Tổng quan nghiên cứu

Phomat tươi là sản phẩm từ sữa có giá trị dinh dưỡng cao, chứa protein, chất béo, khoáng chất và vitamin thiết yếu. Tuy nhiên, chất béo sữa chủ yếu là chất béo bão hòa, có liên quan đến tăng mức LDL cholesterol, gây nguy cơ các bệnh tim mạch. Ngược lại, chất béo thực vật giàu axit béo không bão hòa, có lợi cho sức khỏe và mang lại hương vị đặc trưng. Thị trường phomat tại Việt Nam năm 2019 đạt giá trị tiêu thụ hơn 2000 tỷ đồng, tăng trưởng 11% so với năm trước, với tốc độ dự kiến duy trì khoảng 13%/năm trong giai đoạn 2020-2024. Tuy nhiên, sản lượng phomat nội địa còn hạn chế do chất lượng sữa nguyên liệu và công nghệ sản xuất chưa đồng đều, dẫn đến phụ thuộc lớn vào nhập khẩu.

Nghiên cứu nhằm phát triển sản phẩm phomat tươi thay thế một phần chất béo sữa bằng chất béo thực vật (dầu vừng và dầu sacha-inchi) có nguồn gốc tại Việt Nam, nhằm tăng hàm lượng axit béo không bão hòa, cải thiện giá trị dinh dưỡng và đa dạng hóa sản phẩm phù hợp với xu hướng tiêu dùng hiện đại. Mục tiêu cụ thể gồm đánh giá chất lượng sữa nguyên liệu, khảo sát ảnh hưởng của chất béo thực vật đến quá trình đông tụ và đặc tính cảm quan, cấu trúc sản phẩm phomat tươi. Nghiên cứu thực hiện trong giai đoạn 2021-2022 tại Hà Nội, sử dụng sữa tươi nguyên liệu thu mua từ địa phương, với các chỉ tiêu chất lượng đạt chuẩn TCVN.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết đông tụ sữa bằng enzyme renin (chymosin): Enzyme này thủy phân κ-casein, làm giảm điện tích bề mặt mixen casein, tạo điều kiện cho sự kết tụ và hình thành gel curd. Quá trình đông tụ gồm hai giai đoạn: thủy phân casein và kết tụ paracasein với sự hỗ trợ của ion Ca²⁺.

  • Ảnh hưởng của pH, nhiệt độ và nồng độ enzyme: pH tối ưu cho hoạt động của chymosin trong sữa là khoảng 5,5-6,0; nhiệt độ tối ưu từ 36-40°C; nồng độ enzyme ảnh hưởng đến thời gian xuất hiện đông tụ và độ chắc của gel.

  • Vai trò của muối CaCl₂: Bổ sung CaCl₂ làm tăng nồng độ ion Ca²⁺, giảm thời gian đông tụ, tăng độ cứng và độ kết dính của curd.

  • Khái niệm về chất béo thực vật thay thế chất béo sữa: Chất béo thực vật giàu axit béo không bão hòa đa (PUFA), omega-3, omega-6, có tác dụng giảm cholesterol và cải thiện sức khỏe tim mạch. Dầu vừng và dầu sacha-inchi chứa nhiều axit oleic, linoleic và linolenic, cùng các hợp chất chống oxy hóa như vitamin E và lignan.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sữa tươi nguyên liệu thu mua tại trạm sữa Phù Đổng, Hà Nội, trong khoảng tháng 10/2021 đến 7/2022. Dầu vừng và dầu sacha-inchi được chiết xuất ép lạnh từ hạt tươi, cung cấp bởi Công ty TNHH Mekông Megumi.

  • Thiết kế thí nghiệm: Khảo sát điều kiện đông tụ sữa với các biến số nhiệt độ (30-45°C), pH (5,0-6,6), chế độ xử lý nhiệt sữa (không xử lý, 60°C-15 phút, 60°C-30 phút, 72°C-15 giây), nồng độ CaCl₂ (0-0,8 g/L), và tỷ lệ thay thế chất béo sữa bằng dầu thực vật (0-80%).

  • Phương pháp phân tích: Xác định hàm lượng chất béo (phương pháp Gerber), protein (phương pháp Kjeldahl), pH, độ axit, độ đông tụ, vi sinh vật tổng số, thời gian xuất hiện đông tụ, hiệu suất thu hồi curd, cấu trúc sản phẩm (Texture Profile Analysis), hàm lượng cholesterol và axit béo (HPLC, GC-MS), chụp ảnh quang điện tử phân bố chất béo.

  • Cỡ mẫu và lặp lại: Mỗi thí nghiệm được thực hiện 3 lần lặp sinh học với mẫu sữa khác nhau, sử dụng phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên để giảm sai số hệ thống.

  • Xử lý số liệu: Phân tích phương sai ANOVA với mức ý nghĩa p=0,05, sử dụng phần mềm Microsoft Excel.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chất lượng sữa nguyên liệu: Sữa tươi thu mua có hàm lượng chất béo 4,0 ± 0,4%, protein 3,1 ± 0,2%, chất khô 12,9 ± 0,5%, pH 6,6, độ axit 15-17 °T, độ đông tụ 49-50, đạt tiêu chuẩn nguyên liệu sản xuất phomat.

  2. Điều kiện đông tụ tối ưu: Nhiệt độ 40°C, pH 5,5, nồng độ enzyme 0,05 ml/L, bổ sung CaCl₂ 0,4 g/L cho thời gian xuất hiện đông tụ khoảng 2 phút, hiệu suất thu hồi curd đạt 54,02%, cấu trúc phomat ổn định với độ cứng, độ cố kết và độ dẻo phù hợp.

  3. Ảnh hưởng chế độ xử lý nhiệt: Thanh trùng sữa ở 60°C trong 15 phút giảm vi sinh vật tổng số từ 2,6 x 10⁶ CFU/ml xuống còn 6 x 10⁴ CFU/ml, giữ được đặc tính đông tụ và cấu trúc phomat gần tương đương sữa không xử lý nhiệt. Chế độ xử lý nhiệt cao hơn (72°C - 15 giây) làm giảm độ cứng, độ cố kết và độ dẻo của phomat, tăng độ ẩm và whey thoát ra nhiều hơn.

  4. Thay thế chất béo sữa bằng dầu thực vật: Thay thế dầu sacha-inchi dưới 50% giữ được đặc tính hóa lý và cấu trúc phomat tương tự mẫu gốc, đồng thời tăng đáng kể hàm lượng axit béo không bão hòa, omega-3 và omega-6. Ngược lại, thay thế dầu vừng làm giảm chất lượng cấu trúc, sản phẩm có kết cấu kém hơn và không khác biệt nhiều về chỉ tiêu lý hóa so với mẫu không thay thế.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc thay thế một phần chất béo sữa bằng dầu sacha-inchi là hướng đi tiềm năng để tạo ra phomat tươi giàu axit béo không bão hòa, phù hợp với xu hướng thực phẩm lành mạnh. Điều kiện đông tụ tối ưu được xác định giúp rút ngắn thời gian sản xuất và nâng cao hiệu suất thu hồi curd, đồng thời đảm bảo cấu trúc sản phẩm ổn định trong quá trình bảo quản. Chế độ xử lý nhiệt nhẹ (60°C - 15 phút) là lựa chọn phù hợp để cân bằng giữa kiểm soát vi sinh và giữ nguyên đặc tính đông tụ.

So với các nghiên cứu quốc tế, kết quả tương đồng với việc sử dụng dầu thực vật giàu PUFA để cải thiện giá trị dinh dưỡng phomat mà không làm giảm chất lượng sản phẩm. Việc thay thế dầu vừng chưa đạt hiệu quả do có thể ảnh hưởng đến cấu trúc mạng lưới protein và phân bố chất béo trong phomat. Các biểu đồ thời gian đông tụ, hiệu suất thu hồi curd và các chỉ số cấu trúc (độ cứng, độ cố kết, độ dẻo) minh họa rõ sự khác biệt giữa các mẫu, hỗ trợ đánh giá khách quan.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng tỷ lệ thay thế dầu sacha-inchi dưới 50% trong sản xuất phomat tươi để tăng hàm lượng axit béo không bão hòa, cải thiện giá trị dinh dưỡng và giữ nguyên đặc tính cảm quan. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng. Chủ thể: Nhà máy sản xuất sữa và phomat.

  2. Sử dụng chế độ thanh trùng sữa nguyên liệu ở 60°C trong 15 phút để kiểm soát vi sinh vật hiệu quả mà không làm giảm chất lượng đông tụ và cấu trúc phomat. Thời gian thực hiện: ngay lập tức. Chủ thể: Nhà máy chế biến sữa.

  3. Bổ sung muối CaCl₂ với nồng độ 0,4 g/L trong quá trình sản xuất để rút ngắn thời gian đông tụ và tăng độ chắc của curd, nâng cao hiệu suất thu hồi phomat. Thời gian thực hiện: 3-6 tháng. Chủ thể: Bộ phận kỹ thuật sản xuất.

  4. Nghiên cứu mở rộng về các loại dầu thực vật khác có nguồn gốc trong nước để thay thế chất béo sữa, nhằm đa dạng hóa sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường. Thời gian thực hiện: 1-2 năm. Chủ thể: Viện nghiên cứu và doanh nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà sản xuất và doanh nghiệp ngành sữa: Áp dụng kết quả nghiên cứu để phát triển sản phẩm phomat tươi mới, cải thiện giá trị dinh dưỡng và mở rộng thị trường.

  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 sản phẩm phomat tươi thay thế chất béo.

  3. Chuyên gia dinh dưỡng và y tế công cộng: Hiểu rõ tác động của việc thay thế chất béo sữa bằng chất béo thực vật đến sức khỏe người tiêu dùng, hỗ trợ tư vấn chế độ ăn lành mạnh.

  4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Sử dụng thông tin để xây dựng tiêu chuẩn, quy định về sản phẩm phomat và thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp thực phẩm có lợi cho sức khỏe.

Câu hỏi thường gặp

  1. Việc thay thế chất béo sữa bằng chất béo thực vật có ảnh hưởng đến hương vị phomat không?
    Nghiên cứu cho thấy thay thế dưới 50% dầu sacha-inchi không làm giảm chất lượng cảm quan, thậm chí tạo hương vị mới hấp dẫn. Tuy nhiên, thay thế dầu vừng có thể ảnh hưởng cấu trúc và cảm quan sản phẩm.

  2. Tại sao cần bổ sung muối CaCl₂ trong quá trình sản xuất phomat?
    CaCl₂ giúp tăng nồng độ ion Ca²⁺, thúc đẩy sự kết tụ casein, giảm thời gian đông tụ và tạo gel chắc hơn, nâng cao hiệu suất thu hồi curd.

  3. Chế độ xử lý nhiệt nào phù hợp cho sữa nguyên liệu làm phomat tươi?
    Thanh trùng nhẹ ở 60°C trong 15 phút là tối ưu, vừa kiểm soát vi sinh vật, vừa giữ nguyên đặc tính đông tụ và cấu trúc phomat.

  4. Làm thế nào để đánh giá chất lượng phomat tươi sau khi thay thế chất béo?
    Sử dụng các chỉ tiêu như thời gian đông tụ, hiệu suất thu hồi curd, phân tích cấu trúc TPA, hàm lượng cholesterol, axit béo và đánh giá cảm quan.

  5. Có thể thay thế hoàn toàn chất béo sữa bằng dầu thực vật không?
    Nghiên cứu cho thấy thay thế hoàn toàn chưa khả thi do ảnh hưởng tiêu cực đến cấu trúc và cảm quan. Thay thế một phần dưới 50% là hướng đi khả thi và an toàn.

Kết luận

  • Đã xác định được điều kiện đông tụ tối ưu cho sản xuất phomat tươi với enzyme MARZYME®: pH 5,5, nhiệt độ 40°C, nồng độ enzyme 0,05 ml/L, bổ sung CaCl₂ 0,4 g/L.
  • Chế độ thanh trùng sữa nguyên liệu 60°C trong 15 phút kiểm soát vi sinh hiệu quả, giữ nguyên đặc tính đông tụ và cấu trúc phomat.
  • Thay thế dưới 50% chất béo sữa bằng dầu sacha-inchi làm tăng hàm lượng axit béo không bão hòa, omega-3, omega-6 mà không ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng phomat.
  • Dầu vừng chưa phù hợp để thay thế chất béo sữa do ảnh hưởng đến cấu trúc và cảm quan sản phẩm.
  • Đề xuất áp dụng kết quả nghiên cứu trong sản xuất công nghiệp, đồng thời mở rộng nghiên cứu các loại dầu thực vật khác để đa dạng hóa sản phẩm phomat tươi.

Tiếp theo, cần triển khai thử nghiệm quy mô công nghiệp và đánh giá thị trường để hoàn thiện sản phẩm. Các nhà sản xuất và nghiên cứu viên được khuyến khích áp dụng và phát triển thêm các công nghệ thay thế chất béo sữa nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng thực phẩm lành mạnh.