CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA COLLAGEN
3.1.2 Ứng dụng collagen trong công nghiệp sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa
Collagen hydrolysate được sử dụng như một phụ gia tạo cấu trúc trong công nghiệp sữa và các sản phẩm từ sữa. Chức năng của chúng là:
Tạo các mối liên kết với nước: collagen có khả năng trương nở để tạo liên kết gấp 5 lần khối lương của chúng với nước. Nó giúp ngăn cản sự rỉ nước trong các sản phẩm sữa.
Củng cố cấu trúc cho các sản phẩm sữa : collagen không tạo phản ứng với các thành phần của sữa và phụ thuộc vào hàm lượng sử dụng, collagen có thể làm chặt cấu trúc cream, tạo lớp gel chắc từ dịch lỏng. Ngoài ra nó còn giúp ổn định các bọt khí của các sản phẩm từ sữa có bọt ở nhiệt độ thấp và ngăn cản sự hỏng cấu trúc cho sản phẩm trong suốt quá trình tồn trữ.
Giống như các loại protein khác, collagen có khả năng tao bọt tốt khi có mặt của đường và sữa. Sự có mặt của chất béo có xu hướng ngăn cản sự tạo bọt, vì vậy cần phải sử dụng thêm các phương pháp vật lý như : bơm không khí, khí CO2, khí N2 để tăng thể tích và tạo bọt cho các sản phẩm sữa có bọt. Và chính collagen cũng tham gia vào quá trình ổn định, sự bền chặt cho các sản phẩm sữa có bọt.
Collagen không mùi do đó không ảnh hưởng đến mùi vị của sản phẩm. Nó không chịu sự tấn công của tác nhân oxy hóa, có khả năng ngăn cản sự biến tính và lưu giữ được mùi trái cây cho sản phẩm.
Collgen đóng vai trò như một chất keo làm nhiệm vụ bảo vệ vì sự đông tụ của sữa và casein sẽ hoàn toàn hơn và đồng nhất hơn khi có mặt của collagen. Đồng thời khi có mặt một hàm lượng nhỏ của collagen trong các sản phẩm sữa thì cấu trúc của sản phẩm sẽ trở nên mềm mại hơn.
Bột collagen hydrolysate sẽ được hòa trộn với các thành phần khác như : đường, các chất tao hương, một số chất ổn định khác rồi đưa vào dung dịch sữa. Hỗn hợp sữa nguội này được khuấy trộn, khi đó collagen sẽ trương nở và hấp thu một lượng nước gấp 10 lần khối lượng của chúng, trong quá trình thanh trùng thì collagen sẽ được hòa tan. Tuy nhiên, khi sữa được lọc trước quá trình thanh trùng thì tốt nhất nên đưa collagen vào dưới dạng dung dịch nếu không thì quá trình lọc sẽ loại bỏ những hạt collagen còn đang trương nở. Dung dịch collagen cũng có thể thêm vào sữa nguội kèm theo sự khuấy trộn liên tục. Collagen có thể thêm vào sữa trước khi cấy giống mà không ảnh hưởng đến các điều kiện lên men, collagen không phản ứng với các thành phần của sữa và không tạo kết tủa. Collagen là một loại protein, do đó nó có khả năng bị thủy phân bởi các tác nhân như : nhiệt độ, acid, kiềm, các tia phóng xạ, enzyme, vi sinh vật. Nhưng nhìn chug độ mạnh của gel bị phá hủy khi collagen chịu tác dụng đồng thời của pH (nhỏ hơn 4) và nhiệt độ ( lớn hơn 60oC) trong một
khoảng thời gian đủ lớn. Do đó quá trình tiệt trùng, thanh trùng độ acid của sản phẩm từ sữa thường không ảnh hưởng nhiều đến tác dụng của collagen trong sản phẩm.
Một số lĩnh vực có ứng dụng collagen hydrolysate trong công nghiệp sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa:
Yogurt : yogurt là sản phẩm tư sữa phổ biến trên toàn thế giới và collagen hydrolysate được sử dụng cho sản phẩm này với vai trò của một chất ổn định giúp ngăn cản sự tách nước từ khối đông. Ngoài ra nó còn tham gia vào quá trình tạo cấu trúc kem và cảm giác béo trong miệng vì nó có khả năng tan chảy tại nhiệt độ thân nhiệt, sự tan chảy này đôi khi còn mang lại hương vị tốt cho sản phẩm.
Trong các sản phẩm kem : colagen hydrolysate đóng vai trò của một tác nhân ổn định và nó có chức năng điều chỉnh độ nhớt của hỗn hợp, giúp bền vững hệ nhũ tương cho tới khi được sử dụng, ngăn cản sự biến tính trong quá trình bảo quản. Collagen khi kết hợp với các tác nhân ổn định khác có khả năng tạo cho sản phẩm cấu trúc và hương vị thích hợp. Bên cạnh đó, collagen giúp tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm, khi ăn tạo cảm giác kem, béo cho sản phẩm mà không tạo cảm giác nhớt dính như ở các sản phẩm có hàm lượng béo cao.
Các sản phẩm sữa lên men có qua quá trình xử lý nhiệt: quá trính thanh trùng hay tiệt trùng cho các sản phẩm sữa lên men làm tăng thời gian bảo quản cho sản phẩm nhưng lại làm mất tính ổn định của cấu trúc sản phẩm dẫn đến hiện tượng tách nước. Việc bổ sung hỗn hợp collagen hydrolysate và tinh bột trước khi thanh trùng sẽ giúp tạo cấu trúc tốt và ngăn ngừa được bất kỳ sự tách lỏng nào.
Các sản phẩm tráng miệng có sử dụng sữa như thành phần tạo gel, hương vị cho sản phẩm : trong các sản phẩm này collagen hydrolysate cũng đóng vai trò là chất ổn định nó bị hòa tan trong quá trình xử lý nhiệt và sự có mặt của collagen hydrolysate giúp ngăn cản sự tăng độ nhớt và tham gia tạo gel cho sản phẩm khi được làm nguội. Nó có thể
được sử dụng riêng hoặc kết hợp với các chất tạo gel khác như carrageenan để tạo nên một cấu trúc gel mềm mại.
Trong sản phẩm phô mai, phần lớn collagen hydrolysate được bổ sung vào đóng vai trò của một chất nhũ hóa và tác đọng vào các mốt liên kết với nước. Khi so sánh các sản phẩm phô mai có sử dụng thêm collagen hydrolysate thì mức độ ẩm, cấu trúc và hương vị của sản phẩm tốt hơn so với các loại phô mai được sản xuất theo phương pháp truyền thống.
Hình 3.3 Sản phẩm Phô mai có chứa collagen hydrolysate làm giảm hàm lượng béo
Trong các sản phẩm ít calo làm từ sữa, các sản phẩm này đòi hỏi phải cắt giảm lượng chất béo, thậm chí là loại khỏi sản phẩm các chất béo từ sữa. Thay thế vào đó là loại chất béo có nguồn gốc từ thực vật hoặc là kết hợp giữa chất béo từ thực vật và chất béo có sẵn trong sữa. Để làm bền vững hệ nhũ tương như thế cần phải có sự hiện diện của chất ổn định và chất nhũ hóa. Các chất này giúp đảm bảo mối liên kết với nước, cải thiện cấu trúc( độ chắc, độ đăc, độ căng) cho sản phẩm. Collagen hydrolysate có độ Bloom cao có khả năng thực hiện được chức năng này vì ngoài tính năng thông thường của nó, loại này có nhiệt độ tan chảy xấp xỉ bằng nhiệt độ của nhiều loại chất béo thông thường (31÷33oC). Một số chất keo ưa nước khác như : pectin, carrageenan, xanthan có thể kết hợp với collagen hydrolysate để tăng khả năng liên kết với nước.
Trong các sản phẩm thức uống từ sữa thì collagen hydrolysate có vai trò ổn định cấu trúc, tránh hiện tượng tách pha trong thời gian bảo quản.
Bảng 3.2 Loại và lượng collagen hydrolysate sử dụng trong công nghiệp chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa.
Ứng dụng Độ mạnh Bloom Lượng sử dụng
Yogurt 150 0,2÷2%
Các sản phẩm sữa lên men qua xử lý nhiệt
150 0,2÷2%
Jelly hương sữa 150 0,2÷2%
Kem 150 0,2÷1% Các sản phẩm kem tráng miệng 150 0,2÷2% Các sản phẩm có hàm lượng calo thấp 250 0,5÷3%