Bát nước mắm nguyên chất đặt giữa mâm cơm từ lâu đã là nét quen thuộc của nhiều gia đình Việt. Nhiều bà nội trợ truyền tai nhau rằng nước mắm ủ chượp tự nhiên rất bổ dưỡng vì chứa nhiều đạm cá phân giải, nhưng không phải ai cũng biết rõ loại gia vị này thực sự cung cấp những chất gì cho cơ thể.
Trả lời thẳng cho thắc mắc này: quá trình lên men cá tạo ra lượng lớn các chuỗi peptide nhỏ cùng hệ acid amin tự do đa dạng [1] [2] [3]. Nổi bật nhất trong số đó là ba loại acid amin chiếm ưu thế gồm acid glutamic, acid aspartic và lysine [2] [4]. Ngoài ra, tùy thuộc vào nguyên liệu và kỹ thuật ủ, dịch mắm còn ghi nhận sự hiện diện hoặc chuyển hóa của nhóm acid amin mạch nhánh (BCAA), histidine, methionine, phenylalanine, cysteine, arginine và proline [1] [5] [3] [6] [7].
Quá trình phân giải thịt cá thành peptide và acid amin tự do
Khi cá được ướp muối và ủ chượp, thịt cá không tự nhiên tan thành nước mà trải qua sự cắt nhỏ sinh học. Trong suốt quá trình cá muối chín dần, lượng peptide (các đoạn đạm ngắn) và acid amin tự do tăng lên từ từ [2]. Chính những hợp chất phân giải này đóng vai trò quyết định đến tính chất cảm quan cũng như hương vị đặc trưng của giọt mắm thành phẩm [2].
Đứng sau sự biến đổi này là hệ thống enzyme phân giải ngoại bào (exoproteinase), cụ thể là hai nhóm enzyme aminopeptidase và carboxypeptidase chịu trách nhiệm chính trong việc cắt đứt chuỗi đạm cá để tạo ra các acid amin tự do [2]. Các enzyme có hoạt tính protease và aminotransferase từ vi khuẩn cũng góp phần thúc đẩy quá trình phân cắt đạm và chuyển hóa chất diễn ra mạnh mẽ hơn [1].
Riêng với vị ngọt hậu đặc trưng (vị umami), hai enzyme quan trọng là gamma-glutamyltranspeptidase và glutaminase đóng vai trò xúc tác quá trình thủy phân các hợp chất gamma-glutamyl để giải phóng ra acid glutamic tự do [2]. Các enzyme này phân bố rộng rãi ở nhiều chủng vi sinh vật như Micrococcus luteus, Lactobacillus rhamnosus và các loài thuộc chi Bacillus [2]. Trong khi đó, acid aspartic được tổng hợp từ oxaloacetate (một chất trung gian của chu trình TCA) thông qua phản ứng chuyển nhóm amin với L-glutamate dưới sự trợ giúp của enzyme aspartate aminotransferase [2].
Hệ vi sinh vật và các con đường chuyển hóa trong thùng ủ
Quá trình lên men nước mắm truyền thống thường diễn ra trong môi trường mở, nơi tồn tại rất nhiều vi sinh vật tự nhiên chưa thể nuôi cấy hết trong phòng thí nghiệm [8]. Một nghiên cứu công bố năm 2022 phân tích hệ gen và protein vi sinh vật trong nước mắm truyền thống đã thu thập được 268.885 đoạn trình tự lắp ráp (contigs) và 803.578 khung đọc mở (ORF), qua đó chú giải được 39.899 gen hoạt động trong suốt quá trình lên men [8].
Kết quả phân tích chức năng cho thấy quá trình trao đổi chất là nhóm chức năng liên quan trực tiếp nhất đến việc hình thành hương vị nước mắm truyền thống [8]. Trong đó, các nhóm chức năng liên quan đến chuyển hóa acid amin và chuyển hóa carbohydrate có xu hướng tăng lên rõ rệt, chiếm tỷ lệ phong phú tương đối trung bình lần lượt là 6,68% và 13,70% [8]. Ở giai đoạn đầu mới ủ, hầu hết các gen tập trung vào chuyển hóa carbohydrate, acid amin và năng lượng; khi quá trình lên men tiến triển sâu hơn, chuyển hóa acid amin, carbohydrate và nucleotide dần chiếm ưu thế chủ đạo [8].
Đáng chú ý, tỷ lệ các gen liên quan đến sinh vật gây bệnh ở người có xu hướng giảm dần theo thời gian ủ [8]. Nguyên nhân được giải thích là do ở giai đoạn lên men muộn, sự phát triển mạnh của các vi sinh vật chịu mặn đã ức chế sự sinh trưởng của nhóm vi sinh vật gây hư hỏng trong hệ thống [8].
Các nghiên cứu xác định thành phần acid amin trong nước mắm
Nhiều công trình khoa học ở các giai đoạn khác nhau đã đi sâu định lượng từng nhóm peptide và acid amin cụ thể sinh ra trong dịch mắm. Một nghiên cứu công bố năm 2007 trên nước mắm cá cơm Thái Lan đã thử nghiệm rút ngắn thời gian ủ bằng cách thủy phân cá với 0,25% enzyme Alcalase ở 60 độ C trong 2 giờ, tiếp bằng 0,5% enzyme Flavourzyme ở 50 độ C trong 4 giờ, sau đó trộn 25% muối biển và ủ ở 35 độ C trong 4 tháng cùng các chủng vi khuẩn khởi động [4]. Kết quả sau 4 tháng cho thấy mẫu cấy chủng Staphylococcus sp. SK1-1-5 đạt hàm lượng đạm alpha-amino cao nhất là 733,37 ± 13,89 mM, vượt qua mức 682,67 ± 3,33 mM của mẫu đối chứng không cấy khuẩn [4]. Hồ sơ acid amin của mẫu ủ 4 tháng này tương đồng với sản phẩm thương mại ủ 12 tháng, trong đó acid glutamic, acid aspartic và lysine là ba acid amin chiếm ưu thế nhất [4]. Ngoài ra, chủng Virgibacillus sp. SK33 còn giúp giảm 50% hàm lượng histamine so với mẫu đối chứng [4].
Một nghiên cứu khác công bố năm 2019 sử dụng kỹ thuật sắc ký lỏng hiệu năng siêu cao ghép nối khối phổ (UHPLC-Q/TOF-MS) kết hợp giá trị hoạt tính vị (TAV) để đánh giá nước mắm lên men tự nhiên [3]. Từ 22.816 tín hiệu ion chất chuyển hóa trích xuất được, các nhà khoa học đã xác định 46 chất chuyển hóa đóng vai trò là thành phần hóa học chủ chốt của nước mắm, bao gồm các acid amin, peptide nhỏ, acid hữu cơ, amin, carbohydrate và acid nucleic [3]. Kết quả định lượng tuyệt đối khẳng định acid aspartic và acid glutamic có ảnh hưởng quan trọng đến vị umami, đồng thời ghi nhận sự biến đổi rõ nét trong con đường chuyển hóa arginine và proline [3].
Đến năm 2021, một nghiên cứu khảo sát dịch lên men nước mắm sau 6 tháng có bổ sung chủng vi khuẩn Marinococcus halotolerans SPQ tiếp tục xác nhận acid aspartic, acid glutamic và lysine là những acid amin chiếm tỷ trọng lớn nhất [2]. Trong dịch mắm có cấy chủng vi khuẩn này, hai acid amin tạo vị umami quan trọng là acid aspartic và acid glutamic đã tăng tương ứng 23,5% và 35,1% [2]. Các acid amin tự do này vừa trực tiếp tạo vị, vừa đóng vai trò là tiền chất để hình thành nên các hợp chất hương vị cho nước mắm [2].
Ảnh hưởng của phương pháp ủ và nhiệt độ đến các acid amin thiết yếu
Không chỉ dừng lại ở ba loại acid amin phổ biến kể trên, kỹ thuật lên men hiện đại còn giúp làm giàu thêm nhiều nhóm acid amin thiết yếu và bán thiết yếu khác. Một nghiên cứu năm 2023 so sánh ba phương pháp lên men nhanh gồm: lên men với nấm mốc koji (YQ), lên men giữ nhiệt với koji (BWQ) và lên men giữ nhiệt với enzyme (BWE) [6]. Các nhà nghiên cứu tìm thấy tổng lượng acid amin tự do và acid béo tự do ở hai nhóm giữ nhiệt BWQ và BWE cao hơn đáng kể so với nhóm YQ, với lần lượt 51, 47 và 45 chất chuyển hóa khác biệt đóng vai trò thành phần trọng yếu ở từng nhóm [6]. Đặc biệt, các chất chuyển hóa đặc trưng trong cả ba mẫu này liên quan mật thiết đến quá trình chuyển hóa histidine, cysteine và methionine, bên cạnh sự tham gia tích cực của 5 chi vi khuẩn giúp tạo hương [6].
Năm 2024, một thử nghiệm đồng lên men nước mắm ít muối bằng 3 chủng vi khuẩn chọn lọc có hoạt tính protease và aminotransferase cao đã mang lại kết quả rõ rệt về mặt dinh dưỡng [1]. Nhóm đồng lên men không chỉ có nồng độ đạm acid amin và các peptide hòa tan trong acid trichloroacetic (TCA) cao hơn, mà còn tăng đáng kể hàm lượng các acid amin mạch nhánh (BCAA) cùng acid béo mạch nhánh (BCFA) [1]. Các hợp chất BCFA, ester mạch nhánh và pyrazine được xác định là thành phần tạo hương vị chủ chốt giúp mẫu mắm ít muối này giữ được vị đậm đà [1].
Cũng trong năm 2024, hai nghiên cứu khác làm rõ thêm vai trò của nhiệt độ và nguyên liệu phụ phẩm. Nghiên cứu ủ nước mắm từ trứng cá đù vàng lớn ở các mức nhiệt 25 độ C, 32 độ C và 40 độ C chỉ ra rằng mức 40 độ C là nhiệt độ lên men lý tưởng nhất [5]. Ở 40 độ C, hàm lượng acid tổng, đạm acid amin, tổng đạm hòa tan và chất khô hòa tan không muối đều cao hơn, trong khi tổng đạm bay hơi (chỉ số phản ánh sự biến chất) lại thấp hơn so với mức 25 độ C và 32 độ C [5]. Phân tích chất chuyển hóa ở 40 độ C ghi nhận sự gia tăng dồi dào của L-Citrulline, L-Aspartic acid, L-Cysteine, L-Arginine và hợp chất chống oxy hóa Glutathione [5]. Trong khi đó, một nghiên cứu lên men nhanh không muối từ khung xương cá da trơn trong 3 ngày với hỗn hợp vi sinh vật (Lactiplantibacillus plantarum, Pichia fermentans, Staphylococcus saprophyticus) đã xác định được 934 chất chuyển hóa, trong đó có 377 chất biến đổi quan trọng bao gồm peptide và acid amin [7]. Dù tổng lượng acid amin giảm xuống nhưng nhóm acid amin tạo vị umami lại tăng lên, và các chất liên quan đến chuyển hóa phenylalanine cùng arginine gắn liền mật thiết với thời gian lên men [7].
Lợi ích thực tế và giới hạn của các bằng chứng khoa học
Nhìn tổng thể các dữ liệu khoa học, lợi ích rõ ràng nhất của quá trình lên men nước mắm là chuyển hóa nguồn đạm thô từ cá thành các peptide nhỏ, peptide hòa tan và acid amin tự do dễ hấp thu, tạo nên vị ngọt umami tự nhiên từ acid glutamic và acid aspartic mà không cần phụ gia tổng hợp [1] [2] [3]. Sự xuất hiện của các acid amin thiết yếu như lysine, nhóm BCAA, histidine, methionine, phenylalanine cùng các acid amin như arginine, cysteine, proline làm phong phú thêm giá trị sinh học của dịch mắm [1] [2] [5] [3] [6] [4] [7].
Tuy nhiên, người tiêu dùng cần nhìn nhận rõ giới hạn của các bằng chứng này. Toàn bộ các nghiên cứu nêu trên đều là phân tích hóa sinh, hệ gen và chất chuyển hóa trên mẫu nước mắm trong phòng thí nghiệm hoặc quy mô thử nghiệm quy trình chế biến [1] [5] [3] [6] [4] [7] [8], không phải là thử nghiệm lâm sàng đánh giá tác động sức khỏe trực tiếp trên cơ thể người. Hơn nữa, sản phẩm nước mắm truyền thống vốn phụ thuộc vào thời gian ủ dài và nồng độ muối cao, có thể dẫn đến chất lượng không đồng đều cũng như tiềm ẩn rủi ro sức khỏe nếu tiêu thụ quá nhiều muối [1].
Những hiểu lầm thường gặp về đạm trong nước mắm
Hiểu lầm phổ biến nhất là coi nước mắm như nguồn cung cấp chất đạm chính cho bữa ăn hàng ngày, đặc biệt là dùng nước mắm chan cơm cho trẻ nhỏ ăn thay thịt cá. Dù nước mắm giàu acid glutamic, acid aspartic, lysine và các peptide nhỏ [2] [3] [4], đây vẫn chỉ là một loại gia vị chấm và nêm nếm [5].
Do đặc thù quy trình ủ truyền thống thường cần lượng muối cao (như mức 25% muối biển trong quy trình ủ cá cơm) [1] [4], việc ăn quá nhiều nước mắm để lấy acid amin sẽ khiến cơ thể nạp vào lượng muối vượt ngưỡng an toàn trước khi nhận đủ lượng đạm cần thiết. Mặt khác, trong một số quy trình lên men nhanh không muối hoặc thay đổi chủng vi sinh, tổng lượng acid amin thậm chí có thể giảm xuống để chuyển hóa thành các hợp chất tạo hương như ester và aldehyde [7]. Vì vậy, không thể đánh đồng mọi loại nước mắm đều có hàm lượng dinh dưỡng như nhau.
Ai nên thận trọng khi sử dụng nước mắm
Nhóm đầu tiên cần kiểm soát chặt lượng nước mắm tiêu thụ là người có nguy cơ sức khỏe liên quan đến chế độ ăn mặn, bởi nước mắm truyền thống gắn liền với nồng độ muối cao [1] [4]. Những người mắc bệnh tăng huyết áp, bệnh thận mạn tính, suy tim hoặc đang phải kiêng muối theo chỉ định y khoa cần hết sức lưu ý điều chỉnh lượng nêm nếm mỗi ngày.
Bên cạnh đó, trong quá trình lên men cá tự nhiên có thể sinh ra histamine — một amin sinh học dễ gây phản ứng bất lợi ở người có cơ địa nhạy cảm hoặc dị ứng hải sản (các nhà khoa học đã phải tìm cách dùng chủng vi khuẩn Virgibacillus sp. SK33 để cắt giảm 50% lượng histamine này trong mắm thử nghiệm) [4]. Người có bệnh lý nền mạn tính hoặc đang dùng thuốc điều trị dài ngày nên tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa để được tư vấn định lượng gia vị phù hợp với thể trạng.
Cách sử dụng nước mắm hợp lý trong bữa ăn gia đình
Để tận dụng vị ngon từ các peptide và acid amin tự do như glutamic, aspartic mà vẫn bảo vệ sức khỏe [2] [3], các gia đình nên dùng nước mắm đúng vai trò là gia vị tôn vinh hương vị món ăn. Khi nấu canh hoặc kho xào, bạn nên nêm nước mắm vào giai đoạn cuối lúc món ăn vừa chín tới để giữ trọn các hợp chất hương vị dễ bay hơi cũng như vị ngọt umami tự nhiên [2] [4] [7].
Trong bữa ăn hàng ngày, hãy kết hợp chấm và nêm nước mắm vừa phải cùng đa dạng thực phẩm tươi sống như thịt, cá, trứng, rau xanh và ngũ cốc để cơ thể nhận đủ acid amin thiết yếu mà không bị thừa muối. Nếu có điều kiện lựa chọn, người tiêu dùng có thể ưu tiên các dòng sản phẩm ứng dụng công nghệ đồng lên men giảm muối hoặc kiểm soát tốt hàm lượng histamine để an tâm hơn cho sức khỏe lâu dài [1] [4].
Tóm lại, nước mắm lên men truyền thống là kho tàng chứa nhiều peptide nhỏ và các acid amin tự do quý giá như lysine, acid glutamic, acid aspartic cùng nhiều chất chuyển hóa tạo hương vị đặc sắc [2] [3] [4]. Hiểu đúng bản chất dinh dưỡng và giới hạn độ mặn của nước mắm sẽ giúp bạn sử dụng loại gia vị truyền thống này một cách khoa học, vừa giữ được hồn cốt bữa cơm Việt vừa bảo vệ sức khỏe cả gia đình [1].
