Phân lập, tuyển chọn vi sinh vật sinh hương trong công nghệ sản xuất nước mắm

MỞ ĐẦU
Nước mắm là một loại nước chấm quen thuộc được ưa chuộng nhất ở
nước ta và không thể thiếu trong mỗi bữa ăn hàng ngày. Nước mắm có giá trị
dinh dưỡng cao, hấp dẫn người ăn bởi hương vị đậm đà, đặc trưng mà không loại
sản phẩm nào có thể thay thế được.
Nước mắm là một mặt hàng chính của ngành thủy sản. Nó tiêu thụ khoảng
40-60% tổng số cá đánh bắt và được chế biến khắp nơi trên toàn quốc. Nước
mắm được sản xuất từ cá và muối không chỉ được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam
mà hiện nay còn được ưa chuộng ở nhiều nước trên thế giới. Tương tự như nước
mắm các nước trên thế giới cũng có một số loại nước chấm khác như: Shottusuru
ở Nhật, nampla ở Thái Lan, …. Nhưng với phương pháp khác nhau thì sản phẩm
có mùi vị không giống nhau
Nước mắm sản xuất theo phương pháp cổ truyền ở Việt Nam có mùi vị
thơm ngon đặc trưng. Tuy nhiên nó có nhược điểm là hàm lượng nitơ không cao,
chu kì sản xuất quá dài (từ 6 tháng đến 1 năm hoặc có thể lâu hơn), giá thành sản
phẩm cao vì vậy không kinh tế. Vài chục năm gần đây có nhiều nghiên cứu trong
và ngoài nước nhằm rút ngắn thời gian chế biến và nâng cao chất lượng, đáp ứng
yêu cầu ngày càng cao của thị trường trong và ngoài nước. Nhưng sản phẩm chế
biến từ các phương pháp cải tiến này đã gặp trở ngại về hương vị vì sự tạo thành
hương vị của nước mắm chủ yếu là do vi sinh vật trong quá trình phân hủy cơ
chất tạo thành, mà để tạo hương thì cần thời gian dài.
Xuất phát từ yêu cầu đó chúng tôi đã tiến hành đề tài : “ Phân lập, tuyển
chọn vi sinh vật sinh hương trong công nghệ sản xuất nước mắm”

1


Chương 1- TỔNG QUAN
1.1.

Giới thiệu chung về nước mắm.

Nước mắm là sản phẩm được lên men từ các loại cá, là sản phẩm truyền

thống của dân tộc Việt Nam. Nước mắm đã gắn liền với đời sống hằng ngày và
là một bản sắc rất riêng của dân tộc Việt Nam.
Đây là sản phẩm của nhiều quá trình phức tạp gồm quá trình đạm hóa, quá
trình phân giải đường trong cá thành acid, quá trình phân hủy một phần amino
acid dưới tác dụng của vi khuẩn có hại, tiếp tục bị phân hủy thành những hợp
chất đơn giản như amin, amoniac, cacbonic hydrosunfua…
Nước mắm được sản xuất từ cá và muối không chỉ được sử dụng rộng rãi
ở Việt Nam mà còn được ưa chuộng tại nhiều nước trên thế giới. Đặc biệt, nước
mắm được sản xuất ở hầu hết các nước Châu Á. Mỗi nước có điều kiện sản xuất
khác nhau tạo ra sản phẩm có giá trịnh dinh dưỡng và giá trị cảm quan khác
nhau.[4]
1.1.1. Giá trị dinh dưỡng của nước mắm
Hàm lượng nitơ: Chiếm chủ yếu và quyết định giá trị dinh dưỡng của
nước mắm..
- Hàm lượng nitơ toàn phần: là tổng lượng nitơ có trong nước mắm (g/l), quyết
định phân hạng của nước mắm.
- Hàm lượng nitơ amin: là tổng lượng đạm nằm dưới dạng acid amin (g/l), quyết
định giá trị dinh dưỡng của nước mắm
- Hàm lượng nitơ amon: Lượng đạm amon càng nhiều nước mắm càng kém chất
lượng

2


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.[11]
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)
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.
1.1.2. Nguyên liệu.
a, Cá
Nguyên liệu chính dùng để sản xuất nước mắm là các loại cá. Tuy nhiên
chất lượng nước mắm lại phụ thuộc rất nhiều vào từng loại cá. Vì thế việc chọn
cá để sản xuất nước mắm là điều mà các nhà sản xuất quan tâm.
Thành phần hóa học của cá gồm: nước, protide, lipid, glucid, muối vô cơ,
vitamine,...trong đó nước chiếm tỉ lệ rất lớn, protide và lipid chiếm một phần
đáng kể, glucid trong cá thường rất ít và tồn tại dưới dạng glycogen. Các thành
phần này khác nhau và thay đổi phụ thuộc vào giống, loài, giới tính, điều kiện
sinh sống. Ngoài ra, các yếu tố như thành phần thức ăn, môi trường sống, kích cỡ

3


cá và các đặc tính di truyền cũng ảnh hưởng đến thành phần hóa học, đặc biệt ở
cá nuôi. Thành phần hóa học của cá ở từng cơ quan, bộ phận có sự khác nhau.
Bảng 1: Thành phần hóa học của cá [11]
Thành phần

Nước

Protein

Lipid

Muối vô cơ

Chỉ tiêu
Thịt cá
48 – 85,1 10,3 – 24,4
Trứng cá
60 – 70
20 – 30
Gan cá
40 – 75
8 – 18
Da cá
60 – 70
7 – 15
Sự khác nhau về thành phần hóa học của

0,1 – 5,4
1 – 11
3–5
5 – 10
cá và sự biến

0,5 – 5,6
1–2
0,5 – 1,5
1–3

đổi của chúng có

ảnh hưởng đến mùi vị và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, việc bảo quản tươi
nguyên liệu và qui trình chế biến.
Bảng 2. Thành phần hóa học cá biển [2]
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Thành phần hóa học (% khối lượng)
Tên loại cá
Nục sổ
Mối thường
Trích
Phèn hai sọc
Lươn ngắn
Cơm
Mòi
Lẹp
Chuồn
Nước: [2] Đóng vai trò và chức năng

Nước

Protein

76.80
21.75
77.50
19.26
75.90
21.76
76.20
20.35
79.30
19.03
75.14
11.25
76.60
9.37
81.84
10.00
76.17
9.75
quan trọng trong đời

Lipit
0.85
1.80
3.15
2.20
1.21
2.10

14.40
1.40
7.50
sống, chất

lượng của cá. Nước tham gia vào phản ứng sinh hoá, vào các quá trình khuếch
tán trong cá, tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển.

4


Lipid: [2] Cá sử dụng chất béo như là nguồn năng lượng dự trữ để duy trì
sự sống trong những tháng mùa đông, khi nguồn thức ăn khan hiếm. Hàm lượng
lipid trong cá dao động nhiều (0,1-30%).
Lipid trong các loài cá xương được chia thành 2 nhóm chính: phospholipid
và triglycerit. Phospholipid tạo nên cấu trúc của 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, thuờng ở trong các tế bào mỡ đặc biệt được bao quanh bằng một màng
phospholipid và mạng lưới collagen mỏng hơn.
Lipid của cá khác với lipid của động vật có vú, chủ yếu do lipid của cá có
tới 40% acid béo mạch dài (14 - 22 nguyên tử cacbon) và mức độ không no cao.
Trong lipid của động vật có vú, ít khi có acid béo với 2 nối kép trở lên trong khi
lipid của cá có nhiều acid béo với 5 hoặc 6 nối kép. [2]
- Protein: [2] Có thể chia protein của mô cơ cá ra thành 3 nhóm sau:
* Protein cấu trúc: Gồm các sợi myosin, actin, actomyosin và
tropomyosin, chiếm khoảng 70 - 80% tổng lượng protein (so với 40% trong các
loài động vật có vú). Các protein này hòa tan trong dung dịch muối trung tính có
nồng độ ion khá cao (> 0,5 M). Các protein cấu trúc có chức năng co rút đảm
nhận các hoạt động của cơ.
* Protein tương cơ: Gồm myoalbumin, globulin và các enzyme, chiếm

khoảng 25-30% tổng luợng protein. Các protein này hòa tan trong nuớc,
trong dung dịch muối trung tính có nồng dộ ion thấp (<15M). Đa số
protein tương cơ là các enzyme tham gia vào sự trao đổi chất của tế bào, như sự
chuyển hoá năng lượng trong điều kiện yếm khí từ glycogen thành ATP.

5


* Protein mô liên kết: Bao gồm các sợi collagen. Chiếm khoảng 3% tổng
lượng protein trong cá xương và khoảng 10% trong cá sụn. Có trong mạng luới
ngoại bào, không tan trong nuớc, dung dịch kiềm hoặc dung dịch muối có nồng
độ ion cao.
Protein của cá có thành phần acid amin gần giống protein trong cơ thịt của
động vật có vú, mặc dù đặc tính vật lý có thể khác nhau đôi chút. Điểm đẳng
điện (pI) của protein cá vào khoảng pH 4,5 - 5,5. Tại giá trị pH này, protein có
độ hòa tan thấp nhất. Giống như protein trong sữa, trứng và thịt của động vật có
vú, protein trong cá có tất cả các acid amin chủ yếu và có giá trị sinh học rất cao.
Bảng 3: Các acid amin chủ yếu (%) trong các protein khác nhau [2]
Acid amin

Cá

Sữa

Thịt bò

Trứng

Lysine

8.8

8.1

9.3

6.8

Trytophan

1.0

1.6

1.1

1.9

Histidine

2.0

2.6

3.8

2.2

Phenylalanine

3.9

5.3

4.5

5.4

Leucine

8.4

10.2

8.2

8.4

Isoleucine

6.0

7.2

5.2

7.1

Threonine

4.6

4.4

4.2

5.5

Methionine-cystine

4.0

4.3

2.9

3.3

Valine

6.0

7.6

5.0

8.1

- Hệ vi sinh vật cá: [10] Thịt cá là môi trường thuận lợi cho sự phát triển
của hầu hết các vi sinh vật, trong đó có cả các loài sinh bào tử cũng như gây

bệnh. Hệ vi sinh vật của cá rất đa dạng. Trên bề mặt cá thường có một lớp nhầy
chưa một lượng lớn chất protein. Lớp nhầy này là môi trường dinh dưỡng tốt đối

6


với vi sinh vật. Những vi sinh vật này thường là trực khuẩn sinh bào tử hoặc
không sinh bào tử, cầu khuẩn nhỏ, Sarcina và một số nấm men, nấm mốc có ở
trong nước. Các vi khuẩn thường thấy ở đây là Pseudomonas fluorescens
liquefaciens, Proteus vulgaris, Micrococcus roseus và E.coli.
Ở mang cá đặc biệt nhiều vi khuẩn hiếu khí. Sau khi cá chết các vi sinh vật
này phát triển rất mạnh. Trong số này dễ tìm thấy Pseudomonas fluorescens
liquefaciens.
Trong ruột cá hệ sinh vật tương đối đa dạng và là nguồn gây thối rữa sau
khi cá chết. Vi sinh vật xâm nhập vào đây từ trước, từ bùn cùng với các loại thức
ăn. Ở đây tìm thấy tất cả các loại vi sinh vật cư trú trong nước và bùn, kể cả các
dạng sinh bào tử. Trong ruột cá có Clostridium putrificus và nhóm E.coli, cũng
thấy các loại gây ngộ độc thực phẩm Salmonella và Clostridium botulinum. Số
lượng vi khuẩn thường dao động rất lớn rừ vài nghìn tới vài chục triệu tế bào
trên 1g chất chứa trong ruột.
Nhiều kết quả nghiên cứu đã xác định thành phần hệ vi sinh vật của cá
không khác biệt với hệ vi sinh vật của môi trường nước chung quanh cá sống.
Trong các mô và cơ quan của cá tươi thường gặp Sarcina lutea, Sarcina flava,
Sarcina alba, Micrococcus flavus, Micrococcus cereus, proteus vulgaris,
Chromobacterium

prodigiosum,

Pseudomonas

fluorescens

liquefacien,

Bacterium pudium, Bacillus megatherium, B. mycoides, B. subtilis, B.
mesentericus, Clostridium putrificus, Aspergiluss niger, Mucor.
Trong này có thể tới khoảng 20 loài có hoạt tính proteaza. Chúng có thể
phân hủy protein và là nguồn gây thối rữa sau khi cá chết. Trong cá tươi sống rất
ít vi khuẩn tạp nhiễm. Thành phần hệ vi sinh vật tự nhiên của cá không thay đổi,
nếu như loại trừ được những nguồn tạp nhiễm từ môi trường chung quanh.

7


b. Muối
Muối là nguyên liệu không thể thiếu được trong quá trình sản xuất nước
chấm. Trong tự nhiên muối hiện diện trong các nguồn nước biển. Nhờ khả năng
hút nước nên muối được dùng tồn trữ thực phẩm, ức chế được vi sinh vật phát
triển trong thực phẩm trừ các loại vi sinh vật chịu mặn
Thành phần chính của muối là NaCl, H 2O, các hoạt chất hòa tan và không
tan. Muối được dự trữ trên 5 tháng.
Các chất hoà tan gồm có: calciphosphat (CaSO4), Magiesunfat (MgSO4),
Magieclorua (MgCl), Calcioxit (CaO), Manganoxit (MnO)…. Các loại này có vị
đắng và chát, các tạp chất này làm giảm độ thẩm thấu của muối vào cá. Các tạp
chất không tan gồm có: bùn, đá, sỏi, cát…[4]
1.2. Quy trình sản xuất nước mắm truyền thống
1.2.1. Quá trình thuỷ phân, lên men nước mắm.
a, Cơ chế quá trình hình thành nước mắm
Bản chất của quá trình sản xuất nước mắm

Sự tham gia của enzyme trong quá trình thủy phân thường trải qua ba giai
đoạn

Trong đó E là enzyme, S là cơ chất (Substrate), ES là hợp chất trung gian
giữa enzyme và cơ chất, P là sản phẩm.
Giai đoạn thứ nhất: Enzyme kết hợp với protein tạo thành phức chất
enzyme protein, bước này xảy ra khá nhanh, liên kết không bền.

8


Giai đoạn thứ hai: Xảy ra sự chuyển biến của các phân tử protein dẫn đến
làm phá vỡ các mối liên kết đồng hóa trị tham gia vào phản ứng. Khi đó phức
chất ES đồng thời xảy ra hai quá trình là sự dịch chuyển thay đổi electron, dẫn
đến sự cực hóa của mối liên kết tham gia vào phản ứng và sự biến dạng hình học
của nối liên kết đồng hóa trị trong phân tử protein cũng như trong trung tâm hoạt
động của enzyme, làm cho protein hoạt động, quá trình thủy phân dễ dàng hơn.
Giai đoạn thứ ba: Giai đoạn tạo thành các acid amin và peptid cấp thấp,
giải phóng enzyme [11].
b, Các hệ enzyme trong sản xuất nước mắm
Gồm 3 hệ enzyme lớn
Hệ enzyme Metalo-protease (Aminodipeptidase): 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 này có hoạt tính
khá mạnh, có khả năng thủy phân rộng rãi đối với các loại peptid. Đây là nhóm
thủy phân enzyme trung tính, pH tối thích từ 5-7, nó ổn định với ion Mg 2+, Ca2+
và mất hoạt tính với Zn2+, Ni2+, Pb2+, Hg2+..
Hệ enzyme serin-protease: Điển hình là enzyme 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 thứ 3 rồi giảm

dần đến khi chượp chín (protein phân giải gần như hoàn toàn không còn ở dạng
peptol). Hệ enzyme này luôn bị ức chế bởi chuỗi acid amin trong cấu trúc của
enzyme. Để tháo gỡ chuỗi này phải nhờ đến hoạt động của enzyme cathepsin B
nhưng enzyme cathepsin B dễ bị ức chế bởi nồng độ muối cao. Vì vậy để
enzyme cathepsin B hoạt động được người ta thực hiện phương pháp cho muối

9


nhiều lần. Enzyme serin-protease hoạt động mạnh ở pH từ 5-10, mạnh nhất ở
pH=9.
Hệ enzyme acid-protease: Có trong thịt và nội tạng cá, điển hình là
enzyme cathepsin D. Hệ enzyme 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 enzyme này đóng vai trò thứ yếu trong quá trình sản xuất nước mắm.
c, Vai trò của vi sinh vật
Trong ướp chượp thường chứa một lượng lớn các vi sinh vật. Có thể tìm
thấy hàng trăm, hàng nghìn hoặc hàng triệu tế bào trong 1 ml nước chượp. Các
vi khuẩn ở đây thường thuộc nhóm vi khuẩn lactic, thuộc chi Micrococus, ngoài
ra còn có Spirilum, Proteus, Leuconostoc, Clostridium và nấm mốc. Những vi
khuẩn sinh bào tử tìm thấy trong nước chượp là Bacillus [10].
Nhiều chủng Bacillus có khả năng sinh proteaza đã được ứng dụng trong
sản xuất thực phẩm. Chi Bacillus là một chi gồm các vi khuẩn hình que, nói
chung Gram dương, hầu hết có khả năng chuyển động, sinh trưởng hiếu khí hoặc
hiếu khí tùy tiện, hầu hết có phản ứng catalase dương tính, tất cả đều hình thành
nội bào tử [19,20]. Phần lớn Bacillus là các vi khuẩn ưa ấm với nhiệt độ sinh
trưởng tối ưu từ 300 – 450C. Một số loài có thể sinh trưởng ở nhiệt độ 65 0C. Một
số loại ưa lạnh có thể sinh trưởng và hình thành nội bào tử ở 0 0C, pH sinh trường
rất khác nhau từ 2 - 11 [30].
Vi khuẩn lactic có vai trò quan trọng trong bảo quản và chế biến đa dạng

các loại thực phẩm lên men [1]. Lên men lactic giúp thực phẩm ngăn chăn sự
phát triển của vi sinh vật gây độc hại cho thực phẩm. Aicd do quá trình lên men
tạo ra cũng làm thay đổi hương của các nguyên liệu ban đầu và cải thiện giá trị
dinh dưỡng [6, 26].

10


Vi khuẩn Lactic: Không đồng nhất về mặt hình thái, các giống khác nhau
có hình dạng và kích thước khác nhau. Nhưng nhìn chung chúng được chia thành
hai loại hình cầu và hình que [12]. Chúng đều là những vi khuẩn Gram (+),
không có khả năng tạo bào tử, không di động, sinh axit lactic trong quá trình
phát triển, catalase, oxydase và khử nitrat âm tính, không chứa các xitocrom, hô
hấp kỵ khí hoặc vi hiếu khí [5]
Hiroshi [17] khi nghiên cứu về vi sinh vật trong nước mắm Thái Lan và
nước mắm Nhật Bản ông thấy hầu hết chúng là loại vi khuẩn lên men lactic chịu
được độ muối cao. Một số loại nấm mốc phát triển trong môi trường có hàm
lượng đường kính cao, được phát triển trong nước mắm Thái Lan lại không có
trong nước mắm Nhật Bản. Các loài Bacillus và Micrococcus được phân lập từ
muối biển, còn Micrococcus được phân lập trong cả thành phần của muối mỏ.
Các vi sinh vật có mặt ngay trong thành phần nguyên liệu sản xuất là cá và muối,
chúng có khả năng phát triển trên môi trường có độ muối cao. Một số loại lên
men lactic dị hình được phát hiện như: Staphylococcus saprophyticus,
Micrococcus varians trong nước mắm Thái Lan, nước mắm Nhật Bản. Vi khuẩn
lên men lactic đồng hình như Pediococcus halophilus từ các loại nước mắm
Malaixia. Nghiên cứu về vi sinh vật trong nước mắm Thái Lan, Bulan phithakpol
[14] nhận thấy các loài vi khuẩn thuộc nhóm Micrococcus, Pediococcus,
Staphylococcus sarcina, Bacillus liên quan đến quá trình lên men.
Vi sinh vật có mặt ngay từ đầu của quá trình chế biến do nguyên liệu,
dụng cụ và từ môi trường nhiễm vào, nhưng do nồng độ muối cao nên chúng

không hoạt động được. Song cũng có nhiều loài vi sinh vật ưa mặn hoặc quen
dần với muối có thể phát triển mạnh trong môi trường muối cao
Ngay trong giai đoạn ngắn đầu tiên khi muối chưa kịp tác dụng, có một

11


ít vi sinh vật gây thối hoạt động. Với sự hình thành của nước bổi, độ mặn tăng
dần lên, khi đạt từ 12% trở lên thì vi sinh vật gây thối hầu như ngừng hoạt động
và các vi khuẩn hầu như cũng bị ức chế. Như vậy trong quá trình chế biến nước
mắm sự tham gia của vi sinh vật trong quá trình thủy phân tương đối yếu nhưng
về sự hình thành mùi vị của nước mắm trong quá trình chế biến thì vi khuẩn gây
hương đã tham gia khá tích cực [4].
d, Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình chế biến nước mắm.
Quá trình chế biến nước mắm có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến. Những yếu
tố công nghệ đó là: Nhiệt độ lên men, pH, lượng muối, diện tích tiếp xúc và ảnh
hưởng bởi bản thân nguyên liêu:
Nhiệt độ: Nhiệt độ tăng vận tốc phản ứng tăng, đến một nhiệt độ nào đó sẽ
không tăng nữa và có thể giảm xuống do nhiệt độ cao làm cho hệ enzyme serinprotease mất hoạt tính, quá trình thủy phân kém. Nhiệt độ 30 - 47 oC thích hợp
cho quá trình chế biến chượp. Nhiệt độ 70 oC trở lên hầu hết các hệ enzyme trong
cá mất hoạt tính. Nâng nhiệt độ của chượp lên bằng cách phơi nắng, nấu hoặc sử
dụng tôn nóng để che phân xưởng [4]..
pH: Mỗi hệ enzyme có pH tối thích khác nhau, vì vậy phải xem loại
enzyme nào nhiều nhất và đóng vai trò chủ yếu nhất trong quá trình sản xuất
nước mắm để tạo pH thích hợp cho enzyme đó hoạt động.

12


Qua thực nghiệm cho thấy: pH môi trường tự nhiên từ 5,5-6,5 enzyme

tripsin và pepsin hoạt động được, đồng thời ở pH này có tác dụng ức chế một
phần vi khuẩn gây thối. Vì vậy ở môi trường tự nhiên có pH thích hợp cho quá
trình sản xuất nước mắm hơn.
Lượng muối: Muối là nguyên liệu quan trọng cho quá trình sản xuất nước
mắm, thiếu muối nước mắm không hình thành được. Yêu cầu của muối trong sản
xuất nước mắm phải là loại muối ăn, càng tinh khiết càng tốt, kết tinh hạt nhỏ có
độ rắn cao, màu trắng óng ánh. Nồng độ muối thấp có tác dụng thúc đẩy quá
trình thủy phân protein nhanh hơn, chượp mau chín. Nồng độ muối quá cao có
tác dụng ức chế làm mất hoạt tính của enzyme, quá trình thủy phân chậm lại,
thời gian thủy phân kéo dài (protein bị kết tủa bởi muối trung tính bão hòa).
Để chế biến chượp nhanh cần xác định lượng muối cho vào trong chượp là
bao nhiêu và lượng muối này phải thõa mãn 2 điều kiện: Không mặn quá để
tránh ức chế hoạt động của enzyme và không nhạt quá để có đủ khả năng ức chế
sự phát triển của vi khuẩn gây thối.
Thường lượng muối cho vào khoảng 20-25% so với khối lượng cá. Nên
thực hiện phương pháp cho muối nhiều lần và cần phải xác định số lần cho muối,
tỉ lệ muối của mỗi lần và khoảng cách giữa các lần cho muối để không ảnh
hưởng đến quá trình sản xuất nước mắm.
Diện tích tiếp xúc: Muốn phản ứng xảy ra nhanh phải có sự tiếp xúc tốt
giữa enzyme và cơ chất. Các enzyme trong cá tập trung nhiều ở nội tạng, nên để
tăng tốc độ thủy phân người ta tìm cách tăng diện tích tiếp xúc giữa enzyme và
thịt cá.

13


Bản thân nguyên liệu: Những loài cá khác nhau, thành phần hóa học và
cấu trúc cũng khác nhau, nhất là hệ enzyme trong cá vì vậy tạo ra loại nước mắm
có chất lượng khác nhau [11]..
1.2.2. Sơ đồ sản xuất.nước mắm truyền thống [4,11]

a, Sơ đồ

14


b, Thuyết minh sơ đồ.

15


Xử lý nguyên liệu: Nguyên liệu phải được rửa sạch, loại bỏ tạp chất và
chuẩn bị chế biến.
Ướp muối: Trước khi chế biến, phải tiến hành vệ sinh thùng chượp và
tính toán lượng muối cho vào khi chượp.
Cho cá và muối vào thùng. Cứ một lớp cá thì một lớp muối và dùng bàn
cào gỗ để dàn đều lớp cá và lớp muối. Nên rãi nhiều lớp muối mỏng thay vì ít
lớp nhưng dày. Phủ một lớp muối mặt khá dày khoảng 2 – 3 cm trên cùng.
Lấy nhiều lớp lá phủ lên lớp muối mặt. Lớp lá được cột chặt vào các thanh
nẹp, dùng các đòn hạ gài các thanh nẹp lại rồi dùng hai đòn thượng gác ngang
qua thùng chượp để nén vỉ không bị trồi lên. Mục đích của khâu gài nén là vừa
giữ được vệ sinh, vừa tác dụng lực ép để nước từ thịt cá được tiết nhanh hơn.
Ủ thời gian 2 ngày. Đây là giai đoạn lên men khô, cả khối chượp nóng lên
đến gần 400C. Lên men khô yếm khí vừa có tác dụng phân giải tốt, vừa tạo
hương vị thơm ngon.
Giai đoạn lên men - chế biến chượp cổ truyền: Đây chính lá quá trình thủy
phân protein trong cá nhờ hệ enzyme protease. Sản phẩm cuối cùng là acide
amin hoặc peptide cấp thấp.
Có 3 phương pháp chế biến chượp cổ truyền:
- Phương pháp đánh khuấy (Đây là phương pháp của Cát Hải - Hải
Phòng): Cho muối nhiều lần đã lợi dụng được khả năng phân giải của enzyme và

vi sinh vật tới mức đô cao, rút ngắn thời gian chế biến chượp. Cho muối nhiều
lần là tạo điều kiện để phòng thối, tiêu diệt các vi khuẩn gây thối thông thường
và không kìm hãm nhiều quá khả năng hoạt động của men. Cho thêm nước lã là
cung cấp cho môi trường phân giải một lượng vi sinh vật đáng kể, tạo môi
trường lỏng giúp cho men và vi sinh vật hoạt động được dễ dàng, làm cho tế bào

16


thịt cá chóng được phân giải. Lượng nước cho thêm vào nên vừa phải, nếu ít quá
thì tác dụng phân giải của men kém nhưng nếu nhiều quá thì không khống chế
được quá trình thối rữa, đồng thời làm giảm độ đạm trong nước mắm. Vì vậy,
lượng nước cho vào còn tùy thuộc đặc điểm của nguyên liệu, thường từ 20 –
30% so với cá.
- Phương pháp gài nén (Đây là phương pháp của vùng khu 4 cũ hoặc của
các tỉnh phía Nam): Cá được trộn đều với muối cho đủ muối ngay từ đầu hoặc
cho muối nhiều lần, sau đó ướp vào thùng hoặc bể rồi gài nén. Dựa vào men
trong cá để phân giải protide của thịt cá, không cho nước lã và không đánh
khuấy.
- Phương pháp chế biến hỗ hợp (kết hợp hai phương pháp gài nén và đánh
khuấy). Lúc đầu, thực hiện phương pháp gài nén. Sau đó thực hiện phương pháp
đánh khuấy.
Khi đã cho đủ muối thì thân cá đã ngấm đủ muối, nát đều và chìm xuống,
không còn hiện tượng trương và nổi lên nữa. Lúc đó, người ta nói cá đã “đứng
cá”. Nhờ nén chặt, nhiệt nội có trong cá làm cho men hoạt động tăng lên, trung
tâm tích tụ dần khí NH3, CO2, H2S... làm cho cá trương lên, thịt cá bị xé nát
nhưng xương và da vẫn còn nguyên. Muối thẩm thấu vào cá nước tiết ra gọi là
nước bổi. Khoảng 1 tháng sau thì cá chìm xuống hẳn, nước nổi lên có màu vàng,
trong và xuất hiện mùi nước mắm rõ rệt, lúc đó cá đã “đứng mặt dầu”. Màu sắc
của nước mắm chuyển từ màu vàng nhạt sang hẳn màu vàng đậm, nước mắm

trong.
Sau 6 – 12 tháng, chượp đã chín hoàn toàn, có thể chiết rút.
Đặc điểm của phương pháp này là chượp chín cá vẫn còn nguyên con,
xương không nát nên thuận lợi cho việc kéo rút.

17


Chiết rút: Quá trình kéo rút nước mắm là quá trình lọc liên hoàn. Quá trình
kéo rút là quá trình rút đạm trong bã không quá nấu bằng cách dùng lượng nước
bổi hoặc nước thuộc ít đạm cho chuyển lần lượt từ thùng này qua thùng khác để
tăng đạm và tăng hương vị.
Sau khi chượp chín, nước mắm chỉ có mùi thơm thuần túy, không còn mùi
hỗn tạp của chượp nữa. Tuy vậy, phần bã vẫn còn mùi tanh. Ta rút phần nước có
nàu vàng, trong phía trên (nước mắm cốt). Còn lại phần xương thịt cá chưa phân
giải hết ta tiếp tục cho lên men. Với mỗi lần chiết rút ta lại bổ sung nước muối
vào để làm nước thuộc. Quá trình lên men tiếp tục phân giải hết lượng thịt cá còn
sót lại. Quá trình lên men và chiết rút dừng lại khi tất cả thịt cá đã hoàn toàn
được phân giải.
Phối trộn: Muốn thu được nước mắm có hương vị thơm ngon và có hàm
lượng nitơ như mong muốn, ta phải pha đấu các loại nước mắm có có hàm lượng
nitơ khác nhau, thường pha nước mắm có có hàm lượng nitơ cao với nước mắm
có có hàm lượng nitơ thấp thành loại nước mắm có có hàm lượng nitơ trung
bình.
Sản phẩm nước mắm thu được theo phương pháp cổ truyền có hương vị
đặc trưng nên được người tiêu dùng ưa thích. Phương pháp này, trang thiết bị
đơn giản, chi phí sản xuất thấp. Nhưng do thời gian chế biến quá dài nên hiệu
quả kinh tế không cao, lượng đạm mất đi lớn, vệ sinh an toàn thực phẩm thấp.
1.3. Quy trình sản xuất nước mắm có bổ sung enzyme protease thương mại
(quy trình sản xuất nước mắm ngắn ngày)

Dựa trên cơ sở muốn rút ngắn thời gian chế biến nước mắm ta cần bổ sung
enzyme proteaza và tạo điều kiện thích hợp cho enzyme hoạt động để thúc đẩy
nhanh quá trình thủy phân. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về nước mắm đã

18


có nhiều nha khoa học đã nghiên cứu sử dụng enzyme proteaza nhân tạo để rút
ngắn quá trình thủy phân thịt cá. Nguyễn Thị Dự (Viện công nghệ Thực phẩm)
năm 1995 đã thực hiện đề tài cấp Bộ công nghiệp “Nghiên cứu hoàn thiện quy
trình sản xuất nước mắm ngắn ngày bằng enzyme proteaza từ B. subtilis”. Kết
quả là rút ngắn quy trình sản xuất nước mắm từ 6 – 8 tháng xuông còn 2 tháng,
độ đạm nước mắm tăng từ 8,3% lên 20,8% hiệu xuất thu hồi đạm tăng gấp 2 lần,
tiêu hao nguyên liệu giảm 13%. Tuy nhiên các nguồn để thu enzyme có nguồn
gốc từ thực vật, động vật, từ vi sinh vật, mặc dù mới nghiên cứu những năm gần
đây, nhưng những nghiên cứu về enzyme từ vi sinh vật đã đem lại những thành
tựu đáng kể, đóng góp to lớn vào thành công chung của việc nghiên cứu rút ngắn
thời gian chế biến nước mắm. Enzyme có nguồn gốc từ vi sinh vật được sử dụng
ưu việt hơn các nguồn enzyme khác. Ba loại enzyme vi sinh vật chính thường
được sử dụng trong thuỷ phân cá là:
+ Enzyme Flavourzyme: Được sản xuất từ chủng A. oryzae, chế phẩm này bao
gồm cả hoạt tính endopeptidaza và exopeptidaza. pH thích hợp cho quá trình
thủy phân là 5,0 – 7,0, nhiệt độ thích hợp 45 – 55oC [25].
+ Enzyme Alcalase: Được sản xuất từ chủng B. licheniformis, Subtilisin A là
thành phần enzyme chính, đó là một endopeptindaza. Nhiệt độ thích hợp cho
enzyme hoạt động tà 55 – 70oC. pH thích hợp 6,5 – 8,5 [23].
+ Enzyme Protamex: là một enzyme proteaza của Bacillus thủy phân protein.
Khác với các endopeptindaza là protamex tạo ra dịch thủy phân protein không có
vị đắng ngay cả khi mức độ thủy phân rất thấp. Protamex hoạt động tối ưu ở pH
5,5 – 7,5, nhiêt độ 40 – 60oC và bất hoạt ở nhiệt độ 90oC trong 5 phút [24].

19


1.3.1. Sơ đồ quy trình sản xuất [11].
Nguyên liệu

Xử lý

Thủy phân ( Enzyme )

Nước lọc

Lọc

Dịch thủy phân

Sản phẩm
Hình 1. Sơ đồ qui trình chế biến nước mắm bằng phương pháp enzyme
1.3.2. Thuyết minh quy trình
a, Xử lý nguyên liệu
Cá cần phải rửa sạch các tạp chất như bùn, rác thải, tạp chất còn lẫn trong
cá. Nguyên liệu được nhập về cần tiến hành phân loại phân hạng dựa trên kích
thước và chất lượng của cá, yêu cầu đặt ra với nguyên liệu làm nước mắm là
đồng đều về chất lượng và kích cỡ để quá trình thủy phân diễn ra hàng loạt, đều
nhau như vậy quá trình thủy phân sẽ triệt để tránh hao phí hàm lượng nitơ do còn
lại trong bã gây tổn thất hàm lượng nitơ, làm giảm hiệu quả kinh tế và giảm chất
lượng nước mắm. Đối với những nguyên liệu cá có khối lượng và kích thước lớn

20

thì phải xử lý đập dập, nghiền nhỏ hoặc cắt khúc để quá trình thủy phân diễn ra
hoàn thiện hơn.
Muối phải sử dụng muối ăn đã qua bảo quản, ít nhất là muối đã được bảo
quản hơn một tháng và tỷ lệ muối ban đầu so với cá là 10% sau 3 ngày thì bổ
sung muối một lần, mỗi lần 3% cho đến khi tổng khối lượng muối đủ 25%, thời
gian thủy phân tùy theo phương pháp thủy phân.
b, Tiến hành thủy phân
Nguyên liệu cá sau khi được xử lý đập dập trộn đều với 0,1% chế phẩm
enzyme proteaza đảo trộn đều trong 30 phút, để enzyme khuếch tán trong
nguyên liệu, sau đó trộn với muối tỉ lệ 10% so với nguyên liệu cá và cho vào
thùng có nắp đậy. Hằng ngày mở nắp đánh khuấy 2 lần mỗi lần khoảng 10 – 15
phút. Sau khi đánh đảo xong thì đậy nắp lại tránh ánh nắng chiếu trực tiếp vào
khối chượp, sau 2 – 3 ngày thì cá nát nhừ và xảy ra hiện tượng cá đòi muối
(khối chượp sủi bọt, mùi tanh bốc lên) lúc này ta cho thêm 3% muối nữa, sau 1 –
2 tháng chượp đã vào giai đoạn đã ổn định, mùi không còn tanh, có mùi nước
mắm nhẹ. Chượp chín khi thấy nước cốt có màu vàng nâu đến màu cánh gián.
Sản xuất nước mắm theo phương pháp ngắn ngày đã đáp ứng được nhu
cầu ngày cảng tăng của người dân, giảm tổn thất lượng nito trong quá trình chế
biến. Tuy nhiên nước mắm sản xuất theo phương pháp ngắn ngày có nhược điểm
là mùi thơm kém đặc trưng do đó chưa hấp dẫn người tiêu dùng.
1.4. Các nghiên cứu về hương nước mắm
Người Việt Nam đầu tiên tham gia nghiên cứu nước mắm là Đinh Minh
Kha và Nguyễn Xuân Thọ. Các nghiên cứu xoay quanh về chế độ hoạt động của
proteaza và thành phần của nước mắm. Các nghiên cứu này tập trung rất nhiều
vào khu hệ vi sinh vật cá và tác dụng của chúng trong quá trình tạo ra nước mắm

21

1.4.1 Mối liên quan giữa nguyên liệu và hương nước mắm.
Bulan Phithakpl [14] cho biết nước mắm thượng hạng của Thái Lan được
sản xuất từ cá cơm. Người tiêu dùng tin tưởng rằng nước mắm từ cá cơm có
hương tốt hơn nhiều so với nước mắm từ nguyên liệu khác. Hầu như tất cả các
loại cá biển nhỏ đều có thể tận dụng làm nước mắm ở Việt Nam, thậm chí cả cá
nước ngọt cũng được các nhà nghiên cứu đưa vào thử nghiệm. Thực tiễn cá nước
ngọt không phải là nguồn nguyên liệu dồi dào nên chủ yếu Việt Nam vẫn sản
xuất từ các loại cá biển nhỏ: Cá nục, cá thu, cá tráp…Những cơ sở sản xuất có
nguồn nguyên liệu truyền thống là cá cơm ở Việt Nam đã nổi tiếng với các loại
nước mắm với thương hiệu riêng: Nước mắm Phú Quốc, nước mắm Nha Trang,
Phan Thiết….cơ sở sản xuất nước mắm ở miền Bắc đa số sản xuất từ các loại cá
biển nhỏ (cá tạp). Thông thường ở các xí nghiệp này (ví dụ như: Xí nghiệp nước
mắm của Hội Nghệ An, Xí nghiệp nước mắm Hải Thịnh - Nam Định) luôn phải
tạo ra các chượp hương. Các chượp này khác với các lô chượp còn lại ở chỗ
nguyên liệu đưa vào là các cơm hoặc cá trích. Nước mắm rút ra từ các ô bể khác
trước khi đem chế biến, pha đấu tạo thành nước mắm thành phẩm cho chay qua
chượp hương để tăng hương vị đặc trưng. Điều này có nghĩa là trong dân gian,
tuy chưa giải thích được việc tạo hương, nhưng kinh nghiệm của các nhà sản
xuất đã cho thấy mối quan hệ giữa nguyên liệu là hương nước mắm.
-

Cá cơm là loại cá ăn nổi, hoạt động mạnh nên thành phần của cá ít mỡ.

Trong sản xuất không thấy nổi lên lớp váng mỡ dấy trên bề mặt bể chượp như
các ô bể khác. Vì vậy mùi vị ôi khét của nước mắm ít xảy ra (do oxy hóa lớp dầu
mỡ bởi oxy trong khí quyển).
-

Cá cơm nói riêng và các loại cá nổi hoạt động nhiều nói chung có hoạt

tính enzyme proteaza trong thịt cá, ruột cá cao hơn các cá khác nên quá trình

22


thủy phân xảy ra nhanh hơn. Vì vậy cùng một đơn vị thời gian sản xuất 6- 12
tháng thì các ô bể có nguyên liệu là cá cơm thủy phân triệt đẻ hơn không còn
mùi tanh, ngái của cá.
-

Cá cơm kích thước nhỏ hơn các loại cá khác nên dễ thủy phân, có thể các

chất tạo hương được hình thành từ sự phân giải thịt cá qua sự tác dụng của vi
sinh vật và enzyme trong cá
1.4.2.Các thành phần hóa học của nước mắm liên quan đến hương vị
của nước mắm cổ truyền.
Nước mắm không chỉ được sản xuất ở Việt Nam mà còn sản xuất ở nhiều
nước khác nhau như: Thái Lan, Campuchia, Malaixia, Philippin, Hồng Kông,
Trung Quốc. Đã có rất nhiều công trình khoa học của các tác giả nước ngoài
công bố về mối liên quan của một số thành phần hóa học trong nước mắm đến vị
của nước mắm ở Thái Lan, Philippin, Hồng Kông. Kết quả nghiên cứu của
Doagan và Haward [18] năm 1975 đã được nhiều nhà khoa học khác như:
Mitsuya Shimoda, Rossana.R.Peralta, Yutaka Osajima [22], Clifford.G.Beddows
Arhes G [16] công nhận và coi như là cơ sở lý thuyết để ban đầu để lý giải chi
tiết về nguyên do phát sinh ra chúng. Tóm tắt kết quả nghiên cứu của Dougan và
Haward về hương nước mắm có thể tóm tắt là: Hương nước mắm được hình
thành từ ba loại hương vị khác nhau.
- Mùi amoniac: chủ yếu do sựu tồn tại của amoniac và trimethylamin
- Mùi phó mát được hình thành từ các acid béo bay hơi phân tử lượng thấp.

Các aicd béo dễ bay hơi này tồn tại theo một tỉ lệ đặc trưng cùng với sự
tham gia ưu thế của ethernoic và acid butanoic

23


- Mùi thịt cá: nó không do một chất riêng nào mà phụ thuộc vào số lớn các
chất dễ bay hơi.
Ghi nhận về sự có mặt NH3 được phát hiện lần đầu tiên bởi Rose [34] năm
1918. Sau này tầm quan trọng của NH 3 trong nước mắm đã được mô tả bởi
Chương Văn Chom [15]. NH3 gây ra (mùi thối) nặng mùi cho nước mắm, vì vậy
trong những năm gần đây hàm lượng NH3 được kiểm tra nghiêm ngặt. Nó là một
trong những tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nước mắm có đạt tiêu chuẩn an toàn
chất lượng thực phẩm hay không.
1.4.3. Liên hệ giữa vi sinh vật và hương nước mắm.
Ở trong nước việc phân lập và nhận dạng vi sinh vật có trong nước mắm
đã được tác giả Nguyễn Thị Hoa [35] bước đầu nghiên cứu nhưng ở mức độ nhỏ
chưa có tính bao quát. Nghiên cứu của Dương Văn Hợp [2], của Nguyễn Trọng
Cẩn [3] về vi sinh vật có liên quan đến sinh hương như Bacillus Subltilis,
Clostridium. Gần đây nghiên cứu của giáo sư Phạm Thành Hổ đã phân lập được
một số vi sinh vật có khả năng sinh hương như Staphylococcus intermedius,
Vibrio costicola [7]
Năm 1930 Boez và Guillerm [32,33] đã phân lập được một chủng từ cá và
từ giai đoạn đầu của quá trình sản xuât nước mắm. Đó là vi khuẩn yếm khí, tạo
bào tử. Ông cho rằng đó là một chủng mới thuộc nhóm Clostridium có liên quan
đến tạo hương vị đặc biệt cho nước mắm. Vi khuẩn này có đặc tính kị khí bắt
buộc, phát triển tốt trong môi trường có đường glucoza, maltoza, fructoza và
đường kính, tạo khí, nhiệt độ thích hợp từ 28 – 45 0C. Nó có thể tạo enzyme
proteaza trong môi trường muối, chủ yếu chúng tạo ra các hợp chất chưa nitơ, dễ
bay hơi trong nước mắm. Sau này tác giả Trương Văn Chôm [15] đã phát hiện ra

24


acid axetic và acid n.butanoic và giả thiết rằng có thể vi khuẩn lên men lactic liên
quan đến vấn đề tạo hương. Việc phân hủy protein từ cá là do hai nguyên nhân
chính: Do enzyme có sẵn trong cá và do enzyme từ vi sinh vật trong nước mắm
Các sản phẩm được làm trong điều kiện vô trùng thiếu hẳn hương vị của
nước mắm. Như vậy vi sinh vật tồn tại trong quá trình sản xuất một mặt thúc đẩy
nhanh quá trình phân hủy bằng chính enzyme tạo ra mà thành phần quan trọng
hơn cả là tạo ra các sản phẩm hình thành hương vị đặc trưng của nước mắm.
Nhiều nhà nghiên cứu khác như Saisithi và cộng sự [27] đã nghiên cứu vai
trò vi sinh vật trong quá trình tạo hương nước mắm bằng cách phân tích các hợp
chất bay hơi từ nước mắm Thái Lan, Melver và cộng sự [21], Sanceda và cộng
sự [28,29] đã tách các thành phần bay hơi trong nước mắm Philippin rồi so sánh
chúng trong thành phần nước mắm Nhật Bản, nước mắm Việt Nam. Suphson
Chayovan và cộng sự [29] với kết quả phân tích thành phần axit bay hơi và axit
không bay hơi, tác giả nhận thấy khó có thể chỉ ra một axit riêng rẽ nào đó mang
đặc trưng của hương vị nước mắm. Hương nước mắm là do ảnh hưởng của các
yếu tố axit bay hơi và các axit không bay hơi tạo ra trong quá trình lên men. Các
hợp chất chứa nitơ có thể đóng vai trò quan trọng trong hương nước mắm. Một
khả năng khác cũng được dự đoán là hương nước mắm là kết quả của việc tạo ra
các axit bay hơi (acid axetic, acid propionic, acid butyric, acid isobutyric, acid
isovaleric) từ chủng vi khuẩn Pediococus halophilus. Hiroshi Itoh [17] cho rằng
hàm lượng cao acid axetic, acid lactic trong nước mắm là kết quả của các vi sinh
vật tham gia vào quá trình lên men tạo nên acid lactic.

25