Sữa chua uống – Ảnh hưởng của các loại chất ổn định đến tính chất hóa lý của sữa chua uống

         Sữa chua uống là một trong những sản phẩm thực phẩm nhiều chất dinh dưỡng và được người tiêu dùng lựa chọn.Việc lựa chọn các loại chất ổn định cũng ảnh hưởng đến tính chất hóa lý của sữa chua uống. Để hiểu rõ hơn về điều đó, hãy cùng Vitamchem chúng tôi tìm hiểu về sự ảnh hưởng của các loại chất ổn định đến tính chất hóa lý của sữa chua uống.

1. Giới thiệu về sữa chua uống

         Sữa chua đã được biết đến hơn 6000 năm. Từ “sữa chua’ có thể bắt nguồn từ từ “jugurt” trong tiếng Thổ Nhĩ Kì xuất hiện lần đầu tiên vào thế kỷ thứ 8, nhưng hiện nay đã có nhiều tên gọi khác nhau được sử dụng để nói về sữa chua hoặc các sản phẩm tương tự.

         Sữa chua là một trong những sản phẩm từ sữa phổ biến nhất được tiêu thụ trên toàn thế giới và các thuộc tính cảm quan của nó có ảnh hưởng đến khả năng chấp nhận của người tiêu dùng (Saint – Eva, 2006). Theo Bộ quy định liên bang của FDA năm 1996, sữa chua được định nghĩa là “thực phẩm được sản xuất bằng cách nuôi cấy một hoặc nhiều nguyên liệu sữa tùy chọn (kem, sữa, sữa gầy…) với môi trường nuôi cấy vi khuẩn đặc trưng có chứa vi khuẩn sản xuất axit lactic, Lactobacillus delbrueckii, bulgariphilus và streptococcus thermophilus”.

         Sữa chua uống là một loại sữa chua thuộc dạng khuấy có độ nhớt thấp, chứa nhiều thành phần dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe. Độ nhớt thấp đạt được thông qua việc khuấy trộn mạnh, phá vỡ khối đông tụ sau giai đoạn lên men, trước khi sản phẩm được đóng chai và làm lạnh (Tamime, 1985).

Hình. Một số loại sữa chua uống trên thị trường

         Về hương vị, dâu tây hiện nay là hương vị trong sữa chua uống phổ biến nhất trong tất cả các hương vị từ trái cây (Thompson, 2007).

         Khi mức độ phổ biến của các sản phẩm sữa chua tiếp tục gia tăng, các nhà sản xuất liên tục nghiên cứu các thành phần có giá trị như prebiotic và men vi sinh để thu hút người tiêu dùng quan tâm đến sức khỏe. Việc bổ sung men vi sinh đã được chứng minh là không làm thay đổi các đặc tính cảm quan của sản phẩm (Hekmat, 2006). Prebiotic được gọi là “vi sinh vật sống” khi được sử dụng với số lượng thích hợp sẽ mang lại lợi ích sức khỏe (FAO/WHO, 2001). Các loài Lactobacillus và Bifidobacteria là những loại men vi sinh phổ biến nhất. Prebiotic được phân loại là “thành phần thực phẩm không tiêu hóa được” kích thích thực phát triển của một số vi khuẩn có lợi cho đường ruột (Gibson, 1995). Hiện nay, prebiotic được chấp nhận rộng rãi nhất bao gồm fructooligosaccharides và galactooligosaccharides (ISAPP, 2009). Khi prebiotic được kết hợp với probiotic góp phần mang lại sức khỏe cho người sử dụng.

• Quy trình công nghệ

Hình. Quy trình công nghệ sản xuất sữa chua uống

• Đặc tính kết cấu của sữa chua

         Người ta thường đánh giá chất lượng sữa chua uống thông qua ba nhóm chỉ tiêu:

Chỉ tiêu cảm quan: cấu trúc, màu sắc, mùi vị 

• Cấu trúc: mịn, không tách lớp
• Màu sắc: màu trắng sữa hoặc màu đặc trưng của phụ liệu bổ sung
• Mùi, vị: Đặc trưng cho từng loại sản phẩm 

Chỉ tiêu hóa lý:

• Tổng hàm lượng chất khô, hàm lượng chất béo, độ chua

Hình. Quy định về hàm lượng chất khô, chất béo, độ chua (Theo TCVN)

         Theo Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA, 2008) đối với đồ uống sữa chua: hàm lượng chất rắn sữa không chứa nhất béo > 8,25%; chất béo trong sữa chua không béo < 0,5%; chất béo trong sữa chua ít béo 2%; chất béo trong sữa chua > 3,25% trước khi bổ sung các thành phần khác (Chandan, 2006). Một loại sữa chua uống ít béo điển hình hiện có ở Hoa Kỳ có 8,0 đến 9,5% chất rắn sữa không béo và chứa 5 đến 12% đường phổ sung. Độ pH của sữa chua uống thay đổi từ 4,0 đến 4,5 (Tamime, 1985).

• Hàm lượng kim loại nặng

Hình. Quy định về hàm lượng kim loại nặng (Theo TCVN)

• Độc tố vi nấm: Aflatoxin M1 không lớn hơn 0,5 mg/l

Chỉ tiêu vi sinh: Tổng số tế bào vi khuẩn lactic và các vi sinh vật nhiễm khác

Hình. Quy định về vi sinh trong sữa chua uống (Theo TCVN)

2. Các loại chất ổn định có trong sữa chua uống

• Pectin

Hình. Pectin dạng bột và công thức cấu tạo của pectin

         Pectin là một loại polyme carbohydrate có trọng lượng phân tử cao, hiện diện ở hầu hết các loại thực vật và góp phần vào cấu trúc tế bào. Pectin hiện diện trong thành tế bào polysaccharide trong trái cây, rau quả nhưng hiện diện nhiều nhất trong vỏ cam quýt. Các gốc poly – α – (1,4) – D galacturonic axit bị methyl hóa một phần do sự hiện diện của α – (1,2) – L – rhamnosyl – α – (1,4) – D galacturonosyl chứa các điểm phân nhánh với chuỗi bên (1 – 20 gốc) chủ yếu là L – arabinose và D – galactose.  Lớn hơn 50% este hóa là pectin có hàm lượng methoxy (HM) cao. Nhỏ hơn 50% este hóa là pectin có hàm lượng methoxy (LM) thấp.

         Tên hóa học: Pectin

         Chỉ số quốc tế: 440 – Châu Âu: E400 (i) đối với pectin không amidated và E440 (ii) đối với pectin amidated

         Hàm lượng pectin trong thực phẩm: Thông thường, mức 0,3 – 0,4% pectin được lựa chọn để bổ sung. Việc bổ sung pectin cũng có thể cải thiện kết cấu và độ ổn định, chống lại sự lắng đọng của đồ uống sữa chua ướp lạnh có thời hạn sử dụng ngắn.

• Carboxymethyl cellulose (CMC)

Hình. Carboxymethyl cellulose dạng bột và công thức cấu tạo của chúng

         Carboxymethyl cellulose (CMC) là một dẫn xuất carboxyl hóa của cellulose, thuộc loại polymer tuyến tính anion. CMC có một số đặc tính đáng chú ý như không màu, không mùi, không chứa calo, trơ về mặt sinh lý và ổn định trong điều kiện axit. Nó thường được sử dụng làm chất ổn định và chất làm đặc.

         Tên hóa học: Carboxymethyl cellulose

         Chỉ số quốc tế: E466 (INS 466)

         Hàm lượng CMC trong thực phẩm: CMC thường được sử dụng trong thực phẩm ở liều lượng 0,5 – 0,75%.

• Gellan gum

Hình. Gellan gum dạng bột và công thức cấu tạo của chúng

         Gellan gum là một anion polysaccharide được sản xuất bởi vi khuẩn Sphingomonas elodea (Pollock, 1993), trước đây gọi là vi khuẩn Pseudomonas elodea. Gellan gum được coi là “phụ gia thực phẩm tự nhiên” ở Nhật Bản từ năm 1988 và được chấp nhận sử dụng ở một số quốc gia và ngày càng được sử dụng rộng rãi. Nó bao gồm các đơn vị lặp lại tetrasaccharide bao gồm 1,3 – D – glucose, 1,4 – D – glucuronic acid, 1,4 – D – glucose và 1,4 – α – L – rhamnose (Kuo, 1986).

         Gellan gum dễ dàng được phân tán bằng cách khuấy bằng tay. Để đạt được sự hydrat hóa hoàn toàn gellan gum, chất phân tán phải được gia nhiệt. Nhiệt độ mà gellan gum hydrat hóa phụ thuộc vào nồng độ cation. Khi hòa tan trong nước lạnh với sự hỗ trợ của chất cô lập, gellan gum ở nồng độ 1% tạo ra dung dịch có độ nhớt cao. Các nhóm acyl có ảnh hưởng sâu sắc đến đặc tính của gel. Dạng acyl cao tạo ra gel mềm, đàn hồi, không giòn, trong khi dạng acyl thấy tạo ra gel cứng, không dàn hồi, giòn.

         Gellan gum là chất tạo gel hiệu quả và hữu ích cho thực phẩm vì nó có hiệu quả ở nồng độ thấp.

         Tên hóa học: Gellan gum

         Chỉ số quốc tế: E418 (INS 418)

         Hàm lượng Xanthan gum trong thực phẩm: Gellan gum thường được sử dụng trong thực phẩm ở mức 0,2%.

         Ngoài những phụ gia trên đây. Trong một số sản phẩm sữa chua uống người ta còn bổ sung một số chất ổn định như: gellatin, guar gum, alginate, xanthan gum,…góp phần cải thiện các tính chất của sữa chua uống nâng cao chất lượng sản phẩm.

3. Ảnh hưởng của các loại chất ổn định đến tính chất hóa lý của sữa chua uống

• Pectin

Hình. Pectin trong thành phần sữa chua uống

         Độ ổn định: Nó tạo ra sự ổn định về mặt cấu trúc cho sản phẩm rất tốt. Trong sữa chua uống, các pectin và acid pectinic có chứa các nhóm hydroxyl ( – OH)  nên có khả năng hydrate hóa cao. Các phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau, do đó làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch. Khi làm giảm độ tích điện và độ hydrat hóa sẽ làm cho các phân tử pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới 3 chiều chứa pha lỏng bên trong. Một nghiên cứu trong đồ uống sữa chua bổ sung probiotic so sánh giữa việc có hoặc không có bổ sung pectin. Kết quả chứng minh rằng pectin táo có tiềm năng lớn được sử dụng trong sản xuất công nghiệp đồ uống sữa chua probiotic vì nó cải thiện đặc tính lưu biến và độ ổn định trong quá trình bảo quản. Nghiên cứu này sử dụng pectin táo 0,5% trong đồ uống sữa chua lên men (Sarmadi, 2022).

         Độ axit: Trong thời gian lên men, sữa chua uống được bổ sung pectin góp phần làm giảm độ pH của sữa chua với giá trị trung bình là 5,09 sau 2 giờ và 4,57 sau 4 giờ lên men. Trong quá trình lên men, có vẻ như sự gia tăng axit lactic tỷ lệ thuận với sự gia tăng việc bổ sung pectin. Kumar và Mishra (2004) phát hiện ra rằng độ axit lactic của sữa chua uống tăng lên khi mức bổ sung pectin lên 0,2; 0,4 và 0,6%.

         Độ nhớt: Độ nhớt của sữa chua uống bổ sung pectin được đặc trưng bởi sự gia tăng rõ rệt trong quá trình lên men và hậu axit hóa. Kết quả tương tự cũng được nghiên cứu bởi Jensen, 2010 đã phát hiện ra rằng sự gia tăng nồng độ pectin từ 0,2 đến 0,5% dẫn đến sự gia tăng độ nhớt của sữa bị axit hóa. Những kết quả này được giải thích là do pectin có thể tạo thành mạng lưới ba chiều có khả năng tạo phức các thành phần sữa đồng thời hấp thụ nước tối đa dẫn đến tăng độ nhớt của sữa chua uống. Pectin được hấp thụ trên bề mặt của các mixen casein tạo thành các tập hợp ổn định (Maroziene và Kruif, 2000).

         Sự phát triển của chủng giống lên men: Streptococcus thermphilus đảm bảo quá trình lên men lactic của sữa chua uống bắt đầu và sự phát triển của chúng được kích thích bởi các axit amin được giải phóng do hoạt động phân giải protein của Lactobacillus bulgaricus đến từ casein sữa. Sự gia tăng rõ rệt của Lactobacillus bulgaricus đã được quan sát thấy khi tăng nồng độ pectin trong sữa chua uống. Tỷ lệ kết hợp pectin trong sữa chua có ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của cả hai chủng: Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus (Kumar và Mishra, 2004).

• Carboxymethyl cellulose (CMC) 

Hình. Carboxymethyl cellulose (CMC) trong thành phần sữa chua uống

         Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng CMC có thể ổn định và phân tán các mixen casein, tăng cường độ ổn định và độ nhớt của sữa chua uống và khi trọng lượng phân tử và mức độ thay thể tăng lên, độ ổn định được nâng cao (Ren, 2023).

         Độ pH: Việc bổ sung CMC không ảnh hưởng đáng kể đến độ pH của sữa chua uống trong quá trình bảo quản. Điều này được lý giải như sau: Việc bổ sung chất ổn định có thể làm giảm độ axit do pha loãng và đóng vai trò là chất đệm giữa môi trường nuôi cấy sữa chua và lactose, do đó ngăn chặn quá trình lên men axit lactic một cách hợp lý. Giá trị pH của sữa chua uống giảm dần theo thời gian bảo quản do nồng độ axit lactic tăng (Andic, 2013).

         Khả năng giữ nước: Khả năng giữ nước của sữa chua uống chủ yếu là lượng nước được mang theo trong cấu trúc protein và sự gia tăng khả năng giữ nước đồng nghĩa với việc tăng cường hydrat hóa mạng lưới protein (Landge, 2009). Nhờ việc bổ sung CMC vào sữa chua uống làm tăng độ nhớt, dẫn đến tăng khả năng giữ nước. Sự gia tăng khả năng giữ nước là do sự tương tác giữa các mixen casein tăng lên (Sodini, 2004).

         Độ nhớt: Việc bổ sung CMC làm tăng độ nhớt của sữa chua uống. Độ nhớt của sữa chua uống bị ảnh hưởng bởi tương tác kỵ nước của các mixen casein. Axit lactic làm giảm độ axit khi bảo quản sẽ phá vỡ các tương tác này và do đó dẫn đến sự đông tụ của casein và làm giảm độ nhớt. Không những vậy, khả năng giữ nước tăng cũng có thể dẫn đến tăng độ nhớt của sữa chua uống (Aini, 2017).

         Sự phát triển của chủng giống lên men: Việc bổ sung CMC không ảnh hưởng đéng kể đến số chủng giống lên men cũng như vi sinh vật có trong sữa chua uống nhưng thời gian bảo quản bị ảnh hưởng đáng kể.

• Gellan gum

Hình. Gellan gum trong thành phần sữa chua uống

         Độ pH: Gellan gum không ảnh hưởng đến độ pH của sữa chua uống. Trong quá trình lên men, môi trường nuôi cấy sữa chua uống liên tục tạo ra axit lactic, có thể dẫn đến độ giảm pH.

         Khả năng giữ nước: Bản chất của gellan gum là polysaccharide, mà polysaccharide có nhiều nhóm ưa nước có thể tăng cường liên kết hydro với nước. Việc bổ sung gellan gum vào sữa chua uống góp phần làm tăng khả năng giữ nước của sản phẩm.

         Độ nhớt: Khi bổ sung gellan vào sữa chua uống sẽ làm tăng độ nhớt của sản phẩm. Điều này liên quan đến khả năng giữ nước của sản phẩm. Khi khả năng giữ nước càng tăng thì độ nhớt của hỗn hợp càng tăng (Deng và cộng sự, 2018).

4. Xu hướng sử dụng các loại chất ổn định trong sữa chua uống hiện nay

• Sự kết hợp giữa các loại chất ổn định khác nhau

Hình. Sự kết hợp giữa guar gum và pectin trong sữa chua uống

         Các loại sữa chua uống khác nhau sử dụng các loại chất ổn định khác nhau. Tất cả các mẫu đều được bảo quản tối đa 14 ngày ở 5 1^oC. Kết quả cho thấy không có sự khác biệt đáng kể nào được quan sát về các đặc tính hóa học và vi sinh giữa các mẫu đối chứng và các mẫu được xử lý. Tất cả các loại sữa chua uống đều chứa làm lượng vi khuẩn axit lactic (10⁶ – 10⁷ cfu/g) ở cuối thời gian bảo quản trong tủ lạnh. Việc bổ sung các chất ổn định cho thấy sự khác biệt đáng kể về độ nhớt và khả năng tách lớp của sản phẩm cuối cùng. Hiệu quả cao nhất đối với mẫu chứa 0,1% guar gum + 0,1% high methoxy pectin) có điểm cảm quan cao hơn so với các mẫu khác. Loại sữa chua uống tốt nhất chứa 50% sữa chua, 8% đường và 42% nước nên được bổ sung 0,1% guar gum và 0,1% high methoxyl pectin (Sobhay, 2019).

• Phát triển sữa chua uống sử dụng chất xơ từ cam quýt làm chất ổn định

Hình. Sự kết hợp giữa sữa chua uống và chất xơ từ cam quýt

         Nghiên cứu được thực hiện để đánh giá tiềm năng của chất xơ từ họ cam quýt như một chất ổn định tự nhiên cho sự phát triển của sữa chua uống. Năm mức chất xơ từ họ cam quýt khác nhau 0,1%; 0,15%; 0,2%; 0,25%; 0,3% đã được đánh giá để chọn ra loại tốt nhất để phát triển các loại sữa chua uống. Nghiên cứu được thực hiện mà không cần thêm bất kỳ chất ổn định nào. Theo đánh giá cảm quan, sản phẩm kết hợp chất xơ từ họ cam quýt có khả năng chấp nhận so với các phương pháp xử lý và mẫu đối chứng. Hàm lượng chất béo trong sữa chua uống bổ sung chất xơ từ họ cam quýt cao hơn đáng kể so với mẫu đối chứng. Mức 0,2% chất xơ từ họ cam quýt có thể được sử dụng để tạo ra một loại đồ uống sữa chua có đặc tính lý hóa và cảm quan mong muốn so với các chất ổn định khác và có thể bảo quản trong tủ lạnh điều kiện lên đến 21 ngày mà không có bất kỳ sự ô nhiễm nào của nấm men và nấm mốc (Srimali, 2019).

4. Kết luận

         Sữa chua uống là một trong những loại thức uống tốt cho sức khỏe và người tiêu dùng cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết. Để sản xuất ra một loại thức uống sữa chua chất lượng đòi hỏi phải đảm bảo về mặt chất lượng sản phẩm. Sữa chua uống được bảo quản lâu trong điều kiện không phù hợp không tránh khỏi hiện tượng tách lớp và giảm chất lượng. Các loại chất ổn định như: xanthan gum, CMC, pectin, gellan gum,…thường được sử dụng để bổ sung vào sữa chua uổng với các hàm lượng khác nhau. Tầm quan trọng của chúng đối với sản phẩm không quá ít cũng không quá lớn. Nhờ biêt được tầm ảnh hưởng của chúng đối với sản phẩm để ngăn ngừa và hạn chế cũng như đưa ra phương án sử dụng hợp lý để tiết kiệm chi phí, phù hợp với nhu cầu sử dụng và chất lượng đến tay người tiêu dùng.

5. Tài liệu tham khảo

Aini, N., Prihananto, V., Sustriawan, B., Astuti, Y., & Maulina, M. R. (2018). Quality evaluation of polypropylene packaged corn yogurt during storage. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 102, No. 1, p. 012049). IOP Publishing.

Andiç, S., G. Boran and Y. Tunçtürk (2013). Effects of Carboxyl Methyl Cellulose and Edible Cow Gelatin on Physicochemical, Textural and Sensory Properties of Yoghurt. International Journal of Agriculture & Biology, 15(2).

Deng, C.; Liu, Y.; Li, J.; Yadav, M.P.; Yin, L. Diverse rheological properties, mechanical characteristics and microstructures of corn fiber gum/soy protein isolate hydrogels prepared by laccase and heat treatment. Food Hydrocoll. 2018, 76, 113–122

Hematyar, N., Samarin, A. M., Poorazarang, H., & Elhamirad, A. H. (2012). Effect of gums on yogurt characteristics. World Applied Sciences Journal, 20(5), 661-665.

Kumar, P., and H. N. Mishra. 2004. Mango soy fortified set yoghurt: effect of stabilizer addition on physicochemical, sensory and textural properties. Food Chem. 87: 501–507.

Landge, V. L. (2009). Quality of yogurt supplemented with whey protein concentrate and effects of whey protein denaturation (Doctoral  dissertation,  Kansas  State University).

Maroziene, A., and C. G. Kruif. 2000. Interaction of pectin and casein micelles. Food Hydrocolloids 14: 391–394.

Ren, W., Liang, H., Liu, S., Li, Y., Chen, Y., Li, B., & Li, J. (2023). Formulations and assessments of structure, physical properties, and sensory attributes of soy yogurts: Effect of carboxymethyl cellulose content and degree of substitution. International Journal of Biological Macromolecules, 128661.

Sarmadi, B., Nikmaram, P., Mortazavian-Farsani, A. M., Kiani, H., Mousavi, M., Khanniri, E., … & da Cruz, A. G. (2022). High-methoxyl apple pectin improves rheological properties and storage stability of the flavored probiotic yogurt drinks, compared to pomegranate pectin. Applied Food Biotechnology, 9(2), 91-102.

Srimali, S. V. H., Vidanelage, W. V. V. R., & Weerasinghe, W. A. D. N. (2019). Development of drinking yogurt using citrus fiber as a stabilizer. Ann. Food Sci. Technol, 20, 420-426.

Sodini, I., F. Remeuf, S. Haddad and G. Corrieu (2004). The relative effect of milk base, starter, and process on yogurt texture: a review. Critical reviews in food science and nutrition, 44(2): 113-137.

Sobhay, A., Hassan, Z. M. R., & El-Batawy, O. I. (2019). Properties of drinking yoghurt using different types of stabilizers. Arab Universities Journal of Agricultural Sciences, 27(1), 431-440.

Tác giả: Hồng Xuyến

Nếu bạn đang có nhu cầu tìm kiếm Monoglyceride chất lượng và an toàn cho sức khỏe? Hãy đến ngay Vitachem. Vitachem – nơi uy tín và chất lượng gặp nhau. Hãy đảm bảo sự tự tin và sức khỏe của bạn với Monoglyceride chất lượng tại địa chỉ của chúng tôi. Chúng tôi cam kết đưa đến tay bạn Monoglyceride đạt chất lượng cao nhất. Mỗi lô sản phẩm đều được kiểm tra chặt chẽ COA để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả với quý khách hàng. Trân trọng.