Čerstvost a trvanlivost rybích produktů

MSc. Ruoyi HAO

Doctoral thesis

Freshness and shelf-life of fish products

Abstract:

Fish plays an important role in the human diet and health as a source of easily digestible and highly nutritious animal protein and high value n-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFA). However, with high moisture, low amount of connective tissues, and neutral pH value, fish muscle is more perishable than other food muscles. Fish freshness depends on physical, chemical, biochemical, and microbiological changes during the post-mortem, which is crucial to fish quality. Generally, fish muscle deterioration depends on three mechanisms: enzymatic autolysis, lipid or protein oxidation, and microbial growth. The deterioration of fish quality is a complex process affected by the nutrient profile of muscles, microorganisms, storage conditions. Nowadays, a farming culture system of omega-3 carp, enabling the increase of healthy n-3 PUFA in common carp muscle, was developed in the Czech Republic. The benefits of this carp on human health have been proven. However, the knowledge of the potential intervention by the innovative culture system on the nutrients pattern, spoilage process, and freshness of carp is not available yet. Nowadays, chill-stored fish is turning into popular fish food with the encouragement of available cold-chains and promoting healthy consumption concepts of fresh food. Nevertheless, fish quality still deteriorates severely during chilled storage, leading to freshness and shelf-life reduction. The rapid growth and metabolism of microorganisms naturally present or from contamination drive this process. However, recent studies did not comprehensively investigate the microorganisms' role in the freshness reduction of chilled stored fish. Moreover, driven by 'green consumerism', foods with few synthetic additives but more natural ingredients are popular, promoting essential oils (EOs) attracting much attention for fish preservation in recent years. However, the preserving effects of these EOs on fish are inconsistent. Thus, how to establish a good preservation strategy for using EOs-based preservation methods to manipulate microbial spoilage and maintain the freshness of chill-stored fish. This thesis is devoted to filling these knowledge gaps. 1) The patented farming system was found a slight increase in storage stability and shelf-life of carp via the investigation on the differences in the potential nutrients, post-mortem freshness, and shelf life between traditionally cultured common carp and omega-3 carp. 2) The relationships among typical freshness indicators and several dominant spoilage microorganisms and the manipulation of spoilage microorganisms by EOs-based preserving method in chill-stored fish were exposed. 3) A sensory acceptable EOs-based antibacterial coating was developed for the preservation of chill stored fish fillets. 4) Intelligent strategies for maintaining fish gel food freshness and properties via phenolic compounds and ultrasound treatment by enhancing protein cross-linking were established.

Abstract:

Ryby hrají důležitou roli v lidské stravě a zdraví jako zdroj lehce stravitelných a vysoce výživných živočišných bílkovin a vysoce hodnotných n-3 polynenasycených mastných kyselin (n-3 PUFA). Při vysoké vlhkosti, nízkém množství pojivových tkání a neutrální hodnotě pH však rybí svalovina podléhá zkáze více než jiné potravní svaly. Čerstvost ryb závisí na fyzikálních, chemických, biochemických a mikrobiologických změnách během pitvy, což je rozhodující pro kvalitu ryb. Zhoršení rybí svaloviny obecně závisí na třech mechanismech: enzymatické autolýze, oxidaci lipidů nebo proteinů a mikrobiálním růstu. Zhoršování kvality ryb je komplexní proces ovlivněný nutričním profilem svalů, mikroorganismy, podmínkami skladování. V současné době je v ČR vyvinut systém chovu omega-3 kaprů, umožňující zvýšení zdravých n-3 PUFA ve svalovině kapra obecného. Přínos tohoto kapra na lidské zdraví byl prokázán. Znalosti o potenciálním zásahu inovativního kultivačního systému do struktury živin, procesu kažení a čerstvosti kaprů však zatím nejsou k dispozici. V současné době se ryby uchovávané v chladu mění v oblíbené krmivo pro ryby s podporou dostupných chladicích řetězců a propagací konceptů zdravé konzumace čerstvých potravin. Nicméně kvalita ryb se během chlazeného skladování stále výrazně zhoršuje, což vede ke zkrácení čerstvosti a trvanlivosti. Tento proces řídí rychlý růst a metabolismus mikroorganismů přirozeně přítomných nebo z kontaminace. Nedávné studie však komplexně nezkoumaly roli mikroorganismů při snižování čerstvosti chlazených skladovaných ryb. Kromě toho, poháněné "zeleným konzumem", jsou oblíbené potraviny s malým množstvím syntetických přísad, ale více přírodními přísadami, které propagují esenciální oleje (EOs), které v posledních letech přitahují velkou pozornost ke konzervaci ryb. Konzervační účinky těchto EO na ryby jsou však rozporuplné. Jak tedy vytvořit dobrou konzervační strategii pro použití konzervačních metod založených na EO pro manipulaci s mikrobiálním znehodnocením a zachování čerstvosti ryb uchovávaných v chladu. Tato práce je věnována vyplnění těchto mezer ve znalostech. 1) Patentovaný systém chovu zjistil mírné zvýšení stability při skladování a trvanlivosti kapra prostřednictvím zkoumání rozdílů v potenciálních živinách, posmrtné čerstvosti a trvanlivosti mezi tradičně pěstovaným kaprem obecným a kaprem omega-3. 2) Byly odhaleny vztahy mezi typickými indikátory čerstvosti a několika dominantními mikroorganismy kažení a manipulace se zkaženými mikroorganismy konzervační metodou založenou na EOs u ryb skladovaných v chladu. 3) Senzoricky přijatelný antibakteriální povlak na bázi EOs byl vyvinut pro konzervaci rybích filetů skladovaných v chladu. 4) Byly stanoveny inteligentní strategie pro udržení čerstvosti a vlastností rybího gelového krmiva pomocí fenolických sloučenin a ošetření ultrazvukem zvýšením zesíťování proteinů.

Keywords

Zhoršení rybí svaloviny, Kvalita skladování, Esenciální oleje, Mikrobiální kažení, Indikátory čerstvosti

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 3. 2022

Thesis defence

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Fisheries and Protection of Waters

Doctoral programme / field:
Zootechnics / Fishery