Dự đoán nhanh hạn sử dụng của Fillet cá tra lạnh đông bằng phương pháp mô hình toán học
HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY
ISSN 2588-1256
Vol. 3(3) – 2019:1520-1528
DỰ ĐOÁN NHANH HẠN SỬ DỤNG CỦA FILLET CÁ TRA LẠNH ĐÔNG BẰNG
PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH TOÁN HỌC
Nguyễn Thị Trúc Loan*, Trần Thị Nguyên, Trần Thị Hoài Thu
*Liên hệ tác giả:
Nguyễn Thị Trúc Loan
Email:
TÓM TẮT
Trong nghiên cứu này, phương pháp mô hình toán học được sử dụng
để dự đoán nhanh hạn sử dụng của fillet cá tra lạnh đông. Cá tra tươi
sau khi mua về tiến hành fillet, rửa sạch, cho vào các túi nilon, kéo zip,
để lạnh đông ở -25 °C trong vòng 6 giờ, sau đó bảo quản ở 3 mức nhiệt
độ -3, -8, -13°C để theo dõi sự hư hỏng của sản phẩm thông qua việc đo
mức độ oxy hóa chất béo và phần trăm khối lượng sụt giảm của sản
phẩm theo chu kỳ 7 ngày/lần. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự sụt giảm
khối lượng mới là nguyên nhân gây hư hỏng chính cho sản phẩm. Phần
trăm khối lượng sụt giảm tuân theo phản ứng bậc 0 của phương trình
Arrhenius với năng lượng hoạt hóa Ea = 36,315 kJ/mol, hằng số tốc độ
Trường Đại học Bách khoa,
Đại học Đà Nẵng
Nhận bài: 08/03/2019
Chấp nhận bài: 31/05/2019
Từ khóa: Cá tra lạnh đông,
Chỉ số peroxide, Phần trăm
khối lượng sụt giảm, Dự
đoán hạn sử dụng, Phương
trình Arrhenius
phản ứng (k) là một hàm của nhiệt độ (T) thể hiện bởi phương trình:
ln푘 = −4353,6 1 + 16,985, R2 = 0,98. Hạn sử dụng của fillet cá tra
푇
°
lạnh đông bảo quản ở -20 C được tính bằng phương trình bằng 3,2
tháng phù hợp với hạn sử dụng thực tế.
vậy thời gian để xác định hạn sử dụng sẽ
kéo dài (nhất là đối với các sản phẩm khó
hư hỏng) và công ty sẽ mất khả năng cạnh
khi không thể nhanh chóng tung sản phẩm
ra thị trường.
1. MỞ ĐẦU
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
(Phimolsiripol và Suppakul, 2016). Sau khi
hết thời gian đó thì sản phẩm không được
phép lưu thông, mua bán (Government,
2016). Thực phẩm có giữ được chất lượng
tốt trong thời gian sử dụng và có được người
tiêu dùng chấp nhận hay không phụ thuộc
vào việc hạn sử dụng của sản phẩm có được
xác định đúng hay không (Government,
2016).
Có nhiều phương pháp dự đoán
nhanh hạn sử dụng (accelerate test) của sản
phẩm thực phẩm bao gồm: Phương pháp
dựa trên hạn sử dụng của sản phẩm tương tự
(Phimolsiripol và Suppakul, 2016); Phương
pháp gia tốc nhiệt (Q10): lưu trữ sản phẩm
ở điều kiện gia tốc nhiệt cao hơn nhiệt độ
bảo quản bình thường với bước thay đổi
nhiệt độ là 10°C và tiến hành đánh giá cảm
quan (Phimolsiripol và Suppakul, 2016);
Phương pháp mô hình toán học: sản phẩm
được lưu trữ ở điều kiện khắc nghiệt tương
tự như phương pháp gia tốc nhiệt nhưng lựa
chọn các chỉ tiêu phân tích phù hợp để đánh
giá (chỉ tiêu hóa học, vật lý, vi sinh vật, v.v)
(Phimolsiripol và Suppakul, 2016).
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 nhất
(Phimolsiripol và Suppakul, 2016). Theo
đó, sản phẩm được lưu trữ trong điều kiện
bảo quản khuyến cáo để theo dõi cho đến
khi sản phẩm hư hỏng hoàn toàn, rồi căn cứ
vào đó để đưa ra hạn sử dụng thực tế. Như
Việc xác định hạn sử dụng của sản
phẩm bằng phương pháp mô hình toán học
1520
Nguyễn Thị Trúc Loan và cs.
TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NÔNG NGHIỆP
ISSN 2588-1256
Tập 3(3) – 2019: 1520-1528
cho kết quả nhanh, không cần thực hiện đến
khi sản phẩm hư hỏng hoàn toàn, cũng như
không cần thực hiện đánh giá cảm quan. Do
đó, phương pháp này có nhiều ưu điểm như
tiết kiệm thời gian, chi phí và đang được
nghiên cứu bởi nhiều nhà khoa học trên thế
giới. Trong khi đó, Việt Nam chưa có
nghiên cứu nào về dự đoán nhanh hạn sử
dụng của thực phẩm bằng phương pháp mô
hình toán học.
2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu và phương
pháp lưu mẫu phân tích
Cá tra tươi nguyên con được thu mua
tại chợ Túy Loan, Hòa Phong, Hòa Vang,
Đà Nẵng, tiến hành fillet cá, rửa sạch và để
ráo. Định lượng theo yêu cầu của 2 phép đo:
- Đối với mẫu đo phần trăm khối
lượng sụt giảm thì mỗi mẫu cân nặng 100 g
(Phimolsiripol và cs., 2011)
Cá tra (Pangasius hypophthalmus) -
một trong những sản phẩm thủy sản xuất
khẩu chủ lực của Việt Nam - là loại cá nước
ngọt hoặc nước lợ thuộc họ cá da trơn. Thịt
cá giàu dinh dưỡng, chứa nhiều axit béo
không no (Omega 3, DHA) chiếm khoảng
50,2 - 53,8% so với tổng lượng chất béo
(Men và cs., 2005), đặc biệt cá tra không
chứa cholesterol giúp giảm các bệnh liên
quan đến tim mạch và tốt cho hoạt động của
não bộ (Thủy và cs., 2017).
- Đối với mẫu cho phép đo mức độ
oxy hóa chất béo thì cân mỗi mẫu có khối
lượng 150 g (kết quả thử nghiệm để chiết ra
đủ lượng chất béo từ mẫu cá tra lạnh đông
cần để đo chỉ số peroxide).
Hàm lượng lipid cao trong sản phẩm
thực phẩm thường là nguyên nhân chính
cho mọi biến đổi hư hỏng xảy ra trong quá
trình bảo quản (Guimarães và cs., 2016;
Phimolsiripol và cs., 2011), tuy nhiên sự
thăng hoa làm hao hụt khối lượng lại là
nguyên nhân hư hỏng chính của các sản
phẩm lạnh đông như thịt (Campañone và
cs., 2002), pizza (Childers và Kayfus,
1982), bánh mì lạnh đông (Phimolsiripol và
cs., 2011). Hàm lượng lipid trong thịt cá tra
khá cao nhưng lại bảo quản ở điều kiện lạnh
đông là cơ sở để chúng tôi thực hiện nghiên
cứu “Xác định nhanh hạn sử dụng của fillet
cá tra lạnh đông bằng phương pháp mô hình
toán học” nhằm tìm ra nguyên nhân hư hỏng
chính của sản phẩm này, đồng thời khảo sát
tính chính xác và khả năng áp dụng của
phương pháp này trong thực tiễn giúp cho
các nhà sản xuất tiết kiệm thời gian, chi phí
đồng thời hướng tới nghiên cứu dự đoán
nhanh hạn sử dụng của các sản phẩm thực
phẩm khác.
Hình 1. Các mẫu cá sau khi lạnh đông
Các mẫu sau định lượng được bao gói
bằng túi nilon có zip kéo, đem lạnh đông ở
tủ lạnh có nhiệt độ -25 oC trong 6 h (hình 1).
Sau khi lạnh đông kết thúc, chuyển các mẫu
vào bảo quản trong 3 tủ lạnh với nhiệt độ
°
cài đặt ở -3 C, -8 °C, -13 °C tương đương
270K, 265K và 260K (Tsironi và cs., 2009)
để theo dõi các chỉ tiêu chất lượng nhằm dự
đoán hạn sử dụng.
Tủ lạnh trong nghiên cứu này được
mượn ở các hộ gia đình nhằm phản ánh
đúng nhất quá trình lưu trữ mẫu của người
tiêu dùng giúp tăng tính chính xác của
phương pháp dự đoán hạn sử dụng
(Corradini và Peleg, 2007).
Đối với sản phẩm có hạn sử dụng > 3
tháng hoặc lên tới 1 năm có thể lấy mẫu theo
tuần hoặc theo tháng (Phimolsiripol và
Suppakul, 2016). Ở đây, chúng tôi tiến hành
1521
HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY
ISSN 2588-1256
Vol. 3(3) – 2019:1520-1528
E
a
lấy mẫu theo tuần trong thời gian 7 tuần vào
các ngày thứ 0, 7, 14, 21, 28, 35, 42 và 49.
k = k0e− hay ln k = ln k 0 −
Ea
1
RT
RT T
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Trong đó: k0 là hằng số phương trình
Arrhenius, Ea: là năng lượng hoạt hóa
(kJ/mol), T: là nhiệt độ tuyệt đối (nhiệt độ
lưu trữ sản phẩm, K), R: là hằng số khí, R
= 8,3144 (J/mol K) (Phimolsiripol và
Suppakul, 2016).
2.2.1. Phương pháp xác định nhanh hạn sử
dụng bằng mô hình toán học
Nguyên tắc của phương pháp này là
chọn lựa một chỉ tiêu chất lượng của sản
phẩm để kiểm tra, đánh giá sự biến đổi của
sản phẩm theo thời gian (Childers và
Kayfus, 1982; Corradini và Peleg, 2007).
Sự thay đổi của một chỉ tiêu chất lượng A
có thể định lượng của sản phẩm được biểu
diễn theo phương trình (Government, 2016;
Phimolsiripol và Suppakul, 2016):
Xác định hạn sử dụng của một sản
phẩm thực phẩm thực hiện qua 3 bước
(Corradini và Peleg, 2007; M. Kurniadi và
cs., 2017; Phimolsiripol và Suppakul,
2016):
- Xác định hằng số tốc độ phản ứng k
ở mỗi nhiệt độ nghiên cứu: vẽ các đồ thị
phương trình phương trình [A] – t, ln(A) –
t, 1/[A] – t, chọn bậc phản ứng tương ứng
với phương trình có R2 lớn nhất.
dA
dt
hay F(A) = kt
= k
A n
Trong đó: k: là hằng số tốc độ phản
ứng, [A]: là nồng độ hoặc chỉ số của chỉ tiêu
chất lượng phân tích, n: là bậc phản ứng,
F(A) là mức độ biến đổi chất lượng phụ
thuộc nhiều vào bậc phản ứng n
- Xác định hằng số kT ở nhiệt độ bảo
quản thực tế: bằng cách vẽ đồ thị phương
trình Arrhenius.
Sản phẩm fillet cá tra lạnh đông là
sản phẩm giàu chất béo (hàm lượng chất
béo khoảng 7,28 – 7,98% (Phú và cs.,
2014), tổng trọng lượng chất béo là 34 – 61
g/100g mỡ bụng, trong đó chất béo không
no là 50,2 – 53,8 g (Guimarães và cs., 2016)
được bảo quản trong điều kiện lạnh đông
nên có 2 sự hư hỏng được lựa chọn theo dõi
nhằm dự đoán nhanh hạn sử dụng, bao gồm:
- Tính hạn sử dụng ở nhiệt độ bảo
quản thực tế T theo công thức:
A − A0
1
t =
kT
+
+
(1)
(2)
nếu phản ứng là bậc 0
ln A −ln A0
1
t =
kT
nếu phản ứng là bậc 1
Trong đó: A1, A0 lần lượt là nồng độ
tới hạn và nồng độ ban đầu của chỉ tiêu
phân tích A.
- Sự hư hỏng của chất béo trong sản
phẩm thể hiện qua phản ứng oxy hóa và,
- Sự sụt giảm khối lượng
(Campañone và cs., 2002; Tsironi và cs.,
2009).
So sánh hạn sử dụng tính được trong
phương pháp này với hạn sử dụng công bố
của sản phẩm để nhận xét mức độ chính xác
và khả năng áp dụng của phương pháp.
Mô hình Arrhenius được sử dụng để
biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ oxy hóa
chất béo và tỷ lệ (%) khối lượng sụt giảm
khi thay đổi nhiệt độ (Corradini và Peleg,
2007; Phimolsiripol và cs., 2011).
2.2.2. Phương pháp chiết chất béo và đo
mức độ oxy hóa của chất béo trong mẫu
nghiên cứu
Để xác định chính xác chỉ số
peroxide, chất béo (lipid) cần được tách ra
khỏi hỗn hợp bằng phương pháp ôn hòa
Phương trình Arrhenius được biểu
diễn như sau:
1522
Nguyễn Thị Trúc Loan và cs.
TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NÔNG NGHIỆP
ISSN 2588-1256
Tập 3(3) – 2019: 1520-1528
(không dùng nhiệt) để tránh ảnh hưởng
không mong muốn đến các chỉ số này.
(độ chính xác ± 0,01 g), sau đó cho sản
phẩm vào lại bao bì và tiếp tục bảo quản.
Thời gian từ khi lấy mẫu ra khỏi tủ lạnh, cân
và đưa mẫu trở lại tủ lạnh phải đảm bảo
dưới 3 phút (Phimolsiripol và cs., 2011).
Mức độ sụt giảm khối lượng (%Δm) chính
là chênh lệch giữa khối lượng đầu (m0) và
khối lượng cuối (mt) (Phimolsiripol và cs.,
2011) được tính theo công thức sau:
Sử dụng phương pháp đun nóng kết
hợp áp lực cơ học được chọn để chiết béo ra
khỏi mẫu cá tra vì phương pháp này cho
hiệu suất chiết béo thấp nhưng sự oxy hóa
béo gây ra do quá trình chiết không cao nên
đảm bảo không gây sai số lớn (Minh Nhật
và Văn Hoàng, 2010).
Chỉ số peroxide của chất béo được
chuẩn độ bằng natri thiosulfat Na2S2O3
0,001 N cho đến khi dung dịch mất màu
trong 30 giây với vài giọt hồ tinh bột
(Kurniadi và cs., 2017; Muhamad Kurniadi
và cs., 2017). Chỉ số peroxide (mEq/kg)
được xác định theo công thức:
m0 − mt
(4)
%m =
100%
m0
2.2.4. Phương pháp xác định thành phần
hóa học của mẫu nghiên cứu
Xác định độ ẩm, hàm lượng lipid, tro
toàn phần và hàm lượng protein bằng các
phương pháp phân tích chuẩn theo AOAC
(Helrich, 1990).
(V2 −V1)CM 1000
(3)
PV =
m
2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu
Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Kết
quả được tính toán trên phần mềm Excel và
ANOVA một chiều, sai khác có nghĩa ở
mức p < 0,05.
Trong đó: V1 là thể tích dung dịch Na2S2O3
dùng để chuẩn mẫu trắng (ml), V2 là thể tích
dung dịch Na2S2O3 dùng để chuẩn mẫu
phân tích (ml), 1000 là hệ số quy chuẩn cho
1kg dầu mỡ, CM là nồng độ dung dịch
Na2S2O3 (0,05 M), m là khối lượng dầu đem
đi phân tích (kg).
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Một số thành phần hóa học của fillet
cá tra sau lạnh đông
2.2.3. Phương pháp xác định mức độ sụt
giảm khối lượng của mẫu nghiên cứu
Một số thành phần hóa học chính của
fillet cá tra lạnh đông thể hiện ở Bảng 1.
Mẫu sản phẩm được lấy ra khỏi tủ
lạnh và bao bì, được cân trên cân kỹ thuật
Bảng 1. Thành phần hóa học của fillet cá tra trong nghiên cứu và một số công bố khác
Hàm lượng, %
Thành phần
Mẫu nghiên cứu* Phú và cs. (2014) Guimarães và cs. (2016) Thủy và cs. (2017)
Độ ẩm
Độ tro
Protein
Lipid
73,51 ± 0,71
1,00 ± 0,044
18,22 ± 0,04
6,53 ± 0,40
71,4 – 72,9
1,03 – 1,21
15,4 – 16,5
7,28 – 7,98
83,83 – 85,59
0,76 – 2,35
12,51 – 14,52
1,09 – 1,65
79,6
0,75
17,6
1,32
* Số liệu trung bình của 3 lần lặp lại.
Từ Bảng 1, nhận thấy rằng thành
Minh Thủy (2017). Điều này có thể được
giải thích là do fillet cá tra dùng trong hai
nghiên cứu trên đã được loại bỏ phần mỡ
bụng, mỡ rìa lưng và có ngâm quay tăng
trọng bằng muối photphat nên lượng nước
trong fillet cao.
phần hóa học của fillet cá tra trong nghiên
cứu này tương tự như công bố của Trần
Minh Phú (2014), tuy nhiên, hàm lượng ẩm
thấp hơn và hàm lượng lipid cao hơn so với
công bố của Guimarães (2016) và Lê Thị
1523
HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY
ISSN 2588-1256
Vol. 3(3) – 2019:1520-1528
Hàm lượng lipid của fillet cá tra lạnh
đông rất cao nên trong quá trình bảo quản,
chất béo rất dễ bị oxy hóa, bị hư hỏng nhanh
hơn so với các thành phần khác (protein), là
dạng hư hỏng đặc trưng có thể dựa vào sự
biến đổi của chất béo để dự đoán hạn sử
dụng.
kể (p<0,05) khi tăng thời gian và nhiệt độ
bảo quản. Cụ thể chỉ số peroxide ban đầu
của mẫu là 0,05 mEq/kg, sau 7 tuần chỉ số
này của mẫu ở 270K là 1,45 mEq/kg, ở
265K là 1,04 mEq/kg và ở 260K là 0,63
mEq/kg.
Sự thay đổi chỉ số peroxide của chất
béo theo thời gian và nhiệt độ bảo quản
trong nghiên cứu này cũng tương tự như các
công bố về các sản phẩm dầu oliu, dầu thực
vật và dầu dừa (Calligaris và cs., 2006;
Manzocco và cs., 2012), chất béo từ cá cá
(Minh Nhật và Văn Hoàng, 2010), đặc biệt
là chất béo từ cá tra lạnh đông (Guimarães
và cs., 2016; Thủy và cs., 2017).
3.2. Xác định hạn sử dụng của fillet cá
tra lạnh đông bằng cách đo chỉ số
peroxide (PV)
Kết quả xác định chỉ số peroxide của
sản phẩm sau 7 tuần lưu trữ ở 3 nhiệt độ
khác nhau được trình bày ở Bảng 2. Kết quả
nghiên cứu cho thấy chỉ số peroxide của
chất béo từ fillet cá tra lạnh đông tăng đáng
Bảng 2. Chỉ số peroxide của chất béo fillet cá tra ở các nhiệt độ bảo quản khác nhau, mEq/kg
Nhiệt độ, K
Tuần
260
265
270
0
1
2
3
4
5
6
7
0,05±0,00Bc*
0,12±0,00Bc
0,19±0,01Bc
0,27±0,0Bc
0,39±0,01Bb
0,46±0,01Bb
0,54±0,01Bb
0,63±0,00Ba
0,05±0,00Bd
0,2±0,0Bcd
0,05±0,00Ag
0,27±0,03Af
0,49±0,01Ae
0,7±0,01Ad
0,88±0,00Acd
1,02±0,01Abc
1,20±0,00Ab
1,45±0,01Aa
0,34±0,00Bbc
0,44±0,03Bbc
0,58±0,01Bb
0,81± 0,00Ba
0,88±0,01Ba
1,04± 0,00Ba
* Những chữ cái biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05): a, b, c, d, e, f, g so sánh trong
cùng một cột, A, B - trong cùng một hàng
Để xác định được bậc của phản
ứng này, ta xây dựng các đồ thị PV – t,
lnPV – t, (Hình 2), so sánh hệ số R2 để xác
định bậc phản ứng (đồ thị 1/PV – t có R2
nhỏ hơn nên không thể hiện ở đây).
PV
(mgEq/kg)
2.00
260 K
0
1
2
3
4
5
6
7
ln(PV)
1.00
Tuần
1.50
y = 0.3983x - 2.4085
R² = 0.7861
y = 0.1931x - 0.1114
0.00
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00
265 K
270 K
R² = 0.996
1.00
y = 0.1414x - 0.0939
y = 0.3366x - 2.8751
R² = 0.9114
R² = 0.9933
0.50
y = 0.3754x - 2.6079
R² = 0.8443
y = 0.0844x - 0.0486
Tuần
R² = 0.9964
0.00
0
1
2
3
4
5
6
7
Hình 2. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của chỉ số peroxide và logarit của chỉ số peroxide theo thời gian
Vì hệ số R2 của các đồ thị theo bậc 0
là lớn nhất nên phản ứng oxy hóa chất béo
là phản ứng bậc 0, tức tốc độ phản ứng
không phụ thuộc vào nồng độ chất phản
ứng. Hệ số góc của các phương trình trên đồ
thị PV – t tương ứng với nhiệt độ đó (Hình
2). Đồ thị mối quan hệ giữa lnk và 1/T về sự
thay đổi chỉ số peroxide của fillet cá tra
đông lạnh được mô tả ở Hình 3.
Từ hai phương trình trên tính được
các tham số động học cho tốc độ oxy hóa
chất béo trong fillet cá tra lạnh đông gồm:
1524
Nguyễn Thị Trúc Loan và cs.
TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NÔNG NGHIỆP
ISSN 2588-1256
Tập 3(3) – 2019: 1520-1528
Trong đó kT = 0,0455 được suy ra công thức 5,
giá trị tới hạn (A1) của chỉ số peroxide
củasản phẩm fillet cá tra là 10,0 mEq/kg
(Federation, n.d.), giá trị A0 của mẫu là
0,05 mEq/kg.
Năng lượng hoạt hóa: Ea = 48,52 kJ/mol;
hằng số phương trình Arrhenius: k0 =
4,5x108.
Từ hai phương trình trên tính được
các tham số động học cho tốc độ oxy hóa
chất béo trong fillet cá tra lạnh đông gồm:
Năng lượng hoạt hóa: Ea = 48,52 kJ/mol;
hằng số phương trình Arrhenius: k0 =
4,5x108.
Hạn sử dụng của sản phẩm fillet cá
tra đông lạnh được dự đoán khoảng 4,15
năm quá dài so với lý thuyết và thực tế cho
sản phẩm cá bảo quản lạnh đông. Điều này
đưa ta đến một kết luận rằng: sự oxy hóa
chất béo trong fillet cá tra đông lạnh không
phải là yếu tố gây hư hỏng chính. Điều này
hoàn toàn phù hợp với lý thuyết bởi ở điều
kiện lạnh đông thì các enzyme nội bào xúc
tác các phản ứng oxy hóa chất béo vẫn hoạt
động nhưng rất chậm (Guimarães và cs.,
2016). Hay nói cách khác, không thể xây
dựng mô hình toán học để dự đoán nhanh
hạn sử dụng của fillet cá tra đông lạnh thông
qua việc theo dõi chỉ số peroxide.
Phương trình
Ea
R
1
ln k = −
+ ln k0
T
được viết lại như sau:
1
(5), R2 = 0,983.
ln k = −5818,4
+ ln19,937
T
-1
0.0037
0.00375
0.0038
0.00385
0.0039
-1.5
lnk
3.3. Xác định hạn sử dụng của fillet cá tra
lạnh đông bằng cách đo mức độ sụt giảm
khối lượng
-2
-2.5
-3
y = -5818.4x + 19.937
R² = 0.983
Sản phẩm đông lạnh ngay từ khi đóng
băng và chuyển vào kho bảo quản đã có sự
bay hơi ẩm, dấu hiệu nhận thấy chính là có
tinh thể đá li ti bám trên bề mặt sản phẩm và
bên trong bao bì (Phimolsiripol và cs.,
2011).
Hình 3. Đồ thị phương trình Arrhenius
Hạn sử dụng của sản phẩm ở nhiệt độ -20°C
được tính theo công thức 1:
퐴푡 − 퐴0 10 − 0,05
푡 =
=
= 199(푡푢ầ푛) 4,15 (năm)
푘푇
0,05
Bảng 3. Mức độ sụt giảm khối lượng của fillet cá tra lạnh đông ở các nhiệt độ bảo quản, % m
Nhiệt độ,(K)
Tuần
260
265
270
0
1
2
3
4
5
6
7
0 ± 0Bd
0 ± 0ABc
0±0Ag
1,53±0,47Bcd
3,04±0,2Bbcd
3,85±0,40Bbc
6,19±1,33Bab
6,56±1,14Bab
8,45±2,4Ba
8,15±1,87Ba
0,71±0,62ABc
3,04±1,05ABbc
5,54±1,23ABabc
7,39±1,26ABab
9,64±2,19Aba
10,45±3,88Aba
11,94±4,13Aba
2,16±0,68Afg
4,73±0,81Aef
7,34±0,88Ade
10,11±1,22Acd
11,82±1,31Abc
13,72±1,55Aab
16,05±1,47Aa
* Những chữ cái biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05): a, b, c, d, e, f, g so sánh trong
cùng một cột, A, B - trong cùng một hàng
Từ kết quả ở Bảng 3 ta nhận thấy khối
lượng cá tra lạnh đông bị mất tăng đáng kể
(p < 0,05) khi tăng thời gian bảo quản (p =
0,000) và tăng nhiệt độ bảo quản (p =
0,032). Kết quả này phù hợp với nghiên cứu
của Phimolsiripol và cộng sự (Phimolsiripol
và cs., 2011). Cụ thể sau 7 tuần mẫu cá được
lưu trữ ở 270K giảm 16,049% khối lượng,
1525
HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY
ISSN 2588-1256
Vol. 3(3) – 2019:1520-1528
mẫu cá được lưu trữ ở 265K giảm 11,94%,
mẫu được lưu trữ ở 260K giảm 8,15%.
tương ứng với nhiệt độ đó (Hình 4). Đồ thị
mối quan hệ giữa lnk và 1/T về mức độ sụt
giảm khối lượng fillet cá tra lạnh đông được
mô tả ở hình 5.
Để xác định được bậc của phản ứng,
ta xây dựng các đồ thị %m – t, ln (%m) – t
(Hình 4), so sánh hệ số R2 để xác định bậc
phản ứng (đồ thị 1/%m– t có R2 nhỏ hơn nên
không thể hiện ở đây).
Vì hệ số R2 của các đồ thị theo bậc 0
là lớn nhất nên hằng số tốc độ phản ứng k ở
mỗi nhiệt độ bảo quản chính là hệ số góc
của các phương trình trên đồ thị %m – t
Từ hai phương trình trên tính được
các tham số động học cho tốc độ oxi hóa
chất béo trong fillet cá tra lạnh đông gồm:
Năng lượng hoạt hóa: Ea = 36,19 kJ/mol;
Hằng số phương trình Arrhenius:
k0 = 2,37x107.
%m
20
ln(%m)
4.00
y = 2.3118x - 2.1618
R² = 0.9961
y = 0.3779x + 0.1115
R² = 0.8908
260 K
265 K
270 K
16
3.00
2.00
1.00
0.00
-1.00
y = 0.4114x - 0.4044
R² = 0.8531
12
y = 1.8325x - 2.1575
R² = 0.9852
8
Tuyến tính (260
K)
y = 0.3097x - 0.0409
R² = 0.9124
4
y = 1.2446x - 0.8796
Tuần
R² = 0.9674
0
1
2
3
4
5
6
7
0
Tuần
0
1
2
3
4
5
6
7
Hình 4. Đồ thị sự thay đổi của mức độ sụt giảm khối lượng và logarit theo thời gian
Ea
R
1
Trong đó, kT = 0,785 được suy ra công thức 6,
giá trị tới hạn (A1) của sụt giảm khối lượng
chỉ số peroxide của sản phẩm fillet cá tra là
10 % (Federation, n.d.), giá trị A0 của mẫu
là 0 %
ln k = −
+ ln k0
được
Phương trình
T
viết lại như sau:
1
ln k = −4353,2 +16,985 (6), R2 = 0,
T
Hạn sử dụng của sản phẩm fillet cá
tra lạnh đông tính theo phương pháp khảo
sát sự giảm khối lượng là 3,12 tháng. Kết
quả này ngắn hơn so với hạn sử dụng đặc
trưng của sản phẩm lạnh đông.
lnk (tuần)
1
0.8
lnk
0.6
Điều này có thể được giải thích như
sau: Sản phẩm fillet cá tra lạnh đông thương
phẩm được sản xuất với qui trình hiện đại,
điều kiện lạnh đông rất nhanh (-35°C đến -
40°C) cộng với quá trình mạ băng và quá
trình ngâm quay tăng trọng với muối
photphat làm hạn chế rất nhiều sự thăng hoa
của nước đá nên hư hỏng do suy giảm khối
lượng được giảm thiểu.
Trong khi đó, do điều kiện giới hạn
nên nghiên cứu này chỉ thực hiện lạnh đông
mẫu ở -25°C, đồng thời không có quá trình
ngâm quay tăng trọng và mạ băng nên nước
đá thăng hoa nhiều làm giảm hạn sử dụng.
Tuyến tính
(lnk)
0.4
0.2
0
y = -4353.2x + 16.985
R² = 0.9826
1/T
0.00365 0.0037 0.00375 0.0038 0.00385 0.0039
Hình 5. Đồ thị phương trình Arrhenius
Hạn sử dụng của sản phẩm ở nhiệt độ -20°C
được tính theo công thức 1:
m0 − mt
%m =
100% (tuần) 3,12 (tháng)
m0
1526
Nguyễn Thị Trúc Loan và cs.
TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NÔNG NGHIỆP
ISSN 2588-1256
Tập 3(3) – 2019: 1520-1528
2. Tài liệu tiếng nước ngoài
Cho nên, hạn sử dụng 3,12 tháng đối với sản
phẩm sản xuất thủ công như vậy là hoàn
toàn có thể chấp nhận.
Calligaris, S., Sovrano, S., Manzocco, L., &
Nicoli, M. C. (2006). Influence of
crystallization on the oxidative stability of
extra virgin olive oil. Journal of Agricultural
and Food Chemistry, 54(2), 529-535.
Campañone, L. A., Roche, L. A., Salvadori, V.
O., & Mascheroni, R. H. (2002). Monitoring
of weight losses in meat products during
freezing and frozen storage. Food Science
and Technology International, 8(4), 229-
238.
Corradini, M. G., & Peleg, M. (2007). Shelf-life
estimation from accelerated storage data.
Trends in Food Science & Technology,
18(1), 37-47.
Childers, A. B., & Kayfus, T. J. (1982).
DETERMINING THE SHELF–LIFE OF
FROZEN PIZZA. Journal of Food Quality,
5(1), 7-16.
4. KẾT LUẬN
Quá trình nghiên cứu, chúng tôi đưa
ra các kết luận sau: đối với sản phẩm lạnh
đông giàu béo như fillet cá tra thì sự oxy hóa
lipid không phải là yếu tố gây hư hỏng chính
mà chính là sự giảm khối lượng. Hạn sử
dụng của sản phẩm fillet cá tra lạnh đông dự
đoán được khi bảo quản ở nhiệt độ -20°C
(253K) là 3,12 tháng phù hợp với đối với
sản phẩm sản xuất thủ công. Thông qua đây
có thể khẳng định tính chính xác và khả
năng áp dụng mô hình toán học để dự đoán
nhanh hạn sử dụng của sản phẩm thực
phẩm.
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, chúng
tôi đề xuất sử dụng cá tra lạnh đông thương
phẩm để làm đối tượng nghiên cứu nhằm
đưa ra được mô hình tính hạn sử dụng chính
xác hơn. Đồng thời sử dụng mô hình toán
học để nghiên cứu thêm trên các sản phẩm
thực phẩm khác.
Federation, M. (2017). Eurasian Economic
Union Ag Times No. 2 of 2017. Moscow:
Russian Federation.
Government, N. (2016). Guidance Document:
How to Determine the Shelf Life of Food
About. Journal of Pediatric Orthopaedics.
Guimarães, C. F., Mársico, E. T., Monteiro, M.
L., Lemos, M., Mano, S. B., & Conte Junior,
C. A. (2016). The chemical quality of frozen
Vietnamese Pangasius hypophthalmus
fillets. Food Science and Nutrition, 4(3),
398–408.
LỜI CẢM ƠN
Bài báo này được tài trợ bởi Trường
Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng với
đề tài có mã số: T2019-02-30.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tài liệu tiếng Việt
Trần Minh Phú, Trần Thị Thanh Hiền, Trần
Thủy Tiên và Nguyễn Lê Anh Đào. (2014).
Đánh giá chất lượng cá tra (Pangasianodon
hypophthalmus) thương phẩm ở các khu vực
nuôi khác nhau. Tạp chí Khoa học trường
Đại học Cần Thơ, (1), 15-21.
(2017). Bảo quản fillet cá tra
(Pangasianodon hypophthalmus) đông lạnh
bằng hợp chất gelatin kết hợp với gallic hoặc
tannic acid. Tạp chí Khoa học trường Đại
học Cần Thơ, 51 (Phần B), 72–79.
Helrich, K. (1990). Official methods of Analysis.
Virginia, USA: Association of Official
Analytical Chemists.
Kurniadi, M., Bintang, R., Kusumaningrum, A.,
Nursiwi, A., Nurhikmat, A., Susanto, A., . . .
Frediansyah, A. (2017). Shelf life prediction
of canned fried-rice using accelerated shelf
life testing (ASLT) arrhenius method. Earth
and Environmental Science, (101), 1- 8.
Manzocco, L., Panozzo, A., & Calligaris, S.
(2012). Accelerated shelf life testing
(ASLT) of oils by light and temperature
exploitation. Journal of the American Oil
Chemists’ Society, 89(4), 577–583.
Men, L. T., Thanh, V. C., Hirata, Y., &
Yamasaki, S. (2005). Evaluation of the
genetic diversities and the nutritional values
of the Tra (Pangasius hypophthalmus) and
the Basa (Pangasius bocourti) catfish
cultivated in the Mekong River Delta of
Đặng Minh Nhật và Lê Văn Hoàng. (2010). The
oxidation of fish oil during extraction
process and storage. Tạp chí Khoa học và
Công nghệ Việt Nam, 48(5), 113–121.
1527
HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY
ISSN 2588-1256
Vol. 3(3) – 2019:1520-1528
Vietnam. Asian-Australasian Journal of
Animal Sciences, 18(5), 671–676.
Moigradean, D., Poiana, M.-A., & Gogoasa, I.
Techniques in Shelf Life Evaluation of Food
Products. In Reference Module in Food
Science (pp. 1–8). Elsevier.
(2012). Quality characteristics and oxidative
stability of coconut oil during storage, 18(4),
272-276.
Tsironi,
T.,
Dermesonlouoglou,
E.,
Giannakourou, M., & Taoukis, P. (2009).
Shelf life modelling of frozen shrimp at
variable temperature conditions. LWT -
Food Science and Technology, 42, 664–671.
Update, M. T. (2003, February). Evaporative
weight losses during processing. Meat
Technology Update.
Phimolsiripol, Y., Siripatrawan, U., & Cleland,
D. J. (2011). Weight loss of frozen bread
dough under isothermal and fluctuating
temperature storage conditions. Journal of
Food Engineering, 106, 134–143.
Phimolsiripol, Y., & Suppakul, P. (2016).
ACCELERATED SHELF – LIFE PREDICTION OF FROZEN FILLET
TRA CATFISH (Pangasius hypophthalmus) USING MATHEMATICAL
MODELLING METHOD
Nguyen Thi Truc Loan*, Tran Thi Nguyen, Tran Thi Hoai Thu
*Corresponding Author:
Nguyen Thi Truc Loan
Email:
ABSTRACT
In this study, the mathematical modelling method was used to rapidly
predict the shelf life of frozen fillet pangasiuss. Fresh Pangasius, after
being purchased, filleted, washed, put into zip-cold, frozen plastic bags
at -25°C for 6 hours, then stored at 3 temperature levels -3, -8, -13°C to
monitor product deterioration through measuring the level of fat
oxidation and the percentage of weight loss of the product every 7 days.
Research results showed that the weight loss is the main cause of product
deterioration. The percentage of weight loss followed the zero-order
reaction according to the Arrhenius model with the activation energy Ea
= 36,19 kJ/mol, the reaction rate constant (k) is a function of temperature
University of Science and
Technology,
University
Danang
Received: March 8th, 2019
Accepted: May 31st, 2019
1
Keywords: Frozen Tra
catfish, Peroxide value,
Percentage of weight loss,
Testing of shelf life,
(T) expressed by the equation ln k = -4356,7 +16,978 (R2 = 0,98).
T
Shelf life of frozen fillet pangasius preserved at -20oC that calculated by
the equation is 3,12 months in accordance with the actual shelf life.
Arrhenius equation
1528
Nguyễn Thị Trúc Loan và cs.
9 trang
09/01/2024
720
Bạn đang xem tài liệu "Dự đoán nhanh hạn sử dụng của Fillet cá tra lạnh đông bằng phương pháp mô hình toán học", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- du_doan_nhanh_han_su_dung_cua_fillet_ca_tra_lanh_dong_bang_p.pdf
