Đề tài Enzyme protease và ứng dụng trong sản xuất nước mắm ngắn ngày

ản và hình thành các tinh thể nước trong tế bào. Để khắc phục nhược điểm này người ta đã bổ sung các chất làm hạn chế tốc độ lạnh sâu và làm tan nhanh như glycerol, DMSO (dimethyl sulfo xide). Việc bảo quản theo phương pháp lạnh sâu này được thực hiện ở các thang nhiệt độ khác nhau như: -200C, - 300C, -400C, -700C, -400C và -1960C. Nói chung mức nhiệt cao hơn - 300C cho hiệu quả thấp do tế bào chịu nồng độ muối cao sinh ra từ các chất điện giải. Phương pháp bảo quản này có hiệu quả với nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau như nấm sợi, nấm men, vi khuẩn, xạ khuẩn và virut. 2.2. Quy trình sản xuất protease từ chủng nấm mốc Aspergillus oryzae 2.2.1. Sơ đồ quy trình Môi trường Asp.oryzae Sử dụng enzyme thô Nuôi cấy Chế phẩm thô Bã Trích ly Thức ăn chăn nuôi Kết tủa enzyme Ly tâm Thu nhận kết tủa Sấy Nghiền và bảo quản Chế phẩm enzyme Hình 2.2: Quy trình sản xuất protease từ chủng nấm mốc Aspergillus oryzae 2.2.2. Thuyết minh quy trình a. Môi trường Mục đích: Chuẩn bị môi trường cho nuôi cấy cho phép vi sinh vật phát triển tốt Cách tiến hành: Nguồn tinh bột như cám gạo, chứa khoảng 20% tinh bột, 10- 20% chất béo, 10–14% protein, 8 – 16% cellulose, các chất hòa tan không chứa nitơ 37– 59%.Cám không được chứa hàm lượng tinh bột dưới 20%, không có vị chua hay đắng, không hôi mùi mốc, độ ẩm không quá 15%, tạp chất độc không quá 0,05%, có thể bổ sung thêm nguồn nitơ vô cơ ((NH4)2SO4, (NH4)2CO), photpho, nitơ hữu cơ và các chất kích thích sinh trưởng như malt, nước chiết ngô, nước lọc bã rượu. Các phụ phẩm thêm vào để thoáng khí cho môi trường nuôi cấy bề mặt như trấu , mùn cưa b. Nuôi cấy Mục đích: Tạo điều kiện tối ưu cho vi sinh vật phát triển và sinh enzyme Cách tiến hành: Sau khi đã trộn giống, môi trường được rải đều ra các khay với chiều dài 2 -3cm, rồi được vào phòng nuôi cấy, đặt trên các giá đỡ. Các giá đỡ này được thiết kế sao cho lượng không khí được lưu thông thường xuyên. Phòng nuôi cấy phải có hệ thống điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm không khí, nhiệt độ thích hợp cho sợi nấm phát triển là từ 280C – 32oC. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều ảnh hưởng đến sự phát triển của sợi nấm. Trong quá trình nuôi cấy ta không cần phải điều chỉnh pH. Môi trường bán rắn là môi trường tĩnh nên sự thay đổi pH ở một vùng nào đó ít ảnh hưởng đến cả khối môi trường Thời gian nuôi sợi nấm thu nhận enzyme vào khoảng 36-60 giờ. Điều này còn phụ thuộc vào chủng mốc Asp. oryza, điều kiện môi trường cùng như kĩ thuật nuôi cấy Thiết bị: Khay nuôi cấy bề mặt Hình 2.3. Khay nuôi cấy Thông số kĩ thuật: + Dày 4-5cm + Cao 1-1,2m Giai đoạn 1: Giai đoạn này kéo dài từ 10-14 giờ kể từ thời gian bắt đầu nuôi cấy. Ở giai đoạn này có những thay đổi sau như nhiệt độ tăng rất chậm, sợi nấm bắt đầu hình thành có màu trắng hoặc màu sữa, thành phần chất dinh dưỡng cũng bắt đầu thay đổi, khối môi trường còn rời rạc, enzyme mới bắt đầu được hình thành. Trong giai đoạn này không được đưa nhiệt độ cao quá 300C vì thời kì đầu giống rất mẫn cảm với nhiệt độ. Giai đoạn 2: Giai đoạn này kéo dài từ 14-18 giờ. Trong giai đoạn này có những thay đổi cơ bản sau: Toàn bộ bào tử đã phát triển thành sợi nấm và phát triển mạnh tạo thành những mạng chằng chịt bao quanh các hạt môi trường, có thể nhìn rõ sợi nấm màu trắng xám bằng mắt thường, môi trường kết lại khá chặt, độ ẩm môi trường giảm dần, nhiệt độ môi trường có thể tăng nhanh lên 40-500C, các chất dinh dưỡng giảm nhanh do sự đồng hóa của sợi nấm, enzyme prorease được tổng hợp mạnh, lượng O2 trong không khí giảm và lượng CO2 tăng dần, cần phải thông khí mạnh và duy trì mức nhiệt độ từ 29-300C là tốt nhất. Giai đoạn 3: Giai đoạn này kéo dài từ 10-20 giờ. Trong giai đoạn này có những thay đổi như sau. Quá trình trao đổi chất yếu dần, do đó mức độ tiêu hao chất dinh dưỡng sẽ giảm lại, nhiệt độ của môi trường giảm, lượng enzyme tạo ra sẽ giảm xuống. Do đó cần xác định thời gian để thu nhận enzyme hiệu quả nhất. c. Chế phẩm thô Mục đích: Thu được chế phẩm enzyme protease, chế phẩm này được gọi là enzyme thô vì ngoài thành phần enzyme chúng còn chứa sinh khối vi sinh vật, thành phần môi trường và nước. Cách tiến hành: Để đảm bảo enzyme không bị mất hoạt tính nhanh người ta thường sấy enzyme đến một độ ẩm thấp (Thường dùng là máy sấy chân không).Nhiệt độ sấy vào khoảng 38-400C ,enzyme protease bị mất hoạt tính ở 60-760C, độ ẩm sau khi kết thúc sấy nhỏ hơn 10%. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà ta có thể sử dụng ngay enzyme này mà không cần phải tinh sạch. Trong những trường hợp khác ta phải tiến hành tinh sạch enzyme để bảo quan lâu hơn. d. Trích ly Mục đích: Tách enzyme ra khỏi khối môi trường. Cách tiến hành: Sau khi nghiền mịn người ta cho nước vào để trích ly enzyme. Các loại enzyme thủy phân có khả năng tan trong nước nên người ta sử dụng chúng như dung môi hòa tan. Cứ 1 phần chế phẩm thô cho 4-5 phần nước, khuấy nhẹ và lọc lấy dịch, phần bã được loại bỏ để làm thức ăn cho gia súc. Thiết bị: Thiết bị trích ly kiểu thùng quay Hình 2.4. Máy trích ly Thông số kĩ thuật: + Nhiệt độ trích ly 250C  + Thời gian 40-60 phút e. Kết tủa enzyme Mục đích: Thu nhận dung dịch enzyme Cách tiến hành: Trong công nghiệp tinh chế enzyme người ta sử dụng cồn hoặc sunfatmon. Trong quá trình này người ta làm lạnh cả dung dịch thô và các tác nhân kết tủa để tránh làm mất hoạt tính của enzyme. Cứ 1 phần dung dịch enzyme thô cho 2-2.5 phần cồn hoặc sunfat amon, cần nhẹ nhàng để tránh hiện tượng biến tính, khuấy nhẹ và để trong điều kiện lạnh từ 4-70C trong một thời gian, các enzyme tạo thành kết tủa và lắng xuống, người ta thu nhận kết tủa (Độ ẩm > 70%). Người ta tiếp tục sấy kết tủa ở 400C và độ ẩm giảm xuống 5-8%. Thiết bị: Thiết bị kết tủa Hình 2.5. Thiết bị kết tủa Thông số kĩ thuật: + Nhiệt độ:tiến hành ở nhiệt độ phòng + Muối:amoni sunfat 80% + Thời gian: 10-18 giờ + Hoạt độ riêng: 162 IU/mg + Hiệu suất: 74% f. Ly tâm Mục đích : Tách sinh khối vi sinh vật và bã của canh trường Các biến đổi: Sự thay đổi về thể tích, khối lượng riêng, nhiệt độ của dung dịch, sự thay đổi hàm lượng chất khô và chất hòa tan trong 2 pha rắn-lỏng, tách huỳnh phù ra thành 2 pha rắn-lỏng Các yếu tố ảnh hưởng: Sự chênh lệch khối lượng riêng của 2 pha rắn lỏng:chênh lệch nhiều thì quá trình diễn ra dễ dàng hơn, tốc độ quay của roto: Tốc độ càng nhanh quá trình diễn ra càng tốt. Thiết bị: Thiết bị ly tâm lắng Hình 2.6. Thiết bị ly tâm lắng Thông số công nghệ: + Tốc độ quay 10000 rpm +Thời gian 10 phút + Nhiệt độ 40C + Hoạt độ riêng 80.1IU/mg + Độ tinh sạch: 1 Hệ thống sấy phun Mục đích: Tách nước ra khỏi dung dich mà không làm thay đổi tính chất của enzyme nhằm bảo quản lâu hơn. Các yếu tố ảnh hưởng: Nồng độ chất khô của nguyên liệu, nồng độ cao làm giảm thời gian bốc hơi, tăng độ nhớt của nguyên liệu gây khó khăn cho quá trình sấy phun. Nồng độ thấp làm tốn nhiều thời gian và năng lượng cho quá trình. Nhiệt độ sấy lưu ý đến nhiệt độ biến tính của enzyme để điều chỉnh nhiệt độ sấy thích hợp. Hình 2.7. Thiết bị sấy phun Thông số kĩ thuật: + Nhiệt độ: 30-3000C + Điện thế: 380V-50Hz-3 pha + Điều kiện: Chống quá nhiệt + Chế độ làm việc: Liên tục Ứng dụng enzyme Protease trong công nghệ sản xuất nước mắm ngắn ngày. Ứng dụng enzyme protease a. Trong công nghiệp thực phẩm Trong công nghệ chế biến thịt - Trong công nghiệp thịt, có thể dùng các chế phẩm protease để làm mềm thịt - Chế phẩm enzyme để làm mềm thịt thường là papain hay hỗn hợp của papain với protease của vi sinh vật - Tùy theo tính chất thịt mà sử dung các chế phẩm thích hợp - Chất lượng các loại thịt được nâng cao - Thời gian chin của thịt rút xuống nhiều lần - Kỹ thuật làm mềm thịt không phức tạp lắm. Có thể : + Ngâm thịt trong phức hệ enzyme cần thiết ở pH, nhiệt đô, nồng độ thích hợp + Rải lên bề mặt thịt chất làm mềm dạng bột có chứa enzyme và chất phụ gia + Tiêm dung dịch enzyme vào mô + Đưa dung dịch enzyme vào máu động vật trước khi giết thịt Trong công nghệ chế biến sữa - Protease có khả năng làm đông tụ sữa - Tính chất này từ lâu được ứng dụng vào công nghiệp thực phẩm - Ứng dụng chính : sản xuất phomát - Rennin đóng vai trò quan trọng nhất trong công nghệ này - Người ta đang cố gắng tìm chủng vi sinh vật có tính chất tương tự hay thay thế một phần rennin Trong công nghệ sản xuất nước chấm - Sử dụng enzym từ các nguồn tự nhiên: + Động vật: trong nội tạng của gia súc có hiện diện nhiều enzym thủy phân protease như: pepsin, tripsin, cathepsin. + Thực vật: có một vài loại thực vật cũng có enzym protease như trong đu đủ có enzym papain, khóm có enzym bromelin + Vi sinh vật: trong quá trình hoạt động sống nhiều hệ enzym sinh ra từ nấm mốc Aspergillus oryzae, Asp. niger. - Phương pháp sử dụng + Sử dụng dưới dạng thô: cho các nguyên liệu có enzym đó vào chượp với tỉ lệ nhất định. + Sử dụng dưới dạng chiết xuất: chiết enzym từ các nguyên liệu trên thành dạng tinh chế sau đó cho vào trong chượp Trong công nghiệp sản xuất bia rượu - Tăng tỉ lệ nguyên liệu thay thế - Giảm thời gian lên men - Hiệu suất thu hồi tăng - Bia, rượu thành phẩm đạt các chỉ tiêu quy định tốt hơn khoảng 30% - Nâng cao hiệu quả kinh tế, giảm chi phí sản xuất. Trong công ngiệp sản xuất bánh mỳ bánh quy: Protease làm giảm thời gian đảo trộn , tăng độ dẻo và làm nhuyễn bột , tạo độ xốp và nở tốt hơn. b. Trong công nghiệp thuộc da - Chất quan trọng nhất của da là collagen, dưới tác dụng của protease, các chất nhờn tách ra, một số liên kết sơi collagen bị phá hủy. Kết quả là da thu được có độ mềm nhất định. - Trước đây, thường dùng các protease thu từ đường tiêu hóa động vật, ngày nay hiệu quả hơn cả là các enzyme thu từ vi khuẩn và nấm mốc - Rút ngắn thời gian làm mềm, tách long xuống nhiều lần, chất lượng tốt hơn, số lượng lông thu được nhiều hơn, không cần xử lý them - Người ta có thể ngâm nguyên liệu da trong dung dịch enzyme hoặc phết hồ enzyme lên bề mặt c. Trong công nghệ sản xuất chất tẩy rửa - Công dụng của proteaza là phân hủy vết bẩn dạng protein trên vải. - Tên thương mại: Savinase và Relase. - Proteaza có tác dụng tẩy rửa các vết bẩn như máu, lòng đỏ trứng, sữa, nước rau, đậu, nước xốt thức ăn,..... và chỉ có hoạt tính trong dung dịch giặt. - Enzyme có những tác dụng như sau khi được sử dụng trong chất tẩy rửa: Giúp tăng hiệu quả của việc giặt tẩy. Giảm thời gian giặt nhờ khả năng phân hủy vết bẩn nhanh Giảm năng lượng tiêu thụ do có thể giặt ở nhiệt độ thấp. Giảm lượng nước tiêu thụ do hiệu quả giặt rửa cao. Giảm ảnh hưởng đối với môi trường vì enzym là chất có thể phân hủy sinh học. Tăng độ trắng và chống chất bẩn bám trở lại. d. Trong sản xuất tơ tằm - Quá trình làm sạch tơ sợi tự nhiên tương đối phức tạp và khó khăn - Sợi sau khi kéo kén thường có khoảng 30% xerixin. Muốn tách xerixin phải nấu trong dung dịch xà phòng. Một lượng nhỏ xerixin nằm lại ở trên lụa sẽ làm giảm độ đàn hồi của lụa. - Để tách lượng xerixin còn lại người ta thường dùng chế phẩm protease từ nấm mốc, vi khuẩn e. Trong sản xuất hương phẩm, mỹ phẩm - Hiện nay, một số nước sản xuất những loại kem chứa enzyme để xoa mặt, xoa tay, cạo râu … - Dưới tác dụng của protease trong kem, các biểu bì da đã chết tách ra, da non và mới sẽ xuất hiện trên bề mặt, sự phát triển của lông, tóc, chậm lại f. Trong y học - Trong công nghiệp y học, protease cũng được sử dụng để sản xuất các môi trường dinh dưỡng hỗn hợp có protein dùng trong nuôi cấy vi khuẩn và các vi sinh vật khác - Dùng các chế phẩm protease để cô đặc và tinh chế các huyết thanh kháng độc, vì peotease sẽ tiêu hủy các protein đệm mà không gây ảnh hưởng đến chất kháng độc - Ứng dụng chữa một số bệnh về đường tiêu hóa 2. Ứng dụng protease trong sản xuất nước mắm ngắn ngày 2.1 Giới thiệu Nước mắm là dung dịch đạm mà chủ yếu là các acid amin, được tạo thành do quá trình thủy phân protein cá nhờ hệ enzym protease có trong cá và ruột cá làm cho nước mắm có mùi vị đặc trưng. Để rút ngắn thời gian chế biến nước mắm, người ta sử dụng enzyme từ bên ngoài đưa vào để tăng quá trình thủy phân protein nhằm rút thời gian sản xuất nước mắm từ 6 tháng đến một năm xuống còn 30 đến 60 ngày. Tuy nhiên phương pháp này còn hạn chế vì chưa đáp ứng được mùi vị của nước mắm Có thể sử dụng enzyme dạng thô, dạng tinh hoặc bán tinh chế để cho vào chượp, thông thường thường sử dụng enzyme protease từ chủng nấm mốc Asp.Oryaze để bổ sung vào nước mắm ngắn ngày. Bản chất của quy trình sản xuất nước mắm là: Ủ Cá + muối nước mắm. Bản chất của quá trình này chính là quá trình thủy phân protein trong cá nhờ hệ Enzyme protease pepton polypeptid peptid acid amin Phân loại nước mắm Đặc biệt: độ đạm >300N Nước mắm đặc biệt hay còn gọi là nước mắm nhỉ vì được kéo chảy nhỏ giọt đến thật nhỏ, nhỉ từng giọt, có màu nâu cánh gián, có mùi thơm nồng, vị ngọt dịu đậm, độ đạm cao 30g/lit, càm đểlâu càng ngon. Thượng hạng: độ đạm >250N Nước mắm thượng hạn hay còn gọi là nước mắm cốt cóa màu vàng rơm đến cánh gián, hương thơm, vị ngọt dịu đậm, đọ đạm cao 25g/lit, càng để lâu càng thơm ngon và có màu nâu đen lại, làm gia vị cho thức ăn. Hạng 1: độ đạm > 150N Do nước kéo qua chượp đã rút 90% nước cốt, hàm lượng đạm 15g/lít, dung làm nước mắm chấm. Hạng 2: độ đạm >100N Do nước kéo qua bã chượp đã rút hết 90% laoij 1, hàm lượng đmạ 10g/lít, dung để nấu nếm thức ăn. Hạng 3: độ đạm <100N Do nước mắm kéo qua bã chượp đã rút 90% loại 2, hàm lượng đạm thấp, dung làm nước mắm chượp cho mùa nước mắm sau. 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 nước mắm. + Đạm amin: là tổng lượng đạm nằm dưới dạng acid amin (g/l), quyết định giá trị dunh 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, pheylalanin, alanin… các phần trung gian này làm cho nước mắm dễ bị hư hỏng do hoạt đọng của vi sinh vật, thành phần dinh dưỡng của nước mắm phụ thuộc vào nguyên liệu mang đi chế biến. Các chất bay hơi: Rất phức tạp và quyết định đến hương vị của nước mắm. Hàm lượng các chất bay hơi trong 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 : 104-533 (propionic) + Các acid 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. Các chất khác Các chất vô cơ: NaCl chiếm 250-280g/l và một số chất khoáng như: S, Ca, Mg, P, I, Br. Vitamin : B1 ,B12 , PP. Bảng thành phần các chất vô cơ P (g/l) 0.266 – 0.566 Ca (g/l) 0.439 – 0.541 Mg (g/l) 2.208 – 2.310 S (g/l) 0.546 – 1.163 I (mg/l) 5.08 – 7.62 Br (mg/l) 68.80 – 97.50 Bảng hàm lượng vitamin trong nước mắm Vitamin B1(mg) Vitamin B2 (mg) Vitamin B12 (mg) Vitamin PP (mg) 7 8.7 3.3 4.4 2.3. Các hệ enzyme trong sản xuất nước mắm a. Hệ enzyme Metalo-protease Hệ enzyme 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 enzyme có hoạt tính khá mạnh, có khả năng thủy phân rộng rãi đối với các loại peptid. Đây là nhóm enzyme thủy phân trung tính pH tối thích từ 5-7, pI từ 4-5, nó ổn định với ion Mg2+, Ca2+ và mất hoạt tính với Zn2+, Ni2+, Pb2+, Hg2+. b. Hệ enzyme serin-protease Điển hình là enzyme tripsin tồn tại nhiều trong nội tạng của cá. Hệ enzyme luôn bị ức chế bởi chuỗi acid amin trong cấu trúc của enzyme. Để tháo gỡ chuỗi này phải nhờ đến hoạt động của men cathepsin B. Nhưng nó lại dễ bị ức chế bởi nồng độ muối cao.Vì vậy để men cathepsin B hoạt động nguời ta thực hiện cho muối nhiều lần. Enzyme serin-protease hoạt động mạnh ở pH từ 5-10, mạnh nhất ở pH= 9. c. Hệ enzyme acid-protease Có trong thịt và nội tạng cá điển hình là enzyme cathepsin D. Hệ enzyme bị ức chế bởi nồng độ muối khoảng 15% nên thường tồn tại trong một thời gian ngắn ở thời kì đầu của quá trình thủy phân. Loại men này đóng vai trò thiết yếu trong sản xuất nước mắm. 2.4. Vi sinh vật trong sản xuất nước mắm Nguồn gốc: + Có từ nguyên liệu, dụng cụ, thiết bị, môi trường ( nước, không khí..) + Bổ sung hệ enzyme protease được sản xuất từ vi khuẩn Asp.oryzae + Ngày nay với sự phát triển của ngành công nghệ sinh học nói chung và ngành công nghệ sản xuất chế phẩm enzyme nói riêng thì người ta thường sử dụng phương pháp bằng sinh vật bằng cách cho thêm một ít chế phẩm enzyme vào nguyên liệu trong quá trình ủ chượp sẽ làm tăng rõ rệt quá trình thủy phân và rút ngắn thời gian sản xuất từ 6 – 12 tháng xuống còn 15 – 30 ngày. Tuy nhiên phương pháp này cũng có những nhược điểm lớn như không có hương vị thời gian sản xuất ngắn, bị chua do tinh bột lên men lactic hoặc do sinh ra acid dễ bay hơi khi cá bị ươn, đắng do xác vi sinh vật còn tồn tại hoặc do chất lượng của muối kém có nhiều ion Ca2+, Mg2+. Và một điều cần lưu ý khi cho thêm vào nguyên liệu một lượng enzyme thì đảm bảo môi trường không ức chế sự hoạt động của enzyme cho vào hoặc cấy vào một lượng vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp protease cao thì vi khuẩn đó phải chống chịu được với điều kiện bất lợi trong quá trình ủ chượp. Nguồn nguyên liệu Nguyên liệu chính dùng để chế biến nước mắm là các loại cá và muối ăn. Bất cứ loại cá nào cũng có thể sử dụng làm nước mắm. Ngoài ra tùy theo tập quán sản xuất và thị hiếu tiêu dùng của từng đại phương , người ta thêm các phụ kiện như: thính gạo, thính ngô, thính vừng, mắm ruốc, ớt, riềng… Cá Giới thiệu và phân loại Nước mắm có thể được làm từ nhiều loại nguyên liệu khác nhau nhưng đặc trưng nhất vẫn là sản phẩm nước mắm từ cá. Việc lựa cá trong sản xuất có ý nghĩa hết sức quan trọng quyết định đến chất lượng sản phẩm sau này. Cơ thể cá gồm nhiều phần, gồm: đầu cá, xương da, vây, vảy, thịt cá, nội tạng. Sản xuât nước mắm chỉ phân hủy phần thịt cá còn xương vây, vảy hầu như không bị thủy phân. Bảng: Thành phần khối lượng một số loài cá STT Tên cá Thịt cá(%) Đầu cá(%) Xương cá(%) Vây vảy(%) Nội tạng(%) 1 Nhồng 65,2 19,4 8,36 1,67 4 2 Mòi 51,9 17,3 13,5 4,1 10,5 3 Nục sồ 55,8 22,9 10,08 3,82 5,6 4 Phần hai sọc 49,4 22,3 13,9 9,65 5,00 5 Mối thường 53,1 19,1 10,7 5,67 9,70 Có nhiều yếu tố để phân loại cá: Phân loại theo đạm (protid) Dựa vào hàm lượng nitơ của cá và thời gian chế biến, người ta chia thành cá loại sau: + Cá có độ đạm cao: >300N (>= 20% protid) như: cá cơm Kiên Giang, cá ve, cá nục… + Cá có độ đạm thấp:<300N (<=18,5% protid) như: cá cơm Duyên Hải, cá linh non,cá bò… Phân loại theo chất béo (lipid) Dựa vào lượng mỡ hay dầu trong cá ,mà người ta chia cá thành các loại cá sau: + Cá ít mỡ: nhỏ hơn 4% lipid ở hầu hết các loại cá nước mắm kể cả cá linh non. + Cá có mỡ vừa: 4-8% lipid như: cá linh, cá trích… + Cá có lượng mỡ nhiều lớn hơn 15% lipid: đa số là cá nước ngọt, nước lợ như cá basa, cá tra Biển Hồ… Phân loại theo tập tính sống Cá sinh sống ở tầng nổi và tầng lơ lửng( cá ăn nổi) gồm cá cơm, ca trích, cá lầm, cá mòi, các nục… Cá sinh sống ở tầng đáy và tần lơ lửng (cá ăn đáy gồm cá liệt thịt, cá xô tạp, cá bò… Phân loại theo giá trị sử dụng làm nước mắm Cá nhóm I: :gồm cá cơm Kiêng Giang (than,sọc tiêu), ve, trích,… vừa có đọ đạm cao, vừa cho sản phẩm đặc trưng chất lượng cao. Cá nhóm I thường được sử dụng lâu dài trong quá trình chế biến đẻ tạo ra sản phẩm có hương vị đặc trưng, ngoài ra còn được dung đẻ tạo hương cho loài cá không có hương hoặc ít hương( hương không tốt). Cá nhóm II: gồm cá sơn, cá nục, cá cơm Duyên Hải.. chủ yếu là cá linh, sử dụng khử mùi cho các giống cá tạp, một phần dung tạo hương riêng biệt cho một số loại sản phẩm. Cá nhóm II thường được sủ dụng lâu dài trong qua strinhf sản xuất, đặc biệt là cá linh được sử dụng lâu dài từ 12-24 tháng. Cá nhóm III: gồm cá xô tạp, cá liệt thịt, cá bò, cá liệt Đồng Tháp, chủ yếu dung đẻ lấy đạm để làm nền cho sản phẩm. Loại này được sử dụng triệt để với thời gian sử dụng tương đối ngắn 4-6 tháng. Thành phần hóa học của cá Thành phần hóa học của cá khác nhau rất nhiều tùy từng loài, từng cá cụ thể, phụ thuộc vào tuổi giống, môi trường sống và mùa vụ. Sự biến đổi thành phần của cá có liên quan mật thiết với thức ăn mà chúng ăn, với sự di cư và biến đổi sinh dục liên quan đến sự sinh sản. Bảng: thành phần hóa học chính của cá Thành phần Chỉ tiêu Nước Protein Lipid Muối vô cơ Thịt cá 48-85.1 10.3 - 24,4 0.1 - 5.4 0.5 -5.6 Trứng cá 60-70 20 – 30 1 - 11 1 – 2 Gan cá 40-75 8 - 18 3 - 5 0.5 – 1.5 Da cá 60-70 7 - 15 5 - 10 1 - 3 Sự khác nhau về thành phần hoá học của cá và sự biến đổi của chúng có ảnh hưởng đến mùi vị và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, việc bảo quản tươi nguyên liệu và quy trình chế biến. Bảng: Thành phần hoá học của cá nước ngọt: SSTT Thành phần hoá học (% khối lượng) Nước Protide Lipide Tên loại cá 11 Cá diếc 85 13,0 1,1 2 2 Cá chép 79 18,1 1,5 3 3 Trắm đen 77 17,9 3,8 44 Mè đen 82 14,5 0,6 55 Mè trắng 86 10,0 1,0 66 Lòng canh 76 15,6 2,3 Bảng: Thành phần hoá học cá biển: SSTT Thành phần hoá học (% khối lượng) Nước Protide Lipide Tên cá 11 Nục sổ 76,80 21,75 0,85 22 Mối thường 77,50 19,26 1,80 33 Trích 75,90 21,76 3,15 44 Phèn hai sọc 76,20 20,35 2,20 55 Lương ngắn 79,30 19,03 1,21 66 Cơm 75,14 11,25 2,10 77 Mòi 76,60 9,37 14,40 88 Lẹp 81,84 10.00 1,40 Yếu tố ảnh hưởng rõ nhất đến thành phần hoá học của cá là thành phần thức ăn Phế liệu trong ngành chế biến thủy sản Đầu cá, da, xương, vây, vảy Trong thành phần của loại phế liệu này chứa collagen là thành phần có thể sản xuất của sản phẩm khác nhau, phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau. Ngoài ra chúng còn chứa các thành phần có giá trị khác nhau, phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau, Ngoài ra chúng còn chứa các thành phần có giá trị tận dụng khác như : protein dễ tan, chất béo, chất khoáng… Hiện nay người ta tận dụng collagen trong da, xương, vây cá để sản xuất gelatin, nấu keo, thuộc da… Máu . Thành phần chủ yếu của máu cá là H2O ( khoảng 8,5%) còn lại là protein và các chất khoáng, trong đó thành phần có giá trị tận dụng nhất là protein. Từ đây người ta có thể sảm xuất bột máu dung làm thức ăn gia súc, chất nhuộm màu…gần đây cũng có một số nghiên cứu sản xuất protein từ máu cá để làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật ứng dụng trong công nghệ sinh học và thực phẩm. Bên cạnh những loại trên, thịt vụn cũng là một loại phế liệu của quy trình sản xuất. Đây là phế liệu của quá trình xử lý sơ bộ thịt cá, fillet chiếm 10% khối lượng của cá nguyên liệu. Tính riêng tại công ty Agifish An Giang, mỗi ngày có khoảng 200 tấn cá nguyên liệu được chế biến tương ứng sẽ có khoảng 20 tấn phế liệu thịt vun bị thải ra. Con số này chác chắn còn lớn hơn gấp nhiều lần nếu tính trên tổng số nguyên liệu đưa vào chế biến mỗi ngày của tất cả các nhà máy chế biến cá da trơn. Muối Sơ lược về muối Muối trong tự nhiên gồm các mỏ, muối giếng, muối ở đáy hồ nước mặn và muối bể. Tùy theo phẩm chất và công dụng mỗi loại muối người ta chia ra: muối ăn, muối công nghiệp, muối làm phân. Muối dung đẻ ướp cá thuộc các loại muối ăn và do ở gần biển nên thường chỉ dung bể để ướp cá. Muối là nguyên liệu quan trọng cho quá trình sản xuất nước mắm, thiếu muối nước mắm không hình thành được. Yêu cầu muối trong sản xuất nước mắm phải là muối ăn, càng tinh khiết càng tốt, kết tinh hạt nhỏ, có độ rắn cao, mùa trắng óng ánh(không vón cục, ẩm ướt, vị đắng chat) Đối với muối ăn yêu cầu có độ tinh khiết cao tức là: + Hàm lượng: NaCl >90% + Hàm lượng:Mg++ ≤ 0,1% + Hàm lượng: Ca++ ≤ 0,6% + Hàm lượng cát sạn ≤ 0,5% + Hàm lượng K+ ≤ 0,1% Thành phần muối Thành phần của muối chủ yêú 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.vv. + Những chất có hoạt tính hóa học như: hợp chất Clor của Ca2+ , Mg2+, Fe2+, Fe3+, và muối của gốc sulfat. Muối ăn kết tinh 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 dộ ẩm trên 75% muối sẽ hút nhiều nước. Nếu độ ẩm dươi 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. Ảnh hưởng của muối đến quá trình lên men cá. Tác dụng phòng thối của muối ăn Muối ăn thẩm thấu vào nguyên liệu làm cho nước thoat 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 liên kết peptide làm cho men phân hủy của vi sinh vật không còn khả năng phá vỡ protide để lấy chất dinh dưỡng để sinh sống. 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. Ngoài ra trong môi trường nước muối, quá trình tự phân giải bị kềm chế, sản phẩm phân giải sinh ra ít do đó làm cho vi khuẩn phát triển chậm. Nồng độ nước muối từ 4,4% trở lên có thể làm ngừng phát triển của vi khuẩn gây bệnh và nói chung nồng độ nước muối đạt tới 10% thì có thể kiềm chế được sự phát triển của vi khuẩn thông thường. Tuy vậy, không phải là giới hạn tuyệt đối vì các loại vi khuẩn khác nhau thì có khả năng chịu muối khác nhau. Thông thường, loại cầu khuẩn chịu muối mạnh hơn loại trực khuẩn, trong họ trực khuẩn thì loại không gây bệnh chịu muối mạnh hơn loại trực khuẩn. Nấm men, nấm mốc có khả năng cịu muối tương đối tốt. Giới hạn phát triển của khuẩn lên men ở nồng độ muối 15% và của khuẩn mốc 20-30%. ảnh hưởng của thành phần khác trong muối ăn trong muối ăn 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 máu sắc, mùi vị và độ vững chắc của sản phẩm kém đi. Tính thẩm thấu và khuyếch tán Do tính hút nước của muối nên ướp cá với muối, nước trong cá thoát ra làm tan muối( gọi là quá trinh khuyếch tán). Song song quá trình muối thấm vào cá( gọi là thẩm thấu). Sau cùng nước 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 càng nhiều. Nguyên liệu phụ. Thính : ở Nghệ An thanh hoá hay dùng thính, thính có tác dụng làm cho nước mắm có màu đỏ đẹp và tăng mùi thơm, át mùi tanh của cá. Có nhiều loại thính như: thính gại tẻ, thính gạo nếp, thính vừng, thính ngô…. Nước hàng: từ Nghệ An trở vào người ta hay cho thêm nước hàng vào để làm cho nước mắm ngọt dịu, ngọt giọng, nước sánh, màu vàng đẹp. Cách làm nước hàng: đun mật hoặc đường đến độ ngả màu cánh dán hoặc thử vào nước lã thấy đông cục, cắn giòn là được. Sau đó cho thêm nước, chượp xấu hoặc bã chượp vào tỉ lệ là 2kg mật, 1kg mắm tôm. 1 kg chượp hoặc bã và 6 lít nước là dược. Dùng vảy phim trắng lọc lấy nước hàng để pha chế vào nước mắm. Nước màu: ở miền Nam người ta sử dụng nước màu để làm nước mắm được dịu ngọt, màu vàng đẹp. Ớt, riềng: ở Quảng Bình người ta cho thêm ớt, riềng khô vào trong khi muối cá để cho nước mắm sau này có vị cay, ít mùi tanh. Quă thơm: ở Phú Quốc Phan Thiết, Cần Thơ… người ta hay dung mít chín hoặc dứa chín thêm vào khi muối cá để làm cho nước mắm sau này cí vị ngột, hương thơm. Mắm ruốc, ruột cá: khi cho mắm ruốc, ruột cá (đã chín ngấu thì càng tốt) vào chượp tì sẽ mau chín, làm tăng mùi thơm đặc trưng của nước mắm cao đạm. Quy trình sản xuất nước mắm ngắn ngàyNguyên liệu (Cá) Chượp có hương tốt Chai vô trùng Bã Tạp chất Xử lý (cơ, nhiệt) Rửa Lên men Protease từ A.oryaze Nước Muối Lọc Cô đặc Bổ sung hương Đóng chai Sản phẩm Hình 3.1: Quy trình sản xuất nước mắm ngắn ngày 2.7. Giải thích quy trình. 2.7.1. Rửa: 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. 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. c Thiết bị: Sử dụng thiết bị ngâm rửa xối tưới , dạng băng tải, có thể sử dụng rửa cá, ốc... 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. Hình 3.2: Máy rửa băng chuyền 2.7.2. Xử lý Mục đích Xử lý cơ : xay nhỏ giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa cá với nấm mốc Xử lý nhiệt: đối với nguyên liệu là đầu cá,xương, do tính chất cơ cứng nên cần xử lý sơ bộ nhằm làm mềm biến tính một phần protein Cách tiến hành Sau quá trình rửa tách tạp chất, nguyên liệu sẽ được đưa vào thiết bị xay cắt cá nhằm làm giảm kích thước cá trước khi phối trộn với muối. 2.7.3. Lên men: a. Mục đích: 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 b. Cách tiến hành phối trộn: Cá sau khi xử lý nguyên liệu xong, được băng tải vận chuyển đến thiết bị phối trộn. Lúc này ta cho lượng enzyme protease vào đến lượng cần thiết, rồi để yên trong 30 phút. Quá trình phối trộn này giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và cá hơn, thúc đẩy quá trình thủy phân protein cá nhanh hơn. Sau đó trộn hỗn hợp khác theo từng bước trong khi lên men. 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. + 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. 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. Protein Peptone Polypeptid Peptid 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. nước , peptidase -CO-NH- -COOH + -NH2 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… Thiết bị: Nồi hai vỏ có áo điều nhiệt có cánh khuấy. Hình 3.3 : Thiết bị lên men Cấu tạo: Nồi hai vỏ có áo nhiệt để nâng nhiệt độ khối chượp luôn đạt 450C ± 20 C 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 . 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. 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. Lọc : Mục đích: khai thác cấu tử hòa tan trong chượp chín. 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 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. 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 3.4: Máy lọc tinh vi kiểu ống Thông số công nghệ: Kích thước lỗ lọc: 40-80 μm Áp suất lọc P = 3at Thời gian lọc t = 40 ph/mẻ Cô đặc chân không: 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. 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. 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. Hình 3.5: Thiết bị cô đặc chân không 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 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. Mục đích: hoàn thiện. tạo hương vị đặc trưng cho nước mắm thành phẩm. 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. 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 Thiết bị và thông số công nghệ Sự kéo rút được thực hiện trong thùng chượp có hương tốt được chế biến từ cá. Cá 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: Các chỉ tiêu cảm quan của chượp Chỉ tiêu Chượp loại A Chượp loại B Chượp loại C Mùi Có mùi thơm Có mùi thơm nước Có mùi nước mắm, không có mùi mắm không có mùi còn có mùi tanh, tanh tanh, chua, úng chua. Vị Ngọt đậm, dịu, Ngọt đậm, không vị hơi hơi ngọt, không khé cổ có vị mặn chát, hoặc chát chua hoặc vị khác Màu sắc Nước còn màu Nước có màu cánh Nước có màu nước vàng rơm hoặc đỏ gián hoặc mặn chè. Bã đỏ xám lựu . Bã có màu chín. Bã đỏ hoặc hoặc đen đỏ màu trắng ngà Tình trạng chượp Lắng mặt dần, Lắng mặt dần, Bã lẫn với nước không lởn vởn không lởn vởn bột sền sệt , không bột cá cá trương sình Chỉ tiêu hóa học: Tỉ lệ nitơ amin trên đạm toàn phần của nước cốt >45% Bảng: 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 Nitơ toàn phần trong 20 -22 13 -19 9 -13 chượp (g/Kg) Tỉ lệ Nitơ amoniac ≤ 25% ≤ 27% ≤ 30% toàn phân Tỉ lệ Nitơ a min >40% ≥ 40% <35% toàn phân 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 2.7.7. 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. Mục đích: hoàn thiện. 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. 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. Tốc độ băng tải : (10-20) m/ph Hình 3.6: Thiết bị chiết rót tự động Hình 7: Thiết bị đóng nắp tự động. SẢN PHẨM: 1. Cách tăng hương vị cho nước mắm ngắn ngày. - Pha đấu với nước mắm có hương vị tốt, sau đó để một thời gian ngắn cho vi sinh vật gây hương phát triển thêm - Đưa các loại nước mắm đã thủy phân bằng enzyme chưa có hương kéo rút qua bã chượp tốt (chượp cá cơm hoặc chượp cá nục 4-6 tháng). Phương pháp này cho hiệu quả đáng kể. - Phân lập vi sinh vật trong chượp tốt sau đó cấy vào nước mắm kém hương, hoặc sử dụng vi sinh vật gây hương để sản xuất ra hương liệu rồi cho vào nước mắm. Đây là hướng đang tiếp tục được nghiên cứu. - Ngoài ra một số nơi còn cho thêm dứa, mít… vào ướp với mục đích vừa lợi dụng được enzyme vừa lợi dụng cả mùi hương của chúng. 2. 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: chỉ tiêu hóa hóa học phân loại nước mắm 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) 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. 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. 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. Một số sản phẩm nước mắm sử dụng phương pháp ngắn ngày trên thị trường. Sản phẩm của Chin Su Nước mắm của Phan Thiết Nước mắm Hải Hậu. Nước mắm Cung Đình. Kết luận Về phần enzyme protease: Công nghệ sinh học ở nuớc ta đã và đang phát triển, đã và đang tiếp thu những thành tựu của nền công nghệ sinh học trên thế giới. Do vậy việc đi sâu tìm hiểu về enzyme protease, nguồn thu nhận protease từ vi sinh vật nói chung và chủng nấm mốc Asp. Oryzae và ứng dụng của nó mang lại là một nhiệm vụ cấp thiết từ đó làm tiền đề để tìm ra những enzyme mới và nâng cao hoạt lực của chúng góp phần đưa nền kinh tế Việt Nam hội nhập với nền kinh tế thế giới. Về nước mắm: Nước mắm là sản phẩm truyền thống của nước ta. Nó ra đời từ rất lâu nhưng hiện nay nghề làm nước mắm vẫn theo qui trình thủ công, thời gian quá dài, hiệu quả kinh tế thấp. Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu được thực hiện để cải tiến quá trình sản xuất nhưng chưa được triển khai rộng trong thực tế, chỉ dừng ở qui mô thí điểm với sản lượng nhỏ Việc sản xuất theo phương pháp ngắn ngày đã rút ngắn được thời gian chế biến nước mắm xuống còn 30-90 ngày Sản xuất ngắn ngày nên hương vị nước mắm sẽ không ngon như nước mắm truyền thống. Do đó ta phải bổ sung hương nước mắm hoặc có thể kéo rút qua bã chượp tốt làm bằng cá cơm hoặc cá nục. Nước mắm được sản xuất theo phương pháp ngắn ngày đang ngày càng được áp dụng rông rãi và phổ biến, hiện nay có rất nhiều thương hiệu nổi tiếng trên thị trường và chiếm thị phần lớn trong thị trường người tiêu dùng, điều này đồng nghĩa là nước mắm truyền thống đang càng ngày càng mất vị thế do có sự cạnh tranh diễn ra về giá và cách quảng cáo, tiếp thị và rất nhiều nguyên nhân khác...,nên đang mất đi dần truyền thống làm mắm của người dân nước ta. Vậy nên cần tìm ra phương pháp và cách giải quyết để nước mắm truyền thống vươn lên và được sử dụng rộng rãi trong người tiêu dùng. Tài liệu tham khảo 2. Website- Đường link -tailieu.vn_ - tailieu-book_ - luanvan.com_ -tailieu.vn_ - doan.edu.vn_ -PGS-TS Lê Văn Việt Mẫn_doan.edu.vn_ -doan.edu,vn_ - PGS-TS Lê Văn Việt Mẫn_doan.edu.vn_ - Th.s Phan Thị Thanh Quế_doan.edu.vn_