So sánh đặc tính đông khô của một vài loại cá hồi Thái Bình Dương

Nội dung text: So sánh đặc tính đông khô của một vài loại cá hồi Thái Bình Dương

1. TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT . SỐ 70 - 2009 SO SÁNH ĐẶC TÍNH ĐÔNG KHÔ CỦA MỘT VÀI LOẠI CÁ HỒI THÁI BÌNH DƯƠNG COMPARISON OF FREEZE-DRYING PROPERTIES OF A FEW PACIFIC SALMON SPECIES Nguyễn Xuân Duy Trường Đại học Nha Trang TÓM TẮT Đặc tính đông khô của ba loại cá hồi Thái Bình Dương bao gồm Pink Salmon (PS), Sockeye Salmon (SS) và Chum Salmon (CS) đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy có một sự khác nhau về đặc tính đông khô cho ba loại cá hồi trên. Động học tách nước chỉ ra trong 7 giờ đầu của quá trình đông khô, sự tách nước của PS dễ dàng hơn so với SS và CS. Tuy nhiên, từ sau 7 giờ trở đi, sự tách nước hầu như giống nhau và tiệm cận đến giá trị hàm ẩm không đổi khoảng 4,56%. Nghiên cứu về sự thay đổi cấu trúc của sản phẩm trong quá trình đông khô cho thấy Sockeye Salmon có cấu trúc cứng nhất, tiếp đến là Chum Salmon và Pink Salmon. Màu sắc của sản phẩm cũng thay đổi trong quá trình đông khô. Giá trị của màu đỏ (a) và màu vàng (b) có xu hướng giảm trong khi đó màu trắng (L) lại tăng. Từ khóa: đông khô, cấu trúc, tách nước và cá hồi ABSTRACT Freze-drying properties (FDP) of three pacific salmon species including Pink Salmon (PS), Sockeye Salmon (SS), and Chum Salmon (CS) are investigated. Results showed that there was a difference in FDP of three species above. Kinetic dehydration indicated during first 7-hours of freeze- drying (FD), PS’s dehydration was done easier than SS and CS. However, after 7 hours, dehydration was the same and reached approximately 4.56%. Research in textural changes during FD revealed Sockeye Salmon has the biggest hardness, next Chum Salmon and Pink Salmon. Product color changed during FD. a and b value decreased meanwhile L value increased. Keywords: freeze-drying, texture, dehydration and salmon I. GIỚI THIỆU sản phẩm trong quá trình đông khô để kiểm soát quá trình một cách tốt nhất. Mục tiêu của Kỹ thuật làm khô thực phẩm là một quá nghiên cứu này là so sánh đặc tính đông khô trình chế biến lâu đời dùng để bảo quản Thực của ba loại cá hồi Thái Bình Dương (Pink phẩm. Có nhiều phương pháp làm khô thực Salmon, Sockeye Salmon và Chum Salmon) phẩm đã được biết đến. Làm khô bằng không bao gồm động học tách nước, sự thay đổi cấu khí nóng để tách nước cho sản phẩm đã được sử trúc và sự thay đổi màu sắc của sản phẩm trong dụng rộng rãi. Tuy nhiên, chất lượng của sản quá trình đông khô để từ đó kiểm soát quá trình phẩm giảm một cách đáng kể so với nguyên đông khô tốt hơn. liệu ban đầu. Đông khô được biết đến như là một kỹ thuật làm khô thực phẩm dựa vào sự II. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP tách nước bằng sự thăng hoa của các tinh thể NGHIÊN CỨU nước đá trong sản phẩm đông lạnh. Qúa trình Nguyên liệu được mua từ các công ty chế đông khô được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất biến thủy sản địa phương, vận chuyển về trung thấp nên hầu như hạn chế sự hư hỏng do các tâm công nghiệp thủy sản thuộc đại học Alaska phản ứng hóa sinh và vi sinh gây ra. Chất lượng Fairbanks để xử lý fillet, lạng da, bao gói trong sản phẩm được bảo vệ một cách tốt nhất C.Ratti túi PA hút chân không và được cấp đông ở (2001). nhiệt độ – 40oC trong 2,5 – 3 giờ. Sau đó được Tuy nhiên, trong quá trình đông khô cũng bảo quản trong kho - 30oC cho đến khi sử dụng. diễn ra một số biến đổi nhất định đối với sản Các miếng fillet cá hồi không da đông lạnh phẩm. Những biến đổi này có thể dẫn đến một được xử lý cắt thành những miếng nhỏ hình lập số thay đổi nào đó lên thành phẩm cuối cùng. phương, kích thước 5 x 5 x 5 mm ( 1) trong Vấn đề đặt ra là hiểu được những biến đổi của điều kiện lạnh dưới 4oC để tránh các miếng cá 111
2. TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT . SỐ 70 - 2009 bị rã đông. Đông khô được thực hiện trong thiết Hình 1 và 2 thể hiện động học tách nước bị cấp đông Virtis (Freze Drier Virtis, model 50 trong quá trình đông khô. Hình 1 trình bày mối ES, USA) theo phương pháp được mô tả bởi quan hệ giữa hàm ẩm (g nước/100 g chất khô) Duy X. N and others (2008) [3]. của sản phẩm theo thời gian đông khô, còn hình 2 cũng thể hiện mối quan hệ này nhưng đơn vị Nghiên cứu động học của quá trình tách của hàm ẩm là %. Kết quả nghiên cứu về động nước được thực hiện bằng cách lấy sản phẩm ra học tách nước có thể được chia làm ba giai tại những thời điểm nhất định trong quá trình đoạn: giai đoạn 1: trong khoảng 7 giờ đầu; giai đông khô để xác định độ ẩm và hoạt độ nước. đoạn 2: từ 7 – 8,5 giờ và giai đoạn 3 từ 8,5 – 11 Đường cong thể hiện mối quan hệ giữa hàm giờ. Trong giai đoạn đầu, hàm lượng ẩm giảm lượng ẩm và thời gian được dùng để mô tả động rất nhanh. Hàm lượng ẩm của PS giảm nhanh học của quá trình tách nước. Hiệu suất của quá nhất, tiếp đến là SS và cuối cùng là CS. Trong trình bằng tỷ số giữa khối lượng sản phẩm thu giai đoạn này sở dĩ hàm lượng ẩm giảm nhanh được sau khi đông khô với khối lượng ban đầu chóng là bởi vì hàm lượng ẩm của nguyên liệu của sản phẩm trước khi đông khô. Sự thay đổi còn ở mức cao. Hơn nữa, trong giai đoạn này màu sắc của sản phẩm được xác định bằng máy quá trình tách nước được thực hiện trong hai xác định màu Colormeter Minolta CR-300, bước ở nhiệt độ thấp - 40oC và - 30oC kết hợp Japan. Màu sắc được thể hiện bởi ba giá trị L: với áp suất thấp 40 mTorr nên quá trình thăng màu trắng (whiteness), a: màu đỏ (redness) và hoa của các tinh thể nước đá diễn ra rất mạnh. b: màu vàng (yellowness). Tất cả ba đại lượng Đây cũng là giai đoạn tách nước chính trong này không có đơn vị. quá trình đông khô sản phẩm. Điều này còn có Độ ẩm xác định theo phương pháp thể được kiểm chứng thông qua việc quan sát AOAC (1990), hoạt độ nước sử dụng máy đo sự hình thành các tinh thể nước đá bám trên dàn hoạt độ AquaLab, USA. lạnh rất nhiều và dày. Sự khác nhau trong trong Xác định cấu trúc bằng máy đo cấu trúc quá trình tách nước của ba nguyên liệu là PS, Texture Analyser (TA) model TA-HDi, SS và CS có thể là vì có sự khác nhau về thành England. Với các thông số cài đặc như sau: xác phần hóa học và đặc điểm cấu trúc của cơ thịt. định bằng lực nén, cực dò tự động trở về vị trí PS có hàm lượng nước ban đầu thấp nhất, kế ban đầu sau khi thực hiện lực nén, tốc độ cực đến là SS và CS có hàm lượng nước cao nhất ở dò trước khi nén 4 mm/s, tốc độ nén 2 mm/s, mức 70,2; 70,85 và 73,15% theo thứ tự. Ngoài tốc độ di chuyển cực dò sau khi nén xong 4 ra, PS cấu trúc cơ thịt lỏng lẻo hơn SS và CS. mm/s, khoảng cách di chuyển của cực dò 20 Trong suốt giai đoạn đầu tách nước, hàm lượng mm, tải trọng đầu dò 5 kg, trigger type 5g, PSS nước còn lại trong sản phẩm luôn diễn ra theo 200, và đầu dò hình trụ bằng nhựa đường kính đúng thứ tự trên. Điều này có nghĩa là hàm 25 mm. lượng nước còn lại của CS luôn cao hơn hai mẫu còn lại. Tại thời điểm 7 giờ hàm lượng ẩm Các phép thử được thực hiện trong 3 lần của CS, SS và PS theo thứ tự là 30,62; 30,41 và và kết quả cuối cùng được thể hiện là trung 20,62 %. bình của 3 lần lặp lại. Một số phép thử có số lần lặp lại nhiều hơn sẽ được ghi chú riêng. Số liệu Trong giai đoạn hai, sự tách ẩm cũng được phân tích bằng phần mềm Statistica Vol. diễn ra theo đúng quy luật như trong giai đoạn 8.0 (Stasoft Inc., Tulsa, AZ). Kiểm định một nhưng tốc độ bắt đầu chậm lại là bởi vì lúc Turkey’s HSD (p<0,05) được thực hiện sau này hàm lượng ẩm trong nguyên liệu thấp dần và nhiệt độ đông khô lúc này tăng lên từ 10 đến phép phân tích ANOVA để kiểm chứng lại sự o khác nhau của các kết quả thu được với mức tin 30 C vì vậy tốc độ thăng hoa của tinh thể nước cậy 95%. đá diễn ra chậm lại. Ngoài ra, sự tách nước chậm lại trong giai đoạn này còn có thể là do III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO các tinh thể nước đá ở sâu bên trong cấu trúc LUẬN thực phẩm, tập trung ở trung tâm sản phẩm nên 3.1. Động học tách nước cần có thời gian để những tinh thể nước đá này nhận nhiệt và cần có thời gian để dịch chuyển ra bề mặt ngoài của sản phẩm để thực hiện quá 112
3. TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT . SỐ 70 - 2009 trình thăng hoa. Tại thời điểm 8,5 giờ hàm ẩm cứng của sản phẩm tăng dần trong quá trình tương ứng của CS, SS và PS là 7,38; 7,92 và đông khô. Trong giai đoạn từ 0 giờ đến 8 giờ, 8,40%. độ cứng của sản phẩm tăng rất nhanh, từ 42; 49 và 51 g/g lên 3703; 3872 và 4392 g/g đối với Quá trình tách nước gần như đạt bảo hòa PS; SS và CS theo thứ tự. Nhưng sau đó, từ 8 trong giai đoạn ba, hàm lượng ẩm gần như giờ đến 9,5 giờ có một sự khác nhau giữa không giảm nữa và đạt giá trị trung bình 4,56% chúng. Trong khi độ cứng của SS tiếp tục tăng cho cả ba đối tượng nguyên liệu. Điều này bởi và đạt giá trị cực đại 5382 g/g ở 9,5 giờ thì PS vì trong giai đoạn này chủ yếu tách lượng nước và CS có sự dao động lên xuống không ổn định. liên kết còn lại trong sản phẩm, với nhiệt độ Trong giai đoạn này có thể thấy rằng độ cứng dao động trong khoảng 0 đến 25 oC không thể của SS là lớn nhất tiếp đến là CS và PS. Cấu tách triệt để lượng nước liên kết còn lại trong trúc của sản phẩm đạt được tốt nhất trong giai sản phẩm được. Nếu muốn tách lượng nước liên đoạn này. Vì vậy, nên kết thúc quá trình đông kết này cần nâng nhiệt độ và kéo dài thêm thời khô trong giai đoạn này. Từ 9,5 giờ trở đi độ gian tách nước. Tuy nhiên, điều này không khả cứng của cả ba loại cá hồi đền có xu hướng thi vì ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, chi giảm là bởi vì trong giai đoạn này hàm lượng phí năng lượng và kéo dài thời gian FD. ẩm rất thấp khoảng 4,56%, sản phẩm có cấu 3.2. Sự thay đổi cấu trúc trong quá trình trúc xốp và giòn vì vậy độ cứng của sản phẩm đông khô giảm. Không nên kết thúc quá trình đông khô Sự thay đổi về độ cứng và giá trị năng trong giai đoạn này. Những xu hướng trên cũng lượng của sản phẩm trong quá trình đông khô diễn ra tương tự đối với giá trị năng lượng. được thể hiện trong hình 3 và 4. Nhìn chung, độ 280 80 270 Pink salmon Pink salmon 260 Sockeye salmon 75 Sockeye salmon 250 Chum salmon Chum salmon 240 70 hô) 230 65 220 210 60 200 190 ) 55 180 % 170 50 160 O/100g chất k O/100g chất 45 2 150 140 40 130 120 35 110 100 30 90 Hàm ẩm lượng ( 80 25 70 20 60 50 15 Hàm Hàm ẩm lượng H (g 40 30 10 20 10 5 0 0 0 h 7 h 8 h 8.5 h 9 h 9.5 h 9.75 h 10 h 11 h 0 h 7 h 8 h 8.5 h 9 h 9.5 h 9.75 h 10 h 11 h Thời gian đông khô (giờ) Thời gian đông khô (giờ) Hình 1. Động học tách nước trong quá trình đông Hình 2. Động học tách nước trong quá trình đông khô tính theo hàm lượng chất khô khô tính theo % hàm ẩm 6000 Pink salmon 8000 Pink salmon 5500 Sockeye salmon 7500 Sockeye salmon Chum salmon 7000 Chum salmon 5000 6500 4500 6000 g/g) 5500 4000 s ( 5000 3500 4500 3000 4000 2500 3500 3000 2000 2500 Lực (g/g) nén đại cực 1500 2000 1000 Giá trịnén lượng năng 1500 1000 500 500 0 0 -500 -500 0h 7 h 8 h 8.5 h 9 h 9.5 h 9.75 h 10 h 11h 0h 7 h 8 h 8.5 h 9 h 9.5 h 9.75 h 10 h 11h Thời gian đông khô (giờ) Thời gian đông khô (giờ) Hình 3. Sự thay đổi độ cứng trong quá trình FD Hình 4. Sự thay đổi giá trị năng lượng trong quá trình FD * Ghi chú: Mỗi phép thử được thực hiện 20 lần lặp lại và kết quả thể hiện là giá trị trung bình. 113
4. TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT . SỐ 70 - 2009 đều tăng đối với PS, SS và CS tới 8,5 giờ, 3.3. Sự thay đổi màu sắc trong quá trình nhưng sau đó có sự dao động nhẹ nhưng xu đông khô hướng chung là tăng trong quá trình đông khô Trong quá trình đông khô, màu sắc của điều này bởi vì khi đông khô, sản phẩm được sản phẩm bị thay đổi (hình 5, 6 và 7). Đối với tách nước sẽ trở nên trắng hơn. Hình 7 cho màu đỏ (hình 6), SS có giá trị màu đỏ lớn nhất thấy giá trị b giảm đều trong quá trình FD cho đồng thời sự giảm của giá trị này trong quá cả ba nguyên liệu. Tuy nhiên, có một sự tăng trình FD cũng lớn nhất từ 27 xuống 20 sau 7 nhẹ giá trị này đối với PS từ 9,5 giờ trở đi đều giờ trong khi đó PS và CS có sự giảm nhẹ giá này là bởi vì các quá trình làm khô thường làm trị a trong giai đoạn này từ 9,7 và 11,6 xuống cho sản phẩm có xu hưởng chuyển sang màu 8,8 và 8,5 theo thứ tự. Từ 7 giờ trở đi, giá trị a vàng. Còn đối với SS và CS thì sự tăng lên của được giữ ổn định, SS dao động xung quanh giá gái trị b sau 9,5 giờ không rõ ràng. trị 20, PS dao động xung quanh giá trị 8 còn CS là 10. Đối với giá trị L (hình 5), giá trị này 90 Pink Salmon Pink Salmon 80 Sockeye Salmon Sockeye Salmon Chum Salmon Chum Salmon 70 60 50 40 Pink Salmon 30 Sockeye Salmon Chum Salmon 20 10 0 -10 0h 8 h 9 h 9.75 h 11 h 0h 8 h 9 h 9.75 h 11 h 0h 8 h 9 h 9.75 h 11 h 7 h 8.5 h 9.5 h 10 h 7 h 8.5 h 9.5 h 10 h 7 h 8.5 h 9.5 h 10 h Hình 5. Chỉ số màu trắng (L) Hình 6. Chỉ số màu đỏ (a) Hình 7. Chỉ số màu vàng (b) gian đông khô sẽ không hiệu quả vì hàm lượng IV. KẾT LUẬN ẩm trong sản phẩm đã đạt mức bảo hòa, khó Từ kết quả nghiên cứu về động học tách tách thêm ẩm được nữa. nước của ba loài cá hồi Thái Bình Dương cho LỜI CẢM ƠN thấy nên kết thúc quá trình đông khô trong khoảng 9 – 9,5 giờ sẽ cho sản phẩm có chất Xin chân thành cảm ơn tới TS. Chuck lượng tốt nhất. Độ cứng của sản phẩm tăng Crapo, TS. Alexandra Oliveira, School of đáng kể trong giai đoạn đầu của quá trình tách Fishery and Ocean Science, University of nước, sau đó đạt được cấu trúc tốt nhất trong Alaska Fairbanks, USA vì những cố vấn về giai đoạn tiếp theo, nhưng nếu kéo dài thêm chuyên môn, đồng thời gửi lời cảm ơn tới thời gian tách nước sang giai đoạn ba thì độ FITC, University of Alaska Fairbanks, USA đã cứng giảm, sản phẩm bị giòn và tăng chi phí tạo điều kiện cho tôi thực hiện nghiên cứu này. năng lượng. Hơn nữa, việc kéo dài thêm thời TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Alejandro Marabi and I Sam Saguy; Effect of porosity on rehydration of dry food particulates; Journal of the Science of Food and Agriculture 84: 1105-1110, 2004. 2. C. Ratti; Hot air and freeze-drying of high-value foods: A review; Journal of Food Engineering 49: 311-319, 2001. 114
5. TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT . SỐ 70 - 2009 3. Duy Xuan Nguyen, Charles A. Crapo and Alexandra C.M. Oliveira; Development of freeze dried product from Alaska pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) fillets; Institute of Food Technology 2009 presentation, California, USA 2008. 4. Edinara Adelaide Boss, Rubebs Maciel Filho, Eduardo Coselli Vasco de Toledo (2004); Freeze drying process: real time model and optimization; Chemical Engineering and Processing 43: 1475-1485, 2004. 5. Eikevik, T.M., Strommen, I., Alves-Filho, O., Hemmingsen, A.K.T.; Effect of operating conditions on atmospheric freeze dried Cod fish; IADC 2005-3nd Inter-American Drying Confrence, August 21-23, 2005. 6. Hayashi Y., Kobayyashi N., Katayama K.; Characteristics of vacuum freeze-drying; Heat transfer, Japanese research Vol.2, Issue 1, 71-80, 1973. 7. Jun Xiang, Jeffery M. Hey, Volker Liedtke, D.Q. Wang; Investigation of freeze-drying sublimation rates using a freeze–drying microbalance technique; International journal of pharmaceutics 279 (2004) 95-105, 2004. 8. Jose I. Lombrana, Carlos De Elvira & Maria C. Villaran; Analysis of operating strategies in the production of special foods in vials by freeze drying; International Journal of Food Science and Technology 1997, 32, 107-115, 1997. 9. Jan Stawczyk amd others; Kinetics of atmospheric freeze-drying of apple; Transp Porous Med 2007 66: 159-172, 2007. 10. Joseph Haddad and others; A study of dehydration of fish using successive pressure drop (DDS) and controlled instantanceous pressure drop (DIC); Drying Technology Vol. 22, No. 3, pp.457- 478, 2004. 11. Laetitia Meda and Cristina Ratti; Rehydration of freeze-dried strawberries at varying temperatures; Journal of Food Process Engineering 24: 233-246, 2005 . 12. M. K. Krokida, V. T. Karathanos 8: Z. B. Maroulis; Effect of freeze-drying conditions on shrinkage and Porosity of Dehydrated Agricultural Products; Journal of Food Engineering 35, 369-380, 1998. Địa chỉ liên hệ: Nguyễn Xuân Duy - Email: duy.ntu.edu@gmail.com Bộ môn Công Nghệ Chế Biến Thủy sản, Khoa Chế Biến Trường Đại học Nha Trang 115