Đồ án tốt nghiệp: Ảnh hưởng của protein đậu ngự biến tính bằng Mtgase đến chất lượng sản phẩm kem vani

Ảnh hưởng của sự thay thế một phần sữa bột gầy bằng protein đậu ngự biến tính với MTGase lên tính chất cơ lý – vật lý của hỗn hợp kem và sản phẩm kem .... TÓM TẮT KHÓA LUẬN Trong đề tài

TỔNG QUAN

Tổng quan về kem

2.1.1 Giới thiệu và phân loại sản phẩm kem

Kem là sản phẩm đông lạnh từ sữa mang giá trị dinh dưỡng cao có đặc điểm là chứa chất rắn sữa có thể bao gồm hoặc không bao gồm chất béo sữa, một số thành phần khác như chất tạo ngọt, chất nhũ hóa, hương liệu… (Goff và cộng sự, 2013) Kem là sản phẩm từ sữa đông lạnh được tiêu thụ rộng rãi trên khắp thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng Theo báo cáo, ngành công nghiệp kem đang tăng trưởng trên toàn cầu Theo Fortune Business Insights, quy mô thị trường kem toàn cầu được định giá là 76,11 tỷ USD vào năm 2023 và dự kiến sẽ tăng từ 79,08 tỷ USD vào năm 2024 lên 132,32 tỷ USD vào năm 2032, đạt tốc độ CAGR là 6,65% trong giai đoạn dự báo (Fortune Business Insights, 2024) Còn ở Việt Nam không phân biệt độ tuổi hay giới tính kem là món tráng miệng đông lạnh luôn luôn được chào đón đối với một đất nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa Theo thống kê năm 2016 Việt Nam tiêu thụ 28,700 ngàn tấn kem, với doanh thu đạt mức 2,620 ngàn tỷ đồng, tiếp tục gia tăng so với năm 2015 lần lượt là 26,841 ngàn tấn kem và 2,323 ngàn tỷ đồng Euromonitor đánh giá, thị trường kem Việt còn nhiều dư địa tăng trưởng trong vòng 5 năm nữa, với mức tăng bình quân năm 6,2% cả về doanh thu lẫn sản lượng, đạt mức giá trị quy mô toàn thị trường là 3,676 ngàn tỷ đồng vào năm 2021 Thị trường kem Việt Nam vẫn là cuộc chơi của 3 doanh nghiệp lớn là Kido Group, Unilever Việt Nam và Vinamilk Thị phần của 3 đơn vị này là 64%, tăng từ mức 58,8% năm 2016 Thị phần kem của Kido Group tăng từ 43,1% năm 2019 lên 43,5% năm 2020, Unilever Việt Nam cũng tăng từ 10,6% lên 11,1%, riêng Vinamilk giảm nhẹ từ 9,2% xuống 9,1% Kido Group có 3 nhãn hiệu kem nằm trong top 10 là Merino (thị phần 24,8%), Celano (17,4%) và Wel Yo (1,3%) Unilever Việt Nam cũng có 3 nhãn hiệu là Cornetto, Paddle Pop và Wall’s (Diệu Tuyết, 2020)

Hình 2.1 Các sản phẩm kem trên thị trường kem Merino (A); Kem Celano (B); Kem Wall’s

6 Nhiều hãng kem cũng tương ứng với việc sẽ có nhiều dòng kem khác nhau, có nhiều cách để phân loại các dòng kem như dựa vào nguyên liệu, dựa vào tỷ lệ các thành phần, dựa vào cách chế biến Với sự đa dạng về nguồn nguyên liệu để làm kem thì dẫn đến việc có nhiều loại kem và làm đa dạng sự lựa chọn cho người tiêu dùng Dựa vào nguyên liệu có thể phân loại kem dựa theo bốn dạng là Gelato, Ice Cream, Sorbet và Popsicle

Gelato có nguồn gốc từ thời Đế chế La Mã và Marc Polo là cha đẻ của ngành sản xuất kem Gelato Món ăn này được phổ biến rộng khắp trên thế giới sau cuộc hôn nhân của Catherine de 'Medici và Vua Henry II của Pháp Năm 1686, Sicily Francesco Procopio dei Coltelli cố gắng hoàn thiện chiếc máy làm kem đầu tiên đã cho phép gelato ngày càng trở nên phổ biến hơn đối với người dân Gelato có đặc điểm về thành phần nguyên liệu được sử dụng để chế biến chính là sữa, lòng đỏ trứng gà và đường Có kết cầu mềm, dẻo và độ xốp cao, ít bọt

Ice Cream hay còn gọi là kem tiêu chuẩn có đặc điểm về thành phần nguyên liệu chính là kem béo và sữa tươi, có thể là sữa bò, sữa đậu nành, sữa hạt điều…Ngoài ra, Ice Cream còn có đặc điểm là kết hợp với các loại phụ gia để tạo ra cấu trúc và nhiều loại hương vị khác nhau Có kết cấu xốp, nhẹ, dẻo ít hoặc xốp ít, bông

Vào năm 54, Hoàng đế Nero đã giới thiệu sorbet trong một bữa tiệc như tiền thân của kem hiện đại Sorbet được tạo ra từ hương vị ngọt ngào của mật ong, hoa quả và rượu vang, làm mát trong tuyết tươi ở Đỉnh Apennine Tại Châu Á, Trung Quốc ghi dấu sự phát triển của sorbet, sử dụng đá lạnh kết hợp với trái cây và mật ong phục vụ trong cung Hiểu đơn giản, sorbet là một món tráng miệng đông lạnh từ nước ngọt có hương vị, không chứa sữa, và sở hữu cấu trúc xốp mịn thay vì mềm dẻo.

Popsicle được phát hiện bởi Francis William "Frank" Epperson vào năm 1905 khi ông

11 tuổi Ông vô tình để một cốc nước chanh với một que trộn trong hiên nhà vào một đêm lạnh lẽo và khi trời sáng nước chanh đông lạnh tạo thành một món ăn lạ miệng mà ông gọi là

"băng đông lạnh trên một cái que" Về đặc điểm loại kem này không khác với Sorbet về thành phần nguyên liệu, nó vẫn là sử dụng các loại trái cây để làm thành phần chính Điểm khác biệt là loại kem này sử dụng thành phần chính là nước có thể là nước trái cây, soda, nước ngọt…và

7 được đính vào que chứ không đựng và hộp hay vật dụng chứa khác như các loại kem trên Về đặc điểm kết cấu thì cứng, không nhanh tan, dăm đá

Bên cạnh đó mỗi định nghĩa ở mỗi quốc gia khác nhau thì có thể phân loại kem thành nhiều dòng sản phẩm dựa trên việc thay đổi công thức, tỷ lệ giữa các thành phần như chất béo, chất tạo ngọt, chất rắn sữa không béo, chất ổn định và tổng hàm lượng chất khô có trong sản phẩm để tạo ra các loại kem khác nhau Dựa vào bảng 2.1 có thể thấy kem được phân thành nhiều loại khác nhau dựa vào việc thay đổi hàm lượng chất béo có trong kem Dựa vào hàm lượng chất béo kem được chia thành hai nhóm chính Đầu tiên là nhóm kem có hàm lượng béo thấp được chia thành bốn loại bao gồm: kem không béo (hàm lượng béo < 0,5%), kem ít béo (hàm lượng béo 2 – 5%), kem hơi béo (hàm lượng béo 5 – 7%), và kem giảm béo (hàm lượng béo 7 – 9%) Nhóm còn lại là nhóm kem có hàm lượng chất béo từ tiêu chuẩn đến rất cao bao gồm: kem phổ thông (hàm lượng béo 10%), kem tiêu chuẩn (hàm lượng béo 10 – 12%), kem cao cấp (hàm lượng béo 12 – 14%), kem siêu cao cấp (hàm lượng béo 14 –18%) Bảng 2.1 Bảng phân loại các dòng kem có trên thị trường dựa vào thành phần nguyên liệu tính bằng %

Chất rắn sữa không béo

Chất ổn định b và chất nhũ hóa

Tổng hàm lượng chất rắn

Chú thích: a: Bao gồm các chất tạo ngọt sucrose, glucose, corn syrup solids, maltodextrins, polydextrose b: Bao gồm các thành phần như bean gum, guar gum, carrageenan, cellulose gum, and cellulose gel làm chất ổn định và also mono- and diglycerides and polysorbate 80 là chất nhũ hóa

Vì có quá nhiều cách để phân loại sản phẩm và từ đó hình thành rất nhiều loại kem khác nhau nên với bài nghiên cứu này chúng tôi có mục đích là thay thế protein vào kem vì vậy chúng tôi chọn ice cream hay còn gọi là kem tiêu chuẩn là loại kem được thực hiện trong bài nghiên cứu Loại kem này sẽ dễ dàng hơn trong việc bổ sung thêm một số thành phần khác và tương đối dễ hơn khi xác định các tính chất của kem Sản phẩm kem tiêu chuẩn này bao gồm các thành phần nguyên liệu chính như: sữa, chất béo, chất tạo ngọt, các loại phụ gia, hương liệu, nước Và ở nghiên cứu này chúng tôi lựa chọn sử dụng tỉ lệ các thành phần trong nguyên liệu của loại kem ít béo để dễ dàng trong việc nhận thấy sự cải thiện về các tính chất của sản phẩm kem có hàm lượng béo ít khi thay thế một phần nguyên liệu bằng protein

2.1.2 Nguyên liệu trong sản xuất kem

Sữa là một trong những thành phần quan trọng trong quá trình sản xuất kem Bởi vì nó đóng góp phần lớn lượng dinh dưỡng có trong kem, cung cấp các loại protein thiết yếu Trong sản xuất kem người ta có thể sử dụng sữa ở nhiều dạng khác nhau như sữa tươi, sữa cô đặc, sữa bột nguyên kem hay sữa bột gầy Và ở nghiên cứu này chúng tôi thống nhất sử dụng sữa bột gầy làm nguyên liệu sữa cho sản phẩm kem của mình Các thành phần của sữa ngoài chất béo và nước được gọi chung là chất khô sữa không chứa chất béo (Milk solids not fat - MSNF) Các thành phần sữa không béo (MSNF) chứa protein lactose, casein và whey, khoáng chất (tro), vitamin và các thành phần nhỏ khác từ sữa MSNF trong sữa rất cần thiết cho quá trình nhũ hóa, sục khí và khả năng giữ nước, tăng cường độ nhớt (Alvarez và cộng sự, 2005) Thành phần này giúp tạo khối và kết cấu mịn cho kem thông qua quá trình nhũ hóa chất béo, tạo bọt và ổn định bọt khí, và tăng độ nhớt trong giai đoạn chưa đông lạnh (Goff và cộng sự, 2013) Ngoài ra, còn đóng góp đáng kể vào hương vị và kết cấu của kem, hàm lượng trung bình của MSNF trong các sản phẩm kem thương mại là 11% (Qamar Abbas Syed, 2018)

Chất béo là một thành phần quan trọng không thể thiếu trong nguyên liệu làm kem Chất béo có các ảnh hưởng tích cực về mặt cảm quan và về các tính chất khác của sản phẩm kem Chất béo giúp tạo ra cảm nhận hương vị đặc trưng cho sản phẩm Prindiville và cộng sự (1999), đã nghiên cứu ảnh hưởng của các hàm lượng chất béo khác nhau (0,5%, 4%, 6% và 9%) lên đặc tính cảm quan của kem sô cô la, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hai loại kem chứa nhiều chất béo nhất có kết cấu mịn hơn đáng kể so với các loại kem khác (Prindiville và cộng sự, 1999) Việc tăng lượng chất béo đã chứng minh là làm giảm tốc độ tan chảy của

Kem là hỗn hợp của chất béo được nhũ tương trong nước, cung cấp năng lượng và chất dinh dưỡng Chất béo trong kem có nguồn gốc từ các sản phẩm từ sữa (bơ, kem) và thực vật (dầu cọ, dầu dừa).

Và chúng tôi sử dụng nguồn chất béo đến từ sữa là whipping cream có hàm lượng chất béo từ

35 – 40% cho nghiên cứu của mình

Trong sản xuất kem với mục đích thương mại, có rất nhiều chất được sử dụng với vai trò là chất tạo ngọt như đường sucrose, đường glucose, inverted sugar (đường nghịch đảo), hay syrup đường Tuy nhiên chất tạo ngọt được sử dụng phổ biến và rộng rãi là đường sucrose Hàm lượng đường được cho là thích hợp khi bổ sung vào sản phẩm kem là từ 14-16% (Qamar Abbas Syed, 2018) Ngoài ra, corn syrup hay còn gọi là xi-rô bắp được thêm vào để thay thế 45% đường trong kem để dễ xử lý, bảo quản và còn nhằm mục đích kinh tế giảm giá thành nguyên liệu (Qamar Abbas Syed, 2018) Đường trong kem có một số chức năng: cung cấp vị ngọt, kiểm soát số lượng và kích thước của các tinh thể đá giúp kem mềm hơn Ngoài việc cung cấp vị ngọt thì đường còn có khả năng hạ thấp điểm đóng băng của hỗn hợp kem (Goff và cộng sự, 2013) Các chất làm ngọt (bao gồm cả lactose từ thành phần MSNF) phải được cân bằng để đạt được hàm lượng chất rắn thích hợp, mức độ ngọt thích hợp và mức độ cứng thỏa đáng Bên cạnh đó, đường làm tăng cường lượng chất rắn và độ nhớt, thúc đẩy tăng lượng không khí, cải thiện tốc độ tan chảy và ổn định kết cấu chất lượng sản phẩm kem (Pintor A và cộng sự, 2017) Chúng tôi lựa chọn sử dụng đường sucrose với hàm lượng đường là 99,8% cho nghiên cứu này vì tính phổ biến, rộng rãi cũng như giá thành hợp lý của nó

Tổng quan về nguyên liệu đậu ngự và protein đậu ngự

Bên cạnh các loài thực vật giàu protein đã được tìm thấy như đậu nành, đậu gà, đậu lăng và hạt quinoa, thế giới thực vật vẫn còn ẩn chứa nhiều loài chưa được nghiên cứu và khai thác về tiềm năng cung cấp protein Nghiên cứu khoa học của nhóm chúng tôi đã phát hiện và xác định một nguồn protein thực vật hoàn toàn mới chưa xuất hiện trên thị trường: protein từ đậu ngự (Phaseolus lunatus) Là một giống cây họ đậu, đậu ngự bao gồm khoảng 50 loài chủ yếu phân bố ở châu Mỹ và được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau như đậu kẻ bạc, đậu tiềm, đậu bạch biển, đậu điềm, đậu lima, đậu bơ, đậu sieva Đậu ngự sinh trưởng tốt trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm và cận ẩm ở độ cao thấp.

13 nó có thể được trồng trong nhiều điều kiện sinh thái Nó được tìm thấy ở các vùng ôn đới ấm áp cũng như các vùng nhiệt đới khô cằn và bán khô hạn Nó bao gồm các loại không nhạy cảm với quang kỳ ra hoa trong thời gian ban ngày lên đến 18 giờ và các loại ngày ngắn yêu cầu thời gian ban ngày ngắn từ 11 – 12,5 giờ để bắt đầu ra hoa (Freytag & Debouck, 2002) Loại đậu này có tiềm năng nông nghiệp cao, ở vùng nhiệt đới, năng suất hạt khô của đậu ngự là 200 – 600 kg/ha khi trồng xen và 1000 – 1500 kg/ha khi trồng riêng lẻ (Baudoin J và cộng sự, 2000) Trong các thí nghiệm, năng suất hạt khô ở lâm phần thuần đạt 2000 – 2500 kg/ha đối với dạng thân bụi và 3000 – 4000 kg/ha đối với dạng thân leo (Baudoin J và cộng sự, 2000)

Thành phần hạt thô trên 100g phần ăn được thể hiện trong bảng 2.3:

Bảng 2.3 Thành phần dinh dưỡng có trong 100g hạt đậu ngự (Holland et al., 1991)

Đậu ngự là cây họ đậu chưa được sử dụng đúng mức, chủ yếu do nhận thức còn hạn chế về giá trị dinh dưỡng và sức khỏe cũng như cách chế biến Tuy nhiên, đậu ngự có nhiều công dụng, ngoài việc sử dụng làm thực phẩm, nó còn là nguồn dược liệu (Saleem và cộng sự, 2016) và có thể kết hợp với các loại cây trồng khác như rễ, củ và ngũ cốc để tạo nên món ăn cân bằng (Kuntz Jr, 1971).

14 thực phẩm Lá và thân có thể được biến thành cỏ khô hoặc thức ăn ủ chua, nó có thể được trồng làm phân xanh và cây che phủ và cây trồng đôi khi được sử dụng làm thức ăn gia súc Tuy nhiên, sử dụng ở dạng thô có thể dẫn đến ngộ độc hydro xyanua (Adebo, 2023) Hạt đậu ngự rất khó nấu, đặc biệt là sau khi chúng được bảo quản trong một thời gian dài và chứa các nguyên tố độc hại được gọi là glycoside cyanogen (Adebo, 2023), đây là những hạn chế chính của việc trồng trọt và sử dụng Tuy nhiên, việc thương mại hóa các sản phẩm nông nghiệp như đậu ngự là một quá trình quan trọng trong việc tăng cường an ninh lương thực, cải thiện dinh dưỡng và năng suất cây trồng cũng như xóa đói giảm nghèo (Muriithi và Matz, 2015) Việc thương mại hóa đậu ngự thành các sản phẩm giá trị gia tăng sẽ cải thiện hơn nữa sinh kế của nông dân và hỗ trợ người tiêu dùng hộ gia đình và ngành công nghiệp thực phẩm đa dạng hóa chế độ ăn uống Đậu ngự đã được chứng minh là một nguồn protein, chất xơ và carbohydrate tốt, đồng thời cung cấp năng lượng, khoáng chất thiết yếu và axit amin thiết yếu cân bằng có thể hữu ích trong quá trình chế biến thực phẩm

Để thu được protein từ đậu ngự, nhóm nghiên cứu đã áp dụng phương pháp kết tủa truyền thống, trong đó sử dụng nhiệt độ, lực ion và độ pH để làm kết tủa protein Mặc dù phương pháp này được sử dụng phổ biến trong công nghiệp, nhưng vẫn có hạn chế trong việc loại bỏ tạp chất đi kèm Do đó, sau khi kết tủa, protein được tinh sạch thêm bằng các kỹ thuật đặc hiệu như kết tủa bằng dung môi hữu cơ, kết tủa tại điểm đẳng điện hoặc kết tủa bằng muối trung tính để đạt được độ tinh khiết cao.

Và ở nghiên cứu này chúng tôi lựa chọn quy trình thu nhận protein concentrate từ đậu ngự bằng phương pháp sử dụng dung môi hữu cơ với một vài thay đổi Trong các nghiên cứu trước về protein đậu ngự đã chứng minh rằng nó có các tính chất và cấu trúc tương tự như một loại protein đậu nành có trên thị trường và hoàn toàn có khả năng sử dụng để thay thế cho các chế

15 phẩm protein khác trong các sản phẩm hiện nay Ngoài ra, khả năng hòa tan của protein đậu ngự còn vượt trội hơn so với chế phẩm protein isolate đậu nành trên thị trường, đã mở ra nhiều hướng ứng dụng của sản phẩm này vào thực phẩm khi có phạm vi pH rộng có thể dễ dàng kết hợp với các loại thực phẩm khác nhau Bên cạnh đó cũng còn một số tính chất của nó có khả năng vượt trội hơn có với các loại protein khác như độ hấp thụ béo của protein đậu ngự cao hơn so với protein đậu nành do có giá trị bề mặt kỵ nước cao hơn, độ bền bọt của chế phẩm protein đậu ngự tốt hơn trong khoảng pH 2 – 4

Protein đậu ngự là nguồn nguyên liệu giàu protein có nhiều tiềm năng ứng dụng trong sản xuất thực phẩm Để cải thiện các tính chất của protein đậu ngự, các nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp biến tính bằng Microbial Transglutaminase (MTGase) MTGase là một enzyme có khả năng nối các mạch protein, giúp cải thiện tính chất của sản phẩm kem, chẳng hạn như độ dai, độ đàn hồi và khả năng giữ nước.

Tổng quan về phương pháp biến tính protein bằng MTGase

Transglutaminase (TG) là một loại enzyme tự nhiên được phân bố rất rộng rãi Có thể thu được từ rất nhiều nguồn tự nhiên, nguồn TG thu được từ động vật đầu tiên là gan lợn Guinea và cũng là nguồn cung cấp TG thương mại duy nhất trong nhiều thập kỷ Nguồn khan hiếm và quy trình tách tinh chế phức tạp để thu được TG đã dẫn đến một mức giá cực kỳ cao của enzyme Do đó, không thể áp dụng TG như vậy vào trong chế biến thực phẩm ở quy mô công nghiệp Trong quá trình đó nhiều nhà khoa học đã không ngừng cố gắng và nỗ lực nghiên cứu, cuối cùng họ đã tìm ra được một loại TG có nguồn gốc từ vi sinh vật Enzyme này được sản xuất thông qua quá trình lên men truyền thống sử dụng vi khuẩn Streptomyces mobaraensis (Duarte L và cộng sự, 2019) MTGase được vi sinh vật này sản xuất dưới dạng enzyme ngoại bào, có khối lượng phân tử khoảng 38 kDa Enzyme này hoạt động ở phạm vi pH và nhiệt độ rộng (pH 5,0 đến 8,0 và hoạt động ở nhiệt độ từ 40 đến 70°C) (Duarte L và cộng sự, 2019) Không giống như nhiều TG khác, MTGase không phụ thuộc vào canxi và có trọng lượng phân tử tương đối thấp (Ando và cộng sự, 1989) Bắt đầu từ năm 1989, Transglutaminase vi sinh vật (MTGase) đã được sản xuất cho các ứng dụng công nghiệp

16 Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã tăng cường tìm kiếm khả năng ứng dụng của MTGase để có được các phương pháp và sản phẩm có thể làm thay đổi tính chất công nghệ và chức năng của các sản phẩm cuối cùng, không chỉ trong ngành công nghiệp thực phẩm, mà còn trong một số phản ứng sinh hóa

Hình 2.3 Một số ngành công nghiệp có ứng dụng MTGase Các nghiên cứu ứng dụng MTGase trong công nghệ thực phẩm bắt đầu từ những năm

1990, sau khi phát hiện ra MTGase ở các vi sinh vật như Streptomyces mobaraensis

(Streptoverticillium mobaraense) (Ando H và cộng sự, 1989), Streptoverticillium cinnamoneum (Duran R và cộng sự, 1998), và Bacillus subtilis (Suzuki và cộng sự, 2000) Ứng dụng đầu tiờn của MTGase trong cụng nghệ thực phẩm đó được Gottmann và Sprửssler báo cáo vào năm 1992, họ đã báo cáo rằng MTGase có thể là một loại enzyme tiết kiệm chi phí được sử dụng trong các ứng dụng thực phẩm Hai thập kỷ sau, MTGase chủ yếu được sử dụng trong chế biến thịt, cá, sữa và các sản phẩm nướng (Strop, 2014) Việc sản xuất MTGase ở quy mô công nghiệp đầu tiên được thực hiện bởi công ty Ajinomoto Co của Nhật Bản, hợp tác với Công ty Amano Enzyme (Nagoya, Nhật Bản)

2.3.2 Giới thiệu về phương pháp biến tính bằng MTGase

MTGase liên kết chéo hầu hết các protein thực phẩm, chẳng hạn như casein, globulin đậu nành, gluten, actin, myosin và protein trứng Việc biến đổi protein qua trung gian MTGase thường được sử dụng làm công cụ để cải thiện các đặc tính của một sản phẩm mục tiêu nhất định Những phản ứng enzyme này mang lại độ đặc hiệu cao, xảy ra trong điều kiện phản ứng nhẹ nhàng, không tạo ra sản phẩm độc hại (Fatima & Khare, 2018)

Ngành công nghệ dược phẩm

Ngành công nghệ thịt và hải sản Ngành công nghệ đậu nành

Ngành công nghệ dệt may Ngành công nghệ da

Ngành công nghệ ngũ cốc Ngành công nghệ sinh học

MTGase đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường các đặc tính của protein, bao gồm liên kết ngang ε-(γ-glutamyl) lysine, dẫn đến thay đổi trọng lượng phân tử, cấu trúc và tính kỵ nước Enzyme này được ứng dụng trong ngành thực phẩm, đặc biệt là trong việc tái cấu trúc thịt, tạo độ cứng và giữ chất lượng khi nấu Ngoài ra, MTGase còn cải thiện kết cấu, ổn định nhiệt, nhũ hóa, tạo gel và tăng khả năng liên kết nước của sản phẩm Điều này mang lại các đặc tính cảm quan tương tự như thịt thông thường, gồm kết cấu, hình thức và hương vị Bổ sung MTGase cũng tăng cường mạng lưới gel và thúc đẩy sự phát triển protein thịt trong thịt lợn, thịt bò, thịt gà và cá.

Ngoài ứng dụng trong protein động vật, MTGase còn được ứng dụng trong các protein thực vật, đặc biệt là protein đậu Đạm đậu nành cô lập là thành phần quan trọng trong chế độ ăn châu Á và thực phẩm chế biến do giá trị dinh dưỡng và chức năng của nó Nó bao gồm glycinin (11S) và β-conglycinin (7S), chiếm khoảng 70% tổng hàm lượng protein Những globulin này là chất nền tốt cho hoạt động MTGase (Song C & Zhao).

X, 2014) Việc xử lý liên kết ngang bằng MTGase đã tạo ra một phương pháp có hiệu quả để cải thiện tính chất chắc chắn của tất cả các chất hóa dẻo được thử nghiệm Đậu phụ, một sản phẩm sữa đông đậu nành điển hình, được điều chế bằng cách đông tụ protein đậu nành với việc bổ sung Ca 2+ và Mg 2+ hoặc glucono-δ-lactone Đông tụ hoặc tạo gel sữa đậu nành là bước quan trọng nhất trong sản xuất đậu phụ Một loại thực phẩm phổ biến ở nhiều quốc gia, thời hạn sử dụng đậu phụ thường rất ngắn vì độ mềm và kết cấu mịn màng từ đó khó ngăn cản sự xâm nhập của vi khuẩn Sự ra đời của MTGase trong quá trình chế biến của nó tạo ra một cạnh kiểm soát kết cấu và nâng cao chất lượng của nó, mang lại một sản phẩm có tính nhất quán tốt hơn và kết cấu mượt mà và khả năng chịu đựng nhiệt độ (Y.-H Chang và cộng sự, 2011) Và cuối cùng, có được kết luận rằng protein từ các nguồn khác ngoài đậu nành có thể

18 được liên kết cộng hóa trị với protein đậu nành bằng MTGase để tạo ra các kết hợp cho thấy các chức năng mới Vì những thay đổi này có thể nâng cao các đặc tính chức năng kỹ thuật của protein nên chúng được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm khác nhau như các sản phẩm sữa, bánh mì và thịt có nguồn gốc thực vật (Motoki và Seguro, 1998) Ngoài ra, nó có thể được sử dụng không chỉ trong ngành công nghiệp thực phẩm mà còn trong các ứng dụng khác nhau như đóng gói và màng (Gulzar và cộng sự, 2023) Do đó, MTGase có thể được sử dụng để nâng cao các đặc tính chức năng kỹ thuật kém hơn của một số loại protein.

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

2.4.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Trong quá trình tổng hợp các nguồn tài liệu, chúng tôi vẫn chưa ghi nhận được kết quả nghiên cứu hay tài liệu trong nước có liên quan đến việc thu nhận và đánh giá các đặc tính hóa lý, cơ lý, các đặc tính chức năng của protein đậu ngự thay đổi liên kết ngang bằng MTGase ảnh hưởng đến sản phẩm kem Ở trong nước, các nghiên cứu sử dụng Microbial Transglutaminase (MTGase) để thay đổi liên kết ngang của protein trong sữa để tăng cường tính ổn định đối với nhiệt độ của protein bao gồm tăng độ bền, khả năng tạo bọt và độ nhớt của gel…thì Phạm Thị Hoàn và cộng sự (2020) đã thực hiện nghiên cứu “Tối ưu hóa quy trình xử lý sữa bằng Transglutaminase trong sản xuất phô mai” kết quả nhận thấy đã cải thiện hiệu quả thu hồi sản phẩm hàm lượng protein và đánh giá cảm quan của sản phẩm do các polyme có trọng lượng phân tử cao được hình thành trong phản ứng liên kết ngang (Phạm T.H và cộng sự, 2020)

Ngoài ra, các nghiên cứu trong nước hiện nay đa số thực hiện quá trình thủy phân protein đến từ nguồn protein động vật như thủy phân protein từ thịt cá lóc bằng Alcalase (Ung M.A.T, 2019), nghiên cứu thủy phân protein từ thịt cá tra bằng enzyme thương mại (Trương T.T.M và Nguyễn C.C , 2020) và nghiên cứu protein từ dịch đạm thủy phân thịt cá rô phi bằng hỗn hợp Alcalase và Flavourzyme để chế biến bột nêm thực phẩm (Thu và Cường, 2021), thủy phân protein từ thịt heo bằng Alcalase (Hoa và Đào, 2016)… Đối với nghiên cứu quá trình thủy phân protein đến từ nguồn protein thực vật như thủy phân protein từ lá chùm ngây bằng phương pháp enzyme (Đỗ T.T.H và cộng sự, 2018), thủy phân khô đậu tương bằng chế phẩm Alcalase thương mại để sản xuất phân bón dạng lỏng (Lưu H.S và cộng sự, 2021)

Hiện nay, chưa có nghiên cứu ảnh hưởng của protein đến sản phẩm kem nhưng đã có nghiên cứu ảnh hưởng của protein đậu nành đến cấu trúc của xúc xích cho thấy việc bổ sung

Sự bổ sung protein đậu nành giúp cải thiện tính chất cơ lý, hóa lý của xúc xích thanh trùng Protein này làm tăng khả năng liên kết nước, liên kết chất béo, gia tăng tính ổn định của nhũ tương và giảm chi phí sản xuất Ngoài ra, protein đậu nành còn có khả năng đồng tạo gel với protein động vật và chất béo, giúp tăng độ đàn hồi cho gel protein, từ đó thay đổi cấu trúc của xúc xích thành phẩm.

2.4.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Đối với tình hình ở nước ngoài, chưa có các nghiên cứu về protein đậu ngự biến tính bằng MTGase tạo liên kết ngang nối các chuỗi protein lại với nhau Nhưng đã có nghiên cứu biến tính protein đậu nành bằng TG của Xue Hei và cộng sự, nghiên cứu này đã cho kết luận rằng nhũ tương ổn định hạt protein đậu nành được xử lý nhiệt và liên kết chéo bằng enzyme (bằng TG ở mức 40 U/g) có độ ổn định đông lạnh – độ chống tan chảy tốt nhất và có thể được sử dụng tốt trong thực phẩm đông lạnh như kem (Xue Hei và cộng sự, 2024) Ngoài ra, nghiên cứu của Su Hyeon Moon và cộng sự (2023) đã nhận thấy rằng protein đậu xanh sau khi biến tính bằng MTGase có các thay đổi về cấu trúc và đặc tính chức năng hơn như làm tăng trọng lượng phân tử protein thông qua liên kết ngang và giảm tính kỵ nước bề mặt, nâng cao khả năng giữ nước và đặc tính tạo gel của protein…từ đó có thể sử dụng làm chất thay thế protein đậu nành trong các sản phẩm thực phẩm (Moon và Cho, 2023)

Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của Microbial Transglutaminase (MTGase) đến đặc tính chức năng và đặc tính lưu biến của kem có hàm lượng chất béo khác nhau được Rossa và cộng sự nghiên cứu năm 2012 đã cho kết quả phân tích việc biến tính protein bằng MTGase của các mẫu kem có hàm lượng 4, 6 và 8g/100g chất béo đã kết tụ một phần các hạt chất béo, tăng khả năng nóng chảy và độ cứng giúp các mẫu này ổn định hơn so với các mẫu không xử lý bằng enzyme (Rossa và cộng sự, 2012a)

Ngoài ra, có nghiên cứu ảnh hưởng của protein đậu nành cô lập đến tính chất và đặc tính cảm quan của kem của Akesowan (2009) Việc thay thế sữa bột gầy bằng protein đậu nành có ảnh hưởng đáng kể đến độ nhớt, kết cấu, độ tan chảy cũng như đặc tính cảm quan của mẫu kem Giúp tạo ra các mẫu kem cứng hơn, có khả năng chống tan chảy tốt hơn và có thể ứng dụng trong thực tế để giới thiệu thêm cho người tiêu dùng một loại kem mới (Akesowan, 2009)

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nguyên liệu, hóa chất

3.1.1.1 Protein đậu ngự biến tính MTGase a) Protein đậu ngự

Nguyên liệu đậu ngự được sử dụng trong quá trình nghiên cứu có nguồn gốc xuất xứ tại Việt Nam, được cung cấp bởi Công ty TNHH Thương mại và Dịch vụ Phú Minh Tâm, địa chỉ số 481/83 Nguyễn Văn Quá, tổ 14, khu phố 4, phường Đông Hưng Thuận, quận 12, Thành phố Hồ Chí Minh

Hình 3.1 Nguyên liệu đậu ngự

21 Sau đây hình 3.2 là quy trình thu nhận protein đậu ngự của nhóm chúng tôi, được thực hiện dựa trên các nghiên cứu trước đó

Hình 3.2 Sơ đồ quy trình trích ly protein từ đậu ngự

Thuyết minh quy trình trích ly protein từ đậu ngự: Đậu ngự sau khi mua về được làm sạch tạp chất và loại bỏ các vật thể lạ, các hạt bị hư hỏng, mốc Sau đó các hạt đậu đạt chuẩn sẽ được đem đi ngâm với nước theo tỉ lệ 1:2 trong 6 giờ để tách vỏ và đem đậu đi sấy ở nhiệt độ 50°C đến khi đạt được độ ẩm < 10%, lưu ý không Đậu ngự

Xử lý (ngâm, tách vỏ, sấy 50°C)

Kết tủa protein (pH (Placeholder1)=4.5)

Nghiền mịn (rây 200 mesh) Ethanol 96 o

22 nên sấy đậu ở nhiệt độ quá cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng protein có trong đậu Sau khi đậu đạt được độ ẩm quy định sẽ được đem đi nghiền ở máy nghiền công nghiệp ĐT-XB01-2 để thu được bột đậu ngự có kích thước nhỏ và mịn Sau đó bột đậu ngự sẽ được đem đi tách béo bằng cồn 96 độ với tỉ lệ bột đậu : ethanol = 1:4 (w/v) trong 6 giờ và lặp lại 2 lần Sau khi tách béo xong để lắng bột và sấy đuổi dung môi rồi đem đi nghiền lại bằng máy xay Philips HR2221/00 thu được bột đậu tách béo Công đoạn tiếp theo tiến hành trích ly protein bằng cách trộn bột đậu đã được tách béo với dung dịch NaCl 0,15M với tỉ lệ bột đậu : dung dịch NaCl = 1:10 (w/v) Điều chỉnh pH của dung dịch đến giá trị pH bằng dung dịch NaOH 1N (Cần hiệu chỉnh pH kế trước khi sử dụng để đạt độ chính xác cao) Lắc hỗn hợp trong 2 giờ ở nhiệt độ phòng Sau đó, ly tâm hỗn hợp ở 3000 rpm vòng/phút trong 20 phút, bỏ cặn thu dịch chứa protein Tiếp theo đến công đoạn kết tủa protein bằng cách pha dung dịch protein thu được cùng cồn 70 độ với tỉ lệ dịch protein : ethanol = 1:1 (v/v), khuấy đều và điều chỉnh pH của dung dịch huyền phù về pH=4,5 bằng dung dịch HCl 1N, sau đó dung dịch được để lắng trong 1 giờ ở 5°C Tiếp đến, tiến hành ly tâm dung dịch 3000 rpm vòng/phút trong 20 phút, thu huyền phù protein loại bỏ dịch trong Sấy khô huyền phù ở 50°C, sau đó nghiền mịn và rây qua rây 200 mesh Thu được bột protein đậu ngự b) Protein đậu ngự biến tính MTGase

MTGase chúng tôi sử dụng được cung cấp bởi Công ty TNHH Việt Phú Đạt, Việt Nam Địa chỉ: 237/64 Trịnh Đình Trọng, quận Tân Phú, TPHCM

23 Sau đây hình 3.4 là quy trình thu nhận protein đậu ngự biến tính MTGase của nhóm chúng tôi, được thực hiện dựa trên các nghiên cứu trước đó

Hình 3.4 Sơ đồ quy trình biến tính protein đậu ngự bằng MTGase

Thuyết minh quy trình biến tính protein đậu ngự bằng MTGase:

Để tạo bột protein biến tính, đầu tiên trộn 20g bột protein vào 400ml nước cất, sau đó điều chỉnh độ pH Tiếp theo, thêm enzyme MTGase vào hỗn hợp và lắc trong 3 giờ ở 45°C để biến tính protein Sau đó, làm bất hoạt enzyme bằng cách đun nóng hỗn hợp lên 92°C Ly tâm để loại bỏ pha lỏng, sấy khô phần còn lại ở 50°C, nghiền thành bột mịn có kích thước hạt 200 mesh.

Lắc ổn nhiệt (45°C, 250 rpm/phút, 3 giờ)

Ly tâm (3000 rpm/phút, 20 phút)

Protein biến tính Pha loãng (5U/g) Điều chỉnh pH=7 Nước cất

3.1.1.2 Nguyên liệu sản xuất kem

Các nguyên liệu để sản xuất kem:

Bảng 3.1 Nguyên liệu sản xuất kem

Cồn thực phẩm 96 độ, Việt Nam, Công ty TNHH Thương mại Dịch vụ Ruby Hà Linh, địa chỉ 80/11 đường Bình Chiểu, khu phố 3, phường Bình Chiểu, TP Thủ Đức, TPHCM Cồn thực phẩm 70 độ, Việt Nam, Công ty TNHH Thương mại Dịch vụ ANH SAN Địa chỉ 270A

Lý Thường Kiệt, phường 14, Quận 10, TPHCM

Công ty Cổ phần Thiết Bị và Hóa Chất Bách Khoa có địa chỉ tại 354 Lý Thường Kiệt, phường 14, quận 10, TPHCM cung cấp các hóa chất sau: Sodium chloride (Trung Quốc), sodium hydroxide (Trung Quốc), hydrochloric acid (Trung Quốc), sulfuric acid (Trung Quốc), thuốc thử bromocresol green (Trung Quốc), thuốc thử methyl red (Trung Quốc), ethanol (Trung Quốc), ammonia solution (Trung Quốc), đồng sulfate (Trung Quốc), potassium sulfate (Trung Quốc) Trong khi đó, diethyl ether (Trung Quốc) và petroleum ether (Trung Quốc) được cung cấp bởi Công ty TNHH TMDV Khoa Học SBC VIET NAM, có địa chỉ tại 568/52 Lê Văn Việt, phường Long Thạnh Mỹ, TP Thủ Đức, TPHCM.

- Các dụng cụ được sử dụng trong quá trình nghiên cứu bao gồm: Erlen, becher, bình định mức, đũa thủy tinh, pipette, micropipette, đầu típ, burette, ống nghiệm, ống ly tâm, bóp cao su, bình xịt tia, đĩa petri, đũa thủy tinh, lưới rây 200 mesh, phễu chiết, mâm inox, ca đong, ly nhựa, chai thủy tinh

Nguyên liệu Thương Hiệu Xuất xứ

Sữa bột gầy Fonterra Brands New Zealand

Whipping cream Anchor New Zealand Đường mía Biên Hòa Việt Nam

- Các thiết bị được sử dụng trong quá trình nghiên cứu được thể hiện trong bảng 3.2

Bảng 3.2 Thiết bị sử dụng trong quá trình nghiên cứu

STT Tên thiết bị STT Tên thiết bị

1 Cân phân tích 2 chữ số và 4 chữ số 10 Máy đo màu

2 Máy chưng cất đạm Kjeldahl 11 pH kế

3 Máy quang phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi Fourier FTIR 12 Máy lắc

4 Máy ly tâm 13 Máy xay bột

5 Máy chưng cất Soxhlet 14 Thiết bị đo lưu biến

7 Bếp hồng ngoại 16 Tủ đông, tủ lạnh

8 Cân sấy ẩm hồng ngoại 17 Máy đồng hóa

9 Thiết bị đo kết cấu

Nội dung nghiên cứu

Hình 3.5 Sơ đồ nghiên cứu

Thu nhận protein biến tính bằng

MTGase (MPPC) Đánh giá các tính chất của sản phẩm kem thay thế một phần sữa bột gầy bằng chế phẩm protein đậu ngự biến tính ở ngày 1, 30,

45 của quá trình bảo quản

Hiệu suất trích ly và hiệu suất thu hồi

- Hiệu suất trích ly và hiệu suất thu hồi

- Thành phần hóa học (độ ẩm, tro, chất béo, protein, carbohydrate)

- Độ hấp thụ nước và dầu

- Khả năng tạo bọt và độ bền bọt

- Thành phần hóa học (độ ẩm, tro, chất béo, protein, carbohydrate, pH, chỉ số acid)

- Độ nở xốp, độ tan chảy, độ cứng, màu sắc, tính chất lưu biến, SEM

3.2.2 Quy trình sản xuất kem vani

3.2.2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất kem vani

Hình 3.6 Sơ đồ quy trình sản xuất kem vani

3.2.2.2 Thuyết minh quy trình sản xuất kem

Quy trình sản xuất (hình 3.6) và công thức (bảng 3.3) kem vani được dựa theo nghiên cứu của Guler-Akin và cộng sự (2021) với một số sửa đổi (Guler-Akin và cộng sự, 2021) Trong công thức này, nguồn protein chủ yếu được lấy từ sữa bột gầy Protein được trích ly từ đậu ngự và được biến tính bằng MTGase được sử dụng trong nghiên cứu như một thành phần thay thế protein trong sữa bột gầy với các mức 0% (w/w) (Mẫu DC), 6% (Mẫu MPPC6), 12% (Mẫu MPPC12), 18% (Mẫu MPPC18), 24% (Mẫu MPPC24), 30% (Mẫu MPPC30)

Sữa bột gầy, đường, nước Định lượng Định lượng

27 Bảng 3.3 Công thức kem sử dụng trong nghiên cứu

Nguyên liệu Tỷ lệ (%) DC MPPC

Chất ổn định và nhũ hóa, (g) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Đường, (g) 18,0 18,0 18,0 18,0 18,0 18,0 18,0

Thuyết minh quy trình sản xuất kem: Định lượng:

- Mục đích: Để duy trì, tạo sự ổn định cho các công thức kem trong quá trình nghiên cứu

- Cách tiến hành: Mỗi mẻ thực hiện sẽ thu được 400g kem Định lượng các thành phần nguyên liệu bao gồm sữa bột gầy và protein đậu ngự sẽ được cân theo tỉ lệ bảng 3.3 sao cho tổng khối lượng bằng 44g, whipping cream (20g), đường (72g), chất ổn định và nhũ hóa (2g), nước được gia nhiệt 50°C và chia ra làm 2 phần: 1/3 (tương đương 87,06g được sử dụng để hydrat hóa phụ gia) và 2/3 (tương đương 174,13g để hòa tan các nguyên liệu còn lại)

- Mục đích: Tạo điều kiện cho phụ gia hấp thụ nước và trương nở

- Cách tiến hành: Sử dụng 1/3 (tương đương 87,06g nước) để hòa tan phụ gia dạng bột Ngâm phụ gia trong nước 20 phút, tiếp đó khuấy đều và tán nhẹ để tránh hiện tượng vón cục, đảm bảo phụ gia được hydrat hóa hoàn toàn

- Mục đích: Giúp hỗn hợp làm kem trở nên đông nhất Ngoài ra còn giúp phân tán và hydrat hóa (hòa tan) các thành phần

- Cách tiến hành: Sau khi định lượng các thành phần nguyên liệu sẽ được phối trộn lại với nhau

- Mục đích: Nhằm tiêu diệt hoặc ức chế các hệ vi sinh vật và enzyme trong nguyên liệu, giúp bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng (Goff và cộng sự, 2013)

- Cách tiến hành: Hỗn hợp kem 400g sau khi được phối trộn sẽ được thanh trùng ở nhiệt độ là 90°C trong 15 phút Đồng hóa:

- Mục đích: Làm giảm kích thước các hạt chất béo có trong hỗn hợp, giúp phân bố đều

- Cách tiến hành: Hỗn hợp kem sau khi thanh trùng sẽ được làm nguội về 65°C và đồng hóa bằng thiết bị đồng hóa IKA T18 digital ULTRA TURRAX, với tốc độ 6000 rpm trong 5 phút Vani được bổ sung ở đầu giai đoạn này với 0,8g Ủ lạnh:

- Mục đích: Tạo điều kiện để diễn ra các quá trình: tạo ra sự dịch chuyển của protein ra khỏi bề mặt tiếp xúc giữa các hạt cầu béo và hình thành kết tinh một lượng chất béo lớn Ngoài ra, trong quá trình này còn giúp tăng độ nhớt và tạo độ ổn định cho hệ nhũ tương của hỗn hợp kem (Lê V.V.M, 2010)

- Cách tiến hành: Hỗn hợp kem sẽ được để trong hộp kín và được ủ lạnh ở nhiệt độ 4 – 5°C trong 24 giờ

Thổi khí và làm lạnh:

- Mục đích: Giúp lôi cuốn một lượng không khí vào hỗn hợp kem để tăng thể tích, tạo cấu trúc và độ nở xốp của khối kem Ngoài ra, làm lạnh đông một phần nước trong hỗn hợp tạo ra các tinh thể đá có kích thước nhỏ và đồng nhất, giúp khối kem có kết cấu ổn định (Lê V.V.M, 2010)

- Cách tiến hành: Lắp đặt cánh khuấy và cho hỗn hợp vào máy làm kem (Unold 48895, Đức) có nhiệt độ làm lạnh của máy là -24°C và kiểm tra khoảng 5 phút một lần nhiệt độ tâm hỗn hợp, cho đến khi nhiệt độ tâm kem khoảng -5±1C, trong thời gian 40 phút

Rót khuôn và cấp đông:

- Mục đích: Tạo hình cho sản phẩm kem và giúp kem đông lạnh hoàn toàn, hoàn thiện sản phẩm kem thành phẩm

Để tiến hành thí nghiệm, kem được rót vào các ly giấy hoặc khuôn silicon với mục đích khác nhau Các mẫu kem này sau đó được cấp đông ở nhiệt độ -18±2C.

- Mục đích: Bảo quản để đảm bảo các tính chất về cấu trúc, kết cấu của kem

- Cách tiến hành: Kem sẽ được bảo ôn ở nhiệt độ -18±2C

Mục đích của nghiên cứu để đánh giá ảnh hưởng của MPPC đến các đặc điểm tính chất công nghệ của kem vì thế chúng tôi đã bố trí thí nghiệm bằng cách tạo ra 6 công thức kem với các tỷ lệ phối trộn khác nhau như bảng 3.3 đã đề cập, các thành phần nguyên liệu khác sẽ được giữ nguyên Sau khi các sản phẩm kem được tạo thành, chúng tôi sẽ đánh giá các tính chất sau:

- Thành phần hóa học (độ ẩm, tro, chất béo, protein, carbohydrate, pH, chỉ số acid)

Các phương pháp phân tích

3.3.1 Phương pháp xác định hiệu suất trích ly, hiệu suất thu hồi protein đậu ngự (PPC) và protein đậu ngự biến tính bằng MTGase(MPPC)

Hiệu suất quá trình trích ly protein (H, %) được xác định dựa vào khối lượng PPC thu được so với khối lượng đậu ngự ban đầu Hiệu suất quá trình trích ly được tính theo công thức (3.1):

H (%) là hiệu suất quá trình trích ly protein

W0 (g) là khối lượng đậu ngự ban đầu

Wp (g) là khối lượng protein thu được

Hiệu suất thu hồi protein (\%) được tính toán dựa trên hàm lượng protein trong hỗn hợp protid sau khi kết tủa (PPC) so với hàm lượng protein ban đầu trong đậu ngự Công thức tính hiệu suất thu hồi protein như sau:

Y (%) là hiệu suất thu hồi protein

C0 (g/g) là hàm lượng protein trong đậu ngự ban đầu

Cp (g/g) là hàm lượng protein sau khi trích ly

Hiệu suất thu hồi của protein biến tính (H, %) được xác định dựa trên khối lượng của protein biến tính thu hồi so với protein đậu ngự ban đầu được sử dụng Hiệu suất thu hồi của protein biến tính được xác định theo công thức (3.3):

H (%) là hiệu suất thu hồi của protein biến tính

W1 (g) là khối lượng protein biến tính thu được

W0 (g) là khối lượng protein đậu ngự ban đầu

3.3.2 Xác định thành phần hóa học của sản phẩm kem

3.4.2.1 Xác định hàm lượng chất khô của sản phẩm kem

Phương pháp xác định tổng hàm lượng chất khô trong kem được xác định theo TCVN 9046:2012 (ISO 3728:2004)

Nguyên tắc: Xác định độ ẩm dựa trên độ giảm khối lượng của mẫu khi được làm nóng trong tủ sấy cho đến khi khối lượng không đổi Thực hiện trong phòng thí nghiệm dùng tủ sấy đối lưu ở nhiệt độ 102ºC để tách ẩm ra khỏi mẫu

Cách tiến hành: Mẫu kem được làm nóng chảy bằng cách đặt hộp đựng mẫu kín trong bể ổn nhiệt ở nhiệt độ 45 ± 1C, trong một khoảng thời gian đủ để mẫu trở thành dạng nhão đồng nhất Cho 5 g mẫu đã làm nóng chảy vào đĩa và cân chính xác đến 0,001g Chuyển mẫu kem vào tủ sấy ở 102C trong 2 giờ Đậy nắp đĩa và cho vào bình hút ẩm Để nguội đến nhiệt độ phòng, lấy đĩa ra khỏi bình hút ẩm và cân, ghi chính xác kết quả đến bốn chữ số thập phân Sau đó, sấy lại trong các khoảng thời gian 1 giờ, để nguội và cân cho đến khi khối lượng không đổi

31 + Hàm lượng chất khô (%) được tính theo công thức:

M1: Khối lượng mẫu ban đầu (g)

M2: Khối lượng đĩa petri và mẫu sau khi sấy (g)

Kết quả được biểu thị đến hai chữ số thập phân, thí nghiệm được lặp lại 3 lần

3.3.2.2 Xác định hàm lượng chất béo của sản phẩm kem

Phương pháp xác định hàm lượng chất béo trong kem được xác định theo TCVN 9047:2012 (ISO 7328:2008)

Nguyên tắc: Sử dụng phương pháp Rose-Gottlieb (TCVN 9047:2012) Chất béo trong hỗn hợp làm kem được trích ly bằng cách bổ sung lần lượt 4 dung môi: amoniac, cồn, diethyl ether và petroleum ether Trong đó, cồn và amoniac được dùng để kết tủa và loại bỏ protein ra khỏi các hạt cầu béo, diethyl ether và petroleum ether được dùng để trích ly chất béo và các thành phần tan trong chất béo Sau khi bổ sung dung môi và khuấy đảo, hỗn hợp tách thành 2 pha: pha nhẹ nằm ở trên gồm dung môi và chất béo, pha nặng nằm dưới gồm nước và các chất hòa tan trong nước Tiến hành thu pha nhẹ gồm dung môi và chất béo, sau đó làm bay hơi dung môi, ta thu được tổng chất béo trong mẫu sữa

Quy trình phân tích định lượng hàm lượng chất béo trong kem: Trộn 10 ml kem, 1,5 ml NH3 và 10 ml ethanol vào bình Erlenmeyer 250ml Thêm 25 ml diethyl ether, lắc đều trong 1 phút; sau đó thêm 25 ml petroleum ether, lắc đều thêm 5 phút Chuyển hỗn hợp vào phễu chiết và để yên trong 30 phút để tách thành hai lớp Thu lớp nhẹ phía trên chứa chất béo, diethyl ether và petroleum ether vào cốc thủy tinh Đun bay hơi hỗn hợp này, sau đó sấy khô mẫu trong tủ sấy ở 102°C trong khoảng 1 giờ cho đến khi đạt khối lượng không đổi Làm nguội mẫu trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng trước khi cân để xác định hàm lượng chất béo.

Hàm lượng chất béo (%) được tính theo công thức:

TF (total fat): hàm lượng chất béo trong 100ml kem (g/100 ml)

M: khối lượng đĩa petri và béo sau khi sấy, (g) m: khối lượng đĩa petri ban đầu, (g) v: thể tích kem đem phân tích (10 ml)

Kết quả được biểu thị đến hai chữ số thập phân, thí nghiệm được lặp lại 3 lần

3.3.2.3 Xác định hàm lượng protein của sản phẩm kem

Phương pháp xác định hàm lượng protein: Hàm lượng protein trong các mẫu kem như

DC, MPPC6, MPPC12, MPPC18, MPPC24, MPPC30 sẽ được xác định theo phương pháp Kjeldahl AOAC 979.09

Nguyên tắc: vô cơ hóa mẫu thực phẩm bằng H2SO4 đậm đặc với chất xúc tác để hình thành (NH4)2SO4 Khi đó, kiềm mạnh (NaOH) hoặc KOH) sẽ đẩy NH3 từ muối (NH4)2SO4

Hệ thống ngưng tụ dùng để ngưng tụ NH3 vào bình hứng chứa H2SO4 dư Sau đó, lượng H2SO4 dư được định phân lại bằng NaOH để xác định lượng H2SO4 đã phản ứng Từ đó, có thể tính toán hàm lượng nitơ tổng trong mẫu.

Bước 1: Vô cơ hóa mẫu Đầu tiên dùng pipet lấy 1ml hỗn hợp kem, cho vào trong các ống Kjeldahl Lưu ý, không để dính mẫu lên thành ống Để tăng tốc độ quá trình vô cơ hóa mẫu cần bổ sung thêm chất xúc tác gồm 3 gam K2SO4 và 0,15 gam CuSO4 Tiếp theo, bổ sung từ từ thêm 10mL H2SO4 đậm đặc rồi lắp vào thiết bị vô cơ hóa mẫu Khi cho H2SO4, tráng đều trên thành ống để cuốn toàn bộ mẫu, chất xúc tác đọng trên thành ống xuống Trước khi sử dụng thiết bị vô cơ hóa mẫu, cần khởi động thiết bị hút khí độc trước 15 phút Lắp ống Kjeldahl vào thiết bị vô cơ hóa mẫu, tiến hành thiết lập thời gian vô cơ hóa và khởi động thiết bị Khi dung dịch trong ống trở nên trong suốt, quá trình vô cơ hóa mẫu hoàn tất Để mẫu nguội về nhiệt độ phòng (vẫn mở thiết bị hút khí độc đến khi không còn khói trắng thoát ra)

Cắm điện, bật máy, chờ đến khi màn hình hiện lên thì máy đã sẵn sàng làm việc (Cài đặt chương trình cho máy: tỷ lệ sục hơi: 50%, thể tích NaOH 40%: 5 –10mL, thời gian cất:

15 – 30 phút) Vệ sinh ống dẫn trước khi bỏ mẫu vào thực hiện chưng cất đạm Chuẩn bị dung dịch H3BO3 4% được định mức lên 100 mL Sau đó, đổ dung dịch ra bình tam giác và cho chính xác hai chất chỉ thị màu Bromocresol 1ml/100mL và Methyl red 0,7ml/100mL vào bình

33 tam giác tạo thành dung dịch có màu đỏ tím Lắp ống Kjeldahl chứa mẫu đã được làm nguội cũng với dung dịch chứa thuốc thử vào thiết bị chưng cất đạm để tiến hành quá trình Thời gian chưng cất đạm diễn ra trong 12 phút Để đảm bảo trong quá trình chưng cất đạm không có NH3 thoát ra, ta đặt bông gòn có chứa dung dịch phenolphtalein ngay miệng ống Kjeldahl Nếu thoát hơi NH3 sẽ làm cho bông gòn hóa hồng Dung dịch thuốc thử chuyển từ màu đỏ tím sang màu xanh lam Sau khi kết thúc mang bình dung dịch đi chuẩn độ

Dung dịch được dùng để chuẩn độ với bình thuốc thử trên là dung dịch HCl 0,1N Tiến hành bước chuẩn độ đến khi dung dịch thuốc thử chuyển từ màu xanh lam sang màu hồng thì dừng chuẩn độ và ghi lại thể tích HCl 0,1N mang đi chuẩn độ

Hàm lượng protein thô theo % (X) được tính bằng công thức:

M: Nồng độ dung dịch chuẩn HCL (N)

VB: Thể tích dung dịch NaOH chuẩn mẫu trắng (mL)

Vs: Thể tích dung dịch NaOH chuẩn mẫu thử (mL)

F: Hệ số chuyển đổi; 14,01: Trọng lượng của nguyên tử N

3.3.2.4 Xác định hàm lượng tro của sản phẩm kem

Phương pháp xác định hàm lượng tro: Hàm lượng tro trong các mẫu kem như DC, MPPC6, MPPC12, MPPC18, MPPC24, MPPC30 sẽ được xác định theo phương pháp AOAC 923.03

Nguyên tắc xác định hàm lượng tro dựa trên khối lượng phần tro trắng còn lại của mẫu sau khi nung ở một khoảng thời gian đủ dài Quá trình nung được thực hiện ở nhiệt độ 600C trong vòng từ 4 đến 8 giờ, tùy thuộc vào bản chất của mẫu Sau quá trình nung, mẫu sẽ được để nguội trong bình hút ẩm trước khi tiến hành cân để xác định khối lượng tro trắng.

Hàm lượng tro theo % được tính theo công thức:

G1: Khối lượng chén và mẫu trước khi nung (g)

G2: Khối lượng chén và mẫu sau khi nung (g)

3.3.2.5 Xác định hàm lượng carbohydrate của sản phẩm kem

Tổng carbohydrate trong kem được tính bằng (Greenfield và cộng sự, 2003):

Hàm lượng carbohydrate theo % được tính theo công thức:

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Hiệu suất trích ly, hiệu suất thu hồi, tính chất chức năng của protein đậu ngự và

Thành phần hóa học, hiệu suất thu hồi và hiệu suất trích ly của hai loại protein là protein đậu ngự (PPC) và protein đậu ngự biến tính MTGase (MPPC), nguyên liệu sữa bột gầy được thể hiện thông qua bảng 4.1 như sau:

Bảng 4.1 Thành phần hóa học, hiệu suất thu hồi, hiệu suất trích ly của PPC và MPPC

Thành phần hóa học Sữa bột gầy PPC MPPC Ẩm (%) 3,85±0,01 a 5,41±0,01 b 5,38±0,01 c

Ghi chú: Trong cùng một hàng, các giá trị với các chữ cái khác nhau biểu thị sự khác nhau giữa các mẫu (p