i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

ĐÀO TRỌNG HIẾU

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI THÀNH PHẦN HOÁ HỌC,
TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP NÂNG CAO
CHẤT LƯỢNG CÁ CƠM SĂNG (Spratelloides gracilis)
SẤY HỒNG NGOẠI XUẤT KHẨU

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

KHÁNH HÒA - 2012


ii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

ĐÀO TRỌNG HIẾU

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI THÀNH PHẦN HOÁ HỌC,
TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP NÂNG CAO
CHẤT LƯỢNG CÁ CƠM SĂNG (Spratelloides gracilis)
SẤY HỒNG NGOẠI XUẤT KHẨU
Chuyên ngành: Công nghệ chế biến thủy sản
Mã số:


Công nghệ thực phẩm, Bộ môn Kỹ thuật nhiệt lạnh, Khoa Đào tạo Sau đại học
trường Đại học Nha Trang; Viện Nghiên cứu Hải sản; Cục Chế biến, Thương mại
Nông lâm thủy sản và Nghề muối.
3. TS. Phạm Đức Việt - Viện Cơ điện nông nghiệp sau thu hoạch; ThS.
Nguyễn Thị Bích Thủy, ThS Lê Thanh Long - Trường Đại học Nông lâm Huế;
TSKH. Lê Văn Hoàng - Đại học Đà Nẵng; TS. Vũ Hồng Sơn - Đại học Bách khoa
Hà Nội; ThS. Bùi Văn Tú - Đại học Sao Đỏ, ThS. Nguyễn Hương Thảo - Viện
Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II,…
4. Công Ty TNHH Đại Thuận Phát – Hải Phòng, Doanh nghiệp tư nhân
Chín Tuy – Nha Trang.
5. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với toàn thể gia đình tôi,
đây là nguồn động viên mãnh liệt nhất, giúp đỡ tôi cả về vật chất và tinh thần, giúp
tôi khắc phục và vượt qua mọi khó khăn trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để
hoàn thành luận án này.
Khánh Hòa, năm 2012
Tác giả luận án

Đào Trọng Hiếu


iii

MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ..................................................... vi
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... viii
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. xi
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
Chương 1. TỔNG QUAN ...........................................................................................4

2.3. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM .....................................................................48
2.3.1. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát .....................................................................48
2.3.2. Bố trí thí nghiệm phân tích nguyên liệu cá cơm săng .............................49
2.3.3. Bố trí thí nghiệm nghiên cứu sự biến đổi chất lượng cá cơm sấy bằng bức
xạ IR chọn lọc ....................................................................................................50
2.3.4. Thực nghiệm tối ưu hóa các thông số kỹ thuật trong quá trình sấy cá cơm
săng bằng IR chọn lọc........................................................................................53
2.3.5. Quy trình công nghệ sấy cá cơm bằng không khí nóng (KKN) ..............54
2.3.6. Quy trình công nghệ phơi cá cơm ...........................................................54
2.3.7. Bố trí thí nghiệm đánh giá, so sánh chất lượng cá cơm săng làm khô bằng
các phương pháp khác nhau (IR, KKN, PN) .....................................................55
2.4. THIẾT BỊ, HÓA CHẤT PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU ....................................56
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................57
3.1. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MỘT SỐ THÀNH PHẦN HÓA HỌC, TÍNH
CHẤT VẬT LÝ VÀ VI SINH VẬT CỦA NGUYÊN LIỆU CÁ CƠM SĂNG ...57
3.1.1. Kết quả phân tích một số thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu cá
cơm săng ............................................................................................................57
3.1.2. Kết quả phân tích cấu trúc cơ thịt của nguyên liệu cá cơm săng.............61
3.1.3. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vi sinh vật của nguyên liệu cá cơm
săng ....................................................................................................................62
3.2. BIẾN ĐỔI MỘT SỐ THÀNH PHẦN HÓA HỌC, TÍNH CHẤT VẬT LÝ,
CẢM QUAN VÀ VI SINH CỦA CÁ CƠM SĂNG KHI SẤY IR CHỌN LỌC .63
3.2.1. Biến đổi về thời gian sấy cá cơm bằng IR chọn lọc (Y1) ........................63
3.2.2. Biến đổi kết cấu cơ thịt (Y2) ....................................................................71
3.2.3. Biến đổi khả năng hút nước trở lại (Y3) ..................................................74
3.2.4. Biến đổi hàm lượng protein tổng số (Y4) ................................................79


v


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
ANOVA

ANalysis Of Variance: Phân tích phương sai

ASEAN

Association of Southeast Asian Nations: Hiệp hội các quốc gia Đông
Nam Á

BXHN

Bức xạ hồng ngoại

CBTS

Chế biến thủy sản

CFU

Colony-Forming Unit: Số đơn vị khuẩn lạc

Chế độ sấy Bao gồm các thông số kỹ thuật trong công đoạn sấy: Khoảng cách chiếu
bức xạ, nhiệt độ sấy và tốc độ gió.
CLCQ

Chất lượng cảm quan

CS


k

Khoảng cách chiếu bức xạ hồng ngoại (cm)

KKN

Không khí nóng

mg/100g

Số mg chất trong 100g mẫu thử

MIR

Middle Infrared: Hồng ngoại sóng trung

MS

Mean of Square: Phương sai hay số bình quân củ tổng bình phương sai
lệch (SS)

MUFA

Mono-Unsaturated Fatty Acid: Axit béo có một nối đôi

N

Số thí nghiệm

NIR

Residual

Sai số do ngẫu nhiên

SFA

Saturated Fatty Acid: Axit béo no (bão hòa)

SS

Sum of Square: Tổng bình phương của mức động (sai lệch) giữa các giá
trị quan sát của Y (ký hiệu là Yi) và giá trị bình quân của chúng

t

Nhiệt độ sấy (oC)

TCVN

Tiêu chuẩn quốc gia

TN

Thí nghiệm

Total

Tổng cộng

t-stat


Biến mã Nhiệt độ sấy

X3

Biến mã Tốc độ gió

Yi

Với (i = 1 ÷ 11): Các hàm mục tiêu


viii

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của cá cơm săng nguyên liệu ....................................9
Bảng 1.2. Thành phần của các axit amin của cá cơm săng .........................................9
Bảng 1.3. Dải bước sóng hấp thụ IR của các nhóm chất và thành phần trong thực
phẩm ..........................................................................................................................16
Bảng 1.4. Sự khử hoạt tính các vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm bằng nhiệt
bức xạ IR ...................................................................................................................23
Bảng 1.5. Độ sâu thâm nhập của NIR (0,75 – 1,4 µm) vào trong sản phẩm thực
phẩm ..........................................................................................................................27
Bảng 1.6. Ảnh hưởng của IR đến chất lượng dinh dưỡng của các sản phẩm thực
phẩm ..........................................................................................................................34
Bảng 2.1. Điều kiện thí nghiệm được chọn ..............................................................51
Bảng 2.2. Ma trận quy hoạch thực nghiệm và số lượng thí nghiệm sấy cá cơm săng
bằng IR chọn lọc .......................................................................................................52
Bảng 3.1. Một số thành phần hóa học của nguyên liệu cá cơm săng .......................57

độ sấy khác nhau .......................................................................................................87
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hàm lượng lipit tổng số của sản
phẩm cá cơm săng khô sấy bằng IR chọn lọc ...........................................................88
Bảng 3.19. Kết quả phân tích phương sai ANOVA cho chỉ tiêu Hàm lượng lipit
tổng số của sản phẩm cá cơm săng sấy IR chọn lọc .................................................90
Bảng 3.20. Kết quả phân tích hàm lượng PUFA ở các chế độ sấy khác nhau..........91
Bảng 3.21. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hàm lượng PUFA của sản phẩm cá
cơm săng sấy bằng IR chọn lọc.................................................................................92
Bảng 3.22. Kết quả phân tích phương sai ANOVA của hàm lượng PUFA của sản
phẩm cá cơm săng sấy IR chọn lọc ...........................................................................94
Bảng 3.23. Kết quả phân tích chỉ tiêu NH3 của sản phẩm cá cơm khô ở các chế độ
sấy khác nhau ............................................................................................................95
Bảng 3.24. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hàm lượng NH3 của sản phẩm cá
cơm săng sấy IR chọn lọc .........................................................................................96
Bảng 3.25. Kết quả phân tích phương sai ANOVA của hàm lượng NH3 của sản
phẩm cá cơm săng sấy IR chọn lọc ...........................................................................98


x

Bảng 3.26. Kết quả phân tích hàm lượng histamin của sản phẩm cá cơm ở các chế
độ sấy khác nhau .....................................................................................................100
Bảng 3.27. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hàm lượng histamin của sản phẩm
cá cơm săng sấy bằng IR chọn lọc ..........................................................................100
Bảng 3.28. Kết quả phân tích phương sai ANOVA của hàm lượng histamin của sản
phẩm cá cơm săng sấy IR chọn lọc .........................................................................102
Bảng 3.29. Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm cá cơm khô ở các
chế độ sấy khác nhau...............................................................................................104
Bảng 3.30. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến chất lượng cảm quan của sản phẩm
cá cơm săng sấy IR chọn lọc ...................................................................................104

Hình 1.8. Sự chuyển động của nguyên tử khi nước hấp thụ năng lượng IR ............30
Hình 1.9. Hình dạng cấu tạo của thanh gốm phát IR giải tần hẹp chọn lọc..............30
Hình 1.10. Gốm hấp thụ năng lượng của miền phổ rộng (dây điện trở, thạch anh) và
chuyển hóa năng lượng có miền phổ hẹp (chọn lọc) ................................................31
Hình 1.11. Quá trình quang hóa hấp thụ năng lượng ................................................32
Hình 2.1. Cá cơm săng - Spratelloides gracilis (Temminck & Schlegel, 1846) ......44
Hình 2.2. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát.......................................................................48
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm phân tích một số chỉ tiêu chất lượng của nguyên
liệu cá cơm săng ........................................................................................................49
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu sự biến đổi chất lượng của cá cơm
săng sấy bằng IR chọn loc .........................................................................................50
Hình 2.5. Sơ đồ thực nghiệm tìm chế độ sấy tối ưu cá cơm săng bằng bức xạ IR
chọn lọc .....................................................................................................................53
Hình 2.6. Sơ đồ quy trình công nghệ sấy cá cơm săng bằng không khí nóng ..........54
Hình 2.7. Sơ đồ quy trình công nghệ phơi cá cơm săng ...........................................54
Hình 2.8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm phân tích, so sánh các chỉ tiêu chất lượng của cá
cơm săng được làm khô bằng các phương pháp khác nhau ......................................55
Hình 3.1. Cấu trúc cơ thịt của cá cơm săng nguyên liệu...........................................61
Hình 3.2. Thời gian sấy cá cơm đến độ ẩm yêu cầu (20±2%) theo các chế độ sấy
khác nhau...................................................................................................................64


xii

Hình 3.3. Các biểu đồ thể hiện mức độ ảnh hưởng và mối tương quan giữa các yếu
tố đến thời gian sấy ...................................................................................................66
Hình 3.4. Biến đổi độ ẩm và tốc độ sấy của cá cơm săng khô theo các chế độ sấy .69
Hình 3.5. Kết cấu tổ chức cơ thịt của cá cơm săng khô theo các chế độ sấy...........73
Hình 3.6. Biểu đồ thể hiện mức độ ảnh hưởng và mối tương quan giữa các yếu tố
đến khả năng hút nước trở lại của sản phẩm .............................................................77

Hình 3.22. Tỷ lệ gẫy đầu vỡ miếng của cá cơm làm khô theo các phương pháp khác
nhau .........................................................................................................................125
Hình 3.23. Điểm chất lượng cảm quan của sản phẩm cá cơm được làm khô bằng các
phương pháp khác nhau ..........................................................................................126
Hình 3.24. Hình ảnh cá cơm săng sau khi luộc/hấp (a), Sản phẩm cá cơm khô PN
(b), sấy bằng KKN (c), sấy bằng IR (d) ..................................................................128


1

MỞ ĐẦU
Việt Nam là một nước có điều kiện tự nhiên hết sức thuận lợi cho việc khai
thác, nuôi trồng thuỷ sản phục vụ đời sống và chế biến xuất khẩu. Ngành Thuỷ sản
Việt Nam liên tục tăng trưởng trong những năm qua, đã đóng góp khoảng 4% GDP
cho nền kinh tế quốc dân và chiếm tỷ trọng 19,8% trong cơ cấu GDP nông, lâm,
thuỷ sản. Tốc độ tăng trưởng kim ngạch xuất khẩu thuỷ sản đạt từ 10-15%/năm.
Thủy sản xuất khẩu Việt Nam đã và đang đứng vững trên trường quốc tế, thuộc vào
tốp 10 nước xuất khẩu thủy sản hàng đầu thế giới với kim ngạch xuất khẩu đạt trên
6,1 tỷ USD vào năm 2011, định hướng đến năm 2020 đạt 10 tỷ USD [11].
Các mặt hàng thủy sản xuất khẩu của Việt Nam chủ yếu là thủy sản đông
lạnh và thủy sản khô. Tuy tỷ trọng xuất khẩu khá nhỏ (3,77% năm 2009) song sản
phẩm thủy sản khô vẫn có nhiều tiềm năng để phát triển. Theo số liệu thống kê của
Tổng cục Hải quan, xuất khẩu thủy sản khô năm 2009 đạt gần 43.000 tấn, với giá trị
trên 160 triệu USD. Trong đó, cá cơm khô chiếm sản lượng lớn nhất, đạt trên
14.000 tấn đem lại giá trị trên 23 triệu USD. Định hướng đến 2015 xuất khẩu thủy
sản khô đạt 60.000 tấn với giá trị 250 triệu USD và đến 2020 là 80.000 tấn, đạt giá
trị 340 triệu USD [11].
Tuy nhiên về công nghệ chế biến thuỷ sản khô hiện nay của nước ta đặc biệt
đối với mặt hàng cá cơm khô – mặt hàng có tỷ trọng về sản lượng lớn nhất trong cơ
cấu thủy sản khô xuất khẩu của Việt Nam chủ yếu vẫn được làm khô bằng phương

tham khảo và giảng dạy trong chuyên ngành chế biến thực phẩm. Đưa ra được một
phương pháp sấy mới cho các doanh nghiệp chế biến thủy sản khô của Việt Nam,
góp phần vào công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa quá trình sản xuất, nâng cao
chất lượng, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và hiệu quả kinh tế cho sản phẩm
thủy sản khô.
Mục tiêu của luận án là nghiên cứu sự biến đổi một số tính chất vật lý, thành
phần hóa học, tính chất cảm quan và vi sinh của cá cơm săng trong quá trình sấy IR
chọn lọc dưới tác động của các yếu tố: khoảng cách chiếu IR, nhiệt độ sấy và tốc độ
gió. Từ đó tối ưu hóa các điều kiện công nghệ (chế độ sấy) cho phù hợp, đề xuất
được quy trình công nghệ sấy cá cơm bằng IR chọn lọc đảm bảo chất lượng, an toàn
thực phẩm và hiệu quả kinh tế.


3

Để đạt được mục tiêu nêu trên, nội dung nghiên cứu của luận án gồm có:
1. Xác định một số thành phần hóa học cơ bản (độ ẩm, protein, axit amin,
axit béo, lipit, tro, NH3, histamin), tính chất vật lý (cấu trúc cơ thịt), vi sinh vật (8
chỉ tiêu) của nguyên liệu cá cơm săng tươi;
2. Nghiên cứu sự biến đổi của một số thành phần hoá học (độ ẩm, protein,
lipit, axit amin, axit béo, NH3, histamin); tính chất vật lý (cấu trúc cơ thịt, khả năng
hút nước trở lại); các chỉ tiêu cảm quan (tổng điểm chất lượng cảm quan) và vi sinh
(tổng vi khuẩn hiếu khí) của cá cơm trong quá trình sấy bằng IR chọn lọc;
3. Thực nghiệm tối ưu hóa, xác định các thông số sấy (khoảng cách chiếu IR,
nhiệt độ và tốc độ gió) thích hợp và xây dựng quy trình công nghệ sấy cá cơm săng
bằng IR chọn lọc;
4. So sánh chất lượng sản phẩm cá cơm săng sấy bằng IR chọn lọc với một
số phương pháp khác (phơi nắng, sấy bằng không khí nóng) thông qua các chỉ tiêu
hóa học (độ ẩm, protein, lipit, tro, axit amin, axit béo, NH3, histamin); vật lý (cấu
trúc cơ thịt, tỷ lệ hút nước trở lại, tỷ lệ gẫy đầu vỡ miếng); cảm quan (tổng điểm

thủy sản truyền thống không ngừng tăng trưởng trong giai đoạn 2001-2010 cả về
sản lượng và giá trị. Các sản phẩm thủy sản truyền thống có thể chia thành các
nhóm: thủy sản khô, nước mắm, mắm tôm, mắm các loại, sứa và các sản phẩm khác
(cá muối, tôm chua, cá hấp, chả mực, chả cá, ...) với tổng sản lượng năm 2010 đạt
trên 330 nghìn tấn mang lại giá trị trên 7.300 tỷ đồng. Các sản phẩm này chủ yếu
được tiêu thụ nội địa (94%) còn lại là xuất khẩu (Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn, 2010).


5

Tổng năng lực chế biến thủy sản của Việt Nam hiện nay khoảng 2,5 triệu tấn
sản phẩm/năm, tương ứng với nhu cầu nguyên liệu khoảng 5 triệu tấn/năm. Tuy
nhiên, trong điều kiện hiện nay thì các cơ sở chế biến mới đạt hiệu suất sử dụng
bình quân toàn quốc khoảng 50% công suất thiết kế (Cục Chế biến, Thương mại
nông lâm thủy sản và nghề muối - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn).
1.1.2. Chế biến, tiêu thụ thủy sản khô
Hiện nay trên địa bàn cả nước có trên 90 cơ sở quy mô công nghiệp và trên
1.850 cơ sở có quy mô nhỏ và hộ gia đình tham gia sản xuất, chế biến thủy sản khô
phục vụ tiêu dùng nội địa và xuất khẩu. Các mặt hàng thủy sản khô chủ yếu là: Cá
cơm khô, cá chỉ vàng khô, cá khô các loại khác, mực khô, mực nướng, ruốc khô các
loại và tôm khô. Trong đó, mặt hàng cá cơm là mặt hàng chiếm tỷ trong lớn nhất
trong cơ cấu mặt hàng thủy sản khô của Việt Nam hiện nay.
Theo số liệu thống kê của Tổng cục Hải quan, xuất khẩu thủy sản khô năm
2009 đạt gần 43.000 tấn, với giá trị trên 160 triệu USD, tăng 31,2% về lượng và
9,9% về giá trị so với năm 2008. Với giá trung bình đạt 3,49 USD/kg.
13,8%

16,7%