Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến prôtein sữa trong quá trình bảo quản, chế biến 10

ĐỀ TÀI ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN PRƠTEIN SỮA TRONG Q TRÌNH BẢO QUẢN, CHẾ BIẾN GVHD: ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG NHÓM: Thành viên: Mai Thanh Thanh 13116124 Khương Thị Thanh Thảo 13116127 Nguyễn Thị Quỳnh Trâm 13116154 Lương Thị Thùy Trâm 13116180 Báo cáo mơn cơng nghệ chê biến sữa TP HỒ CHÍ MINH, 11/2015 Mục lục PHỤ LỤC BẢNG Bảng 1: Thành phần hóa học số loại sữa……………………………………… Bảng 2: Tỷ lệ casein protein hòa tan (%) ………………………………………… Bảng 3: Tỷ lệ loại casein protein sữa………………………………………… 9 Bảng 4: Tỷ lệ loại protein hòa tan sữa……………………………………… 10 Bảng 5: Ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ, Ph lên hiệu tác động áp suất cao đổi với alpha-lactalbumin betalactoglobulin……………………………………… 17 PHỤ LỤC HÌNH Hình 1: Cấu tạo micenlle casein Hình 2: Cấu trúc α-lactalbumin………………………………………………………… 11 Hình 3: Cấu trúc lactoglobulin…………………………………………………………11 βBáo cáo mơn cơng nghệ chê biến sữa Hình 4: Cấu trúc Immunoglobulins………………………… 12 Hình 5: Cấu trúc lactoferrin…………………………………………………………… 12 Hình 6: Sự hình thành cầu sulphur gây biến tính whey protein 14 Hình 7: Sự biến tính k- casein ßlactoglobulin………………………………….14 Hình 8: Ảnh hưởng áp suất lên kích thước trung bình cuarcacs casein micelle…….17 Hình 9: Sự suy thoái protein sữa…………………………………………………………24 LỜI MỞ ĐẦU Sữa loại thức uống đặc biệt, mềm, dễ tiêu hóa dễ hấp thu, cung cấp nhiều chất dinh dưỡng có mùi vị thơm ngon Ngày sản phẩm làm từ sữa xuất ngày đa dạng phong phú chủng loại đáp ứng nhu cầu, thị hiếu ngày cao người tiêu dùng Không dừng lại đó, cơng nghiệp sản xuất sản phẩm sữa nghiên cứu sâu Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa định hướng nhiều hướng phát triển Để thực điều việc áp dụng điều chỉnh yếu tố công nghệ phù hợp yếu tố vô quan trọng giúp đa dạng hóa nâng cao chất lượng sản phẩm Trong sữa protein thành phần có vai trị định tính chất giá trịnh dinh dưỡng sản phẩm sau chế biến ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ đến protein sữa trình bảo quản chế biến vấn đề quan tâm hàng đầu Bài viết sau sẻ giúp tìm hiểu rõ vấn đề Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Giới thiệu[1] 1.1 Đặc điểm, thành phần cấu trúc sữa Sữa chất lỏng sinh lý tuyến sữa tổng hợp từ hợp chất có máu, tiết từ tuyến vú động vật nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Sữa thực phẩm giàu chất dinh dưỡng cần thiết cho phát triển thể Những chất có khả đồng hóa cao từ lâu người biết sử dụng sữa loại thực phẩm bổ dưỡng cho thể trẻ sơ sinh Trong sữa có chứa glucid, protein, lipid, số khoáng chất vitamin Những hợp chất cần thiết cần thiết phần ăn ngày người + Thành phần vật lý sữa Sữa tươi dạng lỏng, nhớt có màu trắng đục hay vàng nhạt, có mùi thơm đặc trưng, vị Sữa thường có đặc điểm tính chất sau: · Tỷ trọng : 1,028 – 1,038 · Nhiệt độ đông đặc : - 0, 550C · pH : 6,5 – 6,6 · Độ axit tính độ Donic 0D · Chỉ số khúc xạ 200C : 16 – 18 : 1,35 + Thành phần hóa học sữa Thành phần hóa học loại sữa không giống nhau, chúng thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố thời kỳ tiết sữa, thành phần thức ăn, phương pháp vắt sữa, điều kiện chăn nuôi, sức khỏe, tuổi, độ lớn vật, loài, giống nhiều yếu tố khác Bảng 1: Thành phần hóa học số loại sữa Sữa Nước (%) Người Bò Dê Ngựa Trâu 85 87 89 82 85 Chất khô (%) 12.0 12.4 13.0 10.5 17.9 Protein (%) Lipid (%) Glucid (%) Tro (%) 1.2- 1.5 3.3 3.1 1.7 4.5 3.5 3.7 4.3 2.0 7.7 6.0 – 7.0 4.7 4.8 6.5 4.8 0.3 0.7 0.8 0.3 0.8 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa  Các thành phần sữa  Protein (casein whey protein ) Sữa nguồn protein tuyệt vời protein sữa có cấu trúc phân tử lớn, khơng hịa tan nước Có hai loại protein sữa casein whey Các protein casein sữa kết hợp với số khoáng chất sữa hình thành mixen (chứa khoảng 65% nước, cịn lại casein khoáng gồm canxi, magie, photphat…) Ánh sáng phản xạ từ mixen làm cho sữa có màu trắng Protein casein đông lại, tách khỏi nước có axit Casein sữa “túm tụm” lại với hoạt động bọt biển nhỏ để giữ nước Chúng chứa giữ tới 70% nước cho mảnh cợn sữa Axit, muối hay nhiệt độ cao khiến casein đơng bị nước Đạm whey bị đông lại sức nóng, khơng phải axit muối  Chất béo Sữa nguồn chất béo dồi Chất béo sữa nước Có nhiều loại chất béo khác sữa Các chất béo sữa thường có cholesterol thấp Trong bơ, hàm lượng chất béo cao thường giá cao sản phẩm sữa Ở sữa tươi, hạt chất béo gắn kết với nhau, lớn đến mức lên bề mặt sữa, tạo lớp khác Để ngăn chặn điều xảy ra, hầu hết sữa đóng hộp phải xử lý chia nhỏ phân tử chất béo để tạo đồng  Đường lactose Sữa chứa số carbon hydrate dạng đường tự nhiên Đường sữa gọi lactose tìm thấy trong sữa Lactose tạo vị cho sữa Lactose tiêu hóa enzyme đặc biệt thể sản xuất Một số người khơng thể uống sữa tươi họ khơng thể tiêu hóa lactose sữa Cơ thể họ thiếu enzym lactase hệ tiêu hóa Khơng có lactase, lactose phân chia thành glucose galactose để hấp thụ đốt cháy thành lượng Khi lactose lên men hệ tiêu hóa, sinh khí số axit (những người bất dung nạp lactose khơng thể chuyển hóa lượng từ lactose) Lactose bị caramen hóa sữa làm nóng biến sữa thành màu xỉn Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa  Nước Nước tự chiếm 96-97% tổng lượng nước Nó tách q trình đặc, sấy khơng có liên kết hóa học với chất khơ Nước tự bốc q trình bảo quản mát bị ngưng tụ bề mặt Khi bảo quản sữa bột, nước tự xâm nhập vào làm cho sữa bột bị vón cục Nước liên kết chiếm tỷ lệ nhỏ, khoảng 3-4% Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào thành phần nằm hệ keo: protein, photphatit, poly sacarit Nước liên kết thường gắn với nhóm –NH2, -COOH, OH, =NH, -CO-NH Hàm lượng nước liên kết sản phẩm sữa khác Ví dụ: sữa gầy có 2,13 -2,59% nước liên kết, sữa đầu có 4,15% nước liên kết, nước tách trình sản xuất bơ có 1,75% nước liên kết Nước liên kết đóng băng nhiệt độ < C, khơng hịa tan muối, đường  Vitamin Sữa thức ăn có chứa nhiều loại vitamin cần thiết cho thể, hàm lượng vitamin không cao Số lượng hàm lượng loại vitamin sữa phụ thuộc vào nhiều yếu tố thức ăn, điều kiện chăn nuôi, giống loài tuổi loại gia súc Trong sữa bị có nhiều loại vitamin tan chất béo (vitamin A, D, E, K…), nhóm vitamin tan nước (vitamin B1, B2, B12, C, PP…)  Khoáng Hàm lượng chất khoáng sữa khoảng 0.6-0.8% tùy loại sữa Hàm lượng khống sữa bị khoảng 0.7% Chất khống sữa có nhiều loại như: kali, canxi, natri, magiê, sắt, mangan, iốt, nhơm, crom, Trong đó, kali canxi nhiều Các loại muối khoáng sữa có nhiều loại, phổ biến muối photphat, clorua, citrat, caseinat  Enzyme Các enzyme protein có khả kích hoạt phản ứng hóa học ảnh hưởng đến giai đoạn tốc độ phản ứng Enzyme xúc tác phản ứng mà không bị biến đổi lượng nên gọi xúc tác sinh học Hai yếu tố ảnh hưởng mạnh đến tính chất enzyme nhiệt độ pH Nhiệt độ thích hợp Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa enzyme 25-500C, nhiệt độ thấp làm ngừng hoạt động enzyme, nhiệt độ cao làm phân hủy enzyme Trong sữa có nhiều loại enyme khác nhau, chúng ảnh hưởng tới chất lượng sữa sản phẩm chế biến từ sữa  Các chất khí Trong sữa tươi thường có chứa số chất khí khí nitơ, khí cacbonic, khí oxi… Hàm lượng chất khí sữa khơng nhiều: lít sữa có khoảng 50-90 ml chất khí Các chất khí thường tạo thành bọt khí sữa, bọt khí nơi thích hợp cho loại vi sinh vật “ẩn nấp” phát triển Vì sữa có nhiều chất khí khơng có lợi Trong q trình khử trùng, hàm lượng chất khí sữa giảm 1.2 Thành phần protein sữa Protein phân loại theo nhiều cách dựa vào tính chất hóa học hay vật lý, chức sinh học chúng Thông thường, người ta phân loại protein sữa thành casein whey protein Whey protein thuật ngữ thường dùng từ đồng nghĩa với protein huyết sữa, nên dùng để protein whey từ q trình sản xuất mát Ngoài protein huyết sữa, whey protein chứa đoạn phân tử casein bị tách rời q trình đơng tụ men dich vị sữa Một số protein huyết sữa tồn với nồng độ thấp sữa gốc Điều biến tính nhiệt q trình trùng sữa trước làm phomat Người ta phân biệt ba nhóm protein sữa dựa biểu hình thức tồn khác Casein dễ kết tủa khỏi sữa chủ yếu men dịch vị hay độ pH thấp, protein huyết ln hịa tan dung dịch Những protein huyết thể cầu biến tính tăng nhiệt vừa phải, casein lại bền nhiệt Đúng tên gọi, protein màng giọt chất béo kết dính với bề mặt giọt chất béo bị giải phóng tác động học Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Bảng 2: Tỷ lệ casein protein hòa tan (%) Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa 1.2.1 Casein Casein tên nhóm protein chủ yếu sữa Casein có mặt tất sữa động vật, bao gồm sữa người Trong sữa bò casein chiếm gần 80% tổng số protein hay khoảng 26g cho lít sữa Casein photphoprotein, thành phần có gốc acid photphoric Casein có nhiều nhóm chức tự như: amin, -COOH, = NH, -OH, -HS….Nhờ nhóm mà casein có khả tham gia phản ứng hóa học Trong sữa casein tồn dạng caseinat kết hợp với canxiphotphat tạo thành phức hợp caxiphotphatcaseinat (micelle) Casein chia làm bốn nhóm phụ γ casein, β casein, κ casein, α casein Cả bốn nhóm khơng đồng có chứa từ – biến thể gen khác Những biến thể khác số axit amin Điểm chung casein α- β axit amin este hóa thành axit phosphoric Axit phosphoric liên kết với canxi (có chứa nhiều sữa) để hình thành liên kết nội phân tử ngoại phân tử Điều khiến casein dễ dàng tạo chuỗi polymer có chứa vài loại casein giống hay khác Do có nhiều nhóm phosphate nhóm kỵ nước phân tử casein, phân tử polyme hình thành từ casein đặc biệt bền Những phân tử cấu tạo từ hàng trăm hàng nghìn phân tử đơn lẻ hình thành nên dung dịch keo, tạo nên màu trắng sữa Những phức chất gọi micelle casein Hình cho thấy micelle casein bao gồm phức hợp dưới-micelle, có đường kính từ 10 đến 15 nm (1 nm = 10 –9 m) Một micelle với kích thước trung bình có tới 400 đến 500 dưới-micelle có kích thước lớn tới 0.4 µm 10 Báo cáo mơn cơng nghệ chê biến sữa Hình 1: Cấu tạo micenlle casein Bảng 3: Tỷ lệ loại casein protein sữa 1.2.2 Whey protein Whey protein tên gọi thông dụng để protein huyết sữa, nhiên theo chuyên ngành bao gồm protein whey thu qua trình sản xuất phomát Nếu casein tách khỏi sữa gầy cách bổ sung axit khống nhóm protein cịn lại dung dịch sữa gọi protein huyết sữa Chúng tương tự whey protein thực thụ, có tên gọi chung Whey protein chiếm gần 20% protein sữa Chúng dễ hịa tan xếp vào chia thành nhóm sau: 11 Báo cáo mơn cơng nghệ chê biến sữa · α-lactalbumin · β-lactoglobulin · Albumin huyết · Immunoglobulins · Protein hỗn tạp polypeptide Whey protein nói chung α -lactalbumin nói riêng có giá trị dinh dưỡng cao Thành phần amino axit chúng gần với thành phần xem tối ưu sinh hoc Những sản phẩm có nguồn gốc whey protein sử dụng rộng rãi công nghiệp thưc phẩm.Whey protein biến tính q trình gia nhiệt, điều gây nên kết tụ whey protein, mà chủ yếu với micelle casein Bảng 4: Tỷ lệ loại protein hòa tan sữa  α-lactalbumin 12 Báo cáo mơn cơng nghệ chê biến sữa Hình 2: cấu trúc α-lactalbumin Protein xem whey protein đặc trưng Nó có sữa động vật có vú đóng vai trị quan trọng trình tổng hợp lactose (đường sữa)  β-lactoglobulin Hình 3: cấu trúc β-lactoglobulin Protein tìm thấy lồi có móng vuốt thành phần whey protein sữa bị Nếu sữa đun nóng 60°C, q trình biến tính bắt đầu khiến cho khả phản ứng amino axit chứa lưu huỳnh β-lactoglobulin đóng vai trị quan trọng Ở nhiệt độ cao, hợp chất chứa lưu huỳnh giải phóng Những hợp chất đóng góp phần vào việc tạo hương vị “nấu” sữa qua xử lý nhiệt  Immunoglobulins 13 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Hình 4: cấu trúc Immunoglobulins Immunoglobulins tìm thấy máu dịch thể khác động vật có xương sống sử dụng hệ thống miễn dịch để xác định trung hịa đối tượng ngồi vi khuẩn, virut Immunoglobulin giữ vai trò quan trọng việc bảo vệ động vật sơ sinh (kể người) chống lại vi khuẩn bệnh tật  Lactoferrin Hình 5: cấu trúc lactoferrin Lactoferrin glycoprotein thuộc nhóm vận chuyển sắt Ban đầu phân tách từ sữa bị, có mặt sữa lồi động vật khác Khơng có sữa, lactoferrin cịn tìm thấy dịch ngoại tiết động vật có vú Lactoferrin xem protein đa chức Nó đóng vài vai trị sinh học khác Với khả liên kết với sắt nên người ta cho lactoferrin có vai trị việc hấp thu sắt niêm mạc ruột động vật bú sữa Ngồi ra, có khả kháng khuẩn, kháng virut, kháng nấm, kháng viêm, chống oxi hóa điều hịa miễn dịch 14 Báo cáo mơn cơng nghệ chê biến sữa 1.3 Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ lên protein sữa q trình bảo quản chế biến 1.3.1 Nhiệt độ[2] a Nhiệt độ cao tác động trình gia nhiêt: Whey protein nhạy cảm với nhiệt độ so với casein (ß-lactoglobulin nhạy cảm với nhiệt bắt đầu 60- 65◦C biến tính hồn tồn 90◦C phút) Khi sữa bị gia nhiệt 60◦C, bắt đầu thay đổi cấu hình protein liên quan đến dãn polypeptide globulin, biến tính bắt đầu có tương tác amino acid chứa S ß-lactoglobulin Cầu sulphur hình thành phân tử ß-lactoglobulin, phân tử ß-lactoglobulin phân tử k- casein phân tử ß-lactoglobulin α-lactalbumin Hình 6: hình thành cầu sulphur gây biến tính whey protein Khi nhiệt độ 100°C phần lớn protein lactoserum trạng thái liên kết với mixen casein Bề mặt mixen bị biến đổi làm cho chúng bền với proteaza (đặc biệt với chimozin) Phức hợp ßlactoglobulin casein k tạo thành có tác dụng làm bền protein sữa trùng 120-140°c sau tác dụng đông tụ enzyme (Khi sữa bị gia nhiệt số whey protein bị biến tính tạo thành phức hợp với k-casein, tạo tủa kết hợp với canxi phân tử casein Cục đông sản xuất từ sữa gia nhiệt sẻ khơng giải phóng whey giống sữa chưa gia nhiệt) 15 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Hình 7: biến tính k- casein ß-lactoglobulin Ở nhiệt độ từ 110-120◦C, độ bền protein sữa phụ thuộc mạnh vào pH Từ người ta phân biệt kiểu sữa: Sữa kiểu A có độ bền bé nhiệt độ 140◦C pH= 6,8 Sữa kiểu B có độ bền tăng liên tục với pH Hiện tượng bị chi phối nhiều nhân tố khác sau: Khi đính thêm protein lactoserum bề mặt mixen bị xấu làm cho điện hydrat hóa mixen bị thay đồi - Trong trình gia nhiệt pH bị giảm (do tạo acid hữu từ lactoza từ phản ứng thủy phân phosphate hữu casein), nên làm cho sữa nhạy cảm với đông tụ nhiệt Khi gia nhiệt nghiêm ngặt làm biến đổi casein Vì nghèo cấu trúc bậc bậc nên casein khơng bị biến tính cách thực thụ mà dạng hòa tan nhiệt độ cao Tuy nhiên, nhiệt độ 110°c xảy phản ứng thủy phân để giải phóng phospho nitơ phi protein Phospho bị giải phóng tức khả cố định canxi bị giảm Mặc dù hàm lượng nước cao, việc trùng kéo theo phản ứng maillard làm cho phần gốc lizin bị hoạt động ức chế giai đoạn phụ q trình đơng tụ bang chimozin (nhóm 8- NH lizin tham gia ) Nồng độ chất khơ sữa có ảnh hưởng đến độ bền nhiệt, nồng độ tăng làm giám đáng kể độ bền nhiệt sữa làm tăng nguy tạo gel trình bảo quản Albumin glubulin bền đổi với nhiệt Ngay 60°C albumin bắt 16 Báo cáo mơn cơng nghệ chê biến sữa đầu bị biến tính nhiệt độ tăng biến tính lại mạnh, 80-95°C albumin bị biến tính hồn tồn, globulin 75°C Xử lý nhiệt nhiệt độ cao hon 85°C khiến cho sữa có mùi thom đặc trung (mùi hạnh nhân) biến đổi acidamin kèm theo tạo thành nhóm sunlfiiahydrin (-SH) protein b Nhiệt độ thấp tác động trình xử lý lạnh Khi bảo quản sữa nhiệt độ thấp (2-6◦C) sẻ gây kiểu biến đổi: khử bền mixen proteolizo hạn chế Nhiệt độ thấp sẻ làm thay đổi cân muối ( P Ca) mixen pha hòa tan: hàm lượng Ca, P casein serum tăng lên, pH tăng lên chút Kết tăng thời gian đông tụ, làm thay đổi độ cứng làm giảm hiệu suất phomat Có thể hồi phục lại tính chất ban đầu sữa cách thêm CaCl2, điều chỉnh pH ban đầu xử lý nhiệt (60◦C 30 phút) để tái hấp thụ ß-casein vào mixen Lạnh làm tăng thối hóa ß-casein thành ᵞ-casein Tùy theo nhiệt độ, thời gian bảo quản lạnh người ta nhận thấy hàm lượng ᵞ-casein sữa thay đổi lớn (2-10%) Quả ß-casein di chuyển vào pha hịa tan thường dễ bị thủy phân proteza sẵn có sữa proteza vi khuẩn ưa lạnh Các casein a S1 k-casein bị thủy phân proteza sẵn có sữa để tạo casein εvàλ Các trình proteolizo hạn chế thường làm biến đổi thành phần mixen làm thay đổi tính chất vật lý công nghệ casein 1.3.2 Áp suất[3] a Ảnh hưởng lên casein micelle Phương pháp xử lí áp suất cao chủ yếu làm thay đổi kích thước trung bình casein micelle Tùy vào giá trị áp suất xử lí mà kích thước trung bình casein micelle tăng hay giảm theo mức độ khác Ngoài ra, yếu tố: thời gian xử lí, pH sữa, nhiệt độ, có mặt whey protein gây ảnh hưởng định tới hiệu qủa tác động áp suất lên casein micelle Ảnh hưởng áp suất lên kích thước trung bình casein micelle 17 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Để nghiên cứu ảnh hưởng áp suất lên kích thước trung bình casein micelle, người ta tiến hành xử lí mẫu sữa gầy (raw skim milk) giá trị áp suất khác (0 - 800 MPa) Sau đó, tiến hành xác định kích thước trung bình casein micelle thiết bị quang phổ lượng tử Malvern Zetamaster ( Malvern Instruments, Ltd, Malvern, Worcestershire, UK) Theo Thom Huppertz, Patrick F Fox Allan L Kelly, việc tiến hành xử lí áp suất 200 MPa, nhiệt độ 20°C thời gian 30 phút không gây ảnh hưởng đáng kể lên kích thước trung bình casein micelle Khi áp suất tăng lên 250 MPa, điều kiện nhiệt độ thời gian trên, kích thước trung bình casein micelle tăng thêm 25%, giá trị áp suất cao (300 - 800 MPa), lại làm giảm kích thước casein micelle xuống, cịn khoảng 50% so với mẫu sữa ban đầu Thông thường, thay đổi kích thước xảy khơng thuận nghịch kéo dài tới 48 sau xử lí Việc tăng nhiệt độ bảo quản mẫu qua xử lí với áp suất góp phần làm tăng thêm kích thước trung bình casein micelle thời gian sau xử lí 18 Báo cáo mơn cơng nghệ chê biến sữa Hình 8: ảnh hưởng áp suất lên kích thước trung bình cuarcacs casein micelle b Ảnh hưởng lên whey protein Dưới tác dụng áp suất, thành phần whey protein bị hiến tính, tùy vào cấu tạo loại whey protein mà mức độ biến tính khác  Ảnh hưởng áp suất cao lên thành phần alpha-lactalbumin betalactoglobulin: Tất nghiên cứu thống rằng,dưới tác dụng áp suất, beta-lactoglobulin bền cách đáng kể so với alpha-lactalbumin Áp suất cao làm beta- lactoglobulin dễ dàng bị biến tính theo dạng khác nhau, đó, có kiểu biến tính tương tự biến tính gây nhiệt độ Beta-lactoglobulin biến tính áp suất 100 MPa mức độ biến tính tăng với gia tăng áp suất xử lí (Thom Huppertz, Patrick F Fox Allan L Kelly, Lopez-Fandino Olano, 1998b; Arias cộng sự, 2000; Scollard cộng sự; 2000) Khi áp suất xử lí 600 MPa, phân tử beta-lactoglobulin bị biến tính hồn tồn Trong đó, áp suất lớn 400 MPa alphalactalbumin bắt đầu biến tính mức độ biến tính đạt khoảng 72% sau 30 phút 800 MPa (Thom Huppertz, Patrick F Fox Allan L Kelly) Hơn nữa, biến tính xảy phân tử beta-lactoglobulin làm phân tử khả hòa tan sữa bị lắng xuống (kết tủa, sedimentable denatured beta-lactoglobulin) Ở áp suất 400-800 MPa, có tới 80% betalactoglobulin biến tính có khả lắng xuống (Thom Huppertz, Patrick F Fox Allan L Kelly) 19 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Bảng 5: Ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ, Ph lên hiệu tác động áp suất cao đổi với alpha-lactalbumin beta-lactoglobulin  Ảnh hưởng áp suất cao lên thành phần serum albumin immunoglobulin: Nhìn chung, serum albumin immunoglobulin protein bền tác dụng áp suất, cấu hình khơng gian serum albumin khơng bị thay đổi áp suất 400 MPa (López-Fandino cộng sự, 1996) immunoglobulin chịu áp suất lên đến 300 MPa (Felipe cộng sự, 1997) Cơ sở khoa học:  Giải thích tăng kích thước trung bình phân tử casein micelle áp suất 250 MPa: Sự tăng kích thước phân tử casein micelle ghi nhận sau xử lí khoảng thời gian 20 phút 250 MPa (Thom Huppertz, Patrick F Fox Allan L Kelly) Có thể giải thích tượng theo hai chế sau: * Cơ chế 1: kết hợp beta-lactoglobulin biến tính tác dụng áp suất cao casein micell: Trong điều kiện bình thường, kết hợp beta-lactoglobulin casein 20 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa micelle không xảy Sự kết hợp beta-lactoglobulin với phân tử casein micelle giải thích sau: tác dụng áp suất cao làm thay đổi cấu hình khơng gian phân tử beta-lactoglobulin, mà quan trọng việc hình thành liên kết với casein micelle việc nhóm sulphydryl tự phân tử beta-lactoglobulin bị lộ ngồi Các nhóm có khả tương tác với phân tử alpha-lactalbumin, beta- lactoglobulin hay với as -casein, quan trọng với phân tử kappa-casein thông qua phản ứng trao đổi sulphydryl-disulphide Theo Thom Huppertz, Patrick F Fox Allan L Kelly, việc xử lí áp suất 250 MPa làm tăng kích thước trung bình casein micelle sữa gầy kích thước casein micelle huyết sữa gầy chứa protein tự (serum protein-free skimmilk) không tăng Hơn nữa, với việc tăng thời gian xử lí (5-40 phút) 250 MPa làm xảy đồng thời gia tăng lũy tiến mức độ beta-lactoglobulin biến tính có khả lắng xuống kích thước casein micelle Một số ý kiến khác cho rằng, giá trị pH khác xảy song song gia tăng mức độ beta-lactoglobulin biến tính lắng kích thước casein micell Trên chứng quan trọng vai trò tương tác casein micelle beta-lactoglobulin việc làm tăng kích thước casein micell Tuy nhiên, gia tăng beta-lactoglobulin biến tính lắng áp suất 400 MPa lại không gây ảnh hưởng đáng kể lên kích thước casein micelle Điều tiếp tục giải thích phần * Cơ chế 2: Sự kết hợp phân tử casein micelle lại với tác dụng áp suất cao: Kromkamp cộng cho tác dụng áp suất làm tăng lên chuyển động nhẹ nhàng sữa tươi Hiện tượng xảy có tác dụng đảo trộn mẫu sữa phần hay hoàn toàn tiến hành giảm áp suất sau xử lí 150-250 MPa 250-300 MPa Mặt khác, họ phá hủy casein micelle áp suất, kèm theo qúa trình tái tố hợp casein micelle lại áp suất giảm xuống Needs cộng (2000a) cho tái tổ họp xảy liên kết kị nước tăng lên với tăng lên nhiệt độ 21 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Lí thuyết phù hợp với báo cáo việc giảm bề mặt kị nước sau xử lí sữa 250 MPa tăng nhiệt độ xử lí từ 4°C lên 40°C (Gaucheron cộng sự, 1997) Ở nhiệt độ cao (40°C), liên kết kị nước tiểu micelle tái hình thành nhiều kéo theo hình thành trở lại tập hợp casein lớn dẫn tới làm tăng kích thước micelle (hình 5) Ở nhiệt độ thấp (5°C), liên kết kị nước tái hình thành khơng nhiều (Johnston cộng sự, 1992; Needs cộng sự, 2000a) nên hình thành trở lại tiểu micelle bị ngăn cản Ở 20°C hình thành số tập hợp casein micell, làm tăng kích thước casein micelle xử lí với áp suất 250 Mpa, nhiệt độ 20°C Trong thời gian bảo quản sữa sau xử lí áp suất 250 MPa, việc gia tăng kích thước trung bình casein micelle qũa trình thuận nghịch Có thể giải thích tượng hình thành trở lại lượng lớn phân tử micelle có kích thước nhỏ kích thước tập hợp casein micell.Giả thiết Needs cộng đưa (2000a) gia nhiệt sữa xử lí áp suất cao lên 43°C Qúa trình xảy hình thành liên kết kị nước (Schrader & Buchheim, 1998) Tính thuận nghịch kích thước casein micelle sữa giữ 20°c cao sữa giữ 5°C  Giải thích giảm kích thước trung bình phân tử casein micelle áp suất 300-800 Mpa: Nếu việc xử lí 250 MPa có tượng tái tổ hợp làm tăng kích thước phân tử casein micelle việc xử lí áp suất 300-800 MPa, hình thành trở lại micelle bị cản trở kết hợp casein phân tử betalactoglobulin biến tính Khi xử lí giá trị áp suất này, lượng lớn betalactoglobulin (lên tới 80%) kết hợp với phân tử casein micell Tuy nhiên, vai trò whey protein biến tính việc ngăn cản hình thành trở lại micelle có khả phần nhỏ chế gây tác động áp suất cao làm phá hủy casein micell, bao gồm phá hủy không thuận nghịch thành phần cấu tạo khác cấu trúc casein micelle trình bày phần Trong phân tử casein micelle tồn cân lực đẩy tĩnh điện tương tác kị nước Trong đó, cầu nối calcium phosphate đóng vai trị liên kết 22 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa phân tử casein lại với trung hòa nhóm phosphoserine tích điện âm, cho phép hình thành tương tác kị nước phân tử casein (Hom, 1998) Dưới tác dụng áp suất từ 300-800 MPa, tương tác kị nước tĩnh điện bị phá vỡ (Mozhaev cộng sự, 1996) phân tử calcium phosphate bị hòa tan (Buchheim cộng sự, 1996; Schrader cộng sự, 1997; López-Fandino cộng sự, 1998; De la Fuente cộng sự, 1999) Điều giải thích cho phá vỡ phân tử casein micelle khoảng áp suất 1.3.3 Độ pH[2] Sữa tươi ln có độ pH xấp xỉ 6,6-6,7 mixen casein mang điện tích âm Vì tất mixen có điện tích âm nên chúng đẩy điều khiến mixen casein tồn dạng keo Các phân tử nước liên kết với điện tích casein góp phần trì mixen dung dịch Khi giảm độ pH (do kết trình lên men tạo acid lactic acid người chủ động bỏ vào), ion H + acid liên kết với mixen casein mang điện tích âm làm giảm điện tích mixen casein Khi tới giới hạn, mixen casein sẻ đông tụ (tạo thành gel) Theo lý thuyết điểm đẳng điện pI casein 5,1-5,3 Trong dung dịch muối điều kiện sữa, casein đông tụ tốt pH 4,5 đến 4,7 Khi cho dư acid (hoặc trình lên men q dài, sữa có độ chua cao) casein đơng tụ, casasein bị tái hịa tan, tạo thành muối acid Bên cạnh khả bị đơng tụ bới acid trình bày casein cịn bị đơng tụ renin (là proteaza chiết xuất từ dày bê) Quá trình đông tụ casein sữa tác dụng renin thực chất trình thủy phân hạn chế casein K, vỏ háo nước bị phá hủy ion canxi dễ dàng tiếp cận với casein a,ß paracasein K làm cho chúng tạo gel Renin thủy phân liên kết peptit Phe-Met (ở vị trí 106-169) hịa tan paracasein K (1-105) khơng hịa tan Phản ứng không phụ thuộc vào ion Ca2+ Sự đông tụ tạo loại bỏ phần caseinoglucopeptit, làm giảm tích điện bề mặt mixen tức giảm lực đẩy tĩnh điện mixen Bề mặt mixen trở nên ưa béo mà mixen liên hợp cách dễ dàng 23 Báo cáo mơn cơng nghệ chê biến sữa Có thể nói tác động renin casein bao gồm ba bước: bước cắt liên kết Phe 105 Met 106 phân tử casein K; bước 2: tạo thành tập hợp (đông tụ); bước 3: tác dụng renin với cấu tử casein xảy trình chín phomai Tốc độ ba bước phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ pH Riêng bước thứ hai cịn chịu ảnh hưởng canxi, tính chất mixen casein có khơng có liên kết với serum protein biến tính Các tương tác ion xảy phần tích điện dương paracasein K phần tích điện âm casein a ß Các cầu canxi phosphat thiết lập Sau kết tủa casein axit, phần nước cịn lại (whey) chứa alactalabumiin, ßlactoglobulin lượng nhỏ protein albumin Khi sữa bị gia nhiệt, protein lactoserum bị biến tính liên kết với casein ransin giảm khả liên kết với ion canxi Protein lactosérum, đặc biệt -lactalbumin có giá trị dinh dường cao Thành phần axit amin chúng giống với thành phần axit amin lý tưởng a-Lactalbumin: Có thành phần axit amin tương tự casein Điềm đẳng điện PH=5,1 Khơng bị đơng tụ men sữa ß-Lactoglubulin: Có điêm đăng điện PH=5,3 Khi đun nóng sữa 60°C, hàng loạt phản ứng xay cầu disunfua bắt đầu tạo thành phân tử ß-lactoglobulin phân tử casein K, phân tử ß-lactoglobulin alactalbumin Ở nhiệt độ cao, hợp chất chứa lưu huỳnh H2S giải phóng , tạo thành mùi nấu cho sữa ß-Lactoglobulin có hai call disunfua nhóm -SH tự do, chúng liên họp tạo thành dime, octame Khi bị đun đến 80°C ß-Lactoglobulin đông tụ cách dễ dàng Sự đông tụ xảy theo hai giai đoạn Giai đoạn 65-70°C kèm theo thay đồi cấu hình phân cuả protein liên quan đến giãn polypeptide globulin Giai đoạn giai đoạn đơng tụ, tạo thành gel Khi xảy liên hợp tạo thành liên kết S-S nhóm tiol tự phân tử phân tử Renin khơng đơng tụ ß-lactoglobulin điều kiện thường ß24 Báo cáo mơn cơng nghệ chê biến sữa lactoglobulin bị biến tính xử lý nhiệt độ cao nên sau đó, lên men ßlactoglobulin chuyển vào quện sữa Imunoglobulin(các globulin miễn dịch): Có thể kết tủa globulin miễn dịch bang magie sunfat, amonsunfat Trong sữa bình thường hàm lượng globulin miễn dịch thấp Ngược lại, sữa đầu chúng chiếm đến 90% tổng so protein lactoserum Khi tác dụng lên sữa nhiệt độ từ 70% trở lên, casein có khả hydrat hóa cao đạt mức cực đại 90-95°C, nhiệt độ cao nữa, hydrat hóa casein lại giám Việc xử lý nhiệt làm giảm khả đông tụ bàng renin casein Sừa đun 120°C 15 phút hoàn toàn khả đông tụ renin Khi độ acid sữa cao casein lại đơng tụ nhiệt độ thấp 1.3.4 Thời gian[4] Thời gian bảo quản ảnh hưởng đến vi sinh vật sữa Trong điều kiện bảo quản tốt sữa chứa lượng lớn tế bào có hệ vi sinh vật đa dạng Theo nhiều nghiên cứu thấy: Trong 12 đầu, sữa có nhiều loại vi khuẩn có vi khuẩn gây thối vi khuẩn gây kiềm hóa chiếm ưu Sau 24 nhóm vi khuẩn bị vi khuẩn lên men (vi khuẩn lactic ) sữa chua kiềm chế Sau 72 cầu khuẩn lactic bị nhóm vi khuẩn hình que chịu acid kiềm chế Sau nhóm vi khuẩn nấm mốc, nấm men xuất gây hư hỏng sữa + Những biến đổi sữa thời gian thay đổi Trạng thái: Sữa bị biến đổi từ trạng thái chất lỏng đồng nhất, khơng vón cục sang trạng thái vón cục, độ nhớt thay đổi, có lớp béo bề mặt Điều protein bị đơng tụ, vi khuẩn lactic, butyric làm sữa bị vón cục Màu sắc: thời gian lâu làm cho vi khuẩn Psedonomas synantha, Bactricum synathum phát triển khiến sữa bị biến đổi từ màu trắng ngà thành màu vàng kim loại mặt sữa Mùi vị: Sữa có mùi vị xuất bảo quản lạnh sữa dài ngày, phân giải lipit, protein tạo thành axit butyric, aldehit, aceton, este số 25 ... lượng sản phẩm Trong sữa protein thành phần có vai trị định tính chất giá trịnh dinh dưỡng sản phẩm sau chế biến ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ đến protein sữa trình bảo quản chế biến vấn đề quan... bú sữa Ngồi ra, có khả kháng khuẩn, kháng virut, kháng nấm, kháng viêm, chống oxi hóa điều hịa miễn dịch 14 Báo cáo mơn cơng nghệ chê biến sữa 1.3 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein sữa trình. .. chúng ảnh hưởng tới chất lượng sữa sản phẩm chế biến từ sữa  Các chất khí Trong sữa tươi thường có chứa số chất khí khí nitơ, khí cacbonic, khí oxi… Hàm lượng chất khí sữa khơng nhiều: lít sữa