Nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung enzyme protex 51FP và nước đến hàm lượng đạm trong nước mắm từ đầu tôm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN LÊ THỊ THU THƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG ENZYME PROTEX 51FP VÀ NƯỚC ĐẾN HÀM LƯỢNG Đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN

LÊ THỊ THU THƯƠNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG ENZYME PROTEX 51FP VÀ NƯỚC ĐẾN HÀM LƯỢNG

ĐẠM TRONG NƯỚC MẮM TỪ ĐẦU TÔM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS NGUYỄN THỊ MỸ HƯƠNG

Khánh Hòa, tháng 6/2015

Đặc biệt, em xin chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc tới sự hướng dẫn của cô TS.Nguyễn Thị Mỹ Hương đã hết lòng chỉ bảo, tạo điều kiện và hướng dẫn tận tình, thường xuyên theo dõi quá trình thực hiện đề tài Ngoài ra, em xin cảm ơn các thầy

cô phụ trách phòng thí nghiệm đã hết sức tạo điều kiện cho em để hoàn thành nhanh chóng đề tài

Xin chân thành cám ơn Ban Giám hiệu, Khoa Công nghệ Thực phẩm Trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện cho em thuận lợi trong quá trình học tập, nghiên cứu đề tài

Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các bạn cùng nhóm làm đề tài đã góp ý giúp đỡ truyền đạt cách làm để mình hoàn thành tốt đề tài

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến tất cả những người thân trong gia đình đã hết lòng động viên, tạo điều kiện và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành đồ án này

Trong quá trình nghiên cứu và tiến hành thực hiện đề tài cũng như quá trình hoàn thành báo cáo, do kinh nghiệm thực tiễn, vốn kiến thức khoa học chưa sâu nên khả năng lập luận còn nhiều thiếu sót Mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để bài báo cáo được hoàn thiện

Nha Trang, tháng 6 năm 2015

Người thực hiện

LÊ THỊ THU THƯƠNG

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH SÁCH HÌNH VẼ v

DANH SÁCH BẢNG BIỂU vi

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT vii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1.Tổng quan về tôm và phế liệu của tôm 3

1.1.1 Tổng quan về tôm 3

1.1.1.1 Sản lượng khai thác và nuôi tôm ở Việt Nam 3

1.1.1.2 Tình hình chế biến xuất khẩu tôm ở Việt Nam 5

1.1.2.Phế liệu tôm 7

1.1.2.1 Giới thiệu chung về phế liệu tôm 7

1.1.2.2.Thành phần hóa học của phế liệu tôm 9

1.1.2.3 Các phương pháp bảo quản phế liệu tôm 10

1.1.2.4 Các hướng tận dụng phế liệu tôm 12

1.2 Tổng quan về nước mắm 14

1.2.1 Tiêu chuẩn chất lượng nước mắm (TCVN 5107 – 2003) 14

1.2.2 Các loại nước mắm 16

1.2.2.1 Nước mắm truyền thống 16

1.2.2.2 Nước mắm ngắn ngày 18

1.2.3.Sự thủy phân protein trong quá trình sản xuất nước mắm 18

1.2.4.Enzyme tham gia trong quá trình sản xuất nước mắm 18

1.2.4.1 Giới thiệu chung về enzyme protease 18

1.2.4.2 Protease từ vi sinh vật 20

1.2.4.3 Cơ chế tác dụng của enzyme 22

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein bằng enzyme

protease 23

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về sản xuất nước mắm 27

1.3.1 Tình hình sản xuất nước mắm trên thế giới 27

1.3.2.Tình hình sản xuất nước mắm trong nước 29

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.1 Đối tượng nghiên cứu 31

2.1.1 Nguyên liệu đầu tôm thẻ chân trắng 31

2.1.2 Enzyme 31

2.1.3.Muối 32

2.1.4.Chượp chín cá cơm 32

2.2.Phương pháp nghiên cứu 32

2.2.1 Xác định thành phần hóa học của đầu tôm thẻ chân trắng 32

2.2.2 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của việc bổ sung Enzyme Protex 51FP và nước đến chất lượng của nước mắm từ đầu tôm 33

2.2.3 Đánh giá chất lượng sản phẩm nước mắm 35

2.3 Phương pháp phân tích 36

2.4 Phương pháp xử lý số liệu 36

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37

3.1 Kết quả xác định thành phần hóa học đầu tôm thẻ chân trắng 37

3.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nước đến hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm 37

3.2.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nước đến hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm 37

3.2.1.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nước đến hàm lượng nitơ tổng số của nước mắm 37

3.2.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nước đến hàm lượng nitơ axit amin của nước mắm 39

3.2.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nước đến hàm lượng nitơ

amoniac của nước mắm 41

3.3 Kết quả xác định tỉ lệ enzyme Protex 51FP thích hợp và tỉ lệ nước thích hợp 42

3.3.1 Hàm lượng đạm của nước mắm sau 60 ngày lên men 42

3.3.1.1 Hàm lượng nitơ tổng số 42

3.3.1.2 Hàm lượng nitơ axit amin 44

3.3.1.3 Hàm lượng nitơ amoniac 46

3.4 Đánh giá chất lượng của nước mắm có bổ sung enzyme Protex 51FP 0,2% với tỉ lệ nước 30% 47

3.4.1 Chỉ tiêu cảm quan của nước mắm 47

3.4.2 Chỉ tiêu hóa học của nước mắm 48

3.4.3 Chỉ tiêu vi sinh của nước mắm 49

3.4.5 Thành phần axit amin của nước mắm 49

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 51

4.1 Kết luận 51

4.2 Đề xuất ý kiến 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

PHỤ LỤC 55

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Trang

Hình1.1 Sơ đồ quy trình tổng quát công nghệ sản xuất nước mắm 17

truyền thống 17

Hình 2.1: Đầu tôm thường 31

Hình 2.2: Đầu tôm đã xay 31

Hình 2.3 Sơ đồ xác định thành phần hóa học của đầu tôm 32

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của tỉ lệ Enzyme Protex 51FP và tỉ lệ nước đến hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm 34

Hình 3.1: Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nước đến hàm lượng nitơ tổng số của nước mắm 38

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nước đến hàm lượng nitơ axit amin của nước mắm 39

Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nước đến hàm lượng nitơ amoniac của nước mắm theo 41

Hình 3.4 Hàm lượng nitơ tổng số của sản phẩm nước mắm sau 60 ngày 42

Hình 3.5 Hàm lượng nitơ axit amin trong nước mắm sau 60 ngày 44

Hình 3.6.Hàm lượng nitơ amoniac của sản phẩm nước mắm sau 60 ngày 46

Hình 3.8 Nước mắm có bổ sung enzyme Protex 51FP 0,2% với tỉ lệ nước 30% 48

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Sản lượng thủy sản Việt Nam năm 2013/2014 (nghìn tấn) 5

Bảng 1.2 Tình hình xuất khẩu tôm sang các thị trường 7

Bảng 1.3 Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm thẻ chân trắng 10

Bảng 1.4 Yêu cầu cảm quan của nước mắm 15

Bảng 1.5 Các chỉ tiêu hóa học của nước mắm 15

Bảng 1.6 Các chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm 16

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của đầu tôm 37

Bảng 3.2 Chỉ tiêu cảm quan của nước mắm 47

Bảng 3.3 Chỉ tiêu hóa học của nước mắm 48

Bảng 3.4.Chỉ tiêu vi sinh của nước mắm 49

Bảng 3.5 Thành phần acid amin của nước mắm 50

Kilogam

Lít

Niuton

Điểm trung bình

Sản xuất nước mắm là một thế mạnh của ngành thủy sản nước ta Nghề làm nước mắm của nước ta hiện nay đa phần vẫn còn theo phương pháp truyền thống có nhược điểm là thời gian dài thường từ 6-12 tháng vì vậy cần rút ngắn thời gian sản xuất nước mắm bằng việc bổ sung thêm enzyme thương mại

Trong quá trình sản xuất nước mắm, vấn đề cần quan tâm đó là làm thế nào

để nâng cao hiệu quả sản xuất nhưng vẫn đảm bảo được chất lượng của sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng

Ngày nay, việc ứng dụng enzyme protease trong sản xuất nước mắm đang được nhiều nhà khoa học quan tâm Bởi enzyme protease là chất xúc tác sinh học, đóng vai trò quan trọng trong quá trình thủy phân protein, làm thúc đẩy nhanh quá trình thủy phân, rút ngắn thời gian sản xuất, tăng độ đạm của nước mắm

Từ những vấn đề cấp thiết trên em thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung enzyme Protex 51FP và nước đến hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm”

2 Mục tiêu của đề tài

Xác định được ảnh hưởng của việc bổ sung enzyme Protex 51FP và nước đến hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm

Xác định tỉ lệ enzyme Protex 51FP thích hợp và tỉ lệ nước thích hợp cho việc sản xuất nước mắm từ đầu tôm

3 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu sẽ góp thêm các dẫn liệu khoa học có giá trị tham khảo cho cán bộ khoa học kỹ thuật, các nhà sản xuất kinh doanh và sinh viên ngành chế biến thủy sản về nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung enzyme Protex 51FP và nước đến hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm

4 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả của đề tài sẽ mở ra 1 hướng mới cho các nhà máy chế biến tôm,

cơ sở sản xuất nước mắm về việc tận dụng phế liệu đầu tôm và điều này sẽ mang lại lợi ích thiết thực về mặt kinh tế

Thành công của đề tài góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phế liệu đầu tôm trong quá trình chế biến tôm Điều này không những tạo cơ hội phát triển sản xuất, đa dạng hóa mặt hàng và tăng giá trị cho nguyên liệu mà còn góp phần thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ ngành sản xuất kinh doanh thực phẩm nói riêng và thúc đẩy nền kinh tế đất nước nói chung

Tận dụng nguồn phế liệu qua đó góp phần bảo vệ môi trường

5 Nội dung đề tài

-Xác định thành phần hóa học của đầu tôm

-Nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung enzyme Protex 51FP và nước đến hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm

-Xác định tỉ lệ enzyme Protex 51FP thích hợp và tỉ lệ nước thích hợp

-Đánh giá chất lượng nước mắm từ đầu tôm với tỉ lệ enzyme Protex 51FP và nước thích hợp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1.Tổng quan về tôm và phế liệu của tôm

1.1.1 Tổng quan về tôm

1.1.1.1 Sản lượng khai thác và nuôi tôm ở Việt Nam

Việt Nam nằm bên bờ Tây của Biển Đông, là một biển lớn của Thái Bình Dương, có diện tích khoảng 3.448.000 km2, có bờ biển dài 3260 km Vùng nội thuỷ

và lãnh hải rộng 226.000km2, vùng biển đặc quyền kinh tế rộng hơn 1 triệu km2

với hơn 4.000 hòn đảo, tạo nên 12 vịnh, đầm phá với tổng diện tích 1.160km2

được che chắn tốt dễ trú đậu tàu thuyền Biển Việt Nam có tính đa dạng sinh học khá cao, cũng là nơi phát sinh và phát tán của nhiều nhóm sinh vật biển vùng nhiệt đới Ấn

Độ - Thái Bình Dương với chừng 11.000 loài sinh vật đã được phát hiện.[37]

Nước ta với hệ thống sông ngòi dày đặc và có đường biển dài rất thuận lợi phát triển hoạt động khai thác với mức tăng bình quân là 9,07%/năm Với chủ trương thúc đẩy phát triển của chính phủ, hoạt động nuôi trồng thủy sản đã có những bước phát triển mạnh, sản lượng liên tục tăng cao trong các năm qua, bình quân đạt 12,77%/năm, đóng góp đáng kể vào tăng trưởng tổng sản lượng thủy sản của cả nước.Trong đó, giáp xác là nguồn nguyên liệu dồi dào, chiếm 30 – 35% tổng sản lượng nguyên liệu thủy sản Việt Nam [34] Tôm là nguồn thủy sản dồi dào và

có giá trị kinh tế cao nhưng việc khai thác, đánh bắt phụ thuộc rất lớn vào điều kiện

tự nhiên và mang tính mùa vụ vì vậy ngoài đánh bắt tự nhiên người ta còn đẩy mạnh theo hướng nuôi trồng đảm bảo cung cấp nguyên liệu một cách thường xuyên cho các nhà mày chế biến thủy sản xuất khẩu

Nghề nuôi tôm xuất hiện ở Việt Nam cách đây khoảng 100 năm trước Hiện nay nuôi tôm đã phát triển ở nhiều địa phương trên cả nước Việt Nam và tôm nuôi

đã đóng góp vào tỷ trọng xuất khẩu thủy sản suốt một thập kỷ vừa qua Phần lớn diện tích nuôi tôm ở Việt Nam tập trung ở ĐBSCL, rải rác dọc các cửa sông, kênh, rạch ven biển miền Trung và ĐBSH, sông Thái Bình ở miền Bắc Đầu những năm

2000, Việt Nam cũng đã hạn chế phát triển loài tôm này Đến năm 2006, ngành thuỷ

sản đã cho phép nuôi bổ sung tôm chân trắng tại các tỉnh từ Quảng Ninh đến Bình Thuận, nhưng vẫn cấm nuôi tại khu vực ĐBSCL Đầu năm 2008, nhận thấy thị trường thế giới đang có xu hướng tiêu thụ mạnh mặt hàng tôm chân trắng của Thái Lan, Trung Quốc… và sản phẩm tôm sú nuôi của Việt Nam bị cạnh tranh mạnh, hiệu quả sản xuất thấp, Bộ NN&PTNT đã ban hành Chỉ thị số 228/CT-BNN&PTNT cho phép nuôi tôm chân trắng tại vùng ĐBSCL nhằm đa dạng hoá sản phẩm thuỷ sản xuất khẩu, giảm áp lực cạnh tranh, đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng của các nước trong khu vực và trên thế giới

Cuối năm 2012, cả nước có 185 cơ sở sản xuất giống tôm chân trắng, sản xuất được gần 30 tỷ con Sang năm 2013 (tính đến hết tháng 5), cả nước có 103 cơ

sở sản xuất giống tôm chân trắng, cung cấp cho thị trường 3,5 tỷ con [38] Số trại sản xuất tôm chân trắng và tôm sú chủ yếu tập trung tại các tỉnh Nam Trung Bộ, trong đó Ninh Thuận, Bình Thuận, Khánh Hoà và Phú Yên chiếm khoảng 40% trong tổng số trại sản xuất giống tôm của cả nước (tương đương với 623 trại) Sản lượng giống tôm nước lợ ở khu vực này chiếm khoảng 70% tổng sản lượng giống tôm của cả nước Bên cạnh đó, các tỉnh Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang cũng là những địa phương sản xuất giống tôm chân trắng cung cấp lượng lớn tôm giống cho thị trường Tuy nhiên, chất lượng tôm giống hiện nay không đồng đều Tại những

cơ sở có uy tín, con giống được tiêu thụ tốt, giá cao Nửa đầu năm 2013, giá tôm giống nhìn chung ổn định tại các tỉnh phía Nam Song, tại các tỉnh phía Bắc như Quảng Ninh, Thái Bình, Nam Định, do chi phí vận chuyển tăng cao, giá tôm giống cũng tăng lên Giá giống tôm chân trắng dao động trong khoảng 80-90

đồng/con.[38]

Từ một số mô hình nuôi thành công, tôm chân trắng đang ngày càng được các hộ nuôi trồng thuỷ sản quan tâm phát triển Năm 2012, trong khi diện tích thả giống tôm sú đạt 619,4 nghìn ha - giảm 7,1% so với năm 2011; và sản lượng thu hoạch 298,6 nghìn tấn - giảm 6,5% so với năm 2011; thì diện tích thả giống tôm chân trắng tăng15,5% - đạt xấp xỉ 38,2 nghìn ha, sản lượng thu hoạch tăng 3,2% - đạt 177,8 nghìn tấn.Tình hình diễn ra tương tự với 7 tháng đầu năm 2013 (tính đến

ngày 20/7), trong khi diện tích thả giống tôm sú giảm (chỉ đạt 560 nghìn ha, bằng 94,4% mức cùng kỳ năm ngoái) và sản lượng thu hoạch là 85 nghìn tấn (bằng 80% mức cùng kỳ năm ngoái) thì diện tích thả giống tôm chân trắng tăng (đạt xấp xỉ 24 nghìn ha, bằng 116% so với cùng kỳ năm ngoái), sản lượng thu hoạch là 30 nghìn tấn (gần bằng 142% mức cùng kỳ năm 2012)[38] Diện tích nuôi tôm chân trắng vùng Đồng bằng sông Cửu Long năm 2014 ước đạt 67 ngàn ha, tăng 68% so với năm 2013, sản lượng ước đạt 245 ngàn tấn, tăng 53%, trong đó: Sóc Trăng và Bến Tre là hai tỉnh có sản lượng lớn nhất vùng, đều tăng 31% so với năm 2013, cụ thể Sóc Trăng sản lượng đạt 66.400 tấn, Bến Tre sản lượng đạt 42.200 tấn.Từ đó cho đến nay diện tích nuôi tôm đã tăng đáng kể và trở thành một trong những nước có diện tích nuôi tôm thuộc vào loại lớn nhất thế giới [38]

Bảng 1.1 Sản lượng thủy sản Việt Nam năm 2013/2014 (nghìn tấn) [37]

Sản lượng thủy sản Việt Nam năm 2013/2014 (nghìn tấn)

1.1.1.2 Tình hình chế biến xuất khẩu tôm ở Việt Nam

Theo Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu thủy sản Việt Nam (VASEP), mặt hàng tôm luôn giữ ngôi vị quán quân trong xuất khẩu thủy sản Việt Nam

Theo thống kê mới nhất của FAO về xuất khẩu tôm 9 tháng đầu năm 2014, xuất khẩu tôm Việt Nam đạt 2,93 tỷ USD, tăng 42,3% so với cùng kỳ năm 2013

Mỹ tiếp tục là thị trường dẫn đầu về nhập khẩu tôm Việt Nam trong quí III/2014

mặc dù trong quý này, nhập khẩu tôm Việt Nam vào Mỹ giảm hơn so với nữa đầu năm Cạnh tranh mạnh mẽ từ Indonesia và Ecuador là tác nhân chính dẫn tới sự sụt giảm này [2]

Xuất khẩu tôm sang Nhật Bản bắt đầu hồi phục sau khi sụt giảm mạnh trong quí II bởi rào cản kháng sinh Indonesia tập trung mạnh cho thị trường Mỹ năm nay khiến khối lượng xuất khẩu tôm sang Nhật Bản giảm sút Tuy nhiên, tôm Việt Nam lại không tận dụng được cơ hội này một phần lớn bởi quy định kiểm tra kháng sinh Tôm đỏ Argentina lại là nguồn cung cấp thay thế đáng chú ý cho Nhật Bản trong năm 2014

Tháng 8/2014, Mỹ nhập khẩu gần 54 nghìn tấn tôm, trị giá trên 600 triệu USD, 8 tháng đầu năm 2014, Mỹ nhập khẩu 373 nghìn tấn tôm, trị giá 4,5 tỷ USD, tăng 13% về khối lượng và 40% về giá trị so với cùng kỳ năm ngoái Việt Nam là nguồn cung cấp lớn thứ 3 sau Indonesia và Ấn Độ và có tăng trưởng cao nhất trong top 10 nguồn cung cấp, tăng 97%.[2]

Xuất khẩu tôm sang EU tiếp tục tăng mạnh trong quí III/2014 giúp EU trở thành thị trường có sức tăng trưởng cao nhất trong nhóm 5 thị trường tiêu thụ chính tôm Việt Nam trong 9 tháng đầu năm 2014 Xuất khẩu sang Đức, thị trường lớn nhất khu vực EU tăng 63,8% và xuất khẩu sang Hà Lan tăng 255,9%.[2]

Ngoài 3 thị trường chính, xuất khẩu tôm sang nhiều thị trường khác trong 9 tháng đầu năm 2014 cũng tăng khả quan như xuất khẩu sang Hàn Quốc tăng 84,4%, sang Australia tăng 32,7%.[2]

Bảng 1.2 Tình hình xuất khẩu tôm sang các thị trường [2]

Theo thống kê của tổ chức Nông Lâm thế giới FAO thì sản lượng tôm trên thế giới khoảng 7-8 triệu tấn/năm, có thể tăng gấp đôi lên 11-18 triệu tấn vào năm

2030 Trong Hội nghị Tôm Thế giới tổ chức ngày 6/10 tại Vigo, Galicia, Audun Lem-phụ trách về thương mại và các sản phẩm thủy sản của FAO, nói rằng các nước sản xuất tôm tin tưởng về sự tăng trưởng ổn định trong lĩnh vực sản xuất tôm với sản lượng và chất lượng cao hơn.[2]

1.1.2.Phế liệu tôm

1.1.2.1 Giới thiệu chung về phế liệu tôm

Tôm là một trong những mặt hàng thủy sản có giá trị kinh tế cao Nhu cầu về thực phẩm tôm trên thế giới ngày càng lớn, nhất là ở những nước phát triển

và một bộ phận dân cư có đời sống cao ở các nước đang phát triển Cũng như nhiều nước trong khu vực Châu Á Thái Bình Dương, nguồn tôm nguyên liệu không chỉ dựa vào khai thác mà phần lớn dựa vào nuôi trồng Tôm nuôi càng chiếm tỷ lệ lớn trong lượng tôm nguyên liệu đưa vào chế biến

Trong công nghiệp chế biến thủy sản xuất khẩu của Việt nam, tỷ lệ các mặt hàng giáp xác đông lạnh chiếm 70-80% sản lượng chế biến [33] Trong công nghiệp chế biến thủy sản của nước ta hiện nay có các dạng chính của tôm đông lạnh như sau:

-Tôm tươi còn vỏ, đầu (nguyên con) cấp đông IQF hoặc Block

-Tôm vỏ bỏ đầu cấp đông IQF hoặc Block

-Tôm bóc vỏ bỏ đầu cấp đông IQF

-Tôm Nobashi (bóc vỏ, bỏ đầu, chừa đuôi)

-Tôm tẩm bột, xiên que

-Tôm dạng sản phẩm định hình làm chín

-Tôm bóc vỏ, đóng hộp

Công nghệ chế biến tôm tạo ra một lượng lớn phế thải rắn bao gồm đầu tôm

và vỏ tôm, thường chiếm 50-70% nguyên liệu ban đầu Hàng năm các nhà máy chế biến đã thải ra một lượng phế liệu giáp xác khá lớn khoảng 70000 tấn Riêng ở tỉnh Khánh Hòa lượng phế liệu này vào khoảng 2257 tấn/ năm.[30]

Vì vậy, việc tiêu thụ một số lượng lớn tôm nguyên liệu của các nhà máy chế biến thủy sản đã thải ra một lượng lớn phế liệu trong đó phế liệu vỏ, đầu tôm là chủ yếu Các loại phế liệu này nếu thải ra trực tiếp ra môi trường sẽ gây ô nhiễm môi trường trầm trọng và nếu đem xử lý chất thải thì chi phí sẽ rất cao

Vỏ, đầu tôm đã được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi và các phương pháp truyền thống như: sấy khô hoặc phơi nắng sau đó đem đi xay mịn bổ sung vào thức

ăn chăn nuôi Việc sấy khô đòi hỏi năng lượng lớn, tốn kém Phơi nắng thì phụ thuộc vào thời tiết, mất vệ sinh, và gây ô nhiễm môi trường Cả hai phương pháp này không loại được khoáng và chitin mà 2 chất này gây khó tiêu cho gia súc, gia cầm Vậy nếu lợi dụng tổng hợp phế liệu này bằng cách tách riêng phần protein ở đầu tôm ra phục vụ chăn nuôi, tách hợp chất màu (astaxanthin) để phục vụ công nghiệp nhuộm, chế biến chitosan để phục vụ nông nghiệp, công nghiệp, mỹ phẩm, y

tế thì giá trị mang lại từ nguồn phế liệu tôm sẽ lớn hơn gấp nhiều lần so với chỉ đem phế liệu tôm đi sấy khô hay phơi nắng nghiền thành bột cho gia súc gia cầm

Nghiên cứu thủy phân phế liệu đầu tôm bằng enzyme để tận dụng protein là một hướng đi hiện đang được nhiều các nhà khoa học nghiên cứu quan tâm

1.1.2.2.Thành phần hóa học của phế liệu tôm

Thành phần chiếm tỷ lệ đáng kể trong đầu tôm là protein, chitin, canxicacbonate, sắc tố Tỷ lệ các thành phần này không ổn định, chúng thay đổi theo giống, loài, đặc điểm sinh thái, sinh lý,…

Hàm lượng chitin, protein, khoáng và caroteinoid trong phế liệu vỏ tôm thay đổi rất rộng phụ thuộc vào điều kiện bóc vỏ trong quá trình chế biến cũng như phụ thuộc vào loài, trạng thái dinh dưỡng, chu kỳ sinh sản

Thành phần hóa học của đầu tôm

 Protein

Protein đầu tôm phần lớn thuộc loại khó tiêu hóa và khó trích ly, protein đầu tôm thường tồn tại ở 2 dạng chính là dạng tự do (có trong nội tạng và cơ gắn với phần thân tôm) và dạng liên kết với chitin hoặc canxicacbonat như một phần thống nhất của vỏ tôm

 Chitin

Chiếm khối lượng lớn , tồn tại ở dạng liên kết với protein, canxicacbonat

và nhiều hợp chất khác

 Canxi

Trong vỏ tôm, đầu tôm, vỏ ghẹ có chứa một lượng lớn muối vô cơ, chủ yếu

là muối CaCO3, hàm lượng Ca3(PO4)2 mặc dù không nhiều nhưng trong quá trình khử khoáng dễ hình thành hợp chất CaHPO4 không tan trong HCl gây khó khăn cho quá trình khử khoáng

 Sắc tố

Trong vỏ tôm có nhiều loại sắc tố nhưng chủ yếu là astaxanthin là dẫn xuất của carotenoid, thường ở dạng liên kết với acid béo (ester hóa) hay với protein tạo nên phức hợp chặt chẽ có màu xanh của tôm Khi liên kết này bị phá vỡ thì astaxanthin dễ dàng bị oxy hóa thành astacene

1.1.2.3 Các phương pháp bảo quản phế liệu tôm

Ở Việt Nam do đặc điểm của nguyền thủy sản mang tính mùa vụ nên lượng phế liệu tôm thải ra thường không ổn định Để đảm bảo nguyên liệu cho các cơ sở tận dụng phế liệu tôm, cần phải tìm biện pháp bảo quản nguyên liệu để dự trữ, giải pháp kịp thời lượng phế liệu tôm đông lạnh dư thừa trong những lúc cao điểm Điều này lại càng cần thiết đối với một nước có khí hậu nóng và ẩm như Việt Nam bỡi vì nếu lượng phế liệu tôm không được thu gom và bảo quản kịp thời thì dưới tác động của enzyme proteaza và các vi sinh vật gây thối, protein sẽ nhanh chóng bị phân hủy làm ươn thối phế liệu và tạo nên mùi hôi khó chịu, gây tác động xấu đến môi trường

Do vậy, việc bảo quản phế liệu tôm cho sản xuất chitin-chitosan, protein và astaxanthin là một vấn đề cần quan tâm Sau đây là một số phương pháp bảo quản phế liệu tôm có thể áp dụng trong phòng thí nghiệm hay trong công nghiệp:

 Bảo quản thường

Hiện nay ở các xí nghiệp chế biến tôm thường bảo quản phế liệu tôm theo cách này Sau khi thu gom phế liệu tại các công đoạn chế biến ở các xí nghiệp, phế liệu tôm được cho vào kho để ở điều kiện thường, sau đó bán lượng phế liệu cho các xí nghiệp khác dùng lượng phế liệu này làm nguyên liệu sản xuất

Phương pháp này đơn giản nhưng ở điều kiện nhiệt độ thường sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển làm hư hỏng phế liệu tôm, ở thời gian dài sẽ gây ô nhiễm môi trường xung quanh

 Phương pháp ủ xi lô

Nguyên liệu được ủ bằng acid vô cơ hoặc acid hữu cơ mạch ngắn hay hỗn hợp các acid nói trên nhằm làm tăng tác động của enzyme trong việc thủy phân protein thành acid amin đồng thời có tác dụng khử trùng và hạn chế sự phát triển vi sinh vật

 Bảo quản bằng phương pháp làm khô

Nguyên tắc: là phương pháp làm giảm độ ẩm của phế liệu bằng nhiệt Do vậy

mà phương pháp này cũng góp phần kìm hãm sự hoạt động của enzyme và vi sinh vật Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến hiện nay

 Bảo quản bằng phương pháp sấy

Theo một số quy trình sản xuất chitin-chitosan Pháp, Nhật Bản Phế liệu tôm đươc bảo quản bằng cách sấy khô ở 100oC trong 8h Phương pháp này đơn giản

nhưng gây tiêu hao năng lượng, không thích hợp làm chitin, có thể làm phân hủy astaxanthin

 Bảo quản bằng phương pháp phơi nắng

Phương pháp này đơn giản nhưng không thích hợp cho việc thu hồi protein

và astaxanthin vì các thành phần này nhanh chóng phân hủy, tạo mùi hôi thối, ảnh hưởng môi trường xung quanh

1.1.2.4 Các hướng tận dụng phế liệu tôm

 Sản xuất chitin-chitosan

Chitin-chitosan là vật liệu quý có nhiều trong phế liệu thủy sản như vỏ tôm,

vỏ ghẹ Chitosan có nhiều ứng dụng trong ngành công, nông nghiệp, y dược và bảo

vệ môi trường Trong y dược: Từ chitosan vỏ tôm cua có thể sản xuất Glucozamin, một dược chất quý đang phải nhập khẩu ở nước ta Ngoài ra các loại dược liệu khác như: chỉ phẩu thuật tự hoại, da nhân tạo,… cũng được nghiên cứu sản xuất từ chitin-chitosan Chitozan còn được dùng sản xuất kem chống khô da, kem dưỡng da ngăn chặn tia cực tím phá hoại da Trong công nghiệp: từ Chitosan có thể chế tạo nhiều sản phẩm giá trị công nghiệp như: vải col dùng cho may mặc, vải chịu nhiệt, chống thấm, vải Chitosan dùng trong may quần áo diệt khuẩn trong y tế, Chitozan làm tăng độ bền của giấy, tăng cường độ bám dính của mực in, Chitozan dùng trong in hoa, góp phần tăng tính bền của hoa vải, Chitosan được sử dụng trong sản xuất sơn chống mốc và chống thấm Trong nông nghiệp Chitosan được sử dụng để bảo quản quả, hạt mang lại hiệu quả cao Trong công nghệ môi trường hiện nay Chitosan được sử dụng để xử lí nước thải công nghiệp rất hiệu quả như xử lý nước thải trong công nghiệp nhuộm vải, xử lí nước trong công nghiệp nuôi tôm, cá Đặc biệt từ Chitosan có thể sản xuất ra màng mỏng để bao gói thực phẩm, màng này có thể thay thế cho PE, màng Chitozan dễ phân hủy trong môi trường tự nhiên nên vấn đề này

có ý nghĩa quan trọng trong việc xử lý rác thải và bảo vệ môi trường Ngoài ra Chitosan còn được dùng trong công nghệ sinh học: làm chất mang cố định enzyme

và cố định tế bào,…

 Sản xuất bột màu astaxanthin

Thành phần hóa học của đầu tôm rất giàu peptit vì vậy khi sản xuất bột tôm phải tận dụng hết dịch ép Ngoài ra trong đầu tôm còn có chứa astaxanthin, tuy chứa lượng nhỏ nhưng giá thành cao trên thị trường (2500USD/kg) Astaxanthin là dẫn xuất của carotenoid có tác dụng kích thích sinh trưởng, kháng một số bệnh Trong

vỏ giáp xác Astaxanthin tham gia vào trong thành phần của lipoprotein, astaxanthin tồn tại ở dạng liên kết với protein và dễ tách ra dưới tác dụng của nhiệt Astaxanthin

có màu đỏ, hòa tan trong các dung môi hữu cơ như: ete, acetone, cồn… và dễ bị biến màu dưới tác dụng của nhiệt, oxi không khí Astaxanthin được dùng làm thức

ăn tạo màu cho cá cảnh, làm tăng sắc tố cho lòng trắng trứng gà Ngoài ra còn làm thức ăn của cá, tạo màu cần thiết cho một số sản phẩm như cá ướp đông, cá khô, sản phẩm thủy phân, thịt cá hồi Nó là chất tạo màu nên được sản xuất trong kỹ thuật nuôi trồng thủy sản, công nghiệp thực phẩm

 Sản xuất bột tôm và thức ăn chăn nuôi

Hiện nay nước ta đa số sử dụng phế liệu từ các xí nghiệp chế biến để sản xuất thức ăn chăn nuôi Rất nhiều thức ăn chăn nuôi bán chạy hiện nay có chứa bột tôm và nó chiếm 30% thành phần thức ăn Bột tôm được chế biến tốt có chứa axit amin tương tự như amin trong đậu tương hay trong bột cá Phế liệu tôm có chất lượng càng cao thì bột tôm có chất lượng càng cao Do vậy việc xử lý và chế biến phế liệu có ý nghĩa rất quan trọng trong việc sản xuất bột tôm có chất lượng cao Nếu công nghệ chế biến không phù hợp thì nó cũng ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của sản phẩm

Hiện nay có 2 phương pháp được áp dụng phổ biến trong sản xuất bột tôm là phương pháp sấy khô và phương pháp ủ xilô

 Phương pháp sấy khô bằng nhiệt: Phương pháp có ưu điểm là đơn giản,

có thể chế biến nhanh lượng phế liệu tôm đông lạnh , tính kinh tế cao Nhược điểm

là chất lượng kém, giá trị dinh dưỡng không cao

 Phương pháp ủ xi lô: ở phương pháp này người ta sử dụng axit hữu cơ và

vô cơ trong việc ủ nhằm tăng tác động của enzyme thủy phân và hạn chế sự phát

triển của vi sinh vật Sau khi ủ tiến hành trung tính bằng các chất kiềm, chất ủ được làm thức ăn chăn nuôi Phương pháp này có ưu điểm là chất lượng nhưng giá thành cao và phức tạp

 Sản xuất nước mắm

Nước mắm là loại sản phẩm thực phẩm dạng lỏng giàu đạm, có nồng độ muối cao và có hương vị đặc trưng Nước mắm có thế được sản xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau và nguyên liệu để sản xuâtt nước mắm cũng khá phong phú Đối với nguyên liệu đầu tôm có hàm lượng protein khá cao nên việc sử dụng

để sản xuất nước mắm là khá phù hợp Việc ứng dụng phế liệu đầu tôm để sản xuất nước mắm là hướng đi mới nhằm giải quyết vấn đề tận dụng nguyên liệu còn lại trong công nghiệp sản xuất tôm đông lạnh Ngoài ra còn tận dụng đầu tôm để làm các loại gia vị, mắm tôm…

1.2 Tổng quan về nước mắm

Nước mắm là một loại gia vị nhưng cũng là một loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao Trong bữa ăn thường ngày của người dân Việt Nam không thể thiếu nước mắm được

Nước mắm Việt Nam đã được phát triển từ lâu đời cùng với lịch sử dân tộc

và mang bản sắc đặc thù Việt Nam Nước mắm hấp dẫn mọi người bởi hương vị đặc biệt của nó và giá trị dinh dưỡng cao

Nước mắm là loại nước chấm khá đặc trưng được chế biến từ cá và muối với một quá trình phân giải phức tạp do tác dụng của enzyme trong cá và vi sinh vật của

cá hoặc từ ngoài vào

1.2.1 Tiêu chuẩn chất lượng nước mắm (TCVN 5107 – 2003)

Các yêu cầu cảm quan của nước mắm được quy định trong bảng 1.4

Bảng 1.4 Yêu cầu cảm quan của nước mắm [1]

Tên chỉ tiêu Yêu cầu

Đặc biệt Thượng hạng Hạng 1 Hạng 2

1 Màu sắc Từ nâu cánh gián đến nâu vàng

2 Độ trong Trong, không vẩn đục

3 Mùi Thơm mùi đặc trưng của nước mắm, không có mùi lạ

của đạm, có hậu vị rõ

Ngọt của đạm,

có hậu vị rõ

Ngọt của đạm, ít có hậu

vị

Ngọt của đạm, khôn mặn chát

5 Tạp chất nhìn thấy

bằng mắt thường

Không được có

- Kiểm tra các chỉ tiêu hóa học

Các chỉ tiêu hóa học của nước mắm được quy định trong Bảng 1.5

Bảng 1.5 Các chỉ tiêu hóa học của nước mắm [1]

Tên chỉ tiêu

Mức chất lượng Đặc biệt Thượng hạng Hạng 1 Hạng 2

1.Hàm lượng nitơ toàn phần

( tính bằng g/l), không nhỏ hơn

2 Hàm lượng nitơ acid amin

(tính bằng % so với nitơ toàn

theo acid axetic), không nhỏ hơn

5 Hàm lượng muối (tính bằng

g/l), trong khoảng

245 - 280 260 – 295

- Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật:

Chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm được quy định trong Bảng 1.6

Bảng 1.6 Các chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm [1]

1 Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc trong 1ml 105

2 Coliforms (số khuẩn lạc trong 1ml) 102

4 Cl.perfringens (số khuẩn lạc trong 1ml) 10

6 Tổng số bào tử nấm men và nấm mốc (số khuẩn lạc

Nước mắm nguyên chất (Nước mắm nhỉ) Lên men

Nước mắm lần 3 Nước mắm lần

2

độ, độ pH, nồng độ muối, cho thêm nước, xay nhỏ, đánh khuấy

Hướng thứ hai là cho thêm enzyme nhân tạo từ bên ngoài vào, hướng này đã được nhiều người nghiên cứu nhưng nước mắm không có mùi vị đặc trưng

1.2.3.Sự thủy phân protein trong quá trình sản xuất nước mắm

Cá đem trộn với muối theo tỷ lệ nhất định, được ướp trong điều kiện thích hợp, sau một thời gian sẽ hình thành nên nước mắm Đó là quá trình tác dụng của hệ enzyme proteaza trong bản thân cá từ dạng prtein qua các sạng trung gian như polypeptit, pepton, peptit và cuối cùng là axit amin

Bên cạnh quá trình thủy phân protein còn có sự phân giải của đường và chất béo… thành các axit hữu cơ, rượu,…

Quá trình phân giải protein trong thịt cá chủ yếu là do men nội tại của cá tác dụng nhưng cũng có cả sự tham gia men vi sinh vật ở ngoài Những vi sinh vật hữu ích tiết ra protease thúc đẩy cho quá trình thủy phân nhưng các vi sinh vật gây thối phân hủy thịt cá có khi ở ngay giai đoạn đầu hay trong quá trình chế biến Nếu không khống chế kịp thời hoạt động của vi sinh vật thì có thể gây thối

1.2.4.Enzyme tham gia trong quá trình sản xuất nước mắm

1.2.4.1 Giới thiệu chung về enzyme protease

Enzyme protease xúc tác quá trình thủy phân liên kết peptit (-CO-NH-) trong phân tử protein, polypeptit đến sản phẩm cuối cùng là các axit amin

Protease là enzyme thủy phân liên kết peptit của phân tử protein Enzyme protease được phân thành hai dạng endoprotease và exoprotease

Enzyme endoprotease tác động ở giữa mạch protein, cắt mạch protein thành những khúc nhỏ hơn, thao tác này cho ra 2 peptit Enzyme endoprotease hay được

sử dụng để thủy phân protein thực phẩm do tính chuyên nghiệp rộng rãi của nó

Enzyme exoprotease thủy phân liên kết peptit ở đầu mạch protein

Dựa vào vị trí tác động trên mạch polypeptit, exopeptidase được phân chia thành hai loại:

 Aminopeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptit ở đầu N tự do của chuỗi polypeptit để giải phóng ra một axit amin

 Carboxypeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptit ở đầu C của chuỗi polypeptit và giải phóng ra một axit amin

- Dựa vào động học của cơ chế xúc tác, endopeptidase được chia thành bốn nhóm:

 Serin proteinnase: 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 tác của enzyme Nhóm này bao gồm hai nhóm nhỏ: chymotrypsin và subtilisin Nhóm chymotrypsin bao gồm các enzyme động vật như: chymotrypsin, trysin, elastase

Nhóm subtilisin bao gồm hai loại enzyme vi khuẩn như Subtilisin Carlsberg, Subtilisin BPN Các serine proteinase thường hoạt động mạnh ở vùng kiềm tính và thể hiện tính đặc hiệu cơ chất tương đối rộng

 Cystein proteinase: Các proteinase chứa nhóm –SH trong trung tâm hoạt động Cystein proteinase bao gồm các proteinase thực vật như papayin, bromelin, một vài protein động vật và proteinase ký sinh trùng Các cystein proteinase thường hoạt động ở vùng pH trung tính, có đặc hiệu cơ chất rộng

 Aspartic proteinase: Hầu hết các aspartic proteinase thuộc nhóm pepsin Nhóm pepsin bao gồm các enzyme tiêu hóa như: pepsin, chymosin, cathepsin, rennin Các aspartic proteinase có chứa nhóm carboxyl trong trung tâm hoạt 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 cao hơn Các metallo proteinase thường hoạt động vùng pH trung tính và hoạt độ giảm mạnh dưới tác dụng của EDTA

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

Trong các chủng vi khuẩn có khả năng tổng hợp mạnh protease là Bacillus subtilis, B mesentericus, B thermorpoteoliticus và một số giống thuộc chi Clostridium Trong đó, B subtilis có khả năng tổng hợp protease mạnh nhất Các vi

khuẩn thường tổng hợp protease mạnh nhất Các vi khuẩn thường tổng hợp các protease hoạt động thích hợp ở vùng pH trung tính và kiềm yếu

Các protease trung tính của vi khuẩn hoạt động ở khoảng pH hẹp (pH 5 – 8)

và có khả năng chịu nhiệt thấp Các protease trung tính tạo ra dịch thủy phân protease thực phẩm ít đắng hơn so với protease động vật Các protease trung tính có khả năng ái lực cao đối với các amino acid ưa béo và thơm Chúng được sinh ra

nhiều hơn bởi B subtilis, B mesentericus, B thermorpoteoliticus và một số giống thuộc chi Clostridium

Protease của Bacillus ưa kiềm có điểm đẳng điện bằng 11, khối lượng phân

tử từ 20.000-30.000 Hoạt động trong khoảng pH rộng 7- 12.[40]

 Nấm mốc

Nhiều loại nấm mốc có khả năng tổng hợp một lượng lớn protease được ứng

dụng trong công nghiệp thực phẩm là các chủng: Aspergillus oryzae, A terricola, A fumigatus, A saitoi, Penicillium chysogenum… Các loại nấm mốc này có khả năng

tổng hợp cả ba loại protease: acid, kiềm và trung tính Nấm mốc đen tổng hợp chủ yếu các protease acid, có khả năng thủy phân protein ở pH 2,5 – 3.[40]

Một số nấm mốc khác như: A candidatus, P cameberti, P roqueforti…cũng

có khả năng tổng hợp protease có khả năng đông tụ sữa sử dụng trong sản xuất Fomat

 Xạ khuẩn

Về phương diện tổng hợp protease, xạ khuẩn được nghiên cứu ít hơn

vi khuẩn và nấm mốc Tuy nhiên, người ta cũng đã tìm được một số chủng có

khả năng tổng hợp protease cao như: Streptomyces grieus, S fradiae, S trerimosus Các chế phẩm protease từ xạ khuẩn được biết nhiều là pronase (Nhật)

được tách chiết từ S grieus, enzyme này có đặc tính đặc hiệu rộng, có khả năng thủy phân tới 90% liên kết peptit của nhiều protein thành axit amin Ở Nga, người

ta cũng tách được chế phẩm tương tự từ S grieus có tên là protelin Từ S fradiae

cũng có thể tách chiết được keratinase thủy phân karetin Ở Mỹ, chế phẩm được sản

xuất có tên là M-Zim dùng trong sản xuất da Protease từ S fradiae cũng có hoạt

tính elastase cao, do đó chúng được dùng trong công nghiệp chế biến thịt Cũng do

là phức hệ gồm nhiều enzyme khác nhau nên protease vi sinh vật thường có tính đặc hiệu rộng rãi cho sản phẩm thuỷ phân triệt để và đa dạng.[40]

Trên thị trường có rất nhiều loại protease từ vi sinh vật, một số loại enzyme được sử dụng phổ biến là Flavourzyme, Alcalase, Neutrase, Protamex, Protex

Flavourzyme là peptidase mang cả hai hoạt tính endoprotease và exoprotease

(aminopeptidase), được sản xuất từ quá trình lên men chìm loài Aspergillus oryzae

Enzyme này hoạt động thủy phân protein trong điều kiện trung tính hoặc axit yếu Điều kiện hoạt động tối ưu của Flavourzyme 500L là pH = 5,0 – 7,0, nhiệt độ khoảng 500C Flavourzyme 500L có hoạt tính 500 LAPU/g Flavourzyme có thể bị

ức chế hoạt động ở 900

C trong 10 phút hoặc 1200C trong 5 giây Đây là một trong những enzyme khi thủy phân protein thu được dịch đạm vị không đắng so với các loại enzyme thủy phân như Neutrase, Alcalase hay Protamex [7][24]

Alcalase 2,4 L (Novo Nordisk, Bagsvaerd, Denmark) là protease của Bacillus licheniformis với hoạt tính endopeptidase Alcalase là enzyme thương mại thuộc nhóm serine protease subtilisin A Hoạt tính của Alcalase 2,4L là 2,4 AU/g, bị

ức chế ở pH thấp, điều kiện hoạt động tốt nhất của Alcalase là pH=8, nhiệt độ 50 –

600C.[7][21]

Protamex là protease của Bacillus (Bagsvaerd, Denmark) Enzyme này có

hoạt tính endoprotease Điều kiện hoạt động tối ưu của Protamex trong khoảng pH

= 5,5 – 7,5 ở nhiệt độ 35 – 600C Protamex có hoạt tính 1,5 AU/g Enzyme này cũng

từ nấm mốc Aspergillus oryzae Điều kiện hoạt động của Protex 51FP là pH = 6 – 9,

tối ưu ở pH = 7,5, ở nhiệt độ 25 – 600C tối ưu ở 500C, Protex có hoạt tính 400.000 HU/g Enzyme Protex 51FP bị bất hoạt ở nhiệt độ 900C trong 10 phút hoặc ở nhiệt

độ 750

C trong 60 phút

1.2.4.3 Cơ chế tác dụng của enzyme

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

E + S ES E + P

Ở đây E là enzyme, S là cơ chất, trong quá trình chế biến nước mắm thì S chủ yếu là Protein, ES là phức hợp trung gian giữa enzyme và cơ chất, P là sản phẩm – trong nước mắm thì chủ yếu là axit amin và các peptit ngắn mạch

Enzyme là chất xúc tác sinh học mang bản chất là protein có tính đặc hiệu cao, nó có khả năng tương tác lên các liên kết peptid (-CO-NH-) trong phân tử protein và cơ chất tương tự, làm cho các liên kết này bị suy yếu và dễ dàng bị đứt ra khi có yếu tố nước tham gia Thông thường enzyme tác dụng và chuyển hóa cơ chất phải trải qua ba giai đoạn:

Giai đoạn 1: Enzyme kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành phức

hợp enzyme – cơ chất (ES) không bền, phản ứng xảy ra nhanh và đòi hỏi năng lượng thấp, các liên kết yếu tạo thành giữa enzyme và cơ chất trong phức hợp ES là tương tác tĩnh điện, liên kết hydrogen, liên kết Vandecvan [3]

Giai đoạn 2: Bước hai là sự chuyển biến của các phân tử protein dẫn tới làm

phá vỡ các mối liên kết đồng hóa trị tham gia vào phản ứng Khi đó trong phức chất

ES đồng thời xảy ra hai quá trình là sự dịch chuyển thay đổi mật độ electron dẫn tới

sự cực hóa của mối liên kết tham gia vào phản ứng và sự biến dạng hình học của các mối liên kết đồng hóa trị trong phân tử protein cũng như trong trung tâm hoạt động của enzyme, như vậy làm cho protein trở nên hoạt động do quá trình thủy phân sẽ dễ dàng hơn.[3]

Giai đoạn 3: Là giai đoạn tạo ra sản phẩm của phản ứng và enzyme được

giải phóng ra dưới dạng tự do như ban đầu Như vậy tùy vào mức độ và thời gian thủy phân mà chúng ta thu được các sản phẩm khác nhau.[3]

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein bằng enzyme protease

 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme

Khi nồng độ enzyme thấp, lượng cơ chất lớn, vận tốc phản ứng thủy phân phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzyme Khi nồng độ enzyme tăng, tốc độ phản ứng thủy phân tăng đến một giá trị giới hạn v = vmax Khi đã đạt tới giá trị tới hạn nếu tiếp tục tăng nồng độ enzyme thì tốc độ phản ứng tăng chậm, thậm chí không tăng

 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất

Khi lượng cơ chất ít, nếu tăng nồng độ cơ chất, tốc độ phản ứng thủy phân tăng nhưng không tăng vô hạn mà khi nồng độ cơ chất tăng quá giới hạn cho phép, vận tốc phản ứng enzyme không tăng

 Ảnh hưởng của nhiệt độ [10]

Enzyme có bản chất protein nên kém bền với nhiệt, chúng chỉ có tác dụng xúc tác trong một khoảng nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ làm chúng bị biến tính Trong khoảng nhiệt độ đó, khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng ảnh hưởng của

nhiệt độ (trong khoảng nhiệt độ giới hạn biến tính) đến tốc độ phản ứng thủy phân bằng enzyme được đặc trưng bởi hệ số:

Nhiệt độ làm cho enzyme mất hoàn toàn hoạt tính thường gọi là nhiệt độ tới hạn Đa số enzyme có nhiệt độ tới hạn khoảng 700C, với các enzyme bền nhiệt, nhiệt độ thích hợp có thể cao hơn nhiều

Với từng enzyme, nhiệt độ thích hợp có thể thay đổi khi có sự thay đổi pH,

cơ chất, thời gian phản ứng…

 Ảnh hưởng của pH môi trường [10]

pH có ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình thủy phân vì nó ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, ion hóa enzyme và đến độ bền của protein – enzyme Đa số enzyme bền trong khoảng pH = 5 – 9 và độ bền của chúng tăng lên khi có cơ chất, ion Ca++…

Với nhiều enzyme protease, pH thích hợp ở vùng trung tính, nhưng cũng có một số enzyme có pH thích hợp trong vùng acid (pepcin, protease – acid của vi sinh vật…) hoặc nằm trong vùng kiềm (tripsin, subtilin, …)

Với từng enzyme, giá trị pH không cố định mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như: nhiệt độ, cơ chất, dung dịch đệm

 Ảnh hưởng của các chất kìm hãm

Chất kìm hãm hay còn gọi là các chất ức chế là những chất mà khi trong phản ứng có sự hiện diện của chúng, enzyme có thể bị giảm hoặc mất hoạt tính Các

 Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa

Các chất hoạt hóa là những chất khi có mặt trong phản ứng có tác dụng làm tăng tính hoạt tính enzyme

Các chất này có bản chất hóa học khác nhau, có thể là ion kim loại, anion hoặc các chất hữu cơ Tuy nhiên, các chất hoạt hóa chỉ có tác dụng trong giới hạn nồng độ xác định Cơ chế của sự kích hoạt có thể là do các chất trên trực tiếp kết hợp với enzyme, làm thay đổi cấu trúc không gian của nó theo hướng có lợi cho hoạt động xúc tác của enzyme, hoặc có thể tác động gián tiếp như loại trừ các yếu

tố ức chế ra khỏi môi trường

 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân

Thời gian thủy phân cần thích hợp để enzyme phân cắt các liên kết trong cơ chất, tạo thành các sản phẩm cần thiết của quá trình thủy phân nhằm đảm bảo hiệu suất thủy phân cao, chất lượng sản phẩm tốt Thời gian thủy phân bởi enzyme dài, ngắn khác nhau tùy thuộc vào loại enzyme, nồng độ các chất trong nguyên liệu, mức độ nghiền nhỏ vật liệu, nồng độ dịch hỗn hợp, các điều kiện pH, nhiệt độ… Trong thực tế, thời gian thủy phân phải xác định bằng thực nghiệm và kinh nghiệm thực tế cho từng quả trình thủy phân cụ thể.[10]

 Ảnh hưởng của lượng nước

Với phản ứng thủy phân bởi enzyme thì nước vừa là môi trường để phân tán enzyme và cơ chất, lại vừa trực tiếp tham gia phản ứng, tạo điều kiện quá trình thủy phân nhanh hơn Nước có ảnh hưởng đến tốc độ và chiều hướng của phản ứng thủy phân bởi enzyme Vì thế, nước là một yếu tố điều chỉnh phản ứng thủy phân bởi enzyme Nếu bổ sung nước với tỷ lệ quá cao, vi sinh vật hoạt động và phát triển,

phân hủy axit amin thành các sản phẩm cấp thấp như amoniac Vì vậy ta phải xác định tỷ lệ nước bổ sung thích hợp cho quá trình thủy phân trong sản xuất nước mắm.[10]

 Muối

Muối là một nguyên liệu quan trọng trong chế biến nước mắm, không có muối thì không hình thành nước mắm, muối có nhiều loại khác nhau và có tác dụng rất khác nhau trong chế biến nước mắm

Yêu cầu muối dùng trong sản xuất nước mắm là loại muối ăn và càng tinh khiết càng tốt, kết tinh hạt nhỏ, có độ rắn cao, màu trắng óng ánh, không vón cục, không ẩm ướt, không có vị đắng, chát

Muối có tác dụng ức chế hoạt động của vi sinh vật, ngăn ngừa sự thối trong quá trình sản xuất

Tuy nhiên, nếu nồng độ muối cao sẽ ức chế hoạt tính của enzyme dẫn đến quá trình thủy phân chậm lại, thời gian sản xuất kéo dài

Để quá trình chế biến chượp được nhanh chóng, ta cần xác định lượng muối tổng cộng thích hợp , thông thường 22-25% (muối tinh khiết), số lần cho muối, tỉ lệ muối mỗi lần cho vào

Để đảm bảo chượp nhanh chín và có chất lượng cao thì độ mặn nên vừa phải, nước mắm sẽ thơm ngon

 Diện tích tiếp xúc

Enzyme là một chất xúc tác sinh học có tác dụng tích cực trong việc thủy phân protein của tôm để cho sản phẩm cuối cùng là axit amin Để tạo điều kiện tốt hơn nữa cho khả năng hoạt động của enzyme, ta thấy rằng việc tăng diện tích tiếp xúc là một yêu cầu rất cần thiết, là một trong những nhân tố rút ngắn thời gian chế biến nước mắm

Khi thủy phân diện tích tiếp xúc giữa enzyme và phế liệu tôm cũng ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ thủy phân Để tạo điều kiện cho enzyme protease hoạt động tốt người ta thường xay nhỏ phế liệu tôm Khi diện tích tiếp xúc giữa enzyme protease với protein càng lớn thì sẽ thúc đẩy nhanh quá trình thủy phân

 Bản thân nguyên liệu

Nguyên liệu chính để chế biến nước mắm là đầu tôm, tùy từng loại đầu tôm khác nhau mà sẽ cho ra từng loại nước mắm có chất lượng khác nhau Các loại đầu tôm khác nhau sẽ có thành phần hóa học và cấu trúc khác nhau, nhất là hệ enzyme tồn tại trong tôm khác nhau khi chế biến các loại nước mắm cũng khác nhau Đạm axit amin trong nước mắm là kết quả của sự phân giải protein trong đầu tôm Vì thế loại đầu tôm nào có thành phần protein cao, chế biến ra nước mắm sẽ cho lượng đạm cao Độ tươi của phế liệu tôm có vai trò quan trọng quyết định đến chất lượng của sản phẩm protein thu hồi từ quá trình thủy phân Độ tươi của phế liệu tôm giảm thì làm giảm chất lượng của nước mắm do có sự phân hủy protein trong đầu tôm tạo thành những sản phẩm cấp thấp như: indol, scaptol, NH3, H2S…gây ra mùi khó chịu cho sản phẩm

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về sản xuất nước mắm

1.3.1 Tình hình sản xuất nước mắm trên thế giới

Raksakulthai (1987) quan sát thấy rằng các enzyme tiêu hóa đóng góp tích cực trong quá trình lên men nước mắm, vì tốc độ thủy phân protein của cá nguyên con cao hơn đáng kể so với cá đã moi nội tạng Tuy nhiên, chất lượng cảm quan của nước mắm sản xuất từ cá nguyên con hoặc cá đã moi nội tạng không có sự khác biệt

rõ rệt [27]

Crisan và Sands (1975) nghiên cứu hệ vi khuẩn 4 loại nước mắm: Nampla, Patis, Koami, Onago,và đã phân lập được 11 loài vi khuẩn, 1 loài nấm men và 3 loài nấm sợi Phân lập từ Nampla ở các thời gian lên men khác nhau chủ yếu gồm có các

loài Bacillus, trong khi nấm men, nấm sợi và vi khuẩn kị khí không được phân lập Trong Patis, vi sinh vật phân lập được chủ yếu bao gồm loài Bacillus, Micrococcus và nấm men Candida clausenic Koami một loại nước mắm được sản

xuất từ tôm có loài Bacillus và chủng Penicillium notatum Trong Onago một sản phẩm nước mắm Nhật có mặt Bacillus, và hai loại nấm mốc

Cladosporiumherbarum và Aspergillus fumigatus Crisan và Sand đã cho thấy loài

trực khuẩn là những vi sinh vật chiếm ưu thế trong nước mắm [19]

Orejana (1978) báo cáo rằng hàm lượng acid amin tự do có được trong nước mắm sau 14 tháng lên men ở nhiệt độ phòng (23 °C) có thể đạt được chỉ sau một tháng lên men ở nhiệt độ 37 °C [26]

Miyazawa và cộng sự (1979) nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ lên nước mắm sản xuất từ cá cơm Họ thấy rằng tỷ lệ phần trăm protein thủy phân sau 150 ngày là: 25,3%; 17,6%; 6,3%; 2,9% protein tổng ở 50 °C; 30 °C; 10 °C; 2 °C [22]

Orejana và Liston (1981) nghiên cứu các enzyme phân giải protein trong quá trình sản xuất nước mắm Philippines Họ báo cáo rằng, enzyme Tripsin hoạt động mạnh trong vài ngày đầu của quá trình lên men Trong tháng đầu tiên enzyme hoạt động tối đa, sau đó bị suy giảm và duy trì hoạt động ở mức thấp trong suốt quá trình lên men còn lại [26]

Ooshiro và cộng sự (1981) so sánh nước mắm lên men ở nhiệt độ phòng (240C với nước mắm lên men ở nhiệt độ 37 °C và 50 °C Họ quan sát thấy rằng, lúc đầu, nồng độ của các acid amin và nitơ hòa tan trong mẫu 37 °C cao hơn so với mẫu tại nhiệt độ phòng Tuy nhiên, sau 153 ngày nồng độ của acid amin và nitơ hòa tan

là tương tự nhau trong tất cả các sản phẩm [25]

Chayovan và cộng sự (1983) cho rằng nhiệt độ tối ưu cho sản xuất nước mắm thương mại là 37 °C [18] Tuy nhiên, việc phơi nắng trong quá trình lên men của các nước ở Đông Nam Á mang lại kết quả thủy phân protein nhanh hơn.[18]

Rosario và Maldo (1984) nghiên cứu hoạt động của cathepsins trong quá trình lên men của nước mắm Philippine Kết quả nghiên cứu cho thấy: trong quá trình lên men, Cathepsin A và C là quan trọng trong sự phân giải protein Hoạt động của Cathepsin A tỷ lệ thuận vào số lượng của acid amin được tạo ra trong khi hoạt động của Cathepsin C tỷ lệ thuận với số lượng peptit có trọng lượng phân tử thấp trong nước mắm [28]

Nakano và cộng sự (1986) đã sử dụng protease từ vi khuẩn ưa mặn

Psedomonas để làm giảm thời gian lên men nước mắm Kết quả chỉ ra rằng các

enzyme có thể làm giảm thời gian lên men từ 1,5 – 3 năm đến 3 – 6 tháng và sản phẩm có chứa acid amin có giá trị dinh dưỡng với hàm lượng cao [23] Kiểm tra cảm quan cho thấy rằng các nước mắm có chất lượng tốt so với sản phẩm thương mại

Guevara và cộng sự (1972) sử dụng Papain trong sản xuất nước mắm Philippines (Patis) và báo cáo rằng thời gian lên men giảm xuống 4 -7 ngày mà không có bất kỳ ảnh hưởng có hại lên hương vị của nước mắm [20]

Simpson và Haard (1987) phát hiện ra việc loại bỏ các nội tạng cá trích trước khi lên men sẽ làm giảm sự hình thành của peptide và các axit amin trong dịch nước mắm [29]

1.3.2.Tình hình sản xuất nước mắm trong nước

Đặng Văn Hợp (2000) đã phân lập tuyển chọn nuôi cấy và thu nhận chế phẩm proteaza kỹ thuật từ chủng nấm mốc A.orizae A4 Chế phẩm proteaza thu được từ chủng này, hoạt động tối thích ở nhiệt độ 500

C; pH = 6,5 và nồng độ muối dưới 11% Khi ứng dụng sản xuất nước mắm ngắn ngày, với tỷ lệ protease 0,1% tỷ

lệ muối ban đầu là 8% và cứ sau 3 ngày thì bổ sung muối một lần, mỗi lần 3% cho đến khi đủ muối thì thời gian thủy phân là 15 – 20 ngày nếu chượp được tiếp nhiệt tự nhiên và 7 ngày nếu chượp được tiếp nhiệt nhân tạo, giữ ổn định ở 52 °C Hiệu suất thu hồi đạm tăng 20% so với phương pháp cổ truyền Đồng thời tác giả cũng đã phân lập được 6 chủng vi khuẩn hình que trong điều kiện yếm khí từ chượp

cá cơm chín, có khả năng lên men sinh hương nước mắm trên môi trường nước cá –

pepton Sáu chủng vi khuẩn này thuộc giống Bacillus, họ Bacillaceae, bộ Eubacteriales, lớp Schizomicetes Chúng có khả năng phát triển và hoạt động lên

men tốt ở 370C, pH = 7 Nồng độ muối 0,75% trên môi trường nước cá –pepton [6]

Trần Thị Luyến (1994) đã nghiên cứu quy luật biến đổi của nitơ, axit amin

và nâng cao hiệu suất thu đạm trong sản xuất nước mắm.[9]

Lê Quốc Nam (2004) đã nghiên cứu sự biến đổi về hương vị và màu sắc của nước mắm trong quá trình bảo quản đã kết luận rằng: trong điều kiện bảo quản yếm khí, thì quá trình biến đổi về màu sắc và mùi vị diễn ra chậm chạp, thời gian bảo

quản càng lâu thì màu càng đậm, hương thơm càng giảm và vị càng đậm đà hơn.[11]

Hàm lượng đạm tổng quát dường như không biến đổi, nhưng đạm axit amin, đạm thối và hàm lượng tổng bazơ bay hơi tăng chậm dần trong suốt thời gian bảo quản Trong điều kiện bảo quản hiếu khí thì tốc độ của quá trình biến đổi

về màu sắc và hương vị của nước mắm xảy ra rất rõ rệt Màu đậm nhanh, hương giảm mạnh, vị biến đổi có chậm hơn, và nếu kéo dài thì màu đen sẫm lại và dần dần xuất hiện mùi vị lạ, mùi khét và vị đắng [10]

Trần Công Hòa (2010) nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme bromelain

và nồng độ muối đến quá trình sản xuất nước mắm đã xác định được: Việc bổ sung chồi dứa (nguồn enzyme) làm tăng tốc độ thủy phân cá và tăng giá trị cảm quan của nước mắm Nồng độ muối thấp sẽ làm giảm cảm quan của nước mắm.[5]

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Nguyên liệu đầu tôm thẻ chân trắng

Đầu tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) được mua tại phân xưởng chế

biến Công ty Cổ phần Nha Trang Seafoods (F17)

Chất lượng nguyên liệu tốt: Chất lượng đầu tôm tươi, không bị biến đổi màu sắc như đen đầu hay đỏ đầu, không bẩn nhiễm rác và tạp chất Tại công ty đầu tôm được bảo quản bằng đá vảy, được xếp 1 lớp đá 1 lớp đầu tôm và lớp trên cùng là 1 lớp đá trong thùng xốp cách nhiệt

Sau khi đã được cho vào các thùng xốp và được bảo quản lạnh, vận chuyển

về phòng thí nghiệm Công nghệ chế biến, Trường Đại học Nha Trang Tại đây, đầu tôm được xay nhỏ bằng máy xay, rồi cho vào các túi nhựa 0,5 kg và sau đó đem đi bảo quản trong tủ đông ở nhiệt độ -200C cho đến ngày sử dụng

Hình 2.1: Đầu tôm thường Hình 2.2: Đầu tôm đã xay

2.1.2 Enzyme

Enzyme Protex 51FP là một phức endo và exo-peptidase có nguồn gốc từ

chủng Aspergillus oryzae, ở dạng bột

Enzyme Protex 51FP hoạt động trong môi trường có pH từ 6 đến 9 Giá trị

pH tối thích 7,5 Hoạt động ở nhiệt độ từ 250C đến 600

C, nhiệt độ tối thích là 500C Protex 51FP có hoạt tính 400.000 HU/g Enzyme Protex 51FP bị bất hoạt ở nhiệt độ 900C trong 10 phút hoặc ở nhiệt độ 750C trong 60 phút

2.1.3.Muối

Đây là nguyên liệu quan trọng thứ 2 trong quá trình sản xuất nước mắm Muối sử dụng trong đề tài là muối ăn chất lượng tốt được mua tại chợ Vĩnh Hải- Nha Trang, được vận chuyển về phòng thí nghiệm và bảo quản ở nhiệt độ thường

Muối hạt nhỏ, màu trắng , không ẩm ướt, không vón cục

2.1.4.Chượp chín cá cơm

Chượp chín cá cơm được cung cấp bởi cơ sở sản xuất nước mắm Kim Thanh – Tháp Bà – Vĩnh Phước Chượp này được sản xuất từ cá cơm đã qua 6 tháng Chượp chín cá cơm được sử dụng để bổ sung vào dịch đạm thủy phân protein đầu tôm nhằm gây hương thơm cho nước mắm được sản xuất từ đầu tôm

2.2.Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Xác định thành phần hóa học của đầu tôm thẻ chân trắng

Quá trình xác định thành phần hóa học của nguyên liệu đầu tôm được thực hiện theo sơ đồ hình 2.3

Hình 2.3 Sơ đồ xác định thành phần hóa học của đầu tôm

Thuyết minh: Nguyên liệu đầu tôm được xay nhỏ, trộn đều sau đó lấy mẫu đêm đi xác định các chỉ tiêu hóa học như: Protein, nước, lipit, tro

Đầu tôm

Xay nhỏ

Xác định thành phần hóa học: Protein, nước, tro, lipit

Kết quả