TỔNG QUAN
Tổng quan về sản phẩm nước tăng lực
Nước tăng lực là một thức uống với lượng calo và caffeine mang lại tương đối cao trong số các dòng nước giải khát không cồn Với sự kết hợp của đường, caffeine cùng một số thành phần khác như taurine, chiết xuất thảo mộc, vitamin B , nước tăng lực được xem rằng có khả năng cung cấp năng lượng, cải thiện sự tập trung, tỉnh táo và năng suất làm việc Do đó, nó có thể được xem là sự pha trộn giữa chất tăng lực và chất kích thích.
Nước tăng lực lần đầu xuất hiện ở châu Âu và châu Á từ những năm 1960 Nó được ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng về một thành phần bổ sung qua đường ăn uống giúp làm tăng nguồn năng lượng cho cơ thể (Heckman và cộng sự, 2010) Thời kì của nó bắt đầu từ năm 1962 với dòng sản phẩm Lipovitan D đến từ công ty dược phẩm Taisho (Nhật Bản), đây cũng là một trong những thương hiệu nước tăng lực có tuổi đời lâu nhất cũng như đã chiếm lĩnh thị trường tại Nhật Bản cho đến nay (Taisho Pharmaceutical
Co Ltd., 2009) Sau đó, vào năm 1987, thương hiệu Red Bull được cho ra đời dựa trên sự hợp tác giữa doanh nhân người Áo Dietrich Mateschitz và Chaleo Yoovidhya, chủ sở hữu sản phẩm nước tăng lực Krating Daeng tại Thái Lan Lấy cảm hứng từ Krating Daeng, Dietrich Mateschitz đã thay đổi một vài thành phần sao cho hợp với khẩu vị khách hàng tại phương Tây (Chatterjee và Abraham, 2019) Với sự kết hợp giữa hai công ty, cả Red Bull và Krating Daeng đều đem lại sự thành công vang dội tại các thị trường được nhắm đến. Với sự phổ biến ngày càng tăng của dòng thức uống này, nhiều thương hiệu khác nhau lần lượt ra đời sau đó làm đa dạng hóa các mẫu mã nước tăng lực trên toàn cầu.
2.1.2 Một số thương hiệu nước tăng lực nổi tiếng trên thị trường
Các thương hiệu nước tăng lực đã và đang dần lan rộng trên thị trường nước giải khát Ngày nay, ngay tại thị trường lớn nhất là Mỹ, hơn 100 loại khác nhau của thức uống này đã có mặt cùng sự ra mắt nhiều sản phẩm mới hằng năm từ các doanh nghiệp Những thương hiệu nước tăng lực nổi tiếng và được tiêu thụ rộng rãi trên toàn thế giới đến từ các công ty lớn như Red Bull GmbH, PepsiCo, Monster Energy, Coca-Cola, National Beverage
Riêng tại Việt Nam, bên cạnh nước tăng lực Red Bull hàng Thái Lan (thường được gọi là “bò húc”) là sản phẩm được ưa chuộng và quen thuộc nhất với người tiêu dùng, một số loại nước khác đã và đang xâm chiếm thị trường nước tăng lực Tuy chưa có sản phẩm nào qua mặt được Red Bull tới thời điểm hiện tại nhưng sự ra đời của chúng đã góp phần đa dạng hóa, làm tăng sự lựa chọn theo nhu cầu, sở thích của khách hàng Một số loại nước tăng lực phổ biến tại Việt Nam và thành phần được công bố trên bao bì của chúng được trình bày ở Bảng 2.1.
Bảng 2.1 Giới thiệu một số loại nước tăng lực phổ biến tại thị trường Việt Nam (Nguồn:
Sản Bao bì Thành phần phẩm
Nước, sucrose, citric acid, taurine (1000 mg), choline (50 mg), inositol (50 mg), lysine (50
Red Bull mg), caffeine (80 mg), vitamin B3 (20 mg), vitamin B 5 (5 mg), vitamin B 6 (3 mg), vitamin
B 12 (4 mcg), chất tạo màu, chất tạo hương.
Nước bão hòa CO2, sucrose, glucose, chất điều chỉnh độ acid (acid citric, trinatri citrat), hương trái cây tự nhiên, taurine (0.4 %), chiết xuất nhân sâm (0.03%), L-carnitine L-tartrate
Monster (0.04%), chất bảo quản (acid sorbic, acid benzoic), caffeine (0.03%), chất tạo màu tự nhiên (chiết xuất từ vỏ nho), vitamin (B3, B6,
B 2 , B 12 ), chất tạo ngọt tổng hợp (sucralose), natri clorua, D-glucuronolactone, chiết xuất guarana (0.002%), inositol, maltodextrin.
Nước, đường, chất điều chỉnh độ acid (acid
Number citric, trinatri citrat), taurine, inositol, vitamin
PP, màu thực phẩm tartrazin, sunset yellow,
One chất tạo ngọt tổng hợp aspartame, hương tổng hợp dùng trong thực phẩm.
Nước bão hòa CO 2 , đường HFCS, chất điều chỉnh độ acid (330, 331(iii)), hương dâu giống tự nhiên, hỗn hợp premix (taurine, caffine (145
Sting - 255 mg/l), inositol, vitamin B3, B6, B12), chất chống oxy hóa (452(i), 385), chất bảo quản (202, 211), màu tổng hợp (allura red AC 129), bột chiết xuất hồng sâm (40 mg/l).
Nước, đường, chất tạo khí carbonic (290), chất tạo màu caramen nhóm III tổng hợp, dextrose,
Wake - hương liệu (hương cà phê, hương vani) tổng up 247 hợp, chất điều chỉnh độ acid (338, 330), chất bảo quản (202, 211), caffeine, muối, taurine, inositol, vitamin B3, B6, B12.
Nước, đường, glucose syrup, chất điều chỉnh độ acid (330, 500ii), chất tạo khí carbonic (290), hương liệu (hương mật hoa tự nhiên, hương cherry tổng hợp, giống tự nhiên), taurine 3 g/l,
Compact chất tạo ngọt tổng hợp (acesulfame potassium, sucralose), caffeine 200 mg/l, hỗn hợp vitamin (lysine 60.3 mg/l, inositol 60.3 mg/l, vitamin B3
29 mg/l, vitamin B5, vitamin B6 4.7 mg/l, vitamin B12 6.6 g/l), chất bảo quản (211), chất tạo màu Allura red AC tổng hợp.
2.1.3 Tình hình tiêu thụ nước tăng lực trong và ngoài nước Đối tượng ban đầu mà nước tăng lực nhắm đến chính là các vận động viên, tuy nhiên, sau khi thị trường của thức uống này tăng trưởng và mở rộng, họ không còn là mục tiêu ban đầu nữa Ngày nay, thanh thiếu niên và người trẻ trong độ tuổi từ 18 đến 34 tuổi mới thực sự là khách hàng mà các doanh nghiệp kinh doanh mặt hàng này tích cực nhắm đến (Lal, 2007) Tới thời điểm hiện tại, riêng tại Mỹ đã có hơn 100 doanh nghiệp sản xuất nước tăng lực, con số này đã lên đến 182 trong năm 2023 (theo trang IBISWorld) Kể từ khi Red Bull được giới thiệu tới thị trường Mỹ vào năm 1997, ngành công nghiệp nước uống tăng lực đạt được sự phát triển chưa từng thấy Theo báo cáo phân tích từ ngành công nghiệp đồ uống trong các năm từ 2004 đến 2009, doanh số mặt hàng này đã tăng đến 240
% tại Mỹ và trong cùng khoảng thời gian đó, sự ra mắt các sản phẩm mới được ghi nhận gia tăng 110 % (Erin Duchan và cộng sự, 2010).
Trên thị trường toàn cầu, nước tăng lực đã có mặt tại hơn 140 nước (Seifert và cộng sự, 2014) Dựa vào báo cáo thị trường được thực hiện bởi Aniket và Roshan (2022), thị trường nước tăng lực toàn cầu đạt giá trị 45.8 tỉ USD vào năm 2020, con số này cũng được dự báo tăng lên đến 108.4 tỉ USD vào năm 2031 với tỉ lệ tăng trưởng kép hằng năm (CAGR) rơi vào khoảng 8.2 % (từ năm 2022 đến 2031) Cũng theo báo cáo này, trong số các thị trường dẫn đầu về việc tiêu thụ nước tăng lực, khu vực Bắc Mỹ hiện đang là nơi thống trị thị trường nước tăng lực Mức tiêu thụ loại thức uống này được thể hiện ở Hình 2.1 Theo sau Bắc Mỹ, các khu vực khác như châu Á - Thái Bình Dương và châu Âu cũng đang ngày càng gia tăng thị phần Thống kê vào năm 2020 cho thấy Bắc Mỹ và châu Á - Thái Bình Dương đóng góp đến 56.6 % thị phần nước tăng lực toàn cầu (Aniket và Roshan, 2022).
Hình 2.1 Thị phần nước tăng lực theo vùng năm 2021 (Nguồn: Mordor Intelligence)
Tại Việt Nam, nước tăng lực là loại thức uống chứa caffeine phổ biến bên cạnh trà, cà phê Thị trường nước tăng lực Việt Nam được đánh giá là còn nhiều dư địa phát triển trong thời gian sắp tới do mức tiêu thụ nước giải khát hằng năm vẫn còn khá thấp so với mức trung bình của thế giới Phân khúc nước tăng lực cũng được xem là có sự tăng trưởng tiềm năng nhất với tỉ lệ tăng trưởng kép hằng năm ước tính đạt 9.8 % (từ năm 2017 đến năm 2022), cao hơn cả dòng nước đóng chai (6.9 %) (theo trang VIRAC).
2.1.4 Xu hướng nghiên cứu nước tăng lực thời gian gần đây
Người tiêu dùng đang ngày càng quan tâm đến việc sử dụng các thực phẩm chứa các thành phần có lợi cho sức khỏe Nắm bắt được tâm lý đó, hàng loạt sản phẩm mới ra đời nhằm hướng đến nhiều nhóm người tiêu dùng hơn Các doanh nghiệp đang tập trung vào việc mang lại một loạt các lợi ích đi kèm với thành phần chính là caffeine Việc cho ra đời sản phẩm có các đặc tính như không đường hay lượng calo thấp đã đáp ứng nhu cầu cũng như thu hút thêm nhiều người tiêu dùng Dưới đây đưa ra một vài ví dụ về xu hướng sản xuất nước tăng lực:
Công ty Machu Picchu Energy đã cho ra mắt nhiều loại nước tăng lực trong vài năm qua Các thức uống này được pha chế với các thành phần hữu cơ bao gồm chiết xuất cà phê xanh hữu, maca Peru và đường mía hữu cơ, đồng thời mang theo một số hương vị tự nhiên.Các hương vị mà thương hiệu này sản xuất có thể kể đến như xoài - dứa cổ điển, chanh cổ điển, cam đỏ cổ điển, việt quất - dứa không đường, đào - gừng không đường Ngoài ra, đã mang lại cho người tiêu dùng sự lựa chọn về lượng calo hay hương vị mà họ mong muốn.Công ty Celsius cũng cho ra một số loại nước tăng lực mang “năng lượng lành mạnh” Mang đến hàng chục hương vị tự nhiên khác nhau, sản phẩm của Celsius còn nổi bật với các thành phần bao gồm chiết xuất từ hạt guarana, rễ gừng, lá trà xanh hay một loạt các vitamin (vitamin C, vitamin B) Cũng theo Celsius, một số sản phẩm của họ có đặc tính sinh nhiệt, từ đó hỗ trợ quá trình trao đổi chất cũng như đốt cháy mỡ trong cơ thể.Một xu hướng khác cũng phải kể đến chính là việc bổ sung các acid amin chuỗi nhánh (BCAA) vào nước tăng lực Nhiều thương hiệu trên thị trường bao gồm cả ông lớnCelsius cũng đã cho ra mắt loại sản phẩm mới này Sản phẩm này được quảng bá với các lợi ích trong việc giảm mệt mỏi cơ bắp trong và sau khi tập luyện, giảm tổn thương và đau nhức cơ bắp và đồng thời cung cấp nguồn năng lượng cho cơ thể, từ đó hỗ trợ nâng cao hiệu suất tập luyện Hàm lượng BCAA có thể khác nhau tùy vào nhà sản xuất, một số ví dụ có thể kể đến như: nước tăng lực hãng Celsius (2.5 g/lon 355 mL), Nocco (3 g/lon 330 mL), Biotech (3.96 g/lon 330 mL)
Hình 2.2 Một số loại nước tăng lực bổ sung BCAA trên thị trường (Nguồn: Celcius Live
2.1.5 Sản phẩm nước tăng lực có bổ sung protein
Trong bài nghiên cứu này, chúng tôi quyết định nghiên cứu quy trình sản xuất một loại nước tăng lực mới với sự xuất hiện của protein Sản phẩm này là sự kết hợp giữa nước tăng lực thông thường và thành phần protein (cụ thể là whey protein) cùng với màu sắc, hương vị tự nhiên đến từ quả dâu tằm Việc thêm bột whey vào nước tăng lực cùng dịch ép từ dâu tằm chính là điểm mới mà quy trình sản xuất hướng đến Whey protein mang lại một nguồn protein với các acid amin vô cùng phong phú Nó cung cấp các tính năng hỗ trợ cho sức khỏe con người, một số lợi ích phải kể đến như tăng cường sức khỏe hệ thống miễn dịch, chứa các chất có hoạt tính chống oxy hóa, phòng ngừa và hỗ trợ điều trị ung thư, hỗ trợ kiểm soát cân nặng cũng như rất hiệu quả trong quá trình hồi phục và xây dựng cơ bắp đối với người tập thể hình Bên cạnh đó, việc sử dụng quả dâu tằm giúp mang lại nhiều chất chống oxy hóa và vitamin giúp tăng cường miễn dịch Với màu sắc tự nhiên mà nó mang lại, sản phẩm có thể mở ra hướng đi mới cho dòng nước tăng lực Thay vì tạo ra các hương vị phổ biến như dâu tây, cherry, nho , việc tận dụng nguồn dâu tằm dồi dào, giá rẻ trong nước cũng là một lựa chọn đáng được quan tâm.
Trong bài viết này, thành phần nước tăng lực bổ sung whey protein vị dâu tằm được lựa chọn bao gồm: nước, đường sucrose, whey protein isolate, caffeine, chất điều chỉnh độ acid (acid citric), vitamin nhóm B, dịch ép dâu tằm, phụ gia chống vi sinh vật (sodium benzoate) Thông tin về các thành phần này được trình bày kỹ trong các phần tiếp theo.
Tổng quan về nguyên liệu
Whey protein là một trong hai thành phần protein trong sữa bò, chiếm xấp xỉ 20%. Whey protein là nhóm các protein phân tách ra trong quá trình làm sản xuất phô mai Các dạng phổ biến nhất của whey protein thường được ứng dụng trong thực phẩm là whey protein concentrate (WPC) và whey protein isolate (WPI) với WPI là loại whey tinh khiết hơn Trong khi WPC chứa khoảng 25 - 80% protein thì WPI lại có thể chứa 90% protein (Foegeding và cộng sự, 2011).
Do độ tinh khiết của protein, khả năng hòa tan trong nước tốt và độ trong của dung dịch cao nên WPI được sử dụng rộng rãi trong các chế phẩm bổ sung dinh dưỡng, thức uống thể thao cũng như thức uống bổ sung protein.
Hình 2.1 Bột whey protein isolate (Thùy Linh, 2022)
Whey protein isolate có độ ẩm dao động từ 4 - 6% Điểm đặc biệt của loại whey này nằm ở hàm lượng lactose và chất béo hầu như rất thấp do mục tiêu của quá trình sản xuất nhằm thu được protein tinh khiết hơn Hàm lượng trung bình các thành phần có mặt trong whey protein isolate được trình bày ở Bảng 2.2.
Bảng 2.2 Thành phân chính trong whey protein isolate (WPI) (Foegeding và cộng sự,
Thành Lactose Chất béo Tro pH Độ ẩm
Thành phần protein chính của whey protein bao gồm: β-lactoglobulin (β-LG), α- lactalbumin (α-LA), immunoglobulin (Ig), bovine serum albumin (BSA), lactoferrin (LF), lactoperoxidase và glycomacropeptide (GMP) Ngoài ra trong whey còn có thể chứa thành phần proteose-peptone và các sản phẩm có khối lượng phân tử thấp hình thành do sự phân hủy bởi enzyme trong quá trình sản xuất phô mai Thành phần protein hiện diện trong whey protein được trình bày ở Bảng 2.3.
Bảng 2.3 Thành phần protein chính trong whey protein (Gangurde và Chordiya, 2011).
Thành phần Hàm lượng (%) α-Lactalbumin 11.3 - 16.5
Hoạt động kháng vi sinh vật và kháng virus
Whey protein chứa một vài thành phần có thể chống lại độc tố, vi khuẩn và virus. Chúng bao gồm Ig, LF và các dẫn xuất peptide của chúng, latoferricin, lactoperoxidase, GMP và sphingolipid hoặc các peptide kháng khuẩn được tạo ra từ whey protein bằng cách phân giải protein trong quá trình vận chuyển qua đường tiêu hóa (Wakabayashi và cộng sự, 2003; Floris và cộng sự, 2003; Yalcin, 2006) LF, α-LA và β-LG cũng đã được thử nghiệm về hoạt tính ức chế đối kháng với virus gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV)(Kokuba và cộng sự, 1998) Đặc biệt, β-LG có thể là một tác nhân tiềm năng giúp ngăn ngừa lây nhiễm herpesvirus ở bộ phận sinh dục cũng như sự lây lan của HIV LF ức chế nhiều loại vi sinh vật như vi khuẩn gram dương, vi khuẩn gram âm, nấm men, động vật nguyên sinh ký sinh (Takakura và cộng sự, 2003) Nó cũng cho thấy hoạt động kháng virus đáng kể chống lại virus gây suy giảm miễn dịch ở người, cytomegalovirus ở người
(CMV), virus herpes, virus gây u nhú ở người (HPV) (Pan và cộng sự, 2006) Thành phần lactoperoxidase được chứng minh có khả năng ức chế các vi sinh vật có hại liên quan đến viêm nướu và kích ứng miệng, thúc đẩy quá trình chữa lành vết thương do chảy máu nướu răng cũng như chống lại chứng hôi miệng (Tnevuo và cộng sự, 2002) Glutathione có khả năng bảo vệ các tế bào chống lại các tác hại của gốc tự do trong quá trình tập luyện và làm giảm tình trạng lây nhiễm ở trẻ em nhiễm HIV (Middleton và cộng sự, 2004) Việc bổ sung whey protein có thể kích thích tổng hợp glutathione ở trẻ em nhiễm HIV (Moreno và cộng sự, 2006). Điều hòa hệ thống miễn dịch
Các sản phẩm chứa whey cũng như các thành phần của nó được chứng minh hỗ trợ hệ thống miễn dịch của con người Trong whey có chứa các thành phần hoạt tính sinh học có thể bảo vệ chống nhiễm trùng và virus, tăng cường khả năng miễn dịch, bảo vệ chống lại một số bệnh ung thư α-LA, β-LG và LF được biết đến với tác dụng tăng cường hệ thống miễn dịch bằng cách gia tăng sản xuất glutathione Các yếu tố tăng trưởng IgF-I và IgF-II thúc đẩy sức khỏe đường ruột và chữa lành vết thương (Bucci và Unlu, 2000).
Tính chất chống ung thư
Whey protein là một lựa chọn tuyệt vời cho bệnh nhân ung thư vì nó rất dễ tiêu hóa và nhẹ nhàng đối với hệ tiêu hóa Whey protein có thể bảo vệ để chống lại một số bệnh ung thư Cơ chế này có thể liên quan đến hàm lượng acid amin lưu huỳnh (cysteine, methionine) (McIntosh và cộng sự, 1998) Whey protein từ sữa giúp bảo vệ chống lại các khối u do đường ruột gây ra so với các nguồn protein khác Một chế độ ăn kiêng có whey được chứng minh có hiệu quả trong việc làm giảm ung thư ruột, vú và ruột kết (Hakkak và cộng sự, 2001) Whey cũng là nguồn cung cấp tiền chất cysteine để tổng hợp glutathione (GSH), một tripeptide có lợi trong việc ngăn ngừa và điều trị ung thư (McIntosh và cộng sự, 1995).
Hiệu suất tập luyện thể chất
Whey protein là một nguồn acid amin chuỗi nhánh (BCAA) phong phú và được biết đến với hàm lượng cao nhất so với bất kỳ nguồn thực phẩm tự nhiên nào BCAA rất quan trọng đối với các vận động viên vì không giống như acid amin thiết yếu khác, chúng được chuyển hóa trực tiếp vào mô cơ BCAA được bổ sung vào lượng đã giảm đi, bắt đầu sửa chữa và xây dựng lại các mô cơ nạc Các acid amin này cung cấp một nguồn năng lượng trong quá trình tập luyện sức bền, điều này cho phép vận động viên tập luyện ở cường độ cao hơn trong thời gian dài hơn (Layman, 2003) Mặt khác, whey protein cũng cung cấp leucine, một acid amin thiết yếu Leucine có vai trò rất quan trọng với các vận động viên vì nó đóng vai trò chính trong việc thúc đẩy tổng hợp protein và tăng trưởng cơ bắp Loại acid amin này dễ tiêu hóa, có khả năng chuyển hóa nhanh và cung cấp chất dinh dưỡng cho cơ bắp một cách nhanh chóng hơn so với các loại protein khác (Solak và Akin, 2012) Điều này làm cho whey protein hiệu quả hơn các loại protein khác trong việc sửa chữa tổn thương cơ liên quan đến tập luyện cũng như giúp xây dựng cơ bắp to hơn, khỏe hơn Mặt khác, acid amin arginine và lysine cũng có thể làm tăng giải phóng hormone tăng trưởng, từ đó kích thích tăng trưởng cơ bắp (Cribb và cộng sự, 2007) Nhìn chung, việc bổ sung whey protein kết hợp với quá trình tập luyện thể dục thường xuyên có thể giúp mang lại những lợi ích đáng kể cho cơ bắp, do đó whey protein đã trở thành sản phẩm rất được ưa chuộng bởi người tập thể hình.
Whey protein là một lựa chọn tốt cho bệnh nhân tiểu đường hay những người cần quản lý cẩn thận lượng thức ăn nạp vào Nó là một thành phần tiềm năng trong các kế hoạch ăn kiêng hoặc thực phẩm chức năng nhằm kiểm soát sự thèm ăn và trọng lượng cơ thể Whey protein có thể có ích đối với người béo phì và các bệnh kèm theo (tăng huyết áp, tiểu đường type 2, tăng và rối loạn mỡ máu) (Luhovyy, 2007) Đây là loại protein tốt nhất để giảm mỡ trong chế độ ăn kiêng hạn chế năng lượng khi kết hợp với việc tập luyện thể dục Whey protein được cho là hiệu quả hơn thịt đỏ trong việc giảm trọng lượng cơ thể và tăng độ nhạy insulin (Belobrajdic và cộng sự, 2004) Nó giúp kiểm soát lượng đường trong máu, có lợi cho việc kiểm soát cân nặng, từ đó rất thích hợp cho bệnh nhân tiểu đường type
2 Ngoài ra, một bữa ăn có α-lactalbumin sẽ duy trì quá trình oxy hóa lipid, cung cấp acid amin một cách nhanh chóng để cơ thể sử dụng trong quá trình tập luyện để giảm mỡ
Khối lượng phân tử: 194.19 g/mol
Caffeine (1,3,7-trimethylxanthine) là một alkaloid có mặt trong nhiều loại thực phẩm khác nhau bao gồm cả đồ ăn và thức uống mà con người tiêu thụ hằng ngày Ở nhiệt độ phòng, caffeine tinh khiết tồn tại dưới dạng bột màu trắng hoặc dạng tinh thể hình lăng trụ dài Ở dạng tinh khiết, nó có vị đắng, không mùi và giá trị pH nằm trong khoảng 6 đến 9. Caffeine xuất hiện tự nhiên trong lá, hạt hay quả của 63 loài thực vật khác nhau và trong đó, cà phê, cacao, lá chè, hạt cola được biết đến là các nguồn cung cấp chủ yếu trong hàng trăm năm qua (Belay, 2011).
Hình 2.3 Cấu trúc của caffeine (1,3,7-trimethylxanthine) (Belay, 2011)
Hình 2.4 Bột caffeine tinh khiết (Nguồn: Oxford Vitality)
Cơ chế hoạt động và tác dụng
Cơ chế tác động chính của caffeine được thể hiện thông qua 4 hoạt động: khóa thụ thể adenosine, ức chế phosphodiesterases, khóa thụ thể GABAA và dịch chuyển canxi nội bào Trong đó, việc khóa thụ thể adenosine chịu trách nhiệm chính cho các tác dụng của hợp chất này bằng cách chống lại sự kích hoạt thụ thể adenosine, đặc biệt là thụ thể adenosine A 1 và A 2A (Fredholm và cộng sự, 1999).
Caffeine có cấu trúc tương tự như adenosine, điều này cho phép nó gắn vào thụ thể của adenosine Cơ chế hoạt động chính của caffeine thể hiện thông qua vai trò là một chất ức chế thụ thể adenosine trong não (Pettenuzzo và cộng sự, 2008) Khi sự hoạt động của adenosine đối với các tế bào thần kinh bị tắc nghẽn, tác dụng thúc đẩy cơn buồn ngủ, sự mệt mỏi của nó ngừng lại, điều này dẫn đến việc tế bào thần kinh tăng tốc làm việc thay vì chậm lại (Ferre, 2008) Bên cạnh vai trò chính vừa nêu, caffeine cũng được biết đến với tác động làm tăng tiết epinephrine, có thể dẫn đến nhiều thay đổi trong trao đổi chất thứ cấp và ảnh hưởng tích cực đến hoạt động thể chất lẫn tinh thần (Graham, 2001) Theo Andrew Smith (2005), caffeine gây ra các ảnh hưởng thứ cấp rất quan trọng với nhiều loại chất dẫn truyền thần kinh, bao gồm: noradrenaline, acetylcholine, dopamine, serotonin, glutamate và GABA.
Với cơ chế hoạt động khi được tiêu thụ trong cơ thể, caffeine gây ra tác động dựa trên sự tập trung Một lượng lớn caffeine được tiêu thụ sẽ gây ra những ảnh hưởng về mặt sinh lý và tâm lý, một số ví dụ điển hình như việc làm giãn phế quản, kích thích hệ thống thần kinh trung ương, sự bài tiết gastric acid và tăng bài niệu Thói quen ngủ, hiệu suất làm việc và khả năng tập trung có thể được điều chỉnh bởi caffeine (Yunusa và Ahmad, 2011).
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nguyên liệu
Loại đường được sử dụng là đường tinh luyện của Công ty Cổ phần Đường Biên Hòa, Đồng Nai.
Hình 3.1 Đường tinh luyện Biên Hòa (Nguồn: Vietfood Market)
Nguồn nước được sử dụng trong nghiên cứu là nước qua trải qua quá trình chưng cất tại phòng thí nghiệm thuộc khoa Công nghệ hóa học và Thực phẩm, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh.
Nghiên cứu này sử dụng whey protein của thương hiệu NutraBio, xuất xứ từ Mỹ. Loại whey được sử dụng là whey protein isolate (loại không vị) Đây là loại whey protein có độ tinh khiết cao, hàm lượng cholesterol rất thấp và đã loại hoàn toàn đường lactose.Bảng 3.1 trình bày thành phần dinh dưỡng của sản phẩm do nhà sản xuất công bố.
Hình 3.2 Whey protein isolate NutraBio (loại không vị) (Nguồn: NutraBio) Bảng 3.1 Thành phần dinh dưỡng trong 28,74 g whey protein isolate NutraBio (Nguồn:
Thành phần dinh dưỡng Hàm lượng
Bài nghiên cứu sử dụng caffeine anhydrous, thuộc hãng hóa chất Himedia (Ấn Độ).
Dâu tằm sử dụng là loại dâu tằm tươi có xuất xứ từ Đà Lạt (Lâm Đồng) Dâu tằm được chọn là loại còn tươi, không bị úng hay dập nát, đã chín và có màu từ tím sẫm đến đen nhằm thu được nước dâu có chất lượng tốt nhất Dâu tằm sau khi thu nhận được bảo quản lạnh ở 4 o C (nến sử dụng ngay sau đó) hoặc đông lạnh ở nhiệt độ -18 o C Quy trình thu nhận dịch ép từ dâu tằm được thể hiện ở Hình 3.4.
Phân loại Quả hư, dập, chưa chín Rửa Ép Lọc
Hình 3.5 Dâu tằm nguyên liệu và dịch ép thu được
Nghiên cứu này sử dụng acid citric dạng monohydrate thuộc hãng hóa chất Xilong (Trung Quốc).
Hình 3.6 Citric acid Monohydrate (Nguồn: SBC Scientific)
Bài nghiên cứu sử dụng sodium benzoate thuộc hãng hóa chất Xilong (Trung Quốc).
Hình 3.7 Sodium benzoate (Nguồn: SBC Scientific)
Sodium benzoate (E211) là muối của acid benzoic, hòa tan tốt trong nước, không vị, không mùi với công thức hóa học là NaC 6 H 5 CO 2 Do đặc tính kháng vi sinh vật nên nó đóng vai trò chất bảo quản trong thực phẩm với liều lượng được quy định nghiêm ngặt. Sodium benzoate ức chế sự phát triển của vi khuẩn, nấm men và nấm mốc (Davidson và cộng sự, 2021) Nó đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) phê duyệt là chất bảo quản thực phẩm đầu tiên Giới hạn cho phép tiêu thụ của nó là 0 - 5 mg/kg trọng lượng cơ thể Ngoài ra, với vai trò là chất bảo quản thực phẩm, nồng độ sodium benzoate được giới hạn ở mức 0.1 % theo trọng lượng.
Hoạt tính kháng khuẩn của sodium benzoate có liên quan đến độ pH, do đó hầu hết hoạt tính của nó xảy ra ở độ pH thấp (Stanojevic và cộng sự, 2009).
Nghiên cứu này sử dụng vitamin 3B (B1, B6, B12), một sản phẩm của Công ty Cổ phần Hoá - Dược phẩm Mekophar.
Hình 3.8 Vitamin 3B (B 1 , B 6 , B 12 ) (Nguồn: Nhà thuốc An Khang)
Phương pháp nghiên cứu
3.2.1 Quy trình sản xuất dự kiến
Sơ đồ quy trình công nghệ
Rót chai và đóng nắp
Hình 3.9 Quy trình sản xuất nước tăng lực bổ sung protein (dự kiến)
Mục đích: Gia nhiệt nhằm giúp hỗn hợp nước đường đồng nhất, tăng hàm lượng chất khô, tăng độ ngọt và cải thiện độ trong Vi sinh vật bị ức chế và tiêu diệt một phần.
Cách tiến hành: Gia nhiệt hỗn hợp nước, đường trên bếp ở nhiệt độ khoảng 90 o C. Tiến hành đo độ Brix và kết thúc quá trình nấu.
Mục đích: Chuẩn bị cho công đoạn phối chế Nhiệt độ thấp sẽ làm tăng khả năng hòa tan của whey protein, giảm thất thoát dinh dưỡng khi phối trộn các thành phần vào dịch syrup.
Cách tiến hành: Sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ dung dịch đến khi giảm xuống khoảng 25 - 30 o C.
Mục đích: Hòa tan các thành phần cấu tử, acid điều vị vào dịch syrup.
Cách tiến hành: Đầu tiên bổ sung bột whey protein, caffeine vào syrup đường để tạo hỗn hợp dung dịch đồng nhất, sau đó đến dịch chiết trái cây Tiếp theo bổ sung acid citric đến độ pH mong muốn và khuấy đều. Đồng hóa
Mục đích: Làm giảm kích thước các hạt thuộc pha phân tán, giúp giảm tình trạng tách pha trong sản phẩm.
Cách tiến hành: Sử dụng máy đồng hóa mẫu, đồng hóa ở tốc độ 5000 vòng/phút Rót chai, đóng nắp
Mục đích: Hoàn thiện sản phẩm, giúp bảo quản, thuận tiện trong vận chuyển, mua bán và sử dụng sản phẩm.
Cách tiến hành: Chai thủy tinh và nắp được khử trùng bằng cách rửa sạch, sấy ở nhiệt độ 105 o C trong vòng 1 giờ và được làm nguội đến nhiệt độ khoảng 40 o C Tiến hành chiết rót và đậy nắp chặt chẽ, hạn chế sự tạo bọt trên bề mặt nước.
Mục đích: giúp tiêu diệt, ức chế vi sinh vật và tăng thời hạn sử dụng sản phẩm. Cách tiến hành: Sử dụng bể điều nhiệt, chọn nhiệt độ thích hợp, làm nóng đến nhiệt độ đã chọn và giữ sản phẩm trong một khoảng thời gian cố định.
Mục đích: Giúp ổn định, giảm thất thoát dinh dưỡng trong sản phẩm, khiến vi sinh vật bị sốc nhiệt, ngăn quá trình thích nghi với nhiệt độ bên ngoài của vi sinh vật.
Cách tiến hành: Làm nguội nhanh về nhiệt độ phòng bằng cách xả trực tiếp dưới vòi nước lạnh trong vòng 5 - 7 phút.
Mục đích: Ổn định trạng thái sản phẩm và phát hiện, loại bỏ những sản phẩm có dấu hiệu hư hỏng.
Cách tiến hành: Sản phẩm được bảo ôn ở nhiệt độ phòng, nơi khô ráo, thông thoáng. tránh ánh nắng trực tiếp trong vòng 10 - 15 ngày.
Xác định một số chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu
Khảo sát độ ưa thích sản phẩm tại các hàm lượng whey protein khác nhau.
Khảo sát độ ưa thích sản phẩm tại các hàm lượng đường khác nhau.
Khảo sát độ ưa thích sản phẩm tại các giá trị pH và tỉ hàm lượng dịch dâu tằm khác nhau.
Khảo sát lựa chọn nhiệt độ thanh trùng thích hợp cho sản phẩm.
Khảo sát hiệu quả của việc bổ sung 0.02 % sodium benzoate vào sản phẩm.
Phân tích các thành phần dinh dưỡng của sản phẩm.
Kiểm tra độ ẩm, hàm lượng protein trong whey protein.
Kiểm tra pH, độ Brix của dịch ép dâu tằm.
Khảo sát tại các hàm lượng whey protein: 0.5, 1, 1.5, 2 và 2.5 %.
Khảo sát tại các độ brix của sản phẩm: 9, 12,
Khảo sát tại các giá trị pH 2.8 và 3.2 và hàm lượng dịch chiết 0.5, 1, 1.5, 2 và 2.5 %.
Thanh trùng sản phẩm tại: 70, 75, 80, 85 và
Kiểm tra tổng vi khuẩn hiếu khí, đo độ hấp thu, quan sát trạng thái sản phẩm.
Kiểm tra tổng vi khuẩn hiếu khí.
Phân tích các thành phần dinh dưỡng của sản phẩm được lựa chọn cuối cùng.
Thí nghiệm xác định hàm lượng bột whey protein
Mục đích: Tìm ra hàm lượng bột whey protein thích hợp để bổ sung vào sản phẩm, tạo trạng thái, màu sắc và mùi vị có các đánh giá cảm quan tốt nhất.
Cách tiến hành: Chuẩn bị nguyên liệu, tiến hành thí nghiệm với các mẫu sản phẩm với 5 hàm lượng whey khác nhau Sau đó, tiến hành đánh giá cảm quan để tìm ra hàm lượng thích hợp cho sản phẩm.
Bảng 3.2 Bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng whey protein
Mẫu Hàm lượng whey protein Thông số cố định Chỉ tiêu theo dõi
W1 0.5 % Syrup đường: 13 o Bx Cảm quan
Thí nghiệm xác định độ ngọt syrup đường
Mục đích: Tìm ra hàm lượng đường thích hợp của syrup đường, tạo nên sản phẩm có tính chất cảm quan tốt nhất.
Cách tiến hành: Chuẩn bị nguyên liệu, tiến hành thí nghiệm với 4 mẫu sản phẩm với
4 độ Brix khác nhau Sau đó, tiến hành đánh giá cảm quan để tìm ra hàm lượng đường thích hợp cho sản phẩm.
Bảng 3.3 Bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng đường Độ Brix Hàm lượng đường bổ sung Chỉ tiêu
Mẫu sản Thông số cố định trong syrup ban theo dõi phẩm đầu
Thí nghiệm xác định hàm lượng dịch ép dâu tằm và độ pH
Mục đích: Tìm ra hàm lượng dịch ép dâu tằm và độ pH thích hợp để bổ sung vào sản phẩm, tạo nên màu sắc, mùi vị cho sản phẩm có tính chất cảm quan tốt nhất.
Cách tiến hành: Chuẩn bị nguyên liệu, tiến hành thí nghiệm với các mẫu sản phẩm tại hai giá trị pH và năm tỉ lệ dịch ép dâu tằm khác nhau Sau đó, tiến hành đánh giá cảm quan để tìm ra hàm lượng thích hợp cho sản phẩm.
Bảng 3.4 Bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng dịch ép dâu tằm và độ pH sản phẩm
Mẫu Giá trị pH Tỉ lệ dịch ép Thông số cố định Chỉ tiêu theo dõi
T1 0.5 % Syrup đường: 13 o Bx Cảm quan
Thí nghiệm xác định nhiệt độ thanh trùng
Mục đích: Tìm ra được nhiệt độ thanh trùng tối ưu nhất cho sản phẩm nhằm tăng thời hạn sử dụng và đánh giá sự thay đổi màu sắc của sản phẩm.
Cách tiến hành: Chuẩn bị nguyên liệu, tiến hành thí nghiệm các mẫu sản phẩm tại 5 nhiệt độ thanh trùng khác nhau trong thời gian 15 phút 7 ngày sau lấy mẫu đi đo mật độ tổng vi khuẩn hiếu khí bằng phương pháp đổ đĩa và đo độ hấp thu bằng máy quang phổ UV-Vis để đánh giá sự thay đổi màu sắc Tiến hành đo 6 lần với chu kỳ 7 ngày để đánh giá chất lượng sản phẩm Quan sát sự thay đổi trạng thái của sản phẩm trong suốt quá trình thực hiện thí nghiệm.
Bảng 3.5 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ thanh trùng
Mẫu Nhiệt độ thanh trùng Thông số cố định Chỉ tiêu theo dõi
N1 70 o C Syrup: 13 o Bx Tổng số vi khuẩn
N2 75 o C Dịch ép dâu tằm: 1.5 % Tính chất cảm
N5 90 o C Thời gian thanh trùng: 15 phút
Thí nghiệm đánh giá chất lượng sản phẩm khi bổ sung chất bảo quản
Mục đích: Nhằm so sánh hiệu quả giữa việc không bổ sung và không bổ sung chất bảo quản đối với việc bảo quản sản phẩm, từ đó đưa ra đánh giá về việc có cần thiết sử dụng phụ gia cho sản phẩm hay không.
Cách tiến hành: Chuẩn bị nguyên liệu, tiến hành thí nghiệm các mẫu sản phẩm với hàm lượng phụ gia sodium benzoate theo quy định của Bộ Y tế (Thông tư số 24/2019/TT-BYT) đối với đồ uống năng lượng (tối đa 250 mg/kg) Sau 7 ngày lấy mẫu đo tổng vi khuẩn hiếu khí bằng phương pháp đổ đĩa Tiến hành đo 5 lần với chu kì 7 ngày để so sánh với sản phẩm không bổ sung phụ gia.
Bảng 3.6 Bố trí thí nghiệm so sánh hiệu quả của mẫu có và không có sodium benzoate
Mẫu Thông số cố định Chỉ tiêu theo dõi
Mẫu bổ sung 0.02% Syrup: 13 o Bx Tổng số vi khuẩn sodium benzoate Whey protein: 1.5 % hiếu khí
Vitamin B (B 1 , B 6 , B 12 ): 18 mg/L sodium benzoate Độ pH: 2.8
Thời gian thanh trùng: 15 phút
3.2.4.1 Các phương pháp phân tích
Xác định độ ẩm whey protein
Bột whey protein được đo độ ẩm bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi Cách tiến hành: Sấy khô đĩa petri và để nguội trong bình hút ẩm trước khi bắt đầu thí nghiệm Tiến hành cân 5 g bột whey protein vào đĩa petri, cho vào tủ sấy ở nhiệt độ 105 o C và sấy đến khối lượng không đổi Đĩa petri chứa mẫu được cho vào bình hút ẩm để nguội trước khi đem cân.
Cách xử lý kết quả: Độ ẩm được xác định theo công thức 3.1.
Trong đó: W (%) - độ ẩm của mẫu m 1 (g) - khối lượng mẫu trước khi sấy m 2 (g) - khối lượng mẫu sau khi sấy
Xác định độ pH pH của dịch ép dâu tằm và sản phẩm được xác định bằng cách sử dụng bút đo pH cầm tay Hanna HI98103.
Xác định nồng độ chất rắn hòa tan
Nồng độ chất rắn hòa tan của dịch ép dâu tằm và sản phẩm được xác định bằng cách sử dụng khúc xạ kế ATAGO (020%).
Xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí
Tổng số vi khuẩn hiếu khí trong các mẫu sản phẩm được xác định bằng kỹ thuật đổ đĩa theo tiêu chuẩn TCVN 4884-1:2015.
Xác định hàm lượng protein
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Một số chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu
Để đánh giá nguyên liệu chính, một số chỉ tiêu hóa lý của thành phần nguyên liệu (whey protein, dịch ép dâu tằm) được khảo sát và trình bày ở Bảng 4.1.
Bảng 4.1 Một số chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu (whey protein isolate, dịch dâu tằm)
Chỉ tiêu Kết quả Độ ẩm của whey protein isolate (%) 5.76 0.016
Hàm lượng protein trong whey protein isolate (%) 86.99
Nồng độ chất khô hòa tan của dịch dâu tằm ( o Bx) 5.54 0.053 pH của dịch dâu tằm 3.7 0.076
Kết quả Bảng 4.1 cho thấy thành phần whey protein isolate (WPI) có độ ẩm 5.76 %, điều này phù hợp với kết quả nghiên cứu của Foegeding và cộng sự (2011) với độ ẩm trung bình 4 - 6 % Hàm lượng protein trong WPI được tính toán từ số liệu của nhà sản xuất với kết quả thu được là 86.99 % cho thấy độ tinh khiết của nguyên liệu cao, phù hợp với yêu cầu của nghiên cứu.
Kết quả kiểm tra nồng độ chất khô hòa tan và pH trung bình của dịch dâu tằm từ ba đợt mua nguyên liệu lần lượt là 5.54 ( 0.053) o Bx và 3.7 ( 0.076) Như vậy, nguồn nguyên liệu dâu tằm có chất lượng tương đối ổn định, do đó không có sự chênh lệch đáng kể giữa các mẫu dịch quả trong quá trình nghiên cứu.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng whey protein đến giá trị cảm quan sản phẩm nước tăng lực
Hàm lượng protein ảnh hưởng đến màu sắc (tăng độ đục của nước) và vị của sản phẩm khi uống, vì vậy các mẫu với hàm lượng protein khác nhau từ 0,5% đến 2,5 % được tiến hành khảo sát (Hình 4.1) Điểm cảm quan với 2 yếu tố màu sắc và mùi vị được phân tích và cho kết quả như Bảng 4.2.
Hình 4.1 Các mẫu sản phẩm với hàm lượng whey protein 0.5 %, 1 %, 1.5 %, 2 % và 2.5 %
(theo thứ tự từ trái sang) Bảng 4.2 Điểm cảm quan của các sản phẩm với hàm lượng whey protein khác nhau
Ghi chú: Các số liệu trong cùng một cột có chữ cái khác nhau thể hiện khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa 5 %.
Kết quả phân tích điểm cảm quan về màu sắc và mùi vị đều cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa về mức độ ưa thích giữa các tỷ lệ whey protein khác nhau Ba mẫu với tỷ lệ whey protein 0.5 %, 1 % và 1.5 % tuy không khác biệt có ý nghĩa nhưng đều có số điểm cao hơn hẳn và khác biệt so với hai mẫu còn lại là 2 % và 2.5 % whey protein Điều này cho thấy hàm lượng whey protein ảnh hưởng nhiều đến màu sắc lẫn mùi vị các mẫu; màu và vị của dâu tằm tạo ra bị lấn át bởi thành phần bột whey Khi lượng whey trong sản phẩm càng nhiều, độ đục của nước tăng lên, vị của dâu tằm cũng khó cảm nhận hơn, do đó độ ưa thích đối với các mẫu 2 % và 2.5 % whey giảm đi rõ rệt.
Mục đích của khảo sát này nhằm lựa chọn hàm lượng whey protein tối đa có thể bổ sung mà vẫn giữ được giá trị cảm quan tốt cho sản phẩm, do đó, hàm lượng whey protein1.5 % được lựa chọn trong nghiên cứu này và sử dụng cho các thí nghiệm sau đó.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường đến giá trị cảm quan sản phẩm nước tăng lực
Hàm lượng đường có ảnh hưởng trực tiếp đến độ ngọt của nước tăng lực cũng như sự ưa thích của người tiêu dùng đối với dòng sản phẩm này Do đó, các mẫu với các hàm lượng đường khác nhau được tiến hành khảo sát (Hình 4.2) Điểm cảm quan của sản phẩm về yếu tố mùi vị được thể hiện ở Bảng 4.3.
Hình 4.2 Các mẫu sản phẩm tại 9 °Bx, 12 °Bx, 15 °Bx và 18 °Bx (theo thứ tự từ trái sang) Bảng 4.3 Điểm cảm quan của các sản phẩm với hàm lượng đường khác nhau
Mẫu Hàm lượng đường trong Điểm cảm quan (mùi vị) syrup ban đầu
Ghi chú: Các số liệu trong cùng một cột có chữ cái khác nhau thể hiện khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa 5 %.
Dựa vào kết quả tính toán thống kê ở Bảng 4.3, nhận thấy có sự khác biệt có ý nghĩa giữa bốn mẫu có độ brix khác nhau Trong đó, mẫu 15 o Bx có điểm cảm quan cao nhất là
7.47 và mẫu 18 o Bx có số điểm thấp nhất là 5.63 Điều này cho thấy hàm lượng đường bổ sung vào syrup đường ở mức 16 % khiến sản phẩm có độ ngọt cao, từ đó làm giảm độ ưa thích khi sử dụng Hàm lượng đường 13 % được xem là mang lại vị ngọt vừa phải, phù hợp với dòng sản phẩm nước tăng lực Do đó, nó được lựa chọn trong nghiên cứu này và được sử dụng cho các thí nghiệm sau đó.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng dịch ép dâu tằm và độ pH đến giá trị cảm
Độ pH và hàm lượng dịch ép dâu tằm có ảnh hưởng lớn đến màu sắc của sản phẩm nước tăng lực Do đó, các mẫu với các hàm lượng dịch ép dâu tằm tại các giá trị pH khác nhau được tiến hành khảo sát (Hình 4.3 và 4.4).
Hình 4.3 Các mẫu sản phẩm tại pH 2.8 với hàm lượng dịch dâu tằm 0.5 %, 1 %, 1.5 %; 2
% và 2.5 % (theo thứ tự từ trái sang)
Hình 4.4 Các mẫu sản phẩm tại pH 3.2 với hàm lượng dịch dâu tằm 0.5 %, 1 %, 1.5 %, 2
% và 2.5 % (theo thứ tự từ trái sang)
Kết quả cho thấy ảnh hưởng khác nhau của pH 2.8 và 3.2 đến màu sắc của các mẫu.Giá trị pH 2.8 cho ra các mẫu có màu sắc thiên về đỏ hơn so với các mẫu ở pH 3.2 Điều này xảy ra do sự biến đổi màu sắc của dịch dâu tằm tại các giá trị pH khác nhau Dịch ép dâu tằm có độ pH ban đầu là 3.7 với màu tím đen chủ yếu do thành phần anthocyanin tạo nên, khi hòa tan vào nước tạo ra màu tím nhạt; màu tím này có xu hướng trở nên đỏ hơn khi độ pH giảm dần.
Kết quả điểm cảm quan của sản phẩm về 2 yếu tố màu sắc và mùi vị được thể hiện ở Bảng 4.4.
Bảng 4.4 Điểm cảm quan của sản phẩm tại các giá trị pH và hàm lượng dịch ép dâu tằm khác nhau pH Hàm lượng dịch ép dâu tằm Điểm cảm quan
Ghi chú: Các số liệu trong cùng một cột có chữ cái khác nhau thể hiện khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa 5 %.
Kết quả phân tích cho thấy có sự chênh lệch rõ rệt về độ ưa thích của các mẫu ở pH 2.8 và 3.2 Khi xem xét cả hai chỉ tiêu màu sắc và mùi vị, điểm cao nhất thuộc về hai mẫu 1.5 % và 2 % dịch dâu tằm ở pH 2.8 Cụ thể, điểm về màu sắc của hai mẫu này lần lượt là 7.70 và 7.73 và trong khi đó, điểm về mùi vị lần lượt là 7.27 và 7.03 Khi xét riêng tại mỗi độ pH, kết quả cho thấy không có sự khác biệt rõ ràng đối với độ ưa thích về mùi vị giữa năm mẫu, do đó kết luận rằng sự thay đổi hàm lượng dịch dâu tằm trong khoảng từ 0.5 % đến 2.5 % không tạo ra sự khác biệt lớn đối với vị của sản phẩm Chính vì vậy, yếu tố màu sắc được sử dụng để chọn ra hàm lượng dịch dâu tằm và độ pH tối ưu Sản phẩm với hàm lượng dịch ép dâu tằm 1.5 % tại mức pH 2.8 được ưu tiên lựa chọn trong nghiên cứu này và sử dụng cho các thí nghiệm sau đó.
Kết quả khảo sát nhiệt độ thanh trùng sản phẩm nước tăng lực
Hàm lượng vi sinh vật là một yếu tố tiên quyết khi nghiên cứu bất kỳ một sản phẩm thực phẩm nào Sản phẩm chỉ được phép bán trên thị trường khi đáp ứng được yêu cầu chất lượng về vi sinh vật theo quy định Trong đó, mật độ vi khuẩn hiếu khí là một trong những chỉ tiêu rất quan trọng đối với nước tăng lực Do đó, các mẫu được thanh trùng tại các nhiệt độ khác nhau được tiến hành xác định tổng vi khuẩn hiếu khí bằng phương pháp đổ đĩa. Kết quả kiểm tra qua 6 tuần được thể hiện ở Bảng 4.5.
Bảng 4.5 Mật độ tổng số vi khuẩn hiếu khí qua 6 tuần bảo quản (CFU/mL)
Nhiệ t độ Thời gian bảo quản thanh
1 tuần 2 tuần 3 tuần 4 tuần 5 tuần 6 tuần trùng
80 o C KPH KPH KPH KPH KPH KPH
85 o C KPH KPH KPH KPH KPH KPH
90 o C KPH KPH KPH KPH KPH KPH
Ghi chú: KPH: không phát hiện.
Kết quả trình bày ở Bảng 4.5 cho thấy có sự thay đổi mật độ tổng số vi khuẩn hiếu khí trong suốt 6 tuần bảo quản Nhìn chung, mật độ này ở tất cả các mẫu tại đều thấp, điều này thường xảy ra với các thực phẩm có độ pH khá thấp (3.7 - 4.5) hoặc pH thấp (< 3.7), chúng có thể được thanh trùng ở nhiệt độ thấp mà vẫn đảm bảo được độ vô trùng cần thiết (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2011) Trải qua 6 tuần, kết quả cho thấy không có sự xuất hiện của vi sinh vật hiếu khí tại các mẫu thanh trùng tại 80 o C, 85 o C và 90 o C Mẫu thanh trùng tại 75 o C được phát hiện có vi sinh vật từ tuần thứ 4 trở đi trong khi mẫu tại 70 o C bắt đầu xuất hiện từ tuần thứ 3 và mật độ vi sinh cao nhất cũng được xác định tại mẫu này. Hình 4.5 và 4.6 cho thấy màu sắc của các mẫu tại thời điểm bắt đầu bảo quản và qua
4tuần bảo quản Kết quả cho thấy màu sắc của chúng có sự thay đổi tại hai thời điểm quan sát Nhìn chung, cả 5 mẫu đều đều xảy ra hiện tượng nhạt màu đi so với lúc ban đầu, mẫu thanh trùng ở 70 o C giữ lại được màu sắc tốt nhất trong khi mẫu xử lý tại 90 o C có sự mất màu khá nghiêm trọng, khác biệt rõ rệt so với thời điểm bắt đầu bảo quản.
Hình 4.5 Các mẫu sản phẩm thanh trùng ở 70 o C, 75 o C, 80 o C, 85 o C và 90 o C tại thời điểm bắt đầu được bảo quản (theo thứ tự từ trái sang)
Hình 4.6 Các mẫu sản phẩm thanh trùng ở 70 o C, 75 o C, 80 o C, 85 o C và
90 o C qua 4 tuần bảo quản (theo thứ tự từ trái sang) Độ hấp thu của các mẫu có liên quan đến sự thay đổi màu sắc của chúng theo thời gian Do đó, các mẫu được tiến hành đo độ hấp thu tại 4 thời điểm theo chu kỳ 7 ngày/lần tính từ lúc vừa hoàn thành sản phẩm Kết quả đo độ hấp thu tại các bước sóng tối đa của từng mẫu với các nhiệt độ thanh trùng khác nhau được trình bày ở Bảng 4.6.
Bảng 4.6 Độ hấp thu của các mẫu sản phẩm thanh trùng ở 70 o C, 75 o C, 80 o C, 85 o C và 90 o C qua 3 tuần bảo quản Độ hấ p thu
Nhiệt độ thanh Chệnh trùng Ban đầu 1 tuần 2 tuần 3 tuần lệch giữa
Kết quả đo hấp thu tại các bước sóng tối đa của từng mẫu ở Bảng 4.6 cho thấy có sự thay đổi về độ hấp thu ở cả 5 mẫu trong suốt 3 tuần bảo quản Nhìn chung, khi thời gian bảo quản càng tăng, giá trị độ hấp thu của tất cả các mẫu đều giảm dần Cụ thể, mẫu được thanh trùng ở 90 o C có độ chênh lệch độ hấp thu giữa thời điểm ban đầu và tuần thứ 3 cao nhất là 0.577 trong khi con số này ở mẫu 70 o C là 0.141, thấp hơn rõ rệt so với các mẫu còn lại Điều này xảy ra do màu sắc của các mẫu đã thay đổi theo thời gian bảo quản, mẫu
90 o C xảy ra quá trình mất màu dễ nhận thấy nhất do hàm lượng chất màu anthocyanin giảm nhanh, ngược lại so với mẫu 70 o C có mức độ sụt giảm chất màu thấp nhất Sự khác nhau về màu sắc này phù hợp với nghiên cứu của Qin và cộng sự (2010) khi đưa ra kết quả rằng độ hấp thu của chất màu trong dâu tằm giảm theo thời gian khi tốc độ mất màu (% mất màu) tăng dần Nghiên cứu này khảo sát sự thay đổi độ hấp thu của chất màu trong dâu tằm ở các nhiệt độ khác nhau (20 o C đến 100 o C) theo thời gian, kết quả chỉ ra rằng độ hấp thu ở các mẫu được giữ ở nhiệt độ càng cao thì càng giảm nhanh.
Ngoài ra, khi quan sát các mẫu tại thời điểm bảo quản được 6 tuần, kết quả cho thấy có sự biến đổi về trạng thái của các mẫu, đặc biệt là các mẫu được thanh trùng ở 90 o C, 85 oC, 80 o C và 75 o C Các mẫu này bắt đầu xuất hiện các cặn lơ lửng trong nước và trong khi đó, mẫu thanh trùng ở 70 o C lại không xuất hiện hiện tượng này (Hình 4.8) Sự thay đổi trạng thái này có thể xuất phát từ sự suy giảm độ ổn định của thành phần protein trong sản phẩm; nó dễ dàng nhận thấy ở các mẫu được xử lý ở nhiệt độ cao Nhiệt độ được coi là một yếu tố gây ra các ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc và chức năng của whey protein trong thực phẩm, cụ thể là có thể gây ra sự biến tính và kết tụ protein (Mulvihill D M và
Donovan, 1987) Do đó, các mẫu xử lý nhiệt ở 75 o C đến 90 o C có thể bắt đầu xuất hiện các cặn lơ lửng có kích thước lớn do thành phần whey protein đã bị biến tính một phần và kết tụ lại với nhau, từ đó làm giảm giá trị cảm quan lẫn giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.
Hình 4.7 Trạng thái của các mẫu thanh trùng ở 85 o C, 80 o C, 75 o C, 70 o C sau 6 tuần bảo quản
Như vậy, qua các kiểm tra về mật độ tổng vi sinh vật hiếu khí cũng như sự thay đổi màu sắc, trạng thái của các mẫu qua 6 tuần bảo quản, mẫu được thanh trùng tại 70 o C đem lại các giá trị cảm quan lẫn vi sinh đạt theo yêu cầu của nghiên cứu đề ra Do đó, nhiệt độ thanh trùng này được lựa chọn trong nghiên cứu này và sử dụng cho các thí nghiệm sau đó.
Kết quả khảo sát hiệu quả của việc bổ sung chất bảo quản vào sản phẩm nước tăng lực 48 4.7 Đề xuất quy trình sản xuất nước tăng lực bổ sung whey protein vị dâu tằm
Chất bảo quản là một thành phần thường xuất hiện trong nước tăng lực với mục đích kéo dài thời hạn sử dụng Do đó, mẫu có bổ sung chất bảo quản (sodium benzoate) được tiến hành khảo sát chỉ tiêu vi sinh vật qua 6 tuần tương tự như mẫu không bổ sung Kết quả kiểm tra vi sinh vật hiếu khí của 2 mẫu được thanh trùng tại 70 o C với một mẫu có bổ sung chất bảo quản sodium benzoate (0.02 %) và một mẫu không bổ sung sodium benzoate được thể hiện ở Bảng 4.7.
Bảng 4.7 Mật độ tổng số vi khuẩn hiếu khí qua 6 tuần bảo quản (CFU/mL) của hai mẫu có bổ sung và không bổ sung sodium benzoate
Thời gian bảo quản Mẫu
1 tuần 2 tuần 3 tuần 4 tuần 5 tuần 6 tuần
Không bổ sung sodium KPH KPH 1.1 10 1 3.2 10 2 1.8 10 4 3.3 10 5 benzoate
% sodium KPH KPH KPH KPH KPH KPH benzoate
Kết quả thí nghiệm ở Bảng 4.7 cho thấy hiệu quả của việc bổ sung chất bảo quản sodium benzoate vào mẫu sản phẩm nước tăng lực Tại mẫu có bổ sung 0.02 % sodium benzoate, lượng vi khuẩn hiếu khí đo được tại cả 6 tuần bảo quản đều duy trì ở mức không phát hiện, từ đó nhận thấy hiệu quả của nó trong việc bảo quản sản phẩm, ức chế sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn hiếu khí, giúp giữ được chất lượng và gia tăng thời hạn bảo quản nước tăng lực Do đó kết luận rằng việc bổ sung chất bảo quản kết hợp với chế độ thanh trùng tại 70 o C có khả năng đem lại hiệu quả bảo quản tốt đối với sản phẩm nước tăng lực trong nghiên cứu này.
4.7 Đề xuất quy trình sản xuất nước tăng lực bổ sung whey protein vị dâu tằm
Sau khi lựa chọn các thông số tối ưu cho sản phẩm nước tăng lực bổ sung whey protein vị dâu tằm, hàm lượng một số thành phần dinh dưỡng trong sản phẩm được kiểm tra và trình bày ở Bảng 4.8.
Bảng 4.8 Giá trị dinh dưỡng trung bình trong 100 mL sản phẩm
Thành phần dinh dưỡng Hàm lượng
Hình ảnh nước tăng lực bổ sung whey protein vị dâu tằm được tạo ra khi kết thúc quá trình nghiên cứu được thể hiện ở Hình 4.9 Các đặc tính cảm quan của sản phẩm cũng được được đánh giá và trình bày ở Bảng 4.9 Công thức phối trộn nên sản phẩm được trình bày ở Bảng 4.10.
Hình 4.8 Sản phẩm nước tăng lực bổ sung whey protein vị dâu tằm
Bảng 4.9 Giá trị cảm quan của sản phẩm nước tăng lực
Chỉ tiêu Đặc tính cảm quan
Màu sắc Màu đỏ tự nhiên, hài hòa, không quá đậm hay quá nhạt.
Vị ngọt vừa phải, đặc trưng cho nước tăng lực; thoang thoảng vị Mùi, vị dâu tằm.
Dạng lỏng đồng đều, độ trong vừa phải do có thành phần whey Trạng thái protein trong sản phẩm.
Bảng 4.10 Công thức phối trộn nước tăng lực bổ sung whey protein vị dâu tằm
Thành phần Tỷ lệ Thông số cố định
Nước 83 % Độ brix sản phẩm: 15 o Bx Đường 12.5 % Độ pH: 2.8
Acid citric 1.4 % Đề xuất quy trình
Hình 4.9 thể hiện quy trình sản xuất nước tăng lực bổ sung whey protein vị dâu tằm được đề xuất thông qua kết quả của nghiên cứu. Đường
Phối chế Đồng hóa (5000 vòng/phút)
Rót chai và đóng nắp
Hình 4.9 Quy trình sản xuất nước tăng lực bổ sung whey protein vị dâu tằm (đề xuất)
Các bước của quy được thực hiện với mục đích tương tự quy trình dự kiến ban đầu, do đó phần phần thuyết minh của quy trình đề xuất chỉ trình bày cách thực hiện.
Cách tiến hành: Hỗn hợp đường sucrose và nước được gia nhiệt trên bếp điện ở nhiệt độ khoảng 90 o C, kết thúc quá trình nấu khi syrup đường đạt 13 o Bx.
Cách tiến hành: Syrup đường sau khi nấu được để nguội tới nhiệt độ khoảng 25 -
30 o C Sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ trong suốt quá trình làm nguội.
Cách tiến hành: Bổ sung các thành phần nguyên liệu vào syrup đường đã nguội Đầu tiên, bổ sung whey protein và caffeine vào syrup đường, khuấy cho đến khi tan hoàn toàn. Tiếp theo, bổ sung dịch ép dâu tằm và lượng acid citric sao cho đạt độ pH 2.8 rồi đến chất bảo quản, khuấy đều để syrup thành phẩm đồng nhất.
Cách tiến hành: Bao bì chai thủy tinh được rửa sạch và được làm khô, khử trùng bằng cách sấy ở nhiệt độ 105 o C trong vòng 1 giờ, sau đó được làm nguội đến nhiệt độ khoảng 40 o C Tiến hành chiết rót bán thành phẩm vào chai, mực nước cách miệng chai khoảng 2 - 3 cm, rót cẩn thận để tránh sự tạo bọt và cuối cùng đóng nắp chai thật chặt.
Cách tiến hành: Các chai được thanh trùng trong bể điều nhiệt ở nhiệt độ 70 o C trong thời gian 15 phút.
Cách tiến hành: Các chai sau khi thanh trùng được làm nguội nhanh về nhiệt độ phòng bằng cách xả trực tiếp dưới vòi nước lạnh trong thời gian 5 - 7 phút.
Cách tiến hành: Sản phẩm được bảo ôn ở nhiệt độ phòng tại nơi khô ráo, thông thoáng, tránh ánh nắng trực tiếp trong thời gian 10 - 15 ngày.
