Cấu trúc và trạng thái của sữa chua các yếu tố ảnh hưởng

Cấu trúc và trạng thái của sữa chua các yếu tố ảnh hưởng

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC

PHẨM

CHUYÊN ĐỀ:

CẤU TRÚC VÀ TRẠNG THÁI CỦA SỮA CHUA: CÁC YẾU TỐ ẢNH

HƯỞNG

Giáo viên hướng dẫn: Từ Việt Phú

Hà Nội, tháng 6 năm 2011

MỤC LỤC

A Mở đầu

B Nội dung báo cáo

I Tính chất cảm quan của thực phẩm

II Vai trò của đánh giá cảm quan thực phẩm

III Công nghệ sản xuất sữa chua ăn

IV Cấu trúc và trạng thái biến đổi trong quá trình xử lý

V Biến đổi cấu trúc và trạng thái không mong muốn

VI Lợi ích và tiềm năng

C Kết luận

• MỞ ĐẦU

• Các sản phẩm thực phẩm thường có cấu trúc, trạng thái, màu sắc, hương thơm và có tính cảm vị khác nhau Quá trình xử lý như chế biến có ảnh hưởng lớn đến tính chất cảm quan của thực phẩm

• Cấu trúc và trạng thái sản phẩm là một trong những yếu tố quan trọng tạo nên chất lượng của sản phẩm

• Sản phẩm sữa chua tương đối phổ biến ở Việt Nam, có giá trị dinh dưỡng cao

Các yêu cầu về chất lượng sản phẩm cũng như đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng ngày càng nâng cao

B NỘI DUNG BÁO CÁO

I Tính chất cảm quan của thực phẩm

• Các tính chất cảm quan của thực phẩm chiếm vị trí rất quan trọng đối với chất lượng của một sản phẩm thực phẩm Các tính chất đó bao gồm:

• Tính chất về màu sắc, hình thái là các tính chất được nhận biết bằng mắt Chúng gợi lên một sự so sánh và lựa chọn đầu tiên đối với một sản phẩm

• Tính chất về cấu trúc của sản phẩm được nhận biết bởi xúc giác hay thính giác khi ta sờ nắn, nhai sản phẩm Đây là các tính chất như rắn, mềm, mịn, nhớt, giòn, độ đồng đều…

• Tính chất về mùi là các tính chất nhận biết được bằng khứu giác khi chúng ta tiếp xúc gần với sản phẩm nhất là trong khi ăn uống Thể hiện tính chất đặc trưng của sản phẩm

• Tính chất về vị và mùi – vị là các tính chất nhận biết được trong miệng khi ăn hoặc uống sản phẩm Tính mùi – vị giữ vai trong quan trọng nhất bởi nó biểu thị bản chât của sản phẩm, nó gọi lên cho ta biết thành phần hóa học của sản phẩm

II Vai trò của đánh giá cảm quan thực phẩm

• Vai trò trong kiểm tra sản phẩm và kiểm soát quá trình sản xuất

Kiểm tra chất lượng sản phẩm và kiểm soát quá trình sản xuất là một hoạt động quan trọng trong quá trình sản xuất sản phẩm Trong các hoạt động đó, phân tích và đánh giá cảm quan giữ vai trò khá quan trọng

Trả lời cho các câu hỏi sau:

Vấn đề đặt ra là gì?

Đâu là các phương tiện cần thiết?

Công tác chuẩn bị mẫu và báo cáo?

2 Vai trò trong chiến lược phát triển sản phẩm:

Vai trò trong chiến lược phát triển sản phẩm:

Phát triển sản phẩm là vấn đề mang tính thời cuộc, nó được đặt ra thường xuyên cho nhà sản xuất và phải nhanh chóng được giải quyết trong khuôn khổ thời gian giới hạn Các phép thử trong đánh giá cảm quan là cơ sở cho nhà sản xuất có thể đưa ra quyết định cho mình

Cần trả lời cho các câu hỏi:

Lựa chọn mẫu như thế nào?

Báo cáo như thế nào?

III Qui trình công nghệ sản xuất sữa chua ăn

IV Biến đổi cấu trúc và trạng thái trong quá trình xử lý

• Sữa nguyên liệu

- Độ vệ sinh cao, tổng số vi khuẩn thấp

- Không chứa kháng sinh (pecnicilin, streptomycin…), bacteriophage (thực khuẩn thể)

- Không chứa các chất tẩy rửa, chất sát khuẩn, những chất ngăn cản quá trình lên men

Ngoài ra, khi ta tăng hàm lượng chất khô trong sữa nguyên liệu, đặc biệt là tăng hàm lượng casein và protein huyết thanh sữa sẽ làm cho cấu trúc khối đông trở nên bền và ổn định hơn

Có rất nhiều chất được sử dụng cùng với các nguyên liệu để làm sữa chua với mục đích ra sự ổn định về mặt cấu trúc cho sản phẩm.Các chất ổn định được sử dụng với nhiều mục đích như nhằm tránh hiện tượng tách nước, tạo độ sánh, tạo độ đồng đều, chống lại các tác động xấu của nhiệt độ… Một vài các chất thường được sử dụng là:

• Tinh bột: các loại tinh bột biến tính đã được sử dụng rộng rãi trong thời gian gần đây với mục đích như cải thiện nâng cao các đặc tính của sản phẩm như có tác dụng làm dày sản phẩm, giữ nước không bị tách lớp, ổn định cấu trúc…

• Gelatin: đây cũng là 1 chất đựơc sử dụng rộng rãi để làm ổn định cấu trúc sản phẩm sữa chua Gelatin là protein được tách chiết từ da,

xương của các loại gia súc, lợn và nhiều loại cá Nó có đặc điểm là nhiệt độ nóng chảy của gelatin gần với nhiệt độ của cơ thể người

• Pectin : Được sử dụng như một thành phần nguyên liệu để sản xuất sữa chua Nó tạo ra sự ổn định về mặt cấu trúc cho sản phẩm rất tốt Khả năng tạo gel: các pectin và acid pectinic có các nhóm hydroxyl (-OH) nên có khả năng hydrat 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, vì vậy 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 rắn chứa pha lỏng ở bên trong

• Carageena: gel tạo thành khi làm lạnh với sự có mặt của những muối Các phân tử có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp của các chuỗi xoắn Sự có mặt của các muối làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các chuỗi thúc đẩy sự tổ hợp

• Các công đoạn trước khi lên men

+ Trộn có nâng nhiệt: Quá trình xử lý nhiệt làm biến tính sơ bộ các protein sữa, đặc biệt là các whey protein, nhờ đó, trong quá trình lên men lactic, khối đông được hình thành với cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát

huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản protein Đó là do

β-lactoglobulin- thành phần chính trong whey protein- đã tương tác với κ-casein trong cấu trúc micelle làm cải thiện cấu trúc khối đông của sữa chua.

+ Đồng hóa: Giai đoạn đồng hóa sữa nguyên liệu nhằm giảm kích thước các cầu mỡ, phân bố chúng đồng đều làm tránh hiện tượng tách pha của chất béo xảy ra trong quá trình lên men sữa và cải thiện trạng thái cho

sản phẩm: quện sữa mịn, đồng nhất Quá trình này ảnh hưởng tốt đến cấu trúc micelle trong sữa và cải thiện cấu trúc gel của sữa chua thành phẩm

+ Thanh trùng: Là biện pháp xử lý nhiệt nhằm tiêu diệt vi sinh vật, tăng khả năng hydrat hóa của casein(khả năng giữ nước tốt, hạn chế sự tách nước, quện sữa mịn, chắc)

+ Ngoài ra, khả năng đông tụ của sữa sẽ giảm khi lượng ion điện tích dương giảm(chủ yếu ion Ca2+) Người ta cho thêm CaCl2 với lượng 0,02 ÷ 0,04% trong một số thời điểm trong năm

• Quá trình lên men và ủ chín

- Sự hình thành acid lactic trong quá trình lên men làm cho phức hệ calcium- caseinate- phosphate bị mất ổn định, casein trong sữa bị keo tụ và làm cho sữa có độ đặc giống như gel

- Khi quá trình lên men kết thúc, môi trường lên men được làm để ổn định cấu trúc gel của sản phẩm, đồng thời làm chậm tốc độ sinh tổng hợp acid lactic của vi khuẩn Sau đó bảo quản sản phẩm trong kho lạnh ở nhiệt

độ 3÷6oC Quá trình này giữ vai trò quan trọng trong việc ổn định cấu trúc gel của sữa chua, tránh hiện tượng tách huyết thanh sữa trong sản phẩm

• Sữa chua được sản xuất từ quá trình lên men sữa bởi hai chủng

Lactobacilus Bulgaricus và Streptococcus Thermophilus

• Đường trong sữa là đường Latose được lên men để tạo thành acid Lactic và đây là nguyên nhân gây nên đặc tính đông tụ cho sữa chua

Ban đầu Streptococcus thermophilus giảm pH của sữa xuống còn khoảng

5-Lactobacillus bulgaricus chuyển hoá đường Lactose để tạo thành acid

Lactid

• Hai chủng này có tác dụng tương hỗ lẫn nhau.Tỷ lệ cocci/bacilli

là 1:1 hoặc 2:1 thì sữa chua sẽ đạt tiêu chuẩn tốt nhất( pH, mùi vị, hương thơm)

Enzyme proteolytic được tạo ra từ chủng L.Bulgaricus sẽ phá vỡ cấu

trúc protein để chuyển thành các liên kết peptid và các acid amin

• Các liên kết peptid này kích thích sự phát triển của L.

thermophilus để sản sinh ra acid formid và carbon dioxide

• Đây là những chất kích thích cho sự phát triển của chủng L.bulgaricus

• Vào giai đoạn cuối quá trình lên men pH có thể giảm xuống còn 4.2-4.4

• Acid lactic đông tụ protein trong sữa (casein) làm sữa chuyển sang trạng thái sệt

Acetaldehyde là sản phẩm chuyển hoá của cả hai chủng Acetaldehyde với diacetyl và acid acetic… là nhân tố đem lại cho sữa chua mùi vị đặc trưng

• Qúa trình lên men có thể kéo dài từ 3÷ 20h, nhiệt độ lên men tối

ưu là 42-43oC

• Đường, chất tạo màu, bột quả, mứt thường được bổ xung thêm vào để tăng thêm tính đa dạng cho sản phẩm

V Biến đổi cấu trúc và trạng thái không mong muốn

1 Trạng thái và cấu trúc bề ngoài của sản phẩm:

Có rất nhiều nguyên nhân dẫn tới sự thiếu sót hay có nhưng biểu hiện không tốt về mặt cấu trúc bên ngoài của sản phẩm.Nó có thế ở ngay khâu ban đầu như lựa chọn các nguyên liệu hay trong quá trình phối trộn và quá trình sản xuất Do vậy chúng ta cần phải xác định rõ được nguyên nhân để

có biện pháp khắc phục ngay và hợp lý Trước khi đưa vào sản xuất chúng ta cần phải quan sát kiểm tra xem các nguyên liệu ban đầu có bị chảy nước, có mùi lạ hay có bị lên men hay không … vì nếu các nguyên liệu này đưa vào sản xuất sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm sữa chua

2 Hiện tượng tách Whey:

Đây là hiện tượng trên bề mặt hộp sữa xuất hiện 1 lớp chất màu vàng xanh Hiện tượng này xuất hiện là do quá trình đảo trộn khuấy lắc quá quy định, quá trình đồng hóa không đạt(kích thước các cầu mỡ lớn hơn so với quy định), chế độ sử lý nhiệt cũng như quá trình bảo quản lạnh không đúng quy định, độ pH của sản phẩm quá thấp do sự hình thành của các lợ axit béo

Để hạn chế hiện tượng này điều đầu tiên chúng ta phải kiểm tra lại toàn bộ quá trình sản xuất để đảm bảo rằng quy trình sản xuất thời gian và nhiệt độ

sử lý là đúng

3 Hiện tượng tạo màng:

Hiện tượng này xảy ra khi chúng ta sử dụng 1 lượng quá nhiều các chất bảo quản, hay sử dụng không đúng chất ổn định cấu trúc Để giảm hiện tượng này chúng ta cần giảm bớt lượng chất ổn định mà đã sử dụng Lựa chọn chất làm ổn định cấu trúc phù hợp để tạo ra công thức sản xuất sản phẩm hợp lý nhất

• Trạng thái của sữa mềm quá:

Đặc điểm của các sản phẩm dạng này là rất dễ chảy và nó có dạng nước Khi sử dụng sản phẩm thì bề mặt lưỡi của ta gần như không cảm nhận được Đây là hiện tượng xảy ra khi sản phẩm của ta có tổng hàm lượng các chất khô ít hơn quy định Do quá trình sử lý nhiệt quá, hay do một tác động lắc mạnh nào đó làm ảnh hưởng tới cấu trúc của sản phẩm Để giảm bớt hiện tượng này chúng ta nên bổ xung thêm các chất ổn định để liên kết các cấu tử

đó, bổ xung thêm nguyên liệu để tăng hàm lượng chất rắn trong sản phẩm

• Bề mặt sản phẩm không được mịn:

Hiện tượng này được quan sát thấy trên bề mặt sản phẩm có các phần

tử nhỏ nổi lên Đây là hiện tượng xảy ra khi sữa nguyên liệu được đưa vào sản xuất bị gia nhiệt ở nhiệt độ cao, hay do quá trình gia nhiệt sử lý với tốc

độ nhanh, hiện tượng kết tủa của protein sữa….Hiện tượng này có thể giảm bớt nếu ta tiến hành đồng hóa tốt và qua hệ thống màng lọc trước khi tiến hành rót vào hộp

• Hiện tượng hao ngót sản phẩm:

Đây là hiện tượng khi quan sát ta thấy khoảng cách từ bề mặt sản phẩm sữa tơí nắp hộp trở nên xa hơn bình thường và kèm theo hiện tượng tách Whey Hiện tượng này có thế xảy ra do hiện tượng sốc nhiệt, hàm lượng axit trong sản phẩm quá cao, sử dụng liều lượng, nồng độ cũng như các chất ổn định không đúng quy định Hoặc là khối sữa sau khi rót đang trong quá trình để yên để tạo sự kết dính sản phẩm thì bị tác động một lực vào đó Để khắc phục hiện tượng này chúng ta cần đảm bảo rằng sản phẩm sau khi vào hộp phải được làm lạnh và để yên cho tới khi các cấu tử trong đó liên kết lại với nhau thành khối thống nhất

• Hiện tượng sản phẩm bị nhớt:

Hiện tượng này chúng ta có thể quan sát đựợc khi dung thìa xúc sản phẩm thì nó xuất hiện các bọt khí giữa khoảng không của thìa và vỏ hộp Hiện tượng này chúng ta có thể cảm nhận được khi sử dụng Đây là hiện tượng có thể do các nguyên nhân sau: do quá trình bổ xung chất ổn định không chính xác, sản phẩm bị nhiễm VSV hay do quá trình sử lý nhiệt không đúng hay do hàm lượng đường trong sản phẩm quá cao Để xem xét nguyên nhân dẫn tới hiện tượng này thì chúng ta cần xem xét điều chỉnh chế

độ gia nhiệt, tiếp đó ta cần xem xét tỉ lệ phối trộn các thành phần nguyên liệu trong đó có đúng không, kiểm tra lại chế độ vệ sinh để đảm bảo rằng toàn bộ hệ thống thiết bị trước khi đưa vào sản xuất phải được sạch sẽ

• Sản phẩm bị nhạt:

Hiện tượng này xảy ra do ta tiến hành gia nhiệt quá mức hỗn hợp các chất khi sản xuất, do quá trình phối trộn các chất làm ngọt không phù hợp Hoặc do các chất đưong bổ xung vào trong quá trình sản xuất không có khả năng bền nhiệt tốt do vậy độ ngọt của chúng bị giảm khi tiến hành thanh trùng Nếu như nồng độ axit trong sản phẩm quá cao nó cung gây ra cảm giác nhạt của sản phẩm

• Về mùi :

• Mùi Acetaldehyt: Đây là mùi chúng ta có thể ngửi thấy tương

tự như mùi của trái táo xanh bị lên men bởi VK Đây là hiện tượng xảy ra do lượng chủng giống bổ xung vào đó không phù hợp, nhiệt độ trong quá trình sản xuất không đúng quy định, thời gian ử lạnh của sản phẩm chưa đủ hay

do pH của sản phẩm quá cao

• Mùi nấu: Mùi nấu của sản phẩm sữa chua nó tương tự như mùi

sản phẩm ở nhiệt độ cao và trong thời gian dài Hoặc các nguyên liệu ban đầu đưa vào sản xuất sữa chua cũng bị xử lý nhiệt không đúng cách Bổ xung quá lượng đường vào sản phẩm cũng như lượng mứt quả bổ xung vào

đó quá nhiều Để giảm hiện tượng này chúng ta cần quan tâm đến chế độ thanh trùng, và quản lý nghiêm ngặt nguyên liệu ban đầu khi đưa vào sản xuất

• Mùi chua: Trong các sản phẩm sữa chua thì hàm lượng axit nhất định để tạo ra môi trường đông tụ protein sữa Tuy nhiên nếu hàm lượng axit này lên quá cao nó sẽ ảnh hưởng tới vị cấu trúc trạng thái vào tạo cảm giác khó chịu cho người sử dụng Vị chua của sản phẩm có thể do chế

độ nhiệt trong quá trình sản xuất không đúng, pH quá thấp hoặc sản phẩm sau khi được mở ra đã không đựoc bảo quản lạnh hay làm lạnh chậm Để hạn chế sự tăng vị chua của sản phẩm ta cần kiểm tra lại các điều kiện sử lý nhiệt của quá trình sản xuất cũng như điều chỉnh qúa trình làm lạnh đúng

• Mùi lạ: Sản phẩm sữa đôi khi có mùi lạ có thể do lây nhiễm mùi của các chất tẩy rửa, dầu mỡ của thiết bị, các chất sát trùng lây nhiễm vào vùng để nguyên liệu ban đầu mà không đựoc sử lý khi đem vào sử dụng Cũng có thể việc sử dụng các chất bảo quản các chất chống nấm mốc Để hạn chế hiện tượng này xẩy ra thì cần phải đảm bảo rằng các tanks sử dụng cũng như các đường ống phải được vệ sinh sạch sẽ khô ráo Hạn chế sử dụng các chất bảo quản

Ngoài ra, trong quá trình lên men, chính các casein chứa trong sữa ở dạng Canxi Cazeinat tác dụng với axit lactic tạo ra axit Cazeinic và Canxi lactat Axit Cazeinic tự do không hòa tan, do đó gây đông tụ sữa Ngoài quá trình lên men chính chuyển hóa lactose thành axit lactic còn các quá trình lên men phụ tạo các axit bay hơi, rượu, khí CO2, các vi khuẩn sinh hương

tạo axeton, diaxetin Nếu tiếp tục cho lên men sản phẩm, cazein sẽ bị phân hủy, tạo thành pepton và các sản phẩm khác Vi sinh vật vẫn chuyển hóa tiếp tục thì cazein sẽ bị chuyển hóa thành axit amin và các khí NH3, H2S tạo mùi

vị khó chịu cho sản phẩm

VI Lợi ích và tiềm năng

• Những sản phẩm thực phẩm dùng để ăn uống thì việc đánh giá, lựa chọn và sử dụng chúng trước hết được xác định trực quan thông qua các

cơ quan cảm giác Trước hết thông qua các tính chất cảm quan của thực phẩm, trong đó có tính chất cấu trúc và trạng thái của sản phẩm

• Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất cảm quan của sản phẩm sữa chua, từ đó tìm hiểu bản chất của sự ảnh hưởng, để có được các đề xuất nhằm nâng cao chất lượng đáp ứng được với nhu cầu của người tiêu dùng

• Giúp cho các nhà sản xuất có được cơ sở kiểm tra, kiểm soát và

có những điều chỉnh kịp thời, chính xác

C KẾT LUẬN

• Đánh giá các tính chất cảm quan là thực sự quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm Nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm

• Qua việc đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc và trạng thái của sản phẩm chúng ta thấy được tầm quan trọng của chúng đối với một sản phẩm Chúng giúp cho việc hoàn thiện quy trình công nghệ và có hướng đến sự phát triển mới cho sản phẩm