Nghiên cứu ảnh hưởng việc bổ sung chượp chín cá cơm đến đặc tính cảm quan và hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm

NGUYỄN THỊ HỒNG TƠ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG VIỆC BỔ SUNG CHƯỢP CHÍN CÁ CƠM ĐẾN ĐẶC TÍNH CẢM QUAN VÀ HÀM LƯỢNG ĐẠM CỦA NƯỚC MẮM TỪ ĐẦU TÔM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: CHẾ BIẾN TH

NGUYỄN THỊ HỒNG TƠ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG VIỆC BỔ SUNG CHƯỢP CHÍN CÁ CƠM ĐẾN ĐẶC TÍNH CẢM QUAN VÀ HÀM LƯỢNG ĐẠM CỦA NƯỚC MẮM TỪ ĐẦU TÔM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH: CHẾ BIẾN THỦY SẢN

Khánh Hòa - 2015

NGUYỄN THỊ HỒNG TƠ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG VIỆC BỔ SUNG CHƯỢP CHÍN CÁ CƠM ĐẾN ĐẶC TÍNH CẢM QUAN VÀ HÀM LƯỢNG ĐẠM CỦA NƯỚC MẮM TỪ ĐẦU TÔM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH: CHẾ BIẾN THỦY SẢN

GVHD: TS NGUYỄN THỊ MỸ HƯƠNG

Khánh Hòa - 2015

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp, ngoài nổ lực của bản thân còn có

sự giúp đỡ tân tình của những người đi trước, em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến những người đã giúp đỡ trong suốt thời gian qua, nhất là trong thời gian 3 tháng thực tập trên phòng thí nghiệm

Đầu tiên, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô TS Nguyễn Thị

Mỹ Hương đã luôn bên em, trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình thực hiện đề tài cũng như hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Đồng thời em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn các thầy cô trong trường, nhất là thầy cô trong khoa công nghệ thực phẩm, bộ môn chế biến thủy sản đã trực tiếp giảng dạy, tận tình chỉ dạy, giúp đỡ cũng như truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian em theo học tại trường

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới cán bộ của phòng thí nghiệm công nghệ chế biến, phòng thí nghiệm hóa sinh, khu công nghệ cao và phòng công nghệ sinh học và môi trường đã tạo điều kiện cho em trong quá trình nghiên cứu

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ba, mẹ kính mến cùng những người bạn đã luôn luôn bên em, hết lòng động viên, tạo điều kiện và giúp đỡ

em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Nha Trang, Tháng 6 năm 2015

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN THỊ HỒNG TƠ

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về tôm và phế liệu tôm 3

1.1.1 Tình hình khai thác và nuôi tôm 3

1.1.2 Tình hình chế biến và xuất khẩu tôm của Việt Nam 4

1.1.3 Phế liệu tôm và hướng tận dụng phế liệu 5

1.1.3.1 Thành phần khối lượng của tôm 5

1.1.3.2 Thành phần hóa học của phế liệu tôm 6

1.1.3.3 Các hướng tận dụng phế liệu tôm 7

1.2 Tổng quan về nước mắm 9

1.2.1 Khái quát chung về nước mắm 9

1.2.2 Enzyme protease và sự thủy phân protein trong quá trình sản xuất nước mắm 9

1.2.2.1 Enzyme protease 9

1.2.2.2 Phân loại protease 9

1.2.2.3 Nguồn thu nhận protease 11

1.2.2.4 Hệ enzyme protease của tôm 11

1.2.2.5 Cơ chế của phản ứng thủy phân protein 12

1.2.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein 13

1.2.2.7 Các loại nước mắm 16

1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước về nước mắm 18

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới về nước mắm 18

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước về nước mắm 22

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 Đối tượng nghiên cứu 24

2.1.1 Đầu tôm 24

2.1.2 Enzyme Alcalase 24

2.1.3 Muối 24

2.1.4 Chượp chín cá cơm 24

2.2 Phương pháp nghiên cứu: 25

2.2.1 Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu 25

2.2.2 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ chượp thích hợp bổ sung vào nước mắm 25

2.2.3 Đánh giá chất lượng sản phẩm nước mắm 27

2.3 Phương pháp phân tích 28

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29

3.1 Kết quả xác định thành phần hóa học đầu tôm thẻ chân trắng 29

3.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín đến chỉ tiêu cảm quan và hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm 29

3.2.1 Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến chỉ tiêu cảm quan của nước mắm 29

3.2.1.1 Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến mùi của nước mắm 29

3.2.1.2 Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến vị của nước mắm 31

3.2.1.3 Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến màu của nước mắm 32

3.2.1.4 Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến độ trong của nước mắm 32

3.2.2 Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm 34

3.2.2.1 Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến hàm lượng

nitơ tổng số trong nước mắm 34

3.2.2.2 Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến hàm lượng nitơ acid amin trong nước mắm 35

3.2.2.3 Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến hàm lượng nitơ amoniac trong nước mắm 36

3.3 Kết quả xác định tỉ lệ chượp bổ sung thích hợp 37

3.3.1 Điểm cảm quan chung của nước mắm sau 60 ngày lên men 37

3.3.2 Hàm lượng đạm của nước mắm sau 60 ngày lên men 38

3.3.2.1 Hàm lượng nitơ tổng số của nước mắm sau 60 ngày lên men 38

3.3.2.2 Hàm lượng nitơ acid amin của nước mắm sau 60 ngày lên men 39

3.3.2.3 Hàm lượng nitơ amoniac của nước mắm sau 60 ngày lên men 39

3.4 Đánh giá chất lượng của nước mắm từ đầu tôm có bổ sung 12% chượp chín cá cơm 41

3.4.1 Chất lượng cảm quan của nước mắm 41

3.4.2 Chỉ tiêu hóa học của nước mắm 42

3.4.3 Chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm 42

3.4.4 Thành phần acid amin của nước mắm 43

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 44

4.1 Kết luận 44

4.2 Đề xuất ý kiến 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

PHỤ LỤC 49

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng thành phần khối lượng của tôm 5

Bảng 1.2 Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm Penaeus vanamei 7

Bảng 1.3 Yêu cầu cảm quan của nước mắm 17

Bảng 1.4 Các chỉ tiêu hóa học của nước mắm 17

Bảng 1.5 Chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm 18

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của đầu tôm thẻ chân trắng 29

Bảng 3.2 Chất lượng cảm quan về mùi của nước mắm 30

Bảng 3.4 Chất lượng cảm quan về màu của nước mắm 32

Bảng 3.5 Chất lượng cảm quan về độ trong của nước mắm 33

Bảng 3.6 Chỉ tiêu cảm quan của nước mắm 41

Bảng 3.7 Chỉ tiêu hóa học của nước mắm 42

Bảng 3.8 Chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm 42

Bảng 3.9 Thành phần acid amin của nước mắm 43

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ quy trình tổng quát công nghệ sản xuất nước mắm truyền thống 16

Hình 2.1 Sơ đồ xác định thành phần hóa học của nguyên liệu đầu tôm thẻ chân trắng 25

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của việc bổ sung chượp cá cơm đến đặc tính cảm quan và hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm 26

Hình 3.1 Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến hàm lượng nitơ tổng số của nước mắm 34

Hình 3.2 Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến hàm lượng nitơ acid amin của nước mắm 35

Hình 3.3 Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến hàm lượng nitơ amoniac của nước mắm 36

Hình 3.4 Điểm cảm quan chung của nước mắm sau 60 ngày lên men 37

Hình 3.5 Hàm lượng nitơ tổng số của nước mắm sau 60 ngày lên men 38

Hình 3.6 Hàm lượng nitơ acid amin trong nước mắm sau 60 ngày lên men 39

Hình 3.7 Hàm lượng nitơ amoniac trong nước mắm sau 60 ngày lên men 40

Hình 3.8 Nước mắm có bổ sung chượp với tỷ lệ 12% 41

LỜI MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay ở nước ta ngành chế biến thủy sản đã trở thành một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của đất nước, chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Trong đó, mặt hàng tôm được coi là một trong các mặt hàng xuất khẩu thủy sản chủ lực có mức tăng trưởng khá cao

Với sự phát triển ngày càng cao của khoa học công nghệ, bên cạnh các sản phẩm chính, nguyên liệu còn lại (phế liệu) bao gồm đầu và vỏ tôm cũng đã và đang được tận dụng tách chiết astaxanthin, sản xuất chitin- chitosan Điều này đã góp phần to lớn trong việc xử lý ô nhiễm môi trường, nâng cao hiệu quả sử dụng phế liệu

Trong phế liệu đầu tôm, hàm lượng protein chiếm tới 50% tính theo chất khô [5] với đủ các thành phần axit amin không thay thế và có giá trị cao về mặt sinh học Vì vậy cần tận dụng protein từ đầu tôm để sản xuất nước mắm Việc sản xuất nước mắm bằng cách sử dụng enzyme công nghiệp bổ sung từ bên ngoài vào có ưu điểm là rút ngắn thời gian sản xuất, tuy nhiên nước mắm không có hương thơm đặc trưng như nước mắm được sản xuất thep phương pháp truyền thống Do đó cần có giai đoạn lên men gây hương cho nước mắm Có nhiều phương pháp gây hương cho nước mắm như cho dịch thủy phân protein chạy qua chượp chín cá cơm hoặc bổ sung chượp chín cá cơm vào dịch thủy phân protein và để lên men tự nhiên trong một thời gian nhất định Tỉ lệ chượp chín cá cơm bổ sung vào dịch thủy phân protein đầu tôm có ảnh hưởng đến chất lượng của nước mắm

Từ những lý do trên, dưới sự hướng dẫn của cô TS Nguyễn Thị Mỹ Hương,

em thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng việc bổ sung chượp chín cá cơm đến đặc tính cảm quan và hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm”

2 Mục tiêu của đề tài

Xác định được ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến đặc tính cảm quan và hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm và xác định được tỉ lệ chượp cá cơm bổ sung thích hợp

3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

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 quá trình sản xuất nước mắm từ đầu tôm có bổ sung thêm chượp chín

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

4 Nội dung đề tài

Xác định thành phần hóa học của đầu tôm

Nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến đặc tính cảm quan và hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm, xác định tỉ lệ chượp chín

cá cơm thích hợp cho việc sản xuất nước mắm từ đầu tôm

Đánh giá chất lượng nước mắm từ đầu tôm được bổ sung chượp chín với tỉ lệ thích hợp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về tôm và phế liệu tôm

1.1.1 Tình hình khai thác và nuôi tôm

rất thuận lợi để phát triển ngành nuôi trồng và đánh bắt thủy hải sản Theo số liệu thống kê của Tổng cục Thủy sản, tổng diện tích nuôi tôm cả nước đã tăng từ 327.194 ha năm 2005 đến 381.728 ha năm 2008 Năm 2011, diện tích nuôi tôm cả nước đạt 656.425 ha tôm, sản lượng đạt 495.657 tấn, tăng 2,71% về diện tích và 5,48% về sản lượng so với năm 2010 Trong đó, diện tích nuôi tôm sú là 623.377

ha, đạt sản lượng 319.206 tấn, tôm thẻ chân trắng là 33.049 ha, sản lượng đạt 176.451 tấn [34]

diện tích 602.416 ha (bằng 91,8% diện tích cả nước), trong đó diện tích tôm sú là 588.419 ha, tôm thẻ chân trắng là 18.998 ha Sản lượng thu hoạch đạt 368.983 tấn, bằng 74,4% sản lượng của cả nước, trong đó tôm sú là 296.958 tấn, tôm thẻ chân trắng là 71.025 tấn Cà Mau là tỉnh có diện tích nuôi tôm lớn nhất với 266.600 ha [34]

Theo như báo cáo, phương pháp nuôi tôm phổ biến hiện nay là theo phương pháp thâm canh, bán thâm canh và nhiều địa phương đã tiến hành nuôi tôm theo phương pháp quảng canh cải tiến nhằm nâng cao năng suất và thân thiện hơn với môi trường [34]

Theo Tổng cục Thủy sản, đến thời điểm 31/10/2014 cả nước đã thả nuôi khoảng 676 nghìn ha (đạt 100,9% kế hoạch và bằng 103,6% so với cùng kỳ năm 2013), trong đó diện tích nuôi tôm sú là 583 nghìn ha, tôm chân trắng là 93 nghìn ha (đạt 133,3% kế hoạch năm 2014, bằng 146,4% so với cùng kỳ năm 2013) Sản lượng thu hoạch 569 nghìn tấn (đạt 103,4 kế hoạch năm 2014 và bằng 105,1% so với cùng kỳ năm 2013), trong đó sản lượng tôm sú đạt 241 nghìn tấn, tôm chân

trắng 328 nghìn tấn [35]

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% Cùng với sự tăng nhanh sản xuất tôm ra thị trường thì nguồn phế liệu do ngành này tạo ra cũng tăng lên nhanh chóng [1]

Theo thống kê của FAO thì sản lượng tôm trên thế giới khoảng trên dưới 4 triệu tấn/năm Hầu hết sản lượng tôm trên thế giới từ các nước đang phát triển như: Thái Lan, Việt Nam, Trung Quốc, Ecuador, Malaysia, Ấn Độ và Indonesia Theo đó

đã tạo ra một lượng phế liệu tôm rất lớn, ước tính có khoảng 1,6 triệu tấn/năm

1.1.2 Tình hình chế biến và xuất khẩu tôm của Việt Nam

Trong tiến trình hội nhập kinh tế quốc tế của Việt Nam, việc nâng cao khả năng cạnh tranh của hàng hoá xuất khẩu mang ý nghĩa quan trọng hàng đầu Mặt hàng thủy sản của nước ta trong hơn 20 năm qua đã tạo lập được một vị thế khả quan trên thị trường thế giới Trong đó, sản phẩm tôm tuy chỉ chiếm khoảng 20% về khối lượng xuất khẩu nhưng luôn chiếm trên 40% trong tổng doanh thu xuất khẩu thủy sản [8]

Thủy sản là một trong những mặt hàng xuất khẩu chính của xuất khẩu Việt Nam.Trong số đó các sản phẩm từ tôm luôn chiếm vị trí rất quan trọng, hàng năm kim ngạch xuất khẩu của các mặt hàng này đem lại lớn 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 [1]

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% [1]

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% [4]

Các sản phẩm tôm xuất khẩu rất đa dạng chủ yếu là sản phẩm:

 Tôm nguyên con (HOSO) cấp đông IQF

 Tôm vỏ bỏ đầu (HLSO) cấp đông IQF, block

 Tôm PDTO hấp cấp đông IQF (IQF CPTO)

 Tôm vỏ bỏ đầu hấp cấp đông IQF

 Tôm PDTO hấp cấp đông IQF

 Tôm PDTO NOBASHI

 Tôm NOBASHI tẩm bột ( EBI FURAI)

 Tôm PD, PTO xẻ bướm tẩm bột

 Tôm lột PTO ( bỏ đầu, bỏ vỏ còn đuôi) cấp đông IQF, block

 Tôm lột PD ( bỏ đầu, bỏ vỏ, bỏ đuôi) cấp đông IQF, block

 Tôm lột PTO xiên que đông IQF

 Tôm lột PD xiên que đông IQF

1.1.3 Phế liệu tôm và hướng tận dụng phế liệu

1.1.3.1 Thành phần khối lượng của tôm

Bảng 1.1 Bảng thành phần khối lượng của tôm (%) [8]

Loại tôm Đầu tôm Vỏ tôm

1.1.3.2 Thành phần hóa học của phế liệu tôm

Thành phần hóa học trong đầu tôm chủ yếu gồm protein, chitin, canxi, cacbonnat và các sắc tố Hàm lượng các thành phần này thường không ổn định, chúng thay đổi theo giống loài, đặc điểm sinh thái, mùa vụ khai thác

Protein: thành phần protein trong đầu tôm tồn tại 2 dạng chính:

Dạng đơn giản: dạng này tồn tại trong nội tạng tôm hay trong cơ thịt

Dạng phức tạp: ở dạng này protein không hòa tan va thường liện kết với chitin, canxi cacbonnat, lipid tạo thành lipoprotein, liên kết với sắc tố tạo proteincarotenoit như một phần thống nhất quyết định tính bền vững của vỏ tôm

Chitin: tồn tại dưới dạng phức hợp chitin- protein, liên kết vơi các hợp chất

khoáng và các hợp chất hữu cơ khác gây khó khăn cho việc tách chúng

Khoáng: trong vỏ tôm, đầu tôm, vỏ ghẹ có chứa một lượng muối vô cơ chủ

Sắc tố: trong vỏ tôm có nhiều loại sắc tố nhưng chủ yếu là astaxanthin Chất

này kết hợp với protein một cách chặc chẽ Nhờ liên kết này mà thành phần astaxanthin trong vỏ được bảo vệ, khi liên kết này bị phá vỡ thì astaxanthin dễ dàng tách ra và bị oxi hóa thành astaxin

1.1.3.3 Các hướng tận dụng phế liệu tôm

Sản xuất chitin- chitosan

Đây là hướng sử dụng phế liệu chính không chỉ ở Việt Nam mà hầu hết các nước trên thế giới Sử dụng phụ phẩm tôm sản xuất chitin- chitosan mang lại lợi ích kinh tế cao và có ý nghĩa lớn

Trong thành phần của vỏ, đầu tôm có chứa một lượng lớn chitin, vì vậy có thể sử dụng để sản xuất chitin- chitosan, sản xuất chitin- chitosan bao gồm các bước tách khoáng, tách protein Sản phẩm chitin đem thủy phân bằng NaOH đậm đặc thu

chitosan hoặc thủy phân bằng HCl đặc để thu glucozamine Các sản phẩm thu được, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, nông nghiệp, mỹ phẩm, xây dựng… đặc biệt là trong y học

Sản xuất bột tôm, thức ăn chăn nuôi

Đầu tôm được sử dụng để sản xuất bột tôm làm thức ăn cho cá

Tùy theo từng vùng mà nguồn phế liệu này được dùng làm thức ăn chăn nuôi

ở các dạng khác nhau Ở Nha Trang thường là dạng tươi (phế liệu nghiền nhỏ) và làm thức ăn cho tôm cá dưới dạng bột Chất lượng bột phụ thuộc vào chất lượng phệ liệu và phương pháp chế biến Tận dụng theo hướng này mới chỉ giải quyết được 1/3 số phế liệu

Đầu và vỏ tôm đã được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi với các phương pháp truyền thống như: Sấy khô hoặc phơi nắng sau đó đem 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 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 thải 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 bột cho gia súc, gia cầm Nghiên cứu thủy phân phế liệu đầu tôm bằng enzyme để tận dụng protein là một hướng đi cũng đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu

Sản phẩm bột carotenoprotein

Sản xuất bột carotenoprotein cũng là một hướng tận dụng đầu tôm nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng đầu tôm

Sản xuất sản phẩm thủy phân protein và nước mắm

Đầu tôm có hàm lượng protein khá cao nên được sử dụng để sản xuất sản phẩm thủy phân protein và ứng dụng để sản xuất nước mắm 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

1.2 Tổng quan về nước mắm

1.2.1 Khái quát chung về nước mắm

Nước mắm là dung dịch đạm hòa tan thu được từ quá trình thủy phân protein của cá trong môi trường có nồng độ muối cao dưới tác dụng của enzyme có trong bản thân cá Dung dịch này có màu sắc, mùi, vị đặc trưng [6]

Nước mắm là một gia vị nhưng cũng là một loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và được sử dụng rất phổ biến ở các nước Châu Á nói chung và Việt Nam nói riêng Tùy theo mỗi nước mà có tên gọi khác nhau như: ở Việt Nam được gọi là nước mắm, ở Nhật bản gọi là shottsuru hay senji, ở Thái Lan gọi là nam pla, ở Trung Quốc được gọi là yu- lu hay ở Hàn Quốc gọi là aek- jeot

Nước mắm của 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 đẫn mọi người bởi cái hương vị đặc biệt của nó và bởi giá trị dinh dưỡng cao [3]

1.2.2 Enzyme protease và sự thủy phân protein trong quá trình sản xuất nước mắm 1.2.2.1 Enzyme protease

Protease là enzyme xúc tác cắt đứt liên kết peptid (- CO ~ NH- ) trong phân

tử polypeptide, protein và các cơ chất tương tự thành các acid amin tự do hoặc các peptid phân tử thấp

Hiệu suất phản ứng của protease có thể gấp hàng trăm hàng nghìn lần so với các chất xúc tác vô cơ khác Mặt khác nó còn có khả năng phản ứng trong điều kiện không hề khắc nghiệt như nhiệt độ và áp suất bình thường, pH môi trường phản ứng gần với pH sinh lý và có khả năng xúc tác đặc hiệu cao đối với kiểu phản ứng cũng như cơ chất tham gia phản ứng mà sản phẩm tạo ra rất thuần khiết, ít tạp chất [2]

1.2.2.2 Phân loại protease

Có thể căn cứ vào các tiêu chí sau [2] :

- Cơ chế phản ứng của enzyme tham gia

- pH tối thích cho hoạt động của enzyme như protease acid, protease kiềm, protease trung tính

- Nguồn thu các enzyme protease

- Tính đặc hiệu cơ chất của enzyme

 Theo phân loại quốc tế các enzyme protease được chia thành 4 nhóm phụ:

 Aminopeptidase: enzyme xúc tác sự thủy phân liên kết peptid ở đầu nitơ của

mạch polypeptide

 Cacboxypeptidase: xúc tác sự thủy phân liên kết peptid ở đầu cacbon của

mạch polypeptide

 Dipeptihydrolase: xúc tác sự thủy phân các dipeptid

 Proteinaza: xúc tác sự thủy phân liên kết peptid nối mạch

 Theo Barett và Donald (1956), protease được phân ra thành 2 nhóm lớn là:

 Endopeptidase: là các enzyme phân giải các liên kết nằm trong mạch

polypeptide Chúng là những enzyme được sử dụng nhiều nhất để thủy phân protein cho tính đặc hiệu rộng hơn

- Phân nhóm 1: proteinase – serin là những protease mà trong trung tâm hoạt

động của nó có nhóm (- OH) của axit amin serin Phân nhóm này gồm các enzyme như: Trypsin, Chymotrypsin

- Phân nhóm 2:proteinase – xistein là protease mà trong trung tâm hoạt động

của nó có nhóm Thiol (- SH) của axit amin xistein Nhóm này gồm các enzyme Cathepsin

- Phân nhóm 3: proteinase – aspartic là những protease mà trong trung tâm

hoạt động của nó có nhóm cacboxyl (- COOH) của aspartic như enzyme Pepsin

- Phân nhóm 4: protease – kim loại Đây là những protease mà trong trung

tâm hoạt động của nó có ion kim loại Enzyme này hoạt động trong môi truờng trung tính Ví dụ như Collagenase

 Exopeptidase (peptidase): là các enzyme có khả năng thủy phân liên kết

peptid ngoài cùng của chuỗi polypeptide hoặc đầu amin, hoặc đầu cacboxyl để

lần lượt giải phóng ra các axit amin tự do ra khỏi chuỗi polypeptide Vì vậy, chúng còn được gọi là aminopeptidase hoặc cacboxypeptidase Ngoài ra, những exopeptidase còn có thể liên kết với các endopeptidase để thực hiện một

sự thủy phân phức tạp hơn

1.2.2.3 Nguồn thu nhận protease

Chủ yếu từ 3 nguồn cơ bản sau [2]:

 Từ động vật: enzyme đuợc tách ra từ các mô như: tụy tạng, dạ dày, ruột và

nội tạng của một số loài thủy sản (mực, cá…) thường là trypsin, pepsin, chymotrypsin, cathepsin…

 Từ thực vật: có thể thu nhận được papain từ đu đủ, bromelain từ thân, lá, vỏ dứa

 Từ vi sinh vật: đây là nguồn thu nhận enzyme rất phong phú, thường là các

loài aspergillus, bacillus, clostridium, streptomyces và một số loài nấm men

 Trong các nguồn nguyên liệu này thì vi sinh vật là nguồn thích hợp cho việc sản xuất enzyme ở quy mô công nghiệp vì nó có những ưu điểm sau:

- Có thể chủ động trong quá trình sản xuất

- Chu kỳ phát triển của vi sinh vật ngắn, do đó có thể sản xuất enzyme từ vi sinh vật trong thời gian ngắn từ 36 ÷ 60h

- Có thể định hướng việc tổng hợp enzyme ở vi sinh vật theo hướng sản xuất chọn lọc enzyme với số lượng lớn

- Giá thành các chế phẩm enzyme từ vi sinh vật thấp hơn so với các nguồn khác vì môi trường nuôi cấy vi sinh vật tương đối đơn giản, rẻ tiền

1.2.2.4 Hệ enzyme protease của tôm

Sự tiêu hóa và trao đổi chất protein, các hợp chất nitơ khác giữa các loài giáp xác khác nhau rất nhiều Các enzyme tiêu hóa đặc biệt là enzyme tiêu hóa protein ở giáp xác nói chung và của tôm nói riêng khá giống với enzyme có trong dạ dày của

cá Protease ở tôm không có dạng pepsin, chủ yếu ở dạng trypsin và có khả năng hoạt động rất cao Ngoài ra, còn có enzyme chymotrypsin, actacine Qua một số nghiên cứu của một số tác giả cho thấy enzyme từ tôm nói chung là các protein kiềm tính Các enzyme này có tính chất chung:

- Hòa tan trong nước, dung dịch nước muối và một số dung môi hữu cơ nên dựa vào tính chất này để tách chiết chúng

- Bị kết tủa thuận nghịch bởi một số muối trung hòa, ethanol, aceton để thu chế phẩm enzyme

- Hoạt tính của enzyme có thể tăng hay giảm dưới tác dụng của các chất hoạt hóa hoặc chất ức chế

- Độ hoạt động của enzyme chịu ảnh hưởng lớn bởi các yếu tố: nhiệt độ, pH môi trường

Protease của tôm cũng như các loài động vật thủy sản khác là các enzyme nội bào, tập trung nhiều nhất ở cơ quan tiêu hóa đến nội tạng và cơ thịt Do đặc điểm hệ tiêu hóa nội tạng của tôm nằm ở phần đầu nên hệ enzyme tập trung nhiều nhất ở phần đầu

- Trypsin: có trong dịch vị tụy tạng, khả năng tác dụng của trypsin khá mạnh

với các loại protein có phân tử lượng thấp ở các liên kết peptid Trypsin từ

- Peptidase, ereptase: tham gia thủy phân liên kết peptid và các polypeptide

Khả năng tác dụng cũng như tính đặc hiệu của enzyme này phụ thuộc vào bản chất của các nhóm nằm liền kề bên mối liên kết peptid

Ngoài ra, trong đầu tôm có chứa enzyme tiêu hóa chymotrypsin [7]

Đa số các enzyme nội tại trong phế liệu tôm là các enzyme có khả năng xúc tác cho các phản ứng thủy phân cắt mạch protein, cho nên khi tiến hành quá trình thủy phân protein đầu tôm cũng cần quan tâm đến enzyme nội tại này

1.2.2.5 Cơ chế của phản ứng thủy phân protein

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

Giai đoạn 2: là giai đoạn tạo phức chất hoạt hóa xảy ra sự biến đổi cơ chất,

dưới tác dụng của một số nhóm chức trong trung tâm hoạt động của enzyme làm cho cơ chất từ chỗ không hoạt động trở thành hoạt động, một số liên kết trong cơ chất bị kéo căng ra và mật độ electron trong cơ chất bị thay đổi

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

Quá trình thủy phân diễn ra như sau:

Protein polypeptide peptid axit amin Như vậy tùy vào mức độ và thời gian thủy phân mà chúng ta thu được các sản phẩm khác nhau

1.2.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein

 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Bản chất của enzyme là protein nên khi tăng hay giảm nhiệt độ thường ảnh hưởng tới hoạt tính của enzyme và enzyme chỉ thể hiện hoạt tính cao nhất ở một giới hạn nhiệt độ nhất định Thông thường đối với đa số enzyme thì nhiệt độ thích

phân của enzyme tăng từ 1,5 – 2 lần Nhiệt độ thích hợp đối với một enzyme có thể thay đổi khi có sự thay đổi về pH và cơ chất [8]

H 2 O H 2 O

 Ảnh hưởng của pH

Enzyme rất nhạy cảm với sự thay đổi của pH Mỗi enzyme chỉ hoạt động ở một vùng pH nhất định gọi là pH tối thích pH tối thích của đa số enzyme nằm trong vùng trung tính, axit yếu hoặc kiềm yếu, chỉ rất ít enzyme hoạt động mạnh trong vùng axit hay kiềm Phế liệu tôm có thể bị thủy phân bởi enzyme protease có sẵn trong đầu tôm vì thế chúng ta phải chọn enzyme nào đóng vai trò là enzyme chính xúc tác cho quá trình thủy phân để tạo môi trường có pH thích hợp cho nó hoạt động [8]

 Ảnh hưởng của thời gian

Thời gian thủy phân kéo dài hay rút ngắn đều ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình thủy phân và chất lượng của sản phẩm Thời gian tác dụng kéo dài thì enzyme có điều kiện để cắt mạch triệt để, dẫn đến sự biến đổi sâu sắc của cơ chất Nhưng nếu kéo dài thời gian thủy phân quá mức sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật

scaptol…đồng thời khi kéo dài, hiệu quả kinh tế kém Khi rút ngắn thời gian thuỷ phân, sự thủy phân protein chưa triệt để dẫn đến hiệu suất thủy phân kém, gây lãng phí nguyên liệu và gây khó khăn cho khâu lọc rửa để thu dịch protein [8]

 Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc

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 quá trình thủy phân càng dễ dàng và ngược lại [8]

 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme

Trong điều kiện thừa cơ chất, nếu càng tăng nồng độ enzyme protease thì quá trình thủy phân xảy ra càng mãnh liệt Khi nồng độ enzyme bão hòa với nồng

độ cơ chất, dù tăng nồng độ enzyme bao nhiêu đi nữa thì vận tốc của quá trình thủy phân cũng rất ít thay đổi [8]

 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất

Khi enzyme protease kết hợp với cơ chất là phế liệu tôm, sẽ tạo thành phức

trung gian enzyme và cơ chất Phức chất này sẽ kéo căng liên kết peptid, chuyển hóa thành sản phẩm dịch đạm và giải phóng enzyme Quá trình này cứ tiếp tục xảy

ra đến khi cơ chất hết, nếu nồng độ cơ chất thích hợp với lượng enzyme sẽ làm cho quá trình thủy phân diễn ra đều đặn, nhanh chóng [8]

 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung vào hỗn hợp thủy phân

Nước là yếu tố ảnh hưởng quan trọng đến phản ứng thủy phân Nó có khả năng điều chỉnh phản ứng thủy phân, bởi lẽ nước là môi trường tăng cường quá trình phân cắt các liên kết peptit, là môi trường khuếch tán enzyme và cơ chất tạo điều kiện cho tốc độ phản ứng xảy ra Do vậy, quá trình thủy phân đầu tôm nếu ta

bổ sung nước với tỷ lệ thấp sẽ hạn chế được hoạt động của vi sinh vật nhưng đồng thời ức chế hoạt động của enzyme làm giảm hiệu suất thủy phân Nhưng nếu bổ sung nước với tỷ lệ quá cao, vi sinh vật hoạt động và phát triển phân hủy sản phẩm thành các sản phẩm thứ cấp Vì vậy ta phải xác định tỷ lệ nước bổ sung thích hợp cho quá trình thủy phân [8]

 Độ tươi của nguyên liệu

Độ tươi của phế liệu tôm có vai trò quan trọng quyết định đến chất lượng của sản phẩm thủy phân protein thu hồi từ quá trình thủy phân Độ tươi của phế liệu tôm giảm thì làm giảm chất lượng của sản phẩm thủ phân có sự phân hủy protein trong

mùi khó chịu cho sản phẩm [8]

1.2.2.7 Các loại nước mắm

 Nước mắm truyền thống

Sản xuất nước mắm như sau:

Hình 1.1 Sơ đồ quy trình tổng quát công nghệ sản xuất nước mắm

truyền thống [10]

 Nước mắm ngắn ngày

Hiện nay có rất nhiều công trình nghiên cứu rút ngắn thời gian chế biến nước

mắm, chủ yếu dựa trên hai hướng:

Hướng thứ nhất là lợi dụng nguồn enzyme có sẵn trong nguyên liệu và tạo

mọi điều kiện tối ưu cho chúng phát triển, thúc đẩy quá trình thủy phân như nhiệt

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

Cá + muối

Lên men

Chiết rút lần 1

Nước mắm nguyên chất (nước mắm nhĩ) Pha trộn

Nước mắm thành phẩm

Bao gói, bảo quản

Nước mắm lần 2

Nước mắm lần 3

Hướng thứ hai là cho thêm enzyme nhân tạo từ bên ngoài vào, phương pháp này có ưu điểm là rút ngắn thời gian, nước mắm có độ đạm cao, tuy nhiên chưa có hương vị thơm ngon như nước mắm được sản xuất theo phương pháp truyền thống

Tiêu chuẩn chất lượng nước mắm (TCVN 5107- 2003)

Các yêu cầu cảm quan của nước mắm được quy định trong Bảng 1.3

Bảng 1.3 Yêu cầu cảm quan của nước mắm

4 Vị

Ngọt đậm của đạm, có hậu vị

5 Tạp chất nhìn

thấy bằng mắt

thường

Không được có

Các chỉ tiêu hóa học của nước mắm được quy định trong Bảng 1.4

Bảng 1.4 Các chỉ tiêu hóa học của nước mắm

2 Hàm lượng nitơ acid amin, tính bằng %

3 Hàm lượng nitơ ammoniac, tính bằng %

4 Hàm lượng acid, tính bằng g/l theo acid

5 Hàm lượng muối, tính bằng g/l, trong

Chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm được quy định trong Bảng 1.5

Bảng 1.5 Chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm

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

1.3 Tình hình ngiên cứu trên thế giới và trong nước về nước mắm

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới về nước mắm

Vai trò của enzyme proteaza trong sản xuất nước mắm

Tác dụng của enzym tiêu hóa trong quá trình lên men nước mắm được nghiên cứu bởi Uyenco và các cộng sự Họ kết luận rằng enzyme tiêu hóa là tác nhân chính trong quá trình phân giải protein tạo nên sự khác biệt trong hàm lượng axit amin của sản phẩm cuối cùng [33]

Raksakulthai 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 [29]

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 [29]

Mặc dù các vi sinh vật trong nước mắm không đóng một vai trò quan trọng, nhưng các enzyme từ những vi sinh vật này có thể đóng góp cho sự thủy phân protein trong quá trình lên men nước mắm [31]

Nghiên cứu về vi sinh vật trong nước mắm

Một loạt các vi sinh vật đã được tìm thấy trong nước mắm Các loại vi sinh vật có thể có và các nguồn vi sinh vật tham gia trong quá trình lên men nước mắm

đã được Orejana tóm tắt

 Các vi sinh vật tự nhiên có mặt trong cá chủ yếu là: pseudomonas và Achromobacter

 Vi sinh vật liên quan đến nước và môi trường: Clostridium và Escherichia

 Các vi sinh vật có ở muối biển và các phụ gia khác, ví dụ: Bacillus, Halobacterium và Micrococcus

Saisithi và cộng sự (1966) nghiên cứu sự biến đổi của vi sinh vật trong quá

trình lên men nước mắm Thái Lan (Nampla) Họ đã phân lập được 10 loài Bacillus,

1 loài coryneform, 2 loài Streptococcus và Micrococcus, 1 loài Staghylococcus [32]

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 Cladosporium herbarum và Aspergillus

fumigatus Crisan và Sand đã cho thấy loài trực khuẩn là những vi sinh vật chiếm

ưu thế trong nước mắm [14]

Sanceda và cộng sự (1986) đã nghiên cứu về thay đổi của các vi sinh vật trong nước mắm philippine (Patis) Vi khuẩn chiếm ưu thế trong suốt thời gian lên

men là các loài Bacillus Coagulans, Bacillus megatarium, Bacillus Subtilis được tìm thấy trong giai đoạn đầu, trong khi Bacillus licheniformis, Micrococcus Colpogenes và Staphylococcus epidermio đã được tìm thấy trong giai đoạn giữa của

quá trình lên men Các vi sinh vật chiếm ưu thế ở giai đoạn cuối của quá trình lên

men chủ yếu là các chủng kháng muối: Micrococcus roseus, Micrococcus varians

và Staphylococcus Saprophyticus [30]

Năm 1982, Ok và cộng sự nghiên cứu sự hình thành protease của một chủng

Bacillus ưa mặn được phân lập từ nước mắm Trung Quốc và Myanma Các vi

khuẩn phân lập được, có khả năng tăng trưởng trong môi trường có chứa NaCl 4M

là tương tự như các điều kiện lên men cho nước mắm ở khu vực Đông Nam Á [24]

Người ta tin rằng các vi sinh vật không đóng vai trò chính trong sự thủy phân protein cá vì số lượng của chúng giảm đều đặn trong quá trình lên men [20, 31, 27] Tuy nhiên, chúng đóng vai trò cho sự phát triển hương thơm của nước mắm

Beddows và cộng sự (1979- 1980) báo cáo rằng khi cá tươi và muối được trộn với nhau và được lên men mà không có bất kỳ thời gian nào trải qua trước khi ướp muối thì ít có các acid béo bay hơi được hình thành, đặc biệt là: n - butyric acid [12, 13]

Sanceda và cộng sự (1986) từ các nghiên cứu về cá, có muối hoặc không có muối đã kết luận rằng: vi khuẩn có tham gia vào sự hình thành của các acid dễ bay hơi vì hầu hết các acid đạt hàm lượng rất cao trong cá được ủ mà không có muối [30]

Nghiên cứu đẩy mạnh quá trình lên men

Sản xuất nước mắm truyền thống, chủ yếu dựa vào quá trình tự phân giải protein dưới tác dụng của enzyme protease trong cơ thể cá Phương pháp này rất tốn thời gian (6 - 12 tháng), và cần phải có sức chứa bảo quản lớn, không kinh tế Để

giảm bớt vốn đầu tư, người ta đã thực hiện nhiều nghiên cứu để thúc đẩy quá trình lên men, rút ngắn thời gian sản xuất bao gồm: tăng nhiệt độ lên men, sử dụng axit, thủy phân bằng kiềm, bổ sung enzyme, sử dụng vi khuẩn và enzyme của chúng…

Gildberg và cộng sự (1984) đã nghiên cứu sản xuất nước mắm từ cá cơm

(Stolephorus sp.) trong vòng 2 tháng bằng cách (điều chỉnh pH = 4) sử dụng axit

acetic và hydrochloric và làm giảm hàm lượng muối 5% đến 15% [18]

 Tăng nhiệt độ lên men:

Khi tăng nhiệt độ lên men của nước mắm thì tốc độ thủy phân protein thành acid amin tăng Tuy nhiên nhiệt độ chỉ có thể tăng lên 37 – 45 °C Vì nhiệt độ cao hơn sẽ làm biến tính enzyme thủy phân protein, và làm tiêu hao năng lượng nếu thời gian gia nhiệt kéo dài

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]

Chayovan và cộng sự cho rằng nhiệt độ tối ưu cho sản xuất nước mắm thương mại là 37°C [15, 16] 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

 Thủy phân bằng kiềm:

Quá trình thủy phân protein cá được tăng cường nếu cá được điều chỉnh đến

độ pH kiềm và sau đó trung hòa Tuy nhiên, phương pháp này ảnh hưởng xấu đến chất lượng dinh dưỡng của sản phẩm cuối cùng nên không được khuyến khích cho chế biến thực phẩm [17, 21]

 Bổ sung enzyme:

Các protease thương mại từ thực vật như: Bioprase, Pronase, Papain, Bromelin và Ficin, tất cả đã được nghiên cứu để bổ sung vào cá nhằm đẩy nhanh quá trình lên men trong sản xuất nước mắm

Murayama và cộng sự (1962) báo cáo rằng việc bổ sung Bioprase và Pronase giảm thời gian lên men xuống còn 70 ngày và chất lượng nước mắm tốt [22] Năm

1972, Guevara và cộng sự 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 [19]

Ooshiro và cộng sự (1981) đã nghiên cứu việc sử dụng papain, bromelin và trypsin trong sản xuất nước mắm từ cá mòi Kết quả tối ưu là sử dụng papain 0,3% tại pH = 5,2 ở 37 °C với muối 25% Màu sắc và vị cuối cùng của sản phẩm là tốt nhưng không có mùi thơm đặc trưng của nước mắm [25]

Raksakulthai và cộng sự (1987) đã nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme thủy phân protein (protease của nấm mốc, pronase, trypsin, chymotripsin protease của mực) hoặc gan tụy mực lên sản xuất nước mắm Kết quả cho thấy khi lên men được

và gan, tụy mực (2,5%), thì cho nước mắm có chất lượng tốt Việc bổ sung các chế phẩm enzyme khác nhau vào cá đã làm tăng nhanh tốc độ thủy phân protein với hàm lượng axit amin tự do cao hơn, nhưng không làm tăng sản lượng nước mắm [29]

 Sử dụng vi khuẩn hoặc các enzyme của chúng

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

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước về nước mắm

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, thời gian bảo quản càng lâu thì màu càng đậm, hương thơm càng giảm và vị càng đậm đà hơn Hàm lượng đạm tổng quát dường như không biến đổi, nhưng đạm axit amin, đạm 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 [9]

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]

Lê Văn Danh (2012) đã nghiên cứu sản xuất nước mắm bằng năng lượng mặt trời Ưu điểm nổi trội nhất của công nghệ này so với công nghệ truyền thống đó là giảm một nửa thời gian sản xuất nước mắm Bên cạnh đó, với tấm thu năng lượng mặt trời công đoạn sản xuất sẽ bỏ qua việc mở nắp thùng ủ, nên không bay hơi, chất lượng nước mắm vì vậy sẽ ngon hơn và đỡ tiêu hao hơn rất nhiều Theo tính toán, lượng nước mắm cốt thu được nhiều hơn 30% so với công đoạn truyền thống và được chuyển hóa tối đa do nhiệt độ đạt ở mức tối ưu Điều dễ nhận thấy nữa là quy trình này rất sạch, không gây ô nhiễm môi trường Một ưu điểm nữa là quá trình tự động hóa nên các công đoạn ít bị tác động trực tiếp từ dụng cụ thô sơ như xẻng đảo quấy, gầu múc… nên độ an toàn vệ sinh thực phẩm cũng được đảm bảo hơn [36]

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Đầu tôm

Đối tượng nghiên cứu là đầu tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei ), đầu

tôm được thu mua tại phân xưởng chế biến của công ty cổ phần Nha Trang Seafoods (F17) Nguyên liệu còn tươi không có mùi hôi khi thu mua được chứa trong các thùng xốp và được ướp lạnh rồi vận chuyển ngay về phòng thí nghiệm trong thời gian ngắn khoảng 10 phút Tại đây nguyên liệu được rửa sạch để ráo nước sau đó xay nhỏ bằng máy xay trục vít với kích thước mắt sàng 0,5 cm Sau khi xay nguyên liệu được chia nhỏ vào các túi PE khối lượng mỗi túi là 1000 g và

2.1.2 Enzyme Alcalase

Enzyme Alcalase là một loại enzyme endoprotease có hoạt độ cao, được sản xuất bởi hãng Novozymes (Denmark) Đây là enzyme endoprotease có nguồn gốc

từ vi khuẩn Bacillus lichenformis Hoạt độ của Alcalase là 2,4 AU/g Điều kiện hoạt

2.1.3 Muối

Muối là nguyên liệu quan trọng trong quá trình sản xuất nước mắm Muối có vai trò quan trọng trong việc ức chế hoạt động của vi sinh vật trong quá trình sản xuất nước mắm, ngăn ngừa sự thối rữa xảy ra trong quá trình sản xuất `

Muối sử dụng trong đề tài là muối ăn chất lượng tốt, hạt nhỏ, màu trắng, không ẩm ướt, không vón cục được mua tại chợ Vĩnh Hải- Nha Trang, được vận chuyển về phòng thí nghiệm và bảo quản ở nhiệt độ thường

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, cải thiện hương vị của nước mắm được

sản xuất từ đầu tôm

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu

Hình 2.1 Sơ đồ xác định thành phần hóa học của nguyên liệu

đầu tôm thẻ chân trắng

Đầu tôm tươi

Xay nhỏ

Xác định thành phần hóa học: nước,

protein, lipid, tro

Kết quả

2.2.2 Bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ chượp thích hợp bổ sung vào nước mắm

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của việc bổ sung chượp cá cơm đến đặc tính cảm quan và hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm

Đầu tôm

Xay nhỏ

Thủy phân (muối 5%, nước 30%, enzyme Alcalase 0,2%,

Bổ sung muối 20%

Bổ sung chượp chín với tỉ lệ như sau:

Mẫu 1

0%

Mẫu 2 3%

Mẫu 3 6%

Mẫu 4 9%

Mẫu 5 12%

Mẫu 6 15%

Lên men trong 60 ngày

Định kỳ cứ sau 15 ngày lấy mẫu kiểm tra

Chọn tỷ lệ chượp thích hợp

Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu: đầu tôm thẻ chân trắng còn tười tốt đem rửa sạch để ráo nước sau đó xay nhỏ bằng máy xay trục vít với kích thước mắt sàng 0,5 cm Mục đích của việc xay nhỏ là tăng diện tích tiếp xúc giữa enzyme và nguyên liệu từ đó làm tăng tốc độ phản ứng thủy phân, rút ngắn thời gian sản xuất nước mắm

Lấy 6 mẫu đầu tôm đã xay nhỏ, mỗi mẫu đầu tôm cho vào cốc thủy tinh 1000ml thực hiện quá trình thủy phân với tỉ lệ: muối 5% so với nguyên liệu, nước

pH tự nhiên, thời gian 24h

Sau khi kết thúc quá trình thủy phân, tiến hành cho 20% muối so với khối lượng nguyên liệu ban đầu

Mục đích của việc bổ sung muối nhằm ức chế hoạt động của vi sinh vật tránh hiện tượng hư hỏng trong quá trình sản xuất nước mắm ngoài ra muối còn tạo vị cho nước mắm

Bổ sung chượp chín cá cơm với 6 mẫu thủy phân theo tỷ lệ 0%, 3%, 6%, 9%, 12%, 15% so với hỗn hợp sau khi thủy phân

Sau đó, tiến hành quá trình lên men trong 60 ngày ở điều kiện tự nhiên, dưới ánh nắng mặt trời để tạo điều kiện cho quá trình lên men gây hương cho nước mắm

Tiến hành lấy mẫu cứ định kỳ 15 ngày một lần để kiểm tra các chỉ tiêu cảm

Căn cứ vào chất lượng cảm quan và hóa học của nước mắm để chọn tỉ lệ chượp bổ sung thích hợp

2.2.3 Đánh giá chất lượng sản phẩm nước mắm

Nước mắm được sản xuất với tỉ lệ chượp thích hợp được đánh giá chất lượng thông qua các chỉ tiêu cảm quan, hóa học và vi sinh:

- Kiểm tra chỉ tiêu cảm quan: màu, mùi, vị, độ trong

- Kiểm tra các chỉ tiêu hóa học :

 Hàm lượng nitơ toàn phần (tính bằng g/l)

 Hàm lượng nitơ acid amin (tính bằng % so với nitơ toàn phần)

 Hàm lượng nitơ amoniac (tính bằng % so với nitơ toàn phần)

 Hàm lượng axit (tính bằng g/l theo acid axetic)

 Hàm lượng muối (tính bằng g/l)

- Kiểm tra chỉ tiêu vi sinh vật:

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

 Coliforms (số khuẩn lạc trong 1ml)

 E Coli (số khuẩn lạc trong 1ml)

 Cl.perfringens (số khuẩn lạc trong 1ml)

 S Aureus (số khuẩn lạc trong 1ml)

 Tổng số bào tử nấm men và nấm mốc (số khuẩn lạc trong 1ml)

Xác định hàm lượng lipid bằng phương pháp Folch (1957)

Xác định hàm lượng acid bằng pương pháp trung hòa theo TCVN 3702- 1990 Xác định hàm lượng muối bằng phương pháp Morh theo TCVN 3701- 1990 Xác định hàm lượng protein hòa tan bằng phương pháp Biuret

Đánh giá các chỉ tiêu cảm quan của nước mắm thu được bằng phương pháp cho điểm theo TCVN 3215- 79

Xác định chỉ tiêu vi sinh theo TCVN 5107- 2003

Phương pháp xử lý số liệu

Số liệu thực nghiệm được xử lý bằng phần mềm Excel và SPSS 16.0, kết quả thể hiện là trung bình ba lần lặp lại

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

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

Thành phần hóa học của đầu tôm được thể hiện qua Bảng 3.1

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của đầu tôm thẻ chân trắng

Kết quả tính theo hàm lượng chất khô tuyệt đối (*)

Từ kết quả thí nghiệm trên, ta thấy đầu tôm thẻ chân trắng có chứa hàm lượng protein cao, chiếm 49,62% Hàm lượng lipid thấp 5,1% phù hợp với việc nghiên cứu sản xuất nước mắm bằng enzyme Alcalase

3.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín đến chỉ tiêu cảm quan và hàm lượng đạm của nước mắm từ đầu tôm

3.2.1 Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến chỉ tiêu cảm quan của nước mắm

3.2.1.1 Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến mùi của nước mắm

Ảnh hưởng của việc bổ sung chượp chín cá cơm đến mùi của nước mắm được thể hiện ở Bảng 3.2