Nghiên cứu sự biến đổi chất lượng của dịch thủy phân protein đầu tôm sau khi ủ trong bã chượp cá cơm

Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng thời gian ủ dịch thủy phân đến chất lượng của dịch thủy phân protein đầu tôm sau khi ủ trong bã chượp cá cơm.. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay tôm là một

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Thị Mỹ Hương

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 công nghệ sau thu hoạch 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 công nghệ thực phẩm, 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

Khánh Hòa, ngày 21 tháng 06 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Bùi Thị Tường Vy

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về tôm và phế liệu tôm 3

1.1.1 Giới thiệu chung về tôm 3

1.1.2 Tình hình nuôi tôm 4

1.1.3 Tình hình chế biến và xuất khẩu tôm của Việt Nam 5

1.1.4 Phế liệu tôm và hướng tận dụng phế liệu 9

1.1.4.1 Giới thiệu chung và thành phần hóa học của phế liệu tôm 9

1.1.4.2 Các hướng tận dụng phế liệu tôm 10

1.2 Tổng quan về nước mắm 12

1.2.1 Khái quát chung về nước mắm 12

1.2.1.1 Tiêu chuẩn chất lượng nước mắm (TCVN 5107 – 2003) 13

1.2.2 Các loại nước mắm 14

1.2.2.1 Nước mắm truyền thống 14

1.2.3 Sự thủy phân protein trong quá trình sản xuất nước mắm 15

1.2.4 Enzyme tham gia trong quá trình sản xuất nước mắm 16

1.2.4.1 Enzyme protease 16

1.2.4.2 Phân loại protease 16

1.2.4.3 Nguồn thu nhận protease 17

1.2.4.3 Cơ chế của phản ứng thủy phân protein 18

1.2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein 18

1.2.4.5 Hệ enzyme protease của tôm 20

1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước về nước mắm 21

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới về nước mắm 21

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước về nước mắm 23

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 Đối tượng nghiên cứu 24

2.1.1 Nguyên liệu đầu tôm 24

2.1.2 Dịch thủy phân tôm 24

2.1.3 Enzyme Alcalase 24

2.1.4 Muối 25

2.1.5 Bã chượp chín cá cơm 25

2.2 Phương pháp nghiên cứu 25

2.2.1 Xác định thành phần cảm quan và hóa học của dịch thủy phân đầu tôm 25

2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ dịch thủy phân đầu tôm/bã chượp cá cơm đến sự biến đổi chất lượng của dịch thủy phân protien đầu tôm sau khi ủ trong bã chượp cá cơm 27

2.2.3 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng thời gian ủ dịch thủy phân đến chất lượng của dịch thủy phân protein đầu tôm sau khi ủ trong bã chượp cá cơm 28

2.3 Phương pháp phân tích 29

2.3.1 Phương pháp phân tích cảm quan 29

2.3.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa học 31

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 32

3.1 Kết quả xác định thành phần của dịch thủy phân tôm 32

3.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch thủy phân đầu tôm/bã chượp cá cơm đến chất lượng của dịch thủy phân đầu tôm 33

3.2.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch thủy phân đầu tôm/bã chượp cá cơm đến chất lượng cảm quan của dịch thủy phân đầu tôm sau khi ủ gây hương 33

3.2.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch thủy phân/bã chượp cá cơm đến hàm lượng nitơ tổng số của dịch thủy phân đầu tôm sau khi ủ gây hương 34

3.2.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch thủy phân/bã chượp cá cơm đến hàm lượng nitơ acid

amin của dịch thủy phân đầu tôm sau khi ủ gây hương 35

3.2.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch thủy phân/bã chượp cá cơm đến hàm lượng nitơ amoniac của dịch thủy phân đầu tôm sau khi ủ gây hương 36

3.3 Kết quả ảnh hưởng của thời gian ủ gây hương đến chất lượng của dịch thủy phân đầu tôm sau khi ủ 37

3.3.1 Ảnh hưởng của thời gian ủ dịch thủy phân đến chất lượng cảm quan 37

3.3.2 Ảnh hưởng của thời gian ủ dịch thủy phân đến hàm lượng nitơ tổng số 38

3.3.3 Ảnh hưởng của thời gian ủ dịch thủy phân đến hàm lượng nitơ acid amin 39

3.3.4 Ảnh hưởng của thời gian ủ dịch thủy phân đến hàm lượng nitơ amoniac 41

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 42

KẾT LUẬN 42

ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

PHỤ LỤC 45

Tỉ lệ dịch/bã chượp cá cơm Tỷ lệ dịch thủy phân trên bã chượp cá cơm

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 1: Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm Penaeus vanamei tính theo chất khô

(Trung và cộng sự, 2007) 9

Bảng 1 2: Yêu cầu cảm quan của nước mắm 13

Bảng 1 3: Các chỉ tiêu hóa học của nước mắm 14

Bảng 1 4: Các chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm 14

Bảng 2 1: Mô tả các chỉ tiêu cảm quan của nước mắm 29

Bảng 2 2: Quy định phân cấp chất lượng thực phẩm theo TCVN 3215-79 31

Bảng 3 1: Chất lượng cảm quan dịch thủy phân tôm 32

Bảng 3 2: Thành phần đạm của dịch thủy phân tôm 32

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1: Tôm thẻ chân trắng 3

Hình 1 2: Biểu đồ xuất khẩu tôm năm 2012 - 2016 8

Hình 1 3: Biểu đồ thể hiện thị trường tôm Việt Nam trong năm 2016 8

Hình 1 4: Chitin- chitosan 11

Hình 1 5 : Bột tôm thức ăn cho gia súc 12

Hình 1 6: Biểu đồ thể hiện lượng tiêu thụ nước mắm của Việt Nam qua các năm 13

Hình 1 7: Sơ đồ quy trình tổng quát công nghệ sản xuất nước mắm truyền thống 15

Hình 2 1: Đầu tôm 24

Hình 2 2: Sơ đồ xác định thành phần hóa học của nguyên liệu tôm thẻ chân trắng 26

Hình 2 3: Sơ đồ thí nghiệm ảnh hưởng của dịch thủy phân đầu tôm/bã chượp cá cơm đến chất lượng của dịch thủy phân đầu tôm sau khi ủ trong bã chượp cá cơm 27

Hình 2 4: Sơ đồ xác định thời gian ủ dịch thủy phân đầu tôm thích hợp 28

Hình 3.1: Ảnh hưởng của việc tỉ lệ dịch thủy phân/bã chượp cá cơm đến chất lượng cảm quan của nước mắm 33

Hình 3 2: Hàm lượng nitơ tổng số trong nước mắm 34

Hình 3 3: Hàm lượng nitơ acid amin trong nước mắm 35

Hình 3 4: Hàm lượng nitơ amoniac trong nước mắm 36

Hình 3 5: Ảnh hưởng của thời gian ủ dịch thủy phân đến chất lượng cảm quan 37

Hình 3 6: Ảnh hưởng của thời gian ủ dịch thủy phân đến hàm lượng nitơ tổng số 38

Hình 3 7: Ảnh hưởng của thời gian ủ dịch thủy phân đến hàm lượng nitơ acid amin 40 Hình 3 8: Ảnh hưởng của thời gian ủ dịch thủy phân đến hàm lượng nitơ amoniac 41

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay tôm là một mặt hàng thủy sản xuất khẩu chủ lực của Việt Nam,việc sản xuất các mặt hàng tôm đã sản sinh ra một lượng lớn đầu tôm Đầu tôm chứa một lượng protein và dễ gây ra ô nhiễm môi trường Do đó cần phải tận dụng đầu tôm để sản xuất các sản phẩm có giá trị như sản phẩm thủy phân protein Sản phẩm này có hàm lượng đạm khá cao và thích hợp cho việc ứng dụng trong sản xuất nước mắm Tuy nhiên, dịch thủy phân protien đầu tôm chưa có mùi đặc trưng của nước mắm nên để gây hương nước mắm cần ủ dịch thủy phân đầu tôm trong bã chượp cá cơm

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

thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sự biến đổi chất lượng của dịch thủy phân protein đầu tôm sau khi ủ trong bã chượp cá cơm” Đề tài này ra đời nhằm giải quyết lượng phế liệu

tôm khổng lồ hàng năm từ hàng trăm công ty và doanh nghiệp chế biến mặt hàng tôm đông lạnh

2 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 công nghệ sau thu hoạch, công nghệ chế biến thủy sản, công nghệ thực phẩm về chế độ ủ dịch thủy phân đầu tôm trong bã chượp cá cơm để gây hương nước mắm

Ý nghĩa thực tiễn

Thành công của đề tài góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường, 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 nước mắm nói riêng và thúc đẩy nền kinh tế đất nước nói chung

3 Nội dung đề tài

-Tổng quan về tôm, phế liệu tôm và sự biến đổi thủy phân protein bằng enzyme protease

- Kiểm tra chất lượng cảm quan và hóa học của dịch thủy phân protein đầu tôm

- Nghiên cứu sự biến đổi chất lượng cảm quan và hàm lượng đạm của dịch thủy phân protein đầu tôm sau khi ủ trong bã chượp cá cơm với tỉ lệ dịch thủy phân/bã chượp

cá cơm khác nhau

- Nghiên cứu sự biến đổi chất lượng cảm quan và hàm lượng đạm của dịch thủy phân protein đầu tôm sau khi ủ trong bã chượp cá cơm với thời gian ủ khác nhau

Khánh Hòa, ngày 08 tháng 06 năm 2017

Sinh viên thực hiện Bùi Thị Tường Vy

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về tôm và phế liệu tôm

1.1.1 Giới thiệu chung về tôm

Tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei, tên gọi trước đây Penaeus vannamei) là một dạng của tôm panđan (không phải Caridea) của vùng đông Thái Bình

Dương thường được đánh bắt hoặc nuôi làm thực phẩm Tôm thẻ chân trắng là loài bản địa ở đông Thái Bình Dương từ Sonora ở México đến bắc Peru Các nguồn cung cấp tôm thẻ chân trắng chủ yếu là Ecuador, Mexico và Brasil Tôm thẻ chân trắng được bán trên thị trường Mỹ chủ yếu từ Mexico và Ecuador Một số nhỏ hiện tại được nuôi ở Mỹ Từ năm 2000, con tôm thẻ chân trắng được đưa vào nuôi ở nước ta đã tạo ra một đột phá rất lớn đối với lĩnh vực nuôi tôm nước lợ.[19]

Hình 1 1: Tôm thẻ chân trắng

Hình thái sinh lý

Tôm chân trắng vỏ mỏng có màu trắng đục nên có tên là tôm Bạc, bình thường có màu xanh lam chân bò có màu trắng ngà nên gọi tôm chân trắng Chuỳ là phần kéo dài tiếp với bụng Dưới chuỳ có 2 - 4 răng cưa, đôi khi có tới 5 - 6 răng cưa ở phía bụng Những răng cưa đó kéo dài, đôi khi tới đốt thứ hai

Vỏ đầu ngực có những gai gân và gai râu rất rõ, không có gai mắt và gai đuôi (gai telssm), không có rãnh sau mắt, đường gờ sau chuỳ khá dài đôi khi từ mép sau vỏ đầu ngực Gờ bên chuỳ ngắn, chỉ kéo dài tới gai thượng vị.Có 6 đốt bụng, ở đốt mang trứng, rãnh bụng rất hẹp hoặc không có Telsson (gai đuôi) không phân nhánh Râu không có gai phụ và chiều dài râu ngắn hơn nhiều so với vỏ giáp Xúc biện của hàm dưới thứ nhất

thon dài và thường có 3 - 4 hàng, phần cuối của xúc biện có hình roi Gai gốc (basial)

và gai ischial nằm ở đốt thứ nhất chân ngực.[19]

Đặc điểm sinh trưởng

Ở vùng biển tự nhiên, tôm chân trắng thích nghi sống nơi đáy là bùn, độ sâu khoảng

72 m, có thể sống ở độ mặn trong phạm vi 5 - 50‰, thích hợp ở độ mặn nước biển 28 - 34‰, pH = 7,7 - 8,3, nhiệt độ thích hợp 25 – 320

C, tuy nhiên chúng có thể sống được ở nhiệt độ 12 – 280C

Tôm chân trắng là loài ăn tạp giống như những loài tôm khác Song không đòi hỏi thức

ăn có hàm lượng đạm cao như tôm sú

Tôm chân trắng có tốc độ sinh trưởng nhanh, chúng lớn nhanh hơn tôm sú ở tuổi thành niên Trong điều kiện tự nhiên từ tôm bột đến tôm cỡ 40 g/con mất khoảng thời gian 180 ngày hoặc từ 0,1 g có thể lớn tới 15 g trong giai đoạn 90 - 120 ngày Là đối

tượng nuôi quan trọng sau tôm sú.[19]

1.1.2 Tình hình nuôi tôm

Bờ biển Việt Nam dài 3.260 km với vùng đặc quyền kinh tế 1.000.000 km2 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.[18]

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/CTBNN&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 [18]

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.[17]

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

Do thời gian nuôi ngắn, năng suất đạt khá, giá bán ổn định nên nhiều hộ chuyển sang nuôi tôm thẻ chân trắng, diện tích thả nuôi tôm thẻ chân trắng tăng mạnh hơn so với tôm sú Ước 9 tháng đầu năm 2016, diện tích tôm chân trắng đạt 80 nghìn ha; tăng 6.3% và sản lượng đạt 200 nghìn tấn; tăng 4.2% so với cùng kỳ năm ngoái Diện tích tôm sú 9 tháng đầu năm 2016 ước đạt 594 nghìn ha; tăng 0.5% và sản lượng ước đạt 160 nghìn tấn; tăng 0.6%

1.1.3 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

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

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%

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%

Theo số liệu của Hải quan Việt Nam, XK tôm Việt Nam tính tới tháng 11/2015 đạt 2,7 tỷ USD, giảm 25,6% so với cùng kỳ năm 2014 Năm 2015, XK mặt hàng này ước đạt gần 3 tỷ USD, giảm mạnh 25% so với cùng kỳ năm ngoái tuy nhiên vẫn chiếm tỷ trọng cao nhất 44% trong tổng XK thủy sản.[18]

Xuất khẩu tôm 2016 đảo chiều đi lên so với năm 2015 Từ tăng trưởng âm 25,3% trong năm 2015 Ngay từ đầu năm 2016, XK tôm đảo chiều đi lên và duy trì tốc độ tăng trưởng dương trong suốt cả năm 2016 từ 0,1 - 12,3% (trừ tháng 5/2016) Ước cả năm

2016, tổng giá trị XK tôm đạt 3,15 tỷ USD, tăng 7% so với năm ngoái Trong đó, tôm chân trắng chiếm 61%, tôm sú chiếm gần 31%, tôm biển khác chiếm 8%.[18]

VASEP cho biết, kim ngạch xuất khẩu tôm quý II/2016 của Việt Nam đạt 732,3 triệu USD, tăng 2,3% so với cùng kì năm ngoái Kim ngạch xuất khẩu tôm trong 6 tháng đầu năm nay đạt 1,4 tỷ USD, tăng 4,8% so với cùng kỳ năm 2015 Top 10 thị trương nhập khẩu chính tôm của Việt Nam gồm: Mỹ, EU, Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc, Canada, Australia, ASEAN, Đài Loan và Thụy Sĩ Theo thông tin từ Vasep, tính tới tháng 9/2016, tiêu thụ tôm của Việt Nam thuận lợi hơn so với năm trước do nhu cầu thị trường chính (Mỹ, EU) tăng trong khi nguồn cung giảm.[18]

Kim ngạch xuất khẩu tôm của nước ta vẫn cán mốc 3,1 tỷ USD trong năm 2016, tăng gần 4% so với năm 2015 Thắng lợi lớn nhất của ngành tôm nước ra là lần đầu tiên

có một Tập đoàn thủy sản được đưa ra khỏi danh sách áp thuế chống bán phá giá khi xuất khẩu vào Mỹ Không chỉ giúp mở rộng được thị trường, mà điều này còn góp phần nâng cao tính cạnh tranh đối với con tôm Việt Nam khi xuất khẩu vào Mỹ Không chỉ giúp mở rộng được thị trường, mà điều này còn góp phần nâng cao tính cạnh tranh đối với con tôm Việt Nam khi xuất khẩu vào Mỹ Theo số liệu của Tổng cục Hải quan, tính đến tháng 10/2016, kim ngạch xuất khẩu tôm vào thị trường Mỹ của Việt Nam đạt 604,4 triệu USD, chiếm tỷ trọng 23,4% tổng kinh ngạch xuất khẩu tôm của 10 tháng đầu năm

Mỹ cũng là thị trường nhập khẩu tôm thẻ chân trắng chế biến (HS 16) xuất khẩu từ Việt Nam sang Mỹ gấp 1,8 lần tôm chân trắng sống/tươi/đông lạnh (HS 03) Nhập khẩu tôm

từ Việt Nam vào Mỹ tăng lần lượt 10% và 6% về khối lượng và giá trị Việt Nam hiện đứng thứ 5 về khối lượng tôm cung cấp cho Mỹ, chiếm trên 10% tổng khối lượng tôm nhập khẩu vào Mỹ.[18]

Trong tháng 11/2016, xuất khẩu tôm sang EU đạt 50,5 triệu USD; tăng 14% so với cùng kỳ năm ngoái Lũy kế tới tháng 11 năm 2016 xuất khẩu sang thị trường này đạt trên 548 triệu USD tăng 7,3% so với cùng kỳ năm 2015 EU vẫn là thị trường tiêu thụ tôm lớn thứ 2 của Việt Nam sau Mỹ, chiếm tỷ trọng 19% trong tổng xuất khẩu tôm của

Việt Nam EU ưa chuộng các sản phẩm có giá hợp lí như tôm thẻ chân trắng Trong 9 tháng đầu năm, tôm thẻ chân trắng chiếm 72% tổng giá trị tôm xuất khẩu Việt Nam sang

EU, tôm sú chiếm 18% và tôm biển chiếm 10% Anh tiếp tục là thị trường nhập khẩu tôm lớn nhất của Việt Nam trong EU.[18]

Trung Quốc cũng là một trong những thị trường xuất khẩu quan trọng của tôm Việt Nam trong thời gian qua Đặc biệt trong năm 2016, dịch bệnh trên tôm tại Trung Quốc khiến nhu cầu nhập khẩu tôm của nước này càng tăng cao Trong năm 2016, tại các vùng nuôi trọng điểm, sản lượng tôm chân trắng của Trung Quốc đã giảm 30-40%, khiến nước này thiếu hụt khoảng 500.000 – 700.000 tấn tôm Bên cạnh đó, giá tôm nguyên liệu trong nước không ổn định cũng tác động tiêu cực đến ngành sản xuất và chế biên tôm của Trung Quốc Giá tôm tăng cao kỷ lục lên mức 90 NDT/kg (tương đương 13 USD/kg) tại một số vùng nuôi tôm chủ lực hồi tháng 4/2016 sau đó quay đầu giảm mạnh từ mùa

hè và tới tháng 12, giá tôm đã thấp hơn mức giá tôm cùng kỳ năm 2015

Năm 2016 còn là năm đánh dấu thắng lợi của ngành tôm về mặt mở rộng thị trường xuất khẩu Cùng với đó, các doanh nghiệp tôm còn đẩy mạnh chế biến các sản phẩm giá trị gia tăng để xuất khẩu và cung ứng nội địa Sự đa dạng này sẽ tạo nên diện mạo mới cho ngành tôm trong thời gian tới.[18]

Theo dự báo của Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu thủy sản Việt Nam (VASEP), trong năm 2017, xuất khẩu tôm của Việt Nam tiếp tục tăng trưởng dương nhờ nhu cầu nhập khẩu của thị trường tăng cao, đặc biệt sau khi Việt Nam đã áp dụng các biện pháp kiểm soát hóa chất, kháng sinh hiệu quả, đảm bảo cung cấp sản phẩm tôm chất lượng cao cho các thị trường khó tính Ngoài ra, giai đoạn 2016 - 2018 là thời gian mà đa số các hiệp định thương mại thế hệ mới đã và sẽ có hiệu lực, tôm Việt Nam có nhiều cơ hội để tăng thị phần Trong khi đó, sản lượng tôm các quốc gia đang có xu hướng giảm (như Ấn Độ, Indonesia, Trung Quốc ), sẽ ảnh hưởng đến giá bán và giá tôm đang có chiều hướng tăng 10 - 15% Việt Nam có lợi thế về nguồn lao động phù hợp và có kỹ năng nên doanh nghiệp sẽ có ưu thế trong việc sản xuất những sản phẩm giá trị gia tăng cung cấp cho thị trường.[18]

Hình 1 2: Biểu đồ xuất khẩu tôm năm 2012 - 2016

Hình 1 3: Biểu đồ thể hiện thị trường tôm Việt Nam trong năm 2016

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

1.1.4 Phế liệu tôm và hướng tận dụng phế liệu

1.1.4.1 Giới thiệu chung và thành phần hóa học của phế liệu tôm

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.[16]

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

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

Bảng 1 1: Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm Penaeus vanamei tính theo chất khô

(Trung và cộng sự, 2007) [9]

Hàm lượng khoáng (%) 24,6 ±0,8 Hàm lượng chitin (%) 18,3 ±0,9 Hàm lượng protein (%) 47,4 ±1,8 Hàm lượng lipid (%) 4,7 ±0,3 Hàm lượng astaxanthin (ppm) 130 ±13,9

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 và thường liện kết với chitin, canxi cacbonnat liên kết với lipid tạo thành lipoprotein, liên kết với sắc tố tạo proteincarotenoit

Chitin: tồn tại dưới dạng phức hợp chitin-protein, liên kết với 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 yếu là

CaCO3, ngoài ra còn có một lượng nhỏ Ca3(PO)4, lượng nhỏ muối này dễ hình thành 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 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

1.1.4.2 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, xậy dựng… đặc biệt

là trong y học

Hình 1 4: Chitin- chitosan

Sản xuất nước chấm từ dịch thủy phân đầu tôm

Nước chấm là tên gọi cho tất cả các loại sản phẩm thực phẩm dạng lỏng giàu đạm

và có nồng độ muối cao Nước chấm có thể được sản xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau và nguyên liệu để sản xuất nước chấm cũng khá phong phú Đối với nguyên liệu đầu tôm có hàm lượng protein khá cao nên việc ứng dụng để sản xuất nước chấm là khá phù hợp Việc ứng dụng phế liệu đầu tôm để sản xuất nước chấm là hướng đi mới nhằm giải quyết vấn đề tận dụng nguyên liệu còn lại trong công nghiệp sản xuất tôm đông lạnh

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 phế 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

Hình 1 5 : Bột tôm thức ăn cho gia súc

Sản xuất bột màu astaxanthin

Trong đầu tôm còn có chứa astaxanthin, tuy chứa lượng nhỏ nhưng giá thành cao trên thị trường 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 Nó là chất tạo màu nên được sản xuất trong kỹ thuật nuôi trồng thủy sản, công nghiệp thực phẩm

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.[4]

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.[8]

Hình 1 6: Biểu đồ thể hiện lượng tiêu thụ nước mắm

của Việt Nam qua các năm.[20]

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

Các yêu cầu cảm quan của nước mắm được quy định trong bảng 1.2 [1]

Bảng 1 2: Yêu cầu cảm quan của nước mắm.

Tên chỉ tiêu

Yêu cầu

1 Màu sắc Từ nâu cánh gián đến nâu vàng

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

4 Vị

Ngọt đậm 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

- Kiểm tra các chỉ tiêu hóa học

Các chỉ tiêu hóa học của nước mắm được quy định trong Bảng 1.3 [1]

Bảng 1 3: Các chỉ tiêu hóa học của nước mắm

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 30 25 15 10

2 Hàm lượng nitơ acid amin

(tính bằng % so với nitơ toàn

3 Hàm lượng nitơ amoniac

(tính bằng % so với nitơ toàn

4 Hàm lượng axit (tính bằng g/l 8,0 6,5 4,0 3,0 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 1.4 [1]

Bảng 1 4: Các chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm

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

4.Cl.perfringens, số khuẩn lạc trong 1ml 10

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

1.2.2 Các loại nước mắm

1.2.2.1 Nước mắm truyền thống

Sản xuất nước mắm truyền thống là một trong những nghề khá phổ biến của dân

cư ven biển Việt Nam Quy trình công nghệ tổng quát:[8]

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

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 dưới tác dụng của hệ

Cá + muối

Lên men

Chiết rút lần 1

Nước mắm nguyên chất (nước mắm nhĩ)

Bã chượp lần 1

Chiết rút lần 2

Nước mắm lần 2

Bã chượp lần 2

Pha trộn

Chiết rút lần 3

Nước mắm lần 3

Bao gói, bảo quản

Bã chượp lần 3

Thức ăn gia súc,

hoặc phân bón

Nước mắm thành phẩm

Hình 1 7: Sơ đồ quy trình tổng quát công nghệ sản xuất nước mắm truyền thống

enzyme proteaza trong bản thân cá, protein chuyển thành 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 thủy phân 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 Enzyme protease

Protease là enzyme xúc tác thủy phân 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 Enzyme protease được phân thành hai dạng endoprotease và exoprotease Hiệu suất xúc tác của protease có thể gấp hàng trăm, hàng ngàn hoặc hàng triệu lần so với các chất xúc tác vô cơ khác Quan trọng hơn nữa là nó có khả năng xúc tác cho phản ứng hóa học xảy ra trong điều kiện nhẹ nhàng, nhiệt độ và áp suất bình thường,

pH môi trường gần như pH sinh lý và có khả năng xúc tác đặc hiệu cao đối với kiểu

phản ứng cũng như cơ chất mà nó tác dụng, sản phẩm tạo ra tinh khiết, ít tạp chất [9]

1.2.4.2 Phân loại protease

Có thể căn cứ vào các tiêu chí sau: [7]

- 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

1.2.4.3 Nguồn thu nhận protease

Chủ yếu từ 3 nguồn cơ bản sau:[7]

 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…

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

 Vi sinh vật: cũng 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

Do những đặc điểm này mà ngày nay việc nghiên cứu ứng dụng enzyme trong đời sống mang nhiều ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.2.4.3 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.[7]

E + S ES P + E

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.[7]

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.[7]

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

Với bản chất protein nên trong quá trình tham gia phản ứng có khá nhiều

yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ cũng như hiệu suất của phản ứng thủy phân.[7]

 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 hợp nằm trong khoảng 40 ÷ 50oC và nhiệt độ lớn hơn 70oC đa số enzyme bị bất hoạt

Do vậy, nhiệt độ 70oC gọi là nhiệt độ tới hạn của enzyme Trong khoảng nhiệt độ thích hợp cho hoạt độ của enzyme, nếu nhiệt độ tăng 10oC thì tốc độ thủy 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

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

 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 hoạt động làm sản sinh

ra nhiều sản phẩm cấp thấp như: NH3, H2S, indol, 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

 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

 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

 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

 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

 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 đầu tôm tạo thành những sản phẩm cấp thấp như: indol, scaptol, NH3, H2S…gây ra mùi khó chịu

cho sản phẩm

1.2.4.5 Hệ enzyme protease của tôm

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 của enzyme:

- 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 ruột tôm có pH thích hợp là 7,8 ở 38oC

- Peptidase, ereptase và các loại khác: 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

- Cacbonhydrase: Enzyme này xúc tác thủy phân các glucid và glucozit

Ngoài ra, trong đầu tôm có chứa enzyme tiêu hóa chymotrypsin được sử dụng trong điều trị ung thư, ngoài ra trong vỏ tôm còn có một số enzyme khác như alkaline

photphatase, deacetylase, chitinase, β-N-acetylglucosamidase cũng được ứng dụng

nhiều trong thực tế

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 trên đầu tôm cũng cần quan tâm đến enzyme nội tại này

1.3 Tình hình nghiên 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.[15]

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

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 [13]

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 [10],[11]

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…

 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

Chayovan và cộng sự cho rằng nhiệt độ tối ưu cho sản xuất nước mắm thương mại

là 37°C [12] 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

 Sử dụng acid:

Thêm acid ở nhiệt độ môi trường xung quanh sẽ kích thích hoạt động của enzyme thủy phân protein có tính acid, như pepsin được tìm thấy nhiều trong dạ dày cá

Beddows và Ardeshir đã nghiên cứu việc sử dụng HCl trong sản xuất nước mắm

Họ báo cáo rằng điều kiện tối ưu là: pH = 2 và muối 10% (W/W) hoặc pH= 3 và muối

15%(W/W), sự thủy phân bằng axit xảy ra nhanh hơn so với phương pháp lên men truyền thống, nhưng sản phẩm cuối cùng có hương thơm rất ít [10]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước về nước mắm

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

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

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.[5]