm bao gồm: cấu trúc sản phẩm; bản chất và chất
lượng nguyên liệu; hoạt độ nước (aw); giá trị pH và khả năng đệm; điện thế oxi hóa khử
(Eh); thành phần, hoạt độ enzyme trong bản thân thực phẩm; chất kháng khuẩn [10].
Cấu trúc sản phẩm: Đối với thực phẩm dạng lỏng và dạng sệt thì điều đáng quan
tâm chính là trạng thái sản phẩm. Sự tách pha là một trong các yếu tố quan trọng quyết
định đến hạn sử dụng sản phẩm và sự chấp nhận của người tiêu dùng. Việc sử dụng các
chất ổn định giúp kéo dài hạn sử dụng sản phẩm. Đối với sản phẩm rắn thì độ ẩm và
hương vị sẽ di chuyển giữa các lớp, bay ra môi trường làm thay đổi mùi vị, mất khối
lượng sản phẩm dẫn đến giảm hạn sử dụng của sản phẩm. Việc sử dụng các lớp màng
bao phủ bề mặt và các phương pháp xử lý bề mặt có thể hạn chế tiềm năng hư hỏng.
Chất lượng nguyên liệu tốt: Nếu chất lượng nguyên liệu tốt cùng với quá trình chế
biến, bảo quản vận chuyển đảm bảo thì hạn sử dụng sẽ được kéo dài và ngược lại (hình

1.1) [23].

Hình 1.1. Ảnh hưởng của lượng vi sinh vật ban đầu trong nguyên liệu
đến hạn sử dụng sản phẩm [23]
Nguyên liệu có thể bị nhiễm vi sinh vật, điều này cần phải được chú ý trong q
trình chế biến. Ví dụ, sản phẩm tươi thu hoạch trong điều kiện ngày ẩm ướt thì cần được
rửa sạch. Nếu số lượng các vi sinh vật gây hư hỏng hoặc vi khuẩn gây bệnh xuất hiện
nhiều trong khu vực thu ngun liệu, thì có thể ảnh hưởng đến q trình sản xuất sau
này và do đó ảnh hưởng đến thời hạn sử dụng. Trong trường hợp này, cần xem xét đặt
giới hạn về vi sinh vật đối với nguyên liệu và đảm bảo rằng giới hạn này được đặt cho
trường hợp điều kiện xấu nhất [8].
Hoạt độ nước (aw): là một trong những tính chất quan trọng nhất của thực phẩm
điều khiển sự tăng trưởng của vi sinh vật. Vi sinh vật sử dụng nước đó để tham gia vào
SVTH: Trần Thị Nguyên – 13H2B

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

4


Dự đoán nhanh hạn sử dụng của cá tra fillet đơng lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học

các phản ứng hóa học, sinh hóa và tăng trưởng. Sự phát triển của hầu hết các vi sinh vật
gây hư hỏng thực phẩm bị ức chế ở mức thấp hơn 0,86 [23]. Nếu sản phẩm có hoạt độ
nước cao thì quá trình hư hỏng sẽ xảy ra nhanh hơn nên trong chế biến có thể loại bớt
ẩm để giảm hoạt độ nước nhằm kéo dài hạn sử dụng.
Giá trị pH và khả năng đệm của thực phẩm: Từ lâu phương pháp bảo quản dựa
trên độ pH đã được sử dụng một cách rộng rãi bao gồm việc tăng độ chua của thực phẩm
thơng qua q trình lên men hoặc bổ sung các axit yếu. Vi khuẩn thường phát triển
nhanh hơn giữa các khoảng pH 6,0 - 8,0, nấm men giữa 4,5 - 6,0 và nấm mốc giữa 3,5

- 4,0. Theo đó, giá trị pH thấp là một cách giúp hạn chế đa số vi khuẩn giúp tăng hạn sử
dụng. Bên cạnh đó một đặc tính quan trọng của thực phẩm là khả năng đệm, nghĩa là
khả năng chống lại sự thay đổi pH. Thực phẩm có khả năng đệm thấp sẽ thay đổi pH
một cách nhanh chóng trong phản ứng với các hợp chất có tính axit hoặc kiềm do các vi
sinh vật tạo ra, trong khi thực phẩm có khả năng đệm cao có khả năng chống lại những
thay đổi như vậy [23].
Thành phần và hoạt độ enzyme trong thực phẩm: là một trong các yếu tố quan
trọng ảnh hưởng đến hạn sử dụng sản phẩm. Thực phẩm chứa nhiều enzyme với hoạt
độ cao thì sự hư hỏng sẽ diễn ra nhanh và ngược lại. Có thể hạn chế ảnh hưởng của
enzyme bằng cách bảo quản lạnh hoặc lạnh đơng.
Điện thế oxi hóa khử của thực phẩm (Eh): là khả năng mà nó thu được hoặc mất
điện tử. Giá trị Eh ở đó các vi sinh vật sẽ phát triển xác định xem chúng có cần oxi để
phát triển hay không. Theo giá trị Eh vi sinh vật có thể được phân thành ba nhóm sau:
Nhóm vi sinh vật hiếu khí: +500 đến +300 mV;
Nhóm vi sinh vật kị khí: +100 đến -250 mV;
Nhóm vi sinh vật tùy nghi: +300 đến -100 mV
Eh ảnh hưởng đến các phản ứng oxi hóa, gây mất chất dinh dưỡng, mất vitamin,
gây biến nâu và thay đổi hương vị dẫn đến sự suy thoái của sản phẩm [8]. Mặc dù Eh là
yếu tố đặc biệt quan trọng, tuy nhiên việc kiểm soát an tồn sản phẩm khơng nên chỉ tập
trung vào yếu tố này do việc đo lường của nó bị hạn chế. Thật vậy, các giá trị Eh rất
khác nhau tùy thuộc vào độ pH của thực phẩm, mức độ tăng trưởng của vi sinh vật, điều
kiện đóng gói, áp lực oxi trong môi trường lưu trữ, và các thành phần [23].
Thành phần kháng khuẩn: Sản phẩm thực phẩm có thể chứa các chất có đặc tính
kháng khuẩn được thêm vào thực phẩm làm chất bảo quản. Một số hình thức chế biến
thực phẩm cũng sẽ dẫn đến việc hình thành các chất chống vi khuẩn trong các sản phẩm
thực phẩm bao gồm: q trình xơng khói, q trình lên men ...

SVTH: Trần Thị Nguyên – 13H2B

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

5


Dự đoán nhanh hạn sử dụng của cá tra fillet đơng lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học

b. Các yếu tố bên ngoài:
Các yếu tố tác động đến thành phẩm trong quá trình chế biến, vận chuyển và phân
phối gồm: chế độ thời gian – nhiệt độ và kiểm sốt vi sinh vật trong q trình chế biến;
q trình sản xuất có sử dụng chất bảo quản hay biện pháp ức chế vinh vật; loại bao bì
và thành phần khí quyển trong bao bì; nhiệt độ bảo quản; các điều kiện trong quá trình
phân phối, lưu trữ, bán lẻ và lưu trữ bởi người tiêu dùng.
Chế độ thời gian, nhiệt độ trong quá trình chế biến: Tùy điều kiện xử lý mà sản
phẩm có hạn sử dụng dài hơn hay ngắn hơn, ví dụ các quy trình xử lý nhiệt độ thấp sẽ
chỉ làm mất một số vi khuẩn và nhiều vi khuẩn sẽ tồn tại gây hư hỏng và rút ngắn thời
hạn sử dụng. Nói chung, quá trình xử lý nhiệt độ càng cao thời gian càng dài thì thời
hạn sử dụng càng dài, tuy nhiên cần chú ý đến sự mất dinh dưỡng trong quá trình xử lý.
Chính vì thế cần xác định được đâu là quá trình xử lý nhẹ và quá trình xử lý mạnh để dễ
dàng kiểm sốt. Bên cạnh đó, phương pháp làm mát áp dụng cho các sản phẩm được xử
lý bằng nhiệt cũng ảnh hưởng lớn đến hạn sử dụng [8].
Chất bảo quản hay các biện pháp ức chế vi sinh vật: Các biện pháp xử lý như sấy,
xông khói ... giúp ức chế vi sinh vật gây hư hỏng. Ví dụ nấm mốc và sự phát triển của
vi khuẩn có thể bị ức chế bằng cách giảm độ ẩm. Có thể bổ sung các chất như acid yếu,
đường, muối để ức chế vi sinh vật. Tuy nhiên, chú ý rằng việc loại bỏ, thay thế hoặc
thay đổi các thành phần chất bảo quản có thể cho phép các vi sinh vật phát triển ngay ở
nơi trước đây chúng bị ức chế làm cho thực phẩm nhanh chóng bị hư hỏng, ảnh hưởng
đến hạn sử dụng. Ví dụ, giảm hàm lượng dung dịch giấm; thay đổi loại axit; giảm lượng
muối bổ sung … có thể làm giảm hiệu quả của các rào cản được sử dụng để kiểm soát
vi sinh vật và do đó thay đổi thời hạn sử dụng của một sản phẩm [8].
Loại bao bì và thành phần khí quyển trong bao bì: Bao gói giúp bảo vệ thực phẩm

sau khi chế biến và cịn có thể được sử dụng để kéo dài hạn sử dụng. Ví dụ, đóng gói
chân khơng sẽ làm giảm sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí giúp kéo dài hạn sử dụng
[8].
Nhiệt độ bảo quản: Nhiệt độ bảo quản ảnh hưởng rất lớn đến hạn sử dụng sản
phẩm, lưu trữ đông lạnh sẽ ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật và ức chế enzyme
nên kéo dài hạn sử dụng. Bảo quản lạnh sẽ chỉ làm chậm sinh trưởng và phát triển của
vi sinh vật, một số vi sinh vật hư hỏng và vi khuẩn chịu lạnh sẽ sinh trưởng và phát triển
trong điều kiện ướp lạnh và gây hư hỏng nên hạn sử dụng sẽ kéo dài nhưng không quá
lâu. Sự phát triển của vi sinh vật và hoạt động của enzyme sẽ nhanh hơn rất nhiều khi
lưu trữ ở điều kiện bình thường nên hạn sử dụng của sản phẩm sẽ ngắn nhất [8].
SVTH: Trần Thị Nguyên – 13H2B

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

6


Dự đoán nhanh hạn sử dụng của cá tra fillet đơng lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học

Các điều kiện trong quá trình phân phối, lưu trữ, bán lẻ và lưu trữ bởi người tiêu
dùng: Các điều kiện phân phối, lưu trữ, bán lẻ và lưu trữ tại nhà của người tiêu dùng
không đảm bảo bao gồm nhiệt độ tăng hoặc bị dao động trong quá trình bảo quản, ánh
sáng mặt trời trực tiếp, độ ẩm cao, đóng băng và rã đơng nhiều lần … làm cho sản phẩm
nhanh chóng giảm chất lượng và hư hỏng [8].
Bằng cách hiểu được những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tuổi thọ của
thực phẩm có thể vận dụng các yếu tố này để kéo dài thời hạn sử dụng.
1.1.3. Các bước tiến hành thí nghiệm kiểm tra hạn sử dụng
Gồm có 3 bước cơ bản tiến hành thí nghiệm kiểm tra hạn sử dụng theo phương
pháp mơ hình toán học [5]:
Bước 1: Thiết lập nghiên cứu

- Xác định thành phần sản phẩm
- Xác định chỉ số chất lượng chính: Tức là xác định loại hư hỏng chính hoặc sự suy
giảm chất lượng liên quan đến thực phẩm như các loại vi khuẩn, nấm men, nấm mốc
gây hư hỏng thực phẩm, sự thay đổi cấu trúc, mùi vị hoặc sự xuất hiện các chất khác …
Quyết định hư hỏng nào quan trọng nhất và những thay đổi nào sẽ xảy ra đầu tiên và
mạnh mẽ nhất.
- Xác định liệu có khả năng xảy ra sự bùng phát mầm bệnh trong suốt thời hạn bảo
quản khơng, nếu có thì nên làm thí nghiệm thử thách.
- Nếu sản phẩm có hạn sử dụng lâu như sản phẩm sữa bột, thực phẩm lạnh đơng
… thì nên dùng phương pháp kiểm tra nhanh hạn sử dụng (ASLT).
Bước 2: Tiến hành thí nghiệm, thu thập, phân tích số liệu, xây dựng mơ hình tốn
học cho sự giảm chất lượng
- Chỉ tiêu theo dõi có thể là các thay đổi cảm quan như màu sắc, trạng thái, mùi vị
… các thay đổi hóa học như độ ẩm, độ acid, chỉ số peroxit, hàm lượng histamine … hay
số lượng vi sinh vật. Chỉ tiêu theo dõi phải phản ánh được các hư hỏng chính đã xác
định ở bước 1.
- Số lượng mẫu và cách lấy mẫu phải đảm bảo sự đồng nhất.
- Tiến hành thí nghiệm, thu thập số liệu và xử lý số liệu.
Bước 3: Đặt ra hạn sử dụng cho sản phẩm
- Dựa trên nghiên cứu về hạn sử dụng được thực hiện trong bước 2 cùng với biên
an toàn và lợi nhuận
- Theo dõi hồ sơ khiếu nại của khách hàng
- Nếu trong q trình sản xuất có sự thay đổi lớn về thành phần, ngun liệu,
phương pháp chế biến, đóng gói thì cần lặp lại các kiểm tra hạn sử dụng tương tự.
SVTH: Trần Thị Nguyên – 13H2B

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

7

Dự đoán nhanh hạn sử dụng của cá tra fillet đơng lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học

1.1.4. Các phương pháp xác định hạn sử dụng
a. Phương pháp trực tiếp
Thực phẩm được lưu trữ ở điều kiện giống như điều kiện bảo quản thông thường
khi lưu thông trên thị trường, tiến hành quan sát những thay đổi của chúng trong suốt
quá trình lưu trữ và hạn sử dụng được xác định là khoảng thời gian từ khi bắt đầu lưu
trữ đến khi những thay đổi vượt quá tiêu chuẩn chất lượng quy định. Ưu điểm của
phương pháp này là độ chính xác cao, tuy nhiên rất tốn thời gian và chi phí.
Các điều kiện lưu trữ của thực phẩm thông thường như sau [10]:
Lưu trữ lạnh đông: -18oC
Lưu trữ lạnh: 0 – 5oC, cao nhất là 8oC
Lưu trữ ở nhiệt độ, độ ẩm trung bình: 25oC, 75% RH
Lưu trữ ở nhiệt độ, độ ẩm cao: 38 oC, 90% RH
b. Phương pháp kiểm tra hiệu dụng/điều kiện khắc nghiệt
Trong phương pháp này sản phẩm được luân chuyển qua nhiều môi trường khác
nhau, xác định các hư hỏng xảy ra trong quá trình bảo quản. Phương pháp này chủ yếu
phản ánh sự hư hỏng trong quá trình vận chuyển, phân phối sản phẩm [37].
c. Phương pháp kiểm tra nhanh
Các phương pháp kiểm tra nhanh là các phương pháp xác định nhanh hạn sử dụng
của sản phẩm. Các phương pháp nhanh có ưu điểm là thời gian nhanh, ít tốn kém nhưng
độ chính xác khơng cao. Ngun tắc của phương pháp này là đẩy nhanh tốc độ suy thoái
của sản phẩm [37]: tức là sử dụng các điều kiện khắc nghiệt hơn điều kiện bảo quản như
gia tốc nhiệt, gia tốc ẩm, ánh sáng, vi sinh vật … để đẩy nhanh sự hư hỏng của sản phẩm
nhằm giảm thời gian nghiên cứu.
Có ba phương pháp kiểm tra nhanh với hai hướng phát triển riêng:
Phương pháp dựa vào hạn sử dụng của các sản phẩm tương tự: nhanh chóng,
khơng tốn chi phí tuy nhiên cần lưu ý rằng các sản phẩm tương tự nhưng chỉ với một số
thành phần thay đổi cũng có hạn sử dụng rất khác nhau. Chính vì thế phương pháp này

khơng chính xác [10].
Phương pháp Q: Phương pháp Q cho rằng chất lượng sản phẩm suy thoái theo một
hằng số Qn khi nhiệt độ thay đổi một số nhất định. Với bước thay đổi nhiệt độ thường là
10oC, Qn đôi khi được gọi là Q10. Với giá trị Q10 đã biết, hạn sử dụng có thể được tính
bằng cơng thức:
ts = to .Q10n
Trong đó: ts hạn sử dụng ở điều kiện lưu trữ bình thường, to: hạn sử dụng ở điều
kiện gia tốc nhiệt, n: nhiệt độ gia tốc nhiệt (oC) trừ đi nhiệt độ lưu trữ bình thường (oC)
chia cho 10oC.
SVTH: Trần Thị Nguyên – 13H2B

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

8


Dự đoán nhanh hạn sử dụng của cá tra fillet đơng lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học

Q10 càng cao, hạn sử dụng tính được lại càng dài. Do đó, việc xác định chính xác
giá trị Q10 rất quan trọng.
Bảng 1.1. Các giá trị Q10 cho các điều kiện bảo quản khác nhau [37]
Điều kiện bảo quản

Q10

Có qua sơ chế nhiệt

1÷4

Sấy khơ

2 ÷ 10

Đơng lạnh

3 ÷ 40

Tùy theo loại sản phẩm mà tiến hành lưu trữ ở điều kiện nhiệt độ gia tốc nhất định.
Ví dụ đối với đồ hộp, sốt mayonnaise, dầu tinh luyện … thường tiến hành lưu trữ ở điều
kiện gia tốc nhiệt cao hơn nhiệt độ bảo quản bình thường như 30oC, 40oC.
Bảng 1.2. Các nhiệt độ thường dùng trong phương pháp Q [37]
Phương pháp bảo quản

Điều kiện lưu trữ

Nhiệt độ gia tốc

Đông lạnh

-40 C

-15 ÷ -5oC

Làm lạnh

2 ÷ 4oC

5 ÷ 15oC

Điều kiện thường

22 ÷ 25oC

30 ÷ 45oC

o

Trong q trình lưu trữ tiến hành quan sát những thay đổi của sản phẩm đến khi
sự hư hỏng vượt mức tiêu chuẩn an toàn hoặc vượt mức chấp nhận của người tiêu dùng,
xác định được hạn sử dụng tại điều kiện gia tốc nhiệt sau đó dựa vào cơng thức đưa ra
ở trên để tính ra hạn sử dụng của sản phẩm ở điều kiện bảo quản thông thường.
Việc kiểm tra này chủ yếu được thực hiện dưới hình thức đánh giá cảm quan và
cần có hội đồng chun gia đánh giá cảm quan vì vậy tốn kém chi phí và thời gian đào
tạo chuyên gia đánh giá. Hơn nữa, chỉ tiến hành gia tốc nhiệt nên thời gian có thể kéo
dài hơn so với phương pháp mơ hình tốn học [37].
Phương pháp sử dụng mơ hình tốn học: Tùy thuộc vào loại hư hỏng đặc trưng
của sản phẩm mà tiến hành lựa chọn điều kiện lưu trữ và các chỉ tiêu phân tích phù hợp
như các chỉ tiêu hóa học, hóa sinh, sinh học … Ví dụ: đo chỉ số peroxit để xác định mức
độ oxi hóa của các mẫu giàu lipid, đo độ sụt giảm khối lượng bánh mì lạnh đơng, sự
giảm hàm lượng vitamin C trong sản phẩm nước ép trái cây … [10].
Điều kiện gia tốc ở đây có thể chọn gia tốc nhiệt, gia tốc ánh sáng, gia tốc ẩm …
hoặc có thể sử dụng kết hợp các điều kiện trên để rút ngắn thời gian đánh giá nhưng phải
chú ý đến yếu tố gây hư hỏng để gia tốc cho phù hợp tránh sử dụng vơ ích. Ví dụ đối
với sản phẩm dầu olive thì hư hỏng đặc trưng chính là sự oxi hóa chất béo, yếu tố ảnh
hưởng đến q trình oxi hóa chất béo chủ yếu là nhiệt độ và cường độ ánh sáng nên có
thể sử dụng kết hợp gia tốc nhiệt và gia tốc ánh sáng để tăng quá trình hư hỏng dầu olive.
SVTH: Trần Thị Nguyên – 13H2B

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

9


Dự đoán nhanh hạn sử dụng của cá tra fillet đơng lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học

Trong quá trình lưu trữ, tiến hành theo dõi các chỉ số hư hỏng đặc trưng của sản
phẩm, dựa vào số liệu thực nghiệm đo được và phương trình động học phản ứng đưa ra
mơ hình tốn học xác định hạn sử dụng của sản phẩm [37]. Phương pháp này không cần
hội đồng chuyên gia, không cần thời gian lâu đến mức hư hỏng không chấp nhận được.
Và đây là phương pháp khoa học, dựa vào các thí nghiệm, khảo sát thực nghiệm hồn
tồn khơng phụ thuộc vào cảm quan tâm trạng của người đánh giá nên tính chính xác
cao.
Dạng mơ hình sử dụng nhiều nhất là dạng mơ hình dựa trên phương trình
Arrhenius. Phương trình Arrhenius thường được sử dụng để mô tả tốc độ phản ứng theo
nhiệt độ vì nhiệt độ thường là yếu tố chính gây hư hỏng thực phẩm (Earle và Earle,
2003).
1.1.5. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sử dụng mơ hình tốn học
a. Phương trình động học
Kỹ thuật đơn giản nhất để kiểm tra hạn sử dụng là tiếp cận động học. Để dự đoán
hạn sử dụng của sản phẩm, dữ liệu động học được sử dụng để đánh giá quá trình hư
hỏng phụ thuộc vào thời gian như thế nào [11], [12]. Phương trình động học được biểu

−

diễn như sau:

𝑑[𝐴]
𝑑𝑡

= k.[A]n

(Phương trình 1.1)

Hay phương trình được biểu diễn lại như sau: f(A) = kt
Trong đó : k là hằng tốc độ phản ứng;
t là thời gian;
n là bậc phản ứng;
A là chỉ số yếu tố chất lượng phân tích.
Các yếu tố chất lượng [A] thường là các thơng số hóa học, vật lý, vi sinh hoặc cảm
quan, như mất chất dinh dưỡng hoặc mất mùi vị đặc trưng hoặc hình thành một hương
vị không tốt. Hàm chất lượng f(A) phụ thuộc nhiều vào bậc phản ứng n. Các dạng phản
ứng của hàm chất lượng theo bậc 0, bậc 1, bậc 2, bậc n được trình bày ở bảng 1.4 và
hình 1.2 :
Nếu bậc phản ứng n = 0, f(A) = A – Ao = kt, để tìm k ta biểu diễn phương trình
[A] – t: nồng độ chất phản ứng theo thời gian.
Nếu bậc phản ứng n = 1, f(A) = ln(A) – ln(Ao), để tìm k ta biểu diễn phương trình
ln(A) – t: ln(A) theo thời gian.
Nếu bậc phản ứng n = 2, f(A) = 1/A – 1/Ao = kt để tìm k ta biểu diễn phương trình
dạng 1/[A] – t.
Nếu n = n, f(A) = (1/n – 1).(At1- n – Ao1- n) = kt, để tìm k ta biễu diễn phương trình
dạng (1/n – 1).[ A1- n] theo thời gian [11].
SVTH: Trần Thị Nguyên – 13H2B

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

10


Dự đoán nhanh hạn sử dụng của cá tra fillet đơng lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học

Bảng 1.3. Hàm chất lượng của từng bậc phản ứng
Bậc phản ứng
0
1
2
N (n ≠1)

Hàm chất lượng
A – Ao
ln(A) – ln(Ao)
1/A – 1/Ao
(1/n – 1).(At1- n – Ao1- n)

Hình 1.2. Sự thay đổi nồng độ cơ chất ở các bậc phản ứng khác nhau
Trong phương pháp sử dụng mơ hình tốn học, sản phẩm được lưu trữ ở nhiệt độ
cao hơn nhiệt độ bảo quản thơng thường, sử dụng phương trình Arrhenius mô tả tốc độ
biến đổi các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào chức năng nhiệt độ từ đó xác
định được hạn sử dụng [13].
b. Mơ hình Arrhenius
Mơ hình Arrhenius là một mơ hình cổ điển liên quan đến tốc độ phản ứng hóa học
đối với sự thay đổi nhiệt độ [12], [14].

𝑘 = 𝑘𝑜 exp (−

𝐸𝑎
𝑅𝑇

(Phương trình 1.2)

)

Trong đó: k: hằng số tốc độ phản ứng;
k0: là hằng số phương trình Arrhenius;
Ea: là năng lượng kích hoạt (kJ/mol);
T: là nhiệt độ tuyệt đối (nhiệt độ lưu trữ sản phẩm);
R: là hằng số khí, R = 8,3144 (J/mol K).
Phương trình Arrhenius có thể được biểu diễn theo logarit tự nhiên như sau:

ln 𝑘 = ln 𝑘𝑜 −
Hay:

ln 𝑘 = − (

𝐸𝑎
𝑅

)×

1
𝑇

𝐸𝑎
𝑅𝑇

+ ln 𝑘𝑜

(Phương trình 1.3)
(Phương trình 1.4)

Phương trình có dạng tuyến tính: y = ax + b.

Như vậy, để xác định hạn sử dụng của sản phẩm bằng phương pháp mơ hình tốn
học ta tiến hành như sau:
SVTH: Trần Thị Nguyên – 13H2B

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

11


Dự đoán nhanh hạn sử dụng của cá tra fillet đơng lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học

Lưu trữ mẫu: tiến hành lưu trữ mẫu ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bảo quản thông
thường, sử dụng ít nhất 3 nhiệt độ khác nhau.
Tiến hành các thí nghiệm: xác định chỉ tiêu chất lượng có thể định lượng bằng
phương pháp nhất định để xác định sự biến đổi của nó theo thời gian, tiến hành đo các
chỉ tiêu này của các mẫu lưu trữ ở các nhiệt độ khác nhau tại những thời điểm nhất định.
Xác định hằng số k ở mỗi nhiệt độ lưu trữ: sau khi thu thập số liệu tiến hành vẽ
các đồ thị phương trình bậc 0: [A] – t, bậc 1: ln[A] – t, bậc 2: 1/[A] - t … chọn bậc phản
ứng tương ứng với phương trình có R2 lớn nhất. Khi đó, hằng số k ở mỗi nhiệt độ chính
bằng hệ số góc của phương trình ở nhiệt độ tương ứng trên đồ thị bậc phản ứng đã chọn.
Xác định hằng số kt ở nhiệt độ bảo quản thực tế: vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ

ln 𝑘 = − (

lnk theo 1/T:

𝐸𝑎
𝑅

)×

1
𝑇
1

+ ln 𝑘0

Thu được phương trình có dạng 𝑙𝑛𝑘 = 𝑎 + 𝑏
𝑇

Thay giá trị T (K) là nhiệt độ bảo quản thực tế, tính được k tại nhiệt độ bảo quản
đó.
Tính hạn sử dụng ở nhiệt độ bảo quản thực tế:
Nếu phản ứng bậc 0: 𝑡

=

𝐴1 – 𝐴𝑜
𝑘

[10]

𝐴

Nếu phản ứng bậc 1:

𝑡=

ln (𝐴1)
0

𝑘

[10]

Trong đó: A0 là nồng độ chỉ tiêu phân tích ban đầu;
A1 là nồng độ chỉ tiêu phân tích được phép chấp nhận;
k là hằng số tốc độ phản ứng tại nhiệt độ bảo quản thực tế.
1.2.

Tổng quan về cá tra

1.2.1. Nguồn gốc, đặc điểm, thành phần dinh dưỡng cá tra
a. Nguồn gốc, phân bố
Cá tra (Pangasius hypophthalmus) thuộc họ cá da trơn (Pangasiidae), là loại cá
nước ngọt hoặc nước lợ phân bố chủ yếu ở khu vực sơng Mê Cơng, có mặt ở bốn nước
Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan. Cá tra là một loại cá đặc sản của khu vực sông
Mê kong, phổ biến trong bữa ăn hàng ngày của người dân ở các nước Thái Lan,
Campuchia, Việt Nam.
Ngày nay cá tra cịn nổi tiếng trên tồn thế giới. Sở dĩ được ưa thích như vậy là vì
cá tra có thịt trắng, có mùi vị thơm ngon sau khi chế biến, có nhiều chất dinh dưỡng,
chứa nhiều vitamin A, D, E, các axit béo khơng no đặc biệt thịt cá tra có chứa nhiều
omega 3, DHA và khơng chứa cholesterol. Chính vì sự ưa chuộng cao mà cá tra tự nhiên
SVTH: Trần Thị Nguyên – 13H2B

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

12

Dự đoán nhanh hạn sử dụng của cá tra fillet đơng lạnh bằng phương pháp sử dụng mơ hình tốn học

không đủ cung cấp cho nhu cầu tiêu thụ và nghề nuôi cá tra ra đời để đáp ứng lượng cá
tiêu dùng trong khu vực và xuất khẩu.
Cá tra được nuôi tại các nước như Việt Nam, Thái Lan, Campuchia, Lào, Myanmar
... và được xuất khẩu sang thị trường Mỹ, EU, Hàn Quốc, Trung Quốc … với dạng fillet
đông lạnh. Ở Việt Nam, cá tra được nuôi nhiều ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long.
Cá tra được nuôi trong ao đất hoặc ni bằng hình thức bè nổi.

Hình 1.3. Cá tra được nuôi trên bè nổi ở
đồng bằng sông Cửu Long [35]

Hình 1.4. Ni cá tra trong ao đất ở Đồng
bằng sơng Cửu Long [34]

Hình 1.5. Chế biến fillet cá tra xuất khẩu [35]
b. Đặc điểm sinh học
Cá tra là cá da trơn khơng có vảy, thân dài, dẹp ngang, lưng xám đen, bụng hơi
bạc, miệng rộng, đầu nhỏ vừa phải, mắt tương đối to, có hai đơi râu dài. Vây lưng cao,
có một gai cứng có răng cưa. Vây ngực có ngạnh, bụng có 8 tia phân nhánh, trong khi
các lồi khác có 6 tia. Cá tra sinh sống ở nước ngọt, có thể sống ở nước lợ có nồng độ
muối từ 7 – 10‰, có thể sống ở mơi trường pH > 5, có thể sống ở khoảng nhiệt độ từ
15oC đến 39oC [35].
SVTH: Trần Thị Nguyên – 13H2B

GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan

13