Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành chăn nuôi giữ vai trò trọng yếu trong cơ cấu nông nghiệp Việt Nam, với quy mô đàn lợn đạt 26,8 triệu con (sản lượng thịt lợn hơi 3,4 triệu tấn) và tổng đàn gia cầm đạt 327,7 triệu con (trong đó gà chiếm 246 triệu con). Mặc dù có chủ trương ưu tiên phát triển, ngành chăn nuôi vẫn đối mặt với nhiều rào cản như giá thành cao, rủi ro dịch bệnh (cúm gia cầm, lợn tai xanh, lở mồm long móng) và đặc biệt là sự kém phát triển của công nghiệp chế biến. Các sản phẩm chế biến từ thịt gia súc, gia cầm tại Việt Nam còn đơn điệu về chủng loại, chủ yếu mang tính thủ công quy mô nhỏ lẻ, chất lượng chưa đồng đều và chưa đáp ứng tối ưu các điều kiện vệ sinh an toàn thực phẩm.

Trong nhóm nguyên liệu gia cầm, thịt gà thuộc nhóm thịt trắng có giá trị dinh dưỡng cao, giàu protein, ít lipid, thớ thịt mịn chắc, hương thơm tự nhiên và không bị giới hạn bởi các rào cản tôn giáo trên thế giới. Tuy nhiên, các sản phẩm chế biến sâu từ thịt gà trên thị trường nội địa còn rất hạn chế. Trong khi đó, giò lụa truyền thống là món ăn phổ biến nhưng hầu như chỉ được sản xuất từ thịt heo tươi nóng với quy trình khép kín mang tính bí quyết gia truyền. Việc nghiên cứu kết hợp giữa thịt gà và thịt heo nhằm tạo ra sản phẩm giò có giá trị dinh dưỡng cao, cấu trúc tốt, hạ giá thành nguyên liệu và tiến tới chuẩn hóa quy trình công nghệ ở quy mô công nghiệp là vấn đề mang tính thực tiễn cao.

Mục tiêu của đề tài: Xây dựng quy trình sản xuất giò từ thịt gà và thịt heo trong phòng thí nghiệm làm cơ sở cho quy trình sản xuất quy mô công nghiệp.

Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể (được đánh số theo văn bản):

  1. Nghiên cứu xác định tỉ lệ phối trộn thịt heo thích hợp.
  2. Nghiên cứu xác định tỉ lệ bổ sung phụ gia natri polyphosphate cho sản phẩm.
  3. Nghiên cứu xác định thời gian xay tối ưu cho hỗn hợp thịt gà và thịt heo.
  4. Nghiên cứu xác định thời gian hấp tối ưu cho sản phẩm giò từ thịt gà và thịt heo.
  5. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến các chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm giò gà thành phẩm.
  6. Phân tích giá trị dinh dưỡng, vi sinh vật và đánh giá cảm quan cho giò gà thành phẩm.
  7. Tính toán sơ bộ giá thành sản phẩm trên quy mô phòng thí nghiệm.
  8. Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất giò từ thịt gà và thịt heo.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Thịt gà và thịt lợn mới giết mổ thu mua tại chợ đầu mối Túc Duyên (Thành phố Thái Nguyên); mỡ lợn (mỡ gáy, mỡ lưng); chất tạo cấu trúc natri polyphosphate; các gia vị thông thường (muối ăn, nước mắm, bột ngọt, hạt tiêu).
  • Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm khoa Công nghệ Sinh học - Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
  • Phạm vi thời gian: Khóa luận được thực hiện từ tháng 12/2015 đến tháng 04/2016.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở khoa học về hóa sinh và công nghệ tạo gel protein thịt

Chất lượng cấu trúc giò chả phụ thuộc trực tiếp vào khả năng tạo gel của hệ protein tơ cơ (chủ yếu là actin và myosin / actomyosin) dưới tác động cơ học và nhiệt độ:

  • Điều kiện tạo gel: Khối thịt bán thành phẩm trong quá trình xay trộn cần giữ ở nhiệt độ thấp (< 16°C) để bảo vệ protein không bị biến tính sớm, duy trì liên kết hydro và khả năng giữ nước, tạo nhũ tương béo bền vững. Quá trình gia nhiệt tiếp theo làm protein duỗi mạch, phơi bày các nhóm kỵ nước và nhóm hoạt động -SH, hình thành liên kết disunfua (-S-S-), liên kết hydro và tương tác ưa béo tạo mạng lưới gel 3 chiều không thuận nghịch. Nhiệt độ biến tính bắt đầu từ khoảng 40°C, điểm tạo gel tới hạn là 55°C, cấu trúc gel đạt độ bền chắc và giữ nước tối đa trong khoảng 65°C - 70°C.
  • Vai trò của phụ gia và gia vị:
    • Natri polyphosphate: Chất ổn định cấu trúc, làm tăng pH của khối thịt, tăng điện tích âm của sợi cơ, tạo điều kiện phân ly phức actomyosin thành actin và myosin tự do có tính hydrat hóa cao. Phụ gia này giúp tăng khả năng giữ nước, giảm tỷ lệ hao hụt khi hấp, tăng độ dai giòn và có tính kháng khuẩn nhẹ đối với vi khuẩn Gram dương (sử dụng với giới hạn theo quy định của Bộ Y tế không quá 0,5%).
    • Muối ăn (NaCl, tiêu chuẩn TCVN 3973-84): Tạo áp suất thẩm thấu, trích ly và hòa tan protein tơ cơ, tăng độ liên kết nước và béo ở nồng độ sử dụng thích hợp (1,5 - 3,0%).
    • Bột ngọt (Monosodium glutamate, TCVN 1459-79): Tăng cường vị Umami đặc trưng.
    • Hạt tiêu (TCVN 5387-1994): Tạo mùi thơm và vị cay nồng đặc trưng, tỷ lệ dùng 0,1 - 0,2%.
    • Nước mắm: Bổ sung acid amin tự do, tạo hương vị truyền thống đậm đà.

Bố trí thí nghiệm và phương pháp phân tích

Nghiên cứu áp dụng phương pháp bố trí thí nghiệm đơn yếu tố ngẫu nhiên, mỗi công thức thực hiện trên 200g nguyên liệu và lặp lại ít nhất 3 lần:

Nội dung thí nghiệm Yếu tố khảo sát Các mức thông số khảo sát Điều kiện cố định
Thí nghiệm 1 Tỷ lệ thịt heo phối trộn 10%, 15%, 20%, 25% 0,5% natri polyphosphate, 0,1% tiêu, 0,1% mì chính, 5% nước mắm, 0,01% muối; xay 6 phút; hấp 100°C trong 20 phút
Thí nghiệm 2 Tỷ lệ natri polyphosphate 0%, 0,3%, 0,4%, 0,5% Tỷ lệ thịt heo tối ưu từ TN1; cùng tỷ lệ gia vị; xay 6 phút; hấp 100°C trong 20 phút
Thí nghiệm 3 Thời gian xay 4 phút, 6 phút, 8 phút Tỷ lệ thịt heo và natri polyphosphate tối ưu; hấp 100°C trong 20 phút
Thí nghiệm 4 Thời gian hấp (ở 100°C) 15 phút, 20 phút, 25 phút, 30 phút Các thông số nguyên liệu, phụ gia và thời gian xay tối ưu
Thí nghiệm 5 Thời gian bảo quản ĐK thường: 0, 1, 2 ngày;
Lạnh 0°C - 4°C: 2, 4, 7 ngày		 Theo dõi biến thiên tổng số vi sinh vật hiếu khí

Phương pháp phân tích chỉ tiêu:

  • Đánh giá chất lượng cảm quan: Phương pháp cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215-79 trên thang điểm 20. Xây dựng hệ số quan trọng gồm: Trạng thái (1,2), Màu sắc (0,8), Mùi (1,0), Vị (1,0).
  • Xác định hàm lượng protein thô: Phương pháp Kjeldahl vô cơ hóa mẫu và cất đạm tự động (hệ số chuyển đổi $N \times 6,25$).
  • Xác định hàm lượng lipid: Phương pháp chiết tách dung môi hữu cơ trực tiếp trên máy Soxhlet.
  • Xác định vi sinh vật tổng số hiếu khí: Nuôi cấy mẫu pha loãng trên môi trường thạch TGA (Tryptone Glucose Agar), ủ ở 30°C trong 24 - 48 giờ và đếm khuẩn lạc.
  • Xác định tỷ lệ hao hụt sau gia nhiệt: Đo khối lượng trước ($a$) và sau gia nhiệt ($b$) theo công thức: $\text{Hao hụt (%)} = \frac{(a-b) \times 100}{a}$.
  • Xử lý số liệu: Phân tích thống kê và so sánh sai khác ý nghĩa ($\alpha = 0,05$) bằng phần mềm SPSS.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài, phân tích thực trạng ngành chăn nuôi và công nghiệp chế biến thịt gia súc, gia cầm tại Việt Nam. Xác định rõ mục tiêu chế biến thử nghiệm giò kết hợp giữa thịt gà và thịt lợn, đồng thời xác lập hệ thống 8 nhiệm vụ nghiên cứu phục vụ hoàn thiện quy trình công nghệ từ cấp phòng thí nghiệm đến định hướng ứng dụng sản xuất.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

  • Tổng hợp lịch sử, phân loại các sản phẩm giò truyền thống của Việt Nam (giò lụa, giò xào, giò bò, giò bì, giò gà dân gian) và công nghệ sản xuất xúc xích, sản phẩm tái cấu trúc từ thịt trên thế giới.
  • Phân tích chi tiết thành phần dinh dưỡng và hóa sinh của nguyên liệu:
    • Thịt gà: Protein đạt 18,5%, lipid 3,0%, nước 72,0 - 75,0%, khoáng 1,0%. Chứa đầy đủ các acid amin thiết yếu như leucine (6,6%), phenylalanine (4,2%), valine (4,0%), threonine (3,6%), glutamate (22 mg/100g) tạo vị ngọt đậm tự nhiên.
    • Thịt heo: Protein đạt 19,13 - 21,12%, lipid 1,04 - 7,94%, nước 73,87 - 75,26%, khoáng 1,00 - 1,27%; giàu lysin (7,8%), leusin (7,5%), threonin (5,1%).
    • Mỡ heo: Cung cấp lipid cấu trúc (acid linoleic 4,2 - 9,4%, acid linolenic 0,3 - 0,5%), giúp tạo hệ nhũ tương dẻo mịn.
  • Tổng kết các nghiên cứu liên quan trong nước: nghiên cứu dùng caramin thay thế hàn the (Trần Thị Luyến), dùng carrageenan thay thế borat (Nguyễn Thành Thoại), sản xuất giò gà theo phương pháp truyền thống (Vương Thị Thắng), công nghệ gia vị tẩm ướp cho thịt (Lê Thị Hoa và cs).

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Mô tả chi tiết nguồn nguyên liệu, thiết bị phân tích (máy cất đạm tự động Kjeldahl, máy chiết Soxhlet, nồi hấp, tủ cấy vô trùng, máy ủ nhiệt), nguyên lý các phương pháp kiểm tra hóa lý - vi sinh, quy tắc chấm điểm cảm quan TCVN 3215-79 và ma trận bố trí 5 thí nghiệm đơn yếu tố.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Trình bày và biện luận các kết quả thực nghiệm tối ưu hóa từng thông số công nghệ:

  1. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn thịt heo: Nghiên cứu chứng minh thịt heo cung cấp hàm lượng actomyosin có tính liên kết cao hơn thịt gà, giúp tăng độ chắc dẻo cho mạng gel.
  2. Ảnh hưởng của tỷ lệ natri polyphosphate: Tăng nồng độ phụ gia giúp tăng khả năng giữ nước, làm tăng đáng kể điểm trạng thái và tổng điểm cảm quan.
  3. Ảnh hưởng của thời gian xay: Thời gian xay quyết định mức độ giải phóng và trích ly protein tơ cơ.
  4. Ảnh hưởng của thời gian hấp: Xác định điểm chín tới tối ưu của cấu trúc gel và sự phát triển hương thơm đặc trưng.
  5. Tổng hợp quy trình sản xuất đề xuất: Xây dựng sơ đồ quy trình hoàn chỉnh kèm thuyết minh chi tiết các bước từ tiếp nhận nguyên liệu, xử lý nhiệt độ lạnh, xay thô, xay mịn phối trộn phụ gia, định hình bao gói đến hấp chín và bảo quản.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Đánh giá tổng kết các thông số kỹ thuật đã đạt được trong quy trình chế biến giò từ thịt gà và thịt heo, đề xuất các định hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm nâng cao chất lượng và quy mô sản xuất.

Kết quả và đóng góp

Số liệu thực nghiệm tối ưu hóa các thông số công nghệ

1. Kết quả lựa chọn tỷ lệ phối trộn thịt heo:

Tỷ lệ thịt heo (%) Màu sắc (x0,8) Mùi (x1,0) Vị (x1,0) Cấu trúc (x1,2) Tổng điểm cảm quan
10 $4,0^a$ $3,0^a$ $3,2^a$ $3,2^a$ $13,2^a$
15 $\mathbf{4,3^a}$ $\mathbf{4,3^b}$ $\mathbf{4,5^b}$ $\mathbf{4,3^b}$ $\mathbf{17,4^b}$
20 $4,3^a$ $4,2^b$ $4,2^{ab}$ $4,5^b$ $17,2^b$
25 $4,2^a$ $4,0^{ab}$ $4,2^{ab}$ $4,7^b$ $17,2^b$

Nhận xét: Bổ sung thịt heo ở mức 15% đạt tổng điểm chất lượng cao nhất (17,4 điểm). Tăng tỷ lệ thịt heo lên 20 - 25% giúp tăng nhẹ độ chắc của gel (4,5 - 4,7 điểm) nhưng lại làm lấn át mùi thơm đặc trưng của thịt gà. Vì vậy, tỷ lệ 15% thịt heo là phương án tối ưu về cả cảm quan lẫn hiệu quả kinh tế.

2. Kết quả lựa chọn tỷ lệ natri polyphosphate:

Tỷ lệ phụ gia (%) Màu sắc (x0,8) Mùi (x1,0) Vị (x1,0) Cấu trúc (x1,2) Tổng điểm cảm quan
0 (Đối chứng) $4,2^a$ $3,5^a$ $3,3^a$ $2,8^a$ $13,5^a$
0,3 $4,2^a$ $3,7^a$ $3,8^{ab}$ $3,7^b$ $15,3^b$
0,4 $4,3^a$ $4,2^{ab}$ $4,3^b$ $4,5^c$ $17,3^c$
0,5 $\mathbf{4,4^a}$ $\mathbf{4,7^b}$ $\mathbf{4,5^b}$ $\mathbf{4,7^c}$ $\mathbf{18,4^d}$

Nhận xét: Mẫu bổ sung 0,5% natri polyphosphate cho kết quả vượt trội ở tất cả các chỉ tiêu với tổng điểm 18,4 điểm (loại khá sát ngưỡng loại tốt), cải thiện rõ rệt độ mịn, tính đàn hồi của khối giò và giữ mùi vị thơm ngon tự nhiên.

3. Kết quả xác định thời gian xay:

Thời gian xay (phút) Màu sắc (x0,8) Mùi (x1,0) Vị (x1,0) Cấu trúc (x1,2) Tổng điểm cảm quan
4 $4,0^a$ $3,8^a$ $4,0^a$ $2,7^a$ $14,2^a$
6 $\mathbf{4,3^a}$ $\mathbf{4,5^a}$ $\mathbf{4,2^a}$ $\mathbf{4,7^c}$ $\mathbf{17,7^b}$
8 $4,0^a$ $4,0^a$ $4,2^a$ $3,8^b$ $15,2^a$

Nhận xét: Xay trong 4 phút chưa đủ làm mịn và trích ly protein tơ cơ (điểm cấu trúc chỉ đạt 2,7). Xay kéo dài đến 8 phút làm khối thịt ma sát sinh nhiệt, gây biến tính nhiệt protein sớm và làm chảy mỡ, giảm độ dính kết (cấu trúc giảm còn 3,8). Thời gian xay 6 phút là tối ưu, đạt điểm cấu trúc 4,7 và tổng điểm 17,7.

4. Kết quả xác định thời gian hấp (mẫu 200g ở 100°C):

Thời gian hấp (phút) Màu sắc (x0,8) Mùi (x1,0) Vị (x1,0) Cấu trúc (x1,2) Tổng điểm cảm quan
15 $3,0^a$ $2,7^a$ $3,8^a$ $2,8^a$ $12,3^a$
20 $\mathbf{4,5^b}$ $\mathbf{4,2^b}$ $\mathbf{4,0^a}$ $\mathbf{4,7^c}$ $\mathbf{17,4^d}$
25 $4,0^b$ $3,7^b$ $3,8^a$ $3,7^b$ $15,1^c$
30 $4,0^b$ $3,3^{ab}$ $3,7^a$ $3,2^{ab}$ $14,0^b$

Nhận xét: Hấp trong 15 phút sản phẩm chưa chín hoàn toàn, còn màu phớt hồng và mùi tanh nhẹ. Hấp 25 - 30 phút làm tổn thất mùi thơm và làm khô cấu trúc. Hấp ở 100°C trong thời gian 20 phút cho sản phẩm có màu sắc sáng ngà, mùi thơm hài hòa và độ đàn hồi tối ưu (tổng điểm 17,4).

Đóng góp thực tiễn và kỹ thuật của khóa luận

  • Thiết lập công thức phối chế hoàn chỉnh cho 1 kg nguyên liệu sản phẩm giò gà - heo đạt yêu cầu kỹ thuật và cảm quan.
  • Chuẩn hóa các thông số kỹ thuật (tỷ lệ phụ gia an toàn 0,5%, thời gian xay 6 phút, nhiệt độ và thời gian hấp 100°C trong 20 phút cho mẫu 200g).
  • Khắc phục nhược điểm cấu trúc mềm bở của thịt gà khi làm giò đơn lẻ thông qua việc phối trộn 15% thịt heo và sử dụng phụ gia nhóm phosphate đúng ngưỡng cho phép, mở ra hướng đa dạng hóa các mặt hàng chế biến từ thịt gia cầm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Thí nghiệm mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm với khối lượng mẫu nhỏ (200g/mẫu); nguồn nguyên liệu thịt gà và thịt heo thu mua từ chợ dân sinh chưa được kiểm soát đồng nhất tuyệt đối về giống, tuổi giết mổ và tình trạng sinh hóa ban đầu của sợi cơ.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo:
    • Nghiên cứu mở rộng quy trình trên các thiết bị xay chém nhũ tương công nghiệp chuyên dụng có áo lạnh làm mát.
    • Thử nghiệm bao gói sản phẩm trong màng bao polymer chuyên dụng kết hợp thanh trùng nhằm kéo dài thời hạn bảo quản ở nhiệt độ thường và nhiệt độ mát.
    • Đánh giá chi tiết hơn về các chỉ tiêu oxy hóa lipid (chỉ số peroxide, TBA) trong quá trình bảo quản dài ngày.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng hưởng lợi: Sinh viên, học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Chế biến Nông sản, Kỹ thuật Nữ công gia chánh, cũng như các kỹ thuật viên nghiên cứu phát triển sản phẩm (R&D) tại các cơ sở chế biến thực phẩm.
  • Nội dung giá trị nhất để tham khảo:
    • Khung cơ sở lý thuyết về sự tạo gel của protein tơ cơ thịt và cơ chế giữ nước của muối phosphate.
    • Phương pháp xây dựng thang điểm và hệ số quan trọng cho đánh giá cảm quan sản phẩm giò chả theo tiêu chuẩn TCVN 3215-79.
    • Dữ liệu thực nghiệm về mối quan hệ giữa thời gian xay, sự sinh nhiệt và chất lượng cấu trúc nhũ tương thịt.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nghiên cứu lại chọn tỷ lệ phối trộn 15% thịt heo thay vì 20% hay 25% dù tỷ lệ cao hơn cho điểm cấu trúc nhỉnh hơn?
Trả lời: Mặc dù tỷ lệ thịt heo 20% và 25% cho điểm cấu trúc cao hơn (4,5 - 4,7 so với 4,3), nhưng khi tỷ lệ thịt heo tăng cao sẽ lấn át mùi thơm đặc trưng của thịt gà. Tỷ lệ 15% vừa đảm bảo độ đàn hồi tốt, vừa giữ trọn vẹn hương vị gà, đồng thời tối ưu hóa chi phí sản xuất do giá thịt gà thấp hơn thịt heo.

2. Natri polyphosphate đóng vai trò gì trong việc cải thiện cấu trúc của giò gà phối trộn?
Trả lời: Natri polyphosphate làm tăng pH của khối thịt, gia tăng điện tích âm trong sợi cơ, thúc đẩy phân ly actomyosin thành actin và myosin tự do có khả năng hydrat hóa cao. Điều này giúp khối giò tăng khả năng giữ nước, định hình mạng gel vững chắc, giảm hao hụt khi hấp và khắc phục hoàn toàn hiện tượng bở ngấn nước của thịt gà.

3. Hiện tượng gì xảy ra nếu thời gian xay thịt bị kéo dài quá 6 phút (ví dụ 8 phút)?
Trả lời: Khi xay quá 6 phút, ma sát cơ học giữa cánh dao máy xay và khối thịt sinh nhiệt làm nhiệt độ thịt tăng cao (> 16°C). Điều này dẫn đến protein bị biến tính sớm, mất khả năng hòa tan và giảm tính giữ nước, đồng thời làm các hạt mỡ bị chảy ra không được màng protein bao bọc, khiến cấu trúc giò bị tách mỡ, giảm độ đàn hồi (điểm cấu trúc giảm từ 4,7 xuống 3,8).

4. Khóa luận sử dụng các tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) nào để làm căn cứ đánh giá nguyên liệu và sản phẩm?
Trả lời: Khóa luận căn cứ vào các tiêu chuẩn: TCVN 3215-79 (đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm), TCVN 5387-1994 (yêu cầu kỹ thuật bột tiêu), TCVN 1459-79 (chỉ tiêu kỹ thuật bột ngọt) và TCVN 3973-84 (chỉ tiêu kỹ thuật muối tinh dùng trong chế biến).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Hiên đã nghiên cứu thành công quy trình chế biến sản phẩm giò phối trộn từ thịt gà và thịt heo tại phòng thí nghiệm khoa Công nghệ Sinh học - Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. Kết quả thực nghiệm đã xác định các thông số kỹ thuật tối ưu bao gồm: tỷ lệ thịt heo phối trộn 15%, tỷ lệ natri polyphosphate bổ sung 0,5%, thời gian xay nhuyễn 6 phút và thời gian hấp ở 100°C trong 20 phút cho mẫu 200g. Sản phẩm tạo thành đạt chất lượng cảm quan tốt với tổng điểm 17,4 - 18,4 điểm theo TCVN 3215-79, có cấu trúc dai giòn đàn hồi, màu sắc sáng và giữ được mùi vị đặc trưng của thịt gà. Nghiên cứu cung cấp tài liệu công nghệ có giá trị tham khảo thiết thực cho việc đa dạng hóa các sản phẩm chế biến sâu từ thịt gia cầm tại Việt Nam.