Please use this identifier to cite or link to this item: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/12740
Title: Properties and Changes during Fermentation of Salted Shrimp Paste as Affected by Quality of Row Material and Selected Halophilic Bacteria
Authors: Soottawat Benjakul
Jaksuma Pongsetkul
Faculty of Agro-Industry (Food Technology)
คณะอุตสาหกรรมเกษตร ภาควิชาเทคโนโลยีอาหาร
Keywords: Bacillus (Bacteria)
Issue Date: 2018
Publisher: Prince of Songkla University
Abstract: Eleven commercial Kapi, obtained from various places of Thailand, were characterized. The samples had varying compositions, but protein constituted as the major component (29.44-53.27%, dry weight basis). Salt content and Aw of all samples were in the range of 22.77-35.47% and 0.695-0.774, respectively. Various formal nitrogen contents (11.96-22.87 mg N/g sample) and degree of hydrolysis (DH) (12.68-20.76%) suggested the varying cleavage of peptides among the samples. The samples had different colors with different total carotenoid contents (0.54-1.97 mg/g sample). Amino acid composition and volatile compounds were also varied. Glu/Gln and pyrazine derivatives were dominant in all samples. Moreover, all samples also possesses antioxidative activities. Thus, Kapi could be a good source of protein and served as the nutritious condiment. When small shrimp Acetes vulgaris and Macrobrachium lanchesteri, used as alternative sources for Kapi production, were characterized, both shrimp mainly contained serine proteases, which were strongly inhibited by PMSF and SBTI. Maximal proteolytic activity of A. vulgaris and M. lanchesteri was found at pH 7, 60°C and pH 8, 60°C, respectively. Activity of both proteases decreased with increasing NaCl concentration (0-30%). During Kapi production, protease, trypsin and chymotrypsin activities were detectable throughout all processes. Activities were decreased when salting was implemented but continuously increased with increasing fermentation time. Those changes coincided with increasing TCA-soluble peptide content and disappearance of myosin heavy chain and actin. Those proteases more likely involved in proteolysis of shrimp during Kapi production. Post-mortem storage time of both shrimp prior to salting affected the quality of resulting Kapi. Both shrimp underwent deterioration when stored at room temperature (28-30°C) as indicated by the increases in pH, total volatile base (TVB),trimethylamine (TMA) contents, thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and total viable count (TVC). Resulting Kapi became darker and had higher intensity of volatiles and antioxidative activities when shrimp used as raw material were stored for a longer time. However, odor- and overall-likeness scores of Kapi were decreased when unfresh shrimp (more than 6 h and 12 h of post-mortem storage time for A. vulgaris and M. lanchesteri, respectively) were used. Quality of Kapi produced from A. vulgaris (KA) and M. lanchesteri (KM) were comparatively examined. Both samples had different chemical compositions, physical and sensory properties. KM had the higher protein content but lower fat content, compared with KA (p<0.05). However, KA showed the higher DH, peroxide value (PV), TBARS value as well as browning intensity (A420), compared with KM. This indicated the higher protein degradation, Maillard reaction as well as lipid oxidation occurred in KA. The higher antioxidative activities were also found in KA sample (p < 0.05). Overall, A. vulgaris showed higher potential as an alternative raw material for Kapi production, in comparison with M. lanchesteri. Chemical and microbiological changes of shrimp A. vulgaris during Kapi production including salting, drying and fermentation were monitored. The pH decreased within the first 10 days of fermentation and continuously increased as fermentation progressed. Color of Kapi turned to be browner or darker as fermentation time increased (p < 0.05). Several changes of Kapi components took place throughout all processes but mainly occurred during fermentation period. Those included degradation of proteins and adenosine triphosphate (ATP), lipid oxidation as well as the formation of volatiles. Those changes played a role in the characteristic of resulting Kapi, especially taste or flavor. A. vulgaris containing 4.21% lipid (dry weight basis), which mainly comprised triacylglycerol (TAG) (28.03%) and sterol (ST) (24.03%). Both TAG and ST gradually decreased during Kapi production, while free fatty acid (FFA) increased and became dominant in the final product (49.29%). TAG and FFA fractions mainly consisted of saturated and monounsaturated fatty acids. Polyunsaturated fatty acids (PUFAs), especially eicosapentaenoic acid (EPA) (C20:5(n-3)) and docosahexaenoic acid (DHA) (C22:6(n-3)), were accumulated in phosphatidylethanolamine (PE) and phosphatidylcholine (PC) fractions. During Kapi production, lipolysis and lipid oxidation occurred throughout all processes as evidenced by increases in PV, TBARS value and FFA content. Those changes might partially contribute to the Kapi characteristics, especially flavor. Bacillus spp. K-C3, isolated from commercial Kapi, was characterized for its growth and production of extracellular enzymes including protease, lipase and chitinase. The maximal growth and enzyme secretion of this strain were obtained at pH 6-8, 25-35°C in the presence of 10% NaCl. Kapi inoculated with Bacillus spp. K-C3 at the level of 102-106 CFU/g dry weight sample were characterized throughout the processes, compared with naturally fermented Kapi. Based on polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) result, Bacillus spp. K- C3 bands were detected in all steps of Kapi production, indicating that this strain could survive throughout the entire process. All inoculated samples exhibited the higher proteolytic, lipolytic and chitinolytic activities, corresponding well with the higher TCA-soluble peptide, DH and FFA content of the final products, compared to the control. The greater rate of fermentation in the inoculated samples directly affected characteristics of Kapi including the brown color development, lipid oxidations, antioxidative activities as well as formation of volatiles. Therefore, inoculation of shrimp A. vulgaris with Bacillus spp. K-C3 seemed to be the potential means to accelerate the fermentation and yielded Kapi with the preferable characteristics.
Abstract(Thai): จากการตรวจวิเคราะห์ตัวอย่างกะปิทางการค้าทั่วประเทศไทย จํานวน 11 ตัวอย่าง พบว่ากะปิมีองค์ประกอบทางเคมีแตกต่างกัน โดยมีโปรตีนเป็นองค์ประกอบหลัก (ร้อยละ 29.44- 53.27 คิดบนฐานน้ําหนักแห้ง) ปริมาณเกลือและค่าวอเตอร์แอคติวิตี้ของกะปิอยู่ในช่วงร้อยละ 22.77-35,47 และ 0.695-0.774 ตามลําดับ ปริมาณฟอร์มอล ไนโตรเจน (11.96-22.87 มิลลิกรัม ไนโตรเจน/กรัมตัวอย่าง) และระดับการไฮโดรไลซิส (ร้อยละ 12.68-20.76) ที่แตกต่างกันแสดงให้ เห็นถึงการย่อยสลายของสายเปปไทด์ที่แตกต่างกันของตัวอย่าง กะปิมีสีและปริมาณแคโรทีนอยด์ ทั้งหมด (0.54-1.97 มิลลิกรัม /กรัมตัวอย่าง) แตกต่างกัน รวมทั้งมีองค์ประกอบกรดอะมิโนและ สารระเหยได้แตกต่างกัน โดยมีกรดอะมิโนกลูตามิก/กลูตามีนและอนุพันธ์ไพราซีนเป็น องค์ประกอบหลักที่พบในทุกตัวอย่าง นอกจากนี้กะปิทุกตัวอย่างมีกิจกรรมการด้านออกซิเดชัน ดังนั้น กะปิจึงจัดเป็นเครื่องปรุงที่อุดมไปด้วยโปรตีนและคุณค่าทางโภชนาการ เมื่อศึกษาเปรียบเทียบกุ้งเคย 2 สายพันธุ์คือ Acetes vulgaris และ Macrobrachium lanchesteri เพื่อนํามาใช้เป็นวัตถุดิบทางเลือกสําหรับผลิตกะปิ พบว่ากุ้งทั้ง 2 สายพันธุ์ประกอบด้วย เอนไซม์กลุ่มซีรินโปรติเอสเป็นหลักและถูกยับยั้งด้วย PMSF และ SBTI เอนไซม์โปรตีเอสของ กุ้ง 4. vulgaris และ M. lanchesteri มีกิจกรรมสูงสุดที่พีเอช 7 อุณหภูมิ 60°ซ และพีเอช 8 อุณหภูมิ 60°ซ ตามลําดับ เอนไซม์โปรตีเอสจากกุ้งทั้ง 2 สายพันธุ์มีกิจกรรมลดลงเมื่อความเข้มข้นของเกลือ เพิ่มสูงขึ้น (ร้อยละ 0-30) กิจกรรมของเอนไซม์โปรตีเอส ทริปซิน และไคโมทริปซินสามารถตรวจ พบตลอดกระบวนการผลิตกะปิ กิจกรรมเหล่านี้ลดลงในขั้นตอนการหมักเกลือ แต่เพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อระยะเวลาการหมักเพิ่มสูงขึ้น การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของปริมาณเปป ไทด์ที่ละลายในกรดไตรคลอโรแอซิติกและการจางหายของแถบโปรตีนไมโอซินและแอคติน เอนไซม์โปรตีเอสเหล่านี้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการย่อยสลายโปรตีนของกุ้งระหว่างการผลิตกะปิ ระยะเวลาการเก็บรักษาหลังการตายของกุ้งก่อนนํากุ้งมาหมักเกลือมีผลต่อคุณภาพ กะปิ กุ้งทั้ง 2 สายพันธุ์เกิดการเสื่อมเสียเมื่อวางทิ้งไว้ที่อุณหภูมิห้อง (28-30°ซ) บ่งชี้ได้จากการ เพิ่มขึ้นของค่าพีเอช ปริมาณด่างระเหยได้ทั้งหมด ปริมาณ ไตรเมทิลเอมีน ปริมาณ TBARS และปริมาณจุลินทรีย์ทั้งหมด กะปิมีสีคล้ํามากขึ้น รวมทั้งมีปริมาณสารระเหยได้และกิจกรรมการด้าน ออกซิเดชันเพิ่มสูงขึ้นเมื่อกุ้งที่ใช้เป็นวัตถุดิบมีระยะเวลาการเก็บรักษาหลังการตายสูงขึ้น อย่างไรก็ ตาม คะแนนด้านกลิ่นและความชอบรวมของกะปิลดลงเมื่อใช้กุ้งไม่สดเป็นวัตถุดิบ (เมื่อระยะเวลา การเก็บรักษาหลังการตายของกุ้ง 4. vulgaris และ M. Janchester มากกว่า 6 และ 12 ชั่วโมง ตามลําดับ) จากการเปรียบเทียบคุณภาพของกะปิที่ผลิตจากกุ้ง 4. vulgaris (KA) และ M. lanchesteri (KM) พบว่ากะปิทั้งสองตัวอย่างมีองค์ประกอบทางเคมี กายภาพและคุณสมบัติทาง ประสาทสัมผัสแตกต่างกัน กะปิ KM มีปริมาณโปรตีนสูงกว่า ในขณะที่มีปริมาณไขมันต่ํากว่าเมื่อ เปรียบเทียบกับกะปิ KA อย่างไรก็ตาม กะปิ KA มีระดับการย่อยสลาย ปริมาณเพอร์ออกไซด์ ปริมาณ TBARS และการเกิดสีน้ําตาลสูงกว่ากะปิ KM ซึ่งบ่งชี้ถึงการย่อยสลายโปรตีน การเกิด ปฏิกิริยาเมลลาร์ดและการเกิดออกซิเดชันของไขมันที่สูงกว่าของตัวอย่างกะปิ KA นอกจากนี้ กิจกรรมการด้านออกซิเดชันในตัวอย่างดังกล่าวมีค่าสูงกว่าเช่นกัน ดังนั้น กุ้ง 4. vulgaris มีศักยภาพ ในการใช้เป็นวัตถุดิบทางเลือกสําหรับการผลิตกะปิสูงกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับกุ้ง M. Ianchesteri จากการศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและจุลินทรีย์ของกุ้ง 4. vulgaris ระหว่าง การผลิตกะปิ ประกอบด้วยขั้นตอนการหมักเกลือ การตากแดด และการหมัก พบว่าพีเอชของกุ้งสด มีค่าลดลงจนถึงวันที่ 10 ของการหมัก และเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่อระยะเวลาการหมักเพิ่มขึ้น สีของกะปิเปลี่ยนเป็นสีนํ้าตาลหรือคล้ํามากขึ้นเมื่อระยะเวลาการหมักเพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลง องค์ประกอบอื่น ๆ เกิดขึ้นตลอดกระบวนการผลิตกะปิ ซึ่งส่วนใหญ่เกิดในขั้นตอนการหมักเป็น หลัก ประกอบด้วย การย่อยสลายโปรตีนและสารประกอบอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต การเกิด ออกซิเดชันของไขมัน และการผลิตสารระเหยได้ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวมีผลต่อคุณลักษณะ สุดท้ายของกะปิ โดยเฉพาะด้านรสชาติและกลิ่นรส กุ้ง 4. vulgaris มีปริมาณน้ํามันร้อยละ 4.21 คิดบนฐานน้ําหนักแห้ง น้ํามันดังกล่าว ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไตรเอซิลกลีเซอรอล (ร้อยละ 28.03) และสเตอรอล (ร้อยละ 24.03) องค์ประกอบดังกล่าวมีปริมาณลดลงตลอดกระบวนการผลิตกะปิ ในขณะที่ปริมาณกรดไขมันอิสระ เพิ่มสูงขึ้นและกลายเป็นองค์ประกอบหลักในผลิตภัณฑ์กะปิ (ร้อยละ 49.29) ไตรเอซิลกลีเซอร์รอลและกรดไขมันอิสระประกอบด้วยกรดไขมันชนิดอิ่มตัวและกรดไขมันชนิด ไม่อิ่มตัวที่มีพันธะคู่ 1 พันธะเป็นกรดไขมันหลัก กรดไขมันชนิดไม่อิ่มตัวที่มีพันธะคู่หลายพันธะ โดยเฉพาะกรดอีโคซะเพนตะอีโนอิก (C20:5 (1-3)) และกรดโดโคซะเฮกซะอีโนอิก (C22:6(n-3)) พบมากในฟอสฟาติดิลเอตทาโนลามีนและฟอสฟาติดิลโคลีน การย่อยสลายไขมันและการเกิด ออกซิเดชันของไขมันเกิดขึ้นตลอดกระบวนการผลิตกะปิ บ่งชี้ได้จากการเพิ่มสูงขึ้นของปริมาณเพอร์ออกไซด์ ปริมาณ TBARS และปริมาณกรดไขมันอิสระ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวมีผลต่อ คุณลักษณะของกะปิ โดยเฉพาะด้านกลิ่นรส จากการศึกษาคุณลักษณะเชื้อ Bacillus spp. K-C3 ที่คัดแยกจากกะปิทางการค้า พบว่า การเจริญเติบโตและการผลิตเอนไซม์ที่หลั่งออกมานอกเซลล์ประกอบด้วยเอนไซม์โปรตีเอส ไลเปส และ ไคติเนสเกิดขึ้นสูงสุดที่พีเอช 6-8 อุณหภูมิ 25-35°ซ ในสภาวะที่มีเกลือร้อยละ 10 เมื่อศึกษาเปรียบเทียบคุณลักษณะของกะปิที่เติม . | Bacillus spp. K-C3 ที่ระดับ 10 -10 CFU/กรัม ตัวอย่าง (คิดบนฐานน้ําหนักแห้ง) กับกะปิชุดควบคุม (ไม่มีการเติมหัวเชื้อ) จากการตรวจติดตาม ด้วยเทคนิคพีซีอาร์-ดีจีจีอี พบว่าเชื้อ Bacillus spp. K-C3 สามารถตรวจพบได้ทุกขั้นตอนตลอด กระบวนการผลิตกะปิ กะปิที่มีการเติมหัวเชื้อมีกิจกรรมการย่อยสลายโปรตีน ไขมัน และไคตินสูง กว่า สอดคล้องกับปริมาณเปปไทด์ที่ละลายในกรดไตรคลอโรแอซิติก ระดับการไฮโดรไลซิส และ ปริมาณกรดไขมันอิสระที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับกะปิชุดควบคุม อัตราการหมักที่สูงกว่าในตัวอย่าง กะปิที่มีการเติมหัวเชื้อส่งผลโดยตรงต่อคุณลักษณะของกะปิ ซึ่งประกอบด้วยการเกิดสีน้ําตาล การเกิดออกซิเดชันของไขมัน กิจกรรมการด้านออกซิเดชัน และการสร้างสารระเหยได้ ดังนั้น การเติมเชื้อ Bacillus spp. K-C3 ลงในกุ้ง 4. vulgaris ระหว่างการผลิตกะปิมีผลทําให้ระยะเวลาการ หมักลดลงและสามารถปรับปรุงคุณภาพกะปิ
Description: Thesis (Ph.D., Food Science and Technology)--Prince of Songkla University, 2018
URI: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/12740
Appears in Collections:850 Thesis

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
424915.pdf6.12 MBAdobe PDFView/Open


Items in PSU Knowledge Bank are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.