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

TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN LÊ THỊ THU THƢƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG ENZYME PROTEX 51FP VÀ NƢỚC ĐẾN HÀM LƢỢNG ĐẠM TRONG NƢỚC MẮM TỪ ĐẦU TÔM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN THỊ MỸ HƢƠNG Khánh Hòa, tháng 6/2015 i LỜI CẢM ƠN Sau hơn 3 tháng nghiên cứu và thực tập tại phòng thí nghiệm, đến nay, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Trong quá trình học tập và nghiên cứu để thực hiện đề tài tốt nghiệp, em đã nhận đƣợc sự quan tâm tận tình của quý thầy cô hƣớng dẫn khoa học, Khoa Công nghệ Thực phẩm và các cá nhân trong trƣờng đã giúp em hoàn thành báo cáo này. Đặc biệt, em xin chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc tới sự hƣớng dẫn của cô TS.Nguyễn Thị Mỹ Hƣơng đã hết lòng chỉ bảo, tạo điều kiện và hƣớng dẫn tận tình, thƣờng xuyên theo dõi quá trình thực hiện đề tài. Ngoài ra, em xin cảm ơn các thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm đã hết sức tạo điều kiện cho em để hoàn thành nhanh chóng đề tài. Xin chân thành cám ơn Ban Giám hiệu, Khoa Công nghệ Thực phẩm Trƣờng Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện cho em thuận lợi trong quá trình học tập, nghiên cứu đề tài. Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các bạn cùng nhóm làm đề tài đã góp ý giúp đỡ truyền đạt cách làm để mình hoàn thành tốt đề tài. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến tất cả những ngƣời thân trong gia đình đã hết lòng động viên, tạo điều kiện và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ hoàn thành đồ án này. Trong quá trình nghiên cứu và tiến hành thực hiện đề tài cũng nhƣ quá trình hoàn thành báo cáo, do kinh nghiệm thực tiễn, vốn kiến thức khoa học chƣa sâu nên khả năng lập luận còn nhiều thiếu sót. Mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để bài báo cáo đƣợc hoàn thiện. Nha Trang, tháng 6 năm 2015 Ngƣời thực hiện LÊ THỊ THU THƢƠNG ii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... i MỤC LỤC .............................................................................................................. ii DANH SÁCH HÌNH VẼ ......................................................................................... v DANH SÁCH BẢNG BIỂU ................................................................................... vi DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................... vii LỜI MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................. 3 1.1.Tổng quan về tôm và phế liệu của tôm. .......................................................... 3 1.1.1 Tổng quan về tôm. ................................................................................... 3 1.1.1.1 Sản lƣợng khai thác và nuôi tôm ở Việt Nam. .................................... 3 1.1.1.2 Tình hình chế biến xuất khẩu tôm ở Việt Nam .................................. 5 1.1.2.Phế liệu tôm. ............................................................................................ 7 1.1.2.1 Giới thiệu chung về phế liệu tôm. ...................................................... 7 1.1.2.2.Thành phần hóa học của phế liệu tôm. ............................................... 9 1.1.2.3. Các phƣơng pháp bảo quản phế liệu tôm. ........................................ 10 1.1.2.4. Các hƣớng tận dụng phế liệu tôm. ................................................... 12 1.2 Tổng quan về nƣớc mắm .............................................................................. 14 1.2.1. Tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc mắm (TCVN 5107 – 2003) ....................... 14 1.2.2. Các loại nƣớc mắm................................................................................ 16 1.2.2.1. Nƣớc mắm truyền thống.................................................................. 16 1.2.2.2. Nƣớc mắm ngắn ngày. .................................................................... 18 1.2.3.Sự thủy phân protein trong quá trình sản xuất nƣớc mắm. ...................... 18 1.2.4.Enzyme tham gia trong quá trình sản xuất nƣớc mắm. ........................... 18 1.2.4.1. Giới thiệu chung về enzyme protease. ............................................. 18 1.2.4.2. Protease từ vi sinh vật. .................................................................... 20 1.2.4.3. Cơ chế tác dụng của enzyme ........................................................... 22 iii 1.2.5. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình thủy phân protein bằng enzyme protease........................................................................................................... 23 1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về sản xuất nƣớc mắm. ............. 27 1.3.1. Tình hình sản xuất nƣớc mắm trên thế giới. ........................................... 27 1.3.2.Tình hình sản xuất nƣớc mắm trong nƣớc. ............................................. 29 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 31 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu. .................................................................................. 31 2.1.1 Nguyên liệu đầu tôm thẻ chân trắng. ...................................................... 31 2.1.2. Enzyme. ................................................................................................ 31 2.1.3.Muối. ..................................................................................................... 32 2.1.4.Chƣợp chín cá cơm. ............................................................................... 32 2.2.Phƣơng pháp nghiên cứu. ............................................................................. 32 2.2.1. Xác định thành phần hóa học của đầu tôm thẻ chân trắng. ..................... 32 2.2.2. Bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của việc bổ sung Enzyme Protex 51FP và nƣớc đến chất lƣợng của nƣớc mắm từ đầu tôm.......................................... 33 2.2.3. Đánh giá chất lƣợng sản phẩm nƣớc mắm. ........................................... 35 2.3. Phƣơng pháp phân tích. .............................................................................. 36 2.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu. .......................................................................... 36 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 37 3.1. Kết quả xác định thành phần hóa học đầu tôm thẻ chân trắng. .................... 37 3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng đạm của nƣớc mắm từ đầu tôm................................................................. 37 3.2.1. Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng đạm của nƣớc mắm từ đầu tôm. .................................................................................... 37 3.2.1.1 Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng nitơ tổng số của nƣớc mắm. ................................................................................ 37 3.2.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng nitơ axit amin của nƣớc mắm. ....................................................................................... 39 iv 3.2.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng nitơ amoniac của nƣớc mắm................................................................................... 41 3.3. Kết quả xác định tỉ lệ enzyme Protex 51FP thích hợp và tỉ lệ nƣớc thích hợp. ....... 42 3.3.1. Hàm lƣợng đạm của nƣớc mắm sau 60 ngày lên men. .......................... 42 3.3.1.1. Hàm lƣợng nitơ tổng số .................................................................. 42 3.3.1.2. Hàm lƣợng nitơ axit amin .............................................................. 44 3.3.1.3. Hàm lƣợng nitơ amoniac. ............................................................... 46 3.4. Đánh giá chất lƣợng của nƣớc mắm có bổ sung enzyme Protex 51FP 0,2% với tỉ lệ nƣớc 30%. .................................................................................... 47 3.4.1. Chỉ tiêu cảm quan của nƣớc mắm. ........................................................ 47 3.4.2. Chỉ tiêu hóa học của nƣớc mắm. ........................................................... 48 3.4.3. Chỉ tiêu vi sinh của nƣớc mắm. ............................................................. 49 3.4.5. Thành phần axit amin của nƣớc mắm. ................................................... 49 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ............................................... 51 4.1. Kết luận. ...................................................................................................... 51 4.2. Đề xuất ý kiến. ........................................................................................... 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 52 PHỤ LỤC.............................................................................................................. 55 v DANH SÁCH HÌNH VẼ Trang Hình1.1. Sơ đồ quy trình tổng quát công nghệ sản xuất nƣớc mắm ........................ 17 truyền thống. ......................................................................................................... 17 Hình 2.1: Đầu tôm thƣờng .................................................................................... 31 Hình 2.2: Đầu tôm đã xay ...................................................................................... 31 Hình 2.3. Sơ đồ xác định thành phần hóa học của đầu tôm. ................................ 32 Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của tỉ lệ Enzyme Protex 51FP và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng đạm của nƣớc mắm từ đầu tôm. ..................................... 34 Hình 3.1: Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng nitơ tổng số của nƣớc mắm. .................................................................................................. 38 Hình 3.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng nitơ axit amin của nƣớc mắm. ............................................................................................. 39 Hình 3.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng nitơ amoniac của nƣớc mắm theo ................................................................................. 41 Hình 3.4. Hàm lƣợng nitơ tổng số của sản phẩm nƣớc mắm sau 60 ngày. .............. 42 Hình 3.5. Hàm lƣợng nitơ axit amin trong nƣớc mắm sau 60 ngày. ....................... 44 Hình 3.6.Hàm lƣợng nitơ amoniac của sản phẩm nƣớc mắm sau 60 ngày. ............. 46 Hình 3.8. Nƣớc mắm có bổ sung enzyme Protex 51FP 0,2% với tỉ lệ nƣớc 30%. ............ 48 vi DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Sản lƣợng thủy sản Việt Nam năm 2013/2014 (nghìn tấn) ....................... 5 Bảng 1.2 Tình hình xuất khẩu tôm sang các thị trƣờng ........................................... 7 Bảng 1.3. Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm thẻ chân trắng . ....................... 10 Bảng 1.4 Yêu cầu cảm quan của nƣớc mắm .......................................................... 15 Bảng 1.5 Các chỉ tiêu hóa học của nƣớc mắm ....................................................... 15 Bảng 1.6 Các chỉ tiêu vi sinh vật của nƣớc mắm ................................................... 16 Bảng 3.1. Thành phần hóa học của đầu tôm .......................................................... 37 Bảng 3.2. Chỉ tiêu cảm quan của nƣớc mắm. ......................................................... 47 Bảng 3.3. Chỉ tiêu hóa học của nƣớc mắm. ............................................................ 48 Bảng 3.4.Chỉ tiêu vi sinh của nƣớc mắm................................................................ 49 Bảng 3.5. Thành phần acid amin của nƣớc mắm. ................................................... 50 vii DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Muối/NL Tỷ lệ muối trên nguyên liệu Stt Số thứ tự H Giờ TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam NTS Đạm tổng số Naa Đạm acid amin NH3 Đạm amoniac g Gam Kg Kilogam l Lít N Niuton ĐTB Điểm trung bình 1 LỜI MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết đề tài. Ở nƣớc ta, chế biến thủy sản là ngành mũi nhọn. Hằng năm, sản lƣợng khai thác, chế biến là rất lớn. Đi kèm theo đó, lƣợng chất thải rắn thải ra môi trƣờng là rất đáng kể, đó là những nguyên nhân hàng đầu gây ô nhiễm môi trƣờng. Vì vậy việc tận thu các chất thải, phế liệu từ các nhà máy thủy sản để sản xuất ra các sản phẩm có giá trị ứng dụng cao, góp phần tạo ra giá trị kinh tế cho doanh nghiệp, đất nƣớc, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng là điều cần thiết. Sản xuất nƣớc mắm là một thế mạnh của ngành thủy sản nƣớc ta. Nghề làm nƣớc mắm của nƣớc ta hiện nay đa phần vẫn còn theo phƣơng pháp truyền thống có nhƣợc điểm là thời gian dài thƣờng từ 6-12 tháng vì vậy cần rút ngắn thời gian sản xuất nƣớc mắm bằng việc bổ sung thêm enzyme thƣơng mại. Trong quá trình sản xuất nƣớc mắm, vấn đề cần quan tâm đó là làm thế nào để nâng cao hiệu quả sản xuất nhƣng vẫn đảm bảo đƣợc chất lƣợng của sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu của ngƣời tiêu dùng. Ngày nay, việc ứng dụng enzyme protease trong sản xuất nƣớc mắm đang đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm. Bởi enzyme protease là chất xúc tác sinh học, đóng vai trò quan trọng trong quá trình thủy phân protein, làm thúc đẩy nhanh quá trình thủy phân, rút ngắn thời gian sản xuất, tăng độ đạm của nƣớc mắm. Từ những vấn đề cấp thiết trên em thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng của việc bổ sung enzyme Protex 51FP và nƣớc đến hàm lƣợng đạm của nƣớc mắm từ đầu tôm”. 2. Mục tiêu của đề tài. Xác định đƣợc ảnh hƣởng của việc bổ sung enzyme Protex 51FP và nƣớc đến hàm lƣợng đạm của nƣớc mắm từ đầu tôm. Xác định tỉ lệ enzyme Protex 51FP thích hợp và tỉ lệ nƣớc thích hợp cho việc sản xuất nƣớc mắm từ đầu tôm. 2 3. Ý nghĩa khoa học. Kết quả nghiên cứu sẽ góp thêm các dẫn liệu khoa học có giá trị tham khảo cho cán bộ khoa học kỹ thuật, các nhà sản xuất kinh doanh và sinh viên ngành chế biến thủy sản về nghiên cứu ảnh hƣởng của việc bổ sung enzyme Protex 51FP và nƣớc đến hàm lƣợng đạm của nƣớc mắm từ đầu tôm. 4. Ý nghĩa thực tiễn. Kết quả của đề tài sẽ mở ra 1 hƣớng mới cho các nhà máy chế biến tôm, cơ sở sản xuất nƣớc mắm về việc tận dụng phế liệu đầu tôm và điều này sẽ mang lại lợi ích thiết thực về mặt kinh tế. Thành công của đề tài góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phế liệu đầu tôm trong quá trình chế biến tôm. Điều này không những tạo cơ hội phát triển sản xuất, đa dạng hóa mặt hàng và tăng giá trị cho nguyên liệu mà còn góp phần thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ ngành sản xuất kinh doanh thực phẩm nói riêng và thúc đẩy nền kinh tế đất nƣớc nói chung. Tận dụng nguồn phế liệu qua đó góp phần bảo vệ môi trƣờng. 5. Nội dung đề tài. -Xác định thành phần hóa học của đầu tôm. -Nghiên cứu ảnh hƣởng của việc bổ sung enzyme Protex 51FP và nƣớc đến hàm lƣợng đạm của nƣớc mắm từ đầu tôm. -Xác định tỉ lệ enzyme Protex 51FP thích hợp và tỉ lệ nƣớc thích hợp. -Đánh giá chất lƣợng nƣớc mắm từ đầu tôm với tỉ lệ enzyme Protex 51FP và nƣớc thích hợp. 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan về tôm và phế liệu của tôm. 1.1.1 Tổng quan về tôm. 1.1.1.1 Sản lượng khai thác và nuôi tôm ở Việt Nam. Việt Nam nằm bên bờ Tây của Biển Đông, là một biển lớn của Thái Bình Dƣơng, có diện tích khoảng 3.448.000 km2, có bờ biển dài 3260 km. Vùng nội thuỷ và lãnh hải rộng 226.000km2, vùng biển đặc quyền kinh tế rộng hơn 1 triệu km2 với hơn 4.000 hòn đảo, tạo nên 12 vịnh, đầm phá với tổng diện tích 1.160km2 đƣợc che chắn tốt dễ trú đậu tàu thuyền. Biển Việt Nam có tính đa dạng sinh học khá cao, cũng là nơi phát sinh và phát tán của nhiều nhóm sinh vật biển vùng nhiệt đới Ấn Độ - Thái Bình Dƣơng với chừng 11.000 loài sinh vật đã đƣợc phát hiện.[37]. Nƣớc ta với hệ thống sông ngòi dày đặc và có đƣờng biển dài rất thuận lợi phát triển hoạt động khai thác với mức tăng bình quân là 9,07%/năm. Với chủ trƣơng thúc đẩy phát triển của chính phủ, hoạt động nuôi trồng thủy sản đã có những bƣớc phát triển mạnh, sản lƣợng liên tục tăng cao trong các năm qua, bình quân đạt 12,77%/năm, đóng góp đáng kể vào tăng trƣởng tổng sản lƣợng thủy sản của cả nƣớc.Trong đó, giáp xác là nguồn nguyên liệu dồi dào, chiếm 30 – 35% tổng sản lƣợng nguyên liệu thủy sản Việt Nam [34]. Tôm là nguồn thủy sản dồi dào và có giá trị kinh tế cao nhƣng việc khai thác, đánh bắt phụ thuộc rất lớn vào điều kiện tự nhiên và mang tính mùa vụ vì vậy ngoài đánh bắt tự nhiên ngƣời ta còn đẩy mạnh theo hƣớng nuôi trồng đảm bảo cung cấp nguyên liệu một cách thƣờng xuyên cho các nhà mày chế biến thủy sản xuất khẩu. Nghề nuôi tôm xuất hiện ở Việt Nam cách đây khoảng 100 năm trƣớc. Hiện nay nuôi tôm đã phát triển ở nhiều địa phƣơng trên cả nƣớc Việt Nam và tôm nuôi đã đóng góp vào tỷ trọng xuất khẩu thủy sản suốt một thập kỷ vừa qua. Phần lớn diện tích nuôi tôm ở Việt Nam tập trung ở ĐBSCL, rải rác dọc các cửa sông, kênh, rạch ven biển miền Trung và ĐBSH, sông Thái Bình ở miền Bắc. Đầu những năm 2000, Việt Nam cũng đã hạn chế phát triển loài tôm này. Đến năm 2006, ngành thuỷ 4 sản đã cho phép nuôi bổ sung tôm chân trắng tại các tỉnh từ Quảng Ninh đến Bình Thuận, nhƣng vẫn cấm nuôi tại khu vực ĐBSCL. Đầu năm 2008, nhận thấy thị trƣờng thế giới đang có xu hƣớng 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 đƣợc nhu cầu tiêu dùng của các nƣớc trong khu vực và trên thế giới. Cuối năm 2012, cả nƣớc có 185 cơ sở sản xuất giống tôm chân trắng, sản xuất đƣợc gần 30 tỷ con. Sang năm 2013 (tính đến hết tháng 5), cả nƣớc có 103 cơ sở sản xuất giống tôm chân trắng, cung cấp cho thị trƣờng 3,5 tỷ con [38]. Số trại sản xuất tôm chân trắng và tôm sú chủ yếu tập trung tại các tỉnh Nam Trung Bộ, trong đó Ninh Thuận, Bình Thuận, Khánh Hoà và Phú Yên chiếm khoảng 40% trong tổng số trại sản xuất giống tôm của cả nƣớc (tƣơng đƣơng với 623 trại). Sản lƣợng giống tôm nƣớc lợ ở khu vực này chiếm khoảng 70% tổng sản lƣợng giống tôm của cả nƣớc. Bên cạnh đó, các tỉnh Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang cũng là những địa phƣơng sản xuất giống tôm chân trắng cung cấp lƣợng lớn tôm giống cho thị trƣờng. Tuy nhiên, chất lƣợng tôm giống hiện nay không đồng đều. Tại những cơ sở có uy tín, con giống đƣợc tiêu thụ tốt, giá cao. Nửa đầu năm 2013, giá tôm giống nhìn chung ổn định tại các tỉnh phía Nam. Song, tại các tỉnh phía Bắc nhƣ Quảng Ninh, Thái Bình, Nam Định, do chi phí vận chuyển tăng cao, giá tôm giống cũng tăng lên. Giá giống tôm chân trắng dao động trong khoảng 80-90 đồng/con.[38] Từ một số mô hình nuôi thành công, tôm chân trắng đang ngày càng đƣợc các hộ nuôi trồng thuỷ sản quan tâm phát triển. Năm 2012, trong khi diện tích thả giống tôm sú đạt 619,4 nghìn ha - giảm 7,1% so với năm 2011; và sản lƣợng thu hoạch 298,6 nghìn tấn - giảm 6,5% so với năm 2011; thì diện tích thả giống tôm chân trắng tăng15,5% - đạt xấp xỉ 38,2 nghìn ha, sản lƣợng thu hoạch tăng 3,2% đạt 177,8 nghìn tấn.Tình hình diễn ra tƣơng tự với 7 tháng đầu năm 2013 (tính đến 5 ngày 20/7), trong khi diện tích thả giống tôm sú giảm (chỉ đạt 560 nghìn ha, bằng 94,4% mức cùng kỳ năm ngoái) và sản lƣợng thu hoạch là 85 nghìn tấn (bằng 80% mức cùng kỳ năm ngoái) thì diện tích thả giống tôm chân trắng tăng (đạt xấp xỉ 24 nghìn ha, bằng 116% so với cùng kỳ năm ngoái), sản lƣợng thu hoạch là 30 nghìn tấn (gần bằng 142% mức cùng kỳ năm 2012)[38]. Diện tích nuôi tôm chân trắng vùng Đồng bằng sông Cửu Long năm 2014 ƣớc đạt 67 ngàn ha, tăng 68% so với năm 2013, sản lƣợng ƣớc đạt 245 ngàn tấn, tăng 53%, trong đó: Sóc Trăng và Bến Tre là hai tỉnh có sản lƣợng lớn nhất vùng, đều tăng 31% so với năm 2013, cụ thể Sóc Trăng sản lƣợng đạt 66.400 tấn, Bến Tre sản lƣợng đạt 42.200 tấn.Từ đó cho đến nay diện tích nuôi tôm đã tăng đáng kể và trở thành một trong những nƣớc có diện tích nuôi tôm thuộc vào loại lớn nhất thế giới. [38] Bảng 1.1 Sản lƣợng thủy sản Việt Nam năm 2013/2014 (nghìn tấn) [37] Sản lƣợng thủy sản Việt Nam năm 2013/2014 (nghìn tấn) 2013 2014 % tăng, giảm Tổng sản lƣợng 6.020 6.311 4,8 + Sản lƣợng khai thác 2.804 2.918 5,2 -Khai thác biển 2.607 2.712 5,5 197 306 1 3.216 3.393 4,5 -Khai thác nội địa + Sản lƣợng nuôi trồng 1.1.1.2 Tình hình chế biến xuất khẩu tôm ở Việt Nam Theo Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu thủy sản Việt Nam (VASEP), mặt hàng tôm luôn giữ ngôi vị quán quân trong xuất khẩu thủy sản Việt Nam. Theo thống kê mới nhất của FAO về xuất khẩu tôm 9 tháng đầu năm 2014, xuất khẩu tôm Việt Nam đạt 2,93 tỷ USD, tăng 42,3% so với cùng kỳ năm 2013. Mỹ tiếp tục là thị trƣờng dẫn đầu về nhập khẩu tôm Việt Nam trong quí III/2014 6 mặc dù trong quý này, nhập khẩu tôm Việt Nam vào Mỹ giảm hơn so với nữa đầu năm. Cạnh tranh mạnh mẽ từ Indonesia và Ecuador là tác nhân chính dẫn tới sự sụt giảm này. [2] Xuất khẩu tôm sang Nhật Bản bắt đầu hồi phục sau khi sụt giảm mạnh trong quí II bởi rào cản kháng sinh. Indonesia tập trung mạnh cho thị trƣờng Mỹ năm nay khiến khối lƣợng xuất khẩu tôm sang Nhật Bản giảm sút. Tuy nhiên, tôm Việt Nam lại không tận dụng đƣợc cơ hội này một phần lớn bởi quy định kiểm tra kháng sinh. Tôm đỏ Argentina lại là nguồn cung cấp thay thế đáng chú ý cho Nhật Bản trong năm 2014. Tháng 8/2014, Mỹ nhập khẩu gần 54 nghìn tấn tôm, trị giá trên 600 triệu USD, 8 tháng đầu năm 2014, Mỹ nhập khẩu 373 nghìn tấn tôm, trị giá 4,5 tỷ USD, tăng 13% về khối lƣợng 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 trƣởng cao nhất trong top 10 nguồn cung cấp, tăng 97%.[2] Xuất khẩu tôm sang EU tiếp tục tăng mạnh trong quí III/2014 giúp EU trở thành thị trƣờng có sức tăng trƣởng cao nhất trong nhóm 5 thị trƣờng tiêu thụ chính tôm Việt Nam trong 9 tháng đầu năm 2014. Xuất khẩu sang Đức, thị trƣờng lớn nhất khu vực EU tăng 63,8% và xuất khẩu sang Hà Lan tăng 255,9%.[2] Ngoài 3 thị trƣờng chính, xuất khẩu tôm sang nhiều thị trƣờng khác trong 9 tháng đầu năm 2014 cũng tăng khả quan nhƣ xuất khẩu sang Hàn Quốc tăng 84,4%, sang Australia tăng 32,7%.[2] 7 Bảng 1.2 Tình hình xuất khẩu tôm sang các thị trƣờng [2] Theo thống kê của tổ chức Nông Lâm thế giới FAO thì sản lƣợng tôm trên thế giới khoảng 7-8 triệu tấn/năm, có thể tăng gấp đôi lên 11-18 triệu tấn vào năm 2030. Trong Hội nghị Tôm Thế giới tổ chức ngày 6/10 tại Vigo, Galicia, Audun Lem-phụ trách về thƣơng mại và các sản phẩm thủy sản của FAO, nói rằng các nƣớc sản xuất tôm tin tƣởng về sự tăng trƣởng ổn định trong lĩnh vực sản xuất tôm với sản lƣợng và chất lƣợng cao hơn.[2] 1.1.2.Phế liệu tôm. 1.1.2.1 Giới thiệu chung về phế liệu tôm. Tôm là một trong những mặt hàng thủy sản có giá trị kinh tế cao. Nhu cầu về thực phẩm tôm trên thế giới ngày càng lớn, nhất là ở những nƣớc phát triển và một bộ phận dân cƣ có đời sống cao ở các nƣớc đang phát triển. Cũng nhƣ nhiều nƣớc trong khu vực Châu Á Thái Bình Dƣơng, nguồn tôm nguyên liệu không chỉ dựa vào khai thác mà phần lớn dựa vào nuôi trồng. Tôm nuôi càng chiếm tỷ lệ lớn trong lƣợng tôm nguyên liệu đƣa vào chế biến. 8 Trong công nghiệp chế biến thủy sản xuất khẩu của Việt nam, tỷ lệ các mặt hàng giáp xác đông lạnh chiếm 70-80% sản lƣợng chế biến [33]. Trong công nghiệp chế biến thủy sản của nƣớc ta hiện nay có các dạng chính của tôm đông lạnh nhƣ sau: -Tôm tƣơi còn vỏ, đầu (nguyên con) cấp đông IQF hoặc Block. -Tôm vỏ bỏ đầu cấp đông IQF hoặc Block. -Tôm bóc vỏ bỏ đầu cấp đông IQF -Tôm Nobashi (bóc vỏ, bỏ đầu, chừa đuôi) -Tôm tẩm bột, xiên que -Tôm dạng sản phẩm định hình làm chín -Tôm bóc vỏ, đóng hộp Công nghệ chế biến tôm tạo ra một lƣợng lớn phế thải rắn bao gồm đầu tôm và vỏ tôm, thƣờng chiếm 50-70% nguyên liệu ban đầu. Hàng năm các nhà máy chế biến đã thải ra một lƣợng phế liệu giáp xác khá lớn khoảng 70000 tấn. Riêng ở tỉnh Khánh Hòa lƣợng phế liệu này vào khoảng 2257 tấn/ năm.[30] Vì vậy, việc tiêu thụ một số lƣợng lớn tôm nguyên liệu của các nhà máy chế biến thủy sản đã thải ra một lƣợng 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 trƣờng sẽ gây ô nhiễm môi trƣờng trầm trọng và nếu đem xử lý chất thải thì chi phí sẽ rất cao. Vỏ, đầu tôm đã đƣợc sử dụng làm thức ăn chăn nuôi và các phƣơng pháp truyền thống nhƣ: sấy khô hoặc phơi nắng sau đó đem đi xay mịn bổ sung vào thức ăn chăn nuôi. Việc sấy khô đòi hỏi năng lƣợng lớn, tốn kém. Phơi nắng thì phụ thuộc vào thời tiết, mất vệ sinh, và gây ô nhiễm môi trƣờng. Cả hai phƣơng pháp này không loại đƣợc khoáng và chitin mà 2 chất này gây khó tiêu cho gia súc, gia cầm. Vậy nếu lợi dụng tổng hợp phế liệu này bằng cách tách riêng phần protein ở đầu tôm ra phục vụ chăn nuôi, tách hợp chất màu (astaxanthin) để phục vụ công nghiệp nhuộm, chế biến chitosan để phục vụ nông nghiệp, công nghiệp, mỹ phẩm, y tế thì giá trị mang lại từ nguồn phế liệu tôm sẽ lớn hơn gấp nhiều lần so với chỉ đem phế liệu tôm đi sấy khô hay phơi nắng nghiền thành bột cho gia súc gia cầm. 9 Nghiên cứu thủy phân phế liệu đầu tôm bằng enzyme để tận dụng protein là một hƣớng đi hiện đang đƣợc nhiều các nhà khoa học nghiên cứu quan tâm. 1.1.2.2.Thành phần hóa học của phế liệu tôm. Thành phần chiếm tỷ lệ đáng kể trong đầu tôm là protein, chitin, canxicacbonate, sắc tố. Tỷ lệ các thành phần này không ổn định, chúng thay đổi theo giống, loài, đặc điểm sinh thái, sinh lý,… Hàm lƣợng chitin, protein, khoáng và caroteinoid trong phế liệu vỏ tôm thay đổi rất rộng phụ thuộc vào điều kiện bóc vỏ trong quá trình chế biến cũng nhƣ phụ thuộc vào loài, trạng thái dinh dƣỡng, chu kỳ sinh sản. Thành phần hóa học của đầu tôm  Protein Protein đầu tôm phần lớn thuộc loại khó tiêu hóa và khó trích ly, protein đầu tôm thƣờng tồn tại ở 2 dạng chính là dạng tự do (có trong nội tạng và cơ gắn với phần thân tôm) và dạng liên kết với chitin hoặc canxicacbonat nhƣ một phần thống nhất của vỏ tôm  Chitin Chiếm khối lƣợng lớn , tồn tại ở dạng liên kết với protein, canxicacbonat và nhiều hợp chất khác.  Canxi Trong vỏ tôm, đầu tôm, vỏ ghẹ có chứa một lƣợng lớn muối vô cơ, chủ yếu là muối CaCO3, hàm lƣợng Ca3(PO4)2 mặc dù không nhiều nhƣng trong quá trình khử khoáng dễ hình thành hợp chất CaHPO4 không tan trong HCl gây khó khăn cho quá trình khử khoáng.  Sắc tố Trong vỏ tôm có nhiều loại sắc tố nhƣng chủ yếu là astaxanthin là dẫn xuất của carotenoid, thƣờng ở dạng liên kết với acid béo (ester hóa) hay với protein tạo nên phức hợp chặt chẽ có màu xanh của tôm. Khi liên kết này bị phá vỡ thì astaxanthin dễ dàng bị oxy hóa thành astacene. 10  Chất ngấm ra ở đầu tôm Trymethylamin (TMA), Trimethylaminnoyt (TMAO), Betain, bazo purin, các acid amin tự do, ure,… Ngoài các thành phần đã nêu thì phế liệu tôm còn chứa nƣớc, lipid, phospho… Bảng 1.3. Thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm thẻ chân trắng (Trung và cộng sự, 2007) .[4] Chỉ tiêu Hàm lƣợng Hàm lƣợng khoáng (%) 24,6 ± 0,8 Hàm lƣợng chitin(%) 18,3 ± 0,9 Hàm lƣợng protein (%) 4,74 ± 1,8 Hàm lƣợng lipid (%) 4,7 ± 0,3 Hàm lƣợng astaxanthin (ppm)(%) 10,5 ± 1,9 Nhƣ vậy, phế liệu tôm nhất là đầu tôm là nguồn giàu chitin, protein, giàu chất dinh dƣỡng và nguồn enzyme. Hàm lƣợng protein trong đầu tôm cao. Vì vậy việc tận thu protein này là cần thiết. 1.1.2.3. Các phương pháp bảo quản phế liệu tôm. Ở Việt Nam do đặc điểm của nguyền thủy sản mang tính mùa vụ nên lƣợng phế liệu tôm thải ra thƣờng không ổn định. Để đảm bảo nguyên liệu cho các cơ sở tận dụng phế liệu tôm, cần phải tìm biện pháp bảo quản nguyên liệu để dự trữ, giải pháp kịp thời lƣợng phế liệu tôm đông lạnh dƣ thừa trong những lúc cao điểm. Điều này lại càng cần thiết đối với một nƣớc có khí hậu nóng và ẩm nhƣ Việt Nam bỡi vì nếu lƣợng phế liệu tôm không đƣợc thu gom và bảo quản kịp thời thì dƣới tác động của enzyme proteaza và các vi sinh vật gây thối, protein sẽ nhanh chóng bị phân hủy làm ƣơn thối phế liệu và tạo nên mùi hôi khó chịu, gây tác động xấu đến môi trƣờng. 11 Do vậy, việc bảo quản phế liệu tôm cho sản xuất chitin-chitosan, protein và astaxanthin là một vấn đề cần quan tâm. Sau đây là một số phƣơng pháp bảo quản phế liệu tôm có thể áp dụng trong phòng thí nghiệm hay trong công nghiệp:  Bảo quản thƣờng Hiện nay ở các xí nghiệp chế biến tôm thƣờng bảo quản phế liệu tôm theo cách này. Sau khi thu gom phế liệu tại các công đoạn chế biến ở các xí nghiệp, phế liệu tôm đƣợc cho vào kho để ở điều kiện thƣờng, sau đó bán lƣợng phế liệu cho các xí nghiệp khác dùng lƣợng phế liệu này làm nguyên liệu sản xuất. Phƣơng pháp này đơn giản nhƣng ở điều kiện nhiệt độ thƣờng sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển làm hƣ hỏng phế liệu tôm, ở thời gian dài sẽ gây ô nhiễm môi trƣờng xung quanh.  Bảo quản lạnh Sau khi thu gom phế liệu tôm tại các công đoạn chế biến, phế liệu tôm đƣợc mang vào kho lạnh ở điều kiện nhiệt độ lạnh từ 15 đến 20 độ. Phƣơng pháp này đơn giản giữ đƣợc độ tƣơi cho phế liệu tôm do phƣơng pháp này hạn chế đƣợc một phần vi sinh vật và enzyme nhƣng phƣơng pháp này chỉ bảo quản đƣợc một thời gian ngắn và làm tiêu hao năng lƣợng.  Phƣơng pháp ủ xi lô Nguyên liệu đƣợc ủ bằng acid vô cơ hoặc acid hữu cơ mạch ngắn hay hỗn hợp các acid nói trên nhằm làm tăng tác động của enzyme trong việc thủy phân protein thành acid amin đồng thời có tác dụng khử trùng và hạn chế sự phát triển vi sinh vật  Bảo quản bằng phƣơng pháp làm khô Nguyên tắc: là phƣơng pháp làm giảm độ ẩm của phế liệu bằng nhiệt. Do vậy mà phƣơng pháp này cũng góp phần kìm hãm sự hoạt động của enzyme và vi sinh vật. Đây là phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến hiện nay.  Bảo quản bằng phƣơng pháp sấy Theo một số quy trình sản xuất chitin-chitosan Pháp, Nhật Bản. Phế liệu tôm đƣơc bảo quản bằng cách sấy khô ở 100oC trong 8h. Phƣơng pháp này đơn giản 12 nhƣng gây tiêu hao năng lƣợng, không thích hợp làm chitin, có thể làm phân hủy astaxanthin.  Bảo quản bằng phƣơng pháp phơi nắng Phƣơng pháp này đơn giản nhƣng không thích hợp cho việc thu hồi protein và astaxanthin vì các thành phần này nhanh chóng phân hủy, tạo mùi hôi thối, ảnh hƣởng môi trƣờng xung quanh. 1.1.2.4. Các hướng tận dụng phế liệu tôm.  Sản xuất chitin-chitosan Chitin-chitosan là vật liệu quý có nhiều trong phế liệu thủy sản nhƣ vỏ tôm, vỏ ghẹ. Chitosan có nhiều ứng dụng trong ngành công, nông nghiệp, y dƣợc và bảo vệ môi trƣờng. Trong y dƣợc: Từ chitosan vỏ tôm cua có thể sản xuất Glucozamin, một dƣợc chất quý đang phải nhập khẩu ở nƣớc ta. Ngoài ra các loại dƣợc liệu khác nhƣ: chỉ phẩu thuật tự hoại, da nhân tạo,… cũng đƣợc nghiên cứu sản xuất từ chitinchitosan. Chitozan còn đƣợc dùng sản xuất kem chống khô da, kem dƣỡng da ngăn chặn tia cực tím phá hoại da. Trong công nghiệp: từ Chitosan có thể chế tạo nhiều sản phẩm giá trị công nghiệp nhƣ: vải col dùng cho may mặc, vải chịu nhiệt, chống thấm, vải Chitosan dùng trong may quần áo diệt khuẩn trong y tế, Chitozan làm tăng độ bền của giấy, tăng cƣờng độ bám dính của mực in, Chitozan dùng trong in hoa, góp phần tăng tính bền của hoa vải, Chitosan đƣợc sử dụng trong sản xuất sơn chống mốc và chống thấm. Trong nông nghiệp Chitosan đƣợc sử dụng để bảo quản quả, hạt mang lại hiệu quả cao. Trong công nghệ môi trƣờng hiện nay Chitosan đƣợc sử dụng để xử lí nƣớc thải công nghiệp rất hiệu quả nhƣ xử lý nƣớc thải trong công nghiệp nhuộm vải, xử lí nƣớc trong công nghiệp nuôi tôm, cá. Đặc biệt từ Chitosan có thể sản xuất ra màng mỏng để bao gói thực phẩm, màng này có thể thay thế cho PE, màng Chitozan dễ phân hủy trong môi trƣờng tự nhiên nên vấn đề này có ý nghĩa quan trọng trong việc xử lý rác thải và bảo vệ môi trƣờng. Ngoài ra Chitosan còn đƣợc dùng trong công nghệ sinh học: làm chất mang cố định enzyme và cố định tế bào,… 13  Sản xuất bột màu astaxanthin Thành phần hóa học của đầu tôm rất giàu peptit vì vậy khi sản xuất bột tôm phải tận dụng hết dịch ép. Ngoài ra trong đầu tôm còn có chứa astaxanthin, tuy chứa lƣợng nhỏ nhƣng giá thành cao trên thị trƣờng (2500USD/kg). Astaxanthin là dẫn xuất của carotenoid có tác dụng kích thích sinh trƣởng, 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 dƣới tác dụng của nhiệt. Astaxanthin có màu đỏ, hòa tan trong các dung môi hữu cơ nhƣ: ete, acetone, cồn… và dễ bị biến màu dƣới tác dụng của nhiệt, oxi không khí. Astaxanthin đƣợc dùng làm thức ăn tạo màu cho cá cảnh, làm tăng sắc tố cho lòng trắng trứng gà. Ngoài ra còn làm thức ăn của cá, tạo màu cần thiết cho một số sản phẩm nhƣ cá ƣớp đông, cá khô, sản phẩm thủy phân, thịt cá hồi. Nó là chất tạo màu nên đƣợc sản xuất trong kỹ thuật nuôi trồng thủy sản, công nghiệp thực phẩm.  Sản xuất bột tôm và thức ăn chăn nuôi. Hiện nay nƣớc ta đa số sử dụng phế liệu từ các xí nghiệp chế biến để sản xuất thức ăn chăn nuôi. Rất nhiều thức ăn chăn nuôi bán chạy hiện nay có chứa bột tôm và nó chiếm 30% thành phần thức ăn. Bột tôm đƣợc chế biến tốt có chứa axit amin tƣơng tự nhƣ amin trong đậu tƣơng hay trong bột cá. Phế liệu tôm có chất lƣợng càng cao thì bột tôm có chất lƣợng càng cao. Do vậy việc xử lý và chế biến phế liệu có ý nghĩa rất quan trọng trong việc sản xuất bột tôm có chất lƣợng cao. Nếu công nghệ chế biến không phù hợp thì nó cũng ảnh hƣởng đến giá trị dinh dƣỡng của sản phẩm. Hiện nay có 2 phƣơng pháp đƣợc áp dụng phổ biến trong sản xuất bột tôm là phƣơng pháp sấy khô và phƣơng pháp ủ xilô  Phƣơng pháp sấy khô bằng nhiệt: Phƣơng pháp có ƣu điểm là đơn giản, có thể chế biến nhanh lƣợng phế liệu tôm đông lạnh , tính kinh tế cao. Nhƣợc điểm là chất lƣợng kém, giá trị dinh dƣỡng không cao.  Phƣơng pháp ủ xi lô: ở phƣơng pháp này ngƣời ta sử dụng axit hữu cơ và vô cơ trong việc ủ nhằm tăng tác động của enzyme thủy phân và hạn chế sự phát 14 triển của vi sinh vật. Sau khi ủ tiến hành trung tính bằng các chất kiềm, chất ủ đƣợc làm thức ăn chăn nuôi. Phƣơng pháp này có ƣu điểm là chất lƣợng nhƣng giá thành cao và phức tạp  Sản xuất nƣớc mắm Nƣớc mắm là loại sản phẩm thực phẩm dạng lỏng giàu đạm, có nồng độ muối cao và có hƣơng vị đặc trƣng. Nƣớc mắm có thế đƣợc sản xuất bằng nhiều phƣơng pháp khác nhau và nguyên liệu để sản xuâtt nƣớc mắm cũng khá phong phú. Đối với nguyên liệu đầu tôm có hàm lƣợng protein khá cao nên việc sử dụng để sản xuất nƣớc mắm là khá phù hợp. Việc ứng dụng phế liệu đầu tôm để sản xuất nƣớc mắm là hƣớng đi mới nhằm giải quyết vấn đề tận dụng nguyên liệu còn lại trong công nghiệp sản xuất tôm đông lạnh. Ngoài ra còn tận dụng đầu tôm để làm các loại gia vị, mắm tôm… 1.2 Tổng quan về nƣớc mắm Nƣớc mắm là một loại gia vị nhƣng cũng là một loại thực phẩm có giá trị dinh dƣỡng cao. Trong bữa ăn thƣờng ngày của ngƣời dân Việt Nam không thể thiếu nƣớc mắm đƣợc. Nƣớc mắm Việt Nam đã đƣợc phát triển từ lâu đời cùng với lịch sử dân tộc và mang bản sắc đặc thù Việt Nam. Nƣớc mắm hấp dẫn mọi ngƣời bởi hƣơng vị đặc biệt của nó và giá trị dinh dƣỡng cao. Nƣớc mắm là loại nƣớc chấm khá đặc trƣng đƣợc chế biến từ cá và muối với một quá trình phân giải phức tạp do tác dụng của enzyme trong cá và vi sinh vật của cá hoặc từ ngoài vào. 1.2.1. Tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc mắm (TCVN 5107 – 2003) Các yêu cầu cảm quan của nƣớc mắm đƣợc quy định trong bảng 1.4 15 Bảng 1.4 Yêu cầu cảm quan của nƣớc mắm [1] Tên chỉ tiêu Yêu cầu Đặc biệt Thƣợng hạng Hạng 1 Hạng 2 1. Màu sắc Từ nâu cánh gián đến nâu vàng 2. Độ trong Trong, không vẩn đục 3. Mùi Thơm mùi đặc trƣng của nƣớc mắm, không có mùi lạ 4. Vị Ngọt đậm Ngọt của đạm, Ngọt của Ngọt của của đạm, có có hậu vị rõ đạm, ít có hậu đạm, khôn hậu vị rõ vị mặn chát 5. Tạp chất nhìn thấy Không đƣợc có bằng mắt thƣờng - Kiểm tra các chỉ tiêu hóa học Các chỉ tiêu hóa học của nƣớc mắm đƣợc quy định trong Bảng 1.5 Bảng 1.5 Các chỉ tiêu hóa học của nƣớc mắm [1] Mức chất lƣợng Tên chỉ tiêu Đặc biệt Thƣợng hạng Hạng 1 Hạng 2 1.Hàm lƣợng nitơ toàn phần 30 25 15 10 2. Hàm lƣợng nitơ acid amin (tính bằng % so với nitơ toàn phần), không nhỏ hơn 55 50 40 35 3. Hàm lƣợng nitơ amoniac (tính bằng % so với nitơ toàn phần), không lớn hơn. 20 25 30 35 4. Hàm lƣợng axit (tính bằng g/l 8,0 6,5 4,0 3,0 ( tính bằng g/l), không nhỏ hơn 16 theo acid axetic), không nhỏ hơn 5. Hàm lƣợng muối (tính bằng 245 - 280 260 – 295 g/l), trong khoảng - Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật: Chỉ tiêu vi sinh vật của nƣớc mắm đƣợc quy định trong Bảng 1.6 Bảng 1.6 Các chỉ tiêu vi sinh vật của nƣớc mắm [1] Tên chỉ tiêu Mức tối đa cho phép 1. Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc trong 1ml 105 2. Coliforms (số khuẩn lạc trong 1ml) 102 3. E. Coli (số khuẩn lạc trong 1ml) 0 4. Cl.perfringens (số khuẩn lạc trong 1ml) 10 5. S. Aureus (số khuẩn lạc trong 1ml) 0 6. Tổng số bào tử nấm men và nấm mốc (số khuẩn lạc trong 1ml) 10 1.2.2. Các loại nƣớc mắm. 1.2.2.1. Nước mắm truyền thống. Sản xuất nƣớc mắm truyền thống là một trong những nghề khá phổ biến của dân cƣ ven biển Việt Nam. Quy trình công nghệ tổng quát: Cá + muối 17 Lên men Bã chƣợp lấn 1 Chiết rút lần 1 Nƣớc mắm nguyên chất Chiết rút lần 2 (Nƣớc mắm nhỉ) Bã chƣợp lần 3 Chiết rút lần 3 Nƣớc mắm lần 2 Nƣớc mắm lần 3 Bã chƣợp lần 3 Pha trộn Nƣớc mắm thành phẩm Bao gói, bảo quản Phối trộn làm thức ăn gia súc, hoặc phân bón Hình1.1. Sơ đồ quy trình tổng quát công nghệ sản xuất nƣớc mắm truyền thống. 18 1.2.2.2. Nước mắm ngắn ngày. Hiện nay có rất nhiều công trình nghiên cứu rút ngắn thời gian chế biến nƣớc mắm, chủ yếu dựa trên hai hƣớng: Hƣớng thứ nhất là lợi dụng nguồn enzyme có sẵn trong nguyên liệu và tạo mọi điều kiện tối ƣu cho chúng phát triển, thúc đẩy quá trình thủy phân nhƣ nhiệt độ, độ pH, nồng độ muối, cho thêm nƣớc, xay nhỏ, đánh khuấy... Hƣớng thứ hai là cho thêm enzyme nhân tạo từ bên ngoài vào, hƣớng này đã đƣợc nhiều ngƣời nghiên cứu nhƣng nƣớc mắm không có mùi vị đặc trƣng. 1.2.3.Sự thủy phân protein trong quá trình sản xuất nƣớc mắm. Cá đem trộn với muối theo tỷ lệ nhất định, đƣợc ƣớp trong điều kiện thích hợp, sau một thời gian sẽ hình thành nên nƣớc mắm. Đó là quá trình tác dụng của hệ enzyme proteaza trong bản thân cá từ dạng prtein qua các sạng trung gian nhƣ polypeptit, pepton, peptit và cuối cùng là axit amin. Bên cạnh quá trình thủy phân protein còn có sự phân giải của đƣờng và chất béo… thành các axit hữu cơ, rƣợu,… Quá trình phân giải protein trong thịt cá chủ yếu là do men nội tại của cá tác dụng nhƣng 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 nhƣng 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 nƣớc mắm. 1.2.4.1. Giới thiệu chung về enzyme protease. Enzyme protease xúc tác quá trình thủy phân liên kết peptit (-CO-NH-) trong phân tử protein, polypeptit đến sản phẩm cuối cùng là các axit amin. Protease là enzyme thủy phân liên kết peptit của phân tử protein. Enzyme protease đƣợc phân thành hai dạng endoprotease và exoprotease. 19 Enzyme endoprotease tác động ở giữa mạch protein, cắt mạch protein thành những khúc nhỏ hơn, thao tác này cho ra 2 peptit. Enzyme endoprotease hay đƣợc sử dụng để thủy phân protein thực phẩm do tính chuyên nghiệp rộng rãi của nó. Enzyme exoprotease thủy phân liên kết peptit ở đầu mạch protein. Dựa vào vị trí tác động trên mạch polypeptit, exopeptidase đƣợc phân chia thành hai loại:  Aminopeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptit ở đầu N tự do của chuỗi polypeptit để giải phóng ra một axit amin.  Carboxypeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptit ở đầu C của chuỗi polypeptit và giải phóng ra một axit amin. - Dựa vào động học của cơ chế xúc tác, endopeptidase đƣợc chia thành bốn nhóm:  Serin proteinnase: là những proteinase chứa nhóm –OH của gốc serine trong trung tâm hoạt động và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động xúc tác của enzyme. Nhóm này bao gồm hai nhóm nhỏ: chymotrypsin và subtilisin. Nhóm chymotrypsin bao gồm các enzyme động vật nhƣ: chymotrypsin, trysin, elastase. Nhóm subtilisin bao gồm hai loại enzyme vi khuẩn nhƣ Subtilisin Carlsberg, Subtilisin BPN. Các serine proteinase thƣờng hoạt động mạnh ở vùng kiềm tính và thể hiện tính đặc hiệu cơ chất tƣơng đối rộng.  Cystein proteinase: Các proteinase chứa nhóm –SH trong trung tâm hoạt động. Cystein proteinase bao gồm các proteinase thực vật nhƣ papayin, bromelin, một vài protein động vật và proteinase ký sinh trùng. Các cystein proteinase thƣờng hoạt động ở vùng pH trung tính, có đặc hiệu cơ chất rộng.  Aspartic proteinase: Hầu hết các aspartic proteinase thuộc nhóm pepsin. Nhóm pepsin bao gồm các enzyme tiêu hóa nhƣ: pepsin, chymosin, cathepsin, rennin. Các aspartic proteinase có chứa nhóm carboxyl trong trung tâm hoạt động và thƣờng hoạt động mạnh ở pH trung tính.  Metallo proteinase: Metallo proteinase là nhóm proteinase đƣợc tìm thấy ở vi khuẩn, nấm mốc cũng nhƣ các vi sinh vật cao hơn. Các metallo proteinase thƣờng hoạt động vùng pH trung tính và hoạt độ giảm mạnh dƣới tác dụng của EDTA Ngoài ra, protease đƣợc phân loại một cách đơn giản hơn thành ba nhóm: 20  Protease acid: pH = 2-4  Protease trung tính: pH = 7 -8  Protease kiềm: pH = 9 – 11 1.2.4.2. Protease từ vi sinh vật. Trong công nhiệp, protease có thể thu từ nguồn động vật, thực vật và vi sinh vật nhƣng chủ yếu từ vi sinh vật nhƣ: vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn.  Vi khuẩn Lƣợng protease sản xuất từ vi khuẩn đƣợc ƣớc tính vào khoảng 500 tấn, chiếm 59% lƣợng enzym đƣợc sử dụng. Protease của động vật hay thực vật chỉ chứa một trong hai loại endopeptidase hoặc exopeptidase, riêng vi khuẩn có khả năng sản sinh ra cả hai loại trên, do đó protease của vi khuẩn có tính đặc hiệu cơ chất cao. Chúng có khả năng thủy phân tới 80% các liên kết peptit trong phân tử protein. Trong các chủng vi khuẩn có khả năng tổng hợp mạnh protease là Bacillus subtilis, B. mesentericus, B. thermorpoteoliticus và một số giống thuộc chi Clostridium. Trong đó, B. subtilis có khả năng tổng hợp protease mạnh nhất. Các vi khuẩn thƣờng tổng hợp protease mạnh nhất. Các vi khuẩn thƣờng tổng hợp các protease hoạt động thích hợp ở vùng pH trung tính và kiềm yếu. Các protease trung tính của vi khuẩn hoạt động ở khoảng pH hẹp (pH 5 – 8) và có khả năng chịu nhiệt thấp. Các protease trung tính tạo ra dịch thủy phân protease thực phẩm ít đắng hơn so với protease động vật. Các protease trung tính có khả năng ái lực cao đối với các amino acid ƣa béo và thơm. Chúng đƣợc sinh ra nhiều hơn bởi B. subtilis, B. mesentericus, B. thermorpoteoliticus và một số giống thuộc chi Clostridium. Protease của Bacillus ƣa kiềm có điểm đẳng điện bằng 11, khối lƣợng phân tử từ 20.000-30.000. Hoạt động trong khoảng pH rộng 7- 12.[40]  Nấm mốc Nhiều loại nấm mốc có khả năng tổng hợp một lƣợng lớn protease đƣợc ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm là các chủng: Aspergillus oryzae, A. terricola, A. fumigatus, A. saitoi, Penicillium chysogenum… Các loại nấm mốc này có khả năng 21 tổng hợp cả ba loại protease: acid, kiềm và trung tính. Nấm mốc đen tổng hợp chủ yếu các protease acid, có khả năng thủy phân protein ở pH 2,5 – 3.[40] Một số nấm mốc khác nhƣ: A. candidatus, P. cameberti, P. roqueforti…cũng có khả năng tổng hợp protease có khả năng đông tụ sữa sử dụng trong sản xuất Fomat.  Xạ khuẩn Về phƣơng diện tổng hợp protease, xạ khuẩn đƣợc nghiên cứu ít hơn vi khuẩn và nấm mốc. Tuy nhiên, ngƣời ta cũng đã tìm đƣợc một số chủng có khả năng tổng hợp protease cao nhƣ: Streptomyces grieus, S. fradiae, S. trerimosus...Các chế phẩm protease từ xạ khuẩn đƣợc biết nhiều là pronase (Nhật) đƣợc tách chiết từ S. grieus, enzyme này có đặc tính đặc hiệu rộng, có khả năng thủy phân tới 90% liên kết peptit của nhiều protein thành axit amin. Ở Nga, ngƣời ta cũng tách đƣợc chế phẩm tƣơng tự từ S. grieus có tên là protelin. Từ S. fradiae cũng có thể tách chiết đƣợc keratinase thủy phân karetin. Ở Mỹ, chế phẩm đƣợc sản xuất có tên là M-Zim dùng trong sản xuất da. Protease từ S. fradiae cũng có hoạt tính elastase cao, do đó chúng đƣợc dùng trong công nghiệp chế biến thịt. Cũng do là phức hệ gồm nhiều enzyme khác nhau nên protease vi sinh vật thƣờng có tính đặc hiệu rộng rãi cho sản phẩm thuỷ phân triệt để và đa dạng.[40] Trên thị trƣờng có rất nhiều loại protease từ vi sinh vật, một số loại enzyme đƣợc sử dụng phổ biến là Flavourzyme, Alcalase, Neutrase, Protamex, Protex. Flavourzyme là peptidase mang cả hai hoạt tính endoprotease và exoprotease (aminopeptidase), đƣợc sản xuất từ quá trình lên men chìm loài Aspergillus oryzae. Enzyme này hoạt động thủy phân protein trong điều kiện trung tính hoặc axit yếu. Điều kiện hoạt động tối ƣu của Flavourzyme 500L là pH = 5,0 – 7,0, nhiệt độ khoảng 500C. Flavourzyme 500L có hoạt tính 500 LAPU/g. Flavourzyme có thể bị ức chế hoạt động ở 900C trong 10 phút hoặc 1200C trong 5 giây. Đây là một trong những enzyme khi thủy phân protein thu đƣợc dịch đạm vị không đắng so với các loại enzyme thủy phân nhƣ Neutrase, Alcalase hay Protamex [7][24] 22 Alcalase 2,4 L (Novo Nordisk, Bagsvaerd, Denmark) là protease của Bacillus licheniformis với hoạt tính endopeptidase. Alcalase là enzyme thƣơng mại thuộc nhóm serine protease subtilisin A. Hoạt tính của Alcalase 2,4L là 2,4 AU/g, bị ức chế ở pH thấp, điều kiện hoạt động tốt nhất của Alcalase là pH=8, nhiệt độ 50 – 600C.[7][21] Protamex là protease của Bacillus (Bagsvaerd, Denmark). Enzyme này có hoạt tính endoprotease. Điều kiện hoạt động tối ƣu của Protamex trong khoảng pH = 5,5 – 7,5 ở nhiệt độ 35 – 600C. Protamex có hoạt tính 1,5 AU/g. Enzyme này cũng bị bất hoạt ở 85oC trong 10 phút và ở pH thấp.[7][21] Protex 6L là protease tính kiềm đƣợc sản xuất từ vi khuẩn Bacillus licheniformi. Điều kiện hoạt động của Protex 6L là pH= 7 – 10, tối ƣu ở pH = 9,5, ở nhiệt độ 25 – 700C, tối ƣu ở nhiệt độ 600C. Protex có hoạt tính 580.000 DU/g. Protex 51 FP là protease gồm cả endoprotease và exoprotease đƣợc sản xuất từ nấm mốc Aspergillus oryzae. Điều kiện hoạt động của Protex 51FP là pH = 6 – 9, tối ƣu ở pH = 7,5, ở nhiệt độ 25 – 600C tối ƣu ở 500C, Protex có hoạt tính 400.000 HU/g. Enzyme Protex 51FP bị bất hoạt ở nhiệt độ 900C trong 10 phút hoặc ở nhiệt độ 750C trong 60 phút. 1.2.4.3. Cơ chế tác dụng của enzyme Sự tham gia của enzyme trong quá trình thủy phân này là theo cơ chế xúc tác theo sơ đồ: E + S ES E+P Ở đây E là enzyme, S là cơ chất, trong quá trình chế biến nƣớc mắm thì S chủ yếu là Protein, ES là phức hợp trung gian giữa enzyme và cơ chất, P là sản phẩm – trong nƣớc mắm thì chủ yếu là axit amin và các peptit ngắn mạch. Enzyme là chất xúc tác sinh học mang bản chất là protein có tính đặc hiệu cao, nó có khả năng tƣơng tác lên các liên kết peptid (-CO-NH-) trong phân tử protein và cơ chất tƣơng tự, làm cho các liên kết này bị suy yếu và dễ dàng bị đứt ra khi có yếu tố nƣớc tham gia. Thông thƣờng enzyme tác dụng và chuyển hóa cơ chất phải trải qua ba giai đoạn: 23 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 lƣợng thấp, các liên kết yếu tạo thành giữa enzyme và cơ chất trong phức hợp ES là tƣơng tác tĩnh điện, liên kết hydrogen, liên kết Vandecvan [3] Giai đoạn 2: Bƣớc hai là sự chuyển biến của các phân tử protein dẫn tới làm phá vỡ các mối liên kết đồng hóa trị tham gia vào phản ứng. Khi đó trong phức chất ES đồng thời xảy ra hai quá trình là sự dịch chuyển thay đổi mật độ electron dẫn tới sự cực hóa của mối liên kết tham gia vào phản ứng và sự biến dạng hình học của các mối liên kết đồng hóa trị trong phân tử protein cũng nhƣ trong trung tâm hoạt động của enzyme, nhƣ vậy làm cho protein trở nên hoạt động do quá trình thủy phân sẽ dễ dàng hơn.[3] Giai đoạn 3: Là giai đoạn tạo ra sản phẩm của phản ứng và enzyme đƣợc giải phóng ra dƣới dạng tự do nhƣ ban đầu. Nhƣ vậy tùy vào mức độ và thời gian thủy phân mà chúng ta thu đƣợc các sản phẩm khác nhau.[3] 1.2.5. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình thủy phân protein bằng enzyme protease.  Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme Khi nồng độ enzyme thấp, lƣợng cơ chất lớn, vận tốc phản ứng thủy phân phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzyme. Khi nồng độ enzyme tăng, tốc độ phản ứng thủy phân tăng đến một giá trị giới hạn v = vmax. Khi đã đạt tới giá trị tới hạn nếu tiếp tục tăng nồng độ enzyme thì tốc độ phản ứng tăng chậm, thậm chí không tăng.  Ảnh hƣởng của nồng độ cơ chất Khi lƣợng cơ chất ít, nếu tăng nồng độ cơ chất, tốc độ phản ứng thủy phân tăng nhƣng không tăng vô hạn mà khi nồng độ cơ chất tăng quá giới hạn cho phép, vận tốc phản ứng enzyme không tăng.  Ảnh hƣởng của nhiệt độ [10] Enzyme có bản chất protein nên kém bền với nhiệt, chúng chỉ có tác dụng xúc tác trong một khoảng nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ làm chúng bị biến tính. Trong khoảng nhiệt độ đó, khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng. ảnh hƣởng của 24 nhiệt độ (trong khoảng nhiệt độ giới hạn biến tính) đến tốc độ phản ứng thủy phân bằng enzyme đƣợc đặc trƣng bởi hệ số: Với: Kt : Hằng số tốc độ phản ứng tại nhiệt độ t Kt+10 : Hằng số tốc độ phản ứng tại nhiệt độ t + 100C Vùng nhiệt độ tạo cho enzyme có hoạt độ cao nhất gọi là vùng nhiệt độ thích hợp của enzyme, trong đó có một giá trị mà ở đó, hoạt độ của enzyme đạt cực đại, gọi là nhiệt độ tối thích. Với đa số enzyme, vùng nhiệt độ thích hợp là 40-500C Nhiệt độ làm cho enzyme mất hoàn toàn hoạt tính thƣờng gọi là nhiệt độ tới hạn. Đa số enzyme có nhiệt độ tới hạn khoảng 700C, với các enzyme bền nhiệt, nhiệt độ thích hợp có thể cao hơn nhiều. Với từng enzyme, nhiệt độ thích hợp có thể thay đổi khi có sự thay đổi pH, cơ chất, thời gian phản ứng….  Ảnh hƣởng của pH môi trƣờng [10] pH có ảnh hƣởng mạnh mẽ đến quá trình thủy phân vì nó ảnh hƣởng đến mức độ ion hóa cơ chất, ion hóa enzyme và đến độ bền của protein – enzyme. Đa số enzyme bền trong khoảng pH = 5 – 9 và độ bền của chúng tăng lên khi có cơ chất, ion Ca++… Với nhiều enzyme protease, pH thích hợp ở vùng trung tính, nhƣng cũng có một số enzyme có pH thích hợp trong vùng acid (pepcin, protease – acid của vi sinh vật…) hoặc nằm trong vùng kiềm (tripsin, subtilin, …). Với từng enzyme, giá trị pH không cố định mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhƣ: nhiệt độ, cơ chất, dung dịch đệm.  Ảnh hƣởng của các chất kìm hãm Chất kìm hãm hay còn gọi là các chất ức chế là những chất mà khi trong phản ứng có sự hiện diện của chúng, enzyme có thể bị giảm hoặc mất hoạt tính. Các 25 chất này có thể là các ion, các phân tử vô cơ, hữu cơ. Các chất kìm hãm thuận nghịch hoặc không thuận nghịch, cạnh tranh hoặc không cạnh tranh. Ngƣời ta đã xác định đƣợc với từng loại enzyme, chất kìm hãm là những chất gì, cơ chế kìm hãm của từng chất, mức độ kìm hãm… khi sử dụng enzyme vào từng quá trình thủy phân cụ thể, ta cần phải biết rõ các chất kìm hãm của nó để điều chỉnh phản ứng  Ảnh hƣởng của các chất hoạt hóa Các chất hoạt hóa là những chất khi có mặt trong phản ứng có tác dụng làm tăng tính hoạt tính enzyme. Các chất này có bản chất hóa học khác nhau, có thể là ion kim loại, anion hoặc các chất hữu cơ. Tuy nhiên, các chất hoạt hóa chỉ có tác dụng trong giới hạn nồng độ xác định. Cơ chế của sự kích hoạt có thể là do các chất trên trực tiếp kết hợp với enzyme, làm thay đổi cấu trúc không gian của nó theo hƣớng có lợi cho hoạt động xúc tác của enzyme, hoặc có thể tác động gián tiếp nhƣ loại trừ các yếu tố ức chế ra khỏi môi trƣờng  Ảnh hƣởng của thời gian thủy phân Thời gian thủy phân cần thích hợp để enzyme phân cắt các liên kết trong cơ chất, tạo thành các sản phẩm cần thiết của quá trình thủy phân nhằm đảm bảo hiệu suất thủy phân cao, chất lƣợng sản phẩm tốt. Thời gian thủy phân bởi enzyme dài, ngắn khác nhau tùy thuộc vào loại enzyme, nồng độ các chất trong nguyên liệu, mức độ nghiền nhỏ vật liệu, nồng độ dịch hỗn hợp, các điều kiện pH, nhiệt độ… Trong thực tế, thời gian thủy phân phải xác định bằng thực nghiệm và kinh nghiệm thực tế cho từng quả trình thủy phân cụ thể.[10]  Ảnh hƣởng của lƣợng nƣớc Với phản ứng thủy phân bởi enzyme thì nƣớc vừa là môi trƣờng để phân tán enzyme và cơ chất, lại vừa trực tiếp tham gia phản ứng, tạo điều kiện quá trình thủy phân nhanh hơn. Nƣớc có ảnh hƣởng đến tốc độ và chiều hƣớng của phản ứng thủy phân bởi enzyme. Vì thế, nƣớc là một yếu tố điều chỉnh phản ứng thủy phân bởi enzyme. Nếu bổ sung nƣớc với tỷ lệ quá cao, vi sinh vật hoạt động và phát triển, 26 phân hủy axit amin thành các sản phẩm cấp thấp nhƣ amoniac. Vì vậy ta phải xác định tỷ lệ nƣớc bổ sung thích hợp cho quá trình thủy phân trong sản xuất nƣớc mắm.[10]  Muối Muối là một nguyên liệu quan trọng trong chế biến nƣớc mắm, không có muối thì không hình thành nƣớc mắm, muối có nhiều loại khác nhau và có tác dụng rất khác nhau trong chế biến nƣớc mắm. Yêu cầu muối dùng trong sản xuất nƣớc mắm là loại muối ăn và càng tinh khiết càng tốt, kết tinh hạt nhỏ, có độ rắn cao, màu trắng óng ánh, không vón cục, không ẩm ƣớt, không có vị đắng, chát. Muối có tác dụng ức chế hoạt động của vi sinh vật, ngăn ngừa sự thối trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, nếu nồng độ muối cao sẽ ức chế hoạt tính của enzyme dẫn đến quá trình thủy phân chậm lại, thời gian sản xuất kéo dài. Để quá trình chế biến chƣợp đƣợc nhanh chóng, ta cần xác định lƣợng muối tổng cộng thích hợp , thông thƣờng 22-25% (muối tinh khiết), số lần cho muối, tỉ lệ muối mỗi lần cho vào. Để đảm bảo chƣợp nhanh chín và có chất lƣợng cao thì độ mặn nên vừa phải, nƣớc mắm sẽ thơm ngon.  Diện tích tiếp xúc Enzyme là một chất xúc tác sinh học có tác dụng tích cực trong việc thủy phân protein của tôm để cho sản phẩm cuối cùng là axit amin. Để tạo điều kiện tốt hơn nữa cho khả năng hoạt động của enzyme, ta thấy rằng việc tăng diện tích tiếp xúc là một yêu cầu rất cần thiết, là một trong những nhân tố rút ngắn thời gian chế biến nƣớc mắm Khi thủy phân diện tích tiếp xúc giữa enzyme và phế liệu tôm cũng ảnh hƣởng rất lớn đến tốc độ thủy phân. Để tạo điều kiện cho enzyme protease hoạt động tốt ngƣời ta thƣờng xay nhỏ phế liệu tôm. Khi diện tích tiếp xúc giữa enzyme protease với protein càng lớn thì sẽ thúc đẩy nhanh quá trình thủy phân. 27  Bản thân nguyên liệu Nguyên liệu chính để chế biến nƣớc mắm là đầu tôm, tùy từng loại đầu tôm khác nhau mà sẽ cho ra từng loại nƣớc mắm có chất lƣợng khác nhau. Các loại đầu tôm khác nhau sẽ có thành phần hóa học và cấu trúc khác nhau, nhất là hệ enzyme tồn tại trong tôm khác nhau khi chế biến các loại nƣớc mắm cũng khác nhau. Đạm axit amin trong nƣớc mắm là kết quả của sự phân giải protein trong đầu tôm. Vì thế loại đầu tôm nào có thành phần protein cao, chế biến ra nƣớc mắm sẽ cho lƣợng đạm cao. Độ tƣơi của phế liệu tôm có vai trò quan trọng quyết định đến chất lƣợng của sản phẩm protein thu hồi từ quá trình thủy phân. Độ tƣơi của phế liệu tôm giảm thì làm giảm chất lƣợng của nƣớc mắm do có sự phân hủy protein trong đầu tôm tạo thành những sản phẩm cấp thấp nhƣ: indol, scaptol, NH3, H2S…gây ra mùi khó chịu cho sản phẩm. 1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về sản xuất nƣớc mắm. 1.3.1. Tình hình sản xuất nƣớc mắm trên thế giới. Raksakulthai (1987) quan sát thấy rằng các enzyme tiêu hóa đóng góp tích cực trong quá trình lên men nƣớc mắm, vì tốc độ thủy phân protein của cá nguyên con cao hơn đáng kể so với cá đã moi nội tạng. Tuy nhiên, chất lƣợng cảm quan của nƣớc mắm sản xuất từ cá nguyên con hoặc cá đã moi nội tạng không có sự khác biệt rõ rệt [27]. Crisan và Sands (1975) nghiên cứu hệ vi khuẩn 4 loại nƣớc mắm: Nampla, Patis, Koami, Onago,và đã phân lập đƣợc 11 loài vi khuẩn, 1 loài nấm men và 3 loài nấm sợi. Phân lập từ Nampla ở các thời gian lên men khác nhau chủ yếu gồm có các loài Bacillus, trong khi nấm men, nấm sợi và vi khuẩn kị khí không đƣợc phân lập. Trong Patis, vi sinh vật phân lập đƣợc chủ yếu bao gồm loài Bacillus, Micrococcus và nấm men Candida clausenic. Koami một loại nƣớc mắm đƣợc sản xuất từ tôm có loài Bacillus và chủng Penicillium notatum. Trong Onago một sản phẩm nƣớc mắm Nhật có mặt Bacillus, và hai loại nấm mốc 28 Cladosporiumherbarum và Aspergillus fumigatus. Crisan và Sand đã cho thấy loài trực khuẩn là những vi sinh vật chiếm ƣu thế trong nƣớc mắm [19]. Orejana (1978) báo cáo rằng hàm lƣợng acid amin tự do có đƣợc trong nƣớc mắm sau 14 tháng lên men ở nhiệt độ phòng (23 °C) có thể đạt đƣợc chỉ sau một tháng lên men ở nhiệt độ 37 °C [26]. Miyazawa và cộng sự (1979) nghiên cứu ảnh hƣởng của nhiệt độ lên nƣớc mắm sản xuất từ cá cơm. Họ thấy rằng tỷ lệ phần trăm protein thủy phân sau 150 ngày là: 25,3%; 17,6%; 6,3%; 2,9% protein tổng ở 50 °C; 30 °C; 10 °C; 2 °C [22]. Orejana và Liston (1981) nghiên cứu các enzyme phân giải protein trong quá trình sản xuất nƣớc mắm Philippines. Họ báo cáo rằng, enzyme Tripsin hoạt động mạnh trong vài ngày đầu của quá trình lên men. Trong tháng đầu tiên enzyme hoạt động tối đa, sau đó bị suy giảm và duy trì hoạt động ở mức thấp trong suốt quá trình lên men còn lại [26]. Ooshiro và cộng sự (1981) so sánh nƣớc mắm lên men ở nhiệt độ phòng (240C với nƣớc mắm lên men ở nhiệt độ 37 °C và 50 °C. Họ quan sát thấy rằng, lúc đầu, nồng độ của các acid amin và nitơ hòa tan trong mẫu 37 °C cao hơn so với mẫu tại nhiệt độ phòng. Tuy nhiên, sau 153 ngày nồng độ của acid amin và nitơ hòa tan là tƣơng tự nhau trong tất cả các sản phẩm [25]. Chayovan và cộng sự (1983) cho rằng nhiệt độ tối ƣu cho sản xuất nƣớc mắm thƣơng mại là 37 °C [18]. Tuy nhiên, việc phơi nắng trong quá trình lên men của các nƣớc ở Đông Nam Á mang lại kết quả thủy phân protein nhanh hơn.[18] Rosario và Maldo (1984) nghiên cứu hoạt động của cathepsins trong quá trình lên men của nƣớc mắm Philippine. Kết quả nghiên cứu cho thấy: trong quá trình lên men, Cathepsin A và C là quan trọng trong sự phân giải protein. Hoạt động của Cathepsin A tỷ lệ thuận vào số lƣợng của acid amin đƣợc tạo ra trong khi hoạt động của Cathepsin C tỷ lệ thuận với số lƣợng peptit có trọng lƣợng phân tử thấp trong nƣớc mắm [28]. Nakano và cộng sự (1986) đã sử dụng protease từ vi khuẩn ƣa mặn Psedomonas để làm giảm thời gian lên men nƣớc mắm. Kết quả chỉ ra rằng các 29 enzyme có thể làm giảm thời gian lên men từ 1,5 – 3 năm đến 3 – 6 tháng và sản phẩm có chứa acid amin có giá trị dinh dƣỡng với hàm lƣợng cao [23]. Kiểm tra cảm quan cho thấy rằng các nƣớc mắm có chất lƣợng tốt so với sản phẩm thƣơng mại. Guevara và cộng sự (1972) sử dụng Papain trong sản xuất nƣớc mắm Philippines (Patis) và báo cáo rằng thời gian lên men giảm xuống 4 -7 ngày mà không có bất kỳ ảnh hƣởng có hại lên hƣơng vị của nƣớc mắm [20]. Simpson và Haard (1987) phát hiện ra việc loại bỏ các nội tạng cá trích trƣớc khi lên men sẽ làm giảm sự hình thành của peptide và các axit amin trong dịch nƣớc mắm [29]. 1.3.2.Tình hình sản xuất nƣớc mắm trong nƣớc. Đặng Văn Hợp (2000) đã phân lập tuyển chọn nuôi cấy và thu nhận chế phẩm proteaza kỹ thuật từ chủng nấm mốc A.orizae A4. Chế phẩm proteaza thu đƣợc từ chủng này, hoạt động tối thích ở nhiệt độ 500C; pH = 6,5 và nồng độ muối dƣới 11%. Khi ứng dụng sản xuất nƣớc mắm ngắn ngày, với tỷ lệ protease 0,1% tỷ lệ muối ban đầu là 8% và cứ sau 3 ngày thì bổ sung muối một lần, mỗi lần 3% cho đến khi đủ muối thì thời gian thủy phân là 15 – 20 ngày nếu chƣợp đƣợc tiếp nhiệt tự nhiên và 7 ngày nếu chƣợp đƣợc tiếp nhiệt nhân tạo, giữ ổn định ở 52 °C. Hiệu suất thu hồi đạm tăng 20% so với phƣơng pháp cổ truyền. Đồng thời tác giả cũng đã phân lập đƣợc 6 chủng vi khuẩn hình que trong điều kiện yếm khí từ chƣợp cá cơm chín, có khả năng lên men sinh hƣơng nƣớc mắm trên môi trƣờng nƣớc cá – pepton. Sáu chủng vi khuẩn này thuộc giống Bacillus, họ Bacillaceae, bộ Eubacteriales, lớp Schizomicetes. Chúng có khả năng phát triển và hoạt động lên men tốt ở 370C, pH = 7. Nồng độ muối 0,75% trên môi trƣờng nƣớc cá –pepton. [6] Trần Thị Luyến (1994) đã nghiên cứu quy luật biến đổi của nitơ, axit amin và nâng cao hiệu suất thu đạm trong sản xuất nƣớc mắm.[9] Lê Quốc Nam (2004) đã nghiên cứu sự biến đổi về hƣơng vị và màu sắc của nƣớc 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 30 quản càng lâu thì màu càng đậm, hƣơng thơm càng giảm và vị càng đậm đà hơn.[11] Hàm lƣợng đạm tổng quát dƣờng nhƣ không biến đổi, nhƣng đạm axit amin, đạm thối và hàm lƣợng 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 hƣơng vị của nƣớc mắm xảy ra rất rõ rệt. Màu đậm nhanh, hƣơng giảm mạnh, vị biến đổi có chậm hơn, và nếu kéo dài thì màu đen sẫm lại và dần dần xuất hiện mùi vị lạ, mùi khét và vị đắng [10]. Trần Công Hòa (2010) nghiên cứu ảnh hƣởng của enzyme bromelain và nồng độ muối đến quá trình sản xuất nƣớc mắm đã xác định đƣợc: Việc bổ sung chồi dứa (nguồn enzyme) làm tăng tốc độ thủy phân cá và tăng giá trị cảm quan của nƣớc mắm. Nồng độ muối thấp sẽ làm giảm cảm quan của nƣớc mắm.[5] 31 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu. 2.1.1 Nguyên liệu đầu tôm thẻ chân trắng. Đầu tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) đƣợc mua tại phân xƣởng chế biến Công ty Cổ phần Nha Trang Seafoods (F17). Chất lƣợng nguyên liệu tốt: Chất lƣợng đầu tôm tƣơi, không bị biến đổi màu sắc nhƣ đen đầu hay đỏ đầu, không bẩn nhiễm rác và tạp chất . Tại công ty đầu tôm đƣợc bảo quản bằng đá vảy, đƣợc xếp 1 lớp đá 1 lớp đầu tôm và lớp trên cùng là 1 lớp đá trong thùng xốp cách nhiệt. Sau khi đã đƣợc cho vào các thùng xốp và đƣợc bảo quản lạnh, vận chuyển về phòng thí nghiệm Công nghệ chế biến, Trƣờng Đại học Nha Trang. Tại đây, đầu tôm đƣợc xay nhỏ bằng máy xay, rồi cho vào các túi nhựa 0,5 kg và sau đó đem đi bảo quản trong tủ đông ở nhiệt độ -200C cho đến ngày sử dụng. Hình 2.1: Đầu tôm thƣờng Hình 2.2: Đầu tôm đã xay 2.1.2. Enzyme. Enzyme Protex 51FP là một phức endo và exo-peptidase có nguồn gốc từ chủng Aspergillus oryzae, ở dạng bột 32 Enzyme Protex 51FP hoạt động trong môi trƣờng có pH từ 6 đến 9. Giá trị pH tối thích 7,5. Hoạt động ở nhiệt độ từ 250C đến 600C, nhiệt độ tối thích là 500C. Protex 51FP có hoạt tính 400.000 HU/g. Enzyme Protex 51FP bị bất hoạt ở nhiệt độ 900C trong 10 phút hoặc ở nhiệt độ 750C trong 60 phút. 2.1.3.Muối. Đây là nguyên liệu quan trọng thứ 2 trong quá trình sản xuất nƣớc mắm. Muối sử dụng trong đề tài là muối ăn chất lƣợng tốt đƣợc mua tại chợ Vĩnh HảiNha Trang, đƣợc vận chuyển về phòng thí nghiệm và bảo quản ở nhiệt độ thƣờng. Muối hạt nhỏ, màu trắng , không ẩm ƣớt, không vón cục. 2.1.4.Chƣợp chín cá cơm. Chƣợp chín cá cơm đƣợc cung cấp bởi cơ sở sản xuất nƣớc mắm Kim Thanh – Tháp Bà – Vĩnh Phƣớc. Chƣợp này đƣợc sản xuất từ cá cơm đã qua 6 tháng. Chƣợp chín cá cơm đƣợc sử dụng để bổ sung vào dịch đạm thủy phân protein đầu tôm nhằm gây hƣơng thơm cho nƣớc mắm đƣợc sản xuất từ đầu tôm. 2.2.Phƣơng pháp nghiên cứu. 2.2.1. Xác định thành phần hóa học của đầu tôm thẻ chân trắng. Quá trình xác định thành phần hóa học của nguyên liệu đầu tôm đƣợc thực hiện theo sơ đồ hình 2.3 Đầu tôm Xay nhỏ Xác định thành phần hóa học: Protein, nƣớc, tro, lipit. Kết quả Hình 2.3. Sơ đồ xác định thành phần hóa học của đầu tôm. Thuyết minh: Nguyên liệu đầu tôm đƣợc xay nhỏ, trộn đều sau đó lấy mẫu đêm đi xác định các chỉ tiêu hóa học nhƣ: Protein, nƣớc, lipit, tro. 33 2.2.2. Bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của việc bổ sung Enzyme Protex 51FP và nƣớc đến chất lƣợng của nƣớc mắm từ đầu tôm. 34 Đầu tôm Xay nhỏ Thủy phân (t=500C, t/g 24h, pH tự nhiên với tỉ lệ muối, nƣớc và enzyme) nhƣ sau: Mẫu 1 (ĐC) Muối: 25% Nƣớc: 0% Enzyme: 0% Mẫu 2 Muối: 5% Nƣớc: 20% Enzyme: 0,1% Mẫu 3 Muối: 5% Nƣớc: 20% Enzyme: 0,2% Mẫu 4 Muối: 5% Nƣớc: 20% Enzyme: 0,3% Mẫu 5 Muối: 5% Nƣớc: 30% Enzyme: 0,1% Mẫu 6 Muối: 5% Nƣớc: 30% Enzyme: 0,2% Mẫu 7 Muối: 5% Nƣớc: 30% Enzyme: 0,3% Bổ sung thêm 20% muối so với đầu tôm Bổ sung chƣợp chín với tỉ lệ 10% so với hỗn hợp và để lên men tự nhiên trong 60 ngày Định kỳ cứ sau 15 ngày lấy mẫu kiểm tra (cảm quan, NTS, Naa, NNH3) T1 = 15 ngày T2 = 30 ngày T3 = 45 ngày T4 = 60 ngày Lựa chọn tỉ lệ enzyme Protex 51FP thích hợp và tỉ lệ nƣớc thích hợp Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của tỉ lệ Enzyme Protex 51FP và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng đạm của nƣớc mắm từ đầu tôm. 35  Thuyết minh quy trình Nguyên liệu: Nguyên liệu đầu tôm tƣơi, không bị biến đen Xay nhỏ: Đầu tôm đƣợc xay nhỏ bằng máy xay.. Thí nghiệm gồm 7 mẫu, mỗi mẫu 500g đầu tôm, mẫu 1 (đối chứng) với tỉ lệ muối 25%, nƣớc 0%, enzyme 0%; 6 mẫu còn lại đƣợc thủy phân ở nhiệt độ 500C, trong thời gian 24h, pH tự nhiên, tỉ lệ muối, nƣớc, enzyme Protex 51FP nhƣ sau: Mẫu 2: Muối 5%, nƣớc 20%, enzyme 0,1 %. Mẫu 3: Muối 5%, nƣớc 20%, enzyme 0,2 %. Mẫu 4: Muối 5%, nƣớc 20%, enzyme 0,3 %. Mẫu 5: Muối 5%, nƣớc 30%, enzyme 0,1 %. Mẫu 6: Muối 5%, nƣớc 30%, enzyme 0,2 %. Mẫu 7: Muối 5%, nƣớc 30%, enzyme 0,3 %. Sau khi thủy phân 24h, bổ sung thêm 20% muối cho các mẫu 2, 3, 4, 5, 6, và 7. Rồi tiến hành khuấy đều cho muối tan hết. Mục đích bổ sung muối nhằm ức chế hoạt động của vi sinh vật tránh hiện tƣợng hƣ hỏng trong quá trình sản xuất nƣớc mắm. Sau đó bổ sung 10% chƣợp chín cá cơm vào hỗn hợp ở tất cả các mẫu từ 1 đến 7, rồi để lên men tự nhiên trong 60 ngày. Tiến hành lấy mẫu định kỳ cứ 15 ngày một lần để kiểm tra các chỉ tiêu cảm quan, nito tổng số (Nts), nito axit amin (Naa), nito amoniac (NNH3) . Căn cứ vào các chỉ tiêu cảm quan và hàm lƣợng NTS, Naa, NNH3 trong nƣớc mắm, chọn tỉ lệ enzyme thích hợp và tỉ lệ nƣớc thích hợp cho quá trình sản xuất nƣớc mắm từ đầu tôm. 2.2.3. Đánh giá chất lƣợng sản phẩm nƣớc mắm. Nƣớc mắm đƣợc sản xuất với tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc thích hợp đƣợc đem kiểm tra đánh giá chất lƣợng thông qua các chỉ tiêu cảm quan, hóa học, vi sinh vật. -Kiểm tra chỉ tiêu cảm quan: màu, mùi, vị, độ trong. -Kiểm tra các chỉ tiêu hóa học : + Hàm lƣợng nitơ toàn phần ( tính bằng g/l). 36 + Hàm lƣợng nitơ acid amin (tính bằng % so với nitơ toàn phần). + Hàm lƣợng nitơ amoniac (tính bằng % so với nitơ toàn phần). + Hàm lƣợng axit (tính bằng g/l). + Hàm lƣợng muối (tính bằng g/l). - Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật: + Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc trong 1ml. + Coliforms (số khuẩn lạc trong 1ml). + E. Coli (số khuẩn lạc trong 1ml). + Cl.perfringens (số khuẩn lạc trong 1ml). + S. Aureus (số khuẩn lạc trong 1ml). +Tổng số bào tử nấm men và nấm mốc (số khuẩn lạc trong 1ml). 2.3. Phƣơng pháp phân tích. - Xác định hàm lƣợng nƣớc bằng phƣơng pháp sấy ở nhiệt độ 1050C. - Xác định hàm lƣợng tro bằng phƣơng pháp nung ở nhiệt độ 550÷6000C. - Xác định nito tổng số bằng phƣơng pháp Kjeldah,theo TCVN 4328_1:2007. - Xác định hàm lƣợng protein hòa tan bằng phƣơng pháp biure. - Xác định hàm lƣợng nito focmon theo phƣơng pháp Sorensen. - Nito axit amin = nito formon – nito ammoniac. - Xác nito đạm amoniac theo phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc. - Xác định hàm lƣợng lipid tổng số bằng phƣơng pháp Folch. - Đánh giá các chỉ tiêu cảm quan của nƣớc mắm thu đƣợc bằng phƣơng pháp cho điểm theo TCVN 3215-79. - Xác định NaCl bằng phƣơng pháp Mohr. - Xác định chỉ tiêu vi sinh theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5107-2003. - Xác định hàm lƣợng axit bằng phƣơng pháp trung hòa. 2.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu. Xử lý số liệu thực nghiệm trên phần mềm Excel và SPSS 16. Số liệu báo cáo là trung bình của 3 lần lặp lại. 37 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả xác định thành phần hóa học đầu tôm thẻ chân trắng. Thành phần hóa học của đầu tôm thẻ chân trắng đƣợc thể hiện ở bảng 3.1 Bảng 3.1. Thành phần hóa học của đầu tôm (tính theo chất khô) STT Chỉ tiêu phân tích Hàm lƣợng (%) 1 Protein 49,62 2 Lipid 5,10 4 Khoáng 27,42 5 Ẩm 80,02 Từ kết quả thí nghiệm trên, ta thấy đầu tôm có chứa hàm lƣợng Protein cao, chiếm 49,62%. Hàm lƣợng lipid thấp 5,1% phù hợp với việc nghiên cứu sản xuất nƣớc mắm bằng enzym Protex 51FP. 3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng đạm của nƣớc mắm từ đầu tôm. 3.2.1. Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng đạm của nƣớc mắm từ đầu tôm. 3.2.1.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nước đến hàm lượng nitơ tổng số của nước mắm. Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng nito tổng số của nƣớc mắm đƣợc thể hiện qua biểu đồ Hình 3.1. 38 Hình 3.1: Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng nitơ tổng số của nƣớc mắm. Trong đó: Mẫu 1 (Đối chứng): Muối 25%, nƣớc 0%, enzyme 0%. Mẫu 2 : Muối 5%, nƣớc 20%, enzyme 0,1%. Mẫu 3 : Muối 5%, nƣớc 20%, enzyme 0,2 %. Mẫu 4 : Muối 5%, nƣớc 20%, enzyme 0,3 %. Mẫu 5 : Muối 5%, nƣớc 30%, enzyme 0,1 %. Mẫu 6 : Muối 5%, nƣớc 30%, enzyme 0,2 %. Mẫu 7 : Muối 5%, nƣớc 30%, enzyme 0,3 %. Nhận xét và thảo luận Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lƣợng nitơ tổng số tăng dần theo thời gian, thời gian càng dài thì hàm lƣợng nitơ tổng số càng cao. Thời gian dài tạo điều kiện cho enzyme Protex 51FP bổ sung và enzyme nội tại của đầu tôm phân cắt mạch protein tạo thành các mạch peptit và axit amin hòa tan vào trong dịch nƣớc mắm. Vì vậy, khi tăng thời gian thì hàm lƣợng nitơ tổng số tăng lên. Việc bổ sung enzyme Protex 51FP và nƣớc vào quá trình sản xuất nƣớc mắm đã làm tăng hàm lƣợng nitơ tổng số trong nƣớc mắm so với mẫu không bổ sung enzyme và nƣớc. 39 Các mẫu có bổ sung enzyme Protex 51FP (từ mẫu 2 đến mẫu 7) có hàm lƣợng nitơ tổng số cao hơn so với mẫu không bổ sung enzyme (Mẫu 1). Mẫu có bổ sung tỉ lệ enzyme Protex 51FP càng nhiều thì hàm lƣợng nitơ tổng số càng cao. Khi tăng tỉ lệ enzyme Protex 51FP thì quá trình cắt đứt liên kết peptid trong phân tử protein càng nhiều dẫn đến hình thành các peptid ngắn mạch và axit amin càng nhiều. Đối với mẫu 2 và 5 cùng tỉ lệ enzyme là 0,1% nhƣng tỉ lệ nƣớc khác nhau, mẫu 2 (20% nƣớc) có tỉ lệ nƣớc thấp hơn mẫu 5 (30%) thì hàm lƣợng nitơ tổng số ở mẫu 2 thấp hơn ở mẫu 5. Tƣơng tự hàm lƣợng nitơ tổng số ở mẫu 3 thấp hơn ở mẫu 6, hàm lƣợng nitơ tổng số ở mẫu 4 thấp hơn ở mẫu 7. Bỡi vì nƣớc là môi trƣờng khuếch tán enzyme và cơ chất, làm tăng tốc độ thủy phân cắt mạch protein, rút ngắn quá trình lên men nên trong cùng điều kiện thời gian, cùng tỉ lệ bổ sung enzyme Protex, mẫu có tỉ lệ nƣớc 30% thì cho hàm lƣợng nitơ tổng số cao hơn mẫu có tỉ lệ nƣớc 20%. 3.2.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng nitơ axit amin của nƣớc mắm. Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng nitơ axit amin của nƣớc mắm theo thời gian đƣợc thể hiện qua biểu đồ hình 3.2. Hình 3.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng nitơ axit amin của nƣớc mắm. 40 Trong đó: Mẫu 1 (Đối chứng): Muối 25%, nƣớc 0%, enzyme 0%. Mẫu 2 : Muối 5%, nƣớc 20%, enzyme 0,1%. Mẫu 3 : Muối 5%, nƣớc 20%, enzyme 0,2 %. Mẫu 4 : Muối 5%, nƣớc 20%, enzyme 0,3 %. Mẫu 5 : Muối 5%, nƣớc 30%, enzyme 0,1 %. Mẫu 6 : Muối 5%, nƣớc 30%, enzyme 0,2 %. Mẫu 7 : Muối 5%, nƣớc 30%, enzyme 0,3 %. Nhận xét và thảo luận Trong quá trình sản xuất nƣớc mắm, thời gian càng dài thì hàm lƣợng nitơ axit amin càng cao đƣợc thể hiện qua Hình 3.2. Vì thời gian dài tạo điều kiện cho enzyme Protex 51FP bổ sung và enzyme nội tại của đầu tôm phân cắt mạch protein tạo thành các mạch peptit và axit amin hòa tan vào trong dịch nƣớc mắm. Vì vậy, khi tăng thời gian thì hàm lƣợng axit amin cũng tăng. Việc bổ sung enzyme Protex 51FP và nƣớc vào quá trình sản xuất nƣớc mắm đã làm tăng hàm lƣợng nitơ axit amin trong nƣớc mắm. Các mẫu có bổ sung enzyme Protaex 51FP (từ mẫu 2 đến mẫu 7) có hàm lƣợng nitơ axit amin cao hơn so với mẫu không bổ sung enzyme (Mẫu 1). Enzyme Protex 51FP bổ sung vào làm tăng tốc độ thủy phân cắt mạch protein, cắt các peptit thành các axit amin nên trong cùng một thời gian thì mẫu bổ sung enzyme Protex 51FP cho hàm lƣợng nitơ axit amin cao hơn. Mẫu có bổ sung tỉ lệ enzyme càng cao cho hàm lƣợng nitơ axit amin càng cao. Tốc độ thủy phân phụ thuộc tuyến tính vào tỷ lệ enzyme nên khi tăng tỷ lệ enzyme thì tác dụng của enzyme cắt mạch protein sẽ tăng, tốc độ thủy phân nhanh hơn dẫn đến hàm lƣợng nitơ axit amin tăng lên. Đối với mẫu 2 và 5 cùng tỉ lệ enzyme là 0,1% nhƣng tỉ lệ nƣớc khác nhau, mẫu 2 (20% nƣớc) có tỉ lệ nƣớc thấp hơn mẫu 5 (30%) thì nitơ axit amin mẫu 2 thấp hơn mẫu 5. Tƣơng tự nitơ axit amin mẫu 3 thấp hơn mẫu 6, nitơ axit amin mẫu 4 thấp hơn mẫu 7. Bởi vì nƣớc là môi trƣờng khuếch tán enzyme và cơ chất, nƣớc tham gia vào quá trình thủy phân làm tăng tốc độ thủy phân cắt đứt peptit thành các 41 axit amin nên trong cùng thời gian nhất định và cùng tỉ lệ bổ sung enzyme Protex, mẫu có tỉ lệ nƣớc lớn thì cho hàm lƣợng nitơ axit amin cao hơn. 3.2.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng nitơ amoniac của nƣớc mắm. Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng nitơ amoniac của nƣớc mắm đƣợc biểu diễn theo biểu đồ hình 3.3. Hình 3.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ enzyme và tỉ lệ nƣớc đến hàm lƣợng nitơ amoniac của nƣớc mắm theo . Trong đó: Mẫu 1 (Đối chứng): Muối 25%, nƣớc 0%, enzyme 0%. Mẫu 2 : Muối 5%, nƣớc 20%, enzyme 0,1%. Mẫu 3 : Muối 5%, nƣớc 20%, enzyme 0,2 %. Mẫu 4 : Muối 5%, nƣớc 20%, enzyme 0,3 %. Mẫu 5 : Muối 5%, nƣớc 30%, enzyme 0,1 %. Mẫu 6 : Muối 5%, nƣớc 30%, enzyme 0,2 %. Mẫu 7 : Muối 5%, nƣớc 30%, enzyme 0,3 %. 42 Nhận xét và thảo luận: Kết quả nghiên cứu cho thấy, thời gian càng dài thì hàm lƣợng nitơ amoniac càng cao. Trong đầu tôm, có rất nhiều hệ enzyme khác nhau, sản phẩm phân giải do hoạt động của enzyme nhƣ axit amin là nguồn dinh dƣỡng tốt cho vi sinh vật.Vì vậy, thời gian dài, vi sinh vật gây thối rữa càng có điều kiện để hoạt động nhiều hơn, làm sản sinh ra các hợp chất bay hơi có mùi khó chịu nhƣ indol, skatol, đặc biệt là NH3 làm tăng hàm lƣợng nitơ amoniac trong nƣớc mắm. Ngoài ra, các mẫu có bổ sung nƣớc, hàm lƣợng nitơ amoniac cao hơn mẫu không bổ sung nƣớc. Vì nƣớc là môi trƣờng tạo điều kiện cho enzyme hoạt động nhƣng cũng tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển, giúp thúc đẩy quá trình trao đổi chất có trong đầu tôm. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất nhờ có muối nên hoạt động của vi sinh vật đƣợc kiểm soát, hàm lƣợng nitơ amoniac trong nƣớc mắm vẫn trong phạm vi cho phép. 3.3. Kết quả xác định tỉ lệ enzyme Protex 51FP thích hợp và tỉ lệ nƣớc thích hợp. 3.3.1. Hàm lƣợng đạm của nƣớc mắm sau 60 ngày lên men. 3.3.1.1. Hàm lượng nitơ tổng số Hàm lƣợng nitơ tổng số của sản phẩm nƣớc mắm sau 60 ngày đƣợc thể hiện theo hình 3.4. Hình 3.4. Hàm lƣợng nitơ tổng số của sản phẩm nƣớc mắm sau 60 ngày. 43 Các giá trị trung bình có các kí tự (a, b, c, d) khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê (P[...]... cho ra từng loại nƣớc mắm có chất lƣợng khác nhau Các loại đầu tôm khác nhau sẽ có thành phần hóa học và cấu trúc khác nhau, nhất là hệ enzyme tồn tại trong tôm khác nhau khi chế biến các loại nƣớc mắm cũng khác nhau Đạm axit amin trong nƣớc mắm là kết quả của sự phân giải protein trong đầu tôm Vì thế loại đầu tôm nào có thành phần protein cao, chế biến ra nƣớc mắm sẽ cho lƣợng đạm cao Độ tƣơi của phế... Miyazawa và cộng sự (1979) nghiên cứu ảnh hƣởng của nhiệt độ lên nƣớc mắm sản xuất từ cá cơm Họ thấy rằng tỷ lệ phần trăm protein thủy phân sau 150 ngày là: 25,3%; 17,6%; 6,3%; 2,9% protein tổng ở 50 °C; 30 °C; 10 °C; 2 °C [22] Orejana và Liston (1981) nghiên cứu các enzyme phân giải protein trong quá trình sản xuất nƣớc mắm Philippines Họ báo cáo rằng, enzyme Tripsin hoạt động mạnh trong vài ngày đầu của. .. của enzyme trong cá và vi sinh vật của cá hoặc từ ngoài vào 1.2.1 Tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc mắm (TCVN 5107 – 2003) Các yêu cầu cảm quan của nƣớc mắm đƣợc quy định trong bảng 1.4 15 Bảng 1.4 Yêu cầu cảm quan của nƣớc mắm [1] Tên chỉ tiêu Yêu cầu Đặc biệt Thƣợng hạng Hạng 1 Hạng 2 1 Màu sắc Từ nâu cánh gián đến nâu vàng 2 Độ trong Trong, không vẩn đục 3 Mùi Thơm mùi đặc trƣng của nƣớc mắm, không có mùi... nó ảnh hƣởng đến mức độ ion hóa cơ chất, ion hóa enzyme và đến độ bền của protein – enzyme Đa số enzyme bền trong khoảng pH = 5 – 9 và độ bền của chúng tăng lên khi có cơ chất, ion Ca++… Với nhiều enzyme protease, pH thích hợp ở vùng trung tính, nhƣng cũng có một số enzyme có pH thích hợp trong vùng acid (pepcin, protease – acid của vi sinh vật…) hoặc nằm trong vùng kiềm (tripsin, subtilin, …) Với từng... lý,… Hàm lƣợng chitin, protein, khoáng và caroteinoid trong phế liệu vỏ tôm thay đổi rất rộng phụ thuộc vào điều kiện bóc vỏ trong quá trình chế biến cũng nhƣ phụ thuộc vào loài, trạng thái dinh dƣỡng, chu kỳ sinh sản Thành phần hóa học của đầu tôm  Protein Protein đầu tôm phần lớn thuộc loại khó tiêu hóa và khó trích ly, protein đầu tôm thƣờng tồn tại ở 2 dạng chính là dạng tự do (có trong nội tạng và. .. phong phú Đối với nguyên liệu đầu tôm có hàm lƣợng protein khá cao nên việc sử dụng để sản xuất nƣớc mắm là khá phù hợp Việc ứng dụng phế liệu đầu tôm để sản xuất nƣớc mắm là hƣớng đi mới nhằm giải quyết vấn đề tận dụng nguyên liệu còn lại trong công nghiệp sản xuất tôm đông lạnh Ngoài ra còn tận dụng đầu tôm để làm các loại gia vị, mắm tôm 1.2 Tổng quan về nƣớc mắm Nƣớc mắm là một loại gia vị nhƣng... tƣơi của phế liệu tôm có vai trò quan trọng quyết định đến chất lƣợng của sản phẩm protein thu hồi từ quá trình thủy phân Độ tƣơi của phế liệu tôm giảm thì làm giảm chất lƣợng của nƣớc mắm do có sự phân hủy protein trong đầu tôm tạo thành những sản phẩm cấp thấp nhƣ: indol, scaptol, NH3, H2S…gây ra mùi khó chịu cho sản phẩm 1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về sản xuất nƣớc mắm 1.3.1 Tình hình... Ngọt của đạm, Ngọt của Ngọt của của đạm, có có hậu vị rõ đạm, ít có hậu đạm, khôn hậu vị rõ vị mặn chát 5 Tạp chất nhìn thấy Không đƣợc có bằng mắt thƣờng - Kiểm tra các chỉ tiêu hóa học Các chỉ tiêu hóa học của nƣớc mắm đƣợc quy định trong Bảng 1.5 Bảng 1.5 Các chỉ tiêu hóa học của nƣớc mắm [1] Mức chất lƣợng Tên chỉ tiêu Đặc biệt Thƣợng hạng Hạng 1 Hạng 2 1 .Hàm lƣợng nitơ toàn phần 30 25 15 10 2 Hàm. .. độ 900C trong 10 phút hoặc ở nhiệt độ 750C trong 60 phút 1.2.4.3 Cơ chế tác dụng của enzyme Sự tham gia của enzyme trong quá trình thủy phân này là theo cơ chế xúc tác theo sơ đồ: E + S ES E+P Ở đây E là enzyme, S là cơ chất, trong quá trình chế biến nƣớc mắm thì S chủ yếu là Protein, ES là phức hợp trung gian giữa enzyme và cơ chất, P là sản phẩm – trong nƣớc mắm thì chủ yếu là axit amin và các peptit... bột tôm và nó chiếm 30% thành phần thức ăn Bột tôm đƣợc chế biến tốt có chứa axit amin tƣơng tự nhƣ amin trong đậu tƣơng hay trong bột cá Phế liệu tôm có chất lƣợng càng cao thì bột tôm có chất lƣợng càng cao Do vậy việc xử lý và chế biến phế liệu có ý nghĩa rất quan trọng trong việc sản xuất bột tôm có chất lƣợng cao Nếu công nghệ chế biến không phù hợp thì nó cũng ảnh hƣởng đến giá trị dinh dƣỡng của ... độ đạm nƣớc mắm Từ vấn đề cấp thiết em thực đề tài: Nghiên cứu ảnh hƣởng việc bổ sung enzyme Protex 51FP nƣớc đến hàm lƣợng đạm nƣớc mắm từ đầu tôm Mục tiêu đề tài Xác định đƣợc ảnh hƣởng việc. .. -Xác định thành phần hóa học đầu tôm -Nghiên cứu ảnh hƣởng việc bổ sung enzyme Protex 51FP nƣớc đến hàm lƣợng đạm nƣớc mắm từ đầu tôm -Xác định tỉ lệ enzyme Protex 51FP thích hợp tỉ lệ nƣớc thích... hƣởng việc bổ sung enzyme Protex 51FP nƣớc đến hàm lƣợng đạm nƣớc mắm từ đầu tôm Xác định tỉ lệ enzyme Protex 51FP thích hợp tỉ lệ nƣớc thích hợp cho việc sản xuất nƣớc mắm từ đầu tôm 2 Ý nghĩa