thành phần hóa học và phản ứng sinh hóa trong sữa

Đặc biệt các hãng sản xuất sữa trong nước còn đang chịu sức ép cạnh tranh ngày một gia tăng do việc giảm thuế cho sữa ngoại nhập theo chính sách cắt giảm thuế quan của Việt Nam khi thực

Phụ lục

Mở đầu

Trong tất cả các sản phẩm thực phẩm sữa là một sản phẩm chứa đầy đủ dinh dưỡng với hàm lượng cân đối nhất Sữa đóng một vai trò hết sức quan trọng trong đời sống và sức khỏe của con người

Cuộc sống ngày càng phát triển, nhu cầu sử dụng sữa cũng ngày một tăng lên

Tình hình tiêu thụ sữa của thế giới

Việc tiêu thụ sữa toàn phần (như sữa lỏng và các sản phấm chế biến) cho mỗi người rất khác nhau từ mức cao tại châu Âu và Bắc Mỹ đến mức thấp nhất ở châu Á Tuy nhiên, như các vùng khác nhau của thế giới hội nhập nhiều hon thông qua du lịch và di cư, những xu hướng này đang thay đổi, một yếu tố cần được xem xét bởi các nhà phát triển và tiếp thị sản phấm sữa và sản phấm sữa ở nhiều nước trên thế giới

Các nước hu vực Bắc Mỹ: Khu vụ này bao gồm Mỹ và Canada, tống sản lượng sữa của Hoa kỳ năm 2009 giảm khoảng 1% do giá sữa nguyên liệu thấp và tỷ lệ giữa giá sữa trên giá thức ăn không cao Tống sản lượng sữa giảm xuống còn 85,5 triệu tấn Hiệp hội sữa đã giảm khoảng 1VA triệu con bò cũng là một trong những nguyên nhân làm giảm sản lượng sữa

Xu hướng giảm sản lượng sữa của Hoa Kỳ vẫn tiếp tục duy trì năm 2010 với khoảng 1% giảm sản lượng mặc dù tỷ lệ giá sữa/giá thức ăn đã được cải thiện 6 tháng cuối năm 2009 Canada nước có hạn ngạch côta sản xuất sữa do vậy sản lượng sữa

2010 của nước này dự kiến cũng duy trì ở mức 8,3 triệu tấn năm

Các nước khu vục Nam Mỹ: Do bị ảnh hưởng của giá sữa thấp và hạn hán đã ảnh hưửng đến phương thức chăn nuôi bỏ sữa chăn thả Do Irưừng hựp khí hậu thay đối thất thường trong 2 năm 2008 và 2009 vừa qua và hạn hán ảnh hưởng đến hầu hết các nước Nam Mỹ đã buộc nông dân cho bò sữa ăn nhiều thức ăn tinh đã ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế của ngành bò sữa Sản lượng sữa đã giảm 8-10% trong quý IV năm 2009, mặc dù thời tiết đã được cải thiện những tháng cuối năm và sự phục hồi vữn chưa quay lại dược so với trước đây

Argentina : sản lượng sữa tăng gần 1% năm đạt 10,4 triệu tấn Hạn hán đã ảnh hưởng đến cây trồng trong thời gian cuối 2008 và đầu năm 2009 nên mùa đông thiếu

cỏ và thức ăn ủ chua Tuy nhiên tình hình sản xuất được cải thiện vào cuối năm 2009

do thời tiết thuận lợi hơn và giá sữa được chính phủ của nước này hỗ trợ vào tháng 7

Tình hình sữa ở Việt Nam

Người tiêu dùng ngày càng nhận thức rõ tầm quan trọng của sữa đối với sức khỏe, vì vậy họ sẵn sàng mua những loại sữa “tốt nhất” cho trẻ em Chính vì nhu cầu

và tâm lý đó, các nhà sản xuất rất thuận lợi trong việc định giá Khi giá tăng, khách hàng thường than phiền nhưng vẫn chấp nhận và mua Một đặc điểm khác của người tiêu dùng là tâm lý chọn sữa có chất lượng và có thương hiệu, và đôi lúc họ đánh đồng chất lượng với sự nổi tiếng Các vụ sữa tươi làm từ sữa bột, sữa có chứa melamin, hay sữa không đúng như chất lượng công bố ngoài bao bì đã làm cho khách hàng cũng như các cửa hàng tẩy chay những loại sữa không rõ nguồn gốc Chính vì vậy, sản phấm của những công ty có tên tuổi, hay nguồn gốc xuất xứ rõ ràng, đặc biệt là những sản phẩm được quảng cáo là sản phẩm chất lượng cao, thường là mục tiêu quan tâm của các bà nội trợ Khi đã chọn cho mình một loại sữa đáng tin cậy, họ có khuynh hướng trung thành với nó Tâm lý chuộng hàng ngoại của khách hàng cũng là một yếu tố đáng quan tâm Họ chọn mua sữa ngoại nhập vì tin rằng sẽ tốt và an toàn hơn sữa nội, cho dù hai loại sữa được sản xuất theo cùng một công nghệ

Khủng hoảng kinh tế hiện nay ít tác động đến ngành sữa Việt Nam; nhu cầu tiêu thụ sữa ngày càng tăng Vì vậy đây có thể xem là một thị trường đầy tiềm năng thu hút các nhà đầu tư tham gia vào thị trường Giá bán lẻ sữa ở Việt Nam là khoảng 1,1 USD/ lít, cao hơn mức bình quân của thế giới và cao hơn nhiều so với giá thành sản xuất sữa Nếu trừ đi các khoản chi phí sản xuất và phân phối sữa thì lợi nhuận của ngành vẫn đạt 28%, một mức sinh lời cao Một điều kiện thuận lợi khác cho những người mới nhập ngành là mạng lưới bán lẻ đã có sẵn rộng khắp tại Việt Nam Chính vì những thuận lợi này mà gần đây đã có hàng loạt những tập đoàn nước ngoài nhảy vào thị trường Việt Nam

Ngoài ra còn có thể kể đến những hạn chế khác của ngành sữa Việt Nam như: thiếu kinh nghiệm quản lý; quy mô trang trại nhỏ; hệ thống thu mua sữa yếu kém,

thiếu thiết bị bảo quản và làm lạnh; chính sách và cơ chế cho ngành sữa không thống nhất Bên cạnh đó, nguồn thức ăn chăn nuôi cho bò sữa phải nhập khẩu trong xu hướng tăng cao, tác động tới chi phí đầu vào Đặc biệt các hãng sản xuất sữa trong nước còn đang chịu sức ép cạnh tranh ngày một gia tăng do việc giảm thuế cho sữa ngoại nhập theo chính sách cắt giảm thuế quan của Việt Nam khi thực hiện các cam kết Hiệp định un đãi thuế quan có hiệu lực chung trong Khu vực mậu dịch tự do ASEAN (cam kết CEPT/AFTA) và cam kết với WTO.

Phần I: Thành phần hóa học của sữa

I Giới thiệu:

Sữa là chất lỏng sinh lý do các tuyến sữa tổng hợp được từ các hợp chất có trong máu, được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Sữa có đầy đủ dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cơ thể Những chất này có khả năng đồng hóa cao vì vậy từ lâu con người đã biết sử dụng sữa như một loại thực phẩm rất bổ dưỡng cho cơ thể nhất là đối với trẻ sơ sinh

Trong sữa có một số thành phần như: lipit, gluxit, protein, chất khoáng, vitamin, ngoài ra còn có chất màu và nhiều chất khác Trong các chất trên trừ nước

và những chất bay hơi khi chế biến thì những chất còn lại gọi là chất khô của sữa Hàm lượng chất khô của sữa khoảng 10-20% tùy theo loại sữa, chất khô của sữa càng nhiều thì giá trị thực phẩm càng cao, nếu không kể đến lipit thì chất khô trong sữa gọi

là chất khô không béo

Thành phần hóa học của các loại sữa không giống nhau, chúng luôn thay đổi

và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời kỳ tiết sữa, thành phần thức ăn, phương pháp vắt sữa, điều kiện chăn nuôi, sức khỏe, tuổi, độ lớn của con vật, loài, giống và nhiều yếu tố khác

Bảng phân tích thành phần hóa học của sữa từ các loại động vật khác nhau và được dùng làm thực phẩm

Bảng 2.1.Thành phần hóa học của một số loại sữa

Tổng chất khô (%) Béo (%) Protein (%) Casein (%)

Lactose (%)

Trong toàn bộ phần trình bày tiếp theo, chúng em chỉ đề cập tới sữa bò và được gọi đơn giản là sữa

Nước tự do có thể bị bốc hơi trong quá trình bảo quản phô mai hoặc có thể bị ngưng tụ ngay trên bề mặt Khi bảo quản sữa bột, nước tự do xâm nhập vào làm cho sữa bột bị vón cục

1.2 Nước liên kết:

Nước liên kết chiếm 1 tỷ lệ nhỏ, khoảng 3 – 4% Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, các phosphatit, polysacarit Nước liên kết thường được gắn với các nhóm như –NH2, -COOH2, OH, =NH, -CO-NH-, ….Hàm lượng nước liên kết trong các sản phẩm sữa rất khác nhau, ví dụ trong sữa gầy

có 2.13 - 2.59% nước liên kết, sữa đầu (colostrum) có 4.15% nước liên kết, nước tách ra trong quá trình sản xuất bơ (butter milk – nước sữa hoặc huyết thanh) chỉ có 1.75% nước liên kết

Nước liên kết đóng băng ở nhiệt độ nhỏ hơn 00C, không hòa tan muối, đường

Dạng đặc biệt của nước liên kết là nước kết tinh với lactoza dưới dạng

phospholipit Cholesterol, caroten, vitamin A, D, E và K

Trong sữa có 18 acid béo Mỗi glixerol có thể kết hợp với 3 phân tử acid béo mà 3 acid béo này có thể cùng loại hoặc khác loại Vì vậy số glixerit (triglixerit) khác nhau

Các thể hình cầu đó là các cầu mỡ và màng bao của chúng được tạo thành chủ yếu từ protein và các phosphatit Màng bao của cầu mỡ rất bền, có tác dụng bảo vệ, giữ cho chúng không bị phá hủy bởi enzyme có trong sữa

Các cầu mỡ có đường kính từ 0.1 đến 20 µm (đường kính trung bình từ 3 đến 4 µm) Trong 2 ml sữa có khoảng 3000 – 4000 triệu cầu mỡ Cầu mỡ là thành phần nhẹ nhất trong sữa (tỷ trọng 0,925 g/cm3) và chúng có xu hướng nổi lên trên bề mặt sữa

Kích thước các cầu mỡ có ảnh hưởng đến hiệu suất tách chất béo bằng li tâm Các cầu mỡ có kích thước lớn dễ dàng bị tách khỏi sữa bằng li tâm

Thành phần màng bao cầu mỡ gồm phospholipit, lipoprotein, protein, acid nucleic, enzymem, các nguyên tố vi lượng và nước

Các acid béo chiếm tới 98 -99% tổng chất béo của sữa Chất béo của sữa khac với mỡ của odongj vật khác là chứa nhiều acid béo no, có khối lượng phân tử thấp

2.2.2 phosphatit và glicolipit

Các phosphatit và glocolipit đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành màng các cầu mỡ Trong thành phần của chúng có cả acid béo hòa tan trong chất béo và acid béo hòa tan trong nước

Hàm lượng các phosphatit và glicolipit khoảng 0,031 – 0,05% Màng của cầu

mỡ chứa xấp xỉ 60% các phosphatit và lượng phosphatit trong sữa đầu gấp 2 – 3 lần trong sữa bình thường

2.2 Hệ thống protein của sữa

Trong dung dịch có chứa 2 kiểu protein khác nhau:

• Protein hòa tan: gồm albumin, imunoglobin, liozim, lactoferin, lactoperoxydaz

• Protein ở trạng thái keo không bền: gồm một phức hệ mixen hữu cơ của các caseinat

và canxi phosphat

Tỷ lệ phần trăm của hai kiểu protein và đặc trưng của chúng như ở trong hình dưới

2.2.1 tính chất của các casein.

Casein là một phosphoprotein Trong thành phần của nó có chứa gôc acid phosphoric Casein có nhiều nhóm chức tự do khác nhau như –COOH, -NH2, =NH, -OH, - NH-CO, -HS … Chính nhờ các nhóm này mà casein có khả năng tham gia các phản ứng hóa học Trong số nhóm trên, nhóm cacboxyl – COOH và nhóm amin –NH2 có ý nghĩa nhất vì một phần các nhóm này ở trạng thái tự do và quyết định tính chất của casein Cũng vì có các nhóm này mà trong dung dịch, casein tạo thành các ion lưỡng tính, nghĩa là nó tham gia phản ứng vừa như một bazo, đồng thời vừa như một acid

Casein được coi như một chất điện li lưỡng tính đa hóa trị, do đó có khả năng

tạo ra hàng loạt các hợp chất với các acid, bazo, kim loại, aldehyt …

Casin dễ dàng tham gia phản ứng với các kim loại kiềm, kiềm thổ như K, Na,

Mg để tạo thành các caseinnat Caseinat hòa tan trong nước Càng có nhiều nguyên

tử kim loại liên kết với casein thì đọ hòa tan của casein càng lớn

Trong sữa, casein đều ở dạng canxi caseinat và nó lại kết hợp với canxi

phosphat tạo thành phức hợp canxi phosphat casein (các mixen)

Tất cả các casein đều được phosphoryl hóa nhưng với mức độ khác nhau, trong

đó casein Ƙ có tỷ lượng phospho thấp nhất Casein càng chứa nhiều nhóm phosphat thì càng không bền khi có mặt Ca

Casein Ƙ là protein duy nhất có chứa các gluxit: galactoza,

naxetylgalactosamin và acid naxetylneuraminic (acid sialic) Ba gluxit này chủ yếu

có mặt dưới dạng triseacrit và tetrasacrit:

2.2.2 phức hệ mixen của casein và canxi phosphat

2.2.2.1 thành phần chung của mixen

Trong sữa các casein có mặt dưới dạng các hạt hình cầu (đó là các mixen) có đường kính từ 20 -300nm Các mixen là một tập hợp các dưới đơn vị (các siêu

mixen) có đường kính từ 15 – 10nm

2.2.2.2 Thành phần của muối mixen,

• Canxi phosphat dưới dạng apatit ở trạng thái keo

• Canxi cũng có mặt dưới dạng xitrat và có thể được liên kết một phần với casein thông qua các nhóm phosphat

• Magie cũng có thể tọa ra những muối tương tự muối của canxi

• Tricanxi phosphat Ca3(PO4)2 dưới dạng vô định hình Sự chuyển hóa của dạng này hydroxyapatit tinh thể thường bị ức chế bởi các protein và nhất là bởi các ion Mg Hydroxyapatit Ca5(OH)(PO4)3 thường kết tinh dạng tinh thể lăng trụ dài và mảnh Trong mô xương, hydroxyapatit cũng có thể ở dạng tinh thể hoặc

vô định hình

2.2.2.3 Thành phần hữu cơ của mixen

Các casein liên kết với nhau để tạo thành phức khi có mặt canxi và sẽ kết tủa xuống nếu không có casein Ƙ Các siêu mixen chỉ tồn tại nhờ có mặt casein Ƙ (vốn

có khả năng làm bền các casein khác khi có mặt canxi) Các siêu mixen có kích thước nhỏ hơn nhiều polyme của casein β (có M=700000)

2.3 Lactoza

Lactoza chiếm vị trí hàng đầu trong glucid của sữa Lactoza tồn tại ở hai dạng

tự do và liên kết vơi các protein và các glucid khác Tỷ lệ lactoza tự do / lactoza liên kết là 8/1

Độ ngọt cúa lactoza kém sacaroza 30 lần Độ hòa tan trong nước cũng kém hơn Độ hòa tan của lactoza được gi trong bảng sau

Độ hòa tan của lactoza (g/100 g nước)

Nhiệt độ, 0C α – Latoza β - Lactoza

Khi thay đổi nhiệt độ, có sự chuyển đổi từ dạng sang và ngược lại Khi nhiệt

độ giảm thì cân bằng giữa hai dạng bị phá vỡ, một phần α-lactoza chuyển sang lactoza :

β-Do khả năng hòa tan của lactoza thấp, 1 phần lactoza cần 6 phần nước mà trang sữa đặc tỷ lệ nước / latoza = 2 do đó một phần lactoza sẽ kết tinh.

Trong quá trình cô đặt sữa, lactoza chuyển sang trạng thái bão hòa và sau đó nhờ làm lạnh, lactoza chuyển sang quá bão hòa Khi đó lactoza bắt đầu két tinh Sự giảm α -lactoza làm phá vỡ cân bằng và một phần β-lactoza chuỷen thành α-lactoza, rồi α -lactoza lại tiếp tục kết tinh

Quá trình tao thành tinh thể đường lactoza gồm hai giai đoạn: tạo mần kết tinh

và phất triển các tinh thể đó

Sự tạo mần kết tinh phụ thuộc vào tốc độ tạo thành nó và cường độ trao đổi phân tử giữa dung dịch quá lạnh và tạo mầm kết tinh

Tốc độ phất triển của các phân tử bằng tốc độ khuếch tán

Để tạo ra hàng loạt mầm kết tinh người ta bổ sung bột lactoza có kích thướt hạt từ 3µm vào

2-Nhiệt độ thích hợp 25-350C phụ thuộc vào thành phần sữa và chế độ làm lạnh.Lương mầm tinh thể bằng 0,02% so với sản phẩm Làm lạnh kết tinh lactoza là một khâu quang trọng quyết định chất lương thành phẩm

Gia nhiệt đến 1000C không làm thay đổi lactoza.Ở nhiệt độ cao hơn,xảy ra sự biến đỏi màu dọ sự xuất hiện các melanoit tạo thành khi các axit amin của sữ tác dụng với lactoza Ngoài ra, khi ở nhiệt độ cao hon 1000C, lactoza bị phân giải một phần, tạo thành các axit lactic, axit fomic v.v mà kết quả làm tăng độ chua của sữa lên 1 - 20T

Khi gia nhiệt trên 1000C thù lactoza sẽ bj biến đổi Đầu tiên là tạo thành lactuloza, sau đó là sự phân giải đường tạo ra một loạt sản phẩm cưa sự phân giải này (axit lactic, axit fomic) kết quả làm cho sữa có màu nâu Sự biến đổi này là do phản ứng giữa lactoza vơi protein, với các axit amin tạo thành hợp chất không bền melanoit Người ta cho rằng,đầu tiên sự tạo thành phức đường – amin Sau đó có sự chuyển nhóm trong nhóm này, kết quả làm xuất hiện các lactoza Các chất này khoong có màu Tiếp đó phức bị phân giải tạo thành các hợp chất cacbonyl (các aldehyt, furfrol ….), cuối cùng các hợp chất cacbonyl này ngưng tụ với các axit amin, polypepit và protein tạo thành hợp chất có màu nâu – melamoit

Sự tạo thành melanoit còn có thể xảy ra khi bảo quẩn sữa bột thời gian dài ở nơi có nhiệt độ cao Đó là các nhóm axit amin tự do đã tác dụng với lactoza (theo

Diachenco khi bảo quẩn sữa bột, các nhóm NH3 của lyzin, arginin, histidin đã phản ứng với lactoza).

Lactuloza hòa tan tốt trong nước, không bị kết tinh ngay cả trong dung dịch đậm đặc Người ta có thể dung lactoza hoặc dùng trong dinh dưỡng cho trẻ em vì nó

kích thích sự hoạt động của Lactobacterium bifidum và có tác dụng tốt cho tiêu hóa ở

Trong các muối trên, muối canxi có ý nghĩa lớn đối với người, đặc biệt là trẻ

em Hai nguyên tố canxi và phospho trong sữa có tỷ lệ rất hài hòa Ca/P= 1/1,31 và ở dạng cơ thể hấp thụ

Muối canxi có ý nghĩa quan trọng trong chế biến các sản phẩm sữa Khi sữa có hàm lượng canxi thấp, sữa đó sẽ không bị đông tụ hoặc bị đông tụ rất chậm Ngược lại, nếu sữa có hàm lượng canxi cao thì sẽ bị đông tụ bởi renin nhanh hơn nhưng quện sữa (gel đông tụ) lại không mịn Trong sữa, canxi nằm trong các hợp chất canxi caseinat, canxi phosphat, canxi limonat…

Tong sữa còn có Mg (12mg%), K (113 – 171 mg%), Na (30 – 77 mg%) Tỷ lệ K/Na=3,3 tương ứng với tye lệ này trong sữa mẹ Muối kali và natri có tác dụng giữ trạng thái cân bằng muối trong sữa giữ áp suất thẩm thấu ở trạng thái bình thường

Các muối của axit phosphet là nhứng hợp chất đệm điển hình có tác dụng giữ cân bằng hệ muối và hệ keo của sữa

Các muối của axit limonic đặc biệt có ý nghĩa đối với sự tạo thành cá chất thơm trong các sản phẩm sữa lên men, các loại bơ Trong thành phần chủng vi sinh vật dùng để sản xuất các sản phẩm trên có các vi khuẩn tạo mùi thơm Các vi khuẩn này, trong quá trình hoạt động đòi hỏi sự có mặt của axit limonic để tạo thành các diaxetyl, axetoin, các axit bay hơi…

Nhiệt độ cao làm thay đổi các thành phần muối của sữa Các muối hòa tan của axit phosphoric và axit limonic chuyển thành không hòa tan Trong quá trình này tạo thành axit phosphỏic làm tách một phần casein khỏi phức canxi phosphat caseinat

Sự giảm nồng độ ion canxi làm giảm khả năng đông tụ của sữa bằng renin Nhiệt độ

cao còn làm giảm độ bền của casein đối với nhiệt Casein bền vững ngay cả ở 1000C, nếu nó được liên kết một lương nhất định canxi Nếu giảm lượng canxi thi trạng thái keo của casein cũng giảm sự bền vững.

Các cặn muối không tan của sữa cùng với các protein (chủ yếu albumin và globulin) bị kết tủa trên bề mặt đun nóng của thiết bị, tạo thành ‘‘đá sữa’’, làm giảm khả năng truyền nhiệt, gây khó khăn cho việc rữa thiết bị

2.5 Các vitamin

Thành phần các vitamin có mặt trong sữa được gi ở bảng dưới Điều dễ dàng nhận thấy là măc dù trong sữa có nhiều vitamin gồm cả loại hòa tan trong nước (vitamin nhóm B, C ) và vitamin hòa tan trong chất béo ( A, D, E ) nhưng hàm lượng tương đói thấp, đặc biệt là vitamin D

NicotinamitAxit pantothenicC

Biotin

13200,04

Nếu xử lý nhiệt thời gian ngắn và không có không khí xâm phạm vào thì nhiệt

dộ nhỏ hơn hay bằng 1000C không làm giảm đáng kể lượng các vitamin, trừ vitamin

C – rất nhạy cảm với nhiệt Khi thanh trùng đúng chế độ thì lượng vitamin C giảm 17%

Nhiệt độ cao hơn 1000C làm phá hủy một phần hoặc hầu hết các loại vitamin.Khi để lọt không khí, có tác dụng của ánh sáng, bao bì hoặc thiết bị bẩn đều làm giảm lượng vitamin các loại Vitamin C bị phá hủy hoàn toàn trong điều kiên trên

Để thành phần các vitamin cân đối và hoàn hảo hơn, người ta đã bổ sung thêm một số loại vitamin cần thiết trong quá trình chế biến các sản phẩm từ sữa

2.6 Các khoáng

Người ta quy ước chất khoáng trong sữa là hàm lượng tro Nó bao gồm các nguyên tố Ca, Mg, Na,K, Fe, Cu, Co, Ni, I, Cl, P, S, Al, Pb, Sn, Ag, As… Trong đó các nguyên tố Ca, Mg, Na, K, P, S và Cl chiếm tỉ lệ cao hơn cả

Các nguyên tố vi lương đóng vai trò quân trọng trong việc tạo thành sữa cũng như tói chất lượng vào khẩu phần ăn có khả năng làm tăng hàm lượng của chúng trong sữa.

2.7 Các enzyme

Trong sữa có chứa các enzim thường gặp trong tự nhiên Chún có mặt trong sữa từ tuyến sữa, từ vi sinh vật có trong không khí và từ nhiều nguồn khác Con người còn chủ động đưa vào các loại vi khuẩn, nấm men hoặc enzim của sữa và các loại dùng trong chế biến sữa có thể chia thành 6 nhóm: