Cá giò (cá bớp) sau khi thu hoạch từ các lồng nuôi tại Lương Sơn, Nha Trang, Khánh Hòa, được bảo quản bằng dịch bacteriocin thô tách chiết từ vi khuẩn lactic T8 có hoạt độ riêng 800 AU/ml trong môi trường lạnh 0 - 40C. Sau thời gian bảo quản 7 ngày, các chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu cá giò được xử lý với dịch bacteriocin thô đều có kết quả tốt hơn so với mẫu đối chứng bảo quản trong cùng điều kiện, không sử dụng dịch bacteriocin.
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 4/2012 THÔNG BÁO KHOA HỌC XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO QUẢN CÁ GIỊ NGUN LIỆU TƯƠI BẰNG DỊCH BACTERIOCIN THƠ TỪ VI KHUẨN LACTIC PROTOCOL FOR THE PRESERVATION OF FRESH COBIA FISH USING CRUDE BACTERIOCIN EXTRACTS OF LACTIC ACID BACTERIA Phạm Ngọc Minh Quỳnh1, Nguyễn Văn Duy2, Vũ Ngọc Bội3 Ngày nhận bài: 08/02/2012; Ngày phản biện thông qua: 03/10/2012; Ngày duyệt đăng: 15/12/2012 TĨM TẮT Cá giị (cá bớp) sau thu hoạch từ lồng nuôi Lương Sơn, Nha Trang, Khánh Hòa, bảo quản dịch bacteriocin thơ tách chiết từ vi khuẩn lactic T8 có hoạt độ riêng 800 AU/ml môi trường lạnh - 40C Sau thời gian bảo quản ngày, tiêu chất lượng nguyên liệu cá giò xử lý với dịch bacteriocin thơ có kết tốt so với mẫu đối chứng bảo quản điều kiện, không sử dụng dịch bacteriocin Kết nghiên cứu cho thấy dịch bacteriocin thô từ vi khuẩn lactic T8 có khả kháng khuẩn có tác động tốt đến chất lượng cá giò điều kiện bảo quản lạnh Từ khóa: Cá giị, Bacteriocin, Vi khuẩn lactic, Bảo quản thực phẩm ABSTRACT Fresh cobia (Rachycentron canadum) obtained from farms in Luong Son, Nha Trang, Khanh Hoa were immersed in crude bacteriocin extract from lactic acid bacterial strain T8 with bacteriocin activity of 800 AU/ml in the cold storage condition at - 40C After fish was preserved for days, the quality factors of fresh cobia that immersed by bacteriocin extracts give the better results compared with the control sample preserved in the same condition The results have shown that the bacteriocin extracts from lactic acid bacterial strain T8 have strong antibacterial activity and good effect on fresh cobia quality in the cold storage condition Key words: Cobia, Bacteriocin, Lactic acid bacterial, Food preservation I ĐẶT VẤN ĐỀ Thủy sản nguồn nguyên liệu xuất thu ngoại tệ cao, góp phần lớn phát triển kinh tế đất nước Hiện nay, nguyên liệu sau đánh bắt sau thu hoạch chủ yếu bảo quản phương pháp ướp đá, ướp muối, đông lạnh đáp ứng yêu cầu thời hạn bảo quản bất tiện tàu đánh bắt xa bờ Vì thế, nhiều ngư dân sử dụng hóa chất để bảo quản nguyên liệu thủy sản gây an toàn thực phẩm, ảnh hưởng đến giá trị kinh tế sức khỏe người tiêu dung (Nguyễn Trọng Cẩn, 2006) Vấn đề đặt cho nhà khoa học phải tìm giải pháp thích hợp để thay Phương pháp sử dụng hoạt chất sinh học có khả bảo quản tốt xem giải pháp hữu hiệu cho thay Ứng dụng công nghệ sinh học, đặc biệt công nghệ vi sinh vào việc bảo quản thực phẩm, nguyên liệu thủy sản… nhằm khắc phục nhược điểm nhà khoa học xã hội quan tâm Khi lựa chọn thực phẩm, tiêu chí an tồn, chất lượng, hiệu người tiêu dùng đặt lên hàng đầu Chính vậy, chất bảo quản sinh học đối tượng ưu tiên sử dụng thực phẩm Bacteriocin từ vi khuẩn lactic xem chất bảo quản có nhiều ưu điểm bật tính an tồn hiệu bảo quản thực phẩm, thực phẩm thủy sản ThS Phạm Ngọc Minh Quỳnh, TS Nguyễn Văn Duy: Viện Công nghệ Sinh học Môi trường - Trường Đại học Nha Trang TS Vũ Ngọc Bội: Khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang 56 ❖ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản tươi sống (Abee et al., 1995; Cleveland et al., 2001; Deegan et al., 2006; De Vuyst et al., 2007) Mục tiêu nghiên cứu xây dựng quy trình bảo quản cá giị ngun liệu tươi điều kiện nhiệt độ thấp dịch bacteriocin thô thu từ chủng vi khuẩn lactic II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng thí nghiệm 1.1 Cá giò Tên Việt Nam: Cá giò, cá bớp Tên tiếng Anh: Cobia Tên khoa học: Rachycentron canadum Cá giò dùng nghiên cứu lấy từ lồng nuôi ngư dân xã Lương Sơn, Nha Trang, Khánh Hòa 1.2 Dịch bacteriocin từ vi khuẩn lactic Dịch bacteriocin thô thu nhận từ chủng vi khuẩn lactic T8 phân lập từ nước dưa lên men truyền thống (Nguyễn Văn Duy, Nguyễn Thị Hải Thanh, 2012) 1.3 Môi trường nuôi cấy Môi trường MRS, TCBS, RV sử dụng tương ứng để nuôi cấy vi khuẩn lactic T8, Vibrio Salmonella Phương pháp nghiên cứu 2.1 Đánh giá chất lượng cá giò sau bảo quản dịch bacteriocin thô Chất lượng cảm quan xác định phương pháp cho điểm theo TCVN 3215 - 79 Chất lượng hóa học đánh giá qua hàm lượng NH3, định lượng theo phương pháp chưng cất lôi nước (Nguyễn Văn Mùi, 2007) Để đánh giá chất lượng vi sinh, vi sinh vật đích (Salmonella Vibrio cholera) lây nhiễm lên bề mặt cá giò vào ngày bảo quản thứ ba Sau Số 4/2012 đó, gia tăng mật độ tế bào chúng theo thời gian bảo quản xác định phương pháp đếm khuẩn lạc môi trường chọn lọc tương ứng (Trần Linh Thước, 2007) 2.2 Đánh giá hoạt tính dịch bacteriocin thơ sau q trình bảo quản cá giò Dịch bacteriocin sau thời gian 3, 5, ngày bảo quản cá giò nguyên liệu tươi sử dụng để đánh giá hoạt tính Phương pháp khuếch tán thạch sử dụng để kiểm tra hoạt tính (Daeschel et al, 1990) 2.3 Xây dựng quy trình cơng nghệ bảo quản cá giị tươi ngun liệu dịch bacteriocin thơ Quy trình bảo quản cá giị nguyên liệu tươi dịch bacteriocin thô từ vi khuẩn lactic T8 xây dựng sở nghiên cứu đặc điểm tính chất cá giị tươi nguyên liệu, dịch bacteriocin, tài liệu hướng dẫn phương pháp bảo quản thủy sản tươi (Chu Thị Thơm cs, 2006) trình thực nghiệm 2.4 Phương pháp phân tích xử lý số liệu Số liệu ghi nhận xử lý phần mềm Excel 2003 Mỗi thí nghiệm lặp lại lần III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Đánh giá chất lượng cá giò sau bảo quản dịch bacteriocin thô Theo TCVN 3215 - 79, đánh giá chất lượng cảm quan cá giò tiêu chí: màu, mùi, vị trạng thái Kết từ hình 1A rằng, điểm cảm quan tổng số mẫu cá giị đối chứng khơng nhúng dịch bacteriocin sau ngày bảo quản giảm 54% so với ban đầu không đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn Ngược lại, mẫu cá thí nghiệm nhúng dịch bacteriocin có điểm cảm quan giảm 17% Trong số tiêu màu mùi có điểm cảm quan khác biệt rõ hai mẫu bảo quản (hình 1B) Hình Biểu đồ so sánh điểm cảm quan mẫu cá giò nhúng dịch bacteriocin ( ) mẫu đối chứng ( -) A: Điểm cảm quan tổng số theo thời gian bảo quản B: Điểm cảm quan tiêu chí (màu, mùi, vị trạng thái) sau ngày bảo quản TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ❖ 57 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 4/2012 Thơng thường chất lượng cảm quan nguyên liệu cá giò giảm sút nhanh sau đánh bắt không bảo quản cách Kết từ nghiên cứu cho thấy nguy ngăn chặn cá giị bảo quản dịch bacteriocin chủng vi khuẩn T8 điều kiện lạnh Điểm cảm quan cao mẫu cá nhúng dịch bacteriocin cho thấy triển vọng chất lượng bên nguyên liệu cá giò Điều giúp người tiêu dùng đưa định đắn mua hàng (Hà Duyên Tư, 2006) Kết phép đo lưu biến cho thấy, mẫu cá giò bảo quản dịch bacteriocin thơ có độ đàn hồi thịt tốt nhiều so với mẫu cá đối chứng khơng xử lý với dịch bacteriocin thơ (hình 3) Sau ngày bảo quản, độ cứng tương đối thịt cá da cá xử lý với dịch bacteriocin thô cao gấp khoảng lần độ cứng tương đối mẫu đối chứng (Số liệu tương ứng 66,67% so với 32% 49,1% so với 23,4%) Hình So sánh hàm lượng NH3 mẫu cá giị nhúng dịch bacteriocin thơ từ chủng T8 ( ) mẫu đối chứng ( -) theo thời gian bảo quản Chú thích: hàm lượng NH3 tương đối mẫu thời điểm ban đầu coi 100% Từ hình 4, ta thấy hàm lượng NH3 hai mẫu thí nghiệm đối chứng ngày bảo quản tăng vi sinh vật phân hủy khử amin protein, peptide acid amin tạo thành NH3 Xu hướng tăng giữ nguyên mẫu đối chứng vào ngày bảo quản Tuy nhiên, sau ngày bảo quản, lượng NH3 mẫu cá nhúng dịch bacteriocin ổn định, chí có xu hướng giảm trình lấy mẫu NH3 bị bay Nếu chọn hàm lượng NH3 mẫu thời điểm ban đầu 100% sau ngày lượng NH3 mẫu thí nghiệm thấp mẫu đối chứng 18,9% Điều bacteriocin ức chế phần vi khuẩn gây hư hỏng phân hủy protein thành peptide acid amin nên lượng NH3 tạo thành Kết phù hợp với nghiên cứu trước dịch bacteriocin từ chủng T8 ức chế mạnh sinh trưởng số chủng Bacillus, nhóm vi khuẩn gây hư hỏng điển hình Hình Biểu đồ so sánh độ cứng tương đối mẫu cá giò nguyên bảo quản bacteriocin mẫu đối chứng Hình Biểu đồ so sánh độ cứng tương đối mẫu da cá giò bảo quản bacteriocin mẫu đối chứng 58 ❖ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Hình So sánh gia tăng mật độ tế bào tương đối mẫu cá giị nhúng dịch bacteriocin thơ chủng T8 ( ) mẫu đối chứng ( -) sau lây nhiễm với Vibrio cholerae Salmonella vào ngày bảo quản thứ Chú thích: mật độ tế bào tương đối mẫu thời điểm lây nhiễm coi 100% Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Trước tiên, mật độ tế bào Vibrio Salmonella mẫu cá giò tươi xác định môi trường chọn lọc tương ứng TCBS RV Kết cho thấy mật độ tế bào chúng thấp (< 103 cfu/g) Do vậy, để thuận lợi cho việc kiểm tra tiêu vi sinh, Vibrio cholera Salmonella lây nhiễm nồng độ 107 cfu/ml lên bề mặt mẫu cá vào ngày bảo quản thứ Kết từ hình cho thấy mẫu đối chứng hai chủng thị tăng nhanh mật độ tế bào sau Xu hướng chậm rõ rệt mẫu nhúng dịch bacteriocin Cụ thể, mẫu cá giị có nhúng dịch bacteriocin giảm tương ứng lần gần lần gia tăng mật độ tế bào Salmonella Vibrio cholera so với mẫu đối chứng sau ngày gây nhiễm, tức sau ngày bảo quản Đánh giá biến đổi hoạt tính dịch bacteriocin thơ sau q trình bảo quản cá giị 2.1 Đánh giá biến đổi hoạt tính dịch bacteriocin thô qua khả kháng vi khuẩn Bacillus Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy hoạt tính dịch bacteriocin thơ giảm dần theo thời gian bảo quản, điều thể rõ qua kích thước đường kính vịng kháng khuẩn Bacillus nhỏ dần dịch bacteriocin Khả kháng vi khuẩn Bacillus dịch bacteriocin thô tốt ngày bảo quản thứ thứ với kích thước vòng kháng 12 13 mm, hoạt tính kháng giảm dần ngày bảo quản thứ thể qua kích thước vịng kháng nhỏ (9 mm) 2.2 Đánh giá biến đổi hoạt tính dịch bacteriocin thô qua khả kháng vi khuẩn Vibrio Thử nghiệm khả kháng Vibrio dịch bacteriocin q trình bảo quản cá giị hoạt tính dịch bacteriocin bị giảm sút theo thời gian Vịng kháng Vibrio dịch bacteriocin thơ từ chủng lactic T8 dùng bảo quản cá giò sau ngày thể rõ với đường kính mm Tuy nhiên, kích thước vịng kháng có xu hướng giảm dần ngày bảo quản thứ (6 mm) Điều chứng tỏ hoạt tính kháng khuẩn dịch bacteriocin thô bị giảm xuống thời gian bảo quản cá Như vậy, để đảm bảo chất lượng cá giò, ngăn chặn phát triển vi sinh vật gây hại sau ngày bảo quản nên bổ sung thêm dịch bacteriocin thô thay dịch bacteriocin 2.3 Xác định hoạt độ dịch bacteriocin thơ sau bảo quản cá giị Kết từ hình cho thấy dịch bacteriocin thơ chủng T8 q trình bảo quản cá giị giảm 33,3% hoạt tính ngày thứ so với ban đầu, thể Soá 4/2012 qua khả kháng với vi khuẩn Bacillus Vibrio Hoạt độ riêng dịch bacteriocin thô sau ngày bảo quản 400 AU/ml, giảm 50% so với dịch bacteriocin ban đầu Hình Đồ thị biểu diễn hoạt độ dịch bacteriocin thơ q trình bảo quản cá giò nguyên liệu tươi Xây dựng quy trình cơng nghệ bảo quản cá giị tươi ngun liệu dịch bacteriocin thô Từ kết nghiên cứu trên, chúng tơi đề xuất quy trình cơng nghệ bảo quản cá giị ngun liệu dịch bacteriocin thơ từ vi khuẩn lactic T8 thể hình Hình Quy trình cơng nghệ bảo quản cá giị ngun liệu dịch bacteriocin thơ từ vi khuẩn lactic T8 Thuyết minh quy trình Cá giị sau đánh bắt thu mua vận chuyển nơi bảo quản xe đông lạnh thùng xốp cách nhiệt, nhiệt độ bảo quản trình vận chuyển - 40C Cá giị rửa nước máy, nhiệt TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ❖ 59 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản độ nước rửa - 50C theo tiêu chuẩn SSOP hệ thống bể rửa xi măng Sau rửa xong, cá để nước nhúng vào dung dịch bacteriocin thô thu từ vi khuẩn lactic T8 thời gian phút Cho cá xử lý với dịch bacteriocin thô vào túi PE, đặt vào kho bảo quản có nhiệt độ - 40C Cá giò nguyên bảo quản theo quy trình đảm bảo chất lượng dinh dưỡng, chất lượng cảm quan an toàn vệ sinh thực phẩm theo tiêu chuẩn Việt Nam ngày sau bảo quản IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Xác định biến đổi mặt cảm quan, hóa học, vi sinh cá giò nguyên liệu tươi bảo quản dịch bateriocin thô từ chủng vi khuẩn lactic T8 so với cá giị ngun liệu tươi khơng sử dụng chất bảo quản điều kiện lạnh Kết cho thấy điểm cảm quan mẫu cá giị có nhúng dịch bacteriocin cao mẫu đối chứng 37% Hàm lượng NH3 mẫu cá thí nghiệm thấp mẫu đối chứng 18,9% Cuối cùng, sau gây nhiễm với Salmonella Vibrio cholera vào ngày bảo quản Soá 4/2012 thứ ba, mẫu cá giị có nhúng dịch bacteriocin giảm tương ứng lần lần gia tăng mật độ tế bào chúng so với mẫu đối chứng Những kết chứng tỏ sử dụng dịch bacteriocin từ vi khuẩn lactic T8 giữ chất lượng cá giị tốt cảm quan, hóa học vi sinh so với mẫu đối chứng sau tuần bảo quản Hoạt tính dịch bacteriocin thơ chủng T8 giảm dần q trình bảo quản cá giị Hoạt độ riêng dịch bacteriocin thô sau ngày bảo quản 400 AU/ml, giảm 50% so với dịch bacteriocin ban đầu Vì vậy, sau ngày bảo quản nên bổ sung lại dịch bacteriocin Đã xây dựng thành cơng quy trình bảo quản cá giị ngun liệu tươi dịch bacteriocin thô thu từ chủng vi khuẩn lactic T8 Kiến nghị Định danh chủng vi khuẩn lactic T8 đến loài phương pháp sinh học phân tử Tinh chế bacteriocin từ chủng vi khuẩn lactic T8 để thu nhận bacteriocin tinh khiết Hồn thiện quy trình bảo quản nguyên liệu thủy sản tươi bacteriocin tinh chế từ vi khuẩn lactic T8 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Trọng Cẩn - chủ biên (2006), Công nghệ chế biến thực phẩm thủy sản tập - Nguyên liệu chế biến thủy sản; NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 255 tr Nguyễn Văn Duy, Nguyễn Thị Hải Thanh (2012), Một số tính chất bacteriocin từ hai chủng vi khuẩn lactic chứng tỏ tiềm ứng dụng chúng bảo quản nguyên liệu thủy sản Việt Nam, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Thủy sản, Trường Đại học Nha Trang số 1.2012: 88-93 Nguyễn Văn Mùi (2007), Thực hành hóa sinh học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Chu Thị Thơm, Phan Thị Lài, Nguyễn Văn Tó (2006), Phương pháp bảo quản chế biến thủy sản, NXB Lao động, Hà Nội, 125tr Trần Linh Thước (2007), Phương pháp phân tích vi sinh vật nước, thực phẩm mĩ phẩm, NXB Giáo dục, Hà Nội Hà Duyên Tư (2006), Kỹ thuật phân tích cảm quan thực phẩm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Abee T, Krockel L, and Hill C (1995), Bacteriocins: modes of action and potentials in food preservation and control of food poisoning - Int J Food Microbiol, 28:169 Cleveland J, Montville TJ, Nes IF, Chikindas ML (2001), Bacteriocins: safe, natural antimicrobials for food preservation; Int J Food Microbiology, 71, p.1-20 Daeschel MA, McKenney MC and McDonald LC (1990), Bacteriocidal activity of Lactobacillus plantarum C-11 Food Microbiol 7(2): 91-98 Tiếng Anh 10 De Vuyst L, Leroy F (2007), Bacteriocins from lactic acid bacteria: production, purification, and food applications J Mol Microbiol Biotechnol, 13(4):194-9 11 Deegan LH, Cotter PD, Hill C, Ross P, (2006), Bacteriocins: biological tools for bio-preservation and self-life extension Int Dairy J, 16: 1058-1071 60 ❖ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ... ngun liệu dịch bacteriocin thơ Quy trình bảo quản cá giò nguyên liệu tươi dịch bacteriocin thô từ vi khuẩn lactic T8 xây dựng sở nghiên cứu đặc điểm tính chất cá giò tươi nguyên liệu, dịch bacteriocin, ... ngun liệu dịch bacteriocin thô từ vi khuẩn lactic T8 thể hình Hình Quy trình cơng nghệ bảo quản cá giò nguyên liệu dịch bacteriocin thơ từ vi khuẩn lactic T8 Thuyết minh quy trình Cá giò sau đánh... bảo quản cá giị ngun liệu tươi Xây dựng quy trình cơng nghệ bảo quản cá giị tươi ngun liệu dịch bacteriocin thơ Từ kết nghiên cứu trên, đề xuất quy trình cơng nghệ bảo quản cá giị ngun liệu dịch