Đồ án tốt nghiệp: Ảnh hưởng của protein đậu ngự thủy phân bằng Alcalase đến chất lượng sản phẩm kem vani

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ẢNH HƯỞNG CỦA PROTEIN ĐẬU NGỰ THỦY PHÂN BẰNG ALCALASE ĐẾN CH

TỔNG QUAN

Tổng quan về kem

2.1.1 Giới thiệu và phân loại sản phẩm kem

2.1.1.1 Giới thiệu về sản phẩm kem

Kem là một món tráng miệng từ sữa rất phổ biến, chứa giá trị dinh dưỡng cao và được tiêu thụ với quy mô rất lớn, phù hợp với nhiều lứa tuổi khác nhau Trên thị trường Việt Nam, ngành công nghiệp kem có sự đóng góp của ba doanh nghiệp chính là Kido, Unilever và Vinamilk (Znews, 2023) Theo dữ liệu từ Tập đoàn nghiên cứu thị trường Euromonitor năm

2023, giá bán lẻ kem tại Việt Nam tăng 8% so với cùng kỳ năm trước, đạt mức 4,9 nghìn tỷ đồng Kido Group là doanh nghiệp dẫn đầu với 46,7% thị phần, tiếp theo là Unilever chiếm 11,5% thị phần và sau đó là Vinamilk với 9% thị phần Những doanh nghiệp khác như Tràng Tiền và Nestlé Việt Nam lần lượt đạt 4% và 3,3% thị phần (Euromonitor, 2023)

Về mặt thương hiệu, sản phẩm của Kido Group bao gồm Merino và Celano dẫn đầu thị trường với thị phần lần lượt là 25,9% và 19,6% Vinamilk đứng thứ ba với 9%, trong khi Cornetto của Unilever chiếm 7,4% Các thương hiệu nội địa khác như Fanny và Tràng Tiền chiếm 4,3% và 4% thị phần Kem Paddle Pop và Wall’s thuộc sở hữu của Unilever lần lượt chiếm 2,1% và 2% thị phần (Euromonitor, 2023) Người tiêu dùng Việt Nam có xu hướng ưa chuộng các sản phẩm nội địa như Merino, Celano, Vinamilk, Tràng Tiền,… vì các sản phẩm này đạt chất lượng, giá thành hợp lý và hương vị của sản phẩm phù hợp với thị hiếu khách hàng

Hình 2.1 Một số sản phẩm kem trên thị trường Việt Nam

Kem không chỉ là món tráng miệng mà còn giúp cung cấp dinh dưỡng cho cơ thể Theo nghiên cứu của Spence và cộng sự, tại các bệnh viện và viện dưỡng lão, kem được dùng để cung cấp dinh dưỡng cho người cao tuổi, đây là một phương thức bổ sung protein hiệu quả nhằm giải quyết tình trạng thiếu hụt protein phổ biến (Spence và cộng sự, 2019) Đối với những người có vấn đề về tiêu hoá hoặc khó khăn trong việc ăn uống, kem có thể là một lựa chọn phù hợp đảm bảo để nhận được lượng protein cần thiết và duy trì sức khoẻ

2.1.1.2 Phân loại sản phẩm kem

Theo phân loại truyền thống (Bảng 2.1), sản phẩm kem được chia thành bốn loại là: siêu cao cấp (Super-premium), cao cấp (Premium), tiêu chuẩn (Standard) và phổ thông (Economy) Những loại kem này khác nhau về hàm lượng chất béo, tổng chất rắn, độ nở xốp, hương vị, bao bì và giá thành sản phẩm Kem phổ thông chứa nhiều không khí và được làm từ nguyên liệu có giá thành rẻ hơn như sử dụng chất béo từ thực vật Kem phổ thông có hàm lượng chất béo 10%, 30% tổng chất rắn và loại kem này được đánh giá là có giá trị thấp Kem tiêu chuẩn có hàm lượng chất béo cao hơn, từ 10-12%, tổng chất rắn dao động từ 36- 38%, độ nở xốp đạt 100-120%, giá trị của loại kem này được xem là ở mức trung bình Trong khi đó, nguyên liệu làm kem cao cấp thường được làm từ nguyên liệu tốt, lượng không khí thấp, tổng hàm lượng chất rắn từ 38-40%, giá trị độ nở xốp khoảng 60-90% và lượng chất béo sữa tương đối cao từ 12-15%, vì vậy loại kem này có giá thành tương đối đắt Kem siêu cao cấp có hàm lượng chất béo cao nhất, từ 15-18%, tổng hàm lượng chất rắn trên 40% và độ nở xốp chỉ từ 25-50%, đây là loại kem có giá trị cao nhất (Tharp và cộng sự, 2013; Goff, 2010)

Bảng 2.1 Phân loại sản phẩm kem theo phương pháp truyền thống

Siêu cao cấp (Super-premium)

Tổng chất rắn 30% 36-38% 38-40% > 40% Độ nở xốp Tối đa 100-120% 60-90% 25-50%

Giá trị Thấp Trung bình Cao hơn mức trung bình Cao

Theo Tharp và cộng sự (2013); Goff (2010)

Dựa theo tính chất hương vị đặc trưng và nhằm đáp ứng các điều khoản ghi nhãn theo tiêu chuẩn kem của FDA, Hiệp hội các nhà sản xuất kem quốc tế (IAICM) đã phân loại kem thành ba loại: loại 1 là những sản phẩm kem không chứa hương vị nhân tạo; loại 2 là những sản phẩm kem chứa cả hương vị tự nhiên và hương vị nhân tạo, trong đó hương vị tự nhiên chiếm ưu thế và loại 3 là những sản phẩm kem có hương vị độc quyền là hương vị nhân tạo hoặc hương vị tự nhiên kết hợp với hương vị nhân tạo, trong đó hương nhân tạo chiếm ưu thế (Arbuckle, 2013)

6 Sản phẩm kem được phân loại thành nhiều nhóm khác nhau dựa trên thành phần nguyên liệu (Bảng 2.2) Trong đó, hàm lượng chất béo được xem như chỉ số đánh giá chất lượng và giá trị của sản phẩm kem (Goff, 2015) Kem được phân loại thành bốn nhóm bao gồm kem không béo (Nonfat ice cream), kem ít béo (Low - fat ice cream), kem hơi béo (Light ice cream) và kem giảm chất béo (Reduced - fat ice cream) Các sản phẩm kem này khác nhau về hàm lượng chất béo sữa, chất khô sữa không béo (MSNF), chất tạo ngọt, chất ổn định và tổng hàm lượng chất rắn Kem không béo có hàm lượng chất béo sữa thấp nhất, dưới 0,5%, kem ít béo chiếm 2 - 5% Trong khi đó, kem hơi béo chiếm 5 - 7% và kéo giảm chất béo chứa 7 - 9% lượng chất béo sữa Hàm lượng chất khô sữa không béo dao động trong khoảng 10 - 14%, chất tạo ngọt cũng dao động trong khoảng 18 - 22% và hàm lượng này khác nhau giữa các loại kem Chất ổn định dùng cho kem không béo nhiều nhất chiếm 1% và trong kem giảm chất béo chứa ít nhất với 0,4% Tổng hàm lượng chất rắn trong kem không béo và kem ít béo thấp nhất chiếm 28 - 32%, trong kem hơi béo chiếm 30 - 35% và cao nhất trong kem giảm chất béo với hàm lượng 32 - 36% (Goff, 2015)

Bảng 2.2 Phân loại sản phẩm kem theo thành phần nguyên liệu

Kem không béo (Nonfat ice cream)

Kem ít béo (Low - fat ice cream)

Kem hơi béo (Light ice cream)

Kem giảm chất béo (Reduced – fat ice cream)

Theo phân loại kem dựa vào thành phần nguyên liệu (Bảng 2.2.), sản phẩm kem vani trong nghiên cứu của chúng tôi được sản xuất với lượng chất béo 4%, thuộc sản phẩm kem ít béo Thành phần nguyên liệu để sản xuất kem ít béo gồm chất béo sữa, chất khô sữa không béo, chất tạo ngọt, chất ổn định và chất nhũ hoá Khi chất béo trong hỗn hợp kem chiếm tỷ lệ thấp, các nguyên liệu khác phải được thêm vào để giữ lượng nước ở mức vừa phải, tránh giảm chất lượng của sản phẩm

2.1.2 Nguyên liệu trong sản xuất kem

Trong quá trình sản xuất kem, tuỳ vào từng loại kem mà các nguyên liệu sử dụng để sản xuất kem khác nhau Thành phần nguyên liệu của một sản phẩm kem cơ bản gồm sữa, chất béo từ sữa hoặc chất béo không phải sữa, chất tạo ngọt, chất nhũ hoá, chất ổn định, chất tạo hương và nước Các nguyên liệu được sử dụng trong quá trình làm kem thường được chọn dựa trên chất lượng, giá thành, sự tiện lợi và tính sẵn có của nguồn nguyên liệu (Goff, 2015)

Sữa là nguyên liệu quan trọng dùng trong sản xuất kem Trong sữa bò chứa 87% là nước và 13% chất khô (Bảng 2.3), chất khô có thể lơ lửng hoặc hoà tan vào nước Trong đó, hàm lượng chất khô gồm chất béo chiếm 4%, protein 3,5%, lactose 4,7% và tro 0,8% (Tetra Pak, 2003)

Bảng 2.3 Thành phần hoá học của sữa bò tươi Độ ẩm Chất béo Protein Lactose Tro

Sữa là nguyên liệu có giá trị dinh dưỡng cao, protein từ sữa chứa tất cả các loại acid amin thiết yếu Trong các sản phẩm kem truyền thống, protein từ sữa là nguồn nguyên liệu quan trọng sử dụng trong sản xuất kem vì ngoài đặc tính dinh dưỡng, chúng có nhiều chức năng mong muốn như tương tác với chất nhũ hoá ở bề mặt, ổn định các giọt béo, ổn định bọt khí và tăng độ nhớt của pha không đông để ngăn chặn sự hình thành các tinh thể đá lớn (Goff và cộng sự, 2013)

Nguyên liệu sữa dùng trong sản xuất kem thường có nhiều dạng như sữa tươi, sữa đặc, sữa bột nguyên kem, sữa bột gầy Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng sữa bột gầy là thành phần nguyên liệu trong sản xuất kem Sữa bột gầy có đặc tính hấp thụ nước cao, từ đó làm giảm lượng nước tự do trong hỗn hợp và hạn chế sự tạo thành tinh thể đá trong kem Thành phần protein trong sữa bột gầy cũng có vai trò như chất nhũ hoá, có khả năng giữ và phân phối không khí trong hỗn hợp kem trong quá trình lạnh đông (Tetra Pak, 2003) Sữa bột gầy sử dụng trong sản xuất phải đạt các chỉ tiêu cảm quan như sữa bột có màu sắc tự nhiên, từ màu trắng sữa đến kem nhạt, không có mùi, vị lạ; sữa không bị vón cục, đồng nhất và không chứa tạp chất Đồng thời, sữa bột gầy phải đạt các chỉ tiêu lý - hoá (Bảng 2.4) như độ ẩm, hàm lượng chất béo, protein, độ acid chuẩn độ (TCVN 7404:2004)

Bảng 2.4 Chỉ tiêu lý - hoá của sữa bột gầy

Tên chỉ tiêu Mức Độ ẩm (không lớn hơn) 5,0%

Hàm lượng chất béo (không lớn hơn) 1,5%

Hàm lượng protein, tính theo hàm lượng chất khô không béo (không nhỏ hơn) 33% Độ acid chuẩn độ, tính theo acid lactic (không lớn hơn) 18%

Chất béo cũng là một trong những nguyên liệu quan trọng để sản xuất kem Chất béo dùng trong quá trình sản xuất kem thường có nguồn gốc từ sữa động vật (sữa nguyên chất, kem tươi, bơ,…) và nguồn gốc từ thực vật ở dạng rắn (dầu dừa, dầu cọ, dầu hướng dương,…) (Tetra Pak, 2003) Hàm lượng chất béo đa dạng, có thể bổ sung chất béo dao động ở nhiều hàm lượng khác nhau tuỳ theo loại kem Như ở Mỹ, hầu hết các loại kem chứa hàm lượng chất béo hơn 10%, ở Canada, hầu hết các loại kem chứa hơn 8% chất béo sữa (Goff và cộng sự, 2013) Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng chất béo dạng cream với tỷ lệ 4%, nguyên liệu này chứa 35 - 36% hàm lượng chất béo Chất béo trong cream có vai trò tạo nên cấu trúc, độ mịn, độ đặc và cải thiện độ tan chảy của sản phẩm kem (Goff và cộng sự, 2013)

Chất tạo ngọt giúp điều chỉnh hàm lượng chất khô của kem và tăng vị ngọt cho sản phẩm (Lê và cộng sự, 2011) Bên cạnh đó, chất tạo ngọt còn có khả năng hạ thấp điểm đóng băng của dung dịch, từ đó kiểm soát được nhiệt độ và độ cứng của sản phẩm (Goff và cộng sự, 2013) Chất tạo ngọt có thể ở dạng rắn hoặc lỏng, có thể được bổ sung vào kem với tỷ lệ

10 - 18% (Tetra Pak, 2003) Thông thường, khi sản xuất kem có thể dùng các loại đường như saccharose, đường nghịch đảo (invert sugar) là hỗn hợp của đường glucose và đường fructose, glucose, lactose, syrup giàu fructose (Tetra Pak, 2003; Lê và cộng sự, 2011) Chất tạo ngọt chúng tôi sử dụng trong nghiên cứu là đường saccharose dạng tinh thể và có hàm lượng saccharose cao hơn 99,8%

Tổng quan về đậu ngự và protein đậu ngự

2.2.1 Nguồn gốc và sự phát triển của cây đậu ngự Đậu ngự là loại cây họ đậu có tiềm năng dinh dưỡng lớn, chứa hàm lượng protein cao, nhưng đối với mục đích nghiên cứu và ứng dụng thực tế, protein của chúng ít được khai thác hơn so với một số loại cây họ đậu khác như đậu nành và đậu xanh Đậu ngự có tên khoa học là Phaseolus lunatus L., trong chi Phaseolus, là một trong năm loại đậu quan trọng nhất đã được thuần hoá Cả đậu ngự hoang dã và thuần hoá đều được tìm thấy trong các điều kiện khí hậu đa dạng (Baudoin và cộng sự, 2004; Cerda - hurtado và cộng sự, 2018) Trong nghiên cứu của Baudoin và Debouck cùng cộng sự cho rằng đậu ngự chỉ có hai nhóm gen Mesoamerican và Andean, có nguồn gốc từ hai nhóm đậu hoang dã khác nhau (Baudoin, 1988; Debouck và cộng sự, 1989) Giống Mesoamerican có nguồn gốc từ vùng Jalisco (Mexico) đến Salta (Argentina), đây là giống đậu ngự của người Mỹ gốc Trung Hoa, hạt có kích thước nhỏ, 0,24 - 0,70 g/hạt Giống Andean có kích thước hạt lớn, > 0,54 g/hạt, được chia thành nhóm đậu hoang dã có nguồn gốc từ dãy Andes đến miền bắc Peru, nhóm còn lại

13 được trồng ở Colombia và kéo dài đến miền nam Brazil Tuy nhiên, Camacho-Pérez đã nghiên cứu được đậu ngự có đến ba nhóm gen chính, bao gồm cả dạng hoang dã và dạng thuần hoá, gồm các nhóm gen Andean (A), Mesoamerican I (MI) và Mesoamerican II (MII) (Camacho-Pérez và cộng sự, 2018) Đến năm 1301, đậu ngự dần được trồng ở vùng Bắc Mỹ Vào thế kỷ 16, loại đậu này được trồng rộng rãi ở Châu Âu, Châu Á, một phần Châu Phi và Châu Đại Dương Từ cuối những năm 1800, đậu ngự được trồng thương mại ở California (Dohle, 2017) Hiện nay, đậu ngự được trồng ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới (Ballhorn, 2011)

Nhiệt độ phù hợp nhất cho sự phát triển của đậu ngự từ 16 - 27 o C Đậu ngự có khả năng thích nghi cao ở điều kiện hạn hán và nắng nóng, những vùng đất khô cằn, thiếu hụt nguồn dinh dưỡng hoặc chúng có thể sinh trưởng ở những vùng đất thấp như rừng mưa nhiệt đới Tuy nhiên, chúng không thể phát triển trong điều kiện sương giá (Beebe và cộng sự, 2013) Đậu ngự thân thảo thường cao từ 30 đến 90 cm, dây leo có chiều dài xoắn từ hai đến bốn mét, hoa đậu có màu trắng hoặc tím (Ballhorn, 2011) Quả có hình thuôn dài, dẹt lớn, có hình trăng lưỡi liềm, mỗi quả có thể dài từ 5 đến 12 cm, trong mỗi quả có hai đến bốn hạt (Dohle, 2017) Tuỳ vào giống đậu ngự mà chúng có kích thước khác nhau, thông thường hạt đậu dày 0,72 cm, rộng 0,8 - 1,5 cm, dài 1 - 15 cm (Palupi và cộng sự, 2022) Hạt có màu kem, một số giống lốm đốm màu đỏ, đen, tím, trắng, nâu sẫm hoặc nâu nhạt Hương vị của đậu ngự có hương tinh bột đặc trưng (Farinde và cộng sự, 2018)

2.2.2 Thành phần hoá học và lợi ích sức khoẻ của hạt đậu ngự

2.2.2.1 Thành phần hoá học Đậu ngự chứa hàm lượng carbohydrate cao vừa phải (50,68 - 54,92%), trong đó tinh bột chiếm 37 - 41,96% và là thành phần carbohydrate chính, vì vậy đậu ngự có thể dùng để sản xuất tinh bột (Granito và cộng sự, 2007; Bello-Pérez và cộng sự, 2007) Trong thành phần hoá học của đậu ngự chứa ít chất béo nhưng lượng acid linoleic chiếm đáng kể (Osagie và cộng sự, 1986) Đậu ngự được khuyên dùng trong chế độ ăn uống vì chúng không chứa cholesterol

Bảng 2.6 Thành phần hoá học của hạt đậu ngự

Thành phần hoá học % Khối lượng

(tính trên hàm lượng chất khô)

Theo Chukwunyere và cộng sự (2018)

Hàm lượng protein bổ sung của đậu ngự gấp hai lần ngũ cốc, đặc biệt chứa một loại acid amin thiết yếu là lysine (Bonita và cộng sự, 2020) Trong đậu ngự chứa hàm lượng acid amin tương tự như đậu đũa và đậu nành (Aletor và cộng sự, 1989) Đặc biệt, trong vỏ đậu ngự cũng có hàm lượng protein cao hơn trong nhiều loại ngũ cốc (Seidu và cộng sự, 2015) Đậu ngự là nguồn cung cấp các acid amin thiết yếu, cần thiết cho cơ thể con người như: phenylalanine (6,05g/100g), leucine (8,3g/100g), valine (5,58g/100g), threonine (4,3g/100g) isoleucine (5,06g/100g) và histidine (2,74g/100g) Các acid amin như leucine, phenylalanine và arginine trong đậu ngự cao hơn mức khuyến nghị hằng ngày của FAO, và hàm lượng methionine thấp là điều phổ biến ở nhóm cây họ đậu (El-Gohery, 2021)

Hạt đậu ngự cũng giống các loại đậu khác, rất giàu các vitamin như riboflavin, thiamin, niacin (Sathe và cộng sự, 1984) Thông thường, đậu ngự thường được sử dụng cả lớp vỏ hạt nên giúp bảo toàn hàm lượng vi chất dinh dưỡng Trong thành phần đậu ngự có chứa các khoáng chất như canxi, sắt, kẽm, phốt pho và kali Những khoáng chất này giúp tạo xương, giữ cho hệ thần kinh và răng khoẻ mạnh, đồng thời hỗ trợ sự chuyển động của cơ bắp (Adebo, 2023)

Các yếu tố kháng dinh dưỡng

Mặc dù có hàm lượng dinh dưỡng cao nhưng trong đậu ngự vẫn chứa các yếu tố kháng dinh dưỡng Hàm lượng chất kháng dinh dưỡng trong đậu ngự có thể ảnh hưởng đến cơ thể theo cả hai hướng tích cực hay tiêu cực Hoạt tính chống ung thư cũng được tìm thấy trong

15 yếu tố kháng dinh dưỡng Lectin (Bonita và cộng sự, 2020) Tuy nhiên, các chất kháng dinh dưỡng cũng làm giảm thành phần dinh dưỡng và ức chế sự hấp thu, sử dụng các khoáng chất thiết yếu và gây nên một vài tác động có hại Những yếu tố kháng dinh dưỡng có thể tồn tại do sử dụng đậu ngự sống hoặc chưa chế biến kỹ Có thể giảm hoặc loại bỏ các yếu tố kháng dinh dưỡng thông qua các quá trình chế biến như lên men, tách vỏ, nấu, ngâm Khi loại bỏ các yếu tố kháng dinh dưỡng sẽ gia tăng giá trị dinh dưỡng của đậu ngự và loại bỏ một số yếu tố gây hại đến sức khoẻ con người (Adebo, 2023)

2.2.2.2 Lợi ích sức khoẻ của đậu ngự

Trong hạt đậu ngự chứa nhiều thành phần dinh dưỡng nên chúng có khả năng mang lại nhiều lợi ích cho sức khoẻ Năm 1986, Ensminger và cộng sự đã báo cáo rằng đậu ngự có thể được dùng để duy trì những bệnh liên quan đến hệ tiêu hoá như hội chứng ruột kích thích, bệnh túi thừa đại tràng (Ensminger và cộng sự, 1986) Đậu ngự có lợi cho sức khoẻ của trẻ em, trẻ đang trong giai đoạn trưởng thành và phụ nữ trong việc bổ sung lượng sắt dự trữ, hỗ trợ điều trị tình trạng thiếu sắt Đậu ngự giúp hỗ trợ tăng cường và bảo vệ sức khoẻ tim mạch, kiểm soát lượng đường trong máu (Chukwunyere và cộng sự, 2018; Oboh và cộng sự, 2008; Garden-Robinson và cộng sự, 2019) Hàm lượng chất xơ có vai trò giảm cholesterol, xơ không hoà tan giúp ngăn ngừa táo bón Đậu ngự cũng có khả năng ngăn ngừa căn bệnh ung thư vú và ung thư ruột kết vì trong thành phần dinh dưỡng của hạt có chứa một lượng nhỏ isoflavone (Ezeagu và cộng sự, 2010) Ngoài ra, đậu ngự còn mang lại nhiều lợi ích cho sức khoẻ như kháng khuẩn, chống oxy hoá, chống ung thư, bảo vệ dạ dày, hạ huyết áp (Torruco-Uco và cộng sự, 2009; Marimuthu và cộng sự, 2014; Lacerda và cộng sự, 2017)

2.2.3 Tổng quan và vai trò của protein đậu ngự Đậu ngự có hàm lượng protein cao, vì vậy chúng có thể giải quyết tình trạng thiếu hụt protein và dùng để bổ sung vào các loại thực phẩm Những yếu tố như kiểu gen, giống cây trồng và môi trường phát triển đều có ảnh hưởng đáng kể đến protein của cây họ đậu Hạt đậu ngự cung cấp hàm lượng protein dao động từ 17,53 - 22,69% (Chukwunyere và cộng sự, 2018) Trong đậu ngự chứa một lượng đáng kể các acid amin thiết yếu, trong đó lysine, leucine, valine và phenylalanine chiếm lượng chủ yếu Ngược lại, acid glutamic và acid aspartic chiếm tỷ lệ nhiều nhất trong số các acid amin không thiết yếu Protein của đậu ngự gồm mười hai polypeptide có trọng lượng phân tử dao động từ 10 - 141 kDa Protein dự trữ là nguồn protein dồi dào nhất, chủ yếu là globulin và albumin Khi xác định cấu hình protein dựa trên độ hoà tan cho thấy globulin là phần hoà tan trong muối, chiếm ưu thế với tỉ lệ

16 56,20 ± 2,00%, glutelin hoà tan trong kiềm chiếm 22,69 ± 1,60%, phần còn lại hoà tan trong nước là albumin chiếm 18,47 ± 0,62% (Palupi và cộng sự, 2022)

Hàm lượng protein trong đậu ngự chiếm tỷ lệ cao và chúng có nhiều vai trò trong sản phẩm thực phẩm, đặc biệt là có khả năng cải thiện đặc tính của sản phẩm kem Protein của đậu ngự có nhiều tính chất quan trọng như khả năng hoà tan, đặc tính lưu biến, khả năng giữ dầu, tạo nhũ Trong quá trình đồng hoá, protein được hấp phụ vào các giọt chất béo, từ đó hình thành đặc tính nhũ hoá của protein trong hỗn hợp Protein cũng góp phần tạo bọt khí trong hỗn hợp nhờ vào đặc tính đánh bông Đồng thời, khả năng giữ nước của protein làm tăng độ nhớt của hỗn hợp, từ đó cải thiện đặc tính tan chảy (Goff và cộng sự, 2013) Nhờ sự tác động của chất nhũ hoá, protein bám vào bề mặt các phân tử nước và chất béo, góp phần kéo dài thời gian tan chảy của sản phẩm kem (Syed, 2018) Khi xét đến chất lượng cảm quan, sản phẩm kem tối ưu khi chứa khoảng 4% protein Khi hàm lượng protein trong kem vượt mức này sẽ gây ra một vài thay đổi bất lợi đối với đặc tính chất lượng của kem Khi sử dụng các nguồn protein khác nhau để tăng hàm lượng protein trong kem sẽ ảnh hưởng đến sự kết tụ một phần của các hạt cầu béo và tốc độ tan chảy, vì vậy độ cứng và độ nở xốp của kem tăng lên (Roy và cộng sự, 2022)

Protein thông thường tuy có nhiều tính chất nổi bật nhưng protein thuỷ phân bằng enzyme còn có những tính chất nổi bật hơn như có khả năng cải thiện được các đặc tính chức năng, hoá lý và cảm quan mà không làm mất đi giá trị dinh dưỡng của protein Những tính chất này có khả năng cải thiện cấu trúc cũng như tính chất của sản phẩm kem, từ đó tạo nên sản phẩm đạt chất lượng tối ưu hơn Trong nghiên cứu này, chúng tôi thực hiện quá trình thuỷ phân protein bằng enzyme Alcalase, đây là một protease có tính kiềm và mang lại hiệu quả thuỷ phân cao.

Tổng quan về protein thuỷ phân bằng Alcalase

Dựa trên loại phản ứng mà các loại enzyme xúc tác, tất cả các enzyme được chia thành sáu nhóm, trong đó protease là nhóm enzyme thuỷ phân Trong các phân tử polysaccharide, protein và một số cơ chất tương tự, protease cắt liên kết peptide tạo thành nhiều acid amin tự do hoặc những peptide phân tử thấp Serine protease chiếm gần một phần ba tổng số protease và Alcalase được coi là một serine endopeptidase hoặc serine protease, cắt protein ở giữa chuỗi acid amin

17 Alcalase có thành phần enzyme chính là serine protease subtilisin A (EC 3.4.21.62) nên enzyme này còn được gọi là subtilisin A hoặc subtilopeptidase A Trong sáu nhóm subtilase (A đến F), protease có độ kiềm cao thuộc họ subtilase A được sản xuất từ Bacillus sp (Bacillus clausii), đây là enzyme từ vi khuẩn Bacillus có tính kiềm đầu tiên được xác định (Horikoshi, 1971) Protein họ subtilase là serine protease có ba acid amin aspartate, histidine và serine là bộ ba xúc tác (Guy và cộng sự, 1998) Dựa trên sự sắp xếp trình tự của miền xúc tác, subtilase được phân loại thành sáu nhóm gồm subtilisins, thermitase, proteinase K, lantibiotic peptidase, pyrolysin và kexin Theo cơ sở dữ liệu của MEROPS về phân loại protease, subtilisin (EC 3.4.21.62) thuộc phân nhánh SB của serine protease (EC 3.4.21.-) Subtilisin có tính đặc hiệu rộng đối với các liên kết peptide, sử dụng đơn phân serine nằm trong trung tâm xúc tác phản ứng của enzyme, từ đó xúc tác quá trình thuỷ phân protein, giải phóng peptide và acid amin (Lambré và cộng sự, 2023)

Alcalase thương mại được Công ty Công nghệ sinh học toàn cầu Novozymes Corp đăng ký nhãn hiệu Thành phần của chế phẩm enzyme Alcalase lỏng bao gồm 50% glycerol (w/w), 41% nước (w/w), 9% chiết xuất protease (w/w) từ Bacillus licheniformis Đơn vị biểu thị hoạt độ của enzyme là đơn vị Anson (AU), hoạt độ phổ biến nhất là ≥ 2,4 U/g (Tacias- Pascacio và cộng sự, 2020) Alcalase ban đầu được sản xuất từ vi khuẩn Bacillus subtilis và được gọi là “Subtilisin Carlsberg” (Tacias-Pascacio và cộng sự, 2020) Ngày nay, Alcalase được sản xuất lên men chìm theo mẻ từ vi khuẩn Bacillus licheniformis, đây là một enzyme kiềm và là một trong những protease vi khuẩn ứng dụng để điều chế chất thuỷ phân protein có hiệu quả nhất (Adler-Nissen, 1986a) Alcalase là một polypeptide chuỗi đơn gồm 275 gốc acid amin, chúng có trọng lượng phân tử là 27,3 kDa (Kimberle và cộng sự, 2020)

Trong sản xuất thuỷ phân công nghiệp, enzyme Alcalase là một trong những lựa chọn tiềm năng vì chúng có khả năng chịu được pH kiềm cao, hoạt tính nội bào đặc hiệu rộng và chi phí thấp (Betancur-Ancona và cộng sự, 2009) Alcalase mang lại hiệu quả cao trong việc giải phóng các peptide có hoạt tính sinh học từ nguồn protein đa dạng Alcalase được sử dụng để tạo ra các peptide có chung đặc tính kỵ nước Enzyme này có khả năng nhận diện nhiều loại acid amin khác nhau nên sau quá trình xúc tác phản ứng thuỷ phân protein, sản phẩm thuỷ phân sẽ là các peptide có kích thước nhỏ Alcalase mang lại hiệu quả thuỷ phân và hiệu suất thu hồi protein cao vì chúng có hoạt tính endopeptidase, cắt liên kết peptide bên trong phân tử protein (See và cộng sự, 2011) Dù Alcalase được sử dụng riêng lẻ hay kết hợp với các loại protease khác, chúng vẫn luôn tạo ra mức độ thuỷ phân cao nhờ vào tính chọn

18 lọc và tính đặc hiệu cho phép Alcalase sử dụng được trên nhiều loại cơ chất protein (Tacias- Pascacio và cộng sự, 2020) Ở các giá trị pH kiềm vừa phải, Alcalase hoạt động ổn định đáng kể, chúng có thể hoạt động tối ưu ở pH 10 với mức nhiệt độ tối đa là 70 o C Khi ở nhiệt độ phòng, enzyme này có thể hoạt động trong khoảng pH từ 5 đến 11 Trong nghiên cứu của Lin và cộng sự, khi thuỷ phân protein đậu nành với điều kiện hoạt động tối ưu của enzyme Alcalase ở nhiệt độ 50 o C, pH 10,32, tỉ lệ enzyme/cơ chất là 12% sẽ tạo ra protein có khả năng chống oxy hoá mạnh nhất (Lin và cộng sự, 2013) Ngoài ra, enzyme này cũng hoạt động khá ổn định trong môi trường hữu cơ và khi mô men phân cực hoặc lưỡng cực của dung môi giảm, độ ổn định của enzyme sẽ tăng lên (Tacias-Pascacio và cộng sự, 2020) Có thể dễ dàng điều chỉnh quá trình thuỷ phân do enzyme Alcalase xúc tác vì chúng hoạt động trong môi trường kiềm Sản phẩm của quá trình thuỷ phân có thể cân bằng tốt các acid amin thiết yếu

Alcalase là protease mang tính kiềm nên chúng có chức năng đa dạng và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Năm 1913, subtilisins từ Bacillus licheniformis lần đầu tiên được sử dụng trong ngành công nghiệp chất tẩy rửa (Saeki và cộng sự, 2007) Năm

1960, enzyme Alcalase trở thành một thành phần của sản phẩm tẩy rửa được bán trên thị trường, là protease tẩy rửa đầu tiên được phát triển bởi Novozymes (Singh và cộng sự, 2017) Vào những năm 70 của thế kỷ 20, Alcalase được sử dụng trong quá trình sản xuất và chế biến thực phẩm Quá trình thuỷ phân được xúc tác bởi enzyme Alcalase đã tạo ra protein cá cô đặc (Hale, 1972) Trong nghiên cứu của Zhao và cộng sự, quá trình thuỷ phân sử dụng Alcalase đã cải thiện độ hoà tan và giảm tính kỵ nước bề mặt của protein đậu phộng (Zhao và cộng sự, 2011) Năm 2020, Ding và cộng sự đã nghiên cứu peptide chống oxy hoá từ protein đậu nhờ enzyme Alcalase (Ding và cộng sự, 2020) Ngoài ra, Alcalase còn được sử dụng làm tác nhân phụ trợ trong quá trình khử keo sinh học của sợi tơ, biến tính bề mặt sợi polyamide bằng enzyme (Kim và cộng sự, 2016; Kanelli và cộng sự, 2017) Chế phẩm phân giải protein thương mại Alcalase có khả năng loại bỏ casein, hemoglobin và albumin huyết thanh bò khỏi bề mặt chất rắn (Turner và cộng sự, 2005)

2.3.2 Giới thiệu quá trình và phương pháp thuỷ phân protein bằng enzyme

Quá trình thuỷ phân protein làm thay đổi các đặc tính chức năng chính của protein Gabriel và cộng sự cho rằng hiện chưa có bất kỳ phương pháp thuỷ phân nào có khả năng giải phóng hoàn toàn các acid amin khỏi cơ chất protein với hiệu suất thu hồi 100% (Gabriel và cộng sự, 2019) Có thể thực hiện thuỷ phân protein bằng các phương pháp hoá học như

19 xử lý bằng acid, kiềm hoặc thuỷ phân nhờ enzyme xúc tác Trong quá trình thực hiện, cần kiểm soát các điều kiện thuỷ phân để tránh quá trình thuỷ phân diễn ra quá mức, gây ra những tác động bất lợi như tạo ra vị đắng cho sản phẩm peptide (Jung và cộng sự, 2005) Quá trình thuỷ phân protein bằng enzyme được sử dụng rộng rãi hơn nhờ có khả năng cải thiện được các đặc tính chức năng, hoá lý và cảm quan, không làm mất đi giá trị dinh dưỡng của protein (Betancur-Ancona và cộng sự, 2009) Protein thường được thuỷ phân bằng enzyme để cải thiện những đặc tính chức năng và dinh dưỡng của protein, đi kèm với ba tác động riêng biệt: trọng lượng phân tử của protein giảm, số lượng nhóm có thể ion hoá tăng lên, các nhóm kỵ nước có thể xuất hiện Những tác động này dẫn đến sự thay đổi cấu trúc protein một cách hiệu quả nhằm cải thiện độ hoà tan, tính chất gel và tính chất bề mặt (Zhao và cộng sự, 2011)

Protein thực vật thường được thuỷ phân nhờ sự xúc tác của enzyme để thay đổi chức năng, đặc biệt là cải thiện độ hoà tan gần điểm đẳng điện Phương pháp thuỷ phân protein bằng enzyme có thể được sử dụng để thay thế phương pháp hoá học nhờ vào khả năng bảo tồn chất lượng của sản phẩm thực phẩm Quá trình thuỷ phân protein dùng acid tác động trực tiếp lên mẫu thực phẩm có khả năng tạo ra sản phẩm gây hại, ảnh hưởng đến mẫu thực phẩm (Tavano, 2013) Phương pháp thuỷ phân protein thực vật bằng enzyme xảy ra ít hoặc không xảy ra các phản ứng phụ hoặc sản phẩm không mong muốn, an toàn và tạo ra sản phẩm đồng nhất hơn (Campbell và cộng sự, 1996) Khi chọn enzyme và điều kiện phản ứng cụ thể, có thể kiểm soát được chức năng của sản phẩm cuối cùng Phương pháp thuỷ phân protein sử dụng enzyme phù hợp để sản xuất thực phẩm chức năng và thực phẩm chăm sóc sức khoẻ lâm sàng (Sun, 2011)

2.3.3 Tính chất của protein thuỷ phân

Quá trình thuỷ phân protein giúp thay đổi các đặc tính chức năng của protein một cách có hiệu quả và có thể được điều chỉnh thông qua các yếu tố như mức độ thuỷ phân, tỷ lệ enzyme sử dụng và các điều kiện của quá trình bao gồm thời gian và nhiệt độ thuỷ phân Tuỳ thuộc vào mức độ thuỷ phân, trong các điều kiện acid hoặc trải qua quá trình xử lý nhiệt (thanh trùng), protein vẫn giữ được khả năng hoà tan cao Protein thuỷ phân bằng enzyme Alcalase có độ hoà tan cao, khiến chúng trờ thành chất phụ gia có hoạt tính sinh học cao ứng dụng trong lĩnh vực nước giải khát (Betancur-Ancona và cộng sự, 2009) Sự cải thiện độ hoà tan của protein thuỷ phân phụ thuộc vào tính chất ưa nước và lực đẩy tĩnh điện Độ hoà tan

20 của protein thuỷ phân tăng khi số lượng các peptide nhỏ hơn tạo thành càng nhiều (Tavano, 2013) Đồng thời, quá trình thuỷ phân còn tạo ra các dung dịch có độ nhớt thấp, có khả năng tạo bọt, tạo gel, nhũ hoá tốt và không có mùi hương đặc trưng Tất cả những đặc tính này được ứng dụng vào trong các sản phẩm thực phẩm nhằm mục đích cải thiện cấu trúc cũng như tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm Nhờ đó mà có thể tận dụng được tối đa tiềm năng của protein trong lĩnh vực sản xuất thực phẩm (Betancur-Ancona và cộng sự, 2009).

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

2.4.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Hiện nay, những nghiên cứu về biến tính protein thực vật ở nước ta còn hạn chế Trong quá trình đọc và tìm hiểu tài liệu, chúng tôi chưa ghi nhận được kết quả hay tài liệu nghiên cứu nào liên quan đến việc thay thế sữa bột gầy bằng protein đậu ngự thuỷ phân trong sản phẩm kem vani Những ứng dụng của protein thuỷ phân trong nước hiện nay chủ yếu là ứng dụng của protein động vật thuỷ phân như ứng dụng của dịch thuỷ phân protein phụ phẩm cá tra trong sản xuất nước mắm, thuỷ phân protein thịt cá tra, thịt cá rô phi và ứng dụng vào sản xuất bột nêm (Nguyễn, 2019; Trương và cộng sự, 2020; Trương và cộng sự, 2021) Ứng dụng protein làm thức ăn gia súc như bổ sung dịch thuỷ phân protein từ vỏ đầu tôm vào thức ăn của cá hồi, sử dụng protein tôm thuỷ phân thay bột cá để làm thức ăn cho gà đẻ thương phẩm (Trang và cộng sự, 2023; Ngô và cộng sự, 2021) Ngoài ra, còn có một số nghiên cứu về ứng dụng của protein thực vật thuỷ phân như thuỷ phân protein bã nấm men bia và bã rượu gạo công nghiệp ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, thuỷ phân protein của lá chùm ngây có ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực thực phẩm và y tế (Nguyễn, 2017; Đỗ và cộng sự, 2021; Đỗ và cộng sự, 2018)

2.4.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Hiện nay nhu cầu của người tiêu dùng tiêu thụ những sản phẩm tốt cho sức khoẻ ngày càng tăng, chế độ ăn uống của con người dần được thay thế bởi protein thực vật Trong những năm gần đây, có nhiều nghiên cứu đã được thực hiện ở nhiều quốc gia về việc sử dụng protein thực vật như protein từ các loại đậu thay thế trong nhiều sản phẩm thực phẩm

Trong báo cáo của Chen và cộng sự đã nghiên cứu về ảnh hưởng của protein isolate và protein thuỷ phân của đậu nành đến độ ổn định và đặc tính tan chảy của hỗn hợp kem (Chen và cộng sự, 2019) Nghiên cứu này chỉ ra rằng kem chứa protein isolate đậu nành có ảnh hưởng đáng kể đến mức tốc độ tan chảy của kem và mức độ mất ổn định của chất béo,

21 kem chứa protein thuỷ phân bằng pepsin có độ ổn định nhũ tương tốt và tốc độ tan chảy nhanh do thiếu sự kết tụ một phần chất béo trong kem Đối với protein đậu nành thuỷ phân bằng papain được đánh giá là nguyên liệu thay thế tiềm năng cho sữa bột gầy trong quá trình sản xuất sản phẩm kem vì kem làm từ nguyên liệu này có đặc tính lưu biến và tốc độ tan chảy tương tự như kem chứa sữa bột gầy Bên cạnh đó, Guler-Akin và cộng sự đã nghiên cứu thay thế hàm lượng sữa bột bằng protein isolate của đậu Hà Lan để giảm hàm lượng chất béo trong sản phẩm kem Khi thay thế 6% và 12% protein isolate vào sản phẩm kem giúp giảm hàm lượng chất béo, cải thiện tính chất vật lý và kết cấu của kem Tuy nhiên, nếu bổ sung lượng lớn protein isolate vào kem sẽ làm thay đổi cũng như ảnh hưởng đến các đặc tính cảm quan của sản phẩm kem (Guler-Akin và cộng sự, 2021) Ngoài ra, Pereira và cộng sự đã nghiên cứu việc thay thế một phần sữa bột gầy bằng protein đậu nành đến cấu trúc và chất lượng sản phẩm kem, đây là nguyên liệu tiềm năng dùng để sản xuất kem nhờ vào các đặc tính chức năng của chúng, đặc biệt là khả năng hấp thụ nước Với mức độ thay thế 10%, 20%, 30%, mẫu kem có bổ sung protein đậu nành được cải thiện về hàm lượng protein, độ pH, hệ số đặc, hàm lượng carbohydrate trong hỗn hợp kem giảm, cải thiện khả năng tan chảy, tạo thành các tinh thể đá nhỏ hơn, giảm hiện tượng tái kết tinh khi nhiệt độ dao động (Pereira và cộng sự, 2011) Trong báo cáo của Ahanian và cộng sự về đặc tính lý hoá và cảm quan của kem khi thay thế sữa bột gầy bằng sữa đậu nành giàu protein thực vật Kết quả của nghiên cứu chỉ ra rằng khi tăng hàm lượng sữa đậu nành trong kem thì tổng hàm lượng chất khô, hàm lượng chất béo, protein, độ nhớt tăng lên Mẫu chứa 50% sữa đậu nành, 50% sữa bột gầy là mẫu được ưa chuộng nhất về mặt cảm quan (Ahanian và cộng sự, 2014)

Thông qua tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy hiện chưa có nghiên cứu về ứng dụng của protein đậu ngự biến tính vào sản phẩm kem Một số báo cáo về ứng dụng protein biến tính vào sản phẩm kem được thực hiện nhưng chủ yếu là protein đậu nành thuỷ phân Với mục đích nghiên cứu ảnh hưởng của protein đậu ngự thuỷ phân đến các tính chất, chất lượng của sản phẩm kem vani nhằm cải thiện các đặc tính chức năng của kem cũng như sử dụng nguồn protein thực vật thay thế để ứng dụng vào các quá trình sản xuất kem Vì vậy mà đề tài “Ảnh hưởng của protein đậu ngự thuỷ phân bằng Alcalase đến chất lượng sản phẩm kem vani” cần thiết được thực hiện

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị sử dụng

3.1.1 Nguyên liệu a) Protein đậu ngự thủy phân bằng Alcalase

Protein được thu nhận từ hạt đậu ngự bằng cách sử dụng dung dịch muối kiềm loãng (NaCl 0,15M) để trích ly protein có trong bột đậu ngự tách béo, sau đó tiến hành kết tủa protein có trong dung dịch tại điểm đẳng điện (pH = 4,5) bằng ethanol 70⁰ (Hình 3.1) Tiếp theo, chế phẩm protein này được biến tính bằng Alcalase với tỉ lệ 0,3 AU/g tại pH = 8 để thu được protein thủy phân (Hình 3.2)

❖ Đậu ngự Đậu ngự sử dụng để thu protein trong nghiên cứu này được mua từ Công ty TNHH Thương mại Dịch vụ Phú Minh Tâm, địa chỉ số 481/83 Nguyễn Văn Quá, phường Đông Hưng Thuận, quận 12, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Các chỉ tiêu chất lượng của đậu ngự được trình bày ở Hình P.21 (Phụ lục 4A)

Alcalase ® 2,5 L PF (Novozymes ® , Đan Mạch) được mua từ Công ty TNHH Thương mại và Dịch vụ Seplabeo, địa chỉ xã Lộc Thuận, huyện Bình Đại, tỉnh Bến Tre, Việt Nam Đặc tính và thành phần của Alcalase được trình bày ở Bảng 3.1 và Bảng 3.2

Bảng 3.1 Đặc tính của chế phẩm Alcalase

Tên sản phẩm Protease (Subtilisin)

Bảng 3.2 Thành phần của chế phẩm Alcalase

❖ Quy trình thu nhận chế phẩm protein

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình thu nhận protein concentrate từ đậu ngự

Quy trình thu nhận protein concentrate từ đậu ngự dựa trên phương pháp được mô tả bởi Okafor và cộng sự (2015) với một số sửa đổi Hạt đậu ngự được ngâm trong nước khoảng

6 giờ, sau đó được bóc vỏ và sấy ở 50 o C đến khi độ ẩm của hạt 0,05) Theo Pereira và cộng sự (2011), khi lượng protein trong hỗn hợp tăng lên đến một mức độ nhất định sẽ tạo ra nền gel nhớt hơn và điều này có thể cản trở việc kết hợp không khí trong quá trình đông lạnh kem Độ nở xốp của các mẫu kem sau 30 và 45 ngày bảo quản có xu hướng giảm đi so với ngày 1 (p < 0,05, Hình 4.6), tuy nhiên độ nở xốp của các mẫu tại ngày bảo quản thứ 30 và

Chỉ tiêu vi sinh của kem APPC

Tất cả các sản phẩm thực phẩm đều phải thỏa mãn yêu cầu là đáp ứng được các tiêu chuẩn chất lượng về mặt vi sinh để đảm bảo sức khỏe cho người sử dụng, do đó chúng tôi đã tiến hành phân tích một số chỉ tiêu theo quy định của sản phẩm kem (TCVN 7402:2019) để kiểm tra mức độ an toàn của sản phẩm Kết quả phân tích của các chỉ tiêu được trình bày ở Bảng 4.10 (xem thêm ở Phụ lục 4C)

Bảng 4.10 Các chỉ tiêu vi sinh của mẫu kem APPC

STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả Mức quy định

1 Tổng số vi sinh vật hiếu khí cfu/g 1,8 x 10⁴ ≤ 5 x 10⁴

2 Coliforms cfu/g Không phát hiện ≤ 10 2

3 Salmonella spp /25g Không phát hiện 0

Kết quả phân tích ở Bảng 4.10 cho thấy tổng số vi sinh vật hiếu khí có trong mẫu kem là 1,8 x 10⁴ cfu/g thấp hơn so với mức quy định của TCVN 7402:2019 (5 x 10⁴ cfu/g) và đồng thời không phát hiện có sự có mặt của Salmonella spp và Coliforms trong sản phẩm

Do đó có thể thấy mẫu kem APPC đã đáp ứng được yêu cầu chất lượng về mặt vi sinh đối với sản phẩm kem thực phẩm theo quy định của TCVN 7402:2019

Đánh giá cảm quan các mẫu kem

Ở phần này, chúng tôi sẽ trình bày kết quả đánh giá cảm quan của các mẫu kem thông qua hai phép thử: phép thử mô tả cho điểm để kiểm tra sự khác biệt giữa các mẫu trên từng chỉ tiêu cảm quan cụ thể (mục 4.6.1) và phép thử cho điểm thị hiếu để xác định mức độ ưa thích của người tiêu dùng (mục 4.6.2)

4.8.1 Đặc điểm mô tả của các sản phẩm kem

Các đặc điểm chất lượng của sản phẩm bao gồm: màu sắc, mùi, vị và cấu trúc được đánh giá bởi một hội đồng cảm quan gồm 11 thành viên, độ tuổi từ 18 - 40, gồm 2 nam, 9 nữ đã trải qua các buổi huấn luyện (8 giờ) Người thử đánh giá lần lượt từng chỉ tiêu trên một thang điểm thống nhất từ 0 - 5 điểm (hệ điểm 20) (TCVN 3215:79) Kết quả đánh giá được thể hiện ở Hình 4.17

Các chữ cái in thường khác nhau biểu thị sự khác nhau giữa các mẫu (p < 0,05)

Hình 4.17 Kết quả đánh giá cảm quan bằng phép thử mô tả cho điểm

Kết quả của phép thử mô tả cho thấy việc thay thế sữa bột gầy bằng APPC (0 – 30%) đã làm ảnh hưởng đến các tính chất cảm quan của sản phẩm kem (Hình 4.17) Có năm mẫu kem đạt được yêu cầu về chất lượng đó là mẫu DC, APPC6, APPC12, APPC18 và APPC24 vì điểm đánh giá từng chỉ tiêu của các mẫu đều lớn hơn 2,8 và có điểm chất lượng lớn hơn 11,2 (TCVN 3215:79) Mặt khác, tổng điểm của mẫu DC (18,98 điểm) và APPC18 (18,66 điểm) theo thang điểm chất lượng (xem Bảng P.6, Phụ lục 4B) thì được xếp vào loại tốt, trong khi đó tổng điểm của các mẫu APPC6 (18,09 điểm), APPC12 (18,28 điểm) và APPC24 (17,62 điểm) thuộc vào loại khá (TCVN 3215:79) Mẫu APPC30 chưa đáp ứng được yêu cầu chất lượng đã đặt ra do điểm đánh giá về chỉ tiêu vị của mẫu này nhỏ hơn 2,8 (chỉ đạt 2,68 điểm) ab a a a bc a a a ab a a a a a a a a a a b c b b c

Cấu trúc Màu sắc Mùi Vị Đ iểm đ ánh giá

DCAPPC6APPC12APPC18APPC24APPC30

Về cấu trúc, các mẫu kem đều cấu trúc mịn, xốp và không dăm đá Trong đó, các mẫu kem có tỉ lệ APPC từ 0 – 24% có cấu trúc tốt hơn và được đánh giá điểm cao hơn so với mẫu APPC30 Về màu sắc, tất cả các mẫu đều có màu sắc đặc trưng của nguyên liệu (trắng sữa - trắng ngà) Khi tỉ lệ APPC thay thế dao động từ 0 - 24% thì không làm ảnh hưởng nhiều đến màu sắc của sản phẩm và vẫn được người thử đánh giá điểm cao, dao động từ 5,00 - 4,95 Tuy nhiên, khi tăng tỉ lệ APPC lên 30% thì kem có màu sắc của kem trở nên sẫm hơn và ít đều màu hơn, do đó mẫu APPC30 có điểm đánh giá thấp hơn các mẫu kem còn lại (4,21 điểm) Kết quả này cũng tương đồng với kết quả đo màu kem mà chúng tôi đã trình bày trước đó (mục 4.6.5), khi tăng tỉ lệ APPC thì màu sắc của các mẫu kem có xu hướng trở nên tối hơn và mẫu APPC30 có độ sai lệch màu lớn nhất so với mẫu DC do đó mẫu kem này được người thử cho điểm thấp hơn Về mùi, không có sự khác biệt về điểm đánh giá của chỉ tiêu này giữa các mẫu kem có chứa 0 – 24% APPC (p > 0,05) và các mẫu được nhận xét là có mùi vani và mùi sữa rõ, ít hoặc không có mùi đậu Trong khi đó, mẫu APPC30 lại có điểm đánh giá thấp hơn các mẫu kem còn lại (3,74 điểm) do rõ mùi đậu hơn và ít cảm nhận được mùi của vani và sữa Về vị, các mẫu có tỉ lệ APPC từ 0 – 18% có điểm đánh giá dao động trong khoảng 4,71 - 4,32 và không có sự khác biệt giữa các mẫu (p > 0,05), trong khi đó các mẫu có tỉ lệ APPC từ 24 – 30% có điểm đánh giá thấp hơn đáng kể (3,45 - 2,68 điểm) Nguyên nhân là do ở mẫu APPC24 và APPC30 người thử cảm nhận được rõ vị đắng, từ đó gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng của sản phẩm Vị đắng này xuất phát từ các acid amin có trong protein thủy phân, do đó cường độ vị đắng cảm nhận được sẽ tăng lên theo sự gia tăng của hàm lượng APPC trong công thức Kết quả này của chúng tôi cũng tương tự như trong nghiên cứu của Liu và cộng sự (2018) Nhìn chung, việc thay thế một phần sữa bột gầy bằng APPC (0 - 18%) không gây ra nhiều khác biệt về các tính chất cảm quan giữa các mẫu kem Tuy nhiên, khi tăng tỉ lệ thay thế lên 24 - 30% thì dẫn đến sự suy giảm chất lượng đối với một số chỉ tiêu của sản phẩm

Căn cứ vào những kết quả phân tích về thành phần hóa học, giá trị năng lượng, cũng như các tính chất vật lý và kết quả đánh giá cảm quan bằng phép thử mô tả cho điểm như đã trình bày ở các phần trên, chúng tôi nhận thấy mẫu APPC18 đáp ứng được các kỳ vọng tốt hơn so với các mẫu còn lại như làm tăng độ nhớt và độ nở xốp, kéo dài thời gian tan chảy, làm cho các bọt khí có kích thước nhỏ hơn và có sự phân bố đồng đều hơn… cũng như không gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng cảm quan của sản phẩm Do đó, chúng tôi đề xuất

65 sản xuất sản phẩm kem ít béo có giá trị năng lượng thấp bằng cách thay thế sữa bột gầy bằng protein thủy phân với tỉ lệ 18% Hơn nữa, để đánh giá mức độ ưa thích của người tiêu dùng đối với sản phẩm kem mới này cũng như so sánh với chất lượng của các sản phẩm kem trên thị trường hiện nay, chúng tôi đã tiến hành thực hiện phép thử cho điểm thị hiếu đối với bốn mẫu kem: kem Wall’s hương vani (mẫu thị trường), DC, APPC18 và PPC18 (mẫu kem thay thế 18% sữa bột gầy bằng PPC) trên 60 người thử, gồm 28 nam và 32 nữ, có độ tuổi từ 18 –

23 Kết quả đánh giá cảm quan thị hiếu của người thử dựa trên mức độ ưa thích chung của các mẫu kem được trình bày ở Hình 4.18

Các chữ cái khác nhau biểu thị sự khác nhau giữa các mẫu (p < 0,05)

Hình 4.18 Kết quả đánh giá cảm quan bằng phép thử cho điểm thị hiếu

Kết quả phân tích ở Hình 4.18 cho thấy điểm đánh giá của các mẫu kem không quá cao, trong đó mẫu Wall’s hương vani và DC được yêu thích hơn so với mẫu APPC18 và PPC18, điều này chỉ ra rằng nhóm người thử được khảo sát có xu hướng ưa thích kem vani nguyên bản hơn kem có bổ sung protein Mẫu kem Wall’s hương vani và DC được ưa thích như nhau và có số điểm cảm quan thị hiếu lần lượt là 6,88 ± 1,77 và 6,37 ± 1,68 nằm trong khoảng từ hơi thích đến thích (Phụ lục 4B) Trong khi đó, các mẫu APPC18 (5,57 ± 1,50 điểm) và PPC18 (5,18 ± 1,30 điểm) được đánh giá độ ưa thích nằm trong khoảng từ 5 (không thích cũng không ghét) đến 6 điểm (hơi thích) Sự khác biệt về điểm đánh giá giữa các mẫu kem có thể liên quan đến hàm lượng chất béo có trong các mẫu kem Theo Liu và cộng sự (2018), các chỉ tiêu hình thức, mùi, vị và kết cấu của kem giảm khi hàm lượng chất béo giảm đi, vì độ mịn cảm giác trong miệng bắt nguồn từ các giọt chất béo Hàm lượng chất béo của mẫu kem Wall’s hương vani (4,35%) và mẫu DC (2,2%) cao hơn so với mẫu APPC18 (1,74%) và PPC18 (2,1%) do đó các mẫu này có điểm đánh giá cao hơn Hơn nữa, có thể nhóm người thử mà chúng tôi khảo sát có độ tuổi từ 18 - 23 không phải là đối tượng phù hợp a a b b

DC PPC 18 APPC 18 Đ iểm đá nh g iá

66 với các dòng sản phẩm ít béo Mặt khác, các mẫu APPC18 và PPC18 có bổ sung protein từ đậu ngự nên có mùi đậu đặc trưng của nguyên liệu do đó cũng có thể là một trong những nguyên nhân làm giảm mức độ ưa thích của người thử đối với các mẫu kem này

4.9 So sánh một số tính chất của hai mẫu kem PPC18 và APPC18 Ở phần này chúng tôi sẽ so sánh một số tính chất vật lý (tính chất lưu biến, độ nở xốp, độ cứng, màu sắc, vi cấu trúc) và cảm quan của hai mẫu kem PPC18 và APPC18 Qua đó, đánh giá sự khác nhau về ảnh hưởng của hai chế phẩm protein này đến chất lượng sản phẩm kem vani

Bảng 4.11 Các thông số lưu biến của mẫu PPC18 và APPC18

Kết quả trình bày ở Bảng 4.11 cho thấy mẫu PPC18 có chỉ số độ nhớt (7,3476) cao hơn so với mẫu APPC18 (5,9890), điều này chủ yếu được lý giải thông qua sự khác biệt về hàm lượng của protein có trong hai mẫu kem PPC18 (4,75%) và APPC18 (4,62%) Protein có khả năng tương tác với nước tốt nên khi hàm lượng protein trong công thức kem tăng lên thì làm sẽ làm gia tăng độ nhớt của hỗn hợp (Pereira và cộng sự, 2011) Vì mẫu PPC có hàm lượng protein (65,38%) cao hơn so với APPC (59,19%) (xem bảng 4.2) nên khi cùng thay thế cho một tỉ lệ sữa bột gầy trong công thức kem (18%) thì PPC làm cho hỗn hợp kem có độ nhớt cao hơn Mặt khác, hai mẫu PPC18 và APPC18 đều có giá trị ứng suất ngưỡng bằng

0, chỉ số độ nhớt lớn hơn 0 và chỉ số đặc tính dòng chảy 0 < n < 1, do đó cả hai mẫu kem đều thể hiện tính chất giả dẻo (Conde-Petit, 2003)

Bảng 4.12 Độ nở xốp, độ cứng và các thông số màu của PPC18 và APPC18

Thời gian bảo quản (ngày) Độ nở xốp (%) Độ cứng (mN)

Các thông số màu (CIE – Lab)

1 29,79 ± 0,23 bA 9860,4 ± 209,57 aA 87,30 ± 0,74 a -1,77 ± 0,02 a 11,22 ± 0,39 a - PPC18 30 29,37 ± 0,18 bAB 9978,6 ± 177,17 aA 87,37 ± 0,03 a -1,77 ± 0,05 a 11,26 ± 0,22 a -

1 42,80 ± 0,13 aA 1876,0 ± 224,18 bA 86,48 ± 0,07 a -1,83 ± 0,03 b 10,83 ± 0,11 a 0,91 APPC18 30 42,05 ± 0,31 aB 2207,4 ± 413,68 bA 86,51 ± 0,10 b -1,85 ± 0,11 a 10,85 ± 0,14 a 0,96

Các giá trị với các chữ cái in thường khác nhau biểu thị sự khác nhau giữa các mẫu (p < 0,05) Các giá trị với các chữ cái in hoa khác nhau biểu thị sự khác nhau tại các ngày bảo quản (p < 0,05)

68 Kết quả phân tích ở Bảng 4.12 cho thấy có sự khác biệt lớn về giá trị độ nở xốp và độ cứng giữa hai mẫu kem Tại cả ba mốc thời gian bảo quản, mẫu APPC18 đều có giá trị độ nở xốp (41,98 – 42,80%) cao hơn nhiều so với mẫu PPC18 (29,20 – 29,79%) Như đã trình bày ở phần 4.4.2, chế phẩm APPC có khả năng tạo bọt tốt hơn so với PPC, do đó với cùng một tỉ lệ thay thế cho sữa bột gầy trong công thức (18%) thì mẫu kem có chứa APPC có độ nở xốp lớn hơn mẫu chứa PPC Ngoài ra, mẫu kem PPC18 có chỉ số độ nhớt cao hơn so với APPC18 nên điều này có thể đã cản trở sự kết hợp không khí trong quá trình đông lạnh kem (Pereira và cộng sự, 2011) Về độ cứng của hai mẫu kem, nhận thấy mẫu APPC18 có giá trị thấp hơn nhiều so với mẫu PPC18 ở cả hai mốc thời gian bảo quản Điều này được giải thích dựa vào mối quan hệ nghịch đảo giữa độ nở xốp và độ cứng của các mẫu kem, cụ thể là mẫu kem có giá trị độ nở xốp cao hơn sẽ có kết cấu mềm hơn (Sofjan & Hartel, 2004) Về màu sắc, nhận thấy không có chênh lệch nhiều về giá trị của các thông số màu giữa hai mẫu kem Đồng thời, kết quả phân tích về giá trị độ sai lệch màu ∆E* của mẫu APPC18 so với mẫu PPC18 chỉ dao động từ 0,91 – 0,96 nên hầu như không thể phân biệt được sự khác nhau về màu sắc giữa hai mẫu kem này (0 < ∆E* 0,05) với APPC18 Tổng điểm trung bình chưa có trọng lượng của mẫu APPC18 là 18,66 điểm và theo thang điểm chất lượng quy định của TCVN 3215:79 (xem Bảng P.6, Phụ lục 4B) thì chất lượng sản phẩm được xếp vào loại tốt, trong khi đó mẫu PPC18 thì thuộc vào loại khá