Ảnh hưởng của transglutaminase nguồn gốc từ vi sinh vật đến chất lượng sản phẩm phô mai tươi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

ẢNH HƯỞNG CỦA MICROBIAL TRANSGLUTAMINASE
ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM PHƠ MAI TƯƠI

GVHD: PHẠM THỊ HỒN
GVHD: PHẠM KIM CHI
SVTH:HUỲNH ANH THƯ
MSSV: 15116138
SVTH: LÊ THỊ NGỌC UYÊN
MSSV: 15116153

SKL 0 0 6 1 2 5

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8/2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
MÃ SỐ: 2019-15116153

ẢNH HƯỞNG CỦA MICROBIAL
TRANSGLUTAMINASE ĐẾN CHẤT LƯỢNG

SẢN PHẨM PHÔ MAI TƯƠI

GVHD: TS. PHẠM THỊ HOÀN
HVCH. PHẠM KIM CHI
SVTH: HUỲNH ANH THƯ
LÊ THỊ NGỌC UYÊN

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 08/2019

15116138
15116153



LỜI CẢM ƠN
Đề tài “Ảnh hưởng của mTGase đến chất lượng sản phẩm phô mai tươi” là nội dung
nghiên cứu chúng tôi chọn để làm luận văn tốt nghiệp sau bốn năm theo học chuyên ngành Công
nghệ thực phẩm tại trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh.
Đầu tiên, chúng tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS. Phạm Thị Hoàn - Giảng viên
Bộ môn Công nghệ Thực phẩm và cô Phạm Kim Chi - học viên cao học, Khoa Cơng nghệ Hóa
học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Hai cơ đã tận tình
hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm cho chúng tôi trong suốt q trình nghiên
cứu để chúng tơi hồn thiện luận văn này.
Tiếp theo, chúng tôi xin cảm ơn quý thầy cô phụ trách xưởng công nghệ thực phẩm 1,
xưởng công nghệ thực phẩm 3 và các phịng thí nghiệm đã hỗ trợ, giúp đỡ chúng tôi rất nhiều
về dụng cụ, máy móc, thiết bị trong q trình nghiên cứu.
Đồng thời, chúng tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo giảng dạy trong nhà trường đã
truyền đạt rất nhiều kiến thức bổ ích để chúng tơi thực hiện khóa luận vàcũng như cóđược hành
trang vững chắc cho sự nghiệp trong tương lai.
Sau cùng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè và các anh chị sinh viên

khóa trên đã ln động viên, giúp đỡ chúng tơi trong quá trình làm luận luận văn.
Tuy nhiên vì kiến thức chuyên môn cũng như khả năng lý luận của bản thân cịn nhiều
thiếu sót vàhạn chế nên nội dung luận văn khơng tránh khỏi những thiếu xót, kính mong sự chỉ
dẫn và đóng góp của các thầy cơ để luận văn của chúng tơi được hồn thiện hơn.
Một lần nữa chúng tơi xin chân thành cảm ơn và kính chúc sức khỏe!
Trân trọng!
Sinh viên thực hiện

HUỲNH ANH THƯ

LÊ THỊ NGỌC UYÊN

ii



iv


v


vi


iv


iv

iv


iv


iv


iv


iv


iv


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP .................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................. ii
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................................ vii
TÓM TẮT KHÓA LUẬN ..........................................................................................................ix
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................................1
1.1. Tổng quan về phômai ...................................................................................................... 1
1.1.1. Giới thiệu chung .......................................................................................................... 1
1.1.2. Giá trị dinh dưỡng của phômai ................................................................................... 1

1.1.3. Phân loại phômai ........................................................................................................ 2

1.2. Phô mai tươi .................................................................................................................... 4
1.2.1. Giới thiệu chung ......................................................................................................... 4
1.2.2. Thành phần hóa học của phơ mai tươi........................................................................ 5
1.2.3. Ngun liệu chính trong sản xuất phô mai tươi ......................................................... 6

1.3. Cơ chế đông tụ casein trong q trình sản xuất phơmai ................................................. 8
1.3.1. Vi khuẩn lactic ............................................................................................................ 9
1.3.2. Cơ chế đông tụ casein ............................................................................................... 10

1.4. Transglutaminase ........................................................................................................... 11
1.4.1. Giới thiệu về Transglutaminase (TGase) .................................................................. 11
1.4.2. Cơ chế tạo liên kết ngang của mTGase .................................................................... 13
1.4.3. Ứng dụng .................................................................................................................. 14

1.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước .................................................................... 15
1.5.1. Tình hình nghiên cứu trong nước .............................................................................. 15
1.5.2. Tình hình nghiên cứu ngồi nước ............................................................................. 15

CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .......................................................................18
2.1. Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị sử dụng ...................................................................... 18
2.1.1. Nguyên liệu ............................................................................................................. 18

iv


2.1.2. Hóa chất .................................................................................................................... 21
2.1.3. Thiết bị sử dụng ........................................................................................................ 21
2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................ 22

2.2.1. Quy trình sản xuất phô mai tươi ............................................................................... 22
2.2.2. Sơ đồ nghiên cứu ...................................................................................................... 25
2.3. Nội dung nghiên cứu.......................................................................................................26
2.3.1. Quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa đa mục tiêu ................................................... 26
2.3.2. Đánh giá chất lượng sản phẩm phô mai tươi ............................................................. 31
2.3.3. Đánh giá sự thay đổi các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm phơ mai tươi trong q trình
bảo quản .................................................................................................................... 32
2.3.4. Các phương pháp phân tích ..................................................................................... 32
2.3.5. Phương pháp xử lí số liệu .......................................................................................... 39
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ...............................................................................40
3.1. Thành phần hóa học của sữa bột nguyên kem................................................................ 40
3.2. Kết quả quy hoạch thực nghiệm và tối ưu đa mục tiêu .................................................. 40
3.2.1. Kết quả thực nghiệm ................................................................................................. 40
3.2.2. Kết quả xây dựng các hàm mục tiêu thành phần của bài toán đa mục tiêu ............... 42
3.2.3. Kết quả giải bài toán tối ưu đa mục tiêu đa mục tiêu ................................................ 49

3.3. Đánh giá chất lượng của sản phẩm phô mai tươi ........................................................... 52
3.4. Đánh giá sự thay đổi chất lượng sản phẩm phô mai tươi trong quá trình bảo quản .......52
3.4.1. Đánh giá cảm quan của sản phẩm phô mai tươi ....................................................... 52
3.4.2. Sự thay đổi độ chua của sản phẩm phô mai tươi ...................................................... 56
3.4.3. Tổng số vi khuẩn lactic ............................................................................................. 58
3.4.4. Sự thay đổi độ tách whey của sản phẩm phô mai tươi ............................................. 62
3.4.5. Sự thay đổi màu của sản phẩm phô mai tươi ............................................................ 65

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN .........................................................................................................68
4.1. Kết luận .......................................................................................................................... 68
4.2. Kiến nghị ........................................................................................................................ 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................................70
PHỤ LỤC ....................................................................................................................................... 83

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Sơ đồ phân loại phơ mai dựa trên phương pháp đông tụ và được chia nhỏ hơn dựa
trên các tác nhân làm chín hoặc cơng nghệ đặc trưng (Fox và cộng sự, 2017). ......... 3
Hình 1. 2. Phản ứng được xúc tác bởi TGase ........................................................................... 13
Hình 2. 1. Phơ mai tươi Quark “Savushkin Khutorok” ............................................................ 20
Hình 2. 2. Quy trình sản xuất phơ mai tươi thực nghiệm ......................................................... 22
Hình 2. 3. Sơ đồ nghiên cứu ..................................................................................................... 25
Hình 2. 4. Mẫu đánh giá cảm quan trong bảo quản .................................................................. 35
Hình 3. 1. Quy trình sản xuất phơ mai tươi .............................................................................. 51
Hình 3. 2. Đồ thị thể hiện sự thay đổi điểm cảm quan của các mẫu phơ mai tươi trong q trình
bảo quan 4 ± 2oC (A- Sự thay đổi về ngoại quan, B- Sự thay đổi về cấu trúc, C- Sự
thay đổi về hương vị, D- Sự thay đổi về tổng điểm cảm quan)................................ 53
Hình 3. 3. Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ chua (oT) của bốn mẫu phômai tươi trong 28 ngày bảo
quản ở 4 ±2oC .......................................................................................................... 56
Hình 3. 4. Tổng lượng vi khuẩn lactic của bốn mẫu phô mai tươi ở ngày 21 .......................... 58
Hình 3. 5. Đồ thị thể hiện sự thay đổi về tổng lượng vi khuẩn lactic của bốn mẫu phô mai tươi
trong 28 ngày bảo quản ở 4 ±2oC ............................................................................ 59
Hình 3. 6. Whey của bốn mẫu phơ mai tươi sau khi ly tâm...................................................... 62
Hình 3. 7. Sự tách whey của các mẫu phô mai tươi ngày 7 ...................................................... 62
Hình 3. 8. Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ tách whey của bốn mẫu phô mai tươi trong quá trình
bảo quản ở 4 ±2oC ................................................................................................... 63
Hình 3. 9. Đồ thị thể hiện sự thay đổi của giá trị b* của bốn mẫu phô mai tươi trong 28 ngày
bảo quản ở 4 ±2oC ................................................................................................... 67

vi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1. Phân loại phô mai theo độ ẩm ................................................................................... 2
Bảng 1. 2. Phân loại phô mai theo hàm lượng lipid trong sản phẩm .......................................... 3
Bảng 1. 3. Thành phần hóa học của một số loại phơ mai tươi .................................................... 5
Bảng 1. 4. Thành phần hóa học của một số loại sữa (%) ............................................................ 7
Bảng 1. 5. Thành phần của một số sản phẩm sữa bột (%) .......................................................... 8
Bảng 2. 1. Thành phần hóa học của sữa bột nguyên kem ......................................................... 18
Bảng 2. 2. Một số thông số kỹ thuật của Transglutaminase ..................................................... 19
Bảng 2. 3. Các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh của chủng vi khuẩn latic........................................... 19
Bảng 2. 4. Thành phần hóa học của sữa tươi thanh trùng Vinamilk ......................................... 20
Bảng 2. 5. Thành phần hóa học trên 100g sản phẩm Quark ..................................................... 21
Bảng 2. 6. Các mức yếu tố ảnh hưởng ...................................................................................... 27
Bảng 2. 7. Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp hai .................................................. 28
Bảng 3. 1. Một số chỉ tiêu trong thành phần hóa học của nguyên liệu ..................................... 40
Bảng 3. 2. Số liệu thu thập từ thực nghiệm............................................................................... 41
Bảng 3. 3. Kết quả quy hoạch thực nghiệm của độ cứng (Y1) ................................................. 42
Bảng 3. 4. Kết quả quy hoạch thực nghiệm của hiệu suất (Y2)................................................ 43
Bảng 3. 5. Kết quả quy hoạch thực nghiệm hàm lượng protein (Y3) ....................................... 44
Bảng 3. 6. Kết quả quy hoạch thực nghiệm của hàm lượng chất khô(Y4) .............................. 45
Bảng 3. 7. Kết quả quy hoạch thực nghiệm của đánh giá cảm quan (Y5) ................................ 46
Bảng 3. 8. Kết quả tính tốn của năm phương trình hồi quy .................................................... 47
Bảng 3. 9. Kết quả phân tích phương sai cho mơ hình đa thức bậc hai theo độ cứng, hiệu suất
thu hồi, hàm lượng protein, hàm lượng chất khô, đánh giá cảm quan ..................... 48
Bảng 3. 10. Kết quả tối ưu đa mục tiêu .................................................................................... 49
Bảng 3. 11. Kết quả chế độ xử lí dung dịch sữa với enzyme tối ưu ......................................... 49
Bảng 3. 12. Kết quả thực nghiệm kiểm chứng.......................................................................... 50
Bảng 3. 13. Thành phần hóa học và chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm phô mai tươi ..................... 52
Bảng 3. 14. Thể hiện độ giảm lượng vi khuẩn lactic các mẫu phô mai trong 28 ngày (%) ...... 59
Bảng 3. 15. Sự thay đổi màu sắc của các mẫu trong quá trình bảo quản .................................. 65

vii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
1. TGase:

Transglutaminase

2. mTGase:

Microbial transglutaminsae

3. Str. thermophilus:

Streptococcus thermophilus

4. Lb. bulgaricus:

Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus

5. LAB:

Lactic acid bacteria

6. TCVN:

Tiêu chuẩn Việt Nam

7. QCVN:

Quy chuẩn Việt Nam

8. COA (Certificate of Analyst):

Bảng phân tích thành phần

9. SPEC (Specification):

Thơng số kỹ thuật

viii


TĨM TẮT KHĨA LUẬN
Nhằm đa dạng hóa sản phẩm và đáp ứng nhu cầu về dinh dưỡng cũng như thị hiếu của
người tiêu dùng, nên chúng tôi đã sử dụng Transglutaminase cónguồn gốc vi sinh vật (microbial
transglutaminase- mTGase) vào trong q trình sản xuất phơ mai tươi. Để làm rõ một cách chi
tiết về chức năng của enzyme nên trong luận văn này chúng tôi đã nghiên cứu về sự ảnh hưởng
của mTGase đến chất lượng sản phẩm phô mai tươi.
Trong nghiên cứu, bài toán quy hoạch thực nghiệm gồm ba yếu tố (nồng độ, nhiệt độ,
thời gian xử lí dịch sữa với enzyme) và năm mục tiêu (độ cứng, hiệu suất thu hồi phô mai, hàm
lượng protein, hàm lượng chất khô, điểm đánh giá cảm quan) được thiết kế với 18 thí nghiệm
để khảo sát các thơng số kỹ thuật trong q trình xử lí dịch sữa với enzyme ở nhiều mức độ
khác nhau: nồng độ enzyme (0,6 – 3,0 U/g protein), nhiệt độ (30 – 60℃) và thời gian (1,5 – 6h).
Kết quả nghiên cứu cho thấy, năm mục tiêu đặt ra đạt được tối ưu khi xử lí dịch sữa với lượng
enzyme 2,51 U/g protein ở 35,37°C trong 4,5 giờ. Q trình sản xuất phơ mai tươi với chế độ
xử lý tối ưu mang lại hiệu suất thu hồi phô mai tươi là 26,93 %, độ cứng 471 g, hàm lượng
protein 13,16 %, hàm lượng chất khô 32,78 % và điểm đánh giá cảm quan 11,81.
Khi có chế độ xử lí dịch sữa với enzyme tối ưu, chúng tôi tiến hành kiểm tra sự ảnh
hưởng của mTGase đến chất lượng của phơ mai tươi. Bố trí thí nghiệm lập ra với bốn mẫu phô

mai tươi: hai mẫu phô mai làm từ sữa tươi và sữa bột nguyên kem có sử dụng mTGase và hai
mẫu đối chứng khơng có sử dụng mTGase. Các mẫu được bảo quản 28 ngày trong túi khóa zip
ở 4 ± 2oC và tiến hành phân tích những sự thay đổi về mặt cảm quan, độ chua, tổng lượng vi
khuẩn lactic, độ tách whey vàđo màu ở các mốc thời gian: 1,7,14, 21 và28 ngày. Kết quả nghiên
cứu cho thấy sử dụng mTGase giúp duy trìchất lượng cảm quan, ổn định độ chua vàtổng lượng
vi khuẩn lactic tốt hơn so với mẫu đối chứng. Ngồi ra, nócịn giúp cải thiện khả năng giữ nước
đồng thời giảm sự tách whey trong quátrình bảo quản. Cuối cùng, kết quả nghiên cứu của chúng
tôi cho thấy việc sử dụng mTGase không ảnh hưởng đáng kế đến màu sắc của phô mai tươi.
Như vậy, việc sử dụng mTGase trong qtrì
nh sản xuất phơmai tươi từ sữa bột ngun
kem giúp cải thiện đáng kể về cấu trúc vàcác đặc điểm cảm quan của sản phẩm. Qua đây chúng
tôi nhận thấy mTGase hứa hẹn sẽ có nhiều ứng dụng tiềm năng trong chế biến thực phẩm và
trong các lĩnh vực khác.

ix


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Chương 1. Tổng quan tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.

Tổng quan về phô mai

1.1.1. Giới thiệu chung
Phơmai làtên gọi chung của một nhóm các sản phẩm thực phẩm lên men sữa với giátrị
dinh dưỡng cao, nó được sản xuất với đa dạng các hương vị, kết cấu và hình thức trên khắp thế
giới. Phơmai cóthể được sử dụng như một thành phần chính của bữa ăn, một món tráng miệng

hay một thành phần của thực phẩm khác (Fox và cộng sự 2017; Fox và công sự, 2004).
Phô mai ngày càng trở nên quen thuộc và phổ biến trên toàn thế giới, ngay cả ở những
nền văn hóa khơng có truyền thống sử dụng phơ mai. Trung bình mỗi năm sản lượng phơ mai
thế giới là khoảng 15 x 106 tấn (khoảng 35% tổng sản lượng sữa) và đã tăng với tốc độ trung
bình hàng năm khoảng 4% trong 30 năm qua. Cho đến nay Châu Âu được xem là khu vực sản
xuất phô mai lớn nhất với sản lượng khoảng 8 x 106 tấn mỗi năm, (Fox và cộng sự 2017).
1.1.2. Giá trị dinh dưỡng của phơ mai
1.1.2.1.

Protein

Phơ mai thường có thành phần protein dao động từ 3% đến 40%, trong đó whey protein
chiếm 2- 3% tổng số protein trong phơ mai, phần cịn lại là casein, rất dễ tiêu hóa (Preedy và
cộng sự, 2013).
1.1.2.2.

Lipid

Tùy thuộc vào nguyên liệu sữa và phương pháp sản xuất được sử dụng, phơ mai có thể
chứa 4- 48% lipid, trong đó chứa khoảng 66% lipid bão hịa, 30% lipid khơng bão hịa đơn và
4% lipid khơng bão hịa đa (Preedy và cộng sự, 2013).
Axit linoleic liên hợp (Conjugated Linoleic Acid) à một thành phần có lợi của các sản
phẩm sữa bao gồm phơmai cótác dụng chống oxy hóa vàchống ung thư. Hàm lượng cholesterol
trong phô mai nằm trong khoảng 10 – 100 mg trên 100 g sản phẩm (Preedy và cộng sự, 2013).
1.1.2.3.

Carbohydrate

Lactose trong sữa bị thất thoát cùng với whey protein trong q trình sản xuất phơ mai.
Bất kỳ loại đường nào còn lại được lên men thành axit lactic, do đó phơ mai chín về cơ bản

1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Chương 1. Tổng quan tài liệu

khơng có đường lactose (Preedy và cộng sự, 2013). Do đó những người khơng dung nạp đường
lactose có thể sử dụng hầu hết các loại phơ mai mà khơng có ảnh hưởng xấu.
1.1.2.4.

Vitamin vàkhống chất

Phơmai lànguồn cung cấp một số vitamin thiết yếu như vitamin B12, vitamin A, niacin
(vitamin B3), riboflavin vàfolate (vitamin B9) (Preedy và cộng sự, 2013).
Hàm lượng khoáng chất trong phô mai phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm quy trình
sản xuất, phương pháp đơng tụ, lượng muối vàcanxi clorua thêm vào (Lucey vàFox, 1993). Ví
dụ phơ mai đông tụ rennet chứa nhiều canxi hơn so với loại đông tụ axit (Renner, 1987).
1.1.3. Phân loại phô mai
Theo Fox (1993a), phô mai truyền thống được phân loại chủ yếu dựa vào độ ẩm, chẳng
hạn như phô mai mềm, phô mai bán cứng hoặc phô mai cứng (bảng 1.1).
Bảng 1. 1. Phân loại phô mai theo độ ẩm
Loại phô mai

Độ ẩm (%)

Phô mai mềm

45- 75

Phô mai bán cứng

35- 45

Phô mai cứng

30- 40
Nguồn: Practical Action, 2008

Mặc dù phân loại theo độ ẩm được sử dụng phổ biến, nhưng nó có một nhược điểm lớn
lànónhóm các loại phơmai với các đặc tính vàphương thức sản xuất khác nhau. Vídụ: Cheddar,
Parmesan và Emmental thuộc nhóm phơ mai cứng, mặc dù chúng có hương vị và phương pháp
sản xuất khá khác nhau (Fox và cộng sự, 2017). Dưới đây là sơ đồ phân loại phơ mai theo
phương thức sản xuất (hình 1.1).

2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Chương 1. Tổng quan tài liệu

Đông tụ bởi axit

Đơng tụ bởi nhiệt và axit

PHƠ MAI

Đơng tụ bởi Rennet

Phơ mai ủ chín bên trong nhờ vi
khuẩn (Internal BacteriallyRipened)

Phơ mai ủ chín nhờ nấm
mốc (Mould Ripened)

Nấm mốc bề mặt

Rất cứng

Cứng

Bán cứng

Phơmai
Thụy Sĩ

Phơ mai ủ chín bề
mặt (SurfaceRipened)

Nấm mốc bên trong

Phơmai
có mắt

High Salt
Varieties

Phơmai
PastaFilata

PhơMai
HàLan

Hình 1. 1. Sơ đồ phân loại phơ mai dựa trên phương pháp đông tụ và được chia nhỏ hơn
dựa trên các tác nhân làm chín hoặc cơng nghệ đặc trưng (Fox và cộng sự, 2017).
Ngồi ra, phơ mai cịn có thể được phân loại theo hàm lượng lipid (bảng 1.2).
Bảng 1. 2. Phân loại phô mai theo hàm lượng lipid trong sản phẩm
Loại phô mai

STT

Hàm lượng lipid (%)

1

Phơ mai có hàm lượng béo rất cao

2

Phơ mai có hàm lượng béo cao

45- 60

3

Phơ mai có hàm lượng béo trung bình

25- 45

4

Phơ mai có hàm lượng lipid thấp

10- 25

5

Phơ mai gầy

> 60

< 10
Nguồn: Lâm Xuân Thanh, 2003; Bylund, 1995

3