Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu sản xuất nước mắm từ cá ngừ theo phương pháp lên men ngắn ngày

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ muối đến quá trình thủy phân protein trong quá trình lên men nước mắm từ thịt vụn cơ sẫm cá ngừ có bổ sung Koji.. - Khảo sát ảnh hưở

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGÔ ĐẶNG HỒNG PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT NƯỚC MẮM TỪ CÁ NGỪ THEO

PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN NGẮN NGÀY

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã số: 60540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2018

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Lại Quốc Đạt

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Hoàng Kim Anh

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS Tôn Nữ Minh Nguyệt

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 17 tháng 7 năm 2018

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 GS.TS Lê Văn Việt Mẫn

2 PGS.TS Hoàng Kim Anh3 PGS.TS Tôn Nữ Minh Nguyệt4 TS Nguyễn Thị Hiền

5 TS Võ Đình Lệ TâmXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGÔ ĐẶNG HỒNG PHƯƠNG MSHV: 1570435 Ngày, tháng, năm sinh: 11/12/1991 Nơi sinh: Bình Thuận Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 60540101

I TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT NƯỚC MẮM TỪ CÁ NGỪ THEO PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN NGẮN NGÀY

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ muối đến quá trình thủy phân protein trong quá trình lên men nước mắm từ thịt vụn cơ sẫm cá ngừ có bổ sung Koji

- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước đến quá trình thủy phân protein trong quá trình lên men nước mắm từ thịt vụn cơ sẫm cá ngừ có bổ sung Koji

- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ Koji đến quá trình thủy phân protein trong quá trình lên men nước mắm từ thịt vụn cơ sẫm cá ngừ có bổ sung Koji

- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân protein trong quá trình lên men nước mắm từ thịt vụn cơ sẫm cá ngừ có bổ sung Koji

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/09/2017 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 2/7/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Lại Quốc Đạt

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn và bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến TS Lại Quốc Đạt Xin cảm ơn thầy đã luôn tận tình chỉ dạy cho tôi những kiến thức và hướng dẫn cho tôi những kỹ năng nghiên cứu quý báu nhất trong quá trình tôi thực hiện luận văn

Tôi cũng xin cảm ơn Quý thầy cô trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia TP.HCM, Quý thầy cô bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm hữu ích cũng như tạo mọi điều kiện giúp tôi hoàn thành luận văn

Ngoài ra, tôi cũng xin cảm ơn tới những bạn học viên Cao học và những bạn sinh viên Đại học cùng làm việc tại phòng thí nghiệm vi sinh và phòng thí nghiệm hóa sinh tại trường Đại học Bách Khoa đã giúp đỡ và hỗ trợ tôi rất nhiệt tình trong quá trình tôi thực hiện luận văn

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc nhất

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 3 tháng 7 năm 2018

Học viên thực hiện

Ngô Đặng Hồng Phương

TÓM TẮT

Nước mắm là một gia vị tự nhiên có nhiều axit amin được tạo ra trong quá trình thủy phân protein thịt cá bằng các enzyme lấy từ thịt và nội tạng cá hoặc vi sinh vật lên men Tại Việt Nam, nước mắm thường được sản xuất bằng các loại cá như là cá cơm, cá thu, cá nục, cá phèn… Trong đó, nước mắm làm từ cá cơm được ưa thích và sử dụng nhiều nhất vì nó là loại nước mắm thơm ngon và chất lượng cao nhất

Tuy nhiên, sản lượng nước mắm sản xuất bằng phương pháp lên men truyền thống không thể đáp ứng kịp nhu cầu của thị trường tiêu dùng Bên cạnh đó nguồn nguyên liệu truyền thống cũng bị suy giảm trầm trọng Trong khi đó sản lượng khai thác cá ngừ ở nước ta khá lớn nhưng chủ yếu chỉ sản xuất dưới dạng sản phẩm cá phi lê và một số phụ phẩm như đầu, xương, nội tạng, mang, vây cá, bụng, da,… chỉ được sử dụng trong trong sản xuất bột cá, dầu cá mang lại giá trị kinh tế không cao

Trong đó đáng quan tâm nhất là phần cơ sẫm cá ngừ Nếu có thể sử dụng phần cơ sẫm cá ngừ thay thế cho nguồn nguyên liệu truyền thống trong quá trình sản xuất nước mắm thì chúng ta có thể tận dụng nguồn phế liệu giàu protein này để tạo ra sản phẩm với giá trị kinh tế cao, vừa giúp giải quyết cho vấn đề thiếu hụt nguồn nguyên liệu sản xuất nước mắm hiện nay cũng như đáp ứng nhu cầu sử dụng nước mắm ngày càng cao của thị trường người tiêu dùng Tuy nhiên, do trong nguồn phụ phẩm này không có protease để có thể thủy phân protein nên cần phải bổ sung protease vào nguyên liệu trong quá trình lên men nước mắm Chế phẩm Koji, chế

phẩm enzyme thô từ nấm mốc Apergillus oryzae sẽ được sử dụng như nguồn

protease để bổ sung vào quá trình sản xuất nước mắm từ thịt vụn cơ sẫm cá ngừ

Chính vì vậy đề tài “Nghiên cứu sản xuất nước mắm từ cá ngừ theo

phương pháp lên men ngắn ngày” được thực hiện nhằm mục đích góp phần giải

quyết vấn đề về nguồn đạm cung cấp cho ngành sản xuất nước chấm, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, tăng hiệu quả kinh tế của ngành chế biến thủy sản

Nội dung được thực hiện trong đề tài là: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men nước mắm từ thịt vụn cơ sẫm cá ngừ bằng protease từ chế phẩm

Koji thô (nuôi cấy nấm mốc Apergillus oryzae trên môi trường đậu nành ở các điều

kiện là: tỉ lệ đậu nành/trấu/casein là 70/25/5 theo khối lượng, pH ban đầu 7, độ ẩm ban đầu 50% w/w, mật độ vi sinh vật cấy vào ban đầu là 108 cfu/ml, thời gian lên men là 72 giờ, hoạt lực protease thu được là 1,186U/g chế phẩm thô) Các yếu tố khảo sát bao gồm: tỉ lệ nước/cá, nhiệt độ, tỉ lệ muối, tỉ lệ Koji/cá

Kết quả thu được: với tỉ lệ chế phẩm Koji bổ sung tương ứng với nồng độ protein nguyên liệu cá là 0,97U/g protein cá, lượng nước bổ sung theo tỉ lệ nước/cá là 35%, lượng muối bổ sung là 10% w/w, bổ sung 4 lần vào tại các thời điểm: ngày đầu tiên, ngày 3, ngày 6, ngày 9 lần lượt là 2,5%; 3,5%; 2% và 2% Sau 18 ngày lên men ở nhiệt độ 35oC, nước mắm thu được có hàm lượng các hợp chất chứa nitơ như sau: nitơ tổng: 19,97g/l, nitơ amin: 16,22g/l, nitơ NH3: 2,17g/l, tỉ lệ nitơ amin/nitơ tổng là 81,22% và hiệu suất thủy phân 25,96%

Kết quả nghiên cứu thu được cho thấy, việc sản xuất nước mắm từ thịt vụn cơ sẫm cá ngừ là khả thi về mặt kỹ thuật Tuy nhiên để có thể ứng dụng trong thực tiễn sản xuất, cần phải thực hiện thêm các nghiên cứu khác như: khảo sát chất lượng cảm quan của sản phẩm tạo thành, đánh giá hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất nước mắm từ thịt vụn cơ sẫm cá ngừ

ABSTRACT

Fish sauce is a natural spice with enriched amino acids produced by the protein hydrolysis from enzyme of fish, fish internal-organs or fermentation microorganism In Vietnam, fish sauce is often made from fish such as long-jawed anchovy, mackerel, scads, surmullet… In particular, fish sauce from long-jawed anchovy is the most favorite one and consumed widely because it is the most delicious sauce with the highest quality

However, the manufacture of fish sauce using traditional fermentation could not meet demands of consumption markets Besides, the traditional ingredients are also decreased seriously While the production of tuna is quite high, it mainly produces in the form of fish fillets and some fish by-products such as heads, bones, internal organs, fin, skin… which are only used in the production of fish flour, fish oil with low economic values

In particular, the most consideration part is the dark muscle of tuna If we use this part instead of traditional ingredients during fish sauce production, we could take the advantage of this enriched protein source to produce fish sauce with high economic value as well as meet the increasing demand of fish sauce in the consumption market However, there is no protease in by-products for protein hydrolysis, it is necessary to add protease in ingredients during the fermentation

process Koji preparation, one raw enzyme preparation from Apergillus oryzae is

used to add in the production of fish sauce from dark muscle of tuna

Therefore, the essay topic of “Research on the production of fish sauce

from tuna based on the short-term fermentation method” is implemented in

order to solve problems of supplying protein source for the sauce industry, meet demands of customers, and increase the economic efficiency of the seafood processing

The main content in this study is to research factors impacting on fermentation process of fish sauce from dark muscle of tuna by using protease from raw Koji

preparation (growing Apergillus oryzae in a soy-bean environment with conditions:

ratio of soy-bean/rice husk/casein is 70/25/5 based on volume, initial pH is 7, initial

moisture is 50% w/w, initial culture density is 108 cfu/ml, fermentation time is 72 hours, protease activity value is 1,186U/g from raw preparation) Investigated factors are ratio of water/fish, temperature, ratio of salt and ratio of Koji/fish

Results: ratio of additional Koji preparation is corresponding to protein concentration of fish is 0.97U/g, adding water with the ratio of water/fish is 35%, additional salt amount is 10% w/w, adding 4 times in the first day, 3rd day, 6th day and 9th day with corresponding values of 2,5%, 3.5%, 2% and 2% After 18 days of the fermentation process at the temperature of 35oC, fish sauce obtains the following nitrogen contents: total Nitrogen: 19,97g/l, Nitrogen amino acid: 16,22g/l, Nitrogen NH3: 2,17g/l, ratio of Nitrogen amino acid/ total Nitrogen: 81,22% and protein recovery ratio: 25,96%

The research results show that the production of fish sauce from dark muscle of tuna is technically feasible However, in order to apply in the production practice, it is necessary to have more researches such as: product quality surveys, economic assessment of the production of fish sauce from dark muscle of tuna

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chính bản thân tôi Các nội dung nghiên cứu và các kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trước đây, không sao chép từ bất cứ tài liệu hay bất cứ nguồn nào dưới mọi hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) đều được trích dẫn và ghi rõ nguồn tài liệu tham khảo theo đúng quy định

Tác giả luận văn

Ngô Đặng Hồng Phương

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Nội dung nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

4.1 Ý nghĩa khoa học 3

4.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Tổng quan về cá ngừ 4

1.1.1 Giới thiệu chung 4

1.1.2 Phân loại, phân bố và thành phần hóa học của cá ngừ 4

1.1.2.1 Cá ngừ nhỏ, phân bố địa phương 4

1.1.2.2 Cá ngừ di cư đại dương 4

1.1.3 Tình hình khai thác - chế biến cá ngừ ở Việt Nam 6

1.1.4 Thực trạng về chế biến cá ngừ hiện nay 6

1.2 Tổng quan về nước mắm 12

1.2.1 Tình hình thị trường nước mắm ở Việt Nam 12

1.2.2 Giá trị dinh dưỡng và thành phần hóa học của nước mắm 13

1.2.3 Cơ sở khoa học của ứng dụng protease trong sản xuất nước mắm 14

1.2.4 Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế biến nước mắm 16

1.2.4.1 Nhiệt độ 16

1.2.4.2 pH 17

1.3.3 Ứng dụng Koji vào công nghệ lên men 24

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU 26

2.1 Nguyên liệu và hóa chất 26

2.1.1 Nguyên liệu 26

2.1.2 Hóa chất 26

2.2 Sơ đồ nghiên cứu 27

2.3 Nội dung nghiên cứu 27

2.3.1 Xác định thành phần hóa học của cơ sẫm cá ngừ và Koji 27

2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ muối trong canh trường lên men đến quá trình thủy phân protein 30

2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước/cá bổ sung vào canh trường lên men đến quá trình thủy phân protein 31

2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ Koji/cá trong canh trường lên men đến quá trình thủy phân protein 32

2.3.5 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân protein 32

2.3.6 Xác định thành phần hóa học của nước mắm thu được 33

2.4 Các phương pháp phân tích 33

2.4.1 Phương pháp định lượng bào tử (đếm trực tiếp) 33

2.4.2 Xác định hàm lượng ẩm 34

2.4.3 Xác định hoạt tính protease bằng phương pháp Anson cải tiến 34

2.4.4 Phương pháp xác định hàm lượng tro nung đến khối lượng không đổi 34

2.4.5 Phương pháp xác định hàm lượng chất béo 34

2.4.6 Xác định hàm lượng nitơ tổng 34

2.4.7 Xác định hàm lượng nitơ formol (NF) theo phương pháp Sorensen 34

2.4.8 Xác định hàm lượng nitơ amoniac (NNH3) bằng phương pháp chưng cất 34

2.4.9 Xác định hàm lượng nitơ amin dựa trên nitơ formol và nitơ amoniac 35

2.4.10 Xác định hàm lượng axit amin theo phương pháp AOAC 2012 (994.12) 35

2.4.11 Xác định tỉ lệ nitơ amin/ nitơ tổng 35

2.4.12 Phương pháp xử lý số liệu 35

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 36

3.1 Xác định thành phần hóa học của cơ sẫm cá ngừ và Koji 36

3.2 Ảnh hưởng của lượng muối bổ sung vào canh trường lên men đến quá trình thủy phân protein 37

3.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ nước/cá bổ sung vào canh trường lên men đến quá trình thủy phân protein 40

3.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ Koji/cá trong canh trường lên men đến quá trình thủy phân protein 43

3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân protein 46

3.6 Thành phần hóa học của nước mắm thu được 49

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51

4.1 Kết luận 51

4.2 Kiến nghị 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

PHỤ LỤC i

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của cá ngừ trong 100g ăn được 5

Bảng 1.2 Thành phần phế liệu thủy sản 8

Bảng 1.3 Thành phần hóa học trong 100g cơ sẫm cá ngừ 11

Bảng 2.1 Cách bổ sung muối (so với tổng tỉ lệ muối cần cho vào khảo sát) 30

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của 100g cơ sẫm cá ngừ đã xử lý 36

Bảng 3.2 Thành phần hóa học của 100g chế phẩm Koji thô 36

Bảng 3.3 Thành phần của nước mắm thu được 49

Bảng 3.4 So sánh thành phần hóa học với nước mắm truyền thốngcủa một số quốc gia 50

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Quy trình chế biến phi lê cá ngừ 9

Hình 1.2 Quy trình chế biến cá ngừ ngâm dầu đóng hộp 10

Hình 1.3 Quy trình sản xuất nước mắm truyền thống 19

Hình 1.4 Quy trình sản xuất nước mắm công nghiệp 22

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình nghiên cứu 27

Hình 2.2 Quy trình xử lý cơ sẫm cá ngừ 28

Hình 2.3 Quy trình nuôi cấy Koji trên môi trường đậu nành 29

Hình 2.4 Quy trình lên men nước mắm từ cơ sẫm cá ngừ 31

Hình 3.1 Thành phần axit amin của cơ sẫm cá ngừ đã xử lý và chế phẩm Koji thô 36

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ muối đến hàm lượng nitơ tổng trong nước mắm 37

Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ muối đến hàm lượng nitơ amin trong nước mắm 38

Hình 3.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ muối đến hàm lượng nitơ NH3 trong nước mắm 38

Hình 3.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ nước/cá đến hàm lượng nitơ tổng trong nước mắm 41

Hình 3.6 Ảnh hưởng của tỉ lệ nước/cá đến hàm lượng nitơ amin trong nước mắm 41

Hình 3.7 Ảnh hưởng của tỉ lệ nước/cá đến hàm lượng nitơ NH3trong nước mắm 42

Hình 3.8 Ảnh hưởng của tỉ lệ Koji/cá đến hàm lượng nitơ tổng trong nước mắm 44

Hình 3.9 Ảnh hưởng của tỉ lệ Koji/cá đến hàm lượng nitơ amin trong nước mắm 44

Hình 3.10 Ảnh hưởng của tỉ lệ Koji/cá đến hàm lượng nitơ NH3trong nước mắm 45

Hình 3.11 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng nitơ tổng trong nước mắm 46

Hình 3.12 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng nitơ amin trong nước mắm 47

Hình 3.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng nitơ NH3 trong nước mắm 47Hình 3.14 Thành phần axit amin của các loại nước mắm 49

MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề

Nước mắm là một gia vị tự nhiên có nhiều axit amin được tạo ra trong quá trình thủy phân protein thịt cá bằng các enzyme lấy từ thịt và nội tạng cá hoặc vi sinh vật lên men Nó cũng chính là loại gia vị thực phẩm được ưa thích và thường được sử dụng trong các bữa ăn của người dân Việt Nam và một số nước thuộc khu vực Đông Nam Á

Tại nước ta, nước mắm thường được sản xuất bằng các loại cá như là cá cơm, cá thu, cá nục, cá phèn… Trong đó, nước mắm làm từ cá cơm được ưa thích và sử dụng nhiều nhất vì nó là loại nước mắm thơm ngon và chất lượng cao nhất

Theo AC Nielsen (2015), tổng thị phần nước mắm Việt Nam khoảng 230 triệu lít/năm và doanh thu 554 triệu đô la Mỹ Nhu cầu của thị trường hằng năm tăng khoảng 5÷7% Như vậy có thể thấy rằng thị trường nước mắm vẫn đang phát triển mạnh và có nhiều tiềm năng [1]

Tuy nhiên, sản lượng nước mắm sản xuất bằng phương pháp lên men truyền thống không thể đáp ứng kịp nhu cầu của thị trường tiêu dùng Bên cạnh đó, nguồn nguyên liệu truyền thống cũng bị suy giảm trầm trọng Theo báo cáo xuất khẩu thủy

sản năm 2016 của Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam cho biết, trữ

lượng cũng như sản lượng khai thác cá cơm ở vùng biển Tây Nam bộ giảm nhiều trong những năm qua Về trữ lượng cá cơm, từ 170.000 tấn trong giai đoạn 2004-2005, còn 130.000-150.000 tấn ở giai đoạn 2012-2015 Có thể khẳng định, nguồn cá cơm không đáp ứng đủ cho sản xuất nước mắm và cần tìm kiếm các nguồn nguyên liệu phù hợp khác để thay thế [2][3]

Sản lượng khai thác cá ngừ ở nước ta khá lớn nhưng chủ yếu chỉ sản xuất dưới dạng sản phẩm cá phi lê Các phụ phẩm như đầu, xương, nội tạng, mang, vây cá, bụng, da… chỉ được sử dụng trong trong sản xuất bột cá, dầu cá, giá trị kinh tế không cao mặc dù chúng chứa các thành phần có giá trị, đặc biệt là protein Trong các phụ phẩm, đáng quan tâm nhất là phần cơ sẫm cá ngừ Đó là phần thịt đen gần xương sống, có thể chiếm tỉ lệ đến 20% khối lượng của cá [4] Protein trong phần cơ sẫm khá cao, lượng phụ phẩm này ra tương đối lớn, có thể tận dụng để tăng giá

trị sử dụng Tuy nhiên, hiện tại lượng phụ phẩm này được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi hoặc bán ra các đầu mối bán lẻ tại các chợ với giá thành từ 4.000-5.000 đ/kg, có giá trị kinh tế thấp [5]

Nếu có thể sử dụng phần cơ sẫm cá ngừ thay thế cho nguồn nguyên liệu truyền thống trong quá trình sản xuất nước mắm thì chúng ta có thể tận dụng nguồn phế liệu giàu protein này để tạo ra sản phẩm với giá trị kinh tế cao, vừa giúp giải quyết cho vấn đề thiếu hụt nguồn nguyên liệu sản xuất nước mắm hiện nay để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước mắm ngày càng cao của thị trường người tiêu dùng, vừa nâng cao hiệu kinh tế của ngành chế biến cá ngừ Tuy nhiên, do trong nguồn phụ phẩm này không có protease để có thể thủy phân protein nên cần phải bổ sung protease vào nguyên liệu trong quá trình lên men nước mắm

Koji là chế phẩm giống nấm mốc được sản xuất đầu tiên ở Nhật Bản Chủng

mốc trong Koji thường là Aspergillus oryzae Chế phẩm Koji có chứa các protease

để thủy phân protein Trong sản xuất thực phẩm, chế phẩm Koji được ứng dụng rất nhiều như sản xuất nước tương, sản xuất rượu sake… Nó cũng được ứng dụng để sản xuất nước mắm từ bạch tuộc… Đây là 1 chế phẩm tiềm năng để sử dụng trong sản xuất nước mắm vì giá thành rẻ, dễ sử dụng

Trên cơ sở đó, đề tài: “Nghiên cứu sản xuất nước mắm từ cá ngừ theo

phương pháp lên men ngắn ngày” được nghiên cứu để góp phần khai thác hiệu

quả nguồn phụ phẩm cá ngừ, nâng cao hiệu quả kinh tế trong ngành chế biến thủy sản và cung cấp sản lượng nước mắm cần thiết cho thị trường tiêu dùng

2 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu chung của đề tài là góp phần nâng cao hiệu quả của của ngành chế biến thủy sản thông qua việc sử dụng hiệu quả nguồn phế liệu tạo ra sản phẩm có giá trị gia tăng cao, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng

Mục tiêu cụ thể của đề tài là nghiên cứu khả năng sản xuất nước mắm từ

nguồn phế phẩm cơ sẫm cá ngừ có bổ sung chế phẩm Koji từ mốc Aspergillus oryzae

3 Nội dung nghiên cứu

Để thực hiện mục tiêu nghiên cứu của đề tài, các nội dung nghiên cứu sau

được thực hiện: - Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ muối đến quá trình thủy phân protein trong quá trình lên men nước mắm từ thịt vụn cơ sẫm cá ngừ có bổ sung Koji

- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước/cá đến quá trình thủy phân protein trong quá trình lên men nước mắm từ thịt vụn cơ sẫm cá ngừ có bổ sung Koji

- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ Koji/cá đến quá trình thủy phân protein trong quá trình lên men nước mắm từ thịt vụn cơ sẫm cá ngừ có bổ sung Koji

- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân protein trong quá trình lên men nước mắm từ thịt vụn cơ sẫm cá ngừ có bổ sung Koji

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4.1 Ý nghĩa khoa học

Ý nghĩa khoa học của đề tài là: Góp phần cung cấp dữ liệu khoa học về sự ảnh hưởng của một số thông số công nghệ và một số yếu tố đến quá trình thủy phân protein trong quá trình quá trình lên men nước mắm từ thịt vụn cơ sẫm cá ngừ có bổ

sung Koji từ nấm mốc Aspergillus oryzae

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là góp phần khai thác hiệu quả nguồn phế phẩm trong quá trình chế biến thủy sản, đa dạng hóa sản phẩm Từ đó, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế trong lĩnh vực chế biến thủy sản cũng như đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về cá ngừ

1.1.1 Giới thiệu chung

Cá ngừ thuộc họ thu - ngừ (Scombridae) Giới: Animalia

Ngành: Chordata Lớp: Actinopterygi Bộ: Perciformes Họ: Scombridae Chi: Thunnus

Cá ngừ là loài cá có giá trị kinh tế cao, sinh sống ở vùng biển ấm, cách bờ độ 185km trở ra [6] Cá ngừ là loại hải sản đặc biệt thơm ngon, mắt rất bổ (cá ngừ mắt to), được chế biến thành nhiều loại món ăn ngon và tạo nguồn hàng xuất khẩu có giá trị

1.1.2 Phân loại, phân bố và thành phần hóa học của cá ngừ

Cá ngừ phân bố ở khắp các vùng biển Việt Nam, kích thước cá tương đối lớn (6 loài có kích thước từ 20-70cm, khối lượng từ 0,5-4kg Riêng hai loài cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to có kích thước lớn 70-200cm, khối lượng 1,6-64kg) Ở biển Việt Nam đã bắt gặp 8 loài thuộc 5 giống Căn cứ vào tập tính di cư có thể chia cá ngừ ở Việt Nam thành 2 nhóm nhỏ:

- Nhóm các loài có kính thước nhỏ, di cư trong phạm vi địa lý hẹp - Nhóm các loài di cư đại dương

1.1.2.1 Cá ngừ nhỏ, phân bố địa phương

Đây là các loài cá ngừ có kích cỡ nhỏ (từ 20-70cm, trọng lượng từ 0,5-4kg), có giá trị kinh tế thấp, chủ yếu tiêu thụ nội địa

Gồm các loại: cá ngừ ồ, cá ngừ chù, cá ngừ chấm, cá ngừ bò, cá ngừ sọc dưa

1.1.2.2 Cá ngừ di cư đại dương

Ngoài cá ngừ vằn, các loài khác trong nhóm này đều có kích thước lớn (từ 200cm, khối lượng từ 1,6-64kg), có giá trị kinh tế cao và có nhu cầu lớn trên thị trường thế giới Phạm vi di cư đại dương

70-Gồm các loại: cá ngừ vằn, cá ngừ vây vàng, cá ngừ mắt to

Tất cả các loài cá ngừ kể trên chủ yếu ăn cá thuộc giống cá nục (Decapterus): Mực ống (Loligo spp); cá trích (Sardinella.Spp) và cá cơm (Stolephorus spp) và cả

Cá ngừ chấm

1.1.3 Tình hình khai thác - chế biến cá ngừ ở Việt Nam

Cá ngừ Việt Nam với trữ lượng và tiềm năng khai thác lớn, hiện là mặt hàng được tiêu thụ tại nhiều quốc gia trên thế giới, giá trị kim ngạch xuất khẩu chiếm hơn 7% tổng giá trị xuất khẩu thủy sản của cả nước, đứng thứ 3 (chỉ sau tôm và cá tra) Trong thời gian tới, cơ hội cho ngành hàng này sẽ tiếp tục gia tăng khi các hiệp định thương mại tự do mới được ký kết, hứa hẹn sẽ tạo nhiều thuận lợi hơn cho ngành hàng cá ngừ Việt Nam [9]

Hiện có 8 loài cá ngừ phân bố ở các vùng biển Việt Nam, bao gồm nhóm cá ngừ đại dương và cá ngừ nhỏ ven bờ; Trữ lượng ước tính khoảng 600.000 tấn, trong đó, cá ngừ sọc dưa chiếm hơn 50%; Sản lượng khai thác cá ngừ trong 6 tháng đầu năm 2016 ước tính đạt 11.152 tấn (Bình Định, Phú Yên và Khánh Hòa là ba tỉnh khai thác lớn nhất) [9]

Theo báo cáo của Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu thủy sản Việt Nam, sáu tháng đầu năm 2016, xuất khẩu cá ngừ của Việt Nam đạt gần 225 triệu USD, giảm không đáng kể so với cùng kỳ năm 2015 (0,01%) Trong đó, các mặt hàng mã HS03 chiếm 59,8% (tăng 10,8% so với cùng kỳ 2015), bao gồm cá ngừ sống/tươi/đông lạnh/ khô; Trái lại, các mặt hàng mã HS16 giảm 12,7% so với cùng kỳ năm 2015, bao gồm cá ngừ đóng hộp, cá ngừ chế biến; Đặc biệt, mặt hàng cá ngừ đóng hộp giảm mạnh (18,4%) Từ năm 2013 đến nay, Việt Nam đã chuyển từ xuất khẩu nhiều mặt hàng cá đóng hộp sang xuất khẩu thăn cá ngừ [9]

Nếu xét về giá trị thì Mỹ và EU là hai thị trường lớn, lần lượt nhập khẩu 41% và 23%, tiếp đến là khối ASEAN 9% Cụ thể, 6 tháng đầu năm 2016, Mỹ đã nhập khẩu 92,8 triệu USD (giảm nhẹ 0,2% so với cùng kỳ năm 2015), EU nhập khẩu 50,8 triệu USD (giảm 6,6%), ASEAN 21,2 triệu USD (tăng 24,5%); Do Nhật Bản giảm nhập khẩu (10,5%), trong khi Israel nhập khẩu tăng lên (6,5%) nên hai thị trường này trở thành ngang nhau đạt trên dưới 8,6 triệu USD Tuy nhiên, nổi bật nhất vẫn là thị trường Trung Quốc, nhập khẩu tăng 108%, đạt trên 12 triệu USD [9]

1.1.4 Thực trạng về chế biến cá ngừ hiện nay

Hai sản phẩm cá ngừ chính thúc đẩy sản xuất cá ngừ: cá ngừ đóng hộp truyền

thống và sashimi/sushi cá ngừ Các sản phẩm này đã chứng tỏ sự khác biệt liên quan đến các loài được sử dụng, các yêu cầu về chất lượng và các hệ thống sản xuất Tại thị trường đồ hộp, các loài cá ngừ thịt sáng như cá ngừ vằn và cá ngừ vây vàng chiếm ưu thế, trong khi tại thị trường sushi và sashimi, phần bụng mỡ (fatty) của cá ngừ vây xanh và các loài cá ngừ thịt đỏ khác như cá ngừ mắt to được ưa chuộng Cá ngừ vây xanh là loài được ưa chuộng nhất tại thị trường sushi và sashimi, phần lớn là tại Nhật Bản Tuy nhiên, theo một xu hướng mới, thị trường cá ngừ vây xanh sẽ giảm đáng kể do người tiêu dùng Nhật Bản đang chuyển từ các mặt hàng thực phẩm truyền thống như sashimi sang các mặt hàng thực phẩm phương tây

Ngành cá ngừ đóng hộp được cung cấp nguyên liệu hoàn toàn bởi nghề khai thác cá tự nhiên Đối với việc sản xuất sushi/sashimi, các nhà nuôi cá ngừ vây xanh đang trở thành nhà cung cấp trong hai thập kỷ qua, cung cấp khoảng dưới 20% Về nhu cầu, đối với cá ngừ đóng hộp được phân phối trên toàn thế giới, liên quan đến các công ty có quy mô khác nhau, trong đó có một số công ty chế biến lớn Trong khi hội nhập cũng là một xu hướng tại thị trường sushi và sashimi, hầu hết các hoạt động thương mại tập trung tại Nhật Bản, chiếm gần 90% thương mại cá ngừ vây xanh tươi và đông lạnh toàn cầu Tuy nhiên, điều này không tính đến lượng tiêu thụ đáng kể cá ngừ vây xanh tại thị trường nội địa của Tây Ban Nha và Italy, nơi cá ngừ được ăn dưới dạng cắt miếng hay cắt khúc

Các thị trường cá ngừ đóng hộp truyền thống tại các nước phát triển đã chậm lại trong thập kỷ qua May mắn cho các nhà sản xuất, các thị trường mới tại Cận Đông và Châu Mỹ Latinh đã nổi lên và có khối lượng nhập khẩu tăng, giúp các nhà sản xuất duy trì sự tăng trưởng cả về khối lượng và giá trị trên trong hoạt động kinh doanh xuất nhập khẩu cá ngừ đóng hộp trên thế giới

Ngành cá ngừ đóng hộp vẫn là điểm đến chính cho hầu hết các loài cá được khai thác trên thế giới Thái Lan là nước xuất khẩu cá ngừ chế biến lớn nhất trên thế giới Từ năm 2000 đến năm 2011, xuất khẩu của Thái Lan tăng 119%, đây cũng là xu hướng chung của Ecuador và Tây Ban Nha Xuất khẩu cá ngừ của Indonesia và Philippines cũng tăng, mặc dù chỉ dưới 50%

Các thị trường xuất khẩu cá ngừ đóng hộp chính là Mỹ, EU, Hy Lạp, Nhật Bản và Australia Tuy nhiên, tiêu thụ trong thập kỷ qua tại EU và Mỹ rất trì trệ, chỉ tăng ở mức vừa phải tại Nhật Bản Mức tiêu thụ đang tăng lên tại các thị trường mới nổi như Châu Mỹ Latinh và Cận Đông, nơi khối lượng nhập khẩu tăng khoảng 50% trong năm năm qua

Tổ chức của ngành cá ngừ đóng hộp bao gồm các mạng lưới thương mại quốc tế phức tạp Đây là thực tiễn phổ biến trong các ngành công nghiệp của Châu Âu và Mỹ để xác định bước tiến đầu tiên ngành chế biến tại các nước đang phát triển gần các khu vực cập cảng chính và sau đó xuất khẩu các sản phẩm sơ chế cho các nhà máy tại các nước phát triển để hoàn thành quy trình cho đến khâu phân phối và tiêu thụ cuối cùng Các mạng lưới này liên quan đến việc kinh doanh các loại sản phẩm đa dạng tại nhiều quốc gia, có thể khác nhau về mức độ chế biến Thăn/phi lê cá ngừ hiện là sản phẩm chính tại thị trường này

Sự tăng trưởng trong nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm cá ngừ đóng hộp đã làm giá tại tất cả các nước đang sản xuất tăng

Chính nhu cầu của thị trường ngày càng tăng về các sản phẩm cá ngừ đã chế biến dẫn đến việc tăng sản lượng sản xuất ngành chế biến cá ngừ kéo theo đó là lượng phế phẩm của cá ngừ cũng tăng theo

Các phụ phẩm được thải ra từ sản xuất cá ngừ đóng hộp (bao gồm đầu, bộ xương, nội tạng, mang, phần thịt màu sẫm, vây bụng và da) có thể chiếm tỉ lệ rất lớn so với lượng nguyên liệu ban đầu Các số liệu báo cáo trong ngành sản xuất thịt cá ngừ cho thấy các phế phẩm, phụ phẩm chiếm khoảng 50% tổng nguyên liệu ban đầu Khi phi lê cá, sản phẩm đạt được thường chỉ chiếm khoảng 30-50% so với lượng nguyên liệu ban đầu [13]

Hình 1.1 Quy trình chế biến phi lê cá ngừ [10] [11]

Nguyện liệu

Tiếp nhận nguyên liệu

Đóng thùng Bảo quản

Xử lý sơ bộ

Rửa 1

Ngâm phụ gia

Rửa 3 Phân loại Chỉnh hình

Rửa 2 Phi lê cá

Dò kim loại Bao gói Mạ băng Cấp đông IQF

Cân

Bảo quản

Sản phẩm

Hình 1.2 Quy trình chế biến cá ngừ ngâm dầu đóng hộp[10] [12]

Bảo quản Cá ngừ

Hộp

Nhãn

Sơ chế, rửa sạch Hấp

Làm nguội

Cạo da

Xé vụn

Rót sốt Phi lê

Kiểm tra Làm sạch Rửa sạch

Cân Cắt khúc

Dịch sốt

Lau hộp Làm nguội Tiệt trùng

Đóng thùng Dán nhãn

Sản phẩm

Ngành chế biến cá ngừ đã và đang tạo ra một lượng đáng kể các phế phẩm, phụ phẩm và thịt vụn từ các thành phần như đầu, bộ xương, bụng, gan và trứng Đây là những bộ phận chứa protein chất lượng cao, axit béo omega-3, vi chất dinh dưỡng (như vitamin A, D, riboflavin, niacin) và khoáng chất (như sắt, kẽm, selen và i-ốt) [14]

Tuy nhiên, ngành cá ngừ cũng đã có những tiến bộ đáng kể trong tận dụng các phụ phẩm cho người tiêu dùng Từ lượng phế phẩm, phụ phẩm của cá ngừ, một công ty ở Thái Lan đã sản xuất khoảng 2.000 tấn dầu cá ngừ hàng năm Đây là một sản phẩm có giá trị cao dành cho con người Dầu cá ngừ tinh chế có 25÷30% là axit docosahexaenoic (DHA), và thậm chí là cả axit eicosapentanoic (EPA), chúng thường được bổ sung trong các thực phẩm phổ biến như bánh mì, sữa chua, sữa và sữa công thức cho trẻ sơ sinh [14]

Riêng đối với cá ngừ, trong thành phần cơ thịt đỏ có chứa hàm lượng axit amin histidin dễ biến đổi thành histamin khi sử dụng dễ gây dị ứng Bên cạnh đó, màu sắc của cơ thịt đỏ cá ngừ được tạo ra chủ yếu là myoglobin (Mb) và hemoglobin (Hb) Cơ thịt đỏ này dễ bị biến đổi thành màu tối do sự oxi hóa nguyên tử sắt (Fe) trong nhóm hem của protein khi tiếp xúc với oxy để hình thành dạng metMb (Mb-Fe3+) có màu nâu không mong muốn [15] Cũng chính vì thế nên cho dù phần cơ sẫm của cá ngừ có giá trị dinh dưỡng rất cao nhưng lại khó tận dụng để tạo ra các sản phẩm mang lại giá trị kinh tế cao

Bảng 1.3 Thành phần hóa học trong 100g cơ sẫm cá ngừ

Hàm lượng (g) 63,16 30,53 4,87 1,44

Tại Việt Nam sản phẩm cá ngừ chủ yếu được sơ chế bằng cách làm sạch, sau đó được thăn/phi lê và cắt khúc theo hình dạng mong muốn của khách hàng, đóng gói và bảo quản đông lạnh Các sản phẩm này phần lớn được xuất khẩu sang thị trường nước ngoài, trong đó thị trường Mỹ, EU và Nhật Bản là thị trường trọng yếu

Một số sản phẩm cá ngừ đóng hộp cũng được chế biến để xuất khẩu, còn lại số ít cá ngừ được tiêu thụ trong những nhà hàng, quán ăn, siêu thị, cửa hàng thực phẩm

Theo thống kê của Hiệp hội Chế biến và xuất khẩu Thủy sản Việt Nam quý 1/2016, xuất khẩu cá ngừ dạng thăn/phi lê đông lạnh là cao nhất, chiếm 47% tổng giá trị xuất khẩu cá ngừ, tiếp theo là cá ngừ chế biến đóng hộp 30,4% [3]

Do yêu cầu nghiêm ngặt đối với các mặt hàng khi xuất khẩu, nhất là sản phẩm thực phẩm tươi sống, nên các phần thịt cơ sẫm và các phần thị không đạt giá trị cảm quan sẽ bị loại thành phế phẩm

Những phế phẩm này có giá trị dinh dưỡng rất cao nên cần được tận dụng một cách hợp lý để tạo ra sản phẩm có giá trị kinh tế cao chứ không phải chỉ dùng để chế biến thức ăn cho gia súc như hiện nay

Với tất cả các thông tin đã trình bày ở trên ta có thể thấy rằng tình hình chế biến cá ngừ ở Việt Nam tập trung chủ yếu vào dạng phi lê và dạng đóng hộp Phụ phẩm ở cả hai dạng chế biến này đều chiếm khoảng 50% so với nguyên liệu ban đầu và phần cơ sẫm chiếm khoảng 50% trong tổng số phụ phẩm Phần cơ sẫm này có hàm lượng protein cao (30,53g/100g cơ sẫm) và chất béo dưới 5% nên có thể dùng làm nguồn đạm lên men nước mắm Hướng đi này giúp giải quyết nhu cầu nguồn đạm cho ngành sản nước mắm và nâng cao giá trị sử dụng của phế phẩm cá ngừ

Vào thời điểm ấy, nước mắm được đặt tên theo độ đạm, tiêu chí thể hiện chất lượng nước mắm Các loại nước mắm có cùng độ đạm của các nhà sản xuất khác

nhau, thông thường chất lượng sẽ không khác nhau nhiều Vì vậy người tiêu dùng khi mua nước mắm chỉ cần lựa chọn theo tiêu chí độ đạm, nước mắm có độ đạm càng cao thì càng ngon và giá càng đắt Tùy theo thu nhập của mình mà người tiêu dùng lựa chọn loại nước mắm thích hợp

Từ những năm 2008 trở lại đây, sự phát triển mạnh mẽ của phụ gia thực phẩm, ngành nước mắm đã sử dụng thêm phụ gia thực phẩm vào công thức pha chế Các phụ gia thực phẩm thông dụng thường là siêu bột ngọt (I+G fujimori), đường hóa học (Saccharin), chất bảo quản, hương nhân tạo, màu nhân tạo, …

Nguyên nhân sâu xa của việc sử dụng phụ gia thực phẩm là vì cá cơm càng ngày càng khan hiếm, giá cao dẫn đến nước mắm nguyên chất không còn nhiều và giá thành cao do đó phải sử dụng phụ gia để giảm lượng nước mắm nguyên chất nhưng không làm giảm chất lượng cảm quan

Theo Tổng cục Thống kê, mỗi năm, người Việt tiêu thụ hơn 300 triệu lít nước mắm, 75% trong số đó là nước mắm công nghiệp, số còn lại là nước mắm truyền thống Sản xuất theo lối truyền thống được ưa thích về vị giác, hợp với thói quen lâu đời và văn hóa bản xứ Song, với sản lượng thấp, giá nhỉnh hơn, nước mắm truyền thống đang chọn lọc người dùng và đi vào phân khúc ngách, dẫn tới sự thu hẹp về thị phần [17]

Theo thống kê của Công ty Nghiên cứu thị trường Nielsen, từ nay đến năm 2022, mỗi năm, ngành hàng gia vị Việt Nam vẫn duy trì tăng trưởng từ 25-32%, trong đó nước mắm sẽ là mặt hàng có mức cạnh tranh cao nhất Sức hấp dẫn của thị trường nước mắm đã và đang thu hút rất nhiều nhà đầu tư trong và ngoài nước [17]

1.2.2 Giá trị dinh dưỡng và thành phần hóa học của nước mắm Các hợp chất nitơ

Chiếm chủ yếu và quyết định giá trị dinh dưỡng của nước mắm Gồm 3 loại [16] [18]:

- Nitơ tổng số: là tổng lượng nitơ có trong nước mắm (g/l), quyết định phân hạng của nước mắm

- Nitơ amin: là tổng lượng nitơ nằm dưới dạng axit amin (g/l), quyết định giá trị dinh dưỡng của nước mắm

- Nitơ amon: càng nhiều nước mắm càng kém chất lượng Ngoài ra trong nước mắm còn chứa đầy đủ các axit amin, đặc biệt là các axit amin không thay thế: isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine, valine, và histidin Ngoài ra nước mắm còn chứa các thành phần khác như tripeptide, peptone, dipeptide [18]

Các chất khác

Các chất vô cơ: NaCl chiếm 250-280g/l và một số các chất khoáng như: S, Ca, Mg, P, I, Br

Vitamin: B1, B12, B2, PP

1.2.3 Cơ sở khoa học của ứng dụng protease trong sản xuất nước mắm

Quy trình sản xuất nước mắm được tóm tắt như sau [18]:

R – CO – NH – R’ R – COOH + R’ – NH2

Sự tham gia của enzyme trong quá trình thủy phân theo cơ chế xúc tác theo sơ đồ sau [19]:

Với E: enzyme S: cơ chất (protein) ES: hợp chất trung gian giữa enzyme và cơ chất P: sản phẩm

Sản phẩm chủ yếu của quá trình phân giải protein là axit amin và các peptide cấp thấp

Sự tạo thành và chuyển biến ES qua 3 bước [18]:

Bước 1: Enzyme kết hợp với protein tạo thành phức chất enzyme protein, bước

này xảy ra khá nhanh, liên kết không bền

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

mối liên kết đồng hóa trị tham gia vào phản ứng Khi đó trong phức chất ES đồng thời xảy ra hai quá trình là sự dịch chuyển thay đổi electron, dẫn đến sự cực hóa của mối liên kết tham gia vào phản ứng và sự biến dạng hình học của mối liên kết đồng hóa trị trong phân tử protein cũng như trong trung tâm hoạt động của enzyme, làm cho protein hoạt động, quá trình thủy phân dễ dàng hơn

Bước 3: Giai đoạn tạo thành các axit amin và peptide cấp thấp, giải phóng

enzyme Theo nghiên cứu của Beddow, ba bước tạo thành và chuyển hóa hợp chất ES tương ứng với 3 chặng đường biến đổi hợp chất nitrogen trong quá trình thủy phân cá [20]

- Pha 1 (0-25 ngày): Có sự gia tăng thể tích của phần chất lỏng nổi ở trên bề mặt sản phẩm và protein hòa tan

- Pha 2 (80-120 ngày): Mô tế bào bị phá vỡ, protein của tế bào trở nên tiếp xúc với enzyme, sản phẩm của quá trình tự phân protein được phóng thích Hầu như tất cả mô tế bào đều bị phân hủy và biến mất sau 120-140 ngày

- Pha 3 (140-200 ngày): Enzyme phóng thích và tấn công vào các phần protein hòa tan

Đây là nguyên nhân làm thay đổi hợp chất nitơ Ngoài ra đường, chất béo cũng bị phân giải thành rượu và các axit hữu cơ

1.2.4 Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế biến nước mắm 1.2.4.1 Nhiệt độ

Nhiệt độ tăng vận tốc phản ứng tăng, đến một nhiệt độ nào đó sẽ không tăng nữa và có thể giảm xuống do nhiệt độ cao làm cho serin-protease mất hoạt tính Dẫn đến quá trình thủy phân bị đình trệ [18]

- Nhiệt độ 30-47oC thích hợp cho quá trình chế biến chượp - Nhiệt độ 70oC trở lên hầu hết các hệ enzyme trong cá mất hoạt tính Các nghiên cứu về lên men nước mắm trước đây thường sử dụng nhiệt độ trong khoảng 30-45oC để lên men nước mắm vì 2 lý do sau:

- Nhiệt độ phù hợp cho quá trình chế biến chượp - Có thể tiếp nhiệt bằng cách phơi nắng (không cần đến máy móc, năng lượng để tiếp nhiệt)

Jin-Jin Jiang đã nghiên cứu sự thay đổi các thành phần hóa học, vi sinh vật và tính chất cảm quan của nước mắm truyền thống Trung Quốc Yu-lu khi lên men trong phòng thí nghiệm Nước mắm lên men từ cá cơm có bổ sung 30% muối (muối/cá, w/w) ở 30±5oC trong 180 ngày, sau đó tiếp tục lên men ở 50o

C trong 7 ngày Kết quả là hàm lượng nitơ tổng, nitơ formol, các peptide hòa tan TCA (trichloroacetic acid), axit titratable đều tăng theo thời gian lên men Glutamic, lysine, leucine và valine là các axit amin chiếm tỉ lệ cao nhất trong nước mắm Yu-lu [21]

J Yongsawatdigul đã nghiên cứu một phương pháp lên men nước mắm mới, phương pháp này giảm thời gian lên men xuống chỉ còn 4 tháng nhưng vẫn không ảnh hưởng đến chất lượng của nước mắm Nước mắm lên men từ cá cơm, các mẫu

được bổ sung từng loại vi sinh vật riêng biệt (Virgibacillus sp SK33, Virgibacillus sp SK37 và Staphylococcus sp SK1-1-5) Sau đó, bổ sung 0,25% Alcalase rồi lên

men ở 60oC trong 2 giờ Tiếp tục bổ sung 0,5% Flavourzyme và lên men ở 50oC trong 4 giờ Tiếp theo, các hỗn hợp được bổ sung muối với hàm lượng là 25% và tiếp tục lên men ở 35oC trong 4 tháng Kết quả cho thấy hàm lượng α-amino có

trong các mẫu thí nghiệm đều cao hơn hàm lượng α-amino có trong mẫu đối chứng

(không bổ sung vi sinh vật: Virgibacillus sp SK33, Virgibacillus sp SK37 và Staphylococcus sp SK1-1-5) Mẫu bổ sung Staphylococcus sp SK1-1-5 là mẫu có

hàm lượng α-amino cao nhất (733,37 ± 13,89 mM) Thành phần axit amin của các mẫu thí nghiệm đều tương tự như thành phần axit amin của sản phẩm thương mại lên men trong 12 tháng (các axit amin chiếm tỉ lệ cao nhất là glutamic, aspartic và lysine) Dùng GC-MS để phân tích các hợp chất bay hơi thì thấy các hợp chất bay hơi có trong các mẫu thí nghiệm và mẫu nước mắm thương mại lên men trong 12 tháng đều tương tự như nhau [22]

Qua các nghiên cứu trên chúng ta có thể thấy việc chọn nhiệt độ lên men nước mắm phụ thuộc vào hệ protease và hệ vi sinh vật chính dùng để phân giải protein có trong hỗn hợp lên men nước mắm

1.2.4.2 pH

Mỗi hệ enzyme có pH tối thích khác nhau, vì vậy phải xem loại enzyme nào nhiều nhất và đóng vai trò chủ yếu nhất trong quá trình sản xuất nước mắm để tạo pH thích hợp cho enzyme đó hoạt động Qua thực nghiệm cho thấy pH môi trường tự nhiên từ 5,5-6,5 enzyme tripsin và pepsin hoạt động được, đồng thời ở pH này có tác dụng ức chế một phần vi khuẩn gây thối Vì vậy ở môi trường tự nhiên có pH thích hợp cho quá trình sản xuất nước mắm hơn [18]

- Nồng độ muối thấp có tác dụng thúc đẩy quá trình thủy phân protein nhanh hơn, chượp mau chín

- Nồng độ muối quá cao có tác dụng ức chế làm mất hoạt tính của enzyme, quá trình thủy phân chậm lại, thời gian thủy phân kéo dài (protein bị kết tủa bởi muối trung tính bão hòa)

Để chế biến chượp nhanh cần xác định lượng muối cho vào trong chượp là bao nhiêu và lượng muối này phải thõa mãn 2 điều kiện [18]:

- Không mặn quá để tránh ức chế hoạt động của enzyme - Không nhạt quá để có đủ khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây thối

Thường lượng muối cho vào khoảng 20-25% so với khối lượng cá Nên thực hiện phương pháp cho muối nhiều lần và cần phải xác định số lần cho muối, tỉ lệ muối của mỗi lần và khoảng cách giữa các lần cho muối để không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất nước mắm

1.2.4.4 Phương pháp xử lý nguyên liệu trước lên men

Muốn phản ứng xảy ra nhanh phải có sự tiếp xúc tốt giữa enzyme và cơ chất Các enzyme trong cá tập trung nhiều ở nội tạng, nên để tăng tốc độ thủy phân người ta tìm cách tăng diện tích tiếp xúc giữa enzyme và thịt cá Có thể dùng các biện pháp sau [18]:

- Phương pháp xay nhỏ cá: + Xay nhỏ cá diện tích tiếp xúc sẽ lớn nhưng protein dễ bị biến tính do tác dụng cơ học

+ Enzyme phân tán nhưng phân tán rất rộng ra môi trường nước làm cho nồng độ enzyme loãng ra Khi chượp chín đem kéo rút sẽ gặp hiện tượng tắt lù

- Phương pháp đập dập: Cá đập dập sẽ giữ được hình dạng ban đầu, cơ thịt bên trong bị mềm ra, tổ chức cơ thịt lỏng lẻo giúp enzyme dễ ngấm vào trong thịt Cá đập dập xương cá không bị vỡ vụn, khi chượp chín kéo rút dễ dàng

- Phương pháp cắt khúc: thịt cá vẫn còn chắc nên enzyme khó ngấm vào hơn phương pháp đập dập, protein ở mặt ngoài dễ bị biến tính do tiếp xúc với dung dịch có nồng độ muối cao

Như vậy để tăng diện tích tiếp xúc sử dụng phương pháp đập dập kết hợp với đánh khuấy chượp là tốt nhất

1.2.5 Các phương pháp chế biến nước mắm

Có nhiều phương pháp chế biến nước mắm nhưng ở đây tôi chỉ trình bày 2 phương pháp chế biến nước mắm: phương pháp chế biến nước mắm cổ truyền và phương pháp có bổ sung enzyme

Hình 1.3 Quy trình sản xuất nước mắm truyền thống [51]

Xương, thịt chưa thoái hóa

Ủ Dịch cá

Lên men

Chượp chín

Phối trộn Lên men nhiều lần

Bã sau chiết rút Lên men lần 2

Dịch nước mắm

Sản phẩm Nước muối,

nước biển

Dịch nước mắm

Bã

Phương pháp chế biến nước mắm cổ truyền

Có 3 phương pháp chế biến chượp cổ truyền [10] - Phương pháp đánh khuấy:

+ Cho muối nhiều lần + Cho nước lã

+ Đánh khuấy liên tục - Phương pháp gài nén: + Cho muối một lần hoặc nhiều lần + Không cho nước lã

+ Gài nén và không đánh khuấy - Phương pháp hỗn hợp:

+ Kết hợp giữa 2 phương pháp gài nén và đánh khuấy + Lúc đầu thực hiện phương pháp gài nén

+ Sau đó thực hiện phương pháp đánh khuấy Sản xuất nước mắm theo phương pháp truyền thống tức là chỉ có cá và muối được ủ trong chượp trong thùng hoặc lu, vại, chỉ sử dụng hệ enzyme protease có trong ruột cá, trong quá trình ủ chượp có thể có thêm phương pháp đánh đảo hoặc phơi nắng Do đó đòi hỏi thời gian ủ chượp kéo dài, hiệu suất thu hồi đạm chưa cao, người sản xuất phải có kinh nghiệm trong chế biến Tuy nhiên, sản xuất nước mắm theo phương pháp truyền thống cho sản phẩm có mùi hương rất đặc trưng và nhất là an toàn cho người tiêu dùng [10]

Phương pháp có bổ sung enzyme

Sử dụng protease để thủy phân protein cá thành dịch axit amin Nguyên liệu được xay nhỏ, sau đó trộn đều với chế phẩm protease để thủy phân, tùy nguồn protease mà điều chỉnh pH, nhiệt độ và thời gian thủy phân thích hợp Kết thúc quá trình này đem hỗn hợp lọc trong, điều chỉnh độ muối, màu, mùi cho thích hợp rồi pha chế thành các loại nước mắm thành phẩm Phương pháp này có thời gian chế biến ngắn (khoảng 30 ngày), hàm lượng đạm tổng số khá cao, tuy nhiên về hương vị thơm ngon đặc trưng thì kém hơn nước mắm sản xuất theo phương pháp cổ truyền Người ta có thể khắc phục bằng cách pha trộn với nước mắm sản xuất theo

phương pháp cổ truyền hoặc cho chạy qua chượp tốt để lấy hương vị nước mắm [23]

Có rất nhiều nghiên cứu về ứng dụng protease vào quá trình thủy phân nước mắm như:

Nguyễn Lân Dũng và cộng sự (1967) đã ứng dụng protease từ nấm mốc

Aspergillus oryzae từ 1÷3 ngày ở nhiệt độ 55oC, kết quả cho thấy bã xương lắng xuống, nước cốt ở trên trong, tuy nhiên hương vị không bằng nước mắm truyền thống [24]

Nguyễn Ngọc Lân (1995) đã sử dụng protease để sản xuất nước mắm tại Công ty thủy sản Nghệ An, cho thấy rút ngắn thời gian chế biến từ 6÷8 tháng xuống còn 2 tháng, hiệu suất thu hồi đạm tăng 8÷12% [25]

Nguyễn Bài (1996) đã nghiên cứu sản xuất nước mắm ngắn ngày bằng protease giúp cho việc sản xuất nước mắm được cải thiện về thời gian sản xuất [26] Trần Công Hòa đã “Nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme bromelain và nồng độ muối đến quá trình sản xuất nước mắm”, kết quả sau 6 tháng, hàm lượng nitơ tổng số trong mẫu bổ sung enzyme bromelain đạt 25,19g/l, nitơ amin đạt 16,49g/l và nitơ NH3 đạt 3,84g/l [27]

Nguyễn Bài và Nguyễn Thị Dự đã nghiên cứu đề tài “Sản xuất nước mắm ngắn ngày bằng enzyme protease”, kết quả là rút ngắn thời gian sản xuất xuống còn 2 tháng, độ đạm tăng 8,3% đến 20,8% so với mẫu đối chứng [28]

Ravipim Chaveesuk đã nghiên cứu khả năng rút ngắn thời gian lên men nước mắm từ cá trích bằng cách bổ sung trypsin và chymotrypsin (0,3%, w/w) ở các tỉ lệ khác nhau (100:0, 50:50 và 0:100) Sau 2 tháng lên men thu được nước mắm có hàm lượng nitơ tổng, hàm lượng axit amin tự do và hàm lượng axit amin cao hơn so với nước mắm không bổ sung enzyme (P <0,05) Kết quả cho thấy tỉ lệ bổ sung enzyme thích hợp nhất của hỗn hợp tryspin và chrymotrypsin là 50:50 và 0:100 Khi so sánh các tính chất cảm quan của các mẫu thí nghiệm với Nampla (một loại nước mắm Thái Lan) thì thấy mẫu thí nghiệm có màu nhạt hơn và người thử thích nước mắm màu nhạt hơn [29]

Hình 1.4 Quy trình sản xuất nước mắm công nghiệp [52]

WeiXu đã nghiên cứu lên men nước mắm từ các phế phẩm của ngành chế biến mực bằng ba cách: tự thủy phân, bổ sung flavourzyme và bổ sung Koji đậu tương Tất cả các thí nghiệm đều được thực hiện ở nồng độ muối thấp (8.5% ÷ 9.5%) Kết quả cho thấy hàm lượng các hợp chất có chứa nitơ đều tăng lên theo thời gian trong

Nguyên liệu

Lọc Kiểm tra, định lượng Dịch xanthane

Nấu cao – khuấy đảo

Làm nguội

Điều chỉnh pH

Rót chai Thanh trùng

suốt quá trình lên men các mẫu thí nghiệm Khi phân tích hàm lượng các axit amin của các mẫu nước mắm thì thấy cả ba mẫu nước mắm đều có hàm lượng glutamic là cao nhất Sau khi phân tích cảm quan của tất cả các mẫu nước mắm thì kết quả là không có bất kì mẫu nào có hương vị đặc biệt mạnh hoặc khó chịu [30]

Asbjorn Gildberg đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung vi khuẩn axit

lactic halophilic (Tetragenococcus halophilus) vào quá trình lên men nước mắm từ cá trích cơm (Sprattus sprattus) bắt ở Biển Bắc ở các nồng độ muối khác nhau Kết quả cho thấy các mẫu có bổ sung T halophilusand 1% glucose ở nồng độ muối thấp

thì có một số axit lactic hoạt động, nhưng không thể kết luận được các axit lactic này có đóng góp vào việc bảo quản nước mắm hay không So sánh các tính chất cảm quan của mẫu nước mắm sau khi bảo quản 9 tháng với nước mắm thương phẩm Thái Lan cấp 1 (Nam pla) thì thấy một số mẫu nước mắm có chất lượng chấp nhận được, nhưng nhìn chung thì tất cả các mẫu thí nghiệm đều bị đánh giá thấp hơn Có thể cải thiện khả năng thủy phân protein và tăng hương vị nước mắm bằng

cách bổ sung thêm một số enzyme thủy phân và hỗn hợp vi khuẩn halophilic được

phân lập từ nước mắm chất lượng tốt [31]

1.3 Tổng quan về Koji 1.3.1 Lịch sử phát triển Koji

Người nghiên cứu thành công và phát hiện ra Koji đầu tiên đó là Jokichi

Takamine (1854-1922), ông là người nghiên cứu sớm nhất loại nấm Aspergillus oryzae Vào thời đó để đường hóa tinh bột lúa mì và ngô ở phương Tây người ta

dùng mầm đại mạch (malt) Trong khi đó ở Nhật người ta dùng loại nấm sợi mà ta gọi là mốc tương, cơm đã cho mọc loại mốc này ở Nhật gọi là Koji, hoạt tính enzyme trong koji cao hơn nhiều so với trong mầm đại mạch Hiện nay, nấm sợi

Aspergillus oryzae đã được chọn lọc để có các chủng có hoạt tính rất cao Koji được sản xuất ra dưới dạng bánh thì gọi là mocha-koji, còn dưới dạng hạt thì gọi là bara-koji, quá trình sản xuất ra koji gọi là sei-koji Nấm này còn được dùng ở Nhật Bản để sản xuất tương Nhật từ đậu tương, dạng đặc gọi là miso (soybean paste), dạng loãng gọi là shoyu (soy sauce), còn trong sản xuất rượu sake thì quan trọng nhất là

khâu sản xuất Koji, thứ nhì là chuẩn bị giống nấm men rượu (moto), thứ ba mới là

lên men (tsukuri) Theo phương pháp truyền thống thì mốc được sản xuất trên gạo hấp chín theo tỉ lệ 96% gạo và 4% tro của một số lá cây như camellia, zalkova,…nuôi cấy ở 34-36oC trong 7 ngày, loại Koji này được gọi là tane-koji

[24]

1.3.2 Bản chất của Koji

Koji là một trong những thành phần quan trọng nhất được coi là giống khởi động để sản xuất một số thực phẩm lên men truyền thống của Nhật Bản Koji có chứa một hệ các enzyme thủy phân được tạo thành trong nấm mốc sinh trưởng trên các cơ chất chứa tinh bột Các enzyme thủy phân này bao gồm glucoamylase, amyloase, protease để thủy phân tinh bột và protein thành các chất có trọng lượng phân tử thấp Tùy thuộc vào sản phẩm cuối cùng cần thu được là gì mà người ta sản xuất ra các chủng nấm mốc khác nhau được sử dụng để sản xuất Koji

như: Aspegillus oryzae, Aspergillus awamoki, Aspergillus niger, Aspergillus kawchi… [24]

Mốc Aspergillus oryzae là nấm mốc được sử dụng để sản xuất Koji rộng rãi

nhất và nó được xem như là một chế phẩm protease thô

Aspergillus oryzae có thể tổng hợp nhiều enzyme khác nhau nhưng chủ yếu là

amylase và protease Đây là một loại nấm mốc được coi là có khả năng sinh tổng hợp mạnh mẽ protease ngoại bào nhất, tuy nhiên lượng protease được sinh tổng hợp còn phụ thuộc vào chủng vi sinh vật, thành phần môi trường, điều kiện nuôi cấy và thời gian nuôi cấy [32] [33]

1.3.3 Ứng dụng Koji vào công nghệ lên men

Motoharu Uchida đã nghiên cứu ảnh hưởng của Koji và vi khuẩn axit lactic,

Tetragenococcus halophilus lên quá trình lên men nước mắm từ cá chép bạc Trung

Quốc Việc sử dụng Koji làm tăng hàm lượng các hợp chất chứa nitơ và nhất là hàm lượng axit amin của nước mắm Ở giai đoạn khởi đầu của tất cả các bể lên men đều

cho thấy vi khuẩn T halophilus chiếm ưu thế nhất Người ta cho rằng T halophilus

đóng một vai trò quan trọng trong quá trình lên men thành công nước mắm từ cá chép bạc Mẫu đã được đánh giá cảm quan bằng việc thực hiện thí nghiệm cảm

quan với các người thử đến từ Nhật Bản và Trung Quốc và kết quả cho thấy người thử vẫn chấp nhận mẫu nước mắm lên men từ cá chép bạc bằng Koji [34]

Kaoru Indoh đã nghiên cứu một phương pháp lên men mới để cải thiện hương vị của nước mắm đó chính là phương pháp lên men nước mắm từ cá hồi với Koji gluten lúa mì, vi khuẩn axit lactic và nấm men Trong 3 tháng đầu lên men, hàm lượng nitơ, axit lactic và ethanol trong nước mắm tăng lên liên tục Họ đã nghiên cứu thành phần hóa học và tính chất cảm quan của nước mắm được lên men 3 tháng này và so sánh với nước mắm từ cá hồi được lên men tương tự với Koji đậu nành Nước mắm được lên men bằng Koji gluten lúa mì có màu rất nhạt và có hàm lượng axit amin tự do cao hơn, đặc biệt là axit glutamic Các peptide bao gồm chủ yếu là Glx, Asx và Pro so với Asx, Glx, và Gly trong nước mắm lên men bằng Koji đậu nành Đánh giá cảm quan cho thấy rằng nước mắm lên men bằng Koji gluten lúa mì có vị umami mạnh và hương vị tốt hơn so với nước mắm lên men bằng Koji đậu nành [35]

Anupam Giri đã nghiên cứu và so sánh giữa lên men nước mắm từ bột cá và lên men nước chấm từ bột đậu nành bằng bốn sản phẩm Koji thương mại trên thị trường (SP-01, NY, M1, và “for kome miso”) Kết quả cho thấy hàm lượng đạm ở mẫu lên men từ bột cá (22,7-24,1%) cao hơn nhiều so với mẫu lên men từ bột đậu nành (8,2-12,8%) Các axit amin tự do, oligopeptide, axit hữu cơ, hàm lượng khoáng chất, và điểm cảm quan của mẫu lên men từ bột cá đều cao hơn so với mẫu lên men từ bột đậu nành Đánh giá cảm quan của các mẫu cho thấy việc dùng các mẫu Koji khác nhau để lên men bột cá ít có tác động đến việc tạo hương vị cho nước mắm lên men từ bột cá Tuy nhiên, về mặt dinh dưỡng thì nước mắm lên men từ bột cá tạp đã cho thấy giá trị thương mại và tiềm năng cho các công ty chế biến thực phẩm [36]