Tiểu luận cấu trúc sữa chua cấu trúc thực phẩm

MỤC LỤC MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………… Trang I.GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ SỮA CHUA………………………………………….Trang I.1 Phân loại yaourt…………………………………………………………….…….Trang Phân loại dựa theo thời điểm tiến hành trình lên men:……………………….Trang 2.Phân loại theo dạng yaourt:…………………………………………………… … Trang Phân loại dựa vào hàm lượng béo sản phẩm:……………………………….Trang I.2 Nguyên liệu sản xuất yaourt:……………………………………………Trang II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA:…………………………Trang II.1.Chuẩn hóa::………………………………………………………………………Trang II.2 Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô:……………………………………………… Trang II.3 Bài khí……………………………………………………………………… …Trang II.4 Đồng hóa……………………………………………………………………… Trang II.5.Xử lý nhiệt:…………………………………………………… ……………… Trang II.6 Cấy giống vi khuẩn lactic…………………………………………………… Trang II.7 Lên men bảo quản sản phẩm……………………………………………… Trang III.CÁC BIẾN ĐỔI TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN SỮA CHUA VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CẤU TRÚC SẢN PHẨM YAOURT……………………… Trang 10 III.1 Các biến đổi hoá sinh sinh học diễn trình lên men lactic……Trang 10 1.Các biến đổi hoá sinh sinh học…………………………………………… ….Trang 10 Sự thay đổi thành phần sữa lên men sữa chua…………………… ….Trang 12 2.1 Biến đổi đường sữa (lactose): ……………………………………………… Trang 12 2.2 Biến đổi protein sữa : ………………………………………………………… Trang 12 2.2 Biến đổi chất béo sữa : …………………………………………………………Trang 13 ======================================================================================= Page III.2 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm yaourt…………………………………… … Trang 13 III.3 Các yếu tố tác động đến cấu trúc sản phẩm Yaourt………………………… Trang 13 1.Chất lượng sữa nguyên liệu…………………………………………… …….Trang 13 Quá trình chuẩn bị trước lên men…………………………………………….Trang 14 Quá trình lên men…………………………………………………… ………… Trang 14 Phụ gia sử dụng sản xuất yaourt……………………………………………Trang 15 III.4 Các biến đổi không mong muốn………………………………………………Trang 16 Một số hình ảnh sản phẩm sữa chua…………………………………………… Trang 17 Tài liệu tham khảo……………………….………………………………………… Trang 18 MỞ ĐẦU ======================================================================================= Page Sữa thực phẩm tự nhiên có giá trị dinh dưỡng hoàn hảo Sữa chứa hầu hết chất dinh dưỡng cần thiết cho người như: protein, lipid, vitamin, muối khoáng Từ sữa, làm nhiều sản phẩm bổ dưỡng, ưa chuộng như: bơ, phomai, sữa chua… Yaourt, sản phẩm lên men từ sữa, loại thực phẩm có tác dụng tốt đố i với thể dùng phổ biến Do trình lên men yaourt, tạo acid lactic có khả ngăn chặn bệnh ung thư hạn chế vi sinh vật hoạt động phân giải lipid, protein, giúp bảo quản sữa Sản phẩm có độ tiêu hoá cao chất chuyển sang dạng thể dễ hấp thụ, đặt biệt người già trẻ em Trên thị trường nay, sản phẩm sữa chua đa dạng chủng loại, cấu trúc mùi vị Cấu trúc sản phẩm Yaourt yếu tố quan trọng trình chế biến sữa chua ảnh hưởng lớn đến tính chất cảm quản sản phẩm I GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ SỮA CHUA Sữa chua hay Yaourt sản phẩm biết lâu đời có nguồn gốc từ miền Trung - Tây Âu Nó khám phá người dân tộc với nguyên liệu ban đầu từ sữa dê cừu Việc sử dụng sữa bò đến sau Nguyên nhân xuất sản phẩm sữa lên men nhiểm bẩn trình vắt sử dụng sữa dẫn đến phát triển nguồn vi sinh vật khác Người ta ngăn ngừa sữa ======================================================================================= Page khởi bị chua sữa nấu sôi, nên quen dần với vị chua sản phẩm chua sâu vào nghiên cứu để hiểu rõ giá trị sử dụng Người ta nhận thấy acid tạo thành trình lên men sữa có khả ngăn chặn bệnh ung thư hạn chế vi sinh vật hoạt động phân giải lipid, protein giúp bảo quản sữa Do đó, yaourt biết tiêu thụ nhiều quốc gia Sự hình thành acid trình lên men làm cho casein sữa bị keo tụ làm cho sữa có độ đặc giống gel Để yên thời gian gel bị co lại nước sữa bị tách Hiện tượng ứng dụng sản xuất phomai, nhiên tượng co gel tách nước sữa lợi sản phẩm sữa lên men chúng cần cấu trúc đồng Các sản phẩm sữa lên men có nhiều tên gọi khác chia thành vài nhóm chính, khác nhóm phụ thuộc vào: loại sữa sử dụng, loại vi sinh vật phương pháp chế biến sữa trước sau lên men Loại sữa: loại sữa khác cho sản phẩm khác chúng lên men điều kiện Ví dụ yaourt làm từ sữa cừu có mùi cấu trúc khác yaourt làm từ sữa bò Tuy nhiên, sản xuất sản phẩm lên men từ nhiều loại sữa khác mà tính chất sản phẩm không thay đổi đáng kể Loại vi sinh vật: giống men tìm thấy sản phẩm sữa lên men cổ truyền phụ thuộc lớn vào nhiệt độ xung quanh Quá trình lên men đồng thể vi khuẩn lactic tạo acid lactic chủ yếu, trình lên men dị thể sản phẩm acid lactic hổn hợp chất khác acid hữu cơ, aldehyde, CO2 Một số vi khuẩn lactic điều kiện thích hợp lên men acid citric thành số sản phẩm khác diacetyl, diacetyl chất mùi quan trọng số sản phẩm lên men, vi khuẩn gọi vi khuẩn tạo mùi Trong sản phẩm lên men cổ truyền tìm thấy nhiều hổn hợp giống men khác tùy theo thời tiết, theo mùa làm thay đổi tính chất sản phẩm Do để điều khiển trình lên men nên cấy vào sữa giống men sử dụng đặc trưng cho sản phẩm I.1 Phân loại yaourt Phân loại dựa theo thời điểm tiến hành trình lên men: • Yaourt dạng “set type” hay gọi sữa chua truyền thống: quy trình sản xuất, sữa nguyên liệu sau xử lý, cấy giống rót vào bao bì, trình lên men xảy bao bì nên làm xuất khối đông (coagulum) tạo cấu trúc gel mịn đặc trưng cho sản phẩm • Yaourt dạng “stirred type” hay gọi sữa chua dạng khuấy: Khối đông xuất sản phẩm sau trình lên men bị phá hủy phần khuấy trộn học Trong quy trình sản xuất, sữa nguyên liệu xử lý cấy giống lên men thiết bị ======================================================================================= Page chuyên dùng, trình làm lạnh rót sản phẩm vào bao bì Yaourt dạng khuấy cấu trúc gel mịn đồng yaourt truyền thống • Yaourt uống “drink type”hay yaourt dạng lỏng: khối đông xuất sản phẩm sau trình lên men bị phá hủy hoàn toàn Sản phẩm có dạng lỏng, sử dụng, người tiêu dùng không cần dùng muỗng Điểm khác biệt sau trình lên men, người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn phương pháp đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel khối đông làm giảm độ nhớt cho sản phẩm 2.Phân loại theo dạng yaourt: • Yaourt lạnh đông ( frozen type ): sản phẩm có dạng tương tự kem ( ice- cream) Quá trình lên men sữa thực thiết bị chuyên dùng, tiếp theo, hỗn hợp sau lên men đem xử lý lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm (hardening) sau bao gói, đem tiêu thụ • Yaourt cô đặc (concentrated yaourt): quy trình sản xuất bao gồm giai đoạn quan trọng lên men sữa, cô đặc, làm lạnh bao gói sản phẩm Trong trình cô đặc, người ta tách bớt huyết sữa khỏi sản phẩm Yaourt cô đặc có tên gọi strained yaourt hay labneh Phân loại dựa vào hàm lượng béo sản phẩm: Theo tổ chức y tế giới WHO tổ chức nông lương FAO, sản phẩm yaourt chia thành ba nhóm sau: • Yaourt béo (fat yaourt): hàm lượng chất béo sản phẩm không thấp 3% • Yaourt “bán gầy” (partially skimmed yaourt): hàm lượng chất béo nằm khoảng 0,5 ÷ 0,3 % • Yaourt gầy (skimmed yaourt): hàm lượng chất béo không lớn 0,5 % I.2 Nguyên liệu sản xuất yaourt • Yaourt sản xuất từ sữa tươi, sữa bột, sữa cô đặc, sữa hoàn nguyên (reconstituted milk) sữa tái chế (recombined milk) • Sữa tươi sử dụng sản xuất yaourt phải có chất lượng tốt phải thỏa mãn yêu cầu sau: – Tổng số tế bào vi sinh vật sữa thấp tốt ======================================================================================= Page – Không chứa thể thực khuẩn (bacteriophage) – Không chứa kháng sinh – Không chứa enzime – Không chứa dư lượng hóa chất có nguồn gốc từ trình tẩy rửa vệ sinh dụng cụ thiết bị chứa sữa, không chứa chất ngăn cản trình lên men Hai tiêu hóa lý quan trọng sữa nguyên liệu hàm lượng chất béo hàm lượng chất khô không béo Lượng chất béo sữa hiệu chỉnh nhờ trình chuẩn hóa để phù hợp theo yêu cầu sản phẩm Còn lượng chất khô không béo, theo quy định WHO- FAO, không thấp 8,2% Khi ta tăng hàm lượng chất khô sữa nguyên liệu, đặc biệt tăng hàm lượng casein protein huyết sữa làm cho cấu trúc khối đông trở nên bền ổn định hơn, tránh tượng tách huyết sản phẩm yaourt truyền thống Để tăng vị cho yaourt, người ta bổ sung đường glucose, saccharose…vào sữa trình chế biến đường trực tiếp hay dạng purée trái Đối với sản phẩm dành cho người ăn kiêng, nhà sản xuất sử dụng chất tạo (sweetener), thông dụng aspartame Có dạng purée: purée tự nhiên (không bổ sung đường) purée có bổ sung đường Hàm lượng đường purée thường chiếm 50÷ 55% Một số sản phẩm yaourt bổ sung thêm hương liệu chất màu trình sản xuất Ngoài ra, số sản phẩm, người ta sử dụng chất ổn định gelatin, pectin, agar- agar… để sản phẩm có cấu trúc, độ nhớt…theo yêu cầu Chúng sản phẩm ưa nước liên kết với nước Loại chất ổn định hàm lượng sử dụng tối ưu cho sản phẩm xác định phương pháp thực nghiệm II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA II.1.Chuẩn hóa: • Mục đích trình hiệu chỉnh hàm lượng chất béo cho sản phẩm Hàm lượng chất béo yaourt thành phẩm thường dao động khoảng 0,5 ÷3,5 % II.2 Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô: ======================================================================================= Page • Tổng hàm lượng chất khô tối ưu cho trình lên men sản xuất yaourt từ 14 ÷ 16% Thông thường sữa tươi có hàm lượng chất khô khoảng 11,5 ÷ 12,7% Để tăng hàm lượng chất khô sữa tươi ta làm theo số cách sau: – Cô đặc sữa điều kiện chân không để làm bay lượng nước định Thể tích sữa sau cô đặc thường giảm từ 10 ÷20 %, đó, tổng hàm lượng chất khô sữa tăng từ 1,5 ÷ 3% – Bổ sung thêm bột sữa gầy vào sữa tươi: hàm lượng bột sữa gầy sử dụng thường không cao 3% so với khối lượng sữa – Bổ sung thêm sữa cô đặc vào sữa tươi – Xử lý sữa gầy phương pháp siêu học (ultra- filtration) thiết bị membrane II.3 Bài khí: • Hàm lượng chất khí hòa tan sữa nguyên liệu thấp tốt Khi đó, hiệu trình đồng hóa trùng tăng lên, hợp chất bay có mùi khó chịu sữa tách bỏ chất lượng sản phẩm yaourt tốt • Nếu bổ sung bột sữa gầy vào sữa tươi để hiệu chình hàm lượng chất khô khuấy trộn hỗn hợp làm gia tăng lượng khí hòa tan sữa, bắt buộc quy trình sản xuất phải có trình khí II.4 Đồng hóa • Mục đích trình tránh tượng tách pha chất béo xảy trình lên men sữa làm tăng độ đồng cho sản phẩm yaourt • C Thông thường đồng hóa thực áp lực 200÷250 bar, nhiệt độ sữa từ 65÷70ْ • Trong quy trình công nghệ sản xuất yaourt có hàm lượng chất béo thấp, nhà sản xuất không nên bỏ qua giai đoạn đồng hóa sữa nguyên liệu trình ảnh hưởng tốt đến cấu trúc micelle sữa cải thiện cấu trúc gel yaourt thành phẩm II.5.Xử lý nhiệt: • Mục đích trình tiêu diệt ức chế đến mức tối đa hệ vi sinh vật enzyme có sữa ======================================================================================= Page • Làm biến tính sơ protein sữa, đặc biệt whey protein, nhờ đó, trình lên men lactic, khối đông hình thành với cấu trúc ổn định, hạn chế thoát huyết khỏi cấu trúc gel bảo quản protein Đó β- lactoglobulin- thành phần whey protein- tương tác với κ- casein cấu trúc micelle làm cải thiện cấu trúc khối đông yaourt • Quá trình xử lý nhiệt thường thực thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng ống lồng Chế độ xử lý 90 ÷ 95ْ C 3÷5 phút II.6 Cấy giống vi khuẩn lactic • Nhóm vi khuẩn sử dụng nhóm vi khuẩn lên men đồng hình Hai loại phổ biến streptococcus thermophilus Lactobacillus bulgaricus Để sản phẩm có độ chua nhẹ thơm, người ta sử dụng tế bào vi khuẩn Streptococcus giai đoạn trẻ môi trường lên men có độ acid thấp Ngược lại, muốn có sữa chua có độ acid cao cần sử dụng tế bào Streptococcus già Lactobacillus, vốn loài phát triển tốt môi trường có độ pH thấp • Thông thường tỉ lệ cầu khuẩn trực khuẩn canh trường giống 1:1 2:1 Tuy nhiên, tỉ lệ thay đổi phụ thuộc vào hoạt tính chủng sử dụng yêu cầu tiêu chất lượng sản phẩm • Để rút ngắn thời gian lên men tiết kiệm lượng chế phẩm vi khuẩn cần dùng, nhà sản xuất thường hoạt hóa vi khuẩn giống môi trường pha chế từ bột sữa gầy Hàm lượng chất khô môi trường hoạt hóa thường giao động từ 9÷12% Trước hoạt hóa giống, môi trường cần phải trùng 90÷95ْ C thời gian 30÷45 phút Quá trình hoạt hóa thực thiết bị vô trùng có dạng hình trụ, đáy côn chế tạo vật liệu thép không rỉ Nhiệt độ hoạt hóa trì 43 ْ C Quá trình xem kết thúc độ chua canh trường đạt 85÷90ْ D • Giống vi khuẩn lactic sau hoạt hóa, cấy vào bồn chứa sữa nguyên liệu (đối với sản xuất yaourt truyền thống) bồn lên men (đối với sản xuất yaourt dạng khuấy uống), với tỉ lệ tối thiểu -0.5% tối đa -0.7% (v/v) • Sau trình nhân giống hoạt hóa giống, chưa sử dụng ta làm lạnh giống để hạn chế gia tăng nhanh độ chua canh trường, ức chế hoạt tính lên men vi khuẩn lactic Trường hợp giống sử dụng tiếp theo, ta cần làm lạnh canh trường nhiệt độ 10÷20ْ C Nếu thời gian bảo quản giống dài giờ, nhiệt độ canh trường nên trì ْ C ======================================================================================= Page • Khi tiến hành cấy giống nên cho cánh khuấy thiết bị hoạt động khoảng thời gian định để phân bố tế bào vi khuẩn lactic môi trường sữa Nhờ đó, trình lên men diễn nhanh chóng đồng II.7 Lên men bảo quản sản phẩm • Sản phẩm yaourt truyền thống: Sau cấy giống vi khuẩn, môi trường sữa đảo trộn gia nhiệt lên đến 43÷45ْ C đưa qua thiết bị rót vào bao bì, đóng nắp Các thiết bị làm việc điều kiện vô trùng Tiếp theo, bao bì chứa hỗn hợp sữa giống vi khuẩn lactic đưa vào phòng lên men Nhiệt độ lên men tối ưu thường 42÷43ْ C Thời gian lên men phụ thuộc vào chủng vi khuẩn sử dụng, trạng thái sinh lý giống yêu cầu độ chua yaourt thành phẩm Trên môi trường sữa, thời gian hệ Streptococcus thermophilus Lactobacillus bulgaricus khoảng 20÷30 phút Thông thường, trình lên men kết thúc sau 2.5÷3.0 Độ chua yaourt đạt 70÷80ْ D – Tiếp theo, làm lạnh môi trường lên men để ổn định cấu trúc gel sản phẩm, đồng thời làm chậm tốc độ sinh tổng hợp acid lactic vi khuẩn Các bao bì chứa yaourt đưa vào phòng làm lạnh để đưa yaourt nhiệt độ 18÷20ْ C vòng 30÷40 phút Sau hạ nhiệt độ yaourt xuống 4ْ C bảo quản sản phẩm kho lạnh nhiệt độ 2÷4ْ C Quá trình giữ vai trò quan trọng việc ổn định cấu trúc gel yaourt, tránh tượng tách huyết sữa sản phẩm – Đối với nhà máy suất lớn, người ta sử dụng dây chuyền thiết bị hoạt động liên tục Sữa tươi cấy giống vi khuẩn đươc bơm vào máy rót Tiếp theo, bao bì chứa hỗn hợp sữa- giống vi khuẩn qua máy đóng nắp lên hệ thống băng tải vào phòng lên men Thời gian lưu phòng lên men 2.5÷3.0 giờ, sau băng tải tiếp tục đưa chúng vào phòng làm lạnh để hạ nhiệt độ đạt giá trị yêu cầu đến kho bảo quản – Đối với sản phẩm có bổ sung hương liệu, hệ thống đường ống vận chuyển sữa từ bồn giống đến máy rót vào bao bì đóng nắp, người ta bổ sung phụ gia vào, lượng phụ gia bổ sung xác định phương pháp thực nghiệm • Sản phẩm yaourt dạng khuấy: điểm khác biệt yaourt dạng khuấy yaourt truyền thống trình lên men thực thiết bị hình trụ dung tích lớn có cánh khuấy Sản phẩm yaourt dạng khuấy bổ sung thêm purée trái số phụ gia khác – Khi trình lên men kết thúc (pH canh trường giảm xuống 4.2÷4.6, tùy thuộc vào loại sản phẩm)., người ta bơm yaourt vào thiết bị làm lạnh để hạ nhiệt độ từ 43 ْ C ======================================================================================= Page xuống 15÷22ْ C Tổng thời gian hạ nhiệt độ cho toàn khối sản phẩm bồn lên men 20÷30 phút Sau yaourt rót vào bồn chứa tạm, chuẩn bị cho giai đoạn rót sản phẩm – Việc bổ sung purée phụ gia khác hương liệu, chất màu, chất ổn định…sẽ bơm trực tiếp vào đường ống vận chuyển yaourt từ bồn chứa tạm đến thiết bị rót sản phẩm vào bao bì Để purée phụ gia phân bố toàn khối sản phẩm, người ta phải tính tốc độ thích hợp cho hai bơm hoạt động: bơm cho yaourt bơm cho hỗn hợp purée phụ gia Ngoài ra, người ta đặt thiết bị phối trộn dạng ống đường vận chuyển hỗn hợp yaourt, purée phụ gia trước rót vào máy để cải thiện độ đồng sản phẩm – Cần ý hỗn hợp purée chất ổn định phải trạng thái đồng trình phối trộn chúng với yaourt thực dễ dàng Hơn nữa, chúng phải qua trùng nhiệt nhằm tiêu diệt tế bào sinh dưỡng nhiễm vào thành phẩm Người ta thường sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt hình trụ, bên có vỏ áo gia nhiệt, bên có cánh khuấy chắn để trùng hỗn hợp purée phụ gia Nhiệt độ thời gian trùng xác định phương pháp thực nghiệm Nếu nhiệt độ cao thời gian trùng kéo dài tổn thất hương lớn có thay đổi cấu trúc purée trái • Sản phẩm yaourt uống: trình lên men sản xuất yaourt uống thực thiết bị lên men tương tự sản phẩm yaourt dạng khuấy Khi kết thúc lên men, người ta tiến hành khuấy trộn để phá vỡ cấu trúc gel khối đông làm lạnh yaourt 18÷20ْ C, sau bơm vào bồn chứa tạm Tiếp theo ta bổ sung thêm đường, phụ gia, hương liệu, chất màu…vào yaourt tiếp tục khuấy trộn hỗn hợp Yaourt uống bảo quản nhiệt độ thấp 2÷4ْ C nhiệt độ phòng – Đối với nhóm sản phẩm bảo quản nhiệt độ thấp, ta có hai quy trình xử lý trực tiếp sau: • Quy trình 1: hỗn hợp yaourt phụ gia đưa vào thiết bị đồng hóa, mục đích trình đồng hóa làm giảm kích thước hạt béo, phân bố chúng sản phẩm, phá vỡ cấu trúc gel khối đông, giảm độ nhớt tăng độ đồng cho sản phẩm Áp lực đồng hóa thay đổi từ 50÷200 bar Tiếp theo, sản phẩm làm lạnh vể 20ْ C đưa vào thiết bị rót đóng nắp Thời gian bảo quản sản phẩm từ 2÷3 tuần 2÷4ْ C • Quy trình 2: hỗn hợp yaourt phụ gia đưa vào thiết bị trùng dạng bảng mỏng ống lồng vào thiết bị đồng hóa vô trùng Sau làm nguội, sản phẩm đưa vào thiết bị rót đóng nắp điều kiện vô trùng ======================================================================================= Page 10 – Đối với nhóm sản phẩm bảo quản nhiệt độ phòng, người ta sử dụng phương pháp tiệt trùng UHT để tiêu diệt toàn hệ vi sinh vật có sản phẩm Quy trình xử lý sau: Hỗn hợp yaourt phụ gia bơm vào thiết bị đồng hóa vào thiết bị tiệt trùng UHT Thông thường, người ta sử dụng phương pháp gia nhiệt gián tiếp thiêt bị trao đổi nhiệt bảng mỏng ống lồng Trong điều kiện vệ sinh sản xuất tốt sữa nguyên liệu đạt tiêu vệ sinh, sản phẩm chứa vi khuẩn lactic không bị nhiễm vi sinh vật khác Ta sử dụng chế độ tiệt trùng nhiệt độ thấp 110÷115ْ C thời gian 5÷7 giây Tiếp theo, yaourt làm nguội vào thiết bị rót, đóng nắp sản phẩm III.CÁC BIẾN ĐỔI TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN SỮA CHUA VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CẤU TRÚC SẢN PHẨM YAOURT III.1 Các biến đổi hoá sinh sinh học diễn trình lên men lactic 1.Các biến đổi hoá sinh sinh học Trong công nghệ vi sinh vật, nhìn chung vi khuẩn lactic đồng hình chiếm ưu Tuy nhiên, công nghệ sản xuất số thực phẩm lên men truyền thống phômai, kefir vi khuẩn lactic dị hình sử dụng nhằm mục đích đa dạng hoá tiêu mùi, vị cấu trúc cho sản phẩm Quá trình lên men lactic diễn tế bào chất vi khuẩn Đầu tiên, đường lactose sữa vi khuẩn lactic đưa vào bên tế bào nhờ chế vận chuyển đặc trưng màng tế bào chất (cytoplasmic membrane) Tiếp theo, lactose thuỷ phân thành hai monosaccharid vào chu trình chuyển hoá khác Đối với nhóm vi khuẩn lactic đồng giống Lactococcus, loài Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus lactis chu trình đường phân đường chuyển hoá glucose thành acid lactic Acid lactic sản phẩm chủ lực trình lên men lactic đồng hình Phương trình tổng quát trình lên men lactic đồng hình : C6H12O6 + 2ADP +2Pi 2CH3-CH-COOH + 2ATP Các vi khuẩn lactic dị giống Leuconostoc số enzym chu trình đường phân nên chúng chuyển hoá glucose giai đoạn đầu theo chu trình pentosephosphate tạo sản phẩm trung gian xylulose-5-P Chất chuyển hoá tiếp thành glyceraldehyde-3-P tiếp tục theo giai đoạn cuối chu trình đường phân để tạo thành acid pyruvic acid lactic trình lên men đồng hình Theo đường trao đổi chất khác, xylulose-5-P chuyển hoá thành acetyl-P sau ======================================================================================= Page 11 thành ethanol Trong trình lên men dị hình, sản phẩm chuyển hoá thu bao gồm acid lactic, ethanol, CO2 Lên men lactic trình trao đổi lượng Các phân tử ATP hình thành trình chuyển hoá chất (lactose) vi khuẩn giữ lại tế bào để phục vụ cho hoạt động trao đổi chất sinh trưởng vi sinh vật Ngược lại, sản phẩm acid lactic, ethanol CO2 vi khuẩn "thải" vào môi trường lên men Kết hàm lượng acid lactic tích luỹ môi trường lên men ngày tăng, làm giảm pH môi trường kéo theo biến đổi hoá lý khác Trong trình lên men lactic, sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình), acid lactic, ethanol, CO2 (lên men dị hình), dịch lên men xuất trăm hợp chất hoá học khác Chúng sản phẩm trung gian sản phẩm phụ trình lên men Hàm lượng chúng dịch lên men thường thấp (vài ppm hơn) Một số hợp chất nhóm dễ bay Chúng đóng vai trò quan trọng việc góp phần hình thành nên mùi, vị đặc trưng cho sản phẩm lên men lactic Đáng ý diacetyl acetaldehyde Quá trình sinh tổng hợp diacetyl liên quan đến chuyển hoá citrate Sinh tổng hợp acetaldehyde số vi khuẩn lactic ưa nhiệt Sự thay đổi thành phần sữa lên men sữa chua 2.1 Biến đổi đường sữa (lactose): Quá trình chủ yếu xảy lên men sữa chua đường lactose chuyển hóa thành glucose galactose tác dụng enzimβ- D Galactosidase Sau sản phẩm đường đơn tiếp tục chuyển hóa theo phản ứng trung gian phức tạp thành axit piruvic Từ axit piruvic khử hydro tạo thành axit lactic Phức hệ calcium- caseinate- phosphate bị ổn định hình thành acid lactic dẫn đến tạo thành khối đông yaourt Sự tạo thành thành phần mùi yaourt trình lên men đường sữa như: acetaldehyde (2,4 ÷ 4,1 ppm), aceton (1 ÷ ppm), acetoin (2,5 ÷ ppm), diacetyl (0,4 ÷ 13 ppm) 2.2 Biến đổi protein sữa : ======================================================================================= Page 12 Trong trình lên men axit lactic tạo nhiều trình tách ion Canxi khỏi Cazein nhanh Cấu trúc casein bị thay đổi nhiều tạo thành khối casein bị vón cục lại pH đẳng nhiệt Chính casein chứa sữa dạng Canxi Cazeinat tác dụng với axit lactic tạo axit Cazeinic Canxi lactat Axit Cazeinic tự không hòa tan, gây đông tụ sữa Ngoài trình lên men chuyển hóa lactose thành axit lactic trình lên men phụ tạo axit bay hơi, rượu, khí CO2, vi khuẩn sinh hương tạo axeton, diaxetin Đặc biệt loại nấm men gây lên men rượu sữa chua phân giải đường lactose, không phân giải đường khác saccarose, glucose , nhờ đặc điểm phát triển tốt sữa (vì đường sữa chủ yếu lactose) nên gọi nấm men sữa Nếu tiếp tục cho lên men sản phẩm, cazein bị phân hủy, tạo thành pepton sản phẩm khác (quá trình pepton hóa hóa tạo thành enzym proteaza phân hủy protein thành dạng đơn giản dễ tiêu hóa pepton, tăng khả tiêu hóa cho thể người) Vi sinh vật chuyển hóa tiếp tục cazein bị chuyển hóa thành axit amin khí NH3, H2S tạo mùi vị khó chịu cho sản phẩm Khi trình lên men diễn ra, đường lactose chuyển hóa thành axit lactic, axit ngưng kết Cazein pH= - Sữa đông đặc lại, có vị chua dịu, protid phần lớn bị đông tụ, phần nhỏ lại vi sinh vật sử dụng thành chất đơn giản Các vitamin không bị tổn thất mà tăng lên tổng hợp vi khuẩn gây chua lactic vitamin B1, C 2.3 Biến đổi chất béo Giống vi khuẩn lên men yaourt phân giải lipid mức độ (đặc biệt triglyceride mạch ngắn) sản phẩm phân giải góp phần vào mùi sản phẩm cuối III.2 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm yaourt Người ta đánh giá chất lượng sữa yaourt thông qua ba nhóm tiêu • Chỉ tiêu cảm quan: cấu trúc, màu sắc, mùi, vị 1,Mùi: sản phẩm phải có mùi thơm đặc trưng yaourt, hết mùi sữa, mùi lạ 2,Vị: sản phẩm có vị chua vừa phải, không chua không 3,Cấu trúc hình thái: sản phẩm có cấu trúc chắn, không tách nước, không đông đá, mặt cắt mịn, béo không bị phân lớp, liên kết tốt ======================================================================================= Page 13 • Chỉ tiêu hóa lý: tổng hàm lượng chất khô, hàm lượng chất béo, độ chua… • Chỉ tiêu vi sinh: tổng số tế bào vi khuẩn lactic vi sinh vật nhiễm khác.Đối với nhóm sản phẩm yaourt không qua xử lý nhiệt sau trình lên men, hệ vi khuẩn lactic yaourt gây biến đổi làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm trình bảo quản III.3 Các yếu tố tác động đến cấu trúc sản phẩm Yaourt 1.Chất lượng sữa nguyên liệu Sữa nguyên liệu sử dụng sản xuất yaourt phải có chất lượng tốt phải thỏa mãn yêu cầu nêu phần trên, nhiên để sữa chua đông tụ có cấu trúc gel hai tiêu tiên là: – Không chứa kháng sinh – Không chứa dư lượng hóa chất có nguồn gốc từ trình tẩy rửa vệ sinh dụng cụ thiết bị chứa sữa, không chứa chất ngăn cản trình lên men Nếu hai tiêu không đáp ứng, sữa chua không đông tụ Ngoài ra, ta tăng hàm lượng chất khô sữa nguyên liệu, đặc biệt tăng hàm lượng casein protein huyết sữa làm cho cấu trúc khối đông trở nên bền ổn định hơn, tránh tượng tách huyết sản phẩm yaourt truyền thống Quá trình chuẩn bị trước lên men Giai đoạn đồng hóa sữa nguyên liệu trình sản xuất sữa chua làm tránh tượng tách pha chất béo xảy trình lên men sữa làm tăng độ đồng cho sản phẩm yaourt Quá trình ảnh hưởng tốt đến cấu trúc micelle sữa cải thiện cấu trúc gel yaourt thành phẩm Quá trình xử lý nhiệt làm biến tính sơ protein sữa, đặc biệt whey protein, nhờ đó, trình lên men lactic, khối đông hình thành với cấu trúc ổn định, hạn chế thoát huyết khỏi cấu trúc gel bảo quản protein Đó β lactoglobulin- thành phần whey protein- tương tác với κ- casein cấu trúc micelle làm cải thiện cấu trúc khối đông yaourt Quá trình lên men ======================================================================================= Page 14 Sự hình thành acid lactic trình lên men làm cho phức hệ calciumcaseinate- phosphate bị ổn định, casein sữa bị keo tụ làm cho sữa có độ đặc giống gel Khi trình lên men kết thúc, môi trường lên men làm để ổn định cấu trúc gel sản phẩm, đồng thời làm chậm tốc độ sinh tổng hợp acid lactic vi khuẩn Sau bảo quản sản phẩm kho lạnh nhiệt độ 2÷4ْ C Quá trình giữ vai trò quan trọng việc ổn định cấu trúc gel yaourt, tránh tượng tách huyết sữa sản phẩm Phụ gia sử dụng sản xuất yaourt Trong sản xuất sữa chua khâu kỹ nghệ quan trọng, sử dụng phụ gia chất ổn định nhằm tạo trạng thái bền vững cho sữa chua lưu hành thị trường tạo dạng gel bền vững cho sản phẩm (không tách pha) Chất ổn định (palsgaard) nhóm chất phụ gia đưa vào thực phẩm phải đạt yêu cầu sau: – Không mang tính chất dinh dưỡng – Không độc hại với sức khỏe người – Được làm từ nguyên liệu lựa chọn cẩn thận Chế phẩm hoàn toàn tuân theo quy định tính đồng độ tinh khiết theo tiêu chuẩn Hội đồng chung châu Âu, Mỹ, Cộng hòa Liên bang Đức, Tổ chức lương thực Thế giới FAO… – Trước sử dụng cần kiểm tra kỹ lưỡng phải phép sử dụng tùy theo luật nước Thành phần chất ổn định gồm: – Polysacarit (CMC- Na, carragenan, alginat…) chất có vai trò làm đặc (tạo gel) làm cho sản phẩm dạng rắn mềm, phù hợp với sở thích người tiêu dùng – Monodiglyxerit E471 có tác dụng làm bền hệ nhũ tương, chất hoạt động bề mặt có vai trò ngăn cản tập hợp cấu tử pha nên có khả đồng sản phẩm Ở Viêt Nam, công nghệ sản xuất sữa chua đặc sử dụng chất ổn định có mã hiệu 5846 có thành phần chủ yếu pectin, gelatin, tinh bột biến tính…nhằm tạo cấu trúc ổn định ======================================================================================= Page 15 cho sữa chua nhờ khả cắt oxy hóa mạch polysacarit thành mạch ngắn nên làm tăng khả keo hóa góp phần làm bền trạng thái gel sản phẩm – Agar: gel tạo thành làm lạnh Các phân tử có chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn tổi hợp chuỗi xoắn – Carrageenan: gel tạo thành làm lạnh với có mặt muối Các phân tử có chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn tổ hợp chuỗi xoắn Sự có mặt muối làm giảm lực đẩy tĩnh điện chuỗi thúc đẩy tổ hợp Được chiết xuất từ loại tảo đỏ có nguồn gốc từ Ireland , mọc dọc theo bờ biển Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Island – Alginate: gel tạo thành có thêm cation chủ yếu Ca 2+ hay pH thấp Các phân tử liên kết chéo với ion – Pectin: Khả tạo gel: pectin acid pectinic có nhóm hydroxyl (-OH) nên có khả hydrat hóa cao Các phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả đẩy lẫn nhau, làm giãn mạch làm tăng độ nhớt dung dịch, làm giảm độ tích điện độ hydrat hóa làm cho phân tử pectin xích lại gần tương tác với tạo nên mạng lưới chiều rắn chứa pha lỏng bên III.4 Các biến đổi không mong muốn Sau kết thúc trình lên men để yên không làm lạnh, thời gian gel bị co lại nước sữa bị tách Hiện tượng ứng dụng sản xuất phomai, nhiên tượng co gel tách nước sữa lợi sản phẩm sữa lên men chúng cần cấu trúc đồng Trong trình lên men axit lactic tạo nhiều trình tách ion Canxi khỏi Cazein nhanh Cấu trúc casein bị thay đổi nhiều tạo thành khối casein bị vón cục lại pH đẳng nhiệt Chính casein chứa sữa dạng Canxi Cazeinat tác dụng với axit lactic tạo axit Cazeinic Canxi lactat Axit Cazeinic tự không hòa tan, gây đông tụ sữa Ngoài trình lên men chuyển hóa lactose thành axit lactic trình lên men phụ tạo axit bay hơi, rượu, khí CO2, vi khuẩn sinh hương tạo axeton, diaxetin Nếu tiếp tục cho lên men sản phẩm, cazein bị phân hủy, tạo thành pepton sản phẩm khác Vi sinh vật chuyển hóa tiếp tục cazein bị chuyển hóa thành axit amin khí NH3, H2S tạo mùi vị khó chịu cho sản phẩm ======================================================================================= Page 16 Quá trình thủy phân protein: số chủng vi khuẩn lactic có khả sinh tổng hợp hệ enzyme protease Chúng xúc tác thủy phân protein tạo sản phẩm polypeptide, peptide…Điều ảnh hưởng đến cấu trúc gel yaourt, số peptide gây vị đắng cho sản phẩm Tốc độ trình chậm nhiệt độ thấp Một số hình ảnh sản phẩm sữa chua ======================================================================================= Page 17 Tài liệu tham khảo Lê Ngọc Tú (chủ biên) Hoá học thực phẩm NXB Khoa học Kỹ thuật, 2003 Lê Ngọc Tú (chủ biên) Biến hình sinh học sản phẩm từ hạt NXB Khoa học Kỹ thuật, 2000 Lương Đức Phẩm Vi sinh vật học an toàn vệ sinh thực phẩm NXB Nông nghiệp, 2000 Gosta Bylund M.S., Dairy Processing Hand Book, Tetra Pak Processing Systems AB Sweden, 1995 TS Lâm Xuân Thanh Giáo trình công nghệ sản phẩm sữa NXB Khoa học Kỹ thuật, 2004 ======================================================================================= Page 18 ... quản sữa Sản phẩm có độ tiêu hoá cao chất chuyển sang dạng thể dễ hấp thụ, đặt biệt người già trẻ em Trên thị trường nay, sản phẩm sữa chua đa dạng chủng loại, cấu trúc mùi vị Cấu trúc sản phẩm. .. biến sữa trước sau lên men Loại sữa: loại sữa khác cho sản phẩm khác chúng lên men điều kiện Ví dụ yaourt làm từ sữa cừu có mùi cấu trúc khác yaourt làm từ sữa bò Tuy nhiên, sản xuất sản phẩm. .. co gel tách nước sữa lợi sản phẩm sữa lên men chúng cần cấu trúc đồng Các sản phẩm sữa lên men có nhiều tên gọi khác chia thành vài nhóm chính, khác nhóm phụ thuộc vào: loại sữa sử dụng, loại