NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ TRANSGLUTAMINASE LÊN CHẤT LƯỢNG SỮA CHUA

Sữa chua (Yaourt) là thực phẩm dinh dưỡng từ sữa được chế biến bằng phương pháp lên men lactic nhờ tác động của lợi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus, khi đó đường lactose thành acid lactic, etanol, protein được thủy phân nên dễ tiêu hóa. Tiêu thụ sữa chua thường xuyên giúp tăng cường hệ thống miễn dịch, từ đó giúp hỗ trợ kiểm soát một số căn bệnh và các rối loạn trong cơ thể. Sữa chua có nguồn gốc từ phương Tây, nhưng đến nay đã trở thành thực phẩm ưa thích của người Việt Nam là nhờ các tác dụng tích cực lên sức khỏe và hương vị hấp dẫn nên nhu cầu tiêu thụ sữa chua tăng cao.Các thuộc tính chất lượng của sữa chua: cấu trúc, khả năng giữ nước, độ nhớt và đặc tính cảm quan là các thuộc tính chất lượng quyết định sự chấp nhận của người tiêu dùng. Có nhiều phương pháp đã được áp dụng để cải tiến chất lượng của sữa chua, trong đó sử dụng chất ổn định và bổ sung thêm protein vào công thức là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất cho tới nay. Tuy nhiên trong những năm gần đây, việc sử dụng enzyme để cải biến cấu trúc sữa chua đã được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm; trong đó transglutaminase (TG) từ vi sinh vật được quan tâm hơn cả. Kết quả nghiên cứu cho thấy sữa chua có bổ sung enzyme transglutaminase tạo được cấu trúc mềm mịn, đồng nhất, tăng cường độ nhớt, khả năng giữ nước, đồng thời độ cứng, độ dai, độ nhai cao hơn hẳn so với sữa chua thông thường.Ở phạm vi ngoài nước, một số nghiên cứu ứng dụng TG trong phát triển sữa chua đã được tiến hành; trong đó quá trình xử lý TG được áp dụng theo 2 phương pháp: (1) xử lý trước quá trình lên men và (2) xử lý đồng thời với quá trình lên men. Ở phạm vi trong nước, hiện chưa có nghiên cứu ứng dụng TG trong sản xuất sữa chua được công bố. Vì vậy, nhóm em đã tiến hành tìm hiểu đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp xử lý Transglutaminase lên chất lượng sữa chua” để tìm hiểu rõ về những ứng dụng tuyệt vời của enzyme transglutaminase lên chất lượng sữa chua: cấu trúc (kiểm tra TPA), khả năng giữ nước và mức độ ưa thích của người tiêu dùng.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP

XỬ LÝ TRANSGLUTAMINASE LÊN CHẤT LƯỢNG

SỮA CHUA

GVHD: MẠC XUÂN HÒA

SVTH:

TP HỒ CHÍ MINH, 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP

XỬ LÝ TRANSGLUTAMINASE LÊN CHẤT LƯỢNG

SỮA CHUA

GVHD: MẠC XUÂN HÒA

SVTH:

LỜI CAM ĐOAN

Chúng em xin cam đoan rằng báo cáo khóa luận tốt nghiệp này là do chính chúng emthực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy Mạc Xuân Hòa Các số liệu và kết quả phân tíchtrong báo cáo là trung thực, không sao chép từ bất cứ đề tài nghiên cứu khoa học nào

TP.Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2021

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Transglutaminase (TG-ase hay R – glutaminyl – peptide: amin  γ-glutamyltransferase,

EC 2.3.2.13) là enzyme xúc tác cho sự hình thành các liên kết chéo đồng hóa trị giữacác protein thông qua liên kết giữa lysine và glutamine [1] Nhờ tính chất này màtransglutaminase được ứng dụng để tạo liên kết ngang giữa các protein trong thựcphẩm như cải thiện cấu trúc và tính chất lưu biến cho sữa, khả năng giữ nước và tái tạocấu trúc trong sản phẩm thịt, khả năng đông tụ cho đậu hủ, sữa chua, [2] Trongnghiên cứu này, enyzme transglutaminase được ứng dụng vào sữa chua truyền thống.Mục đích của nghiên cứu là đánh giá ảnh hưởng của phương pháp xử lý enzymetransglutaminase lên chất lượng sữa chua Nội dung nghiên cứu bao gồm: nghiên cứuảnh hưởng của enzyme transglutaminase lên chất lượng sữa chua bằng phương pháp

xử lý trước quá trình lên men và xử lý đồng thời với quá trình lên men Kết quả chothấy: ở phương pháp xử lý enzyme trước quá trình lên men thì thấy được tỷ lệ enzyme

có ảnh hưởng lên độ nhớt, độ tách nước, cảm quan nhưng lại không ảnh hưởng lên cácchỉ tiêu khác như độ pH, acid và cấu trúc sữa chua Còn đối với phương pháp xử lýenzyme đồng thời với quá trình lên men thì cho thấy tỷ lệ enzyme có ảnh hưởng lên độnhớt, độ tách nước, cấu trúc và cảm quan của sữa chua nhưng không ảnh hưởng lên độ

pH, acid Từ đó rút ra được việc bổ sung enzyme TG đồng thời với quá trình lên men

sẽ tạo cho sản phẩm đạt giá trị tốt hơn do thời gian enzyme xúc tác bằng với thời gianlên men là 10 tiếng nên quá trình tác động của enzyme lên sữa chua sẽ dài hơn làm chosản phẩm có cấu trúc, độ nhớt, độ tách nước và cảm quan được cải thiện nhiều nhất

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận này, trước hết chúng con xin gửi lời cảm ơn chân thành đếncha mẹ đã luôn bên cạnh ủng hộ và hết lòng giúp đỡ để chúng con hoàn thành tốt bàikhóa luận Tiếp sau đó chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô khoa Công nghệThực phẩm trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Tp Hồ Chí Minh đã truyền đạtkiến thức và kinh nghiệm quý báu cho chúng em trong suốt quá trình học tập và rènluyện tại trường

Trong quá trình thực hiện đề tài chúng em đã gặp không ít khó khăn Nhưng với sựđộng viên giúp đỡ của quý thầy cô, người thân và bạn bè, chúng em cũng đã hoànthành tốt đề tài nghiên cứu của mình và có được những kinh nghiệm, kiến thức hữu íchcho bản thân

Bên cạnh đó chúng em xin được cảm ơn các thầy cô Trung tâm thí nghiệm thực hành

đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em có thể hoàn thành các thí nghiệm của mìnhmột cách tốt nhất

Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Mạc Xuân Hòa - người thầy đãtrực tiếp hướng dẫn cũng như đã tận tình giúp đỡ, động viên chúng em trong suốt thờigian thực hiện đề tài Tuy rất bận rộn với công tác giảng dạy và nghiên cứu của mìnhnhưng thầy đã dành thời gian cho chúng em trong những lần góp ý, trao đổi trực tiếp,nhiệt tình giúp đỡ, giải đáp những thắc mắc và góp ý để nội dung đề tài được hoànthiện và thiết thực hơn

Dù đã rất cố gắng nhưng cũng không thể nào tránh khỏi sai sót Chúng em rất mongnhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô để khóa luận được tiếptục hoàn thiện

Cuối cùng, chúng em xin kính chúc quý thầy cô sức khỏe, thành công trong công việccũng như trong cuộc sống

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

TÓM TẮT KHÓA LUẬN ii

LỜI CẢM ƠN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU 45

Đặt vấn đề 45

Mục tiêu đề tài 45

Nội dung nghiên cứu 46

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 47

1.1 Giới thiệu về sữa chua 47

1.1.1 Khái niệm sữa chua 47

1.1.2 Đặc điểm sữa chua 47

1.1.3 Nguồn gốc sữa chua 48

1.1.4 Phân loại sữa chua 48

1.1.5 Tác dụng của sữa chua 49

1.1.6 Những dòng sữa chua phổ biến tại Việt Nam 51

1.1.7 Nguyên liệu trong sản xuất sữa chua 52

1.1.8 Quy trình lên men sữa chua 56

1.1.9 Tiêu chuẩn chất lượng sữa chua 57

1.2 Giới thiệu về enzyme transglutaminase 57

1.2.1 Đặc điểm của enzyme transglutaminase 59

1.2.2 Nguồn gốc enzyme transglutaminase 61

1.2.3 Sản xuất enzyme transglutaminase 63

1.2.4 Ứng dụng 64

1.2.5 Lưu trữ 67

1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng enzyme transglutaminase trong sản xuất sữa chua 67

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 70

2.1 Thời gian và địa điểm làm đề tài 70

2.2 Vật liệu nghiên cứu 70

2.2.1 Nguyên liệu 70

2.2.2 Vật liệu 71

2.2.3 Hóa chất 71

2.2.4 Dụng cụ 72

2.2.5 Thiết bị 72

2.3 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua 73

2.3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất sữa chua 73

2.3.2 Thuyết minh quy trình 76

2.4 Sơ đồ nghiên cứu 78

2.5 Phương pháp thiết kế thí nghiệm 79

2.5.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme transglutaminase lên chất lượng sữa chua bằng phương pháp xử lý trước quá trình lên men 79

2.5.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme transglutaminase lên chất lượng sữa chua bằng phương pháp xử lý đồng thời với quá trình lên men 80

2.5.3 Thiết kế bao bì, nhãn 81

2.6 Phương pháp phân tích 81

2.6.1 Xác định các chỉ tiêu hóa lý 81

2.6.2 Phương pháp đo cấu trúc TPA 82

2.6.3 Đánh giá cảm quan thị hiếu 82

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 84

3.1 Ảnh hưởng của phương pháp xử lý enzyme transglutaminase trước quá trình lên men đến chất lượng sữa chua 84

3.1.1 Ảnh hưởng của các điều kiện xúc tác bằng enzyme lên độ pH 84

3.1.2 Ảnh hưởng của các điều kiện xúc tác bằng enzyme lên độ acid 84

3.1.3 Ảnh hưởng của các điều kiện xúc tác bằng enzyme lên độ nhớt 85

3.1.4 Ảnh hưởng của các điều kiện xúc tác bằng enzyme lên độ tách nước 86 3.1.5 Ảnh hưởng của các điều kiện xúc tác bằng enzyme lên cấu trúc sữa chua

87 3.1.6 Ảnh hưởng của các điều kiện xúc tác bằng enzyme lên mức độ ưa thích

88 3.1.7 Tổng kết kết quả khảo sát 89

3.2 Ảnh hưởng của phương pháp xử lý enzyme transglutaminase đồng thời với quá trình lên men đến chất lượng sữa chua 90

3.2.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme lên độ pH 54

3.2.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme lên độ acid 54

3.2.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme lên độ tách nước 55

3.2.4 Ảnh hưởng tỷ lệ enzyme lên độ nhớt 56

3.2.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme lên cấu trúc sữa chua 57

3.2.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme lên mức độ ưa thích 60

3.2.7 Tổng kết kết quả khảo sát 61

3.3 Thiết kế bao bì, nhãn 63

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

PHỤ LỤC 68

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sữa chua truyền thống 47

Hình 1.2 Sữa đặc có đường 53

Hình 1.3 Sữa tươi tiệt trùng 54

Hình 1.4 Vi khuẩn Streptococcus thermophilus 55

Hình 1.5 Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus 56

Hình 1.6 Enzyme transglutaminase 59

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua bổ sung enzyme trước lên men 74 Hình 2.2 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua bổ sung enzyme đồng thời quá trình lên men 75

Hình 2.14 Sơ đồ nghiên cứu 78

Hình 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme lên độ pH của sữa chua 54 Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme lên độ acid của sữa chua 55

Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme lên độ tách nước của sữa chua 56

Hình 3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme lên độ nhớt của sữa chua 57

Hình 3.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme lên độ cứng của sữa chua 58

Hình 3.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme lên độ dai của sữa chua 59

Hình 3.7 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme lên độ nhai của sữa chua 60

Hình 3.8 Mức độ ưa thích theo điểm trung bình của sữa chua ở các tỷ lệ enzyme khác nhau 61

Hình 3.9 Bao bì sữa chua 63

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa đặc có đường 53

Bảng 1.2 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa tươi tiệt trùng 54

Bảng 1.3 Các chỉ tiêu lý - hoá của sữa tươi tiệt trùng 54

Bảng 1.4 Đặc điểm của enzyme transglutaminase 59

Bảng 1.5 Bảng phân loại các enzyme transglutaminase theo gen 60

Bảng 1.6 Các chủng được chọn để sản xuất TG từ vi sinh vật 62

Bảng 1.7 Ứng dụng enzyme transglutaminase trong thực phẩm 65

Bảng 2.1 Nguyên liệu, phụ gia trong sản xuất sữa chua 70 Bảng 2.2 Các loại hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu 71

Bảng 2.3 Danh mục các dụng cụ chính được sử dụng trong nghiên cứu 72

Bảng 2.4 Danh mục các thiết bị chính được sử dụng trong nghiên cứu 73

Bảng 2.5 Thiết kế thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme 79

Bảng 2.6 Thiết kế ma trận thực nghiệm 79

Bảng 2.7 Thiết kế thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme 80

Bảng 3.1 Kết quả kiểm định ý nghĩa các hệ số của mô hình hồi quy lên độ pH 84 Bảng 3.2 Kết quả kiểm định ý nghĩa các hệ số của mô hình hồi quy lên độ acid 84

Bảng 3.3 Kết quả kiểm định ý nghĩa các hệ số của mô hình hồi quy lên độ nhớt 85

Bảng 3.4 Kết quả kiểm định ý nghĩa các hệ số của mô hình hồi quy lên độ tách nước .86

Bảng 3.5 Kết quả kiểm định ý nghĩa các hệ số của mô hình hồi quy lên độ cứng 87

Bảng 3.6 Kết quả kiểm định ý nghĩa các hệ số của mô hình hồi quy lên độ dai 87

Bảng 3.7 Kết quả kiểm định ý nghĩa các hệ số của mô hình hồi quy lên độ nhai 88

Bảng 3.8 Kết quả kiểm định ý nghĩa các hệ số của mô hình hồi quy lên độ ưa thích88 Bảng 3.9 Kết quả tổng kết kiểm định của các thí nghiệm 90

Bảng 3.10 Các chỉ tiêu khảo sát tại các tỷ lệ enzyme khác nhau 53

Bảng 3.11 Chỉ tiêu hóa lý của sữa chua bổ sung 0,1% enzyme, thời gian lên men 10 tiếng 62

MỞ ĐẦU

Đặt vấn đề

Sữa chua (Yaourt) là thực phẩm dinh dưỡng từ sữa được chế biến bằng phương pháp

lên men lactic nhờ tác động của lợi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus, khi đó đường lactose thành acid lactic, etanol, protein được thủy phân

nên dễ tiêu hóa Tiêu thụ sữa chua thường xuyên giúp tăng cường hệ thống miễn dịch,

từ đó giúp hỗ trợ kiểm soát một số căn bệnh và các rối loạn trong cơ thể Sữa chua cónguồn gốc từ phương Tây, nhưng đến nay đã trở thành thực phẩm ưa thích của ngườiViệt Nam là nhờ các tác dụng tích cực lên sức khỏe và hương vị hấp dẫn nên nhu cầutiêu thụ sữa chua tăng cao

Các thuộc tính chất lượng của sữa chua: cấu trúc, khả năng giữ nước, độ nhớt và đặctính cảm quan là các thuộc tính chất lượng quyết định sự chấp nhận của người tiêudùng Có nhiều phương pháp đã được áp dụng để cải tiến chất lượng của sữa chua,trong đó sử dụng chất ổn định và bổ sung thêm protein vào công thức là phương phápđược sử dụng rộng rãi nhất cho tới nay Tuy nhiên trong những năm gần đây, việc sửdụng enzyme để cải biến cấu trúc sữa chua đã được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm;trong đó transglutaminase (TG) từ vi sinh vật được quan tâm hơn cả Kết quả nghiêncứu cho thấy sữa chua có bổ sung enzyme transglutaminase tạo được cấu trúc mềmmịn, đồng nhất, tăng cường độ nhớt, khả năng giữ nước, đồng thời độ cứng, độ dai, độnhai cao hơn hẳn so với sữa chua thông thường

Ở phạm vi ngoài nước, một số nghiên cứu ứng dụng TG trong phát triển sữa chua đãđược tiến hành; trong đó quá trình xử lý TG được áp dụng theo 2 phương pháp: (1) xử

lý trước quá trình lên men và (2) xử lý đồng thời với quá trình lên men Ở phạm vitrong nước, hiện chưa có nghiên cứu ứng dụng TG trong sản xuất sữa chua được công

bố Vì vậy, nhóm em đã tiến hành tìm hiểu đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của

phương pháp xử lý Transglutaminase lên chất lượng sữa chua” để tìm hiểu rõ về

những ứng dụng tuyệt vời của enzyme transglutaminase lên chất lượng sữa chua: cấutrúc (kiểm tra TPA), khả năng giữ nước và mức độ ưa thích của người tiêu dùng

Mục tiêu đề tài

Mục tiêu tổng quan

Đề tài được thực hiện nhằm “Đánh giá ảnh hưởng của phương pháp xử lý

Mục tiêu cụ thể

Xác định ảnh hưởng của phương pháp xử lý enzyme transglutaminase trước quá trìnhlên men và ảnh hưởng của phương pháp xử lý enzyme transglutaminase đồng thời vớiquá trình lên men, so sánh kết quả giữa 2 phương pháp

Nội dung nghiên cứu

SV1: Nghiên cứu ảnh hưởng của transglutaminase lên chất lượng sữa chua bằngphương pháp xử lý trước quá trình lên men

SV2: Nghiên cứu ảnh hưởng của transglutaminase lên chất lượng sữa chua bằngphương pháp xử lý đồng thời với quá trình lên men

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về sữa chua

1.1.1 Khái niệm sữa chua

Sữa chua (Yaourt) là thực phẩm dinh dưỡng từ sữa được chế biến bằng phương pháp

lên men lactic nhờ tác động của lợi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus Trong quá trình lên men, casein trong sữa đông đặc, khuẩn lactic phát

triển Sữa chua có vị chua dịu vị béo hài hòa, có tác dụng rất tốt đối với sức khỏe conngười [3] Sữa chua được sử dụng rộng rãi vì hương vị, tính chất dinh dưỡng, khả năngtiêu hóa cao, dễ hấp thụ và rất tốt cho đường ruột

Hình 1.1 Sữa chua truyền thống

Nguyên tắc làm chua sữa là do sự phát triển của vi khuẩn lactic làm pH giảm mạnh,casein trong sữa đông tụ Sữa từ dạng lỏng chuyển sang dạng keo sệt và có mùi vịthơm ngon Quá trình làm sữa phải sử dụng hai chủng vi khuẩn lactic Vi khuẩn lacticđồng hình lên men nhanh làm pH giảm, vi khuẩn lactic dị hình lên men chậm và tạo ramùi thơm đặc trưng của sữa chua

dẫn nên được lòng rất nhiều đối tượng tiêu dùng từ trẻ em đến người già Thành phầnsữa chua có chứa hàm lượng acid lactic cao và chứa một lượng lớn glucose, lactose,saccharose, Sữa chua là một sản phẩm tương đối dễ làm, dễ sử dụng và bảo quảnkhông chỉ vì cách chế biến đơn giản mà còn vì nó có thể chế biến với nhiều loạinguyên liệu khác nhau Ví dụ ngoài sữa tươi, sữa đặc, váng sữa, sữa bột và ngày naycon người đã tiến đến sử dụng đậu nành, đậu xanh làm sữa chua Phương pháp bảoquản sữa chua cũng cực kỳ đơn giản, dùng tủ lạnh có thể bảo quản sữa chua trongvòng 45 ngày Sữa chua không chỉ được chế biến với nhiều loại nguyên liệu khác nhau

mà nó còn được làm cho phong phú hơn bằng cách bổ sung các loại hương liệu, cácloại nước ép và các thực phẩm khác như cà phê, các dịch ép từ cam, dâu, táo,…

1.1.3 Nguồn gốc sữa chua

Sữa chua là món ăn có bề dày lịch sử tại Bulgaria Rất nhiều người dân khẳng địnhrằng nó được phát hiện một cách ngẫu nhiên vào 4000 năm trước, khi các bộ tộc dumục còn lang thang tại vùng đất này Những người du mục đựng sữa trong túi làm từ

da động vật, tạo ra môi trường phù hợp cho vi khuẩn phát triển, lên men và sữa chua rađời Trong những trường hợp tương tự khác, sữa chua được phát hiện theo cùng mộtcách thức ở những vị trí, thời điểm khác nhau và có thể bắt nguồn từ Trung Đông vàTrung Á Ngoài ra, Bulgaria còn đóng vai trò quan trọng trong việc giới thiệu sữa chuasang phương Tây và biến nó thành sản phẩm thương mại phổ biến toàn thế giới Điềunày có sự đóng góp cực kỳ quan trọng của một nhà khoa học Bulgaria, người đầu tiênkhám phá thành phần của sữa chua Năm 1904, Stamen Grigorov trở về Trường đạihọc Y khoa Geneva (Thụy Sĩ) sau khi nghiên cứu ở quê nhà Trun (Bulgaria) Ôngmang theo một bình đất truyền thống “rukatka” chứa sữa chua trở lại phòng thínghiệm Một năm sau, ông đã xác định được vi khuẩn thiết yếu gây ra sự lên men và

tạo thành sữa chua Các vi sinh vật này đã được đặt tên là “Lactobacillus bulgaricus”

theo xuất xứ từ Bulgaria Để tưởng nhớ khám phá của Grigorov, bảo tàng về sữa chuaduy nhất trên thế giới đã được xây dựng tại làng Trun

1.1.4 Phân loại sữa chua

Trên thị trường hiện nay, các sản phẩm yaourt rất đa dạng về chủng loại Cấu trúc vàmùi vị yaourt luôn được các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu và thói quen

sử dụng của khách hàng tại các nước khác nhau Ở các nước Tây Âu, sữa chua được sửdụng khá phổ biến từ đầu thế kỷ XX Trạng thái, mùi vị của sữa chua có sự khác nhau

ở mỗi vùng, đặc biệt độ đặc hoặc loãng còn tùy thuộc vào thị hiếu của mỗi nước Sảnphẩm yaourt có thể phân loại như sau:

Yaourt truyền thống (Set type): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn Trong quy trình sản

xuất sữa nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy giống rồi được rót vào bao bì Quá trìnhlên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sảnphẩm

Yaourt dạng khuấy (Stirred type): Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình

lên men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học Trong quy trình sản xuất, sữanguyên liệu được xử lý và cấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo

là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì Yaourt dạng khuấy sẽ không có cấutrúc gel mịn và đồng nhất như yaourt truyền thống

Yaourt uống (Drinking type) hay yaourt dạng lỏng: Khối đông xuất hiện trong sản

phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn Sản phẩm có dạng lỏng, khi sử dụngngười tiêu dùng không cần dùng muỗng Điểm khác biệt là sau quá trình lên men,người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hóa để phá hủy cấutrúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm

Yaourt lạnh đông (Frozen type): Sản phẩm có dạng tương tự như kem (ice-cream) quá

trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo hỗn hợp sau lênmen sẽ được đem đi xử lý và lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm (hardening)rồi bao gói

Yaourt cô đặc (Concentrated yaourt): Quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạn quan

trọng như: lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và đóng gói sản phẩm Trong quá trình côđặc, người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm

Ngày nay, để đa dạng hóa hơn nữa sản phẩm yaourt trên thị trường, người ta có thể bổsung thêm hương liệu, chất màu thực phẩm hoặc puree trái cây vào sản phẩm Mặtkhác, sữa chua còn được phân loại dựa vào hàm lượng chất béo có trong sản phẩm.Theo tổ chức y tế thế giới WHO và tổ chức nông lương FAO, sản phẩm yaourt có thểchia thành 3 nhóm sau:

Yaourt béo (Fat yaourt): Hàm lượng chất béo sản phẩm không thấp hơn 3%.

Yaourt “bán gầy” (Partially skimmed yaourt): Hàm lượng chất béo nằm trong khoảng

0,5÷3%

Yaourt gầy (Skimmed yaourt): Hàm lượng chất béo không lớn hơn 0,5%.

1.1.5 Tác dụng của sữa chua

Sữa chua là thực phẩm rất bổ dưỡng cho sức khỏe, với các lợi ích có thể mang đến chongười dùng như sau:

hoạt động của các tế bào mỡ, giúp chúng chuyển hóa thành năng lượng, yaourt còn cótác dụng bình ổn lượng cholesterol trong máu…

Chữa hôi miệng

Sữa chua không đường sẽ làm giảm lượng chất hydrogen sulphide – nguyên nhân gây

ra chứng hôi miệng Nếu ăn một hủ yaourt mỗi ngày chúng ta sẽ thấy hơi thở của mìnhbớt hôi hơn, ngay cả trên lưỡi cũng sẽ giảm đáng kể

Tốt cho ruột

Sữa chua là một loại thực phẩm dễ tiêu hóa và có tác dụng kích thích sự tiết dịch vị,kích thích trao đổi chất, hệ vi khuẩn lactic có tác dụng khống chế sự phát triển của visinh vật gây thối ở ruột

Giúp xương chắc khỏe

Lượng canxi trong yaourt cũng tương đương với sữa tươi, giúp bổ sung nhu cầukhoáng chất cần thiết hằng ngày cho phát triển hệ xương, răng và phòng chống loãngxương

Tăng cường hệ miễn dịch

Sữa chua kích thích cơ thể sản xuất các chất kháng sinh, giúp cơ thể chống lại cácbệnh do virus gây ra như bệnh viêm mũi dị ứng, cảm lạnh hoặc cúm,…

Tác dụng có lợi của việc tiêu thụ sữa chua đối với sức khỏe giúp cải thiện hệ thốngmiễn dịch niêm mạc cũng như ngăn ngừa nguy cơ mắc bệnh ung thư ruột kết đã đượcchứng minh rõ ràng Trong một mô hình thử nghiệm trên chuột đã chứng minh đượcrằng sữa chua được thêm vào chế độ ăn trong 10 ngày liên tiếp với quy trình lặp lại saumỗi 10 ngày trong vòng 6 tháng đã ức chế được sự phát triển của tế bào ung thư biểu

mô đại thực tràng Cơ chế điều hòa miễn dịch liên quan đến việc ức chế sự phát triểnkhối u bằng sữa chua cũng được kiểm tra trong nghiên cứu này [4] Một nghiên cứu đãphát hiện mức tiêu thụ sữa chua tăng có thể giúp tăng sức đề kháng đối với các bệnhliên quan đến miễn dịch của một người, đặc biệt là nhiễm trùng ruột Mức tăng sức đềkháng này liên quan đến sự có mặt của các vi khuẩn sống và hoạt động trong sữa chua[5]

Một nghiên cứu khác về sữa chua và chức năng của ruột đã phát hiện ra rằng nhữngngười có một số vấn đề về đường ruột, chẳng hạn như khả năng dung nạp lactose,chứng táo bón, bệnh tiêu chảy, ung thư ruột kết có thể được cải thiện từ việc dùng sữachua Đối với những người gặp vấn đề về dung nạp lactose, sữa chua có công dụnggiúp dễ tiêu hóa Vi khuẩn lên men trong sữa chua chứa enzyme lactase giúp phân hủylactose [6]

1.1.6 Những dòng sữa chua phổ biến tại Việt Nam

Những dòng sữa chua phổ biến trên thị trường Việt Nam hiện nay:

Sữa chua có đường nông trại Ba Vì Sữa chua có đường Love’in Farm

Sữa chua có đường Vinamilk Sữa chua có đường TH True Milk

1.1.7 Nguyên liệu trong sản xuất sữa chua

Sữa đặc

Sữa phải có chất lượng tốt, đảm bảo các yêu cầu sau:

Độ vệ sinh cao, tổng số vi khuẩn thấp

Không chứa kháng sinh (pencilin, steptomicin), bacteriophage (thể thực khuẩn)

Không chứa dư lượng hóa chất có nguồn gốc từ chất tẩy rửa và vệ sinh dụng cụ hoặcthiết bị đựng sữa, những chất làm ngăn cản quá trình lên men Tại các nhà máy cầnkiểm tra nghiêm ngặt các chỉ tiêu về độ tươi, độ sạch, tổng chất khô, hàm lượng chấtbéo, cảm quan [7]

Hình 1.2 Sữa đặc có đường

Hai tiêu chí hóa lý quan trọng của sữa nguyên liệu là hàm lượng chất béo và hàmlượng chất khô Hàm lượng chất béo trong sữa sẽ được hiệu chỉnh nhờ quá trình chuẩnhóa để phù hợp theo yêu cầu sản phẩm Còn lượng chất khô theo quy định củaWHO/FAO không được thấp hơn 8,2% Khi tăng hàm lượng chất khô trong sữanguyên liệu, đặc biệt là tăng hàm lượng casein và protein huyết thanh sữa sẽ làm chocấu trúc khối đông trở nên bền và ổn định hơn, tránh được hiện tượng tách huyết thanhtrong sản phẩm yaourt truyền thống

Bảng 1.1 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa đặc có đường [8]

Tên chỉ tiêu Đặc trưng của sữa đặc có đường

Hình 1.3 Sữa tươi tiệt trùng Bảng 1.2 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa tươi tiệt trùng [9]

Mùi, vị Mùi, vị đặc trưng của sản phẩm, không có mùi, vị lạ

Bảng 1.3 Các chỉ tiêu lý - hoá của sữa tươi tiệt trùng [9]

Hàm lượng chất khô, % khối lượng, không nhỏ hơn 11,5Hàm lượng chất béo, % khối lượng, không nhỏ hơn 3,2

Tỷ trọng của sữa ở 200C, g/ml, không nhỏ hơn 1,027

Vi sinh vật

Trong sản xuất sữa chua, sử dụng nhóm vi khuẩn lên men lactic đồng hình Hai loại

phổ biến nhất là Steptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus.

Streptococcus thermophilus

Phát triển tốt ở nhiệt độ 500C và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37-400C Đây cũng là vi khuẩnlactic lên men điển hình, có khả năng chịu nhiệt độ 600C trong vòng 30 phút pH tốithích từ 6,6-6,8 Mặc dù chúng có thể phát triển độc lập nhưng khi nuôi cấy chung, tốc

độ sản sinh ra acid của chúng cao hơn nhiều so với khi nuôi riêng

Hình 1.4 Vi khuẩn Streptococcus thermophilus

Streptococcus thermophilus phát triển nhanh và tạo ra cả acid lẫn khí CO2 CO2 và

formate tạo ra kích thích cho L.bulgaricus phát triển Mặt khác, hoạt động thủy phân protein của L.bulgaricus tạo ra peptide và acid amin cần cho sự phát triển của Streptococcus thermophilus Có khả năng lên men glucose, fructose, lactose, sucrose,

khi lên men thường tạo ra một lượng nhỏ acetone và các hợp chất tạo hương Đối vớichủng này môi trường và nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến hình thái của chúng Trongsữa ở nhiệt độ 450C, nó tạo thành những chuỗi ngắn Còn ở những nơi tự nhiên vớinhiệt độ 300C, nó ở dạng cầu đôi Nó có thể tạo thành những chuỗi dài khi trong sữa có

nồng độ acid cao S.thermophilus thuộc nhóm vi khuẩn lactic lên men đồng hình, sản

vi sinh vật này chịu trách nhiệm trong việc hình thành hương vị và cấu trúc của sữachua Khối sữa chua đông tụ trong quá trình lên men do pH giảm xuống.

S.thermophilus chịu trách nhiệm đối với việc giảm pH, lúc đầu pH ở khoảng 5,0 L.bulgaricus làm pH giảm xuống thấp hơn nữa (khoảng 4,0) Những sản phẩm sau quá

trình lên men tạo được hương vị của sữa chua: Acid lactic, Acetaldehyde, Acid acetic,Diacetyl

Lactobacillus bulgaricus

Là vi khuẩn lên men điển hình, phát triển tốt ở 45-500C trong môi trường có độ acid

cao L bulgaricus có thể tạo ra trong khối sữa đến 2,7% acid lactic từ đường lactose,

pH tối thích là 5,2-5,6 Có khả năng lên men glucose, lactose, galactose, không lênmen được đường sucrose, fructose, maltose

Hình 1.5 Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus

1.1.8 Quy trình lên men sữa chua

Quy trình sản xuất sữa chua chủ yếu dùng phương pháp lên men lactic Lên men lactic

là quá trình hóa sinh đặc trưng của sữa dưới tác dụng của vi khuẩn lactic, lên menđường lactose có trong sữa để tạo thành acid lactic giúp sữa chua đông tụ

Lên men lactic đồng hình

Sự lên men tạo sản phẩm chính là acid lactic chiếm 90-98% tổng sản phẩm lên men,sản phẩm phụ là ethanol, acid acetic, CO2, acetone Lượng sản phẩm phụ tạo thànhphụ thuộc vào sự có mặt của oxy

Glucose → Glucose 6-P → Glyceraldehyde 3-P → Pyruvate → Acid lactic

Lên men lactic dị hình

Lên men lactic không điển hình, sản phẩm cuối cùng ngoài acid lactic, còn nhiều sảnphẩm phụ: acid lactic, rượu ethylic, CO2, dextran,…

Glucose → Acid lactic + CO2+ Ethanol + Acid acetic

Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình), CO2,acid, ethanol (lên men dị hình), quá trình lên men còn có nhiều sản phẩm phụ khácnhư: acid bay hơi, este thơm, vitamin B, vitamin C,… khiến sản phẩm có mùi thơmđặc trưng Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi, vịđặc trưng cho sản phẩm Đáng chú ý nhất là diacetyl và acetaldehyde

Cơ chế đông tụ sữa

Sữa tươi luôn có độ pH xấp xỉ 6,6-6,7 và các micelle casein mang điện tích âm Vì tất

cả các micelle có điện tích âm nên chúng đẩy nhau, vì vậy chúng tồn tại trong dungdịch dưới dạng keo Khi độ pH giảm, các ion H+ của acid sẽ liên kết với các micellemang điện tích âm và làm giảm điện tích của micelle casein Khi đến giới hạn, cácmicelle casein sẽ đông tụ ở pH 4,5-4,7

1.1.9 Tiêu chuẩn chất lượng sữa chua

QCVN 5-5:2010/BYT_Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia đối với các sản phẩm sữa lên men.Quy chuẩn này quy định các chỉ tiêu về an toàn thực phẩm và yêu cầu quản lý đối vớicác sản phẩm sữa lên men

TCVN 7030:2009_Tiêu chuẩn quốc gia (CODEX STAN 243-2003) về sữa lên men.Tiêu chuẩn quy định các thành phần cơ bản và chỉ tiêu chất lượng đối với sữa chua

1.2 Giới thiệu về enzyme transglutaminase

Transglutaminase (TG) (EC 2.3.2.13) là một acyltransferase, xúc tác phản ứng chuyểnnhóm acyl giữa gốc γ-carboxyamine của glutamine trong chuỗi peptide (chất cho gốcacyl-donor) và gốc amino (chất nhận-acceptor) của nhiều cơ chất khác nhau như nhóm

ε-amino của lysine trong phân tử protein Nếu không có cơ chất giữa gốc amin, TG sẽxúc tác phản ứng deamin hóa các gốc glutamine Trong quá trình phản ứng, nước đóngvai trò như một chất nhận nhóm acyl Ngoài việc hình thành liên kết ngang giữaprotein, TG còn giúp biến đổi protein nhờ khả năng gắn các nhóm amin lại hoặc loạinhóm amin TG đã được ứng dụng để tạo liên kết ngang giữa các protein trong nhiềuloại thực phẩm TG xúc tác phản ứng tạo liên kết ngang trong nội phân tử protein hoặcgắn kết các protein lại với nhau tùy thuộc vào nhóm lysine và glutamine nằm trên cùng

Transglutaminase là một loại enzyme tự nhiên được tìm thấy trong mô của các loàiđộng vật, thực vật, vi sinh vật và dịch cơ thể vì chúng giữ một số chức năng nhất địnhtrong cơ thể như làm đông máu, chữa lành vết thương, sừng hóa biểu bì và tạo màng tếbào hồng cầu Một ví dụ điển hình cho phản ứng liên kết ngang protein xúc tác TG làchấm dứt chảy máu trong chữa lành vết thương (đông máu) trong Factor XIIIA, mộtdạng hoạt hóa của TG huyết tương TG được nghiên cứu kĩ lưỡng nhất, là một proteintrong huyết thanh động vật và cũng là yếu tố đông máu coagulatin Factor XIII (Folk và

Finlayson, 1977; Folk, 1980) Việc phát hiện transglutaminase trong Streptomyses và Streptoverticillium vào cuối thập niên 80 đã làm cho việc ứng dụng enzyme này vào

trong thực phẩm phát triển mạnh mẽ hơn [2]

Tính chất của TG thay đổi tùy thuộc vào nguồn thu nhận TG lấy từ gan heo và

Streptomyces mobaraense (trước đây là Streptoverticillium mobaraense) đều là những

protein monomeric có khối lượng phân tử lần lượt là 75 và 38 kDa Ngược lại với TG

từ động vật, TG từ Streptomyces không phụ thuộc vào sự có mặt ion Ca2+ TG của

S.mobaraense là một protein ngoại bào và phải được hoạt hóa bằng một quá trình thủy

phân protein Transglutaminase có khả năng hình thành liên kết chéo giữa các phân tửprotein Liên kết chéo này có tác dụng duy nhất đến tính chất protein, khả năng tạo gel,

ổn định nhiệt, khả năng giữ nước, Transglutaminase hiện được sử dụng rộng rãitrong hải sản, các sản phẩm surimi, các sản phẩm thịt, mì/mì ống, các sản phẩm từ sữa,

đồ nướng, Nó có tiềm năng lớn để cải thiện độ cứng, độ đàn hồi, độ nhớt, độ ổn địnhnhiệt và khả năng giữ nước của thực phẩm chế biến thông qua phản ứng enzyme Cácứng dụng tổng thể của transglutaminase trong ngành công nghiệp thực phẩm đangđược xem xét [10]

Hình 1.6 Enzyme transglutaminase

1.2.1 Đặc điểm của enzyme transglutaminase

Đặc tính của microbial transglutaminase có pH tối ưu khoảng 5 đến 8 Tuy nhiên, một

số TG hoạt động ở pH 4 đến 9, do đó chúng được coi là ổn định trong phạm vi pHrộng Tại Mỹ, FDA đã tuyên bố TG là GRAS. Ở châu Âu, enzyme hiện được coi làchất hỗ trợ chế biến theo Chỉ thị 89/107/EC. Điều này có nghĩa là TG không được pháthiện trong sản phẩm cuối cùng để hoạt động như một hỗ trợ xử lý Nhiệt độ tối ưu chohoạt động của enzyme là 550C (trong 10 phút ở pH 6) Nó duy trì hoạt động khoảng 10phút trong 600C nhưng mất hoạt động ở 700C chỉ trong vài phút Nó có thể hoạt động ở

100C và giữ được một số đặc tính ở gần nhiệt độ đóng băng [2] [11]

Bảng 1.4 Đặc điểm của enzyme transglutaminase

Hầu hết các protein như là globulin đậu, glutens lúa mì, lòng đỏ trứng và proteinalbumin, actin, myosin, fibrin, casein sữa, α-lactalbumin, β-lactoglobulin cũng nhưnhiều loại albumin khác có thể được liên kết chéo Các TG thường có yêu cầu tuyệtđối về Ca2+ tuy nhiên MTG hoàn toàn độc lập với Ca2+ Đặc tính này rất hữu ích trongviệc điều chỉnh protein thực phẩm vì nhiều protein thực phẩm như casein sữa, globulinđậu nành và myosin rất nhạy cảm với Ca2+ và dễ bị kết tủa.

TG-ase có khả năng kết hợp acid amin hoặc peptide cộng hóa trị vào protein Phản ứngnày có thể cải thiện giá trị dinh dưỡng của thực phẩm hoặc thức ăn protein, bởi vì cácacid amin hoặc peptide kết hợp cộng hóa trị hoạt động giống như dư lượng acid amintrong protein [2]

Enzyme transglutaminase có thể tồn tại ở nhiều hình thức, thể hiện ít nhất bởi 9 loạigen, phân biệt bằng khả năng hòa tan, nội địa hóa, cấu trúc bậc 4 và chức năng có thểphân loại TG-ase như sau:

- TG-ase 1 (khối lượng phân tử khoảng 106 kDa) chủ yếu ở màng biểu mô

- TG-ase 2 (khối lượng phân tử khoảng 80 kDa) ở dạng hòa tan, cytosolic và đã đượctìm hiểu rộng nhất

- TG-ase 3 (khối lượng phân tử khoảng 77 kDa) cũng dạng hòa tan và chủ yếu ở lớpbiểu mô

- TG-ase 4 (khối lượng phân tử khoảng 80 kDa) hoạt động của nó xáy ra rõ ràng hơntrong tế bào

- TG-ase X (khối lượng phân tử khoảng 80 kDa) cùng với các yếu tố XIIIa làm đôngmáu

Bảng 1.5 Bảng phân loại các enzyme transglutaminase theo gen

Yếu tố XIII

Keratinocyte

Transglutaminase

1.2.2 Nguồn gốc enzyme transglutaminase

Transglutaminase là một loại enzyme được tìm thấy tự nhiên trong thực vật, động vật

và trong cơ thể con người Chúng là một loại protein tạo phản ứng hóa học tự nhiêntrong thực phẩm và thường được sử dụng trong chế biến thực phẩm Transglutaminase

là một enzyme có khả năng tạo liên kết ngang với protein của thịt và với cả proteinthực vật TG được tìm thấy trong mô của nhiều loại động vật, thực vật và vi sinh vật

TG rất phổ biến trong tự nhiên Chúng được tìm thấy trong các mô động vật có vú,trong nhiều vật không xương sống và trong các tế bào vi sinh vật TG cũng có mặttrong mô thực vật có trong đậu nành, củ cải đường và táo [1]

Lúc đầu hầu hết các nghiên cứu về TG được tiến hành sử dụng TG bắt nguồn từ ganchuột lang hoặc bò plasma Tuy nhiên một nguồn cung hạn chế cản trở thương mạihóa Ở động vật TG được tìm thấy trong tất cả các tế bào sống và tham gia vào nhiềuquá trình sinh lý, do đó chúng có thể có mặt trong phần chất hòa tan (tế bào chất),cũng như không hòa tan (màng tế bào hoặc mô), chúng cũng được tìm thấy trong các

mô thần kinh (cả tế bào trung tâm và ngoại vi) và một số plastid (ví dụ như trong lụclạp hay màng hồng cầu)

Ở thực vật TG được tìm thấy trong lục lạp, trong lá trưởng thành chủ yếu là TG 77kDa

Ở vi sinh vật, năm 1989, nhiều báo cáo cho thấy rằng một TG được phân lập từ

Streptoverticilium sp

Trong các loại TG nêu trên thì chỉ có TG có nguồn gốc từ vi sinh vật được ứng dụng

trong sản xuất thực phẩm Việc phát hiện ra TG trong Streptomyses và

nhiều động vật không xương sống và trong các tế bào vi sinh vật (Yu và cộng sự,

2008, Griffin và cộng sự, 2002)

Transglutaminase cũng có mặt trong các mô thực vật trong đậu nành, topinambour, củcải đường và táo vườn (Falcone và cộng sự, 1993) Nó đã chứng minh được tham giavào nhiều quá trình sinh lý: trong đông máu, phản ứng miễn dịch kháng khuẩn vàtrong quang hợp [12]

Transglutaminase đã được phân lập từ Streptoverticillium sp và polycephalum Physarum Là một enzyme ngoại bào, nó được sinh tổng hợp bởi Streptoverticillium

sp (Aidaroos và cộng sự, 2011), Streptomyces netropsis (Yu và cộng sự, 2008), Streptoverticillium griseocarneum (Gerber và cộng sự, 1994), Streptoverticillium ladakanum (Ho và cộng sự 2000) và Streptomyces lydicus (Faergemand và Qvist 1997) Nó cũng đã được phát hiện trong các bào tử Bacillus subtilis ( Aidaroos và

cộng sự, 2011), được thống kê trong bảng sau:

Bảng 1.6 Các chủng được chọn để sản xuất TG từ vi sinh vật

Ando và cộng sự (1989)

Strepmyces platensis

Strepmyces lividans JT46

Streptoverticillium

Streptoverticillium

1.2.3 Sản xuất enzyme transglutaminase

Theo các nhà nghiên cứu nhìn chung có 3 cách để thu nhận TG trong công nghiệp [2]: Đầu tiên là chiết xuất và tinh chế enzyme từ các mô hoặc dịch cơ thể của động vật sửdụng thực phẩm chẳng hạn như gia súc, lợn và cá Ở Châu Âu, một loại TG được chiếtxuất thương mại từ máu của gia súc và lợn khi giết mổ Tuy nhiên enzyme từ máu rất

ít được sử dụng trong thực phẩm vì sắc tố đỏ thường gây bất lợi về mặt cảm quan chosản phẩm

Cách thứ hai là thu nhận enzyme bằng phương pháp di truyền sử dụng các vi sinh vật

chủ như Escherichia coli, Bacillus, nấm men hoặc Aspergillus Nhiều nhà nghiên cứu

phẩm và sự chấp nhận của người tiêu dùng

Cách thu nhận thứ ba là sàng lọc vi sinh vật sản xuất TG Nếu có thể tìm thấy một visinh vật thích hợp thì có thể sản xuất hàng loạt TG bằng công nghệ lên men truyềnthống Hiện tại, phương pháp thứ ba được sử dụng phổ biến hơn cụ thể TG-ase được

sản xuất từ S mobaraensis bởi lên men thông thường.

1.2.4 Ứng dụng

Cải thiện kết cấu thực phẩm

TG có thể cải thiện các tính chất quan trọng của protein bằng cách xúc tác cho sự hìnhthành các liên kết ngang giữa các phân tử của protein Nếu sản phẩm được sử dụngcho việc cải thiện cấu trúc sản phẩm, nó không chỉ có thể kết hợp protein của thịt vớinhau mà còn gắn được với protein không từ thịt bằng các liên kết chéo, do đó cải thiệnđáng kể hương vị, kết cấu, tăng tính cảm quan của sản phẩm Ứng dụng hiệu quả vớiquá trình nhũ hóa, quá trình đóng hộp Sử dụng thay thế chất độn trong các sản phẩmxúc xích, cải thiện khả năng giữ nước của thành phẩm

Cải thiện giá trị dinh dưỡng của protein

TG có thể tạo ra acid amin thiết yếu (như lysine) của cơ thể người liên kết cộng hóa trịvới liên kết protein để ngăn chặn phản ứng Maillard phá hủy acid amin, dẫn đến cảithiện giá trị dinh dưỡng của protein TG cũng có thể sử dụng để bổ sung các acid amincòn thiếu trong protein, điều này đang được người tiêu dùng đặc biệt quan tâm ở cácnước đang phát triển

Ứng dụng trong các sản phẩm từ sữa

Ứng dụng enzyme tạo liên kết ngang trong chế biến sữa

TG được sử dụng như chất thay thế để giảm nhu cầu protein hoặc chất ổn định phải bổsung, giúp giảm bớt chi phí sản xuất Với sản phẩm sữa chua, TG giúp tăng độ nhớt,

độ bền của gel, khả năng giữ nước, tạo bề mặt mịn màng Cải thiện độ kem trong cácsản phẩm từ sữa ít béo

Enzyme tạo liên kết ngang trong sản xuất pho mai: TG đã được ứng dụng rất nhiềutrong sản xuất pho mai, đặc biệt là trong việc gắn kết protein nhũ thanh với caseinateđể làm tăng năng suất quá trình

Ứng dụng trong sản xuất từ bột mì

Cải thiện hương vị và tăng cường độ dính, tăng năng suất và tính linh hoạt, tăng cường

độ trong suốt của bánh bao, kéo dài thời hạn sử dụng

Ứng dụng TG trong ngành bánh nướng

TG có khả năng gắn kết đại phân tử glutenin vào các polymer không tan kích thướclớn Ngoài ra, enzyme này còn tạo được liên kết ngang giữa α-gliadine albumin tantrong nước và globulin.

Trong các quá trình nướng thông thường, TG làm giảm khả năng giãn nở của khối bộtnhão, hạn chế các bong bóng khí bên trong khối bột tăng thể tích, từ đó làm giảm thểtích của bánh mì TG tăng khả năng hấp thu nước cho khối bột nên khi chế biến sẽ cầnnhiều nước hơn

TG giúp làm tăng độ bền của mạng lưới gluten nên có thể cải thiện chất lượng nướngcủa các loại bột chứa protein kém bền TG cũng được sử dụng có hiệu quả để làm tăngchất lượng bột nhào trong sản xuất các loại bánh như bánh ngọt, bánh bao, bánh sừngbò,

Sử dụng TG trong sản xuất mì ống

TG đã được ứng dụng trong sản xuất mì và mì ống khá rộng rãi ở Nhật Enzyme này

có khả năng cải thiện và giữ ổn định cấu trúc của mì nấu TG giúp mạng lưới proteinbền hơn, thành phần tinh bột sẽ được cố định bên trong mạng protein, amylose khôngbị thoát ra ngoài khi nấu, nhờ đó bề mặt sợi mì sẽ ít bị dính Một số tác giả cũng đề cậptới khả năng sử dụng TG để tạo ra các sản phẩm mì chất lượng tốt từ nguyên liệu bộtchất lượng thấp

Ứng dụng trong sản xuất đậu hủ

Tăng năng suất đông tụ, định hình các sản phẩm hỗn hợp từ đậu hủ Hơn nữa các loạigel được tạo ra với sự tham gia của TG có tính đàn hồi và dẻo dai hơn so với các loạigel khác gây ra bởi nhiệt Việc bổ sung TG cho thấy kết cấu, hình thức và hương vịvẫn tốt ngay sau 6 tháng bảo quản ở 250C và độ ẩm tương đối 60% [13]

Transglutaminase dạng bột được làm từ chủng tuyệt vời thông qua kỹ thuật lên men vàchiết xuất sâu Nó được phân phối rộng rãi trong cơ thể người, động vật tiên tiến, thựcvật và vi sinh vật Nó có thể xúc tác các phản ứng của các protein liên kết nội và liênphân tử để cải thiện khả năng của protein thực phẩm, ví dụ như quá trình nhũ hóa, tạogel, độ nhớt và ổn định nhiệt cao Nó được sử dụng trong nhiều quy trình như một tácnhân liên kết, bao gồm sản xuất thịt, cá và sản phẩm sữa chế biến

Bảng 1.7 Ứng dụng enzyme transglutaminase trong thực phẩm

Sản phẩm gạo Cải thiện tính linh hoạt và độ nhớt

Sản phẩm thịt

Thịt viên Cải thiện khả năng phục hồi, kết cấu và hương vị

Thịt đông lạnh Cải thiện khả năng phục hồi, kết cấu và hương vị

Giăm bông Cải thiện hương vị và kéo dài thời gian bảo quảnLạp xưởng Cải thiện khả năng phục hồi, kết cấu và hương vị

Thủy sản

Sản phẩm từ sữa

Các chế phẩm enzyme TG trên thị trường

và ướt ngấm (marination) trong thịt (cá).

TG-MTC là sản phẩm giúp tăng trọng lượng thịt (cá) bằng việc tích nước và các thànhphần khác nếu có

TG-MTC có thể giúp khả năng trữ nước cao

Transglutaminase (code: TG-0411)

TG-0411 được phát triển để cải thiện cấu trúc trong các sản phẩm thức ăn thuần chay.TG-0411 có thể thay thế lòng trắng trứng và các sản phẩm kết dính có nguồn gốc tảobiển trong sản phẩm chay

Transglutaminase (code: TG-BH)

BCH được phát triển cho các ứng dụng trong thịt và hải sản như sản phẩm 0411

TG-TG-BCH được dùng cho cá sản phẩm thịt (cá) kết dính và thái lát

TG-BCH thường được pha ở tỉ lệ dạng dung dịch (1:7) vì có hoạt tính enzyme cao hơnTG-0411

1.2.5 Lưu trữ

Sản phẩm này là một chế phẩm sinh học tích cực Nó nên được lưu trữ và vận chuyển

ở nơi mát mẻ, khô ráo và thông gió tránh ánh sáng mặt trời Ở nhiệt độ dưới 250C,trong vòng 12 tháng, nó vẫn hoạt động được khoảng 90%

Lưu ý:

Bao gói kĩ sau mỗi lần sử dụng để tránh ô nhiễm hoặc ẩm ướt Các chế phẩm enzymethuộc về protein, có thể gây mẫn cảm và gây ra phản ứng dị ứng ở những người nhạycảm Tiếp xúc kéo dài có thể gây kích ứng nhỏ cho da, mắt hoặc màng nhầy của mũi

Do đó, nên cẩn thận với bất kỳ sự tiếp xúc trực tiếp với cơ thể con người, nếu kích ứnghoặc phản ứng dị ứng cho da hoặc mắt nên tham khảo ý kiến bác sĩ

1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng enzyme transglutaminase trong sản xuất

gel, giảm khả năng tách nước và tạo cấu trúc mềm mịn cho sữa chua.

Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Trên phạm vi ngoài nước, có rất nhiều tài liệu đã và đang nghiên cứu sâu rộng về sữachua, đồng thời một số tác giả ở nhiều nước trên thế giới cũng đã có những công trìnhnghiên cứu thành công về ảnh hưởng của enzyme transglutaminase lên các tính chấtcủa sữa chua Theo tìm hiểu trên các tạp chí uy tín thì họ chủ yếu tập trung theo 2hướng nghiên cứu chính:

Theo hướng nghiên cứu thứ nhất: Nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme

transglutaminase lên các tính chất của sữa chua không tách béo

TubaSanli cùng các cộng sự đã nghiên cứu hiệu quả của việc sử dụng enzymetransglutaminase lên các tính chất vật lý, hóa học và cảm quan của sữa chua dạng set.Theo nghiên cứu, enzyme đã được bổ sung vào sữa chua ở các bước sản xuất khácnhau (sau khi đồng hóa, sau khi thanh trùng, bổ sung vào môi trường nuôi cấy) Sau đó

5 mẫu sữa chua bổ sung enzyme transglutaminase và 1 mẫu đối chứng đã được đưa điphân tích vào các ngày thứ nhất, thứ 10 và thứ 20 trong quá trình bảo quản Kết quảnghiên cứu cho thấy sữa chua có bổ sung transglutaminase không có thay đổi đáng kể

về tính chất hóa học Tuy nhiên, kết quả của kính hiển vi điện tử cho thấy sữa chua có

bổ sung enzyme sau khi thanh trùng sẽ làm cho các protein được phân phối đồng đềuhơn trong mạng gel do hình thành liên kết chéo giữa các protein từ đó giúp làm tăng

độ bền gel, giảm khả năng tách nước, tạo cấu trúc đồng nhất cho thành phẩm [14]Song đó, theo một nghiên cứu nữa về enzyme transglutaminase của tác giả IulianaAprodu và các cộng sự nghiên cứu về tác dụng của enzyme transglutaminase đối vớitính chất lưu biến của sữa chua dạng set Mục đích của bài nghiên cứu này là điều tracác đặc tính lưu biến của sữa chua từ sữa đã được xử lý bằng transglutaminase trước

khi lên men với Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus Theo đó 36

thí nghiệm đã được thực hiện để kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các nồng độ enzymekhác nhau từ 0 đến 0,04% Việc xử lý enzyme của sữa làm cho quá trình bảo quản sữachua được dễ dàng đồng thời khả năng giữ nước trong quá trình ly tâm cũng được cảithiện, độ nhớt của sữa chua cũng tăng lên khi tăng nồng độ enzyme Kết quả chỉ rarằng enzyme transglutaminase là một công cụ hiệu quả để cải thiện các tính chất chosữa chua [15]

Ngoài ra, P Chr Lorenzen và các cộng sự cũng đã nghiên cứu về liên kết ngang củaenzyme transglutaminase và protein sữa có những ảnh hưởng đến các tính chất sữachua Kết quả cho thấy các sản phẩm sữa chua được xử lý bằng enzyme cho thấy sựphân phối protein trong mạng lưới trở nên đều hơn, độ bền của gel được tăng lên đáng

kể so với sữa chua truyền thống [16]

Theo hướng nghiên cứu thứ hai: Nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme

transglutaminase lên các tính chất của sữa chua tách béo

Barbaros Ozer và cộng sự đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của enzymetransglutaminase lên các tính chất vật lý, hóa học và cảm quan của sữa chua tách béo ởcác nồng độ enzyme khác nhau từ 0-0,5 g/l Kết quả cho thấy tốc độ phát triển của acidtrong sữa chua tách béo giảm đáng kể khi tăng nồng độ enzyme transglutaminase bởiliên kết ngang của protein sữa khi bổ sung enzyme đã làm chậm sự tăng trưởng của vikhuẩn trong sữa chua Đồng thời tính chất vật lý của sữa chua cũng đã được cải thiệnđáng kể trong 21 ngày lưu trữ [17]

Bên cạnh đó BelenGarcia‐Gomez và cộng sự đã tiến hành đánh giá hiệu quả củaenzyme transglutaminase đối với sữa chua ít béo để cải thiện các đặc tính hóa lý và kếtcấu của chúng Kết quả cho thấy enzyme transglutaminase có thể được sử dụng đểthay thế các chất ổn định trong sữa chua ít béo vì nó cải thiện được kết cấu cho sảnphẩm sữa chua rất tốt [18] Trong đó liều lượng sử dụng tốt nhất là 1U TG g-1 protein

sẽ cho ra sữa chua có độ cứng cao hơn (4,25N) so với sữa chua thương mại (3,05N) vàsữa chua đầy đủ chất béo (4,43N) [19]

Tình hình nghiên cứu trong nước

Theo như tìm kiếm trên các nguồn tin thì ở Việt Nam hiện nay chưa có những công bốchính thức về việc nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme transglutaminase lên các tínhchất của sữa chua

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Thời gian và địa điểm làm đề tài

Thời gian: Từ ngày 19/10/2020 đến ngày 15/01/2021

Địa điểm thực hiện đề tài: Trung tâm thí nghiệm thực hành trường Đại học Côngnghiệp Thực phẩm Tp HCM và tại nhà

2.2 Vật liệu nghiên cứu

2.2.1 Nguyên liệu

Nguyên liệu dùng trong nghiên cứu sản phẩm sữa chua được liệt kê trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Nguyên liệu, phụ gia trong sản xuất sữa chua STT Tên nguyên liệu Nhà sản xuất Đặc tính kĩ thuật Ghi chú

1 Sữa đặc có đường

Tập đoàn RoyalFrieslandCampina

Hà Lan

Trong 40g sữa đặc

có:

Năng lượng: 124KcalProtein:2,6gChất béo: 3,2gCarbohydrate:

22,3g

Màu vàng ngà,không vón cục,mùi vị thơmngon

2 Sữa tươi không

đường

Tập đoàn RoyalFrieslandCampina

Chất đạm: 26%

Màu trắng ngà,mùi thơm đặctrưng của sữa,không có mùi lạ,không vón cục

3 Men giống (sữa

chua Vinamilk)

Công ty cổ phầnsữa Việt Nam(Vinamilk)

Sữa: 87,6%

Đường: 10%

Men Streptococcus

Sữa chua dùnglàm men giốngphải còn hạn sửdụng, thông

Thermophilus và Lactobacillus Bulgaricus, nhiệt

độ phát triển là

42-450C

thường hạn sửdụng cho sữachua Vinamilkkhoảng 1,5tháng kể từ ngàysản xuất, tuynhiên hạn sửdụng cònkhoảng 20 ngàytrở lên kể từngày sản xuất làtốt nhất

transglutaminase

Mua tại Công tyTNHH Công NghệThực Phẩm ĐịnhHướng Mới (NEOFOODTECH Co,Ltd) Nhà sản xuấtCông ty Sinh họcJiangsu Yiming

Thành phần:

Transglutaminase,MaltodextrinLiều lượng: 0,1 –0,3%

Hoạt độ: 500 – 510

UI/g

Dạng bột mịn,màu trắng,không mùi,không bị vóncụcHạn sử dụng: 1năm kể từ ngàysản xuất

2.2.2 Vật liệu

Bao bì được sử dụng để đựng sữa chua là hủ thủy tinh trong suốt, có nắp đậy bằngnhựa dung tích 100 ml được mua tại siêu thị Big C (địa chỉ: 1/1 Trường Chinh, P TâyThạnh, Quận Tân Phú, TP.HCM)

2.2.3 Hóa chất

Các loại hóa chất sử dụng cho nghiên cứu được liệt kê trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Các loại hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu

4 Khẩu trang than hoạt tính Việt Nam

2.2.4 Dụng cụ

Các dụng cụ phục vụ cho quá trình nghiên cứu được liệt kê trong bảng 2.3

Bảng 2.3 Danh mục các dụng cụ chính được sử dụng trong nghiên cứu

2.2.5 Thiết bị

Các thiết bị được sử dụng cho nghiên cứu được liệt kê tại bảng 2.4

Bảng 2.4 Danh mục các thiết bị chính được sử dụng trong nghiên cứu

2.3 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua

2.3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất sữa chua

2.3.1.1 Bổ sung enzyme vào trước quá trình lên men