Tổng quan nghiên cứu

Xúc xích là một trong những sản phẩm thực phẩm chế biến phổ biến trên thế giới và tại Việt Nam, với nhu cầu tiêu thụ ngày càng tăng do tính tiện lợi và giá trị dinh dưỡng cao. Theo báo cáo ngành, tiêu thụ xúc xích tại Việt Nam đạt khoảng 50.000 tấn mỗi năm, trong khi tại một số quốc gia như Trung Quốc, mức tiêu thụ bình quân lên tới 2,2 kg/người/năm. Tuy nhiên, chất lượng xúc xích còn nhiều hạn chế, đặc biệt về cấu trúc, độ kết dính và giá trị dinh dưỡng.

Whey protein, một loại protein huyết thanh từ sữa, được biết đến với khả năng cải thiện cấu trúc và giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Các loại whey protein phổ biến gồm Whey Protein Concentrate (WPC), Whey Protein Isolate (WPI) và Whey Protein Hydrolysate (WPH), mỗi loại có đặc tính và ứng dụng riêng biệt trong công nghiệp thực phẩm. Việc bổ sung whey protein vào xúc xích nhũ tương hứa hẹn nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng cường độ kết dính, cải thiện giá trị dinh dưỡng và kéo dài thời gian bảo quản.

Nghiên cứu này tập trung vào việc lựa chọn loại và lượng whey protein phù hợp để bổ sung vào xúc xích nhũ tương, đồng thời xây dựng quy trình công nghệ sản xuất xúc xích có bổ sung whey protein tại điều kiện bảo quản 4-6°C và -3 đến -5°C. Mục tiêu nhằm nâng cao chất lượng cảm quan, cấu trúc và giá trị dinh dưỡng của xúc xích, đáp ứng nhu cầu thị trường và tiêu chuẩn an toàn thực phẩm hiện hành. Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Đại học Bách Khoa Hà Nội trong năm 2018, với ý nghĩa quan trọng trong phát triển sản phẩm thực phẩm chế biến có giá trị gia tăng cao.

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 cấu trúc gel protein: Whey protein khi gia nhiệt sẽ tạo thành mạng lưới gel nhờ các liên kết hydro, liên kết disulfua và liên kết ion, góp phần tạo cấu trúc chắc chắn cho sản phẩm xúc xích nhũ tương.
  • Mô hình phân tích cấu trúc thực phẩm (Texture Profile Analysis - TPA): Đánh giá các chỉ tiêu như độ cứng, độ đàn hồi, độ kết dính và độ giòn của xúc xích để xác định ảnh hưởng của whey protein đến cấu trúc sản phẩm.
  • Khái niệm về whey protein và các loại whey protein: WPC, WPI và WPH với đặc tính hòa tan, khả năng tạo gel và giá trị dinh dưỡng khác nhau, ảnh hưởng đến chất lượng xúc xích.
  • Lý thuyết bảo quản thực phẩm: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản (4-6°C và -3 đến -5°C) đến sự phát triển vi sinh vật và biến đổi chất lượng xúc xích có bổ sung whey protein.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu thô gồm thịt lợn tươi, whey protein các loại (WPC 30%, WPC 80%), các phụ gia như muối, phosphate, bột ngọt, glucose, pepton, cao nấm men. Dữ liệu cảm quan, hóa lý, vi sinh và cấu trúc được thu thập từ các mẫu xúc xích thử nghiệm.
  • Phương pháp phân tích:
    • Đo pH theo tiêu chuẩn TCVN 4834-1990.
    • Xác định thành phần protein, lipid theo TCVN 4295-86 và TCVN 8560-90.
    • Đánh giá vi sinh vật tổng số hiếu khí bằng phương pháp pha loãng và cấy trên môi trường PCA.
    • Phân tích cấu trúc gel và độ kết dính bằng thiết bị Texture Analyser TA.XT Plus với các thông số đo lực nén, lực cắt và phân tích cấu trúc TPA.
    • Đánh giá cảm quan bằng phép thử mô tả (profil sản phẩm) với các tiêu chí màu sắc, mùi vị, độ dai, độ kết dính.
  • Thiết kế thí nghiệm: Lựa chọn các mức bổ sung whey protein 1%, 2%, 3%, 4% vào xúc xích nhũ tương. Thử nghiệm các chế độ gia nhiệt phù hợp (40-45°C, 85°C, 121°C) và bảo quản ở 4-6°C và -3 đến -5°C trong thời gian 25-50 ngày.
  • Cỡ mẫu: Mỗi nhóm thử nghiệm gồm ít nhất 3 mẫu xúc xích, được phân tích lặp lại 3 lần để đảm bảo độ tin cậy.
  • Timeline nghiên cứu: Thực hiện trong năm 2018, gồm các giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu, thí nghiệm sản xuất, phân tích kết quả và xây dựng quy trình công nghệ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Ảnh hưởng của loại và lượng whey protein đến cấu trúc xúc xích

    • Mẫu xúc xích bổ sung 2-3% WPC 80% cho độ kết dính và độ cứng cao hơn 15-20% so với mẫu đối chứng không bổ sung.
    • Lực cắt trung bình của mẫu có whey protein đạt 25-32 N, tăng khoảng 20% so với mẫu chuẩn.
    • Mẫu bổ sung WPI có độ hòa tan và tạo gel tốt hơn, giúp cải thiện độ đàn hồi lên 18% so với WPC.

  2. Ảnh hưởng của chế độ gia nhiệt đến chất lượng xúc xích

    • Gia nhiệt ở 85°C trong 30 phút giúp tạo gel protein ổn định, tăng độ kết dính lên 22% so với gia nhiệt ở 40-45°C.
    • Tiệt trùng ở 121°C đảm bảo an toàn vi sinh nhưng làm giảm nhẹ độ đàn hồi khoảng 5% do biến tính protein.

  3. Chất lượng bảo quản xúc xích có bổ sung whey protein

    • Ở nhiệt độ bảo quản 4-6°C, xúc xích giữ được độ kết dính và màu sắc ổn định trong 40 ngày, tổng số vi sinh vật hiếu khí dưới 10^4 cfu/g, giảm 30% so với mẫu không bổ sung whey.
    • Ở nhiệt độ -3 đến -5°C, thời gian bảo quản kéo dài đến 50 ngày mà không phát hiện vi sinh vật gây hại, độ pH ổn định ở mức 6.0-6.3.

  4. Đánh giá cảm quan

    • Mẫu xúc xích bổ sung whey protein được đánh giá cao hơn về màu sắc, độ dai và mùi vị, điểm trung bình cảm quan tăng 1.2 điểm trên thang 10 so với mẫu chuẩn.
    • Mẫu bổ sung 3% WPC 80% được người tiêu dùng tại phòng thí nghiệm ưa thích nhất.

Thảo luận kết quả

Việc bổ sung whey protein, đặc biệt là WPC 80% và WPI, đã cải thiện đáng kể cấu trúc gel và độ kết dính của xúc xích nhũ tương. Điều này phù hợp với lý thuyết về khả năng tạo gel của whey protein nhờ các liên kết disulfua và hydro khi gia nhiệt. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả cho thấy whey protein không chỉ nâng cao giá trị dinh dưỡng mà còn cải thiện tính cảm quan và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.

Chế độ gia nhiệt 85°C được xác định là tối ưu để tạo gel protein ổn định, cân bằng giữa an toàn vi sinh và bảo toàn cấu trúc sản phẩm. Nhiệt độ bảo quản thấp giúp hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, đồng thời duy trì pH và màu sắc xúc xích trong thời gian dài.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ lực cắt và độ đàn hồi theo tỷ lệ whey protein bổ sung, bảng so sánh pH và tổng số vi sinh vật trong quá trình bảo quản, cũng như bảng điểm cảm quan của các mẫu thử nghiệm.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Bổ sung whey protein WPC 80% với tỷ lệ 2-3% trong công thức xúc xích nhũ tương

    • Mục tiêu: Tăng độ kết dính và giá trị dinh dưỡng sản phẩm.
    • Thời gian thực hiện: Áp dụng ngay trong quy trình sản xuất hiện tại.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ phận nghiên cứu và phát triển sản phẩm tại các công ty chế biến thực phẩm.

  2. Áp dụng chế độ gia nhiệt 85°C trong 30 phút cho xúc xích có bổ sung whey protein

    • Mục tiêu: Tạo gel protein ổn định, đảm bảo an toàn vi sinh.
    • Thời gian thực hiện: Từ giai đoạn thử nghiệm đến sản xuất quy mô công nghiệp.
    • Chủ thể thực hiện: Phòng kỹ thuật và sản xuất.

  3. Bảo quản xúc xích ở nhiệt độ 4-6°C hoặc -3 đến -5°C để kéo dài thời gian sử dụng

    • Mục tiêu: Giảm thiểu vi sinh vật, duy trì chất lượng sản phẩm trong 40-50 ngày.
    • Thời gian thực hiện: Áp dụng trong hệ thống kho lạnh và phân phối.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ phận kho vận và phân phối.

  4. Đào tạo nhân viên về kỹ thuật sử dụng whey protein và kiểm soát chất lượng sản phẩm

    • Mục tiêu: Nâng cao nhận thức và kỹ năng sản xuất xúc xích chất lượng cao.
    • Thời gian thực hiện: Trong vòng 3 tháng kể từ khi triển khai công nghệ mới.
    • Chủ thể thực hiện: Ban quản lý và phòng đào tạo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà sản xuất thực phẩm chế biến

    • Lợi ích: Áp dụng công nghệ bổ sung whey protein để nâng cao chất lượng xúc xích, tăng sức cạnh tranh trên thị trường.
    • Use case: Phát triển sản phẩm xúc xích nhũ tương có giá trị dinh dưỡng cao, thời gian bảo quản dài.

  2. Chuyên gia nghiên cứu và phát triển sản phẩm

    • Lợi ích: Tham khảo phương pháp lựa chọn whey protein và quy trình gia nhiệt tối ưu.
    • Use case: Thiết kế công thức và quy trình sản xuất thực phẩm chức năng, thực phẩm bổ sung protein.

  3. Sinh viên và học viên ngành công nghệ thực phẩm

    • Lợi ích: Hiểu rõ cơ sở lý thuyết và thực nghiệm về whey protein trong chế biến thực phẩm.
    • Use case: Nghiên cứu, học tập và phát triển đề tài liên quan đến protein và thực phẩm chế biến.

  4. Cơ quan quản lý chất lượng và an toàn thực phẩm

    • Lợi ích: Đánh giá và xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật cho sản phẩm xúc xích có bổ sung whey protein.
    • Use case: Kiểm tra, giám sát chất lượng sản phẩm trên thị trường, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Whey protein có tác dụng gì khi bổ sung vào xúc xích?
    Whey protein giúp cải thiện cấu trúc gel, tăng độ kết dính và độ đàn hồi của xúc xích, đồng thời nâng cao giá trị dinh dưỡng nhờ hàm lượng amino acid thiết yếu cao. Ví dụ, bổ sung 2-3% WPC 80% làm tăng độ cứng sản phẩm lên khoảng 20%.

  2. Loại whey protein nào phù hợp nhất cho xúc xích nhũ tương?
    WPC 80% và WPI được khuyến nghị do khả năng hòa tan tốt và tạo gel ổn định khi gia nhiệt. WPH tuy có khả năng hấp thu nhanh nhưng giá thành cao và dễ biến tính hơn.

  3. Nhiệt độ gia nhiệt nào tối ưu cho xúc xích có whey protein?
    Gia nhiệt ở 85°C trong 30 phút là tối ưu, giúp tạo gel protein chắc chắn, đảm bảo an toàn vi sinh mà không làm giảm đáng kể tính chất cảm quan sản phẩm.

  4. Bảo quản xúc xích có whey protein như thế nào để giữ chất lượng?
    Bảo quản ở 4-6°C trong 40 ngày hoặc -3 đến -5°C trong 50 ngày giúp hạn chế vi sinh vật phát triển, duy trì pH và màu sắc ổn định, đảm bảo an toàn và chất lượng sản phẩm.

  5. Có ảnh hưởng gì đến cảm quan khi bổ sung whey protein?
    Bổ sung whey protein làm xúc xích có màu sắc sáng hơn, độ dai và độ kết dính tốt hơn, được người tiêu dùng đánh giá cao hơn so với sản phẩm không bổ sung.

Kết luận

  • Whey protein, đặc biệt WPC 80% và WPI, có vai trò quan trọng trong việc cải thiện cấu trúc và giá trị dinh dưỡng của xúc xích nhũ tương.
  • Chế độ gia nhiệt 85°C trong 30 phút được xác định là phù hợp để tạo gel protein ổn định và đảm bảo an toàn vi sinh.
  • Bảo quản xúc xích ở 4-6°C hoặc -3 đến -5°C giúp kéo dài thời gian sử dụng lên đến 40-50 ngày mà không ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng.
  • Quy trình công nghệ sản xuất xúc xích có bổ sung whey protein đã được xây dựng và thử nghiệm thành công tại phòng thí nghiệm.
  • Khuyến nghị áp dụng công nghệ này trong sản xuất thực phẩm chế biến để nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường.

Next steps: Triển khai thử nghiệm quy mô công nghiệp, đào tạo nhân viên và hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật sản phẩm.

Call to action: Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu nên áp dụng và phát triển công nghệ bổ sung whey protein để nâng cao giá trị sản phẩm xúc xích nhũ tương.