Sữa tươi
Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyết vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non (Walstra và cộng sự, 2006). 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 dê và sữa cừu. Ở nước ta, sữa bò là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp thực phẩm (Lê Văn Việt Mẫn, 2010).
Các thành phần hóa học cơ bản của các loại sữa khác nhau được thể hiện trong bảng 1.5. Ngoài sự khác biệt giữa các loài, hàm lượng và thành phần sữa cũng thay đổi tùy theo từng con vật, giống, tình trạng dinh dưỡng, giai đoạn cho con bú, tuổi tác, khoảng cách giữa các lần vắt sữa, sức khỏe của con vật (viêm vú và các bệnh khác)…Thành phần cơ bản của sữa là nước, lactose, protein (casein và whey protein), chất béo và khoáng chất (Fox và cộng sự, 1998).
9
Bảng 1.5. Thành phần hóa học của sữa từ một số loài động vật
Loài Hàm lượng chất khô (%) Chất béo (%) Protein (%) Lactose (%) Tro (%) Bò 12,7 3,7 3,4 4,8 0,7 Dê 12,3 4,5 2,9 4,1 0,8 Cừu 19,3 7,4 4,5 4,8 1,0 Trâu 16,0 3,7 6,9 5,2 0,8 Nguồn: Fox và cộng sự, 1998. Protein
Casein chiếm khoảng 80% protein sữa, các protein còn lại được phân loại là whey protein. Protein sữa và nồng độ của chúng trong sữa được thế hiện trong bảng 1.6 sau.
Bảng 1.6. Thành phần protein sữa
Loại protein Danh pháp Nồng độ (g/lít sữa)
Casein 24 - 28 αs1-Casein 12 - 15 αs2-Casein 3 – 4 β-Casein 9 – 11 κ-Casein 3 – 4 γ-Casein 1 – 2 Whey protein 5 – 7 β-Lactoglobulin 2 – 4 α-Lactalbumin 1 – 1,5
Bovine serum albumin 0,1 – 0,4
Immunoglobulins 0,6 – 1,0
Proteose peptones 0,6 – 1,8
10
Ngoài vai trò sinh học và dinh dưỡng, casein cùng với các muối của casein rất quan trọng vì cấu trúc và các đặc tính vật lý của chúng. Casein đông tụ khi sữa bị acid hóa, pH giảm xuống còn 4,6, trong khi các whey protein vẫn còn tồn tại trong dung dịch. Casein tồn tại trong sữa dưới dạng các hạt gọi là micelles, tạo thành các phức hợp canxi phosphat và casein. Các micelles là các hạt hình cầu có kích thước khác nhau từ 50 đến 200 nm và chứa hàng nghìn phân tử protein. Casein được chia thành những thành phần nhỏ hơn như αs1, αs2, β và κ-casein (Varnum và cộng sự, 1994).
Casein có cấu trúc phân tử rối loạn, thiếu ổn định do không có cầu disulfide. Cấu trúc đặc trưng này làm cho casein bị kết tủa trong điều kện có acid cũng như khi có sự hiện diện của các ion polyvalent của các loại muối khác nhau (Walstra và cộng sự, 1984).
Whey protein hay huyết thanh sữa là các protein vẫn hòa tan sau sự đông tụ đẳng điện của casein tại pH 4,6 ở 20oC (Bruner, 1977; Whitney, 1988). Whey protein chiếm khoảng 20% tổng protein sữa (Fox và McSweeney, 1998). Thành phần chính của whey protein là β-lactoglobulin, α-lactoglobulin, albumin và immunoglobulin (H. Patel và S. Patel, 2015).
Whey protein có cấu trúc hình cầu, chứa liên kết disulfide trong phân tử. Khác với casein, whey tan trong nước và không bị kết tủa trong môi trường acid. Cũng như các protein hình cầu khác, whey protein rất bền và có thể bị biến tính ở 90oC, kết quả là hình thành gel. Khi sữa bị xử lý nhiệt, β-lactoglobulin có khả năng tạo phức với κ-casein. Tất cả các whey protein đều có giá trị sinh học cao (De Ramesh và cộng sự, 2006).
Chất béo
Chất béo chiếm khoảng 3,4 – 5,1% trong sữa, bao gồm các triglycerides, di-, monoglycerides, acid béo, sterols, carotenoids, vitamin (A, D, E, K) và một số hợp chất khác (Lâm Xuân Thanh, 2003).
Chất béo tồn tại dưới dạng các hạt cầu béo có kích thước 3,4 – 4,5 μm với lớp màng là phospholipids, lipoproteins, cerebrosides, proteins, acid nucleic, enzymes,… (Bylund, 1995).
Trong thành phần chất béo của sữa có tới 20 loại acid béo khác nhau, trong đó 2/3 là acid béo no và còn lại là acid béo chưa no. Chất béo của sữa cũng dễ xảy ra những quá trình
11
phân hủy làm thay đổi thành phần và tính chất như quá trình thủy phân, quá trình oxy hóa,… làm giảm dần chất lượng của sữa và nhiều khi làm hỏng sữa (Barbano, 1990).
Carbohydrate
Lactose là carbohydrate chính của sữa, chiếm khoảng 4,5 – 4,9% (De Ramesh và cộng sự, 2006).
Lactose tồn tại dưới hai dạng: α-lactose monohydrate C12H22O11.H2O và β-lactose anhydrous C12H22O11 khác nhau về vị ngọt và độ hòa tan. Dạng α ít hòa tan hơn (70 g/l ở 15oC) so với dạng β và dạng β thì hơi ngọt hơn dạng α (Walstra và cộng sự, 1984).
Khi thay đổi nhiệt độ, có sự chuyển đổi từ dạng α sang β và ngược lại (Lâm Xuân Thanh, 2003).
Sữa bột
Trong những năm trở lại đây, sữa là một trong những ngành đạt tốc độ tăng trưởng nhanh nhất trong ngành thực phẩm ở Việt Nam. Với một đất nước đang phát triển, có tốc độ đô thị hóa và tăng dân số cao như ở nước ta, nhu cầu tiêu thụ sữa và các sản phẩm từ sữa sẽ tiếp tục tăng trong những năm tới. Trong đó, sữa bột là mảng sản phẩm đem lại lợi nhuận cao nhất cho các nhà sản xuất. Đối với các công ty sản xuất sữa trong nước, nguồn nguyên liệu trong nước chỉ đáp ứng được 30% nhu cầu sản xuất, trong khi đó 70% còn lại phải nhập khẩu. Nguồn nguyên liệu phụ thuộc chủ yếu vào tiềm năng phát triển của ngành chăn nuôi bò sữa. Hiện nay, các công ty sản xuất sữa lớn như Vinamilk hoặc FrieslandCampina Việt Nam (Dutch Lady) đã bắt đầu phát triển vùng nguyên liệu riêng của mình. Điển hình là Vinamilk, ngoài việc thu mua sữa ở các trang trại nhỏ lẻ của nông dân, đã xây dựng 5 trang trại nuôi bò, với Nghệ An là trang trại bò sữa lớn nhất Việt Nam hiên nay. Song nhìn chung, Việt Nam không có các điều kiện thuận lợi để chăn nuôi bò sữa, do khí hậu nhiệt đới và quỹ đất chật hẹp. Do đó, tuy nhà nước và các công ty sữa đã chú trọng phát triển nguồn nguyên liệu trong nước, nhưng hiện hơn 70% đầu vào sản xuất của các công ty sữa đến từ nhập khẩu (Công ty Habubank Securities, 2009).
Với tình hình trên, ngành chăn nuôi không thể đáp ứng đầy đủ được nhu cầu của các công ty sản xuất sữa trong nước. Vì thế, việc nhập khẩu sữa bột để làm nguyên liệu chế biến thực phẩm là điều tất yếu. Hiện nay, sữa bột được sử dụng hết sức rộng rãi với nhiều mục đích khác nhau (Lâm Xuân Thanh, 2003) như:
12
Sản xuất sữa pha lại (hoàn nguyên).
Dùng trong sản xuất bánh mì để tăng độ nở, độ tươi của bánh.
Dùng thay thế trứng trong sản xuất bánh mì, bánh ngọt.
Công nghệ chocolate.
Công nghệ xúc xích, công nghệ lương thực.
Nguyên liệu cho sản xuất sữa hỗn hợp trẻ em.
Phục vụ chăn nuôi.
Một trong những tính chất quan trọng nhất của sữa bột là độ hòa tan, nó biểu hiện khả năng phục hồi của sữa tức là khả năng protein của sữa phân tán trở lại, tạo thành dung dịch keo bền vững (Lâm Xuân Thanh, 2003). Độ hòa tan được tính bằng lượng chất không hòa tan còn lại trong ống sau li tâm. Phụ thuộc vào phương pháp sấy, độ hòa tan của các loại sữa sẽ rất khác nhau ví dụ như khi sấy trục, lượng chấy không tan là 15 – 20 ml tức độ hòa tan là 80 – 85%, còn khi sấy phun, lượng chất không tan là 0,5 – 2 ml tương ứng với độ hòa tan 98 – 99,5% (Lâm Xuân Thanh, 2003).
Sữa bột bảo quản được lâu, sử dụng thuận tiện. Thông thường, theo lí thuyết, thời gian bảo quản của sữa bột gầy là 3 năm, sữa bột nguyên kem là 6 tháng. Thành phần hóa học của một số loại sữa bột được ghi ở bảng 1.7 (Lâm Xuân Thanh, 2003).
Bảng 1.7. Thành phần hóa học của một số loại sữa bột
Thành phần Sữa bột nguyên kem Sữa bột gầy Cream bột Butter milk bột Whey bột Nước, % 3,5 4,3 4,0 3,1 7,1 Protein, % 25,2 35,0 21,5 33,4 12,0 Chất béo, % 26,2 1,0 40,0 2,3 1,2 Lactose, % 38,1 51,9 29,5 54,7 71,5 Chất khoáng, % 7,0 7,8 5,0 6,5 8,2
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng sữa bột nguyên kem để sản xuất phô mai tươi với mục đích tạo ra sản phẩm vừa có đầy đủ chất dinh dưỡng, vừa tiết kiệm chi phí cũng
13
như đa dạng hóa thêm sản phẩm từ sữa cho ngành chế biến thực phẩm tại Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung.