Tổng quan về sữa bột

Hàm lượng đường sữa lớn hơn đường huyết tương 90-95 lần, mỡ lớn hơn 40 lần, ngược lại một số chất lại ít hơn huyết tương như vitamin, các globulin, enzym, hormon, muối khoáng được lọc từ

1 Giới Thiệu

1.1 Tổng quan về nguyên liệu sữa tươi

Sự hình thành sữa là một quá trình sinh học phức tạp xảy ra ở các tế bào tuyến sữa Các tế bào này làm nhiệm vụ chọn lọc những chất dinh dưỡng “đơn giản” từ huyết tương đưa vào tuyến vú và tổng hợp nên những thành phần đặc trưng của sữa

Phân tích thành phần hoá học của huyết tương ngừơi ta thấy sữa có nhiều chất mà huyết tương không có như casein, lactose, mỡ sữa Hàm lượng đường sữa lớn hơn đường huyết tương 90-95 lần, mỡ lớn hơn 40 lần, ngược lại một số chất lại ít hơn huyết tương như vitamin, các globulin, enzym, hormon, muối khoáng được lọc từ máu vào Các thành phần casein, lactose, mỡ sữa phải trải qua quá trình tổng hợp ở tế bào tuyến

Bảng: Thành phần của huyết tương và sữa bò (đơn vị?)

-Lactose sữa được hình thành từ 2 monosaccharide là glucose và galactose Lactoalbumin, lactoglobumin là những protein được tạo thành từ lactose và albumin, globumin Riêng γ-globulin thì từ máu chuyển thẳng vào sữa

Mỡ sữa được tổng hợp từ các axit béo mạch ngắn (4-12 cacbon) chiếm 30%, chúng được hình thành trong dạ cỏ, được chuyển trực tiếp đến tuyến vú để hình thành mỡ sũa Các axit béo kết hợp với glycerin để tạo ra mỡ trung tính (glucose máu đến tế bào tuyến một phần được chuyển thành glycerin) Một phần mỡ sữa được sử dụng ngay từ các mỡ trung tính có trong huyết tương Nói chung hàm lượng các thành phần cơ bản của sữa có thể dao động trong một phạm vi khá rộng, phụ thuộc vào sự khác biệt về giống, về điều kiện tự nhiên, điều kiện chăn nuôi Sữa của các động vật khác nhau là rất khác nhau

Ví dụ: Sữa cừu có hàm lượng protein và chất béo cao nhất tiếp đến là sữa trâu Còn trong sữa mẹ (người) hàm lượng lactose cao hơn hẳn so với các loài động vật khác Do đặc điểm về mùi cũng như thành phần hóa học mà người ta

có thể sản xuất những sản phẩm sữa đặc trưng chỉ từ một loại sữa nào đó,ví dụ như kumis từ sữa dê…

Nhưng phổ biến nhất ở nhiều quốc gia trong đó có Việt Nam vẫn là sữa bò Mặc dù việc chăn nuôi trâu sữa, dê sữa đã có ở nước ta khá lâu đời nhưng vì nhiều lý do nên sản lượng 2 loại sữa này còn rất thấp.Vì vậy cho đến nay nguyên liệu chủ yếu cho ngành sữa Việt nam vẫn là sữa bò

1.2 Giá trị dinh dưỡng của sữa

Sữa là một trong những sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao nhất Trong sữa có đầy đủ tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết và dễ được cơ thể hấp thụ ngoài các thành phần chính là protein, lactose, lipid, muối khoáng còn có tất cả các vitamin chủ yếu, các enzyme, các nguyên tố vi lượng không thể thay thế Do vậy sữa có thể hiểu là “một dịch sinh học phức tạp của chất khác hẳn với hỗn hợp vật chất mang tính cơ học đơn thuần” Thành phần của sữa luôn luôn thay đổi tuỳ thuộc vào giai đoạn tiết sữa, giống gia súc và chế độ dinh dưỡng chăm sóc chúng

Bảng: Thành phần dinh dưỡng của sữa(%)

• Protein sữa :

Protein sữa giống như các loại protein từ nguồn gốc động vật có giá trị sinh học rất cao Nó chứa hầu hết các loại acid amin không thay thế cần thiết cho sự phát triển của cơ thể con người Tỷ lệ tiêu hoá protein sữa cao so với protein thực vật

Hàm lượng protein trong sữa phụ thuộc vào các yếu tố di truyền và ngoại cảnh Như sữa bò Jec-xay có hàm lượng protein cao (3,9%) Trong bò lang trắng đen hàm lượng này thấp hơn (3,3%) Hàm lượng protein trong sữa còn phụ thuộc vào giai đoạn tiêùt sữa Sữa ngày đầu tiên (sữa đầu) chứa 15,5% đến ngày thứ ba hàm lượng này giảm xuống còn 3,6% và giảm tiếp ở tháng thứ 3 rồi tăng lên ở giai đoạn cuối

Protein sữa được tạo thành từ các axit amin, polypeptid và protein của máu Những chất này do thức ăn cung cấp, bỡi vậy khi tăng giá trị dinh dưỡng của khẩu phần ăn làm tăng giá trị protein trong sữa

Protein trong sữa có thể thu được nhờ các phương pháp lắng, kết tủa bằng cồn hay đun nóng, điện ly hoặc sắc ký Bằng các phương pháp trên người ta đã xác định được một số loại protein sau : casein (2-4,5%) ; α-lactoalbulin (0,5-1%) ;β-lactoglobolin (0,1%)

Sữa đã tách casein có màu trong, nước còn lại có chứa các loại protein hoà tan khác như α-lactoalbulin ;β-lactoglobolin và globulin kháng thể

• Mỡ sữa

Mỡ sữa (Lipid) bao gồm glycerit, photphatid, glycolipid, Steroit, triglycerit được tạo thành từ glycerin và axit béo Các axit béo có mạch nối đôi đa dạng từ C4 – C24 gồm các axit béo no và không no với các liên kết nối đôi Photphatid (glyxerin + axit béo + P +gốc Bazơ) và glycolipid (glyxerin + axit béo + gốc đường) Hai thành phần này tham gia vào cấu tạo của vỏ hạt mỡ (Photphatid chiếm 60% thành phần võ hạt mỡ) Sữa đầu thường chứa photphatid nhiều gấp 3-4 lần sữa thường Steroit gồm 2 thành phần chính làsterol và sterit Sterol có cholesterol (dưới tác dụng của tia cực tím biến thành vitamin D3) và ergosterol.Chất này trở thành vitamin D2 khi có tia cực tím Sterit là este của các axit béo

Mỡ sữa khác với mỡ động vật nói chung về tính đa dạng Mỡ sữa gồm 15 axit béo trong khi đó mỡ động vật chỉ chứa 5-7 loại Những loại axit no có giá trị sinh học cao như malic, kapronic chiếm 7-8 % trong mỡ sữa Trong khi đó mỗi loại này chỉ là vết trong mỡ động vật Nhiều axit béo không no khác như linoleic, arachidoic v.v tham gia vào quá trình trao đổi chất ở tế bào và là thành viên của nhóm vitamin E Mỡ sữa chứa nhiều vitamin A, E, D, K hơn các mỡ động vật khác

• Các chất khoáng trong sữa

Trong sữa chứa gần 80 loại khoáng đảm bảo cho sự phát triển của cơ thể non và sự hoạt động sống bình thường ở giai đoạn trưởng thành Hàm lượng khoáng trung bình trong sữa là 1% Phân tích khoáng bằng tro hoá chỉ thu được 0,7% vì bị oxyhoá và bay đi chút ít Khoáng trong sữa phân thành 3 dạng phụ thuộc vào hàm lượng của chúng; khoáng đa lượng (10-100mg%); khoáng vi lượng (0,1-1mg%), khoáng dưới vi lượng (nhỏ hơn 0,1mg%) Những khoáng đa lượng quan trọng trong sữa là canxi (125-130mg); photpho (95-105mg%) Tỷ lệ 2 chất này trong sữa rất phù hợp với đặc điểm tiêu hoá hấp thu của động vật non và trẻ sơ sinh Các chất khoáng quan trọng khác có trong sữa là Kali, Natri, Magiê, Selen, Chlor v.v Người ta đã phát hiện hàm

lượng chlor cao ở sữa những bò mắc bệnh viêm vú (mastitis) Các khoáng vi lượng và dưới vi lượng( ultramicro element ) trong sữa là Sắt, Nhôm, Kẽm, Coban, Chrom, Chì, Arsen, Vàng, Bor, Iot, Fruon, Titan, Bạc, Đồng, Mangan, Liti, Thiếc và các chất khác Thừa hoặc thiếu một trong những chất này trong khẩu phần ăn đều gây bệnh cho sinh vật

• Đường sữa

Loại đường độc nhất có ở sữa là lactose Nó là disacarit của glucose và galactose Trong sữa lactose tồn tại 2 dạng α và β nhưng có thể chuyển từ dạng α sang β và ngược lại Lactose khi kết tinh có tinh thể màu trắng Trong quá trình làm sữa chua lactose sẽ lên men sinh ra axit lactic Axit này ức chế các vi sinh vật gây hư hỏng sữa

Hàm lượng lactose trong sữa từ 4,7-5,3 %, nó ít biến đổi hơn so với mỡ và protein

Ý nghĩa sinh lý của đường sữa khá cao, nó là một nhóm ghép của nhiều enzyme xúc tác các quá trình tổng hợp protein, mỡ, vitamin, enzyme Nó cần thiết cho quá trình trao đổi chất ở nội bào, cho hoạt động của tim,gan, thận, Đẩy mạnh quá trình hấp thu canxi Trong cơ thể lactose được phân hủy bỡi enzyme lactose và vi sinh vật của đường tiêu hoá thành đường glucose và galactose,loại đường này cần cho dinh dưỡng não,tăng cường hoạt động của hệ thần kinh Ngoài lactose trong sữa còn có các đường khác và axit xialic Nhưng chất này có vai trò quan trọng trong tiêu hoá của trẻ bú sữa nhờ tính kháng khuẩn của chúng

• Axit citric

Axit citric có ít trong sữa (0,1-0,2%), song nó chiếm vai trò quan trọng trong kỹ nghệ sữa Tính bền vững của sữa trong quá trình xử lý nhiệt phụ thuộc vào hàm lượng khoáng và axit trong sữa, trong đó có axit citric Khi làm sữa chua và các sản phẩm khác axit citric chuyển thành các chất thơm (diacetin) làm tăng vị cho sản phẩm Axit citric còn tham gia vào các quá trình trao đổi các chất khoáng

• Các chất hoạt tính sinh học trong sữa

*Vitamin:

Thiếu vitamin quá trình trao đổi chất bị phá hủy gây bệnh làm gầy yếu, chậm lớn không phát triển, giảm khả năng sinh sản và năng suất do vậy vitamin còn có tên là “chất sống”

Trong sữa có nhiều vitamin với hàm lượng rất lớn

Hàm lượng một số vitamin trong sữa (mg/kg)

Retinol(A) 240 130 350

* Enzyme trong sữa :

Sữa có hầu hết các enzyme trong tự nhiên, từ máu, từ không khí và dụng cụ đựng sữa, ở trạng thái dung dịch các enzyme bị thủy phân ở nhiệt độ 800C,

do vậy các sản phẩm chế biến từ sữa không còn enzyme Các enzyme quan trọng trong sữa là reductase, peroxidase, lactase, catalase

*Hormon trong sữa

Prolactin được tiết ra từ thùy trước tuyến yên theo máu vào sữa Chức năng của nó là kích thích quá trình tiết sữa

Tiroxin là hormon của tuyến giáp trạng nó chứa iot và tham gia vào các quá trình điều hoà trao đổi protein, đường và mỡ

Các loại hormon khác có trong sữa là adrenalin (hormon tuyến thượng thận), insulin (hormon tuyến tuỵ), các hormon tuyến sinh dục

1.3.Thành Phần Hoá Học Của Sữa

Các thành phần chính của một lít sữa

Các

thành phần

lượng

%

Gluxit

(40-60g/l)

Dạng tự do:lactose(do galactose và glucose) ở trạng thái phân tử

Dạng kết hợp: galactose, galactosamin, axit

sialic ở trạng thái keo, được liên kết với protein

<1g/l

Chất béo

(25-45g/l)

Ở dạng cầu béo:là những giọt chất béo có đường kính từ 1-10µm,được bao bằng một màng lipoprotein,ở dạng nhũ tương

Ở các dạng hợp chất hoà tan trong chất béo:

các sắc tố(β caroten), sterol(cholesterol), các vitamin

Hợp chất Ở dạng mixen 28g: ở dạng huyền phù, là phức

(25-40g/l)

của phosphat canxi liên kết với một liên hợp của các casein

Ở dạng hoà tan 4,7: là những cao phân tử của albuminvà imunoglobumin

Nitơ phi protein 0,3g: ure, axit uric, creatin …

Chất

khoáng

(25-40g/l)

Ở trạng thái keo và hoà tan -ở dạng phân tử và ion: axit citric, K, Ca, P, Na,

Cl, Mg -ở dạng các nguyên tố trung lượng (oligo-elemen): Zn, Al, Fe, Cu, I …

Chất khô

Tổng(MST) Sữa đã được làm bôùc hơi nước 130 12,6 Các chất

khác Các chất xúc tác sinh học: các vitamin ( A, D, E, K, B1, B2, PP, B6, B12, C …) và các enzyme

Các khí hoà tan:CO2,O2, N2, 4-5% thể tích

Vết

1.3.1 Nước

1.3.1.1 Nước tự do

Nước tự do chiếm 96-97% tổng lượng nước Nó có thể tách được trong quá trìng cô đặc, sấy vì không có liên kết hoá học với chất khô Ví dụ:Trong các sản phẩm như bơ, phomat tươi(cheese curd), nước tự do ở dạng các hạt có kích thước khác nhau, phân bố một cách tương đối đồng đều trong sản phẩm

Nước tự do có thể bị bốc hơi trong quá trình bảo quản phomat hoặc cũng có thể bị ngưng tụ ngay trên bề mặt.Khi bảo quản sữa bột,nước tự do xâm nhập vào làm cho sữa bột bị vón cục

1.3.1.2 Nước liên kết

Nước liên kết chiếm một tỷ lệ nhỏ,khoảng 3-4% Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần name trong hệ keo :protein, các phosphatit, polysacarit.Nước liên kết thường được gắn Với các nhóm

như:-NH2, -COOH, =NH, -CO-NH-,…

Hàm lượng nước liên kết trong các sản phẩm sữa rất khác nhau,ví dụ:Trong sữa gầy có 2,13-2,59% nước liên kết, Sữa đầu(colustrum)có 4,15% nước liên kết,nước tách ra trong quá trình sản xuất bơ (butter milk-nước sữa hoặc huyết thanh) chỉ có 1,75% milk-nước liên kết

Nước liên kết đóng băng ở nhiệt độ nhỏ hơn 0oc, không hoà tan muối,đường

Dạng đặc biệt của nước liên kết là nước kết tinh với lactose dưới dạng C12H22O11.H2O

1.3.2 Chất Khô

Trừ nước ra,chất khô của sữa bao gồm các thành phần của sữa

Có thể xác định chất khô của sữa bằng phương pháp sấy đến trọng luợng không đổi hoặc bằng công thức tính toán

Có nhiều cách tính hàm lượng chất khô của sữa một cách khá chính xác bằng các công thức kinh nghiệm

Công thức của Richmond(Anh):

S=1,12F+0,25a+0,66 Hoặc công thức được sử dụng rộng rãi tại Mỹ:

04 , 0 1000

273 33

,

+ +

=

a

a F

S

Trong đó: S-hàm lượng chất khô của sữa,%

F-hàm lượng chất béo của sữa,%

a-tỷ trọng của sữa theo độ lactometer (vídụ:tỷ trọng của sữa đo được theo tỷ trọng kế lactometerlà 1,026g/ml thí a=26)

1.3.2.1 Lipid

Lipid của sữa bao gồm chất béo, các phosphatit, glicoLipid, steroit 1.3.2.1.1 Chất béo sữa

Chất béo sữa (milk fat) được là thành phần quan trọng Về mặt dinh dưỡng chất béo có độ sinh năng lượng cao, có chúa các vitamin hoà tan trong chất béo ( A, D, E ).Đối với các sản phẩm sữa lên men, chất béo ảnh hưởng đến mùi vị, trạng thái của sản phẩm Có tới 98-99%chất béo của sữa làcác triglixerit,1-2% còn lại là các phosphoLipid, cholesterol, caroten, vitamin A, D, E, va øK

Trong sữa có 18 axit béo Mỗi glixerol có thể kết hợp với 3 phân tử axit béo mà ba axit béo này có thể cùng loại hoặc khác loại

Vì vậy số glixerit (triglixerit)khác nhau là vô cùng lớn

Chất béo của sữa bao gồm các triglixerit, diglixerit, axit béo, sterol, carotenoit, vitamin A,D,E,K và một số chất khác

Khi để yên sữa, một lớp váng sữa (cream)sẽ được tạo thành trên bề mặt.dưới kính hiển vi người ta nhận thấy trong váng sữa có rất nhiều thể hình cầu với kích thước rất khác nhau, nổi tự do trong sữa.Mỗi thể cầu mỡ được bao bọc bằng một màng mỏng

Các thể hình cầu đó là các cầu mỡ và màng bao của chúng được tạo thành chủ yếu từ proteinvà các phosphatit Màng bao của các

cầu mỡ rất bền, có tác dụng bảo vệ,giữ cho chúng không bị phá huỷ bỡi các enzyme có trong sữa

Các cầu mỡ có đường kính từ 10 đến 20 µm ( đường kính trung bình từ 3-4µm).Trong 1ml sữa có khoảng 3000-4000triệu cầu mỡ.Các cầu mỡ là thành phần nhẹ nhất trong sữa (tỷ trọng 0,925g/cm3)và chúng có xu hướng nổi lên trên bề mặt sữa

Các axit béo chiếm 98-99% tổng chất béo của sữa Chất béo của sữa khác với mỡ của các động vật khác là chứa nhiều axit béo no, có khối lượng phân tử thấp

Các axit béo chủ yếu của sữa Các axit béo Số nguyên tử

cacbon

Điểm nhiệt độ nóng chảy

Tỷ lệ so với tổngsố,%

Các axit béo no Butyric

Caproic Caprilic capric

4 6 8 10

-8 -2 16 31

3,0-4,5 1,3-2,2 0,8-2,5 1,8-3,8 Lauric

Miristic Palmitic Stearic

12 14 16 18

44 54 63 70

2,0-5,0 7,0-11,0 25,0-29,0 7,0-13,0 Các axit béo

không no Oleic Linoleic linolenic

18:1 18:2 18:3

+14 -11 -5

30,0-40,0

-3,0-3,0 Qua bảng trên ta thấy: Bốn axit béo có tỷ trọng cao nhất là miristic, palmitic, stearic và oleic Nhiệt độ nóng chảy của axit béo tăng khi khối lượng phân tử tăng Còn số lượng nối đôi lại làm giảm nhiệt độ nóng chảy

• Điểm nóng chảy của chất sữa béo

Ơû nhiệt độ thường các axit béo như butyric, caproic, caprylic tồn tại

ở thể lỏng còn các axit lauric,miristic, palmitic lại ở thể rắn

Tỷ lệ giữa các axit béo có nhiệt độ nóng chảy cao và các axit béo không no có nhiệt độ nóng chảy thấp ảnh hưởng lớn đến độ cứng của chất béo:chất béo chứa nhiều axit béo co nhiệt độ nóng chảy cao sẽ

cứng, trong khi chất béo chứa nhiều axit béo có nhiệt độ nóng chảy thấp sẽ mềm

Tỷ trọng chất béo sữa là 0,93g/cm3, nhiệt độ nóng chảy hoặc đông đặc của chất béo sữa không rõ ràng Chất béo sữa được tạo thành từ các triglixerit hỗn tạp khác nhau nên chất béo sữa có khoảng nhiệt độ nóng chảy 28-35oC và đông đặc ở 19-26oC

1.3.2.1.2 Phosphatit và glycolipid

Các phosphatit và glycoLipid đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành màng các cầu mỡ Trong thành phần của chúng có cả axit béo hoàn tan trong chất béo và trong nước

Hàm lượng các phosphatit và glicoLipid khoảng 0,031-0,05% Màng của các cầu mỡ chứa xắp xỉ 60% các phosphatit và lượng phosphatit trong sữa đầu gấp 2-3 lần trong sữa bình thường

1.3.2.2 Hệ thống protein của sữa

Trong dung dịch có chứa 2 kiểu protein khác nhau:

-Protein hoà tan: gồm albumin, imunoglobulin, lisozim, lacto ferin, lactoperoxydaza…

-Protein ở trạng thái keo không bền :gồm một phức hệ mixen hữu

cơ của các caseinat và canxi photphat

Tỷ lệ của casein và protein hoà tan(%)

Protein Casein (78-85%) Protein hoà tan(15-22%) Casein αs

(45-55%) Casein α

sl: Gồm 199 axitamin

M=26614Da 12-15g/l sữa đã tách bơ

β-lactoglobulin (7-12%) 162 axit amin5Cys: 2(-S-S)

và 1(-SH)

18277 Da 3-4g/l sữa đã tách bơ

Casein αs2: Gồm 207 axitamin 2Cys:2(-SH);10-13P

25203 Da 3-4 g/lsữa đã tách bơ Casein β

(25-35%) Gồm 209 axitaminM=23983Da

9-11g/lsữa đã táchbơ

α-Lacalbumin (2-5%) 123 axit amin8Cys: 4(-S-S)

và 1(-SH)

14175 Da

0,6-1,7g/l sữa đã tách bơ Casein k

(8-15%)

Gồm 169 axitamin 2Cys:2(-SH) M=25203 Da

Proteo-pepton (2-6%)

Casein γ

(3-7%)

Imunoglobulin (1,9-3,3%)

IgG1 153-163000Da 0,3-0,6g/l sữa đã tách bơ IgG2 146-154000Da 0,05-0,1g/l sữa đã tách bơ IgA 385-417000Da IgM

960-1000000Da 0,05-0,1g/l sữa đã tách bơ Serum albumin 582 axit amin

35Cys: 17(-S-S) và 1(-SH)

66267 Da

1.3.2.3 Lactose

Lactose chiếm vị trí hàng đầu trong gluxit của sữa Lactose tồn tại ở

2 dạng tự do và liên kết với các protein và các gluxit khác Tỷ lệ lactose tự do/lactose liên kết là 8/1

Do khả năng hoà tan của lactose thấp, 1 phần lactose cần 6 phần nước mà trong sữa đặc tỷ lệ nước/lactose=2 do đó 1 phần lactose sẽ kết tinh

1.3.2.4 Các muối

Do trong sữa có mặt các cation K+, Na+, Mg2+ và các anion của các axit phosphoric, limonic, clohydrit nên trong sữa có nhiều muối khác nhau