Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Phô mai tươi là nhóm sản phẩm sữa đông tụ chưa qua giai đoạn ủ chín, đặc trưng bởi hàm lượng ẩm cao (dao động từ 14% đến 55%, ở một số loại như Quark có thể lên đến 82%), kết cấu mềm mịn, vị thanh nhẹ và có thể sử dụng ngay sau khi chế biến để ăn trực tiếp, phết bánh hoặc làm nhân thực phẩm. Mặc dù nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm chế biến từ sữa và phô mai tại thị trường Việt Nam ngày càng gia tăng, nguồn cung sữa tươi nguyên liệu trong nước vẫn chưa đáp ứng đủ cho ngành công nghiệp chế biến (theo Quyết định số 3399/QĐ-BCT của Bộ Công Thương phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp chế biến sữa Việt Nam, mục tiêu sữa tươi nội địa chỉ đáp ứng 35% nhu cầu năm 2015, 38% năm 2020 và 40% năm 2030). Do đó, việc nghiên cứu tận dụng nguồn sữa bột nguyên kem hoàn nguyên để sản xuất phô mai tươi là một giải pháp kỹ thuật cần thiết nhằm chủ động nguyên liệu, tiết kiệm chi phí bảo quản và vận chuyển.
Bên cạnh đó, các phương pháp sản xuất phô mai truyền thống chủ yếu dựa vào lên men vi sinh vật lactic hoặc enzyme rennet thường đòi hỏi thời gian dài và chi phí cao. Việc sử dụng axit citric làm tác nhân axit hóa trực tiếp giúp đẩy nhanh quá trình hạ pH về điểm đẳng điện của casein, đơn giản hóa quy trình, giảm thời gian sản xuất và nâng cao hiệu suất thu hồi chất khô cùng chất béo. Đồng thời, việc ứng dụng enzyme microbial transglutaminase (MTGase) – một enzyme xúc tác tạo liên kết ngang giữa các phân tử protein – đã được chứng minh trên thế giới giúp gia cố mạng gel protein, tăng khả năng giữ nước và hạn chế hiện tượng tách whey, nhưng kỹ thuật này còn ít được nghiên cứu ứng dụng thực tế tại Việt Nam.
Khóa luận tốt nghiệp được thực hiện nhằm giải quyết 5 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:
- Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu (sữa bột nguyên kem, enzyme transglutaminase, axit citric).
- Khảo sát sự ảnh hưởng của axit citric (nhiệt độ xử lý và nồng độ axit citric) đến quá trình đông tụ casein sữa.
- Khảo sát sự ảnh hưởng của enzyme transglutaminase (nồng độ enzyme, nhiệt độ và thời gian xử lý enzyme) đến chất lượng phô mai tươi.
- Đánh giá chất lượng sản phẩm phô mai tươi thành phẩm (thành phần hóa lý, vi cấu trúc, chỉ tiêu vi sinh theo quy chuẩn hiện hành).
- Đánh giá sự thay đổi các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm phô mai tươi trong quá trình bảo quản 28 ngày ở điều kiện lạnh ($4 \pm 2^\circ\text{C}$).
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Sữa bột nguyên kem của hãng Fonterra Ltd (New Zealand), chế phẩm enzyme microbial transglutaminase (Saprona TG1E, Đức) và axit citric thương phẩm dạng bột.
- Phạm vi không gian: Các phòng thí nghiệm và xưởng thực hành thuộc Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.
- Phạm vi thời gian: Khóa luận được giao ngày 13/01/2020 và hoàn thành nghiệm thu ngày 04/09/2020.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung lý thuyết và cơ chế khoa học
- Cơ chế đông tụ casein bằng axit citric: Protein trong sữa gồm khoảng 80% casein (tồn tại ở dạng micelle đường kính 150–200 nm, cấu tạo từ các tiểu micelle liên kết bởi canxi photphat $\text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2$) và 20% whey protein. Khi bổ sung axit citric vào dịch sữa hoàn nguyên, các ion $\text{H}^+$ giải phóng làm giảm điện tích âm bề mặt micelle. Khi pH đạt tới điểm đẳng điện của casein ($\text{pH} \approx 4,6$), canxi photphat keo phân ly hòa tan giải phóng ion $\text{Ca}^{2+}$, micelle bị triệt tiêu lực đẩy tĩnh điện và kết tụ lại tạo thành khối đông gel vững chắc.
- Cơ chế xúc tác của Microbial Transglutaminase (EC 2.3.2.13): MTGase từ chủng vi sinh vật (Streptoverticillium mobaraense hoặc Streptomyces sp.) hoạt động độc lập với ion $\text{Ca}^{2+}$, xúc tác phản ứng chuyển nhóm acyl giữa nhóm $\gamma$-carboxyamide của gốc glutamine (chất cho acyl) và nhóm $\varepsilon$-amino của gốc lysine (chất nhận acyl) trên chuỗi polypeptide. Phản ứng này hình thành liên kết cộng hóa trị liên phân tử hoặc nội phân tử isopeptide $\varepsilon$-($\gamma$-glutamyl)lysine, tạo mạng lưới không gian ba chiều giúp bẫy giữ nước và whey protein ($\beta$-lactoglobulin), cải thiện độ dẻo dai và hạn chế co rút gel.
Vật liệu, hóa chất và thiết bị
- Nguyên liệu và hóa chất: Sữa bột nguyên kem Fonterra (độ ẩm 2,79%, lipid 28,28%, protein 23,78%, lactose 39%, khoáng 5,8%); Enzyme transglutaminase Saprona TG1E (hoạt độ $106\text{ U/g}$, độ ẩm 5,7%, tổng vi khuẩn hiếu khí $< 600\text{ CFU/g}$, E. coli âm tính); Axit citric tinh khiết; Hóa chất phân tích gồm $\text{NaOH}$, $\text{HCl } 0,1\text{N}$, $\text{H}_2\text{SO}_4\text{ } 0,1\text{N}$, $\text{ZnO}$, $\text{NH}_3$, Diethyl ether, Petroleum ether ($60\text{--}90^\circ\text{C}$), Phenolphtalein, Acetone.
- Hệ thống thiết bị: Máy phân tích kết cấu Brookfield CT3 (Mỹ), máy đo màu Chroma Meter CR-400 (Konica Minolta), pH kế Mettler Toledo (Canada), cân phân tích Sartorius BL210S (độ chính xác 4 số lẻ), thiết bị đồng hóa áp lực cao APP (Hungary), bể điều nhiệt Memmert (Đức), tủ sấy Memmert, máy hút chân không và kính hiển vi điện tử quét (SEM).
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Nghiên cứu bố trí thí nghiệm đơn yếu tố tuần tự, mỗi mẻ thí nghiệm sử dụng 300 ml dịch sữa hoàn nguyên $15%$ chất khô:
- Thí nghiệm 1 (Nhiệt độ đông tụ axit): Khảo sát 3 mức nhiệt độ ($37^\circ\text{C}$, $50^\circ\text{C}$, $85^\circ\text{C}$) ở nồng độ axit citric cố định 1,5%.
- Thí nghiệm 2 (Nồng độ axit citric): Khảo sát 4 mức nồng độ (1,0%; 1,5%; 2,0%; 3,0%) tại nhiệt độ đông tụ tối ưu từ Thí nghiệm 1.
- Thí nghiệm 3 (Nồng độ enzyme MTGase): Khảo sát các mức nồng độ bổ sung (0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 6,0 IU/g protein).
- Thí nghiệm 4 (Nhiệt độ ủ enzyme): Khảo sát 4 mức nhiệt độ ($30^\circ\text{C}$, $37^\circ\text{C}$, $45^\circ\text{C}$, $50^\circ\text{C}$) với nồng độ enzyme tối ưu từ Thí nghiệm 3.
- Thí nghiệm 5 (Thời gian xử lý enzyme): Khảo sát 5 mức thời gian (60, 90, 120, 150, 180 phút).
- Phương pháp phân tích chỉ tiêu:
- Hiệu suất thu hồi phô mai ($H% = \frac{m_{\text{phô mai}}}{m_{\text{sữa}}} \times 100$), hàm lượng chất khô trong whey ($%TS_{\text{whey}}$) và trong phô mai ($%TS_{\text{cheese}}$) bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi;
- Hiệu suất thu hồi chất khô phô mai ($%CSY = \frac{%TS_{\text{cheese}} \times m_{\text{phô mai}}}{%TS_{\text{sữa}} \times m_{\text{sữa}}} \times 100$);
- Phân tích cấu trúc TPA (Texture Profile Analysis) trên máy Brookfield CT3;
- Phân tích hàm lượng protein (phương pháp Kjeldahl), lipid (phương pháp Gerber/Rose-Gottlieb), độ chua chuẩn độ, độ tách whey;
- Đo màu theo hệ CIE-Lab ($L^, a^, b^*$);
- Quan sát vi cấu trúc mạng gel bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM);
- Kiểm tra vi sinh theo QCVN 5-3:2010/BYT (Listeria monocytogenes, Staphylococci dương tính với coagulase).
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan tài liệu
Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về phân loại phô mai theo độ ẩm (mềm, bán cứng, cứng), hàm lượng chất béo (gầy, thấp, trung bình, cao, rất cao) và cơ chế đông tụ (axit, nhiệt, rennet, kết hợp axit - nhiệt). Tác giả phân tích chi tiết cấu trúc micelle casein, sự phân bố các phân đoạn ($\alpha_{s1}, \alpha_{s2}, \beta, \kappa$-casein) và whey protein ($\beta$-lactoglobulin, $\alpha$-lactalbumin), cơ chế hạ pH làm mất điện tích bề mặt của micelle tại điểm đẳng điện 4,6.
Đồng thời, chương này tổng quan về bản chất sinh học, cấu trúc phân tử và cơ chế tác dụng của MTGase từ Streptomyces/Streptoverticillium, hoạt động tối ưu trong khoảng nhiệt độ $40\text{--}45^\circ\text{C}$, pH $5\text{--}8$ và bị bất hoạt hoàn toàn ở $70\text{--}85^\circ\text{C}$. Tác giả tổng hợp các công trình quốc tế liên quan (Bankar và cs., 2016; Khan và cs., 2014; Dwivedi và cs., 2010; El-Kholy và cs., 2005; Aprodu và cs., 2011; Domagała và cs., 2013) làm cơ sở chứng minh tính khả thi của việc ứng dụng axit citric và MTGase trong chế biến phô mai tươi từ sữa hoàn nguyên.
Chương 2: Vật liệu và phương pháp
Chương 2 mô tả chi tiết nguồn gốc nguyên liệu, đặc tính kỹ thuật của hóa chất, danh mục thiết bị và xây dựng hoàn chỉnh quy trình công nghệ sản xuất phô mai tươi theo chuỗi thao tác:
- Hoàn nguyên: Sữa bột nguyên kem được phối trộn với nước ấm ở $50^\circ\text{C}$ trong 30 phút để đạt nồng độ chất khô 15%.
- Xử lý nhiệt sơ bộ: Gia nhiệt dịch sữa ở $65^\circ\text{C}$ trong 15 phút nhằm giảm bớt vi sinh vật ban đầu.
- Xử lý enzyme MTGase: Bổ sung enzyme theo nồng độ khảo sát, ủ trong bể điều nhiệt ở dải nhiệt độ và thời gian xác định.
- Thanh trùng và bất hoạt enzyme: Nâng nhiệt độ hỗn hợp lên $85^\circ\text{C}$ trong 20 phút để tiêu diệt vi sinh vật gây hại và vô hoạt hoàn toàn enzyme.
- Làm nguội và đông tụ: Hạ nhiệt độ dịch sữa về mức đông tụ khảo sát ($37^\circ\text{C}$, $50^\circ\text{C}$, $85^\circ\text{C}$), bổ sung dung dịch axit citric (1,0% đến 3,0%) đến khi đạt $\text{pH} = 4,6\text{--}4,7$ và xuất hiện dịch whey màu xanh nhạt trong suốt.
- Ép tách whey và định hình: Đưa khối sữa đông vào khuôn hình trụ có lỗ đục thành bên $\varnothing = 2,0\text{ mm}$, lót vải lọc, nén bằng piston kết hợp quả tạ tải trọng 1 kg cho đến khi khối phô mai đạt chiều cao tiêu chuẩn 2,0 cm (đường kính 5,0 cm).
- Bảo quản: Đóng hộp kín và lưu trữ ở $4 \pm 2^\circ\text{C}$.
Chương này cũng thiết lập toàn bộ quy trình phân tích các chỉ tiêu hóa lý, phương pháp xác định kết cấu TPA, đo màu hệ không gian màu CIE-Lab, chuẩn bị mẫu chụp SEM và quy trình kiểm nghiệm vi sinh vật.
Chương 3: Kết quả và biện luận
Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm và thảo luận khoa học qua từng bước tối ưu hóa:
Bảng 1: Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ axit citric đến hiệu suất và chất khô phô mai (Thí nghiệm 1 & 2)
| Thông số khảo sát |
Mức khảo sát |
Hiệu suất thu hồi $H$ (%) |
$%TS_{\text{whey}}$ (%) |
$%TS_{\text{cheese}}$ (%) |
CSY (%) |
| Nhiệt độ đông tụ |
$37^\circ\text{C}$ |
Thấp hơn |
Cao |
Thấp |
Thấp |
| (với Axit citric 1,5%) |
$50^\circ\text{C}$ |
Tối ưu |
Thấp |
Cao |
Cao |
|
$85^\circ\text{C}$ |
Cục đông cứng ráp |
Tăng tổn thất |
Khó tạo hình |
Giảm |
| Nồng độ Axit citric |
1,0% |
11,45 |
7,12 |
38,20 |
33,15 |
| (tại $50^\circ\text{C}$) |
1,5% |
12,10 |
6,85 |
39,50 |
35,62 |
|
2,0% |
12,81 |
6,20 |
41,17 |
38,73 |
|
3,0% |
12,30 |
6,65 |
40,05 |
36,40 |
- Ảnh hưởng của MTGase (Thí nghiệm 3, 4, 5):
- Khi tăng nồng độ MTGase từ 0 đến 2,0 IU/g protein, hiệu suất thu hồi phô mai và CSY tăng liên tục. Tại mức 2,0 IU/g protein, hiệu suất thu hồi đạt 15,03%, hàm lượng chất khô phô mai đạt 46,03% (vượt trội so với mẫu đối chứng không xử lý enzyme có $H = 12,81%$). Tăng tiếp nồng độ enzyme lên 3,0–6,0 IU/g protein không làm tăng thêm hiệu suất mà làm cấu trúc phô mai trở nên quá cứng, giảm độ mịn.
- Nhiệt độ xử lý dịch sữa với enzyme thích hợp nhất là $37^\circ\text{C}$. Ở nhiệt độ thấp hơn ($30^\circ\text{C}$), hoạt độ enzyme chưa đạt tối đa; ở nhiệt độ cao hơn ($45\text{--}50^\circ\text{C}$), enzyme nhanh chóng bị suy giảm hoạt tính do biến tính nhiệt.
- Thời gian xử lý thích hợp là 2 giờ (120 phút). Thời gian ngắn hơn (60–90 phút) chưa đủ để tạo liên kết ngang hoàn chỉnh giữa lysine và glutamine; kéo dài đến 150–180 phút không làm thay đổi đáng kể chỉ tiêu chất khô nhưng làm tăng thời gian sản xuất.
- Vi cấu trúc SEM: Ảnh chụp hiển vi điện tử quét cho thấy mẫu phô mai được xử lý MTGase (M1) có mạng lưới protein liên kết dày đặc, đồng nhất, các lỗ xốp có kích thước nhỏ và phân bố đều, tạo khả năng giữ nước cao. Ngược lại, mẫu đối chứng không xử lý enzyme (M2) có mạng lưới liên kết lỏng lẻo, nhiều khoảng rỗng lớn không đồng đều, dẫn đến hiện tượng dịch lỏng tự do dễ dàng thoát ra ngoài.
- Biến đổi chất lượng trong 28 ngày bảo quản ($4 \pm 2^\circ\text{C}$):
- Điểm cảm quan: Mẫu M1 duy trì điểm số cao và ổn định về cấu trúc mịn màng, ngoại quan bóng đẹp và hương vị thơm ngậy suốt 28 ngày; trong khi mẫu M2 suy giảm điểm cảm quan nhanh chóng từ sau ngày thứ 14 do hiện tượng tách nước và mềm nhũn bề mặt.
- Độ chua: Mẫu M1 có tốc độ tăng độ chua chậm và ổn định hơn so với mẫu M2.
- Độ tách whey: Mẫu M1 có tỷ lệ tách whey thấp hơn rõ rệt so với mẫu M2 trong tất cả các mốc kiểm tra (ngày 1, 7, 14, 21, 28).
- Màu sắc (CIE-Lab): Giá trị độ vàng $b^*$ của hai mẫu không có sự sai khác mang tính tiêu cực, chứng minh MTGase không làm biến đổi màu tự nhiên của phô mai.
- Chỉ tiêu an toàn: Sản phẩm đạt đầy đủ các yêu cầu về giới hạn vi sinh vật gây hại (Listeria monocytogenes, coagulase-positive Staphylococci) theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 5-3:2010/BYT đối với sản phẩm phô mai.
Chương 4: Kết luận
Chương này tổng kết toàn diện các thông số kỹ thuật tối ưu đã xác lập cho quy trình sản xuất phô mai tươi từ sữa bột hoàn nguyên và khẳng định tính ứng dụng của việc kết hợp đông tụ bằng axit citric với xử lý biến tính protein bằng enzyme MTGase.
Kết quả và đóng góp
Kết quả chính và thông số công nghệ tối ưu
Khóa luận đã xác định được bộ thông số công nghệ tối ưu để sản xuất phô mai tươi đông tụ bằng axit citric kết hợp xử lý enzyme MTGase từ sữa bột nguyên kem hoàn nguyên (nồng độ chất khô ban đầu 15%):
Bảng 2: Tổng hợp chế độ công nghệ tối ưu và chỉ tiêu chất lượng sản phẩm phô mai tươi
| Công đoạn / Chỉ tiêu |
Thông số kỹ thuật tối ưu |
Kết quả đạt được |
| Xử lý enzyme MTGase |
Nồng độ: 2,0 IU/g protein
Nhiệt độ: $37^\circ\text{C}$
Thời gian: 120 phút (2 giờ) |
Gia tăng liên kết ngang isopeptide giữa lysine và glutamine của casein |
| Thanh trùng / Bất hoạt enzyme |
Nhiệt độ: $85^\circ\text{C}$
Thời gian: 20 phút |
Vô hoạt hoàn toàn MTGase và ức chế vi sinh vật |
| Đông tụ bằng axit citric |
Nhiệt độ dịch sữa: $50^\circ\text{C}$
Nồng độ axit: 2,0%
Điểm dừng $\text{pH} = 4,6\text{--}4,7$ |
Khối đông tụ casein tạo gel triệt để, tách whey xanh trong |
| Hiệu suất thu hồi phô mai ($H$) |
Đạt 15,03% |
Tăng 2,22% so với mẫu không dùng enzyme ($12,81%$) |
| Hàm lượng chất khô phô mai ($%TS_{\text{cheese}}$) |
Đạt 46,03% |
Cao hơn rõ rệt so với mẫu đối chứng ($41,17%$) |
| Hiệu suất thu hồi chất khô (CSY) |
Đạt mức tối ưu |
Giảm thiểu tối đa thất thoát chất khô vào dịch whey ($%TS_{\text{whey}}$ thấp) |
| Độ bền bảo quản ($4 \pm 2^\circ\text{C}$) |
Duy trì ổn định trong 28 ngày |
Cải thiện độ giữ nước, hạn chế tách whey, đạt QCVN 5-3:2010/BYT |
Giải pháp và khuyến nghị công nghệ của tác giả
- Ứng dụng quy trình hoàn nguyên sữa bột ở $50^\circ\text{C}$ trong 30 phút và xử lý nhiệt sơ bộ $65^\circ\text{C}$ trong 15 phút nhằm tạo trạng thái phân tán đồng thể cho dung dịch sữa trước khi bổ sung enzyme.
- Sử dụng nồng độ axit citric 2,0% thay vì các nồng độ quá cao (trên 3,0% làm khối đông bị chua gắt và kết cấu cứng giòn) hoặc quá thấp (dưới 1,5% làm tăng thể tích dung dịch bổ sung và loãng dịch sữa).
- Kiểm soát nghiêm ngặt bước thanh trùng ở $85^\circ\text{C}$ trong 20 phút để đảm bảo vô hoạt enzyme triệt để trước khi chuyển sang giai đoạn hạ nhiệt đông tụ.
Đóng góp khoa học và thực tiễn
- Khóa luận đã chứng minh tính khả thi của việc thay thế hoàn toàn nguồn sữa tươi bằng sữa bột nguyên kem hoàn nguyên để chế biến phô mai tươi, mở ra hướng đi giải quyết bài toán thiếu hụt nguồn sữa tươi nội địa tại Việt Nam.
- Cung cấp bằng chứng thực nghiệm rõ ràng về cơ chế cải thiện vi cấu trúc mạng gel protein của enzyme microbial transglutaminase (thông qua ảnh chụp SEM), giúp giải thích cơ chế hạn chế tách whey và ổn định chất lượng cảm quan của phô mai tươi trong suốt 28 ngày bảo quản lạnh.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Toàn bộ các thí nghiệm được tiến hành ở quy mô phòng thí nghiệm với thể tích dịch sữa 300 ml mỗi mẻ; công đoạn tách whey và ép định hình thực hiện bán thủ công bằng khuôn đục lỗ với tải trọng tĩnh (quả tạ 1 kg), chưa được cơ giới hóa hoặc tối ưu hóa tự động theo quy mô công nghiệp.
- Hướng mở nghiên cứu:
- Thử nghiệm mở rộng quy mô sản xuất (pilot/pilot plant) và ứng dụng các thiết bị tách whey ly tâm hoặc lọc màng công nghiệp.
- Nghiên cứu phối chế thêm các chất tạo hương, thảo mộc, gia vị hoặc bổ sung lợi khuẩn (probiotics) nhằm đa dạng hóa chủng loại sản phẩm phô mai tươi.
- Khảo sát ảnh hưởng của các loại bao bì cải tiến (bao gói chân không, bao gói khí quyển điều chỉnh MAP) nhằm kéo dài thời hạn bảo quản sản phẩm ở điều kiện nhiệt độ thường hoặc bảo quản mát dài ngày.
Giá trị tham khảo
Tài liệu khóa luận tốt nghiệp này có giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao đối với:
- Sinh viên, học viên và giảng viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sau thu hoạch, Kỹ thuật Hóa học: Dùng làm tài liệu tham khảo chi tiết về cơ chế đông tụ protein sữa, động học phản ứng enzyme transglutaminase và kỹ thuật phân tích hóa lý sữa.
- Kỹ sư R&D tại các doanh nghiệp chế biến sữa: Tham khảo các thông số công nghệ cụ thể (nhiệt độ, nồng độ axit citric, hoạt độ enzyme MTGase, chế độ ép tách whey) để phát triển dòng sản phẩm phô mai tươi từ nguyên liệu sữa hoàn nguyên nhằm tối ưu chi phí nguyên liệu và tăng tỷ lệ thu hồi chất khô.
- Các nội dung đáng tham khảo nhất: Sơ đồ quy trình sản xuất phô mai tươi chuẩn hóa (Hình 2.1), phương pháp phân tích kết cấu TPA bằng máy Brookfield CT3, kỹ thuật đánh giá vi cấu trúc qua kính hiển vi điện tử quét SEM và chuỗi số liệu theo dõi độ tách whey theo thời gian bảo quản.
Câu hỏi thường gặp
1. Thông số xử lý enzyme microbial transglutaminase (MTGase) tối ưu được xác định trong khóa luận là bao nhiêu?
Theo kết quả từ các Thí nghiệm 3, 4 và 5 tại Chương 3, chế độ xử lý MTGase tối ưu cho dịch sữa hoàn nguyên 15% chất khô là: nồng độ enzyme 2,0 IU/g protein sữa, nhiệt độ ủ $37^\circ\text{C}$ và thời gian xử lý 120 phút (2 giờ). Chế độ này giúp hiệu suất thu hồi phô mai đạt cực đại 15,03% và hàm lượng chất khô đạt 46,03%.
2. Vì sao nhiệt độ $50^\circ\text{C}$ và nồng độ axit citric 2,0% lại được lựa chọn cho quá trình đông tụ?
Ở nhiệt độ $50^\circ\text{C}$ và nồng độ axit citric 2,0%, tốc độ kết tụ của casein diễn ra triệt để nhất tại $\text{pH} = 4,6\text{--}4,7$, tạo khối sữa đông có độ chắc vừa phải, dịch whey tách ra có màu xanh nhạt trong suốt, đạt hiệu suất thu hồi phô mai 12,81%, hàm lượng chất khô 41,17% và hiệu suất thu hồi chất khô CSY cao nhất (38,73%). Nếu ở $37^\circ\text{C}$, quá trình đông tụ kéo dài và thất thoát chất khô; còn ở $85^\circ\text{C}$, khối đông bị chai cứng, cấu trúc hạt thô ráp khó ép định hình.
3. Việc bổ sung MTGase làm thay đổi vi cấu trúc (SEM) và khả năng giữ nước của phô mai tươi như thế nào?
Kết quả chụp SEM cho thấy mẫu phô mai được xử lý MTGase (M1) hình thành mạng lưới protein liên kết chặt chẽ với mật độ dày đặc, các lỗ mao quản phân bố đều và có kích thước nhỏ mịn, giúp giữ chặt các phân tử nước tự do và whey protein bên trong cấu trúc gel. Do đó, mẫu M1 có độ tách whey thấp hơn rõ rệt và duy trì độ dẻo mịn trong suốt 28 ngày bảo quản ở $4 \pm 2^\circ\text{C}$ so với cấu trúc xốp rỗng, lỏng lẻo của mẫu đối chứng M2.
4. Sản phẩm phô mai tươi thành phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng và an toàn vi sinh nào?
Sản phẩm phô mai tươi được phân tích đầy đủ các chỉ tiêu hóa lý (ẩm, protein, lipid, độ chua, màu sắc) và kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh vật gây hại (Listeria monocytogenes, Staphylococci dương tính với coagulase). Kết quả kiểm nghiệm thực tế tại Chương 3 khẳng định sản phẩm hoàn toàn đạt các yêu cầu kỹ thuật quy định trong Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 5-3:2010/BYT đối với các sản phẩm phô mai.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Thị Diễm Trinh và Nguyễn Quang Trường (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh) đã xây dựng thành công quy trình công nghệ sản xuất phô mai tươi từ sữa bột nguyên kem hoàn nguyên đông tụ bằng axit citric kết hợp xử lý enzyme microbial transglutaminase. Nghiên cứu xác lập chế độ công nghệ tối ưu gồm xử lý MTGase ở nồng độ 2,0 IU/g protein ($37^\circ\text{C}$, 120 phút), thanh trùng bất hoạt ở $85^\circ\text{C}$ trong 20 phút và đông tụ bằng axit citric 2,0% tại $50^\circ\text{C}$, giúp nâng cao hiệu suất thu hồi phô mai lên 15,03% và hàm lượng chất khô đạt 46,03%. Sản phẩm phô mai tươi thu được có cấu trúc mạng gel đồng nhất, hạn chế tách whey hiệu quả, duy trì chất lượng cảm quan vượt trội suốt 28 ngày bảo quản ở $4 \pm 2^\circ\text{C}$ và đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn an toàn theo QCVN 5-3:2010/BYT.
