Nano Astaxanthin cải thiện màu sắc tôm, góp phần làm tăng giá trị trên thị trường
Màu sắc của tôm phụ thuộc vào sự hiện diện của sắc tố caroten (chủ yếu là astaxanthin) và có tác động đáng kể đến giá trị thị trường của chúng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi quan sát thấy rằng sự xuất hiện trực quan của màu sắc ở tôm sú (Penaeus monodon), khi được đánh giá bằng thang điểm phân loại thương mại, không phải lúc nào cũng tương quan tốt với tổng hàm lượng caroten. Chúng tôi cũng quan sát thấy rằng hình thức bên ngoài bị ảnh hưởng bởi màu của bể nuôi tôm. Khi tôm được nuôi trong bể đen hoặc trắng trong 28 ngày, mặc dù chúng có hàm lượng astaxanthin tổng trung bình tương đương nhau (29–33 μg/g đuôi tôm), tôm nuôi trong bể đen có màu cam/đỏ hơn nhiều khi nấu so với tôm nuôi trong bể màu trắng. Các sắc tố tập trung chủ yếu ở đầu ngực, lớp biểu bì bụng và khung xương ngoài bụng. Kính hiển vi ánh sáng cho thấy sự phân bố sắc tố đồng đều trong lớp biểu bì của những con tôm có màu sắc sặc sỡ hơn so với vùng sắc tố tập trung ở những con tôm có màu sắc nhạt hơn. Astaxanthin không ester hóa là caroten chính có trong tất cả các vị trí trên cơ thể tôm từ bể đen (50%) với phần còn lại được tạo thành từ astaxanthin mono- và diester. Tuy nhiên, đối với tôm từ bể trắng, astaxanthin không ester hóa chỉ chiếm 12–13%, với mono-ester chiếm khoảng 60% tổng số hiện tại. Trong một thử nghiệm riêng biệt, chúng tôi đã chứng minh rằng những thay đổi về màu môi trường gây ra sự thay đổi nhanh chóng về màu sắc của tôm. Khi tôm được chuyển từ bể trắng sang bể đen, điểm số tăng đáng kể trong vòng 1 giờ mà không có bất kỳ thay đổi nào về hàm lượng astaxanthin. Cải thiện màu sắc tiếp tục tăng trong 168 h. Chuyển tôm từ bể đen sang bể trắng dẫn đến giảm điểm nhưng sự thay đổi diễn ra chậm hơn nhiều. Công trình này gợi ý rằng, với điều kiện tôm có đủ hàm lượng astaxanthin trong chế độ ăn của chúng, có thể cải thiện hình thức tổng thể của chúng (sống và nấu chín) bằng cách điều chỉnh màu thời điểm thu hoạch.
1.GIỚI THIỆU
Màu sắc của tôm là một trong những thuộc tính quan trọng nhất trong việc xác định quyết định mua tôm của người tiêu dùng và do đó ảnh hưởng đáng kể đến giá trị thị trường của chúng. Ở Úc, tôm sú nấu chín (Penaeus monodon) thường được đánh giá về màu sắc bằng cách sử dụng biểu đồ phân loại màu chủ quan với điểm số từ 1 đến 12, phản ánh sắc tố từ thấp đến cao (Aqua-Marine Marketing Pty Ltd., Kippa-Ring, Queensland) . Tôm có điểm số cao hơn thường được định giá cao hơn 2–4 đô la Úc/kg so với tôm có màu nhạt hơn và thông thường, tôm có màu kém không thể bán được với giá thị trường chấp nhận được và được đông lạnh và giữ cho đến khi nhu cầu cao hơn. Màu sắc của tôm phụ thuộc phần lớn vào lượng astaxanthin (3,3′-dihydroxy-β,β-carotene-4,4′-dione) có trong các mô bên ngoài; đặc biệt là ở bộ xương ngoài và trong lớp biểu bì giữa cơ bụng và bộ xương ngoài (Menasveta et al., 1993; Boonyaratpalin et al., 2001). Astaxanthin thường hiện diện ở dạng tự do và dạng ester hóa (mono- và di-ester) với các axit béo (Okada et al., 1994). Các carotenoit này cũng có thể hiện diện dưới dạng caroteno-protein, đặc biệt là trong bộ xương ngoài, và khi chúng tách ra khỏi protein, chúng sẽ đổi màu từ xanh lam sang đỏ, như có thể thấy rõ khi tôm được nấu chín (Britton et al., 1981)..
Một lượng nhỏ các carotenoid khác bao gồm lutein và zeaxanthin cũng đã được báo cáo (Pan và cộng sự, 2001; Sachindra và cộng sự, 2005). Ngoài sắc tố, carotenoid cũng đã được đề xuất với vai trò trong một số chức năng quan trọng ở động vật giáp xác như nguồn cung cấp hoạt tính tiền vitamin A (Miki et al., 1982), tăng khả năng chịu đựng căng thẳng (Torrissen, 1984; Chien et al., 2003) và trong các quá trình phát triển và khác biệt khác nhau, như được tóm tắt bởi Linan-Cabello et al. (2002).
Nguồn gốc của astaxanthin trong tôm, cũng như ở các loài động vật khác, là từ chế độ ăn uống và ở tôm hoang dã phần lớn astaxanthin bắt nguồn từ việc chuyển đổi từ một số loại caroten ăn vào khác như zeaxanthin và β-caroten (Katayama et al., 1971). Do đó, sự hiện diện của astaxanthin trong tôm phụ thuộc vào sự sẵn có của nó từ thức ăn trong môi trường cũng như khả năng được hấp thụ, vận chuyển và sau đó lắng đọng ở các vị trí giải phẫu cụ thể. Đối với tôm nuôi, việc bổ sung astaxanthin tổng hợp vào thức ăn là một chi phí bổ sung và thường cần phải điều chỉnh số lượng và thời gian bổ sung để đạt được mức sắc tố mong muốn (Chien và Jeng, 1992). Các nhà sản xuất thường khó dự đoán nồng độ thức ăn tối ưu cần thiết do sự đóng góp của hệ sinh vật tảo trong ao, cũng như màu sắc di truyền rõ ràng của từng cá thể và sự khác biệt về dải rõ ràng giữa các con tôm.
Là một phần trong nghiên cứu của chúng tôi để xác định sắc tố tối ưu của tôm nuôi, chúng tôi đã đo tổng hàm lượng astaxanthin trong một số lượng lớn tôm và quan sát thấy rằng hàm lượng này không phải lúc nào cũng tương quan tốt với màu sắc thực tế. Chúng tôi cho rằng sự khác biệt về ngoại hình này có thể phụ thuộc vào vị trí của các sắc tố trong các vùng cơ thể khác nhau của tôm (Sachindra et al., 2005). Ngoài ra, người ta biết rằng tôm có khả năng thay đổi hình dáng bên ngoài để hòa trộn với màu môi trường, thông qua sự chuyển động của các sắc tố trong tế bào sắc tố ở các lớp biểu bì bên dưới bộ xương ngoài (Fingerman, 1965; Robison và Charlton, 1973). Sự thay đổi màu sắc hình thái và sinh lý đã được mô tả ở loài giáp xác liên quan đến sự thay đổi chậm và nhanh do các yếu tố môi trường hoặc nội tiết tố tương ứng (Rao, 1985; Melville-Smith et al., 2003). Sự chuyển động như vậy của các sắc tố trong tôm sống có thể ảnh hưởng trực tiếp đến màu sắc của tôm nấu chín. Trong nghiên cứu được mô tả ở đây, chúng tôi báo cáo về sự thay đổi sắc tố được thấy ở các cá thể trong các nhóm tôm, vị trí của các sắc tố trong các thành phần cơ thể khác nhau và cách chúng bị ảnh hưởng bởi ánh sáng môi trường.
2.Vật liệu và phương pháp
Tôm được sử dụng trong nghiên cứu này được lấy từ đàn thử nghiệm và từ các trang trại thương mại. Tôm không được đánh giá về giai đoạn lột xác và tôm có trọng lượng khác nhau được sử dụng. Tuy nhiên, đối với các thử nghiệm so sánh cụ thể, tôm có trọng lượng tương tự nhau.
2.1 Tôm thí nghiệm
Tôm thí nghiệm (P. monodon) được lấy từ các đàn được duy trì tại các phòng thí nghiệm CSIRO, Nghiên cứu Hàng hải và Khí quyển (CMAR) tại Cleveland. Cho đến khi cần thiết cho các thí nghiệm, tôm được nuôi trong bể sợi thủy tinh 2500 L. Nước biển được bơm qua các bể với tốc độ 1,2 L.min−1 để duy trì nhiệt độ và độ mặn của nước lần lượt ở khoảng 28°C và 32‰. Photoperiod trước khi bắt đầu thử nghiệm được duy trì ở mức 12 giờ sáng: 12 giờ tối. Tôm được cho ăn thức ăn viên thương mại (Lucky Star, Taiwan Hung Kuo Industrial Pty Ltd.) hai lần mỗi ngày. Hàm lượng thực tế của astaxanthin đã được xác định và được tìm thấy là khoảng 40 mg astaxanthin trên mỗi kg thức ăn.
2.2 Tôm đông lạnh thương phẩm
Tôm sú nấu chín, đông lạnh nguyên con (trọng lượng khoảng 20–50 g) được lấy từ hai trang trại thương mại ở Queensland.
2.3 Thử nghiệm 1 — hiệu ứng của màu môi trường
Tôm sú P. từ cùng một đàn được nuôi cùng nhau trong các bể lót đen trong phòng thí nghiệm và cho ăn thức ăn tôm thương phẩm cơ bản có chứa 40 mg astaxanthin/kg thức ăn (thức ăn và các chi tiết khác như đã nêu ở trên). Cường độ ánh sáng (Iso-Tech ILM350, máy đo ánh sáng) ở khoảng cách 10 cm so với mặt nước là khoảng 10lx. Vào ngày thứ 0, một nửa số tôm (n= 5) được bắt ngẫu nhiên và chuyển sang bể lót trắng và được duy trì trong môi trường có cường độ ánh sáng giống chế độ chiếu sáng như trước. Tất cả tôm tiếp tục được cho ăn cùng một loại thức ăn thương mại và điều kiện ánh sáng được duy trì không đổi cho mỗi nhóm. Vào ngày 28, tôm được lấy ra khỏi cả hai bể và đặt vào hỗn hợp nước biển và đá trong 5 phút cho đến khi chết, sau đó chúng được vớt ra và đun sôi trong nước biển đã lọc trong 2 phút. Khối lượng trung bình của tôm sau khi nấu là 9,27± 0,99 g. Mặc dù trọng lượng trung bình của tôm trong bể đen thấp hơn so với tôm trong bể trắng (lần lượt là 8,10 ± 1,20 và 10,43 ± 1,51 g) nhưng những khác biệt này không đáng kể và phản ánh kết quả của việc phân loại ngẫu nhiên vào ngày thứ 0. Tôm được chụp ảnh và sau đó được đông lạnh và giữ ở -20 ° C cho đến khi cần phân tích.
2.4. Thử nghiệm 2 – tốc độ thay đổi màu sắc
Tôm sú P. monodon có kích thước tương tự từ cùng một đàn và được nuôi cùng nhau trong bể lót đen được tách ngẫu nhiên vào bể lót đen hoặc lót trắng tại CMAR, Cleveland trong 28 ngày (n= 96). Trong thời gian này, mỗi con được cho ăn khẩu phần giống hệt nhau chứa 40 mg astaxanthin/kg thức ăn. Vào ngày bắt đầu thí nghiệm, lúc 9 giờ sáng, tôm được chuyển từ bể của chúng sang bể có màu đối diện. Sau đó, tại mỗi thời điểm 0, 1, 3, 6, 12, 24, 72, 168 và 336h, 6 con tôm được vớt ra và đặt trong hỗn hợp nước biển và nước đá trong 5 phút cho đến khi chết. Sau đó, chúng được lấy ra và đun sôi trong nước biển đã lọc trong 2 phút rồi làm lạnh trong nước đá. Tôm được chụp ảnh và đông lạnh và giữ ở -20 ° C cho đến khi được yêu cầu phân tích. Quy trình chiếu sáng được tiếp tục trong suốt thời gian thử nghiệm, điều đó có nghĩa là tôm lúc 12 giờ đã phải chịu bóng tối khoảng 4 giờ.
2.5. Đánh giá chủ quan về màu sắc của tôm
Tất cả tôm, thương mại và thử nghiệm, được đánh giá về màu sắc bằng cách trưng bày dưới ánh sáng huỳnh quang tiêu chuẩn, trên một chiếc bàn lớn trong phòng thí nghiệm chế biến thực phẩm được đặt ở nhiệt độ không khí là 10°C. Đánh giá chủ quan về màu sắc được thực hiện bằng cách sử dụng thẻ điểm phân loại (1 đến 12 cho màu sáng nhất đến màu tối nhất) đối với P. monodon (Aqua-Marine Marketing Pty Ltd., Kippa-Ring, Queensland). Bảy thành viên tham gia hội thảo đã được sử dụng cho Thử nghiệm 1 và 14 thành viên tham gia hội thảo đã được sử dụng cho Thử nghiệm 2. Mặc dù những thành viên tham gia hội thảo không được đào tạo để đánh giá màu sắc của tôm nhưng họ đã có kinh nghiệm về các thuộc tính thực phẩm khác nhau (bao gồm cả màu sắc) và được cho điểm neo cho các thái cực.
2.6. Mối quan hệ giữa điểm chấm điểm và hàm lượng astaxanthin
Tôm thương phẩm đã nấu chín (trọng lượng trung bình= 34,9 g [phạm vi 22 đến 51 g], n= 61) được phân loại theo màu sắc theo đánh giá chủ quan được mô tả trong Phần 2.5 được sử dụng để xác định tổng hàm lượng astaxanthin và sự phân bố trên cơ thể tôm ở các cấp độ khác nhau ( xem Hình 2 và 3). Khi đến phòng thí nghiệm, tôm đông lạnh đã được rã đông và trong trường hợp này, được đánh giá cho điểm bằng cách sử dụng một hội đồng gồm 3 thành viên để đạt được sự đồng thuận về từng con tôm. Sau đó, tôm được sắp xếp theo thứ tự điểm số và đánh giá ban đầu đã được xác nhận. Mỗi con tôm sau đó được mổ xẻ thành bộ xương ngoài, lớp biểu bì, đầu ngực và tuyến tiêu hóa để chiết xuất astaxanthin.
2.7. phân tích caroten
Tôm được cân và sau đó mổ xẻ như sau. Tất cả các quy trình, bao gồm cả chiết xuất, được thực hiện trong điều kiện cường độ ánh sáng yếu trong phòng thí nghiệm tối. Trong hầu hết các trường hợp, và trừ khi được đề cập khác, so sánh giữa các nhóm tôm được thực hiện trên các sắc tố có trong ‘đuôi tôm’, bao gồm lớp biểu bì của cơ bụng cùng với bộ xương ngoài ở bụng, bao gồm cả uropods và telson. Điều này được thực hiện bằng cách loại bỏ đầu và sau đó tách bộ xương ngoài ra khỏi cơ bụng. Lớp sắc tố biểu bì được tách ra khỏi cơ cẩn thận để không bao gồm bất kỳ thành phần nào từ đường tiêu hóa. Trong tất cả các trường hợp, ngoại trừ điều tra về sự phân bố sắc tố (Bảng 1), cơ bụng không được lấy ra vì nó không góp phần tạo nên sắc tố ở tôm. Khi được chỉ định, các phân tích caroten cũng được thực hiện trên các thành phần được mổ xẻ riêng lẻ như bộ xương ngoài bụng, lớp biểu bì bụng, đầu và tuyến tiêu hóa. Mỗi mô được cân, thái nhỏ và sau đó chiết ba lần với 20 mL axeton ở 2°C, để yên qua đêm giữa mỗi lần chiết. Phần bã tôm còn lại sau quá trình chiết xuất toàn diện này về cơ bản là không có sắc tố. Dịch chiết gộp được điều chỉnh đến tổng thể tích là 60 mL và 10 mL H2O và 5 mL n-hexan được thêm vào, trộn đều và để tách pha. Lớp trên được loại bỏ và lớp dưới được rửa hai lần với 5 mL H2O và 5 mL n-hexan. Các lớp trên được kết hợp chứa các sắc tố được làm bay hơi đến khô dưới khí nitơ và sau đó được hòa tan lại trong 20 mL n-hexan. Nồng độ của astaxanthin trong dịch chiết được xác định bằng cách đo độ hấp thụ ở bước sóng 477 nm, sử dụng hệ số tắt mol là 2172 trong cuvet 1 cm. Tiêu chuẩn Astaxanthin được lấy từ Sigma Chemical Co. St Louis, MO, Hoa Kỳ và tiêu chuẩn lutein từ Extrasynthese, Genay, Pháp. Từ những phân tích trước đây, chúng tôi biết rằng astaxanthin và các este của nó chiếm khoảng 95% tổng số carotenoid và do đó, những chất ít hơn như lutein không được chỉ định nhưng sẽ đóng góp vào tổng số. Tất cả các mẫu được lưu trữ trong bóng tối, dưới nitơ ở −20 ° C cho đến khi cần phân tích thêm.
Kết quả về hàm lượng astaxanthin được biểu thị bằng μg/g trọng lượng ướt của thành phần tôm hoặc dưới dạng phần trăm phân bố sắc tố trong các thành phần riêng lẻ. Đối với mỗi con tôm riêng lẻ, tổng astaxanthin (μg) được chiết xuất từ mỗi vị trí giải phẫu đã được xác định và sự phân bố tương đối được biểu thị trên cơ sở tỷ lệ phần trăm.
2.8. Tách este astaxanthin và astaxanthin bằng HPLC
Các phần chiết xuất caroten trong n-hexan được chuyển sang các lọ mẫu màu nâu để phân tách bằng HPLC trên hệ thống Waters bao gồm bơm Model 600, bộ tiêm tự động Model 717 và máy dò dãy điốt quang model 996. Astaxanthin được xác định ở bước sóng 477 nm. Hệ thống được điều khiển bởi phần mềm Waters Empower (2003). Quá trình phân tách đạt được bằng cách sử dụng cột Luna 5μm C18 (2) 100 Å 250 mm×4,6 mm (Phenomenex #00G-4252-E0) được gắn hộp bảo vệ (Phenomenex #AJ0-4287). Hệ dung môi gradient, với tốc độ dòng 1,5 mL/phút, như sau: dung môi A (metanol:H20, 80:20,v/v); dung môi B, (ethylacetate) về cơ bản như được mô tả bởi Wade et al. (2005).
2.9. kính hiển vi
Các phần của lớp biểu bì từ đoạn bụng đầu tiên của từng con tôm được cẩn thận loại bỏ khỏi cơ bụng sau khi loại bỏ lớp vỏ ngoài. Các tấm tế bào được đặt trên phiến kính hiển vi và phủ nước muối sinh lý dưới phiến kính. Tế bào sắc tố được xem bằng kính hiển vi Olympus, Model BH2 và hình ảnh thu được bằng máy ảnh Nikon Coolpix, Model 995, sử dụng độ phóng đại 10 × 4. Khoảng cách giữa các tâm của tế bào sắc tố được đo bằng micromet theo giai đoạn và khoảng cách trung bình (±SE) được tìm thấy là 380± 9,21 μm đối với tôm có trọng lượng từ 20 đến 30 g.
2.10. Phân tích thống kê
Mức độ tin cậy 5% đã được sử dụng để so sánh sự khác biệt đáng kể giữa các phương tiện (p≤0,05) bằng cách sử dụng kiểm tra t của Học sinh theo cặp (Microsoft Excel, XP). Đối với dữ liệu được trình bày trong Hình 1, chúng tôi đã kiểm tra mối quan hệ giữa trọng lượng tôm và chiều rộng tôm ở đoạn bụng thứ 2 với các mô hình tuyến tính, bậc hai và khối. Sử dụng Tiêu chí thông tin Akaike (AIC), mô hình tuyến tính được chọn là mô hình phù hợp nhất cho tập dữ liệu vì nó có giá trị AIC thấp nhất (Sakamoto et al, 1986).
3.Kết quả và thảo luận
3.1. Mối quan hệ giữa điểm chấm điểm và hàm lượng astaxanthin
Việc xác định hàm lượng caroten trong tôm nguyên con có thể cung cấp một chỉ số thỏa đáng về mức độ caroten trong thức ăn phù hợp cho sự tăng trưởng hoặc sức khỏe, nhưng nó có thể không nhất thiết là phương pháp thể hiện tốt nhất để hình dung màu sắc của tôm, vì một số sắc tố có thể nằm ở các vùng và các cơ quan như tuyến tiêu hóa, và do đó không góp phần vào sự xuất hiện. Ngoài ra, chúng ta cần phải đối mặt với phạm vi tương đối rộng về trọng lượng tôm đã gặp phải trong các thử nghiệm này. Chúng tôi lập luận trên cơ sở các mối quan hệ về trọng lượng và diện tích thị giác, được đánh giá bằng chiều rộng cơ thể, rằng hàm lượng sắc tố, được biểu thị trên trọng lượng của cơ bụng cộng với khung xương ngoài bụng, cung cấp một bộ đơn vị thỏa đáng. Để hỗ trợ điều này, chúng tôi đã tìm thấy mối quan hệ tuyến tính (R2= 0,623) giữa chiều rộng ở đoạn bụng thứ hai (và do đó biểu thị diện tích bề mặt) và trọng lượng tôm (Hình 1). Trên cơ sở này, chúng tôi đã biểu thị trọng lượng của sắc tố chiết xuất (μg) trên trọng lượng ướt của cơ bụng cộng với khung xương ngoài bụng.
Tuy nhiên, trong quá trình nghiên cứu để xác định nồng độ tối ưu của sắc tố trong thức ăn nhằm đạt được màu sắc đẹp, chúng tôi đã đo tổng hàm lượng astaxanthin (được biểu thị trên cơ sở trọng lượng của cơ bụng và khung xương ngoài bụng) ở một số lượng lớn tôm và quan sát thấy rằng số lượng không liên quan tốt với hình thức bên ngoài. Điều này đã được chứng minh thêm bằng cách đo hàm lượng astaxanthin trong tôm đã được phân loại trực quan một cách chủ quan thành các loại khác nhau bằng cách sử dụng biểu đồ phân loại màu. Điểm phân loại trung bình của tôm dao động từ 6 đến 11. Mối quan hệ giữa điểm phân loại và tổng hàm lượng astaxanthin được thể hiện trong Hình 2. Có thể thấy rằng điểm phân loại màu sắc hoặc hình thức bên ngoài không liên quan chặt chẽ đến hàm lượng astaxanthin đo được. Ví dụ, ở điểm 9, hàm lượng astaxanthin dao động từ 5 đến 25 μg/g đuôi tôm. Do đó, phải có một số lời giải thích khác cho sự khác biệt quan sát được.
3.2. Phân bố sắc tố trong tôm
Sự phân bổ tổng số astaxanthin trong các thành phần được trình bày trong Hình 3 cho mỗi điểm số từ 6 đến 11 (phạm vi tôm thu được). Về cơ bản, tổng astaxanthin được phân bố gần như đồng đều giữa lớp xương ngoài bụng, lớp biểu bì bụng và đầu ngực (biểu bì và lớp ngoài không tách rời), chỉ có 1–2% hiện diện trong tuyến tiêu hóa. Những phát hiện này về cơ bản tương tự với những phát hiện được quan sát bởi Negre-Sandargues và cộng sự, 1993 và Paibulkichakul và cộng sự, 2008. Sự phân bố sắc tố không thay đổi một cách hiệu quả qua các điểm số được điều tra ở đây. Cần lưu ý rằng trong các tình huống khác khi tôm sắp lột xác, tỷ lệ phần trăm tổng số astaxanthin có trong bộ xương ngoài giảm rõ rệt do sắc tố được huy động trở lại lớp biểu bì như đã được quan sát thấy ở tôm hùm đỏ phương Tây (Wade et al. , 2005).
3.3. Ảnh hưởng của màu nền đến sự phân bổ astaxanthin trong tôm sống
Những con tôm trước đây được nuôi cùng nhau trong những điều kiện giống hệt nhau, đã thay đổi hình thức bên ngoài sau khi chúng được tách ra và sau đó được nuôi trong bể đen hoặc bể trắng, mặc dù chúng được cho ăn cùng một khẩu phần thức ăn. Những khác biệt này có thể thấy rõ ở tôm chưa nấu chín; những con lấy từ bể đen có màu xanh đậm/nâu so với màu nhạt hơn của những con lấy từ bể trắng. Tổng hàm lượng astaxanthin (Bảng 1) của tôm nuôi trong bể đen hoặc trắng trong 28 ngày không khác biệt đáng kể (33,3 μg/g đuôi tôm đối với bể đen so với 29,1 μg/g đuôi tôm đối với bể trắng, p≥0,05) và sẽ không dẫn đến bất kỳ sự khác biệt đáng chú ý nào về màu sắc. Tuy nhiên, có sự khác biệt rõ rệt về màu sắc khi nấu chín của chúng (Hình 4), với tôm nuôi trong bể đen có nhiều màu cam/đỏ hơn so với tôm nuôi trong bể trắng. Kiểm tra kỹ lớp vỏ ngoài/lớp biểu bì (Hình 5) cho thấy những con tôm có màu sắc đậm có sắc tố phân bố đồng đều hơn so với những con tôm có màu sáng hơn, những con tôm có mật độ sắc tố dày đặc ở những đốm nhỏ (tế bào sắc tố).
Sự phân bố của astaxanthin trong các thành phần cơ thể khác nhau cũng được xác định ở tôm sau 28 ngày trong từng điều kiện màu nền (Bảng 1). Rõ ràng là tôm nuôi trong bể đen có tỷ lệ astaxanthin tổng số ở đầu ngực (42,7%) cao hơn (p≤0,05) so với tôm nuôi trong bể trắng (34,6%), mặc dù lớp biểu bì ở bụng cao hơn ( p≤0,05) ở những con từ bể trắng (39,3% so với 31,9%).
Các sắc tố caroten chính trong tôm góp phần tạo nên màu sắc của chúng là astaxanthin (không este hóa) và astaxanthin este (mono- hoặc di-este), cùng với một lượng nhỏ các caroten khác như lutein và β-caroten (Okada et al., 1994 ; Boonyaratpalin và cộng sự, 2001). Chúng tôi đã nghiên cứu sự phân bố của các sắc tố này ở ba vị trí khác nhau, lớp biểu bì bụng, khung xương ngoài bụng và đầu ngực, đối với tôm được nuôi trong bể đen hoặc bể trắng trong 28 ngày (Bảng 2). Về cơ bản, chúng tôi thấy rằng bất kể vị trí cơ thể, tỷ lệ phần trăm phân bố của các sắc tố riêng lẻ là rất khác nhau tùy thuộc vào việc tôm được nuôi trong bể đen hay bể trắng. Đối với tôm nuôi trong bể đen, astaxanthin, ở dạng không este hóa, chiếm khoảng 50% tổng số carotenoid. Phần còn lại chủ yếu bao gồm các mono-este astaxanthin và di-este astaxanthin với tỷ lệ bằng nhau (khoảng 20% mỗi loại), cùng với một lượng nhỏ lutein (5–7%). Tuy nhiên, đối với tôm nuôi trong bể trắng, sự phân bố lại rất khác. Astaxanthin không ester hóa đã giảm đi rất nhiều, chỉ chiếm khoảng 12% tổng lượng caroten. Ngược lại, astaxanthin mono-este tăng từ khoảng 20% lên 60% tổng số. Tỷ lệ astaxanthin di-este không thay đổi đáng kể.
Do đó, nghiên cứu này gợi ý rằng dạng astaxanthin hiện diện trong các mô ngoại vi của tôm phụ thuộc vào điều kiện ánh sáng nền. Do đó, người ta đề xuất rằng trong môi trường tối, một tỷ lệ lớn các mono-este astaxanthin bị thủy phân, trong khi ở điều kiện ánh sáng, astaxanthin tự do được este hóa với một axit béo tạo thành mono-este. Các axit béo cụ thể liên quan đến quá trình này được đặc biệt quan tâm và hiện đang được nghiên cứu. Mặc dù những phát hiện của chúng tôi chủ yếu liên quan đến màu nền, nhưng chúng dường như khác với những gì được báo cáo bởi You et al. (2006) người đã nghiên cứu ảnh hưởng của các nguồn sáng và kiểu chiếu sáng khác nhau đến màu sắc và tốc độ tăng trưởng của tôm. Sử dụng Litopenaeus vannamei, họ quan sát thấy rằng màu sắc cơ thể đẹp nhất ở những con tôm chịu cường độ ánh sáng cao nhất và cho rằng astaxanthin cao là một yêu cầu trong những điều kiện này để giảm thiểu thiệt hại tiềm ẩn từ tia cực tím. Lý do cho sự gia tăng sắc tố này vẫn chưa rõ ràng nhưng có thể liên quan đến sự phát triển lớn hơn của thực vật phù du, vi khuẩn, v.v. trong nước, và do đó, các tiền chất astaxanthin có sẵn nhiều hơn, trong điều kiện ánh sáng mạnh hơn (Tseng et al., 1998). Ngoài ra, hiệu quả của quá trình hấp thu và lắng đọng có thể cao hơn ở tôm nuôi trong điều kiện sáng hơn.
Trong một nghiên cứu về môi trường có kiểm soát với tôm hùm đá con (Jasus edwardsii), Stuart et al. (1996) không thể chứng minh bất kỳ ảnh hưởng đáng kể nào của màu nền chất nền (đá đen hoặc sỏi trắng) đối với màu sắc của bộ xương ngoài. Nghiên cứu này đã quan sát thời gian tăng trưởng kéo dài một năm trong các điều kiện cụ thể và kết luận rằng bất kỳ sự khác biệt mang tính giai thoại nào được báo cáo bởi những người đánh bắt tôm hùm thương mại có thể là kết quả của sự khác biệt về gen.
3.4. Tỷ lệ thay đổi màu sắc
Trong thử nghiệm trước, tôm được duy trì trong các điều kiện màu nền được chỉ định trong 28 ngày trước khi được đánh giá. Thử nghiệm sau đây được thực hiện để xác định tốc độ thay đổi màu sắc vì điều này có thể ảnh hưởng đáng kể đến ứng dụng thương mại của quy trình. Trong thử nghiệm này, tôm được duy trì trong các điều kiện màu môi trường quy định trong 28 ngày trước khi thay đổi điều kiện tại thời điểm 0h. Tại thời điểm này, tôm từ bể trắng có tổng hàm lượng astaxanthin (p≥0,05) tương tự với tôm từ bể đen (32,1± 2,20μg/g đuôi tôm và 36,7± 2,16 μg/g đuôi tôm tương ứng). Để có được dữ liệu chính xác hơn (thông qua số lượng tăng lên) về hàm lượng astaxanthin của tôm từ hai bể này, tất cả tôm được sử dụng trong hơn 168 giờ đã được phân tích. Các giá trị tổng thể là 35,1± 1,096 μg/g đuôi tôm đối với tôm được chuyển vào bể trắng và 36,7± 1,108 μg/g đuôi tôm đối với những con được chuyển vào bể đen (xem Hình 6). Mặc dù tổng hàm lượng sắc tố của hai nhóm tôm tương tự nhau vào lúc 0 giờ, nhưng có sự khác biệt lớn về màu sắc của tôm sống và tôm chín. Khi được các thành viên tham gia phân loại, tôm nấu chín từ bể trắng có màu nhạt hơn đáng kể (p≤0,001), có điểm trung bình khoảng 7,0 ± 0,306, so với 10,8 ± 0,225 đối với tôm từ bể đen (Hình 6). .
Tuy nhiên, trong vòng 1 giờ sau khi chuyển tôm sống từ bể trắng sang bể đen, sắc tố tăng lên rõ rệt và khi tôm được nấu chín, màu đỏ của tôm được các thành viên hội đồng đánh giá là 8,8 ± 0,147 . Điều này khác với những con tôm được lấy ra khỏi bể trắng ở thời điểm 0 (p= 0,0148). Với thời gian xa hơn, xu hướng này tiếp tục, tăng lên khoảng điểm 10 ở mức 72 và 168 giờ sau khi chuyển. Việc chuyển tôm từ bể đen sang bể trắng cũng dẫn đến sự thay đổi về màu sắc, trong đó tôm có màu nhạt hơn, nhưng sự khác biệt trong 1 giờ đầu tiên (p= 0,189) và 12 giờ (p= 0,024) không nhiều như đã được quan sát với việc di chuyển từ bể trắng sang đen. Tuy nhiên, đến 168 giờ, điểm số đã giảm từ khoảng 11 xuống còn khoảng 7.5, khi thay đổi từ bể đen sang trắng.
Những phát hiện này chỉ ra rằng màu sắc thay đổi khá nhanh và có khả năng là kết quả của những thay đổi trong các tế bào sắc tố như đã chỉ ra ở trên (Hình 5). Người ta cho rằng sự thay đổi màu sắc sẽ xảy ra khá nhanh vì tôm cần thích nghi với các môi trường khác nhau thông qua quá trình ngụy trang (Fingerman, 1965). Kính hiển vi ánh sáng của các lớp biểu bì được mổ xẻ lấy từ đoạn bụng đầu tiên của tôm chỉ ra rằng thực sự, những thay đổi tổng thể về hình thái đã xảy ra trong một thời gian ngắn khi tôm được chuyển từ môi trường này sang môi trường khác (Hình 7). Điều tra lớp biểu bì của tôm được duy trì trong bể trắng cho đến thời điểm 0h (Hình 7a) cho thấy các tế bào sắc tố nhỏ, có mật độ dày đặc. Khi các lớp biểu bì tương tự được quan sát từ những con tôm đã được chuyển sang bể đen và để trong 3 giờ hoặc 7 ngày (Hình 7c và e, tương ứng), đã có sự phân tán sắc tố khắp các tế bào sắc tố, đến ngày thứ 7, sắc tố chiếm phần lớn bề mặt, nằm trong tế bào sắc tố hình sao. Trình tự trong Hình 7 (b, d và f) cho thấy điều ngược lại xảy ra khi tôm được chuyển từ bể đen sang bể trắng. Sắc tố phân tán (Hình 7b) cô đặc hơn một chút sau 3 giờ (Hình 7d) và cô đặc chặt chẽ sau 7 ngày (Hình 7f). Chúng tôi đã chỉ ra rằng mức độ este hóa của astaxanthin dường như phụ thuộc vào màu nền và có thể chính dạng hóa học đã thay đổi sẽ xác định vị trí của nó trong các tế bào sắc tố.
Hình 7. Kính hiển vi ánh sáng của lớp biểu bì tách ra từ đoạn bụng đầu tiên của tôm cho thấy các tế bào sắc tố ở các thời điểm khác nhau sau khi chuyển giữa các bể (từ trắng sang đen; a, 0h, c, 3h, e, 7 ngày và đen sang trắng ; b, 0h, d, 3h và f, 7 ngày). Tuy nhiên, độ phóng đại tổng thể khác nhau giữa các hình ảnh riêng lẻ, khoảng cách trung bình giữa các tâm của tế bào sắc tố là khoảng 380 μm.
4.Kết luận
Sắc tố là một đặc điểm thương mại quan trọng để tiếp thị tôm. Mặc dù các sắc tố tự nhiên và nhân tạo là một thành phần thiết yếu của công thức thức ăn và được điều chỉnh để tối ưu hóa màu sắc của tôm, nhưng người ta đã quan sát thấy sự khác biệt lớn về màu sắc. Từ nghiên cứu này, chúng tôi kết luận rằng ít nhất một phần lý do của sự biến đổi này là khả năng ngụy trang của tôm và che giấu hoặc bộc lộ sắc tố astaxanthin thông qua chuyển động bên trong các tế bào sắc tố ở các lớp biểu bì của chúng. Chúng tôi đề xuất rằng trong môi trường có ánh sáng, sắc tố tập trung và tôm có vẻ nhẹ hơn so với khi tôm ở trong môi trường tối hơn, nơi sắc tố phân tán hơn. Điều quan trọng, người ta đề xuất rằng dạng hóa học của astaxanthin thay đổi khi nó di chuyển trong tế bào sắc tố biểu bì, trở nên este hóa với axit béo hoặc cách khác, thủy phân thành astaxanthin tự do, khi nó di chuyển từ trạng thái cô đặc sang trạng thái phân tán (tương ứng). Cho rằng tôm sẫm màu khá nhanh khi có màu nền đen hoặc tối, phương pháp này cung cấp cho ngành nuôi tôm một phương tiện đơn giản để tăng sắc tố tôm và giảm sự biến đổi mà không cần thêm chi phí thức ăn. Vì vậy, việc xem xét các điều kiện màu nền có thể có tác động đáng kể đến giá trị thị trường của tôm.
R.K. Tume, A.L. Sikes, S. Tabrett , D.M. Smith
a CSIRO, Food Futures National Research Flagship
b CSIRO, Food and Nutritional Sciences, PO Box 3312, Tingalpa DC, Queensland 4173, Australia
c CSIRO, Marine and Atmospheric Research, Cleveland, Queensland 4163, Australia