Bản chất của quá trình sản xuất nước mắm

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 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

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 Mg²⁺, 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 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.

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 65⁰C. Một số loại ưa lạnh có thể sinh trưởng và hình thành nội bào tử ở 0⁰C, 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].

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 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].