Phô mai và ứng dụng của enzyme trong phô mai

Phô mai và ứng dụng của enzyme trong phô mai

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

& ỨNG DỤNG CỦA ENZYME TRONG PHÔ MAI

GVHD: Bùi Thị Minh Thủy

NHÓM 1

CHƯƠNG 1: LỜI MỞ ĐẦU

Nói về ẩm thực, mọi người sẽ không bao giờ quên được những món ăn lênmen truyền thống, từ hương thơm đến vị chua nhẹ kích thích tiêu hóa Chính vì sựthích thú ấy mà ở mọi quốc gia, mọi châu lục, mọi nền văn hóa đều có những món ănlên men của riêng mình Ở những quốc gia có truyền thống và phát triển mạnh vềngành chăn nuôi gia súc và đại gia súc thì phô mai là món ăn cổ truyền của họ, đặcbiệt là các nước châu Âu Ở châu Âu có tới hơn 2000 loại phô mai khác nhau, tínhriêng ở Pháp có gần 1000 loại Mỗi loại có một vị riêng và hương thơm đặc trưng.Nhưng ngon nhất và được nhiều đầu bếp yêu thích nhất là phô mai Camenbert - đượcxem là vua phô mai của nước Pháp Đến nước Pháp xinh đẹp mà bạn chưa thưởngthức phô mai Camenbert thì coi như chuyến đi chưa trọn vẹn

Sự phát triển của ngành vi sinh học và công nghệ sinh học đã chứng minhthêm về tác dụng tuyệt vời của nó với sức khỏe chúng ta Do vậy, hãy thưởng thứcphô mai từ ngay bây giờ để cảm nghiệm hương vị của nó Có thể, vị chua cùng với vịđặc trưng của nó sẽ khiến bạn thấy khó chịu lúc ban đầu Nhưng khi đã quen với nó

thì bạn khó lòng mà quên được Người Pháp có một câu nói nổi tiếng: “A dinner which ends without cheese is like a beautiful woman with only one eye” – nghĩa là -

Một bữa ăn dù ngon đến đâu mà kết thúc không có pho mát thì chẳng khác gì mộtngười phụ nữ đẹp mà bị… “chột”

Hình 1.1 Phô mai vốn rất đa dạng và phong phú

Hình 1.2 Phô mai thượng hạng

CHƯƠNG 2: ĐẠI CƯƠNG VỀ PHÔ MAI

2.1 Khái niệm về phô mai:

Phô mai hay pho mát là một sản phẩm từ sữa bò, dê hay cừu… Nguyên liệu

chính của phô mai là protein trong sữa – casein Sữa tươi sau khi được khử trùng sẽ được làm đông tụ bằng enzyme Phần dịch tách ra và không đông tụ gọi là huyết thanh sữa (whey) Trong quá trình làm và ủ phô mai có thể cấy thêm nấm mốc và

nấm sợi Vị chua đặc trưng của phô mai do hệ vi khuẩn lactic trong quá trình lên mengây nên

Phô mai Camemberti là loại phô mai nổi tiếng của nước Pháp thuộc loại bánmềm Nó được làm ra lần đầu tại vùng Normandy ở Tây Bắc Pháp và nguyên liệuchính là sữa tươi Trước đây, người ta dùng sữa chưa tiệt trùng để có hương vị đặctrưng Tuy nhiên , sau này, vì vệ sinh an toàn thực phẩm, các nhà sản xuất sử dụngsữa được thanh trùng nhanh Loại nấm mốc của phô mai này được tình cờ tìm thấytrong một thùng gỗ

2.2 Lịch sử của phô mai:

Phô mai có một lịch sử lâu đời Có thể nói rằng: “Phô mai là món ăn lên menđầu tiên của loài người” Phô mai bắt đầu xuất hiện từ 9000 - 8000 năm trước Côngnguyên Ở Trung Đông, thời điểm đó, mọi người thường đựng thức uống và sữa trongcác túi da làm từ dạ dày động vật Do khí hậu nóng cùng hệ men dịch vị còn lại trong

dạ dày đã làm sữa bị đông tụ lại Phô mai tuy đã được hình thành nhưng chưa phổbiến Mãi đến 3000 năm trước Công nguyên, người La Mã mới sử dụng phô mai nhưmột món ăn và nguyên liệu chế biến Những người lính La Mã cũng được phát phômai cứng để ăn dần Phô mai tiếp tục được truyền bá rộng rãi theo con đường chinhchiến của Đế chế La Mã

Hình 2.1 Căn bếp truyền thống của người La Mã với những khu vực làm phô mai

Riêng ở Ai Cập, những hình khắc trên các bia mộ đã cho thấy phô mai đượclàm cách đây 2000 năm trước Công nguyên, khi nền văn minh nông nghiệp phát triểnrực rỡ ở Ai Cập Tuy nhiên, theo một số nghiên cứu thì phô mai của người Ai Cậpvẫn có hương vị riêng Nó chua và mặn hơn phô mai của người châu Âu Có lẽ, phômai Ai Cập cần nhiều muối và axit để bảo quản khỏi khí hậu khô và nóng

Hình 2.2 Hình chạm khắc trong một lăng mộ Ai Cập

Đến ngày nay, theo con đường giao thương buôn bán, phô mai đã lan truyềntrên khắp thế giới, kể cả những nước châu Á như Việt Nam Ngành công nghiệp sảnxuất phô mai đã và đang đem lại nhiều lợi nhuận cho nhiều quốc gia

Trong cuộc Cách mạng Pháp (1789), nhiều linh mục đã tị nạn ở nông thôn.Một trong những linh mục tìm nơi trú ẩn với gia đình của Marie Harel ở Normandygần làng Camembert đến từ khu vực Brie gần Paris Đổi lại cho nơi trú ẩn ông đã traocho Marie "bí mật" của phô mai Brie Trong thực tế, Marie và gia đình cô đã làm chomột pho mát được ghi nhận tại Normandy trong nhiều năm trước đây nhưng với sựđóng góp từ linh mục, Marie Harel đã có thể làm được một loại phô mai ngon hơnnữa và được người dân trong làng “chào đón” nhiệt tình Phô mai Camembert ra đời.

2.3 Tên gọi phô mai:

Bắt đầu tử chữ caseus (tiếng La Mã) là nguồn của tên queso trong tiếng Tây Ban Nha, queijo trong tiếng Bồ Đào Nha, keju trong tiếng Mã Lai (mượn từ tiếng Bồ Đào Nha), caş từ tiếng Romania, và cacio trong tiếng Ý Từ caseus của tiếng La Mã

chỉ sữa bị kết đông Đây cũng là nguồn gốc của tên gọi casein – protein sữa

Trong tiếng Pháp, họ sử dụng chữ formaticum để chỉ sữa đã được định hình Sau này, trong tiếng Pháp hiện đại, formaticum được rút gọn thành format Người

Việt Nam gọi là phô mai hay pho mát là từ mượn

Từ caseus (tiếng La Mã), trên con đường truyền bá, có một biến thể đựơc gọi

là chese Trong tiếng Anh cổ, rất nhiều cuốn sách có đề cập đến chese Sau này, trong tiếng Anh hiện đại, người ta sử dụng từ cheese – biến thể cuối cùng của từ chese để

chỉ phô mai

2.4 Phân loại phô mai:

Có nhiều phương pháp để phân loại phô mai:

 Dựa vào độ cứng của phô mai để phân loại:

Nhằm phân loại chính xác từng loại phô mai, ngày nay, người ta sử dụngMFFB ( Moistrure on Fat Free Basic ) để phân loại MFFB là tỉ lệ giữa hàm lượngnước trong phô mai so với tổng khối lượng phô mai đã trừ đi nước

MFFB =

MFFB (%) < 41 49 – 56 54 – 63 61 – 69 > 67

( Bảng phân loại các loại phô mai theo MFFB)

 Dựa vào lượng chất béo có trong phô mai để phân loại:

Lượng chất béo trong phô mai thường được biểu diễn thông qua tỉ lệ phầntrăm giữa lượng chất béo và tổng khối lượng phô mai đã trừ chất béo, được kì hiệu làFDB (Fat on Dry Basis)

Phô mai cóhàm lượngbéo trung bình

Phô mai cóhàm lượngbéo cao

Phô mai cóhàm lượngbéo rất cao

( Bảng phân loại các loại phô mai theo FDB)

 Dựa vào phương thức sản xuất:

Phô mai tươi Không qua giai đoạn ủ chín

Phô mai có qua ủ chín • Hệ VSV tham gia trong quá trình ủ chín là vi

khuẩn và nấm mốc

• Các biến đổi trong giai đoạn ủ chín diễn ra chủ yếutrên bề mặt phô mai và trong khối phô mai

 Dựa vào cấu trúc của phô mai:

- Loại có lỗ hổng hình tròn (round – eyes texture) được tạo thành trong quá trình

ủ chín do CO2

- Loại có lỗ hổng hình hạt (granular texture) do không khí lọt vào giữa các hạtphô mai trong quá trình đúc khuôn hoặc loại có cấu trúc chặt, không có lỗhổng

- Ngoài ra còn có một loại phô mai khác là phô mai nấu chảy được sx từ các loạiphômaikhác

CHƯƠNG 3: NHỮNG ỨNG DỤNG ENZYME TRONG SẢN

XUẤT PHÔ MAI

3.1 Sự phân giải lipid (lipolysis):

3.2 Sự phân giải protein (proteolysis):

3.3 Các chế phẩm enzyme thương mại:

3.1 Hệ vi khuẩn Lactic:

3.2 Nấm sợi Penicillium camemberti:

3.3 Nấm men Geotricum candidum:

3.4. Hệ enzyme protease: chymosin và rennet

Sản xuất chymosin: Trong công nghiệp vi sinh hiện đại ngày nay, chymosin được sản xuất từ vi khuần Aspergillus niger Aspergillus niger đã được ứng dụng sản xuất chymosin được hơn 10 năm Bộ gen của A niger đã được sửa đổi bằng cách

chèn một chuyên nghiệp chymosin c-DNA thông qua một vector biểu hiện

Chymosin được A niger là tiết ra như là một protein dung hợp với glucoamylase và

processed protein hoạt động trong quá trình lên men Sau khi cultivation sinh khốiđược bất hoạt bằng cách hạ thấp độ pH giá trị và tách ra bằng cách lọc Để tinh lọcchymosin, người ta dùng phương pháp sắc kí Cuối cùng chymosin được cô đặc vàbảo quản

Trước đây, enzyme chymosin được chiết ly từ dạ dày bê con Do vậy, giáthành enzyme rất cao và nguồn cung hạn chế Ngày nay, việc sản xuất chymosinđược thực hiện bằng vi khuẩn Tùy vào cấu trúc phô mai thành phẩm mà người ta sửdụng ít hay nhiều chymosin trong sản xuất pho mai Để giảm giá thành, một số nhàsản xuất sử dụng rennet để thấy một phần chymosin Rennet là hỗn hợp của chymosin(90%) và pepsin (10%)

Hình 4.5 Cấu trúc không gian của chymosin

Hình 4.6 Cấu trúc không gian của pepsin

Nguyên lý hoạt động của chymosin: phản ứng quan trọng nhất là thủy phân

casein Chymosin làm các liên kết peptide trở nên lỏng lẻo và mất ổn định, nhất làliên kết peptide của Phelanine Sữa bò và hầu hết các loại sữa khác đều có chứa 2nhóm protein, đó là casein (phosphoprotein không tan ở pH 4,6) và các protein cònlại Nhóm này bao gồm các protein như β-lactoglobulin, α-lactalbumin, một lượngnhỏ albumin, immunoglobulin, vi lượng lactotransferrin và khoảng 40 loại enzymekhác nhau Trong sữa bò, casein chiếm khoảng 80% nitơ tổng số và bao gồm 4 loạiprotein là αs1, αs2, β và κ-casein với tỷ lệ tương ứng là 40:10:35:12 Các protein αs1,αs2, β chứa 8-9, 10-13, 4-5 gốc phosphate trong phân tử Những gốc phosphate này

có khả năng liên kết với Ca2+ và kết tủa mạnh khi nồng độ Ca2+ > 6mM Riêng phân

tử κ-casein chỉ chứa 1 nhóm phosphate và tồn tại ở dạng hoà tan kể cả khi có mặt mộtlượng tương đối lớn Ca2+ κ-casein tương tác kỵ nước với αs1, αs2, β-casein và làmcho các protein này tan trong nước Cứ mỗi phần κ-casein có thể tạo dạng hạt keo với

10 phần αs1, αs2 và β-casein Về mặt cấu trúc, các casein nhạy cảm với Ca2+ (αs1,

αs2 và β-casein) liên kết kỵ nước với nhau và tạo thành phần nhân của hạt keo Phân

tử κ-casein có 2/3 kỵ nước và phần nầy sẽ liên kết với nhân hạt keo, phần hiếu nướchướng ra ngoài tạo nên 1 cấu trúc dạng “lông nhím” khiến các hạt keo không thể tiếpxúc với nhau, do vậy đảm bảo độ tan của protein

Trong sản xuất phô mai, mục đích của việc sử dụng rennet là loại hoặc hạn chếtác dụng của κ-casein Rennet với thành phần chủ chốt là chymosin, là các protease

có khả năng phân hủy hạn chế κ-casein trong sữa Khi mất thành phần hiếu nước, cáchạt keo casein có thể liên kết với nhau và kết tủa Song song với việc sử dụng rennet,các tác nhân khác như Ca2+ hoặc lên men lactic có thể được sử dụng Những ion hoátrị 2 như Ca2+ ảnh hưởng tích cực tới quá trình đông tụ sữa thông qua việc tạo các cầunối liên kết giữa các phân tử protein Lên men lactic nhằm đưa pH môi trường về giátrị đẳng điện của casein (pH = 4,6) Khi đó các hạt protein trung hòa điện tích sẽkhông đẩy nhau và do vậy dễ dàng bị kết tủa bởi tác động của liên kết kỵ nước

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHÔ MAI

4.1.2 Sữa:

Sữa là dung dịch sinh học được tạo thành từ tuyến sữa của động vật Sữa chứađầy đủ các chất dinh dưỡng, các enzyme, khoáng và các vitamin cần thiết cho sự phát

triển của trẻ em và động vật còn non Sữa làm phô mai lấy từ sữa bò, sữa dê, sữa

cừu…dưới dạng sữa tươi, sữa tách một phần béo hoặc sữa gầy

4.1.2.1 Yêu cầu về chất lượng sữa:

Chỉ tiêu chất lượng của sữa được kiểm soát rất nghiêm ngặt Về mặt hóa học,sữa không nhiễm dioxin, chất kháng sinh, chất tẩy rửa và thuốc trừ sâu Về mặt sinh

hóa, sữa không nhiễm bacteriophage, các bào tử nấm và vi sinh vật lạ Đặc biệt, sữa

càng nhiều casein thì chất lượng phô mai càng cao và độ ổn định về mặt cấu trúccàng lớn

4.1.2.2 Thành phần của sữa:

Bảng 4.1 Thành phần các loại sữa khác nhau

Loại sữa Nước (%) Protein

(%)

Đường (%)

Chất béo (%)

Muối khoáng (%)

- Protein chứa các nguyên tố chính như C, H, N, O ngoài ra còn có các nguyên tố khácnhư S, P Mittra ( 1942 ) quan sát và kết luận rằng khả năng tiêu hóa của protein nhận

Béo

4%

protein chủ yếu trong sữa là: phức chất casein và protein nước sữa.

Casein:

- Là một phosphoprotein, chiếm khoảng 80% tổng số protein sữa

- Có khả năng chịu nhiệt cao

- Bị acid hóa đến độ pH = 4,6 khi ở 20oC

- Casein sữa gồm 4 nhóm: αs1- casein, αs2- casein, β- casein, κ-casein.

- Trong sữa tồn tại ở dạng keo có màng hydrat bao bọc Độ bền phụ thuộc màngnày

A-Tiểu micelleB- Đầu ưa nước của K-casienC- Phosphate

D- K-caseinE- Tương tác kị nước

Hình 4.1 Cấu trúc micelle của casein

Protein nước sữa:

Gồm có: β-lactoglobulin, α -lactalbumin, Peptone-protease,

Immunoglobulin, Serum- albumin, Các protein khác β-lactoglobulin là thành

phần chủ yếu của protein nước sữa, nó chiếm tỷ lệ khoảng 50%, ngoài ra còn có

α -lactalbumin chiếm khoảng 25%.

b) Chất béo:

Chất béo trong sữa chiếm khoảng 3 – 5,2% Chất béo chủ yếu là triglyceride (98%) và các acid béo bão hòa và chưa bão hòa Bên cạnh trygliceride, sữa còn chứa một hàm lượng lớn các chất béo khác như phospholipid, sterol, carotenoid, các

vitamin tan trong chất béo…

c) Đường (Glucid):

- Đường chủ yếu có trong lactoza, ngoài ra còn có galactoza, glucoza, manoza,fructoza Latoza chiếm khoảng 4,7% trong sữa Đường lactoza là đường rất dễ lênmen và rất dễ tiêu hóa Lactoza dễ bị thủy phân dưới tác dụng của acid

- Đường sữa rất dễ bị lên men do đó phải bảo quản thật kĩ lưỡng

Ngoài thành phần vi lượng còn có các thành phần đa lượng Các chất này nằm

ở dạng muối phosphate, muối clorua và các dạng muối khác

Bảng 3 Hàm lượng các chất đa lượng trong sữa

- Tan trong nước: B1, B2, PP, C

4.1.3 Chất béo:

Để tăng độ béo và giá trị dinh dưỡng cho phô mai, nhà sản xuất thường thêmchất béo, thường là váng sữa (cream, 40% chất béo) hay Anhydrous Milk Fat (99,8%chất béo)

Hình 3.2 Anhydrous Milk Fat

4.1.4 Rennet (Chất đông tụ):

Rennet là một enzyme thủy phân protein có trong dạ dày động vật.Trong sản xuất phomat, mục đích của việc sử dụng rennet là loại hoặc hạn chế tác dụng của κ- casein Rennet với thành phần chủ chốt là chymosin, là các protease có khả năng phân hủy hạn chế κ-casein trong sữa Khi mất thành phần hiếu nước, các hạt keo casein có

thể liên kết với nhau và kết tủa

Trong công nghệ truyền thống, rennet được tách chiết từ mô ruột của động vật

bằng dung dịch muối NaCl 10% Sau đó enzyme được bảo quản trong dung dịch

muối NaCl 20% có bổ sung natri benzoate hoặc natri propionate Rennet bò thuộc loại phẩm chất tốt thường có chứa 90% chymosin và phần còn lại là pepsin (tính theo

protein) Chymosin trong tự nhiên phục vụ quá trình đông tụ sữa ở dạ dầy bê non

Ngày nay các rennet được sản suất nguồn từ vi khuẩn biến đổi gen(Escherichia coli, Kluyveromyces lactis and Aspergillus niger)

4.1.5 Giống vi sinh vật:

Trong sản xuất phô mai, tùy thuộc loại sản phẩm mà các nhà sản xuất có thể

sử dụng một loại hoặc tổ hợp loài sinh vật khác nhau Phổ biến nhất là vi khuẩnlactic

Người ta sử dụng vi khuẩn lactic ưa ấm và ưa nhiệt với cơ chế lên men lactic đồng hình và dị hình, tạo ra acid lactic trong quá trình lên men góp phần gây đông tụ casein trong sữa và tạo độ chua cho khối đông.

Lên men lactic đồng hình:

Lên men lactic dị hình:

/2C6H1206 + CH3 – CHOH – COOH HOOC – CH2 – CH2 – COOH +

CH3COOH + CH3 – CH2OH + CO2 + H2Các vi khuẩn lactic ngoài tạo acid còn có loài tạo một số chất thơm (diaxetyl,

axetoin, acid bay hơi…) như Steptococcus diaxetylactic.

Nhóm vi khuẩn probionic được sử dụng trong quá trình ủ chín của một số loại

phô mai như Camembert, Maasdam… Chúng lên men đường hoặc chuyển hóa acidlactic thành acid propionic, CO2 và các sản phẩm phụ Mục đích sử dụng chúng đểtạo nên các lỗ hổng trong phô mai cứng từ đó hình thành nên hương vị đặc trung chosản phẩm

Các loại nấm mốc thuộc giống Penicillium như P.Camemberti, P.Roqueforti…

được sử dụng trong giai đoạn ủ chín một số loại phô mai bán mềm Nhóm vi sinh vật

này có khả năng sinh tổng hợp enzyme protease và lipase ngoại bào, xúc tác chuyển

hóa protein và lipid trong khối đông tạo nên mùi vị đặc trưng cho sản phẩm

4.1.6 Phụ gia và các nguyên liệu khác:

Muối ăn (NaCl): tạo vị cho sản phẩm, ngoài ra muối ăn còn được xem là chất

bảo quản và là tác nhân tham gia tạo nên cấu trúc của phô mai