Vai trò của công nghệ enzyme trong sản xuất sữa và các chế phẩm từ sữa

TÁC ĐỘNG CỦA ENZYME LÊN CÁC THÀNH PHẦN CỦA SỮA

Đặc biệt, Các vi khuẩn nhiễm vào sữa có khả năng sinh tổng hợp lipase ngọai bào thuộc nhóm Gram(-) như Pseudomonas, Achromobacter, Alcaligens, Enterobacter … và cả nhóm gram (+) như Bacillus, MicroCoCcus … Nhiệt độ tối ưu chó quá trình sinh tổng hợi lipase bởi các lòai vi khuẩn là 20-21oC. Cụ thể để giảm 90% họat tính lipase của một số lòai vi sinh vât thuộc giống Pseudomonas, quá trình thanh trùng sữa ở 74 oC cần diễn ra trong thời gian tối thiểu là 54 phút, còn ở 130 oC tối thiểu là 5,2 phút. Đặc biệt nếu sử dụng để sản xuất phômai, việc thủy phân protein sẽ làm giảm lượng casein trong sữa nguyên liệu, từ đó làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm trong quá trình đông tụ và ảnh huởng đến hiệu quả kinh tế.

CÁC CÁCH BẢO QUẢN SỮA

Các VSV khác nhau có thể có những con đường trao đổi chất khác nhau nhưng đều nhằm mục đích tạo ra năng lượng ATP và vật chất TB để phục vụ cho sự tồn tại và sinh trưởng của chúng trong môi chất sữa. Lý thuyết xử lý sữa ở nhiệt độ cao tuy cũn chua được giải thớch rừ, nhưng cú ưu việt rừ nột là ở nhiệt độ cao cú khả năng tiờu diệt tất cả VSV để kéo dài thời gian bảo quản. Ở nhiệt độ rất cao mới có thể xuất hiện các thay đổi về thành phần nhu tạo ra một vài lọai acid không no cò mạch mgắn họac tạo ra các đồng phân của các acid béo, có nghĩa từ một phân tử glyxerit sẽ chuyển thành nhiều phân tử khác.

Ngược lại, cấu trúc lý hóa của các tiểu cầu béo chịu ảnh hưởng đáng kể bởi sự đun nóng:trên 65 oC, protein của màng bị biến tính và tất cả các glyxerit đều trở thành dạng lỏng. Những thay đổi trên cũng giải thích được vì sao sự đông tu xảy ra trong dạ dày của trẻđang bú và vì sao khi người ta dùng sữa đun nóng sẽ dễ tiêu hóa hơn khi dùng sữa tươi tự nhiên. Nhiệt độ hiện sử dụng phổ biến trong công nghiệp chế biến sữa với trình độ hiện đại không gây tổn thất vitamin đáng kể mà chính oxy mới là yếu tố chính trongcớ chế phân hủy các vitamin.

Khi đun nóng đến 80 oC trong điều kiện có oxy tự do sẽ gây mất mác đáng kể một số vitamin ( A, B1, B12, C );khi đun nóng ở 100- 110 oC được thực hiện trong điều kiện không có không khí thì gần như tòan bộ các lọai vitamin được bảo tòan, ngay cả vitamin C vốn là lọai vitamin không bền vững bởi nhiệt. Pasteur đã đưa ra phương pháp bảo quan ở nhiệt độ cao mà ngày nay đã mang tên ông :”thanh trùng sữa là sự tiêu diệt tòan bộ hệ vi sinh vật thông thường, hệ vi sinh vật gây bệnh bằng cách sử dụng hợp lý nhiệt với điều kiện chỉ tác động ít nhất đến cấu trúc vật lý của sữa, đến sự cân bằng hóa học cũng như đến các cấu tử sinh học, hệ enzyme và vitamin“. Tuy nhiên trong thực tế để đảm bảo phá hủy hòan tòan cấu trúc của chúng, nhười ta thực hiện các chế độ nhiệt tương ứng với thời gian như sau : 63 oC trong 30 ph hoặc 72oC trong 12s đến 20s.

Nếu sữa thu họach đáp ứng chỉ tiêu vi sinh vật và việc vận chuyển sữa đó đến nhà máy được thực hiện trong điều kiện vô khuẩn thì nhiệt độ cần thiếy để phá vỡ cấu trúc của trực khuẩn chịu nhiệt có thể giảm bớt trong giới hạn cho phép.

KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SỮA

Khi cho vào sữa, nếu sữa đó không tươi (có độ chua cao) thì khả năng làm mất vỏ hydrat của các protein trong sữa sẽ nhanh, làm cho các phân tử protein liên kết lại dễ dàng và sẽ bị đông tụ ngay. Đây là phương pháp định tính xác định kết quả nhanh nên người ta thường dùng trong sản xuất để phân loại sữa tốt, trung bình và xấu. Dựa vào tính chất khử của enzyme reductaza làm mất màu xanh cuỷa chaỏt chổ thũ xanh metylen.

Đặt ống nghiệm vào nồi cách thủy có nhiệt độ 38 – 40 oC là nhiệt độ thích hợp của reductaza. Sau khi nhiệt độ của sữa trong ống nghiệm đạt 38 – 40 oC thì bắt đầu tính thời gian. - Loại I : Trên giấy lọc hầu như không có hoặc chỉ có một vài đốm nhỏ thì đó là sữa tốt.

- Loại II : Trên giấy lọc ít đốm bẩn thì đó là sữa loại trung bình. - Loại III : Trên giấy lọc có nhiều đốm bẩn thì đó là loại sữa kém phaồm chaỏt. Người ta xác định tỷ trọng của sữa để qua đó đánh giá được phần nào chất lượng của sữa.

ENZYME ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT PHOMAT [1,2,3]

• Phân loại các sản phẩm phomat
• Qui trình sản xuất phomat
• Sự thay đổi thành phần sữa trong sản xuất phomat

Trong giai đoạn ủ chiến phomat, vi khuẩn Clostridium lên men chuyển hóa acid lactic thành acidbutyric và khí hydro tạo mùi khó chiệu và gây hư hỏng cho sản phẩm,riêng vi khuẩn Pseudomonas có khả năng sinh trưởng ở nhiệt độ thấp. Người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic ưa ẩm (Topt=25- 35 cC ) và ưa nhiệt Topt= 37-45 oC ) với cơ chế lên men lactic đồng hình hoặc di hình, ngoài ra vi khuẩn lactic con tạo sản phẩm phụ từ quá trình lên men như CO2, acetaldehyde,diaceetyl… một số chủng vi khuẩn tham gia vào quá trìng chuyển hóa acid citric,quá trình phân giải protêin… để tạo nên giá trị cảm quan và chỉ tiêu hóa lý cho phô mai. CO2: khí CO2 hòa tan vào sữa làm giảm nhẹ pH của sữa,việc sục CO2 vào sữa cho phép rút ngắn được thời gian đông tụ casein hoặc tiết kiệm được lượng chymosin cần sử dụng.

Dưới tác dụng của nhiệt độ cao và sự quấy trộn cơ học, một số ion Na+ trong phụ gia sử dụng sẽ thế chỗ các ion Ca2+ đang liên kết với những phân tử casein trong phô mai làm phá vỡ cấu trúc gel và giải phóng ra những phần tử casein tự do. Trong quá trình liên hợp lại với nhau để tạo nên khối đông, các micelle sẽ kéo theo một số phân tử lipide và các hợp chất khác có trong sữa như lactose, vitamin,…Như vậy trong cấu trúc gel của khối đông, ngoài casein là thành phần chính, người ta còn tìm thấy lipide, lactose, nước và một số chất khác. Khi nhiệt độ nhỏ hơn 150C thì rennin vẫn xúc tác thuỷ phân liên kết peptide trong phân tử κ-casein để giải phóng caseinomacropeptide, nhưng các phân tử β - casein từ vùng trung tâm sẽ nhô ra bề mặt ngoài micelle và làm cho các micelle không tập hợp lại với nhau được, trạng thái keo của micelle trong sữa trở nên ổn định và bền vững.

Hàm lượng rennin sử dụng càng nhiều thì tốc độ phản ứng thuỷ phân κ-casein sẽ càng lớn, số micelle giải phóng được phân đoạn caseinomacropeptide trên bề mặt chúng sẽ càng nhiều và chúng va chạm vào với nhau làm cho tốc độ đông tụ sẽ nhanh hơn. Ta cần hoà lượng enzyme vào một thể tích nước tối thiểu gấp hai lần thể tích enzyme rồi cho vào bồn đông tụ đã chứa sẵn nguyên liệu sữa tươi, sau đó khuấy đều trong thời gian 2÷3 phút. Ion calci sẽ làm giảm điện tích của các casein do chúng tạo liên kết với các nhóm tích điện trong phân tử casein, do đó sẽ làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các micelle với nhau và giúp cho quá trình đông tụ sữa diễn ra nhanh và dễ dàng hơn.

Trong quá trình sản xuất, người ta thường sử dụng muối clorua calci (CaCl2) để bổ sung vào sữa trước khi thực hiện quá trình đông tụ, hàm lượng dùng khoảng 5 – 20g cho 100kg sữa tươi. Thủy phân lactose sử dụng chủ yếu bằng acid galactosidase, nhằm chuyển đổi whey vào trong một thành phần thức ăn hữu ích, bởi chính sự thủy phân lactose này thành glucose hay galactose. Nước sữa đã thủy phân có thể được sử dụng như một sự thay thế tạo vi ngọt (vị ngọt của lactose rất đặc trưng) trong những sản phẩm như: siro trái cây đóng hộp và những đồ uống nhẹ, trong công nghiệp bánh kẹo.

Quá trình đông tụ casein trong sữa có thể được thực hiện bởi nhiều enzyme khác nhau, ngoài các chế phẩm enzyme từ nguồn động vật (rennin, pepsin,…) còn có một số enzyme từ nguồn thực vật và một số loài VSV có khả năng sinh tổng hợp enzyme có hoạt tính đông tụ sữa. Một số phế phẩm enzyme từ thực vật cũng có khả năng làm đông tụ casein trong sữa, quan trọng nhất là enzyme được chiết từ Cynara cardunculus, enzyme nay thuộc nhóm aspartic protease và khả năng đông tụ của nó không thua kém rennin.