Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Các Yếu Tố Đến Quy Trình Sản Xuất Sữa Chua Bổ Sung Đậu Nành

Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến quy trình sản xuất sữa chua bổ sung đậu nành, mang lại hiểu biết sâu sắc về chất lượng sản phẩm.

• Tác giả: Nguyễn Vũ Đức Hoài
• Người hướng dẫn: Master Đặng Thị Ngọc Dung
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Food Technology
• Đề tài: Effect Of Various Factors On The Process Of Yogurt Product Supplemented With Soymilk
• Loại tài liệu: Graduation Thesis
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. Posing the problem
• 1.2. Research object and scope
• 1.3. Scientific and practical values
• 1.4. Report layout
• 2. CHAPTER 2: LITERATURE REVIEW
• 2.1. Overview about yogurt
• 2.2. Manufacture of yogurt
• 2.3. Skim milk powder
• 2.4. Overview of Soymilk
• 2.5. Classification of Soymilk
• 2.6. Domestic and oversea research situation
• 3. CHAPTER 3: MATERIALS AND RESEARCH METHOD
• 3.1. Materials, chemicals, and equipment
• 3.2. Tools and Equipment
• 3.3. Research scheme and production of Yogurt subjoin Soymilk
• 3.4. Production of Soy-added yogurt
• 3.5. Experiment 1: Effects of soy milk ratio with reconstituted skim milk on the qualities of set yogurt supplemented with soymilk
• 3.6. Experiment 2: Effects of different sucrose content on the qualities of set yogurt
• 3.7. Experiment 3: Effects of incubation temperature on the qualities of set yogurt
• 3.8. Method for determining chemical composition
• 3.8.1. Determination of pH value
• 3.8.2. Determination of titratable acidity (Nielsen, 2003)
• 3.8.3. Method for enumeration of Lactic Acid Bacteria (LAB)
• 3.8.4. Texture profile analysis (TPA)
• 3.8.5. Fourier – Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR)
• 3.8.6. Scanning Electron Microscopy – SEM
• 4. CHAPTER 4: RESULTS AND DISCUSSION
• 4.1. Chemical composition of samples
• 4.2. Effects of soymilk ratio on the qualities of set yogurt supplemented with soymilk during fermentation
• 4.2.1. Changes of pH and titratable acidity of set yogurt supplemented with soymilk
• 4.2.2. bulgaricus in set yogurt supplemented with soymilk during fermentation
• 4.2.3. Textural characteristics of set yogurt supplemented with soymilk
• 4.3. Effects of sucrose content on the qualities of set yogurt during fermentation
• 4.3.1. Changes of pH and titratable acidity of set yogurt during fermentation
• 4.3.2. bulgaricus in set yogurt supplemented with sucrose content during fermentation
• 4.4. Effects of incubation temperature on the qualities of set yogurt during fermentation
• 4.4.1. Changes of pH and titratable acidity of set yogurt during fermentation according to incubation temperature
• 4.4.2. bulgaricus of set yogurt according to incubation temperature
• APPENDIX 1: COA of skim milk powder
• APPENDIX 2: COA of starter culture
• APPENDIX 3: Statistical results of experiments

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Đến Quy Trình Sản Xuất Sữa Chua

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình sản xuất sữa chua bổ sung đậu nành. Sữa chua là một sản phẩm dinh dưỡng phổ biến, được biết đến với nhiều lợi ích cho sức khỏe. Việc bổ sung đậu nành vào sữa chua không chỉ cải thiện giá trị dinh dưỡng mà còn tạo ra hương vị độc đáo. Nghiên cứu này nhằm xác định các yếu tố như tỷ lệ đậu nành, hàm lượng đường và nhiệt độ ủ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

1.1. Định Nghĩa Và Lợi Ích Của Sữa Chua

Sữa chua là sản phẩm từ sữa được lên men, chứa nhiều vi khuẩn có lợi cho sức khỏe. Nó cung cấp protein, vitamin và khoáng chất cần thiết cho cơ thể. Việc tiêu thụ sữa chua thường xuyên có thể giúp cải thiện tiêu hóa và tăng cường hệ miễn dịch.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Đậu Nành Trong Sản Xuất Sữa Chua

Đậu nành là nguồn protein thực vật phong phú, giúp giảm cholesterol và cải thiện sức khỏe tim mạch. Việc bổ sung đậu nành vào sữa chua không chỉ tăng cường giá trị dinh dưỡng mà còn tạo ra sản phẩm phù hợp cho người ăn chay và người không dung nạp lactose.

II. Các Thách Thức Trong Quy Trình Sản Xuất Sữa Chua Bổ Sung Đậu Nành

Quy trình sản xuất sữa chua bổ sung đậu nành gặp phải nhiều thách thức, từ việc lựa chọn nguyên liệu đến kiểm soát chất lượng sản phẩm. Các yếu tố như tỷ lệ đậu nành, hàm lượng đường và nhiệt độ ủ có thể ảnh hưởng lớn đến chất lượng và hương vị của sữa chua. Việc nghiên cứu và tối ưu hóa các yếu tố này là rất cần thiết để tạo ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn.

2.1. Vấn Đề Về Tỷ Lệ Đậu Nành Trong Sữa Chua

Tỷ lệ đậu nành trong sữa chua cần được điều chỉnh hợp lý để đảm bảo hương vị và kết cấu sản phẩm. Nếu tỷ lệ quá cao, sản phẩm có thể có vị đắng và không hấp dẫn người tiêu dùng.

2.2. Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Ủ Đến Chất Lượng Sữa Chua

Nhiệt độ ủ là yếu tố quan trọng trong quá trình lên men. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp có thể làm giảm hoạt động của vi khuẩn, dẫn đến sản phẩm không đạt yêu cầu về chất lượng.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Các Yếu Tố Đến Sữa Chua

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp thực nghiệm để xác định ảnh hưởng của các yếu tố như tỷ lệ đậu nành, hàm lượng đường và nhiệt độ ủ đến chất lượng sữa chua. Các thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện kiểm soát để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả.

3.1. Thiết Kế Thí Nghiệm Để Đánh Giá Chất Lượng Sữa Chua

Thiết kế thí nghiệm bao gồm việc chuẩn bị các mẫu sữa chua với các tỷ lệ đậu nành khác nhau và kiểm tra các chỉ tiêu như pH, độ nhớt và số lượng vi khuẩn có lợi.

3.2. Phân Tích Kết Quả Thí Nghiệm

Kết quả thí nghiệm sẽ được phân tích để xác định mối quan hệ giữa các yếu tố và chất lượng sản phẩm. Các phương pháp thống kê sẽ được áp dụng để đảm bảo tính chính xác của kết quả.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Chất Lượng Sữa Chua Bổ Sung Đậu Nành

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc bổ sung đậu nành vào sữa chua có ảnh hưởng tích cực đến chất lượng sản phẩm. Các mẫu sữa chua bổ sung đậu nành có độ nhớt cao hơn và hương vị phong phú hơn so với mẫu đối chứng. Ngoài ra, hàm lượng vi khuẩn có lợi cũng tăng lên đáng kể.

4.1. Ảnh Hưởng Của Tỷ Lệ Đậu Nành Đến Chất Lượng Sữa Chua

Nghiên cứu cho thấy rằng tỷ lệ đậu nành từ 25% đến 50% mang lại chất lượng tốt nhất cho sữa chua, với độ nhớt và hương vị được cải thiện rõ rệt.

4.2. Tác Động Của Hàm Lượng Đường Đến Sữa Chua

Hàm lượng đường cũng ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm. Mẫu sữa chua với 5% đường cho kết quả tốt nhất về hương vị và độ ngọt.

V. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Trong Nghiên Cứu Sữa Chua Bổ Sung Đậu Nành

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung đậu nành vào sữa chua không chỉ cải thiện giá trị dinh dưỡng mà còn tạo ra sản phẩm hấp dẫn hơn cho người tiêu dùng. Các yếu tố như tỷ lệ đậu nành, hàm lượng đường và nhiệt độ ủ cần được tối ưu hóa để đạt được chất lượng tốt nhất. Hướng phát triển trong tương lai có thể bao gồm việc nghiên cứu thêm về các loại đậu khác và các phương pháp sản xuất mới.

5.1. Đề Xuất Các Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Nghiên cứu có thể mở rộng để khám phá các loại đậu khác như đậu xanh hoặc đậu đen, nhằm tạo ra các sản phẩm sữa chua đa dạng hơn.

5.2. Ứng Dụng Công Nghệ Mới Trong Sản Xuất

Việc áp dụng công nghệ mới trong sản xuất sữa chua có thể giúp cải thiện quy trình và chất lượng sản phẩm, từ đó đáp ứng tốt hơn nhu cầu của thị trường.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong cơ cấu dinh dưỡng hiện đại, các sản phẩm sữa và sữa lên men giữ vai trò thiết yếu nhờ thành phần dinh dưỡng cân đối, cung cấp protein, khoáng chất, vitamin cùng các hoạt chất sinh học hỗ trợ chức năng sinh lý của cơ thể. Theo các khảo sát thị trường quốc tế, ngành công nghiệp sữa chua toàn cầu ghi nhận tốc độ tăng trưởng liên tục trên 4% trong giai đoạn 1995–2019 và dự báo đạt quy mô 88.830 triệu USD vào năm 2028 với tốc độ tăng trưởng kép (CAGR) đạt 3,7%. Cùng với sự thay đổi trong nhận thức về sức khỏe sau đại dịch và xu hướng ăn chay, các dòng sản phẩm có nguồn gốc từ thực vật (plant-based) như đậu nành, hạnh nhân, dừa và yến mạch ngày càng nhận được sự quan tâm rộng rãi từ người tiêu dùng, đặc biệt là nhóm đối tượng không dung nạp lactose hoặc có nhu cầu kiểm soát cholesterol.

Sữa đậu nành là nguồn nguyên liệu giàu protein, khoáng chất, không chứa lactose và có hàm lượng chất béo bão hòa cùng cholesterol thấp. Sự hiện diện của các hợp chất isoflavone và acid béo không no trong đậu nành mang lại nhiều giá trị sinh học trong việc hỗ trợ tim mạch và ngăn ngừa các bệnh mãn tính. Tuy nhiên, việc ứng dụng sữa đậu nành vào quy trình sản xuất sữa chua dạng đông (set yogurt) kết hợp với sữa gầy hoàn nguyên vẫn là hướng nghiên cứu còn mới tại Việt Nam, đòi hỏi phải xác lập chính xác các thông số công nghệ nhằm hoàn thiện cấu trúc, hương vị và chất lượng lên men của sản phẩm.

Khóa luận tốt nghiệp được thực hiện nhằm giải quyết hai mục tiêu chính:

1. Xác định ảnh hưởng của việc bổ sung sữa đậu nành đến chất lượng tổng thể của sản phẩm sữa chua cuối cùng.
2. Thiết lập các thông số công nghệ phục vụ quy trình sản xuất thực nghiệm sữa chua dạng đông bổ sung sữa đậu nành.

Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể bao gồm:

1. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn sữa đậu nành và sữa gầy hoàn nguyên đến các chỉ tiêu chất lượng của sữa chua dạng đông bổ sung sữa đậu nành.
2. Khảo sát ảnh hưởng của các hàm lượng đường sucrose khác nhau đến chất lượng sữa chua dạng đông.
3. Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ ủ (lên men) đến các đặc tính chất lượng của sữa chua dạng đông.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Sữa bột gầy Fonterra™ Dairy for Life (nhập khẩu bởi Công ty Cổ phần Đại Tân Việt); hạt đậu nành Xuân Hồng; chế phẩm men vi sinh thương mại gồm hai chủng Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus và Streptococcus thermophilus của CHR. Hansen (Đan Mạch, phân phối qua Công ty Brenntag Việt Nam); chất ổn định Xanthan Gum thương mại; đường tinh luyện của Công ty Cổ phần TTC – Biên Hòa; cùng các mẫu sữa chua dạng đông được xử lý theo các tỷ lệ phối trộn, nồng độ đường và nhiệt độ lên men khác nhau.
• Phạm vi nghiên cứu: Toàn bộ các thí nghiệm được triển khai ở quy mô phòng thí nghiệm tại Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM trong khoảng thời gian từ ngày 28/08/2023 đến ngày 22/01/2024.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và cơ sở khoa học

Cơ sở lý thuyết của đề tài dựa trên bản chất sinh hóa và vi sinh của quá trình lên men lactic trong môi trường sữa hỗn hợp. Quá trình lên men sữa chua thông thường sử dụng sự cộng sinh giữa vi khuẩn Streptococcus thermophilus và Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. Các vi khuẩn này chuyển hóa đường thành acid lactic, làm giảm độ pH của môi trường từ mức trung tính xuống điểm đẳng điện của protein sữa (khoảng pH 4,6), dẫn đến sự đông tụ và hình thành mạng lưới gel sữa chua dạng đông.

Khi bổ sung dịch sữa đậu nành vào môi trường sữa gầy hoàn nguyên, các hợp chất có trong đậu nành (protein thực vật, carbohydrate chuỗi ngắn như stachyose và raffinose, các chất bay hơi như n-pentanal và n-hexanal) sẽ tương tác với casein sữa bò, tác động trực tiếp đến động học sinh acid, mật độ vi khuẩn lactic, độ nhớt biểu kiến và cấu trúc vi mô của khối gel. Việc bổ sung hydrocolloid như xanthan gum (polysaccharide từ Xanthomonas campestris) được ứng dụng nhằm tạo liên kết mạng lưới không gian, giảm thiểu hiện tượng tách nước (syneresis) và cải thiện độ cứng cho sản phẩm.

Ký hiệu mẫu	Định nghĩa và thông số thực nghiệm
CY	Mẫu sữa chua đối chứng (Control Yogurt)
SY_25	Mẫu sữa chua bổ sung 25% tỷ lệ dịch sữa đậu nành
SY_50	Mẫu sữa chua bổ sung 50% tỷ lệ dịch sữa đậu nành
SY_75	Mẫu sữa chua bổ sung 75% tỷ lệ dịch sữa đậu nành
YS_0	Mẫu sữa chua không bổ sung đường sucrose (0% sucrose)
YS_5	Mẫu sữa chua bổ sung 5% đường sucrose
YS_15	Mẫu sữa chua bổ sung 15% đường sucrose
TY_37	Mẫu sữa chua được ủ lên men ở nhiệt độ 37°C
TY_40	Mẫu sữa chua được ủ lên men ở nhiệt độ 40°C
TY_46	Mẫu sữa chua được ủ lên men ở nhiệt độ 46°C
XY_0.1	Mẫu sữa chua đối chứng có bổ sung 0,1% Xanthan Gum
LAB	Nhóm vi khuẩn acid lactic (Lactic Acid Bacteria)

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Quy trình chế biến dịch sữa đậu nành làm nguyên liệu phối trộn được chuẩn hóa theo các bước:

1. Ngâm: Hạt đậu nành được ngâm trong nước trong 12 giờ ở nhiệt độ phòng để làm mềm hạt và thuận tiện cho các công đoạn gia công tiếp theo.
2. Tách vỏ: Loại bỏ lớp vỏ ngoài của hạt đậu sau ngâm.
3. Xay nghiền: Đậu đã tách vỏ được phối trộn với nước theo tỷ lệ khối lượng 1:8 và tiến hành xay nhuyễn đồng thể bằng máy xay.
4. Lọc: Dùng vải lọc chuyên dụng loại bỏ triệt để bã đậu, thu lấy dịch sữa đậu nành đồng nhất.
5. Thanh trùng: Dịch sữa đậu nành được gia nhiệt ở 90°C, giữ nhiệt trong thời gian 10 phút để vô hoạt enzyme lipoxygenase và trypsin inhibitor, đồng thời hạn chế vi sinh vật tạp nhiễm.

Bố trí 3 nội dung thực nghiệm chính:

• Thí nghiệm 1: Khảo sát các tỷ lệ phối trộn giữa dịch sữa đậu nành và sữa gầy hoàn nguyên (CY, SY_25, SY_50, SY_75) đến chất lượng sữa chua dạng đông trong quá trình lên men.
• Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của các mức bổ sung sucrose (YS_0, YS_5, YS_15) đến tốc độ lên men và tính chất sữa chua.
• Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên men (37°C, 40°C, 46°C tương ứng các mẫu TY_37, TY_40, TY_46) đến chất lượng thành phẩm.

Phương pháp đo đạc và phân tích chỉ tiêu

• Xác định chỉ tiêu hóa lý: Đo giá trị pH bằng máy đo pH chuyên dụng; xác định độ chua chuẩn độ (°T - Thorner) theo phương pháp chuẩn của Nielsen (2003).
• Phân tích vi sinh: Định lượng mật độ tế bào vi khuẩn lactic (L. bulgaricus) sống trong sản phẩm bằng phương pháp đếm khuẩn lạc trên đĩa thạch.
• Phân tích cấu trúc và lưu biến (Rheology & TPA): Sử dụng thiết bị phân tích cấu trúc Texture Analyzer CT3 để đo lực cắt, ứng suất cắt (shear stress), tốc độ trượt (shear rate), độ nhớt biểu kiến (apparent viscosity), độ cứng (hardness/firmness) và thiết lập phương trình toán học mô tả dòng chảy theo mô hình Herschel – Bulkley qua chu kỳ đo thứ nhất và thứ hai.
• Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR / FTIR-ATR): Phân tích phổ dao động của các nhóm chức đặc trưng trong mạng lưới gel của mẫu đối chứng (CY) và mẫu bổ sung 75% sữa đậu nành (SY_75).
• Kính hiển vi điện tử quét (SEM): Quan sát và so sánh cấu trúc vi mô bề mặt mạng lưới gel của mẫu CY và mẫu SY_75 ở các độ phóng đại khác nhau.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu (CHAPTER 1: INTRODUCTION)

Chương này đặt vấn đề về sự phát triển của ngành công nghiệp sữa và sữa chua toàn cầu, sự dịch chuyển hành vi tiêu dùng hướng đến các sản phẩm dinh dưỡng có nguồn gốc thực vật, không chứa lactose và giàu khoáng chất. Tác giả nêu rõ mục tiêu tổng quát, nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể, phạm vi thực hiện tại phòng thí nghiệm trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, ý nghĩa khoa học trong việc cung cấp thông số phối chế đạm thực vật - đạm sữa gầy và ý nghĩa thực tiễn ứng dụng cho quy trình sản xuất thực phẩm quy mô vừa và nhỏ.

Chương 2: Tổng quan tài liệu (CHAPTER 2: LITERATURE REVIEW)

Nội dung chương 2 tổng hợp hệ thống cơ sở lý thuyết bao gồm:

• Lịch sử hình thành và phát triển của sữa chua từ thời cổ đại đến nền sản xuất công nghiệp hiện đại; định nghĩa và phân loại sữa chua theo hàm lượng chất béo (sữa chua béo tiêu chuẩn, ít béo, không béo), trạng thái vật lý (sữa chua dạng đông - set yogurt, sữa chua khuấy - stirred yogurt, sữa chua uống - fluid/drinking yogurt) và hương vị bổ sung.
• Quy trình công nghệ sản xuất sữa chua tiêu chuẩn: chuẩn hóa sữa, đồng hóa (55–65°C, 15–20/5 MPa), thanh trùng nhiệt (80–85°C trong 30 phút hoặc 90–95°C trong 5 phút), làm nguội về nhiệt độ lên men (40–45°C), cấy men giống (2–3%), đóng gói, ủ lên men, làm lạnh và bảo quản lạnh dưới 10°C.
• Thành phần dinh dưỡng của sữa gầy, đặc tính chức năng của phụ gia ổn định hydrocolloid (pectin, tinh bột biến tính, locust bean gum, xanthan gum).
• Tổng quan về cây đậu nành (Glycine max), giá trị sinh học của protein đậu nành (hàm lượng đạm ~40%, chất béo ~20%, giàu isoflavone, ít acid amin methionine), công nghệ chế biến sữa đậu nành truyền thống và hiện đại, so sánh giá trị dinh dưỡng giữa sữa đậu nành, sữa bò và sữa mẹ.
• Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước (các nghiên cứu về độ Brix, nhiệt độ lên men của Dương (2009), ứng dụng hệ vi sinh Kefir của Trần Thị Hà Ny (2015)) và nghiên cứu quốc tế (nghiên cứu của Estévez và cộng sự (2010), Šertović và cộng sự (2019) về đồ uống lên men phối trộn sữa bò và sữa đậu nành).

Chương 3: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu (CHAPTER 3: MATERIALS AND RESEARCH METHOD)

Trình bày chi tiết nguồn gốc, tiêu chuẩn chất lượng của nguyên vật liệu: bột sữa gầy Fonterra, đậu nành Xuân Hồng, men CHR. Hansen, đường TTC Biên Hòa, Xanthan Gum. Mô tả chi tiết sơ đồ khối quy trình công nghệ thu nhận dịch sữa đậu nành (ngâm 12h, tách vỏ, xay tỷ lệ 1:8, lọc bã, thanh trùng 90°C trong 10 phút) và quy trình sản xuất sữa chua bổ sung sữa đậu nành. Thiết lập chi tiết phương pháp bố trí 3 nội dung thí nghiệm khảo sát nồng độ sữa đậu nành, hàm lượng đường sucrose và nhiệt độ lên men. Quy định chi tiết các quy trình phân tích pH, độ chua chuẩn độ, đếm vi khuẩn L. bulgaricus, đo lưu biến trên thiết bị Texture Analyzer CT3, chụp ảnh SEM và đo phổ FT-IR.

Chương 4: Kết quả và bàn luận (CHAPTER 4: RESULTS AND DISCUSSION)

Tác giả trình bày và phân tích các dữ liệu thực nghiệm thu được:

• Đánh giá thành phần hóa học cơ bản của các mẫu nguyên liệu và sản phẩm.
• Động học biến đổi pH và độ chua chuẩn độ (°T) theo thời gian lên men dưới tác động của tỷ lệ bổ sung sữa đậu nành: nồng độ sữa đậu nành ảnh hưởng rõ rệt đến tốc độ sinh acid lactic và tốc độ suy giảm pH.
• Khảo sát sự phát triển của vi khuẩn L. bulgaricus: mật độ tế bào sống của vi khuẩn lactic trong các mẫu bổ sung sữa đậu nành đạt mức cao và tăng trưởng vượt trội so với mẫu đối chứng.
• Đánh giá đặc tính lưu biến và cấu trúc: phân tích đường cong ứng suất cắt theo tốc độ trượt qua 2 chu kỳ đo, áp dụng mô hình Herschel – Bulkley; các mẫu bổ sung sữa đậu nành có độ nhớt biểu kiến và ứng suất cắt thấp hơn mẫu đối chứng. Việc bổ sung 0,1% Xanthan Gum (mẫu XY_0.1) giúp cải thiện đáng kể độ cứng (firmness/hardness) của khối gel.
• Ảnh hưởng của hàm lượng đường sucrose (YS_0, YS_5, YS_15) và nhiệt độ ủ (TY_37, TY_40, TY_46) đến tốc độ lên men, độ chua và mật độ vi sinh vật. Tăng nhiệt độ ủ làm gia tăng ứng suất cắt và độ nhớt biểu kiến của mẫu sữa chua.
• Phân tích cấu trúc vi mô qua ảnh SEM: chỉ ra sự khác biệt về độ liên kết và độ xốp của mạng lưới protein giữa mẫu CY và mẫu SY_75.
• Phân tích phổ FT-IR: xác định các đỉnh phổ đặc trưng cho dao động của các nhóm chức hóa học trong mẫu sữa chua đối chứng và mẫu sữa chua bổ sung 75% sữa đậu nành.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị (CHAPTER 5: CONCLUSION AND RECOMMENDATIONS)

Tổng kết lại các thông số công nghệ tối ưu được rút ra từ các nội dung thực nghiệm, đánh giá mức độ đạt được so với mục tiêu ban đầu và đề xuất các kiến nghị mở rộng hướng nghiên cứu.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

Dựa trên các dữ liệu đo đạc thực nghiệm được ghi nhận trong văn bản, các kết quả chính bao gồm:

• Tác động của tỷ lệ sữa đậu nành: Nồng độ dịch sữa đậu nành bổ sung có ảnh hưởng mang tính quyết định đến tốc độ tích lũy acid lactic và tốc độ giảm pH của khối sữa chua trong suốt quá trình lên men.
• Mật độ vi sinh vật có lợi (LAB): Số lượng vi khuẩn L. bulgaricus trong các mẫu sữa chua bổ sung sữa đậu nành duy trì ở mức cao và tăng trưởng cao hơn đáng kể so với mẫu sữa chua đối chứng (CY).
• Đặc tính lưu biến và cấu trúc gel: Các mẫu sữa chua bổ sung sữa đậu nành thể hiện ứng suất cắt và độ nhớt biểu kiến thấp hơn so với mẫu làm hoàn toàn từ sữa gầy. Tuy nhiên, khi kết hợp bổ sung 0,1% Xanthan Gum (XY_0.1), độ cứng và độ bền vững của cấu trúc gel sữa chua tăng lên rõ rệt so với đối chứng.
• Tác động của nhiệt độ và hàm lượng đường: Nhiệt độ ủ và nồng độ sucrose có ảnh hưởng trực tiếp đến động học lên men. Khi tăng nhiệt độ ủ (từ 37°C lên 40°C và 46°C), ứng suất cắt và độ nhớt biểu kiến của các mẫu sữa chua có xu hướng tăng theo.
• Phân tích cấu trúc vi mô và hóa lý nâng cao: Ảnh chụp SEM đã làm rõ sự khác biệt trong liên kết vi cấu trúc gel giữa mẫu CY và SY_75; đồng thời phổ FT-IR đã xác định chính xác các nhóm chức hóa học tương ứng với các pic dao động phân tử trong cấu trúc sản phẩm.

Đóng góp của đề tài

• Đóng góp khoa học: Bổ sung dữ liệu thực nghiệm về động học lên men lactic, đặc tính dòng chảy (mô hình Herschel – Bulkley), cấu trúc vi mô (SEM) và các liên kết phổ hồng ngoại (FT-IR) của hệ nhũ tương kết hợp giữa sữa gầy hoàn nguyên và protein đậu nành.
• Đóng góp thực tiễn: Cung cấp bộ thông số công nghệ rõ ràng (từ khâu xử lý hạt đậu nành, tỷ lệ phối trộn, hàm lượng đường, nhiệt độ lên men đến việc bổ sung hydrocolloid) cho việc thử nghiệm và sản xuất dòng sữa chua dạng đông bổ sung đạm thực vật ở quy mô vừa và nhỏ.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

• Nghiên cứu được giới hạn thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm, chưa đánh giá đầy đủ tính ổn định của các thông số khi nâng cấp lên quy mô pilot hoặc dây chuyền công nghiệp liên tục.
• Đề tài tập trung vào một hệ men vi sinh thương mại cố định (L. bulgaricus và S. thermophilus) và một loại hạt đậu nành (Xuân Hồng), chưa mở rộng so sánh đa dạng các giống đậu hoặc chủng vi sinh vật probiotic khác (như Bifidobacterium).

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Mở rộng khảo sát đánh giá cảm quan thị hiếu người tiêu dùng đối với các mẫu sản phẩm ở quy mô thử nghiệm rộng hơn.
• Nghiên cứu kéo dài thời gian theo dõi độ ổn định, sự biến đổi chất lượng và hiện tượng tách nước trong quá trình bảo quản lạnh dài ngày.
• Ứng dụng quy trình công nghệ này để nghiên cứu phối trộn sữa gầy với các loại dịch sữa từ cây họ đậu hoặc các loại hạt thực vật khác.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực đối với:

• Sinh viên, học viên và giảng viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học và Kỹ thuật Hóa học: Dùng làm tài liệu tham khảo cho các môn học Công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa, Công nghệ lên men, Phát triển sản phẩm mới và Phân tích thực phẩm.
• Kỹ sư R&D tại các doanh nghiệp chế biến thực phẩm: Tham khảo quy trình công nghệ chuẩn bị dịch sữa đậu nành, cách thức phối chế đạm thực vật - đạm động vật và phương pháp sử dụng phụ gia ổn định cấu trúc Xanthan Gum.
• Nghiên cứu viên lĩnh vực phân tích cấu trúc: Tham khảo phương pháp ứng dụng thiết bị Texture Analyzer CT3 để dựng mô hình lưu biến Herschel – Bulkley, phương pháp chụp SEM và đo phổ FTIR-ATR trong đánh giá chất lượng gel thực phẩm.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài khảo sát những yếu tố công nghệ nào tác động đến chất lượng sữa chua bổ sung sữa đậu nành?

Khóa luận tập trung khảo sát 3 yếu tố công nghệ chính: (1) Tỷ lệ phối trộn giữa dịch sữa đậu nành và sữa gầy hoàn nguyên (các tỷ lệ 25%, 50%, 75% so với đối chứng 0%); (2) Hàm lượng đường sucrose bổ sung (0%, 5%, 15%); (3) Nhiệt độ ủ lên men (37°C, 40°C, 46°C).

2. Dịch sữa đậu nành trong nghiên cứu được sản xuất theo quy trình cụ thể nào?

Hạt đậu nành Xuân Hồng được ngâm trong nước 12 giờ ở nhiệt độ phòng, tiến hành bóc tách vỏ lụa, sau đó xay nghiền cùng với nước theo tỷ lệ khối lượng 1 phần đậu : 8 phần nước. Hỗn hợp sau xay được lọc qua vải lọc để tách bỏ bã đậu và thu lấy dịch sữa, cuối cùng được thanh trùng ở 90°C trong thời gian 10 phút.

3. Việc bổ sung sữa đậu nành ảnh hưởng như thế nào đến mật độ vi khuẩn lactic (LAB) và độ nhớt của sữa chua?

Kết quả thực nghiệm cho thấy việc bổ sung sữa đậu nành làm tăng đáng kể mật độ vi khuẩn lactic (L. bulgaricus) so với mẫu đối chứng. Tuy nhiên, về mặt lưu biến, các mẫu sữa chua bổ sung sữa đậu nành có độ nhớt biểu kiến và ứng suất cắt thấp hơn so với mẫu sữa chua làm từ 100% sữa gầy.

4. Các phương pháp phân tích cấu trúc và hóa lý nào đã được áp dụng trong khóa luận?

Đề tài sử dụng các phương pháp phân tích: đo pH, xác định độ chua chuẩn độ theo độ Thorner (°T) theo Nielsen (2003), đếm khuẩn lạc vi khuẩn lactic, phân tích lưu biến và cấu trúc gel (sử dụng Texture Analyzer CT3 theo mô hình Herschel – Bulkley), chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) để quan sát mạng lưới gel vi mô và đo phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) để xác định các nhóm chức.

5. Vai trò của phụ gia Xanthan Gum (0,1%) trong sản phẩm sữa chua nghiên cứu là gì?

Xanthan Gum là một hydrocolloid có vai trò như chất ổn định và làm dày. Khi bổ sung với nồng độ 0,1% vào mẫu đối chứng (XY_0.1), xanthan gum giúp gia tăng độ cứng (firmness/hardness) của khối gel, tăng cường liên kết mạng lưới không gian và hạn chế hiện tượng tách nước của sữa chua dạng đông.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Vũ Đức Hoài và Nguyễn Huỳnh Gia Huy đã nghiên cứu thực nghiệm quy trình sản xuất sữa chua dạng đông bổ sung sữa đậu nành trên nền sữa gầy hoàn nguyên. Đề tài đã phân tích rõ rệt tác động của tỷ lệ phối trộn sữa đậu nành, nồng độ sucrose và nhiệt độ ủ lên men đến động học sinh acid, mật độ vi khuẩn L. bulgaricus, tính chất lưu biến và cấu trúc vi mô của sản phẩm. Các kết quả phân tích bằng mô hình Herschel – Bulkley, ảnh SEM và phổ FT-IR đã cung cấp luận cứ khoa học cùng các thông số kỹ thuật hữu ích phục vụ cho việc phát triển các dòng sản phẩm sữa chua lên men kết hợp nguồn đạm thực vật.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING GRADUATION PROJECT FOOD TECHNOLOGY EFFECT OF VARIOUS FACTORS ON THE PROCESS OF YOGURT PRODUCT SUPPLEMENTED WITH SOYMILK LECTURER: DANG THI NGOC DUNG STUDENT: NGUYEN VU DUC HOAI NGUYEN HUYNH GIA HUY SKL012530 Ho Chi Minh City, January 2024 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING DEPARTMENT OF FOOD TECHNOLOGY GRADUATION THESIS ID: 2024-19116052 EFFECT OF VARIOUS FACTORS ON THE PROCESS OF YOGURT PRODUCT SUPPLEMENTED WITH SOYMILK Supervisor: Master ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG Students: NGUYỄN VŨ ĐỨC HOÀI - 19116052 NGUYỄN HUỲNH GIA HUY - 19116016 HO CHI MINH CITY – JANUARY 2024 i HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION FOOD TECHNOLOGY GRADUATION THESIS ASSIGNMENT Student name: Nguyễn Vũ Đức Hoài Student ID: 19116052 Student name: Nguyễn Huỳnh Gia Huy Student ID: 19116016 Major: Food Technology Class: 19116CLA Supervisor: Đặng Thị Ngọc Dung M. Email: [e-mail] Date of assignment: 28/08/2023 Date of submission: 22/01/2024 1. Thesis title: Effect of various factors on the process of yogurt product supplemented with soymilk 2. Thesis assignment: • Study effects of soy milk ratio with reconstituted skim milk on the qualities of set yogurt supplemented with soymilk • Investigate effects of different sucrose content on the qualities of set yogurt • Determine effects of incubation temperature on the qualities of set yogurt The content and requirements of the graduation thesis have been approved by the Chair of the Food Technology program Ho Chi Minh city, 22nd January 2024 CHAIR OF THE PROGRAM SUPERVISOR (Sign with full name) (Sign with full name) i ACKNOWLEDGEMENT First of all, we would like to thank the professors, lecturers and staff of Ho Chi Minh City University of Education and Technology in general and the University of Chemical and Food Technology in particular.

for guiding, supporting and creating conditions for us throughout our time studying and training at school. We have received a lot of useful knowledge from the school as well as the teachers, which will be an important knowledge base for us later in life. We would like to express our special gratitude to Ms. Đặng Thị Ngọc Dung, lecturer of the Department of Food Science and Technology at Ho Chi Minh City University of Pedagogy and Technology, who has guided, taught as well as supporting our team during the implementation of our graduate thesis.

In addition, we would like to extend our appreciation to MS. Hồ Thị Thu Trang, who supervises the laboratories and workshops in the Faculty of Chemical and Food Technology at the Ho Chi Minh University of Technology and Education. She has humbly supplied us with a plethora of aid in the form of tools, machinery, and equipment. We would like to express our genuine gratitude to all those who assisted us in accomplishing our thesis project during our academic pursuits.

Our lack of experience, ignorance, and time constraints may lead to errors in our thesis. We humbly seek your forgiveness and constructive feedback to improve ourselves. We extend our sincerest salutations to the Faculty of Chemical and Food Technology. We extend our sincerest wishes for enduring well-being and success.

Nguyễn Vũ Đức Hoài and Nguyễn Huỳnh Gia Huy ii iii iv v vi vii viii ix x xi xii xiii xiv Table of Contents ACKNOWLEDGEMENT .ii LIST OF FIGURES. xix LIST OF TABLES .xxii LIST OF ABBREVIATIONS .xxiii CHAPTER 1 INTRODUCTION. Posing the problem. Research object and scope.

Scientific and practical values. 4 CHAPTER 2: LITERATURE REVIEW. Overview about yogurt. Manufacture of yogurt.

Skim milk powder. Overview of Soymilk. Classification of Soymilk. Domestic and oversea research situation.

19 CHAPTER 3: MATERIALS AND RESEARCH METHOD. Materials, chemicals, and equipment. Tools and Equipment. Research scheme and production of Yogurt subjoin Soymilk.

Production of Soy-added yogurt. Experiment 1: Effects of soy milk ratio with reconstituted skim milk on the qualities of set yogurt supplemented with soymilk. Experiment 2: Effects of different sucrose content on the qualities of set yogurt. Experiment 3: Effects of incubation temperature on the qualities of set yogurt 30 3.

Method for determining chemical composition. Determination of pH value. Determination of titratable acidity (Nielsen, 2003). Method for enumeration of Lactic Acid Bacteria (LAB).

Texture profile analysis (TPA). Fourier – Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Scanning Electron Microscopy – SEM. 35 CHAPTER 4: RESULTS AND DISCUSSION.

Chemical composition of samples. Effects of soymilk ratio on the qualities of set yogurt supplemented with soymilk during fermentation .1 Changes of pH and titratable acidity of set yogurt supplemented with soymilk. bulgaricus in set yogurt supplemented with soymilk during fermentation.4 Textural characteristics of set yogurt supplemented with soymilk. Effects of sucrose content on the qualities of set yogurt during fermentation.

Changes of pH and titratable acidity of set yogurt during fermentation. bulgaricus in set yogurt supplemented with sucrose content during fermentation. Effects of incubation temperature on the qualities of set yogurt during fermentation. Changes of pH and titratable acidity of set yogurt during fermentation according to incubation temperature.

bulgaricus of set yogurt according to incubation temperature. 61 APPENDIX 1: COA of skim milk powder. 68 APPENDIX 2: COA of starter culture. 69 APPENDIX 3: Statistical results of experiments.

70 xviii LIST OF FIGURES Figure 2. Various type of yogurt product. The central processing steps in the manufacture of set yogurt. Variety of Soymilk Products.

Skim milk powder. Xuan Hong’s Soybean. Flow Chart of Soymilk Processing. Hansen Company Starter Culture.

Bien Hoa Join Stock Company Sugar. Yogurt supplemented with Soymilk processing. Texture Analyzer CT3. Changes of pH of set yogurt supplemented with soymilk during fermentation.

Changes of titratable acidity (oT) of set yogurt supplemented with soy milk during fermentation. Changes of shear rate & shear stress of set yogurt with supplemented soymilk at 1st cycle (left) and 2nd cycle (right). Changes in texture characteristics of set yogurt supplemented with soymilk content and control yogurt. Changes in texture characteristics of set yogurt supplemented with 0.1% xanthan gum and control yogurt.

6 Changes of pH of set yogurt during fermentation supplemented with different sucrose content. 7 Changes of titratable acidity (oT) of yogurt with different addition of sucrose content. 8 Changes of shear rate and shear stress of set yogurt with addition of sucrose content at first (left) and second (right) cycle. Changes of pH of set yogurt with different incubation temperature.

Changes of pH of set yogurt with different incubation temperature. Changes of shear rate & shear stress of yogurt with incubation temperature at 1st cycle (left) and 2nd cycle (right). SEM image of the microstructure of CY (top) and SY_75 (bottom) gels at different magnifications respectively of 1. 13 FT-IR spectra of CY sample (top) and SY_75 (bottom).

55 xx LIST OF TABLES Table 2. Chemical Composition of Milk of the Main Milk-Producing Animal (Matalas et al. Stabilizers and their concentrations for use in yogurt and yogurt drinks (Shah, 2017). Compositions of soymilk, bovine milk, and human milk (Odo, 2003).

Chemical composition of samples. Herschel – Bulkley model equations of yogurt samples supplemented with soymilk. The number of L. bulgaricus in control yogurt and yogurt supplemented with soymilk.

Herschel – Bulkley model equations of yogurt samples supplemented with soymilk. The number of L. bulgaricus in control yourt and yogurt with addition of different sucrose content. Herschel – Bulkley model equations of yogurt samples with different incubation temperature.

The number of L. bulgaricus in control yogurt and yogurt incubating at different temperature. Mode of vibration from the FTIR-ATR spectra with previous result from (Parvarei et al. The peaks of FT-IR spectra and functional groups of CY and SY_75.

57 xxi ABSTRACT Dairy products are commonly preferred due to their simple composition, high nutritional value, and therapeutic capabilities. Milk and fermented dairy products play a crucial role in a traditional diet, providing abundant nutrients and regulating several physiological systems (Puniya, 2016). In relation to the just-passed epidemic, there has been an increase in public awareness regarding the beneficial effects of consuming yogurt on one's health. Therefore, in order to meet consumer needs, customers have placed considerable emphasis on plant-based products due to dietary restrictions and vegetarianism, in addition to providing a diverse selection of flavors and packaging alternatives("Yogurt Market– Global Industry Size, Share, Trends, Opportunity, and Forecast, 2018-2028," 2024).

The beneficial effect of soy protein on reducing cholesterol levels, a risk factor for heart disease, has resulted in an increase in the sales of soymilk and the incorporation of soy in food products(Snyder & Wilson, 2003). Therefore, the research topic “Effect of various factors on the process of yogurt product supplemented with soymilk” was carried out to a) Determine the impact of adding soymilk to yogurt on the overall quality of the final product and b) Provide the technological parameters for the experimental production of set yogurt-added soymilk The analytical results showed that the soymilk concentrations had a major impact on the rate of lactic acid production and the rate of pH reduction. The results of the rheological analysis of yogurt samples showed that the production of yogurt supplemented with soymilk had lower viscosity and shear stress than the control samples. The Lactic Acid Bacteria (LAB) counts of yogurt samples supplemented with soymilk was high and significant increased compared to control samples.

Additionally, the sucrose content and incubation temperature also affected the yogurt fermentation. The shear stress and apparent viscosity of yogurt samples with various incubating temperature were increase when increasing incubation temperature. When compared to control yogurt, the yogurt sample with addition xanthan gum leads to increase firmness or hardness. xxii LIST OF ABBREVIATIONS Abbreviation Definition CY: Yogurt control sample SY_25` Yogurt sample supplemented with 25% soymilk concentration SY_50 Yogurt sample supplemented with 50% soymilk concentration SY_75 Yogurt sample supplemented with 75% soymilk concentration YS_0 Yogurt sample without addition of sucrose content YS_5 Yogurt sample with addition of 5% sucrose content YS_15 Yogurt sample with addition of 15% sucrose content TY_37 Yogurt sample incubated at 37oC TY_40 Yogurt sample incubated at 40oC TY_46 Yogurt sample incubated at 46oC XY_0.1 Yogurt control sample with addition of 0.1% xanthan gum LAB Lactic acid bacteria xxiii CHAPTER 1 INTRODUCTION 1.Posing the problem Dairy products are often favored for their uncomplicated composition, elevated nutritional content, and medicinal properties.

Milk and fermented dairy products are integral to a traditional diet, offering ample nutrients and regulating diverse physiological functions (Puniya, 2016). The production of yogurt has experienced a growth rate of more than 4% from 1995 to 2019. Consequently, there has been a consistent rise in yogurt consumption over the previous decade. Yogurt contains more significant quantities of protein, vitamin B2, vitamin B12, calcium, magnesium, potassium, and zinc than milk.

Yogurt offers further health advantages beyond simply providing nutrients due to its inclusion of distinctive bioactive components and living and active cultures (Cifelli et al. According to (Connect, 2024), research published in Jan 2024, the global economy is recovering, and the growth of the yogurt industry in 2021 is expected to undergo substantial changes compared to the previous year. Based on their most recent assessment, the worldwide Yogurt market is projected to reach a size of USD million in 2022, compared to USD 68720 million in 2021, representing a change of % between the two years, and reach USD 88830 million by 2028, with a compound annual growth rate (CAGR) of 3.7% throughout the forecast period. Amidst the recent epidemic, there has been a rise in consumer consciousness regarding the positive impact of consuming yogurt on one's health.