Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh xu hướng tiêu dùng thực phẩm giàu protein thực vật ngày càng gia tăng, việc phát triển các sản phẩm thay thế protein động vật trở thành một nhu cầu cấp thiết. Tại Mỹ, doanh số bán pho mát thực vật đã tăng 42% từ năm 2019 đến 2020, trong khi tại Úc, nhu cầu các sản phẩm sữa thay thế từ thực vật tăng 63% trong giai đoạn 2007-2018. Ở Việt Nam, pho mát vẫn là sản phẩm còn mới mẻ, chiếm khoảng 0,4% sản lượng ngành sữa trong nước do nguồn sữa tươi hạn chế. Nghiên cứu này tập trung vào việc bổ sung dịch sữa hạt, cụ thể là dịch chiết hạnh nhân, vào quy trình sản xuất pho mát tươi nhằm đa dạng hóa sản phẩm, tận dụng nguồn nguyên liệu thực vật trong nước và đáp ứng xu hướng tiêu dùng hiện đại.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung dịch sữa hạnh nhân kết hợp với sữa tươi đến quá trình đông tụ protein, đặc tính curd và chất lượng pho mát tươi thành phẩm. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi nguyên liệu sữa tươi và hạt hạnh nhân nhập khẩu tại Việt Nam, với các yếu tố công nghệ như pH, nhiệt độ, tỷ lệ dịch sữa hạt bổ sung và enzyme Transglutaminase được điều chỉnh và đánh giá. Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ nằm ở việc phát triển sản phẩm mới phù hợp với thị trường mà còn góp phần giải quyết vấn đề thiếu hụt nguồn sữa tươi trong nước, đồng thời nâng cao giá trị dinh dưỡng và cảm quan của pho mát tươi.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về cơ chế đông tụ protein trong sản xuất pho mát, bao gồm:

  • Cơ chế đông tụ protein sữa: Casein trong sữa tồn tại dưới dạng các mixen keo ổn định, đông tụ khi pH giảm đến điểm đẳng điện (pI khoảng 5,1-5,3), hoặc dưới tác dụng của enzyme renin (Marzyme®). Quá trình này tạo thành khối curd tách whey, là nền tảng sản xuất pho mát tươi.

  • Cơ chế đông tụ protein hạnh nhân: Protein hạnh nhân chủ yếu là amandin, có điểm đẳng điện trong khoảng pH 3-5. Khi pH dịch sữa hạnh nhân được điều chỉnh gần pI, các protein trung hòa điện tích, kết tụ tạo gel. Các liên kết ion, hydro, disulfua và lực phân tán đóng vai trò ổn định cấu trúc protein.

  • Ảnh hưởng của enzyme Transglutaminase (TGase): TGase xúc tác tạo liên kết ngang ε-(γ-glutamyl)-lysine giữa các protein, cải thiện cấu trúc gel, tăng khả năng giữ nước và hiệu suất thu hồi chất khô trong pho mát.

Các khái niệm chính bao gồm: điểm đẳng điện protein, hiệu suất thu hồi chất khô, cấu trúc gel protein, và các tương tác liên kết protein.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sữa bò tươi nguyên liệu thu mua tại Vinamilk (Gia Lâm, Hà Nội) và hạt hạnh nhân nhập khẩu từ Mỹ. Chế phẩm enzyme Marzyme® và Transglutaminase được sử dụng theo liều lượng khuyến cáo.

  • Phương pháp khảo sát người tiêu dùng: Thu thập 281 phiếu khảo sát trực tuyến nhằm đánh giá nhu cầu và thái độ đối với pho mát và pho mát thực vật tại Việt Nam.

  • Quy trình sản xuất pho mát tươi: Sữa tươi thanh trùng, điều chỉnh pH, bổ sung enzyme Marzyme®, đông tụ, cắt curd, ép tách whey, tạo thành pho mát tươi. Dịch sữa hạnh nhân được chuẩn bị bằng cách ngâm, xay, lọc và gia nhiệt theo các điều kiện khác nhau.

  • Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm với các tỷ lệ bổ sung dịch sữa hạnh nhân 0%, 20%, 35%, 50% thể tích hỗn hợp; điều chỉnh pH; xử lý enzyme TGase; đánh giá hiệu suất thu hồi chất khô, protein, chất béo, cấu trúc và cảm quan sản phẩm.

  • Phân tích và xử lý số liệu: Đo độ ẩm, pH, độ Brix, protein tổng số (phương pháp Kjeldahl), chất béo (phương pháp Gerber), điện di SDS-PAGE để phân tích protein, sắc ký khí để phân tích axit béo. Số liệu được xử lý thống kê để so sánh và đánh giá ảnh hưởng các yếu tố.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập nguyên liệu và khảo sát người tiêu dùng trong 3 tháng đầu; thực hiện thí nghiệm và phân tích trong 6 tháng tiếp theo; tổng hợp kết quả và hoàn thiện luận văn trong 3 tháng cuối năm 2023.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nhu cầu và thái độ người tiêu dùng: Khảo sát 281 người tiêu dùng cho thấy 68% người đã từng ăn pho mát đánh giá cao sản phẩm pho mát thực vật, trong khi 54% người chưa từng ăn pho mát thể hiện sự hứng thú và sẵn sàng thử sản phẩm có thành phần thực vật. Điều này cho thấy tiềm năng phát triển thị trường pho mát thực vật tại Việt Nam.

  2. Ảnh hưởng của pH đến đông tụ dịch hạnh nhân: Hiệu suất thu hồi kết tủa protein hạnh nhân đạt cao nhất tại pH 4,0, tương ứng với điểm đẳng điện của protein hạnh nhân. So với pH 5,5 (pH tối ưu cho enzyme Marzyme®), hiệu suất thu hồi chất khô tăng khoảng 15%, cho thấy pH là yếu tố quan trọng trong quá trình đông tụ.

  3. Tỷ lệ bổ sung dịch sữa hạnh nhân: Khi bổ sung 20% dịch sữa hạnh nhân vào sữa bò, hiệu suất thu hồi chất khô pho mát đạt 57,11%, tương đương với pho mát tươi từ sữa nguyên liệu. Tỷ lệ bổ sung cao hơn (35% và 50%) làm giảm hiệu suất thu hồi chất khô lần lượt 8% và 15%, đồng thời ảnh hưởng tiêu cực đến cấu trúc và cảm quan sản phẩm.

  4. Ảnh hưởng của enzyme Transglutaminase: Bổ sung 0,2% enzyme TGase cải thiện hiệu suất thu hồi chất khô tăng khoảng 5% so với mẫu không bổ sung enzyme, đồng thời làm bề mặt pho mát mịn hơn, cấu trúc đồng nhất hơn. Tuy nhiên, không có sự khác biệt rõ rệt về cấu trúc gel protein giữa hai mẫu.

  5. Thành phần dinh dưỡng pho mát thành phẩm: Pho mát bổ sung dịch hạnh nhân chứa 17,00% protein, 19,25% chất béo, độ ẩm 48,75%. Hàm lượng chất béo chủ yếu là axit béo không bão hòa từ hạnh nhân, tạo hương vị đặc trưng của hạnh nhân rang. Thành phần dinh dưỡng tương đương với pho mát Mozzarella và có kết cấu gần giống pho mát Ricotta.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc bổ sung dịch sữa hạnh nhân vào quy trình sản xuất pho mát tươi là khả thi, góp phần đa dạng hóa sản phẩm và nâng cao giá trị dinh dưỡng. pH đóng vai trò quyết định trong quá trình đông tụ protein hạnh nhân, phù hợp với điểm đẳng điện pI khoảng 4,0, giúp protein kết tủa hiệu quả. Tỷ lệ bổ sung dịch sữa hạnh nhân 20% là tối ưu, cân bằng giữa hiệu suất thu hồi và chất lượng sản phẩm.

Enzyme Transglutaminase hỗ trợ tạo liên kết ngang protein, cải thiện cấu trúc và khả năng giữ nước, phù hợp với các sản phẩm pho mát có thành phần thực vật. Tuy nhiên, sự khác biệt về cấu trúc gel không quá lớn, có thể do tỷ lệ bổ sung dịch sữa hạnh nhân chưa đủ cao hoặc thời gian xử lý enzyme cần tối ưu thêm.

So sánh với các nghiên cứu về pho mát thực vật khác, sản phẩm nghiên cứu có hương vị và kết cấu độc đáo nhờ thành phần axit béo không bão hòa từ hạnh nhân, đồng thời giữ được hàm lượng protein cao. Tuy nhiên, hiệu suất thu hồi chất khô còn chưa cao so với pho mát truyền thống, cần nghiên cứu tiếp để nâng cao hiệu quả kinh tế.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ hiệu suất thu hồi chất khô theo pH, tỷ lệ dịch sữa hạnh nhân và bổ sung enzyme, cùng bảng so sánh thành phần dinh dưỡng và cảm quan các mẫu pho mát.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tối ưu hóa pH trong quy trình sản xuất: Điều chỉnh pH hỗn hợp dịch sữa và dịch hạnh nhân về khoảng 4,0 để đạt hiệu suất đông tụ protein cao nhất, nâng cao hiệu quả thu hồi curd. Thời gian thực hiện: ngay trong quy trình sản xuất hiện tại. Chủ thể thực hiện: nhà sản xuất pho mát.

  2. Bổ sung dịch sữa hạnh nhân với tỷ lệ 20% thể tích: Giữ tỷ lệ bổ sung dịch sữa hạnh nhân ở mức 20% để cân bằng giữa chất lượng sản phẩm và hiệu suất thu hồi chất khô, tránh ảnh hưởng tiêu cực đến kết cấu và cảm quan. Thời gian áp dụng: trong các lô sản xuất thử nghiệm và thương mại. Chủ thể thực hiện: bộ phận R&D và sản xuất.

  3. Ứng dụng enzyme Transglutaminase trong sản xuất: Sử dụng enzyme TGase với liều lượng 0,2% theo khối lượng chất khô để cải thiện cấu trúc gel và khả năng giữ nước của pho mát, nâng cao hiệu suất thu hồi. Thời gian thực hiện: trong quy trình tiền xử lý hỗn hợp dịch sữa. Chủ thể thực hiện: nhà sản xuất và kỹ thuật viên công nghệ.

  4. Nghiên cứu nâng cao hiệu suất thu hồi chất khô: Tiếp tục nghiên cứu các yếu tố công nghệ như nhiệt độ gia nhiệt dịch hạnh nhân, thời gian xử lý enzyme, và phối trộn các loại hạt khác để tăng hiệu quả kinh tế và chất lượng sản phẩm. Thời gian: 6-12 tháng tiếp theo. Chủ thể thực hiện: nhóm nghiên cứu và các trung tâm công nghệ thực phẩm.

  5. Phát triển sản phẩm đa dạng từ các loại hạt khác: Khai thác tiềm năng của các loại hạt như hạt điều, hạt óc chó để bổ sung vào pho mát, tạo ra các sản phẩm mới lạ, đáp ứng nhu cầu thị trường. Thời gian: nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới trong 1-2 năm. Chủ thể thực hiện: doanh nghiệp và viện nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm và sữa: Có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu để phát triển dòng sản phẩm pho mát tươi bổ sung protein thực vật, đa dạng hóa sản phẩm, nâng cao giá trị dinh dưỡng và đáp ứng xu hướng tiêu dùng xanh, bền vững.

  2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ thực phẩm: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, quy trình sản xuất và phân tích chất lượng pho mát thực vật, từ đó phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo hoặc ứng dụng trong giảng dạy.

  3. Chuyên gia dinh dưỡng và y tế công cộng: Hiểu rõ về giá trị dinh dưỡng và lợi ích sức khỏe của pho mát có thành phần thực vật, từ đó tư vấn chế độ ăn phù hợp cho các nhóm đối tượng cần hạn chế protein động vật hoặc có nhu cầu dinh dưỡng đặc biệt.

  4. Nhà hoạch định chính sách và quản lý ngành sữa: Sử dụng thông tin nghiên cứu để xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển sản phẩm thay thế sữa truyền thống, thúc đẩy ngành công nghiệp thực phẩm bền vững, giảm phụ thuộc nhập khẩu nguyên liệu.

Câu hỏi thường gặp

  1. Việc bổ sung dịch sữa hạnh nhân ảnh hưởng thế nào đến hương vị pho mát?
    Pho mát bổ sung dịch sữa hạnh nhân có hương vị đặc trưng của hạnh nhân rang, tạo cảm giác mới lạ và hấp dẫn. Thành phần axit béo không bão hòa từ hạnh nhân góp phần tạo mouthfeel mềm mại, phù hợp với xu hướng tiêu dùng hiện đại.

  2. Tại sao pH 4,0 lại là điểm tối ưu cho đông tụ protein hạnh nhân?
    Ở pH 4,0 gần với điểm đẳng điện của protein hạnh nhân, các điện tích âm và dương cân bằng, giảm lực đẩy tĩnh điện, tạo điều kiện cho protein kết tụ và tạo gel hiệu quả, nâng cao hiệu suất thu hồi chất khô.

  3. Enzyme Transglutaminase có tác dụng gì trong sản xuất pho mát?
    Enzyme TGase xúc tác tạo liên kết ngang giữa các protein, cải thiện cấu trúc gel, tăng khả năng giữ nước và độ đồng nhất của sản phẩm, từ đó nâng cao hiệu suất thu hồi chất khô và chất lượng cảm quan pho mát.

  4. Tỷ lệ bổ sung dịch sữa hạnh nhân bao nhiêu là phù hợp?
    Tỷ lệ 20% thể tích dịch sữa hạnh nhân trong hỗn hợp sữa tươi được xác định là tối ưu, cân bằng giữa hiệu suất thu hồi chất khô và chất lượng sản phẩm. Tỷ lệ cao hơn có thể làm giảm hiệu suất và ảnh hưởng đến kết cấu.

  5. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho các loại hạt khác không?
    Có, nghiên cứu mở ra cơ sở khoa học để phát triển pho mát bổ sung các loại hạt khác như hạt điều, hạt óc chó, giúp đa dạng hóa sản phẩm và nâng cao giá trị dinh dưỡng, tuy nhiên cần nghiên cứu thêm về đặc tính protein và quy trình phù hợp.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xác định pH 4,0 là điều kiện tối ưu cho quá trình đông tụ protein hạnh nhân, nâng cao hiệu suất thu hồi chất khô trong sản xuất pho mát tươi bổ sung dịch sữa hạnh nhân.
  • Tỷ lệ bổ sung dịch sữa hạnh nhân 20% thể tích hỗn hợp sữa tươi cho kết quả tốt nhất về hiệu suất thu hồi và chất lượng sản phẩm.
  • Enzyme Transglutaminase cải thiện cấu trúc và hiệu suất thu hồi chất khô, góp phần nâng cao chất lượng pho mát.
  • Pho mát bổ sung dịch sữa hạnh nhân có thành phần dinh dưỡng và kết cấu tương đương pho mát Mozzarella và Ricotta, với hương vị đặc trưng của hạnh nhân rang.
  • Nghiên cứu tạo nền tảng khoa học để phát triển các sản phẩm pho mát thực vật đa dạng, phù hợp xu hướng tiêu dùng và góp phần giải quyết thiếu hụt nguồn nguyên liệu sữa trong nước.

Next steps: Tối ưu hóa quy trình công nghệ, mở rộng nghiên cứu với các loại hạt khác, và triển khai sản xuất thử nghiệm quy mô công nghiệp.

Call-to-action: Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm nên hợp tác để ứng dụng kết quả nghiên cứu, phát triển sản phẩm pho mát thực vật chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước và quốc tế.