Đề tài Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục

ng khoảng 1 – 10% tổng lượng protein và 0,2 – 2,2% trọng lượng của cơ thịt. Chiếm khoảng 3% ở cá xương và khoảng 10% ở cá sụn. Có trong mạng lưới ngoại bào, không tan trong nước, dung dịch kiềm hoặc dung dịch muối có nồng độ ion cao Điểm đẳng điện pI của protein cá vào khoảng pH = 4,5 – 5,5. Tại giá trị này protein có độ hòa tan thấp nhất. Cấu trúc hình thái của protein cá dễ bị biến đổi do môi trường vật lí thay đổi. Tính tan của protein trong sợi cơ thay đổi sau khi đông khô. Việc xử lý với nồng độ muối cao hoặc xử lý bằng nhiệt có thể dẫn đến sự biến tính sau đó cấu trúc protein bị thay đổi không hồi phục được. Protein tương cơ có khả năng hòa tan cao trong nước, làm mất giá trị dinh dưỡng do một lượng protein đáng kể thoát ra khi rửa, ướp muối, tan giá,... Vì vậy cần chú ý để duy trì giá trị dinh dưỡng và mùi vị của sản phẩm. Protein mô liên kết ở da cá, bong bóng cá, vách cơ khác nhau. Các sợi collagen ở các mô của cá tạo nên cấu trúc mạng lưới mỏng với mức độ phức tạp khác nhau. Tuy nhiên collagen của cá kém bền nhiệt và ít có các liên kết chéo hơn nhưng nhạy cảm hơn collagen ở động vật máu nóng có xương sống. 1.1.3.2 Thành phần trích ly chứa nitơ phi protein Chất phi protein là thành phần hòa tan trong nước, có khối lượng phân tử thấp và chiếm khoảng 9 – 18% tổng hàm lượng protein ở cá có xương, khoảng 33 – 38% các loài cá sụn. Thành phần chính của hợp chất này bao gồm các chất bay hơi (amoniac, trimethylamin), trimethylamineoxide (TMAO), dimethylamineoxid (DMAO), các acide amin tự do, ure (có nhiều trong cá sụn), nucleotide, ... Thành phần chất trích ly chứa nitơ phi protein khác nhau phụ thuộc vào loài, kích cỡ, mùa vụ, phần cơ lấy mẫu, ... Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 10 Các chất trích ly chứa nitơ phi protein rất quan trọng đối với các nhà chế biến thủy sản bởi vì chúng ảnh hưởng đến mọi tính chất của thực phẩm như: màu sắc, mùi vị, trạng thái cấu trúc, dinh dưỡng, sự an toàn và sự hư hỏng sau thu hoạch. Trimethylamineoxid (TMAO) TMAO là thành phần đặc trưng và quan trọng của nhóm chất chứa nitơ phi protein. TMAO có chủ yếu trong các loài cá nước mặn và ít được tìm thấy trong các loài cá nước ngọt. Hàm lượng TMAO trong các loài cá khác nhau tùy theo loài, điều kiện sinh sống, kích cỡ. Cá hoạt động bơi lội nhiều, kích cỡ lớn chứa nhiều TMAO hơn cá nhỏ và ít bơi lội trong nước. Hàm lượng TMAO chứa cao nhất trong các loài cá sụn (cá nhám), mực,........ Theo Tokunaga (1970), hàm lượng TMAO trong cá nổi như cá trích, cá thu, cá ngừ , cá nục tập trung cao nhất trong cơ thịt sẫm, trong khi đó các loài cá đáy thịt trắng có hàm lượng TMAO cao hơn nhiều trong cơ thịt màu sáng. TMAO có vai trò điều hòa áp suất thẩm thấu cùa cá, vì vậy giúp cá chống lại áp suất thẩm thấu gây ra do sự chênh lệch nồng độ muối trong nước biển. Các acid amin tự do Các acid amine tự do chiếm khoảng 0,5 – 2% trọng lượng cơ thịt, chúng góp phần tạo nên mùi vị đặc trưng của nguyên liệu. Hàm lượng acid amin tự do càng nhiều thì vi khuẩn gây hư hỏng phát triển càng nhanh và sinh ra mùi amoniac. Các loài cá có cơ thịt sẫm và thường vận động như cá ngừ, cá thu có hàm lượng histidine cao. Cơ thịt sẫm chứa histidine cao hơn thịt trắng. Trong thời gian bảo quản histidine bị vi sinh vật khử nhóm carboxyl hình thành độc tố histamine. Ure Ure có phổ biến trong tất cả cơ thịt cá, như nói chung có ít hơn 0,05% trong cơ thịt của cá xương, các loài cá sụn biển chứa một lượng lớn ure (1 – 2,5%). Trong quá trình bảo quản ure phân hủy thành NH3 và CO2 dưới tác dụng của enzyme urease của vi sinh vật. Do ure hòa tan trong nước và thấm qua màng tế bào nên nó dễ được tách ra. Amoniac Amoniac có mùi đặc trưng (mùi khai). Trong cơ thịt của cá tươi có lượng nhỏ amoniac. Trong cá xương lượng amoniac thấp nhưng khi bị hư hỏng do vi sinh vật thì lượng Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 11 amoniac tăng nhanh. Khi sự hư hỏng tiến triển, pH của cơ thịt chuyển sang môi trường kiềm do lượng amoniac tăng lên và tạo nên mùi ươn thối của cá. Creatine Là thành phần chính của hợp chất phi protein. Cá ở trạng thái nghỉ ngơi creatine tồn tại dưới dạng mạch vòng phospho và cung cấp năng lượng cho quá trình co cơ. 1.1.3.3 Lipid Cá sử dụng chất béo như nguồn năng lượng dự trữ để duy trì sự sống trong những tháng mùa đông, khi nguồn thức ăn khan hiếm. Hàm lượng lipid dao động nhiều (0,1 – 30%). Cá được phân loại theo hàm lượng chất béo như sau: + Cá gầy (<1% chất béo) như cá tuyết, cá tuyết sọc đen, ... + Cá béo vừa (<10% chất béo) như cá mập, cá bơn lưỡi ngựa, cá nhồng. + Cá béo (>10% chất béo) như cá hồi, cá trích, cá thu,... Bảng 5 : Thành phần lipid của các loại cá Loại cá Hàm lượng chất béo (%) Cá nục sồ 0.85 Cá tuyết 0,1 – 0,9 Cá bơn 0,5 – 9,6 Cá sao 1,1 – 3,6 Cá herring 0,4 – 30 Cá thu 1 - 35 Sự phân chất béo trong cá Chất béo của cá béo thường tập trung trong mô bụng vì đây là vị trí cá ít cử động nhất khi bơi lội trong nước. Mô mỡ còn tập trung ở mô liên kết, nằm giữa các sợi cơ. Với cá gầy, hàm lượng chất béo trong cá dự trữ chủ yếu trong gan. Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 12 Dạng tự nhiên trong chất béo Lipid trong của cá được chia thành 2 nhóm chính: phospholipid và tryglycerit. Phospholipid tạo nên cấu trúc màng tế bào, vì vậy chúng được gọi là lipid cấu trúc. Triglycerit là lipid dự trữ năng lượng có trong các nơi dự trữ chất béo, thường ở trong các tế bào mỡ đặc biệt được bao quanh bằng một màng phospholipid và mạng lưới collagen mỏng hơn. Triglycerit thường được gọi là lipid dự trữ. Một số loài cá có chứa các este dạng sáp như một phấn của các lipid dự trữ. Thành phần chất béo trong cá khác xa so với các loài động vật khác. Điểm khác nhau chủ yếu là chúng bao gồm các acid chưa bão hòa cao. Hàm lượng acid béo chưa bão hòa trong cá biển (88%) cao hơn trong cá nước ngọt (70%). Chất béo trong cá chứa nhiều acid béo chưa bão hòa do đó rất dễ bị oxy hóa sinh ra các sản phẩm cấp thấp như aldehyde, ceton, skaton. Tuy nhiên lipid trong cá rất có lợi cho sức khẻo người tiêu dùng. Các hợp chất có lợi trong lipid cá là các acid béo không no cao, đặc biệt là: acide eicosapentaenoic (EPA 20.5), và acide docosahexaenoic (DHA 22.6). 1.1.3.4 Glucid Hàm lượng glucid trong cơ thịt cá rất thấp, thường dưới 0,5% tồn tại dưới dạng năng lượng dự trữ glycogen. Tuy nhiên hàm lượng glycogen ở cá chiếm khoảng 3%. Cá vừa đẻ trứng lượng glucid dự trữ rất thấp. Sau khi chết, glycogen cơ thịt chuyển thành acid lactic, làm giảm pH của cơ thịt, mất khả năng giữ nước của cơ thịt. Sự biến đổi của pH cơ thịt sau khi chết của cá có ý nghĩa công nghệ rất lớn trong cơ thịt. 1.1.3.5 Enzym Enzym là protein, chúng hoạt động xúc tác cho các phản ứng hóa học ở trong nội tạng và trong cơ thịt .Enzyme tham gia vào quá trình trao đổi chất ở tế bào, quá trình tiêu hóa thức ăn và tham gia vào quá trình tê cứng. Sau khi chết, enzyme vẫn còn hoạt động, vì thế gây nên quá trình tự phân giải của cá làm ảnh hưởng đến mùi vị, trạng thái cấu trúc và hình dạng của chúng. Sản phẩm của quá trình phân giải do enzyme là nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật, làm tăng tốc độ ươn hỏng. Trong nguyên liệu có nhiều enzyme khác nhau. Các nhóm enzyme chính ảnh hưởng đến chất lượng nguyên liệu là: - Enzyme thủy phân : protease ( pepsinase, trypsinase, peptidase) , esterase, carbonhydrase( amylase. Cellulase, lactase,…) Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 13 - Enzyme oxy hóa khử: catalase, phenoloxydase,… Bảng 6: Phạm vi hoạt động của một số loại enzyme Enzyme Nơi tồn tại Độ pH hoạt động pH tối thích Pepsin Trypsin Cathepsin Erepsin Dịch dạ dày Tụy tạng Cơ thịt, gan Dịch ruột 1÷4 6÷10 2.5÷6.5 6.5÷9.5 2÷3 8÷9 4 8 Nhiều loại protease được tách chiết từ cơ thịt cá và có tác dụng phân giải làm mềm mô cơ. Sự mềm hóa mô cơ gây khó khăn trong chế biến. Các enzyme thủy phân protein quan trọng trong nguyên liệu gồm: Cathepsin, protease kiềm tính, collagenase, pepsin trypsin, chimotripsin Các enzyme thủy phân lipid quan trọng gồm: lipase, phospholipase. Chúng thường có trong các cơ quan nội tạng và trong cơ thịt. Enzyme thủy phân lipid rất quan trọng đối với cá đông lạnh, ở các loài cá này lipid có thể bị thủy phân khi độ hoạt động của nước thấp. Quá trình bảo quản lạnh đông các acid béo tự do được sinh ra từ phospholipid và triglycerit, có ảnh hưởng xấu đến chất lượng của cá. Acid béo tự do gây ra mùi vị xấu, ảnh hưởng đến cấu trúc và khả năng giữ nước của protein cơ thịt Các enzyme oxy hóa bao gồm: phenoloxydase, lipoxygenase, peroxydase. Polyphenoloxydase đặc biệt quan trọng trong tôm vì chúng là nguyên nhân gây nên đốm đen cho nguyên liệu sau thu hoạch 1.1.3.6. Các loại vitamin và khoáng chất: Cá là nguồn cung cấp chính vitamine nhóm B (thiamin, riboflavin và B12), vitamine A và D có chủ yếu trong các loài cá béo. Vitamine A và D tích lũy chủ yếu trong gan, Vitamine nhóm B có chủ yếu trong cơ thịt cá. Vitamine rất nhạy cảm với oxy, ánh sáng, nhiệt độ. Ngoài ra, trong quá trình chế biến ảnh hưởng lớn đến thành phần vitamine. Vì vậy cần phải chú ý tránh để tổn thất vitamine trong quá trình chế biến Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 14 Chất khoáng của cá phân bố chủ yếu trong mô xương, đặc biệt trong xương sống. Canxi và phospho là 2 nguyên tố chiếm nhiều nhất trong xương cá. Thịt cá là nguồn giàu sắt, đồng, lưu huỳnh và iod. Ngoài ra còn có niken, coban, chì, asen, kẽm. Hàm lượng chất sắt trong thịt cá nhiều hơn động vật trên cạn, cá biển nhiều hơn cá nước ngọt, cơ thịt cá màu sẫm nhiều hơn thịt cá màu trắng. Sunfua có phổ biến trong thịt các loài hải sản, chiếm khoảng 1% chất khô của thịt. Sunfua trong thịt cá phần lớn tồn tại ở dạng hợp chất hữu cơ sunfua hòa tan. Hàm lượng sunfua nhiều hay ít có ảnh hưởng lớn đến màu sắc sản phẩm. Hàm lượng đồng trong cá ít hơn so với động vật thủy sản không xương sống. Hàm lượng iod trong thịt cá ít hơn so với động vật hải sản không xương sống. Cá biển có hàm lượng iod cao hơn cá nước ngọt. Hàm lượng iod của hải sản nói chung nhiều hơn gấp 10 – 50 lần so với động vật trên cạn. Thịt cá có nhiều mỡ thì hàm lượng iod có xu hướng tăng lên. 1.2 Muối: 1.2.1 Thành phần của muối ăn: Thành phần của muối chủ yếu là NaCl, ngoài ra ít nhiều đều có tạp chất. Những tạp chất có thể chia làm hai loại: + Những chất không có hoạt tính hóa học như nước và các chất không hòa tan như sỏi, cát ,v.v. + Những chất có hoạt tính hóa học như: hợp chất Clor của Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+ và muối của gốc sulfat. Muối ăn tinh khiết là chất kết tinh, không màu. Khối lượng riêng d = 2.161, điểm nóng chảy: 8030C, điểm sôi 14390C. Muối ăn có màu trắng, tan trong nước, glycerin, hơi tan trong cồn, dễ hút ẩm, có vị mặn. Lượng nước trong muối luôn thay đổi. Nếu trong không khí có độ ẩm trên 75% muối sẽ hút nhiều nước. Nếu độ ẩm không khí dưới 75% thì muối sẽ khô rất nhanh. Ngoài ra lượng nước trong muối còn phụ thuộc vào độ to nhỏ của hạt muối, hạt muối to có hàm lượng nước ít hơn hạt muối có tinh thể nhỏ. 1.2.2 Tác dụng của muối ăn: 1.2.2.1 Tác dụng phòng thối của muối ăn Muối ăn thẩm thấu vào nguyên liệu làm cho nước thoát ra, vi khuẩn thiếu nước không thể phát triển được. NaCl khi hòa tan sẽ cho ra ion Cl-, Cl- kết hợp với protide ở mối peptide làm cho các men phân hủy protide của vi sinh vật không còn khả năng phá vỡ protide để lấy chất dinh dưỡng để sinh sống. Cũng có thể do ion Cl- có độc tính làm cho vi khuẩn trúng độc. Nồng độ muối càng lớn thì áp suất thẩm thấu càng mạnh, vì vậy có thể làm rách màng tế bào vi khuẩn, gây cho chúng sát thương. Do có muối nên oxy ít hòa tan trong môi trường ướp muối. Vì vậy nhóm vi sinh vật hiếu khí không có điều kiện phát triển. Giới hạn phát triển của khuẩn lên men ở nồng độ muối 15% và của khuẩn lên mốc là 20 – 30%. Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 15 1.2.2.2 Ảnh hưởng của các thành phần khác trong muối ăn: Trong muối ăn, ngoài NaCl còn có các muối khác như CaCl2, MgCl2... Các muối này đều làm trở ngại tốc độ thẩm thấu của NaCl vào cơ thể cá, vì độ hòa tan của chúng lớn hơn. Ngoài ra, còn làm cho màu sắc, mùi vị và độ vững chắc của sản phẩm kém đi. 1.2.2.3 Tính thẩm thấu và khuếch tán: Do tính hút nước của muối nên ướp cá với muối, nước ở trong cá thoát ra làm tan muối (gọi là quá trình khuếch tán). Song song đó là quá trình muối thấm vào cá (gọi là thẩm thấu). Sau cùng nước từ cá không thoát ra nữa nhưng muối trong dung dịch muối cá (nước bổi) vẫn tiếp tục ngấm vào cơ thể cá cho đến khi bão hòa muối. Độ bão hòa muối ở cá thường thấp hơn nước bổi. Cá càng tươi thì tốc độ thấm muối càng nhanh và nhiều hơn cá ươn Muối càng lẫn nhiều tạp chất thì màu càng ngà, đôi khi có màu đen. Nước trong muối ăn là một thành phần rất dễ thay đổi vì muối ăn có đặc tính hấp thụ nhiều nước trong không khí , lượng nước trong muối còn phụ thuộc vào độ to nhỏ của hạt muối.Vị chát của muối là do trong muối có MgCl2, CaCl2, theo tài liệu nghiên cứu của Sở Ngư Nghiệp Hải Dương Liên Xô, nếu nồng độ của Ca2+, Mg2+ trong dung dịch nước muối nếu đạt 0,6% sẽ có vị chát. 1.2.3 Tiêu chuẩn muối ăn Yêu cầu của muối trong sản xuất nuớc mắm phải là loại muối ăn, càng tinh khiết càng tốt, kết tinh hạt nhỏ có độ rắn cao, màu trắng óng ánh ( không vón cục, ẩm ướt, vị đắng chát ).  Chỉ tiêu cảm quan của muối : o Màu sắc: trắng trong, trắng ánh xám, trắng ánh vàng, trắng ánh hồng. o Mùi vị: không mùi, dung dịch muối 5% có vị mặn thuần khiết, không có vị lạ. o Dạng bên ngoài khô ráo, sạch.  Chỉ tiêu hoá lý: Bảng 7: Chỉ tiêu hóa hóa lý của các loại muối ăn Chỉ tiêu Thượng hạng Hạng 1 Hạng 2 Hàm lượng NaCl, tính theo % khối lượng chất khô không nhỏ hơn 98 96.5 95 Độ ẩm tính theo phần trăm không lớn hơn 5 6 8 Hàm lượng chất không tan trong nước tính theo % khối lượng chất khô, không lớn hơn 0.25 0.3 0.5 Hàm lượng các ion tính theo % khối lượng chất khô không lớn hơn Ion Ca2+ 0.15 0.2 0.4 Ion Mg2+ 0.1 0.15 0.4 Ion SO4 2- 0.3 0.7 1.1 Muối là nguyên liệu quan trọng trong chế biến nước mắm, không có muối thì không làm nước mắm được. Muối có nhiều loại khác nhau và có tác dụng khác nhau trong chế biến nước mắm. Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 16 Muối dùng trong sản xuất nước mắm và ướp muối cá là loại muối ăn càng tinh khiết càng tốt. Tốt nhất là loại muối kết tinh hạt nhỏ, có độ rắn cao, màu trắng óng, không vón cục, không ẩm ướt, không có vị chát, đắng. Trong muối ăn nếu có lẫn các muối khác như :CaCl2, MgCl2, KCl… sẽ ảnh hưởng đến độ hòa tan và tính thẩm thấu của muối vào cơ thể cá, đặc biệt làm cho sản phẩm có vị đắng, chát. Trong chế biến nước mắm phải sử dụng muối cũ, muối được bảo quản càng lâu càng tốt. Trong quá trình chế biến chượp có sự di chuyển của muối vào cơ thể cá và nước từ cơ thể cá ra bên ngoài tạo thành nước bổi. NaCl là một muối trung tính, nếu lượng muối cho vào đạt đến độ bão hòa sớm (358g/lit ở 20oC) thì protein trong cơ thể cá khó được hòa tan và những protein ở dạng hòa tan trong dung dịch cũng có thể bị kết tủa như vậy lượng đạm theo lý thuyết sẽ giảm nhưng thực tế thì lại tăng. Nguyên nhân là do sự thủy phân protein dưới tác dụng của enzyme tạo sản phẩm: peptone, polypeptide và acid amin tự do. Các chất này không bị kết tủa bởi NaCl bão hòa nên mặc dù protein trong cơ thể cá không hòa tan vào dung dịch nhưng lại có sản phẩm thủy phân của nó hòa tan. Trong muối ăn, ngoài NaCl ra còn có các muối khác như CaCl2, MgCl2… các muối này đều làm trở ngại tốc độ thẩm thấu của NaCl vào cơ thể cá, vì độ hòa tan của chúng lớn hơn. Ngoài ảnh hưởng đó nó còn làm cho màu sắc, mùi vị, chất lượng sản phẩm kém hơn 2. VI SINH VẬT VÀ HỆ ENZYM TRONG SẢN XUẤT NƯỚC MẮM: 2.1 Hệ vi sinh vật trong sản xuất nước mắm: 2.1.1 Nguồn gốc: Vi sinh vật có mặt từ đầu của quá trình chế biến do tồn tại trong nguyên liệu hoặc từ ngoài môi trường ngoài nhiễm vào. Do nồng độ muối trong quá trình sản xuất nước mắm quá cao nên đã ức chế rất nhiều hoạt động của vi sinh vật. Tuy nhiên, trong một giai đoạn ngắn đầu tiên, khi muối chưa kịp tác dụng, có một số vi sinh vật gây thối hoạt động. Sau đó với sự hình thành nước bổi, độ mặn tăng dần và khi nồng độ muối đạt từ 12% trở lên thì các vi sinh vật gây thối hầu như ngừng hoạt động và các vi sinh vật khác cũng bị ức chế cao độ. Như vậy, trong quá trình chế biến nước mắm, vi sinh vật tham gia với hai chức năng:  Tham gia vào quá trình thủy phân protein nhưng rất yếu vì bị ức chế bởi nồng độ muối cao.  Tham gia tích cực vào việc hình thành hương vị của nước mắm, chủ yếu là các vi sinh vật kỵ khí có khả năng sinh hương. Cho enzyme protease vào để rút ngắn thời gian lên men : dùng chế phẩm enzyme protease của nấm mốc Aspergillus oryzae để thủy phân. Nhờ men của nấm mốc mà quá trình phân giải sẽ xảy ra nhanh hơn rút ngắn được thời gian lên men. 2.1.2 Phân loại: - Hệ vi sinh vật tồn tại trong sản xuất nước mắm được chia thành 2 loại:  Nhóm vi sinh vật ưa muối: có thể phát triển được trong môi trường có nồng độ muối trên 10%  Nhóm vi sinh vật không ưa muối: chỉ phát triển được ở nồng độ muối dưới 10% - Ngoài ra , ta cũng có thể chia hệ vinh vật thành hai nhóm hiếu khí và kị khí theo nhu cầu sử dụng oxy. Ở giai đoạn đầu của quá trình chế biến nước mắm vi sinh vật hiếu khí phát triển được và có tham gia vào quá trình thủy phân cá. Sau một thời gian, muối ngấm vào cá gây ức Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 17 chế hoạt động của nhóm vi sinh vật này làm hoạt động của chúng giảm dần. Còn nhóm vi sinh vật kị khí thì hoạt động được ở giai đoạn sau của quá trình dù bản thân chúng cũng không ưa muối nhưng do có sự thích nghi dần với độ mặn của muối nên phát huy được tác dụng. 2.2 Nấm mốc Aspergillus oryzae: - A.oryzae là một loại nấm vi thể thuộc bộ Plectascales, lớp Ascomycetes (nang khuẩn). Cơ thể sinh trưởng của nó là một hệ sợi bao gồm những sợi rất mảnh, chiều ngang 5-7 µm, phân nhánh rất nhiều và có vách ngang, chia sợi thành nhiều bao tế bào (nấm đa bào). Từ những sợi nằm ngang này hình thành những sợi thẳng đứng gọi là cuống đính bào tử, ở đó có cơ quan sinh sản vô tính. Cuống đính bào tử của Asp.oryzae thường dài 1-2 mm. Phía đầu cuống đính bào tử của Asp.oryzae phồng lên gọi là bọng từ bọng này phân chia thành những tế bào nhỏ, thuôn dài, gọi là những tế bào hình chai. Đầu các tế bào hình chai phân chia thành những bào tử đính vào nhau, nên gọi là đính bào tử. - Đính bào tử của Asp.oryzae có màu vàng lục hay màu vàng hoa cau. Đặc điểm của giống Asp.oryzae giàu các enzyme thuỷ phân nội bào và ngoại bào (protease, amylase, pectinase…). - Trong nấm mốc Asp.oryzae có khả năng tổng hợp 3 loại enzyme protease: axit, kiềm, trung tính, như: innulase, ivertase, asparaginaza, glutaminase, proteolytic. Những enzyme này khả năng thuỷ phân protein thành axit amin ở điều kiện nhiệt độ và pH thích hợp là: nhiệt độ 37- 41 oC; pH = 6-8. Bảng 8: Một số tính chất của protease VSV Nhóm Nguồn Enzyme Chất kìm hãm Đặc điểmTTHĐ pH tối thích P Xerin Bac.subtilis Bac.pumilus Str.griseus Str.fradiae Art hrobacter B22 Asp.oryzae Asp.flavus Asp.sojae E.coli DFP+ Xerin Kiềm P-tiol Streplococcus Clostridium histoly-ticum Indoaxeta-mit Ps.cloromer- curbenzoat -SH 7,5 7,0 P kim Loại Bac.subtilus EDTA++ Kim loại hóa trị Trung tính Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 18 Bac.subtilus NRRL B3411 Bac. Subtilisamy Losaccarilicis Bac. Megaterium Psuedomonasa eruginoa Atreptomeces naraensis Asp. Oryzae Acremonium kiliense Clostridiumhist tolytium 1,10octa- fenantrolin hai P Acid Asp.niger Asp.Awamori Sailoi,penicilli um Janthinellum Rhizopus chinensis Mucor pucillus Endothia parasilica Dizoaxetil Dlnorlox- inmetil este COOH Acid Bảng 9: Một số nấm mốc có khả năng tổng hợp mạnh Protease (P) Nấm mốc Asp. Oryzae Asp. Satoi Asp. Awamori Asp. Niegr Asp. Shirousami Asp. Fumigatus P-trung tính, P-axit, P-kiềm. P acid, P trung tính, P kiềm. P acid (aspergilopepti- dase A) P acid Hai P acid P acid Hai P: Pacid, và P kiềm Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 19 Asp. Tericola Asp. Candidus Asp. Ochraceus Asp. Sojae Asp. Flavus Pen. Janthinellum Pen. Chrysogenum Pen. Cyaneo fulvum Mucor. Pusillus Rh. Chinensis Ph. Delemar Ph. Niveus Ph. Nodous Ph. Pseudokinensis Ph. Peka Phymatorrichum omnivorum P acid có tác dụng làm đông sữa P trung tính P kiềm Hai P: P kiềm và P trung tính P acid P kiềm P acid có tác dụng làm đông sữa đã được dùng ở Nhật để thay thế cho rennin. Bảng 10: Đặc điểm protease nấm sợi STT Vi sinh vật Khoảng pH phân hủy Ổn định ở pH Chất ức chế Hemoglobin Cazein 1 Aspergillus saitoi 3.0 – 4.5 2.5 – 3.0 2.0 – 5.0 NBS 2 Aspergillus Oryzae 3.0 – 4.0 2.5 – 3.0 5.0 3 Aspergillus Oryzae (Protease trung tính) 5.5 – 7.5 7.0 EDTA 4 Aspergillus Oryzae (Protease kiềm) 6.0 -9.5 6.5 – 10.0 7.0 – 8.0 DIFD 5 Paccilomyces varoiti 3.5 – 5.5 3.0 3.0 – 5.0 6 Rhizopus chemninsis 5.0 2.9 – 3.3 3.8 – 6.5 7 Mucor pusillus 3.5 – 4.5 5.6 3.0 -6.0 Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 20 2.3 Đặc điểm của protease: - Protease là các enzyme xúc tác cho sự thủy phân liên kết peptid (CO-NH) trong phân tử và các chất tương tự, tạo thành các peptide phân tử thấp, axit amin. - Protease được phân chia thành hai loại: endopeptidase và exopeptidase. Endopeptidase(proteinase): phân giải các liên kết peptid ở giữa chuỗi mạch polypeptide (pepsine, tripsine, chymotripsine...). Dựa vào động học của cơ chế xúc tác, endopeptidase được chia thành bốn nhóm: + Serin proteinase: là những proteinase chứa nhóm –OH của gốc serine trong trung tâm hoạt động và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động xúc tác của enzyme. Nhóm này bao gồm hai nhóm nhỏ: chymotrypsin và subtilisin. Nhóm chymotrypsin bao gồm các enzyme động vật như chymotrypsin, trypsin, elastase. Nhóm subtilisin bao gồm hai loại enzyme vi khuẩn như subtilisin Carlsberg, subtilisin BPN. Các serine proteinase thường hoạt động mạnh ở vùng kiềm tính và thể hiện tính đặc hiệu cơ chất tương đối rộng. + Cysteine proteinase: Các proteinase chứa nhóm –SH trong trung tâm hoạt động. Cystein proteinase bao gồm các proteinase thực vật như papain, bromelin, một vài protein động vật và proteinase ký sinh trùng. Các cystein proteinase thường hoạt động ở vùng pH trung tính, có tính đặc hiệu cơ chất rộng. + Aspartic proteinase (protease acid): Hầu hết các aspartic proteinase thuộc nhóm pepsin. Nhóm pepsin bao gồm các enzyme tiêu hóa như: pepsin, chymosin, cathepsin, renin. Các aspartic proteinase có chứa nhóm carboxyl trong trung tâm hoạt động và thường hoạt động mạnh ở pH trung tính. + Metallo proteinase: Metallo proteinase là nhóm proteinase được tìm thấy ở vi khuẩn, nấm mốc cũng như các vi sinh vật bậc cao hơn. Các metallo proteinase thường hoạt động vùng pH trung tính và hoạt độ giảm mạnh dưới tác dụng của EDTA. Exopeptidase (peptidase): thủy phân các liên kết ở đầu mút của chuỗi mạch. Dựa vào vị trí tác động trên mạch polypeptide, exopeptidase được phân chia thành hai loại: • Aminopeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu N tự do của chuỗi polypeptide để giải phóng ra một amino acid, một dipeptide hoặc một tripeptide. • Carboxypeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu C của chuỗi polypeptide và giải phóng ra một amino acid hoặc một dipeptide. Ngoài ra, protease được phân loại một cách đơn giản hơn thành ba nhóm • Protease acid : pH 2-4 • Protease trung tính: pH 7-8 • Protease kiềm: pH 9 -11 Protease từ vi sinh vật Protease vi sinh vật là một hệ thống rất phức tạp bao gồm nhiều enzyme rất giống nhau về cấu trúc, khối lượng và hình dạng phân tử nên rất khó tách ra dưới dạng tinh thể đồng nhất. Cũng do là phức hệ gồm nhiều enzyme khác nhau nên Protease vi sinh vật thường có tính đặc hiệu rộng rãi cho sản phẩm thủy phân triệt để và đa dạng. Nhiều vi sinh vật có khả năng tổng hợp mạnh protease. Các công trình nghiên cứu protease vi sinh vật ngày càng nhiều. Các kết quả nghiên cứu cho thấy ngay cả các protease của cùng một loài vi sinh vật cũng có thể khác nhau về Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 21 nhiều tính chất. Căn cứ vào cơ chất phản ứng, PH hoạt động thích hợp,… các nhà khoa học đã phân loại các protease vi sinh vật thành 4 nhóm như sau:  Protease-xerin; Protease-thiol; Protease-kim loại; Protease-acid. Một số tác giả chia protease ra 3 nhóm, dựa vào PH hoạt động của chúng bao gồm:  Protease-acid, Protease trung tính, Protease kiềm. Trong bốn protease kể trên, các Protease-xerin và Protease-thiol có khả năng phân giải liên kết este và liên kết amid của các dẫn xuất acid của amino acid. Ngược lại protease kim loại và protease acid thường không có họat tính esterase và amidase đối với của các dẫn xuất của amino acid. Trong TTHĐ của Protease vi sinh vật ngoài gốc acid amin đặc trưng cho từng nhóm còn có một số gốc acid amin khác. Các kết quả nghiên cứu chung về TTHĐ của một số Protease vi sinh vật cho phép rút ra một số nhận xét chung như sau: • TTHĐ của Protease đủ lớn và bao gồm một số gốc acid amin và trong một số trường hợp còn có cả cofactơ kim loại. Đối với các Protease không chứa cysteine, TTHĐ của chúng có tính mềm dẻo hơn vì cấu trúc không gian của chúng không được giữ vững bởi các cầu disulphide 2.4 Các hệ enzym trong sản xuất nước mắm Gồm 3 hệ enzym lớn 2.4.1 Hệ enzym Metalo-protease (Aminodipeptidase) Hệ enzym này tồn tại trong nội tạng của cá và chịu được nồng độ muối cao nên ngay từ đầu nó đã hoạt động mạnh, giảm dần từ tháng thứ 3 trở về sau. Loại enzym này có hoạt tính khá mạnh, có khả năng thủy phân rộng rãi đối với các loại peptid. Đây là nhóm thủy phân enzym trung tính, pH tối thích từ 5-7, pI = 4-5, nó ổn định với ion Mg2+, Ca2+ và mất hoạt tính với Zn2+, Ni2+, Pb2+, Hg2+.. 2.4.2 Hệ enzym serin-protease Điển hình là enzym tripsin, tồn tại nhiều trong nội tạng của cá. Ở giai đoạn đầu của quá trình sản xuất nước mắm hoạt động của nó yếu đến tháng thứ 2 và phát triển dần đạt giá trị cực đại ở tháng tứ 3 rồi giảm dần đến khi chượp chín (protein phân giải gần như hoàn toàn không còn ở dạng peptone). Hệ enzym này luôn bị ức chế bởi chuỗi acid amin trong cấu trúc của enzym. Để tháo gỡ chuỗi này phải nhờ đến hoạt động của men cathepsin B nhưng men cathepsin B dễ bị ức chế bởi nồng độ muối cao. Vì vậy để men cathepsin B hoạt động được người ta thực hiện phương Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 22 pháp cho muối nhiều lần. Enzym serin-protease hoạt động mạnh ở pH từ 5-10, mạnh nhất ở pH=9. 2.4.2.3 Hệ enzym acid-protease Có trong thịt và nội tạng cá, điển hình là enzym cathepsin D. Hệ enzym này dễ bị ức chế bởi nồng độ muối khoảng 15% nên thường nó chỉ tồn tại một thời gian ngắn ở đầu thời kỳ của quá trình thủy phân. Loại men này đóng vai trò thứ yếu trong quá trình sản xuất nước mắm. 3. SƠ ĐỒ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 23 Lên men lọc cô đặc bổ sung hương tạp chất bã Đóng chai Muối Nước Protease từ A.oryaze Nước mắm đóng chai Chai vô trùng Rửa cá chượp có hương tốt Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 24 4. THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ: 4.1 Rửa: 4.1.1 Mục đích: chuẩn bị Quá trình rửa sẽ làm sạch và loại trừ các tạp chất cơ học như đất, cát, bụi và làm giảm lượng VSV. 4.1.2 Các biến đổi của nguyên liệu: Sinh học: giảm lượng VSV Vật lý: Loại tạp chất như cát đất bụi bám lên bề mặt con cá Các biến đổi khác không đáng kể. 4.1.3 Thiết bị: sử dụng thiết bị ngâm rửa xối tưới , dạng băng tải. Cấu tạo : - Máy được cấu tạo gồm một băng tải bằng thép không rỉ và thùng chứa nước rửa có thể tích tương đối lớn. Băng tải được chia làm 3 phần, phần nằm ngang ngập trong nước, phần nghiêng có các ống phun nước mạnh và một phần nằm ngang ở phía cao. Bên dưới băng tải phần ngập trong nước có bố trí các ống thổi khí nhận không khí từ một quạt đặt bên ngoài. Hoạt động : - Trong giai đoạn ngâm, nguyên liệu ở trên phần băng nằm ngang ngập trong nước, các cặn bẩn bám trên ngoài bề mặt nguyên liệu bị bong ra. Băng tải di chuyển sẽ mang nguyên liệu đi dần về phía phần băng nghiêng. Hiệu quả của quá trình ngâm được tăng cường nhờ thổi khí làm xáo trộn nước và nguyên liệu trên mặt băng, làm tăng diện tích tiếp xúc của nguyên liệu và nước nên thời gian ngâm được rút ngắn. Khi nguyên liệu di chuyển đến phần nghiêng của băng, các vòi phun nước với áp suất cao đến 2-3 at sẽ rửa sạch cặn bẩn. Ở cuối quá trình rửa, nguyên liệu di chuyển đến phần nằm ngang phía trên để được làm ráo nước. - Tùy thuộc loại nguyên liệu và mức độ bẩn, có thể điều chỉnh tốc độ di chuyển của băng chuyền cho phù hợp. Nếu nguyên liệu quá bẩn, cho băng chuyền đi chậm lại, làm tăng thời gian rửa. Ngược lại, nếu cặn bẩn bám trên ngoài nguyên liệu ít, có thể cho băng chuyền đi nhanh hơn nhằm tăng năng suất quá trình. Nước sạch từ vòi phun vào thùng ngâm sẽ bổ sung nước cho hệ thống, còn cặn bẩn được tháo ra liên tục qua van xả và nước thừa theo máng chảy tràn ra ngoài. Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 25 Hình 2: Máy rửa băng chuyền 4.2. Lên men: 4.2.1. Mục đích công nghệ: chế biến,bảo quản. - Chế biến: Thủy phân protein thành các acid amin nhờ hệ enzyme trong bản thân nguyên liệu cá và chế phẩm enzyme protease bổ sung để rút ngắn thời gian lên men. - Bảo quản:dưới tác động cuả muối làm ức chế VSV gây thối , kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm 4.2.2. Các biến đổi của nguyên liệu: Vật lý: - Nồng độ muối trong cá tăng lên. Do sự dịch chuyển của các tiểu phần muối vào trong cá và sự khuếch tán của nước vào trong thịt cá. - Trong quá trình thủy phân một số tính chất vật lý của mẫu thủy phân sẽ bị thay đổi: nhiệt độ tăng, thể tích khối chượp thay đổi, tỷ trọng khối chượp cũng thay đổi, thay đổi về màu sắc : - Sự biến đổi về màu sắc là do 2 nguyên nhân: • Do sắc tố trong nguyên liệu tạo nên. Nước mắm cá nục thì có màu cánh gián (vàng đậm). • Do phản ứng của các acid amin gây nên như phản ứng tạo melanoidin, phản ứng oxy hóa…tạo màu sẫm cho sản phẩm. Hóa lý: - Quá trình thủy phân cũng làm nên một số biến đổi về pha, như từ thịt cá rắn chuyển thành dạng huyền phù. Khi quá trình lên men kết thúc ta thu được khối chượp là dạng huyền phù. Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 26 Hóa học - Trong quá trình chế biến nước mắm hàm lượng protein trong cá giảm xuống theo thời gian còn hàm lượng acid amin, peptide và các đạm bay hơi khác trong nước chượp đều tăng lên rõ rệt. - Trong quá trình chế biến nước mắm có hiện tượng sinh tổng hợp một số acid amin của vi sinh vật trong chượp. Một số acid amin có chiều hướng tăng lên nhưng cũng có một số acid amin có chiều hướng giảm đi. Nguyên nhân có thể do chúng tham gia vào các phản ứng melanoidin, polyphenolamin, oxy hóa… còn khi bị phân hủy thành các sản vật thối rữa nên hàm lượng giảm đi khá nhiều. Hóa sinh: - Do tác dụng của hệ enzyme protease tác động vào thủy phân protein thịt cá qua các dạng trung gian như peptone, polypeptide, peptide và cuối cùng là acid amin. - Vi sinh vật gây thối thì có tác dụng làm rữa nát thịt cá có khi ở ngay giai đoạn đầu hay trong quá trình chế biến, hoặc nếu không khống chế kịp thời sau khi tạo thành nước mắm cũng dễ bị thối do vi sinh vật gây nên. - Quá trình phân giải thịt cá chuyển từ protein đến acid amin là một quá trình rất phức tạp với sự tham gia của rất nhiều enzyme. Mỗi enzyme có tính đặc hiệu riêng đối với cơ chất hay vị trí tác dụng. Ví dụ như peptidase chỉ tác dụng lên mỗi liên kết peptide để thủy phân mối liên kết này. Sinh học: - Biến đổi quan trọng là sự trao đổi chất và sinh trưởng của vi sinh vật - Do nồng độ muối cao vi khuẩn gây thối hầu như ngừng hoạt động và các vi khuẩn khác cũng bị ức chế cao độ. - Mặt khác một số vi sinh vật có khả năng tổng hợp acid amin nên có một số acid amin tăng lên trong quá trình chế biến: acid glutamic, alanin, serin, prolin, cystin, cystein… 4.2.3. Thiết bị: nồi hai vỏ có áo điều nhiệt có cánh khuấy. + -NH2 -COOH acid amin -CO-NH- nước , peptidase + Peptone Polypeptid Peptid Protein Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 27 Hình 3 : Thiết bị lên men Cấu tạo: - Nồi hai vỏ có áo nhiệt để nâng nhiệt độ khối chượp luôn đạt 450C C02± và giữ nhiệt độ trong quá trình thủy phân . Dùng nồi dung tích 500 – 1000l. - Thiết bị hình trụ , nắp và đáy elipse được gắn vào thân nhờ 2 mối ghép bích . Mặt trong thiết bị có lớp cao su chịu acid, chịu áp lực cao. Trên thân thiết bị có ống dẩn hơi trực tiếp vào dịch thủy phân . Trên nắp thiết bị có cửa nhập nhập liệu và đáy thiết bị có cửa tháo liệu . Bên thành thiết bị còn có cửa để dễ dàng vệ sinh và sửa chữa thiết bị . 4.2.4 Thông số công nghệ : - Chế phẩm enzyme : 3 – 5 % so với cá - Nước : 4 – 6% so với cá - Thời gian : 10 – 20 ngày - Nhiệt độ: Nhiệt độ tối thích cho enzyme hoạt động là từ 30 - 470C. Nhiệt độ càng cao quá trình phân giải thịt cá càng nhanh. Nhiệt độ 700C trở lên hầu hết các hệ enzyme trong cá mất hoạt tính. Trong quá trình thủy phân tiến hành nâng nhiệt lên từ từ lên 50-550C, nhiệt độ này có tác dụng ức chế sự hoạt động của vi khuẩn gây thối vì lượng muối cho vào lúc đầu rất hạn chế. Chú ý nhiệt không quá 600C . Sau đó khuấy đảo, khi lượng muối cho vào nhiều hơn thì tiến hành hạ nhiệt và giữ nhiệt độ ở 450C. - PH: Enzyme rất nhạy cảm với độ pH của môi trường, mỗi enzyme chỉ hoạt động mạnh ở độ pH xác định. Trong quá trình phân giải có rất nhiều enzyme tham gia cho nên ta phải xem loại enzyme nào có nhiều nhất và đóng vai trò chủ yếu trong quá trình thủy phân để tạo môi trường thích hợp cho nó hoạt động.  Enzyme protease trong bản thân nguyên liệu: Pepsin và tripsin là 2 enzyme chủ yếu. Pepsin hoạt động tốt ở môi trường acid có pH = 1.5 - 2.2 . Môi trường muối mặn cũng như môi trường có muối MgSO4, NH4Cl… môi trường kiềm ức chế sự hoạt động của enzyme này. Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 28 Tripsin giữ vai trò quan trọng nhất hoạt động mạnh ở môi trường pH = 8-9, nồng độ muối NaCl cao tripsin cũng hoạt động được. Enzyme tripsin phát triển tốt khi gặp môi trường có chất keo như albumin, peptone, gelatin ở nhiệt độ thích hợp. Do đó trong quá trình chế biến cần phải tạo điều kiện tốt cho enzyme này phát triển mạnh ở giai đoạn đầu. Trong điều kiện tự nhiên thì tripsin hoạt động mạnh ở giai đoạn giữa của quá trình chế biến. Chượp chế biến bằng phương pháp tự nhiên có môi trường pH = 5.5-6.5. Khi dùng hóa chất acid hay bazơ để điều chỉnh pH môi trường thì thấy chất lượng nước mắm không bằng so với chế biến chượp tự nhiên. Qua thí nghiệm đã phát hiện được nếu điều chỉnh pH=1.5-2 thấy màu sắc của chượp đẹp nhưng tốc độ thủy phân chậm và mùi vị so với chượp chế biến bằng phương pháp tự nhiên thì kém hơn. Còn nếu giữ pH=7.5-8.5 (thích hợp cho enzyme tripsin hoạt động) thấy tốc độ thủy phân nhanh hơn nhưng đạm thối nhiều hơn và màu sắc không bằng so với chượp chế biến bằng phương pháp tự nhiên. Ở môi trường tự nhiên pH = 5.5-6.5 tuy không ưu tiên phát triển loại enzyme nào, nhưng cả hai loại enzyme chính là pepsin và tripsin đều phát triển được. Mặt khác lại có tác dụng ức chế một phần sự hoạt động của vi sinh vật. Enzyme protease trong nấm mốc: hoạt động tốt nhất ở pH= 7 Vậy pH tự nhiên của môi trường là thích hợp cho các enzyme trong cá và vi sinh vật hoạt động. - Muối : Lượng muối cho vào cá chia làm nhiều lần. Lúc đầu cho một lượng muối hạn chế để không ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme và ức chế vi khuẩn gây thối. Sau đó lượng muối cho được tăng dần lên để khống chế lượng vi khuẩn gây thối và hệ enzyme vẫn hoạt động tốt . Khi cho đủ lượng muối cần thiết thì hạ nhiệt độ xuống 40- 45 0C. Chế độ cho muối vào như sau : + Sau 12-18 giờ cho 7% muối so với cá . + Sau 30- 48 giờ cho 3% muối so với cá + Sau 3 ngày nữa cho thêm 15 - 17 % để đủ lượng muối tổng cộng là 25 – 27 % so với cá . Hàm lượng đạm (đạm toàn phần , đạm formon và đạm amin) bắt đầu ổn định từ ngày thứ 7 . Sau 10 – 15 ngày kéo rút được nước mắm. 4.3. Lọc : 4.3.1. Mục đích: khai thác cấu tử hòa tan trong chượp chín. 4.3.2. Biến đổi của nguyên liệu : Vật lý: sau khi lọc ta thu được dịch lọc và bã lọc. Một số chỉ tiêu vật lý của dịch lọc sẽ thay đổi so với huyền phù ban đầu như : tỷ trọng , độ trong. Hóa học: quá trình lọc không gây ra những biến đổi hóa học trong huyền phù . Tuy nhiên trong điều kiện tiếp xúc với không khí thì các cấu tử trong nguyên liệu có thể bị biến đổi hoặc tương tác với nhau tạo ra một số hợp chất hóa học mới nhưng không đáng kể. Hóa lý: phân riêng hai pha một là rắn (bã chượp) và lỏng ( dịch thủy phân). Một số cấu tử dễ bay hơi như chất mùi trong dịch lọc có thể bị tổn thất Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 29 Sinh học : quá trình lọc không gây ra biến đổi sinh học. Nhưng nếu thời gian lọc huyền phù kéo dài thì hệ vi sinh vật có sẵn trong huyền phù hoặc trong môi trường sản xuất bị nhiễm vào huyền phù sẽ phát triển. Vì vậy cần phải lọc nhanh và trong điều kiện kín. Hóa sinh : không xảy ra. 4.3.3. Thiết bị: Cấu tạo : Máy lọc kiểu ống tinh vi loại PG là do nhiều lỗ cứng cáp kết cấu thành thiết bị lọc, đơn vị lọc có thể đạt đến micrômét, các vật liệu có chất dính tỉ mỉ khoảng 0.5μm-100μm chỉ cần qua một lần lọc, đã đạt được hiệu quả lọc chất lỏng. Đặc điểm của máy lọc tinh vi kiểu ống: - Độ tinh chất lọc cao, phạm vi rộng, có thể thỏa mãn được yêu cầu các độ tinh chất lọc khác nhau. - Chịu được acid, kiềm, muối và các dung môi hữu cơ, không độc, không mùi, không tróc di vật. - Kết cấu theo hình lập đứng, chiếm diện tích đặt máy nhỏ. - Dễ dàng thao tác, lượng xử lý lớn, giá thành đầu tư thấp. - Dùng máy nén khí hoặc “hơi nước” tái sinh bài cặn rửa trở lại, cũng có thể tái sinh lại khóa học, làm cho tuổi thọ sử dụng của tâm lọc dài hơn. Máy lọc kiểu ống tinh vi PG ống polyetylen (PE) lỗ micrômét Hình 4: Máy lọc tinh vi kiểu ống 4.3.4 Thông số công nghệ: - Kích thước lỗ lọc: 40-80 μm - Áp suất lọc P = 3at - Thời gian lọc t = 40 ph/mẻ Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 30 4.4 Cô đặc chân không: 4.4.1. Mục đích: khai thác, bảo quản - Khai thác: quá trình cô đặc làm tách bớt nước ra khỏi nước mắm do đó làm tăng độ đạm của nước mắm thành phẩm. - Bảo quản: quá trình cô đặc làm bay hơi nước từ nước mắm, do đó làm giảm hàm lượng nước và làm tăng hàm lượng chất khô trong sản phẩm do đó hoạt độ của nước trong nước mắm thành phẩm cũng giảm đi, đây là yếu tố gây ức chế hệ vi sinh vật trong nước mắm, giúp kéo dài thời gian bảo quản. 4.4.2. Các biến đổi của nguyên liệu: Vật lý: hàm lượng chất khô tăng, độ nhớt, khối lượng riêng tăng tăng… khối lượng và thể tích nước mắm giảm, hoạt độ của nước trong nước mắm giảm. Hóa học: cô đặc chân không ở nhiệt độ thấp nên hạn chế được sự biến đổi, mất mát acid amin do các phản ứng caramen, maillard. Hóa lý: sự chuyển pha của nước, nước tồn tại ở trạng thái lỏng trong nước mắm trước cô đặc sẽ chuyển sang trạng thái hơi và thoát ra khỏi nước mắm. Sinh học: một số vi sinh vật bị ức chế. 4.4.3. Thiết bị: thiết bi cô đặc chân không. - Cấu tạo: Thiết bị bao gồm các phần: Nồi cô đặc, bộ ngưng tụ sơ bộ dùng tách khí và nước. Bộ ngưng thứ hai dùng làm mát và thu hồi thành phẩm. Phần tiếp xúc nguyên liệu được chế tạo bằng thép không gỉ, máy hoàn toàn phù hợp cho việc vệ sinh, máy không bị gỉ, ăn mòn. - Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu được đưa vào khoang đun nóng. Hơi được cấp và khoang đun nóng và xảy ra hiện tượng bốc hơi. Phần hơi nước sẽ chuyển sang khoang ngưng, sau đó được làm mát và ngưng tụ. Quá trình bốc hơi sẽ làm cho nguyên liệu dần dần được cô đặc. Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 31 Hình 5: Thiết bị cô đặc chân không 4.4.4 thông số công nghệ - Dung tích: tùy chọn: 200-500-700-1000-2000 (lít) - Năng suất bay hơi tương ứng: 60-100-130-150-350 (kg/h) -Áp lực hơi: <0.1MPa - Độ chân không: 0.06 MPa 4.5 Bổ sung hương: Nước mắm sản xuất theo phương pháp ngắn ngày cho hương vị không tốt, để khắc phục điều này pha với nước mắm có hương vị tốt. 4.5.1. Mục đích: hoàn thiện. tạo hương vị đặc trưng cho nước mắm thành phẩm. 4.5.2. Phương pháp thực hiện: sử dụng chượp chín được làm từ cá nục, có hương thơm, đã rút nước mắm cốt. Lấy nước mắm cốt( ngắn ngày) đem trộn trong bã. Khi thấy nước lù chảy ra đạt độ trong thì bắt đầu lấy nước thứ nhất, rồi tiếp tục lấy nước chan khác lấy nước thứ 2 và thứ 3. Lưu ý rằng nước chan này được đi qua nhiều bã chượp chín liên hoàn nhằm mục đích nâng cao thêm độ đạm cho sản phẩm, đồng thời khi rút ở mỗi bể phải lưu lại một lượng nước, không nên rút cạn. 4.5.3. Các biến đổi trên nguyên liệu: Hóa học: nồng độ cấu tử hương trong nước mắm tăng lên. Hóa lý: trích ly một số thành phần hòa tan trong bã chượp tạo hương vào trong nước mắm, sự khuếch tán của các phân tử chất tan từ trong bã chượp tốt vào nước mắm Các biến đổi khác không đáng kể Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 32 4.5.4. Thiết bị và thông số công nghệ - Sự kéo rút được thực hiện trong thùng chượp có hương tốt được chế biến từ cá nục. Cá nục được lên men thành chượp chín có hương vị tốt , sau đó rút nước mắm thành phẩm ra thì kể từ đây thùng chượp này có thể được sử dụng để gây hương tạo vị cho nước mắm chưa có hương vị tốt. - Thời gian nước mắm ngắn ngày được ngâm trộn trong bã chượp : 2 – 3 ngày  Chỉ tiêu đánh giá chượp chín Chỉ tiêu cảm quan : - Màu sắc : màu nâu tươi , nâu xám , hoặc xám . Riêng nước cốt có màu vàng rơm đến cánh gián. - Mùi : mùi thơm đặc trưng , không có mùi chua , mùi lạ . - Trạng thái : + Đối với chượp gài nén : cá còn nguyên con , nấu sẽ ra thịt cá tách khỏi xương , nếu khuấy thịt sẽ nát vụn. + Đối với chượp cánh khuấy: cá nát nhuyễn , cái chượp sáng , khi đánh khuấy không có hiện tượng sủi bọt . Bảng 11 : Các chỉ tiêu cảm quan của chượp Chỉ tiêu Chượp loại A Chượp loại B Chượp loại C M ùi Có mùi thơm không có mùi tanh Có mùi thơm nước mắm không có mùi tanh, chua, úng Có mùi nước mắm, cón có mùi tanh , chua. Vị Ngọt đậm, dịu, không khé cổ Ngọt đậm, không có vị mặn chát, chua hoặc vị khác vị hơi hơi ngọt, hoặc chát Màu sắc Nước còn màu vàng rơm hoặc đỏ lựu . Bã có màu đỏ Nước có màu cánh gián hoặc mặn chín. Bã đỏ hoặc màu trắng ngà Nước có màu nước chè. Bã đỏ xám hoặc đen Tình trạng chượp Lắng mặt dần, không lởn vởn bột cá Lắng mặt dần, không lởn vởn bột cá Bã lẫn với nước sền sệt , không trương sình Chỉ tiêu hóa học: Tỉ lệ nitơ amin trên đạm toàn phần của nước cốt >45% Bảng 12 : Chỉ tiêu thành phần hóa học của chượp Thành phần Chượp loại A Chượp loại B Chượp loại C Nitơ toàn phần trong 20-30 14 -22 13 -17 Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 33 nước cốt (g/l) Nitơ toàn phần trong chượp (g/Kg) 20 -22 13 -19 9 -13 Tỉ lệ Nitơ phânoàn t amoniac %25≤ %27≤ %30≤ Tỉ lệ Nitơ phânoàn min t a >40% %40≥ <35% Một vài phương pháp khác : - Phương pháp phơi nắng hoặc sấy ở 500C , nếu nước mắm đó không có biến đổi gì so với mẫu đối chứng là nước mắm đã chín . Nếu từ màu vàng rơm hoặc cánh gián chuyển sang vàng nhạt mất hương vị đặc trưng vẩn đục thì chượp chưa chín - Phương pháp lắng đọng: người ta sử dụng phương pháp cơ học lắc mạnh mẫu nước mắm , lắc 30 – 40 lần sau đó để yên 20 phút . Nếu mẫu nước mắm đó không có biến đổi gì so với mẫu đối chứng đó là chượp đã chín 4.6. Đóng chai: trong điều kiện vô trùng. Sản phẩm sẽ được chiết rót theo chai tự động bằng máy. Bao bì sử dụng là chai nhựa, được vô trùng trước khi đi vào quy trình đóng chai. Sử dụng nắp nhựa kín. 4.6.1. Mục đích: hoàn thiện. 4.6.2. Biến đổi: không xảy ra biến đổi đáng kể. Yêu cầu chiết rót và đóng chai trong điều kiện kín để hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật và oxy của không khí vào sản phẩm. 4.6.3. Thiết bị thông số công nghệ: Hệ thống chiết rót tự động. Đặc điểm của máy: • Mâm xoay cấp chai tự động. • Băng tải bằng inox hoặc bằng nhựa • Nguyên tắc chiết: chân không, bơm hồi lưu. • Máy chiết rót được cho nhiều loại chai có hình dáng và kích cỡ khác nhau. • Dễ vệ sinh. Thông số công nghệ: • Áp lực khí nén: 5kf. • Đường kính sản phẩm: (16-30) / (20-60) mm. • Dung tích chai : (200-10000) ml. Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 34 • Tốc độ băng tải : (10-20) m/ph Hình 6: Thiết bị chiết rót tự động Hình 7: Thiết bị đóng nắp tự động. 5. SẢN PHẨM: 5.1 Tiêu chuẩn của nước mắm thành phẩm Chỉ tiêu cảm quan - Màu sắc: nước mắm có màu vàng rơm đến cánh gián. - Mùi thơm đặc trưng, không có mùi chua mùi lạ. Chỉ tiêu đánh giá: (TCVN 5107:2003) Bảng 13 : chỉ tiêu hóa hóa học phân loại nước mắm Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 35 Loại Đặc biệt Thượng hạng Hạng 1 Hạng 2 Độ đạm > 30oN >25oN >15oN >10oN Chỉ tiêu vi sinh vật: - Vi khuẩn hiếu khí: <10 (khuẩn lạc/ml) - Staphylococcus aureus, E.coli: không được có - Nấm men, nấm mốc: <10 (khuẩn lạc/ml) - Coliforms: <100 (khuẩn lạc/ml) - Clostridium perfgingens: <10 (khuẩn lạc/ml) 5.2. Giá trị dinh dưỡng của nước mắm Các chất đạm Chiếm chủ yếu và quyết định giá trị dinh dưỡng của nước mắm. Gồm 3 loại đạm: - Đạm tổng số: là tổng lượng nitơ có trong nước mắm (g/l), quyết định phân hạng của nước mắm. - Đạm amin: là tổng lượng đạm nằm dưới dạng acid amin (g/l), quyết định giá trị dinh dưỡng của nước mắm - Đạm amon: càng nhiều nước mắm càng kém chất lượng Ngoài ra trong nước mắm còn chứa đầy đủ các acid amin, đặc biệt là các acid amin không thay thế: valin, leucin, methionin, isoleucin, phenylalanin, alanin.v.v .. Các thành phần khác có kích thước lớn như tripeptid, peptol, dipeptid. Chính những thành phần trung gian này làm cho nước mắm dễ bị hư hỏng do hoạt động của vi sinh vật. Thành phần dinh dưỡng của nước mắm phụ thuộc vào nguyên liệu đem đi chế biến. 5.3. Các chất bay hơi Rất phức tạp và quyết định hương vị của nước mắm. Hàm lượng các chất bay hơi trong nước mắm mg/100g nước mắm - Các chất cacbonyl bay hơi: 407-512 (formaldehyde) - Các acid bay hơi: 404-533 (propionic) - Các amin bay hơi: 9,5-11,3 (izopropylamin) - Các chất trung tính bay hơi: 5,1-13,2 (acetaldehyde) Mùi trong nước mắm được hình thành chủ yếu do hoạt động của vi sinh vật yếm khí trong quá trình sản xuất nước mắm tạo ra. 5.4. Các chất khác - Các chất vô cơ: NaCl chiếm 250-280g/l và một số các chất khoáng như: S, Ca, Mg, P, I, Br. - Vitamin: B1, B12, B2, PP. Nước mắm cao đạm ngắn ngày từ cá nục PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN Trang 36 6. THÀNH TỰU CÔNG NGHỆ 6.1 Chế phẩm enzyme protease từ vi sinh vật: Đề tài “Ứng dụng công nghệ sinh học lên men nước mắm cá trích” do Phó Giáo sư- Tiến sĩ Nguyễn Văn Bá, Phó Giám đốc Viện Nghiên cứu và Phát triển công nghệ sinh học, Trường Đại học Cần Thơ chủ nhiệm, được nghiệm thu trong tháng 9-2005 là một bước đột phá lớn trong vấn đề bổ sung chế phẩm enzyme protease vào chượp nhằm rút ngắn thời gian thủy phân. Nghiên cứu đã bổ sung Enzyme nấm sợi Aspergillus oryzae và vi khuẩn Bacillus subtilis làm chất xúc tác đẩy nhanh tốc độ thủy phân protein thịt cá và kết hợp với tiến hành ướp muối nhiều lần để tăng hoạt động của enzyme protease, rút ngắn quá trình thủy phân. Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng đạm tổng số tăng 14,8% (25,82g/l), đạm amin tăng 40,1% (13,58g/l) trong vòng 6 tháng. Cũng cùng thời gian này, ở mẫu đối chứng được sản xuất theo phương pháp dân gian, đạm tổng số chỉ đạt 22,5g/l và đạm amin là 8,13g/l 6.2 Phân lập chủng vi sinh vật tạo hương: Từ váng nổi lên trên trong quá trình chế biến nước mắm, các nhà nghiên cứu đã phân lập được hai chủng vi sinh vật tạo hương như sau: - Chủng 1 : Staphylococcus intermediu, thuộc giống Staphylococcus,họ Micrococcaceae - Chủng 2 : Vibrio costicola, thuộc giống Vibrio, họ Vibrionaceae 7. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tiến sĩ Nguyễn Trọng Cẩn, Công nghệ chế biến thực phẩm thủy sản – tập 1, NXB Nông Nghiệp, Hà Nội, 1990. 2. Tiến sĩ Lương Hữu Đồng, Kỹ thuật sản xuất nước mắm, NXB Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội, 1975. 3. PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ chế biến thực phẩm, NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM, Thành Phố Hồ Chí Minh, 2009. 4. PGS.TS Nguyễn Đức Lượng, Công nghệ vi sinh,tập 2, cơ sở vi sinh vật công nghiệp, NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM 5. PGS.TS Nguyễn Đức Lượng, công nghệ vi sinh,tập3, thực phẩm lên men truyền thống,NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM 6. www.maymocthietbithanhphat.com.vn 7. www.mayruaca.com 8. www.fermentedmachine.com 9. www.industry.vn