Nghiên cứu qui trình sản xuất sữa tươi thanh trùng bổ sung β carotene trích ly từ màng hạt gấc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH SẢN XUẤT SỮA TƯƠI THANH TRÙNG BỔ SUNG β-CAROTENE TRÍCH LY TỪ MÀNG HẠT GẤC GVHD: ThS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN MSSV: 11116084 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Yến Ngành: Công nghệ Thực phẩm Tên khóa luận: Nghiên cứu qui trình sản xuất sữa tƣơi trùng bổ sung β-carotene trích ly từ màng hạt gấc Nhiệm vụ khóa luận: – Tổng quan tài liệu, phân tích tình hình nghiên cứu sữa tƣơi bổ sung thêm chất dinh dƣỡng – Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sữa trùng bổ sung β-carotene trích li từ màng hạt gấc – Khảo sát ảnh hƣởng nguyên liệu đầu vào lựa chọn nguyên liệu – Khảo sát sơ ảnh hƣởng chất phụ gia lên chất lƣợng sản phẩm – Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ bảo quản bổ sung phụ gia vào sản phầm đến cấu trúc sản phẩm – Xác định yếu tố công nghệ ảnh hƣởng tới chất lƣợng sản phẩm, xác định hàm mục tiêu thiết lập mô hình tối ƣu hóa nghiệm – Tiến hành làm thí nghiệm thu thập số liệu thực nghiệm cần thiết – Giải toán tối ƣu cho hàm đơn mục tiêu đa mục tiêu đƣa thông số tối ƣu cho quy trình sản xuất sữa tƣơi trùng bổ sung β-carotene trích li từ màng hạt gấc – Đƣa kết luận kiến nghị Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2015 Ngày hoàn thành khóa luận: 20/07/2015 Họ tên ngƣời hƣớng dẫn : Th.S Nguyễn Tấn Dũng Phần hƣớng dẫn: Toàn khóa luận Nội dung yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đƣợc thông qua Trƣởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN i GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Tp.HCM, ngày tháng Đồ án tốt nghiệp năm 20 Trƣởng Bộ môn Ngƣời hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN ii GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Lời xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy, Cô khoa Công Nghệ Hóa Học Thực Phẩm trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP HCM, ngƣời trực tiếp giảng dạy, truyền đạt kiến thức bổ ích cho Đó tảng giúp hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đặc biệt Th.S Nguyễn Tấn Dũng – giáo viên hƣớng dẫn tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ giải đáp thắc mắc cho suốt trình thực đồ án tốt nghiệp Nhờ mà hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong kế hoạch đào tạo sinh viên năm cuối, Đồ án tốt nghiệp vừa hội vừa thử thách để bƣớc đầu nghiên cứu lĩnh vực thực phẩm cụ thể Điều giúp hoàn thành cấp bậc Đại học mình, đồng thời có thêm kinh nghiệm định hƣớng công việc sau tốt nghiệp “Nghiên cứu qui trình sản xuất sữa tƣơi trùng bổ sung β-carotene trích ly từ màng hạt gấc” đề tài đồ án tốt nghiệp mà đƣợc nhận dƣới hƣớng dẫn trực tiếp Th.S Nguyễn Tấn Dũng Vì đồ án đề tài lớn mà đảm nhận nên thiếu sót hạn chế trình thực điều tránh khỏi Kính mong nhận đƣợc đóng góp, nhận xét từ quý Thầy, Cô để kiến thức ngày hoàn thiện Kính chúc Thầy, Cô vui vẻ, hạnh phúc, dồi sức khỏe thành công công việc Tôi chân thành cảm ơn Sinh viên thực Nguyễn Thị Yến SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN iii GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn nội dung đƣợc trình bày khóa luận tốt nghiệp riêng Tôi xin cam đoan nội dung đƣợc tham khảo khóa luận tốt nghiệp đƣợc trích dẫn xác đầy đủ theo qui định Ngày tháng Ký tên SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN iv năm 201 GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i LỜI CẢM ƠN iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT x TÓM TẮT KHÓA LUẬN xi CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan sữa 1.1.1 Một số khái niệm sữa 1.1.2 Thành phần hóa học giá trị dinh dƣỡng sữa 1.1.3 Vai trò sữa 1.1.4 Hệ nhũ tƣơng sữa 10 1.2 Tổng quan nguyên liệu gấc 15 1.2.1 Nguồn gốc xuất xứ 15 1.2.2 Đặc điểm thực vật 15 1.2.3 Giá trị dinh dƣỡng 16 1.2.4 Giá trị sử dụng 19 1.2.5 Giá trị y học gấc 20 1.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất sữa tƣơi bổ sung chất dinh dƣỡng thị trƣờng 21 1.4 Quy trình sản xuất thử nghiệm sữa tƣơi trùng bổ sung beta-caroten trích ly từ màng hạt gấc 22 1.5 Kết luận 25 CHƢƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 26 2.1 Thời gian địa điểm tiến hành thí nghiệm 26 2.2 Nguyên liệu, hóa chất, thiết bị dụng cụ thí nghiệm 26 2.2.1 Nguyên liệu 26 2.2.2 Hóa chất sử dụng 26 2.2.3 Các loại dụng cụ máy sử dụng 27 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 27 2.3.1 Sơ đồ nghiên cứu 27 2.2.2 Phƣơng pháp luận cho quy hoạch tối ƣu[10,37,38] 29 2.4 Thí nghiệm khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm 38 SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN v GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp 2.4.1 Khảo sát nguyên liệu dầu gấc 38 2.4.2 Khảo sát ảnh hƣởng loại phụ gia tạo cấu trúc đến cấu trúc sản phẩm 41 2.4.3 Thiết kế tối ƣu hóa thí nghiệm: 42 2.5 Các phƣơng pháp phân tích dùng nghiên cứu 45 2.5.1 Xác định độ chua sữa nguyên liệu 45 2.5.2 Xác định hàm lƣợng protid sữa[17] 46 2.5.3 Xác định hàm lƣợng lipid thô sữa máy soxhlet[15] 48 2.5.4 Xác định hàm lƣợng glucid sữa phƣơng pháp Bertrand( xác định đƣờng khử lactozza) 50 2.5.5 Xác định hàm lƣợng beta-caroten phƣơng pháp phân tích sắc kí lỏng cao ápUVis( HPLC-UV)[34] 52 2.5.6 Xác định hàm lƣợng calorifer sản phẩm 53 2.5.7 Xác định độ tổn thất beta-carotene 54 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 55 3.1 Khảo sát nguyên liệu sữa, dầu gấc 55 3.1.1 Khảo sát sữa tƣơi nguyên liệu 55 3.1.2 Khảo sát nguyên liệu dầu gấc 56 3.2 Khảo sát ảnh hƣởng loại phụ gia tạo cấu trúc đến cấu trúc sản phẩm 59 3.2.1 Khảo sát ảnh hƣởng caragennan đến cấu trúc dung dịch sữa 59 3.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng guar gum đến cấu trúc dung dịch sữa 62 3.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng pectin đến cấu trúc dung dịch sữa 64 3.2.4 Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ chất phụ gia đến cấu trúc dung dịch sữa 65 3.3 Kết thực nghiệm ba hàm mục tiêu: hàm lƣợng calo, độ tổn thất β - carotene, thời gian bảo quản 66 3.4 Tối ƣu hóa trình sản xuất sữa tƣơi trùng bổ sung beta-caroten trích ly từ màng hạt gấc 70 3.4.1 Giải toán tối ƣu hóa mục tiêu - hàm mục tiêu y1-hàm lƣợng calo (Kcal/100ml) 70 3.4.2 Giải toán tối ƣu hóa mục tiêu-hàm mục tiêu y2-độ tổn thất β-carotene(%) 75 3.4.3 Giải toán tối ƣu hóa mục tiêu- hàm mục tiêu y3-thời gian bảo quản( day) 80 3.4.4 Giải toán đa mục tiêu[37,38] 85 3.4.5 Xác lập thông số công nghệ trình sản xuất sữa bổ sung β-carotene trích ly từ màng hạt gấc 87 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC I SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN vi GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Giàn gấc[48] 15 Hình 1.2 Gấc nếp[45] 16 Hình 1.3 Gấc tẻ[45] 16 Hình 1.4 Hàm lƣợng β-carotene có gấc số loại khác[41] 18 Hình 1.5 Hàm lƣợng lycopene có gấc số loại khác[34] 18 Hình 1.6 Các sản phẩm sữa tƣơi thị trƣờng bổ sung thêm chất dinh dƣỡng 21 Hình 1.7 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa tƣơi trùng bổ sung β-caroten trích ly từ màng hạt gấc 22 Hình 2.1 Sơ đồ thí nghiệm phƣơng án cấu trúc có tâm, hai yếu tố 32 Hình 2.2 Sơ đồ thí nghiệm phƣơng án cấu trúc có tâm, ba yếu tố 32 Hình 2.3 Bài toán mục tiêu 36 Hình 2.4 Bài toán đa mục tiêu 36 Hình 2.5 Sơ đồ quy trình trích ly dầu gấc 38 Hình 2.6 Máy đo độ nhớt: DV-II + Pro Viscometer 42 Hình 2.7 Bài toán đa mục tiêu với yêu tố hàm mục tiêu xác định 42 Hình 2.8 Cấu tạo Soxhlet 49 Hình 3.1 Sản phẩm dầu gấc trích ly ethanol 56 Hình 3.2 Nguyên liệu dầu gấc sử dụng thí nghiệm 58 Hình 3.3 Sự phân lớp hai pha bổ sung dầu gấc vào sữa tƣơi 59 Hình 3.4 Sự thay đổi trạng thái dung dịch qua công đoạn phối trộn(a), đồng hóa(b), đồng hóa lƣu mẫu(>1h)(c), trùng(d) bồ sung caragennan vào công thứ phối chế 4.5ml dầu gấc/100ml sữa tƣơi 60 Hình 3.5 Sản phẩm thu đƣợc sau trình trùng với tỉ lệ phối chế 4.5ml dầu gấc/100ml sữa tƣơi kết hợp với caragennan lần lƣợt 0.1%( a), 0.2%( b), 0.3%( c) cố định sodium polyphosphate 0.05%, lecithin 0.1% 61 Hình 3.6 Biểu đồ thể thay đổi độ nhớt( 200C) dung dịch sữa tƣơi bổ sung βcarotene trích ly từ màng hạt gấc bổ sung thêm phụ gia caragennan nồng độ 0.1%, 0.2%, 0.3%( đơn vị cp, 1cp= 1mPa.s) 62 Hình 3.7 Biểu đồ thể thay đổi độ nhớt( 200C) dung dịch sữa tƣơi bổ sung βcarotene trích ly từ màng hạt gấc bổ sung thêm phụ gia gôm guar nồng độ 0.1%, 0.2% (đơn vị cp, 1cp= 1mPa.s) 63 Hình 3.8 Sản phẩm thu đƣợc bổ sung theo tỉ lệ 0.1% lecithin, 0.05% sodium polyphosphate, 0.1% pectin, 0.1% caragennan, 1.6ml dầu gấc/100ml sữa tƣơi 65 Hình 3.9 Biểu đồ thể ảnh hƣởng nhiệt độ lên độ nhớt sản phẩm sữa tƣơi trùng bổ sung loại phụ gia nồng độ khác 66 SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN vii GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 Thành phần chất béo có sữa bò[5] Bảng 1.2 Thành phần vitamin sữa Bảng 1.3 Thành phần nguyên tố khoáng sữa[5] Bảng 1.4 Thành phần hóa học gấc số loại rau tƣơi (% phần ăn đƣợc)[13] 17 Bảng 2.1 Xác định số thí nghiệm qua hệ số m 31 Bảng 2.2 Ma trận quy hoạch cấu trúc có tâm cấp hai, hai yếu tố 33 Bảng 2.3 Giá trị α2 theo k n0 34 Bảng 2.4 Phân bố thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng mức nồng độ khác loại phu gia khác lên cấu trúc dung dịch sữa 41 Bảng 2.5 Thiết lập bảng mức yếu tố ảnh hƣởng 43 Bảng 2.6 Ma trận TYT 23 với biến thực biến mã hóa 43 Bảng 2.7 Bảng ma trận thực nghiệm dựa yếu tố mã hóa giá trị thực nghiệm hàm mục tiêu y1, y2, y3 44 Bảng 3.1 Thông số tiêu cảm quan, hóa-lí sữa tƣơi nguyên liệu 55 Bảng 3.2 Kết đánh giá cảm quan sản phẩm dầu gấc trích ly ethanol 57 Bảng 3.3 Kết phân tích hàm lƣợng β-carotene, vitamine E sản phầm Gavigac Oil công ty Gacviet Fruit 58 Bảng 3.4 Phân tích số liệu độ nhớt dung dịch sữa bổ sung 0.1% pectin vào sữa tƣơi trùng bồ sung β-carotenen trích li từ màng hạt gấc 64 Bảng 3.5 Kết thực nghiệm tính toán cho hàm y1- hàm lƣợng calo 67 Bảng 3.6 Kết thực nghiệmtính toán cho hàm y2- độtổn thất β-carotene 68 Bảng 3.7 Kết thực nghiệm thực nghiệm hàm mục tiêu 69 Bảng 3.8 Mô hình quy hoạch thực nghiệm cho hàm y1-hàm lƣợng calo 70 Bảng 3.9 Hệ số PTHQ cho hàm lƣợng calo 73 Bảng 3.10 Sai số hệ số PTHQ cho hàm lƣợng calo 74 Bảng 3.11 Phƣơng sai tái cho hàm lƣợng calo 74 Bảng 3.12 Kiểm tra ý nghĩa hệ số theo Student cho hàm lƣợng calo 74 Bảng 3.13 Mô hình quy hoạch thực nghiệm cho hàm y2- độ tổn thất beta-carotene 75 Bảng 3.14 Hệ số PTHQ cho hàm y2- độ tổn thất beta-carotene 78 Bảng 3.15 Sai số hệ số PTHQ cho hàm hàm y2- độ tổn thất beta-carotene 79 Bảng 3.16 Phƣơng sai tái cho hàm y2- độ tổn thất beta-carotene 79 Bảng 3.17 Kiểm tra ý nghĩa hệ số theo Student cho hàm y2- độ tổn thất beta-carotene 79 Bảng 3.18 Mô hình quy hoạch thực nghiệm cho hàm y3- thời gian bảo quản 80 Bảng 3.19 Hệ số PTHQ cho hàm y3-thời gian bảo quản 83 SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN viii GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp Bảng 3.20 Sai số hệ số PTHQ cho hàm y3-thời gian bảo quản 84 Bảng 3.21 Phƣơng sai tái cho hàm y3-thời gian bảo quản 84 Bảng 3.22 Kiểm tra ý nghĩa hệ số theo Student cho hàm y3-thời gian bảo quản 84 Bảng 3.23 Kết tối ƣu hàm đơn mục tiêu 86 Bảng 3.24 Các giá trị tối ƣu hàm đơn mục tiêu 87 Bảng 3.25 Các yếu tố ảnh hƣởng hàm mục tiêu sau tối ƣu hóa 88 SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN ix GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Cụm từ đầy đủ Chữ viết tắt/kí hiệu AOAC HPLC-UV Hiệp hội nhà hoá phân tích quy (Association of Official Analytical Chemists) Sắc kí lỏng hiệu cao (High-performance liquid chromatography) PTHQ Phƣơng trình hồi quy QHTN Qui hoạch thực nghiệm TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TT Tuyến tính VSV Vi sinh vật TYT Thực nghiệm yếu tố toàn phần ĐTNC Đối tƣợng nghiên cứu BTTU Bài toán tối ƣu QTCN Quy trình công nghệ SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN x GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp TÓM TẮT KHÓA LUẬN Sữa tƣơi loại thực phẩm giàu dinh dƣỡng, dễ hấp thu, đóng vai trò quan trọng phần ăn ngày đặc biệt với trẻ nhỏ ngƣời cao tuổi Việc bổ sung dầu gấc vào công thức sữa tƣơi trùng nhằm nâng cao hàm lƣợng β-carotene sản phẩm sữa giúp bổ sung vitamin A cho thể ngƣời Với mục tiêu tìm công thức phối chế, chế độ trùng nhằm làm giảm độ tổn thất β-carotene, song giữ đƣợc cấu trúc mong muốn, thời gian bảo quản sản phẩm lâu dài lƣợng cung cấp hợp lí Kết nghiên cứu cho thấy việc sử dụng dung môi ethanol trích ly β-carotene từ màng hạt gấc làm giảm giá trị cảm quan sản phẩm sữa trùng đáng kể Việc phối trộn bổ sung dầu gấc vào công thức sữa tƣơi trùng xảy tƣợng tách lớp hai pha Khi sử dụng kết hợp phụ gia tạo-ổn định cấu trúc caragennan mức nồng độ 0.1%, 0.2%, 0.3% 0.1% lecithin, 0.05% sodium polyphosphate kìm hãm đƣợc tƣợng tách pha dung dịch sữa có tỉ lệ 1.6ml dầu gấc/100ml sữa tƣơi Kết xảy tƣơng tự sử dụng kết hợp guar gum mức nồng độ 0.1%, 0.2% 0.1% lecithin, 0.05% sodium polyphosphate; hay pectin mức nồng độ 0.1% kết hợp với 0.1% lecithin, 0.05% sodium polyphosphate Nhiệt độ có ảnh hƣởng lớn đến độ nhớt nhƣ cấu trúc dung dịch sữa tƣơi bổ sung thêm dầu gấc loại phụ gia tạo - ổn định cấu trúc Nhiệt độ giảm độ nhớt dung dịch sữa tƣơi tăng Bổ sung tỉ lệ dầu gấc: sữa tƣơi 1.6ml:100ml, với nhiệt độ trùng 810C thời gian 4.5 phút làm giảm độ tổn thất β-carotene xuống 74.15% hàm lƣợng β-carotene sản phẩm 2812μg/100ml sữa, lƣợng cung cấp 68.1 ( Kcal/100ml sữa); tổng số vi sinh vật( VSV) hiếu khí sau ngày bảo quản 1.3×101 SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN xi GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan sữa Sữa chất lỏng sinh lý tuyến sữa tổng hợp đƣợc từ hợp chất có máu, đƣợc tiết từ tuyến vú động vật nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Sữa có đầy đủ dinh dƣỡng cần thiết cho phát triển thể Những chất có khả đồng hóa cao từ lâu ngƣời biết sử dụng sữa nhƣ loại thực phẩm bổ dƣỡng cho thể ngƣời 1.1.1 Một số khái niệm sữa  Sữa tươi nguyên liệu Có nhiều định nghĩa khái niệm khác sữa tƣơi nguyên liệu Theo Nguyễn Đức Doan (2007): Sữa chất lỏng màu trắng đục đƣợc tiết từ loại động vật có vú, cung cấp chất dinh dƣỡng hoàn chỉnh cho thể sơ sinh[11] Theo TCVN 7405: 2009: Sữa tƣơi nguyên liệu “Sữa đƣợc lấy từ động vật cho sữa (bò, trâu, dê, cừu…) mà không bổ sung rút bớt thành phần sữa chƣa xử lý nhiệt độ cao 400C”[15] Nhƣng khái niệm chung cho là: Sữa tƣơi nguyên liệu sữa đƣợc vắt từ bò nguồn dinh dƣỡng tự nhiên hữu ích Nó vốn giàu dinh dƣỡng, cung cấp chất đạm, vitamin, khoáng chất cần thiết cho nhu cầu dinh dƣỡng ngày  Sữa tươi nguyên chất trùng Sản phẩm đƣợc chế biến hoàn toàn từ sữa tƣơi nguyên liệu, không bổ sung thành phần sữa thành phần khác kể phụ gia thực phẩm, qua trùng[14]  Sữa tươi trùng Sản phẩm đƣợc chế biến chủ yếu từ sữa tƣơi nguyên liệu, không bổ sung thành phần sữa, bổ sung đƣờng loại nguyên liệu khác ví dụ nhƣ nƣớc quả, cacao, cà phê, phụ gia thực phẩm, qua trùng[14]  Sữa tươi nguyên chất tiệt trùng SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp Sản phẩm đƣợc chế biến hoàn toàn từ sữa tƣơi nguyên liệu, không bổ sung thành phần sữa thành phần khác kể phụ gia thực phẩm, qua tiệt trùng[14]  Sữa tươi tiệt trùng Sản phẩm đƣợc chế biến chủ yếu từ sữa tƣơi nguyên liệu, không bổ sung thành phần sữa, bổ sung đƣờng loại nguyên liệu khác ví dụ nhƣ nƣớc quả, cacao, cà phê, phụ gia thực phẩm, qua tiệt trùng[14]  Sữa tiệt trùng Sản phẩm đƣợc chế biến cách bổ sung nƣớc với lƣợng cần thiết vào sữa dạng bột, sữa cô đặc sữa tƣơi để thiết lập lại tỷ lệ nƣớc chất khô thích hợp Trong trƣờng hợp có bổ sung thành phần khác nhƣ đƣờng, nƣớc quả, cacao, cà phê, phụ gia thực phẩm thành phần phải sữa, qua tiệt trùng[14]  Sữa cô đặc (sữa đặc) Sản phẩm sữa đƣợc chế biến cách loại bỏ phần nƣớc khỏi sữa thêm, bớt số thành phần sữa nhƣng giữ nguyên thành phần, đặc tính sản phẩm không làm thay đổi tỷ lệ whey protein casein sữa nguyên liệu ban đầu, bổ sung đƣờng phụ gia thực phẩm[14]  Sữa gầy cô đặc có bổ sung chất béo thực vật (sữa đặc có bổ sung chất béo thực vật) Sản phẩm đƣợc chế biến từ thành phần sữa gầy, có bổ sung nƣớc, chất béo thực vật, bổ sung đƣờng phụ gia thực phẩm[14] 1.1.2 Thành phần hóa học giá trị dinh dƣỡng sữa 1.1.2.1 Nước Trong sữa nƣớc chiếm 85.5 – 89.8%, nƣớc tồn hai dạng nƣớc tự nƣớc liên kết Nƣớc tự chiếm đến 96 – 97% tổng lƣợng nƣớc Nó tách đƣợc trình cô đặc, sấy liên kết hóa học với chất khô[14] Nƣớc liên kết chiếm tỷ lệ nhỏ, khoảng – 4% Hàm lƣợng nƣớc liên kết phụ thuộc vào thành phần nằm hệ keo: protein, phosphatit, polysacarit Nƣớc liên kết thƣờng đƣợc gắn với nhóm nhƣ – NH2, – COOH, OH, =NH, – CO – NH –, SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp Hàm lƣợng nƣớc liên kết sản phẩm sữa khác nhau: Trong sữa gầy có 2.13 – 2.59% nƣớc liên kết, sữa đầu (colostrum) có 4.15% nƣớc liên kết, nƣớc tách trinh sản xuất bơ (butter milk) có 1.75% nƣớc liên kết[5] 1.1.2.2 Chất béo Chất béo thành phần quan trọng sữa Về mặt dinh dƣỡng, chất béo có độ sinh lƣợng cao, có chứa vitamin hòa tan chất béo (A, D, E, K) Đối với sản phẩm sữa lên men, chất béo ảnh hƣởng tới mùi vị, trạng thái sản phẩm Trong sữa có 18 axit béo Các axit béo chiếm khoảng 98 – 99% tổng chất béo sữa, – 2% lại phospholipit, cholesterol, carotene, vitamin A, D, E K Hàm lƣợng chất béo sữa thay đổi phạm vi rộng, có loại sữa béo khoảng 3g 100ml sữa, có loại sữa nhiều béo khoảng – 6g 100ml sữa Chất béo sữa thƣờng chiếm khoảng 2.5 – 6.0% thành phần sữa Tùy thuộc vào giống chế độ dinh dƣỡng thức ăn bò hàm lƣợng chất béo sữa khác Đối với bò hàm lƣợng béo khoảng 3.9%[5] Chất béo sữa tồn dƣới dạng hạt cầu mỡ Các cầu mỡ có đƣờng kính từ 0.1 – 20 µm (trung bình từ - 4µm) Trong ml sữa có khoảng 3000 – 4000 triệu cầu mỡ Các cầu mỡ thành phần nhẹ sữa (tỷ trọng 0.925 g/cm3) Khi để yên sữa chúng có xu hƣớng bề mặt, tạo thành lớp váng sữa Dƣới kính hiển vi ngƣời ta nhìn thấy váng sữa có nhiều thể hình cầu với kích thƣớc khác nhau, tự sữa Mỗi thể cầu sữa đƣợc bao bọc lớp màng mỏng Các thể hình cầu cầu mỡ màng bao chúng đƣợc tạo thành chủ yếu từ protein phosphatit Màng bao cầu mỡ bền, có tác dụng bảo vệ, giữ cho chúng không bị phá hủy enzym có sữa Phosphatit glicolipit đóng vai trò quan trọng việc tạo thành màng cầu mỡ Trong thành phần chúng có acid béo hòa tan chất béo acid béo tan nƣớc Hàm lƣợng phosphatit glicolipit chiếm khoảng 0.031 – 0.05% Màng cầu mỡ chứa xấp xỉ 60% phosphatit lƣợng phosphatit sữa đầu gấp – lần sữa bình thƣờng[5] Mỡ sữa thành phần sinh lƣợng cao sữa tiêu quan trọng để đánh giá chất lƣợng sữa tƣơi Do đó, trình bảo quản cần phải thƣờng xuyên khuấy sữa tƣơi nguyên liệu định kỳ để ngăn hạt mỡ sữa kết dính lại với SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp Bảng 1.1 Thành phần chất béo có sữa bò[5] Hàm lƣợng (% so với tổng khối lƣợng Thành phần chất béo) Lypid đơn giản 98.5 Glyceride: - triglyceride 95 – 96 - diglyceride 2–3 - monoglyceride 0.1 Cholesteride 0.03 Ceride 0.02 Lypid phức tạp 1.0 Các hợp chất tan chất béo 0.5 Cholesterol 0.3 Acid béo tự 0.1 Hydrocarbon 0.1 Vitamin A, D, K, E Vết Rƣợu Vết 1.1.2.3 Protein Protein đƣợc tạo thành từ khoảng 20 acid amin, có loại cần thiết cho trẻ em Những acid amin thiết yếu giúp thể phát triển bảo vệ da, tóc Hàm lƣợng protein trung bình sữa bò 3.5% Protein sữa chất đạm hoàn thiện nhất, chứa hầu hết loại acid amin đặc biệt acid amin không thay thế[9] Protein→ Polypeptit → Peptit → acid amin Trong cấu trúc thành phần Protein sữa đa dạng, bao gồm chất sau: Casein, β – lactoglobulin, α – lactalbumin, Imunoglobulin Và số thành phần khác[6] Trong dung dịch sữa có chứa hai kiểu protein khác nhau:  Protein hòa tan: gồm albumin, imunoglobulin, lisozim, lactoferin, lactoperoxydaza  Protein trạng thái keo không bền: gồm phức hệ mixen hữu caseinat canxi phosphat Sữa bò gồm loại protein whey protein (protein hòa tan nƣớc) casein (protein không tan nƣớc) Trong casein chiếm 80% protein sữa SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp Sữa tƣơi có độ PH xấp xỉ 6.7 Khi giảm PH sữa xuống (do kết quẩ trình lên men tạo axit lactic axit ngƣời chủ động đƣa vào), ion H+ axit liên kết với mixen casein mang điện tích âm làm giảm điện tích mixen casein Khi tới giới hạn, mixen casein đông tụ (tạo gel) Casein đông tụ tốt PH 4.6, whey protein không bị đông PH Casein bền nhiệt (ở 140oC/20 giây casein bắt đầu biến tính) Còn whey protein nhạy cảm với nhiệt độ (Ở 80oC whey protein bắt đầu biến tính) 1.1.2.4 Gluxit Gluxit sữa lactose, loại đƣờng kép, thủy phân cho phân tử đƣờng đơn galactose glucose Lactose sữa bò 2,7-5,5% sữa mẹ 7%, không độ lactose sacarose 30 lần Lactose tồn hai dạng tự liên kết với protein gluxit khác, tỷ lệ lactose tự lactose lien kết 8:1 Mặt khác lactose tồn hai dạng α β, nhiệt độ 20oC α – lactose chiếm 40% β – lactose chiếm 60%[5] Khi gia nhiệt 100oC không làm thay đổi lactose, nhƣng nhiệt độ cao sảy biến màu xuất melanoit tạo thành acid amin sữa tác dụng với lactose Ngoài ra, nhiệt độ cao 100oC, lactose bị phân giải phần tạo thành acid lactic, acid formic…mà kết lầ làm độ chua sữa tăng lên – 2oT Khi gia nhiệt nhiệt độ 100oC biến đổi lactose tạo thành lactuloza, sau phân giải đƣờng tạo loạt sản phẩm phân giải ( acid lactic, acid formic… ) kết làm cho sữa có màu nâu Lactulose hòa tan tốt nƣớc, không bị kết tinh dung dịch đậm đặc Ngƣời ta dùng lactulose làm mầm kết tinh dùng dinh dƣỡng cho trẻ em kích thích hoạt động Lactobacterium bifidum có tác dụng tốt cho tiêu hóa ruột[5] 1.1.2.5 Enzyme Enzyme sữa bò đƣợc sinh từ tuyến sữa bò hay từ vi sinh vật có môi trƣờng không khí Enzyme sữa phong phú nhƣ: lipase, protease, catalase, phosphatase, lactose, với hàm lƣợng nhỏ, nhƣng có ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng sữa trình SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp chế biến Hoạt động enzyme ảnh hƣởng nhiệt độ pH sữa, chế độ nhiệt thích hợp có tác dụng phá huỷ enzim, nhiệt độ 75oC 60 giây phá huỷ lipaza, điều có ảnh hƣởng lớn tới trình bảo quản sữa Sữa có màu có mặt nhóm carotenoids, sữa có sắc tố xanh nhóm clorofin quy định, màu xanh vàng whey lactoflavin quy định Màu trắng sữa khuyếch tán ánh sáng mixen[6] Các enzyme sữa cácloại dùng chế biến sữa đƣợc chia làm sáu nhóm : Oxydoreductase, Transpherase, Hydrolase, Liase, Izomerase, Ligase Về phƣơng diện kỹ thuật chế biến ngƣời ta quan tâm nhiều tới số enzyme sau[5]: Lipase : Nguồn gốc lipase từ tuyến sữa Khi tuyến sữa việc bình thƣờng lƣợng lipase không đáng kể Khi gặp điều kiện thuận lợi, lipase phân hủy phần chất béo sữa làm cho sản phẩm từ sữa có vị đắng mùi ôi Lipase hòa tan tốt chất béo, dễ dàng xâm nhập vào cầu mỡ nên chế độ trùng tức thời 72 – 75oC không đủ để tiêu diệt lipase Đây nguyên nhân gây hƣ hỏng sữa Catalase : Sữa vắt từ bò bị bệnh viêm vú hàm lƣợng catalase thƣờng cao Enzyme bị phá hủy 75oC 60 giây Phosphatase : Phosphatase xâm nhập vào sữa theo đƣờng tuyến sữa Trong sữa có phosphatase kiềm ( pH = – 10 ) phosphatase acid ( pH = – 4.3 ) Phosphatase kiềm bị phá hủy hoàn toàn chế độ trùng 65oC 30 phút 80oC tức thời Ngƣời ta sử dụng tính chất để kiểm tra hiệu trùng sữa Các protease : Protease tuyến sữa, hoạt tính tƣơng tự nhƣ tripxin Điều kiện tối ƣu cho enzyme môi trƣờng kiềm nhẹ, nhiệt độ 37 – 42oC Protease tuyến sữa bị phá hủy hoàn toàn 75oC Protease vi khuẩn đƣợc tổng hợp từ vi khuẩn sữa Các vi khuẩn xâm nhập vào sữa từ không khí ngƣời chủ động đƣa vào sản xuất số sản phẩm nhƣ sữa chua, mát 1.1.2.6 Vitamine Trong sữa chứa nhiều vitamin hàm lƣợng không lớn lắm, nhƣng tƣơng đối đa dạng Vitamin sữa bao gồm hai nhóm:  Nhóm vitamin hòa tan chất béo: Vitamin A,D,E,K … SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG  Đồ án tốt nghiệp Nhóm vitamin hòa tan nƣớc: Vitamin B1, B2, B6, B12, C Với chế độ gia nhiệt trình chế biến sữa vitamin hòa tan chất béo A, D vitamin hào tan nƣớc: B2, B3, B5, H tƣơng đối bền Còn vitamin C, B1, B6, B12, M bị ảnh hƣởng chế độ gia nhiệt mức độ khác nhau[5] Bảng 1.2 Thành phần vitamin sữa Vitamin mg/l A (retinol) 0.3 D (canciferol) 0.001 E (tocofenol) 1.4 B1 (thiamin) 0.4 B2 (lactoflavin) 1.7 B3 (nicotinamit) B5 (acid pantothenic) B6 (pyridoxin) 0.5 B12 (xyanocobal – amin) 0.005 C (acid ascorbic) 20 H (biotin) 0.04 M (acid folic) 0.05 Để thành phần vitamin cân đối hoàn hảo hơn, ngƣời ta bổ xung thêm số loại vitamin thiết trình chế biến sản phẩm sữa 1.1.2.7 Các muối Do sữa có mặt cation K+, Na+, Mg2+, Ca2+ anion acid phosphoric, limonic, clohydricc nên sữa có nhiều loại muối khác Các muối clorua nhƣ KCl, NaCl, CaCl2, MgCl2 , muối phosphat nhƣ KH2PO4, NaH2PO4, K2HPO4, Na2HPO4 , muối xitrat nhƣ K2(C6H6O7), Na2(C6H6O7), Ca3(C6H6O7)2 [5] Muối canxi có ý nghĩa quan trọng chế biến sản phẩm từ sữa Khi sữa có hàm lƣợng canxi thấp, sữa không bị đông tụ có bị đông tụ chậm Ngƣợc lại, sữa có hàm lƣợng canxi cao bị đông tụ renin nhanh nhƣng quyện sữa (gel đông tụ) lại không mịn Trong sữa canxi nằm hợp chất canxi caseinat, canxi phosphat, canxi limonat SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp Trong sữa có Mg chiếm 12mg%, K chiếm 113 – 171 mg%, Na chiếm 30 – 77 mg% Tỷ lệ K/Na = 3.3 tƣơng ứng với tỷ lệ sữa mẹ Muối kali natri có tác dụng giữ trạng thái cân muối sữa, giữ áp suất thẩm thấu trạng thái bình thƣờng[5] Nhiệt độ cao làm thay đổi thành phần muối sữa Các muối hòa tan acid phosphoric acid limonic chuyển hóa thành không hòa tan Trong trình tạo thành acid phosphoric làm tách phần casein khỏi phức canxi phosphat caseinate 1.1.2.8 Chất khoáng Ngƣời ta quy định chất khoáng sữa hàm lƣợng tro Bao gồm nguyên tố Ca, Mg, Na, K, Fe, Cu, Co, Ni, Cl, S, P, Sn, Bảng 1.3 Thành phần nguyên tố khoáng sữa[5] Thành phần Mg/l Thành phần µg/l Kali 1500 Kẽm 4000 Canxi 1200 Nhôm 500 Natri 500 Sắt 400 Magie 120 Đồng 120 Phospho 3000 Molipden 60 Clo 1000 Mangan 30 Lƣu huỳnh 100 Niken 25 Silic 1500 Brom 1000 Bo 200 Flo 150 Iot 60 Các yếu tố vi lƣợng đóng vai trò quan trọng việc tạo thành sữa nhƣ tới chất lƣợng sản phẩm 1.1.2.9 Hệ vi sinh vật sữa Trong thể động vật, sữa tƣơi đƣợc tuyến vú tổng hợp không chứa vi sinh vật Tuy nhiên, kiểm tra sữa vừa vắt đựng bình chứa ( phƣơng pháp vắt sữa thủ công giới hóa), ta thƣờng phát có nhiều nhóm vi sinh vật khác Nguồn SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG Đồ án tốt nghiệp gốc vi sinh vật xuât phát từ: Bầu vú động vật cho sữa; ngƣời vắt sữa; thiết bị vắt sữa; thiết bị chứa; môi trƣờng chuồng trại nơi diễn trình vắt sữa Hệ vi sinh vật sữa số lƣợng chúng sữa luôn thay đổi tùy thuộc vào mức độ nhiễm VSV trình vắt sữa 1.1.2.10 Các chất khác Trong sữa bò chứa hormone, chúng đƣợc chia làm ba nhóm proteohormone, hormone peptide hormone steroid, số prolactine đƣợc biết đến nhiều nghiên cứu nhiều cả, hàm lƣợng trung bình prolactine sữa bò 50μg/l, sữa non 230μg/l[5] Ngoài ra, sữa bò chứa chất khí, chủ yếu CO2, O2 N2 Tổng hàm lƣợng chúng chiếm từ 5% đến 6% thể tích sữa Chúng thƣờng tồn dạng hoà tan, dạng liên kết hoá học với chất khác dạng phân tán Thỉnh thoảng, ngƣời ta tìm thấy sữa bò số hợp chất hoá học nhƣ: Kháng sinh, chất tẩy rửa, kim loại nặng, nguyên tố phóng xạ,…các chất chất độc cho ngƣời sử dụng Hàm lƣợng chúng sữa thƣờng dạng vết Chúng nhiễm vào sữa thức ăn, thiết bị vắt sữa, môi trƣờng chuồng trại, nguồn nƣớc,…Các chất cần phải đƣợc loại bỏ khỏi sữa để đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cho ngƣời sử dụng[4,5] 1.1.3 Vai trò sữa Sữa đƣợc tạo làm nguồn dinh dƣỡng ban đầu cho non sinh trƣớc chúng tiêu hóa loại thực phẩm khác Sữa đƣợc tiết ban đầu gọi sữa non Sữa non có chứa chất dinh dƣỡng kháng thể từ mẹ để cung cấp cho non, giúp chúng sinh trƣởng giảm nguy bị nhiễm số bệnh Sữa tƣơi thực phẩm giàu dinh dƣỡng, giàu vitamin khoáng chất từ thiên nhiên, tốt cho thể Sữa tƣơi đƣợc sử dụng thƣờng xuyên nhƣ thức uống hàng ngày, mà dùng dƣới nhiều hình thức khác từ pha chế, trộn với trái cây, làm bánh thêm vào ăn Các bác sĩ chuyên gia dinh dƣỡng khuyến khích ngƣời tiêu dùng uống sữa tƣơi ngày để tăng cƣờng sinh lực Sữa có tác dụng diệu kỳ với sắc đẹp phụ nữ, giúp trẻ em phát triển toàn diện giúp chống lão hóa ngƣời già Ngoài ra, sữa có tác dụng việc điều trị số bệnh Thƣờng xuyên uống sữa giúp tăng cƣờng miễn dịch cho thể Sữa có công dụng nhuận tràng, bôi trơn, tốt cho ngƣời bị táo bón Sữa có tác dụng giảm cholesterol máu Chất kali sữa trì ổn định huyết áp, từ SVTH: NGUYỄN THỊ YẾN