Giáo trình công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống pha chế tập 1 công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa lê văn việt mẫn

Trong phân này, một số kỹ thuật mới trong các quy trình chế biến sữa đã được giới thiệu như thanh trùng sữa bằng phương pháp uỉ lọc, cô đặc sữa trong sản xuất xaourt bồng phương phúp th

LÊ VĂN VIỆT MÃN

GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SẲN XUẤT CÁC SẲN PHẨM

TỪ SỮA VÀ THỨC UỐNG PHA CHẾ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

-_ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Lê Văn Việt Mẫn

CONG NGHE SAN XUAT CAC SAN PHAM

_ TỪ SỮA VÀ THỨC UỐNG PHA CHẾ

TẬP 1

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM TỪ SỮA |

NHÀ XUẤT BẢN DAI HQC QUOC GIA -

TP HỒ CHÍ MINH - 2010

MỤC LỤC

Phân 1: NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA 9

1.1.1 Một số tính chất vật lý | 11

1.2 Hệ vi sinh vật trong sữa bò 40 -

1.2.1 Nguồn gốc hệ vi sinh vật trong sữa 40 ˆ 1.2.2 Hệ vi sinh vật trong sữa Ò_ 43 1.3 Vắt sữa, vận chuyển và bảo quản sữa trước khi chế biến 50

1.3.2 Quá trình vận chuyển sữa từ nơi thu hoạch về nhà máy

1.3.3 Quá trình bảo quản sữa trước khi chế biến : _B4

Phân 9: CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN TRONG CÔNG NGHỆ re

2.1.3 Quá trình phân riêng bằng membrane : 87

2.1.4 Qué trinh thanh tring va tiét trùng _ | 107

2.2 Các quá trình hóa lý | | 198

2.2:3 Quá trình sấy phun | 143

2.2.4 Qué trinh đông tụ casein _ BT

Phân 3: CÔNG NGHỆ SAN XUAT CAC SAN PHAM TU SUA

3.1 Công nghệ sản xuất sữa thanh trùng

3.1.1 Giới thiệu chung

3.1.2 Quy trình công nghệ

3.1.3 Sản phẩm sữa thanh trùng

3.2 Công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng

3.2.1 Giới thiệu chung

.3.2.2 Quy trình công nghệ

3.2.3 Sản phẩm sữa tiệt trùng

3.3 Công nghệ sản xuất sữa cô đặc

3.3.1 Giới thiệu chung

3.3.2 Nguyên liệu trong sản xuất sữa cô đặc

3.3.3 Quy trình công nghệ sản xuất sữa đặc không ngọt

3.3.4 Quy trình công nghệ sản xuất sữa đặc có > dung

-8.3.5 Sản phẩm sữa cô đặc

3 4 Công nghệ sản xuất sữa bột

3.4.1 Giới thiệu chung

3.4.2 Nguyên liệu trong sản xuất sữa bột

3.4.3 Quy trình công nghệ sản xuất sữa bột nguyên cream

3.4.4 Quy trình công nghệ sản xuất sữa bột gầy

3.4.5 Quy trình công nghệ sản xuất sữa bột tan nhanh

(instant milk powder)

—8A.6 Quá trình lecithin hóa trong công nghệ san xuất sữa bột

3.4.7 Sản phẩm sữa bột

3.5 Công nghệ sản xuất sữa lên men

3.5.1 Giới thiệu chung

3.5.2 Công nghệ sản xuất sữa lên men yaourt

3.5.3 Công nghệ sản xuất sữa lên men keñr

3.6 Công nghệ sản xuất phô mai

3.6.1 Giới thiệu chung

3.6.2 Nguyên liệu trong sản xuất phô mai

_8.6.8 Công nghệ sản xuất phô mai mềm không qua giai đoạn

a chin (phô mai tươi)

3.6.4 Công nghệ sản xuất phô mai mềm và bán mềm

có qua giai đoạn ủ chín

3.6.5 Công nghệ sắn xuất phô mai bán cứng, cứng và rất cứng

3.6.6 Công nghệ sản xuất phô mai nấu chảy

3.7 Công nghệ sản xuất bơ

3.7.1 Giới thiệu chung

3.7.2 Nguyên liệu trong sản xuất bơ -

3.7.3 Quy trình công nghệ sản xuất bơ

3.7.4 Sản phẩm bơ

3.8 Công nghệ sản xuất kem

3.8.1 Giới thiệu chung

3.8.2 Nguyên liệu trong sản xuất kem

3.8.3 Quy trình công nghệ sản xuất kem

3.8.4 Kem thành phẩm

3.9 Câu hỏi ôn tập phần 3

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỮI NŨI ĐẦU

Ngănh công nghiệp thực phẩm bao gôm nhiều lĩnh uực chuyín môn khâc nhau như chế biến lương thực; sản xuất bânh, bẹo; chế biến

rau, quả; chế biến tră, cờ phí, ca cœo; sản xuất dầu bĩo; chế biến thịt,

thủy sản; sản xuất câc sản phẩm từ sữa; sản xuất thức ùống pha chế, thúc uống lín men

Trong chương trình đăo tạo kỹ sư ngănh Công nghệ thực phẩm tại Trường Đại học Bâch khoa - Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, câc

hiến thức công nghệ thuộc hai lĩnh uục: sản xuất câc sản phẩm từ sữa

va sản xuốt thức uống dạng pha chế được gộp chung lại trong nội dung môn học “Công nghệ sản xuất câc sắn phẩm từ sữa uă thúc uống pha

chế” Đđy lă một trong số câc môn học chuyín ngănh của sinh uiín đang theo học tại trường Mục tiíu của môn học nhằm cung cấp cho sinh viĩn những biến thức uề nguyín phụ liệu, quy trình sản xuất va chỉ tiíu đânh giâ chất lượng câc sắn phẩm thuộc hai lĩnh uực nói trín

Do sự khâc biệt uí thănh phđn hóa học uă câc tính chất của

nguyín liệu, cơ sở khoa học của công nghệ sản xuất câc sản phẩm từ

sita va câc sản phẩm thức uống dạng pha chế lă hhâc nhau Do đó, nội dung môn học đê được biín soạn thănh 2 quyển sâch riíng biệt _ để lăm tăi liệu tham bhảo cho sinh uiín Quyển “Công nghệ sản xuất câc sản phẩm từ sữa” đê được xuất bản lần đđu tiín uẳ năm 2004 Đến năm 2006, quyển “Công nghệ sản xuất thức uống” được xuất bản

Cả hơi tăi liệu nói trín đều do Nhă xuất bản Đại học Quốc gia TP _ Hồ Chí Minh xuất bản Từ đó đến nay, câc quyển sâch năy đê được nốt ban va tdi ban

Lđn năy, chúng tôi biín soạn lai nội dung của hai quyển sâch nói trín uới mục đích lăm giâo trình môn học “CÔNG NGHỆ SAN XUAT CAC SAN PHAM TU SUA VA THUC UỐNG PHA CHE” cho sinh uiín Trường Đại học Bâch khoa - Dat học Quốc gia TP Hô Chi Minh Câc đề mục trong giâo trình được bố cục theo đề cương môn

học “Công nghệ sửn xuất câc sản phẩm từ sữa uă thúc uống pha chế”

đê được Hội đồng khoa học của Khoa va Truong phí duyệt

Giâo trình được chia thănh hai tap:

Tập 1: “Công nghệ sản xuất câc sẵn phẩm từ sữa”

Tập 2: “Công nghệ sẵn xuất thức uống pha thế”

Quyển sách này là tập 1 củo giáo trình nói trên Nội dung tap 1

gôm có 3 phần chính:

Phân 1 giới thiệu uề sữa nguyên liệu: thành phân, tính chết, hệ -

vi sinh vét trong sia, những điều cần lưu ý trong quá trình thu

hoạch, uận chuyển uà bảo quản sữa tươi trước khi chế biến

Phần 2 gôm các quá trình cơ bản trong công nghiệp chế biến

sữa Đó là các quá trình uột lý, hóa lý va sinh học :

Phân 3 trình bày công nghệ sản xuất một số sẵn phẩm tiêu biểu

từ sữa như sữa thanh trùng, sữa tiệt trùng, sữa cô đặc, sữa bột, sữa lên men (yaourt, befir), phô mai, bơ uà bem Trong phân này, một số

kỹ thuật mới trong các quy trình chế biến sữa đã được giới thiệu như

thanh trùng sữa bằng phương pháp uỉ lọc, cô đặc sữa trong sản xuất xaourt bồng phương phúp thẩm thấu ngược hoặc siêu loc, vi bao chat béo để làm tầng chất lượng va hiệu suất thu hôi sản phẩm trong qua trình sấy phun sản xuất sữa bột

Tap 1 của quyển giáo trình này cũng lò tài liệu thơm khảo cho các bạn đọc đang công tác trong lĩnh Uuực sản xuất cde san phém tit sita

Chúng tôi mong nhận được ý kiến đóng góp của bạn doc vé nội dung quyển giáo trình để những lần tái bắn sau sách được hoàn chỉnh hơn

Thư từ góp ý xin gửi uễ: Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP Hồ Chi Minh, 268 Ly Thuong Kiét, Q.10, TP Hô Chí Minh, Điện thoại: (08) 38 64 62 51

Tác giả

_PQ8 TS Lé Van Việt Mẫn >

PHAN 1

NGUYEN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP

7 _ CHẾ BIẾN SỮA

NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SUA 11

1.1 GIỚI THIỆU VỀ SỮA BÒ

Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động

vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Từ xưa con người

đã biết sử dụng sữa từ các động vật nuôi để chế biến thành nhiều loại

thực phẩm quý giá Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sữa trên

thế giới tập trung sản xuất trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa

bò, sữa đê và sữa cừu Ở nước ta, sữa bò là nguồn nguyên liệu chủ yếu

cho ngành công nghiệp thực phẩm Trong quyển sách này, chúng tôi

chi dé cập đến nguồn nguyên liệu sữa bò và các sản phẩm chế biến

công nghiệp từ sữa bò

1.1.1 MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ Sữa 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 yếu vào hàm lượng -caroten có trong chất béo của sữa

- Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt Sữa gầy (sữa đã được

tách béo - skimmilk) thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt Sữa bò

Độ dẫn điện 1/ohm.cm | 0.004 + 0,005 | Sức căng bé mat 6 20°C | dynes/cm 50

Tỷ trọng sữa

Tỷ trọng sữa do hàm lượng các chất khô trong sữa quyết định

Các chất béo có tỷ trọng nhỏ hơn 1ø/cn” Hàm lượng chất béo trong

sữa càng cao thì tỷ trọng của sữa sẽ càng thấp

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

không béo có trong sữa, ta có thể tính được tỷ trọng của sữa (ở : 15,B°C) theo công thức sau:

12 PHAN 1

- F Œø¿) là hàm lượng chất béo trong sữa (% khối lượng)

- SNF (solids non fat) la hàm lượng các chất khô không béo trong sữa (% khối lượng)

- W (uøœ¿er) là hàm lượng nước trong sữa (% khối lượng)

Điểm đông đặc của sữa: Thường dao động trong khoảng

từ —-0,54 + —0,69°C Người ta thường sử dụng chỉ tiêu này để kiểm

tra xem sữa tươi có bị pha loãng với nước hay không

Tuy nhiên, khi xử lý sữa ở nhiệt độ cao, điểm đông đặc của sữa

sẽ gia tăng do sự kết tủa của một số muối phosphate có trong sữa

1.1.2 THANH PHAN HOA HOC Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước,

lactose, protein và các chất béo Ngoài ra, sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, hormone, các chất màu và khí

Khi nói đến thành phần hóa học của sữa, các nhà sản xuất thường quan tâm đến giá trị pH và độ chua

Gia tri pH cua sita

Giá trị pH thường được xác định ở 20°C Theo định nghĩa:

pH = -lg[H']

Sữa bò tươi có giá trị pH trung bình là 6,6

Sữa non (colosrum) - tức phần sữa đầu tiên trong một chu kỳ tiết

sữa của động vật - có giá trị pH thường thấp hơn và khoảng bằng 6,0 Khi sữa bị nhiễm vi sinh vật như nhóm vi khuẩn lactic, chúng

sẽ chuyển hóa đường lactose trong sữa thành acid lactic và làm giảm giá trị pH của sữa.

NGUYÊN LIEU NGANH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA 13

Độ chua

Trong công nghiệp thực phẩm, độ chua sản phẩm được xác định

bằng phương pháp chuẩn độ Hiện nay trên thế giới, độ chua của sữa thường được biểu diễn bằng độ Soxhlet Henkel (°SH), độ Thorner

(Th) hoac d6 Dornic (°D)

°SH: 1a sé ml dung dịch NaOH N4 cần thiết dé chuén d6 100ml sữa có bổ sung vài giọt chỉ thị phenolphtalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bên trong 20 giây Các nước Trung Âu thường sử dụng đơn

vị này Sữa bò tươi có độ chua trung bình 7°5H

°Th: 1A sé ml dung dịch NaOH N/10 cần thiết để chuẩn độ hỗn hợp

100ml sữa và 200mi nước cất có bổ sung vài giọt chỉ thị phenolphtalein cho

đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây Thụy Điển, Nga, Uecraina,

Belarus sử dụng đơn vị này Sữa bò bình thường có độ chua 17”Th

®%D: là số m/ dung dịch NaOH N/9 cần thiết để chuẩn độ 100m sữa có bổ sung vài giọt chỉ thị phenolphtalein cho đến khi xuất hiện

màu hồng bên trong 20 giây Hai nước Pháp và Hà Lan thường dùng đơn vị này để biểu diễn độ chua của sữa

Bảng 1.2 Mối liên hệ giữa các đơn uị đo độ chua của sữa

°Th 2,5

1 10/9

°SH

1 0,4 4/9

°D 2,25 0,9

Bang 1.3 Thành phần hóa học sữa của một số động uật uà người

14 PHẦN 1

Bảng 1.4 Hàm lượng các chất trong sữa bò (% khốt lượng)

Tổng các chất khô (To¿al solids-TS hoặc Dry matter-DM) duoc

hiểu là hàm lượng các chất còn lại trong sữa sau quá trình bài khí và

làm bốc hơi toàn bộ lượng nước (dạng không liên kết) có trong sữa Đại lượng này thường được biểu diễn dưới dạng phần trăm (%) khối lượng Chất khô không béo (Soiids non fœt - SNEF): là hiệu số giữa tổng các chất khô (7S) và hàm lượng chất béo trong sữa Từ bảng 1.4, ta suy ra giá trị trung bình của hàm lượng chất khô không béo trong sữa

bò là 13,0 - 3,9 = 9,1%

t) Đường lactose

Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một

phân tử galactose liên kết với nhau tạo thành

Trong sữa, đường lactose tổn tại dưới hai dạng:

- Dạng œ-lactose monohydrate C;;H;;O¡¡.HạO (phân tử œ-lactose

ngậm một phân tử nước)

- Dạng ÿ-lactose anhydrous C:;H;¿O¡; (phân tử B-lactose khan)

Tỷ lệ hàm lượng giữa a-lactose monohydrate và f-lactose anhydrous trong sữa phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa

B-D-galactopyranose _ ¿-D-glucopyranose B-D-galactopyranose _ B-D-glucopyranose

§-D-galactosido-1,4u-D glucose §-D-galactosido- 4 48-D glucose

a-lactose - -lactose

Hình 1.1 Công thức cấu tạo phôn tử œ- uà /lactose

NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA 15

Bang 1.5 Một số tính chất uật lý của lactose

Khi ta hòa tan đường ơ-lactose monohydrate dạng tỉnh thể vào

nước, góc quay cực của dung dịch sẽ là +89,4° Nếu giữ dung dịch này

ở nhiệt độ phòng, sau 24 giờ góc quay cực sẽ giảm xuống giá trị +55°

Đó là do một số phân tử œ-lactose monohydrate đã chuyển sang dạng

B-lactose anhydrous Khi đó, trong dung dịch sẽ tổn tại cân bằng:

L-a-lactose monohydrate S——*> L-flactose anhydrous

Việc giảm giá trị góc quay cực của dung dich a-lactose

monohydrate sé dién ra với tốc độ nhanh hơn nếu pH dung dịch được

kiểm hóa về giá trị 9,0 hoặc dung dịch được gia nhiét 6 75°C

Bảng 1.6 Tỷ lệ thanh phan a-lactose monohydrate va lactose

anhydrous (theo khéi 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 với

các đisaccharide và monosaccharide thường gặp Nếu như độ ngọt của

saccharose được đánh giá với chỉ số 100, của maltose 1a 32, glucose 1a

74 va fructose lA 173 thì độ ngọt của lactose chỉ đạt 16

1:1,63 | 1:1,59 | 1:1,51 | 1:1,45 | 1:1,40

Lactose c6 thé bi thay phan tao ra hai monosaccharide la

glucose va galactose béi enzyme [-galactosidase (lactase)

Các đường đơn gidn nhv glucose, fructose, saccharose, cé nhiéu

trong thực vật (hoa, trái cây các loại ) Tuy nhiên chỉ có sữa động

vật là nguồn chứa lactose duy nhất trong tự nhiên

Ngoài lactose, trong sữa bò còn có gÌucose (hàm lượng trung bình

70mg/l), galactose (20mg/l) và các hợp chất glucid chứa nitơ như NÑ-

acetyl glucosamine, N-acetyl galactosamine, acid N-acetyl neuraminic

Tuy nhiên, hàm lượng của chúng rất thấp, chỉ ở dạng vết

Hình 1.2 Công thức cdu tao mét sé hop chat glucid c6 chita nito trong sita

2i) Cac hợp chất có chứa nitơ ˆ

Thành phần các hợp chất có chứa nitơ trong sữa được trình bày

ở hình 1.3

Các hợp chất chứa nitg trong sữa bò (100%)

Protein (95%) Các hợp chất chứa nitơ phi protein (5%)

Acid amin tự do Nucleotide Enzyme

Casein (75+85%) Protein hòa tan (15+25%) Ang uric

micelle (déng tu 6 pH = 4,6) - (không đông tụ ở pH = 4,6)

Hình 1.3 Thành phân các hợp chất chứa nitơ trong sữa

NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA 17

Để xác định hàm lượng nitơ tổng trong sữa, người ta sử dụng phương pháp Kjeldahl Tiếp theo, ta dùng dung dịch acid tricloacetic 12% để đông tụ tất cả các protein trong sữa Tiến hành lọc loại bỏ protein rồi đem dịch lọc đi xác định hàm lượng nitơ theo phương pháp

Kjeldahl, từ đó ta sẽ suy ra được lượng nitơ phi protein trong sữa

Khi thực hiện quá trình đông tụ sữa trong sản xuất phô mai, sữa tươi sẽ chuyển thành một hệ gồm có hai pha: rắn và lỏng Pha rắn được gọi là khối đông (curd), còn pha lỏng là huyết thanh sữa (lactoserum hoặc whey) Thành phần hóa học chủ yếu của huyết thanh

sữa gồm có nước, các protein hòa tan, đường lactose, một số loại muối

khoáng, vitamin Do hàm lượng của ƒ-lactoglobulin và œ-lactalbumin trong huyết thanh sữa luôn cao vượt trội hơn các thành phần protein khác nên khái niệm “whey protein” được hiểu là hỗn hợp protein với

hai thành phần chủ yếu là j-lactoglobulin và a-lactalbumin

Trong phần tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu về những protein

thường gặp trong sữa

a- Casein

Casein là thành phần protein chủ yếu có trong sữa Chúng tồn tại dưới dạng micelle Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calci, magie, phosphate và citrate)

18 PHAN 1

cdc casein a,, B, va « trong tiéu micelle cé thé thay đổi theo những ty

lệ khác nhau Các phân tử œ; và P-casein nằm tập trung tại tâm tiểu

micelle tạo nên vùng ưa béo, còn các phân tử K-casein được bố trí tại

vùng biên tiểu micelle Phân tử k-casein có hai đầu: đầu ưa béo sẽ

tương tác với œ; và B-casein ở vùng tâm tiểu micelle, đầu ưa nước sé hướng ra ngoài vùng biên micelle Mỗi tiểu micelle có phân tử lượng

trung bình 250.000Da |

Trong cấu trúc micelle, cdc tiéu micelle liên kết với nhau nhờ muối phosphate calci Caa(PO¿); và sự tương tác giữa các gốc ky nước Kích thước micelle phụ thuộc vào hàm lượng ion CaZ* có trong sữa và

dao động trong khoảng 0,2+0,4iưn Các tiểu micelle ở vùng biên trong cấu trúc micelle thường chứa hàm lượng x-casein khá cao Do sự bố trí các đầu ưa nước của k-casein luôn hướng ra vùng biên nên chính các phân tử k-casein làm cho micelle hòa tan được trong sữa dưới dạng dung dịch keo và ổn định cấu trúc của micelle trong sữa

Bảng 1.7 Thành phần casein trong sữa bò

5 | as | A,B,C,D | 207 Được tạo thành

da | 207 |[ 25.150 || 8213 |do phân tử œ„; và + œ4 - casein liên

%s4 207 25.390 , kết nhau qua cầu

NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA 19 Nếu tách k-casein ra khỏi micelle hoặc lấy đi phần ưa nước của

nó, cấu trúc micelle trở nên không ổn định Trong trường hợp này nếu như có mặt ion Ca”* trong sữa, các micelle sẽ liên kết lại với

nhau và tạo nên hiện tượng đông tụ casein

Casein là những protein có tính acid vì phân tử của chúng chứa nhiều gốc acid glutamic va acid aspartic Các phân tử casein thường được phosphoryl hóa với những mức độ khác nhau trên gốc serine và threonine

Casein trong sữa có nguồn gốc từ những giống bò khác nhau có

thể có cấu trúc bậc một khác nhau Tuy nhiên, cấu trúc bậc một của

cùng một loại casein (ơa, œ;¿, hay k), chỉ khác nhau bởi vài gốc acid amin trong phân tử protein của chúng

Trật tự các nucleotide trong một gen nằm trên ADN trong nhân

tế bào sẽ quyết định cấu trúc bậc một của phân tử protein do gen mã hóa Các nghiên cứu thực hiện trên nhiều giống bò khác nhau tìm thấy rằng có bốn kiểu gen ở bò, được ký hiệu là A, B, C, D, cùng mã

hóa cho phân tử œ¿¡-casein Do đó, phân tử œ¿¡-casein có bốn kiểu cấu

trúc bậc một tương ứng Tương tự, phân tử œ;; và B-casein có lần lượt bốn và tám kiểu gen cùng mã hóa -

Một số kiểu gen thường gặp ở các giống bò nuôi như gen B mã

hóa cho phân tử œ;¡-casein, gen A mã hóa cho phân tử ơ;a-casein, gen

A, va Az cing mã hóa cho phân tử B-casein Ngược lại, một số kiểu

gen rất ít gặp như kiểu gen A mã hóa cho phân tử œ;¡-casein chỉ tìm thấy ở giống bò Frisonne Holstein

œ-cœsein: do sự phân bố điện tích và các phần ưa béo không đồng đều trên phân tử protein nên một đầu mach a,)-casein tích điện

và có tính ưa nước, còn đầu mạch kia có tính ky nước Phân tử œ„i- casein có cấu trúc lá xếp và vòng cung ÿ

œs-cœsein: có tính ưa nước cao nhất trong các loại casein do

phân tử của nó chứa nhiều nhóm phosphoryl và gốc cation

Ø-casein: có tính ưa béo cao nhất Phân tử P-casein gồm 10% cấu trúc xoắn œ, 13% cấu trúc lá xếp B và 77% cấu trúc không trật tự

k-casein: chỉ chứa một gốc phosphoryl Tương tự như B-casein, K-casein có tính lưỡng cực Đầu amino của phân tử protein thì ưa béo

còn đầu carboxyl, nơi liên kết với nhóm glucid (gồm galactose,

N-20 PHAN 1

acetylglucosamin và N-acetylneuraminic) lại ưa nước x-casein gồm 23% vùng xoắn œ, 31% vùng lá xếp B và 24% vùng vòng cung ƒ cdasein: yị, y› và ys-casein là những sản phẩm của quá trình thủy phân B-casein bởi plasmine từ trong máu động vật

Bảng 1.8 Thành phân acid amin của một số loại casein trong sữa

Số gốc acid amin trong

Acid amin œa¡-casein œsa-casein B-casein K-casein

(kiểu gen B) (kiểu gen A) (kiểu gen Aa) (kiểu gen B)

NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA

Hình 1.5 Sơ đô cấu trúc

bhông gian phân tử K-caset

b- Protein hoa tan

protein trong sữa)

B-lactoglobulin © 7+ 12 A,B,C,D,D, 18.000 Phân tử gồm 162

gốc acid amin œ-lactalbumin 2:5 A,B 14.200 Phân tử gồm 123

: gốc acid amin Proteose-peptone 2+4 4.00+40.000 |Là sản phẩm

thủy phân từ ÿ-

casein

Immunoglobulin 1,9+3,3 IgG:,IgGze | 162.000, 152.000

IgA 400.000 IgM 950.000 Serum-albumin 0,7 + 1,3 66.300 gốc acid amin Phân tử gồm 542 ane

Số gốc acid amin trong Acid Số gốc acid amin trong

Acid amin | p-lactoglobulin | oJactalbumin amin B-lactoglobulin | a-lactalbumin

(kiểu gen A) (kiểu gen B) (kiểu gen A) (kiểu gen B)

% cys 5 8 Arg 3 1

B-lactoglobulin: cé c&u trac bac hai gém 10:50% xodn a,

20-30% 14 xép B, 50-60% vong cung B va phan cdn lai véi cấu trúc không trật tự B-lactoglobulin có dạng hình cầu Các gốc phân cực, không

phân cực và các gốc ion hóa được phân bế đều trong phân tử, riêng các gốc ưa béo tập trung chủ yếu ở phần bên trong của cấu trúc hình cầu nên B-lactoglobulin ít tương tác hoặc kết hợp với các phân tử khác

a-lactalbumin: \a protein dang hinh cau Cấu trúc của nó gan

giống với lysozyme œ- -lactalbumin là một metalloprotein Trong mỗi phân tử có chứa một nguyên tử calci œ-lactalbumin là một protein có giá trị đỉnh dưỡng cao Thành phần các acid amin trong phân tử của

nó rất cân đối

Peptone-proteose: bao gồm những phân đoạn protein khác nhau Chúng là sản phẩm thủy phân từ B-casein bởi plasmine Cùng với y-

casein, đến nay người ta đã tìm thấy được ba phân đoạn khác nhau

peptone-proteose từ quá trình thủy phân trên

Immunoglobulin: dén nay vẫn chưa có nhiều công trình

nghiên cứu sâu về nhóm protein này Hầu hết các immunoglobulin

được tống hợp bởi bạch cầu lymphocyte B Người ta đã tìm thấy ba

loai immunoglobulin trong sifa bd 1a IgG, IgA va IgM

Trong số các immunoglobulin, IgG được tìm thấy với hàm lượng cao nhất Trong sữa non, hàm lượng IgG; có thể chiếm đến 80% tổng khối lượng các protein hòa tan trong sữa

NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA 23

IgM là một glyco-protein Các nhà khoa học cho rằng cả IgG va IgM

đều hoạt động như những kháng thể theo cùng một cơ chế là liên kết với

kháng nguyên và tạo ra mạng lưới không gian ba chiều không tan

IgA cũng có thể tìm thấy trong nước mắt và các dịch tiêu hóa

Nó có chức năng chống nhiễm trùng đường ruột

Bê khi mới sinh ra không có ba loai immunoglobulin IgG, IgM

va IgA Tuy nhién, sữa non của bò rất giàu ba loại kháng thể trên Serum-dalburmnin: là một protein phân tử lượng lớn có nguồn gốc

từ máu và không đặc trưng cho sữa Thành phần của nó gồm có tất cả

542 gốc acid amin, trong đó 186 acid amin có tính acid và 52 acid

amin có tính kiểm Serum-albumin rất mẫn cảm với nhiệt độ

Các protein khác: bảng 1.11 giới thiệu những protein khác được tìm thấy trong sữa bò

Bảng 1.11 Những protein hòa tan khúc trong sữa bò

Protein Phân tử lượng (Da) | Hàm lượng (mg/L) Nguồn gốc Bo-microglobulin 11,636 9,5 Bạch cầu Osteopontin 60.000 3-10 Tuyến vú Proteose peptone 3 28.000 300 Tuyển vú

Protein liên kết với folate 30.000 6—10 =

Protein liên kết với vitamin D 52.000 16 Máu Protein liên kết với vitamin Biz | 43.000 0,1.-0,2 _- Lactoferrin 82.000 20 — 350 Tuyén vi

Transferrin 77.000 - Mau

Ceruloplasmin 132.000 ~ Tuyến vú Angiogenin-1 14.577 4-8 Tuyến vú

24 PHẦN 1

thành phần của hệ miễn dịch Bạ-microglobulin được hình thành bởi

quá trình thủy phân protein từ phân đoạn tế bào bạch cầu

+) Osteopontin: day 1a mét gÌycoprotein đã được phosphoryl hóa

và có tính acid Chuỗi polypeptide của osteopontin có tất cả 261 acid

amin và có phân tử lượng là 29.283 Da Phan tử osteopontin có đến

50 vị trí có thể liên kết được với calei

+) Proteose peptone 3: ngudi ta da tim thay proteose peptone 3 cùng với các phân đoạn pentone-proteose khác trong sữa Tuy nhiên,

proteose peptone 3 không phải là sản phẩm thủy phân từ B-casein bởi

plasmin Protein này được sinh tổng hợp trong tuyến vú Proteose peptone 3 là một phosphoglycoprotein bền nhiệt Chuỗi đơn polypeptide của nó có tất cả 135 acid amin v6i 5 vi tri phosphoryl héa

va 3 vi tri glycosyl héa Thanh phần đường có trong proteose peptone 3 bao gồm fucose, mannose, galactose, N-acetylglucosamin, N- acetylgalactosamin và sialic acid Các nhà sản xuất cần lưu ý là proteose peptone 3 có khả năng tạo bọt và nhũ hóa rất tốt Do có tính

chất bề mặt, proteose peptone có thể ngăn ngừa sự tiếp xúc giữa lipase

và cơ chất của nó trong sữa, từ đó hạn chế sự thủy phân chất béo

+) Các protein lién két vdi vitamin: cdc nha khoa hoc cho rang những protein này có thể cải thiện khả năng hấp thu vitamin trong

đường ruột hoặc giữ vai trò ức chế một số vi sinh vật đường ruột do gây ra sự thiếu hụt vitamin cho quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của chúng Đối với protein liên kết với folate, một phân tử protein có thể liên kết được với một phân tử folate trong khoảng pH

la 5,5 - 8,0 Còn protein liên kết với vitamin D là một gÌycoprotein

Nó có cấu trúc tương tự như albumin từ máu bò và nó cũng có thể liên

kết được với các acid béo mạch dài Riêng protein liên kết với

vitamin Bị; là transcobalamin Đây là một trong ba thành phần

protein cùng tham gia vào quá trình hấp thu vitamin Bạ; ở động vật

lactoferrin có thể liên kết được với 2 nguyên tử Fe Transferrin có

NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA 25

mach polypeptyde với phân tử lượng là 75.830 Da Mỗi mole

transferrin có thể liên kết được với hai mole sắt Ceruloplasmin còn

có tên gọi khác là ferroxidase Mỗi phân tử ceruloplasmin có thể liên kết được với 6 nguyên tử Cu

+) Angiogenin: trong sữa bò và máu bò, các nhà khoa học đã tìm thấy hai loại angiogenin Angiogenin 1 là mạch polypeptide không bị glycosyl hóa Nó có tất cả 125 acid amin và 3 cầu disulphide Phân tử này có 64% trình tự các acid amin tương tự nhự angiogenin ở người

và 34% trình tự các acid amin tương tự như ribonuclease ở bò Angiogenin 2 là mạch polypeptide với 123 acid amin, 3 cầu disulphide

và 1 vị trí được glycosyl hóa (Asp 33) Phân tử angiogenin 2 có 57% trình tự các acid amin tương tự như angiogenin 1 Cả hai loại angiogenin đều có hoạt tính ribonuclease nhưng hoạt tính của angiogenin 2 thì thấp hơn Trong máu bò, vai trò của angiogenin là tham gia vào quá trình hình thành các động mạch, mao mạch và tĩnh mạch của hệ tuần hoàn Chức năng của angiogenin trong sữa bò hiện

nay vẫn chưa rõ Một số nhà khoa học cho rằng angiogenin trong sữa

bò có vai trò bảo vệ tuyến vú hoặc bảo vệ đường ruột của động vật non do chúng có hoat tinh ribonuclease -

+) Kininogen: có hai loại kininogen trong sữa bò, một loại có phân tử lượng cao (68.000 Dø), loại còn lại có phân tử lượng thấp (17.000 Da) Enzyme kallikrein sẽ thủy phân phân tử kininogen 68.000 Da tạo ra bradykinin là một peptide có hoạt tính sinh học +) a-acid glycoprotein: protein nay còn có tên gọi khác là orosomucoid Nó chỉ được tìm thấy trong sữa non a-acid glycoprotein

"có chứa 5ð nhóm glycan trong phân tử Đây là protein tham gia vào

quá trình điều hòa hệ thống miễn dịch

+) Prosaposin: đây cũng là 1 glycoprotein Chuỗi polypeptide của prosaposin có chứa 525 acid amin Prosaposin giữ vai trò quan trọng

trong quá trình hình thành, sửa chữa và bảo vệ hệ thần kinh

Prosaposin là tiền chất của saposin A, R, Ở và D, Đây là những protein hoạt hóa sphingolipid Tuy nhién, ngudi ta không tìm thấy các saposin

+) Membrane protein: trong sữa còn có các protein mang

(membrane protein) Ham lượng của chúng rất thap Membrane

protein tạo nên một lớp màng mỏng bao xung quanh các hạt béo, góp phần làm ổn định hệ nhũ tương trong sữa Một số membrane protein

Năm 1881, lần dau tién Arnold phat hiện sự có mặt của enzyme

trong sữa bò Enzyme đầu tiên được tìm thấy trong sữa là

lactoperoxydase Đến nay hàng trăm nghiên cứu công bố hơn 60 enzyme khác nhau đã tìm thấy trong sữa Chúng do tuyến vú tiết ra

hoặc do các vi sinh vật trong sữa tổng hợp nên Enzyme là những chất xúc tác phản ứng, có bản chất là protein Sự có mặt của các enzyme trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học của sữa

trong quá trình bảo quản, từ đó làm giảm chất lượng hoặc làm hư hỏng

sữa Tuy nhiên, một số enzyme có trong sữa như lactoperoxydase,

lysozyme có vai trò kháng khuẩn Chúng tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa tươi trong quá trình bảo quản trước khi chế biến

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

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

để đánh giá chất lượng sữa Dưới đây, chúng tôi xin giới thiệu khái quát về một số enzyme quan trọng trong sữa bò

Bang 1.12 Một số enzyme đã tìm thấy trong sữa bò

Mã số phân loại _ Tên enzyme

Nhóm 1: Oxydo-reductase

EC: 1.1.1.1 Alcohol dehydrogenase

EC: 1.1.1.27 Lactate dehydrogenase

EC: 1.1.1.37 Malate dehydrogenase

EC: 1.1.1.49 Glucose-6-phosphate dehydrogenase

EC: 1.2.3.2 Xanthine oxydase

EC: 1.6.4.3 Dihydro-lipo-amide reductase diaphorase

EC: 1.6.99.3 NADH dehydrogenase (cytochrome C-reductase)

EC: 1.11.1.6 Catalase

EC: 1.11.1.7 - Lactoperoxydase

EC: 1.15.1.1 Peroxyde-dismutase ý

NGUYEN LIEU NGANH CONG NGHIEP CHE BIEN SUA 27

Bang 1.12 (tiép theo)

Nhóm 2: Transferase

EC: 2.3.2.2 y-glutamyltranspeptidase transferase

EC: 2.4.1.22 Lactose synthetase (UDP-galactose-glucose-galactosyl transferase) EC: 2.4.1.38 Galactosy! transferase

EC: 2.4.99.1 Sialyl-transferase

EC: 2.6.1.1 Aspartate-amino transferase

EC: 2.6.1.2 Alanine-amino transferase

EC: 2.7.1.26 Riboflavine kinase

EC: 2.7.5.1 Phosphoglucomutase

EC: 2.7.7.2 FMN adenylyl- transferase

EC: 2.7.7.7 ADN polymerase

EC: 2.8.1.1 Thiosulfate cyanure sulfure transferase

EC: 3.1.3.1 Phosphatase alcaline

EC: 3.1.3.2 Phosphatase acid

EC: 3.4.11.1 Leucine aminopeptidase

EC: 3.4.21.7 Plasmine (alcaline protease)

EC: 3.6.1.1 Inorganic pyrophosphatase

EC: 3.6.1.3 Adenosine triphosphatase

EC: 3.6.1.9 Nucleotide pyrophosphatase L-cystinyl di 8 naphthylamide hydrolase

L-leucy!-B-naphthylamide hydrolase

EC: 4.1.2.13 Fructose-biphosphate aldolase

EC: 4.1.3.8 ATP citrate lyase

EC: 4.2.1.4 Carbonic anhydrase

Nhóm 5: Isomerase

EC: 5.3.1.9 Glucose phosphate isomerase

Lactoperoxydase: Enzyme nay luén cé trong sita déng vat, no

do tuyến vú tiết ra Tuy nhiên, vi khuẩn leucocyte cũng có thể tổng

uợp được lactoperoxydase Enzyme xúc tác phản ứng chuyển hóa oxy

* hydrogen peroxyde (H;O;) đến các chất oxy hóa khác Đây là một

rnetallo enzyme, nó có chứa Fe trong phân tử Phân tử lượng enzyme A 82.000ửơ Enzyme có pH tối thắch 6,8 Theo Luquet (1985), hàm lượng trung bình lactoperoxydase trong sữa là 30mg/i Trong sữa non, hàm lượng enzyme thường cao hơn Khi đun nóng sữa đến 80ồC trong vài giây, lactoperoxydase sẽ bị vô hoạt

Catalase: dugc tim thay trong protein mang bao xung quanh sác hạt cầu béo Trong sản xuất phô mai, khi casein bị đông tụ, một

số phân tử catalase cũng bị kết tủa theo Enzyme này xúc tác phản

Ổtag phan hủy hydrogen peroxyde thành nước và oxy tự do Sữa tươi

từ những con vật khỏe mạnh chứa một lượng catalase rất thấp Sữa

nhiễm vi sinh vật thường có hoạt tắnh catalase rất cao Catalase là

raột metallo enzyme (có chứa Fe trong phân tử) Phân tử lượng

nzyme là 240.000Dụ Enzyme có pH tối thắch khoảng 6,8:7,0 Vào

:uối chu kỳ tiết sữa của con vật, hoạt lực enzyme trong sữa thường rất cao Catalase bị vô hoạt ở 7đồC sau thời gian 1 phút hoặc vô hoạt

& 65+68ồC sau 30 phút

Lipase: Ngudi ta tìm thấy một hệ enzyme lipase trong sữa bò

Chúng xúc tác thủy phân liên két ester trong triglycerid và giải

phóng ra các acid béo tự do Trong sữa, một số lipase hấp phụ lên raàng bao xung quanh các hạt cầu béo, một số khác được tìm thấy

trong plasma, chúng liên kết với các micelle của casein

Enzyme lipase quan trong nhất trong sữa được ký hiệu là mLPL

vmuilk Lipo Protein Lipase), 1&4 một gÌycoprotein gồm hai tiểu phần.

NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA 29

Phân tử lượng mỗi tiểu phần là 50.000Dø Enzyme này có giá trị pH tối ưu 8,9 Hàm lượng mLPL trong sữa chỉ khoảng 1+2ng/, nó chỉ xúc

tác thủy phân liên kết ester trong cơ chất triglycerid ở dạng nhũ

tương tại bể mặt tiếp xúc pha giữa chất béo và nước Các enzyme

lipase khác xúc tác thủy phân các ester hòa tan và không nhũ hóa

Sự thủy phân triglycerid làm tích lũy các acid béo tự do trong

sữa Quá trình phân giải tiếp các acid béo này làm cho sữa có mùi ôi

khét và mùi kim loại

Phosphatase: Cac phosphatase tim thay trong sifa chi yéu thuộc về nhóm phosphomonoesterase Chúng xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester giữa acid phosphoric và glycerin Một số nghiên

cứu đã tìm thấy sự có mặt của ATPase và pyrophosphatase trong màng protein bao xung quanh các hạt cầu béo

Có hai dạng phosphomonoesterase trong sữa: phosphatase kiểm:

và phosphatase acid

Phosphatase kiểm có pH tối thích là 9,6 Enzyme này được hoạt

hóa bởi Mg”, Mn” và bị vô hoạt bởi Zn”, Be”', lạ Có khoảng

30+40% lượng enzyme được phân bố trong các hạt câu béo, phần còn

lại ở đưới dạng lipo-protein -

Một trong những tính chất đặc trưng của phosphatase kiểm là khả

năng tái hoạt hóa của nó Sau quá trình thanh trùng, nếu ta kiểm tra ngay mẫu sữa thì không phát hiện thấy hoạt tính phosphatase kiểm Tuy nhiên, sau một thời gian bảo quản, trong sữa sẽ xuất hiện trở lại hoạt tính enzyme này Người ta gọi đây là hiện tượng tái hoạt hóa của

phosphatase kiém va đến nay vẫn chưa tìm được lời giải thích rõ ràng

về hiện tượng này Để tránh hiện tượng tái hoạt hóa của phosphatase kiểm, ta cần làm lạnh nhanh sữa sau quá trình thanh trùng và bảo quản

sữa ở nhiệt độ thấp (2°C) Một số nghiên cứu cho rằng, sự có mặt của ion Ca?* và Mg”' thúc đẩy quá trình tái hoạt hóa enzyme, ngược lại, các ion cobalt, đồng và niken lại kìm hãm hiện tượng này

Phosphatase acid: enzyme này có pH tối thích là 4,7 và là enzyme bền nhiệt nhất trong sữa Để vô hoạt nó hoàn toàn, ta cần gia nhiệt sữa đến 96°C và giữ ở nhiệt độ này trong thời gian tối thiểu

là 5 phút Phosphatase acid bi vé hoat bdi NaF

Trong sudt chu kỳ tiết sữa ở bò, hoạt tính phosphatase acid trong sữa khá ổn định Ngược lại, hoạt tính phosphatase kiểm tăng

dân vào khoảng cuối chu kỳ tiết sữa

30 PHAN 1

Để kiểm tra sửa có hoạt tính phosphatase hay không, người ta

bổ sung ester-của acid phosphoric va mét héa chat đặc hiệu vào sữa Nếu có enzyme, ester sẽ bị phân hủy, giải phóng ra rượu tự do Sản

phẩm này làm chuyển màu hóa chất đặc hiệu trên

Lysozyme: Đến nay, người ta đã trích ly và tinh sạch được

lysozyme từ sữa Đó là một glucosaminidase (hay muramidase) có phân

tử lượng khoảng 14.000-+18.0007ø và là một enzyme bén nhiệt

Lysozyme xúc tác phản ứng thủy phân liên kết B giữa acid

muramic va glucosamine cua mucopolysaccharide trong màng tế bào

vi khuẩn, từ đó gây phân hủy tế bào Lysozyme trong sữa bò hoạt

động ở pH tối thích là 7,9 Hàm lượng lysozyme trong sữa bò trung

bình là 180ug/, khoảng 3.000 lần thấp hơn trong sữa người (400mng/i) Protease: Nhiều nghiên cứu đã tìm thấy trong sữa có hoạt tính

enzyme protease Các nhà khoa học đã đi sâu tìm hiểu nguồn gốc của các enzyme này: do tuyến vú tiết ra hay do vi sinh vật trong sữa tổng hợp nên? Theo Humber và Alais (1979) thì có hai loại enzyme: protease acid và protease kiểm được tiết ra từ tuyến vú Chúng

thường liên kết với casein và cũng bị kết tủa ở pH = 4,6 Một số

nghiên cứu khác tìm thấy hai loại enzyme trên có mặt trong màng

bao xung quanh các hạt câu béo trong sữa

Các enzyme protease xúc tác phản ứng thủy phân protein, tạo các sản phẩm như proteose-peptone, peptide và các acid amin tự do Có lẽ các

K-casein là ít bị tấn công nhất Sản phẩm thủy phân là y-casein và các

phân đoạn proteose-peptone có phân tử lượng khác nhau Các protease acid trong sữa có pH tối thích là 4,0, còn protease kiểm hoạt động mạnh

nhất ở pH = 7,ð+8,0 Chúng bị vô hoạt hoàn toàn ở 80°C sau 10 phút

3Ù Chất béo

Bang 1.13 Thành phân chất béo trong sữa bò

- Hàm lượng (% so với

Thành phần tổng khối lượng chất béo) Ghi chú

Lipid đơn giản ` 98,5

- Glyceride: triglyceride , 95 + 96

diglyceride 2:3

monoglyceride 0,1

- Cholesteride 0,03 Ester của acid béo và cholesterol

- Ceride 0,02 Ester của acid béo và rượu

cao phân tử

NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA 31

Bang 1.13 (tiép theo)

Lipid phuc tap 1,0

Các hợp chất tan trong chất béo 0,5

Tên acid béo Số nguyên | % so với tổng lượng | Nhiệt độ nóng _ net Mà lý

tử C acid béo trong sữa chảy (°C)

A linolenic 18 Khong Iénhon1,0 | - ~5,0 Long

A arachidonic 20 Không lớn hơn 1,0 ~49,5 Long

Ham lượng các acid béo không bão hòa trong sữa được xác định

bởi chỉ số iod của chất béo

Chỉ số khúc xạ của sữa thay đổi phụ thuộc vào thành phần định

tính và định lượng các acid béo có trong sữa Đối với sữa bò, chỉ số khúc xạ dao động từ 40:46.

32 PHAN 1

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

sữa sẽ có “cấu trúc cứng” Ngược lại, sữa chứa nhiều acid béo nóng chảy ở nhiệt độ thấp thì lipid sữa sẽ có “cấu trúc mềm” hơn

_ HO—O—COR, | OH | ‘Galactosy! gl sy glyceride O ide

CH,OH

Nhóm 2: hợp chất uới sphingosine (CsH;;NO;) |

NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA 33

béo Do đó, ta có thể xem sữa là một hệ nhũ tương dầu trong nước

Các hạt cầu béo được bao bọc bởi một lớp màng lipo-protein tích điện

âm Các màng này có vai trò làm bên hệ nhũ tương trong sữa

Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glyceride, phospholipid và protein Sự sắp xếp các thành phần này trong hạt cầu béo đến nay chưa được nghiên cứu sâu Nhiều nhà khoa học cho rằng các phospholipid giữ vai trò “cầu nối trung gian” để liên kết giữa

các glyceride và protein Phân tử phospholipid có hai đầu: đầu ưa béo (không phân cực) sẽ tương tác với các phân tử glyceride ở ở tâm cầu; đầu ưa nước (phân cực) sẽ kết hợp với màng protein bao xung quanh

hạt cầu béo

Nếu ta không đẳng hóa sữa tươi, trong thời gian bảo quản các hạt cầu béo có xu hướng kết hợp lại với nhau thành chùm nhờ một protein kém bên nhiệt là agglutinin Do tỷ trọng các hạt béo nhỏ hơn

nước nên chúng sẽ nổi lên bề mặt sữa dưới tác dụng ếủa lực đẩy

Archimede và tạo nên váng sữa Khi đó trong sữa tổn tại hai pha lỏng tách biệt: pha trên cùng với thành phần chủ yếu là lipid; pha

dưới có tỷ trọng lớn hơn gồm nước và một số chất hòa tan | trong sữa

như đường lactose, khoáng, một số protein

4L) Khoáng

- Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8:10g/ Các muối

trong sữa ở dạng hòa tan hoặc dung dịch keo (xết hgp véi casein)

"Trong số các nguyên tố khoáng có trong sữa, chiếm hàm lượng cao |

nhất là calci, phosphore và magie Một phần chúng tham gia vào cấu

trúc micelle, phần còn lại tồn tại dưới dạng muối hòa tan trong sữa

_ Các nguyên tố khoáng khác nhu kali, natri, clore đồng vai trò chất điện ly (eiectroiyte) Cùng với lactose, chúng góp phần cân bằng ;

áp lực thẩm thấu của sữa trong bầu vú động vật với áp lực máu

NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA 35

Thông thường vào cuối chu kỳ tiết sữa, đặc biệt khi con vật bị viêm vú, hàm lượng NaC] tăng vọt làm cho sữa có vị mặn

Ngoài ra, sữa còn chứa các nguyên tố khác như Zn, Fe, I, Cu, Mo Chúng cần thiết cho quá trình đỉnh dưỡng của con người Một:

số nguyên tố độc hại như Pb, As đôi khi cũng được tìm thấy ở dạng vết trong sữa bò

Bảng 1.15 Thành phần một số nguyên tố ui lượng trong sữa (mgil)

(Luquet, 1985)

Các vitamin trong sữa được chia làm hai nhóm:

Vitamin hòa tan trong nước gôm: Bị, B›, Bạ, Bạ, Bạ, C

Vitamin hòa tan trong chất béo gém: A, D, E

Nhìn chung, hàm lượng các vitamin nhóm B trong sữa bò thường ˆ

ổn định, là đo chúng được tổng hợp chủ yếu bởi các vi khuẩn trong ngăn thứ nhất da dày của nhóm động vật nhai lại và không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh Tuy nhiên, hàm lượng vitamin tan trong chất béo

bị ảnh hưởng sâu sắc bởi thành phần thức ăn và điều kiện thời ti

Bang 1.16 Ham hưng một số vitamin trong sữa bò

Vitamin | Ham lượng _ | VÉamin | Hàm lượng (mg) | Vitamin -Hàm lượng

36 7 - PHẦN 1

6i) Hormone

Hormone do các tuyến nội tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng

‘trong quá trình sinh trưởng của động vật Trong sữa bò, ta có thể tìm

thấy nhiều loại hormone Chúng được chia thành ba nhóm là

proteohormone, hormone peptide và hormone steoride, trong số đó

prolactine được nghiên cứu, nhiều hơn cả Hàm lượng trung bình

prolactine trong sữa bò là 50uø/⁄, trong sữa non là 250g

7i) Các hợp chốt khúc

Trong sữa bò còn chứa các chất khí, chủ yếu là Co, Oz va No

- Tổng hàm lượng của ching chiém ty 5% dén 6% thé tich sữa Các

chất khí trong sữa thường tôn tại ở ba dạng: dạng hòa tan, dạng lién

két hóa học với các chất khác và dạng phân tán

Khí ở dang hòa tan hoặc phân tán thường gây ra một số khó han trong các quy trinh ché bién sita Do d6, sita tươi thường được

_ qua xử lý bài khí trước khi chế biến

: Thinh thodng, ngudi ta phat hiện trong sữa có cñứa các hợp

” chat hoa hoe khác như:

.- Chất kháng sinh: penicilline, chloramphenicol

+ Chat tay rita: nuéc javel, kiểm

_: = Pesticide: heptachlore và các epoxyde, aldride, dieldrine, chlordane

_~ Kim loại nặng

ve “Nguyên tế phóng xạ, nitrate, độc tố vi sinh vật

Những hợp chất trên gây độc cho người sử dụng Hàm lượng

chúng trong sữa thường ở dạng vết Chúng bị nhiễm vào sữa từ nguồn

: thức ăn động vật, từ thiết bị và dụng cụ chứa sữa, từ môi trường chuồng trại (không khí, đất ) hoặc do các vi sinh vật trong sữa tổng -_._ hợp nên

1.1.3 CÁC TÍNH CHẤT HÓA LÝ

- Đo có chứa các thành phần protein nên sữa được xem là một hệ

keo Ngoài ra, sự có mặt của chất béo làm cho sữa có những tính chất của một hệ nhũ tương Trong phần tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu một số tính chất của hệ keo và hệ nhũ tương sữa

n Hệ keo: trong sữa, các phân tử nước sẽ hình thành nên lớp vỏ

hydrate bao bọc xung quanh các micelle casein Đó là do những dau

NGUYÊN Liệu NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA 37

ưa nước của K-casein được bố trí trên bé m&t micelle va chúng luén huéng ra.phia bén ngoài Trong quá trình bảo quan, micelle trong sita

sẽ thay đổi về thành phần hóa học Cân bằng động giữa micelle casein va huyét t thanh sữa được trình bày trên hình 1.6

khuếch tán ra bên ngoài Tương tự, phân tử casein và những chất

khoáng ở dạng keo như calci và phosphate từ bên trong tiểu micelle

có thể dịch chuyển vào huyết thanh sữa

Ngược lại, những phân tử casein cùng với calci, phosphate đang

ở dạng hòa tan trong huyết thanh sữa có thể khuếch tán vào bên

trong các tiểu micelle Và tiểu micelle có thể khuếch tán và tái liên -

kết lại với các micelle có trong sữa Sự thay đổi về thành phần hóa học của micelle casein sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó nhiệt

độ và pH là hai yếu tố quan trọng nhất

Khi giảm nhiệt độ của sữa từ giá trị nhiệt độ nhòng về 4°, các

phân tử B-casein sẽ từ từ thoát ra khỏi cấu trúc của micelle Do đó, hàm lượng “B-casein hòa tan trong huyết thanh” sẽ gia tăng (H.1.7) Nguyên nhân của hiện tượng trên là do B-casein có các gốc ưa béo và

sự tương tác giữa các gốc ưa béo trong tiểu micelle thường bị yếu di ˆ

khi nhiệt độ giảm Tương tự, hàm lượng calci liên kết với œ¿¡-casein trong micelle cing giảm đi khi sữa được bảo quản ở nhiệt độ thấp _Walstra và cộng sự (1999) cho rằng hàm lượng calci liên kết với các:

loại casein khác trong micelle cũng biến đổi theo quy luật tương tự Ngược lại, chỉ số thể tích (tính theo đơn vị là ml⁄g chất khô casein) sẽ

tăng khi nhiệt độ giảm Những biến đổi nói trên có thể được xem là

“thuận nghịch” Tuy nhiên, khi tăng nhiệt độ của sữa sau một thời

gian bảo quản lạnh ở 42C, việc tái cấu trúc các micelle có thể không

giống như là những micelle đã có trong sữa trước khi được làm lạnh

38 | — PHẦN 1

Cần chú ý là khi nhiệt độ giảm, các tính chất hóa lý của hệ keo

sẽ thay đổi theo như độ nhớt tăng, độ bền keo tăng, do đó hiệu suất đông tụ casein đối với tác nhân chymosin sẽ bị giảm đi đáng kể

Hình 1.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến một số tính chất cia micelle

casein O mdi giá trị nhiệt độ khảo sút, thời gian bảo quản sữa là 24

giờ, không hiệu chỉnh pH của sữa Khi tăng nhiệt độ, các micelle sẽ bị co lại Trong quá trình bị

biến tính nhiệt, whey protein có thể kết hợp với bề mặt của micelle thông qua sự hình thành liên kết -S-®- Ví dụ như P-lactoglobulin có

thể kết hợp với k-casein của micelle theo liên kết trên Những biến

đổi nói trên đều là “không thuận nghịch”

Khi giảm giá trị pH của sữa, “phosphate dạng keo” sẽ chuyển

sang dạng “phosphate hòa tan” Để tách hoàn toàn phosphate ra khỏi micelle; can giảm giá trị pH của sữa về 5,25 (H.1.8) Tương tự, hàm

lượng calci trong micelle cũng sẽ giảm đi khi giảm pH của sữa Tuy

nhiên, để tách hoàn toàn calci ra khỏi micelle, giá trị pH của sữa phải thấp hơn điểm đẳng điện của casein

NGUYÊN LIỆU NGÀNH CONG NGHIEP CHE BIEN SUA — 39

Calci phosphate giữ một vai trò quan trọng trong việc liên kết

các tiểu micelle lại với nhau để hình thành nên cấu trúc micelle Sự

thoát ra của calci và phosphate ở pH thấp sẽ làm cho micelle “trương nở”, đồng thời một số phân tử casein từ trạng thái keo cũng sẽ

- chuyển sang dạng hòa tan Khi đó, tương tác giữa những nhóm chức

tích điện âm và dương sẽ giữ vai trò quan trọng trong việc định hình

cấu trúc của micelle Ở giá trị pH 4,6, casein sẽ đông tụ

Tỉ lộ Ca và P trong micelle , Ham lượng nước

Hình 1.8 Ảnh hưởng pH đến một số tính chất của micelle casein

Ở giá trị pH tự nhiên của sữa, micelle tích điện âm Lực đẩy

tĩnh điện giữa: các micelle giữ vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa

sự ¡ đông tụ của casein

Hệ nhũ tương: sữa là hệ nhũ tương dầu trong nước Mặc dù các

` hạt béo trong sữa đã được bao bọc bởi lớp màng với thành phan chi

yếu là membrane protein, chúng luôn có xu hướng kết hợp lại với nhau và dẫn đến hiện tượng sữa bị tách pha Quá trình tách Pha 6 sữa bao gồm những giai đoạn như sau: _

—_ +) Khi sữa được bảo quản lạnh, các phân tử cryoglobulin sẽ kết tủa lên bể mặt của các hạt có trong sữa, trong đó có các hạt béo

Phức hợp cryoglobulin (thành phần chính là immunoglobulin M) và lipoprotein còn có tên gọi khác là agglutinin

+) Các hạt béo có cryoglobulin trên bể mặt sẽ kết hợp lại với

nhau để tạo thành những hạt béo mới có kích thước lớn hơn

+) 'Các hạt béo kích thước lớn bắt đâu nổi lên bê mặt của hệ nhũ tương

- +) Các hạt béo kích thước lớn sẽ tiếp tục kết hợp với những hạt

“béo có kích thước: nhỏ hơn Chúng sẽ nổi lên bệ mặt hệ nhũ

tương với tốc độ nhanh hơn

+) Cuối cùng, sữa bị tách pha với lớp chất béo nằm trên bê n mặt

40 PHAN 1

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách pha của sữa:

+) Nhiệt độ: khi nhiệt độ càng thấp thì quá trình tách pha trong

sữa càng dễ xảy ra Ở nhiệt độ 37°C, sự tách pha trong sữa ít khi xảy ra

+) Nồng độ agglutinin trong sữa: nồng độ agglutinin càng cao thì

sự tách pha xảy ra càng nhanh Thông thường, sữa non có

hàm lượng agglutinin rất cao Càng về cuối chu kỳ tiết sữa

thì hàm lượng agglutinin trong sữa càng thấp

+), Kích thước các hạt béo: tốc độ lắng tỉ lệ nghịch với kích _thước của các hạt béo Ngoài ra, nếu các hạt béo có kích - thước nhỏ thì điện tích bề mặt của chúng sẽ lớn Khi đó, chúng phải cần một hàm lượng agglutinin nhiều hơn để kết - |

hợp với nhau làm cho hiện tượng tách pha xảy ra

+) Hàm lượng béo trong sữa: khi tăng hàm lượng chất béo trong sữa thì sự tách pha sẽ xảy ra nhanh hơn

+) Sự khuấy trộn: trong quá trình bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp,

sự khuấy trộn sẽ làm cho agglutinin kết hợp lại với nhau, do

đó sự tách pha của chất béo sẽ xảy ra chậm hơn

+) Sự xử lý nhiệt: agglutinin có thể bị biến tính bất thuận nghịch

_ khi nhiệt độ tăng cao Kết quả thực nghiệm cho thấy, nếu sữa được xử lý nhiệt ở 73°C hoặc cao hơn thì sự tách pha chất béo

sẽ chậm hẳn

+) Sự đồng hóa: phương pháp đồng hóa sữa bằng áp lực cao có thể làm mất đi chức năng thúc đẩy hiện tượng tách pha trong sữa của agglutinin

1.2 HỆ vị SINH VẬT TRONG SỮA BO

1 9, 1 NGUỒN GỐC HỆ VỊ SINH VAT TRONG SUA

Trong co thé động vật, sữa tươi được tuyến vú tổng hợp không chứa các vi sinh vật Tuy nhiên, khi kiểm tra sữa vừa mới vắt đựng trong các bình chứa (sử dụng phương pháp vắt sữa tha công hoặc cơ giới hóa), ta thường phát hiện có rất nhiều nhóm vi sinh vật khác

nhau Nguồn gốc của các vi sinh vật trên xuất phát từ: Bầu vú của

động vật cho sữa; người vắt sữa; thiết bị vắt sữa; thiết bị chứa; môi

trường chuồng trại nơi diễn ra quá trình vắt sữa

NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA 41

i) Bầu uú động uật cho sữa

Trên cơ thể động vật, đặc biệt là khu vực bầu vú và những khu

vực lân cận có rất nhiều loài vi sinh vật khác nhau Chúng tổn tại

dưới dạng tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử Trong quá trình vắt sữa,

một số vi sinh vật từ các khu vực trên “bị rơi” vào bình chứa làm cho

sữa bị nhiễm vi sinh vật Như vậy, trước khi vắt sữa, ta cần vệ sinh bầu vú và các khu vực lân cận trên cơ thể động vật cho sữa để hạn

_ chế số lượng vi sinh vật bị nhiễm vào sữa

Một số vi sinh vật tại khu vực bầu vú có thể chui vào các tuyến

trong của núm vú Tuy nhiên, khi bò có tình trạng sức khỏe tốt thì số lượng vi sinh vật cư ngụ tại các tuyến trong của núm vú không nhiều

.và thông thường chúng thuộc nhóm vi sinh vật “vô hại”, không sinh

độc tố Mỗi lần vắt sữa, người ta thường tháo bỏ những dòng sữa đầu

tiên Khi đó, các vi sinh vật cư ngụ tại tuyến trong của núm vú dễ

đàng bị cuốn trôi theo Như vậy, ta sẽ hạn chế được sự nhiễm khuẩn khi thu hoạch sữa tươi

Trong trường hợp động vật bị bệnh viêm vú, số lượng vi sinh vật,

đặc biệt là các vi khuẩn cư ngụ tại các tuyến trong núm vú sẽ tăng lên

rất nhiều Khi đó, sữa tươi dễ bị nhiễm nhiều vi sinh vật và có chất lượng kém Con vật cần phải được điều trị, nếu không sẽ gây ra những tổn thất kinh tế đáng kể cho việc khai thác và chế biến sữa -

9 Người uà thiết bị uắt sữa

_Nếu quá trình vắt sữa được thực hiện bằng: phương pháp thủ công, để hạn chế nhiễm vi sinh vật vào sữa, người vắt sữa phải có sức khỏe tốt và không mắc bệnh truyền nhiễm Ngoài ra, tình trạng vệ

sinh cơ thể và các thao tác kỹ thuật của người vắt sữa cũng sẽ ảnh

hưởng đến số lượng vị sinh vật có trong sữa

"Nếu quá trình vắt sữa được thực hiện bằng máy, cần chú ý vệ

- sinh cẩn thận và vô trùng hệ thống dẫn sữa từ bầu vú con vật đến _dụng cụ chứa Đây là một nguồn dễ gây nhiễm vi sinh vật cho sữa

3i) Thiết bị chứa sữa

Các thiết bị hoặc dụng cụ chứa cần phải được vệ sinh sạch sẽ và

vô trùng (nếu có thể) trước khi đựng sữa tươi Đối với các hộ chăn

nuôi bò sữa quy mô nhỏ, ý thức và phương pháp vệ sinh dụng cụ đựng sữa chưa được quan tâm đúng mức nên đây là nguồn gây nhiễm vi

sinh vật phổ biến cho sữa ,