Luận văn thạc sĩ tuyển chọn định tên vi khuẩn sinh enzyme β galactosidase ưa lạnh bước đầu nghiên cứu ứng dụng enzyme trong sản xuất sữa tươi tiệt trùng không lactose

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tuyển chọn định tên vi khuẩn sinh enzyme β galactosidase ưa lạnh bước đầu nghiên cứu ứng dụng, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyễn Thị Huyên
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tiến Thành
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Enzyme β-Galactosidase Ưa Lạnh Trong Sản Xuất Sữa Tươi Tiệt Trùng Không Lactose
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 2. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
• 3. DANH MỤC BẢNG
• 4. DANH MỤC HÌNH
• 5. TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
• 6. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 7. MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU
• 7.1. Mục đích
• 7.2. Yêu cầu
• 8. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 8.1. TỔNG QUAN VỀ SỮA TƯƠI
• 8.1.1. Sữa tươi
• 8.1.2. Tình hình sản xuất
• 8.1.3. Tình hình tiêu thụ
• 8.1.4. Một số ứng dụng của enzyme trong công nghệ sản xuất sữa
• 8.1.4.1. Ứng dụng enzyme trong bảo quản sữa
• 8.1.4.2. Ứng dụng của enzyme trong chế biến sữa
• 8.1.5. Tổng quan về β-galactosidase
• 8.1.5.1. Nguồn thu nhận
• 8.1.5.2. Vai trò của β-galactosidase
• 8.1.5.3. Tình hình nghiên cứu về β-galactosidase
• 8.2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 8.2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 8.2.2. Môi trường nuôi cấy, thí nghiệm. Thiết bị và dụng cụ
• 8.2.3. Địa điểm, thời gian nghiên cứu
• 8.2.4. Nội dung nghiên cứu
• 8.2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 8.2.5.1. Tuyển chọn vi khuẩn lactic, Bacillus sinh β-galactosidase
• 8.2.5.2. Phương pháp xác định ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến sự sinh trưởng và khả năng sinh tổng hợp β-galactosidase
• 8.2.5.3. Phương pháp tuyển chọn vi khuẩn sinh enzyme có hoạt độ cao ở nhiệt độ thấp
• 8.2.5.4. Phương pháp tinh sạch sơ bộ β-galactosidase
• 8.2.5.5. Phương pháp xác định đặc tính của enzyme sau khi tinh sạch sơ bộ
• 8.2.5.6. Định danh vi khuẩn có khả năng sinh β-galactosidase ưa lạnh
• 8.2.5.7. Bước đầu đề xuất quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng không lactose sử dụng enzyme β-galactosidase ưa lạnh
• 8.3. Kết quả và thảo luận
• 8.3.1. Tuyển chọn vi khuẩn lactic, Bacillus sinh β-galactosidase
• 8.3.2. Kết quả xác định vi khuẩn sinh β-galactosidase bằng phương pháp Test X-Gal
• 8.3.3. Hoạt độ β-galactosidase của vi khuẩn lactic và Bacillus
• 8.3.4. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến sự sinh trưởng và khả năng sinh tổng hợp β-galactosidase nội bào của hai chủng SC3 và SC4
• 8.3.5. Tuyển chọn vi khuẩn sinh enzyme có hoạt độ cao ở nhiệt độ thấp
• 8.3.6. Tinh sạch sơ bộ β-galactosidase
• 8.3.7. Đặc tính của β-galactosidase từ chủng SC3 sau khi tinh sạch sơ bộ
• 8.3.8. Độ bền của β-galactosidase ở 4oC
• 8.3.9. Khả năng phân giải lactose trong sữa của β-galactosidase ở 4ºC
• 8.3.10. Định danh chủng SC3 bằng phương pháp xác định trình tự gen 16 rDNA
• 8.3.11. Bước đầu đề xuất quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng không lactose
• 8.4. Kết luận và đề nghị
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Enzyme β Galactosidase Ưa Lạnh Tiềm Năng

Xã hội ngày càng phát triển, người tiêu dùng quan tâm hơn đến chất lượng cuộc sống, đặc biệt là chế độ dinh dưỡng. Sữa là một thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, giàu protein và khoáng chất, đóng vai trò quan trọng trong khẩu phần ăn hàng ngày. Tuy nhiên, nhiều người gặp khó khăn trong việc tiêu hóa lactose, thành phần đường chính trong sữa. Hiện tượng không dung nạp lactose gây ra các triệu chứng khó chịu như đầy hơi, chướng bụng, và tiêu chảy. Do đó, việc nghiên cứu và ứng dụng enzyme β-Galactosidase để sản xuất các sản phẩm sữa không lactose trở nên vô cùng cần thiết. Nghiên cứu này tập trung vào enzyme β-Galactosidase ưa lạnh, mở ra hướng đi mới trong quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng không lactose, giúp giảm chi phí và thời gian xử lý. Theo VIRAC, JSC (2016), chi tiêu cho sữa chiếm hơn 10% tổng chi tiêu cho thực phẩm tại Việt Nam, cho thấy tầm quan trọng của ngành sữa đối với người tiêu dùng.

1.1. Giới Thiệu Về Enzyme β Galactosidase và Ứng Dụng

Enzyme β-Galactosidase là một enzyme thủy phân, có khả năng phân cắt liên kết β-glycosidic trong lactose, biến nó thành glucose và galactose. Enzyme này có vai trò quan trọng trong việc tiêu hóa lactose ở động vật và được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất sữa không lactose. Việc sử dụng enzyme β-Galactosidase giúp giảm độ ngọt của sữa và tạo ra sản phẩm dễ tiêu hóa hơn cho những người không dung nạp lactose. Nguồn enzyme β-Galactosidase có thể được thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau như vi sinh vật, thực vật và động vật.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Sữa Tươi Tiệt Trùng Không Lactose

Sữa tươi tiệt trùng không lactose là một sản phẩm sữa được chế biến từ sữa tươi nguyên liệu, trong đó lactose đã được loại bỏ hoặc thủy phân bằng enzyme β-Galactosidase. Sản phẩm này đặc biệt phù hợp cho những người không dung nạp lactose, giúp họ vẫn có thể tận hưởng các lợi ích dinh dưỡng từ sữa mà không gặp phải các triệu chứng khó chịu. Nhu cầu về sữa không lactose ngày càng tăng cao do tỷ lệ người không dung nạp lactose trên thế giới khá lớn, đặc biệt là ở người lớn tuổi. Việc phát triển các quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng không lactose hiệu quả và tiết kiệm chi phí là một mục tiêu quan trọng của ngành công nghiệp sữa.

II. Thách Thức Trong Sản Xuất Sữa Không Lactose Cần Giải Pháp

Mặc dù sữa không lactose mang lại nhiều lợi ích, quy trình sản xuất vẫn còn đối mặt với nhiều thách thức. Các enzyme β-Galactosidase truyền thống thường hoạt động tốt ở nhiệt độ cao, đòi hỏi giai đoạn gia nhiệt tốn kém năng lượng. Việc tìm kiếm và ứng dụng enzyme ưa lạnh có thể giúp giảm chi phí sản xuất và bảo toàn chất lượng sữa tươi. Ngoài ra, việc đảm bảo hoạt tính enzyme và ổn định enzyme trong quá trình bảo quản và vận chuyển cũng là một vấn đề cần được quan tâm. Nghiên cứu của Nguyễn Văn Cách và cs. cho thấy khả năng tổng hợp β-galactosidase bị mất dần sau một thời gian dài không sử dụng sữa, làm tăng nhu cầu về các sản phẩm sữa không lactose.

2.1. Hạn Chế Của Enzyme β Galactosidase Truyền Thống

Các enzyme β-Galactosidase truyền thống thường có điều kiện hoạt động enzyme tối ưu ở nhiệt độ cao, khoảng 30-40°C. Điều này đòi hỏi quá trình gia nhiệt sữa tươi trước khi bổ sung enzyme, gây tốn kém năng lượng và có thể ảnh hưởng đến chất lượng của sữa. Ngoài ra, một số enzyme có thể bị bất hoạt trong quá trình tiệt trùng, làm giảm hiệu quả thủy phân lactose. Việc tìm kiếm các enzyme chịu nhiệt hoặc enzyme ưa lạnh có hoạt tính enzyme cao là một giải pháp để khắc phục những hạn chế này.

2.2. Vấn Đề Ổn Định Enzyme Trong Quá Trình Sản Xuất

Ổn định enzyme là một yếu tố quan trọng trong quá trình sản xuất sữa không lactose. Enzyme β-Galactosidase có thể bị mất hoạt tính do nhiều yếu tố như nhiệt độ, pH, và sự hiện diện của các chất ức chế. Việc bảo quản enzyme ở điều kiện thích hợp và sử dụng các chất bảo vệ enzyme có thể giúp duy trì hoạt tính enzyme trong suốt quá trình sản xuất. Nghiên cứu về đặc tính enzyme và các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định enzyme là cần thiết để tối ưu hóa quy trình sản xuất.

III. Phương Pháp Tuyển Chọn Enzyme β Galactosidase Ưa Lạnh Hiệu Quả

Việc tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng sinh enzyme β-Galactosidase ưa lạnh là bước quan trọng để phát triển quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng không lactose hiệu quả. Các phương pháp phân lập enzyme và định danh enzyme cần được thực hiện để xác định các chủng vi sinh vật tiềm năng. Sau đó, các chủng này sẽ được đánh giá về hoạt tính enzyme, độ bền enzyme, và khả năng thủy phân lactose trong điều kiện nhiệt độ thấp. Theo Đỗ Thị Bích Thủy (2012), nguồn thu nhận enzyme từ vi sinh vật được ứng dụng nhiều hơn cả, vì tốc độ sinh sản nhanh và sinh khối lớn.

3.1. Quy Trình Phân Lập và Định Danh Vi Khuẩn Sinh Enzyme

Quy trình phân lập enzyme bắt đầu bằng việc thu thập các mẫu từ môi trường tự nhiên, chẳng hạn như đất, nước, hoặc các sản phẩm sữa. Các mẫu này sau đó được nuôi cấy trên môi trường chọn lọc để khuyến khích sự phát triển của các vi sinh vật có khả năng sinh enzyme β-Galactosidase. Các khuẩn lạc có khả năng thủy phân lactose sẽ được chọn lọc và định danh bằng các phương pháp sinh hóa và phân tử, chẳng hạn như giải trình tự gen 16S rRNA. Kết quả định danh enzyme sẽ giúp xác định loài vi sinh vật và đánh giá tiềm năng ứng dụng của chúng.

3.2. Đánh Giá Hoạt Tính và Độ Bền Của Enzyme Ưa Lạnh

Sau khi phân lập enzyme và định danh enzyme, các enzyme thu được sẽ được đánh giá về hoạt tính enzyme và độ bền enzyme ở nhiệt độ thấp. Hoạt tính enzyme được đo bằng cách xác định tốc độ phản ứng thủy phân lactose trong điều kiện thí nghiệm. Độ bền enzyme được đánh giá bằng cách theo dõi sự thay đổi của hoạt tính enzyme theo thời gian ở các nhiệt độ khác nhau. Các enzyme có hoạt tính enzyme cao và độ bền enzyme tốt ở nhiệt độ thấp sẽ được ưu tiên lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.

IV. Ứng Dụng Enzyme β Galactosidase Ưa Lạnh Sản Xuất Sữa Tối Ưu

Việc ứng dụng enzyme β-Galactosidase ưa lạnh trong quy trình sản xuất sữa không lactose mang lại nhiều lợi ích. Enzyme có thể được bổ sung vào sữa tươi ngay sau khi thu hoạch, trong quá trình bảo quản lạnh, giúp giảm chi phí năng lượng và thời gian xử lý. Quá trình thủy phân lactose diễn ra từ từ trong điều kiện lạnh, giúp bảo toàn hương vị và chất lượng của sữa. Ngoài ra, việc sử dụng enzyme ưa lạnh có thể giúp giảm sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng trong quá trình bảo quản. Theo Tổng Cục Thống kê (2015), sản lượng sản xuất sữa tươi tăng trung bình 16%/năm trong giai đoạn 2010-2015, cho thấy tiềm năng phát triển của ngành sữa.

4.1. Quy Trình Sản Xuất Sữa Tươi Tiệt Trùng Không Lactose

Quy trình sản xuất sữa không lactose bắt đầu bằng việc thu hoạch sữa tươi từ các trang trại. Sữa tươi sau đó được làm lạnh và vận chuyển đến nhà máy chế biến. Enzyme β-Galactosidase ưa lạnh được bổ sung vào sữa trong quá trình bảo quản lạnh. Sau một thời gian ủ, lactose trong sữa sẽ được thủy phân thành glucose và galactose. Sữa sau đó được tiệt trùng và đóng gói để bảo quản. Quy trình sản xuất sữa không lactose cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng và an toàn của sản phẩm.

4.2. Cải Thiện Chất Lượng Sữa và Giảm Chi Phí Sản Xuất

Việc sử dụng enzyme β-Galactosidase ưa lạnh có thể giúp cải thiện chất lượng sữa bằng cách giảm độ ngọt của sữa và tạo ra sản phẩm dễ tiêu hóa hơn. Ngoài ra, việc thủy phân lactose trong điều kiện lạnh có thể giúp bảo toàn hương vị và các chất dinh dưỡng có trong sữa. Việc sử dụng enzyme ưa lạnh cũng có thể giúp giảm chi phí sản xuất bằng cách giảm chi phí năng lượng và thời gian xử lý. Nghiên cứu về ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất sữa có thể giúp tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu quả sản xuất.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Chủng Vi Khuẩn SC3 Tiềm Năng Cho Sữa

Nghiên cứu đã xác định được chủng vi khuẩn Streptococcus thermophilus SC3 có khả năng sinh enzyme β-Galactosidase ưa lạnh với hoạt tính enzyme cao. Enzyme từ chủng SC3 có khả năng thủy phân lactose hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ thấp, mở ra tiềm năng ứng dụng trong sản xuất sữa tươi tiệt trùng không lactose. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy enzyme từ chủng SC3 có độ bền enzyme tốt, giúp duy trì hoạt tính enzyme trong quá trình bảo quản. Theo trích yếu luận văn, từ 68 vi khuẩn sau khi kiểm tra bằng phương pháp cấy trên đĩa thạch xác định được 11 chủng có khả năng sinh β-galactosidase.

5.1. Định Danh và Đặc Tính Của Chủng Vi Khuẩn SC3

Chủng vi khuẩn SC3 đã được định danh là Streptococcus thermophilus bằng phương pháp giải trình tự gen 16S rRNA. Chủng SC3 có khả năng sinh enzyme β-Galactosidase ưa lạnh với hoạt tính enzyme cao ở nhiệt độ thấp. Enzyme từ chủng SC3 có khả năng thủy phân lactose hiệu quả trong điều kiện thí nghiệm. Nghiên cứu về đặc tính enzyme của chủng SC3 cho thấy enzyme có độ bền enzyme tốt và có thể được sử dụng trong quy trình sản xuất sữa không lactose.

5.2. Khả Năng Thủy Phân Lactose Trong Sữa Tươi Của SC3

Enzyme từ chủng SC3 có khả năng thủy phân lactose trong sữa tươi hiệu quả ở nhiệt độ thấp. Sau 27 giờ ở 4°C với lượng enzyme sử dụng 2,110 U/1 g lactose, lượng lactose còn lại là 40,67%. Điều này cho thấy enzyme từ chủng SC3 có thể được sử dụng để sản xuất sữa tươi tiệt trùng không lactose với hàm lượng lactose thấp, phù hợp cho những người không dung nạp lactose. Nghiên cứu về khả năng phân giải lactose của enzyme từ chủng SC3 trong sữa tươi là cần thiết để tối ưu hóa quy trình sản xuất.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Enzyme Ưa Lạnh Cho Tương Lai

Nghiên cứu về enzyme β-Galactosidase ưa lạnh mở ra hướng đi mới trong sản xuất sữa tươi tiệt trùng không lactose. Việc ứng dụng enzyme từ chủng Streptococcus thermophilus SC3 có thể giúp giảm chi phí sản xuất, bảo toàn chất lượng sữa, và tạo ra sản phẩm phù hợp cho những người không dung nạp lactose. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất enzyme, nâng cao hoạt tính enzyme, và đánh giá hiệu quả kinh tế của việc sử dụng enzyme ưa lạnh trong sản xuất sữa. Theo dự báo, tăng trưởng sản lượng sữa Việt Nam từ năm 2015 – 2045 sẽ tiếp tục tăng, cho thấy tiềm năng phát triển của ngành sữa.

6.1. Tối Ưu Hóa Quy Trình Sản Xuất Enzyme β Galactosidase

Việc tối ưu hóa quy trình sản xuất enzyme là cần thiết để giảm chi phí và nâng cao hiệu quả sản xuất. Các yếu tố cần được xem xét bao gồm môi trường nuôi cấy, điều kiện nuôi cấy, và phương pháp thu hồi enzyme. Nghiên cứu về công nghệ enzyme và ứng dụng công nghệ sinh học có thể giúp phát triển các quy trình sản xuất enzyme hiệu quả và bền vững.

6.2. Nghiên Cứu Ứng Dụng Rộng Rãi Của Enzyme Ưa Lạnh

Ngoài ứng dụng trong sản xuất sữa không lactose, enzyme β-Galactosidase ưa lạnh còn có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác, chẳng hạn như sản xuất thực phẩm chức năng, dược phẩm, và các sản phẩm công nghiệp. Nghiên cứu về ứng dụng enzyme trong công nghiệp sữa và các lĩnh vực khác có thể giúp khai thác tối đa tiềm năng của enzyme và mang lại lợi ích cho xã hội.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thị trường sữa tại Việt Nam ghi nhận tốc độ tăng trưởng doanh thu bình quân 17%/năm trong giai đoạn 2011–2015, đưa sản lượng sữa tươi từ 520,6 triệu lít năm 2010 lên 1.093 triệu lít vào năm 2015. Mức tiêu thụ sữa bình quân đầu người năm 2015 đạt 23 lít/người/năm và chi tiêu cho các sản phẩm sữa chiếm hơn 10% tổng chi tiêu thực phẩm của người tiêu dùng trong nước. Tuy nhiên, theo các thống kê y tế quốc tế, khoảng 75% dân số thế giới gặp hội chứng bất dung nạp lactose, trong đó tỷ lệ này ở nhóm người trên 50 tuổi lên đến 46%. Tình trạng thiếu hụt enzyme β-galactosidase nội sinh khiến đường lactose không được hấp thu tại ruột non, bị vi khuẩn đường ruột lên men thành acid lactic và khí carbondioxide, gây ra các triệu chứng đầy hơi, đau bụng và tiêu chảy.

Nhằm giải quyết rào cản tiêu thụ này, đề tài được triển khai với mục tiêu tuyển chọn và định danh các chủng vi khuẩn an toàn sinh học có khả năng sinh tổng hợp enzyme β-galactosidase ưa lạnh, đồng thời bước đầu đánh giá khả năng ứng dụng chế phẩm enzyme thu được vào quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng không lactose. Nghiên cứu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Trung tâm Khoa học và Công nghệ Thực phẩm thuộc Học viện Nông nghiệp Việt Nam trong thời gian từ tháng 8/2017 đến tháng 10/2018.

Ý nghĩa thực tiễn nổi bật của công trình là giải pháp ứng dụng enzyme ưa lạnh trực tiếp trong quá trình bảo quản và vận chuyển sữa tươi ở nhiệt độ 4°C từ trang trại về nhà máy. Hướng tiếp cận này giúp thủy phân đường lactose trước khi đưa vào dây chuyền chế biến nhiệt, tiết kiệm đáng kể chi phí năng lượng, rút ngắn thời gian sản xuất và bảo toàn tối đa giá trị dinh dưỡng của nguồn sữa tươi nguyên liệu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết xúc tác sinh học enzyme, trọng tâm là cơ chế thủy phân liên kết beta-1,4-glycosidic của enzyme β-galactosidase (EC 3.2.1.23, hay lactase) nhằm chuyển hóa đường đôi lactose thành hai đường đơn dễ hấp thu là glucose và galactose. Bên cạnh phản ứng thủy phân chính, cơ sở lý thuyết còn xem xét phản ứng chuyển vị galactosyl (transgalactosylation) để tổng hợp hợp chất prebiotic galactooligosaccharides (GOS) có lợi cho hệ vi sinh đường ruột.

Cơ sở sinh học của đề tài tập trung vào tính thích nghi nhiệt độ của các enzyme ưa lạnh (psychrophilic enzymes), vốn sở hữu cấu trúc phân tử linh hoạt cho phép duy trì hoạt tính xúc tác cao ở dải nhiệt độ 0–10°C. Về mặt an toàn thực phẩm, nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn GRAS (Generally Recognized As Safe) của Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ để định hướng tuyển chọn từ các nhóm vi khuẩn lactic và Bacillus có lịch sử sử dụng an toàn trong chế biến thực phẩm. Thành phần dinh dưỡng của sữa bò tươi với hàm lượng lactose trung bình 5,26 g/100 g và năng lượng 74 kcal/100 g được sử dụng làm hệ cơ chất chuẩn cho các thử nghiệm động học xúc tác.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ 68 chủng vi khuẩn lactic và Bacillus phân lập từ nhiều nguồn sinh thái đa dạng: sữa bò tươi tại Đông Anh, Phù Đổng, Ba Vì; sữa chua thương mại; phomai; đất trang trại bò sữa Mộc Châu và phân bò sữa tại Nghệ An. Phương pháp chọn mẫu phân tầng theo nguồn gốc sinh thái giúp tối đa hóa khả năng tìm kiếm các chủng vi sinh vật thích nghi nhiệt độ thấp.

Quy trình phân tích và thực nghiệm được tiến hành qua các bước chuyên sâu:

• Sàng lọc định tính khả năng sinh β-galactosidase bằng phương pháp cấy chấm điểm trên môi trường thạch MRS/NA bổ sung 1% lactose, 60 µl chỉ thị màu X-gal (20 mg/ml) và 10 µl chất cảm ứng IPTG 0,1 M. Khuẩn lạc dương tính tạo phức màu xanh indigo đặc trưng.
• Định lượng hoạt độ enzyme nội bào và ngoại bào dựa trên phản ứng thủy phân cơ chất tổng hợp ortho-nitrophenyl-β-galactopyranoside (oNPG) ở 30°C và 4°C (pH 6,5), đo mật độ quang tại bước sóng 420 nm trên máy quang phổ tử ngoại khả kiến UV-Vis.
• Tinh sạch sơ bộ enzyme nội bào bằng phương pháp kết tủa phân đoạn với muối amonisunfat ở các mức bão hòa 40%, 50%, 60% và 70%, kết hợp định lượng protein tổng số theo phương pháp Bradford tại bước sóng 595 nm bằng chất chuẩn Bovine Serum Albumin (BSA).
• Đánh giá khả năng thủy phân lactose trong sữa tươi ở 4°C theo thời gian (từ 0 đến 27 giờ) bằng hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC với đầu dò khúc xạ RID, sử dụng cột Carbohydrate C18 (250 x 4 mm, 5 µm) và pha động acetonitrile:nước (tỷ lệ 80:20 v/v) ở tốc độ dòng 1 ml/phút.
• Định danh phân tử chủng vi khuẩn triển vọng bằng kỹ thuật PCR khuếch đại gen 16S rDNA với cặp mồi 27F và 1492R, giải trình tự gen và đối chiếu độ tương đồng trên cơ sở dữ liệu BLAST của NCBI. Toàn bộ chuỗi thí nghiệm được thực hiện liên tục từ tháng 8/2017 đến tháng 10/2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình sàng lọc 68 chủng vi khuẩn ban đầu bằng thử nghiệm X-gal đã phát hiện 11 chủng (tỷ lệ 16,18%) có khả năng sinh β-galactosidase. Trong đó, hai chủng phân lập từ sữa chua ký hiệu SC3 và SC4 biểu hiện hoạt độ enzyme nội bào vượt trội, đạt lần lượt 390,32 U/l và 361,30 U/l sau 24 giờ nuôi cấy ở 37°C. Hoạt độ enzyme ngoại bào của các chủng này rất thấp, cho thấy enzyme chủ yếu tồn tại bên trong tế bào vi khuẩn.

Động học sinh tổng hợp enzyme cho thấy chủng SC3 sinh trưởng mạnh mẽ từ giờ thứ 6 đến giờ thứ 21 (pha log) và đạt đỉnh hoạt độ nội bào 389,58 U/l ở pha cân bằng tại thời điểm 24 giờ. Đối với chủng SC4, hoạt độ đạt cực đại 369,16 U/l sau 21 giờ và duy trì ổn định đến 27 giờ trước khi bước vào pha suy vong.

Khảo sát hoạt tính ở nhiệt độ thấp xác định chủng SC3 giữ được 24,36% hoạt độ tại 4°C (đạt 95,34 ± 2,21 U/l) so với mức 100% tại 30°C (391,36 ± 7,27 U/l). Tỷ lệ này ở chủng SC4 chỉ đạt 11,10% (41,02 ± 1,18 U/l). Do đó, chủng SC3 được chọn để thực hiện các bước tinh sạch và ứng dụng.

Khi tinh sạch sơ bộ dịch enzyme nội bào chủng SC3, nồng độ muối amonisunfat bão hòa 60% cho hiệu quả tối ưu nhất với hoạt tính riêng đạt 2,783 U/mg protein (tăng gấp 7,67 lần so với mức 0,363 U/mg của dịch thô ban đầu) và hiệu suất thu hồi đạt 86,63%. Đánh giá độ bền nhiệt cho thấy chế phẩm enzyme sau tinh sạch duy trì được 82,63% hoạt tính sau 6 ngày và giữ được 56,15% hoạt tính sau 24 ngày (512 giờ) bảo quản liên tục ở 4°C.

Thử nghiệm thủy phân lactose trong sữa tươi ở 4°C bằng công thức 2 với liều lượng 2,110 U enzyme/1 g lactose đã giúp phân giải 59,33% lượng lactose ban đầu sau 27 giờ (hàm lượng lactose còn lại là 40,67%). Kết quả phân tích trình tự vùng gen mã hóa 16S rDNA khẳng định chủng SC3 có độ tương đồng cao với loài Streptococcus thermophilus, được định danh chính thức là Streptococcus thermophilus SC3.

Thảo luận kết quả

Hoạt độ enzyme nội bào của chủng Streptococcus thermophilus SC3 (390,32 U/l) cao hơn đáng kể so với chủng Lactobacillus acidophilus (344 U/l) được công bố trong các nghiên cứu tối ưu hóa vi khuẩn lactic quốc tế. Về khả năng hoạt động ở nhiệt độ thấp, việc giữ được 24,36% hoạt tính ở 4°C là một ưu điểm vượt bậc, bởi phần lớn β-galactosidase từ vi khuẩn lactic truyền thống thường bị suy giảm hơn 70% hoạt tính khi nhiệt độ giảm từ 30°C xuống dưới 20°C.

Về độ bền bảo quản, enzyme từ chủng SC3 chỉ suy giảm 43,85% sau 24 ngày ở 4°C, thể hiện tính ổn định cao hơn hẳn so với enzyme từ Lactobacillus plantarum vốn bị mất 25% hoạt tính chỉ sau 7 giờ bảo quản lạnh. Dữ liệu thực nghiệm của nghiên cứu được minh chứng rõ ràng thông qua các đường cong động học mật độ quang OD600 kết hợp biến thiên hoạt tính enzyme theo thời gian, cùng các sắc ký đồ HPLC-RID ghi nhận diện tích peak lactose giảm dần theo từng mốc 3 giờ, 12 giờ và 27 giờ.

Mặc dù tỷ lệ thủy phân 59,33% sau 27 giờ ở 4°C đã khẳng định tiềm năng ứng dụng thực tế, mức phân giải này chưa đạt độ triệt để trên 90% như một số chế phẩm enzyme thương mại liều cao (5.000 U/g lactose). Nguyên nhân chủ yếu do nồng độ enzyme tinh sạch sơ bộ còn ở mức vừa phải. Để tối ưu hóa hiệu suất thủy phân đạt trên 90%, quy trình công nghệ cần tích hợp thêm công đoạn cô đặc siêu lọc hoặc tăng lượng sinh khối thu hoạch ban đầu.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hoàn thiện công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng không lactose từ nguồn enzyme vi khuẩn ưa lạnh, các giải pháp kỹ thuật và lộ trình ứng dụng được đề xuất như sau:

• Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy và điều kiện phá vỡ tế bào: Các nhóm nghiên cứu công nghệ sinh học thực phẩm cần tinh chỉnh tỷ lệ nguồn carbon lactose, bổ sung cao nấm men và chuẩn hóa thông số siêu âm phá màng tế bào (cường độ 70%, chu kỳ 10 giây mở / 15 giây nghỉ) nhằm nâng hoạt độ enzyme thô lên trên 550 U/l, hoàn thành trong thời gian 6 tháng.
• Nâng cấp quy trình tinh sạch và cô đặc enzyme: Đơn vị nghiên cứu phối hợp cùng bộ phận R&D nhà máy triển khai hệ thống lọc tiếp tuyến màng siêu lọc (Ultrafiltration) kết hợp sắc ký trao đổi ion, đặt mục tiêu thu hồi chế phẩm có độ tinh khiết trên 95% và hoạt tính riêng đạt trên 8,0 U/mg trong thời hạn 9 tháng.
• Thiết lập quy trình công nghệ thủy phân lactose trong bồn lạnh vận chuyển: Doanh nghiệp chế biến sữa phối hợp các vùng chăn nuôi áp dụng bổ sung enzyme tinh sạch với tỷ lệ khuyến nghị 4.500–5.000 U/1 g lactose trực tiếp vào bồn bảo quản sữa tươi ở 4–6°C trong thời gian vận chuyển 24 giờ, hướng tới mục tiêu thủy phân trên 90% lactose, triển khai thử nghiệm quy mô pilot trong 12 tháng.
• Xây dựng tiêu chuẩn cơ sở và kiểm soát chất lượng sản phẩm: Doanh nghiệp sản xuất phối hợp viện kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm ban hành quy chuẩn kiểm tra dư lượng protein vi khuẩn, đánh giá cảm quan độ ngọt tự nhiên và độ ổn định hóa lý của sữa tươi tiệt trùng không lactose trong vòng 3 tháng trước khi thương mại hóa.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả thực nghiệm của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cao cho nhiều nhóm đối tượng chuyên môn:

• Doanh nghiệp sản xuất và chế biến sữa: Các công ty sữa quy mô lớn như Vinamilk, TH True Milk và Nutifood có thể khai thác trực tiếp dữ liệu công nghệ để xây dựng dòng sản phẩm sữa tươi tiệt trùng không lactose, tối ưu hóa chi phí năng lượng nhờ xử lý enzyme ngay trong khâu bảo quản lạnh.
• Kỹ sư R&D và chuyên gia phát triển sản phẩm thực phẩm: Nắm bắt các thông số kỹ thuật chi tiết về nồng độ muối amonisunfat bão hòa 60%, động học phản ứng ở 4°C và phương pháp định lượng HPLC-RID để thiết kế dây chuyền công nghệ phù hợp với điều kiện sản xuất thực tế.
• Các nhà khoa học và viện nghiên cứu công nghệ sinh học: Kế thừa nguồn gen quý từ chủng Streptococcus thermophilus SC3 và trình tự 16S rDNA để phát triển các nghiên cứu tạo dòng biểu hiện gen tái tổ hợp hoặc khai thác hoạt tính tổng hợp prebiotic galactooligosaccharides (GOS).
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm / Công nghệ Sinh học: Sử dụng luận văn như tài liệu học thuật mẫu mực về phương pháp luận sàng lọc vi sinh vật, kỹ thuật phá vỡ tế bào thu enzyme nội bào, trắc quang đo hoạt độ enzyme và phân tích thành phần carbohydrate trong nền mẫu sữa tươi.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cần tuyển chọn enzyme β-galactosidase hoạt động ở nhiệt độ lạnh 4°C thay vì nhiệt độ thường? Sữa tươi sau khi vắt phải được bảo quản lạnh ngay ở 4°C để ngăn chặn vi sinh vật gây hỏng phát triển. Việc sử dụng enzyme ưa lạnh cho phép quá trình phân giải lactose diễn ra đồng thời trong thời gian lưu trữ và vận chuyển sữa từ nông trại về nhà máy, giúp tiết kiệm chi phí gia nhiệt và rút ngắn quy trình chế biến.

Chủng vi khuẩn Streptococcus thermophilus SC3 có an toàn trong chế biến thực phẩm không? Chủng SC3 thuộc loài Streptococcus thermophilus, nhóm vi khuẩn lactic đạt chứng nhận an toàn thực phẩm GRAS và được sử dụng phổ biến trong sản xuất sữa chua, phomai truyền thống. Chủng vi khuẩn này không sinh độc tố và hoàn toàn an toàn khi ứng dụng thu nhận enzyme phục vụ ngành công nghiệp sữa.

Phương pháp nào được sử dụng để định lượng chính xác hàm lượng lactose còn lại trong sữa tươi? Luận văn sử dụng hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC với đầu dò khúc xạ RID và cột Carbohydrate C18. Phương pháp chạy đẳng dòng với pha động acetonitrile:nước (80:20 v/v) ở tốc độ 1 ml/phút cho phép tách riêng biệt và định lượng chính xác nồng độ lactose dựa trên đường chuẩn tuyến tính đạt hệ số tương quan R2 = 0,9995.

Hiệu suất thu hồi và hoạt tính riêng của enzyme sau khi tinh sạch bằng muối amonisunfat đạt bao nhiêu? Khi kết tủa phân đoạn bằng muối amonisunfat ở độ bão hòa 60%, hoạt tính riêng của enzyme đạt 2,783 U/mg protein, tăng gấp 7,67 lần so với dịch thô ban đầu (0,363 U/mg). Hiệu suất thu hồi enzyme ở nồng độ muối này đạt mức tối ưu là 86,63%.

Làm thế nào để nâng cao tỷ lệ thủy phân lactose trong sữa tươi tiệt trùng đạt mức trên 90%? Để nâng tỷ lệ phân giải từ mức 59,33% lên trên 90% sau 24–27 giờ ở 4°C, cần tăng mật độ hoạt tính enzyme bổ sung lên mức 4.500–5.000 U/1 g lactose. Điều này có thể đạt được bằng cách bổ sung công đoạn siêu lọc cô đặc enzyme hoặc thu nhận sinh khối tế bào vi khuẩn ở quy mô lớn hơn.

Kết luận

• Tuyển chọn thành công 11 chủng vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp β-galactosidase từ 68 chủng phân lập ban đầu.
• Xác định chủng SC3 có hoạt độ enzyme nội bào cao nhất đạt 390,32 U/l ở 37°C và duy trì được 24,36% hoạt tính ở 4°C.
• Tinh sạch sơ bộ bằng muối amonisunfat 60% bão hòa đạt hoạt tính riêng 2,783 U/mg protein với hiệu suất thu hồi 86,63%, enzyme bền vững sau 24 ngày bảo quản lạnh (còn 56,15% hoạt độ).
• Định danh chính xác chủng vi khuẩn triển vọng là Streptococcus thermophilus SC3 bằng phương pháp giải trình tự gen 16S rDNA.
• Đề xuất bước đầu quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng không lactose ở 4°C với tỷ lệ phân giải lactose đạt 59,33% sau 27 giờ bằng công thức enzyme 2,110 U/g lactose.

Đóng góp cốt lõi của công trình là cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn vững chắc cho việc ứng dụng enzyme vi sinh vật ưa lạnh vào chế biến sữa không lactose tại Việt Nam. Trong lộ trình 12–18 tháng tới, việc đẩy mạnh tối ưu hóa công nghệ cô đặc enzyme và thử nghiệm dây chuyền pilot sẽ mở ra cơ hội thương mại hóa to lớn. Các doanh nghiệp chế biến sữa và viện nghiên cứu nên chủ động liên kết chuyển giao công nghệ để sớm cung cấp các dòng sản phẩm sữa dinh dưỡng không lactose chất lượng cao cho cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Xã hội phát triển con người càng quan tâm tới chất lượng cuộc sống, đặc biệt là chế độ dinh dưỡng trong khẩu phần ăn hàng ngày của mỗi gia đình. Việc chi tiêu cho sữa chiếm hơn 10% trong tổng chi tiêu cho thực phẩm tại Việt Nam (VIRAC, JSC, 2016). Sữa là một thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, giàu protein và các khoáng chất thiết yếu, tiện lợi khi sử dụng và đóng vai trò quan trọng trong chế độ dinh dưỡng của mọi lứa tuổi, đặc biệt là trẻ em và người già (Furlan et al. Trong sữa động vật phần lớn là đường lactose (β-D-galactopyranosyl-(1- 4)-α-D-glucopyranose, loại đường đôi gồm hai đơn phân glucose và galactose liên kết với nhau bởi liên kết 1-4 glucoside).

Cơ thể muốn hấp thụ được thì ruột non phải tiết ra một loại enzyme là β-galactosidase có chức năng phân giải đường lactose thành đường đơn là glucose và galactose. Tuy nhiên, ở một số người, cơ thể thiếu β-galactosidase (hiện tượng bất dung nạp lactose) khiến đường lactose không được tiêu hóa, khi vào cơ thể vi khuẩn đường ruột sẽ chuyển hóa nó thành acid lactic và carbondioxide, khiến người sử dụng gặp các triệu trứng: đầy hơi, chướng bụng, nôn, tiêu chảy. Trên thế giới có khoảng 75% dân số không có khả năng dung nạp lactose, trong đó có khoảng 46% người trên 50 tuổi gặp tình trạng này. Nguyên nhân là do khả năng tổng hợp β-galactosidase bị mất dần sau một thời gian dài không sử dụng sữa (Nguyễn Văn Cách và cs.

Vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng β-galactosidase để sản xuất các sản phẩm sữa cho những người không hấp thu đường lactose là rất cần thiết. Tất cả các sản phẩm sữa đều được sản xuất từ sữa tươi. Sữa sau khi vắt (sữa tươi) sẽ được bảo quản lạnh bằng các bồn hoặc xe chứa để vận chuyển từ nông trại về nhà máy chờ chế biến, đây cũng là thời gian lý tưởng để thực hiện quá trình phân giải lactose trong sữa bằng cách bổ sung enzyme β-galactosidase chịu lạnh, vì nó tiết kiệm được chi phí và thời gian trong quá trình chờ sữa về đến nhà máy. Khi về đến nhà máy hoặc trước khi đưa vào sản xuất đường lactose trong sữa đã được phân giải hết thành đường glucose và galactose, sẵn sàng cho quá trình chế biến tiếp theo để tạo ra các sản phẩm sữa không lactose.

β-galactosidase được tìm thấy phổ biến trong tự nhiên, có thể ở thực vật, động vật hoặc vi sinh vật. Tuy nhiên nguồn thu nhận enzyme từ vi sinh vật được 1 c ứng dụng nhiều hơn cả, vì tốc độ sinh sản nhanh và sinh khối lớn. Mặt khác, môi trường dinh dưỡng lại rẻ tiền, dễ kiếm nên quy trình sản xuất chế phẩm enzyme khá dễ dàng, hiệu suất thu hồi cao và ít tốn kém (Đỗ Thị Bích Thủy, 2012). Enzyme β-galactosidase có thể được thu nhận từ nhiều nguồn vi sinh vật khác nhau: vi khuẩn (Bacillus subtilis, Lactococcus pneumonira, Lactobacilus delbrueckii.), nấm men (Cryptococcus laurentii, Candida pseudtropicalis,.) hay nấm mốc (Aspergillus awmori, Chaetomium globosum,.) (Davail et al.

Trong đó, vi khuẩn Bacillus và vi khuẩn lactic được sử dụng nhiều do có nhiều ưu điểm hơn các loài vi sinh vật khác bởi chúng là những sinh vật an toàn, dễ nuôi cấy và chịu được pH thấp. Hiện nay có rất nhiều các công trình nghiên cứu về vi sinh vật sinh enzyme β-galactosidase tại Việt Nam và trên thế giới. Tuy nhiên, chưa có công trình nào nghiên cứu về các chủng vi khuẩn sinh enzyme β-galactosidase chịu lạnh để ứng dụng trong ngành công nghệ chế biến sữa. Vì vậy chúng tôi tiến hành nghiên cứu: Tuyển chọn, định tên vi khuẩn sinh β-galactosidase ưa lạnh, bước đầu nghiên cứu ứng dụng enzyme trong sản xuất sữa tươi tiệt trùng không lactose.

MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU 1. Mục đích Xác định được 1-2 chủng vi khuẩn mới có khả năng sinh β-galactosidase phân giải lactose ở nhiệt độ thấp. Yêu cầu - Tuyển chọn vi khuẩn sinh β-galactosidase. - Xác định ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến sự sinh trưởng và khả năng sinh tổng hợp β-galactosidase.

- Tuyển chọn vi khuẩn sinh β-galactosidase có hoạt độ cao ở nhiệt độ thấp. - Tinh sạch sơ bộ β-galactosidase. - Xác định đặc tính của enzyme sau khi tinh sạch sơ bộ. - Định tên vi khuẩn có khả năng sinh β-galactosidase ưa lạnh.

- Bước đầu đề xuất quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng không lactose sử dụng β-galactosidase ưa lạnh. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. TỔNG QUAN VỀ SỮA TƯƠI 2. Sữa tươi Sữa tươi nguyên liệu theo định nghĩa là sữa được lấy từ động vật cho sữa (bò, trâu, dê, cừu.) mà không bổ sung hoặc rút bớt các thành phần của sữa và chưa qua xử lý ở nhiệt độ cao hơn 40°C (Bộ Khoa học và Công nghệ, 2004).

Trong khi đó sữa tươi tiệt trùng lại được định nghĩa là sản phẩm được chế biến hoàn toàn từ sữa tươi nguyên liệu, có bổ sung đường, các loại nguyên liêu khác như các loại nước quả, cacao để tạo hương vị cho sản phẩm, có hoặc không bổ sung phụ gia thực phẩm, đã qua xử lý ở nhiệt độ cao (Bộ Khoa học và Công nghệ, 2009). Để chuẩn hoá nguyên liệu, có thể bổ sung sữa bột hoặc chất béo từ sữa nhưng không quá 1% tính theo khối lượng của sữa tươi nguyên liệu. Trong sữa có nhiều thành phần dinh dưỡng cần thiết cho sức khỏe: Bảng 2. Thành phần dinh dưỡng của sữa bò tươi tính trên 100g Thành phần dinh dưỡng Đơn vị Hàm lượng Nước g 86,2 Năng lượng Kcal 74 Protein g 3,9 Lipid g 4,4 Glucid g 4,8 Lactose g 5,26 Calci mg 120 Nguồn: Bộ y tế (2007) Các thành phần chính trong sữa tươi gồm: protein, lipid, glucid, các vitamin, khoáng chất (canxi) và một lượng lớn đường lactose.

Các chất dinh dưỡng này cần thiết cho mọi lứa tuổi. Tuy nhiên một lượng lớn đường lactose trong sữa sẽ là trở ngại cho những người không dung nạp lactose. Hiện nay, sữa tươi tiệt trùng có thể được đựng trong hộp giấy, chai thủy tinh hoặc chai nhựa kín. Sản phẩm có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng, trong điều kiện không mở bao bì có thê bảo quản trong khoảng thời gian từ 6 – 8 tháng.

Tình hình sản xuất Ngành công nghiệp sản xuất, chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa của Việt Nam những năm gần đây có sự phát triển mạnh, đáp ứng nhu cầu trong nước, từng bước thay thế các mặt hàng sữa nhập khẩu và tham gia xuất khẩu với sự đa dạng về mẫu mã và chủng loại. Bên cạnh đó, ngành đã có nhiều đóng góp đáng kể vào ngân sách nhà nước, tạo nhiều việc làm cho người lao động, góp phần bảo đảm đời sống nhân dân. Do thuộc nhóm sản phẩm thiết yếu, nên dù trong những năm kinh doanh ảm đạm của các doanh nghiệp trong toàn bộ nền kinh tế, các doanh nghiệp ngành sữa vẫn giữ tăng trưởng mạnh với mức 2 con số. Từ năm 2001 – 2014, sản xuất sữa trong nước tăng trưởng 26,6%/năm, đạt 456400 tấn năm 2013, chỉ đủ đáp ứng 28% nhu cầu trong nước và đạt 549500 tấn vào năm 2014.

Hai mảng chính trong ngành sữa là sữa nước và sữa bột với tổng giá trị chiếm gần 3/4 giá trị thị trường, trong đó giá trị sữa nước chiếm 30%. Tính chung giai đoạn 2010-2015, sản lượng sản xuất sữa tươi tăng trung bình 16%/năm, từ mức 520,6 triệu lít năm 2010 lên 1093 triệu lít năm 2015. Theo Tổng Cục Thống kê, năm 2015 ngành sữa Việt Nam có sản lượng sản xuất các loại sữa cao nhất từ trước đến nay. Sản lượng sản xuất sữa giai đoạn 2010-2015 Nguồn: Tổng cục Thống kê (2015) 4 c Tháng 6/2016, sản lượng sữa tươi đạt 99,1 triệu lít; tăng 1,3% so với tháng 5 trước đó.

Tính chung 6 tháng đầu năm 2016, sản lượng sữa tươi ước đạt 553,1 triệu lít, tăng 4% so với cùng kỳ năm 2015. Đvt: triệu lít Hình 2. Sản lượng sữa tươi theo tháng năm 2015 và 6 tháng đầu năm 2016 Nguồn: Tổng cục Thống kê (2016) Trong phân khúc sữa nước, các công ty Việt Nam đang chiếm ưu thế với gần 50% thị phần. Bên cạnh đó, ưu thế về chi phí và thời gian bảo quản cũng đang giúp các công ty Việt Nam làm chủ thị trường trong nhiều nhóm sản phẩm liên quan đến sữa khác như sữa thanh trùng, sữa chua, sữa đặc có đường.

Đa số các sản phẩm sữa tại Việt Nam được sản xuất cho trẻ em dưới 3 tuổi và người cao tuổi, trong khi thị trường lớn cho sữa tiêu dùng hàng ngày hay sữa cho người trưởng thành chưa được đầu tư mạnh. Số lượng bò sữa tại Việt Nam tăng khá nhanh trong những năm gần đây. Theo Tổng cục thống kê, tính đến thời điểm 1/10/2015, Việt Nam có khoảng 257,3 nghìn con bò sữa, tăng 21% so với năm 2014. Tính trong giai đoạn 10 năm gần nhất (2006 – 2015), lượng bò sữa tăng trưởng trung bình hơn 11%/năm.

Quy mô đàn bò mở rộng là yếu tố tích cực thúc đẩy sản lượng sữa sản xuất tại Việt Nam có xu hướng tăng mạnh qua từng năm. 5 c Ngành sữa đang đẩy mạnh hiện đại hóa các trang trại bò sữa một cách nhanh chóng. Việt Nam cũng đề ra kế hoạch đáp ứng 60% nhu cầu trong nước đối với sữa tươi, tương ứng dự báo dân số tăng lên 113 triệu người vào năm 2045. Để đáp ứng mục tiêu này, đất nước cần phải phát triển số lượng bò sữa có khả năng sản xuất 5,65 triệu tấn sữa hàng năm.

Có khoảng 24000 hộ gia đình tham gia chuỗi sản xuất chăn nuôi phục vụ ngành sữa. Đây là một lực lượng rất quan trọng giúp ngành sữa Việt Nam phát triển bền vững. Bởi chăn nuôi hộ gia đình quy mô vừa phải sẽ đỡ phải chịu áp lực về môi trường như các trang trại quy mô tập trung quá lớn. Theo Hiệp hội Sữa Việt Nam, nếu không phát triển chăn nuôi hộ gia đình mà chỉ tập trung vào phát triển trang trại quy mô lớn sẽ gặp rất nhiều khó khăn: thiếu đất đai, nông dân mất đất sẽ gặp khó khăn trong cuộc sống mưu sinh, năng suất, bệnh tật và nhất là vấn đề môi trường.

Dự báo tăng trưởng sản lượng sữa Việt Nam từ năm 2015 – 2045: - Giai đoạn 2015 – 2025: Tăng trưởng 12%/năm; - Giai đoạn 2026 – 2035: Tăng trưởng 5%/năm; - Giai đoạn 2036 – 2045: Tăng trưởng 3%/năm. Đầu tư trang thiết bị và quản lý chất lượng: Nhiều doanh nghiệp trong ngành không ngừng đầu tư trang thiết bị hiện đại, cập nhật công nghệ tiên tiến để sản xuất ra những sản phẩm đạt chất lượng, bảo đảm an toàn thực phẩm và có sức cạnh tranh trên thị trường trong và ngoài nước, đáp ứng đòi hỏi ngày càng cao của người tiêu dùng.