Tất cả các phản ứng đƣợc xúc tác bởi enzyme này dẫn đến những thay đổi đáng kể trong tính chất vật lý, hóa học của protein nhƣ: thay đổi về độ nhớt, độ ổn định nhiệt, độ đàn hồi và khả năng phục hồi của protein (Kieliszek và Misiewicz, 2014)
Ứng dụng của Transglutaminase 1.5.3.
Transglutaminase đƣợc ứng dung rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm nhƣ: ứng dụng trong sản xuất phô mai, các sản phẩm từ sữa, trong chế biến thịt, cá, tạo ra các màng ăn đƣợc và ứng dụng trong công nghệ chế biến các sản phẩm bánh……Với chức năng làm cải thiện cấu trúc, tăng độ đàn hồi, và khả năng giữ nƣớc của các sản phẩm thực phẩm (Kieliszek và Misiewicz, 2013; DeJong và cộng sự, 2002).
Các sản phẩm thịt: MTGase có thể sản xuất thịt tái cấu trúc bằng cách sử dụng kết hợp với casein hóa. Sau khi đƣợc xử lý với MTGase, casein trở nên nhớt và hoạt động nhƣ một chất keo gắn các thực phẩm lại với nhau. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là không làm thay đổi mùi vị, hƣơng vị của thịt và thƣờng đƣợc ứng dụng trong sản xuất giăm bơng, xúc xích (DeJong và cộng sự, 2002; Motoki và cộng sự, 1998).
Các sản phẩm cá: MTGase làm cứng protein của cá ở nhiệt độ thấp thông qua liên kết ngang. Đồng thời, giúp giảm tốt thất chất dinh dƣỡng trong quá trình rã đông hay nấu các sản
21
phẩm cá đông lạnh. Cá đƣợc xử lý bởi MTGase cải thiện và duy trì đƣợc chất lƣợng kết cấu của các sản phẩm (Motoki và cộng sự, 1998).
Các sản phẩm sữa: Casein – một loại protein chính trong sữa, là chất nền đặc biệt phù hợp cho loại enzyme này, do cấu trúc bậc ba thấp của nó. MTGase thƣờng đƣợc sử dụng trong sản xuất sữa chua, kem, phô mai. Việc bổ sung MTGase vào các sản phẩm sữa giúp cải thiện cấu trúc, tăng khả năng giữ nƣớc và độ bền của gel thông qua các liên kết ngang protein (Motoki và cộng sự, 1998).
Sản phẩm đậu nành: Protein đậu nành nhƣ globulin 11S, 7S hoạt động nhƣ chất nền tốt cho phản ứng MTGase. Đậu phụ là sản phẩm sữa đậu nành đơng tụ điển hình. Việc bổ sung MTGase giúp cho sản phẩm đậu phụ có kết cấu mịn và và cái thiện độ chắc của sản phẩm (Motoki và cộng sự, 1998).
Sản phẩm lúa mì: Việc sử dụng MTGase trong sản xuất mì và mì ống ngăn chặn sự suy giảm kết cấu của sản phẩm sau khi nấu và cái thiện độ bền của sản phẩm, ngay cả khi sử dụng các loại bột mì có hàm lƣợng protein thấp (Motoki và cộng sự, 1998).
Sản phẩm bánh: Protein gluten trong bột mì là các protein chiếm ƣu thế đặc trƣng cho tính chất bột và đóng một phần quan trọng trong chất lƣợng của bánh mì. Cầu nối disulfide giữa các protein gluten củng cố mạng lƣới gluten, có lợi cho chất lƣợng bánh mì nƣớng. MTGase có khả năng liên kết ngang các protein gluten, dẫn đến sự hình thành các polyme có trọng lƣợng phân tử cao. Sự hình thành các polyme này làm cho mạng gluten chặt chẽ hơn và làm thay đổi tính chất hóa lý và lƣu biến của mạng gluten. Việc bổ sung MTGase vào bột nhào giúp cải thiện tính ổn định mạng gluten, làm tăng khối lƣợng và cải thiện cấu trúc của bánh mì. Ngồi ra, MTGase cịn giúp cải thiện độ giòn của bánh mì, làm tăng độ nở của bánh (DeJong và cộng sự, 2002).
Tóm lại, trong nghiên cứu này chúng tơi sử dụng MTGase trong sản xuất phô mai giúp cải thiện cấu trúc, tăng khả năng giữ nƣớc và tăng độ bền gel thông qua phản ứng tạo liên kết ngang protein duy trì kết cấu mịn và cải thiện độ chắc cho sản phẩm.
22
Tình hình nghiên cứu của đề tài 1.6.
Tình hình nghiên cứu trong nƣớc 1.6.1.
Qua kết quả tổng quan tài liệu cho thấy, hiện nay có rất ít nghiên cứu trong nƣớc về việc sử dụng axit citric làm chất đông tụ kết hợp với enzyme transglutaminase vào q trình sản xuất phơ mai nói chung và phơ mai tƣơi nói riêng. Các sản phẩm phơ mai (trong đó có phơ mai tƣơi) trên thị trƣờng hiện nay nhƣ Quark, Paneer, Ricottage,… chủ yếu là sản phẩm nhập khẩu từ Pháp, Đức, Mỹ…
Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc 1.6.2.
Bankar và cộng sự (2016) đã nghiên cứu ảnh hƣởng của các chất đông tụ khác nhau aixt citric, axit lactic ở các nồng độ 1%, 2%3% và nƣớc chanh (nƣớc cốt chanh:nƣớc cất 1:0; 1:5; 1:10) đến chất lƣợng cảm quan, năng suất, chất béo và tổng chất rắn thu hồi của sản phẩm phô mai Chhana đƣợc sản xuất từ sữa bò tƣơi. Màu sắc và khả năng chấp nhận tổng thể của Chhana đƣợc đông tụ bằng 1% aixt citric hoặc đƣợc đông tụ bằng 2% axit lactic có điểm số cao hơn đáng kể, đặc biệt có điểm số cao nhất về kết cấu sản phẩm. Đối với Chhana đƣợc đông tụ bằng nƣớc chanh ở các nồng độ khác nhau có điểm cảm quan thấp hơn đáng kể so với tất cả các thuộc tính của sản phẩm. Hơn nữa, sản phẩm đơng tụ bằng nƣớc chanh có năng suất, hàm lƣợng chất béo và tổng chất rắn thu hồi thấp hơn đáng kể, trong khi Chhana đƣợc đông tụ bằng axit citric 1% có hiệu suất cao nhất và cao hơn cả mẫu đƣợc đông tụ bằng 2% axit lactic. Tổng hàm lƣợng chất rắn thu hồi và chất béo ở cả 2 mẫu đông tụ bằng axit citric 1% và axit lactic 2% đạt điểm số cao nhất. Do đó, để sản xuất Chhana từ sữa bị đạt chất lƣợng tốt với năng suất tối ƣu, đạt chất lƣợng cảm quan có thể làm đơng tụ sữa với axit citric 1% hoặc aixt lactic 2%.
Khan và cộng sự (2014) đã nghiên cứu về ảnh hƣởng của các loại axit khác nhau, axit citric, axit tartaric và axit malic mỗi loại ở nồng độ 2, 3 và 5% đến chất lƣợng của sản phẩm panner đƣợc sản xuất từ sữa hoàn nguyên. Kết quả của nghiên cứu cho thấy, độ ẩm, tổng chất rắn thu hồi, hiệu suất và điểm số cảm quan về hƣơng vị, ngoại quan, kết cấu và khả năng chấp nhận tổng thể của sản phẩm giảm khi tăng nồng độ axit. Tuy nhiên, các tham số này cho thấy chất lƣợng sản phẩm paneer đƣợc sử dụng chất keo tụ ở nồng độ 2 và 3% có ý nghĩa tƣơng
23
đƣơng nhau về mặt thống kê. Chất b o và protein tăng lên cùng với sự gia tăng nồng độ axit. Các mẫu paneer đƣợc đông tụ bằng axit citric hoặc axit tartaric có hàm lƣợng chất béo, protein, tro , tổng hàm lƣợng chất rắn thu hồi, ngoại quan, kết cấu sản phẩm và khả năng chấp nhận tổng thể là cao hơn đáng kể so với paneer đƣợc đông tu bằng axit malic ở tất cả các nồng độ. Về cảm quan, hƣơng vị của sản phẩm giảm đi khi tăng nồng độ axit. Paneer đƣợc đơng tụ ở 5% axit ít đƣợc chấp nhận hơn vì có vị axit tƣơng đối nhiều, đồng thời sản phẩm có cấu trúc tƣơng đối mềm và kết cấu lỏng lẻo. Ảnh hƣởng của các loại chất keo tụ đến khả năng chấp nhận tổng thể sản phẩm cho thấy rằng mẫu paneer đƣợc đông tụ bằng axit citric hoặc axit tartaric khơng có sự khác biệt và đều đạt giá tri cao hơn so với mẫu sử dụng axit malic. Các mẫu paneer đƣợc đông tụ bằng axit citric hoặc axit tartaric ở nồng độ 2% đƣợc coi là đáng mong đợi nhất về chất lƣợng cảm quan.
Dwivedi và cộng sự (2010) đã nghiên cứu ảnh hƣởng của loại sữa, loại chất đông tụ, nồng độ và nhiệt độ đông tụ đến chất lƣợng của phô mai paneer. Trong nghiên cứu này, 3 loại sữa đƣợc sử dụng để sản xuất paneer là sữa trâu, sữa bò và sữa hỗn hợp (sữa trâu:sữa bò; 1:1). Hai loại chất đông tụ sử dụng là axit citric và calcium lactate ở nhiệt độ đông tụ 80, 850C và sản phẩm đƣợc đánh giá chất lƣợng cảm quan trên thang điểm 9. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các mẫu paneer làm từ sữa trâu sử dụng 1% axit citric ở nhiệt độ đơng tụ 800C có ngoại quan, hƣơng vị, cấu trúc và khả năng chấp nhận tổng thể là tốt nhất và đạt điểm cao nhất và mẫu paneer làm từ sữa bị có điểm số thấp nhất.
Dmytrów và cộng sự (2010) đã chỉ ra hiệu quả của việc sử dụng MTGase đối với các đặc tính hóa lý và cảm quan của phô mai Tvarog. Trong nghiên cứu này, ba mẫu phô mai đƣợc đã đƣợc sử dụng: Một từ sữa chứa MTGase bất hoạt bằng cách đun nóng, một với MTGase hoạt đông và mẫu đối chứng (không chứa MTGase). Các mẫu Tvarog đƣợc sản xuất trong điều kiện phịng thí nghiệm và đƣợc lƣu trữ trong 21 ngày ở 5± 10C. Kết quả nghiên cứu cho thấy, mẫu phơ mai có chƣa MTGase bất hoạt có các thuộc tính cảm quan tốt hơn, mặc dù lƣợng whey tách ra trong quá trìn bảo quản nhiều hơn so với hai mẫu còn lại.
El-Kholy và cộng sự (2005) đã nghiên cứu về ảnh hƣởng của MTGase đến chất lƣợng phơ mai Tallaga ít béo. Trong nghiên cứu này, phơ mai Tallaga ít b o đƣợc xử lý với nhiều nồng độ enzyme khác nhau (0,2-0,5 g/ L phô mai). Sản phẩm đƣợc bảo quản lạnh ở nhiệt độ
24
7± 20C và phân tích ở ba mốc thời gian là 7,14, 21 ngày. Kết quả nghiên cứu cho thấy, sử dụng MTGase làm tăng năng suất phô mai và giảm lƣợng whey tách ra. Tổng nitơ và tổng chất rắn của phô mai đƣợc xử lý bằng MTGase cao hơn so với mẫu phô mai đối chứng. Tổng protein và tổng chất rắn trong whey thu hồi giảm khi tăng hàm lƣợng MTGase so với mẫu đối chứng. Độ nhớt, độ dẻo và độ đồng nhất của phô mai tăng lên khi tăng nồng độ MTGase và cao hơn so với mẫu phô mai không xử lý MTGase. Về cảm quan, phô mai đƣợc xử lý với MTGase đƣợc đánh giá với điểm số cao hơn về hƣơng vị, kết cấu mịn màng, cảm giác thơm ngon hơn mẫu phô mai đối chứng.
Ngồi phơ mai, MTGase còn đƣợc nghiên cứu trong sữa chua. Aprodu và cộng sự (2011) đã nghiên cứu ảnh hƣởng của MTGase đến chất lƣợng của sản phẩm yogurt. Trong nghiên cứu này, tác giả khảo sát ở các nồng độ enzyme (0,02-0,04%) và thời gian xử lý enzyme với dịch sữa (60, 90, 120 phút) với nhiệt độ ủ enzyme khác nhau(35, 40, 450C). Kết quả nghiên cứu cho thấy MTGase giúp cải thiện khả năng giữ nƣớc và giảm khả năng tách lớp trong quá trình bảo quản sản phẩm ở 40C, đặc biệt là mẫu sữa chua đƣợc xử lý với nồng độ 0,04% MTGase trong 120 phút ở 450C có khả năng giữ nƣớc và cải thiện tính lƣu biến tốt nhất. Về cảm quan, mẫu sản phẩm đƣợc xử lý với MTGase nhận đƣợc điểm số cao hơn so với mẫu đối chứng.
J Domagała và cộng sự (2013) đã nghiên cứu ảnh hƣởng của MTGase ở các nồng độ khác nhau đến kết cấu, khả năng tách whey và cấu trúc vi mô của sữa chua dê trong thời gian bảo quản. Trong nghiên cứu này, các mẫu sữa chua đƣợc bổ sung MTGase ở các nồng độ 1,2,3 U/g protein và mẫu sữa chua không chứa MTGase làm đối chứng. Sản phẩm đƣợc phân tích cảm quan, độ tách whey và cấu trúc vi mô trong 14 ngày lƣu trữ. Kết quả nghiên cứu cho thấy, mẫu có chứa MTGase có điểm số cảm quan và độ cứng cao hơn mẫu đối chứng. Bên cạnh đó có độ tách whey thấp hơn mẫu đối chứng. Việc bổ sung MTGase đã cải thiện đƣợc chất lƣợng cảm quan, đặc tính kết cấu và giảm khả năng tách whey của sữa chua và với mẫu sữa chua chứa 2U/ g protein MTGase đƣợc đánh giá là tốt nhất cả về cảm quản lẫn kết cấu.
Lý do chọn đề tài 1.7.
Phô mai là loại thực phẩm rất giàu giá trị dinh dƣỡng có thể đƣợc sử dụng trực tiếp hoặc đƣợc sử dụng kết hợp để làm bánh, làm nhân,...Cùng với mong muốn đa dạng hóa sản
25
phẩm và tăng nhu cầu sử dụng phô mai trong đời sống chúng tôi chọn sản phẩm phô mai tƣơi làm sản phẩm mục tiêu.
Từ phần tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngồi nƣớc cho thấy, việc sử dụng nguyên liệu sữa bột để sản xuất phô mai tƣơi là cần thiết đối với thị trƣờng kinh doanh sữa tại Việt Nam ở thời điểm hiện tại khi mà nguồn sữa tƣơi không đủ đáp ứng cho quá trình sản xuất và nhu cầu của ngƣời tiêu dùng về sự đa dạng các sản phẩm ngày càng tăng.
Bên cạnh đó, qua các nghiên cứu về việc sử dụng axit citric để sản xuất phơ mai, có thể thấy axit citric có nhiều tiềm năng để đƣa vào quy mơ cơng nghiệp vì nó có thể cải thiện đƣợc chất lƣợng phơ mai và đơn giản hóa quy trình lên men, đặc biệt là giảm chi phí sản xuất, giảm thời gian sản xuất đem lại những lợi ích kinh tế đáng kể. Với những tiềm năng đó, axit citric nên đƣợc nghiên cứu để thay thế cách sản xuất phô mai truyền thống là sử dụng vi khuẩn để lên men. Đồng thời, hiện nay việc kết hợp MTGase trong q trình đơng tụ các sản phẩm sữa rất phổ trên thế giới vì nó là enzyme có nhiều tính năng giúp cải thiện cấu trúc cũng nhƣ chất lƣợng của một số loại thực phẩm. Tuy nhiên, đối với Việt Nam việc sử dụng MTGase vào q trình sản xuất thực phẩm cịn chƣa đƣợc phổ biến. Nhận thấy đƣợc các giá trị kinh tế mà axit citric mang lại và các giá trị dinh dƣỡng, đặc tính tốt của phơ mai do MTGGse mang lại, chúng tôi quyết định sử dụng axit citric để đông tụ sữa kết hợp với sử dụng MTGase trong quá trình sản xuất phô mai tƣơi để cải thiện kết cấu và tăng giá trị sản phẩm. Chính vì vậy, chúng tôi chọn đề tài ―Ảnh hƣởng của microbial transglutaminase đến chất lƣợng phô mai tƣơi đông tụ bằng axit citric‖ là nội dung nghiên cứu để làm luận văn tốt nghiệp.
26
VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP CHƢƠNG 2:
Nghiên cứu này đƣợc thực hiện tại các phịng thí nghiệm, xƣởng thực hành của Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Cơng nghệ Hóa học và Thực phẩm, trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP.HCM.
Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị sử dụng 2.1.
Nguyên liệu 2.1.1.
Sữa bột nguyên kem
Sữa bột nguyên kem sử dụng trong nghiên cứu này đƣợc sản xuất bởi công ty Fonterra Ltd, 109 Fanshawe Street, Auckland, New Zealand và đƣợc mua tại công ty trách nhiệm hữu hạn xuất nhập khẩu Sài Gòn Chem., địa chỉ 30/10 Đƣờng số 8, Phƣờng 11, Quận Gò Vấp, Thành phố Hồ Chí Minh. Thành phần sữa bột nguyên kem đƣợc trình bày trong bảng 2.1.
Bảng 2.1. Thành phần sữa bột nguyên kem
Thành phần Đơn vị Giá trị Protein %m/m 23,78 Lipid %m/m 28,28 Độ ẩm %m/m 2,79 Lactose % m/m 39 Khoáng %m/m 5,8 Vitamin A µg/100g 736 Vitamin D3 µg/100g 11
Nguồn: Số liệu được cung caaos từ bảng phân tích thành phần (Certificate of Analyst- COA) của sản phẩm sữa bột nguyên kem
27
Transglutaminase
Transglutaminase (Saprona TG1E) của Đức đƣợc mua tại Công ty cổ phần phát triển Khoa học công nghệ Mỹ Úc, địa chỉ 783/40 Cách Mạng Tháng Tám, phƣờng 6, quận Tân Bình, TP. Hồ Chí Minh đƣợc sử dụng cho nghiên cứu này. Các thông số kỹ thuật của transglutaminase đƣợc trình bày trong bảng 2.2.
Bảng 2.2. Một số thơng số kỹ thuật của transglutaminase
Chỉ tiêu Giá trị
Hoạt độ Enzyme, U/g 106
Độ ẩm, % 5,7
Tổng số vi khuẩn hiếu khí, CFU/g < 600
E.coli Không phát hiện
Nguồn: Số liệu được cung cấp từ COA của sản phẩm (phụ lục 2)
Axit citric
Trong đề tài nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng axit citric dạng bột đƣợc mua tại Cơng ty KD hóa chất thiết bị PTN Hóa Nam, đại chỉ tại 22/76 Cƣ Xá Lữ Gia, P.15, quận 11, TP.HCM. Chỉ tiêu chất lƣợng axit citric đƣợc thể hiện trong phụ lục 3.
Hóa chất 2.1.2.
Sodium hydroxide (NaOH); Chloride acid (HCl) 0,1N; Kẽm oxide (ZnO); Sunfuric acid (H2SO4) 0,1N; Amoniac (NH3); Diethyl ether (C4H10O); Petroleum ether 60 – 90; Phenolphtalein (C20H14O4); Acetone (C3H6O); đƣợc mua tại Cơng ty KD hóa chất thiết bị PTN Hóa Nam, đại chỉ tại 22/76 Cƣ Xá Lữ Gia, P.15, quận 11, TP.HCM.
Thiết bị sử dụng 2.1.3.
Bể điều nhiệt Memmert (Đức); máy phân tích kết cấu CT3 của Brookfield (Mỹ) ; máy đo màu CHROMA METER CR-400.; pH kế Mettler Toledo (Canada); cân phân tích 4 số (Sartorious BL210S); thiết bị đồng hóa áp lực cao APP hungari; máy hút chân không; tủ sấy
28
Memmert (Đức); tủ ủ, tủ lạnh, bếp điện. Các dụng cụ: Micropipet 1000µl, đầu típ, ống eppendorf, pipet, biuret, cốc đong, đĩa petri, erlen, ống bóp cao su, đũa thủy tinh.