Khảo sát thành phần sữa trong lotion dưỡng da.doc

Khảo sát thành phần sữa trong lotion dưỡng da.doc

LỜI MỞ ĐẦU

  

Đối với phụ nữ, việc làm đẹp đã trở thành nhu cầu tất yếu của cuộcsống Trong thời đại công nghiệp phát triển vũ bão như ngày nay thì nhu cầu

ấy càng trở nên cần thiết Và việc được sở hữu một làn da đẹp càng tôn vinh

vẻ đẹp của người phụ nữ Do nền công nghiệp phát triển, ô nhiễm môi trườngngày càng nghiêm trọng, lượng khói, bụi gia tăng, ánh nắng mặt trời ngàycàng gây gắt…là những nguyên nhân gây hư tổn thậm chí hủy hoại làn da củacon người Vì thế việc giữ gìn và chăm sóc làn da ngày càng cấp thiết, và từ

đó hàng loạt các sản phẩm chăm sóc da liên tục ra đời, đã và đang đáp ứngđược nhu cầu trên

Từ xa xưa, cách đây 4000 ngàn năm người Ai Cập cổ đã phát hiện rasữa có tính năng nuôi dưỡng và tái tạo da rất hiệu quả và họ đã sử dụng sữavào việc làm đẹp cho mình Từ đó, sữa được xem như một thành phần khôngthể thiếu trong nhiều loại mỹ phẩm chăm sóc cá nhân, đặc biệt là trong cácsản phẩm lotion dưỡng da Vì trong sữa chứa rất nhiều tố chất phù hợp, cảithiện và phục hồi làn da hư tổn, chăm sóc và duy trì một làn da đẹp

Đề tài “Khảo sát thành phần sữa trong lotion dưỡng da” có thể cungcấp thêm một loại sản phẩm lotion dưỡng da phù hợp với làn da và đáp ứngđược nhu cầu của người tiêu dùng Mục tiêu của đề tài là có thể tạo ra đượcmột loại sản phẩm lotion dưỡng da có chứa thành phần sữa nhằm góp phầntôn vinh vẻ tươi trẻ của làn da khỏe mạnh, mịn màng giúp người phụ nữ trởnên tự tin hơn trong giao tiếp và trong mọi lĩnh vực của đời sống

PHẦN I

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Việc làm đẹp đã được chú ý đến cách đây 10000 năm trước côngnguyên Đã có những cuộc khảo cổ chứng minh về việc sử dụng các sản phẩmchăm sóc cá nhân ở thời đại đồ đá, và những sản phẩm làm đẹp đó cũng đượccải tiến theo sự phát triển văn minh của nhân loại Người Babylon đã tìm rasơn môi, và sau đó là việc sử dụng phấn trang điểm của người Hy Lạp cổ Tất

cả chúng đều có nguồn gốc từ thiên nhiên, và hầu như được sử dụng dướidạng dịch chiết được trích trực tiếp từ các loại thảo dược đó

Sữa lần đầu tiên được người Ai Cập cổ sử dụng đến như là một loại dầutắm có tác dụng dưỡng da, làm cho việc tắm rửa dễ dàng, nước dịu hơn Đồngthời người sử dụng cũng có được cảm giác về một sản phẩm béo, trơn tru saukhi tắm bồn Vào thời đại đó, người Ai Cập sử dụng trực tiếp sữa lừa dànhcho việc tắm rửa Từ đó, họ đã tìm ra phương pháp và phát triển các sản phẩmlàm đẹp từ sữa, điển hình là kem bôi trơn

Ngày nay các sản phẩm ngày càng đa dạng về chủng loại Sữa hay cácthành phần được chiết xuất từ sữa có mặt hầu như trong tất cả các sản phẩmlàm đẹp, đặc biệt là các sản phẩm liên quan đến da như sữa làm trắng da,lotion dưỡng da, kem làm trắng da, phai mờ vết thâm, ngăn ngừa mụn…

Và nhiệm vụ của đề tài “Khảo sát thành phần sữa trong lotion dưỡngda” sẽ khảo sát tất cả tính chất, thành phần của sữa cũng như tính năng củasữa trong việc làm đẹp Ở đây, chúng tôi chủ yếu quan tâm đến sữa bò vì đây

là loại sữa phổ biến nhất trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng Từ

đó, chúng tôi tiến hành đưa thành phần sữa vào sản phẩm lotion dưỡng datrong phòng thí nghiệm

Chương 1: LÍ THUYẾT VỀ LOTION DƯỠNG DA

Tướng dầu trong lotion giữ vai trò tạo màng mỏng trên da, có tính chất

kị nước, tác dụng làm mềm, ngăn ngừa sự khô da và duy trì lượng nước choda

Tướng nước trong lotion gồm nước, chất hoạt động bề mặt, chất làmđặc, hương có tác dụng lấy bẩn, loại thải tế bào chết trên da môt cách nhẹnhàng, tạo sự tươi mát, sạch sẽ trên da

Trong một số đơn công nghệ lotion dưỡng da, tướng nước còn có thêmthành phần sữa nhằm tăng tính năng dưỡng da của sản phẩm

1.2 Thành phần cơ bản trong lotion dưỡng da

1.2.1 Chất giữ ẩm

Trong suốt qúa trình lão hóa da số lượng mucopolysaccarit ở lớp biểu

bì dưới da giảm dẫn đến sự giảm lượng nước của da Những biến đổi vật lí vàhóa học của lớp biểu bì cũng dẫn đến sự khô da Qúa trình lão hóa này sẽ tăngnhanh dưới bức xạ tia UV

Khi da khô lớp sừng của da bị bong vẩy Và khi da bị khô sẽ trở nêncứng và không đàn hồi như trước nữa Da cũng có thể bị rạn nứt

Với lí do trên mà thành phần chủ yếu trong sản phẩm chăm sóc da làchất giữ ẩm có tác dụng lôi cuốn và giữ nước, từ đó tích trữ được lượng nướccho làn da Trong công thức pha chế sản phẩm luôn có các loại dầu hỗ trợ quátrình lưu trữ nước Do sự có mặt của các giọt dầu nhỏ sẽ làm giảm tốc độ mấtnước trên bề mặt da

Chất giữ ẩm có khả năng giữ ẩm cho da bằng cách hấp phụ hơi ẩm cótrong thành phần của lotion và bảo vệ da không bị khô Lượng nước thu đượctrong da lúc này bao hàm lượng nước trong thành phần của lotion và lượngnước vốn có của da.

Chất giữ ẩm là các vật liệu hút ẩm có tính chất hút hơi nước từ không khí

ẩm cho đến khi đạt được cân bằng Chất giữ ẩm được thêm vào các kem mỹphẩm, đặc biệt là loại mỹ phẩm dầu trong nước như lotion dưỡng da để tránhcác kem bị khô khi tiếp xúc với không khí

Tuy nhiên chất giữ ẩm chắc chắn không loại trừ được hoàn toàn sự khôsản phẩm Nó chỉ có thể làm giảm tốc độ mất nước vào không khí, do đó bao

bì đóng gói có một vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa sự khô sản phẩm.Các loại chất giữ ẩm:

- Chất giữ ẩm vô cơ: CaCl2 là điển hình, khá hiệu quả nhưng gây ăn mòn

- Chất giữ ẩm cơ kim (kim loại – hữu cơ): chất chính là natri lactat, hút

ẩm cao hơn glycerin, nhưng không tương hợp với một số vật liệu thô, có thểgây ăn mòn, thường được dùng trong kem da vì không độc và không gâyviêm da

- Chất giữ ẩm hữu cơ: được sử dụng rộng rãi nhất là các rượu đa chức,các ester và ete của chúng như ethylenglycol, glycerin (trihydroxy propan),sorbitol (hexahydroxy hexan)

Các hợp chất thường được sử dụng nhất cho mục đích hút ẩm trong sảnphẩm mỹ phẩm lotion dưỡng da là: glycerin, ethylen glycol, propylen glycol,glycerol, sorbitol, polyethylene glycol

1.Pha H2O ngoài cùng đảm bảo hàm lượng ẩm cho da.

2.Pha Dầu gồm những giọt dầu nhỏ tạo thành lớp trên da.

3.Pha H2O duy trì độ ẩm cho làn da.

Bên cạnh đó nhiều chất làm mềm da có thể dùng trong thành phần sảnphẩm lotion như vaselin vàng, dầu khoáng, dầu thực vât, mỡ cừu, silicon lỏng

… Trong đó dầu khoáng trắng được dùng phổ biến nhất

Dầu khoáng trắng là phần sản phẩm lấy từ dầu mỏ, được sử dụng trong

mỹ phẩm nên còn gọi là dầu mỹ phẫm, có tỷ trọng từ 0.84-0.88 ở 60oF, phạm

vi nhiệt độ sôi từ 310o-410oF Dầu khoáng trắng là một hỗn hợp phức tạp củacác loại hydocacbon khác nhau, chúng là các hợp chất polymethylen đa vònghay các vòng no với công thức chung (CH2)n

Ngoài ra, dầu khoáng trắng có chứa một lượng nhỏ parafin mạch dài, cácnapthten, hệ đa vòng chứa nhân thơm Trong hệ vòng naphten gắn với nhánhparafin, nhóm – CH là nơi dễ bị oxy hóa, khi tiếp xúc với không khí, đặc biệtkhi có ánh sáng mặt trời, có thể làm biến đổi màu hay gây mùi khó chịu

1 Cung cấp lớp dầu nhằm ngăn cản sự mất nước của da

2 Xuyên qua lớp trên làn da nhằm hồi phục làn da hư tổn Hình 1.2 Cơ chế làm mềm da của lotion

- Chuyển cấu trúc sản phẩm về dạng gel

- Tạo cảm quan tốt cho sản phẩm

Thường sử dụng chất làm đặc polymer như Poly vinyl alcolhol (PVA),Carboxy metyl cellulose (CMC), Hydroxy ethyl cellulose (HEC),Carbomer… Trong đó người ta dùng phổ biến nhất là Carbomer do nó cótính năng làm đặc tốt, cho độ nhớt cao, hút nước và ngậm nước tốt, chống táibám bẩn cao

Carbomer là một polymer sinh học, có tên gọi khác là Carboxy vinylpolymer Carbomer ái nước nhưng không tan trong nước, được pha chế vàonhững năm 1950

Carbomer có tác dụng tránh sự sa lắng, tách pha, giữ được các huyềnphù ở trạng thái lơ lửng, mang các ưu điểm sau:

- Là tác nhân làm đặc hiệu quả với lượng sử dụng ít

- Độ nhớt của dung dịch thay đổi ít trong khoảng nhiệt độ 10-70oC

- Chống sự tấn công của nấm và vi khuẩn.

- Tương thích tốt với các nguyên liệu khác dùng trong lotion

- Không làm gây kích ứng da hay không quá nhạy cảm khi sử dụng.Tác nhân carbomer 940 có phân tử lượng trung bình cao, dạng bột mịnmàu trắng, trương trong nước cho dung dịch có tính acid Khả năng trươnglên gấp 1000 lần thể tích gốc và 10 lần đường kính ban đầu khi tạo thành gel.Trung hòa dung dịch trên với dung dịch kiềm thích hợp như NaOH hoặc TEAthì gel trung tính được hình thành Gel sẽ mất tính trung tính chuyển sang acidnếu bị chiếu sáng mạnh

So với HEC là một nonionic không phản ứng với các cation và aniontrong dung dịch thích hợp cho các sản phẩm có nồng độ muối cao thìCarbomer 940 có hiệu quả làm đặc tốt hơn nhiều

Tác nhân hoạt động bề mặt có tính chất làm thay đổi năng lượng bề mặt

mà nó tiếp xúc Sự giảm năng lượng bề mặt có thể dễ quan sát thấy trong sựtạo bọt, sự lan rộng một chất lỏng trên một chất rắn, sự phân tán các hạt rắntrong môi trường lỏng và tạo sự huyền phù

Chất hoạt động bề mặt trong mỹ phẩm có 5 lĩnh vực tùy thuộc vào tínhchất của chúng:

- Làm tan khi cần đưa vào sản phẩm cấu tử không tan, ví dụ như đưahương liệu.

Chất họat động bề mặt gồm 2 phần: một phần tử kị nước và một phần ưanước Phần kị nước thường là các mạch hay vòng hydrocacbon hay hỗn hợpcủa cả hai, phần ưa nước thường là các nhóm phân cực như các nhómcarbocylic, sulfate, sulfonate, hay trong các chất họat động bề mặt không ion,

nó là một số nhóm hydroxyl hay ether Tính chất kép này của các phân tử chophép nó hấp thụ ở mặt phân cách và điều này giải thích cho tính chất củachúng

Chất hoạt động bề mặt được chia 4 loại:

- Anion: là các chất mà phân tử của chúng trong nước có ion hoạt động

bề mặt tích điện âm như: alkyl sulfate, alkyl sulfonate, alkyl aryl sulfonate…

- Cation: hoạt động bề mặt trong dung dịch tích điện dương như: muốialkyl trimethyl amonium, muối dialkyl dimetyl amonium, muối alkyl benzyldimethyl amonium…

- Không ion: phần ưa nước thường cấu tạo từ vô số các nhóm phân cực

- Lưỡng tính: có khả năng tạo các ion họat động bề mặt tích điện dươnglẫn âm

1.2.5 Chất bảo quản

Chất bảo quản được thêm vào sản phẩm với 2 lý do:

- Ngăn ngừa hư hỏng sản phẩm

- Bảo vệ người tiêu dùng

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng các chất bảo quản:

a) pH của môi trường

Vi sinh vật có khả năng phát triển trong khoảng pH 2-11, một chất bảoquản lý tưởng nên hiệu quả trong khoảng này

b) Nồng độ của chất bảo quản

Nồng độ thay đổi hiệu quả từ 0,001% ở các hợp chất thủy ngân hữu cơcho đến 0,5-1% đối với các acid yếu do phụ thuộc vào pH của sản phẩm.Khi sử dụng kết hợp các chất bảo quản, ta nhận thấy các ưu điểm:

- Việc sử dụng chất bảo quản ở nồng độ thấp hơn tránh được vấn đề gâyđộc và hòa tan nó trong sản phẩm.

- Khả năng sống sót của vi sinh vật giảm đi khi phải tiếp xúc với nhiềuchất bảo quản

- Tính diệt khuẩn khi dùng kết hợp có thể lớn hơn tổng các hiệu quảriêng biệt của từng chất bảo quản

c) Hệ số phân bố

Vì các vi sinh vật chỉ họat động trong pha nước nên có thể chất bảo quảnphân bố làm cho nó mất đi nồng độ hiệu quả trong pha này Lý tưởng là chấtbảo quản có độ tan trong nước cao và trong dầu thấp

d) Sự tương tác giữa các cấu tử và chất bảo quản

Khác với sự không tương hợp về mặt hóa học giữa các cấu tử dùng trong

mỹ phẩm và chất bảo quản, các nhân tố vật lý như sự làm tan, sự hấp thụ hayviệc liên kết với vị trí hoạt động có thế làm chất bảo quản mất hoạt tính trongcác hệ tương hợp về hóa học

e) Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt

Cation: có tính diệt khuẩn mạnh và khi chúng sử dụng kết hợp với cácchất bảo vệ khác hiệu quả sẽ tăng Hiệu quả sử dụng của chất hoạt động bềmặt cation thay đổi theo chiều dài mạch kị nước

Không ion: nhất là tween 80, polyethylene glycol 100, monocetyl ether

và polyethylene glycol 400 laurate, được thấy có tác dụng bảo vệ vi sinh vật.Anion: có tính diệt khuẩn yếu ở nồng độ cao và còn có khuynh hướnggiúp cho sự phát triển của vi khuẩn gram và nấm ở nồng độ thấp

1.3 Nguyên tắc tạo nhũ tương trong lotion

Nguyên tắc nhũ Dầu/H2O hay H2O/Dầu trong thành phần sản phẩmlotion chăm sóc da thì chất chuyển thể phải được chọn theo đúng chiều phâncực của chất làm mềm Tính phân cực của một nguyên tử hữu cơ có thể diễn

tả qua hằng số điện môi và moment lưỡng cực Tính phân cực của dầu có thểliên quan đến áp lực trên bề mặt phân cách pha do H2O kháng lại dầu, kí hiệu

là yOW Ví dụ một chất không phân cực như dầu Isiparafinic có thể đạt yOW tới

mức 50mNm-1, còn loại dầu phân cực như Cyclomethicon đạt yOW ở mức20mNm-1.

Tính hóa lí của pha dầu thể hiện khả năng lan truyền trên da, mức độ giữ

ẩm và bảo vệ làn da của một sản phẩm chăm sóc da Với đặc tính này, việclựa chọn chất làm mềm trong thành phần sản phẩm chăm sóc da thì hầu hếtđều dựa trên sự ước lượng độ nhạy cảm trên một mẫu da thí nghiệm

Nhũ Dầu/H2O (O/W) Nhũ H2O/Dầu (W/O)

1 Pha Dầu, 2 Pha H2O Hình 1.3 Hình ảnh mô tả các pha trong nhũ tương

1 Pha H2O bên ngoài

2 Pha dầu bên trong

Hình 1.4 Sự phân bố pha trong nhũ tương Dầu/H2O

1 Pha dầu bên ngoài

2 Pha H2O bên trong Hình 1.5 Sự phân bố pha trong nhũ tương H2O/Dầu

Chương 2: LÍ THUYẾT VỀ SỮA

2.1 Một số tính chất vật lý của sữa bò

Sữa bò là một chất lỏng đục Độ đục của sữa là do các chất béo, protein

và một số chất khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếuvào hàm lượng β-caroten có trong chất béo của sữa Sữa bò thường có màutrắng đến vàng nhạt Sữa gầy là sữa đã được tách béo-skinmilk, thường tronghơn và ngã sang màu nhạt Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ

Giá trị pH của sữa trung bình là 6.6

Sữa no, tức phần sữa đầu tiên trong 1 chu kỳ tiết sữa của động vật, cógiá trị pH thường thấp hơn và khoảng chừng 6.0

Khi sữa bị nhiễm vi sinh vật như nhóm vi khuẩn lactic, chúng sẽ chuyểnhóa lượng lactose trong sữa thành axit lactic và làm giảm giá trị pH của sữa.Điều này không tốt cho người sử dụng sữa làm thực phẩm cũng sẽ gây nguyhại cho người sử dụng sữa mỹ phẩm Do đó, khi điều chế các loại mỹ phẩm

có nguồn gốc từ sữa tươi, chúng ta đặc biệt phải lưu ý đến việc khử trùng sữa

để loại bỏ các vi khuẩn gây nguy hại làm biến tính thành phần của sữa

Độ chua: thường được biểu diễn bằng độ Soxhlet Henkel (oSH), độThorner (oTh) hoặc độ Dornic (oD) Trong đó:

oSH: là số ml dung dịch NaOH N/4 cần thiết để chuẩn độ 100ml sữa có

bổ sung vài giọt phenolphthalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong

20 giây Các nước châu Âu thường sử dụng đơn vị này Sữa bò tươi có độchua trung bình 7oSH

oTh: là số ml dung dịch NaOH N/10 cần thiết để chuẩn độ hỗn hợp100ml sữa và 200ml nước cất có bổ sung vài giọt phenolphtlein cho đến khixuất hiện màu hồng bền trong 20 giây Thụy Điển, Nga, Ucraina, Belarus sửdụng đơn vị này Sữa bò bình thường có độ chua 17oTh

oD: là số ml dung dịch NaOH N/9 cần thiết để chuẩn độ 100ml sữa có bổsung vài giọt phenolphtlein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20

giây Hai nước Pháp và Hà Lan dùng đơn vị này để biểu diễn độ chua củasữa.

Bảng 2.1: Mối liên hệ giữa các đơn vị đo độ chua của sữa

Khi biết được thành phần khối lượng các chất béo và các chất không béo

có trong sữa, ta có thể tính được tỉ trọng của sữa ở 15.5oC theo công thức sau:

D15.5 oC = 100/(F/0.93 + SNF/1.608 + W)Trong đó:

F: hàm lượng chất béo có trong sữa (% khối lượng)

SNF: hàm lượng các chất khô không béo trong sữa (% khối lượng)

W: hàm lượng nước trong sữa (% khối lượng)

W = 100  F  SNF (%)

Điểm đông đặc của sữa: thường dao động trong sữa khoảng từ 0.59oC Người ta thường sử dụng chỉ tiêu này để kiểm tra xem sữa tươi có bịpha loãng với nước hay không

0.54-2.2 Thành phần hóa học của sữa bò

Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm: nước, lactose,protein và các chất béo Ngoài ra sữa còn có một số hợp chất khác với hàmlượng nhỏ như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, hormon, các chấtmàu và khí

Hàm lượng các chất trong sữa có thể dao động trong một khoảng rộng và phụthuộc vào nhiều yếu tố như chủng động vật nuôi, tình trạng sinh lí của từngcon vật, điều kiện chăn nuôi (thành phần sữa ăn gia súc, chế độ cho ăn, thời

tiết…)

Bảng 2.2: Thành phần hóa học sữa của một số động vật và người (% khối

3.94.17.91.73.8

4.84.74.56.27.0

0.8 0.8 0.8 0.5 0.2

Bảng 2.3: Sự thay đổi hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng)

Các thành phần chính Khoảng biến thiên Giá trị trung bình

NướcTổng các chất khô

LactoseProteinChất béoKhoángVitamin

85.5-89.510.5-14.53.6-5.52.9 -5.02.5-6.00.6- 0.90.3-0.7

87.513.04.83.43.90.80.4

Tổng các chất khô được hiểu là lượng các chất còn lại trong sữa sau quátrình bài khí và làm bốc hơi toàn bộ lượng nước (dạng không liên kết) cótrong sữa Đại lượng này thường được biểu diễn dưới dạng phần trăm (%)khối lượng

Chất khô không béo là hiệu số giữa tổng các chất khô và hàm lượng chấtbéo trong sữa Từ bảng trên ta suy ra giá trị trung bình của hàm lượng chấtkhô không béo trong sữa bò là 13.0 – 3.9 = 9.1%

- Dạng α-lactose monohydrate C12H12O11.H2O (phân tử α-lactose ngậm 1phân tử nước).

- Dạng β-lactose anhydrous C12H12O11 (phân tử β-lactose khan)

Tỉ lệ hàm lượng giữa α-lactose monohydrate và β-lactose anhydroustrong sữa phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ sữa

Bảng2.4: Tính chất vật lí của Lactose

monohydrate

β-lactoseanhydrousPhân tử lượng

34224250+35

Khi hòa tan α-lactose monohydrate dạng tinh thể vào nước, góc quaycực của dung dịch sẽ là +89.4o Nếu giữ dung dịch ở nhiệt độ phòng, sau 24giờ góc quay cực sẽ giảm xuống còn +55o Đó là do 1 phân tử α-lactosemonohydrate đã chuyển sang dạng β-lactose anhydrous Trong dung dịch tồntại sự cân bằng:

L - α-lactose monohydrate = L - β-lactose anhydrous

Bảng2.5: Tỉ lệ thành phần α-lactose monohydrate và β-lactose anhydrous (theo khối lượng) ở trạng thái cân bằng trong dung dịch tại các giá trị nhiệt độ khác nhau.

Lactose là đường khử Độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so vớidisccharide và monosaccharide thường gặp Nếu như độ ngọt của saccharoseđược đánh giá với chỉ số 100, của maltose là 32, glucose là 74, frucose là 173thì của lactose là 16

Lactose có thể bị thủy phân tạo ra 2 monosaccharide là glucose vàgalactose bởi enzyme β-galactosidase

Sữa động vật là nguồn chức lactose duy nhất có trong tự nhiên

Ngoài lactose, trong sữa bò còn có glucose (hàm lượng trung bình10mg/l), galactose (20mg/l) và các hợp chất gluxid chứa nitơ như N-acetylgalactosamine, N-acetyl galactosemine, acid N-acetyl neuraminic…Tuy nhiênhàm lượng của chúng rất thấp, chỉ ở dạng vết.

2.2.2 Các hợp chất có chứa Nitơ: 100%

a) Protein (95%) gồm casein và protein hòa tan

Casein (75-85%): αs-casein, β-casein, χ-casein, γ-casein Phân đoạnprotein trong micell (đông tụ ở pH = 4.6)

Casein là thành phần chủ yếu có trong sữa Chúng tồn tại ở dạng micell.Mỗi micell chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng(gồm canxi, magie, phosphat và citrate)

Mỗi micell do khoảng 400-500nm tiểu micell hợp thành Tiểu micell códạng hình cầu, đường kính dao động 10-15nm bao gồm khoảng 10 phân tửcasein kết hợp lại với nhau…Thành phần các casein αs, β và κ trong tiểumicell có thể thay đổi theo những tỉ lệ khác nhau Các phân tử αs và β-caseinnằm tập trung tại tâm tiểu micell tạo nên vùng ưa béo, còn các phân tử κ –casein được bố trí tại vùng biên tiểu micell Phân tử κ -casein có 2 đầu, đầu ưanước sẽ hướng ra ngoài vùng biên micell Mỗi tiểu micell có phân tử lượngtrung bình 250000 Da

Trong cấu trúc micell, các tiểu micell liên kết với nhau nhờ muốiphotphat cali Ca3(PO4)2 sự tương tác giữa các gốc kị nước Kích thước micellphụ thuộc vào hàm lượng ion Ca2+ có trong sữa và dao động trong khoảng0.2-0.4“m Các tiểu micell ở vùng biên trong cấu trúc micell thường chứahàm lượng κ-casein khá cao Do sự bố trí các đầu ưa nước của κ-casein làmcho micell hòa tan được trong sữa dưới dạng dịch keo và ổn định cấu trúcmicell trong sữa

Nếu tách κ-casein ra khỏi micell hoặc lấy đi phần ưa nước của nó, cấutrúc micell sẽ trở nên không ổn định Trong trường hợp này nếu như có mặtion Ca2+ trong sữa, các micell sẽ liên kết lại với nhau và tạo nên hiện tượngđông tụ casein

Ở nhiệt độ thấp, các mạch β-casein bị phân li từ từ và phosphate calic bị tách ra khỏi cấu trúc micell Đó là do β-casein có các gốc

hydroxy-ưa béo và sự tương tác giữa các gốc hydroxy-ưa béo thường bị yếu đi khi nhiệt độgiảm

Casein là những protein có tính axit vì phân tử của chúng có chứa nhiềugốc axit glutamic và axit aspartic Các phân tử casein thường đượcphosphoryl hóa với những mức độ khác nhau trên gốc serine và therononine.Casein trong sữa có nguồn gốc từ những chủng bò khác nhau có thể cócấu trúc bậc I khác nhau Tuy nhiên cấu trúc bậc I của cùng một loại casein(αs1,, αs2, β hay κ), chỉ khác nhau bởi vài góc axitamin trong phân tử proteincủa chúng

Trật tự nucleotide trong gen nằm trên AND trong nhân tế bào sẽ quyếtđịnh cấu trúc bậc I của phân tử protein do gen mã hóa, được kí hiệu làA,B,C,D cùng mã hóa cho phân tử αs1casein có 4 kiểu cấu trúc bậc I tươngứng Tương tự phân tử αs2 và β-casein có lần lượt 4 và 8 kiểu gen cùng mãhóa

Casein có tính bền nhiệt hơn so với các protein còn lại có trong sữa Khisữa được đun sôi, protein hòa tan sẽ bị thủy phân trong khi casein vẫn bềnnhiệt trong một khoảng thời gian dài

Khi thủy phân casein sẽ cho ta các amino acid có mạch ngắn hơn, tênthương mại là Nutrilan ® MilK, dễ hấp thụ hơn

Protein hòa tan (15-25%): β-lactoglobulin; α-lactabulin; peptone, là sản phẩm thủy phân từ β-casein bởi plasmin; Aserum-abumin,Imunoglubulin, gồm 3 loại: IgA, IgG, IgM Phân đoạn protein hòa tan (khôngđông tụ ở pH = 4.6)

Proteose-b) Các hợp chất chứa nitơ phi protein (5%) gồm Acid amin tự do, Nucleotide,Ure, Acid uric

Để xác định hàm lượng nitơ tổng trong sữa, người ta sử dụng phươngpháp Kjedahl, từ đó ta sẽ suy ra được nitơ phi protein trong sữa

2.2.3 Enzym

Năm 1881, lần đầu tiên Arnold phát hiện sự có mặt của enzym trong sữa

bò Enzym lần đầu tiên được tìm thấy trong sữa là lactoperoxydase Đến nayhàng trăm nghiên cứu công bố hơn 60 enzym khác nhau đã tìm thấy trongsữa Chúng do tuyến vú tiết ra hoặc do các vi sinh vật trong sữa tổng hợp.Enzym là những chất xúc tác phản ứng, có bản chất là protein Sự có mặt củacác enzym có trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học củasữa trong quá trình bảo quản, từ đó làm giảm chất lượng hoặc làm hư hỏngsữa Tuy nhiên một số enzym có trong sữa như lactoperoxydase, lysozym cóvai trò kháng khuẩn Chúng tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa tươitrong quá trình bảo quản trước khi chế biến

Hàm lượng vi sinh vật trong sữa càng cao thì thành phần enzym có trongsữa đa dạng và hoạt tính enzym sẽ càng cao

Người ta sử dụng phương pháp định tính thông qua việc phát hiện sự cómặt vài enzym trong sữa và xem đó là một chỉ tiêu có trong sữa như:

Enzym lipase quan trọng nhất trong sữa được kí hiệu là mLPL, là mộtglycoprotein gồm 2 tiểu phần Phân tử lượng mỗi tiểu phần là 50000Da, pHtối ưu là 8.9, hàm lượng mLPL trong sữa chỉ khoảng 1-2 mg/l, nó chỉ xúc tác

thủy phân giữa chất béo và nước Các enzyme lipase khác xúc tác thủy phâncác ester hòa tan và không nhũ hóa.

- Phosphate acid: pH tối ưu là 4.7, là enzyme bền nhiệt nhất trong sữa

Để vô hoạt nó hoàn toàn, ta cần gia nhiệt sữa đến 96oC giữ trong thời gian tốithiểu là 5 phút

Để kiểm tra sữa có hoạt tính phosphate hay không, người ta bổ sungester của acid phosphoric và một hóa chất đặc hiệu vào sữa Nếu có enzyme,ester sẽ bị thủy phân, giải phóng rượu tự do Sản phẩm này làm chuyển màuhóa chất đặc hiệu trên

e) Lysozyme:

Bền nhiệt với pH tối ưu là 7.9, xúc tác phản ứng thủy phân liên kết β giữaacid muramic và glucosamine của mucopolysaccharide trong màng tế bào vikhuẩn, từ đó gây phân hủy tế bào

f) Protease:

Thường liên kết với casein, cũng bị kết tủa ở pH là 4.6, có 2 loạiprotease xúc tác thủy phân protein, tạo các sản phẩm như protease-peptone,peptide và các acid amin tự do -casein ít bị tấn công nhất Protease acid có

pH tối ưu là 4.0, protease kiềm là 7.5-8.0 Chúng bị vô hoạt hoàn toàn ở 80oCsau 10 phút

2.2.4 Chất béo

a) Acid bão hòa gồm: acid Butyric, acid Caproic, acid Caprylic, acid Capric,acid Lauric, acid Myristic, acid Palmitic (chiếm hàm lượng nhiều nhất 25-29%), acid Stearic, acid Arachidic

b) Acid không bão hòa gồm acid Oleic, acid Linoleic, acid Linolenic, acidArachidonic Hàm lượng các acid béo không bão hòa trong sữa được xác địnhbởi chỉ số iod của chất béo Chỉ số khúc xạ của sữa thay đổi phụ thuộc vàothành phần định tính và định lượng các acid béo trong sữa Đối với bò, chỉ sốdao động từ 40-60.

Nếu sữa chứa nhiều acid béo nóng chảy ở nhiệt độ cao thì lipid sữa có

“cấu trúc cứng”; ngược lại, sữa chứa nhiều acid béo nóng chảy ở nhiệt độthấp thì lipid sữa sẽ có “cấu trúc mềm” hơn

c) Lipid phức tạp gồm 2 nhóm:

- Nhóm 1: hợp chất với glycerol

- Nhóm 2: hợp chất với sphigosine (C18H37NO2)

Các chất béo trong sữa thường có dạng hình cầu, đường kính dao động

từ 0,1-20“m Có thể coi sữa là hệ nhũ tương dầu trong nước O/W Các hạtcầu béo được bao bọc bởi 1 màng lipo-protein tích điện âm Các màng này cóvai trò làm bền hệ nhũ tương trong sữa

Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glyceride, phospholipid vàprotein Có ý kiến cho rằng các phospholipid giữ vai trò cầu nối trung gian đểliên kết các glyceride và protein Phân tử phospholipid có 2 đầu: đầu khôngphân cực sẽ tương tác với các phân tử glyceride ở tâm cầu, đầu ưa nước sẽ kếthợp với màng protein bao xung quanh hạt cầu béo

Nếu ta không đồng hóa sữa tươi, trong thời gian bảo quản các hạt cầubéo có xu hướng kết hợp lại với nhau thành chùm nhờ một protein kém bềnnhiệt là englobulin Do tỷ trọng các hạt cầu béo nhỏ hơn nước nên chúng sẽnổi lên bề mặt sữa dưới tác dụng của lực đẩy Archimede và tạo nên váng sữa.Khi đó trong sữa tồn tại 2 pha lỏng tách biệt: pha trên cùng với thành phầnchủ yếu là lipid, pha dưới có tỉ trọng lớn hơn gồm nước và một số khoángchất hòa tan trong sữa như đường lactose, khoáng, một số protein…

Bảng 2.6: Thành phần chất béo trong sữa bò

khối lượng chất béo)