Sử dụng Koji và protease trong nước mắm

SỬ DỤNG KOJI VÀ PROTEASE TRONG LÊN MEN NƯỚC MẮM SỬ DỤNG KOJI VÀ PROTEASE TRONG LÊN MEN NƯỚC MẮM SỬ DỤNG KOJI VÀ PROTEASE TRONG LÊN MEN NƯỚC MẮM SỬ DỤNG KOJI VÀ PROTEASE TRONG LÊN MEN NƯỚC MẮM SỬ DỤNG KOJI VÀ PROTEASE TRONG LÊN MEN NƯỚC MẮM

SỬ DỤNG KOJI VÀ PROTEASE TRONG LÊN MEN NƯỚC MẮM Tóm tắt Theo truyền thống, khu vực Đơng Nam Á, nước mắm sản xuất cách lên men cá trộn với muối Thơng thường, q trình lên men truyền thống đến hai năm để hoàn thành Một nghiên cứu tiến hành để điều tra khả việc sử dụng soya sauce koji (starter mash) enzyme protease thương mại để đẩy nhanh trình lên men chế biến nước mắm từ lồi cá sống bề mặt mà khơng ảnh hưởng đến hương vị đặc trưng chất lượng dinh dưỡng nước mắm so với sản xuất q trình lên men truyền thống Các thơng số pH, formol-N, tổng chất rắn hòa tan, độ chua I II theo dõi thường xuyên suốt trình lên men Sản lượng nước mắm, natri clorua, nitơ dễ bay (VBN), tổng N thành phần acid amin đo cuối trình lên men Q trình lên men nhanh sản xuất nước mắm có chất lượng tương đương (theo tiêu chuẩn nước mắm Nam pla Thái Lan,) so với nước mắm lên men truyền thống, khoảng 10 tuần Giới thiệu Cá nguồn cung cấp protein động vật nhiều nước khu vực Đơng Nam Á Tuy nhiên, cá trải qua hư hỏng nhanh chóng, đặc biệt điều kiện nhiệt đới - nhiệt độ cao độ ẩm cao Lên men cá truyền thống phương pháp bảo quản có chi phí thấp, sử dụng rộng rãi khu vực Đơng Nam Á Có nhiều sản phẩm cá lên men, nước mắm có lẽ sản phẩm tiếng Tại khu vực Đông Nam Á, nước mắm làm từ loại cá khác nhau, từ cá sông cá biển, theo phương pháp khác Mỗi loại có hương vị độc đáo đặc trưng riêng Nước mắm gọi “nam pla” Thái Lan, “patis” Philippines, “kecap ikan” Indonesia, “budu” Malaysia, “nước mắm” Việt Nam Campuchia 'ngan pya ye' Myanmar (Putro, 1993; Ismail, 1977; Baens-Arcega, 1977; Phithakpol cộng sự, 1995; Tyn, 1993, Tran, 2002) Các phương pháp chế biến nước mắm khác nước, nguyên tắc gần tương tự Các thành phần nước mắm cá muối Cá rửa trộn với muối với tỷ lệ khoảng 1:1 – 1:5 Hỗn hợp để lên men nhiệt độ phòng khoảng thời gian từ – 24 tháng Sau lên men, nước mắm lấy cách gạn lọc bề mặt rút từ bên thùng chứa Trong trình lên men, cá trải qua trình thủy phân, sử dụng vi khuẩn enzyme “Nước mắm”, theo Amano (1962) giải thích rõ ràng là: “chất lỏng màu nâu, thủy phân từ cá muối” Nước mắm ngày biết đến nhiều giới với phổ biến ăn truyền thống, ví dụ ăn Việt Nam Thái Lan Theo FAO, sản lượng xuất toàn giới sản phẩm cá lên men, bao gồm nước mắm năm 2000 336.213 tấn, trị giá 800 triệu đô la mỹ Số lượng ngày tăng từ 311.006 năm 1998 312.995 vào năm 1999, dự kiến tăng tương lai Vì q trình lên men cá truyền thống đến 24 tháng để hoàn thành, người ta cố gắng để đẩy nhanh trình lên men mà không ảnh hưởng đến hương vị đặc trưng chất lượng dinh dưỡng nước mắm, ví dụ, cách tăng nhiệt độ lên men (Mabesa etal, 1989), thêm chất kháng khuẩn thay muối (Amano, 1962), sử dụng protease thực vật bromelain, papain, ficin (Ooshira et al, 1981, Beddows Ardeshir, 1977), chí sử dụng soya sauce koji (Chaeet al, 1989) Koji thành phần thiết yếu trình lên men sản xuất nước tương Thuật ngữ “koji” xuất phát từ nhân vật Trung Quốc, có nghĩa mốc ngũ cốc Trong trình lên men, koji cung cấp loạt enzyme xúc tác cho phân rã chất rắn để sản phẩm hòa tan, cung cấp môi trường lên men nấm men vi khuẩn giai đoạn lên men (Mheen 1972) Các nước Đông Nam Á chủ yếu đánh bắt cá bề mặt.Tuy nhiên, kích thước nhỏ hàm lượng chất béo cao, cá biển sống bề mặt có xu hướng giảm chất lượng nhanh chóng khơng xử lý lưu trữ Ở số nước Đông Nam Á, 30% số lượng cá đánh bắt sử dụng bột cá có giá trị thấp phân bón Sẽ thuận lợi cho sản xuất nước mắm, (a) thời gian lên men rút ngắn để giảm chi phí vốn tăng sản lượng, (b) cá sử dụng mức có giá trị thấp sử dụng Nghiên cứu tiến hành điều tra việc sử dụng soya sauce koji với Aspergillus oryzae protease thương mại để đẩy nhanh sản xuất nước mắm từ loài cá biển sống bề mặt mà không ảnh hưởng đến hương vị đặc trưng chất lượng nước mắm sản xuất truyền thống Nguyên liệu phương pháp Nguyên liệu Koji: Đậu nành khơ bột mì mua từ siêu thị địa phương Môi trường Aspergillus oryzae mua từ Công ty TNHH Konno Moyashi Nước mắm Cá biển sống bề mặt, cá nục tròn (macrosoma Decapterus) cứng (Megalaspis cordyla) mua từ chợ Geylang Serai Muối ăn mua từ siêu thị địa phương Protease, từ Aspergillus oryzae thu nhận từ Công ty TNHH Nagase Enzyme Acid lactic thực phẩm mua từ Merck (Darmstadt, Đức) Phương pháp Chuẩn bị koji: Đậu nành rửa sạch, hấp khoảng 30 phút Đồng thời, bột lúa mì nung 150ºC Sau làm nguội tới nhiệt độ thấp 40ºC, đậu nấu chín lúa mì rang trộn lẫn tỷ lệ 1:1 (w/w) cấy môi trường Aspergillus oryzae, tỷ lệ 1:16000 Hỗn hợp nhào trộn tới thành bột nhão, đặt khay nhựa ủ buồng nhiệt độ-độ ẩm (Hotpack, Model 435314) Nhiệt độ điều chỉnh, theo giai đoạn tăng trưởng môi trường ni cấy Aspergillus oryzae, là: 1.Giai đoạn nảy mầm Aspergillus, nhiệt độ tối ưu 35ºC 2.Giai đoạn phát triển ban đầu Aspergilus Trong giai đoạn này, tăng trưởng Aspergilus tạo nhiệt Sự gia tăng nhiệt độ bột theo dõi Tuy nhiên, enzyme khơng kích hoạt nhiệt độ tăng cao Do đó, giai đoạn này, cần thiết giảm nhiệt độ phòng đến 30oC phết koji để độ dày khoảng 30 cm Bề mặt koji nên phủ miếng vải ướt để trì độ ẩm bão hòa 100% Làm ẩm lại vải thường xun vải bị khơ sức nóng tạo 3.Giai đoạn tăng trưởng logarit Giai đoạn này, bề mặt koji bao phủ sợi nấm màu trắng Ta bỏ lớp vải ướt chia lớp koji làm nhiều mảng nhỏ phết lại Nhiệt độ phòng nên trì 30oC 4.Giai đoạn cuối Koji trì độ ẩm 95% từ 18 đến 20 Ở giai đoạn này, nhiệt độ buồng nên trì 25ºC để ngăn chặn bất hoạt peptidase Biểu đồ chuẩn bị Koji: Đậu nành Bột mì Rửa Nung 150oC, 1h Hấp 30 phút Trộn đều, tỉ lệ 1:1 Cấy môi trường VSV, tỉ lệ 1:16000 Ủ Koji Chuẩn bị nước mắm Thành phần nguyên liệu cho việc chuẩn bị nước mắm thể Bảng Cá nục tròn cá hard-tail rửa nước lạnh Cá cắt thành hai ba miếng, tùy thuộc vào kích thước cá Cá nấu chín nước sơi khoảng năm phút thịt thay đổi màu sắc Bước cần thiết để loại bỏ thành phần lipid để tránh bị ôi sản phẩm cuối Sau để nước Sau cá làm lạnh, protease nước thêm vào Độ pH hỗn hợp sau điều chỉnh đến 6,5 cách thêm axit lactic Hỗn hợp ủ 45ºC bốn sau làm nguội đến 28ºC Sau đó, koji muối thêm vào hỗn hợp cá, sau lên men nhiệt độ phòng (28ºC) 2,5 tháng Trong q trình lên men, hỗn hợp khuấy thường xuyên để hòa tan đồng muối Việc khuấy: ngày đầu tiên, 1lần/ngày; sau đó, lần/3 ngày Vào cuối q trình lên men, toàn hỗn hợp sau lên men lọc vải, đem chất lỏng thu đun nóng đến 80oC 15 phút, sau lọc tiếp với giấy lọc Whatman No.35 để thu nước mắm Bảng 1: Thành phần nguyên liệu chuẩn bị nước mắm: MS mẫu Loại cá Protease(%khố Nước (%khối Koji (%khối Muối (%khối i lượng cá) lượng cá) lượng hỗn lượng hỗn hợp cá–nước) hợp cá–nước) RS Cá nục tròn 1.0 30.0 25.0 16.0 HT Cá hard-tail 1.0 30.0 25.0 16.0 Quy trình chuẩn bị nước mắm: Cá → cắt thành – miếng → luộc chín → để nước làm lạnh → thêm protease nước → chỉnh pH đến 6.5 acid lactic → ủ 45oC, 4h → làm nguội đến 28oC → thêm muối koji vào hỗn hợp cá – nước → cho hỗn hợp vào thùng chứa, đậy kín nắp → lên men 28oC, 2,5 tháng → đun nóng 80oC 15 phút → lọc → nước mắm Kiểm sốt q trình lên men Một loạt thử nghiệm hóa học thực để theo dõi trình lên men Thường xuyên lấy mẫu từ hỗn hợp lên men đem phân tích hóa học Độ chua I, II, formol-N tổng chất rắn hòa tan kiểm tra hàng tuần; pH đo tuần/lần Vào cuối trình lên men, tiến hành xác định sản lượng nước mắm phân tích nito tổng (Total-N), nitơ dễ bay (VBN), clorua natri thành phần acid amin nước mắm PH đo đồng hồ đo pH Istek, Model 725P Độ chua I II xác định theo phương pháp phân tích nước tương Nhật Bản (Okuhara,1985) Hàm lượng nitơ amin xác định theo phương pháp Formol-N (Phương pháp thức Miso Analysis, 1968) Tổng chất rắn hòa tan đo cách sử dụng khúc xạ tay (Atago, Loại N1 (0 - 32%) N2 Loại (28 - 62%)) Sản lượng nước mắm đo cách lọc toàn hỗn hợp lên men vào cuối giai đoạn lên men.Trọng lượng chất lỏng thu sau lọc tính so với trọng lượng cá Hàm lượng Natri clorua xác định cách chuẩn độ potentiometric với 0,1 N bạc nitrat (AOAC, 1980).Nito tổng xác định phương pháp Kjeldahl VBN xác định phương pháp microdiffusion Conway (Conway, 1950).Thành phần acid amin xác định cách sử dụng sắc ký lỏng cao áp Chi nhánh thực phẩm Dinh dưỡng, Phòng Y tế cơng cộng thú y, nơng nghiệp thực phẩm Cơ quan Thú y Singapore Kết thảo luận Sự thay đổi thành phần hóa học suốt trình lên men: pH, độ acid I Độ pH giảm từ 5,51 5,67 tương ứng với cá hard-tail cá nục tròn giai đoạn đầu trình lên men đến 5,15 5,06 vào cuối lên men (Hình 3) Lưu ý chế biến nước mắm, hầu hết xảy trình lên men trình lên men acid lactic Điều thể cách đo độ acid I, tương quan với lượng axit lactic trình lên men nước mắm (Hình 4) Độ acid I sử dụng để theo dõi tiến trình lên men, tức q trình lên men chấm dứt độ acid đạt 10 ml NaOH Độ acid II, Formol-N Độ acid II đo tổng acid amin kiểm tra formol-N đo nitơ amin Trong trình lên men, protein bị thủy phân thành acid amin, ảnh hưởng đến hương vị sản phẩm Hàm lượng axit amin tăng lên, vị ngon hơn, tổng thể thành phần acid amin đóng vai trò quan trọng việc xác định cân hương vị tổng thể Trong trình lên men, độ axit II giá trị formol-N tăng mức độ định, sau ổn định Giá trị dộ axit II đầu cuối trình lên men 11 ml dung dịch NaOH 13,8 ml dung dịch NaOH tương ứng với cá hard-tail 19,6 ml dung dịch NaOH 21,3 ml dung dịch NaOH cho cá nục tròn (Hình 5) Các giá trị formol-N tăng từ 0,840 đến 1,540 g/100 ml cho hard-tail 1,092 đến 1,596 g/100 với cá nục tròn (Hình 6) Tổng chất rắn hòa tan Hàm lượng tổng chất rắn hòa tan tăng từ 39,0% 38,2% tương ứng cho nước mắm chế biến từ cá hard-tail cá nục tròn, đạt 49,0% 43,7% tương ứng, sản phẩm thu hoạch (Hình 7) Việc đo tổng chất rắn hòa tan cách đo khúc xạ sử dụng để ước tính mức độ thủy phân protein trình lên men Chỉ số khúc xạ dung dịch phụ thuộc vào số lượng axit amin tự peptide nhỏ sinh thủy phân protein Thành phần hóa học sản phẩm nước mắm sản phẩm từ phòng thí nghiệm nước mắm thương mại Thái Lan Năng suất hai nước mắm từ cá hard-tail cá nục tròn thể Bảng Thành phần hóa học nước mắm phòng thí nghiệm sản xuất nước mắm thương mại Thái Lan thể Bảng Cả hai loại nước mắm phòng thí nghiệm sản xuất có giá trị tổng chất rắn hòa tan, độ acid I, II, formol-N, hàm lượng VBN nito tổng cao hơn; có hàm lượng muối tỉ lệ formol-N/nito tổng thấp nước mắm thương mại Độ pH hai loại nước mắm phòng thí nghiệm sản xuất gần tương tự nước mắm thương mại Giá trị lưu ý hầu hết nam pla thêm chất phụ gia q trình chín với phụ gia thực phẩm axit citric axit sorbic để giảm pH điều chỉnh màu sắc (Mabesa et al, 1972) Cả hai loại nước mắm phòng thí nghiệm sản xuất có suất tương tự, dựa 4.000 g cá sử dụng Năng suất nước mắm phụ thuộc vào phần tiêu hóa cá, cụ thể thịt nội tạng Thành phần amino acid Trong trình lên men truyền thống nước mắm, protein mô cá thủy phân nhờ enzyme đường ruột enzyme từ vi khuẩn, sinh acid amin phân tử peptid nhỏ Saisithi (1994) nói số lượng axit amin sinh trình lên men nam pla tăng dần từ 2,9 đến 12,5g/100ml vào cuối 12 tháng lên men Những axit amin tạo hương vị cho nước mắm Thành phần axit amin tự nước mắm phòng thí nghiệm sản xuất nước mắm thương mại thể Bảng Tổng hàm lượng acid amin tự nước mắm phòng thí nghiệm sản xuất cao so với nước mắm thương mại Thái Lan (10,58 11,14 g/100 ml nước mắm cá hard-tail cá nục tròn vs 8,23g/100 ml) Trong số tất axit amin, axit glutamic gây nên vị umami, nhiều tất nước mắm phân tích Nó chiếm 17 đến 21% tổng hàm lượng axit amin nước mắm Các axit amin góp phần gây hương vị umami axit glutamic acid aspartic Serine, glycine, alanine, threonine proline có liên quan với vị Histidine, arginine, tyrosine, cystine, valine, methionine, phenylalanine, isoleucine, leucine, lysine có liên quan đến vị đắng (Funatsu năm 2001) Mặc dù nước mắm thương mại có tổng hàm lượng acid amin thấp nhất, có tỷ lệ nhóm axit amin umami cao (33%) tỷ lệ nhóm axit amin đắng (37%) so với nước mắm phòng thí nghiệm sản xuất (tỷ lệ umami tỷ lệ đắng 29,71% 45,42% nước mắm cá nục tròn 28,83% 43,67% nước mắm cá hard-tail) Hương vị tổng thể nước mắm phụ thuộc vào cân tất axit amin, nhóm gây vị umami, ngọt, đắng Như hương vị chủ quan, khơng có cơng thức tiêu chuẩn "cân bằng" thành phần acid amin.Tuy nhiên, đáng để lưu ý vị đóng góp các axit amin oligopeptides che khuất độ mặn nước mắm (Funatsu năm 2001) So sánh với tiêu chuẩn Thái Lan Thái Lan nước sản xuất nước mắm lớn giới, cung cấp 20% tổng sản lượng nước mắm Việc sản xuất nước mắm Thái Lan, nam pla, quy định hai tiêu chuẩn thành lập Cục quản lý Thuốc Thực phẩm Thái Lan (FDA) Viện Tiêu chuẩn Công nghiệp Thái Lan (TISI) Trước bắt buộc sau tự nguyện Các yêu cầu hai tiêu chuẩn thể Bảng Việc so sánh nước mắm phòng thí nghiệm sản xuất nước mắm thương mại với yêu cầu FDA Thái Lan TISI thể Bảng Nói chung, hai loại nước mắm phòng thí nghiệm sản xuất đáp ứng tiêu chuẩn quy định Thái Lan FDA TISI  ... lượng, (b) cá sử dụng mức có giá trị thấp sử dụng Nghiên cứu tiến hành điều tra việc sử dụng soya sauce koji với Aspergillus oryzae protease thương mại để đẩy nhanh sản xuất nước mắm từ loài cá... thu nước mắm Bảng 1: Thành phần nguyên liệu chuẩn bị nước mắm: MS mẫu Loại cá Protease( %khố Nước (%khối Koji (%khối Muối (%khối i lượng cá) lượng cá) lượng hỗn lượng hỗn hợp cá nước) hợp cá nước) ... 12,5g/100ml vào cuối 12 tháng lên men Những axit amin tạo hương vị cho nước mắm Thành phần axit amin tự nước mắm phòng thí nghiệm sản xuất nước mắm thương mại thể Bảng Tổng hàm lượng acid amin tự nước mắm