Sản phẩm Thành phần hóa học
Protein,% Lipid,% Độ ẩm,%
Sữa bột nguyên kem Kết quả phân tích 23,81 ± 0,02 28,20 ± 0,06 2,8 ± 0,02
Số liệu từ COA* 23,78 28,28 2,79
Dung dịch sữa hoàn nguyên (TS= 15%) 4,36 ± 0,01 3,44 ± 0,26 84,93 ± 0,07 Số liệu từ COA Certificate of Analyst – Bảng phân tích thành phần của sản phẩm
Qua bảng 3.1, chúng tơi nhận thấy có sự tƣơng đồng của kết quả phân tích và số liệu từ COA của sữa bột nguyên kem. Bên cạnh đó, thành phần hóa học của dung dịch sữa hoàn nguyên (TS = 15%) cũng đƣợc xác định là: hàm lƣợng protein là 4,36%, hàm lƣợng lipid là 3,44% và hàm lƣợng ẩm là 84,93%.
Khảo sát ảnh hƣởng của axit citric đến chất lƣợng phơ mai tƣơi 3.2.
Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ xử lý axit citric đến q trình 3.2.1.
đơng tụ protein
Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ xử lý axit citric đến q trình đơng tụ protein sữa đƣợc thể hiện trong bảng 3.2.
Kết quả phân tích (bảng 3.2) chỉ ra rằng, khi tăng nhiệt độ xử lý axit với dịch sữa, hiệu suất thu hồi sản phẩm, hàm lƣợng chất khơ trong phơ mai, hàm lƣợng chất khơ thất thốt trong whey, tỉ số CSY có sự thay đổi giữa các mẫu. Có thể nhận thấy, khi tăng nhiệt độ xử lý axit, hiệu suất thu hồi sản phẩm tăng và mẫu đƣợc xử lý ở nhiệt độ 50oC có hiệu suất cao nhất, mẫu ở 85o
C có hiệu suất thu hồi là thấp nhất. Hàm lƣợng chất khơ thất thốt trong whey cũng tăng khi tăng nhiệt độ axit hóa sữa. Mẫu 85oC có hàm lƣợng chất khơ thất thốt trong whey nhiều
49
nhất và mẫu ở nhiệt độ 37oC là ít thất thốt nhất trong ba chế độ xử lý nhiệt của sữa.Về độ cứng, mẫu phô mai đƣợc xử lý ở nhiệt độ 85oC có độ cứng cao nhất và mẫu đƣợc xử lý ở 37o
C có độ cứng thấp nhất.
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý axit citric đến chất lượng phô mai tươi
Đối với hàm lƣợng chất khô giữ lại trong phô mai và tỉ lệ CSY (tỉ số hàm lƣợng chất khô giữ lại trong phô mai so với hàm lƣợng chất khô sữa ban đầu) tăng khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, khi tăng nhiệt độ lên 85o
C các chỉ số phân tích nhƣ hàm lƣợng chất khơ giữ lại trong phô mai và tỉ số CSY lại giảm so với mẫu xử lý ở nhiệt độ 50oC. Điều này đƣợc giải thích là do khi tăng nhiệt độ xử lý dịch sữa, protein whey, chủ yếu là α-lactalbumin (α-La) và β- lactoglobulin (β-Lg) bị biến tính do độ ổn định nhiệt kém và bị thay đổi về cấu trúc. Đối với β- Lg, sự thay đổi về hình dạng của phân tử dẫn đến việc tiếp xúc với các nhóm thiol phản ứng. Nhóm thiol phản ứng này có thể hình thành liên kết disulfide với các nhóm thiol phản ứng khác và thơng qua các phản ứng trao đổi nhóm thiol-disulfide. Đối với (α-La) mặc dù khơng có phản ứng trùng hợp xảy ra do khơng có nhóm thiol tự do mà chỉ có nhóm disulfide, nhƣng khi tăng nhiệt độ xử lý dịch sữa cũng sẽ bị biến tính khơng thuận nghịch do các phản ứng trao đổi liên kết nhóm disulfide với (β-Lg) (Vasbinder và De Kruif, 2003). Bên cạnh các phản ứng liên kết liên phân tử xảy ra giữa các (β -Lg) và (β -Lg) với (α-La), protein whey cịn phản ứng với micelle casein thơng qua các liên kết kỵ nƣớc hoặc các kết hydro giữa các phân tử protein. Nhiệt độ xử lý dịch sữa tăng sẽ làm tăng khả năng tƣơng tác giữa các protein và tăng liên kết giữa (β-Lg) với casein tạo thành các polymer ổn định nhiệt thông qua các liên kết disulfide đồng thời tăng khả năng liên kết của (α-La) với casein thông qua liên kết chéo với (β -Lg) (Qian và cộng sự, 2017). Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng nhiệt độ quá cao trên 80oC, (β -Lg) bị
Nhiệt độ ( oC) Độ cứng (g) Hiệu suất thu hồi (%) Hàm lƣợng chất khô trong whey(%) Hàm lƣợng chất khô trong phô
mai (%)
CSY (%)
37 115,00±0,71c 12,20±0,51a 8,07±0,15b 41,05±0,58a 35,48±0,23b 50 161,25±14,50b 12,81±0,44a 8,13±0,19b 41,17±0,21a 38,73±0,11a 85 286,75±12,37a 12,16±0,88a 9,51±0,86a 40,80±0,58a 38,40 ±0,50a
50
biến tính hồn tồn và dần hình thành các phân tử polymer (β -Lg) lớn hơn và cấu trúc xoắn ốc của (β -Lg) bị biến mất, tƣơng tác với micelle casein thông qua các liên kết kỵ nƣớc bị cắt đứt, các liên kết cộng hóa trị liên phân tử khác hình thành và micelle casein bị tách ra (Smits và cộng sự, 1980). Do đó, khi tăng nhiệt độ lên 85oC hiệu suất thu hồi sản phẩm giảm, lƣợng chất khơ thất thốt trong whey tăng và lƣợng chất khô giữ lại trong phô mai thấp hơn so với nhiệt độ 50o
C.
Kết quả nghiên cứu của chúng tôi tƣơng đồng với kết quả nghiên cứu của Farkye, N Y. (2004) khi tác giả nghiên cứu về nhiệt độ xử lý axit hóa của một số loại phô mai tƣơi nhƣ Cottage, Queso Blanco, Paneer, Ricotta… Kết quả nghiên cứu cho thấy khi tăng nhiệt độ axit hóa sẽ gây biến tính protein whey, tăng tính di động của của protein whey gần với các k-casein hơn, do đó tăng khả năng tạo phức chất với k-casein thông qua các liên kết disulfide tạo thành mạng lƣới protein- protein chặt chẽ hơn, làm tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm. Tuy nhiên, khi tăng nhiệt độ quá cao (>80o
C), sản phẩm có độ cứng quá cao, giảm độ mịn và độ đàn hồi của sản phẩm, làm khả năng chấp nhận sản phẩm bị giảm đi. Vì vậy, tác giả cho rằng nhiệt độ xử lý axit hóa sữa ảnh hƣởng quan trọng đến kết cấu, hƣơng vị và khả năng chấp nhận của sản phẩm phô mai tƣơi.
Chandan và cộng sự (1991) cũng có kết quả nghiên cứu tƣơng tự về ảnh hƣởng của nhiệt độ axit hóa sữa đến chất lƣợng phơ mai tƣơi. Kết quả cho thấy, khi tăng nhiệt độ axit hóa sữa lên, độ ẩm của phô mai giảm, dẫn đến cấu trúc cứng, khơng mịn nhƣng khi tăng nhiệt độ thì hiệu suất thu hồi sản phẩm lại tăng. Và tác giả cho rằng khoảng 70oC là nhiệt độ thích hợp nhất để xử lý axit hóa sữa, vì tại nhiệt độ này, sản phẩm có chất lƣợng về kết cấu, thành phần hóa học và hiệu suất tốt nhất.
Từ kết quả phân tích nêu trên cho thấy: thứ nhất là mẫu phơ mai đƣợc xử lý ở nhiệt độ 50oC có hiệu suất thu hồi, hàm lƣợng chất khơ thu hồi trong phô mai và CSY là cao nhất so với hai nhiệt độ xử lý còn lại. Thứ hai là hàm lƣợng chất khơ thất thốt trong whey ở mẫu xử lý tại nhiệt độ 37oC và 50oC khơng có sự khác biệt. Vì vậy, mẫu phơ mai đƣợc xử lý ở nhiệt độ 50o
C là mẫu có chế độ xử lý nhiệt axit hóa sữa cho kết quả phân tích tốt nhất so với hai chế độ xử lý cịn lại. Do đó, chúng tơi quyết định lựa chọn 50o
51 0 3 6 9 12 15 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 (% ) Nồng độ axit citric (%) (A) H TSWhey 38 40 42 44 46 48 50 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 (% ) Nồng độ axit citric (%) (B) TSCheese CSY
Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ axit citric đến sản phẩm phô mai 3.2.2.
tƣơi
Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi sản phẩm phô mai tƣơi khi thay đổi nồng độ axit citric đƣợc trình bày trong hình 3.1.
Hình 3.1: Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ axit citric đến chất lượng phô mai tươi (A: sự thay đổi về hiệu suất và TSwhey, B: sự thay đổi về TScheese và CSY)
Kết quả (hình 3.1, phụ lục bảng 7.1B) cho thấy khi sử dụng axit citric ở các nồng độ khác nhau (1,0; 1,5; 2,0; 3,0%) làm chất đông tụ casein trong sản xuất sản phẩm phơ mai thì hiệu suất thu hồi, hàm lƣợng chất khô trong whey và CSY giữa các mẫu khơng có sự chênh lệch quá lớn.
Khi tăng nồng độ axit citric từ 1,0% đến 1,5% và 2,0% thì hiệu suất thu hồi và hàm lƣợng chất khô của sản phẩm tăng dần. Cụ thể, hàm lƣợng chất khơ trong mẫu phơ mai (hình 3.1B) tăng từ 47,27% ở nồng độ axit citric 1,0% và đến 48,71% ở nồng độ axit citric 2,0%. Tƣơng tự, hiệu suất thu hồi sản phẩm (hình 3.1A) tăng từ 11,49% lên 12,63%. Tuy nhiên, khi tăng nồng độ axit citric lên 3,0% thì hiệu suất thu hồi, hàm lƣợng chất khô trong phô mai lại giảm một cách đáng kể (P<0.05) lần lƣợt là 11,68% và 44,38%. Đồng thời, khi sử dụng axit citric nồng độ 3,0% thì hàm lƣợng chất khơ thất thốt trong whey tăng lên. Từ kết quả trên, ta thấy nồng độ axit citric thêm vào trong q trình đơng tụ protein có ảnh hƣởng đến chất lƣợng của sản phẩm phô mai tƣơi.
52
Việc tăng nồng độ axit citric 1,0 - 2,0% làm tăng chất lƣợng của sản phẩm. Điều này có thể giải thích rằng, khi axit hóa, các hạt casein kết tụ lại do (chủ yếu) trung hịa điện tích. Q trình axit hóa dẫn đến sự hình thành các chuỗi và cụm liên kết với nhau để tạo thành một mạng lƣới ba chiều. Khi nồng độ axit thấp dẫn đến thể tích axit thêm vào trong q trình đơng tụ nhiều hơn, dẫn đến lực tƣơng tác protein trong sữa bị giảm đi, mạng lƣới liên kết protein trở nên lỏng lẻo hơn. Những điều này làm cho khối đông tụ yếu hơn, sự tƣơng tác k m hiệu quả trong việc giữ lại các protein cũng nhƣ chất béo (Khan và cộng sự, 2011). Tuy nhiên khi nồng độ axit quá cao (3,0%) thì sự đơng tụ diễn ra q nhanh, sự biến tính protein khơng đồng đều và cao hơn ở các điểm khác nhau trong dung dịch sữa (Khan và cộng sự 2014). Do đó, làm ảnh hƣởng đáng kể đến các liên kết protein giữa chúng và làm thất thoát các protein này vào whey sữa ( Khan và cộng sự, 2014).
Kết quả của chúng tôi tƣơng đồng với kết quả nghiên cứu của Khan và cộng sự (2014); Bankar và cộng sự (2016), khi nghiên cứu về việc sản xuất phô mai tƣơi từ nguyên liệu sữa hoàn nguyên sử dụng axit citric 2% để đơng tụ protein. Ngồi ra, nhiều nghiên cứu khác cũng sử dụng axit citric nồng độ 2% làm tác nhân đông tụ nhƣ Arya và Bhaik, (1992); Ashraf Pal và cộng sự, (1999); Vishweshwariaiah và cộng sự, (1985).
Bảng 3.3. Ảnh hưởng nồng độ axit citric đến tính chất kết cấu phơ mai tươi
Về kết cấu, kết quả phân tích (bảng 3.3) cho thấy có sự khác nhau giữa các mẫu phô mai khi thay đổi nồng độ axit citric trong q trình đơng tụ. Nhìn chung, khi sử dụng axit citric để làm đơng tụ casein trong q trình sản xuất phơ mai tƣơi thì mẫu phơ mai sử dụng
Nồng độ axit citric (%) Độ cứng Độ đàn hồi Độ bám dính 1,0 220,75±3.18a 2,97±0,8a 0,29±0,014a 1,5 223,00±8,83a 2,8±0.03a 0,22±0,021a 2,0 220,25±0,35a 2,79±0,23a 0,33±0,106a 3,0 360,25±35b 3,17±0,21a 0,49±0,078a
53
nồng độ axit citric cao có độ cứng, độ đàn hồi và độ kết dính cao hơn so với các mẫu sử dụng nồng độ axit citric thấp hơn.
Kết quả cũng cho thấy khi tăng nồng độ axit citric thì độ cứng, độ đàn hồi và độ bám dính tăng. Cụ thể, khi tăng nồng độ axit từ 1,0 - 3,0% thì mẫu sử dụng axit citric nồng độ 3% cho độ cứng, độ đàn hồi và độ bám dính cao nhất.
Kết quả của chúng tôi tƣơng đồng với kết quả Bandyopadhyay, M và cộng sự (2005), khi ông nghiên cứu về việc sản xuất phô mai từ nguyên liệu sữa hoàn nguyên và đông tụ protein bằng axit citric với nồng độ tăng dần. Kết quả nghiên cứu khi phân tích kết cấu (TPA) cho độ cứng và độ kết dính có sự tăng lên rõ rệt. Farkye (2004) cũng chỉ ra rằng nồng độ của axit từ 1,0-2,0% thêm vào sữa trong quá trình đơng tụ giúp cho mẫu phơ mai tƣơi có kết cấu đƣợc cải thiện hơn.
Từ những kết quả phân tích đánh giá số liệu phân tích và từ nhận định của nhiều nghiên cứu trƣớc đây. Chúng tôi nhận thấy nồng độ axit citric làm chất đơng tụ thích hợp nhất để sản xuất phơ mai tƣơi là 2,0%.
Khảo sát ảnh hƣởng của MTGase đến chất lƣợng sản phẩm phơ mai 3.3.
Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến chất lƣợng phô mai 3.3.1.
tƣơi.
Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ MTGase bổ sung đến chất lƣợng phơ mai tƣơi đƣợc trình bày trong hình 3.2.
Kết quả phân tích (hình 3.2, phụ lục bảng 8.1) cho thấy sản phẩm phô mai làm từ sữa bột nguyên kem có bổ sung MTGase có các chỉ tiêu chất lƣợng tăng một cách đáng kể so với mẫu phô mai không bổ sung MTGase (mẫu đối chứng). Khi bổ sung nồng độ enzyme MTGase tăng dần từ 0,5 - 2,0 (IU/g protein) thì các chỉ tiêu chất lƣợng nhƣ hàm lƣợng chất khô (TS) phô mai, chỉ số CSY tăng dần, đồng thời hàm lƣợng chất khô trong whey cũng giảm, đặc biệt ở mẫu nồng độ enzyme 2,0 (U/g protein). Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng nộng độ enzyme từ 2,0 (IU/g protein) đến 6,0 (IU/g protein) thì các chỉ tiêu chất lƣợng phơ mai giảm dần.
54
Hình 3.2. Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ enzyme bổ sung đến chất lượng phô mai tươi (A: sự thay đổi về hiệu suất và TSWhey, B: sự thay đổi về TSCheese và CSY).
Các chỉ tiêu chất lƣợng của phô mai tăng khi bổ sung MTGase vì trong quá trình xử lý enzyme MTGase hình thành các liên kết cộng hóa trị của liên phân tử hoặc nội phân tử ε-(- glutamine) – lysine liên kết isopeptidic bằng cách xúc tác phản ứng chuyển một nhóm acyl γ – carboxyamide trong dƣ lƣợng glutamine gắn protein (acyl donor) và nhóm ε- amino trong dƣ lƣợng lysin gắn protein (acyl acceptor), hình thành liên kết ngang hoặc liên phân tử (Gharibzahedi và Chronakis, 2018; Kieliszek và Misiewicz, 2014). Từ đó hình thành nên mạng lƣới protein chặt chẽ hơn, điều này giúp cho việc thu hồi chất khô trong sữa đông tụ dễ dàng hơn, hạn chế đƣợc sự thất thoát protein trong whey.
Khi hàm lƣợng MTGase tăng dần từ 0,5 (IU/ g protein) đến 2,0 (IU/ g protein) thì cho thấy hoạt lực của enzyme cũng tăng dần khi bổ sung vào sữa, quá trình hình thành liên kết ngang giữa các micelle casein xảy ra mạnh mẽ hơn, dẫn đến hình thành nhiều phân tử polyme protein hơn làm cho mạng luới gel protein trở nên chặt chẽ và các micelle casein đƣợc ổn định, đồng thời giúp liên kết tối ƣu hết tồn bộ protein có trong sữa, sự thất thốt protein trong whey ít hơn. Chính vì vậy nên khi tăng dần nồng độ MTGase thì chất lƣợng phơ mai cũng tăng lên. Kết quả nghiên cứu của El-Kholy và cộng sự (2005) cũng chỉ ra rằng phô mai đƣợc xử lý với MTGase đƣợc đánh giá là cải thiện đƣợc cấu trúc, tăng hiệu suất, tổng hàm lƣợng chất khô phô mai và giảm hàm lƣợng whey tách ra.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 %
Nồng độ enzyme (IU/ g protein)
(A) H TSWhey 38 40 42 44 46 48 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 (% )
Nồng độ enzyme (IU/g protein)
(B)
TSChees e
55
Tuy nhiên, khi hàm lƣợng MTGase tăng lên từ 2,0 – 6,0 (IU/g protein) thì chất lƣợng phơ mai cũng giảm nhẹ, điều này có thể giải thích rằng tại hàm lƣợng MTGase 2IU/g protein thì tất cả protein trong sữa đã đƣợc liên kết một cách hoàn toàn và triệt để, phản ứng tạo liên kết ngang không diễn ra nữa. Việc tăng thêm hàm lƣợng MTGase không những không tác dụng lên các protein trong sữa thêm mà cịn có thể dẫn đến mạng lƣới gel chằng chịt các liên kết, các liên kết cạnh tranh nhau và làm đứt các liên kết do MTGase tạo ra (Gauche và cộng sự, 2008).
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ MTGase bổ sung đến tính chất kết cấu phơ mai tươi Nồng độ enzyme (IU/g protein) Độ cứng (g) Độ đàn hồi (mm) Độ bám dính (mJ) 0 317,00 ± 19,8d 2,46 ± 0,03b 0,15 ± 0,02d 0,5 321,25 ± 6,01d 2,55 ± 0,0ab 0,17 ± 0,04d 1,0 351,75 ± 22,98bc 2,59 ± 0,06ab 0,24 ± 0,02b 1,5 364,00 ± 12,73abc 2,63 ± 0,01a 0,25 ± 0,03ab 2,0 380,75 ± 11,67a 2,61 ± 0,16a 0,29 ± 0,01a 2,5 369,75 ± 8,84ab 2,65 ± 0,04a 0,25 ± 0,02ab 3,0 350,75 ± 0,35bc 2,62 ± 0,0 a 0,26 ± 0,02ab 4,0 351,50 ± 8,84bc 2,61 ± 0,00ab 0,23 ± 0,02 bc 6,0 340,50± 3,54cd 2,53± 0.06ab 0,19± 0,04 cd
Từ kết quả phân tích kết cấu (bảng 3.4) cho thấy sản phẩm phơ mai tƣơi có bổ sung MTGase chất lƣợng kết cấu tăng lên đáng kể. Cụ thể khi tăng nồng độ MTGase từ 0,5 - 2,0 (IU/g protein) thì độ cứng, độ đàn hồi và độ bám dính có xu hƣớng tăng. Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng nồng độ enzyme 2,0 – 6,0 (IU/g protein) thì các chỉ tiêu kết cấu có xu hƣớng giảm dần. Điều này có thể đƣợc giải thích là vì khi bổ sung enzyme transglutaminase tăng khả năng giữ nƣớc và độ bền của gel thông qua các liên kết ngang protein (Motoki và cộng sự, 1998),