ẢNH HƯỞNG của các yếu tố CÔNG NGHỆ đến PRÔTEIN sữa TRONG QUÁ TRÌNH bảo QUẢN, CHẾ BIẾN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ******* ĐỀ TÀI ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN PRÔTEIN SỮA TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN, CHẾ BIẾN GVHD: ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG NHÓM: Thành viên: Mai Thanh Thanh 13116124 Khương Thị Thanh Thảo 13116127 Nguyễn Thị Quỳnh Trâm 13116154 Lương Thị Thùy Trâm 13116180 TP HỒ CHÍ MINH, 11/2015 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Mục lục LỜI MỞ ĐẦU Giới thiệu[1] 1.1 Đặc điểm, thành phần cấu trúc sữa 1.2 Thành phần protein sữa 1.2.1 Casein 1.2.2 Whey protein 10 1.3 Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ lên protein sữa q trình bảo quản chế biến 13 1.3.1 Nhiệt độ[2] 13 1.3.2 Áp suất[3] 16 1.3.3 Độ pH[2] 21 1.3.4 Thời gian[4] 22 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lân protein sữa trình bảo quản chế biến 24 2.1 Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ lên protein q trình trùng tiệt trùng[5] 24 2.2 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein q trình khí .26 2.3 Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ lên protein q trình cô đặc nhiệt 26 2.4 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein trình sấy phun 27 2.5 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein q trình đơng tụ casein 28 2.6 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein trình lên men 30 KẾT LUẬN 33 TRÍCH DẪN TÀI LIỆU THAM KHẢO .34 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa PHỤ LỤC BẢNG Bảng 1: Thành phần hóa học số loại sữa……………………………………… Bảng 2: Tỷ lệ casein protein hòa tan (%)…………………………………………8 Bảng 3: Tỷ lệ loại casein protein sữa………………………………………….9 Bảng 4: Tỷ lệ loại protein hòa tan sữa……………………………………… 10 Bảng 5: Ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ, Ph lên hiệu tác động áp suất cao đổi với alpha-lactalbumin beta-lactoglobulin……………………………………….17 PHỤ LỤC HÌNH Hình 1: Cấu tạo micenlle casein Hình 2: Cấu trúc α-lactalbumin…………………………………………………………11 Hình 3: Cấu trúc β-lactoglobulin………………………………………………………… 11 Hình 4: Cấu trúc Immunoglobulins………………………… 12 Hình 5: Cấu trúc lactoferrin…………………………………………………………… 12 Hình 6: Sự hình thành cầu sulphur gây biến tính whey protein 14 Hình 7: Sự biến tính k- casein ß-lactoglobulin………………………………….14 Hình 8: Ảnh hưởng áp suất lên kích thước trung bình cuarcacs casein micelle…….17 Hình 9: Sự suy thối protein sữa…………………………………………………………24 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa LỜI MỞ ĐẦU Sữa loại thức uống đặc biệt, mềm, dễ tiêu hóa dễ hấp thu, cung cấp nhiều chất dinh dưỡng và có mùi vị thơm ngon Ngày sản phẩm làm từ sữa xuất ngày đa dạng phong phú chủng loại đáp ứng nhu cầu, thị hiếu ngày cao người tiêu dùng Không dừng lại đó, cơng nghiệp sản xuất sản phẩm sữa nghiên cứu sâu định hướng nhiều hướng phát triển Để thực điều việc áp dụng điều chỉnh yếu tố công nghệ phù hợp yếu tố vơ quan trọng giúp đa dạng hóa nâng cao chất lượng sản phẩm Trong sữa protein thành phần có vai trị định tính chất giá trịnh dinh dưỡng sản phẩm sau chế biến ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ đến protein sữa q trình bảo quản chế biến vấn đề quan tâm hàng đầu Bài viết sau sẻ giúp tìm hiểu rõ vấn đề Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Giới thiệu[1] 1.1 Đặc điểm, thành phần cấu trúc sữa Sữa chất lỏng sinh lý tuyến sữa tổng hợp từ hợp chất có máu, tiết từ tuyến vú động vật nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Sữa thực phẩm giàu chất dinh dưỡng cần thiết cho phát triển thể Những chất có khả đồng hóa cao từ lâu người biết sử dụng sữa loại thực phẩm bổ dưỡng cho thể trẻ sơ sinh Trong sữa có chứa glucid, protein, lipid, số khoáng chất vitamin Những hợp chất cần thiết cần thiết phần ăn ngày người + Thành phần vật lý sữa Sữa tươi dạng lỏng, nhớt có màu trắng đục hay vàng nhạt, có mùi thơm đặc trưng, vị Sữa thường có đặc điểm tính chất sau: • Tỷ trọng : 1,028 – 1,038 • Nhiệt độ đơng đặc : - 0, 550C • pH : 6,5 – 6,6 • Độ axit tính độ Donic 0D : 16 – 18 • Chỉ số khúc xạ 200C : 1,35 + Thành phần hóa học sữa Thành phần hóa học loại sữa không giống nhau, chúng thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố thời kỳ tiết sữa, thành phần thức ăn, phương pháp vắt sữa, điều kiện chăn nuôi, sức khỏe, tuổi, độ lớn vật, loài, giống nhiều yếu tố khác Bảng 1: Thành phần hóa học số loại sữa Sữa Nước (%) Chất khô Protein (%) (%) Lipid (%) Glucid Tro (%) (%) Người 85 12.0 1.2- 1.5 3.5 6.0 – 7.0 0.3 Bò 87 12.4 3.3 3.7 4.7 0.7 Dê 89 13.0 3.1 4.3 4.8 0.8 Ngựa 82 10.5 1.7 2.0 6.5 0.3 Trâu 85 17.9 4.5 7.7 4.8 0.8 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa  Các thành phần sữa  Protein (casein whey protein ) Sữa nguồn protein tuyệt vời protein sữa có cấu trúc phân tử lớn, khơng hịa tan nước Có hai loại protein sữa casein whey Các protein casein sữa kết hợp với số khoáng chất sữa hình thành mixen (chứa khoảng 65% nước, cịn lại casein khống gồm canxi, magie, photphat…) Ánh sáng phản xạ từ mixen làm cho sữa có màu trắng Protein casein đơng lại, tách khỏi nước có axit Casein sữa “túm tụm” lại với hoạt động bọt biển nhỏ để giữ nước Chúng chứa giữ tới 70% nước cho mảnh cợn sữa Axit, muối hay nhiệt độ cao khiến casein đơng bị nước Đạm whey bị đông lại sức nóng, khơng phải axit muối  Chất béo Sữa nguồn chất béo dồi Chất béo sữa nước Có nhiều loại chất béo khác sữa Các chất béo sữa thường có cholesterol thấp Trong bơ, hàm lượng chất béo cao thường giá cao sản phẩm sữa Ở sữa tươi, hạt chất béo gắn kết với nhau, lớn đến mức lên bề mặt sữa, tạo lớp khác Để ngăn chặn điều xảy ra, hầu hết sữa đóng hộp phải xử lý chia nhỏ phân tử chất béo để tạo đồng  Đường lactose Sữa chứa số carbon hydrate dạng đường tự nhiên Đường sữa gọi lactose tìm thấy trong sữa Lactose tạo vị cho sữa Lactose tiêu hóa enzyme đặc biệt thể sản xuất Một số người uống sữa tươi họ khơng thể tiêu hóa lactose sữa Cơ thể họ thiếu enzym lactase hệ tiêu hóa Khơng có lactase, lactose khơng thể phân chia thành glucose galactose để hấp thụ đốt cháy thành lượng Khi lactose lên men hệ tiêu hóa, sinh khí số axit (những người bất dung nạp lactose chuyển hóa lượng từ lactose) Lactose bị caramen hóa sữa làm nóng biến sữa thành màu xỉn  Nước Nước tự chiếm 96-97% tổng lượng nước Nó tách q trình đặc, sấy khơng có liên kết hóa học với chất khơ Nước tự bốc q trình bảo quản mát bị ngưng tụ bề mặt Khi bảo quản sữa Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa bột, nước tự xâm nhập vào làm cho sữa bột bị vón cục Nước liên kết chiếm tỷ lệ nhỏ, khoảng 3-4% Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào thành phần nằm hệ keo: protein, photphatit, poly sacarit Nước liên kết thường gắn với nhóm như  –NH2, -COOH, OH, =NH, -CO-NH Hàm lượng nước liên kết sản phẩm sữa khác Ví dụ: sữa gầy có 2,13 2,59% nước liên kết, sữa đầu có 4,15% nước liên kết, nước tách q trình sản xuất bơ có 1,75% nước liên kết Nước liên kết đóng băng nhiệt độ < ֩C, khơng hịa tan muối, đường  Vitamin Sữa thức ăn có chứa nhiều loại vitamin cần thiết cho thể, hàm lượng vitamin không cao Số lượng hàm lượng loại vitamin sữa phụ thuộc vào nhiều yếu tố thức ăn, điều kiện chăn ni, giống lồi tuổi loại gia súc Trong sữa bị có nhiều loại vitamin tan chất béo (vitamin A, D, E, K…), nhóm vitamin tan nước (vitamin B1, B2, B12, C, PP…)  Khoáng Hàm lượng chất khoáng sữa khoảng 0.6-0.8% tùy loại sữa Hàm lượng khoáng sữa bị khoảng 0.7% Chất khống sữa có nhiều loại như: kali, canxi, natri, magiê, sắt, mangan, iốt, nhơm, crom, Trong đó, kali canxi nhiều Các loại muối khống sữa có nhiều loại, phổ biến muối photphat, clorua, citrat, caseinat  Enzyme Các enzyme protein có khả kích hoạt phản ứng hóa học ảnh hưởng đến giai đoạn tốc độ phản ứng Enzyme xúc tác phản ứng mà không bị biến đổi lượng nên gọi xúc tác sinh học Hai yếu tố ảnh hưởng mạnh đến tính chất enzyme nhiệt độ pH Nhiệt độ thích hợp enzyme 25-500C, nhiệt độ thấp làm ngừng hoạt động enzyme, nhiệt độ cao làm phân hủy enzyme Trong sữa có nhiều loại enyme khác nhau, chúng ảnh hưởng tới chất lượng sữa sản phẩm chế biến từ sữa  Các chất khí Trong sữa tươi thường có chứa số chất khí khí nitơ, khí cacbonic, khí oxi… Hàm lượng chất khí sữa khơng nhiều: lít sữa có khoảng 50-90 ml chất khí Các chất khí thường tạo thành bọt khí sữa, bọt khí Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa nơi thích hợp cho loại vi sinh vật “ẩn nấp” phát triển Vì sữa có nhiều chất khí khơng có lợi Trong q trình khử trùng, hàm lượng chất khí sữa giảm 1.2 Thành phần protein sữa  Protein phân loại theo nhiều cách dựa vào tính chất hóa học hay vật lý, chức sinh học chúng Thông thường, người ta phân loại protein sữa thành casein whey protein Whey protein là thuật ngữ thường dùng từ đồng nghĩa với protein huyết sữa, nên dùng để protein whey từ q trình sản xuất mát Ngồi protein huyết sữa, whey protein chứa đoạn phân tử casein bị tách rời trình đơng tụ men dich vị sữa Một số protein huyết sữa tồn với nồng độ thấp sữa gốc Điều biến tính nhiệt trình trùng sữa trước làm phomat Người ta phân biệt ba nhóm protein sữa dựa biểu hình thức tồn khác Casein dễ kết tủa khỏi sữa chủ yếu men dịch vị hay độ pH thấp, protein huyết ln hịa tan dung dịch Những protein huyết thể cầu biến tính tăng nhiệt vừa phải, casein lại bền nhiệt Đúng tên gọi, protein màng giọt chất béo kết dính với bề mặt giọt chất béo bị giải phóng tác động học Bảng 2: Tỷ lệ casein protein hịa tan (%) Báo cáo mơn cơng nghệ chê biến sữa 1.2.1 Casein Casein tên nhóm protein chủ yếu sữa Casein có mặt tất sữa động vật, bao gồm sữa người Trong sữa bò casein chiếm gần 80% tổng số protein hay khoảng 26g cho lít sữa Casein photphoprotein, thành phần có gốc acid photphoric Casein có nhiều nhóm chức tự như: amin, -COOH, = NH, OH, -HS….Nhờ nhóm mà casein có khả tham gia phản ứng hóa học Trong sữa casein tồn dạng caseinat kết hợp với canxiphotphat tạo thành phức hợp caxiphotphatcaseinat (micelle) Casein chia làm bốn nhóm phụ  casein,  casein,  casein,  casein Cả bốn nhóm khơng đồng có chứa từ – biến thể gen khác Những biến thể khác số axit amin Điểm chung casein α- β axit amin este hóa thành axit phosphoric Axit phosphoric liên kết với canxi (có chứa nhiều sữa) để hình thành liên kết nội phân tử ngoại phân tử Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Điều khiến casein dễ dàng tạo chuỗi polymer có chứa vài loại casein giống hay khác Do có nhiều nhóm phosphate nhóm kỵ nước phân tử casein, phân tử polyme hình thành từ casein đặc biệt bền Những phân tử cấu tạo từ hàng trăm hàng nghìn phân tử đơn lẻ hình thành nên dung dịch keo, tạo nên màu trắng sữa Những phức chất gọi micelle casein Hình cho thấy micelle casein bao gồm phức hợp dưới-micelle, có đường kính từ 10 đến 15 nm (1 nm = 10–9 m) Một micelle với kích thước trung bình có tới 400 đến 500 dưới-micelle có kích thước lớn tới 0.4 µm Hình 1: Cấu tạo micenlle casein Bảng 3: Tỷ lệ loại casein protein sữa Báo cáo môn cơng nghệ chê biến sữa kị nước Trong đó, cầu nối calcium phosphate đóng vai trị liên kết phân tử casein lại với trung hòa nhóm phosphoserine tích điện âm, cho phép hình thành tương tác kị nước phân tử casein (Hom, 1998) Dưới tác dụng áp suất từ 300-800 MPa, tương tác kị nước tĩnh điện bị phá vỡ (Mozhaev cộng sự, 1996) phân tử calcium phosphate bị hòa tan (Buchheim cộng sự, 1996; Schrader cộng sự, 1997; López-Fandino cộng sự, 1998; De la Fuente cộng sự, 1999) Điều giải thích cho phá vỡ phân tử casein micelle khoảng áp suất 1.3.3 Độ pH[2] Sữa tươi ln có độ pH xấp xỉ 6,6-6,7 mixen casein mang điện tích âm Vì tất mixen có điện tích âm nên chúng đẩy điều khiến mixen casein tồn dạng keo Các phân tử nước liên kết với điện tích casein góp phần trì mixen dung dịch Khi giảm độ pH (do kết trình lên men tạo acid lactic acid người chủ động bỏ vào), ion H + acid liên kết với mixen casein mang điện tích âm làm giảm điện tích mixen casein Khi tới giới hạn, mixen casein sẻ đông tụ (tạo thành gel) Theo lý thuyết điểm đẳng điện pI casein 5,1-5,3 Trong dung dịch muối điều kiện sữa, casein đông tụ tốt pH 4,5 đến 4,7 Khi cho dư acid (hoặc trình lên men q dài, sữa có độ chua cao) casein đơng tụ, casasein bị tái hịa tan, tạo thành muối acid Bên cạnh khả bị đơng tụ bới acid trình bày casein cịn bị đơng tụ renin (là proteaza chiết xuất từ dày bê) Quá trình đông tụ casein sữa tác dụng renin thực chất trình thủy phân hạn chế casein K, vỏ háo nước bị phá hủy ion canxi dễ dàng tiếp cận với casein a,ß paracasein K làm cho chúng tạo gel Renin thủy phân liên kết peptit Phe-Met (ở vị trí 106-169) hịa tan paracasein K (1-105) khơng hịa tan Phản ứng không phụ thuộc vào ion Ca2+ Sự đông tụ tạo loại bỏ phần caseinoglucopeptit, làm giảm tích điện bề mặt mixen tức giảm lực đẩy tĩnh điện mixen Bề mặt mixen trở nên ưa béo mà mixen liên hợp cách dễ dàng Có thể nói tác động renin casein bao gồm ba bước: bước cắt liên kết 20 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Phe 105 Met 106 phân tử casein K; bước 2: tạo thành tập hợp (đông tụ); bước 3: tác dụng renin với cấu tử casein xảy trình chín phomai Tốc độ ba bước phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ pH Riêng bước thứ hai cịn chịu ảnh hưởng canxi, tính chất mixen casein có khơng có liên kết với serum protein biến tính Các tương tác ion xảy phần tích điện dương paracasein K phần tích điện âm casein a ß Các cầu canxi phosphat thiết lập Sau kết tủa casein axit, phần nước cịn lại (whey) chứa alactalabumiin, ß-lactoglobulin lượng nhỏ protein albumin Khi sữa bị gia nhiệt, protein lactoserum bị biến tính liên kết với casein ransin giảm khả liên kết với ion canxi Protein lactosérum, đặc biệt -lactalbumin có giá trị dinh dường cao Thành phần axit amin chúng giống với thành phần axit amin lý tưởng a-Lactalbumin: Có thành phần axit amin tương tự casein Điềm đẳng điện PH=5,1 Khơng bị đơng tụ men sữa ß-Lactoglubulin: Có điêm đăng điện PH=5,3 Khi đun nóng sữa 60°C, hàng loạt phản ứng xay cầu disunfua bắt đầu tạo thành phân tử ß-lactoglobulin phân tử casein K, phân tử ß-lactoglobulin a- lactalbumin Ở nhiệt độ cao, hợp chất chứa lưu huỳnh H2S giải phóng , tạo thành mùi nấu cho sữa ß-Lactoglobulin có hai call disunfua nhóm -SH tự do, chúng liên họp tạo thành dime, octame Khi bị đun đến 80°C ß-Lactoglobulin đơng tụ cách dễ dàng Sự đơng tụ xảy theo hai giai đoạn Giai đoạn 65-70°C kèm theo thay đồi cấu hình phân cuả protein liên quan đến giãn polypeptide globulin Giai đoạn giai đoạn đơng tụ, tạo thành gel Khi xảy liên hợp tạo thành liên kết S-S nhóm tiol tự phân tử phân tử Renin khơng đơng tụ ß-lactoglobulin điều kiện thường ß- lactoglobulin bị biến tính xử lý nhiệt độ cao nên sau đó, lên men ß- lactoglobulin chuyển vào quện sữa Imunoglobulin(các globulin miễn dịch): Có thể kết tủa globulin miễn dịch bang magie sunfat, amonsunfat Trong sữa bình thường hàm lượng globulin miễn dịch thấp Ngược lại, sữa đầu chúng chiếm đến 90% tổng so protein lactoserum Khi tác dụng lên sữa nhiệt độ từ 70% trở lên, casein có khả hydrat hóa cao đạt 21 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa mức cực đại 90-95°C, nhiệt độ cao nữa, hydrat hóa casein lại giám Việc xử lý nhiệt làm giảm khả đông tụ bàng renin casein Sừa đun 120°C 15 phút hoàn toàn khả đông tụ renin Khi độ acid sữa cao casein lại đơng tụ nhiệt độ thấp 1.3.4 Thời gian[4] Thời gian bảo quản ảnh hưởng đến vi sinh vật sữa Trong điều kiện bảo quản tốt sữa chứa lượng lớn tế bào có hệ vi sinh vật đa dạng Theo nhiều nghiên cứu thấy: - Trong 12 đầu, sữa có nhiều loại vi khuẩn có vi khuẩn gây thối vi khuẩn gây kiềm hóa chiếm ưu - Sau 24 nhóm vi khuẩn bị vi khuẩn lên men (vi khuẩn lactic ) sữa chua kiềm chế - Sau 72 cầu khuẩn lactic bị nhóm vi khuẩn hình que chịu acid kiềm chế - Sau nhóm vi khuẩn nấm mốc, nấm men xuất gây hư hỏng sữa + Những biến đổi sữa thời gian thay đổi Trạng thái: Sữa bị biến đổi từ trạng thái chất lỏng đồng nhất, khơng vón cục sang trạng thái vón cục, độ nhớt thay đổi, có lớp béo bề mặt Điều protein bị đông tụ, vi khuẩn lactic, butyric làm sữa bị vón cục Màu sắc: thời gian lâu làm cho vi khuẩn Psedonomas synantha, Bactricum synathum phát triển khiến sữa bị biến đổi từ màu trắng ngà thành màu vàng kim loại mặt sữa Mùi vị: Sữa có mùi vị xuất bảo quản lạnh sữa dài ngày, phân giải lipit, protein tạo thành axit butyric, aldehit, aceton, este số chất khác Sữa có vị đắng dư vị số loại thức ăn chăn nuôi chủ yếu vi khuẩn có khả phân hủy protein thành peptone Protein phân hủy hành động enzyme tiếp xúc với ánh sáng. Nguyên nhân chủ yếu thối hóa protein thơng qua enzyme gọi protease. Protease sữa đến từ nhiều nguồn: sữa mẹ đẻ, ô nhiễm vi khuẩn khơng khí, vi khuẩn thêm cố ý cho trình lên men, tế bào soma trong sữa Suy thối khơng mong muốn (sự phân giải protein) kết làm sản phẩm giảm hương vị chất lượng 22 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Hai axit amin sữa, methionine cystine nhạy cảm với ánh sáng bị xuống cấp tiếp xúc với ánh sáng. Điều dẫn việc giảm hương vị sữa giảm chất lượng dinh dưỡng axit amin Hình 9: suy thoái protein sữa Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ lân protein sữa q trình bảo quản chế biến 2.1 Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ lên protein q trình trùng tiệt trùng[5] Thanh trùng trình tiêu diệt vi sinh vật gây hại cho thực phẩm ức chế trình sinh tổng hợp độc tố chúng Tiệt trùng q trình tiêu diệt tồn vi sinh vật (ở dạng tế bào sinh dưỡng bào tử ức chế không thuận nghịch enzyme thực phẩm) Mục đích: Thanh trùng: ức chế tiêu diệt phần hệ vi sinh vật (vi sinh vật gây bệnh ) enzyme Tiệt trùng tiêu diệt toàn hệ vinh sinh vật enzyme sản phẩm sữa Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein: 23 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa  Nhiệt độ: - Thanh trùng: HTST 72 – 75 oC; 15-20s (nhiệt độ cao, thời gian ngắn) LTLT 62 - 65 oC; 30 phút (nhiệt đô thấp, thời gian dài) - Tiệt trùng: Thông thường 110 – 120 oC; 1-3s UHT 135 - 140 oC; 1-3s Khi trùng Pasteur ứng dụng sản xuất sữa hộp cô đặc sữa (thường nhiệt độ 100°C) protein ß-lactoglobulin bị biến tính Bắt đầu từ 80°c, protein dung dịch tự trùng hợp tạo gel Các nhóm thiol tự do, vốn ban đầu ẩn dấu lòng phân tử xuất cấu trúc cầu bị giãn mạch, tương tác với nhóm thiol khác với cầu di-sunfur phân tử phân tử Khi tạo phức hợp protein hịa tan bị biến tính hợp phần chứa s mixen (casein K,casein aS2) Nhiệt độ 135oC protein màng hạt cầu béo tạo thành hệ thống giúp cho màng giảm tính thấm, q trình đồng hóa sau tiệt trùng sử dụng sữa UHT có hàm lượng béo cao Whey protein, đặc biệt β-lactoglubulin nhạy cảm với nhiệt bắt đầu 65oC biến tính hồn tồn 90oC vòng phút β-lactoglubulin liên kết đặc biệt với k-casein qua cầu nối sunphur, làm cho k-casein khó bị tác dụng rennet, điều giải thích cục đông sữa trùng nhiệt độ cao mềm Đun sữa 75oC/ 20-60 giây bắt đầu xuất mùi thơm sữa giải phóng hợp chất có chứa β-lactoglubulin protein khác, mùi thơm đặc trưng biến đổi acid amin kèm theo tạo thành nhóm sunlfiiahydrin (-SH) protein Ở nhiệt độ 100oC lactose phản ứng với protein, tạo màu nâu (phản ứng maillard) làm thay đổi mùi vị, giảm β-lactoglubulin giá trị dinh dưỡng, đặc biệt lysine Sữa trùng, sữa UHT phân biệt lượng lactulose, lactulose đồng phân lactose hình thành sữa xử lý nhiệt độ cao  Thời gian : Nếu thời gian trùng tiệt trùng chưa đáp ứng yêu cầu khả sữa bị nhiễm vi sinh vật cao, đặc biệt Pseudomonas fluorescens (enzyme có pHopt = 7-8, Topt = 40-50 oC hoạt động pH nhiệt độ thấp, bị vô hoạt 150 24 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa C 10s) sinh protease thủy phân protein thành polypeptide, peptide acid o amin, làm cho protein sữa biến tính ảnh hưởng đến q trình bảo quản Nếu thời gian trùng tiệt trùng cao so với yêu cầu làm ảnh hưởng lớn đến giá trị dinh dưỡng sữa 2.2 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein q trình khí Bài khí q trình đuổi khí chất dễ bay có sữa Mục đích: tăng hiệu q trình đồng hóa, tách bỏ hợp chất bay có mùi khó chịu có sữa (do khuấy trộn hỗn hợp) chất lượng sản phẩm tốt Ảnh hưởng yếu tố lên protein:  Nhiệt độ: Nếu nhiệt độ q cao protein biến tính, đường acid amin tham gia phản ứng maillard, vitamin có sữa bị thủy phân ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng sản phẩm  Áp suất: Nếu áp lực chân khơng q cao lượng nước chưa kịp ngưng tụ tách theo khí làm hao hụt thể tích sữa, tốn nhiều lượng cho q trình Vì gia nhiệt sữa lên 65-68oC trước đưa vào thiết bị khí Thiết bị khí giảm 60oC áp suất chân khơng trì 584 mmHg 2.3 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein q trình đặc nhiệt Cơ đặc nhiệt trình sử dụng nhiệt độ cao làm bay phần nước bảng khảo sát, nhằm mục đích tăng hàm lượng chất khơ mẫu Trong công nghệ sản xuất sữa bột, sữa cô đặc, sữa chua, người ta cần cô đặc sữa đến nồng độ chất khô cần thiết Cùng với kỹ thuật membrane, cô đặc nhiệt kỹ thuật truyền thống thường sử dụng hàm lượng chất khơ mẫu cao mà kỹ thuật cô đặc khác đạt Cơ chế: dùng dùng để gia nhiệt sữa nâng nhiệt độ sữa lên đến điểm sơi, nước từ trạng thái lỏng sẻ chuyển qua trạng thái thoát ngồi mơi trường xung quanh Cùng với nước chất khí cấu tử dễ bay có sữa bị Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein  Nhiệt độ 25 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Nhiệt độ cô đặc thường dao động khoảng: 45 – 70◦C Sử dụng phương pháp cô đặc chân không người ta giảm nhiệt độ sơi mẫu cần đặc xuống 40◦C Tại nhiệt độ thành phần protein sữa không bị biến đổi Casein không bị biến tính đặc biệt thành phần ß-lactoglobulin whey nhạy cảm với nhiệt độ chưa đạt nhiệt độ để bắt đầu biến tính (>65◦C)  Thời gian: Đối phương pháp cô đặc thông thường thời gian lâu gây biến tính protein tác dụng nhiệt độ hay enzyme với phương pháp cô đặc chân không chủ yếu enzyme protase thủy phân protein có dịch sữa ban đầu 2.4 Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ lên protein q trình sấy phun Sấy trình làm bốc nước khỏi vật liệu tác dụng nhiệt Trong trình sấy, nước tách khỏi vật liệu nhờ khuếch tán do: - Chênh lệch ẩm bề mặt bên vật liệu - Chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt vật liệu mơi trường xung quanh Q trình sấy phun có số điểm khác biệt so với trình sấy khác Mẫu nguyên liệu đưa vào sấy có dạng lỏng, cịn sản phẩm sau sấy có dạng bột Thực chất mẫu nguyên liệu vào thiết bị sấy sẻ phân tách thành hạt nhỏ li ti buồng sấy Chúng tiếp xúc với tác nhân sấy Kết nước bốc nhanh chóng Các hạt sản phẩm tách khỏi tác nhân sấy nhờ hệ thống thu hồi riêng Trong công nghiệp chế biến sữa thường gặp hệ thống sấy phun sau: o Hệ thống sấy phun giai đoạn o Hệ thống sấy phun hai giai đoạn o Hệ thống sấy phun có sử dụng băng tải o Hệ thống sấy phun cho sản phẩm sữa bột tan nhanh Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein:  Nhiệt độ Trong công nghiệp sản xuất sữa bột, nhiệt độ khơng khí nóng cửa vào buồng sấy phun thường nằm khoảng 170 – 230◦C, nhiệt độ khơng khí cửa 76 - 100◦C Whey protein nhạy cảm với nhiệt độ so với casein (ß-lactoglobulin nhạy cảm với nhiệt bắt đầu 60- 65◦C biến tính hồn tồn 90◦C phút) Khi sữa bị 26 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa gia nhiệt 60◦C, biến tính bắt đầu có tương tác amino acid chứa S ß-lactoglobulin Cầu sulphur hình thành phân tử ß-lactoglobulin, phân tử ß-lactoglobulin phân tử k- casein phân tử ß-lactoglobulin αlactalbumin Do thời gian tiếp xúc hạt sữa lỏng tác nhân sấy thiết bị ngắn nên nhiệt độ mấu nguyên liệu q trình sấy khơng bị tăng q cao Nhờ biến tính protein đặc biệt whey protein không đáng kể  Áp suất: Tùy thuộc vào cấu tạo cấu phun, cao làm kích thước hạt casein micelle nhỏ nguyên nhân trực tiếp thúc đẩy biến tính protein tác dụng nhiệt độ 2.5 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein q trình đơng tụ casein Đơng tụ casein sữa trình chuyển casein từ trạng thái keo sang khối đông với cấu trúc gel Đây trình quan trọng quy trình cơng nghệ sản xuất phomai Để tiến hành đông tụ casein người ta thường sử dụng hai phương pháp sau: - Chỉnh giá trị pH điểm đẳng điện casein Phương pháp sử dụng công nghệ sản xuất số loại phomai tươi Cottage, Quarg… Cơ chế: casein sữa tồn dạng micelle Chúng có điểm đẳng điện pI 4,6 Theo Cheftel J.C cộng (1985), bảo quản sữa tươi 4-7 ◦C, micelle sẻ bị phân ly phần thành tiểu micelle, sau 24h có đến 50% ß-casein tách khỏi cấu trúc micelle sữa Khi gia nhiệt trở lại, phân tử ß-casein sẻ liên kết cách chậm chạp với micelle ban đầu Như sữa bảo quản thời gian dài nhiệt độ thấp sẻ có hàm lượng casein hịa tan tăng cao Q trình đơng tụ casein hịa tan sẻ khó khăn triệt để so với casein tồn dạng hạt micelle Nếu ta đưa pH sữa giá trị 4,6 – điểm đẳng điện casein – làm tăng lực hút tĩnh điện phân tử với Khi casein chuyển sang trạng thái không tan sẻ xuất khối đông tụ sữa - Sử dụng enzyme đông tụ sữa: chúng thu nhận tinh từ nhiều nguồn gốc thương mại hóa với tên gọi khác (Chymosin, pepsin, gastriscin,….) Cơ chế: 27 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa  Giai đoạn 1: enzyme chomisin xúc tác thủy phân liên kết peptide vị trí đặc hiệu phân tử k- casein  Giai đoạn 2: đông tụ casein Ở giai đoạn này, micelle sau bị phân đoạn caseinomacropeptide phân tử tử k- casein bắt đầu liên kết lại với  Giai đoạn 3: kết thúc trình đơng tụ tách huyết sữa Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein  Nhiệt độ - Nhiệt độ thấp: nhiệt độ nhỏ 15 ◦C, q trình đơng tụ sữa chymosin dường không diễn Thực tế, nhiệt độ thấp (< 15◦C) enzyme chymosin xúc tác thủy phân liên kết peptide đặc hiệu phân tử k- casein để giải phóng caseinomacropeptide Tuy nhiên theo Walstra van Vliet (1986), phân tử ßcasein từ vùng trung tâm sẻ nhơ bề mặt ngồi micelle làm cho micelle không tập hợp lại với nhau, trạng thái keo micelle sữa trở nên ổn định bền vững - Nhiệt độ cao: ta tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng hóa sinh tăng theo Mặc khác, việc gia tăng nhiệt độ làm tăng tần số va chạm micelle giải phóng phân đoạn aseinomacropeptide bề mặt chúng Kết tốc độ đông tụ sữa sẻ gia tăng Thực nghiệm cho thấy nhiệt độ tối ưu cho q trình đơng tụ casein sữa khoảng 42,5 – 45 ◦C Chú ý: Khi sữa bị gia nhiệt số whey protein bị biến tính tạo thành phức hợp với kcasein, tạo tủa kết hợp với canxi phân tử casein Cục đông sản xuất từ sữa gia nhiệt sẻ khơng giải phóng whey giống sữa chưa gia nhiệt  pH Độ pH ảnh hưởng đến cấu trúc micelle sữa: độ pH thích hợp đông tụ casein 4,6 Khi ta giảm Ph, phosphate calci bị tách khỏi cấu trúc micelle, làm giảm điện tích micelle, nhờ thời gian đơng tụ sữa sẻ rút ngắn  Thời gian Tùy thuộc vào loại sản phẩm: phomai, sữa chua, vượt thời gian cần thiết sẻ xảy suy giảm protein sữa[7] Protein phân hủy hành động enzyme protease (đến từ nhiều nguồn: sữa mẹ đẻ, ô nhiễm vi khuẩn không khí, vi khuẩn thêm cố ý cho trình lên 28 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa men, tế bào soma trong sữa) tiếp xúc với ánh sáng kết làm sản phẩm giảm hương vị chất lượng Thời gian kéo dài axit amin sữa methionine cystine nhạy cảm với ánh sáng bị xuống cấp tiếp xúc với ánh sáng. Điều dẫn việc giảm hương vị sữa giảm chất lượng dinh dưỡng axit amin 2.6 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein trình lên men:  Biến đổi protein sữa[7] Trong trình lên men axit lactic tạo nhiều trình tách ion canxi khỏi casein nhanh Cấu trúc casein bị thay đổi nhiều tạo thành khối casein bị vón cục lại pH đẳng nhiệt NH2-R(COO)2Ca + CH3CHOH-COOH NH2R(COOH)2 + CH3CHOH-COO)Ca Cazeinat Canxi Axit Cazeinic Axit lactic Canxi lactat Chính casein chứa sữa dạng Canxi Cazeinat tác dụng với axit lactic tạo axit Cazeinic Canxi lactat Axit Cazeinic tự khơng hịa tan, gây đơng tụ sữa Ngồi q trình lên men chuyển hóa lactose thành axit lactic cịn q trình lên men phụ tạo axit bay hơi, rượu, khí CO 2, vi khuẩn sinh hương tạo axeton, diaxetin Đặc biệt loại nấm men gây lên men rượu sữa chua phân giải đường lactose, không phân giải đường khác saccarose, glucose , nhờ đặc điểm phát triển tốt sữa (vì đường sữa chủ yếu lactose) nên gọi nấm men sữa Nếu tiếp tục cho lên men sản phẩm, casein bị phân hủy, tạo thành pepton sản phẩm khác (quá trình pepton hóa hóa tạo thành enzym proteaza phân hủy protein thành dạng đơn giản dễ tiêu hóa pepton, tăng khả tiêu hóa cho thể người) Vi sinh vật chuyển hóa tiếp tục Casein bị chuyển hóa thành axit amin khí NH3, H2S tạo mùi vị khó chịu cho sản phẩm Khi q trình lên men diễn ra, đường lactose chuyển hóa thành axit lactic, axit ngưng kết Casein pH= - Sữa đơng đặc lại, có vị chua dịu, protid phần lớn bị đông tụ, phần nhỏ lại vi sinh vật sử dụng thành chất đơn giản Các vitamin không bị tổn thất mà tăng lên tổng hợp vi khuẩn gây chua lactic vitamin B1, C 29 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein: Trong trình thủy phân: dùng số chủng vi khuẩn lactic có khả sinh tổng hợp hệ enzyme protease Chúng xúc tác thủy phân protein tạo thành sản phẩm polypeptide, peptide…Ảnh hưởng đến cấu trúc gel sản phẩm  Nhiệt độ  Nhiệt độ thấp : ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân protein, protein thủy phân chậm Ở nhiệt độ lạnh đông protein tập hợp lại gây tượng kết tủa  Nhiệt độ cao: vi sinh vật chết khơng thủy phân protein Ngồi protein bị biến tính, làm giảm hàm lượng protein sữa  Trong trình lên men sữa vi sinh vật ưa ấm, acid tạo dẫn đến biến tính protein Để thực q trình này, người ta thường bổ sung vào sữa giống khởi động mong muốn, ủ chúng điều kiện nhiệt độ tối ưu (20°C-30°C), sau ngăn cản sinh trưởng vi khuẩn việc làm lạnh Chủng Lactobacillus spp và Lactococcus lactis được nuôi cấy để tạo hương tạo acid  85-900C protein nước sữa bị biến tính  Sự biến tính tương tác với casein 90-95 0C 3-5 phút làm giảm biến tính tăng độ nhớt  Áp suất Áp suất mơi trường hịa tan cao làm cho giống vi sinh vật xảy tượng tách nước bên dẫn tới bị chết protein không bị thủy phân Áp suất thẩm thấu môi trường thay đổi vi sinh vật có khả hoạt động tốt trình làm trình thủy phân protein đạt hiểu cao Khả đông tụ tốt  pH  pH thấp từ 4,1-4.7 Khi trình lên men diễn ra, đường lactose chuyển hóa thành axit lactic làm cho pH giảm xuống pH sữa pI casein micelle casein trung hịa điện tích mecelle casein đơng tụ tạo thành gel  Khi pH cao có protein bị giãn mạch, khả hòa tan hấp thụ nước tốt 30 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa  Hiện tượng tách whey tượng bề mặt hộp sữa xuất lớp chất màu vàng xanh Hiện tượng xuất trình đảo trộn khuấy lắc q quy định, q trình đồng hóa khơng đạt (kích thước cầu mỡ lớn so với quy định), chế độ sử lý nhiệt trình bảo quản lạnh không quy định, độ pH sản phẩm thấp hình thành lợ axit béo  Trong trình lên men axit lactic tạo nhiều trình tách ion canxi khỏi casein nhanh Cấu trúc casein bị thay đổi nhiều tạo thành khối casein bị vón cục lại pH đẳng nhiệt Mơi trường lên men: Một môi trường với đầy đủ chất tỷ lệ tối ưu giúp cho vi khuẩn hoạt động tốt giúp cho trình thủy phân protein diễn nhanh Các sản phẩm tạo thành đạt chất lượng tốt Nếu thiếu chất tỷ lệ khơng hợp lý hì q trình thủy phân tinh bột không đạt hiệu tối ưu kéo dài thời gian thủy phân  Thời gian Thời gian lên men ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm: thời gian lên men ngắn trình lên men chưa triệt để, sản phẩm đông tụ chưa đạt độ chua cần thiết Thời gian thích hợp 4-5 tiếng 31 Báo cáo mơn công nghệ chê biến sữa KẾT LUẬN Các sản phẩm sữa thị trường đa dạng, phong phú ngày phát triển Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố công nghệ (nhiệt độ, áp suất, thời gian, pH) đến protein sữa trình bảo quản chế biến góp phần quan trọng vào việc hoàn thiện điều kiện tối ưu để sản xuất mà giữ tính chất giá trị dinh dưỡng thành phần protein sữa Do địi hỏi phải áp dụng nghiên cứu có cho việc thay đổi, cải tiến yếu tố công nghệ để phát triển cho ngành cơng nghiệp sữa nói riêng ngành cơng nghiệp thực phẩm nói chung Trong q trình tìm hiểu để hồn thành đề tài nhóm chúng em cịn nhiều thiếu sót mong nhận ý kiến đóng góp bạn để hồn thiện 32 Báo cáo mơn cơng nghệ chê biến sữa Tài liệu sách: TRÍCH DẪN TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Việt Mẫn, công nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa thức uống (tập 1), Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh năm 2004 Lâm Xn Thanh, giáo trình cơng nghệ sản phẩm sữa, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Tài liệu website: [1] Đề tài protein sữa, [2] Tìm hiểu biến đổi protein trứng sữa trình bảo quản chế biến; [3] Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi; [4] Sữa trình trình chế biến sữa; [5] Trình bày trình trùng, chất trình trùng, nguyên lý chung, cấu tạo phận làm việc số thiết bị trùng mà bạn biết ; 33 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa [6] Sữa [7] Công nghệ sản xuất sữa chua; 34 ... 22 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lân protein sữa trình bảo quản chế biến 24 2.1 Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ lên protein q trình trùng tiệt trùng[5] 24 2.2 Ảnh hưởng yếu. .. suy thoái protein sữa Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ lân protein sữa q trình bảo quản chế biến 2.1 Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ lên protein q trình trùng tiệt trùng[5] Thanh trùng trình tiêu diệt vi... Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein q trình khí .26 2.3 Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ lên protein q trình cô đặc nhiệt 26 2.4 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein trình sấy phun