Caculation of sterilization conditions using Ball method and shelf life for canned salmon fish bone extract

Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 117
Caculation of sterilization conditions using Ball method and shelf life for canned
salmon fish bone extract
Tuyen C. Kha∗, & Anh T. Vu
Faculty of Food Science and Technology, Nong Lam University, Ho Chi Minh City, Vietnam
ARTICLE INFO
Research Paper
Received: May 08, 2018
Revised: July 18, 2018
Accepted: July 31, 2018
Keywords
Ball method
Canned food
Fish bone extract
Salmon fish bone
Sterilization
∗Corresponding author
Kha Chan Tuyen
Email: khachantuyen@hcmuaf.edu.vn
ABSTRACT
The objective of this study aimed to determine sterilization condi-
tions (temperature and time) in order to maximize sensory quality
and color of the canned salmon bone extract and minimize harm-
ful organisms at the lowest level. The study was also designed to
predict the shelf life of the canned extract. The sterilization condi-
tions were calculated using the Ball method. The results showed
that two sterilization conditions to achieve the F0 value of 2.8
min were determined at 1210C for 14 min and 1160C for 27 min.
According to quality assessment, there were no significant differ-
ences in color and pH of the product sterilized at such conditions.
However, overall score of the product sterilized at 1210C for 14
min was found to be better than that of the lower temperature
and longer time in terms of sensory evaluation. For the shelf life
prediction, the acceleration testing method was used with differ-
ent responses measured including color, pH and sensory quality.
The product was stored at 300C for 60 days, and at 45 and 550C
for 20 days. Several kinetic equations have been constructed to
describe the changes of those responses during storage periods.
According to kinetics equations, the shelf life of the product was
predicted and confirmed as 19 months at 300C.
Cited as: Kha, T. C., & Vu, A. T. (2019). Caculation of sterilization conditions using Ball method
and shelf life for canned salmon fish bone extract. The Journal of Agriculture and Development
18(1), 117-126.
www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(1)
118 Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Xác định chế độ tiệt trùng bằng phương pháp Ball và thời gian bảo quản sản phẩm
nước cốt xương cá hồi đóng lon
Kha Chấn Tuyền∗ & Vũ Thùy Anh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, TP. Hồ Chí Minh
THÔNG TIN BÀI BÁO
Bài báo khoa học
Ngày nhận: 08/05/2018
Ngày chỉnh sửa: 18/07/2018
Ngày chấp nhận: 31/07/2018
Từ khóa
Đồ hộp
Nước cốt xương cá
Phương pháp Ball
Tiệt trùng
Xương cá hồi
∗Tác giả liên hệ
Kha Chấn Tuyền
Email: khachantuyen@hcmuaf.edu.vn
TÓM TẮT
Mục tiêu của đề tài là xác định chế độ tiệt trùng thích hợp sao
cho giá trị cảm quan và màu sắc của sản phẩm nước cốt xương cá
hồi đóng lon là tốt nhất và đồng thời đảm bảo tiêu diệt được các
vi sinh vật có hại gây ảnh hưởng đến sức khoẻ người tiêu dùng.
Nghiên cứu cũng được thiết kế nhằm xác định thời gian bảo quản
cho sản phẩm. Chế độ tiệt trùng được thiết kế và tính toán bằng
phương pháp Ball. Kết quả nghiên cứu đã xác định được 2 chế
độ tiệt trùng đảm bảo giá trị tiệt trùng F0 (2,8 phút) cho sản
phẩm là 1210C trong 14 phút và 1160C trong 27 phút. Kết quả
đánh giá ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng của sản
phẩm cho thấy không có khác biệt về màu sắc và pH, tuy nhiên
kết quả chất lượng cảm quan tốt hơn ở 1210C trong 14 phút. Việc
xác định thời gian bảo quản sản phẩm bằng phương pháp gia tốc
với các chỉ tiêu khảo sát là màu sắc, pH và đánh giá cảm quan.
Sản phẩm nước cốt xương cá hồi được bảo quản ở nhiệt độ 300C
trong 60 ngày và ở nhiệt độ 450C và 520C trong 20 ngày. Dựa vào
các giới hạn cho phép của từng chỉ tiêu, bằng phương trình hồi
quy và hệ thức Arrhenius để tính toán các thông số động học của
nhiệt độ tham chiếu 300C. Xác định được thời gian bảo quản sản
phẩm là 19 tháng.
1. Đặt Vấn Đề
Theo hiệp hội chế biến và xuất khẩu thuỷ sản
Việt Nam, trong năm 2014 giá trị xuất khẩu cá
hồi đạt khoảng 6 tỷ USD, tăng 2,4% so với năm
2013. Khi sản lượng xuất khẩu tăng cao thì lượng
phụ phẩm dư thừa (chiếm hơn 50% trọng lượng cá
hồi) cũng cao. Hiện nay lượng cá hồi nuôi khoảng
700 - 1000 tấn cá/năm. Về cá hồi nhập khẩu,
trong những năm qua các công ty Việt Nam nhập
khẩu hơn 230 ngàn tấn cá hồi/năm và như vậy
lượng phụ phẩm được thải ra mỗi năm là rất lớn,
khoảng 117 ngàn tấn. Các hợp chất sinh học có
lợi cho sức khoẻ con người có trong các nguồn phụ
phẩm này là rất cao, cụ thể là protein, canxi, và
axít béo không no, đặc biệt là axít béo omega-3.
Kết quả khảo sát sơ bộ cho thấy một công ty
sản xuất phi lê cá hồi ở Thành phố Hồ Chí Minh
có lượng phụ phẩm (bao gồm xương, da, bụng,
đầu cá,...) dư ra hàng tháng là khoảng 25 - 30
tấn. Với lượng phụ phẩm xương cá hồi dồi dào có
thể chế biến thành sản phẩm xương hầm có giá
trị dinh dưỡng cao như giàu đạm và canxi. Sản
phẩm xương hầm có thể cạnh tranh với các sản
phẩm tương tự có trên trường Việt Nam như nước
cốt gà Brand’s với giá thành rất cao (40 ngàn
đồng/hũ 70 mL). Vì thế việc tận dụng xương cá
hồi để chế biến thành sản phẩm nước cốt xương
cá hồi không những giúp cho người dân (đặc biệt
là người có thu nhập thấp) có thể sử dụng sản
phẩm có giá trị dinh dưỡng cao mà còn giúp cho
các công ty chế biến tăng lợi nhuận. Ngoài giá trị
dinh dưỡng của sản phẩm, giá trị cảm quan cũng
không kém phần quan trọng trong việc đưa sản
phẩm đến tay người tiêu dùng, vì vậy cần tiến
hành phối chế sản phẩm sao cho dễ uống hơn.
Xương cá hồi sau khi trải qua công đoạn rửa,
hầm, lọc, cô đặc, rót nóng,... thì số vi sinh vật
có trong nguyên liệu thực phẩm đã giảm xuống
nhiều nhưng có thể vẫn còn sống sót hoặc xâm
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(1) www.jad.hcmuaf.edu.vn
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 119
nhập từ môi trường bên ngoài vào thực phẩm
trong quá trình chế biến, vì vậy có thể chưa đảm
bảo an toàn về mặt vi sinh. Để góp phần bảo
quản đồ hộp trong thời gian dài mà không bị hư
hỏng cần phải tiêu diệt các vi sinh vật sống sót
ấy. Hơn nữa, nước cốt xương cá hồi có pH là 5,6 ±
0,1, tức là thuộc nhóm có độ axít thấp (pH > 4,5)
nên cần chế độ xử lý nhiệt lớn hơn 1000C, cũng
nhằm tiêu diệt cả bào tử của vi sinh vật, được gọi
là tiệt trùng (Fellows, 2009). Phương pháp Ball
là một trong những phương pháp tính toán chế
độ tiệt trùng thực tế, thông qua việc sử dụng các
thông số của quá trình thâm nhập nhiệt nhằm
xác định thời gian cần thiết để đạt được giá trị
tiệt trùng nhất định F0 ở mức nhiệt độ nào đó.
Sau khi tiệt trùng, sản phẩm muốn đưa ra thị
trường cần biết được thời gian bảo quản. Đối với
thực phẩm, thời gian bảo quản là thời gian trước
khi sản phẩm trở nên không thể chấp nhận về cảm
quan, dinh dưỡng hoặc xa hơn là sự an toàn (Fu
& Labuza, 1993). Để xác định chính xác thời gian
bảo quản, cần phải theo dõi định kỳ, liên tục sản
phẩm từ lúc bắt đầu sản xuất đến lúc một trong
các tiêu chuẩn yêu cầu của sản phẩm không còn
đạt chuẩn nữa với điều kiện lưu trữ giống như
trên thị trường. Tuy nhiên, nước cốt xương cá
hồi đóng lon tiệt trùng và các sản phẩm tương tự
khác thường có thời gian bảo quản tương đối dài
trong khi cần phải đưa vào thị trường càng sớm
càng tốt. Ứng dụng phương pháp động học để
tính toán nhanh thời gian bảo quản sản phẩm với
nguyên nhân hết hạn là do sản phẩm bị thoái hóa
bởi nhiệt độ theo thời gian đang ngày càng được
quan tâm. Phương pháp tính toán nhanh hạn sử
dụng tiện lợi và kinh tế nhưng việc theo dõi thêm
sản phẩm ở điều kiện lưu trữ bình thường là cần
thiết.
Từ những vấn đề trên, đề tài được thực hiện
nhằm xác định chế độ tiệt trùng thích hợp nhằm
đảm bảo chất lượng vi sinh, màu sắc và cảm quan.
Đồng thời, thời gian bảo quản sản phẩm ở điều
kiện nhiệt độ môi trường cũng cần được xác định.
2. Vật Liệu và Phương Pháp Nghiên Cứu
2.1. Vật liệu
Xương cá hồi, phụ phẩm từ quá trình phi lê cá
hồi được lấy từ công ty Sai Gon Food, TP. Hồ Chí
Minh. Xương cá hồi sau khi phi lê sẽ được bảo
quản lạnh ngay bằng đá vảy sau đó vận chuyển
về xưởng Chế biến thịt cá Khoa Công nghệ Thực
phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ
Chí Minh để rửa sạch và cấp đông hoặc tiến hành
làm sản phẩm ngay. Xương cá hồi có màu sắc bình
thường, không có mùi lạ, không lẫn tạp chất.
Đường cỏ ngọt Hermesetas Stevia sản xuất tại
Hermes Sweeteners Ltd., Thụy Sỹ. Các nguyên
liệu và phụ gia thực phẩm khác được mua tại
siêu thị CoopXtra Thủ Đức.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Xương cá hồi sau khi được thu mua về sẽ tiến
hành loại bỏ đuôi, màng bụng, máu trong các
khe xương sống rồi rửa sạch bằng nước. Ngâm
xương cá hồi trong nước giấm loãng và dùng gừng
nghiền nát chà xát lên cá, để trong 2 phút nhằm
khử bớt mùi tanh của cá sau đó vớt ra và rửa
lại với nước. Cân xương cá hồi và nước với tỷ lệ
1:1, mỗi mẻ 4 kg xương. Tiến hành xử lý nhiệt
ở 1150C trong 75 phút, sau đó để nguội và dùng
túi vải lọc tách riêng phần bã, thu được dịch thô.
Tiến hành rót dịch thô vào bình chiết quả lê (500
mL), sau đó hạ nhiệt độ của dịch thô xuống 50C
trong 50 phút trong ngăn mát tủ lạnh, lúc này có
hiện tượng tách lớp, mỡ nổi lên trên, dịch trong
ở phía dưới. Mở van xả của bình chiết quả lê thu
được lượng dịch trong có độ Brix là 3,5 ± 0,2.
Loại bỏ phần mỡ phía trên. Tiến hành cô đặc sản
phẩm bằng phương pháp cách đun thủy 1000C
đến khi đạt độ Brix = 11. Khi nhiệt độ dịch nước
cốt xương cá hồi đạt 1000C, phối trộn sản phẩm
với 1,5% β-Cyclodextrin (β-CD), đường cỏ ngọt
và gừng. Tiếp theo, lọc để loại bỏ phần gừng ra
khỏi hỗn hợp và một phần chất béo còn sót lại.
Trước khi rót lon, bài khí và ghép nắp (máy ghép
nắp Scim, Pháp), lon phải được hấp tiệt trùng.
Tiến hành cân và rót nóng dịch nước cốt xương
cá hồi (nhiệt độ rót là 80 - 900C) vào lon có kích
cỡ 307 (Φ 84). Sau khi tiệt trùng trong thiết bị
tiệt trùng (Wisd Laboratory instruments, Đức)
có gắn đầu dò đo nhiệt độ tâm sản phẩm, phải
làm nguội lon nước cốt xương cá hồi nhanh chóng
bằng cách ngâm trong nước lạnh để tránh màu
sắc và mùi vị của sản phẩm bị biến đổi. Sau khi
tiệt trùng và làm nguội, những lon nước cốt xương
cá hồi được lau khô và bảo ôn. Trong thời gian
bảo ôn, nước cốt xương cá hồi được tiếp tục ổn
định về mặt phẩm chất và có thể phát hiện được
các lon hỏng, hiện tượng phồng hộp do vi khuẩn
sinh khí. Tiến hành bảo ôn trong 21 ngày ở nhiệt
độ môi trường trước khi kiểm tra vi sinh.
www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(1)
120 Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
2.2.1. Tính toán giá trị tiệt trùng sản phẩm nước
cốt xương cá hồi
Tính toán chế độ tiệt trùng sản phẩm nước
cốt xương cá hồi theo phương pháp công thức
Ball (Stoforos, 2010). Tính toán thời gian tiệt
trùng cần thiết trên 2 mức nhiệt độ tiệt trùng
phổ biến là 121 và 1160C để đạt giá trị tiệt trùng
F0. Nhiệt độ ban đầu T0 (0C), thời gian nâng
nhiệt tc (phút), nhiệt độ nồi tiệt trùng TR (0C),
khác biệt giữa nhiệt độ tâm sản phẩm so với nhiệt
độ nồi tiệt trùng (TR – T) được ghi nhận và tính
toán ở các khoảng thời gian khác nhau. Cắm đầu
đò nhiệt độ tâm vào lon sản phẩm sao cho cảm
biến nhiệt nằm cách đáy 1/3 chiều cao lon (truyền
nhiệt đối lưu) rồi tiến hành tiệt trùng. Theo dõi
diễn tiến nhiệt độ nồi tiệt trùng và tâm sản phẩm
sau mỗi 2 phút. Thẩm tra chế độ tiệt trùng vừa
tính và so sánh Fthực tế tính được với F0. Nếu
Fthực tế ≥ F0 thì chế độ tiệt trùng đạt.
Sử dụng các thông số của quá trình thâm nhập
nhiệt. Thiết kế quá trình xử lý nhiệt là việc xác
định thời gian cần thiết để đạt được giá trị tiệt
trùng nhất định F0. Đánh giá quá trình xử lý
nhiệt là việc xác định sự đạt được giá trị tiệt
trùng (hiệu quả tiệt trùng) qua quá trình xử lý.
Ball đưa ra công thức tính giá trị tiệt trùng cho
các tình huống mới bằng cách sử dụng các giá
trị f và j được lấy từ thí nghiệm thực tế của các
sản phẩm khác nhau. Trong suốt thời gian nâng
nhiệt tc, tốc độ tiêu diệt vi sinh vật luôn luôn
thay đổi. Ball đề nghị thay thế điều này với một
đường cong duy trì tại thời gian bắt đầu của thờỉ
gian nâng nhiệt là 58%. Nếu sử dụng thời gian
xử lý Ball, phương trình đường cong xử lý nhiệt
trở thành:
log(TR −TB) = log[jh × (TR −T0)]− tB/fh (1)
Đặt g = TR – TB là sự khác nhau giữa nhiệt
độ tối đa của sản phẩm và nhiệt độ môi trường
xử lý nhiệt thì ta có phương trình (2):
log(g) = log[jh × (TR − T0)]− tB/fh (2)
Vậy thời gian xử lý nhiệt Ball cần thiết:
tB = fh × {log[jh × (TR − T0)]− log(g)} (3)
2.2.2. Ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến pH,
màu sắc và cảm quan sản phẩm
So sánh 2 chế độ tiệt trùng là 1160C trong 27
phút và 1210C trong 14 phút dựa vào các chỉ tiêu
nhằm xác định chế độ tiệt trùng phù hợp nhất
với sản phẩm nước cốt xương cá hồi. Thí nghiệm
được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 1 yếu tố với 3
lần lặp lại. Yếu tố thí nghiệm là chế độ tiệt trùng.
Thí nghiệm gồm 2 nghiệm thức: 1160C trong 27
phút và 1210C trong 14 phút. Chỉ tiêu theo dõi
là pH, màu sắc (L*, a*, b*), điểm cảm quan của
sản phẩm ở 2 chế độ tiệt trùng.
2.2.3. Xác định thời gian bảo quản sản phẩm nước
cốt xương cá hồi
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 1
yếu tố với 3 lần lặp lại. Yếu tố thí nghiệm là nhiệt
độ bảo quản: nhiệt độ 30 (nhiệt độ môi trường),
45 và 520C. Các chỉ tiêu màu sắc và cảm quan
được đánh giá trong quá trình bảo quản. Dựa vào
các giới hạn cho phép của từng chỉ tiêu, phương
trình hồi quy và hệ thức Arrhenius được sử dụng
để tính toán các thông số động học thất thoát
màu sắc và giá trị cảm quan, từ đó ước tính thời
gian quản quản sản phẩm.
Sự suy giảm màu sắc và điểm cảm quan của
nước cốt xương cá hồi được tính toán bằng cách
sử dụng phương trình tiêu chuẩn cho một mô hình
động học bậc một như sau: lnA = lnA0 – kt.
Trong đó, A là giá trị màu sắc và điểm cảm
quan tại thời gian t; A0 là giá trị màu sắc và
điểm cảm quan ban đầu (trước khi quản quản);
k là hằng số tốc độ suy thoái (1/ngày) thu được từ
độ dốc của một đồ thị ln(A/A0) theo thời gian;
t là thời gian bảo quản (ngày). Thời gian bảo
quản thì được tính toán tại một nhiệt độ bằng
công thức: t1/2 = (ln2)/k. Năng lượng hoạt hóa
(Ea, kcal/mol) được xác định bằng phương trình
Arrhenius sau:
k = kA × e−
Ea
RT
Trong đó:
kA là hằng số đại diện cho phương trình Ar-
rhenius, phụ thuộc nhiệt độ.
R là hằng số khí lý tưởng (1,9872 kcal/mol).
T là nhiệt độ tuyệt đối (K).
2.3. Các phương pháp phân tích
2.3.1. Xác định chỉ số màu sắc
Màu sắc của nước cốt xương cá hồi được xác
định bằng máy đo màu Minolta Chroma Meter
CR-400 (Nhật Bản) được hiệu chuẩn màu trắng
là màu tiêu chuẩn. Các kết quả được thể hiện các
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(1) www.jad.hcmuaf.edu.vn
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 121
giá trị màu của L*,a*,b*, và L* được dùng để chỉ
độ sáng, a* chỉ độ đỏ và xanh lục, và b* chỉ độ
vàng và xanh lam. Sự khác biệt màu sắc hay sự
thay đổi màu (∆E) giữa hai mẫu được tính theo
công thức sau:
∆E =
√
(L∗ − L∗0)2 + (a∗ − a∗0)2 + (b∗ − b∗0)2.
Trong đó L∗0, a
∗
0 và b
∗
0 là những giá trị màu sắc
(tương ứng L : độ sáng, a: từ màu xanh lá đến đỏ
và b : từ màu xanh dương đến vàng) của mẫu tại
thời gian ban đầu t0 và L*,a*,b* là giá trị được
đo c ... ả vi sinh vật của sản phẩm trước khi tiệt trùng
Chỉ tiêu Đơn vị tính Kết quả
Bào tử chịu nhiệt CFU/g < 10
Clostridium perfringens CFU/g < 10
Vi khuẩn kỵ khí khử sulfite CFU/g < 10
Clostridium botulinum /g Không phát hiện
Hình 1. Đường cong truyền nhiệt của sản phẩm tại
nhiệt độ nồi 1210C.
giữa phần bị chắn thực tế và phần bị chắn biểu
kiến là 1,34 (yếu tố trễ pha). Kết quả tính toán
cho thấy thời gian xử lý nhiệt Ball là 33,73 phút
tại 1210C. Nhưng trong thực tế có thể thiết bị
hoạt động không ổn định, nhiệt bị thất thoát nên
cần bù khoảng hao hụt đó, tức là thời gian xử lý
nhiệt Ball thực tế cần 35,41 phút (bù thêm 5%).
Từ công thức Ball: tB = 0,42tc + tp (với tc = 51
phút) suy ra thời gian giữ nhiệt của nồi tiệt trùng
là 14 phút ở nhiệt độ xử lý 1210C.
Từ đồ thị semilog Hình 2 thông qua phương
trình đường thẳng y = 78,088e-0,059x tính được
giá trị fh = 39,03 phút và yếu tố trễ pha jh =
1,26. Kết quả thẩm tra cho thấy, Fthực tế = 3,45
> F0 =2,8, cho nên có thể kết luận rằng chế độ
tiệt trùng tại 121 oC với thời gian giữ nhiệt của
nồi tiệt trùng là 14 phút đã đạt giá trị tiệt trùng
Fo. Kết quả của lần lặp 2 cho kết quả Fthực tế =
3,49 > F0 = 2,8 cũng đạt giá trị tiệt trùng F0.
3.1.2. Chế độ tiệt trùng tại nhiệt độ 1160C
Đường cong truyền nhiệt tại nhiệt độ nồi 1160C
thể hiện trong Hình 3.
Từ đồ thị semilog Hình 3 thông qua phương
trình đường thẳng y = 65,464e-0,06x tính được giá
trị fh = 38,38 phút và sự chênh lệch giữa đường
cong truyền nhiệt và đường thẳng biểu kiến tính
được jh = 1,13. Sau 38,38 phút thì đường thẳng đi
qua 1 chu kì log, sự khác nhau giữa phần bị chắn
Hình 2. Đường cong truyền nhiệt của sản phẩm khi
thẩm tra tại nhiệt độ nồi 1210C.
Hình 3. Đường cong truyền nhiệt của sản phẩm ở
nhiệt độ nồi 1160C.
thực tế và phần bị chắn biểu kiến là 1,13 (yếu tố
trễ pha). Kết quả tính toán cho thấy thời gian
xử lý nhiệt Ball là 43,59 phút tại 1160C. Nhưng
trong thực tế có thể thiết bị hoạt động không ổn
định, nhiệt bị thất thoát nên cần bù khoảng hao
hụt đó, tức là thời gian xử lý nhiệt Ball thực tế
cần 45,77 phút (bù thêm 5%).
Từ công thức Ball: tB = 0,42tc + tp (với tc =
44 phút) suy ra thời gian giữ nhiệt của nồi tiệt
trùng là 27 phút ở nhiệt độ xử lý 1160C.
Thẩm tra lại chế độ tiệt trùng vừa chọn bằng
cách tính Fthực tế và so sánh với F0. Nếu Fthực tế
≥ F0 thì chế độ tiệt trùng 1160C trong 27 phút
đạt giá trị tiệt trùng F0. Tiến hành thẩm tra giá
trị tiệt trùng của chế độ tiệt trùng 1160C trong
27 phút thu được kết quả như trong Hình 4.
Từ đồ thị semilog Hình 4 thông qua phương
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(1) www.jad.hcmuaf.edu.vn
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 123
Hình 4. Đường cong truyền nhiệt của sản phẩm khi
thẩm tra tại nhiệt độ nồi 1160C.
trình đường thẳng y = 77,173e-0,068x tính được
giá trị fh = 33,86 phút và yếu tố trễ pha jh =1,28.
Kết quả thẩm tra cho thấy, Fthực tế = 3,41 > F0
=2,8, cho nên có thể kết luận rằng chế độ tiệt
trùng tại 1160C với thời gian giữ nhiệt của nồi
tiệt trùng là 27 phút đã đạt giá trị tiệt trùng F0.
Kết quả của lần lặp 2 cho ra Fthực tế = 3,22 phút
> F0 = 2,8 cũng đạt giá trị tiệt trùng F0.
Chế độ tiệt trùng 1210C trong 14 phút và
1160C trong 27 phút là 2 chế độ tiệt trùng đạt giá
trị tiệt trùng F0. Để đảm bảo chất lượng vi sinh
của cả hai chế độ xử lý, các mẫu được tiến hành
kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh và kết quả được thể
hiện trong Bảng 2. Kết quả kiểm tra vi sinh cho
thấy sau quá trình tiệt trùng ở 2 chế độ 1160C
trong 27 phút và 1210C trong 14 phút không phát
hiện vi khuẩn hiếu khí và vi khuẩn kỵ khí khử sul-
fite. Điều này chứng tỏ cả hai chế độ tiệt trùng
đảm bảo chất lượng vi sinh.
3.2. Ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến pH
và màu sắc
Chỉ số pH: Bảng 3 thể hiện chỉ số pH ở 2 chế
độ tiệt trùng 1160C trong 27 phút và 1210C trong
14 phút. Kết quả cho thấy, chỉ số pH ở 2 chế độ
tiệt trùng 1160C trong 27 phút và 1210C trong
14 phút khác biệt không ý nghĩa về mặt thống kê
(P > 0,05). Như vậy, nhiệt độ và thời gian tiệt
trùng ở 2 chế độ tiệt trùng này không ảnh hưởng
đến chỉ số pH.
Tương tự, kết quả đo màu nhận thấy không
có sự khác biệt đáng kể về mặt thống kê giữa 2
chế độ tiệt trùng 1160C trong 27 phút và 1210C
trong 14 phút (P > 0,05). Do vậy, 2 chế độ tiệt
trùng 1160C trong 27 phút và 1210C trong 14
phút không ảnh hưởng tới giá trị màu sắc của
sản phẩm.
3.3. Ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến cảm
quan
Điểm cảm quan của sản phẩm tiệt trùng ở 2
chế độ 1160C trong 27 phút và 1210C trong 14
phút được trình bày qua Bảng 4. Kết quả xử lý
số liệu thống kê cho thấy, chế độ tiệt trùng có ảnh
hưởng đến mùi và điểm trung bình tổng của sản
phẩm (P < 0,05). Tuy nhiên, không có sự khác
biệt đáng kể về vị, màu sắc và trạng thái khác khi
sản phẩm xử lý ở 2 chế độ tiệt trùng khác nhau
(P > 0,05).
Kết quả khảo sát từ các cảm quan viên cho
thấy mùi của sản phẩm nước cốt xương cá hồi là
chỉ tiêu có hệ số trọng lượng cao (1,4), do đó mùi
đóng vai trò quan trọng và đóng góp vào điểm
tổng có trọng lượng của sản phẩm. Cũng theo
nhận xét của cảm quan viên, chế độ 1160C trong
27 phút có mùi nấu nhiều hơn khiến họ không
ưa thích bằng chế độ 1210C trong 14 phút. Tiệt
trùng ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắn giữ
được giá trị cảm quan về mùi cao hơn chế độ tiệt
trùng ở nhiệt độ thấp trong thời gian dài.
3.4. Kiểm tra và đánh giá chất lượng vi sinh
của sản phẩm nước cốt xương cá hồi
Kết quả kiểm tra vi sinh vật trong sản phẩm
nước cốt xương cá hồi (được xử lý tiệt trùng ở
nhiệt độ 1210C trong 14 phút) sau 21 ngày bảo
ôn theo Quyết định Bộ Y Tế, số 46/2007/QĐ-
BYT. Kết quả kiểm tra vi sinh được trình bày ở
Bảng 5. Kết quả kiểm tra vi sinh cho thấy, nước
cốt xương cá hồi đạt tiêu chuẩn an toàn về mặt vi
sinh, thoả mãn yêu cầu của Bộ Y Tế theo quyết
định số 46/2007/QĐ-BYT.
3.5. Xác định thời gian bảo quản sản phẩm
nước cốt xương cá hồi
Thời gian bảo quản sản phẩm được dự đoán
theo chỉ tiêu màu sắc và cảm quan của sản phẩm
từ các số liệu động học thu thập khi bảo quản ở
các nhiệt độ và thời gian khác nhau. Các Bảng 6
và 7 lần lượt trình bày các số liệu động học của
màu sắc và cảm quản của sản phẩm.
Kết quả đo màu của sản phẩm nước cốt xương
cá hồi cho thấy các giá trị màu sắc L*, a*, b*
không có sự thay đổi đáng kể khi bảo quản ở
nhiệt độ 300C sau 60 ngày. Giá trị L*, a*, b*
của sản phẩm có sự khác biệt tương đối khi bảo
quản ở nhiệt độ 45 và 520C sau 20 ngày. Trước
khi đưa nước cốt xương cá hồi vào bảo quản thì
www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(1)
124 Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Bảng 2. Kết quả vi sinh vật của sản phẩm trước khi tiệt trùng
Chế độ tiệt trùng Chỉ tiêu Đơn vị tính Kết quả
1160C và 27 phút
Tổng số vi sinh vật hiếu khí CFU/mL Không phát hiện
Tổng số vi sinh vật kỵ khí khử sulfite CFU/mL Không phát hiện
1210C và 14 phút
Tổng số vi sinh vật hiếu khí CFU/mL Không phát hiện
Tổng số vi sinh vật kỵ khí khử sulfite CFU/mL Không phát hiện
Bảng 3. Ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến pH và màu sắc của sản phẩm
Chế độ pH L a* b*
1160C/ 27 phút 5,58 ± 0,01a 64,8 ± 0,2a 1,7 ± 0,0a 17,2 ± 0,3a
1210C/ 14 phút 5,59 ± 0,00a 65,0 ± 0,7a 1,7 ± 0,0a 17,3 ± 0,4a
Bảng 4. Điểm cảm quan (điểm có trọng lượng) của sản phẩm tiệt trùng hai chế độ khác nhau
Chế độ tiệt trùng Mùi Vị Màu sắc Trạng thái Tổng điểm
cảm quan
1160C/ 27 phút 4,96a ± 0,20 4,73a ± 0,30 1,77a ± 0,16 2,48a ± 0,05 13,93a ± 0,29
1210C/ 14 phút 5,78b ± 0,35 5,08a ± 0,46 1,90a ± 0,14 2,65a ± 0,09 15,40b ± 0,34
a-bCác ký tự khác nhau trên cùng một cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê giữa các nghiệm thức ở độ tin
cậy 95%.
Bảng 5. Kết quả kiểm tra vi sinh vật trong sản phẩm nước cốt xương cá hồi
STT Chỉ tiêu Giới hạn vi sinh vật Đơn vị Kết quả
1 Tổng số vi sinh vật hiếu khí (TPC) - CFU/mL < 1
2 Vi khuẩn kỵ khí sinh H2S - CFU/mL < 1
3 Clostridium botulinum Không có CFU/mL Không phát hiện
4 Clostridium perfringens Không có CFU/mL < 1
5 Escherichia coli Không có CFU/mL < 1
6 Staphylococcus aureus Không có CFU/mL < 1
"-" không quy định.
Bảng 6. Sự suy giảm động học về chỉ tiêu màu sắc của nước cốt xương cá hồi
Nhiệt độ (0C) Tốc độ suy thoái k (1/ngày) Half life R2 Phương trình
30 0,0076 91,2036 0,7619 y = 0,0076x - 0,0152
45 0,0444 15,6114 0,927 y = 0,0444x + 0,9736
52 0,0468 14,8108 0,9468 y = 0,0468x + 1,1652
Bảng 7. Sự suy giảm động học về điểm cảm quan của nước cốt xương cá hồi
Nhiệt độ (0C) Tốc độ suy thoái k (1/ngày) Half life R2 Phương trình
30 0,0059 117,4826 0,9322 y = -0,0059x - 0,0074
45 0,0279 24,8440 0,9780 y = -0,0279x + 0,0214
52 0,0361 19,2008 0,9877 y = -0,0361x + 0,0029
sản phẩm có màu sắc sáng hơn, vàng tươi hơn;
khi tiến hành bảo quản, màu sắc của nước cốt
xương cá hồi có xu hướng tối màu dần. Cụ thể,
ở nhiệt độ 45 và ở 520C trong 20 ngày, giá trị L*
giảm lần lượt khoảng 3 và 4 đơn vị; đồng thời a*
tăng lần lượt 0,5 và 0,6 đơn vị; b* lần lượt không
thay đổi nhiều và dao động hơn 1 đơn vị. Tương
tự như vậy, các nghiên cứu khác cũng đã báo cáo
màu sắc của các mẫu có chứa carotenoid đã bị
ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ lưu trữ cao và
thời gian dài (Chen & Tang, 1998; Duangmal &
ctv., 2008).
Sự khác biệt màu sắc (∆E) từ 0 đến 1,5 được
xem là nhỏ và hầu như giống hệt nhau nếu quan
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(1) www.jad.hcmuaf.edu.vn
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 125
sát bằng mắt thường, ∆E nằm trong khoảng từ
1,5 đến 5 thì khác biệt màu sắc có thể được biểu
lộ, trong khi ∆E lớn hơn 5 thì biểu hiện một cách
rõ ràng (Obón & ctv., 2009). Vì thế chọn ∆E =
5 là giá trị tới hạn mà ở đó thời gian bảo quản
sản phẩm kết thúc.
Bảng 6 thể hiện sự thay đổi động học về chỉ
tiêu màu sắc (∆E) giữa các mẫu nước cốt xương
cá hồi trước và sau khi bảo quản ở nhiệt độ trong
các khoảng thời gian khác nhau. Kết quả cho thấy
sự gia tăng tổng khác biệt màu sắc trong các mẫu
bảo quản phù hợp với phản ứng bậc một, nhiệt
độ càng cao thì thời gian bảo quản càng ngắn, sự
khác biệt màu sắc càng lớn so với ban đầu. Từ
đó, cho thấy tỷ lệ suy thoái màu sắc càng tăng và
thời gian bảo quản càng giảm khi nhiệt độ bảo
quản tăng dần. Tốc độ suy thoái màu sắc tăng
cao khi nhiệt độ bảo quản càng cao, cụ thể khi
bảo quản ở 450C và 520C, thì tốc độ suy thoái
tăng gấp 5,8 lần và gấp 6,2 lần so với nhiệt độ
300C.
Theo kết quả Bảng 6, sự gia tăng tổng khác
biệt màu sắc trong các mẫu bảo quản phù hợp
với phản ứng bậc một, nhiệt độ càng cao thì thời
gian bảo quản càng ngắn, sự khác biệt màu sắc
càng lớn so với ban đầu. Từ đó, cho thấy tỷ lệ suy
thoái màu sắc càng tăng và thời gian bảo quản
càng giảm, là kết quả khi bảo quản ở các nhiệt
độ tăng dần. Tốc độ suy thoái màu sắc tăng cao
khi nhiệt độ bảo quản càng cao, cụ thể khi bảo
quản ở 45 và 520C, thì tốc độ suy thoái tương
ứng tăng gấp 5,8 lần và gấp 6,2 lần so với nhiệt
độ 300C.
Bảo quản sản phẩm nước cốt xương cá hồi ở
nhiệt độ cao trong thời gian dài làm giảm điểm
cảm quan sản phẩm; cụ thể sau 30 ngày bảo quản
ở nhiệt độ 45 và 23 ngày ở 520C thì tổng điểm
cảm quan có trọng lượng đã vào mức kém, tổng
điểm có trọng lượng của nước cốt xương cá hồi ở
hai điều kiện này được dự đoán đạt loại rất kém
(điểm chung từ 4 đến 7,1) theo TCVN 3215 - 79,
cho thấy mức độ không chấp nhận của cảm quan
viên về sản phẩm càng tăng cao khi bảo quản ở
nhiệt độ cao trong thời gian dài. Tổng điểm có
trọng lượng của nước cốt xương cá hồi nên từ 7,2
điểm trở lên - còn khả năng bán được, là điểm
tới hạn mà ở đó thời gian bảo quản sản phẩm kết
thúc.
Kết quả đã xác định được phương trình suy
giảm bậc một cho thông số cảm quan của nước
cốt xương cá hồi tại 3 nhiệt độ bảo quản theo thời
gian và dự đoán được thời gian hư hỏng tại 3 nhiệt
độ bảo quản. Bảng 7 cho thấy sự giảm điểm cảm
quan trong các mẫu phù hợp với phương trình
bậc nhất, nhiệt độ càng cao thì thời gian bảo
quản càng ngắn, tổng điểm có trọng lượng giảm.
Nhìn chung, tốc độ suy thoái càng tăng lên và
thời gian bảo quản giảm do tổng điểm cảm quan
có trọng lượng giảm, đó là kết quả khi tăng nhiệt
độ bảo quản từ 30 lên 520C. Cụ thể, tỷ lệ suy
thoái (k = 0,0059/ngày) của nước cốt xương cá
hồi bảo quản ở 300C thấp hơn nhiều so với mẫu
bảo quản ở nhiệt độ cao, nhỏ hơn khoảng 5 lần
khi bảo quản ở nhiệt độ 450C và 6 lần ở nhiệt độ
520C.
Sự gia tăng khác biệt về màu sắc và cảm quan
của sản phẩm nước cốt xương cá hồi tại các nhiệt
độ khác nhau được thể hiện đầy đủ như một
phương trình bậc một khi sản phẩm được bảo
quản trong vùng nhiệt độ 30 đến 520C, cho phép
ước lượng tốc độ suy thoái k ở nhiệt độ tham
chiếu (300C) bằng phương trình hồi quy tuyến
tính (Hình 5). Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của sự
thay đổi màu sắc được vẽ trong đồ thị Arrhenius.
Từ đó, năng lượng hoạt hóa hay năng lượng cần
thiết cho sự phá hủy màu sắc là 17,29 kcal/ mol.
Tương tự, năng lượng hoạt hóa cho sự suy giảm
điểm cảm quan là 16,77 kcal/mol.
Hình 5. Đồ thị Arrhenius xác định thất thoát màu
sắc và cảm quan của sản phẩm.
4. Kết Luận
Nghiên cứu đã xác định được chế độ tiệt trùng
thích hợp cho sản phẩm nước cốt xương cá hồi
đóng lon là 1210C trong 14 phút. Ở chế độ tiệt
trùng này, sản phẩm đảm bảo an toàn về mặt vi
sinh, màu sắc và chất lượng cảm quan. Nghiên
cứu cũng đã xác định được thời gian bảo quản
sản phẩm nước cốt xương cá hồi là 19 tháng trong
điều kiện lon sản phẩm đảm bảo độ kín, không gỉ
sét, không bị biến dạng trong suốt thời gian bảo
quản.
www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(1)
126 Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Tài Liệu Tham Khảo (References)
Chen, B. H., & Tang, Y. C. (1998). Processing and stabil-
ity of carotenoid powder from carrot pulp waste. Jour-
nal of Agricultural and Food Chemistry 46(6), 2312-
2318.
Duangmal, K., Saicheua, B., & Sueeprasan, S. (2008).
Colour evaluation of freeze-dried roselle extract as a
natural food colorant in a model system of a drink.
LWT-Food Science and Technology 41(8), 1437-1445.
Fellows, P. J. (2009). Food processing technology: Prin-
ciples and practice (2nd ed.). Cambridge, UK: Wood-
head.
Fu, B., & Labuza, T. P. (1993). Shelf-life prediction: The-
ory and application. Food Control 4(3), 125-133.
Ha, T. D. (2000). Food Sensory Evaluation Techniques.
Ha Noi, Viet Nam: Science and Technics Publishing
House.
Obón, J. M., Castellar, M. R., Alacid, M., & Fernández-
López, J. A. (2009). Production of a red-purple food
colorant from Opuntia stricta fruits by spray drying
and its application in food model systems. Journal of
Food Engineering 90(4), 471-479.
Pflug, I. J., Berry M. R., & Dignan, D. M. (1990). Estab-
lishing the heat-preservation process for aseptically-
packaged low-acid food containing large particulates,
sterilized in a continuous heat-hold-cool system. Jour-
nal of Food Protection 53(4), 312-320.
Stoforos, N. G. (2010). Thermal process calculations
through ball’s original formula method: A critical pre-
sentation of the method and simplification of its use
through regression equations. Food Engineering Re-
views 2(1), 1-16.
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 18(1) www.jad.hcmuaf.edu.vn