Nghiên cứu sản xuất dịch đạm thủy phân từ ruốc biển bằng phương pháp sử dụng enzym alcalase phối hợp với enzym bromelin thô

BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG --- PHAN THỊ HƯƠNG NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DỊCH ĐẠM THỦY PHÂN TỪ RUỐC BIỂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ENZYM ALCALASE PHỐI HỢP VỚI ENZYM BROMELIN

BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

-

PHAN THỊ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DỊCH ĐẠM THỦY PHÂN TỪ RUỐC BIỂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP

SỬ DỤNG ENZYM ALCALASE PHỐI HỢP

VỚI ENZYM BROMELIN THÔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Nha Trang – 2014

BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

-

PHAN THỊ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT DỊCH ĐẠM THỦY PHÂN TỪ RUỐC BIỂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP

SỬ DỤNG ENZYM ALCALASE PHỐI HỢP

VỚI ENZYM BROMELIN THÔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành : Công nghệ sau thu hoạch

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi được hoàn thành

dưới sự tài trợ của Chủ nhiệm đề tài cấp nhà nước“Nghiên cứu ứng dụng công nghệ enzym để sản xuất bột đạm thủy phân giàu axít amin từ moi và cá nục ứng dụng trong sản xuất nước mắm công nghiệp” Các số liệu, kết quả nêu trong

luận văn là trung thực, chưa từng được công bố trong các công trình khác và đã được Lãnh đạo Viện Nghiên cứu Hải sản Hải Phòng cùng với Chủ nhiệm đề tài cho phép sử dụng

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Luận văn này

Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm và Khoa Sau đại học sự kính trọng, niềm tự hào được học tập và nghiên cứu tại trường trong những năm qua

Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được giành cho thầy: TS Vũ Ngọc Bội - Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Lãnh đạo Viện Nghiên cứu Hải sản Hải Phòng đã tạo điều kiện và cho phép tôi được đi học để nâng cao trình độ

Xin cám ơn quý thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thực phẩm, Lãnh đạo phòng Công nghệ Sau thu hoạch Viện Nghiên cứu Hải sản Hải Phòng và bạn bè đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn vừa qua

Xin cám ơn các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên quí báu để công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng

Xin cảm ơn NCS ThS Lê Hương Thủy - phòng Công nghệ Sau thu hoạch

- Viện Nghiên cứu Hải sản Hải Phòng đã luôn động viên, hỗ trợ nhiệt tình, cung cấp tài liệu và hỗ trợ kinh phí thực hiện đề tài nghiên cứu này từ nguồn kinh phí

thực hiện đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ enzym để sản xuất bột đạm thủy phân giàu axít amin từ moi và cá nục ứng dụng trong sản xuất nước mắm công nghiệp”

Đặc biệt xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của gia đình và bạn bè luôn luôn chia sẻ kịp thời cùng tôi trong quá trình nghiên cứu

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 GIỚI THIỆU VỀ RUỐC BIỂN 3

1.2 Phản ứng thủy phân bằng enzyme protease 10

1.2.1 Bản chất, cơ chế của quá trình thủy phân 10

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân 12

1.3 Giới thiệu về enzym alcalase và bromelin 14

1.3.1.Alcalase 14

1.3.2.Giới thiệu về enzymBromelin 15

1.4 Quá trình tạo hương trong sản xuất nước mắm 19

1.4.1 Ảnh hưởng của quá trình ủ chín đến chất lượng và hương vị nước mắm 19

1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chín của chượp 21

1.4.3 Các chỉ tiêu đánh giá độ chín của chượp trong quá trình ủ và tiêu chuẩn nước mắm thành phẩm 23

1.5 Tình hình nghiên cứu ứng dụng enzym Alcalase thương mại và enzym Bromelin thô trong quá trình thủy phân 28

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 28

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 30

CHƯƠNG 2 33

NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 33

2.2 Phương pháp nghiên cứu 33

2.2.1 Bố trí thí nghiệm tổng thể 33

2.2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định các điều kiện thích hợp cho quá trình thủy phân 34 2.2.3 Tối ưu hóa quá trình thủy phân moi bằng enzym alcalase phối hợp với enzym

bromelin thô 36

2.2.4 Sản xuất dịch đạm thủy phân từ nguyên liệu moi và đánh giá chất lượng dịch đạm thủy phân 38

2.2.5 Thử nghiệm sử dụng dịch đạm thủy phân moi bằng enzym alcalase phối hợp với enzym bromelin thô trong quá trình sản xuất nước mắm 38

2.3 Các phương pháp phân tích 41

2.4 Thiết bị và hóa chất 41

2.5 Phương pháp xử lý số liệu 41

CHƯƠNG 3 42

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42

3.1 Xác định các điều kiện thích hợp cho quá trình thủy phânruốc biển bằng enzym alcalase phối hợp với bromelin thô 42

3.1.1 Xác định tỷ lệ enzym alcalase và bromelin thô 42

3.1.2 Xác định nhiệt độ thủy phân 45

3.1.3 Xác định thời gian thủy phân 48

3.1.4 Xác định tỷ lệ nước bổ sung 50

3.2 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH THỦY PHÂN MOI BĂNG ENZYME ALCALASE PHỐI HỢP VỚI ENZYME BROMELIN THÔ 59

3.3 Sản xuất dịch đạm thủy phân từ moi biển và đánh giá chất lượng dịch đạm thủy phân 61

3.4 Sơ bộ thử nghiệm dịch đạm thủy phân từ moi biển trong sản xuất nước mắm 62

3.4.1 Xác định tỷ lệ muối bổ sung 62

3.4.2 Xác định tỷ lệ chượp gây hương bổ sung 66

3.4.3 Thử nghiệm sản xuất nước mắm moi 69

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Tổng sản lượng moi trên thế giới (FAO Fishery Statistic) 5

Hình 1.2 Sản lượng moi từ các vùng nuôi (FAO Fishery Statistic) 5

Hình 1.3 Cấu trúc phần hydratcacbon của bromelin (Yasuda và cộng sự, 1970) 16

Hình 2.1 Nguyên liệu moi biển 33

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 34

Hình 2.3 Bố trí thí nghiệm xác định các điều kiện thích hợp cho quá trình thủy phân moi 355

Hình 2.4 Sơ đồ bố thí thí nghiệm tối ưu hóa quá trình thủy phân moi 377

Hình 2.5 Sơ đồ bố thí thí nghiệm tổng quát thử nghiệm sản xuất nước mắm 399

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm bổ sung muối trong công đoạn ủ chín 40

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm bổ sung tác nhân gây hương 40

Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp enzym đến hàm lượng Naa trong dịch thủy phân 43

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp enzym đến hàm lượng Nts trong dịch thủy phân 43

Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp enzym đến hàm lượng NNH3 trong dịch thủy phân 43

Hình 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng Naa của dịch thủy phân moi bằng hỗn hợp alcalase - bromelin thô 46

Hình 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng Nts của dịch thủy phân moi bằng hỗn hợp alcalase - bromelin thô 46

Hình 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng NH3 của dịch thủy phân moi bằng hỗn hợp alcalase - bromelin thô 466

Hình 3.7 Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng Naa của dịch thủy phân moi bằng hỗn hợp alcalase - bromelin thô 488

Hình 3.8 Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng Nts của dịch thủy phân moi bằng hỗn hợp alcalase - bromelin thô 489

Hình 3.9 Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng NH3 của dịch thủy phân moi bằng hỗn hợp alcalase - bromelin thô 499

Hình 3.10 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến hàm lượng Naa của dịch thủy

phân moi bằng hỗn hợp alcalase - bromelin thô 51 Hình 3.11 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến hàm lượng Naa của dịch thủy

phân moi bằng hỗn hợp alcalase - bromelin thô 51 Hình 3.12 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến hàm lượng NH3của dịch thủy

phân moi bằng hỗn hợp alcalase - bromelin thô 52 Hình 3.13 Đồ thị đường đồng mức biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian

thủy phân đến tỉ lệ Naa/Nts của dịch đạm thủy phân 56 Hình 3.14 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân

đến tỉ lệ Naa/Nts của dịch đạm thủy phân 566 Hình 3.15 Đồ thị đường đồng mức biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ enzym alcalase

và bromelin thô so với nguyên liệu moi đến tỷ lệ Naa/Nts của dịch đạm thủy phân 577 Hình 3.16 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ enzym alcalase và bromelin

thô so với nguyên liệu moi đến tỷ lệ Naa/Nts của dịch đạm thủy phân 577 Hình 3.17 Sơ đồ quy trình thủy phân moi biển bằng hỗn hợp enzym alcalase và

bromelin thô 60 Hình 3.18 Sự biến đổi hàm lượng NH3 theo thời gian lên men ở ngoài trời của

các mẫu gây hương dịch đạm moi với tỷ lệ muối bổ sung khác nhau 63 Hình 3.19 Sự biến đổi hàm lượng NH3 theo thời gian lên men ở trong nhà của

các mẫu gây hương dịch đạm moi với tỷ lệ muối bổ sung khác nhau 63 Hình 3.20 Sự biến đổi của chất lượng cảm quan của dịch đạm moi theo thời gian

ủ chượp ở ngoài trời của các mẫu gây hương với tỷ lệ muối bổ sung khác nhau 644 Hình 3.21 Sự biến đổi của chất lượng cảm quan của dịch đạm moi theo thời gian

ủ chượp ở trong nhà của các mẫu gây hương với tỷ lệ muối bổ sung khác nhau 64 Hình 3.22 Ảnh hưởng của tỷ lệ chượp gây hương bổ sung đến sự thay đổi hàm

lượng NH3 theo thời gian lên men dịch đạm từ moi 677 Hình 3.23 Ảnh hưởng của tỷ lệ chượp gây hương bổ sung đến sự thay đổi chất

lượng cảm quan theo thời gian lên men dịch đạm từ moi 677

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Chỉ tiêu cảm quan………24

Bảng 1.2 Chỉ tiêu lý – hoá………24

Bảng 1.3 Các chỉ tiêu cảm quan đánh giá chượp chín………24

Bảng 1.4 Chỉ tiêu cảm quan của nước mắm……….25

Bảng 1.5 Chỉ tiêu hóa học của nước mắm………25

Bảng 1.6 Chỉ tiêu vi sinh vật………26

Bảng 1.7 Bảng xếp loại chất lượng sản phẩm theo điểm cảm quan………26

Bảng 1.8 Bảng phân cấp chất lượng chượp theo điểm cảm quan………27

Bảng 1.9 Bảng phân cấp chất lượng nước mắm theo điểm cảm quan………27

Bảng 3.1 Bảng mô tả cảm quan sản phẩm thủy phân khi kết hợp giữa alcalase và bromelin thô 42

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến trạng thái cảm quan của dịch thủy phân moi bằng enzym alcalase phối hợp với enzym bromelin thô 455

Bảng 3.3 Bảng mô tả cảm quan ảnh hưởng của thời gian đến quả trình thủy phân moi bằng enzyme alcalase phối hợp với enzyme bromelin thô 48

Bảng 3.4.Ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến trạng thái cảm quancủa dịch thủy phân moi bằng hỗn hợp alcalase - bromelin thô 51

Bảng 3.5 Bảng ma trận thực nghiệm với biến ảo 53

Bảng 3.6 Kết quả thí nghiệm của mô hình 2k 54

Bảng 3.7 Kết quả xử lý số liệu trên phần mềm DX6 55

Bảng 3.8 Kết quả dự đoán tối ưu cho tỷ lệ Naa/Nts theo mô hình 2k 588

Bảng 3.9 Kết quả kiểm chứng tối ưu theo tiên đoán và thực nghiệm 588

Bảng 3.10 Kết quả thủy phân protein moi ở nồi lên men 10 lít/mẻ 61

Bảng 3.11 Thành phần axit amin của dịch đạm thủy phân moi 61

Bảng 3.12 Bảng đánh giá cảm quan sản phẩm nước mắm moi 699

Bảng 3.13 Bảng kết quả phân tích hóa học sản phẩm nước mắm moi 699

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Naa: Nitơ acidamin

Nts: Nitơ tổng số

NNH3: Nitơ amoniac

Tỷ lệ E/S: tỷ lệ enzyme so với cơ chất

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

H.HD.QT 046 : phương pháp phân tích sắc kí lỏng hiệu năng cao sử dụng dẫn xuất carbamate 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl

MỞ ĐẦU

Ruốc biển (moi biển) (Acetes japonicus) là loại động vật có trữ lượng lớn vào

khoảng 160 triệu tấn, tập trung nhiều ở vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới, trong đó

có vùng biển nước ta Sản lượng khai thác ruốc ở Việt Nam hiện nay vào khoảng 40 nghìn tấn Ruốc biển là loại động vật có hàm lượng protein tổng số khá cao, chiếm từ 16,5 đến 17,0% khối lượng tươi Mặt khác, protein ruốc biển có chứa khá đầy đủ các acid amin thiết yếu (acid amin không thay thế); Cụ thể trong protein ruốc biển có chứa

7 trong tổng số 8 acid amin không thay thế cần thiết cho con người và hàm lượng acid amin không thay thế trong ruốc biển chiếm tới 28,8% tổng số acid amin Do vậy, ruốc biển được cho là nguồn protein tự nhiên hữu ích đối với con người Tuy vậy, hiện ruốc biển chủ yếu được dùng làm mắm ruốc (mắm tôm), phơi khô hay dùng để ăn tươi Lượng ruốc biển dùng làm thức ăn cho con người vào khoảng 30% và một phần xuất khẩu dưới dạng tươi nhưng đem lại hiệu quả kinh tế chưa cao (Nguyễn Văn Thoa, 1995) Vì vậy việc nghiên cứu chế biến ruốc biển để mở rộng đầu ra và nâng cao giá trị sử dụng của ruốc biển, tránh lãng phí nguồn tài nguyên phong phú là rất cần thiết Một trong các hướng chế biến ruốc biển đó là sản xuất dịch đạm thủy phân bằng phương pháp sử dụng enzym Dịch đạm thủy phân từ ruốc biển có thể được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau như: snack (bim bim), súp gia

vị, nước chấm công nghiệp, thực phẩm dinh dưỡng cho trẻ em, người già Do vậy, việc

thực hiện đề tài “Nghiên cứu sản xuất dịch đạm thủy phân từ ruốc biển bằng

phương pháp sử dụng enzym alcalase phối hợp với enzym bromelin thô” là cấp thiết

* Mục đích của đề tài

Sản xuất dịch đạm thủy phân từ ruốc biển bằng phương pháp enzym để thử nghiệm sử dụng trong sản xuất nước mắm

* Nội dung của đề tài

1) Nghiên cứu xác định các điều kiện thích hợp cho quá trình thủy phân ruốc biển bằng enzym alcalase phối hợp với bromelin thô

2) Sản xuất dịch đạm thủy phân từ ruốc biển và đánh giá chất lượng dịch đạm thủy phân

3) Sơ bộ thử nghiệm sử dụng dịch đạm thủy phân tư ruốc biển trong quá trình sản xuất nước mắm

* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học:

Số liệu của đề tài có thể dùng để tham khảo cho học viên, sinh viên, cán bộ công tác trong lĩnh vực thủy sản

- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Sự thành công của đề tài là cơ sở để sản xuất dịch đạm thủy phân dùng cho việc chế biến các sản phẩm có gía trị gia tăng từ dịch đạm thủy phân như: snack, bột canh,

Sự thành công của đề tài sẽ góp phần đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng trong và ngoài nước, đem lại lợi nhuận cao cho các công ty Chế biến Thủy sản cũng như tạo công ăn việc làm cho người lao động

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ RUỐC BIỂN

Ruốc biển (hay còn gọi là tép biển, moi biển) Ruốc biển theo định nghĩa của từ

điển Sinh học là một loài tôm nhỏ (hay một loài tép nhỏ) thuộc chi động vật Acetes, họ

Sergestidae Theo phân loại của FAO, có đến 14 loài, trong đó chỉ những loài tại Á

châu là có những giá trị kinh tế, được dùng làm thực phẩm và là nguồn cung cấp chất đạm quan trọng cho dân địa phương Sau đây là một số loài ruốc biển phổ biến và vùng phân bố (FAO Fisheries & Aquacullture - Species Fact sheets)

+ Acetes japonicus

Tên gọi có khác nhau theo các vùng lãnh thổ: Akiami paste shrimp; Chevrette

akiami (Pháp); Camaroncillo akiami (Tây Ban Nha) Ở Việt Nam, ruốc thông thường

được gọi là tép nhỏ, còn được gọi dưới những tên địa phương như khuếch hay khuyết (miền Trung, Huế), moi (Hà Tĩnh), ruốc vịt (Gành hào, Bạc liêu), tép săm (Bắc Bộ)

Phân bố trong vùng biển Ấn độ - Tây Thái Bình Dương: từ Tây Ấn sang đến Triều Tiên, Nhật, Trung Hoa và Indonesia Tại Việt Nam gặp suốt dọc duyên hải từ Bắc xuống Nam, cả trong vùng Vịnh Thái Lan Ruốc biển thường di chuyển vào gần

bờ tại Việt Nam vào khoảng tháng 5 đến tháng 8 (âm lịch) hàng năm

Ruốc sinh sống nơi vùng biển cạn, đáy có nhiều bùn, con đực dài từ 11 đến 24

Kích thước tương đối lớn, ruốc đực từ 20-35 mm, ruốc cái 25-42 mm

Đây là loài ruốc quan trọng tại vùng ven biển Trung Hoa (riêng trong vùng biển Po-hai, lượng đánh bắt lên đến 70 ngàn tân mỗi năm), được dùng làm thực phẩm, dưới các dạng phơi khô, làm mắm

Ruốc đực có kích thước từ 15-25 mm, ruốc cái từ 23-40 mm Ruốc chỉ sống trong vòng 4-6 tháng Đây là nguồn thực phẩm quan trọng cho các vùng Bombay, Madras (Ấn độ) và là nguyên liệu chính để chế tạo mắm ruốc tại Thái lan Số lượng đánh bắt mỗi năm tại Ấn Độ lên đến 50.000 tấn Ngoài ra còn một số loài ít quan trọng hơn, thường chỉ là những nguồn thực phẩm cho các loài cá lớn

+ Acetes americanus: Phân bố trong vùng biển Tây Đại Tây Dương, kích thước

từ 10-24 mm

+ Acetes australis: Có tên gọi là Australian paste shrimp, Chevrette australienne

Kích thước từ 18-34 mm, sống trong vùng biển Úc từ Townsville (Queensland) sang đến Port Hacking

+ Acetes sibogae: Có kích thước 13-25 mm, dùng làm mắm tại Philippines

* Tình hình khai thác và tiêu thụ ruốc biển:

Ruốc là loài tôm nổi nhỏ sống chủ yếu ở cửa sông và vùng nước cạn ven biển của các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới Ruốc phân bổ ở nhiều nơi trên thế giới như Biển Vàng, Biển Đông, Vịnh Thái Lan, Biển Java, eo biển Malacca và nhiều nơi khác

Hai loài chính đánh được ở Đông Nam Á là Acetes indicus và Acetes japonicus Chúng

phân bố từ bờ tây Ấn Độ sang Thái Lan, Nam Dương, biển Đông và ngược lên Đài Loan, Nhật Bản (Bách khoa toàn thư mở Wikipedia, 2009)

Theo số liệu của FAO thì sản lượng khai thác ruốc biển trên thế giới trong những năm gần đây được tăng lên rõ rệt Trong khoảng thời gian từ 1950 – 1970 sản lượng khai thác ruốc biển trên thế giới chỉ dao động trong khoảng 100 nghìn tấn Từ 1970 –

1980 sản lượng ruốc dao động mạnh, đăc biệt trong các năm 1973 – 1976 sản lượng khai thác ruốc biển trên thế giới gần như không đáng kể Từ năm 1990 đến nay thì sản lượng khai thácđều tăng qua các năm, năm 1999 sản lượng khai thác ruốc đạt 598602 tấn, 2008 sản lượng khai thác đạt trên 600.000 tấn Tuy nhiên, sản lượng ruốc đánh bắt

được từ các vùng nuôi trồng thủy sản chiếm tỷ lệ rất ít so với tổng sản lượng moi trên thế giới Đối tượng ruốc được khai thác từ các vùng nuôi bắt đầu từ những năm những năm 1980, sản lượng rất ít không đáng kể Sang đếm những 1990 thì sản lượng nuôi được tăng lên đáng kể, dao động trong khoảng từ 1500 – 4000 tấn/năm Trong những năm gần đây thì sản lượng ruốc biển từ các vùng nuôi bị giảm mạnh so với sản lượng đánh bắt tự nhiên

Hình 1.1 Tổng sản lượng moi trên thế giới (FAO Fishery Statistic)

Hình 1.2 Sản lượng moi từ các vùng nuôi (FAO Fishery Statistic)

Tại Việt Nam, sản lượng khai thác ruốc biển ở Việt Nam hiện nay khoảng 40.000

tấn Sản lượng Acetes japonicus trong biển có khoảng 160 triệu tấn, tập trung chủ yếu

ở vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới, trong đó có vùng biển nước ta Sản lượng khai thác từ các vùng nuôi hầu như không có Hiện nay ngoài mục đích sử dụng làm mắm, phơi khô thì một số vùng đã xuất khẩu được ruốc biển sang các thị trường: Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc Năm 2008, Bạc Liêu đã xuất khẩu được 600 tấn ruốc tươi

thương phẩm sang thị trường Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc với giá 7 – 7,5 triệu/tấn (Vasep, 2008) Năm 2010, ngư dân trong cả nước khai thác ruốc bán cho các doanh nghiệp xuất khẩu với giá 8.000 đ/kg moi tươi, 25.000 đ – 40.000 đ/kg ruốc khô (Nguyễn Bảy, 2010) Đầu năm 2012 phần lớn sản lượng ruốc xuất khẩu sang các nước như Trung Quốc, Nhật Bản nhờ vậy mà giá ruốc đạt từ 65.000-70.000 đồng/kg, cao gấp 3 lần so với năm 2011

* Một số sản phẩm từ ruốc biển

Tại Việt Nam, và một số quốc gia Á châu như Thái Lan, Triều Tiên, Phi, Mã Lai, ruốc biển là một nguồn thực phẩm quan trọng cung cấp chất đạm, ngoài khả năng tiêu thụ tại chỗ dưới dạng tươi sống, moi còn được luộc, nấu canh rau, canh khoai, phơi khô để dự trữ, khô tẩm gia vị, làm nước mắm và làm mắm tùy phương thức chế biến có thể thành mắm tròn, mắm chua

Ngoài ra ruốc phơi khô được đóng gói và xuất cảng dưới tên Dried baby shrimp, đặc biệt hơn là sản xuất “mắm” Riêng Việt Nam, có những tên gọi giúp phân biệt rõ ràng về nguyên liệu để làm thành mắm như mắm ruốc, mắm tép, mắm tôm Tên gọi chung tại Á châu là Shrimp paste và người tiêu thụ sẽ chỉ biết là mắm ruốc khi nhãn có

ghi là làm từ acetes Tại Việt Nam, mắm ruốc hay mắm tôm đã trở thành món ăn quen

thuộc

Mắm ruốc tại một số nước trong khu vực Châu Á:

Tại Trung Quốc, Nhật Bản, Malaysia ngoài một phần nhỏ ruốc tiêu thụ dưới dạng tươi, phần lớn được phơi khô trực tiếp dưới nắng hay luộc chín trước khi phơi hoặc chế biến bằng cách bỏ vỏ, ngâm dấm hay muối và thông thường nhất là làm thành mắm

Tại Nhật Bản: Akiami paste là sản phẩm làm từ acetes, được FAO ghi nhận là

chứa 16.2 % chất đạm và 1.3 % chất béo

Tại Malaysia: Belachan là mắm ruốc được người dân địa phương chế biến từ

ruốc loài acetes như A japonicus, A.erythraeus, A indicus Belachan chứa khoảng

27% nước, gần 30% chất đạm Phải cần đến gần 3.7 kg ruốc tươi để được 1 kg belachan Malaysia sản xuất mỗi năm từ 4-5000 tấn và xuất cảng cả sang Singapore, Thái Lan (trị giá đến gần 500 ngàn USD)

Tại Ấn Độ: Ruốc tươi (acetes) được chế biến với ớt bột, nghệ và me ăn kèm với bánh mì hay cơm Món “bhajeeya” là ruốc tươi giã nhuyễn trộn với hành và bột rồi chiên thảnh bánh Ruốc có thể phơi khô thành 'sookat' để nấu cà ri

Thái Lan: Mắm Gafi được chế biến từ ruốc Acetes Tỷ lệ muối sử dụng là 3-5:1 Thời gian lên men để tạo mắm kéo dài đến 2 tháng Kapi chứa độ ẩm 36-49%, độ muối 19- 24 %, khoảng trên 24 % chất đạm

Tại Philippines: Tên Bagoong được dùng chung cho mọi loại mắm làm từ cá và tôm tép và Alamang Bagoong là mắm làm từ ruốc acetes Các nghiên cứu tại Philippines, so sánh giữa các loại mắm địa phương đưa đến kết quả đáng chú ý là mắm alamang có tỷ lệ acid béo Omega-3 cao nhất

Tại Hàn quốc: Có sản phẩm Saeujeot là mắm đượ chế biến từ tép nhỏ loài Acetes chinensis

* Một số ứng dụng của các sản phẩm từ ruốc biển:

Hiện nay, đang có nhiều nghiên cứu khoa học nhằm sử dụng ruốc acetes thành những thành phẩm có giá trị kinh tế cao hơn như thành 'bột chất đạm', bột “gia vị” để nấu canh, trích lấy chitosan, làm nguyên liệu cho dược phẩm và làm thực phẩm để

nuôi tôm tại các trại dưỡng ngư Ruốc Acetes còn là nguồn dược liệu nhiều triển vọng

Ruốc acetes, ngoài vai trò thực phẩm, hiện đang được nghiên cứu để có thể dùng làm nguyên liệu giúp chế tạo thành một số dược phẩm như thuốc trị huyết áp cao, chitosan

Thuốc trị huyết áp cao: Các nghiên cứu trong phòng thi nghiệm, tại ĐH

Shandong, Jinan (Trung Hoa) ghi nhận thành phẩm lên men từ ruốc Acetes chinensis bằng vi khuẩn Bactobacillus fermentum SM605 có hoạt tính ức chế men ACE

(Angiotensin-I-converting Enzym) khá cao Trị số IC50 của chế phẩm thô là 0.98mg/ml và chế phẩm tinh chế là 0.22mg/ml Các peptides ức chế ACE cũng đã được phân lập và tinh chế Các thông số kỹ thuật về quy trình lên men sau đó đã được thử nghiệm sản xuất trong những quy mô nhỏ và thu hoạch được thành phẩm dùng sử dụng để đánh gíá hoạt tính giúp hạ huyết áp (in vivo) Kết quả ghi nhận huyết áp nơi chuột (bị gây tăng huyết áp bất thường) giảm được18.3-38.6mm Hg Hoạt tính hạ huyết áp này tùy thuộc vào liều lượng sử dụng trong khoảng 100-1200 mg/kg/mỗi

ngày (Bioresource Technology Số 99-2008) (Thuốc ức chế Men hoán chuyển ACE

đang được dùng khá phổ biến để trị huyết áp cao, có thể dưới các tên như lisinopril, enalapril, benazepril

Nguyên liệu chế tạo Chitosan: Chitin và chitosan cũng được trích ly tương đối dễ

dàng từ các thành phẩm lên men Acetes Chitin là một polysaccharide có rất nhiều trong vỏ tôm và tép, ruốc Chitin được sử dụng trong nhiều công nghiệp như để lọc nước, dùng làm chất ổn hóa thực phẩm (stabilizer), công nghiệp làm giấy, làm mau lành vết thương Chitosan được sản xuất bằng cách “khử acetyl” (deacetylation) chitine Chitosan và chất chuyển hóa Trimethylchitosan có nhiều công dụng trong kỹ nghệ, nông nghiệp và y-dược

Mắm ruốc và cholesterol: Một nghiên cứu khá đặc biệt tại ĐH Seoul National

University, Seoul, Nam Hàn dùng thành phẩm SG-GN3, hợp chất ly trích tử mắm ruốc làm từ Acetes japonicus, thử nghiệm về hoạt tính làm hạ cholesterol nơi chuột (bị gây tình trạng cao cholesterol bằng Triton WR-1339 hay bằng cách cho ăn những thực đơn cao cholesterol) Kết quả ghi nhận SG-GN3 có khả năng làm hạ cholesterol tổng cộng

tất rõ rệt

Khả năng chống oxy-hóa của mắm ruốc: Các nghiên cứu tại Thái Lan trên mắm

ruốc (Kappi) ghi nhận các peptides trong mắm ruôc có khả năng chống oxy hóa khá mạnh bằng cách ức chế các phản ứng per-oxyhóa các lipid, và bảo vệ các tế bào chống lại các hư hại gây ra bởi các gốc tự do Hoạt tính chống oxy-hóa còn được gia tăng

thêm khi thêm vào môi trường lên men các men protease từ vi khuẩn Bacillus

Sung He Choi và cộng sự (1982) đã sử dụng phương pháp lên men để tiến hành nghiên cứu thành phần dinh dưỡng của moi nguyên liệu và sản phẩm lên men Kết quả cho thấy: Moi chứa nhiều đạm và canxi nên được dùng làm thức ăn trong gia đình Hàm lượng đạm tổng số là 16,5-17,0% Hàm lượng axit amin có trong moi A japonicus rất cao và đa dạng (chiếm 48% nitơ tổng số), đặc biệt là hàm lượng axit amin cần thiết (moi có 7 trong số 8 axit amin cần thiết), chiếm 28,8% tổng số axit amin Các sản phẩm lên mem từ moi có hàm lượng axit amin cần thiết tăng khá cao 31,4%, đồng thời quá trình lên men moi sẽ làm tăng hàm lượng axit amin gấp 2 lần so với nguyên liệu (Sung He Choi et al., 1982)

Cao Wenhong Zhang và cộng sự (2003) phân tích giá trị dinh dưỡng của Acetes Chinensis Kết quả cho thấy hàm lượng protein thô của A chinensis tương đối cao

chiếm 72.9% (vật chất khô) Trong đó, axit amin chiếm 83% giá trị protein tổng Các axit amin có hàm lượng cao Glu, Asp, gly, Ala, Lys và Arg Kết quả phân tích cho thấy A Chinensis rất giàu khoáng và vitamin K, Ca, Mg, Fe, P và Se, Vitamin B5 và Vitamin E (Cao Wenhong Zhang et al., 2003)

Tại Việt Nam

Đặng Văn Hợp và cộng sự (1994) đã nghiên cứu sản xuất bột thực phẩm giàu chất dinh dưỡng từ cá tạp và con moi biển Tác giả đã sử dụng enzym để thuỷ phân protein moi thành bột thực phẩm nhưng lại sử dụng phương pháp cơ học kết hợp nhiệt

để sản xuất bột thực phẩm từ con moi khô Quy trình công nghệ như sau: Moi khô → Loại tạp → Xử lý mùi khai → Hấp chín → Làm tơi → Nghiền, sàng → Bao gói, bảo quản Trong đó, công đoạn khử mùi khai, tác giả đã dùng acid acetic 0,2%, với tỷ lệ dung dịch/mẫu là 6/1, trong thời gian ngâm là 30 phút, nhiệt độ rửa là 25 – 30 0C, sau

đó thì ngâm trong nước sạch 10 phút, vớt ra để ráo Với công đoạn hấp chín, tác giả sử dụng nhiệt độ là 90 -100 0C, trong 12 phút Nhiệt độ sấy khô là 80-90 0C trong 30 phút Kết quả là sản phẩm bột moi thu được có hàm lượng protein tổng số là 75,8%, có chỉ tiêu cảm quan tốt, giá thành thấp, chỉ khoảng 4.200 đ/kg (tính theo thời giá tháng 6/1992) (Đặng Văn Hợp, 1994)

Năm 1995, Nguyễn Văn Thoa và cs đã tiến hành nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất mắm ruốc ăn liền Sản phẩm thu được có giá trị cảm quan tốt, có hàm lượng nitơ toàn phần là 30 – 40g/kg, hàm lượng muối là 14 – 18 %, hàm lượng nước là 25 – 30%, hợp vệ sinh an toàn thực phẩm (Nguyễn Văn Thoa và cs, 1995)

Năm 1997, Trần Bích Lam đã nghiên cứu sản xuất bột protein concentrat từ con

moi (Acetes japonicus) Tác giả đã sử dụng nguyên tắc của phương pháp phân ly vỏ

thịt thường thực hiện trên các nguyên liệu có lớp vỏ mỏng, giòn Nguyên liệu được loại bỏ các tạp chất, cát sạn, cá tạp Được sấy ở 50 0C trong 30 phút sao cho vỏ đã giòn nhưng thịt vẫn chưa khô, khi chà xát, đầu, vỏ bị vỡ vụn, được phân ly bằng sàng Thịt được rửa kiềm loãng 0,1 N và nước tiếp tục để loại bỏ tạp Ly tâm, loại nước Sấy khô

và nghiền mịn Bột protein thu được có màu trắng ngà, mịn, mau tan, có vị ngọt và mùi thơm của tôm, hàm lượng protein tổng số là 73,13%, trong đó protein hoà tan chiếm 78,6% protein tổng số (Trần Bích Lam, 1997)

Cũng trong năm 1997, Trần Bích Lam và cs đã nghiên cứu sử dụng protein con

ruốc vào sản xuất mì sợi với tỷ lệ pha trộn là 10% bột protein, 40% bột sắn và 50% bột

mì, hay 8% bột protein concentrat, 23% bột sắn và 60% bột mì Chất lượng của các

sản phẩm này tương đương các sản phẩm cùng loại sử dụng các nguồn protein cao cấp

như: thịt, trứng và có hàm lượng protein cao (13%) (Trần Bích Lam, 1997)

1.2 Phản ứng thủy phân bằng enzyme protease

1.2.1 Bản chất, cơ chế của quá trình thủy phân

Thực chất của quá trình sản xuất dịch thuỷ phân chính là quá trình thuỷ phân

protein để tạo ra các peptid và các acid amin dưới tác động của hệ enzym protein nội

tại và enzym protease bổ sung từ ngoài vào

Qúa trình thủy phân là quá trình phân cắt một số liên kết nhị dương trong hợp

chất hữu cơ thành các đơn phân dưới tác dụng của chất xúc tác có sự tham gia của

nước trong phản ứng

Enzym là chất xúc tác mang bản chất protein, enzym có khả năng tương tác lên

các liên kết nhị dương và làm thay đổi các liên kết thủy phân trong phân tử cơ chất,

làm cho các liên kết này bị suy yếu và dễ dàng bị đứt ra khi có yếu tố nước tham gia

 Cơ sở lý thuyết về tác dụng của enzym thủy phân vào liên kết nhị dương

Đa số enzym thủy phân (hydrolase) không có nhóm ngoại.Trong trung tâm hoạt

động của chúng có chứa gốc amino acid đặc hiệu.Đối với hydrolase thường chứa hai

nhóm chức

Ví dụ: + Vòng imidazol của histidin

+ Nhóm hydroxyl (một số amino acid: serine, threonine)

Sự tương tác giữa hai nhóm đặc hiệu (-OH, - imidazol) đã hình thành tâm ái

nhân Xung quanh trung tâm hoạt động của hydrolase còn chứa nhiều các amino acid,

vai trò của serine có chứa nhóm – OH có tác động rất lớn làm thay đổi trung tâm hoạt

động theo hướng có lợi cho hoạt động xúc tác của enzym Do cấu trúc bậc 3 của phân

tử protein-enzym mà nhóm hydroxyl của serine và vòng imidazol của histidin gần gũi nhau, tạo ra liên kết hydroxyl giữa gốc – OH của serine với nitơ bậc 3 của histidin Nhờ quá trình đó mà nhóm hydroxyl xuất hiện tính chất ái nhân và có thể tương tác được với liên kết nhị dương của cơ chất như sau:

Sự thủy phân của enzym càng dễ dàng khi sự khuyết điện tử trong liên kết nhị dương càng lớn, vì sự gắn tâm ái nhân của enzym vào liên kết nhị dương càng mạnh mẽ

Sự khuyết điện tử có thể được tăng lên khi tăng tổng điện tích dương của hai nguyên tử tạo thành liên kết hóa học hoặc chỉ tăng điện tích của một trong hai khi cơ chất tương tác với enzym

Nếu trong hai phân tử cơ chất có nhiều liên kết giống nhau thì liên kết nào nhị dương hơn cả sẽ bị phân ly thủy phân trước bởi enzym (với điều kiện không có án ngữ không gian và đặc hiệu lập thể của từng liên kết)

 Cơ chế tác dụng của enzym hydrolase lên cơ chất bị thủy phân cũng tuân theo

cơ chế chung sau:

Kiểu cơ chế thứ nhất: Là kiểu hình thành đơn giản, tâm ái nhân (-) của enzym

tương tác nhanh với một trong hai nguyên tử tích điện dương của liên kết nhị dương Sau khi tương tác sẽ làm thay đổi mật độ electron (e) và làm suy yếu liên kết nhị dương tạo điều kiện cắt đứt liên kết.Các nhà nghiên cứu cho rằng kiểu cơ chế này xảy

ra khi tâm ái nhân của enzym mạnh và sự khuyết điện tử của liên kết nhị dương lớn

E

O+

-H+N

Kiểu cơ chế thứ hai: Lúc đầu các nguyên tử khuyết điện tử trong liên kết nhị

dương chưa thể đính trực tiếp vào tâm ái nhân của trung tâm hoạt động của enzym mà

cơ chất gắn vào tâm ái nhân bằng một phản ứng hóa học nào đó giữa tâm ái nhân ở trung tâm hoạt động enzym với một nhóm hóa học ở vị trí liền kề với liên kết nhị dương trong cơ chất Dưới ảnh hưởng của trung tâm hoạt động của enzym sẽ dần dần làm tăng mức độ khuyết điện tử vốn đã tồn tại trước đó, bằng cách tạo liên kết tương ứng với cơ chất ở những vị trí gần gũi với liên kết nhị dương Nhờ vậy, làm cho sự phân bố điện tử trong phân tử cơ chất bị thay đổi theo chiều hướng cần thiết, khiến cho liên kết nhị dương được tăng cường và có thể tương tác với các ái nhân của trung tâm hoạt động của enzym và tiến hành làm yếu liên kết, dẫn đến liên kết bị thủy phân khi

có yếu tố nước tham gia

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân

Khâu thuỷ phân được coi là khâu then chốt trong sản xuất dịch thuỷ phân Tuỳ điều kiện thuỷ phân mà có thể thu được peptid hay acid amin Nếu quá trình thuỷ phân thịt moi không tốt thì vi sinh vật hoạt động tạo cho sản phẩm có mùi hôi khó chịu và sinh ra nhiều sản phẩm thứ cấp, đạm thối tăng nhiều Trong quá trình thuỷ phân thịt moi bằng enzym protease có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thuỷ phân, cụ thể là:

* Ảnh hưởng của nhiệt độ: Bản chất của enzym là protein nên kém bền với

nhiệt, khi tăng hay giảm nhiệt độ thường ảnh hưởng tới hoạt tính của enzym Enzym chỉ thể hiện hoạt tính cao nhất ở một giới hạn nhiệt độ nhất định.Với đa số enzym, vùng nhiệt

độ nằm trong khoảng 40÷50oC, khi nhiệt độ lớn hơn 70oC đa số enzym bị mất hoạt tính

Do vậy 70oC gọi là nhiệt độ tới hạn của enzym Trong khoảng nhiệt độ thích hợp cho hoạt

độ của enzym, nếu nhiệt độ tăng 10oC thì tốc độ thủy phân của enzym tăng từ 1,5 – 2 lần.Với các enzym bền nhiệt (bromelin, papain…) nhiệt độ tới hạn có thể cao hơn Nhiệt độ thích hợp đối với một enzym có thể thay đổi khi có sự thay đổi về pH và cơ chất…

* Ảnh hưởng của pH: pH có ảnh hưởng mạnh mẽ đến hoạt tính enzym vì pH

ảnh hưởng đến mức độ ion hoá cơ chất, ion hoá enzym và đến độ bền của enzym Mỗi enzym chỉ hoạt động ở một vùng pH nhất định gọi là pH tối thích, pH tối thích của đa số enzym nằm trong vùng trung tính, acid yếu hoặc kiềm yếu, chỉ rất ít enzym hoạt động mạnh trong vùng acid hoặc kiềm Thịt moi có thể bị thủy phân bởi enzym protease có sẵn trong thịt moi vì thế chúng ta phải chọn enzym nào đóng vai trò

protein-là enzym chính xúc tác cho quá trình thủy phân để tạo môi trường có pH thích hợp cho

nó hoạt động và hạn chế ảnh hưởng của các enzym khác Với từng enzym, giá trị pH thích hợp có thể thay đổi khi nhiệt độ, nồng độ cơ chất… thay đổi

* Ảnh hưởng của nồng độ enzym: Trong điều kiện thừa cơ chất nếu tăng nồng

độ enzym protease thì quá trình thuỷ phân xảy ra càng mãnh liệt Khi nồng độ enzym bão hoà với nồng độ cơ chất, dù tăng nồng độ enzym bao nhiêu đi nữa vận tốc quá trình thuỷ phân rất ít thay đổi

* Ảnh hưởng của thời gian: Thời gian thuỷ phân kéo dài hay rút ngắn đều ảnh

hưởng lớn đến hiệu quả của quá trình thuỷ phân do enzym tác động vào chất lượng của sản phẩm Thời gian tác động kéo dài thì enzym có điều kiện để cắt đứt mạch triệt để, dẫn đến sự biến đổi sâu sắc của cơ chất Nhưng nếu kéo dài thời gian thuỷ phân quá mức sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động làm sản sinh ra nhiều sản phẩm thứ cấp như: NH3, H2S, indol, scaptol…đồng thời khi thời gian kéo dài hiệu quả kinh tế kém Tuy nhiên nếu rút ngắn thời gian thuỷ phân thì quá trình thuỷ phân thịt moi diễn ra chưa triệt để dẫn tới hiệu suất thuỷ phân kém

* Ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung: Nước là môi trường để phân tán enzym

và cơ chất, là môi trường tăng cường quá trình phân cắt các liên kết nhị dương nên tỷ

lệ nước có ảnh hưởng lớn đến tốc độ, chiều hướng và là một yếu tố điều chỉnh phản ứng thủy phân bởi enzym Các kết quả nghiên cứu cho thấy, điều kiện để các loại enzym hoạt động được là môi trường phải có nước và lượng nước bổ sung ở trạng thái

tự do tối thiểu là 15% Do vậy, trong môi trường thuỷ phân thịt moi nếu bổ sung nước với tỷ lệ thấp thì hạn chế được sự hoạt động của vi sinh vật nhưng đồng thời cũng ức chế hoạt động của enzym làm giảm hiệu suất thuỷ phân Nhưng nếu bổ sung nước với

tỷ lệ quá cao thì chính nước là môi trường thuận lợi để vi sinh vật hoạt động và phân huỷ sản phẩm thành các sản phẩm thứ cấp, ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm thuỷ phân Vận dụng sự ảnh hưởng của yếu tố nước vào quá trình thủy phân mà ta có thể điều chỉnh tốc độ phản ứng thủy phân bằng cách tăng hay giảm lượng nước cho phù hợp

* Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất: Khi enzym protease kết hợp với cơ chất là

thịt moi sẽ tạo thành phức trung gian enzym - cơ chất Phức chất này sẽ kéo căng liên kết peptid, chuyển hoá thành dịch đạm và giải phóng enzym Quá trình này cứ tiếp tục

xảy ra đến khi cơ chất hết, nếu nồng độ cơ chất thích hợp với lượng enzym se làm cho quá trình thuỷ phân diễn ra đều đặn, nhanh chóng

* Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc: Khi thuỷ phân diện tích tiếp xúc giữa

enzym và thịt moi có ảnh hưởng lớn đến tốc độ thuỷ phân Để tạo điều kiện cho enzym hoạt động tốt người ta thường xay nhỏ, nghiền nhỏ thịt moi Khi diện tích tiếp xúc giữa enzym protease với protein trong thịt moi càng lớn thì quá trình thuỷ phân càng

dễ dàng và ngược lại

* Ảnh hưởng của chất hoạt hoá: Chất hoạt hoá là những chất khi có mặt trong

phản ứng có tác dụng làm tăng hoạt tính enzym 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 hoá chỉ có tác dụng trong một giới hạn nồng độ xác định.Khi dùng quá nồng độ cho phép, hoạt độ của enzym sẽ giảm

1.3 Giới thiệu về enzym alcalase và bromelin

1.3.1.Alcalase

Alcalase là một enzymthuộc nhóm serine proteasedùng để thủy phân protein,

được sản xuất từmột chủngLicheniformisBacillus bằng cách lên men chìm Đặc trưng

của alcalase là hoạt động bề mặt rất rộng.Nói cách khác,nó có thể thủy phân hầu hết các liên kết peptide trong một phân tử protein

Điều kiện hoạt động: Alcalase là một enzym có tính kiềm nên pH hoạt động trong khoảng từ 6,5 - 8,5 Nhiệt độ hoạt động từ 45 - 65°C và hoạt động mạnh ở 60°C tùy thuộc vào cơ chất, ở trên khoảng nhiệt độ này 45 - 65°C thì hoạt tính giảm xuống nhanh chóng Theo Chen và cộng sự thì alcalase có thể duy trì hoạt động và sự ổn định trong các dung môi hữu cơ Nhưng ứng dụng của alcalase trong tổng hợp hữu cơ đã được hạn chế, mặc dù nó là một chất xúc tác mạnh và không tốn kém (Chen et al., 1986; Roper et al., 1983) Cơ chế xúc tác phản ứng thủy phân của alcalase thông qua 2 bước chính:

Bước 1 - acyl hóa: hình thành liên kết cộng hóa trị giữa nhóm -OH của serine

với nguyên tử cácbon trong nhóm cácboxyl của phân tử cơ chất nhờ có hỗ trợ của nhóm imidazole từ histidine Kết quả phản ứng này là tạo ra một hợp chất trung gian

và một ion imidazolium (phản ứng cộng) Hợp chất trung gian không bền này nhanh

chóng bị thủy phân thành một acyl-enzym, vòng imidazole và một amine (phản ứng khử) (Fastrez & Fersht, 1973)

Bước 2 - khử acyl hóa: phức hệ acyl - enzym bị thủy phân bởi phân tử H2O theo chiều ngược lại của bước một Trong đó, nhóm imidazole chuyển proton của gốc -OH từ serine cho nhóm amine để tái sinh lại enzym

1.3.2.Giới thiệu về enzymBromelin

 Đặc điểm của enzym bromelin

Bromelin là protein – enzym tên gọi chung cho nhóm enzym thực vật có chứa nhóm –SH, có khả năng phân giải protein, có thể thay thế cho các enzym tiêu hóa như pepsin và trypsin, nó được thu nhận từ họ Bromeliaceae , đặc biệt là ở cây dứa (thân, chồi, trái, vỏ) Bromelain chiếm trên 50% protein trong quả dứa và thân dứa, do đó enzym bromelin còn được gọi là ‘enzym dứa’ Có khả năng thủy phân mạnh và hoạt động tốt ở pH = 6 – 8, trọng lượng phân tử khoảng 33000 Da và chứa 285 gốc axit amin Bromelin có nhiều cơ chất tự nhiên và có thể thủy phân cả cơ chất tự nhiên lẫn

cơ chất tổng hợp Trong dịch chiết có chứa một ít peroxydase, photphatase acid và chất cản protease

 Cấu tạo hóa học của bromelin

Bromelin là một glycoprotein, mỗi phân tử có 2,1% hydratcacbon gồm 3 manose,

2 glucosamine, 1 xylose và 1 fructose Sợi hydrate carbon này liên kết hoán vị với sợi polypeptide Bromelin có thành phần amino acid thay đổi trong khoảng 321-144 amino acid (thân), 283-161 amino acid (quả) Bromelin thân là một sợi polypeptide có amino acid ở đầu amin là valine và ở đầu carbonhydrate là glycine Bromelain quả có amino acid ở đầu amin là alanine

Hình 1 3 Cấu trúc phần hydratcacbon của bromelin (Yasuda và cộng sự, 1970)

 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym bromelin

Giống như các cấu trúc xúc tác sinh học khác, hoạt tính của enzym bromelin cũng chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố :

- Nhân tố môi trường : gồm nhiệt độ, pH, ion kim loại…

- Nhân tố bên trong : gồm nồng độ enzym, nồng độ cơ chất, một số nhóm chức của enzym và độ tinh khiết của enzym

Các yếu tố nhiệt độ, pH thích hợp cho hoạt động xúc tác của enzym bromelin còn phụ thuộc lẫn nhau và phụ thuộc vào các yếu tố khác như cơ chất, bản thân enzym, thời gian phản ứng, sự có mặt của các chất hoạt hóa

Bromelin là một enzym có nguồn gốc thực vật vì thế tính chất của enzym này sẽ gắn liền với một số tính chất của các loại thực vật chứa chúng Trong các nhân tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym thì tác nhân vật lý là được quan tâm nhiều nhất bởi các ứng dụng của nó trong thực tiễn sản xuất, đặc biệt là sự ảnh hưởng bởi nhiệt độ và pH của môi trường xử lý enzym hay trong quá trình chế biến loại thực vật chứa chúng

 Ảnh hưởng của nhân tố nhiệt độ

Nhiệt độ có những ảnh hưởng ở nhiều mức độ khác nhau lên hoạt tính của enzym Enzym có bản chất là protein nên nó không bền dưới tác dụng của nhiệt độ, đa

số các enzym bị mất hoạt tính trên 70oC (Lê Ngọc Tú, 2004)

Enzym bromelin có khả năng hoạt động trong khoảng nhiệt độ từ 45-60oC Nhiệt

độ quá cao sẽ làm thay đổi cấu trúc của enzym, phá vỡ các liên kết trong phân tử enzym, làm thay đổi cấu trúc không gian của trung tâm hoạt động cystein, làm vị trí không gian của nhóm –SH bị biến đổi nên enzym không kết hợp được với cơ chất Nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao sẽ làm phân tử protein bị biến tính dẫn đến làm giảm hoạt tính của enzym (Phạm Thu Cúc, 1999)

 Ảnh hưởng của nhân tố pH

Giá trị pH là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng lên hoạt tính xúc tác của enzym Enzym rất nhạy cảm với sự thay đổi pH của môi trường Mỗi loại enzym thường chỉ hoạt động mạnh nhất ở một vùng pH xác định gọi là pH tối thích

Độ pH ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym do pH làm thay đổi trạng thái ion hóa của enzym và của cơ chất, phức hợp enzym-cơ chất Nếu pH quá cao hoạc quá thấp sẽ làm ảnh hưởng đến điện tích và khả năng tích điện của enzym và cơ chất, có thể làm giảm hoạc mất khả năng kết hợp với cơ chất của enzym, do đó hoạt tính enzym sẽ bị giảm hoặc thậm chí mất hẳn

Bromelin có biên độ pH hoạt động khá rộng, chúng có khả năng hoạt động tốt trong khoảng pH = 3-10 Tuy nhiên, khoảng pH tối thích của enzym bromelin lại là pH=5-8 (Nguyễn Đức Lượng, 2004)

Trong phân tử enzym bromelin, trung tâm hoạt động là cystein chứa nhóm hóa học hoạt động mạnh là (–SH) Khả năng xúc tác của nhóm cystein là nhờ liên kết đồng hóa trị được tạo thành thioester giữa nhóm acyl của cơ chất và nhóm sulfuhydryl của gốc cystein

Trong môi trường pH = 6 - 8, phần lớn các nhóm (–SH) ở trạng thái không ion hóa và sự tạo thành liên kết hydro với cơ chất là do sự tham gia proton của nhóm (–SH) Chính nhóm proton (–SH) sẽ làm tăng mật độ điện tích xung quanh nguyên tử lưu huỳnh (Lê Ngọc Tú, 2004)

 Ứng dụng của bromelin

+ Trong công nghiệp thực phẩm

Bromelin làm mềm thịt : Bromelin có tác dụng thủy phân chất đạm, nghĩa là nó

phân cắt protein thành các axit amin dễ tiêu hóa Để cho thịt bò, thịt trâu trở nên mềm thường phải nấu sôi hàng giờ, nhưng nếu trước khi nấu ướp thịt với dứa bằm khoảng

20 – 30 phút thì chỉ cần nấu lửa liu riu cho đến sôi là thịt mềm ngay, rất dễ tiêu hóa hấp thụ

Bromelin sử dụng trong quá trình đông tụ sữa : Để chế biến các sản phẩm từ sữa

người ta thường dùng renin Renin là enzym làm đông tụ sữa truyền thống Tuy nhiên, lượng renin sản xuất chưa đáp ứng đủ nhu cầu trong sản xuất sữa Gần đây người ta sử dụng enzym thực vật trong chế biến sữa và đang được nghiên cứu Trong đó, enzym bromelin đang được quan tâm với mục đích này

Bromelin trong chế biến thủy sản : Trong sản xuất nước mắm thì thời gian chế

biến thường dài và hiệu suất thủy phân độ đạm không cao nên hiện nay người ta chú ý đến qui trình sản xuất nước mắm ngắn ngày có sử sụng enzym bromelin sẽ giúp thời gian sản xuất nước mắm được giảm bớt và cải thiện hương vị của nước mắm

+ Bromelin dùng để thu nhận các chất ức chế protease

Bromelin dùng để thu nhận các chất ức chế protease có chứa nhóm (–SH) Các chất ức chế này được sử dụng nhiều trong công nghiệp và y tế

+ Ứng dụng trong y học

Bromelin hỗ trợ chứa các bệnh về đường tiêu hóa : Bromelin là enzym trợ giúp

tiêu hóa vì nó có khả năng phân cắt protein thành các axit amin dễ tiêu hóa, thường được làm thành các viên nang hoặc viên nén chữa các bệnh như : Viêm loét đại tràng,

tiêu chảy do nhiễm khuẩn E.coli Bên cạnh đó bromelin cũng được dùng trong trường hợp bệnh nhân rối loạn tiêu hóa do cắt bỏ tụy tạng hoặc thiếu enzym tuyến tụy

Giảm đau sau chấn thương : Bromelin ức chế quá trình viêm, làm giảm phù nề

và tụ huyết khi chấn thương Ngoài ra sử dụng dưới dạng kem bôi da đắp tại chỗ vết

thương làm gia tăng tiêu hủy các mô hoại tử giúp vết thương mau lành (đặc biệt các

bệnh nhân điều trị bỏng)

Giảm đau nhức cơ, viêm khớp, viêm xoang, gout : Bromelin được coi là một điều

trị bổ sung cho bệnh viêm xoang hay những bệnh nhân sau phẫu thuật tai, mũi, họng

Bromelin còn giúp bệnh nhân gout chống sưng và giảm đau

Chống rối loạn tim mạch : Giảm các triệu chứng của bệnh viêm tĩnh mạch cấp

tính, đồng thời cũng giảm các cục máu đông trong mạch máu

Enzym bromelin với bệnh sỏi thận : Theo kinh nghiệm dân gian dùng 5g phèn chua nhét vào trong quả dứa rồi nướng cho cháy sém vỏ ngoài, gọt bỏ vỏ, ép lấy nước dứa uống Mỗi tuần một quả, uống trong ba tuần để trị sỏi thận

1.4 Quá trình tạo hương trong sản xuất nước mắm

1.4.1 Ảnh hưởng của quá trình ủ chín đến chất lượng và hương vị nước mắm

Bản chất của quá trình sản xuất nước mắm là quá trình thủy phân protein trong cá nhờ hệ enzym protease thành các sản phẩm pepton → polypeptid → peptid → axit amin Do vậy, trong sản xuất nước mắm, quá trình thủy phân là yếu tố mở đầu cho việc hình thành mùi vị và màu sắc của sản phẩm Phản ứng thủy phân tạo ra các axit amin sau đó các axit amin biến đổi theo bốn chiều hướng khác nhau theo sơ đồ

Theo sơ đồ trên:

Phản ứng theo chiều hướng (1), axit amin là cơ chất dinh dưỡng của vi sinh vật gây hương, các vi sinh vật này hấp thụ axit amin, làm biến đổi tạo ra các chất bay hơi

tạo mùi cho nước mắm

Trong quá trình ủ chín dịch đạm có hai phần diễn ra đồng thời để hình thành nên mùi mắm đặc trưng Một là, phản ứng thủy phân protein do enzym xúc tác vẫn hoạt động, nhưng với tốc độ yếu hơn so với điều kiện thủy phân tối ưu Hai là, vi sinh vật

sẽ sử dụng các nguồn chất hữu cơ sẵn từ các sản phẩm của phản ứng thủy phân có để

Màu sắc đặc trưng

(4)

NH3 Mùi vị đặc trưng

sinh tổng hợp tạo nên các chất mùi đặc trưng như 2 methylpropanal, 2-methylbutanal, 2-ethylpyridine, và trisulfide dimethyl

Nghiên cứu về hương của nước mắm, năm 1924-1929 Kermpt đã phát biểu sản phẩm sản xuất ra từ cá trong điều kiện vô trùng thì thiếu hẳn hương vị đặc biệt của nước mắm Khoảng năm 1930 Boez và Gullerm đã tách được từ nước mắm một loại vi khuẩn kỵ khí sinh nha bào là Chlostridium Loại này cấy trong môi trường thạch pepton sẽ sản sinh ra hương vị của nước mắm Vi khuẩn này kị khí sinh hơn và phát triển từ 18-45oC, men này của cá và của vi khuẩn là hai nhân tố thủy phân đạm cá thành những chất đơn giản hơn (Nguyễn Trọng Cẩn, 2011)

Năm 1965 Saisithi đã sử dụng nước mắm Thái Lan để nghiên cứu về mùi vị và vi sinh vật trong chế biến cho thấy có 5 nhóm vi khuẩn tồn tại trong nước mắm đã được thủy phân sau 9 tháng là Bacillus (10 loài), Coryneform (2 loài), micrococcus (1 loài)

và staphylococcus (1 loài) Trong đó Staphylococcus tồn tại khá nhiều và sinh ra lượng axit bay hơi cao góp phần quan trọng trong việc sinh ra mùi vị của nước mắm (Nguyễn Trọng Cẩn, 2011)

Trong sản xuất suất nước mắm từ cá tuyết, năm 2001 Lopetcharat và cộng sự đã theo dõi sự biến đổi các tính chất vật lý, hóa học và vi sinh trong quá trình ủ lên men

cá tuyết Các thí nghiệm được bố trí với ba yếu tố ảnh hưởng là: nồng độ muối từ 0; 5; 15; 25%, nhiệt độ ủ 35oC và 50oC, theo dõi thời gian ủ lên men trong 60 ngày, tần xuất lấy mẫu phân tích 5 ngày/lần Kết quả nghiên cứu cho thấy ủ lên men trong điều kiện 25% muối tại 500C cho hiệu quả tốt nhất về giá trị dinh dưỡng cũng như cảm quan Các enzym nội tại hoạt động có hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ và muối ổn định Ủ lên men ở 500C cho hiệu suất cao hơn 350C, Hàm lượng nitơ tổng số của nước mắm ủ

ở 500C trong 15 ngày đạt 16,8g/l tương đương với sản phẩm nước mắm thương mại trên thị trường Hàm lượng chất khô đạt 39,50Bx trong 60 ngày ủ lên men tương đương với sản phẩm nước mắm thương mại Tuy nhiên, giá trị màu của nước mắm còn thấp hơn rất nhiều so với nước mắm thương mại Trong quá trình ủ lên men có sự phát triển mạnh của staphylococcus, bacillus và một số vi sinh vật khác ( Lopetcharat et al., 2001)

Trong chượp tự nhiên cho thấy vi khuẩn có khả năng tích lũy được 10 loại axit amin Trong đó có Serin, glutamic, alanin được nhiều chủng tổng hợp nhất Đặc biệt

có 4 loại axit amin không thay thể được vi khuẩn tổng hợp là: phenylalanin, methyonine, lyzin, histidin Những axit amin thay thế và không thay thế này có vai trò quan trọng giá trị của nước mắm

Phản ứng theo chiều hướng (2) là axit amin tạo nên vị ngọt đặc trưng của nước mắm Phản ứng theo chiều hướng (3) là một số axit amin bị oxy hóa tạo nên màu sắc đặc trưng cho nước mắm hoặc tham gia phản ứng hóa học tạo màu, tạo mùi Màu sắc

và mùi vị của nước mắm dần dần được hình thành do quá trình sinh học, hóa học xảy

ra Quá trình tạo màu được quyết định bởi những phản ứng oxy hóa xảy ra không ngừng và là sự tổng hợp hòa giữa các chất tạo thành cùng màu sắc, mùi vị đặc trưng cho sản phẩm nước mắm Sự thay đổi về màu sắc trong quá trình chín của chượp nguyên nhân do chính bản thân nguyên liệu và do phản ứng của các axit amin gây nên như phản ứng oxy hóa như phản ứng melanoidin, quinonmonin… tạo sẫm màu cho sản phẩm

Phản ứng theo chiều hướng (4) là một phần axit amin bị phân hủy bởi vi sinh vật tạo ra NH 3, chất này cũng tham gia tạo nên mùi vị cho nước mắm Lượng axit amin

còn lại sẽ tạo nên vị ngọt cho nước mắm

1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chín của chượp

* Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố rất quan trọng để phát huy tác dụng tích cực của các loại enzym Trong quá trình chế biến, khi nhiệt độ tăng thì vận tốc phản ứng sẽ tăng, nhưng enzym mang bản chất là protein nên không chịu được nhiệt độ cao Đa số các enzym ở trong cá đều bị mất hoạt tính với nhiệt độ từ 70oC trở đi Trong phạm vi nhiệt độ thích hợp, nếu cứ nhiệt độ tăng 10oC thì tốc độ thủy phân của enzym tăng từ 1,5-2 lần đối với nhiều enzym thủy phân nhiệt độ hoạt động thích hợp là 37-50oC.Nếu dưới 37oC tác dụng của enzym giảm sút rõ rệt Điều đó nói rõ tại sao về mùa đông thời gian chín của chượp bị kéo dài Người dân khi chế biến thường đem phơi ra ngoài nắng hay để gần bếp lửa thấy chóng chín hơn Nếu nhiệt độ quá cao, trên 50oC trở lên sẽ ức chế và nhiệt độ tăng lên 70-90oC enzym sẽ bị tiêu diệt Nhiệt độ thích hợp nhất co các enzym khi chế biến chượp là từ 45-50oC

* Ảnh hưởng của enzym

Qua nghiên cứu, người ta thấy quá trình chín của chượp chủ yếu là nhờ tác động của enzym phân giải có sẵn trong thịt cá và ruột cá Sau khi chết một thời gian ngắn, thịt cá rắn lại là nhờ sự chuyển hóa đường glycogen trong thịt thành acid lactic dưới xúc tác của enzym phân giải đường Do đó, lượng acid trong thịt cá tăng lên, nên pH giảm xuống còn từ 6,8÷6 Trong thời gian này, phát triển của vi khuẩn cho nên thịt cá chỉ rắn lại trong một thời gian ngắn thì pH tăng dần, thịt cá dần dần mềm ra Vi khuẩn hoạt động mạnh và nếu không có muối kiềm chế thịt cá rất dễ bị đi đến giai đoạn phân hủy thối rữa

Vậy trong quá trình chín của chượp, hai loại enzym tham gia là enzym trong ruột

cá và thịt cá, việc phân giải thịt cá phần lớn là do enzym ở ruột cá.Vì vậy, trong chế biến nước mắm không được bỏ ruột cá

* Ảnh hưởng của vi khuẩn

Khi cá còn sống, thịt cá thường không chứa loại vi khuẩn nào, nhưng ở trong ruột

cá, mang cá, chất nhờn ngoài da có chứa một số loại vi khuẩn Khi cá chết, gặp điều kiện thuận lợi, những vi khuẩn này cùng với các loại enzym phát triển nhanh chóng và làm cho cá phân giải được nhanh trong giai đoạn đầu

Trước đây, người ta thường quan niệm thịt hoặc cá ướp muối nếu có vi khuẩn thì thường không tốt và ít nhiều đã bị hỏng hoặc có hại cho người dùng Nhưng thực tế, sự tác động của vi khuẩn vào thịt hoặc cá không phải luôn gây hư hỏng mà ngược lại một

số loại còn giúp cho việc phân giải thịt cá được tốt hơn, tạo nên hương vị thơm ngon làm cho sản phẩm trở thành tốt hơn Ví dụ những vi khuẩn thường gặp trong muối mặn như trực trùng Creatis (loại này không sinh bệnh và không độc) Những loại nước chấm nào có chứa trực trùng sẽ tạo nên mùi thơm của dứa hoặc mùi ethyl butyrate

Vì vậy, nước mắm tạo thành một phần là do kết quả tác động của một số loài vi khuẩn vào chất protein của thịt cá Quá trình này đã thúc nay nhanh quá trình phân giải

và tạo nên hương vị tự nhiên, riêng biệt của nước mắm Nhưng nếu gặp điều kiện thích nghi, vikhuẩn phát triển mạnh sẽ làm phân hủy thịt cá Bởi thế, trong quá trình chế biến nước mắm chỉ lợi dụng tác động của vi khuẩn trong giai đoạn đầu

* Ảnh hưởng của lượng muối

Nồng độ muối loãng thì có tác dụng của một chất kích thích thúc đẩy tác dụng của enzym làm cho protein thủy phân nhanh hơn, chượp sẽ mau chín.Nhưng nếu nồng

độ muối đậm đặc thì sẽ làm tê liệt sự hoạt động của enzym, vì bản chất hóa học của enzym cũng là protein, nó cũng bị kết tủa bởi các muối trung tính bão hòa trong dung dịch Nhìn chung mà nói thì muối có tác dụng kìm hàm sự hoạt động của enzym và vi sinh vật Trong chế biến nước mắm, sử dụng muối để khống chế hoạt động của vi sinh vật gây thối rữa, còn khả năng chịu muối của enzym thủy phân tốt hơn vi sinh vật cho nên trong phạm vi độ mặn nhất định enzym vẫn có tác dụng thủy phân protein, thậm chí trong môi trường muối bão hòa enzym vẫn hoạt động được nhưng tác dụng thủy phân rất chậm

Muốn cho các loại enzym phân giải tốt và lợi dụng tác dụng của vi khuẩn trong giai đoạn đầu của việc muối cá, chủ yếu cần phải cho muối đúng liều lượng và đúng lúc Nếu cho muối nhiều quá, không những hạn chế tác động của vi khuẩn mà còn hạn chế tác động của enzym nữa Ngược lại, nếu cho quá ít muối, không đủ hạn chế tác động của vi khuẩn, cá sẽ bị phân hủy, chượp sẽ bị thối

*Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc

Trong quá trình chế biến chượp thì một trong những yếu tố quan trọng thúc đẩy quá trình chín của chượp là diện tích tiếp xúc Ta đã biết rằng enzym là một chất xúc tác sinh học có tác dụng tích cực trong việc thủy phân protein của cá để cho sản phẩm cuối cùng là axit amin Để tạo điều kiện tốt hơn nữa cho khả năng hoạt động của enzym, việc tăng diện tích tiếp xúc là một yêu cầu rất cần thiết, là một trong những nhân tố rút ngắn thời gian chế biến nước mắm

1.4.3 Các chỉ tiêu đánh giá độ chín của chượp trong quá trình ủ và tiêu chuẩn nước mắm thành phẩm

* Tiêu chuẩn để đánh giá chượp chín: TCVN 8336:2010

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật để đánh giá chượp chín (bao gồm chượp và nước cốt của chượp) được chế biến theo phương pháp truyền thống Tiêu chuẩn này không quy định các chỉ tiêu chất lượng của từng loại chượp, hạng chượp

Bảng 1.1 Chỉ tiêu cảm quan

1 Màu sắc Nâu tươi hoặc nâu xám Từ vàng rơm đến cánh gián

2 Mùi Thơm đặc trưng của chượp chín,

không tanh, không chua, không có mùi

lạ khác

Thơm đặc trưng của nước mắm

4 Trạng thái Cái chìm xuống dưới, nước cốt nổi lên

mặt; không có hiện tượng tự sủi bọt, khi đánh đảo có bọt khí từ dưới nổi lên nhưng tan nhanh

2 Tỷ lệ giữa hàm lượng nitơ axit amin so với hàm lượng nitơ

3 Hàm lượng natri clorua trong nước cốt, g/l, không nhỏ hơn 200

- Đánh giá chất lượng từng loại chượp, hạng chượp theo quy định các yêu cầu kỹ thuật đánh giá chượp chín (TCVN 8336-2010) kết hợp với phương pháp mô tả đánh giá cảm quan (TCVN 3215-79) ( Nguyễn Trọng Cẩn và cs, 2012)

Trước khi kéo rút hoặc lọc nước mắm cần phải kiểm tra độ chín của chượp Các chỉ tiêu đánh giá chượp chín được thể hiện ở bảng 1.3

Bảng 1.3 Các chỉ tiêu cảm quan đánh giá chượp chín

Màu sắc Dịch màu vàng rơm

Bã màu nâu đỏ

Dịch màu cánh gián

Bã màu nâu xám

Dịch có màu cánh gián nhạt Bã màu nâu đen

Mùi Mùi thơm của nước

mắm, không có mùi

Mùi thơm của nước mắm, không có mùi

Có mùi nước mắm, còn tanh, chua hoặc

tanh tanh, chua mùi khác

Vị Ngọt dịu, đậm đà, có

hậu vị

Ngọt đậm, không có vị mặn chát, chua hoặc vị khác

Hơi ngọt, hoặc chát

Trạng thái Dịch và bã có phân

lớp rõ rệt Khi đánh khấy không có hiện tượng sủi bọt

Dịch và bã phân lớp

Khi đánh khấy không

có hiện tượng sủi bọt

Dịch và bã không phân lớp Khi đánh khấy có hiện tượng sủi bọt

- Chỉ tiêu hóa học: Tỉ lệ nitơ axit amin trên nitơ toàn phần đối với nước cốt chượp cá nổi phải lớn hơn 45% và đối với chượp cá đáy khoảng 40% hoặc có thể thấp hơn Ni tơ toàn phần trong nước cốt đã ổn định-khi chượp đã chín thì không có biến đổi gì nhiều

* Tiêu chuẩn nước mắm thành phẩm: TCVN 5107-2003

Nước mắm thành phẩm được phân thành bốn hạng: Đặc biệt, thượng hạng, hạng

1, và hạng 2

* Về cảm quan

Chỉ tiêu cảm quan của nước mắm thành phẩm được đánh giá theo bảng 1.4

Bảng 1.4 Chỉ tiêu cảm quan của nước mắm Tên

chỉ tiêu

Yêu cầu

Màu sắc Từ vàng, vàng nâu đến nâu vàng

Độ trong Trong sánh, không vẩn đục Trong, không vẩn đục

Mùi Thơm rất đặc trưng của nước mắm,

* Về hóa học: Chỉ tiêu hóa học của nước mắm được ghi trong bảng 1.5

Bảng 1.5 Chỉ tiêu hóa học của nước mắm

Đặc biệt Thượng hạng Hạng 1 Hạng 2 Hàm lượng nitơ toàn phần, tính bằng g/l,

không nhỏ hơn

Hàm lượng nitơ amin, tính bằng phần 46 45 40 34

trăm so với nitơ toàn phần không nhỏ hơn

Hàm lượng nitơ amoniac, tính bằng phần

trăm so với nitơ toàn phần không lớn hơn

Hàm lượng axit, tính bằng g/l theo axit

acetic, không nhỏ hơn

Hàm lượng natri clorua, tính bằng g/l 260 – 295

* Về vi sinh vật: Các chỉ tiêu vi sinh vật của nước mắm được ghi trong bảng 1.6

2 Escherichia coli, số khuẩn lạc trong 1ml Không được có

3 Coliforms, số khuẩn lạc trong 1ml không lớn hơn 10

4 Clostridium perfringens (Welchi), số khuẩn lạc

trong 1ml không lớn hơn

2

5 Salmonella, Shigella, số khuẩn lạc trong 25ml Không được có

6 Staphylococcus aureus, số khuẩn lạc trong 1ml Không được có

Bảng 1.7 Bảng xếp loại chất lượng sản phẩm theo điểm cảm quan

TT Cấp chất lượng Điểm chung Điểm chung bình chưa có trọng

lượng đối với các chỉ tiêu

1 Loại tốt 18,6 - 20 Các chỉ tiêu quan trọng nhất ≥ 4,7

2 Loại khá 15,2 – 18,5 Các chỉ tiêu quan trọng nhất ≥ 3,8

3 Loại trung bình 11,2 – 15,1 Mỗi chỉ tiêu ≥ 2,8

5 Loại rất kém 4,0 – 7,1 Mỗi chỉ tiêu ≥ 1,0

Bảng 1.8 Bảng phân cấp chất lượng chượp theo điểm cảm quan

đậm đà, có hậu vị

rơm Bã màu nâu

đỏ

Dịch và bã có phân lớp rõ rệt Khi đánh khấy không có hiện tượng sủi bọt

Mùi thơm của

không có mùi tanh, chua

Ngọt đậm, không có vị mặn chát,

gián Bã màu nâu

Dịch và bã phân lớp Khi đánh khấy không có hiện tượng sủi bọt

Có mùi nước mắm nhẹ, còn tanh

Hơi ngọt, có

vị mặn chát

Dịch có màu cánh gián nhạt Bã màu nâu xám

Dịch và bã phân lớp Khi đánh khấy có hiện tượng sủi bọt lăn tăn

Có mùi nước mắm nhẹ, còn tanh, chua hoặc mùi khác

Không ngọt,

có vị mặn chát

Dịch có màu vàng nâu Bã màu nâu xám

không phân lớp Khi đánh khấy

có hiện tượng sủi bọt

Không có mùi nước mắm, còn tanh, chua

có vị mặn chát,

Dịch có màu vàng nâu sấm Bã màu nâu đen

không phân lớp Khi đánh khấy

có hiện tượng sủi bọt nhiều

Không có mùi nước mắm, còn tanh, chua hoặc mùi khác

Có vị lạ, mặn chát

Dịch và bã có màu nâu đen

không phân lớp Khi đánh khấy

có hiện tượng sủi bọt

Bảng 1.9 Bảng phân cấp chất lượng nước mắm theo điểm cảm quan

Bậc đánh

giá

Điểm chưa

có trọng lượng

màu

Chỉ tiêu trạng thái

Thơm rất đặc trưng của nước mắm

đạm, có hậu

vị rõ

Vàng rơm

không vẩn đục

Thơm đặc trưng của nước mắm

đạm có hậu

vị

Vàng cánh gián

sánh, không vẩn đục

mắm

đạm, ít hậu vị

Vàng cánh

vẩn đục

Vàng nâu

Vàng nâu đậm

Đục, đóng cặn

xuất hiện mùi lạ

Có vị lạ, mặn chát

Nâu đậm Đục, đóng cặn

1.5 Tình hình nghiên cứu ứng dụng enzym Alcalase thương mại và enzym Bromelin thô trong quá trình thủy phân

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Soottawat Benjakul và Michael T.Morrissey, năm 1997 đã sử dụng enzyme alcalase (pH=9,5 ; nhiệt độ 600C) và neutrase (pH=7; nhiệt độ 550C) để thủy phân phụ phẩm của cá tuyết Enzyme alcalase cho kết quả thủy phân tốt hơn neutrase Kết quả nghiên cứu cho thấy thời gian thủy phân, nồng độ enzyme, tỷ lệ cơ chất/ đệm có sự ảnh hưởng rất lớn đến tỷ lệ nitơ phục hồi (NR) (p<0,05) Điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân phụ phẩm cá tuyết bằng enzyme alcalse như sau: pH=9,5; nhiệt độ

600C, 20AU alcalse/kg, trong 1 giờ, tỷ lệ đệm/cơ chất1:1 Sự tương quan giữa mức độ thủy phân (DH) và tỷ lệ nitơ phục hồi là rất cao (R2 = 0,97-0,978) Bột đạm thủy phân

có màu vàng, hàm lượng protein 79,9%; tro 13,44%; ẩm 2,77% Trong đó, hàm lượng acid amin trong bột đạm tương đương với hàm lượng acid amin có trong cơ thịt cá, nhưng hàm lượng tryptophan bị giảm từ 21,5% xuống còn 14,74% (Soottawat Benjakul & Michael T.Morrissey, 1997)

S Abd Aziz và L.O Gaik Ai (2000) đã nghiên cứu quá trình thủy phân protein

từ gạo bằng enzym alcalase và flavouzyme Kết quả nghiên cứu cho thấy trong điều kiện tối ưu, cùng mức độ thủy phân (của flavourzyme là tỷ lệ ES 4%, nhiệt độ 550C, pH=8; điều kiện hoạt động của alcalase ES 4%, nhiệt độ 600C, pH = 8) thì Alcalase có thời gian thủy phân 11,25 phút nhanh hơn flavourzyme là 15,42 phút Trong đó, mức

độ thủy phân của mỗi loại enzym được đánh giá thông qua các nhóm acid amin tự do trong dịch thủy phân (S Abd Aziz & L.O Gaik Ai, 2000)

F.Guerard và cộng sự (2001) đã nghiên cứu thủy phân bao tử cá ngừ bằng enzym Alcalase tại nhiệt độ 50oC, pH=8 Sau đó dịch thủy phân thu được sau 5,5 giờ thủy phân được đem đông khô Kết quả nghiên cứu cho thấy sản phẩm này dung làm chất

bổ sung nitơ cho môi trường nuôi cấy vi sinh vật có kết quả tót như những peptone công nghiệp dung để nuôi cấy vi sinh vật (F Guerard et al, 2001)

S.Y.YU, L.K.Tan (2002) đã sử dụng enzym alcalase 0.61 để sản xuất dịch đạm

thủy phân từ cá rô phi Oreochromis mossambicus Điều kiện thủy phân cho hiệu suất

cao là ở nhiệt độ 500C, pH là 8.0, với tỷ lệ một phần nước và một phần thịt cá; tỷ lệ enzym và cơ chất là 1:50 Sau khi đã trung hòa, dịch thuỷ phân được thu hồi, sấy khô

và làm nguyên liệu sản xuất bánh quy “Keropok” (S.Y.YU&L.K.Tan, 2002)

A.Maryam Mizani, B.Mahmood Aminlari (2007) Nghiên cứu quy trình mới để khử protein trong sản xuất chitin từ phế liệu tôm Nhóm tác giả đã nghiên cứu sử dụng enzym alcalase, natri sulfit, Trion X-100 thay thế cho xút đặc trong quá trình khử protein trước khi thu hồi chitin Kết quả nghiên cứu cho khi kết hợp alcalase (0,5%)

và natri sulfit (0,2mol/l) sẽ có hiệu suất thu hồi protein cao nhất đạt 64,3% và ít ảnh hưởng đến chất lượng của chitin Nếu sử dụng alcalse thì hiệu suất thu hồi protein chỉ đạt 45,7% (A.Maryam Mizani & B.Mahmood Aminlari, 2007)

Hilaire Macaire Womeni và cộng sự (2008) nghiên cứu thu nhận dầu từ nhân hạt

Irvingia gabonensis bằng phương pháp enzym trong môi truờng nuớc Cơ chất đuợc

xử lý với các enzym Alcalase, Pectinex và Viscozyme Kết quả là phương pháp chiết xuất bằng nuớc cho hiệu suất thu nhận dầu khoảng 27,4%; Alcalase (35,0%); Pectinex (42,2%) và Viscozyme (68%) Các diều kiện hoạt động tối ưu của Viscozyme như sau:

tỷ lệ nuớc/cơ chất là 0,16; nồng dộ enzym 2% và thời gian 18 giờ cho hiệu suất thu nhận dầu 83% Thực hiện thí nghiệm trong các điều kiện tương tự như trên, sau đó bổ sung thêm 1% Alcalase trong 2 giờ, hiệu suất đạt được là 90% (Hilaire Macaire Womeni et al, 2008)

Thomas Ho (2009) đã nghiên cứu dùng dịch thủy phân cá thu làm chất gây mùi dẫn dụ khả năng bắt mồi cho cá hồi trắng Cá thu được xay nhỏ sau đó thủy phân với Alcalase 2,4 AU/g hoặc flavozyme 500L, nồng độ enzym/protein là 3%, thời gian thủy phân 1 và 4 giờ Kết quả nghiên cứu cho thấy các sản phẩm thủy phân sau 1 và 4 giờ

có chứa hàm lượng peptid và các acid amin khác nhau Mẫu thủy phân bằng Flavozyme 500L có hàm lượng acid amin tự do cao hơn mẫu dùng Alcalase 2,4 AU/g, Mẫu 4h thủy phân có hàm lượng acid amin tự do cao hơn mẫu 1h Khi sử dụng dịch thủy phân cá thu bổ sung vào thức ăn ở tỷ lệ 2% thì tỷ lệ tăng trưởng của cá tăng, hệ số

chuyển đổi thức ăn giảm Dịch thủy phân cá thu dùng làm chất gây mùi dẫn dụ cho cá hồi trắng trong nghiên cứu này được chứng minh là có hiệu quả (Thomas Ho, 2009) See, S F và cộng sự (2011) đã nghiên cứu sử dụng enzym alcalase để thủy phân protein từ da cá hồi Kết quả nghiên cứu cho thấy trong điều kiện thủy phân tỷ lệ cơ chất 2,5%, nhiệt độ 55,30C, pH=8,38 thì kết quả thu được là tốt nhất Hiệu suất thủy phân đạt được 77,03%, hàm lượng protein tổng số có trong dịch thủy phân là 89,53% Các Protein được thủy phân từ da cá hồi là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất các peptid và acid amin (See, S F et al, 2011)

Normah Ismail và cộng sự (2011) đã tối ưu hóa điều kiện (nhiệt độ và pH) thủy

phân moi (Acetes Japonicus) trong quá trình sản xuất sản phẩm “UDANG GEAGAU”

Quá trình thủy phân moi bằng enzyme alcalase 2.4L, số liệu tối ưu được xử lý trên phần mềm Design Expert 7.3.0 Kết quả tối ưu quá trình thủy phân như sau: Cố định thời gian thủy phân 120 phút, nồng độ enzyme/ cơ chất 2% ở điều kiện pH = 8, nhiệt

độ 450C thì tỷ lệ nitơ phục hồi (NR) trong dịch thủy phân là 4,025%; ở điều kiện pH =

6, nhiệt độ 45,190C thì mức độ thủy phân (DH) đạt 4,052% Theo tác giả thì yếu tố nhiệt độ và pH có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất của quá trình thủy phân (Normah Ismail et al, 2011)

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Nguyễn Đình Huyên và cộng sự (1994) đã nghiên cứu thủy phân cá bằng enzym bromelin sản xuất nước mắm theo tỷ lệ 1:1 cho sản phẩm khá tốt Sản phẩm này so với nước mắm cổ truyền, nó đáp ứng được các tiêu chuẩn nước mắm Việt Nam về cảm quan và giá trị dinh dưỡng trong khi đó lại có ưu thế hơn về thời gian sản xuất và thể tích sản phẩm chiết rút được tăng 45,55% so với đối chứng Sản phẩm nước mắm tăng được hương vị, bổ sung thành phần axit amin và đạt nước mắm thượng hạng (Nguyễn Đình Huyên và CS,1994)

Đặng Văn Hợp và cộng sự (1994) đã nghiên cứu sản xuất bột thực phẩm giàu dinh dưỡng từ cá tạp kém giá trị kinh tế và con moi biển Theo nghiên cứu này, cá tạp được xay nhỏ, sử dụng hệ enzym protease của chính ruột cá thủy phân ở 500C trong 14 giờ, trong quá trình này thường xuyên khuấy đảo Dịch sau thủy phân được li tâm để tách mỡ và được lọc qua 2 lớp vải màn để tách bỏ xương Dịch thu được sau lọc được tẩy mầu bằng dung dịch 30% H2O2 với tỷ lệ 1% so với nguyên liệu Tiếp theo là quá