Vùng biển nước ta có trên 2.000 loại cá có thể khai thác. Dựa vào giá trị kinh tế của mỗi loài cá để có cách sản xuất và chế biến sản phẩm riêng. Việc chế biến  và bảo quản nguyên liệu thủy hải sản có giá trị kinh tế cao đòi hỏi chi phí đầu tư lớn như kho bãi và trang thiết bị tồn trữ lạnh và lạnh đông. Phương pháp tồn trữ truyền thống các sản phẩm thủy  hải sản dưới dạng  ướp muối hay làm mắm... đã và vẫn còn áp dụng. Lên men nước mắm là công nghệ ướp muối các loài cá nhỏ có giá trị kinh tế thấp trong thời gian lâu để trích lấy đạm tan trong nước muối có mùi, vị đặc trưng đã có từ lâu đời.

 Gần đây, các qui trình lên men nước mắm nhanh đã được nghiên cứu ở một số nước Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam. Trong qui trình lên men nước mắm nhanh đã thử bổ sung bromelin, proteaz nấm sợi, kết quả rút ngắn được thời gian lân men, tuy nhiên chưa đạt được chất lượng về mùi và màu của nước mắm.

Từ những lý do nêu trên đề tài nghiên cứu “Ứng dụng công nghệ sinh học lên men nước mắm cá trích” đã được thực hiện nhằm tiếp tục khảo sát qui trình lên men nước mắm nhanh với nhiều biện pháp: bổ sung chế phẩm enzim nấm sợi, đồng thời tăng khả năng thủy phân bằng cách bổ sung chế phẩm vi khuẩn thủy phân protein, hoặc nghiền cá và bổ sung thêm enzim papain, bromelin nhằm mục đích sử dụng và phát huy vai trò  của các chế phẩm sinh học, rút ngắn thời gian sản xuất, đánh giá khả năng làm tăng hàm lượng đạm tổng số và đạm amin, tăng giá trị dinh dưỡng, giảm lượng đạm amôn dẫn tới khả năng gây độc cho người tiêu dùng được giảm đi.

II. MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

 1. Mục tiêu

- Cải thiện màu, mùi của nước mắm: màu không quá sậm, mùi nhẹ.

- Tăng hàm lượng đạm tổng số trong nước mắm 10%, tăng đạm amin 5%, giảm lượng đạm độc là đạm amôn 20% để tăng tính an toàn vệ sinh thực phẩm.

- Rút ngắn qui trình sản xuất nước mắm từ một năm xuống còn 8 tháng và minh chứng cụ thể là có thể sử dụng nguồn nguyên liệu mới là cá trích để lên men nước mắm.

- Xây dựng qui trình lên men nước mắm nhanh có bổ sung chế phẩm sinh học (enzim và vi khuẩn) để có thể áp dụng trong sản xuất nước nắm trên diện rộng, đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng về dinh dưỡng và cảm quan (các loại đạm, màu sắc, mùi, vị…).

  2. Phương tiện

 Thí nghiệm được thực hiện trong các thùng lên men composit 10 lít bằng cách muối 7,5 kg cá trích  (nghiền hoặc không nghiền) đạt 20% muối, sau đó tiếp tục bổ sung muối 3 đợt nữa khi cá có nhu cầu thêm muối để đạt độ muối cuối cùng là 27%. Chế phẩm enzim nấm sợi (Aspergillus oryzae), papain, bromelain và chế phẩm vi khuẩn Bacillus subtilis được bổ sung theo tỷ lệ của bố trí thí nghiệm. Các chế phẩm sinh học này được cung cấp bởi Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ.

3. Phương pháp thực hiện:

Mẫu nước bổi được lấy nửa tháng một lần và tiến hành phân tích hàm lượng đạm tổng số (độ đạm ^oN), đạm formol và đạm amôn suy ra đạm amin.

Mẫu của nước mắm được so sánh và đo đạc bằng máy so màu và máy quang phổ tử ngoại khả kiến (UV-VIS Spectrophotometer).

            Đạm amin trong nước bổi sẽ tăng theo thời gian lên men, khi đạm amin trong nước bổi không tăng nữa chính là lúc kết thúc giai đoạn thủy phân cần được chuyển sang giai đoạn tạo mùi bằng cách lưu chuyển nước bổi để cho ra nước mắm thành phẩm để rút ngắn thời gian sản xuất.

Toàn bộ kết quả về các loại đạm và mật số vi sinh vật được phân tích phương sai, kiểm định LSD và vẽ biểu đồ bằng phần mềm Statgraphics.

III. KẾT QUẢ

            -  Sự biến động mật số vi khuẩn thủy phân protein theo thời gian lên men ở các nghiệm thức rất rõ rệt. Ở mẫu nước bổi không bổ sung chế phẩm sinh học, mật số vi khuẩn thủy phân protein chỉ giữ ở mức cao vào ngày thứ 15 sau đó giảm nhanh. Trong khi ở các mẫu nước bổi có bổ sung chế phẩm sinh học thì mật số vi khuẩn có khuynh hướng tăng lên dần và đạt giá trị cao nhất vào ngày thứ 45, sau đó duy trì ở mức cao cho đến ngày thứ 75 vẫn chưa giảm. Kết quả về mật số vi khuẩn thủy phân protein đó khảo sát giúp chúng ta khẳng định thêm việc bổ sung các chế phẩm sinh học theo hướng nghiên cứu là thích hợp và có ý nghĩa trong việc làm gia tăng mật số vi khuẩn thủy phân protein so với phương pháp cổ truyền.

            - Hàm lượng đạm tổng số thông thường còn gọi là độ đạm của nước mắm là chỉ tiêu rất quan trọng đối với nước mắm thành phẩm, nó quyết định giá trị thương phẩm của nước mắm. Vì lý do trên chúng tôi tiến hành khảo sát sự biến đổi hàm lượng đạm tổng số trong nước bổi và trong nước mắm thành phẩm của các mẫu có bổ sung chế phẩm sinh học so với đối chứng (không bổ sung) theo thời gian (6 tháng). Kết quả phân tích hàm lượng đạm tổng số của nước bổi trong 6 tháng lên men, tăng theo thời gian, ở các mẫu nước bổi có bổ sung chế phẩm sinh học, đạm tổng số tăng ngay từ những ngày đầu của quá trình lên men, đạm này tăng nhanh đến ngày thứ 75 và sau đó tăng chậm cho đến ngày thứ 180. Ở mẫu nước bổi không bổ sung chế phẩm sinh học, đạm tổng số tăng chậm đều và đến ngày thứ 180 vẫn có chiều hướng tăng, chứng tỏ thời gian thủy phân còn phải kéo dài. Riêng ở hai mẫu có bổ sung 5% nấm sợi, 0,5% và1% vi khuẩn ở ngày thứ 120 (tức 4 tháng lên men) đạm tổng số đó tăng gần tối đa 25,82 g/l và 24,55 g/l, tăng hơn đối chứng 15,4 - 21,4%, ở ngày thứ 180 (6 tháng). Hàm lượng đạm tổng số của nước bổi các nghiệm thức theo thời gian có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê so sánh giữa mẫu bổ sung chế phẩm với không bổ sung (P < 0,5%).

            Kết quả thí nghiệm cho thấy, bổ sung enzim bromelain 0,1% hàm lượng đạm tổng số đạt 23,11 g/l, papain 0,3% hàm lượng đạm tổng số đạt 23,61 g/l. Tỷ lệ phối hợp tối ưu giữa hai enzim cho bởi phương trình hồi quy nhiều chiều là bromelain 0,17% và papain 0,24% thì đạm tổng số đạt tối đa 24,35 g/l. Cách nghiền cá so với không nghiền khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê.

            Để đo độ hấp thụ màu của mẫu ta tiến hành đo ở bước sóng là 360 – 364 nm (miền tử ngoại gần) được thể hiện qua hình 2.  Kết quả qua biểu đồ cho thấy, khả năng hấp thụ mẫu của nước mắm cải tiến tương đương hoặc ít hơn tức nhạt hơn so với nước mắm Hồng Đài.

Dùng phương pháp đo phổ hấp thụ màu bằng máy quang phổ tử ngoại khả kiến với dải sóng quét từ 360 - 364 nm giúp chúng ta so sánh màu của nước mắm thành phẩm một cách khoa học, chính xác để có thể xử lý thích hợp đáp ứng thị hiếu người tiêu dùng và thị trường khó tính.

Đạm amin là đạm giữ vai trò quyết định giá trị dinh dưỡng thực sự của nước mắm. Khảo sát sự biến đổi đạm amin ở những mẫu có bổ sung và không bổ sung chế phẩm sinh học trong 6 tháng cho thấy, đối với mẫu có bổ sung chế phẩm sinh học đạm amin tăng nhanh và đạt hàm lượng cao ở ngày thứ 120 (10,89 - 13,02 g/l), ở thời điểm này mật số vi khuẩn thủy phân protein cũng còn duy trì ở mức cao, kết quả này chứng tỏ mật số vi khuẩn có liên quan với tốc độ thủy phân protein, giúp thúc đẩy nhanh quá trình thủy phân protein cá thành axit amin trong khi ở mẫu không bổ sung thì đạm amin tăng chậm và chỉ đạt 8,13 g/l ở ngày thứ 180, chứng tỏ thời gian thủy phân cần phải kéo dài thêm, trong khi ở các mẫu có bổ sung chế phẩm sinh học tuy có tăng chậm từ những ngày đầu tới ngày thứ 15. nhưng từ ngày thứ 30 trở đi, hàm lượng đạm amin tăng nhanh theo thời gian khác biệt có ý nghĩa thống kê so với mẫu lên men truyền thống (tức không bổ sung chế phẩm sinh học) dùng làm đối chứng. Riêng mẫu số 8 (mẫu bổ sung 5% nấm sợi và 0,5% vi khuẩn) đạm amin đạt cao nhất là 13,58g/l, chiếm 53% so với đạm tổng số, cao hơn qui định của tiêu chuẩn Việt Nam 5107 - 1990 là 7%. Để nhận biết quá trình thủy phân kết thúc người ta có thể dựa vào việc theo dõi hàm lượng đạm amin, nếu hàm lượng đạm amin không còn tăng hoặc tăng không đáng kể thì nhà thùng có thể kết thúc giai đoạn thủy phân để chuyển sang giai đoạn tạo mùi. Kết quả đạm amin ở các mẫu nước bổi có bổ sung chế phẩm sinh học cho thấy ở ngày thứ 180  (6 tháng) quá trình thủy phân đã kết thúc, chỉ cần lưu chuyển thêm 2 tháng và chiết rút nước mắm thành phẩm.

            + Hàm lượng đạm amôn (còn gọi là đạm thối và là đạm độc), sự hiện diện của loại đạm này nhiều hay ít quyết định chất lượng của nước mắm ngon hay không ngon. Đạm thối - NH₃ (aminiac) được tạo thành do vi sinh vật phân hủy protein cá. Đạm amôn tạo thành khiến đạm amin giảm. Sự tạo thành đạm amôn nhiều hay ít phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng nguyên liệu cá ban đầu, vào tỉ lệ muối sử dụng để ướp cá, cách thêm muối và nhiệt độ trong quá trình lên men ...vv. Kết quả theo dõi hàm lượng đạm amôn ở các nghiệm thức cho thấy hàm lượng đạm amôn ở mẫu không bổ sung và mẫu có bổ sung chế phẩm enzim nấm sợi và chế phẩm vi khuẩn khác biệt rất có ý nghĩa thống kê. Ở mẫu không bổ sung chế phẩm, đạm amôn tăng lên dần và đạt giá trị cao nhất vào ngày thứ 180, đạm amôn ở mức cao 8,1g/l tỉ lệ đạm amôn/ đạm tổng số là 36% (cao hơn tiêu chuẩn Việt Nam qui định là 10%). Ở các mẫu có bổ sung chế phẩm sinh học thì đạm amôn chỉ tăng ở thời gian đầu của quá trình lên men và bắt đầu giảm vào ngày thứ 45 và đạt giá trị thấp ở ngày thứ 180 (đạm amôn ở mẫu số 8 đạt giá trị thấp nhất là 5,54g/l) tỉ lệ đạm amôn/đạm tổng số là 21,45% thấp hơn tiêu chuẩn Việt Nam 3,54% (qui định không được lớn hơn 25% ở mức chất lượng nước mắm loại đặc biệt). Kết quả phân tích phương sai cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (P < 0,5%).

             Việc bổ sung các chế phẩm enzim nấm sợi và chế phẩm vi khuẩn có tác dụng làm giảm đáng kể lượng đạm amôn trong nước mắm thành phẩm, tăng tính an toàn vệ sinh thực phẩm.

            + Hàm lượng đạm tổng số trong xác cá còn là chỉ tiêu quan trọng góp phần đánh giá quá trình ly trích đạm cá có triệt để hay không. Kết quả về đạm tổng số trong xác cá ở các nghiệm thức cho thấy so với các mẫu có bổ sung chế phẩm sinh học, hàm lượng đạm tổng số trong xác cá ở mẫu không bổ sung cũng giảm nhanh trong 30 ngày đầu nhưng sau đó giảm từ từ và giảm chậm hơn, đến ngày thứ 180 đạm tổng số vẫn còn khá cao (50,6 g/kg trọng lượng khô), trong khi ở các mẫu xác cá có bổ sung chế phẩm sinh học thì protein cá được thủy phân nhanh và mạnh hơn, đến ngày thứ 180 chỉ còn 36-38,3g/kg. Kết quả này phù hợp với kết quả đếm mật số vi khuẩn thủy phân protein cao và kết quả phân tích hàm lượng đạm tổng số cao trong nước bổi ở mẫu có bổ sung chế phẩm sinh học so các mẫu không có bổ sung.

IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

  1. Kết luận: 

- Việc bổ sung các chế phẩm enzim nấm sợi Aspergillus oryzae, papain thô, bromelain thô và chế phẩm vi khuẩn Bacillus subtilis trong sản xuất nước mắm nhằm cải tiến công nghệ sản xuất cổ truyền đã có kết quả tương đối khả quan. Kết quả thực nghiệm cho thấy tốc độ thủy phân protein thịt cá tăng nhanh, rút ngắn thời gian sản xuất nước mắm xuống còn 8 tháng thay vì 1 năm, đạt chỉ tiêu đề ra.

            -  Nước mắm thành phẩm đạt chất lượng cả về dinh dưỡng và cảm quan:

             + Chất lượng về cảm quan: nước mắm thành phẩm sản xuất bằng phương pháp bổ sung chế phẩm sinh học có màu nâu đỏ cánh dán, trong, không vẩn đục, mùi thơm đặc trưng, không có mùi khác lạ, vị ngọt mặn, đạt chất lượng về cảm quan theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5107 - 1993 và cụ thể hóa bằng độ hấp thụ màu đo bằng phương pháp quang phổ tử ngoại khả kiến, đạt chỉ tiêu đề ra.

                    + Chất lượng về dinh dưỡng: đạm tổng số tăng cao đạt 25,82 g/l (tăng 21,4% so với đối chứng), đạm amin đạt 13,58 g/l (tăng 67% so với đối chứng) trong 6 tháng, do đó rút ngắn thời gian lên men còn 8 tháng, đồng thời giảm lượng đạm amôn đáng kể từ 8,10 g/l xuống còn 5,54 g/l (giảm 31,6%) tốt hơn so với mức chất lượng nước mắm loại đặc biệt theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5107 - 1993 qui định (thấp hơn 3,6%), vượt chỉ tiêu đề ra.

             - Tổ hợp thích hợp nhất giữa chế phẩm enzim và chế phẩm vi khuẩn Bacillus subtilis được sử dụng để cải tiến qui trình lên men nước mắm đạt chất lượng như trên là 5% nấm sợi và 0,5% vi khuẩn, hoặc kết hợp 0,23% papain với 0,17% bromelain và 0,5% vi khuẩn.

                  2. Kiến nghị:

- Dựa vào kết quả nghiên cứu trên đề nghị đưa qui trình sản xuất nước mắm cải tiến có sử dụng chế phẩm sinh học vào sản xuất ở qui mô lớn hơn.

- Cần tăng số lượt lưu chuyển nước bổi trong quá trình lên men nước mằm và phơi nắng càng tốt để tăng hương vị của nước mắm thành phẩm với hàm lượng đạm tổng số và đạm amin đạt tiêu chuẩn cao.