Xử lý nhiệt: sự trao đổi ion giữa Na+ và Ca2+. 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 phơ mai làm phá vỡ cấu trúc gel và giải phĩng ra những phần tử casein tự do. Vì thế phơ mai nấu chảy sau này sẽ cĩ cấu trúc gel và độ cứng hồn tồn khác với phơ mai nguyên liệu ban đầu.
Đổ khuơn, làm nguội, cắt và bao gĩi sản phẩm.
Phơ mai nguyên liệu
Xử lý
Gia nhiệt và khuấy trộn
Đổ khuơn Làm nguội
Bao bì Cắt và baogĩi
Phơ mai nấu chảy
Hơi nước Phụ gia
sữa và các sản phẩmtừ sữa
V. Sự thay đổi thành phần sữa trong sản xuất:
1. Sự thay đổi lactose:
Lactose như là nguồn cacbon duy nhất trong quá trình lên men sữa.
Lactose sau khi lên men chuyển hố thành: rượu, các loại acid hữu cơ, các chất khí.
o Rượu được hình thành lại được chuyển hố tiếp thành các chất tạo
mùi, tạo vị cho phomat.
o Các loại acid hữu cơ sẽ được tích lũy và dần dần chuyển hố thành
các chất thơm.
Kết quả là pH của khối sữa giảm, giúp cho khối sữa kết tủa lại, đơng tụ lại va đây là quá trình tạo khối kết tủa casein. Cịn trong giai đọan tạo phomat, lactose sẽ giảm rất nhanh, chỉ sau 5-10 ngày lên men, trong khối lên men sẽ khơng cịn đường lactose.
Đường lactose khi sản xuất phomat được chuyển hố như sau:
2. Sự thay đổi casein:
Trong quá trình lên men khối sữa, casein bị tách khỏi ion canxi. Về cơ bản cấu trúc casein cĩ sự thay đổi, và thay đổi mạnh khi tạo thành khối casein kết tủa ở pH đẳng điện.
Trong giai đoạn lên men phomat, casein bị biến đổi sâu sắc. Casein khơng hịa tan chuyển dần sang hịa tan do bị thủy phân bởi các enzyme tạo thành pepton, acid amin. Trong giai đoạn này cịn hình thành: khí NH3 và CO2 cĩ nhiều nhất.
Vi khuẩn lactic tạo acid lactic, tạo pH mơi trường acid, dễ dàng đơng tụ casein.
Rennin cĩ tác dụng: đơng tụ casein, thủy phân 1 phần casein thành các pepton, acid amin.
Trong khối phomat đơng tụ cĩ: paracasein, pepton, acid amin, đạm amin, chất béo, lượng nhỏ photpho.
Huyết thanh sữa khơng đơng, màu vàng trong, dễ tách khỏi phomat đơng.
a. Bằng phương pháp sử dụng điểm đẳng điện:
Đây là phương pháp chỉnh giá trị pH sữa về điểm đẳng điện của casein: Phương pháp được sử dụng trong cơng nghệ sản xuất một số loại phomat.
Như ta đã biết casein trong sữa tồn tại dưới dạng micelle. Chúng cĩ điểm đẳng điện pI= 4,6. Khi bảo quản sữa tươi ở 4÷7oC, các micelle sẽ bị phân ly một phần thành các tiểu micelle, sau 24h cĩ đến 50% ß – casein tách khỏi cấu trúc micelle trong sữa. Do khi ở nhiệt độ thấp các mạch ß-casein bị phân ly từ từ và hydroxyphosphate calci bị tách ra khỏi cấu trúc micelle và hịa tan vào dung dich sữøa,vì ß - casein cĩ các gốc ưa béo và sự tương tác giữa các gốc ưa béo thường bị yếu đi khi giảm nhiệt độ. Khi gia nhiệt sữa trở lại, các phân tử ß-casein sẽ liên kết một cách chậm chạp lại với những micelle ban đầu. Như vậy, sữa dược bảo quản trong một khoảng thời gian dài ở nhiệt độ thấp sẽ cĩ hàm lượng casein hịa tan tăng cao. Quá trình đơng tụ casein hịa tan sẽ khĩ khăn và kém triệt để hơn so với các casein tồn tại dưới dạng micelle. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nếu ta đưa pH sữa về giá trị 4,6 – điểm đẳng điện của casein - sẽ làm tăng lực hút tĩnh điện giữa các phân tử với nhau. Khi đĩ, casein sẽ chuyển sang trạng thái khơng tan và sẽ xuất hiện các khối đơng tụ trong sữa.
b. Bằng phương pháp sử dụng enzyme:
Cĩ hai loại protease acit quan trọng trong tuyến tiêu hố ở người và động vật, cĩ nhiều ứng dụng và được quan tâm là pepsin và rennin, đặc biệt là khả năng đơng tụ sữa. Hai enzyme này được thu nhận từ tuyến dạ dày động vật (heo, be, bị,…). Thơng thường, hàm lượng chymosin chiếm đến 80÷90% và pepsin chỉ khoảng 10÷20%.
Giai đoạn 1:
Rennin xúc tác thủy phân liên kết peptit tại một vị trí đặc hiệu trong phân tử κ-casein, trong giai đoạn 1 này khơng cĩ sự phụ thuộc vào Ca2+.
Casein trong sữa tồn tại dưới dạng micelle, trong sữa các phân tử κ - casein giữ vai trị quan trọng trong việc ổn định cấu trúc micelle. Đầu amino của phân tử κ - casein (đầu ưa béo ) được liên kết với các phân tử
αs và β - casein trong micelle luơn hướng về phía tâm micelle, cịn đầu carboxyl (đầu ưa nước ) luơn hướng ra ngồi vùng biên micelle. Rennin sẽ xúc tác thuỷ phân liên kết peptide tại vị trí giữa acide amin số 105 (Phenilalanin) và acide amin số 106 (Methionin) trong phân tử κ-casein. Kết quả là phân đoạn caseinomacropeptide (106-169) tách khỏi phân tử
κ-casein và hồ tan vào dung dịch. Riêng phân đoạn paracasein K (1-105) vẫn cịn gắn lại trên các gốc micelle và làm cho micelle dễ liên kết lại với nhau chuẩn bị tạo khối đơng. Trong giai đoạn thứ nhất chỉ cĩ các phân tử κ-casein bị thuỷ phân bởi enzyme rennin tại vị trí liên kết đặc biệt nĩi trên. Các phân tử αsvà β-casein gần như khơng thay đổi. Độ nhớt sữa vào thời điểm đầu của phản ứng thuỷ phân κ-casein bị giảm nhẹ nhưng sau đĩ lại tăng dần cho đến khi các khối đơng tụ bắt đầu xuất hiện.
• Giai đoạn 2: Đơng tụ casein
Các micelle sau khi bị mất phân đoạn caseinomacropeptide trong phân tử κ-casein bắt đầu liên kết lại với nhau. Đĩ là hiện tượng giảm sự tích điện bề mặt của micelle, từ đĩ lực đẩy tĩnh điện giữa các micelle cũng bị giảm. Bề mặt micelle trở nên ưa béo hơn do chỉ chứa các phân đoạn paracasein κ và chúng của thể liên hợp lại với nhau một cách dễ dàng hơn. Ngồi ra phần tích điện dương của phân đoạn paracasein κ cĩ thể tương tác với phần tích điện âm của phân tử αs vàβ-casein. Cầu calci phosphate sẽ xuất hiện giữa các micelle và gĩp phần làm tăng kích thước khối đơng tụ.
Trong quá trình liên hợp lại với nhau để tạo nên khối đơng, các micelle sẽ kéo theo một số phân tử lipide và các hợp chất khác cĩ trong sữa như lactose, vitamin,…Như vậy trong cấu trúc gel của khối đơng, ngồi casein là thành phần chính, người ta cịn tìm thấy lipide, lactose, nước và một số chất khác.
Sự đơng tụ sữa chỉ xảy ra khi cĩ hơn 85%κ-casein trong micelle bị thuỷ phân bởi enzyme và nhiệt độ cao hơn 150C. Khi sử dụng rennin để đơng tụ, hàm lượng casein thu được trong khối đơng cĩ thể lên đến 95% tổng lượng casein ban đầu cĩ trong sữa. Ngược lại khi sử dụng các protease từ nấm sợi để đơng tụ, hiệu suất thu hồi casein trong khối đơng tụ chỉ đạt 40-45%. Bên cạnh đo, quá trình thuỷ phân protein diễn ra mạnh mẽ và làm tăng đáng kể hàm lượng nitơ trong huyết thanh sữa.
• Giai đoạn 3: Kết thúc quá trình đơng tụ và tách huyết thanh sữa.
Khi casein đã đơng tụ hồn tồn, người ta thực hiện giai đoạn tách khối đơng tụ ra khỏi huyết thanh sữa. Ở giai đoạn này, nhìn chung sự xúc tác của enzyme rennin khơng làm thay đổi đáng kể cấu trúc khối đơng. Hàm lượng nitơ amin trong sữa duờng như khơng thay đổi. Nếu dùng các protease vi sinh vật làm tác nhân đơng tụ sữa, độ cứng của khối đơng thu được sẽ bị giảm và hàm lượng nitơ amin trong khối đơng tiếp tục tăng.
c. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đơng tụ khi sử dụng enzyme:
1. Nhiệt độ :
Khi nhiệt độ nhỏ hơn 150C thì rennin vẫn xúc tác thuỷ phân liên kết peptide trong phân tử κ-casein để giải phĩng caseinomacropeptide, nhưng các phân tử β - casein từ vùng trung tâm sẽ nhơ ra bề mặt ngồi micelle và làm cho các micelle khơng tập hợp lại với nhau được, trạng thái keo của micelle trong sữa trở nên ổn định và bền vững.
Khi tăng nhiệt độ thì phản ứng thuỷ phân sẽ diễn ra nhanh hơn, đồng thời tần số va chạm giữa các micelle đã giải phĩng được các phân đoạn caseinomacropeptide trên bề mặt của chúng. Và sẽ làm cho sữa đơng tụ nhanh chĩng. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình đơng tụ casein là 42,5÷45,00C.
Cịn khi tác dụng lên sữa nhiệt độ từ 700C trở lên, casein cĩ khả năng hydrat hĩa cao và đạt cực đại ở 90÷95 0C. việc xử lý sữa bằng nhiệt
làm giảm khả năng đơng tụ bằng rennin của casein. Sữa đun ở 1200C
trong 15 phút hồn tồn mất khả năng dơng tụ bằng rennin.
Khi độ acid của sữa khá cao thì khả năng đơng tụ ở nhiệt độ thấp 2. pH :
Hoạt tính enzyme phụ thuộc vào pH. Giá trị pH tối ưu của rennin là 6,0. Khi giảm pH sữa từ giá trị tự nhiên 6,6÷6,7 về 6,0 thì tốc độ đơng tụ sẽ tăng đáng kể. Và pH cũng ảnh hưởng đến cấu trúc micelle trong sữa,khi giảm pH photphat calci bị tách khỏi cấu trúc micelle làm giảm điện tích micelle, nhờ đĩ thời gian đơng tụ sẽ rút ngắn.
3. Hàm lượng rennin sử dụng:
Hàm lượng rennin ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng thủy phân liên kết peptide trong phân tử κ _casein. Tốc độ của quá trình đơng tụ sữa phụ thuộc vào sự va chạm của các micelle đã giải phĩng phân đọan caseinomacropeptide. Vậy hàm lượng của rennin ảnh hưởng đến quá trình đơng tụ và cấu trúc khối đơng.
Hàm lượng rennin sử dụng càng nhiều thì tốc độ phản ứng thuỷ phân κ-casein sẽ càng lớn, số micelle giải phĩng được phân đoạn caseinomacropeptide trên bề mặt chúng sẽ càng nhiều và chúng va
chạm vào với nhau làm cho tốc độ đơng tụ sẽ nhanh hơn. Trong thực tế sản xuất, với rennin cĩ hoạt lực 1:10. 000÷1:15. 000, người ta thường sử dụng 30ml enzyme rennin cho 100kg sữa tươi. Ta cần hồ lượng enzyme vào một thể tích nước tối thiểu gấp hai lần thể tích enzyme rồi cho vào bồn đơng tụ đã chứa sẵn nguyên liệu sữa tươi, sau đĩ khuấy đều trong thời gian 2÷3 phút. Hay ta cĩ thể phun dung dịch rennin lên bề mặt khối sữa.
4. Calci :
Ion calci sẽ làm giảm điện tích của các casein do chúng tạo liên kết với các nhĩm tích điện trong phân tử casein, do đĩ sẽ làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các micelle với nhau và giúp cho quá trình đơng 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 đơng tụ, hàm lượng dùng khoảng 5 – 20g cho 100kg sữa tươi. Việc bổ sung CaCl2 làm giảm pH sữa, cĩ lợi cho quá trình đơng tụ. Nếu bổ sung hàm luợng quá cao, khối đơng tụ trở nên cưng hơn gây khĩ khăn trong việc chế biến tiếp theo.
5. CO2 : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Việc bổ sung CO2 vào sữa sẽ làm giảm pH tự nhiên của sữa xuống 0,1÷ 0,3 đơn vị. Khi đĩ thời gian đơng tụ sẽ được rút ngắn, đồng thời cịn tiết kiệm được một lượng nhỏ enzyme đơng tụ sữa mà thời gian đơng tụ khơng thay đổi.
3. Sự thay đổi các thành phần hĩa học khác:
Chất béo bị thủy phân trong quá trình lên men thành các acid béo no, acid béo khơng no, từ đĩ chuyển tiếp thành các chất thơm và các sản phẩm khác.
Sự chuyển hố rất phức tạp trong khối phomat lên men tạo nên sự đa dạng, phong phú của sản phẩm phomat.
Mùi vị đặc trưng của phomat được quyết định: bởi các acid amin tự do, các loại acid hữu cơ, rượu, mùi thơm của nhiều hợp chất khác.
VI. Thành phần cịn lại trong sữa khi tách khối phomat ra:
Sau khi tạo kết tủa casein bằng enzyme đơng tụ sữa hay bằng điểm đẳng điện thì ta sẽ thu được dung dịch sữa cịn lại ( cịn gọi là whey), chứa: α-lactalbumin, β-lactoglobulin và một lượng nhỏ protein albumin.
Protein lactoserum, đặc biệt là α-lactalbumin cĩ giá trị dinh dưỡng rất cao. Thành phần acid amin của chúng rất giống với thành phần acid amin lý tưởng.
o α-lactalbumin: cĩ thành phần acid amin tương tự như casein. Điểm
o β-lactoglobulin: cĩ điểm đẳng điện pH=5,3. Khi đun nĩng, các đầu sunfua bắt đầu hình thành giữa β-lactoglobulin, giữa β-lactoglobulin và casein K, giữa α-lactalbumin và β-lactoglobulin. Rennin khơng làm đơng tụ β-lactoglobulin. Rennin khơng làm đơng tụ β- lactoglobulin ở điều kiện thường. β-lactoglobulin bị biến tính do xử lý nhiệt độ cao nên sau đĩ khi lên men β-lactoglobulin sẽ chuyễn vào quện sữa.
Mỗi năm cơng nghiệp sản xuất phomat sản sinh một lượng rất lớn nước sữa đã tách từ phomat. Nước sữa đã tách từ phomat (cịn gọi là whey) whey cĩ chứa thành phần chính là lactose chiếm khoảng 70÷75% thành phần của whey. 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. Quá trình thủy phân này cho phép những sản phẩm sữa được sử dụng nhiều.
Đối với những người mà trong ruột cĩ lượng acid galactosidase thấp, khơng thể thuỷ phân lactose được và lượng lactose này cĩ thể sẽ đi đến máu, nước tiểu hoặc tới ruột già. Ta hãy xem sự ảnh hưởng khi cơ thể chứa một lượng lactose quá mức:
Aûnh hưởng đến khả năng mất nước từ các mơ hay ảnh hưởng đến
hiệu ứng thẩm thấu.
Do mật độ acid giảm dẫn đến khả năng hấp thụ canxi kém.
Lên men lactose trong đường ruột do hệ vi sinh vật sản sinh ra
Sự thuỷ phân lactose trong sữa sẽ ngăn chặn sự kết tinh trong các sản phẩm: sữa đơng đặc, sữa cơ đặc. Trong việc sản xuất các thức uống cĩ mùi vị sữa, sự thuỷ phân lactose trong sữa sẽ làn giảm bớt những yêu cầu về lượng đường từ 20÷41% và giảm bớt lượng calo khoảng 10%. Sử dụng sữa đã thuỷ phân để sản xuất sữa chua và phomat cĩ thể giảm bớt thời gian acid hố, tăng nhịp độ phát triển cấu trúc và hương vị trong sản xuất phomat. Đồng thời sữa đã thủy phân cịn giúp cho các sinh vật khơng cĩ khả năng sử dụng lactose như là nguồn cacon trong các sản phẩm lên men từ sữa. Thêm vào đĩ sự thủy phân lactose từ dang ít tan, khơng ngọt thành glucose và galactose với độ hịa tan tăng 3÷4 lần và độ ngọt tăng 0,8. Nước sữa đã thủy phân cĩ 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 đĩng hộp và những đồ uống nhẹ, trong cơng nghiệp bánh kẹo.
Tĩm lại, nước sữa đã được thuỷ phân cĩ thể sử dụng theo những cách sau:
Như một dạng siro ngọt với đầy đủ chất dinh dưỡng sử dụng
trong sữa, bánh kẹo và thức uống.
Như một chất tạo màu trong các sản phẩm bánh ngọt và kẹo.
Như một mơi trường lên men nhanh trong sản xuất yoghurt,
phomat, bia và rượu.
Như một sự thay thế trong sản xuất kem để ngăn chặn tình
trạng cĩ sạn do sự kết tinh của lactose.
VII. Các enzyme được sử dụng trong đơng tụ sữa:
Quá trình đơng tụ casein trong sữa cĩ thể được thực hiện bởi nhiều enzyme khác nhau, ngồi các chế phẩm enzyme từ nguồn động vật (rennin, pepsin,…) cịn cĩ một số enzyme từ nguồn thực vật và một số lồi VSV cĩ khả năng sinh tổng hợp enzyme cĩ hoạt tính đơng tụ sữa. • Từ nguồn động vật:
Rennin (cịn cĩ tên gọi là chymosin): cĩ vai trị trong sự thay đổi sữa từ dạng dung dịch sang dạng khối (gel). Hoạt động của enzyme trong khoảng giữa thai bị tháng thứ 9 và 3-4 ngày tuổi của bê đang bú. Khi con vật lớn, bắt đầu ăn, sự tạo rennin được thay thế bằng pepsin. Rennin tác động lên cơ chất casein của sữa bị và những lọai sữa khác. Đặc tính thủy phân casein của rennin phụ thuộc rất nhiều vào pH. Ở pH = 6,8 rennin phân cắt trung bình 1/33 cịn ở pH = 2,3 thì phân cắt 1/8 số liên kết peptit trong phân tử casein.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});