BÀI BÁO CÁO-TÌM HIỂU PROTEIN TRONG SỮA

A. Mở Đầu Sữa bò là thực phẩm chứa các chất dinh dưỡng đầy đủ và cân đối nhất. Các sản phẩm từ sữa bò cũng đa dạng và phong phú nhất. Từ nguyên liệu sữa bò, người ta đã sáng tạo ra vô vàn các sản phẩm có cấu trúc, trạng thái và hương vị khác nhau. Các sản phẩm từ sữa có thể ở dạng rắn như phô mai với kết cấu,hình thù và tính cảm vị đặc trưng của từng sứ sở, quê hương; dạng đặc mịn màng, đôi khi có mang hương sắc của trái cây như trong sữa chua; dạng lỏng như trong các sữa cô đặc với đường. Về thành phần, đa số các sản phẩm từ sữa có thành phần chủ yếu là protein casein. Vậy, tính chất gì của protein trong sữa đã tạo nên các sản phẩm có hình dạng, kết cấu và tính cảm vị đặc trưng khác nhau tùy theo từng sản phẩm? Từ những thắc mắc trên, nhóm mình đã tiến hành tìm hiểu để lí giải tại sao lại có sự khác nhau ở các sản phẩm được chế biến từ sữa. Do thời gian tìm hiểu tài liệu trong các sách cũng như trên internet còn hạn chế, nên không tránh khỏi những thiếu xót, mong cô góp ý kiến thêm để nhóm em hoàn thiện hơn đề tài : “ hệ thống protein và những tính chất của nó trong chế biến các sản phẩm từ sữa” . B. Nội Dung Chính CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ PROTEIN 1.1 Khái quát về protein 1.1.2 Vai trò  Protein là thành phần không thể thiếu của tất cả các cơ thể sống, là nền tảng cấu trúc và chức năng của cơ thể sinh vật.  Xúc tác tất cả phản ứng của cơ thể (enzyme).  Vận tải: vận chuyển các chất trong cơ thể.  Chuyển động: co cơ, chuyển vị trí NST trong quá trình phân bào.  Bảo vệ: kháng lại các chất lạ xâm nhập vào cơ thể.  Truyền xung thần kinh  Điều hòa: quá trình truyền thông tin di truyền, quá trình trao đổi chất.  Kiến tạo, chống đỡ cơ học.  Dự trữ dinh dưỡng 1.2 Cấu tạo  Protein là phân tử sinh học rất lớn, được kết hợp bởi 20 amino acid khác nhau bằng liên kết peptid.  Protein có chứa các nguyên tố C, H, O, N, S và một số các nguyên tố vi lượng khác như: P, Zn, Fe…  Protein có 4 mức cấu trúc khác nhau:  Bậc 1: là thành phần và trình tự sắp xếp các gốc acid amin trong 1 chuỗi polypeptid. Cấu trúc bậc 1 là bản phiên dịch mã di truyền, cho biết quan hệ họ hàng và lịch sử tiến hóa của thế giới sống.  Bậc 2: là sự sắp xếp thích hợp trong không gian của 1 chuỗi polypeptid tạo ra cấu trúc bậc 2. Chủ yếu là 2 loại cấu trúc: xoắn α và nếp gấp β.  Bậc 3: là cấu trúc bậc 2 liên kết với nhau nhờ các cầu disulfide và liên kết Van der van của gốc không cực, phản ánh sự sắp xếp trong không gian 3 chiều của tất cả các nguyên tử trong phân tử protein.  Bậc 4: do 2 hay nhiều cấu trúc bậc 3 kết hợp: nhờ liên kết hydro, liên kết Van der van và liên kết tĩnh điện. 1.1.3 Tính chất  Khối lượng và hình dạng  Khối lượng phân tử của protein rất lớn, thường lớn hơn 10.000dalton.  Hình dạng: hình sợi (keratin trong tóc, miozin trong cơ…), hình cầu (albumin, globulin trong sữa…).  Tính lưỡng tính  Protein có tính lưỡng tính do có nhiều nhóm phân cực ở mạch bên. + Acid hóa protein bằng HCl thì tạo muối clorua. + Kiềm hóa protein bằng NaOH tạo muối Natri protein.  Tính hòa tan Do phân tử protein chứa cả nhóm kỵ nước (gốc alkyl) và háo nước. Tính hòa tan của protein phụ thuộc vào: + Nồng độ muối trung tính của dung dịch: nồng độ càng cao thì khả năng hòa tan càng giảm. + Nhiệt độ: trong khoảng nhiệt độ mà protein chưa bị biến tính (0 – 40oC) thì nhiệt độ càng cao khả năng hòa tan càng cao. 1.2 Protein trong thực phẩm 1.2.1 Vai trò  Protein là hợp phần chủ yếu quy định toàn bộ các đặc trưng của khẩu phần thức ăn.  Là chất có khả năng tạo cấu trúc, hình khối, trạng thái cho các sản phẩm thực phẩm.  Gián tiếp tạo ra chất lượng thực phẩm.  Có khả năng tạo và cố định màu, mùi cho các sản phẩm thực phẩm 1.2.2 Tính chất của protein trong thực phẩm  Khả năng tạo gel: do các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại thành một mạng lưới không gian có trật tự (giò, chả, bành mì…)  Khả năng tạo bột nhão: cố kết, dẻo và giữ khí tạo cấu trúc xốp (bánh mì).  Khả năng tạo màng: tạo ra chủ yếu bằng liên kết hydro, có tính thuận nghịch.  Khả năng nhũ hóa  Khả năng tạo bọt  Khả năng cố định mùi 1.2.3 Hệ thống protein trong sữa Sữa có chứa hàng trăm loại protein nhưng hầu hết trong số này chỉ chiếm một lượng rất nhỏ. Protein có thể được phân loại theo nhiều cách dựa vào tính chất hóa học hay vật lý, và chức năng sinh học của chúng. Thông thường, người ta phân loại protein sữa thành casein, whey protein và các protein thiểu số. Protein nằm ở bề mặt của giọt chất béo và các enzyme thì thuộc vào nhóm protein thiểu số. 1.2.3 Hệ thống protein trong sữa g/kg protein w/w Casein Alpha-s1-casein 10.0 30.6 Alpha-s2-casein 2.6 8.0 Beta-casein 10.1 30.8 Gamma-casein 3.3 10.1 Total Casein 26.0 79.5 Whey protein Beta-lactalbumin 1.2 3.7 Beta-lactoglobulin 3.2 9.8 Albumin trong huyết thanh 0.4 1.2 Immunoglobulins 0.7 2.1 Các protein còn lại 0.8 2.4 Tổng whey protein 6.3 19.3 Fat Globule Membrane Proteins 0.4 1.2 Total Protein 32.7 100 1.2.3.1 Whey Protein  Whey protein là thuật ngữ được dùng như là một từ đồng nghĩa với protein huyết thanh của sữa. Ngoài protein huyết thanh của sữa, whey protein còn chứa những đoạn của phân tử casein bị tách rời trong quá trình đông tụ men dịch vị của sữa. Một số protein huyết thanh sữa tồn tại với nồng độ thấp hơn trong sữa gốc. Điều này là do biến tính nhiệt trong quá trình thanh trùng sữa trước khi làm phomat.  Whey protein chiếm gần 20% protein trong sữa. Chúng rất dễ hòa tan và có thể được xếp vào chia thành các nhóm sau: 1.2.3.1 Whey Protein  α-lactalbumin: là protein dạng hình cầu. Cấu trúc của nó gần giống với lysozyme. α-lactalbumin là một metalloprotein. Trong mỗi phân tử có chứa một nguyên tử calci. α-lactalbumin là một protein có giá trị dinh dưỡng cao. Thành phần các acid amin trong phân tử của nó rất cân đối. α-lactalbumin gồm 123 axitamin  8 Cys: 4 (-S-S) và 1(-SH).  Khối lượng phân tử 14175 Da.  Trọng lượng khoảng 0,6-1,7 g/l sữa đã tách bơ.  Điểm đẳng điện ở pH=5,1. Không bị đông tụ bởi renin β-lactoglobulin  Có cấu trúc bậc hai gồm 10÷50% xoắn α, 20÷30% lá xếp β, 50÷60% vòng cung β và phần còn lại với cấu trúc không trật tự. Các gốc phân cực, không phân cực và các gốc ion hóa được phân bố đều trong phân tử , riêng các gốc ưa béo tập trung chủ yếu ở phần bên trong của cấu trúc hình cầu nên β-Lactoglobulin ít tương tác hoặc kết hợp với các phân tử khác.  Beta-lactoglubulin: gồm có 162 axitamin  5 Cys: 2 (-S-S) và 1(-SH).  Khối lượng phân tử 18277 Da.  Trọng lượng khoảng 3-4 g/l sữa đã tách bơ.  Điểm đẳng điện ở pH=5,3.  Beta-lactoglubulin có hai cầu disulfua và các nhóm SH tự do, chúng có thể tự liên hợp tạo thành các dime, octame. Khi đun nóng đến 800 C, beta-lactoglubulin đông tụ một cách dễ dàng. Sự đông tụ xảy ra theo hai giai đoạn. Giai đoạn 1 ở 65-700C kèm theo sự thay đổi cấu hình phân tử của protein liên quan tới sự giãn ra của các polypeptide của globulin. Giai đoạn 2 là giai đoạn đông tụ tạo thành gel. Khi đó xảy ra sự liên hợp tạo thành các liên kết S-S do các nhóm tiol tự do trong cùng một phân tử hoặc giữa các phân tử. Renin không làm đông tụ beta-lactoglobulin ở điều kiện thường nhưng beta-lactoglobulin bị biến tính do xử lý nhiệt độ cao nên sau đó khi lên men beta-lactoglobulin sẽ chuyển vào quện sữa. [...]... được với 6 nguyên tử Cu  Protein màng: là một nhóm các protein hình thành nên lớp bảo vệ xung quanh các giọt chất béo nhằm ổn định thể sữa của các giọt chất béo trong sữa Một số protein này có chứa gốc lipid và được gọi là lipoprotein Protein globulin màng chiếm tỉ lệ nhỏ nhất trong protein sữa, chỉ khoảng 1.5% tổng lượng protein. Chất béo và các amino acid kị nước của những protein này khiến những phân... phẩm  Whey protein biến tính trong quá trình gia nhiệt, điều này gây nên sự kết tụ của whey protein, mà chủ yếu là với micelle casein Ở quy mô sản xuất công nghiệp người ta tách whey protein bằng công nghệ màng 1.2.3.2 Casein  Casein là tên của một nhóm protein chủ yếu trong sữa Casein có mặt trong tất cả các sữa động vật, bao gồm cả sữa người Trong sữa bò casein chiếm gần 80% tổng số protein hay... hợp phần protein thường dùng ở nhiệt độ cao nên tương tác proteinprotein sẽ chiếm ưu thế  Các tương tác protein- dung môi sẽ ảnh hưởng đến sự trương nở, độ hòa tan và cầu hydrat hóa thủy động bao quanh phân tử  Độ nhớt đa phần chất lỏng protein đều tăng theo luật số mũ cùng với nồng độ protein là do các tương tác protein- protein khi các tương tác protein protein là vừa đủ ( như trong gel protein. .. các acid béo tự do Sự dư thừa các acid béo trong sữa và các sản phẩm từ sữa sẽ gây ra vị ôi thiu Trong hầu hết các trường hợp, khả năng này của enzym là rất kém mặc dù sữa của một số loài động vật cho thấy hoạt tính lipase cao Người ta tin rằng hàm lượng lipase trong sữa tăng về giai đoạn cuối của chu kì tạo sữa Sẽ không có phản ứng nào xảy ra giữa lipase của sữa với chất béo khi bề mặt của giọt chất... thành sữa đông 1.2.4 Các enzyme trong sữa Các enzym trong sữa bắt nguồn hoặc từ sữa động vật mẹ hoặc từ vi khuẩn Một số enzym của sữa được sử dụng nhằm mục đích kiểm nghiệm và kiểm soát chất lượng Trong số đó, peroxidase, phosphatase và lipase là những enzym quan trọng hơn cả  Lactoperoxidase: Peroxidase chuyển oxy từ hydro peroxide (H2O2) tới những chất dễ bị oxi hóa khác Enzym này sẽ bị vô hoạt nếu sữa. .. oxy tự do Sữa tươi từ những con vật khẻo mạnh chứa một lượng catalase rất thấp Sữa nhiễm vi sinh vật thường có hoạt tính catalase rất cao Catalase là một metallenzyme (có chứa Fe trong phân tử) Phân tử lượng enzyme là 240000 DA CHƯƠNG II TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN TRONG CHẾ BIẾN CÁC SẢN PHẢM TỪ SỮA 2.1 Các tính chất do tương tác giữa protein và nước 2.1.1 Khả năng hòa tan  Độ hòa tan của protein. .. điện làm cho độ bền của nhũ tương tăng lên  Protein là chất làm bền nhũ tương dầu/ nước có thể là do bản chất háo nước của nó, nên khi được hấp thụ thì phần lớn nhất của phân tử sẽ nằm về phía “ nước “ của bề mặt liên pha  Tính chất bề mặt của protein trong sữa: Các protein hình cầu có trong sữa, có một cấu trúc bền và một độ háo nước bề mặt cao như protein lactoserum, chúng có thể bị giãn mạch... 2.2 Các tính chất do tương tác giữa protein và protein: tạo gel, đông tụ ( được tìm hiểu ở phần phô mai) + Tính chất tạo gel của protein sữa:  Khả năng đông tụ của các mixen casein được khởi đầu bằng tác dụng proteolitic của chimozin trên casein K nhưng nhất thiết phải có ion canxi và có một nhiệt độ cao hơn 150C  Axit hóa sữa ở pH đẳng điện của casein cũng làm cho sữa đông tụ Khi pH > 6 các mixen casein... đến độ nhớt của chất lỏng protein:  Đường kính bên trong của phân tử protein ( hoặc các tiểu phần) bị phân tán phụ thuộc vào các thông số như:  Đặc tính bên trong của phân tử protein ( khối lượng, kích thước, thể tích, sự bất đối của phân tử, độ dễ dàng của biến dạng: pH, nhiệt độ có thể làm biến đổi các đặc tính này do sự giãn mạch của phân tử)  Các tương tác protein – protein quyết định kích thước... liên pha  Tốc độ khuyết tán của một số protein trong lòng pha nước đến bề mặt liên pha có thể bị yếu đi là do nồng độ của chúng trong pha nước đã bị giãm thấp ( do protein bị hấp thụ vào trên giọt dầu ) Vì vậy , để tạo được một màng có bề dày và có tính chất lưu biến mong muốn thì nồng độ protein ban đầu phải cao Thông thường trong thực tế, người ta thấy nồng độ protein phải từ 0,5 – 5% để nồng độ của . loại protein sữa thành casein, whey protein và các protein thiểu số. Protein nằm ở bề mặt của giọt chất béo và các enzyme thì thuộc vào nhóm protein thiểu số. 1.2.3 Hệ thống protein trong sữa . tách whey protein bằng công nghệ màng. 1.2.3.2 Casein  Casein là tên của một nhóm protein chủ yếu trong sữa. Casein có mặt trong tất cả các sữa động vật, bao gồm cả sữa người. Trong sữa bò casein. rời trong quá trình đông tụ men dịch vị của sữa. Một số protein huyết thanh sữa tồn tại với nồng độ thấp hơn trong sữa gốc. Điều này là do biến tính nhiệt trong quá trình thanh trùng sữa