Nghiên cứu sử dụng vi khuẩn probiotic để lên men cá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

------------------***-------------------

NGÔ VĂN CHUNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VI KHUẨN
PROBIOTIC ĐỂ LÊN MEN CÁ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

HÀ NỘI - 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------***-------------------

NGÔ VĂN CHUNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VI KHUẨN
PROBIOTIC ĐỂ LÊN MEN CÁ

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS. TRẦN LIÊN HÀ

HÀ NỘI - 2017


LỜI CẢM ƠN
Trước hết, em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Liên Hà– Bộ
môn Vi sinh - Hóa sinh - Sinh học phân tử - Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ
thực phẩm - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã định hướng và tận tình hướng dẫn,
truyền cho em niềm đam mê nghiên cứu trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các anh chị, các bạn học viên, sinh viên
phòng thí nghiệm Vi sinh - Hóa sinh - Sinh học phân tử đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều
kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới gia đình, bạn bè và người thân
đã động viên, khuyến khích giúp em vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình
nghiên cứu.
Hà Nội, ngày … tháng …năm 2017

Ngô Văn Chung

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Kết quả của luận văn này là kết quả nghiên cứu nhóm nghiên
cứu chúng tôi được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Trần Liên Hà
trường Đại học Bách khoa Hà Nội, cùng sự giúp đỡ của tập thể các cán bộ nghiên cứu,
nghiên cứu sinh, học viên, sinh viên đang học tập và làm việc tại phòng thí nghiệm Vi
sinh – Hóa sinh và Sinh học Phân tử, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực
phẩm, trường Đại học Bách khoa Hà Nội cùng với các đồng nghiệp tại phòng thí nghiệm
Công ty Cổ phần Công nghệ sinh học Mùa Xuân.
Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải

trên các tác phẩm, tạp chí và trang web theo danh mục tài liệu kham khảo của luận văn.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với sự cam đoan trên.

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2017

Ngô Văn Chung

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN............................................................................................................ ii
MỤC LỤC ...................................................................................................................... iii
DANH MỤC VIẾT TẮT .............................................................................................. vii
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... viii
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................... ix
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................... 2
1.1. Tình hình nuôi trồng, khai thác và chế biến thủy sản của Việt Nam................... 2
1.1.1. Tình hình nuôi trồng và khai thác thủy sản .................................................. 2
1.1.2. Tình hình chế biến và xuất khẩu thủy sản .................................................... 4
1.2. Giới thiệu về nguyên liệu cá ................................................................................ 6
1.2.1. Thành phần dinh dưỡng của cá..................................................................... 6
1.2.2. Nguyên nhân cá bị thối hỏng ........................................................................ 7
1.3. Các phương pháp bảo quản cá ............................................................................. 8
1.3.1. Phương pháp bảo quản lạnh ......................................................................... 8
1.3.2. Phương pháp bảo quản lạnh đông ................................................................ 8
1.3.3. Phương pháp bảo quản bằng hóa chất .......................................................... 9
1.3.4. Phương pháp sấy khô ................................................................................... 9

1.3.5. Bảo quản bằng các phương pháp sinh học ................................................... 9
1.4. Các sản phẩm cá lên men truyền thống ............................................................. 10
1.4.1. Các sản phẩm cá lên men trên thế giới ....................................................... 10
1.4.2. Các sản phẩm chế biến cá lên men trong nước .......................................... 13
1.5. Quy trình lên men và vai trò của vi khuẩn lactic trong lên men cá ................... 18

iii


1.5.1. Quy trình lên men cá .................................................................................. 18
1.5.2. Vai trò của vi khuẩn lactic trong quá trình lên men cá .............................. 19
1.5.3. Lợi ích mang lại của các sản phẩm cá lên men .......................................... 20
1.6. Định nghĩa probiotic và đặc điểm của vi khuẩn lacic ........................................ 21
1.6.1. Định nghĩa probiotic ................................................................................... 21
1.6.2. Giới thiệu về vi khuẩn lactic....................................................................... 21
1.6.3. Đặc điểm vi khuẩn lactic ............................................................................ 21
1.6.4. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic .................................................... 23
1.6.4.1. Nguồn dinh dưỡng carbon .................................................................. 24
1.6.4.2. Nguồn dinh dưỡng nitơ ....................................................................... 24
1.6.4.3. Nguồn dinh dưỡng vitamin ................................................................. 24
1.6.4.4. Các hợp chất khoáng ........................................................................... 25
1.6.5. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sự sinh trưởng, phát triển của vi
khuẩn lactic ................................................................................................................... 25
1.6.5.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ .......................................................................... 25
1.6.5.2. Ảnh hưởng của pH .................................................................................. 25
1.6.5.3. Ảnh hưởng của nồng độ oxy ................................................................... 26
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................... 27
2.1. Đối tượng nghiên cứu: ....................................................................................... 27
2.2. Dụng cụ và hóa chất........................................................................................... 28
2.2.1. Dụng cụ ...................................................................................................... 28

2.2.2. Hóa chất ...................................................................................................... 28
2.2.3. Môi trường .................................................................................................. 28
2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 29
2.3.1. Phương pháp phân lập các chủng vi sinh vật ............................................. 29
2.3.2. Phương pháp tuyển chọn ............................................................................ 29

iv


2.3.2.1. Phương pháp cấy chấm điểm .............................................................. 29
2.3.2.2. Phương pháp đục lỗ thạch ................................................................... 30
2.3.2.3. Phương pháp định tính acid lactic ....................................................... 30
2.3.2.4. Phương pháp xác định tổng lượng acid .............................................. 31
2.3.2.5. Xác định khả năng chịu mặn ............................................................... 32
2.3.2.6. Phương pháp xác định độ mặn trong thực phẩm ................................ 33
2.3.2.7. Xác định khả năng kháng khuẩn và sinh bacteriocin .......................... 34
2.4. Đặc tính sinh lý – sinh hóa của chủng vi khuẩn được chọn .............................. 35
2.4.1. Quan sát mô tả đặc điểm hình thái khuẩn lạc và tế bào ............................. 35
2.4.2. Xác định hoạt tính catalase ......................................................................... 35
2.5. Định tên vi sinh vật bằng phương pháp sinh học phân tử ................................. 36
2.5.1. Phản ứng PCR nhân đoạn gen .................................................................... 36
2.5.2. Phương pháp điện di gel agarose ................................................................ 37
2.5.3. Giải trình tự 16S rRNA .............................................................................. 38
2.6. Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng ..................................................................... 38
2.6.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ................................................ 38
2.6.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của yếu tố pH ban đầu .......................................... 39
2.6.3. Khảo sát nồng độ đường cấp vào ban đầu .................................................. 39
2.6.4. Khảo sát tỷ lệ cấp giống ............................................................................. 39
2.6.5. Khảo sát tốc độ lắc ..................................................................................... 39
2.6.6. Ứng dụng trong lên men cá thính ............................................................... 40

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 42
3.1. Phân lập chủng vi khuẩn .................................................................................... 42
3.2. Tuyển chọn chủng vi khuẩn lên men cá ............................................................ 44
3.2.1. Định tính acid lactic.................................................................................... 44
3.2.2. Phương pháp cấy chấm điểm...................................................................... 45
v


3.2.3. Phương pháp đục lỗ thạch .......................................................................... 46
3.2.4. Phương pháp chuẩn độ NaOH .................................................................... 46
3.2.5. Khả năng chịu mặn ..................................................................................... 49
3.2.6. Khả năng kháng khuẩn và sinh bacteriocin của các chủng được lựa chọn 50
3.3. Đặc tính sinh lý – sinh hóa................................................................................. 52
3.4. Định tên bằng phương pháp sinh học phân tử ................................................... 54
3.4.1. Kết quả PCR nhân đoạn gen 16S rRNA..................................................... 54
3.4.2. Kết quả định danh chủng tuyển chọn ......................................................... 55
3.5. Kết quả khảo sát một số điều kiện nuôi cấy của chủng TC5 ............................. 56
3.5.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của yếu tố pH ........................................................ 56
3.5.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ đường ban đầu .................................. 57
3.5.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy ............................................ 58
3.5.4. Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ cấp giống .......................................... 59
3.5.5. Khảo sát sự ảnh hưởng của tốc độ lắc ........................................................ 60
3.5.6. Ứng dụng trong lên men cá thính ............................................................... 61
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 68
4.1. Kết luận .............................................................................................................. 68
4.2. Kiến nghị ............................................................................................................ 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………….70
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 75

vi

DANH MỤC VIẾT TẮT

Tiếng Anh

Tiếng việt

Ký hiệu

Chú thích

EU

European Union

PCR

Polymerase Chain Reaction

kDa

Kilo Dalton

w/w

weight/ weight (khối lượng/ khối lượng)

MRS

Man Rogosa Sharpe

DNA

Deoxylribonucleic acid

RNA

Ribonucleic Acid

h

Hours(giờ)

LAB

Lactic Acid Bacteria

g/l

Gam/lít

v/p

Vòng/phút

ĐDSH

Đa dạng sinh học

VVK

Vòng vô khuẩn

DKVVK

Đường kính vòng vô khuẩn

vii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Kết quả sản xuất thủy sản năm 2016 ............................................................. 3
Bảng 2.1. Bảng tính điểm cảm quan ............................................................................. 41
Bảng 3.1. Các chủng phân lập được từ các nguồn khác nhau....................................... 42
Bảng 3.2. Tổng hợp kết quả tuyển chọn dựa vào khả năng sinh acid ........................... 47
Bảng 3.3. Xác định độ mặn của mẫu cá lên men .......................................................... 49
Bảng 3.4. Kết quả xác định khả năng chịu mặn của 3 chủng ....................................... 50
Bảng 3.5. Kết quả tuyển chọn dựa vào khả năng kháng khuẩn và sinh bacteriocin ..... 51
Bảng 3.6. Đặc tính sinh lý-sinh hóa chủng TC5 ........................................................... 53
Bảng 3.7. Bảng đánh giá cảm quan các mẫu thí nghiệm .............................................. 63
Bảng 3.8. Bảng đánh giá các chỉ tiêu vi sinh, vật lý và hóa học của các mẫu .............. 65
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của độ ẩm đến quá trình phát triển của L. pentosus TC5
trong lên men cá thính ................................................................................................... 67

viii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sản lượng nuôi trồng và khai thác thủy sản Việt nam 1995 – 2016 .......... 2

Hình 1.2. Biểu đồ xuất khẩu thủy sản 2005 – 2016 ................................................... 5
Hình 1.3. Một số sản phẩm cá lên men trên thế giới ................................................ 11
Hình 1.4. Quy trình sản xuất cá thính Lập Thạch ..................................................... 15
Hình 1.5. Một số sản phẩm mắm cá. ........................................................................ 16
Hình 1.6. Sơ đồ quy trình sản xuất mắm cá .............................................................. 18
Hình 1.7. Sơ đồ ứng dụng vi khuẩn lactic trong lên men cá. ................................... 19
Hình 2.1. Các mẫu phân lập được sử dụng ............................................................... 27
Hình 3.1. Định tính acid lactic bằng thuốc thử Uffelmann....................................... 44
Hình 3.2. Kết quả cấy chấm điểm các chủng. .......................................................... 45
Hình 3.3. Kết quả đục lỗ thạch của các chủng.......................................................... 46
Hình 3.4. Hàm lượng acid tạo thành của các chủng ................................................. 47
Hình 3.5. Kết quả kiểm tra khả năng kháng khuẩn và sinh bacteriocin ................... 52
Hình 3.6. Hình thái chủng TC5................................................................................. 53
Hình 3.7. Bản điện di sản phẩm sau PCR ................................................................. 54
Hình 3.8. Cây phân loại thể hiện mối quan hệ của chủng TC5 với các chủng ......... 55
Hình 3.9. Ảnh hưởng của pH tới chủng L. pentossus TC5 ...................................... 56
Hình 3.10. Ảnh hưởng của nồng độ đường tới chủng L. pentosus TC5................... 57
Hình 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới chủng L. pentosus TC5 ............................. 58
Hình 3.12. Ảnh hưởng của tỷ lệ cấp giống tới chủng L. pentosus TC5 ................... 60
Hình 3.13. Ảnh hưởng của tốc độ lắc tới của chủng L. pentosus TC5 ..................... 61
Hình 3.14. Thí nghiệm cá thính lên men .................................................................. 62
Hình 3.15. Biểu đồ radar (spider) đánh giá cảm quan của các mẫu ứng dụng. ........ 64
Hình 3.16. Kiểm tra vi sinh trên môi trường Violet Red Bile Agar (VRBL) ........... 67

ix


LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là nước nông nghiệp có nhiều sản phẩm lên men truyền thống. Các
sản phẩm này sử dụng nguồn vi khuẩn có sẵn trong tự nhiên làm tác nhân của quá

trình lên men do vậy chất lượng không kiểm soát được và đặc biệt là sự nhiễm tạp
các vi sinh vật gây bệnh. Vì vậy, các sản phẩm này luôn tiềm ẩn nguy cơ gây ngộ độc
thực phẩm rất cao. Các mẫu thực phẩm được kiểm tra cho các chỉ tiêu về vi sinh vật
cao gấp hàng trăm, có mẫu hàng nghìn lần so với tiêu chuẩn Việt Nam. Nhằm hạn
chế các vi sinh vật gây bệnh, nhiều cơ sở sản xuất thực phẩm lên men đôi khi cũng
lạm dụng hóa chất bảo quản.
Bổ sung canh trường thuần khiết của các chủng vi khuẩn probiotic cho thực
phẩm để lên men tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, an toàn và có thời
gian bảo quản được lâu góp phần nâng cao sức khỏe cộng đồng đã trở thành mối quan
tâm hàng đầu cho các nhà nghiên cứu cũng như ứng dụng. Đây là hướng ứng dụng
phổ biến trên thế giới và Việt Nam. Các chủng vi khuẩn probiotic có các đặc tính
như: ức chế nhiều loại vi sinh vật gây bệnh và tạo ra giá trị dinh dưỡng cao, giúp đề
tăng cường sức đề kháng cho cơ thể....
Cá là một nguồn protein phong phú cho con người ở các đất nước đang phát
triển, gần 50% sản lượng cá trên thế giới được đánh bắt từ những nước này và hầu
hết được tiêu thụ trong nước. Ở khu vực Đông Nam Á, 60-70% protein cung cấp cho
con người từ cá và Việt Nam thuộc trong nhóm 10 nước xuất khẩu thủy sản hàng đầu
thế giới. Các sản phẩm được chế biến từ cá rất đa dạng: nước mắm, cá muối, cá khô,
cá hộp, cá thính… Trong đó, cá lên men được cho là sản phẩm hấp dẫn và chứa nhiều
chất dinh dưỡng.
Trên cơ sở lý luận khoa học và ý nghĩa thực tiễn được trình bày ở trên chúng
tôi đề xuất thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sử dụng vi khuẩn Probiotics để lên men
cá”.

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tình hình nuôi trồng, khai thác và chế biến thủy sản của Việt Nam
1.1.1. Tình hình nuôi trồng và khai thác thủy sản

Việt Nam nằm bên bờ Tây của Biển Đông, là một biển lớn của Thái Bình
Dương, có diện tích khoảng 3.448.000 km2, có bờ biển dài 3260 km. Vùng nội thuỷ
và lãnh hải rộng 226.000 km2, vùng biển đặc quyền kinh tế rộng hơn 1 triệu km2 với
hơn 4.000 hòn đảo, tạo nên 12 vịnh, đầm phá với tổng diện tích 1.160km2 được che
chắn tốt dễ trú đậu tàu thuyền. Biển Việt Nam có tính đa dạng sinh học (ĐDSH) khá
cao, cũng là nơi phát sinh và phát tán của nhiều nhóm sinh vật biển vùng nhiệt đới ấn
Độ - Thái Bình Dương với chừng 11.000 loài sinh vật đã được phát hiện [48].
Nước ta với hệ thống sông ngòi dày đặc và có đường biển dài rất thuận lợi
phát triển hoạt động khai thác và nuôi trồng thủy sản. Sản lượng thủy sản Việt Nam
đã duy trì tăng trưởng liên tục trong 17 năm qua với mức tăng bình quân là
9,07%/năm. Với chủ trương thúc đẩy phát triển của chính phủ, hoạt động nuôi trồng
thủy sản đã có những bước phát triển mạnh, sản lượng liên tục tăng cao trong các
năm qua, bình quân đạt 12,77%/năm, đóng góp đáng kể vào tăng trưởng tổng sản
lượng thủy sản của cả nước [48].

Hình 1.1. Sản lượng nuôi trồng và khai thác thủy sản Việt nam 1995 – 2016 [48].
2


Theo báo cáo của Tổng cục Thủy sản, tổng sản lượng thủy sản sản xuất năm
2016 đạt hơn 6,7 triệu tấn, tăng 2,5% so với năm 2015.
Bảng 1.1. Kết quả sản xuất thủy sản năm 2016 [48].
(đơn vị tính: sản lượng 1.000 tấn, diện tích: 1.000 ha)
TT

Kế hoạch

Thực hiện

Tăng so với

2016

2016

2015 (%)

6.396

6.726

2,5

2.696

3.076

3,0

2.511

2.876

2,2

185

200

0

3.700

3.650

1,9

680

650

3,2

Cá tra

1.150

1.150

-5,6

Diện tích nuôi

1.300

1.300

4,0

Tôm nước lợ

695

700

1,5

Cá tra

5,1

5,05

-1

Chỉ tiêu

I

Tổng sản lượng

1

Sản lượng khai
thác

1.1

Khai thác biển

1.2

Khai thác nội địa

2

Sản lượng nuôi
trồng
Tôm nước lợ

II

- Sản lượng khai thác thủy sản vẫn đạt được những kết quả khả quan. Ước tính cả
năm 2016 sản lượng khai thác thủy sản ước đạt 3.076 nghìn tấn, tăng 3% so với năm
2015, trong đó: ước khai thác biển đạt 2.876 nghìn tấn, tăng 2,21 % so với năm 2015;
khai thác nội địa ước đạt 200 nghìn tấn, giảm 1% so với năm 2015 [49, 48].
- Sản lượng nuôi trồng thủy sản cả năm đạt 3.650 nghìn tấn, tăng 1,9% so với năm
2015 [48].

3


1.1.2. Tình hình chế biến và xuất khẩu thủy sản
Ngành chế biến thủy sản hiện nay phát triển thành một ngành kinh tế mũi nhọn,
ngành sản xuất hàng hóa lớn, đi đầu trong hội nhập kinh tế quốc tế. Với sự tăng trưởng
nhanh và hiệu quả, thủy sản đã đóng góp tích cực trong chuyển đổi cơ cấu kinh tế
nông nghiệp, nông thôn, đóng góp hiệu quả cho công cuộc xóa đói, giảm nghèo, giải
quyết việc làm cho trên 4 triệu lao động, nâng cao đời sống cho cộng đồng dân cư
khắp các vùng nông thôn, ven biển, đồng bằng, trung du, miền núi…, đồng thời góp
phần quan trọng trong bảo vệ an ninh quốc phòng trên vùng biển đảo của Tổ quốc.

Chế biến thủy sản tiêu thụ nội địa
Mặc dù thói quen của người Việt Nam chủ yếu sử dụng sản phẩm thủy sản
tươi sống trong các bữa ăn hàng ngày, nhưng từ năm 2001 đến nay, sản phẩm thủy
sản qua chế biến tiêu thụ nội địa không ngừng tăng lên, từ 277 nghìn tấn năm 2001
đến 680 nghìn tấn năm 2010, đạt tốc độ tăng trưởng bình quân 10,5%/năm, giá trị
tăng 20,1%/năm [48, 49].
Sản phẩm thủy sản chế biến ngày càng đa dạng về chủng loại, chất lượng ngày
một nâng cao, giá bán ngày càng cao hơn.
Hầu hết các doanh nghiệp chế biến thủy sản đều vừa tập trung chế biến xuất
khẩu vừa kết hợp dây chuyền sản xuất chế biến các mặt hàng tiêu thụ nội địa [48].
Chế biến thủy sản xuất khẩu
Trong giai đoạn 2001 – 2015, xuất khẩu thủy sản Việt Nam tăng nhanh về cả
giá trị và khối lượng. Đến năm 2015, giá trị xuất khẩu đạt 6,57 tỷ USD, sản phẩm
thủy sản được xuất khẩu sang 164 nước và vùng lãnh thổ, 3 thị trường chính là EU,
Mỹ và Nhật Bản chiếm trên 54% tỷ trọng [48].

4


Về sản phẩm chế biến xuất khẩu: trước đây chỉ xuất khẩu các sản phẩm đông
lạnh, nhưng hiện nay tỷ lệ sản phẩm dinh dưỡng ngày càng tăng, đến nay ước đạt
khoảng 35%. Các sản phẩm sushi, sashimi, surimi đã có mặt ở hầu hết các nhà máy
chế biến thủy sản xuất khẩu. Các nhà máy sáng tạo nhiều mặt hàng, sản phẩm mới
hấp dẫn, có giá trị, đồng thời khai thác các đối tượng thủy sản mới để chế biến.
Một xu hướng mới là sử dụng phụ phẩm để chế biến đã đạt hiệu quả cao, mang
lại lợi ích kinh tế lớn và giảm thiểu tác động đến môi trường: nhiều nhà máy nghiên
cứu nhập dây truyền công nghệ đồng bộ chế biến phụ phẩm cá để sản xuất dầu cá và
bột cá chất lượng cao.
Xuất khẩu thủy sản của Việt Nam đã có những bước tiến vượt bậc trong gần
20 năm qua. Kim ngạch xuất khẩu thủy sản từ mức thấp 550 triệu năm 1995 đã có

những bước tăng trưởng mạnh mẽ qua từng năm với mức tăng trưởng bình quân
15,6%/năm. Quá trình tăng trưởng này đã đưa Việt Nam trở thành một trong 5 nước
xuất khẩu thủy sản lớn nhất thế giới, giữ vai trò chủ đạo cung cấp nguồn thủy sản
toàn cầu [48].

Hình 1.2. Biểu đồ xuất khẩu thủy sản 2005 – 2016 [48].

5


Tuy nhiên, đa số lượng cá xuất khẩu ở dạng nguyên liệu hay dạng thô mang
lại giá trị về kinh tế chưa cao như một số sản phẩm thành phẩm như các sản phẩm cá
lên men.
1.2. Giới thiệu về nguyên liệu cá
1.2.1. Thành phần dinh dưỡng của cá
Cá là loại thức ăn có giá trị dinh dưỡng cao và là món ăn quen thuộc trong bữa
ăn hàng ngày của chúng ta. Thành phần hóa học của thịt cá gồm: protein, lipit, gluxit,
muối vô cơ, vitamin và thành phần tro. Các thành phần này khác nhau rất nhiều, thay
đổi phụ thuộc vào giống, loài, giới tính, điều kiện sinh sống…
Nước: Thành phần chính của thịt cá, chiếm khoảng 80% trọng lượng cá tươi [6].
Protein: Protein cá là một trong những nguồn protein chất lượng cao, rất có giá
trị, chứa tất cả các amin cần thiết. Cá có rất ít hoặc không có mô liên kết nên rất dễ
tiêu hóa. Phần lớn các loài cá chứa 18 – 20%, đó là hàm lượng protein tương đối cao
so với các loại thịt bò (chứa khoảng 15,89% protein), thịt heo (17 - 18% protein), thịt
gà (khoảng 19% protein) thì đa số các loài cá ta ăn thường chất lượng protein cao hơn
hoặc tương đương với protein của gia súc, gia cầm [6].
Lipit: Thành phần lipit trong cá phụ thuộc vào loài cá và mùa. Phần lớn các loài
cá đều có lượng lipit dưới 1% vì vậy có thể nói cá là loại thực phẩm chứa ít calo. Lipit
cá chứa nhiều béo không no có lợi cho sức khỏe thường tập chung dưới da và nội
tạng [6].

Gluxit: Lượng gluxit trong thịt cá tương đối thấp không đáng kể chủ yếu dưới
dạng glycogen, thành phần dưới 1%. Lượng gluxit trong cá không đủ để tạo vị cho
thịt cá nhưng lại góp phần quan trọng trong giai đoạn tê cứng của cá [6].

6


Vitamin: Cá rất giàu các loại vitamin con người cần để phát triển, duy trì các tế
bào thần kinh và tham gia vào các quá trình chuyển hóa. Trong cá nhiều vitamin A
và D chủ yếu tập trung ở gan và trứng. Cá còn là nguồn vitamin rất quan trọng vì cá
có chứa nhiều vitamin nhóm B: B1, B2, B6. Thịt cá màu sẫm như cá Thu, cá Ngừ,
cá Nục,...chứa nhiều vitamin B12 (20 µg). Cá là một trong những nguồn chứa nhiều
vitamin B6 (1 - 2µg) [6].
Khoáng chất: Hàm lượng tro trong cá phụ thuộc vào từng loài, điều kiện
sống.Trong các chất khoáng, các yếu tố vi lượng và đa lượng rất cần thiết cho cơ thể
con người trước hết là iod, muối photphat, K, Ca, Cu, Fe,...[6].
1.2.2. Nguyên nhân cá bị thối hỏng
Có hai hai nguyên nhân chính khiến cá bị thối hỏng là do vi sinh vật và do các
enzyme nội tại trong cá [12].
Enzyme: Cá có hệ enzyme thủy phân hoạt lực cao. Khi cá còn sống hệ enzyme
này đóng vai trò là chất xúc tác cho các phản ứng trong quá trình đồng hóa và dị hóa.
Ngay khi cá chết sự cân bằng giữa các quá trình bị xáo trộn. Các enzyme sẽ hoạt động
phân giải chính cấu trúc thịt cá [12].
Vi sinh vật: Khi cá còn sống trên cơ thể cá có rất nhiều vi sinh vật sinh trưởng
và phát triển. Vi sinh vật chủ yếu tập chung ở da, mang và ruột cá. Theo Shewan
(1962) thì số lượng vi sinh vật trên da và nội tạng cá sống hay vừa đánh bắt là:
-

Da: 102-107CFU/cm2

-

Mang: 103-109CFU/g

-

Nội tạng: 103-109CFU/g
Các loại vi khuẩn thường gặp ở cá là: Vibrio, Coryneform, Samonella,

Bacterium, Micrococus, Streptococcus, Achromobacter [24].

7


Nhìn chung, khi cá còn sống thịt cá hầu như vô trùng. Tuy nhiên, sau khi cá
chết, vi sinh vật từ nội tạng cá sẽ nhiễm vào thịt, từ nhớt cá sẽ đi sâu vào trong dẫn
đến thối hỏng. Điều này cho thấy cá trước khi đưa vào chế biến phải có khâu xử lý
sơ chế để loại bỏ tạp chất và vi sinh vật.
1.3. Các phương pháp bảo quản cá
1.3.1. Phương pháp bảo quản lạnh
Dựa vào nguyên lý là khi nhiệt độ hạ thấp sẽ giảm hoạt động của enzyme và
vi sinh vật. Trong phạm vi nhiệt độ bình thường, cứ nhiệt độ hạ xuống 10oC thì phản
ứng sinh hóa giảm xuống 1/2 đến 1/3, như vậy nguyên liệu có thể giữ tươi được một
thời gian.
Phương pháp ướp lạnh là đưa nhiệt độ xuống nhiệt độ bảo quản lạnh,có thể sử
dụng kho lạnh, nước biển lạnh hoặc nước đá để bảo quản. Trong đó bảo quản bằng
nước đá là phổ biến nhất, người ta sử dụng nước đá vụn kết hợp với muối ăn để tăng
khả năng làm lạnh. Tỷ lệ muối ăn dùng 15 – 20 % so với lượng cá [49]. Tiến hành
bảo quản bằng cách cứ một lớp muối đá rồi một lớp cá ướp cho vào thùng gỗ lớp trên
cùng và dưới cùng của thùng là lớp đá. Chiều cao nguyên liệu không quá 30cm.

1.3.2. Phương pháp bảo quản lạnh đông [14]
Phương pháp làm lạnh đông là hạ thấp nhiệt độ của nguyên liệu xuống dưới
nhiệt độ đóng băng. Như vậy một lượng nước lớn ở trong nguyên liệu sẽ bị đông kết
lại làm ngừng đến mức tối đa hoặc đình chỉ hoàn toàn hoạt động của enzyme nội tại
và vi sinh vật. Hiện nay, đây là phương pháp giữ tươi nguyên liệu tốt nhất, đảm bảo
được tính chất, mùi vị và giá trị dinh dưỡng của nguyên liệu. Mặc dù vậy trong quá
trình bảo quản chất lượng của nguyên liệu cũng có sự biến đổi như protein bị đông
đặc biến tính, chất béo bị thủy phân hoặc bị oxy hóa, đặc biệt là các biến đổi về vật

8


lý và cấu trúc của nguyên liệu. Nguyên liệu làm lạnh đông trước khi đưa vào chế biến
hoặc tiêu thụ phải được tiến hành giã đông.
1.3.3. Phương pháp bảo quản bằng hóa chất [14]
Cho đến nay người ta đã nghiên cứu nhiều loại hóa chất dùng trong bảo quản
nguyên liệu rất có hiệu quả. Dùng hóa chất bảo quản tốt nhất là kết hợp với nhiệt độ
thấp thì giữ được tươi hơn.
Yêu cầu của hóa chất dùng để bảo quản là không độc với con người, không có
mùi vị lạ, tính chất hóa học phải ổn dịnh, dễ hòa tan trong nước, không làm cho
nguyên liệu biến mùi, không làm mục dụng cụ bảo quản, phải có hiệu lực sát trùng
mạnh, giá thành hạ và cách sử dụng đơn giản. Các hóa chất thường được dùng trong
bảo quản nguyên liệu thủy sản: muối vô cơ, acid, chất hữu cơ.
1.3.4. Phương pháp sấy khô
Hàm lượng nước trong cá tươi chiếm khoảng 80%. Khi giảm dộ ẩm của cá
xuống dưới 25% giúp ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn gây hỏng và dưới 15%
ngăn chặn sự phát triển của nấm mốc.
Cá sẽ được ướp muối sau đó sấy tự nhiên hoặc nhân tạo để đạt được độ ẩm
dưới 15%. Cá sau sấy được bảo quản ở điều kiện thường trong thời gian 6 tháng đến
1 năm [13].

1.3.5. Bảo quản bằng các phương pháp sinh học
Bảo quản cá nguyên liệu bằng dịch bacteriocin
Bacteriocin là những đoạn peptit hoặc protein có hoạt tính kháng khuẩn được
sản xuất từ nhiều loại vi khuẩn khác nhau. Bacteriocin được ứng dụng trong bảo quản
thực phẩm và nó được sử dụng trong nghành công nghiệp thực phẩm để giảm chất
bảo quản hóa học đưa vào thực phẩm và nó tốt hơn phương pháp xử lý nhiệt. Bảo
9


quản bằng bacteriocin thì thực phẩm giữ được các tính chất đặc trưng về cảm quan
và dinh dưỡng. Đây là phương pháp bảo quản tự nhiên, nó có thể đáp ứng nhu cầu
ngày càng cao của người tiêu dùng về sản phẩm ăn liền tiện lợi, an toàn, tươi, sạch
của chế biến thực phẩm và phát triển các sản phẩm mới. Bacteriocin được sử dụng
trong bảo quản nguyên liệu cũng như trong thực phẩm dưới các hình thức cho vào
phụ gia, làm chất độn, nuôi cấy vi sinh vật bổ sung vào [15].
Bảo quản bằng phương pháp lên men lactic
Tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic phát triển trong điều kiện yếm khí sinh ra
lactic làm giảm pH môi trường ức chế sự hoạt động của các enzyme và vi khuẩn gây
hỏng thực phẩm. Đây là một phương pháp bảo quản và chế biến đã được sử dụng rất
lâu đời. Bên cạnh đó vi khuẩn lactic là nhóm vi khuẩn an toàn, được ứng dụng nhiều
trong công nghệ thực phẩm. Vi khuẩn lactic được sử dụng trong các sản phẩm lên
men tạo cấu trúc, màu sắc và hương vị đặc trưng cho sản phẩm. Thêm vào đó, lượng
lactic sinh ra làm giảm pH môi trường, tăng khả năng bảo quản nên vi khuẩn lactic
đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men [12].
1.4. Các sản phẩm cá lên men truyền thống
1.4.1. Các sản phẩm cá lên men trên thế giới
Với 3/4 bề mặt trái đất được bao phủ bởi nước chính vì thế các sản phẩm chế
biến từ cá rất đa dạng tại các nước cũng như các châu lục khác nhau. Chính vì thế các
sản phẩm cá lên men trên thế giới cũng rất đa dạng về chủng loại cũng như phương
thức lên men khác nhau.

Trên thế giới có rất nhiều các sản phẩm cá lên men khác nhau với sản phẩm
lên men cuối cùng ở dạng lỏng hay dạng nguyên con ban đầu, có sản phẩm vẫn còn
mùi khó chịu sau quá trình lên men trong khi đó có sản phẩm có mùi thơm đặc trưng.

10


Tại các nước ở Châu Âu có một số sản phẩm cá lên men truyền thống, ví dụ
một số các sản phẩm như: surströmming của Thụy Điển, rakfisk của Na Uy, hákarl
của Iceland, và cá trích muối thùng thường được sản xuất ở hầu hết các khu vực Bắc
Âu [43].
Tại châu Á, có rất nhiều quốc gia có các sản phẩm cá lên men như: Thái Lan,
Nhật Bản, Philippin, Hàn Quốc…đặc biệt Thái Lan có tới 16 sản phẩm cá lên men
khác nhau [33].

Narezushi – Nhật Bản

Hongeohoe – Hàn Quốc

Bagoong - Philipin

Rakfisk - Na Uy

Hákarl – Iceland

Surströmming - Thụy Điển

Hình 1.3. Một số sản phẩm cá lên men trên thế giới [42, 43].

11

 Surströmming (Thụy Điển)
Các nguyên liệu tươi sống như cá trích tại biển Baltic được bắt ngay trước khi
chúng đẻ trứng từ tháng năm cho đến tuần đầu tiên của tháng bảy. Hàm lượng chất
béo của cá trích tại thời điểm này là khá thấp. Quá trình bắt đầu với việc muối cá trích
trong 1-2 ngày trong dung dịch muối bão hòa và khuấy liên tục trong 4 giờ đầu tiên.
Sau khi muối, cá trích được bỏ đầu và moi ruột rồi đưa vào thùng với nước muối
(1,7% muối). Các thùng được bảo quản ở 15-18°C trong 3-4 tuần. Quá trình này được
đi kèm với sự hình thành của các chất khí thoát ra từ thùng. Khi quá trình lên men kết
thúc, cá trích được chuyển vào lon cùng với nước muối từ các thùng lên men [43].
Đầu tiên là quá trình lên men lactic dẫn đến sự hình thành acid lactic do quá
trình lên men kỵ khí trong các mô cơ, tiếp tục là sự phân giải protein và lipit, tiếp theo
là hình thành một hệ vi khuẩn lên men, nhiều enzyme phân hủy được tìm thấy trong
các mô cơ (calpains, cathepsins, caspase…), nguồn các enzyme quan trọng cho quá
trình phân hủy là trong ruột cá cùng với enzyme ngoại bào mà vi khuẩn trong quá
trình lên men tiết ra, acid tạo mùi được hình thành trong sản phẩm như acid propionic,
butyric và acid acetic. Muối làm tăng áp lực thẩm thấu của nước muối ngăn ngừa sự
phân hủy của protein cá vào oligopeptide và amin. Vi khuẩn sử dụng tốt trong lên
men surströmming là các loài vi khuẩn kỵ khí và chịu mặn ví dụ như Lactobacillus.
Trong sản phẩm Surströmming thường có chứa 11,8% protein, 8,8% muối, và 3,8%
chất béo [43].
 Narezushi – Nhật Bản
Là sản phẩm cá lên men với nguyên liệu từ cá thu hoặc cá basa.
Trước tiên cá được loại bỏ mang và ruột và mắt cá sau đó được ướp muối (1833%) trong thời gian 30-60 ngày, sau đó cá được ngâm trong dấm trong thời gian 5
giờ, tiếp sau đó cá và cơm được đổ vào một thùng kín và quá trình lên men và chín

12

sinh hóa xảy ra (quá trình này kéo dài từ 2 tháng đến 1 năm), để tăng thêm hương vị
thì ngày nay tỏi và hat tiêu được rắc lên trên trong quá trình lên men [42].
Trong Narezushi có nghiên cứu đã chứng minh rằng vi khuẩn lactic là vi sinh
vật chiếm ưu thế với mật độ 108 CFU/g với sản phẩm được ủ chín trong 6 tháng,
người ta đã phân lập được 2 chủng vi khuẩn lactic đó là Lactobacillus plantarum và
Lactobacillus rennin [42].
 Bagoong – Philippin
Là sản phẩm lên men từ nguyên liệu cá cơm, cá mòi, cá trích hoặc tôm.
Bagoong được chuẩn bị bằng cách trộn muối với cá đã được rửa sạch theo tỷ lệ 1:32:7 tùy thuộc vào số lượng lớn của việc chuẩn bị, tiếp theo ta đặt nguyên liệu vào bên
trong lọ lên men bằng đất lớn, để lên men trong 30-90 ngày và thỉnh thoảng khuấy để
chắc chắn rằng muối được trải đều với cá. Một màu thực phẩm được gọi angkak được
thêm vào cho bagoong màu đỏ hoặc màu hồng đặc trưng của sản phẩm [30].
Bagoong được ăn sống hoặc nấu chín và thường được sử dụng như là hương
liệu hoặc gia vị trong nhiều món ăn truyền thống. Như một món khai vị đó là xào với
hành tây và tỏi và dùng với cà chua hoặc xoài xanh. Tại các khu vực nông thôn,
bagoong được ăn kèm với các loại rau, và đặc biệt là ở các vùng ven biển, nó thường
là nguồn protein chính trong chế độ ăn [30].
1.4.2. Các sản phẩm chế biến cá lên men trong nước
Các sản phẩm thực phẩm lên men truyền thống là một trong những loại sản
phẩm lên men phổ biến của các dân tộc trên thế giới. Đó là một loại thực phẩm được
sản xuất thủ công, mang sắc thái của từng dân tộc. Công nghệ sản xuất các sản phẩm
lên men truyền thống được thực hiện của cả một dân tộc được truyền từ đời này sang
đời khác. Đất nước ta cũng có rất nhiều các sản phẩm lên men truyền thống, trong số

13


đó cá lên men là một phần của các sản phẩm lên men truyền thống đó. Các sản phẩm
cá lên men truyền thống từ lâu đời như: mắm cá, cá thính…
 Cá thính

Cá thính còn gọi là cá muối chua là một món ăn rất phổ biến trong dân gian.
Việt Nam là một nước có bờ biển dài trải từ bắc vào nam, nguồn sông suối nhiều nên
nguyên liệu thuỷ sản rất phong phú tạo điều kiện để người dân sống gần đó khai thác
và chế biến các món ăn thật đa dạng. Cá thính là sản phẩm của quá trình lên men
lactic với cơ chất có thể thính gạo hoặc thính ngô [52]. Cá được đánh bắt còn tươi ta
đem rửa sạch sau đó ướp muối và thính được nhã nhuyễn và các gia vị khác như
riềng, tỏi, ớt…Các sản phẩm cá thính nổi tiếng như: Cá thính Lập Thạch-Vĩnh Phúc,
Cá thính Hạ Hòa-Phú Thọ…
 Nguyên liệu và xử lý nguyên liệu
Cá được đánh bắt tại các vùng sông, các khe núi đem về một phần chế biến
các món ăn, phần còn lại đem làm mắm cá thính để dành sang năm ăn. Những loại cá
nhỏ như trê, rô, chày, trôi, diếc…làm sạch để cả con những loại cá lớn như chép,
trắm, cá măng, cá kìm thì thái bằng bàn tay và lạng mỏng làm 2 hoặc 3, sau đem rửa
sạch để ráo nước rồi đem muối cá.
 Muối cá và tháo nước
Xếp cá vào vại cứ theo tỉ lệ cá: muối là 10:1,5 kg. Sau 10 ngày sau lấy cá ra
đem đổ nước đi chỉ lấy cá, lúc này cá có màu hồng đẹp vì các chất tanh đã đi theo
nước ra khỏi cơ thịt cá, nồng độ muối trong cá lúc này là khoảng 5%.
 Trộn thính
Thính ướp cá được làm bằng đỗ tương và gạo nếp cái rang vàng, cả hai đem
nhã nhuyễn trộn đều vào nhau sau đó đem ướp cá. Cứ một lớp cá lại phủ một lớp
thính và lớp trên cùng rải thính dày hơn.

14