thành phần hóa học và phản ứng sinh hóa trong sữa

Phụ lục 1 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. 2 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. Những thách thức với ngành sữa Tuy nhiên bên cạnh những thuận lợi cũng như cơ hội lớn trong quá trình hội nhập sâu rộng, ngành sữa Việt Nam cũng phải đối diện với những thách thức như vấn đề an toàn vệ sinh thực phấm và chất lượng sữa. Các sản phấm sữa Việt Nam hiện nay được khoảng trên 10 nhà máy lớn sản xuất và có kiểm soát, chất lượng sữa tốt hơn trước rất nhiều. Tuy nhiên, vẫn có hàng trăm cơ sở sản xuất chế biến gia công nhỏ, thường xuyên lưu thông sữa kém chất lượng mà chưa hoàn toàn kiểm soát được. 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, 3 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. 4 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. 5 Bảng 2.1.Thành phần hóa học của một số loại sữa Tổng chất khô (%) Béo (%) Protein (%) Casein (%) Lactose (%) Bò 12.6 3.8 3.35 2.78 4.75 Dê 13.18 4.24 3.70 2.80 4.51 Cừu 17.00 5.30 6.30 4.60 4.60 Phổ biến ở nhiều quốc gia trong đó có Việt Nam vẫn là sữa bò. Mặc dù trong việc chăn nuôi trâu sữa, dê sữa đã có ở nước ta khá lâu nhưng vì nhiều lý do nên sản lượng 2 loại sữa này còn thấp. Vì vậy cho đến nay nguyên liệu chủ yếu cho ngành sữa Việt Nam vẫn là sữa bò. Trong toàn bộ phần trình bày tiếp theo, chúng em chỉ đề cập tới sữa bò và được gọi đơn giản là sữa. II. Các thành phần hóa học: 1. Nước: 1.1 Nước tự do: Nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước. Nó có thể tách được trong quá trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hóa học với chất khô. Ví dụ, trong các sản phẩm như bơ, phô mai tươi (cheese curd), nước tự do ở dạng các hạt có kích thước khác nhau, phân bố một cách tương đối đồng đều trong sản phẩm. 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 –NH 2 , -COOH 2 , 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 0 0 C, không hòa tan muối, đường. 6 Dạng đặc biệt của nước liên kết là nước kết tinh với lactoza dưới dạng C 12 H 22 O 11 .H 2 O. 2. Chất khô 2.1 Lipit Lipit của sữa bao gồm chất béo, các phosphatit, glicolipit, steroit. 2.1.1 chất béo. Chất béo sữa (milk fat) được coi là thành phần quan trọng. về mặt dinh dưỡng, chất béo có độ sinh năng lượng cao, có chứa các vitamin hòa tan trong chất béo (A, B, E). Đối với các sản phẩm sữa lên men, chất béo ảnh hưởng tới mùi vị, trạng thái của sản phẩm. Có tới 98 – 99% chất béo của sữa là trilixerit, 1 -2% còn lại là các 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 là vô cùng lớn. Chất béo của sữa bao gồm các triglixerit, diglixerit, acid béo, sterol, carotenoit, vitamin A, D, E, K và một số chất khác. Khi để yên sữa, một lớp váng sữa (cream) sẽ được tạo thành trên bề mặt. Dưới kính hiển vi người ta nhận thấy trong váng sữa có rất nhiều thể hình cầu với kích thước khác nhau, nổi tự do trong sữa. Mỗi thể hình cầu mỡ được bao bọc bằng một màng mỏng. 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/cm 3 ) 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. 7 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. 8 Tỷ lệ phần trăm của hai kiểu protein và đặc trưng của chúng như ở trong hình dưới. 9 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, -NH 2 , =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 – NH 2 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. 10 . hiệu lực chung trong Khu vực mậu dịch tự do ASEAN (cam kết CEPT/AFTA) và cam kết với WTO. 4 Phần I: Thành phần hóa học của sữa I. Giới thiệu: Sữa là chất lỏng sinh lý do các tuyến sữa tổng hợp. 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. 5 Bảng 2.1 .Thành phần hóa học của một số loại sữa Tổng chất khô (%) Béo (%). chủ yếu cho ngành sữa Việt Nam vẫn là sữa bò. Trong toàn bộ phần trình bày tiếp theo, chúng em chỉ đề cập tới sữa bò và được gọi đơn giản là sữa. II. Các thành phần hóa học: 1. Nước: 1.1 Nước