Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh kinh tế phát triển và mức sống ngày càng nâng cao, nhu cầu của người tiêu dùng đối với thực phẩm chế biến sẵn không chỉ dừng lại ở tính tiện lợi, tiết kiệm thời gian mà còn đòi hỏi cao về giá trị dinh dưỡng và an toàn vệ sinh thực phẩm. Tại Việt Nam, thịt lợn là mặt hàng thực phẩm chiếm tỷ trọng tiêu thụ lớn nhất, tuy nhiên mức tiêu thụ thịt bình quân đầu người vẫn còn ở mức khiêm tốn (khoảng 208 g/người/tuần vào thời điểm khảo sát) do các sản phẩm chế biến sẵn từ thịt chưa thực sự đa dạng. Trong số các món ăn truyền thống, giò chả nói chung và chả quế nói riêng giữ vị trí quan trọng trong văn hóa ẩm thực, đặc biệt là tại khu vực miền Bắc với các thương hiệu làng nghề lâu đời như chả quế Ước Lễ.

Chả quế là sản phẩm chế biến từ hệ nhũ tương thịt lợn nạc và mỡ lợn phối trộn cùng bột quế, gia vị và phụ gia, sau đó được định hình và làm chín bằng phương pháp nướng để tạo lớp vỏ vàng đặc trưng cùng mùi thơm đặc thù. Tuy nhiên, sản phẩm giò chả truyền thống thuộc nhóm thực phẩm có độ ẩm cao, giàu protein và chất béo nên rất dễ hư hỏng, biến tính cấu trúc hoặc tách pha trong quá trình gia nhiệt. Thực tế sản xuất cho thấy nhiều cơ sở chế biến còn lúng túng trong việc kiểm soát các thông số kỹ thuật, dẫn đến hiện tượng chả bị bở, chảy mỡ, bề mặt khô nứt hoặc kém dai giòn. Bên cạnh đó, tình trạng lạm dụng chất phụ gia cấm (như hàn the) nhằm tăng độ dai giòn và kéo dài thời gian bảo quản vẫn diễn biến phức tạp, đe dọa trực tiếp đến sức khỏe người tiêu dùng. Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài tập trung nghiên cứu chuẩn hóa các thông số kỹ thuật cốt lõi trong quy trình sản xuất chả quế, sử dụng hệ phụ gia phosphate an toàn với liều lượng cho phép nhằm ổn định cấu trúc và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Mục tiêu chung: Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất chả quế đảm bảo tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm, có giá trị dinh dưỡng cao và chất lượng cảm quan tốt thông qua việc tối ưu hóa các công đoạn kỹ thuật chính.

Nhiệm vụ và yêu cầu nghiên cứu cụ thể:

  1. Xác định các chỉ tiêu chất lượng cơ bản của nguyên liệu chính (thịt lợn nạc, mỡ lợn);
  2. Xác định chế độ xay nhuyễn (thời gian tạo nhũ tương) phù hợp để tạo cấu trúc và cảm quan tối ưu cho sản phẩm;
  3. Xác định nhiệt độ nướng thích hợp nhằm đảm bảo chất lượng cảm quan và màu sắc bề mặt chả quế;
  4. Xác định thời gian nướng tối ưu nhằm duy trì giá trị dinh dưỡng và trạng thái cấu trúc của sản phẩm;
  5. Đánh giá chất lượng dinh dưỡng, chỉ tiêu vi sinh vật và chất lượng cảm quan của chả quế thành phẩm theo công thức đã lựa chọn;
  6. Hạch toán sơ bộ giá thành sản phẩm cho 1 kg chả quế.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Thịt lợn nạc (phần thịt mông mua sau giết mổ 1,5–2 giờ), mỡ lợn (mỡ khổ lọc sạch da), bột quế, tinh bột năng Tài Ký, phụ gia tạo dai giòn VMC-K7 (gốc phosphate), nước mắm Phú Quốc Khải Hoàn 40 độ đạm, muối ăn, mì chính Ajinomoto, dầu màu điều, đá vảy.
  • Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm Bộ môn Thực phẩm và Dinh dưỡng, Khoa Công nghệ Thực phẩm, Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được thực hiện từ tháng 02/2021 đến tháng 09/2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

Nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết về hóa sinh học protein thịt và công nghệ chế biến hệ nhũ tương thịt (meat emulsion). Trong quy trình sản xuất giò chả, protein myofibrillar (chủ yếu là myosin và actin) trong thịt nạc đóng vai trò chất nhũ hóa, có khả năng trích ly khi có mặt của muối ăn và lực cơ học, tạo thành màng bao bọc các giọt mỡ phân tán và giữ nước tự do trong cấu trúc mạng lưới gel khi bị biến tính bởi nhiệt độ.

Để thay thế hàn the (borax), nghiên cứu sử dụng hệ phụ gia phosphate thương phẩm VMC-K7 bao gồm: Dinatri Diphosphat (INS 450(i)), Tetrakali Diphosphat (INS 450(v)), Natri Tripolyphosphat (INS 451(i)), Natri Polyphosphat (INS 452(i)). Cơ chế hoạt động của phosphate là làm giãn các sợi actomyosin, tăng điện tích âm của phân tử protein, nâng pH của khối thịt ra xa điểm đẳng điện, từ đó làm tăng khả năng liên kết nước, chống tươm mỡ và cải thiện độ dai giòn tự nhiên.

Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam được sử dụng làm căn cứ đối chiếu và kiểm nghiệm nguyên liệu cũng như thành phẩm gồm:

  • TCVN 7046:2009 (Thịt tươi - Quy định kỹ thuật);
  • TCVN 8796:2011 (Tinh bột sắn);
  • TCVN 9639:2013 (Muối tinh);
  • TCVN 1459:2008 (Mì chính - Bột ngọt);
  • TCVN 5107:2018 (Nước mắm);
  • TCVN 8135:2009 (Thịt và sản phẩm thịt - Xác định hàm lượng ẩm);
  • TCVN 5667:1992 (Phương pháp xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí);
  • TCVN 6848:2007 (Phương pháp định lượng Coliforms).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu áp dụng phương pháp thực nghiệm công nghệ bố trí theo khối ngẫu nhiên đơn yếu tố, mỗi công thức thí nghiệm được lặp lại 3 lần để lấy giá trị trung bình:

  • Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xay nhuyễn tạo nhũ tương với 3 mức: CT1 (2 phút/kg), CT2 (3 phút/kg), CT3 (4 phút/kg). Cố định tỷ lệ nạc:mỡ (7:3), nhiệt độ xay (< 12°C), thành phần gia vị và phụ gia.
  • Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nướng trong lò nướng điện với 3 mức nhiệt: CT4 (160°C), CT5 (180°C), CT6 (200°C). Cố định thời gian nướng 40 phút, độ dày lớp chả 2,0–2,5 cm trên khay nhôm.
  • Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian làm chín (nướng) tại mức nhiệt tối ưu với 3 khoảng thời gian: CT7 (35 phút), CT8 (40 phút), CT9 (45 phút).
Thịt nạc, mỡ lợn -> Làm sạch, lọc gân màng -> Cắt miếng (3x5 cm) -> Làm lạnh (-18°C trong 3-3,5h) -> Xay thô (3-5 mm, T < 12°C) -> Phối trộn gia vị, phụ gia, đá vảy & Xay nhuyễn tạo nhũ tương (0,5 mm, T < 12°C) -> Phết lên khay nhôm (dày 2-2,5 cm) -> Nướng chín -> Chả quế thành phẩm

Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

  • Xác định hàm lượng ẩm: Phương pháp sấy đến khối lượng không đổi ở 105 ± 2°C theo TCVN 8135:2009.
  • Xác định hàm lượng protein thô: Phương pháp Kjeldahl (vô cơ hóa mẫu bằng H2SO4 đặc với xúc tác HClO4 trong tủ hút, kiềm hóa bằng NaOH 30%, cất lôi cuốn NH3 vào dung dịch acid boric và chuẩn độ bằng H2SO4 0,1 N với chỉ thị Tashiro, hệ số chuyển đổi N sang protein là 6,25).
  • Xác định hàm lượng lipid tổng số: Phương pháp Soxhlet sử dụng dung môi hữu cơ n-hexan trích ly liên tục chất béo, sấy khô bã và bình hứng đến khối lượng không đổi ở 100–105°C.
  • Xác định độ cứng (cấu trúc): Đo trên máy đo cấu trúc Mark-10 M5-500 (Mỹ) sử dụng đầu đo hình trụ đường kính 10 mm, tốc độ nén 50 mm/phút, độ đâm sâu 10 mm tại nhiệt độ phòng, đơn vị đo là Newton (N).
  • Xác định độ pH: Sử dụng máy đo điện cực chọn lọc ion LAQUAwin trực tiếp trên dịch nghiền mẫu thịt.
  • Đánh giá cảm quan: Phương pháp cho điểm thị hiếu theo thang điểm 5 cho 4 chỉ tiêu (Màu sắc, Mùi, Vị, Trạng thái cấu trúc) với hội đồng gồm 10–15 thành viên đã qua đào tạo sơ bộ.
  • Chỉ tiêu vi sinh vật: Định lượng tổng số vi khuẩn hiếu khí trên môi trường thạch đĩa PCA (ủ 30°C trong 72 giờ); định lượng Coliforms trên môi trường thạch VRBL (ủ 37°C trong 24–48 giờ).
  • Xử lý số liệu: Tính toán giá trị trung bình, độ lệch chuẩn, phân tích phương sai một nhân tố (One-way ANOVA) và so sánh sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức α = 0,05 bằng phần mềm Minitab và Microsoft Excel.

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Mở đầu

Phần mở đầu nêu rõ tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh nhu cầu tiêu dùng thực phẩm tiện lợi gia tăng nhưng thị trường giò chả đang đối mặt với các nguy cơ mất an toàn thực phẩm do phụ gia cấm và thiếu quy chuẩn kỹ thuật. Tác giả xác định mục tiêu chung và 6 nhiệm vụ cụ thể cần giải quyết nhằm tối ưu hóa quy trình chế biến chả quế quy mô phòng thí nghiệm, kiểm soát chất lượng từ khâu nguyên liệu đến thành phẩm.

Phần II: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

Chương tổng quan tập hợp các tài liệu khoa học về lịch sử sản phẩm chả quế, giá trị dinh dưỡng, thị trường tiêu thụ thịt lợn tại Việt Nam, đặc tính chức năng của các nhóm nguyên liệu:

  • Thành phần dinh dưỡng: Nêu dẫn liệu của Viện Dinh dưỡng Quốc gia trong 100 g chả quế (42,2%–42,5% nước; 39% chất béo; 16,2% protein; cung cấp khoảng 416 kcal).
  • Nguyên liệu chính và phụ: Phân tích chi tiết vai trò công nghệ của protein cơ thịt (tạo gel, liên kết nước, nhũ hóa mỡ), mỡ lợn (tạo độ béo, độ bóng, giữ hương), tinh bột năng (tăng độ đặc, hỗ trợ kết dính), phụ gia VMC-K7 (phosphate đa chức năng tăng khả năng giữ nước, thay thế hàn the), gia vị (muối, mì chính, nước mắm, bột tiêu, bột quế) và màu dầu điều.
  • Quy trình công nghệ tổng quát: Mô tả các biến đổi vật lý, hóa lý, hóa sinh diễn ra trong từng công đoạn từ tiếp nhận nguyên liệu, làm lạnh, xay thô, xay nhuyễn tạo nhũ tương, phết khay định hình đến quá trình làm chín bằng bức xạ nhiệt trong lò nướng.

Phần III: Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết danh mục thiết bị (máy đo cấu trúc Mark-10, máy Soxhlet, tủ sấy Memmert, máy đo pH LAQUAwin...), hóa chất phân tích (H2SO4, NaOH, HClO4, n-hexan, môi trường PCA, VRBL) và thông số bố trí 3 nội dung thí nghiệm chính. Đồng thời, mô tả nguyên tắc, các bước thực hiện và công thức tính toán cho toàn bộ các phương pháp phân tích hóa lý, cấu trúc cơ học, cảm quan và vi sinh vật học theo các TCVN hiện hành.

Phần IV: Kết quả và thảo luận

Chương này công bố và biện luận các số liệu thực nghiệm thu được:

Chỉ tiêu phân tích Thịt lợn nạc Mỡ lợn Tiêu chuẩn TCVN 7046:2009
Hàm ẩm (%) 72,79 47,62 -
Protein thô (%) 18,xx 14,xx -
pH 5,8 - 5,5 – 6,2 (Thịt tươi)
Tổng số VSV hiếu khí (CFU/g) 3,6 × 10⁴ - < 10⁵
Coliforms (CFU/g) 32 29 ≤ 10²
Cảm quan Đỏ hồng, đàn hồi tốt Trắng đặc trưng Đạt yêu cầu
  • Khảo sát nguyên liệu: Thịt nạc có hàm ẩm 72,79%, pH = 5,8; chỉ tiêu vi sinh vật của thịt và mỡ đều nằm trong ngưỡng an toàn cho phép theo TCVN 7046:2009, thích hợp cho tạo nhũ tương.
  • Thời gian tạo nhũ tương (xay nhuyễn): Công thức CT2 (3 phút/kg) cho cấu trúc tối ưu (lực cắt đạt 4,208 N, điểm cảm quan cấu trúc đạt 4,30 điểm, màu sắc đạt 4,xx điểm), có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) so với CT1 (2 phút/kg - nhũ chưa mịn, độ liên kết kém, lực cắt thấp) và CT3 (4 phút/kg - ma sát sinh nhiệt làm biến tính sớm protein, khối paste giảm khả năng giữ nước, chả bị khô cứng).
  • Nhiệt độ nướng chả quế: Công thức CT5 (180°C) cho chất lượng cảm quan cao nhất (điểm màu sắc đạt 3,53 điểm; trạng thái đạt 3,60 điểm). Ở 160°C (CT4), nhiệt độ chưa đủ để tạo phản ứng caramel hóa/Maillard làm màu nhạt và chả dễ thoát dịch, bở mặt; ở 200°C (CT6), bề mặt chả bị cháy sém, khô cứng, bên trong mất cân bằng ẩm.
  • Thời gian nướng chả quế: Khi nướng ở 180°C, hàm ẩm của sản phẩm giảm dần từ CT7 (35 phút: 47,14%) đến CT9 (45 phút). Thời gian 40 phút (CT8) được xác định là tối ưu nhằm đảm bảo độ ẩm vừa phải, duy trì giá trị protein, tiêu diệt vi sinh vật gây hại và cho cấu trúc cảm quan dai giòn tốt nhất.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  1. Thiết lập bộ thông số công nghệ tối ưu cho quy trình sản xuất chả quế:

    • Tỷ lệ phối liệu chính: Thịt nạc : Mỡ lợn = 7 : 3;
    • Điều kiện làm lạnh sâu khối thịt: -18°C trong thời gian 3–3,5 giờ;
    • Chế độ xay thô: Thời gian 2 phút/kg, kích thước hạt đạt 3–5 mm, nhiệt độ khối thịt duy trì < 12°C;
    • Chế độ tạo nhũ tương (xay nhuyễn): Bổ sung đá vảy, phụ gia VMC-K7, tinh bột năng (0,15%), dầu điều (1,xx%), thời gian xay nhuyễn tối ưu là 3 phút/kg, kích thước hạt đạt 0,5 mm, nhiệt độ nhũ kết thúc ở mức 12–14°C;
    • Thông số định hình: Phết nhũ thịt lên khay nhôm phẳng với độ dày đồng đều 2,0–2,5 cm;
    • Chế độ làm chín bằng nhiệt: Gia nhiệt sơ bộ lò nướng 15–20 phút; chế độ nướng tối ưu là 180°C trong thời gian 40 phút.
  2. Chất lượng sản phẩm chả quế:

    • Sản phẩm đạt độ dai giòn, bề mặt vàng bóng đồng đều, mùi thơm đặc trưng của quế và nước mắm, không bị rỗ xốp hay khô cứng;
    • Các chỉ tiêu vi sinh vật (tổng số vi sinh vật hiếu khí, Coliforms) đều nằm trong giới hạn an toàn vệ sinh thực phẩm theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với sản phẩm thịt chế biến gia nhiệt.
  3. Hạch toán sơ bộ: Đề tài đã xây dựng bảng tính định mức tiêu hao nguyên phụ liệu và tính toán giá thành sản xuất sơ bộ cho 1 kg chả quế thành phẩm.

Đóng góp thực tiễn và khoa học

  • Cung cấp dẫn liệu khoa học định lượng (độ cứng bằng máy đo cơ học, chỉ số hóa lý, vi sinh) chứng minh tính khả thi của việc sử dụng hệ phụ gia phosphate thương phẩm VMC-K7 thay thế hoàn toàn hàn the trong sản xuất chả quế truyền thống.
  • Chuẩn hóa quy trình kỹ thuật với các thông số nhiệt độ - thời gian rõ ràng, giúp khắc phục nhược điểm phụ thuộc hoàn toàn vào kinh nghiệm cảm quan chủ quan của thợ làm giò chả thủ công.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Các thí nghiệm mới chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm (mẻ mẫu 1 kg), sử dụng lò nướng điện tĩnh dạng khay phẳng mà chưa thực hiện trên hệ thống ống quay truyền thống hoặc lò nướng công nghiệp liên tục. Đồng thời, nghiên cứu chưa theo dõi biến đổi chất lượng sản phẩm trong quá trình bảo quản động (theo thời gian thực và các điều kiện nhiệt độ bao gói khác nhau).
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Khảo sát sự thay đổi chất lượng cảm quan, hóa lý, ôi hóa lipid và vi sinh vật của chả quế trong quá trình bảo quản (nghiên cứu hạn sử dụng - shelf-life) ở điều kiện bảo quản mát (0–4°C) và đông lạnh;
    • Thử nghiệm các giải pháp bao bì tiên tiến như đóng gói hút chân không, bao gói khí điều biến (MAP) kết hợp màng kháng khuẩn tự nhiên;
    • Mở rộng nâng quy mô sản xuất thử nghiệm ở mức bán công nghiệp (pilot plant).

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo: Sinh viên, học viên cao học, giảng viên chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm, Kỹ thuật Chế biến Món ăn, Đảm bảo Chất lượng & An toàn Thực phẩm; các kỹ thuật viên R&D tại các cơ sở, doanh nghiệp chế biến thịt gia súc - gia cầm.
  • Giá trị khai thác:
    • Tài liệu cung cấp cơ sở phương pháp luận hoàn chỉnh về quy trình bố trí thí nghiệm tối ưu hóa chế độ xay nhuyễn và chế độ nhiệt cho hệ nhũ tương thịt.
    • Cung cấp quy trình phân tích cụ thể các chỉ tiêu hóa sinh (Kjeldahl, Soxhlet, đo độ ẩm TCVN) và phương pháp vận hành máy đo cấu trúc Mark-10 M5-500 để đánh giá độ cứng thực phẩm dạng gel nhũ tương.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao việc kiểm soát nhiệt độ khối nguyên liệu dưới 12°C trong quá trình xay lại mang tính chất quyết định?

Trong quá trình xay thô và xay nhuyễn, ma sát cơ học giữa dao cắt, cối xay và khối thịt sinh ra nhiệt lượng lớn. Nếu nhiệt độ khối thịt vượt quá 12°C, protein myofibrillar sẽ bị biến tính nhiệt sớm trước khi kịp tạo màng bao quanh các hạt mỡ và liên kết các phân tử nước, dẫn đến hiện tượng phá vỡ hệ nhũ tương, làm chả bị tách mỡ, chảy dịch, bở xốp và mất tính dai giòn sau khi nướng. Do đó, việc làm lạnh thịt trước khi xay và bổ sung đá vảy trong khi tạo nhũ là bắt buộc để duy trì nhiệt độ hỗn hợp dưới 12°C.

2. Phụ gia VMC-K7 đóng vai trò gì trong công thức chế biến chả quế?

VMC-K7 là hệ phụ gia phosphate tổng hợp (INS 450(i), INS 450(v), INS 451(i), INS 452(i)) được Bộ Y tế cấp phép. Phụ gia này có chức năng làm giãn bó sợi cơ, tăng khả năng giữ nước của protein thịt, ổn định hệ nhũ tương, chống tươm mỡ ra bề mặt và tạo độ giòn dai tự nhiên cho khối chả nhằm thay thế hoàn toàn hàn the độc hại, đồng thời hỗ trợ tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm từ 5–8%.

3. Thông số kỹ thuật nào được xác định là tối ưu nhất cho công đoạn xay nhuyễn và nướng chả quế?

  • Thời gian xay nhuyễn tạo nhũ tương: 3 phút cho 1 kg nguyên liệu (kích thước hạt đạt khoảng 0,5 mm, hệ nhũ đồng nhất, bề mặt bóng dẻo, lực cắt đạt 4,208 N).
  • Nhiệt độ nướng: 180°C trong thời gian 40 phút (với độ dày lớp thịt 2,0–2,5 cm), giúp chả chín đều, bề mặt có màu vàng đặc trưng, vỏ không bị cháy khét và độ ẩm sản phẩm duy trì ổn định.

4. Thiết bị và phương pháp nào được sử dụng để định lượng độ cứng cấu trúc của chả quế?

Nghiên cứu sử dụng máy đo cấu trúc Mark-10 M5-500 (xuất xứ Mỹ) trang bị đầu đo hình trụ đường kính 10 mm. Phép đo được thực hiện ở nhiệt độ phòng với tốc độ đầu đo đi xuống là 50 mm/phút, độ đâm sâu cố định 10 mm, lực nén hiển thị bằng đơn vị Newton (N). Mỗi mẫu thử được đo lặp lại 3 lần tại 3 vị trí khác nhau để đảm bảo độ chính xác.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Mai Thị Hiếu đã nghiên cứu thực nghiệm thành công việc chuẩn hóa các thông số kỹ thuật then chốt trong quy trình chế biến chả quế an toàn sử dụng phụ gia phosphate VMC-K7. Công trình đã xác định được chế độ tạo nhũ tương tối ưu (xay nhuyễn 3 phút/kg ở nhiệt độ < 12°C) và chế độ làm chín phù hợp (nướng ở 180°C trong 40 phút với độ dày 2,0–2,5 cm), tạo ra sản phẩm chả quế có chất lượng cảm quan cao, cấu trúc dai giòn đặc trưng và đảm bảo an toàn vi sinh vật theo TCVN. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu công nghệ có giá trị ứng dụng thiết thực cho việc nâng cao chất lượng sản phẩm giò chả truyền thống tại các cơ sở chế biến thực phẩm.