Nhóm 1: bao gồm các sản phẩm có đường được sản xuất hoàn toàn từ chất béo của sữa và protein của sữa từ sữa nguyên chất với một hoặc nhiều thành phần cho phép như: đường, nước, trứng v
TỔNG QUAN
Tổng quan về sản phẩm kem
2.1.1 Giới thiệu và phân loại về sản phẩm kem
Kem là sản phẩm được làm từ chất béo và protein có thể kết hợp với một số nguyên liệu khác như: chất tạo ngọt, hương liệu, chất ổn định,… được trải qua quá trình thanh trùng sau đó đem đi đông lạnh và được bảo quản ở trạng thái đông lạnh hoặc đông lạnh một phần (TCVN 7402:2004) Có rất nhiều loại kem khác nhau trên thế giới, chúng khác nhau về thành phần, dinh dưỡng, màu sắc, hương vị, hình dáng,… Và được phân loại thành 6 nhóm (TCVN 7402:2004)
Nhóm 1: bao gồm các sản phẩm có đường được sản xuất hoàn toàn từ chất béo của sữa và protein của sữa (từ sữa nguyên chất) với một hoặc nhiều thành phần cho phép như: đường, nước, trứng và các sản phẩm từ trứng, quả và các sản phẩm từ quả, thực phẩm nguyên liệu thực phẩm để tăng hương, vị hoặc kết cấu của sản phẩm, ví dụ như cà phê, cacao, sôcôla, gừng, mật ong, lạc, rượu, muối ăn
Nhóm 2: bao gồm các sản phẩm có đường được sản xuất từ chất béo của sữa và protein không hoàn toàn từ sữa, với một hoặc nhiều thành phần cho phép như: đường, nước, trứng và các sản phẩm từ trứng, quả và các sản phẩm từ quả, thực phẩm và nguyên liệu thực phẩm để tăng hương, vị hoặc kết cấu của sản phẩm, ví dụ như cà phê, cacao, sôcôla, gừng, mật ong, lạc, rượu, muối ăn
Nhóm 3: bao gồm các sản phẩm có đường được sản xuất từ chất béo không hoàn toàn từ sữa và protein của sữa, với một hoặc nhiều thành phần cho phép như: đường, nước, trứng và các sản phẩm từ trứng, quả và các sản phẩm từ quả, thực phẩm và nguyên liệu thực phẩm để tăng hương, vị hoặc kết cấu của sản phẩm, ví dụ như cà phê, cacao, sôcôla, gừng, mật ong, lạc, rượu, muối ăn
Nhóm 4: bao gồm các sản phẩm có đường được sản xuất từ chất béo và protein không hoàn toàn từ sữa, với một hoặc nhiều thành phần cho như: đường, nước, trứng và các sản phẩm từ trứng, quả và các sản phẩm từ quả, thực phẩm và nguyên liệu thực phẩm để tăng hương, vị hoặc kết cấu của sản phẩm, ví dụ như cà phê, cacao, socola, gừng, mật ong, lạc, rượu, muối ăn
Nhóm 5: bao gồm các sản phẩm có đường được sản xuất từ các thành phần cho phép như: đường, nước, trứng và các sản phẩm từ trứng, quả và các sản phẩm từ quả, thực phẩm và nguyên liệu thực phẩm để tăng hương, vị hoặc kết cấu của sản phẩm, ví dụ như cà phê, cacao, sôcôla, gừng, mật ong, lạc, rượu, muối ăn và các phụ gia thực phẩm cho phép như: chất nhũ hóa, chất
5 ổn định, chất tạo đông, chất tạo màu, tinh bột biến tính, chất tạo hương, và có bổ sung một lượng nhỏ các thành phần như: sữa tươi, sữa đặc, sữa bột và các loại chất béo sữa; dầu, mỡ thực phẩm không có nguồn gốc từ sữa, protein thực phẩm không có nguồn gốc từ sữa
Nhóm 6: bao gồm các sản phẩm có đường được sản xuất từ các thành phần cho phép như: đường, nước, trứng và các sản phẩm từ trứng, quả và các sản phẩm từ quả, thực phẩm và nguyên liệu thực phẩm để tăng hương, vị hoặc kết cấu của sản phẩm, ví dụ như caphê, cacao, sôcôla, gừng, mật ong, lạc, rượu, muối ăn và các phụ gia thực phẩm cho phép như: chất nhũ hóa, chất ổn định, chất tạo đông, chất tạo màu, tinh bột biến tính, chất tạo hương,
Trong nghiên cứu này, chúng tôi hướng tới sản phẩm kem thuộc nhóm 1 với nguyên liệu gồm có protein và chất béo được làm hoàn toàn từ sữa để tiến hành thí nghiệm đánh giá các chỉ tiêu về vi sinh, hóa lý, hóa học và bảo quản của kem probiotic
Ngoài ra, dựa vào hàm lượng chất béo có trong kem, mà kem có thể được chia thành các loại như được trình bày tại bảng 2.1 (Goff, 2000)
Bảng 2.1 Phân loại kem theo hàm lượng chất béo Thành phần
Chất béo không có nguồn gốc từ sữa (%)
Tổng hàm lượng chất khô (%)
Kem không béo (Nonfat ice cream) < 0.5 12 – 14 18 – 22 1.0 28 - 32
Kem ít béo (Low-fat ice cream) 2 – 5 12 – 14 18 – 21 0.8 28 - 32
Kem hơi béo (Light ice cream) 5 - 7 11 - 12 18 - 20 0.5 30 - 35
Kem giảm béo (Reduced- fat ice cream) 7 - 9 10 - 12 18 - 19 0.4 32 - 36
Kem phổ thông (Economy ice cream) 10 10 - 11 15 - 17 0.4 35 - 36
Kem tiêu chuẩn (Standard ice cream) 10 - 12 9 - 10 14 - 17 0.2 - 0.4 36 - 38
Kem cao cấp (Premium ice cream) 12-14 8-10 13-16 0.2 - 0.4 38 - 40
Kem siêu cao cấp (Super premium ice cream) 14-18 5-8 14-17 0 - 0.2 40-42
Hiện nay, người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến việc tiêu thụ các sản phẩm thực phẩm ít béo do sự tiêu thụ không đúng mức có thể làm tăng nguy cơ béo phì và bệnh tim mạch (Akalin
& Erişir, 2008a) Cho nên nhóm chúng tôi hướng tới dòng kem giảm béo với hàm lượng chất béo khoảng 7-9% nhằm tạo ra sản phẩm phù hợp với xu hướng hiện nay và an toàn cho sức khỏe Trong khi đó, các sản phẩm giàu lợi khuẩn, đặc biệt là probiotic có nhiều lợi ích bao gồm cải thiện hệ vi sinh đường ruột, tăng cường hệ thống miễn dịch, giảm cholesterol huyết thanh, phòng ngừa ung thư, điều trị tiêu chảy liên quan đến bệnh ruột kích thích, phòng bệnh cao huyết áp cũng như cải thiện sự trao đổi lactose (Saarela et al., 2000; Nagpal et al., 2012) Trước sự phát triển của thị trường và nhu cầu ngày càng cao, nhiều doanh nghiệp đã bắt đầu nghiên cứu và phát triển các sản phẩm mới kết hợp cả hai yếu tố này Trong đó, sản phẩm kem probiotic là một trong những sản phẩm cung cấp đầy đủ các tiêu chí trên Kem probiotic không chỉ mang lại hương vị thơm ngon, mát lạnh mà còn cung cấp lợi khuẩn giúp cải thiện sức khỏe tiêu hóa Sản phẩm này là sự kết hợp hoàn hảo giữa hương vị và dinh dưỡng, tạo ra một trải nghiệm thú vị cho người tiêu dùng Với những lợi ích vượt trội về sức khỏe và hương vị hấp dẫn Kem probiotic hứa hẹn sẽ trở thành một xu hướng mới trong thị trường thực phẩm chức năng Sản phẩm này không chỉ đáp ứng nhu cầu thưởng thức của người tiêu dùng mà còn giúp họ duy trì một lối sống lành mạnh
2.1.2 Giới thiệu về kem probiotic và thành phần dinh dưỡng của kem probiotic
Kem probiotic là một sản phẩm kem được sản xuất bằng quá trình lên men hỗn hợp sữa có bổ sung chất tạo ngọt đã trải qua quá trình đồng hóa và thanh trùng, sau đó vi khuẩn axit lactic được thêm vào hỗn hợp, sau đó thực hiện quá trình lên men và sản xuất kem (Yilmaz- Ersan, 2013) Quá trình lên men này không chỉ giúp tạo ra hương vị đặc biệt mà còn mang lại lợi ích cho sức khỏe người tiêu dùng Kem probiotic thường được đánh giá cao về khả năng cải thiện hệ tiêu hóa và tăng cường hệ miễn dịch nhờ sự hiện diện của các vi khuẩn có lợi Sản phẩm này đáp ứng nhu cầu của những người tìm kiếm các lựa chọn thực phẩm vừa ngon miệng vừa tốt cho sức khỏe Kem probiotic không chỉ là một món tráng miệng hấp dẫn mà còn là một phần của chế độ ăn uống lành mạnh, được nhiều người tiêu dùng ưa chuộng trong cuộc sống hiện đại
Các sản phẩm như kem chứa rất nhiều chất dinh dưỡng như: protein, khoáng chất và vitamin Protein trong kem có giá trị sinh học rất lớn, vì chúng chứa tất cả các axit amin thiết yếu (Mehta, 2015) Protein sữa là một trong những đóng góp lớn nhất của sữa đối với dinh dưỡng của con người, các protein sữa như lactoferrin, lactoperoxidase và immunoglobulin được biết là có đặc tính kháng khuẩn, kháng virus, chống ký sinh trùng và kháng nấm Ngoài ra chúng còn giúp cải thiện hệ miễn dịch của con người (Arslaner & Salik,
2020).Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy protein sữa làm giảm tỷ lệ mắc các bệnh như: tăng huyết áp, rối loạn lipid máu và tăng đường huyết nhẹ (McGregor & Poppitt, 2013) Những sản phẩm làm từ sữa còn là nguồn cung cấp canxi, photpho và các khoáng chất khác cần thiết cho chế độ dinh dưỡng đầy đủ Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng lượng lactose bổ sung trong chế độ ăn uống có lợi cho quá trình hấp thụ canxi tốt hơn Vì sữa là một nguồn giàu lactose nên nó tạo điều kiện cho việc đồng hóa lượng canxi lớn hơn trong chế độ ăn uống, cần thiết cho trẻ đang phát triển và một số người lớn (Legassa, 2022) Ngoài ra, lipid sữa là nguồn cung cấp các vitamin tan trong dầu như retinol, α-tocopherol và β-carotene, cũng như các axit béo thiết yếu trong chế độ ăn uống Thành phần axit béo của sữa không chỉ có tác dụng lên các tính chất vật lý, độ ổn định oxy hóa và chất lượng cảm quan của các sản phẩm sữa mà còn có tác dụng tích cực đối với sức khỏe con người (Yilmaz-Ersan, 2013)
Mặt khác quá trình lên men của LAB tạo ra axit lactic, việc tiêu thụ các sản phẩm sữa có chứa LAB giúp giảm cholesterol trong máu, cân bằng hệ vi khuẩn đường ruột, LAB hỗ trợ tiêu hóa tốt hơn, tăng khả năng hấp thụ dinh dưỡng, cải thiện đặc tính kháng khuẩn và tăng cường chức năng miễn dịch (Abdul Hakim et al., 2023).
Quy trình sản xuất kem
Quy trình sản xuất kem chúng tôi dựa theo giáo trình công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống pha chế của tác giả Lê Văn Việt Mẫn (2010) Đầu tiên, các nguyên liệu sẽ được định lượng theo đúng công thức phối trộn cho mỗi loại kem sản xuất Nguyên liệu khô như bột sữa nguyên, bột sữa gầy, một số chất ổn định sẽ được đem cân Ngược lại, nguyên liệu dạng lỏng như sữa tươi, một số chất màu, chất tạo nhũ có thể được đem cân hoặc đo thể tích để xác định hàm lượng cần sử dụng Sau đó, các nguyên liệu sẽ được lần lượt cho vào thiết bị phối trộn theo một trật tự nhất định Mục đích của quá trình phối trộn là sử dụng phương pháp cơ học để làm cho hỗn hợp nguyên liệu trở nên đồng nhất Nhiệt độ hỗn hợp trong quá trình phối trộn thường được duy trì ở 50 -65°C Do chất béo đóng vai trò quan trọng trong việc tạo cấu trúc cho sản phẩm kem nên các sản phẩm kem thường chứa chất béo với hàm lượng cao, quá trình đồng hóa sẽ làm giảm kích thước các hạt béo và phân bố đều chúng trong hỗn hợp Quá trình này người ta thường sử dụng thiết bị đồng hóa hai giai đoạn Bên cạnh đó để đảm bảo sản phẩm kem sau khi sản xuất an toàn không chứa các vi sinh vật gây bệnh Bắt buộc các sản phẩm kem phải trải qua quá trình thanh trùng nhằm tiêu diệt hoặc ức chế hệ vi sinh vật và enzyme trong nguyên liệu Thông thường chế độ thanh trùng là 85°C trong thời gian 15 phút Tiếp theo, hỗn hợp kem sẽ được mang đi ủ chín ở nhiệt độ 2 - 4°C, tối thiểu là 4 giờ và tối đa không quá 24 giờ Mục đích của quá trình ủ chín là làm cho hỗn hợp nguyên liệu đạt được một số tính chất hóa lý cần thiết, chuẩn bị cho quá trình lạnh đông
8 tiếp theo Hỗn hợp kem khi kết thúc quá trình ủ chín sẽ được bỏ vào máy để lạnh đông sơ bộ Quá trình này thường diễn ra ở -6 ° C, trong 15 phút Sau quá trình lạnh đông sơ bợ ta thu được kem bán thành phẩm với cấu trúc xốp mềm Tiếp theo, hỗn hợp sẽ được rót vào hộp để đến quá trình lạnh đông kết thúc Kem bán thành phẩm sẽ được định lượng vào các hộp chứa và được mang đến các thiết bị lạnh đông Thông thường kem sẽ được lạnh đông ở nhiệt độ -40 o C, thời gian lạnh đông cho sản phẩm từ 45 phút đến 5 giờ phụ thuộc vào thể tích hộp kem (Lê Văn Việt Mẫn, 2010)
Hình 2.1 Quy trình sản xuất kem
Whipping cream Sữa bột gầy, phụ gia đường Sữa tiệt trùng Định lượng Định lượng Định lượng
Lạnh đông sơ bộ Rót hộp
Nguyên liệu sản xuất kem
Kem là một món tráng miệng phổ biến và được ưa chuộng trên toàn thế giới, với sự đa dạng về hương vị và thành phần Trong sản xuất kem quy mô công nghiệp, việc lựa chọn và kết hợp các nguyên liệu chất lượng cao đóng vai trò quyết định đến hương vị và kết cấu của sản phẩm Một trong những công thức phổ biến nhất bao gồm các nguyên liệu chính như sữa tươi, sữa bột gầy, whipping cream và đường
Sữa là chất lỏng sinh lý do các tuyến sữa tổng hợp được từ các hợp chất có trong máu,được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Sữa có đầy đủ dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cơ thể Những chất này dễ dàng được cơ thể hấp thụ, vì vậy từ lâu con người đã biết sử dụng sữa như một loại thực phẩm rất bổ dưỡng, đặc biệt là đối với trẻ sơ sinh (Hui, 2006) Sữa bò chứa khoảng 87% nước Phần còn lại bao gồm chất béo (4%), protein (3.5%), lactose (4.8%), các vitamin như vitamin A, D, E, K, , các enzyme và một lượng nhỏ chất muối vô cơ, đặc biệt là canxi và photphat (0.29%) Trong sữa nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất cửa sữa là protein, các protein của sữa là những protein hoàn thiện Trong thành phần protein của sữa có đến 19 loại axit amin khác nhau, trong đó có đầy đủ các axit amin không thay thế được như: Valine, Leucine, Isoleucine, Methionine, Threonine, Phenylalanine, Tryptophan, Lysine và Histidine (Hui, 2006) Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu: Casein chiếm khoảng 80%, lactalbumin chiếm 12% và lactoglobulin chiếm 6% trong toàn bộ lượng protein có trong sữa và còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng không đáng kể
Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng sữa tươi tiệt trùng (UHT) Sữa tiệt trùng là một sản phẩm được xử lý để loại bỏ tất cả các vi khuẩn gây hại Đây là một sản phẩm sữa rất phổ biến trên thị trường hiện nay vì nó có thể được lưu trữ trong một khoảng thời gian dài và không cần phải giữ ở nhiệt độ lạnh Quá trình tiệt trùng (UHT) là một phương pháp công nghệ dùng để tiêu diệt vi khuẩn trong các loại thực phẩm lỏng như sữa, bằng cách gia nhiệt chúng ở nhiệt độ 140 - 145°C trong 2 giây, sau đó làm lạnh nhanh xuống 4°C Khi đã được làm lạnh, sữa UHT được đóng gói vào các bao bì khí kín, chắn ánh sáng và được khử trùng, thường là hộp Tetra Pak Quá trình này cho phép sữa UHT được bảo quản mà trong vài tháng mà không ảnh hưởng bởi nhiệt độ Tuy nhiên, khi bao bì được mở, vi khuẩn từ bên ngoài có thể làm hỏng sữa trong vòng một hoặc hai tuần, ngay cả khi bảo quản trong điều kiện lạnh (Hilton C Deeth & Michael J Lewis, 2017)
Sữa bột gầy, một nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm và dinh dưỡng được sản xuất từ sữa tươi thông qua quá trình loại bỏ hầu hết chất béo, sữa bột gầy không chỉ là nguồn cung cấp protein chất lượng cao mà còn giữ nguyên được nhiều dưỡng chất quan trọng khác như canxi, vitamin và khoáng chất (Fox et al., 1998.) Một trong những ưu điểm nổi bật của sữa bột gầy là hàm lượng chất béo thấp, tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm chế biến như kem, bánh kẹo, sữa chua và đồ uống dinh dưỡng Đặc biệt, trong bối cảnh nhu cầu người tiêu dùng ngày càng chú trọng đến sức khỏe và vấn đề cân nặng, sự lựa chọn này trở nên phổ biến hơn bao giờ hết Sữa bột gầy không chỉ giúp giảm lượng chất béo trong các sản phẩm mà còn đảm bảo hương vị và chất lượng không bị ảnh hưởng, từ đó thu hút sự quan tâm và tin dùng từ phía khách hàng (Fox et al., 1998) Ngoài ra, sự linh hoạt và thời gian bảo quản dài cũng làm cho sữa bột gầy trở thành lựa chọn phổ biến cho những người có chế độ ăn kiêng hoặc cần kiểm soát cân nặng
Chất béo đóng vai trò quan trọng trong việc tạo cấu trúc và chất lượng của kem Độ mịn và sự ổn định của kem phần lớn phụ thuộc vào chất béo có mặt trong quá trình sản xuất Chất béo trong kem được sử dụng để tạo thành các giọt chất béo góp phần tạo nên cấu trúc kem trong quá trình đông lạnh (Goff, 1997;Goff, 2002) Trong giai đoạn làm lạnh của sản xuất kem, các giọt chất béo kết tinh tạo ra một mạng lưới chất béo trong toàn bộ sản phẩm ( Boode et al., 1993), cung cấp sự ổn định cần thiết để giữ cho kem có cấu trúc mịn và hỗ trợ trong việc tăng thời gian tan chảy của sản phẩm (Robert T Marshall et al., 2003) Ngoài đóng vai trò cải thiện cấu trúc, chất béo còn có các tính chất khác như làm tăng hương vị và độ thơm ngon của kem Các phân tử của chất béo có khả năng hấp thụ và giữ lại các hương liệu và mùi vị trong sản phẩm, làm tăng trải nghiệm hương vị khi dùng kem (Robert T Marshall et al., 2003) Việc điều chỉnh lượng và loại chất béo trong công thức kem cũng ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng cuối cùng của sản phẩm Ví dụ, các loại chất béo có điểm nóng chảy khác nhau sẽ ảnh hưởng đến quá trình kết tinh và sự phân bố của chúng trong sản phẩm đông lạnh (H Douglas Goff, 2013) Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng chất béo được làm hoàn toàn từ sữa và được tiêu dùng phổ biến trên thị trường là whipping cream với hàm lượng chất béo từ 35-36%
Chất tạo ngọt được sử dụng trong kem nhằm mục đích tạo vị ngọt theo sở thích của người tiêu dùng và điều chỉnh hàm lượng chất rắn trong kem, việc sử dụng chất tạo ngọt làm giảm điểm đóng băng của kem và có sự ảnh hưởng đến kết cấu và đặc tính cảm quan của sản phẩm kem (Krittiya Khuenpet, 2015) Nhiều loại chất tạo ngọt được sử dụng trong kem như: sucrose, glucose, fructose, glucose syrups và corn syrups (Ozdemir et al., 2008) Tuy nhiên, sucrose
11 được sử dụng làm chất tạo ngọt chính trong kem vì giá thành rẻ và không để lại dư vị (Krittiya Khuenpet, 2015) Sucrose, thường được gọi là đường hạt, được làm từ mía hoặc củ cải đường Ở dạng tinh thể, nó có khoảng 99,9% là chất rắn Có khả năng hòa tan cao với mật độ 1,595 g/mL Sucrose làm giảm điểm đóng băng, mỗi lần tăng 1% sucrose trong hỗn hợp kem sẽ làm giảm điểm đóng băng khoảng 0,2°F (Robert T Marshall et al., 2003)
2.4.5 Chủng vi khuẩn axit lactic
Trong sản xuất sữa chua phần lớn sử dụng các vi khuẩn thuộc nhóm vi khuẩn lactic (LAB) đây là vi khuẩn kỵ khí Gram dương, kỵ khí ưa môi trường dinh dưỡng cụ thể, mà sản phẩm cuối cùng của chất chuyển hóa chính là axit lactic Một số chủng nuôi cấy khởi đầu phổ biến như là Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus (L bulgaricus) và Streptococcus thermophilus (Str thermophilus) (Michaylova et al., 2007) Có một mối quan hệ cộng sinh giữa hai loài vi khuẩn này, S thermophilus nhanh chóng nhân giống khi bắt đầu lên men và tạo ra axit pyruvic, axit formic và carbon dioxide, những chất này thúc đẩy sự phát triển của L bulgaricus, trong khi L bulgaricus thủy phân protein sữa thành peptide và axit amin kích thích sự phát triển của S thermophilus (Bautista et al., 1966)
Str thermophilus là vi khuẩn Gram dương, có các tế bào hình trứng xếp thành chuỗi ngắn hoặc thành từng cặp Nó là một vi khuẩn ưa nhiệt với nhiệt độ tăng trưởng tối ưu dao động từ
35 đến 42˚C, trung bình là 38,6 (Radke-Mitchell & Sandine, 1986) L bulgaricus là vi khuẩn Gram dương, kị khí, hình sợi, không di động và không hình thành bào tử, không gây bệnh nhiệt độ tăng trưởng tối ưu đối với các chủng L.bulgaricus dao động từ 43 đến 46˚C, trung bình là 44,4 ˚C (Radke-Mitchell & Sandine, 1986) Khi phát triển trên các sản phẩm sữa tươi, nó tạo ra và duy trì môi trường axit cần thiết để phát triển thông qua việc sản xuất axit lactic Nhiệt độ từ 40 – 44 °C là khoảng nhiệt độ tối ưu cho chúng phát triển với điều kiện kị khí (Neish, 2017)
Hình 2.2 Chủng vi khuẩn L.bulgaricus và Str thermophilus
Fructooligosaccharide (FOS) là tên gọi chung của oligome fructose và chúng thường hiểu là oligosaccharit loại inulin Chúng tạo thành một chuỗi oligosacarit tương đồng có nguồn gốc từ sucrose thường được biểu thị bằng công thức GFn, chủ yếu bao gồm 1 – kestone (GF2), nysotose (GF3) và 1F- 𝛽 – fructofuranosyl nystose (GF4), trong đó hai, ba, bốn đơn vị fructosyl lần lượt được liên kết ở vị trí 𝛽 – 2,1 của glucose (Won Yun, 1996;Lee et al., 1999)
Hình 2.3 Cấu tạo của Frutooligosaccharides
FOS có độ ngọt thấp vì chúng chỉ ngọt bằng 1/3 so với sucrose, cung cấp một lượng nhỏ năng lượng, khoảng 0-3 kcal/g đường thay thế Đặc tính này khá hữu ích trong các loại thực phẩm khác nhau bởi vì việc sử dụng sucrose bị hạn chế do nồng độ ngọt cao (Won Yun, 1996) FOS cũng không chứa calo vì chúng hầu như không bị thủy phân bởi các enzym tiêu hóa và không được sử dụng làm nguồn năng lượng trong cơ thể do đó, chúng an toàn cho bệnh nhân tiểu đường (Mutanda et al., 2014) Ngoài ra, FOS được xem là prebiotic có tác dụng ngăn chặn sự xâm nhập của các vi sinh vật gây bệnh vào ruột người vì chúng khuyến khích sự phát triển của lợi khuẩn (Roberfroid, 2000; Mishra & Mishra, 2013) Vì FOS không thể được tiêu hóa bởi các enzyme của ruột non nên chúng được lên men trong ruột già để kích thích có chọn lọc sự phát triển của vi khuẩn giống probiotic là một phần của hệ vi sinh vật đường ruột hội sinh và sau đó tạo ra axit béo chuỗi ngắn, chủ yếu là acetate, propionate, and butyrate (Won Yun, 1996; Wang et al., 2010)
Hơn nữa, FOS có những tác dụng sinh lý có lợi quan trọng như: tác dụng prebiotic, cải thiện sự hấp thu khoáng chất và giảm mức cholesterol trong máu, triacylglycerol và phospholipid Hiện nay FOS ngày càng được đưa vào các sản phẩm thực phẩm và sữa công
13 thức dành cho trẻ sơ sinh do tác dụng tiền sinh học của chúng kích thích sự phát triển của hệ vi sinh vật đường ruột không gây bệnh Việc tiêu thụ chúng với liều 4-15 g/ngày cho những người khỏe mạnh giúp làm giảm táo bón là một trong những vấn đề ngày càng được quan tâm của xã hội hiện đại (Sabater-Molina et al., 2009)
Kem được làm từ các thành phần khác nhau việc bổ sung phụ gia rất quan trọng để giữ cho các đặc tính và chất lượng cảm quan của các mẻ kem giống nhau khi đưa đến tay người tiêu dùng Protein và chất béo là thành phần chính của kem trong khi những chất khác như chất nhũ hóa và chất ổn định được thêm vào nhằm ổn định cấu trúc của sản phẩm kem
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Sản phẩm kem probiotic bổ sung FOS là sản phẩm được làm từ hỗn hợp sữa lên men có bổ sung FOS sau đó trải quá quá trình khuấy trộn và làm lạnh để tạo thành sản phẩm kem probiotic Ở Việt Nam các nghiên cứu của các nhà khoa học tập trung nhiều về việc bổ sung probiotic vào các sản phẩm từ sữa Một trong số đó có thể kể đến các nghiên cứu như: Nghiên cứu của Bùi Thế Vinh và Hà Văn Toàn vào năm 2008 về hoạt lực của hệ vi khuẩn lactic trong sản xuất sữa chua và kết quả cho thấy các vi khuẩn này chuyển đổi đường trong sữa thành axit lactic, tạo nên hương vị đặc biệt của yogurt
Ngoài ra một số nghiên cứu về các chủng giống vi khuẩn khác đã được nghiên cứu như của Đoàn Anh Dũng và cộng sự về sử dụng vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum trong chế biến sữa chua vào năm 2015 với tỉ lệ sữa chua cái giống Lactobacillus plantarum lần lượt là 0; 2; 4; 6; 8% và kết quả là để nâng cao chất lượng và rút ngắn thời gian lên men, nên sử dụng tỷ lệ 0,06 g/kg giống thương mại (Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus) và bổ sung sữa chua cái lên men từ Lactobacillus plantarum với tỷ lệ 6% về khối lượng (Anh Dũng et al., 2015)
Một số nghiên cứu của các nhà khoa học có thể kể đến trong lĩnh vực kem probiotic như: Nghiên cứu của Hoda S EL-Sayed và cộng sự vào năm 2014 về sản xuất kem synbiotic, mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá khả năng sống sót của ba dòng vi khuẩn probiotic
Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei và Bifidobaterium bifidum trong kem bằng cách sử dụng kỹ thuật vi bao bằng alginate canxi và nồng độ protein whey Sáu loại kem synbiotic chứa các dòng vi khuẩn L plantarum, L casei và B bifidum tự do và vi khuẩn được vi bao bởi 2% FOS Sự sống sót của tất cả các dòng vi khuẩn thử nghiệm đã tăng với các loại đường khác nhau ngay cả khi có sự hiện diện của FOS Nghiên cứu cho thấy khả năng sống sót của vi khuẩn probiotic trong kem được cải thiện đáng kể thông qua việc vi bao Ngoài ra, việc vi bao các dòng vi khuẩn probiotic không ảnh hưởng đến các thuộc tính sinh lý và đánh giá cảm quan của kem synbiotic (El-Sayed et al., 2014a)
Nghiên cứu của Sabet‐Sarvestani và cộng sự (2021) về sản xuất kem synbiotic sử dụng
Lactobacillus casei / Lactobacillus plantarum và FOS Kết quả cho thấy FOS đã cải thiện tính chất lưu biến của kem và tăng cường khả năng tồn tại của men vi sinh Hoạt tính chống oxy hóa cao hơn đã được quan sát thấy trong các loại kem lên men, có thể là do việc tạo ra peptide hoạt tính sinh học bằng cách sử dụng vi khuẩn sinh học Tuy nhiên, đánh giá cảm quan cho thấy khả năng chấp nhận tổng thể của kem tổng hợp thấp hơn so với các mẫu kem khác Điều này có thể là do giảm độ ngọt do sử dụng FOS thay vì đường trong công thức và tạo ra các peptide có vị đắng do hoạt động phân giải protein của LAB Để cải thiện các đặc tính cảm quan của kem synbiotic nên bổ sung thêm một số chất tạo hương (Sabet-Sarvestani et al., 2021a)
Nghiên cứu của Di Criscio và cộng sự (2010) về Sản xuất kem chức năng probiotic, prebiotic và synbiotic Trong nghiên cứu này, 3 loại kem đã được sản xuất: một loại kem probiotic được sản xuất bằng cách thêm các vi sinh vật có tiềm năng probiotic như Lactobacillus casei và Lactobacillus rhamnosus; một loại kem prebiotic được sản xuất bằng cách thêm inulin, một chất nền prebiotic; và một loại kem synbiotic được sản xuất bằng cách thêm kết hợp vi sinh vật probiotic và inulin Nghiên cứu đã phân tích về các chỉ tiêu như hóa học, vật lý, hóa lý, vi sinh và cảm quan Kết quả cho thấy các kết quả tích cực về sự bảo quản và hiệu quả của vi
15 khuẩn probiotic trong kem Số lượng vi khuẩn lactic acid (LAB) cao hơn đáng kể trong kem probiotic và synbiotic so với kem đối chứng và không giảm đáng kể sau khi đông lạnh và lưu trữ Khả năng kháng muối mật của các chủng vi khuẩn probiotic duy trì tốt sau 16 tuần lưu trữ ở -20°C Kem prebiotic và synbiotic với inulin cải thiện độ cứng và độ nhớt, với tỷ lệ tan chảy và overrun tương tự như kem thủ công Các loại kem probiotic và synbiotic cũng được đánh giá cao về cảm quan, đặc biệt là kem với 2,5% inulin và L.casei hoặc L rhamnosus(Di Criscio et al., 2010)
Qua quá trình tổng quan tài liệu, chúng tôi nhận thấy rằng ở Việt Nam còn hạn chế các nghiên cứu về việc bổ sung probiotic và prebiotic vào sản phẩm từ sữa, đặc biệt là kem Do đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu quy trình sản xuất kem probiotic bổ sung FOS Việc bổ sung của probiotic và FOS không những tăng cường sức khỏe người tiêu dùng mà còn cải thiện các đặc tính của kem Kết quả từ các nghiên cứu quốc tế cho thấy kem probiotic bổ sung FOS có tiềm năng cao trong việc cung cấp các lợi ích sức khỏe từ probiotic và prebiotic Điều này mở ra cơ hội phát triển các sản phẩm kem probiotic, đa dạng hóa thị trường kem Việt Nam và góp phần nâng cao sức khỏe người tiêu dùng
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị sử dụng
Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng sữa tươi Vinamilk không đường được mua tại siêu thị Coopmart Địa chỉ: 191 Quang Trung, Hiệp Phú, Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
Hình 3.1 Sữa tươi Vinamilk không đường
Sữa từ 100% sữa tươi (99,7%)/ Fresh milk (99.7%), chất ổn định (471, 460(i), 407, 466), vitamin (A, D3), khoáng chất/ mineral (natri selenit/ sodium selenite)
Bảng 3.1 Giá trị dinh dưỡng trung bình trong 100 mL
Trong quá trình nghiên cứu và sản xuất, chúng tôi sử dụng sữa bột gầy của Công ty Đại Tân Việt nhập khẩu trực tiếp từ New Zealand Địa chỉ: 145 Tôn Thất Đạm, phường Bến Nghé, quận 1, thành phố Hồ Chí Minh Thành phần của sữa bột gầy được thể hiện ở bảng 3.1
Bảng 3.2 Thông tin chi tiết về sản phẩm sữa bột gầy
Các chỉ tiêu Đơn vị Kết quả trung bình
Protein trong chất rắn sữa không béo %m/m 34.34 Độ axit %m/v 0.09
Chỉ số không hòa tan mL 0.10
Vi sinh vật hiếu khí cfu/g 140
Nấm men và mốc cfu/g