Đồ án tổng quan sản xuất nước mắm và các nghiên cứu sản xuất nước mắm ngắn ngày

Đồ án môn học GVHD Nguyễn Thị Nguyên Đồ án môn học GVHD Nguyễn Thị Nguyên Mục lục MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG 1 NGUYÊN LIỆU 4 1 1 Nguyên liệu chính 4 1 1 1 Cá 4 1 1 2 Muối 9 1 2 Nguyên liệu phụ 11 CHƯƠNG 2 VI SIN[.]

Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

CHƯƠNG 2: VI SINH VẬT VÀ ENZYME 13

2.1 Vi sinh vật trong sản xuất nước mắm13

2.2 Khái quát về protease 13

2.3 Các hệ enzym protease trong sản xuất nước mắm 15

2.4 Những biến đổi của cá sau khi chết 15

CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NƯỚC MẮM 18

3.1 Cơ sở khoa học của các phương pháp sản xuất nước mắm 18

3.2 Phương pháp chế biến chượp cổ truyền 20

3.3 Phương pháp chế biến cải tiến 21

3.3.1 Chế biến nước mắm bằng phương pháp hóa học 223.3.2 Phương pháp sử dụng bổ sung vi sinh vật, enzyme 233.3.3 Ưu nhược điểm các phương pháp 27

CHƯƠNG 4: CÁC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VI SINH VẬT VÀ ENZYME TRONG SẢN XUẤT NƯỚC MẮM NGẮN NGÀY 28

4.1 Sử dụng vi sinh vật trong sản xuất nước mắm ngắn ngày 28

4.2 Sử dụng enzyme trong sản xuất nước mắm ngắn ngày 34

4.2.1 Các nghiên cứu ứng dụng enzyme trong sản xuất nước mắm 34

Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình cho muối vào chượp 35 4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của lượng enzyme bổ sung 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

Danh mục bảng:

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của cá 4

Bảng 1.2: Thành phần hóa học cá nước ngọt 4

Bảng 1.3: Thành phần hóa học cá nước mặn 5

Bảng 1.4: Các acid amin thiết yếu (%) trong các protein khác nhau 6

Bảng 1.5: Hàm lượng chất béo trong cơ thịt của các loại cá khác nhau 7

Bảng 1.6: Thành phần hóa học của các muối (số gam trong 100g muối) 9

Bảng 1.7: Chỉ tiêu hóa lý, hóa học của muối 11

Bảng 3.1: Tóm tắt các phương pháp chế biến chượp 20

Bảng 3.2: Ưu và nhược điểm của các phương pháp 27

Bảng 4.1: Kế hoạch bổ sung muối của từng mẫu [6] 35

Bảng 4.2: Kế hoạch bổ sung ezyme khảo sát tiến trình lên men [6] 37

Danh mục hình: Hình 3.1: Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến chượp cổ truyền 20

Hình 3.2: Sơ đồ quy trình công nghệ sử dụng phương pháp hóa học 22

Hình 3.3: Sơ đồ quy trình công nghệ sử dụng vsv/enzyme để sản xuất nước mắm [8] 23

Hình 4.1: Aspergillus oryzae 29

Hình 4.2: Ảnh hưởng của tiến trình bổ sung muối đến nồng độ nito amin tự do tạo thành 36

Hình 4.3: Ảnh hưởng của lượng enzyme bổ sung đến nồng độ nito amin tự do tạo thành 37

GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

MỞ ĐẦU

Với chiều dài hơn hai ngàn cây số bờ biển và có nhiều sông ngòi ao hồ,Việt Nam có nguồn cung cấp cá và muối dồi dào Công thức làm nước mắmđược truyền từ đời này sang đời khác, và mỗi địa phương lại có công thức khácnhau, tạo ra sản phẩm nước mắm đặt trưng cho từng vùng: Miền Bắc có nướcmắm Cát Hải, Miền Trung có nước mắm Phan Thiết, Miền Nam có nước mắmPhú Quốc…

Nước mắm là một loại gia vị và cũng là một loại thực phẩm có giá trị dinhdưỡng cao Trong bữa ăn hàng ngày của người dân Việt Nam thường khôngthiếu nước mắm

Nước mắm Việt Nam đã được phát triển từ lâu đời cùng với lịch sữ pháttriển của dân tộc và mang bản sắc đặc thù của dân tộc Việt Nam Nước mắm hấpdẫn mọi người bởi hương vị đậm đà và giá trị dinh dưỡng ca Ngoài ra nướcmắm cũng có tác dụng cung cấp năng lượng tạm thời, khi đi đêm lạnh hoặc khichuẩn bị lặn sâu dưới nước người ta thường uống một ít nước mắm để nhanhchóng lấy lại năng lượng

Nước mắm được sản xuất từ cá và muối không chỉ được sử dụng rộng rãi ởViệt Nam, mà hiện nay còn được ưa chuộng ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt

là ở các nước châu Á Tương tự như nước mắm các nước trên thế giới cũng cómột số loại chấm khác như: Shottusuru ở Nhật, nampla ở Thái Lan, Miến Điện

có Ngapi hay Philippin có Patic… Nhưng với phương pháp sản xuất khác nhauthì mỗi sản phẩm có mùi vị không giống nhau

Phương pháp chế biến nước mắm cổ truyền ở Việt Nam có nhược điểm làthời gian sản xuất dài (từ 6 tháng đến 1 năm hoặc có thể lâu hơn) Vài chục nămgần đây có nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước nhằm rút ngắn thời gian chếbiến và nâng cao chất lượng, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thị trường trong

và ngoài nước Trong đó tiêu biểu là: sử dụng vi sinh vật và enzyme trong quátrình sản xuất nước mắm nhằm rút ngắn thời gian lên men, nghiên cứu giải quyếthương vị cho mắm để thích hợp với từng thị trường khác nhau, từng bước cơgiới hoá quá trình sản xuất tiến dần đến tự động hoá trong nghề sản xuất nướcmắm

Chương 1: Nguyên liệu GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

CHƯƠNG 1: NGUYÊN LIỆU1.1 Nguyên liệu chính

1.1.1 Cá

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất nước mắm là các loại cá Tuy nhiên chấtlượng nước mắm lại phụ thuộc rất nhiều vào từng loại cá Chính vì thế, việc chọn cá

để sản xuất nước mắm là điều mà các nhà sản xuất quan tâm

Thành phần hóa học gồm: nước, protein, lipid, muối vô cơ, Vitamine, Cácthành phần này khác nhau rất nhiều, thay đổi phụ thuộc vào giống, loài, giới tính, điềukiện sinh sống, Ngoài ra, các yếu tố như thành phần thức ăn, môi trường sống, kích

cỡ cá và các đặc tính di truyền cũng ảnh hưởng đến thành phần hóa học, đặc biệt ở cánuôi Thành phần hóa học của cá ở từng cơ quan, bộ phận có sự khác nhau

 Thành phần hóa học của cá:

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của cá Thành phần

Chương 1: Nguyên liệu GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

 Protein cấu trúc (protein tơ cơ)

Gồm các sợi myosin, actin, actomyosin và tropomyosin chiếm khoảng 65 –75% tổng hàm lượng protein trong cá Các protein cấu trúc này có chức năng co rútđảm nhận các hoạt động của cơ Myosin và actin là các protein tham gia trực tiếp vàoquá trình co duỗi cơ Protein cấu trúc có khả năng hòa tan trong dung dịch muối trungtính có nồng độ ion khá cao (> 0,5M)

 Protein chất cơ (protein tương cơ)

Chương 1: Nguyên liệu GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

Gồm myoglobin, myoalbumin, globulin và các enzyme, chiếm khoảng 25 –30% hàm lượng protein trong cá Các protein này hòa tan trong nước, trong dung dịchmuối trung tính có nồng độ ion thấp (< 0,15%) Hầu hết protein chất cơ bị đông tụ khiđun nóng trong nước ở nhiệt độ trên 500C Trong quá trình chế biến và bảo quản,myoglobin dễ bị oxy hóa thành metmyoglobin, ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm

 Protein mô liên kết

Bao gồm các sợi collagen, elastin Hàm lượng collagen ở cơ thịt cá thấp hơn ởđộng vật có vú, thường khoảng 1 – 10% tổng lượng protein và 0,2 – 2,2% trọng lượngcủa cơ thịt Chiếm khoảng 3% ở cá xương và khoảng 10% ở cá sụn Có trong mạnglưới ngoại bào, không tan trong nước, dung dịch kiềm hoặc dung dịch muối có nồng

Protein mô liên kết ở da cá, bong bóng cá, vách cơ khác nhau Các sợi collagen

ở các mô của cá tạo nên cấu trúc mạng lưới mỏng với mức độ phức tạp khác nhau.Tuy nhiên collagen của cá kém bền nhiệt và ít có các liên kết chéo hơn nhưng nhạycảm hơn collagen ở động vật máu nóng có xương sống

Bảng 1.4: Các acid amin thiết yếu (%) trong các protein khác nhau

Acid amin Cá Sữa Thịt bò Trứng

8.11.62.65.310.27.24.44.37.6

9.31.13,84.58.25.24.22.95.0

6.81.92.25.48.47.15.53.38.1

Chương 1: Nguyên liệu GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

Các chất chiết xuất chứa nitơ:

Có thể định nghĩa các chất chiết xuất chứa nitơ là hợp chất hòa tan được trongnước, có phân tử lượng thấp, chứa nitơ với bản chất phi protein Nhóm nitơ phiprotein này chiếm từ 9-18% hàm lượng nitơ tổng số trong các loài cá xương

Thành phần cơ bản của nhóm này là: các bazơ bay hơi như amoniac vàtrimethylamin oxid (TMOA), creatine, acid amin tự do, nucleoit và các bazơ purin, ở

Nước:

Nó đóng vai trò và chức năng quan trọng trong đời sống, chất lượng của cá.Nước tham gia vào phản ứng sinh hóa, vào các quá trình khuếch tán trong cá tạo điềukiện cho vi sinh vật phát triển, ngoài ra liên kết với các protein

-Cá gầy (<1% chất béo) như cá tuyết, cá tuyết sọc đen…

-Cá béo vừa (<10% chất béo) như cá bon lưỡi ngựa, cá nhông, cá mập…

-Cá béo (>10% chất béo) như cá bôi, cá trích, cá thu,…

Bảng 1.5: Hàm lượng chất béo trong cơ thịt của các loại cá khác nhau

Lipid trong cá loài cá xương được chia thành 2 nhóm chính: phospholipid vàtriglycerit Phospholipid tạo nên cấu trúc của màng tế bào, vì vậy chúng được gọi làlipid cấu trúc Triglycerit là lipid dự trữ năng lượng có trong các nơi dự trữ chất béo,thường ở trong tế bào mỡ đặc biệt được bao quanh bằng một màng phospholiqid vàmạng lưới collagen mỏng hơn Triglycerit thường được gọi là lipid dự trữ Một số loài

cá có chứa các este dạng sáp như một phần của các lipid dự trữ

Loại cá Hàm lượng chất béo (%)

Chương 1: Nguyên liệu GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

Lipid có mặt khắp cấu trúc cơ thịt Sự tập trung các tế bào mỡ nhiều nhất ở vách

cơ và vùng giữa cơ thịt màu sáng và cơ thịt màu sẫm Cơ thịt màu sậm có chứa một sốtriglycerid bên trong tế bào cơ, ngay cả đối với cá gầy, vì ở cơ thịt này, lipid có thểchuyển hóa trực tiếp để cung cấp năng lượng cho cá Các tế bào cơ thịt màu sáng sửdụng glycogen như một nguồn năng lượng cho quá trình chuyển hóa yếu khí Trong

cơ thịt màu sẫm, các nguồn dự trữ năng lượng được dị hóa hoàn toàn để tạo thành

CO2 và H2O trong khi ở cơ thịt màu sáng lại hình thành acid lactic Năng lượng tạo ratrong cơ thịt màu sáng nhanh hơn trong cơ thịt màu sẫm nhưng do sự hình thành acidlactic nên gây ra mệt mõi, làm cho cơ không có khả năng làm việc với tốc độ cực đạitrong thời gian dài

Lipid của cá khác với lipid của động vật có vú, chủ yếu do lipid của cá có tới40% acid béo mạch dài (14-22 nguyên tử cacbon) và mức độ không no cao Tronglipid của động vật có vú, ít khi có acid béo với 2 nối kép trở lên trong khi lipid của cá

có nhiều acid béo với 5 hoặc 6 nối kép

Gluxit:

Hàm lượng gluxit trong cơ thịt cá rất thấp, thường dưới 0.5%, tồn tại dưới dạngnăng lượng dự trữ glycogen Cá vừa đẻ trứng lượng gluxit dự trữ rất thấp Sau khichết, glycogen cơ thịt chuyển thành axit lactic, làm giảm pH của cơ thịt, mất khả nănggiữ nước của cơ thịt Sự biến đổi của pH ở cơ thịt sau khi cá chết có ý nghĩa côngnghệ rất lớn

Vitamin và chất khoáng:

Lượng vitamin và chất khoáng có tính chất đặc trưng theo loài và có thể thayđổi theo mùa Nói chung, thịt cá là nguồn vitamin B và với cá béo cũng giàu cảvitamin A và D

 Phân loại, đánh giá chất lượng của cá

Phân loại theo chất béo (lipid):

Dựa vào lượng mỡ hay dầu trong cá mà người ta chia thành các loại cá sau:

- Cá ít mỡ: nhỏ hơn 4% lipid có ở hầu hết các loại cá nước mắm kể cả cá linh non

- Cá có mỡ vừa: 4-8% lipid như: cá linh, cá trích…

- Cá có lượng mỡ nhiều lớn hơn 15% lipid, đa số là cá nước ngọt, nước lợ như cábasa, cá tra Biển Hồ…

Phân loại theo tập tính sống:

- Cá sinh sống ở tầng nổi và tầng lơ lửng (cá ăn nổi) gồm cá cơm, cá trích, cá lầm,

cá mòi, cá nục…

- Cá sinh sống ở tầng đáy và tầng lơ lửng (cá ăn đáy) gồm cá liệt thịt, cá xô tạp, cábò…

Phân loại theo giá trị sử dụng để làm nước mắm:

- Cá nhóm I: Gồm cá cơm Kiên Giang (than, sọc tiêu), ve, trích,…Vừa có đạmcao, vừa cho sản phẩm đặc trưng, chất lượng cao Cá nhóm I thường được sửdụng lâu dài trong quá trình chế biến để tạo ra những sản phẩm có hương vịđặc trưng, ngoài ra còn được dùng để tạo hương cho loài cá không có hươnghoặc ít hương (hương không tốt)

Chương 1: Nguyên liệu GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

- Cá nhóm II: Gồm cá sơn, cá nục, cá cơm Duyên Hải…chủ yếu là cá linh, sửdụng khử mùi cho các nhóm cá tạp, một phần dùng tạo hương riêng biệt chomột số loại sản phẩm Cá nhóm II thường được sủ dụng lâu dài trong quá trìnhsản xuất, đặc biệt là cá linh được sử dụng lâu dài từ 12-24 tháng

- Cá nhóm III: Gồm cá xô tạp, cá liệt thịt, cá bò, liệt Đồng Tháp Chủ yếu dùng

để lấy đạm để làm nề cho sản phẩm, vì có mùi kém nên phải xử lý qua mùi tạonền trước khi tạo nền cho sản phẩm khác Loại này được sử dụng triệt để vớithời gian sử dụng tương đối ngắn 4-6 tháng

1.1.2 Muối

 Thành phần của muối ăn

Thành phần chính của muối là NaCl, H2O, các hoạt chất hòa tan và khôngtan… Muối được dự trữ trên 5 tháng

 Các chất hòa tan gồm có: calciphosphat (CaSO4), magiesunfat (MgSO4),magieclorua (MgCl), calcioxit (CaO), manganoxit (MnO)… Các loại này có vị đắng

và chát, các tạp chất này làm giảm độ thẩm thấu của muối vào cá

 Các tạp chất không tan gồm có: bùn, đá, sỏi, cát…

Bảng 1.6: Thành phần hóa học của các muối (số gam trong 100g muối)

không tan Chất vô cơtan

Vị chát của muối là do trong muối có MgCl2, CaCl2 Trong muối thường tồn tại

K+, nếu ăn phải lượng ít thì bị đau cuống họng, nếu ăn phải lượng nhiều thì gây đauđầu, nôn mửa

 Tính chất của muối ăn

Tính hút nước và tác dụng phòng thối:

Do muối có tính hút nước với môi trường xung quanh cho nên khi độ ẩm khôngkhí > 75% muối sẽ hút nước và trở thành ẩm ướt Khi độ ẩm không khí < 70% muối

sẽ mất nước và khô ráo trở lại Đồng thời trong quá trình bay hơi nó sẽ mang theo một

số chất như Magie (làm chát muối), Calci (làm đắng muối), Kali…

Chương 1: Nguyên liệu GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

Muối ăn có tác dụng ức chế vi khuẩn gây hư hỏng là do:

o Muối ăn thẩm thấu vào nguyên liệu hạn chế hoạt động của vi khuẩn

o NaCl khi hòa tan sẽ làm tăng nồng độ ion Cl- và ion này sẽ kết hợp vớiprotid ở mối nối peptid, làm cho các enzyme phân hủy protid của vi sinhvật không còn khả năng phá vỡ protid để lấy chất dinh dưỡng cung cấpcho sự sống

o Nồng độ nước muối càng lớn thì áp suất thẩm thấu càng mạnh Tácđộng đến màng tế bào vi khuẩn Do có muối nên oxy ít hòa tan trongmôi trường ướp muối, vì vậy nhóm vi sinh vật hiếu khí bị hạn chế điềukiện để phát triển

o Ngoài ra, trong môi trường nước muối, quá trình tự phân giải bị kiềmchế, sản phẩm phân giải sinh ra ít do đó làm cho vi khuẩn phát triểnchậm Nồng độ nước muối từ 4,4% trở lên có thể làm ngừng sự pháttriển của các vi khuẩn gây bệnh và nói chung nồng độ nước muối đạt tới10% thì có thể kìm chế được sự phát triển của vi khuẩn thông thường.Tuy vậy, đây không phải là giới hạn tuyệt đối vì các loại vi khuẩn khácnhau thì có khả năng chịu muối khác nhau.Thông thường, loại cầukhuẩn chịu muối mạnh hơn loại trực khuẩn, trong họ trực khuẩn thì loạikhông gây bệnh chịu muối mạnh hơn loại gây bệnh Nấm men, nấmmốc có khả năng chịu muối tương đối tốt Giới hạn phát triển của nấmmen ở nồng độ muối 15% và của nấm mốc 20 – 30%

o Trong muối ăn, ngoài NaCl còn có các loại muối khác như CaCl2,MaCl2…các muối này điều làm trở ngại tốc độ thẩm thấu của NaCl vào

cơ thể cá, vì độ hòa tan của chúng lớn hơn

 Tiêu chuẩn muối ăn

Yêu cầu của muối trong sản xuất nuớc mắm phải là loại muối ăn, càng tinh khiết càngtốt, kết tinh hạt nhỏ có độ rắn cao, màu trắng óng ánh ( không vón cục, ẩm ướt, vịđắng chát )

 Chỉ tiêu cảm quan của muối :

o Màu sắc: trắng trong, trắng ánh xám, trắng ánh vàng, trắng ánh hồng

o Mùi vị: không mùi, dung dịch muối 5% có vị mặn thuần khiết, không có vị lạ

o Dạng bên ngoài khô ráo, sạch

 Chỉ tiêu hoá lý & hóa học:

Chương 1: Nguyên liệu GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

Bảng 1.7: Chỉ tiêu hóa lý, hóa học của muối

Hàm lượng NaCl, tính theo % khối

lượng chất khô không nhỏ hơn

Độ ẩm tính theo phần trăm không lớn

hơn

Hàm lượng chất không tan trong nước

tính theo % khối lượng chất khô,

không lớn hơn

Hàm lượng các ion tính

theo % khối lượng chất

khô không lớn hơn

Ion Ca2+

Ion Mg2+

Ion SO4

2-0.150.10.3

0.20.150.7

0.40.41.1

1.2 Nguyên liệu phụ

Tùy theo tập quán và thị hiếu của mỗi địa phương, trong việc chế biến hoặctrong khi pha chế nước mắm, người ta cho thêm vào những thứ gia vị khác để làmtăng thêm sắc và hương vị của nước mắm như thính, nước hang, ớt, riềng, quả thơm…hay cho thêm ruốc, ruột cá để rút ngắn thời gian chín của chượp

Thính: Ở Nghệ An, Thanh Hóa hay dùng thính Thính có tác dụng làm cho

nước mắm có màu đỏ đẹp và tăng mùi thơm, át mùi tanh của cá Có nhiều loạithính như thính gạo tẻ, gạo nếp, thính vừng, thính ngô…

Cách làm thính:

 Thính gạo: gạo đem bỏ vào chảo, rang đảo đều với ngọn lửa vừa cho tớikhi hạt gạo bên ngoài xám đen còn bên trong vàng đậm

 Thính vừng: cũng rang như thính gạo nhưng ngọn lửa đun nhỏ hơn

 Thính ngô: đem ngô ngâm nước một đêm (để khi rang ngô sẽ khôngnở), phơi cho ráo nước rồi đem rang như cách làm thính gạo Thính rang xong đemgiã nhỏ, cất kín để sử dụng

Nước hàng: từ Nghệ An trở vào người ta thường cho thêm nước hàng vào

để làm cho nước mắm được dịu, ngọt giọng, nước sánh, màu vàng đẹp

Cách làm nước hàng: đun mật hoặc đường đến độ ngả màu cánh gián hoặc thử

vào nước lã thấy đóng cục Sau đó cho thêm nước, chượp xấu hoặc bã chượp vào tỷ lệ

cứ 2kg mật, 1kg mắm tôm, 1kg chượp hoặc bã và 6 lít nước lã Tiếp tục đun tới khicòn lại 6 lít nước là được Dùng vải phin trắng lọc lấy nước hàng để pha chế vào nướcmắm

Nước màu: ở miền Nam người ta thường dùng nước màu để làm nước mắm

được dịu, ngọt giọng, màu vàng đẹp

Chương 1: Nguyên liệu GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

Cách thắng nước màu: đun mật hoặc đường đến độ ngả màu cánh gián hoặc thử

vào nước lã thấy đóng cục là được Dùng vải phin trắng lọc lấy nước màu để pha chếvào nước mắm

Ớt, riềng: ở Quảng Bình người ta thường dùng ớt, riềng khô thêm vào trong

khi muối cá để làm cho nước mắm sau này có vị cay, ít mùi tanh

Quả thơm: ở Phú Quốc, Phan Thiết, Cần Thơ… người ta hay dùng mít chín

hoặc dứa chín thêm vào trong khi muối cá để làm cho nước mắm sau này có

vị ngọt, hương thơm

Mắm ruốc, ruột cá: khi cho ruột cá, mắm ruốc (đã chín ngấu thì càng tốt)

vào chượp thì sẽ mau chín, làm tăng mùi thơm đặc trưng của nước mắm caođạm

Chương 2: Vi sinh vật và enzyme GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

CHƯƠNG 2: VI SINH VẬT VÀ ENZYME2.1 Vi sinh vật trong sản xuất nước mắm

Nguồn gốc: Vi sinh vật có mặt từ đầu của quá trình chế biến do tồn tại trong

nguyên liệu hoặc từ ngoài môi trường ngoài Do nồng độ muối trong quátrình sản xuất nước mắm quá cao nên đã ức chế rất nhiều hoạt động của visinh vật Tuy nhiên, trong một giai đoạn đầu tiên, khi nồng độ muối còn thấp,

vi sinh vật gây thối có thể hoạt động Sau đó với sự hình thành nước bổi, độmặn tăng dần và khi nồng độ muối đạt từ 12% trở lên thì các vi sinh vật gâythối hầu như ngừng hoạt động và các vi sinh vật khác cũng bị ức chế cao độ.Như vậy, trong quá trình chế biến nước mắm, vi sinh vật tham gia với haichức năng:

o Tham gia vào quá trình thủy phân protein, quá trình này bị ức chế bởi nồng

độ muối cao

o Tham gia tích cực vào việc hình thành hương vị của nước mắm, chủ yếu làcác vi sinh vật kỵ khí có khả năng sinh hương

Phân loại:

- Hệ vi sinh vật tồn tại trong sản xuất nước mắm được chia thành 2 loại:

o Nhóm vi sinh vật ưa muối: có thể phát triển được trong môi trường cónồng độ muối trên 10%

o Nhóm vi sinh vật không ưa muối: chỉ phát triển được ở nồng độ muốidưới 10%

- Ngoài ra, ta cũng có thể chia hệ vinh vật thành hai nhóm hiếu khí và kị khí

theo nhu cầu sử dụng oxy Ở giai đoạn đầu của quá trình chế biến nước mắm

vi sinh vật hiếu khí phát triển được và có tham gia vào quá trình thủy phân

cá Sau một thời gian, muối ngấm vào cá và gây ức chế hoạt động của nhóm

vi sinh vật này làm hoạt động của chúng giảm dần Còn nhóm vi sinh vật kịkhí thì hoạt động được ở giai đoạn sau của quá trình dù bản thân chúng cũngkhông ưa muối nhưng do có sự thích nghi dần với độ mặn của muối nên pháttriển được

Từ lớp váng nổi đặc biệt trong một số thùng nước mắm các nhà nghiên cứu đãphân lập được 2 chủng vi khuẩn tạo hương sau:

- Chủng 1: Staphylococcus intermediu; Thuộc giống Staphylococcus; họ

Micrococcaceae.

- Chủng 2: Vibrio costicola; Thuộc giống Vibrio, họ Vibrionaceae

2.2 Khái quát về protease

Protease là các enzyme xúc tác cho sự thủy phân liên kết peptid (CO-NH)trong phân tử và các chất tương tự, tạo thành các peptide phân tử thấp, các axitamin Protease được phân chia thành hai loại: endopeptidase và exopeptidase

Chương 2: Vi sinh vật và enzyme GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

 Endopeptidase(proteinase): phân giải các liên kết peptid ở giữa chuỗi mạch

polypeptide (pepsine, tripsine, chymotripsine ) Dựa vào động học của cơ chế xúctác, endopeptidase được chia thành bốn nhóm:

+ Serin proteinase: là những proteinase chứa nhóm –OH của gốc serine trong

trung tâm hoạt động và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động xúc táccủa enzyme Nhóm này bao gồm hai nhóm nhỏ: chymotrypsin và subtilisin.Nhóm chymotrypsin bao gồm các enzyme động vật như chymotrypsin, trypsin,elastase Nhóm subtilisin bao gồm hai loại enzyme vi khuẩn như subtilisinCarlsberg, subtilisin BPN Các serine proteinase thường hoạt động mạnh ở vùngkiềm tính và thể hiện tính đặc hiệu cơ chất tương đối rộng

+ Cysteine proteinase: các proteinase chứa nhóm –SH trong trung tâm hoạt động.

Cystein proteinase bao gồm các proteinase thực vật như papain, bromelin Cáccystein proteinase thường hoạt động ở vùng pH trung tính, có tính đặc hiệu cơchất rộng

+ Aspartic proteinase (protease acid): Hầu hết các aspartic proteinase thuộc nhóm

pepsin Nhóm pepsin bao gồm các enzyme tiêu hóa như: pepsin, chymosin,cathepsin, renin Các aspartic proteinase có chứa nhóm carboxyl trong trung tâmhoạt động và thường hoạt động mạnh ở pH trung tính

+ Metallo proteinase: Metallo proteinase là nhóm proteinase được tìm thấy ở vi

khuẩn, nấm mốc cũng như các vi sinh vật bậc cao hơn Các metallo proteinasethường hoạt động vùng pH trung tính và hoạt độ giảm mạnh dưới tác dụng củaEDTA (etilendiamin tetraaxetic axit)

 Exopeptidase (peptidase): thủy phân các liên kết ở đầu của chuỗi mạch Dựa vào

vị trí tác động trên mạch polypeptide, exopeptidase được phân chia thành hai loại:

+ Aminopeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu N của chuỗi

polypeptide để giải phóng ra một amino acid, một dipeptide hoặc một tripeptide

+ Carboxypeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu C của chuỗi

polypeptide và giải phóng ra một amino acid hoặc một dipeptide

Ngoài ra, protease được phân loại một cách đơn giản hơn thành ba nhóm

Chương 2: Vi sinh vật và enzyme GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

tinh thể đồng nhất Cũng do là phức hệ gồm nhiều enzyme khác nhau nên protease visinh vật thường có tính đặc hiệu rộng rãi cho sản phẩm thủy phân triệt để và đa dạng

Nhiều vi sinh vật có khả năng tổng hợp mạnh protease Có nhiều công trìnhnghiên cứu protease từ vi sinh vật Các kết quả nghiên cứu cho thấy ngay cả cácprotease của cùng một loài vi sinh vật cũng có thể khác nhau về nhiều tính chất Căn

cứ vào cơ chất phản ứng, PH hoạt động thích hợp Các nhà khoa học đã phân loại cácprotease vi sinh vật thành 4 nhóm như sau: Protease-xerin, Protease-thiol, Protease-kim loại, Protease-acid

Trong bốn protease kể trên, các Protease-xerin và Protease-thiol có khả năngphân giải liên kết este và liên kết amid của các dẫn xuất acid của amino acid Ngượclại protease kim loại và protease acid thường không có họat tính esterase và amidaseđối với của các dẫn xuất của amino acid Trong trung tâm hoạt động của proteasengoài gốc acid amin đặc trưng cho từng nhóm còn có một số gốc acid amin khác Cáckết quả nghiên cứu chung về trung tâm hoạt động của một số protease vi sinh vật chophép rút ra một số nhận xét chung như sau: trung tâm hoạt động của protease đủ lớn

và bao gồm một số gốc acid amin và trong một số trường hợp còn có cả cofactơ kimloại Đối với các Protease không chứa cysteine, trung tâm hoạt động của chúng cótính mềm dẻo hơn vì cấu trúc không gian của chúng không được giữ vững bởi các cầudisulphide

2.3 Các hệ enzym protease trong sản xuất nước mắm

Gồm 3 hệ enzym lớn:

+ Hệ enzym Metalo-protease (Aminodipeptidase): Hệ enzym này tồn tại trong nội

tạng của cá và chịu được nồng độ muối cao nên ngay từ đầu nó đã hoạt độngmạnh, giảm dần từ tháng thứ 3 trở về sau Loại enzym này có hoạt tính khá mạnh,

có khả năng thủy phân rộng rãi đối với các liên kết peptid Đây là nhóm thủy phânenzym trung tính, pH tối thích từ 5-7, pI = 4-5, nó ổn định với ion Mg2+, Ca2+ vàmất hoạt tính với Zn2+, Ni2+, Pb2+, Hg2+

+ Hệ enzym serin-protease: Điển hình là enzym tripsin, tồn tại nhiều trong nội tạng

của cá Ở giai đoạn đầu của quá trình sản xuất nước mắm hoạt động của nó yếuđến tháng thứ 2 và phát triển dần đạt giá trị cực đại ở tháng tứ 3 rồi giảm dần đếnkhi chượp chín (protein phân giải gần như hoàn toàn không còn ở dạng peptone).Enzym serin-protease hoạt động mạnh ở pH từ 5-10, mạnh nhất ở pH=9

+ Hệ enzym acid-protease: có trong thịt và nội tạng cá, điển hình là enzym cathepsin

D Hệ enzym này dễ bị ức chế bởi nồng độ muối khoảng 15% nên thường nó chỉtồn tại một thời gian ngắn ở đầu thời kỳ của quá trình thủy phân Loại men nàyđóng vai trò thứ yếu trong quá trình sản xuất nước mắm

2.4 Những biến đổi của cá sau khi chết

Cá là loại động vật biến nhiệt, tức là nhiệt độ của cơ thể thay đổi thích ứng vớinhiệt độ của môi trường nuớc Khi cá được đánh bắt lên bờ làm cho nhiệt độ thân cá

Chương 2: Vi sinh vật và enzyme GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

tăng lên làm tăng hoạt động của các enzyme và tạo điều kiện cho vi sinh vật phá hủythịt cá

Những biến đổi của cá khi lên bờ:

Cá nếu không được bảo quản đúng cách thì hàm lượng chất béo, protit bị giảm,chất lượng cá giảm sút Ngoài ra do hệ thần kinh trong máu và trong mô tích lũy cácchất phân hủy Sự phân hủy glycogen và acid malic tích lũy trong máu làm ức chếthần kinh, điều đó làm dẫn đến nguyên nhân làm cá chết ngạt Acid tích lũy ngày càngnhiều và khuyếch tán vào máu đó là nguyên nhân cơ bản làm cá chết nhanh

Nếu bắt cá ra khỏi nước thì mang cá lập tức chứa đầy máu có màu đỏ tươi Vìlượng oxy không đủ để cung cấp cho máu, nên mang cá bị thừa máu và kết quả cá bịchết ngạt Sự thừa máu có thể xảy ra không chỉ ở mang mà còn xảy ra ở các phần kháccủa cơ thể cá Thịt cá bị các hiện tượng trên không được dùng với mục đích thựcphẩm, thông thường làm thức ăn gia súc

Những biến đổi của cá sau khi chết:

Cá sau khi chết thì xảy ra hàng loạt biến đổi phức tạp đặc biệt là các biến đổi sâusắc về hóa học đó là các quá trình phân hủy tự nhiên làm cho nguyên liệu thay đổitính chất và gây bất lợi cho các quá trình chế biến

Những sự biến đổi trên đây không tuân theo một thứ tự nhất định Sự biến đổi

đó có thể xảy ra đồng thời hay giai đoạn này xảy ra trong lòng giai đoạn kia, hoặc làcuối quá trình này là đầu của quá trình khác tiếp nối Tuy nhiên, để tiện lợi trongnghiên cứu, người ta coi như các giai đoạn diễn ra độc lập

 Giai đoạn tiết nhớt:

Cá khi còn sống luôn luôn tiết chất nhớt ra ngoài cơ thể để bảo vệ lớp da ngoài,chống sự xâm nhập của bên ngoài vào cơ thể và để làm giảm sự ma sát khi bơi trongnước Sau khi chết chúng vẫn tiếp tục tiết chất nhớt cho đến khi tê cứng và lượng chấtnhớt cũng tăng dần, đó là sự tự vệ cuối cùng

Chất nhớt là những hạt chất nhỏ thuộc loại glucoprotein ở trong tổ chức của tếbào, sau khi hút nước trương lên và tích tụ lại trong tế bào rồi dần dần tiết ra ngoài da.Thành phần chủ yếu của chất nhớt là Mucin vì vậy chúng là môi trường rất tốt cho visinh vật phát triển

 Giai đoạn tê cứng:

Sau khi chết một thời gian, thịt cá từ mềm trở nên cứng lại, do các cơ thịt của

cá co lại vá căng lên, vì các biến đổi sinh hóa bên trong thịt cá Khi cá cứng, cơ thịtvẫn giữ tính chất đàn hồi Mồm và mang khép chặt, cơ thịt cứng và thân cá nhợt nhạt

Cá ở giai đoạn tê cứng vẫn là cá tươi Ở nhiệt độ cao, sự tê cứng xuất hiện sớm và kếtthúc nhanh Ở nhiệt độ thấp, sự tê cứng xuất hiện chậm và kéo dài hơn Ở cá thịt đỏ sự

tê cứng kéo dài hơn ở cá thịt trắng Cá đã cắt đầu lấy ruột ra thì có thời gian tê cứnglâu hơn cá còn nguyên con Thời gian tê cứng phụ thuộc vào loài, trạng thái của cátrước khi chết, nhiệt độ của môi trường… Thân nhiệt của cá càng thấp thì hiện tượng

tê cứng của cá càng kéo dài

Những biến đổi về vật lý: trong quá trình tê cứng cùng với sự giảm xuống của

pH, điện trở của cơ thịt cũng giảm

Giai đoạn tự phân:

Chương 2: Vi sinh vật và enzyme GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

Cá sau giai đoạn tê cứng dần dần trở lại mềm, quá trình đó gọi là sự tự phângiải (autolysis) hoặc là quá trình tự chín hay tác dụng tự tiêu hóa (autodigestion) Quátrình này do các loại enzyme nội tại trong cá hoạt động phân giải

Quá trình tự phân giải này bắt đầu từ khi cá còn tê cứng Sau khi bị đình chỉtrao đổi chất thì xảy ra sự phân hủy các liên kết của những chất liên hợp thành các hệtạo thành mô cơ và phân giải những chất chính thành những chất đơn giản Trong quátrình này có nhiều loại enzyme tham gia nhưng chủ yếu là enzyme cathepsin phân giảiprotein thành pepton, enzyme tripsin và enterokinaza tiếp tục phân giải các sản phẩmtrung gian thành axit amin

Tiến trình tự phân giải như sau:

Protein  pepton  polypeptide  acid amin Ngoài ra còn có:

Lipid  glycerol + acid béoTrong quá trình tự phân giải, tổ chức cơ thịt sản sinh ra nhiều biến đổi về lýhóa, cơ thịt mềm mại, có độ ẩm lớn về dễ bị tác dụng của enzyme tiêu hóa hơn Giaiđoạn đầu của quá trình tự chín liên quan với quá trình ngược lại của quá trình tê cứng

vì lúc đó xuất hiện sự phân ly của Actomyosin phần nào thành Actin và Myosin Tiếptheo là quá trình phân giải protit của các enzym làm cho các mô cơ mềm dần ra

Giai đoạn phân hủy thối rữa:

Nguyên liệu sau khi đình chỉ sự sống thì quá trình tổng hợp trong cơ thể sẽdừng lại, các enzyme trong cơ thịt sẽ tiến hành quá trình tự phân giải, đồng thời lúc đó

vi sinh vật sẽ phân hủy những sản phẩm của quá trình tự phân giải làm cho nguyênliệu biến chất, hư hỏng đó là quá trình thối rữa

Như vậy vi sinh vật là tác nhân chủ yếu gây thối rữa của nguyên liệu Vi sinhvật gây thối rữa có hai nhóm, một nhóm là những vi sinh vật tồn tại trong nguyên liệutrong quá trình sinh sống, còn một nhóm là do nhiễm trong quá trình bảo quản và chếbiến

Sự thối rữa bắt đầu là do vi khuẩn yếm khí sinh trong cơ thể động vật còn sống,khi chết do điều kiện thích hợp như chất dinh dưỡng cao, nước nhiều, ánh sáng mặttrời và không khí thì bắt đầu phát triển nhanh chóng Đồng thời vi khuẩn hiếu khí dínhtrên da cá cũng bắt đầu phát triển dần vào tổ chức cơ thịt Trong quá trình thối rửa chủyếu là phân hủy các acid amin thành các sản phẩm cấp thấp như Phenol, Cadaverin,Putrescin, acid béo cấp thấp, H2S, Thioalcol, CH4, NH3, CO2…

Chương 3: Các phương pháp sản xuất nước mắm GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NƯỚC MẮM

3.1 Cơ sở khoa học của các phương pháp sản xuất nước mắm

Quá trình sản xuất nước mắm là quá trình thủy phân protein của các loài cáthành dung dịch các acid amin, peptide nhờ hệ enzyme protease của các hệ vi sinhvật có trong thịt và nội tạng cá hay từ hệ vi sinh vật từ môi trường ngoài

Sự tham gia của enzyme trong quá trình thủy phân theo cơ chế xúc tác:

E + S ES E + P Với: E: enzyme

S: cơ chất (protein)ES: hợp chất trung gian giữa enzyme và cơ chất

P: sản phẩm

Sự tạo thành và chuyển biến hợp chất ES qua 3 bước:

 Bước 1: enzyme kết hợp với protein tạo thành phức chất enzymeprotein, bước này xảy ra khá nhanh, liên kết không bền

 Bước 2: Xảy ra sự chuyển biến của các phân tử protein dẫn đến làm phá

vỡ các mối liên kết đồng hóa trị tham gia vào phản ứng, khi đó phứcchất ES xảy ra hai quá trình biến dạng hình học của liên kết đồng hóa trịtrong phân tử protein cũng như trong trung tâm hoạt động của enzyme,làm cho protein hoạt động, quá trình thủy phân dễ dàng hơn

 Bước 3: giai đoạn tạo thành các acid amin và peptid cấp thấp, giảiphóng enzyme

Theo nghiên cứu của Beddow, ba bước tạo thành và chuyển hóa hợp chất EStương ứng với ba chặng đường biến đổi hợp chất nitrogen trong quá trình thủyphân cá

 Pha 1 (0-25 ngày): có sự gia tăng thể tích của phần chất lỏng nổi ở trên

bề mặt của sản phẩm và protein hòa tan

Chương 3: Các phương pháp sản xuất nước mắm GVHD: Nguyễn Thị Nguyên

 Pha 2 (80-120 ngày): mô tế bào bị phá vỡ, protein của tế bào trở nêntiếp xúc với enzyme Hầu như tất cả mô tế bào đều bị phân hủy và biếnmất sau 120-140 ngày

 Pha 3 (140-200 ngày): Enzyme phóng thích và tấn công vào các phầnprotein hòa tan Đây là nguyên nhân làm thay đổi các hợp chất nitơ

Nguyên tắc sản xuất nước mắm theo phương pháp cổ truyền là phân giảiprotein trong thịt cá bằng cách lợi dụng sự tác động của enzyme có sẵn trong thịt

và nội tạng cá và hệ enzyme do vi sinh vật trong khối chượp tiết ra

Cơ sở khoa học của phương pháp sản xuất nước mắm bằng vi sinh vật là lợidụng hệ enzym của vi sinh vật phát triển trên nguyên liệu giàu đạm, nuôi chúng đểrồi thủy phân protein có trong nguyên liệu thành nước mắm Do vậy, trong quátrình sản xuất, phải tạo điều kiện để vi sinh vật phát triển tốt, tạo ra enzymprotease có hoạt lực cao, nâng cao hiệu suất thủy phân protein của nguyên liệu, hạgiá thành sản phẩm

Ngoài ra người ta còn có thể sử dụng hóa chất như các acid (HCl, H2SO4 )hay kiềm để phân giải protein cá thành nước mắm, tuy nhiên phương pháp này cónhiều nhược điểm nên hiện nay không được áp dụng