Nước mắm : Vi sinh và Men – Trần Minh Quân

Trần Minh Quân

   Sau các phần về :”Nước mắm tại Việt Nam” và “ Sản xuất-Kỹ thuật..” , xin mời Quý vị cùng đọc về các vấn đề vi sinh, men và hương vị nước mắm..

   Về sản xuất và các vấn đề kỹ thuật xin đọc tại :

https://bienxua.wordpress.com/2022/03/10/nuoc-mam-san-xuat-va-cac-van-de-ky-thuat-tran-minh-quan/

                                                    Hí họa vi khuẩn.. chịu mặn

  • Vi sinh vật và lên men cá :

   Nước mắm có một nồng độ muối rất cao (25-30%). Các vi sinh vật tăng trưởng trong tiến trình sản xuất nước mắm là các vi khuẩn ‘ưa muối’ (halophilic).Vai trò của vi khuẩn trong nước mắm là giúp tạo hương (aroma) và vị (flavor). Sản xuất nước mắm trong các điều kiện vô trùng .. không cho nước mắm có hương và vị !

   Trong nước mắm, các nhà nghiên cứu đã phân lập được nhiều vi khuẩn sản xuất ra các men phân giải protein (proteolytic enzyme)

   Các vi khuẩn trong nước mắm có thể chia thành 2 nhóm chính :

1- Nhóm vi khuẩn có khả năng tạo ra các men phân giải protein : Nhóm này gồm các Bacillus sp. ; Pseudomonassp.; Micrococcus sp.; Halococcus sp.; Halobacterium salinarum; Halobacterium cutirubrum..

Theo Norberg và Hofsten (1968) thì nồng độ 25% muối ăn NaCl không ảnh hưởng trên hoạt tính phân giải protein của enzymes do các vi khuẩn Halobacterium tạo ra; nhưng các tác nhân phức-hóa (chelating) như EDTA lại làm các enzyme này hoàn toàn hết hoạt động; các ions Kẽm (Zn ++) và Magnesium (Mg ++) gây enzyme tái hoạt do tác động thủy phân chậm. Theo Kushner thì các enzyme do vi khuẩn halophilic hoạt động tốt trong môi trường muối mặn và ngưng hoạt động nơi môi trường .. không muối, và các vi khuẩn này ‘thích ứng’ để biến dưỡng các amino acid hữu hiệu hơn là đối với carbohydrates.

2- Nhóm vi khuẩn liên quan đến mùi và vị của nước mắm :

  Saisithi ghi nhận trong nampla (fish sauce Thái) 10 trong số 17 vi khuẩn loại Bacillus, phân lập được, tạo ra một lượng đáng kể acid dễ bốc hơi.. Staphylococcus chủng 109 tạo nhiều acid bốc hơi nhất trong Nampla.

Ijong và Ohta (1996) ghi nhận các biến đổi trong tiến trình làm nước mắm bakasang (Indonesia). Trong 10 ngày đầu tiên, nhiều vi khuẩn tăng trưởng, nhưng sau 20 ngày, các vi khuẩn chính xuất hiện  thuộc nhóm coccus chiếm đa số và sau 40 ngày các vi khuẩn gồm : Enterobacter, Moraxella, Pseudomonas, Lactobacillus, Staphylococcus, Micrococcus, Streptococcus., Pediococcus..

  Sau 9 tháng, trong Nampla vẫn tìm thấy các Bacillus, Coryneform, Streptococcus, Micrococcus và Staphylococcus.. Cũng trong Nampla, các nhà nghiên cứu Thái (1992) cô lập được  một archaeobacterium chủng ORE, chịu mặn rất cao, sau các thử nghiệm được xác định là Halobacterium salinarium có khả năng tạo các protease ngoại bào

                                                    Halobacterium salinarum

    S. Tanasupawat (Journal of General Applied Microbiology No 37-1991) ghi nhận: tất cả các vi khuẩn phân lập được từ fish sauce và soy sauce đều gram dương, cầu khuẩn không di động và tạo các dạng khuẩn hình tròn (coccal); các vi khuẩn trong fish sauce đều có khả năng gây lên men glucose.

    Sands và Crisan (1975) so sánh các vi sinh vật trong Nampla và Patis (Phi):

  • Nampla : sau 7 tháng lên men: có Bacillus cereus và B. licheniformis, đến khi chấm dứt lên men thì còn B. licheniformis và thêm B. megaterium, B. subtilis..
  • Patis : một tháng sau khi lên men có các vi khuẩn B. pumilus, Micrococcus copyenes, M. varians và Candida clausenii..

2- Vị của Nước mắm :

   Vị là một sự tổng hợp của những cảm giác cảm ứng được qua các giác quan do một vật phẩm tạo ra trong miệng, vị thơm, vị lưỡi nhận ra, và các yếu tố cảm xúc sinh hóa học. Mùi hương của nước mắm thường được dùng để đánh giá phẩm chất nước mắm tùy theo cảm nhận chủ quan của người tiêu thụ  “nước mắm ngon phải thơm”.

  Vị mặn của nước mắm rất rõ rệt và có khuynh hướng che lấp các vị khác. Các yếu tố cảm nhận hóa học, đặc biệt là glutamic acid, liên hệ đến vị unami (vị thứ 6 , thêm vào trong ngũ vị từng biết), là vị.. đem lại cảm giác ngon miệng.

   Douganvà Howard (1975) đã mô tả ba yếu tố chính đóng góp vào việc tạo vị cho nước mắm :  các ‘nốt vị “ ammoniacal, cheesy và meaty.

A- Nốt ‘khai (?) hay.. ngái? (ammoniacal ): nốt này được cho là do  ammonia, trimethylamine và các hợp chất có nitrogen khác. Khi có sự hiện diện của các chất kháng sinh, rifamicin, ammonia và trimethylamine được tạo ra rất dễ dàng.

B- Nốt ‘vị fromage” (cheesy): Trimethylamine cũng tạo nốt cheesy trong nước mắm do ngưởng mùi rất thấp chì 2.4 ppb  ở trạng tướng khí..

   Các acid béo dễ bay hơi = volatile fatty acid (VFA) có trọng lượng phân tử thấp như acetic, ethanolic, n-butyric và iso-valeric acid đều góp phần vào việc tạo nốt vị cheesy, Nhiều nhà nghiên cứu đã cho rằng các VFA này được tạo ra từ các phản ứng ‘tự oxi-hóa’ các acid chưa bão hòa nhiều nối đôi (poly-unsaturated) và do tác động của các vi khuẩn khi dùng các amino-acid làm nguồn carbon để biến dưỡng.

  Beddows (1980) chứng minh là các acid n-butanoic và n-pentanoic là do vi khuẩn tác động trên các acid amin dùng hỗn hợp thủy phân protein (hydrolysat) , thay vì dùng các glucose và lipid từ cá..Các VFA này do vi khuẩn tạo ra ngay trước khi cá được ướp muối. Ethanoic và n-butanoic acid được tạo ra do sự oxy-hóa glutamate. Tryptophan bị phân cắt để cho các ethanoic acids. Vi khuẩn  Clostridium kluyveri có thể dùng alcohol hay ethanoic acid làm cơ chất  (substrate) để tạo n-butanoic acid..

   Số lượng (tương đối và tuyệt đối) của các VFA tùy loại nước mắm (Thái-Phi và Việt) và tùy phẩm chất của nước mắm. Các tác giả Nguyễn an Cư và Vialard Goudou (1953) ghi nhận tỷ lệ tối đa n-butyric acid / acetic acid của nước mắm Việt là 1 : 1  (nampla-Thái là 1: 3.3. Nước mắm ngon nhất có tỷ lệ này  là 1: 20 (?)

Lượng VFA tổng cộng của nước chấm (mắm?) Hong Kong và Tàu chỉ bằng 1/3 nước mắm Việt. Peralta (1996) ghi nhận nước mắm (?) Taiwan có 155 hợp chất dễ bay hơi.

  Butanoic acid, 3-methylbutanoic acid, pentanoic acid và 4-methylpentanoic acid được xem là nhóm tạo vị ‘cheesy note’ trong  nước mắm vì các chất này có ngưỡng mùi rất thấp (theo thứ tự : 3.89 ; 2.45 ; 4.79; và 7..1ppb ở trạng tướng khí).

   Ngoài các VFA,nhiều hợp chất ketones cũng có thể góp phần tạo vị cheesy (cả mùi).

Nước mắm Việt Nam có một ‘profile” về các acid dễ bay hơi hơn các nampla và shottsuru (Nhật) : acid acetic là thành phần cao nhất trong nước mắm Việt..

C- Nốt vị ‘thịt’ (meaty notes):

 Nốt này phức tạp hơn hai nốt trên và vẫn còn đang được nghiên cứu. Các nghiên cứu sơ khởi (1975) cho rằng: Nốt  vị ‘thịt” có thể do phản ứng oxy hóa một hợp chất (?) có thể ly trích hoàn toàn từ nước mắm bằng isopropanol.

  • Trong phần chiết xuất trung tính (neutral fraction) có các gamma-butyrolactone, gamma-caprolactone và 4-hydroxyvaleric acid lactone: hai lactone gamma có mùi ngọt nhẹ và bơ, trong khi lactone hydroxy valeric có mùi nồng (pungent). Trong phần chiết xuất trung tính còn có hợp chất 2,3 butanedion, chất này có thể do các vi khuẩn Bacillus cereus, B. licheniformisvà B. subtilis tạo ra.
  • Các hợp chất chứa Nitrogen (pyrazin, pyridin, pyrimidin, amines và nitriles) có mùi cháy và mùi loại amine, khi phản ứng với các aldehyde lại tạo nốt thịt.
  • Các hợp chất Sulfur trong nước mắm như dimethyl disulfide và dimethyl trisulfide có các ngưởng 0.427 và 1.66 ppb (trạng tướng hơi) có thể tạo các mùi ‘khó ngửi=unpleasant) cho nước mắm.
  • Thêm vào với các hợp chất sulfur, các aldehydes cũng có ảnh hưởng trên ‘vị tổng hợp’ của nước mắm.
  • Glutamic acid có vai trò rất quan trọng trong việc tạo hương vị nước mắm.

           Bảng các hương ‘đặc trưng’ của các acid amin trong nước mắm (Saisithi)

   Vị của Nước mắm được xem là do sự pha trộn tổng hợp của cả hai loại acid béo dễ bay hơi và không bay hơi, thêm vào đó lá một số phản ứng sinh-hóa..Trong vị của nước mắm còn có các hợp chất, gốc protein, tạo ra do sự phân cắt dưới tác động của vi khuẩn và men.

   Sanceda, khi so sánh vị của nampla (Thái), nước mắm Việt và shottsuru (Nhật), theo cảm nhận chủ quan, cho rằng:

  • Shottsuru có mùi cá tuy nhẹ, mùi fromage và  mỡ thiu (rancid) kèm theo mùi ngọt nhẹ và hơi cháy khét..
  • Nampla , mùi vị tương tự shottsuru tuy nặng hơn và gây phấn kích hơn.
  • Nước mắm Việt có mùi ‘cháy’ và đặc biệt là hương của cá hun khói?

   J. Park & Takehiko Watanabe  (Chemistry 8-2002)  ghi nhận được 36 hợp chất, trong đó có 11 hợp chất mà họ cho là tạo vị của Nước mắm Phú Quốc Việt Nam, thượng hạng (20g/100ml Nitrogen) gồm glutamic và aspartic acid, threonine, alanine, valine, histidine, proline, tyrosine, cysteine, methionine và pyroglutamic acid, trong đó pyroglutamic acid và alanine là quan trọng nhất..

                                       Bàng  Thành phần hóa học của nước mắm

  • Men và nước mắm chế tạo nhanh?

   Đa số các phản ứng thủy phân trong quá trình chế tạo nước mắm là do các hoạt động ‘tự phân giải’ (autolytic)  tạo ra do các enzym có sẵn  trong cá.

    Các enzym chính tạo các phản ứng ‘tự phân giải gồm trypsin và chymotrypsin cùng vài enzym tiêu hóa khác.

  Gildburg (1994) tìm được một enzym ‘giống như trypsin’ trong nội tạng cá và trong nước mắm patis (Phi): hoạt tính của enzym này tăng cao trong tháng đầu khi lên men và sau đó giảm rất nhanh: sự giảm hoạt tính này là do tác động của sự tích tụ các chất sau cùng được tạo ra (end products) như amino acid và peptide nhỏ, các chất ức chế trong máu cá và các chất tạo ra do vi khuẩn..

   Cathepsin A và D là những enzym có tác động thuỷ phân protein của cá  trong việc lên men patis (Phi) cùng với trypsin và chymotrypsin, tuy nhiên Cathepsin B và  D lại ít có hiệu lực trên sự phân hủy protein. pH của nước mắm giảm tử trung hòa (pH=7) xuống  acid (pH=5) trong quá trình lên men..Trypsin và  chymotrypsin là những alkaline proteinase vẫn  hoạt động trong môi trường trung tính; còn các cathepsins cần môi trường acid.

  Trong giai đoạn đầu của tiến trình lên men nước mắm, vai trò phân giải protein, của các trypsin và chymotrypsin là chính, nhưng sau đó, khi pH giảm xuống (môi trường thành acid), cathepsins trở thành men chính và sau đó giảm hoạt động khi các phân tử protein trong cá dần dần bị phân hủy hết.

  Nước mắm truyền thống cần thời gian để phân hủy cá, tạo ra các mùi vị đặc trưng.

Các Nhà nghiên cứu đã tìm các phương thức để làm tăng tiến trình lên men, rút ngắn thời gian ‘ủ-chượp’ :

  • Xay hoặc nghiền vụn cá trước khi ủ , sau đó quậy đảo nhiều lần (Ngô Bá Thành- VN, 1953; Embisan,1957).
  • Tăng nhiệt độ khi ủ-chượp (43 độ C) và giảm nồng độ muối: giúp làm Patis (Phi) nhanh hơn. Theo Mesnard thì nhiệt độ tối ưu để lên men nước mắm là từ 35 đến 45 độ C.
  • Dùng các enzym thiên nhiên và các acids: các nghiên cứu đã tìm hiểu về tác động của bromelain, ficin và papain trong việc giúp làm nhanh chế tạo nước mắm. Bromelain (từ dứa) có tác động tốt nhất, hơm papain (nhựa đu đủ) và ficin (từ trái vả).
  • Dùng các enzym loại  tác nhân tăng tốc (accelerating agents) .Choi (1999) và Kim (1999)  dùng các enzyme phân giải protein (protease từ nấm mốc, pronase, trypsin, chymotrypsine , protease từ cá mực; dùng cá mallotus villosus, và cả cá cơm, đặc biệt là dùng gan-tụy của cá mực để làm tác nhân lên men.. Nước mắm lên men từ gan-tụy cá mực được xem là khá’ ngon’ không kém các thành phẩm thương mại tại Philippines.
  • Thành phần protein trong nước mắm thay đổi tùy theo enzyme sử dụng:

– Nướcmắm dùng thêm enzyme từ gan-tụy cá mực  có lượng glutamic acid cao.

– Nhóm enzyme theo thử nghiệm của Choi (xem trên) cho nước mắm nhiều leucine và alanine.

      – Histidine  và Lysine cũng được Sauceda thử dùng như tác nhân tăng tốc:

              – Lysine  không có ảnh hưởng tạo hương nhưng lại gây đổi vị nước mắm.

              – Histidine rút ngắn thời gian lên men đến 4 tháng, và không làm tăng histamin.

   Một nhóm tác giả Việt Nam (Nguyễn Đỗ Quỳnh Anh, Lê thị Nga..) và Nam Hàn Myoungjin Kim, Sangjun Uk..) (Food Science & Nutrition June-2020) đã thử dùng vi khuẩn marinococcus halotolerans, phân lập từ hồ nước mặn tại Việt Nam, làm chủng ‘khởi động lên men chế tạo nước mắm (công nghiệp), từ cơ chất cá cơm.. với kết quả là nước mắm làm ra đạt các tiêu chuẩn kỹ thuật VN có thể được.. chấp nhận?

Tóm lược của các nhà chuyên môn:

  “ Hoạt động của vi sinh vật và enzym phân hủy protein trong cá trong quá trình lên men nước mắm đã tạo ra hương và vị của nước mắm. Trong nước mắm truyền thống Việt Nam, chỉ ướp cá và muối, việc lên men được để theo tiến trình tự nhiên đòi hỏi thời gian.

   Việc tạo ra các phân tử peptid nhỏ và các acid amin tự do, làm cho pH xuống thấp (~5.0 đến 6.0), điều kiện này có tác động cộng hưởng với muối để kiểm soát và điều hòa các loại vi khuẩn khác nhau trong thời gian lên men. 

   Nói chung: cá, muối và tỷ lệ pha trộn của chúng, cộng thêm mức độ oxygen, và một số yếu tố phụ khác, có các ảnh hưởng quyết định  phẩm chất của nước mắm.

Ba yếu tố chính, phối hợp cùng nhau, tạo ra mùi hương của nước mắm là các ‘nốt’ ammoniacal, cheesy và meaty. 

Nốt ammoniacal là do các ammonia, amines và trimethylamine tạo ra, các vi khuẩn không có vai trò gì trong nốt này. 

   Nốt cheesy là do tác động của các vi khuẩn, làm ra các phân tử acid béo dễ bay hơi, có trọng lượng phân tử thấp, khi vi khuẩn tác động trên acid-amin trong cá. 

   Nốt meaty là do từ các phản ứng oxy-hóa. Trong nước mắm có các Bacillus và Staphylococcus, là các vi khuẩn tạo nhiều acid béo dễ bay hơi. Glutamic acid tạo mùi meaty và vị unami cho nước mắm..”

Chuyên gia Nước Mắm Vũ Thế Thành nhận định về “hương nước mắm” :

.. nhưng hương thì khác: hương cần thời gian ủ chượp khá lâu, một năm hoặc hơn, để vi khuẩn kỵ khí phân giải chất béo và protein thành các chất dễ bay hơi để tạo ra mùi hương đặc trưng của nước mắm, và vị nước mắm cũng ‘đậm lại’, cái mà người ta gọi là ..’hậu vị (after-taste ) của nước mắm”.

   Theo Ông thì : Có thể ép đạm, nhưng không thể ép hương”(ép đạm hay làm tăng độ đạm có thể dùng các phương pháp công nghiệp, ghi trên).

Ông Thành cho biết thêm nước mắm công nghiệp có thể :

  • tạo Vị bằng thêm bột ngọt (MonoSodium Glutamate=MSG), chất tạo vị tổng hợp..
  • tạo màu  bằng màu nhân tạo caramel, carmine, brown HT.
  • thêm hương  nhân tạo..
  • thêm chất bảo quản như benzoate, sorbate , chất ngọt hóa học như aspartame, acesulfam K..

                                                                         Trần Minh Quân

      (xin mời đọc bài sau cùng của loạt bài Nước mắm : Nước Mắm trên thế giới )

Cảm ơn Mr. TL chuyển.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s