Trong phạm vi của nghiên cứu này, chúng tôi sẽ trình bày cơ chế đông tụ casein trong nguyên liệu sữa bò dưới tác nhân gây đông tụ là các chủng vi khuẩn lactic và GDL.
Khi GDL hòa tan trong nước sẽ hòa tan nhanh chóng và thủy phân chậm thành axit gluconic (hình 1.2) (Gerhard Feiner, 2016).
Glucono delta-lactone Gluconic acid
Hình 1.2. Glucono delta-lactone thủy phân thành gluconic acid
Lactose xâm nhập vào tế bào chất của vi khuẩn lactic dưới dạng lactose phosphate, sau đó được phân cắt bởi phospho-β-D-galactosidase để tạo ra glucose và galactose.
C12H22011 + H2O 2C6H12O6 2C3H603 + C6H12O6 (1.1)
Mỗi phân tử glucose sẽ đi theo con đường đường phân chuyển hoá thành hai phân tử pyruvate, trong điều kiện yếm khí hoặc oxi bị hạn chế thì quá trình lên men diễn ra, cụ thể
hơn là quá trình lên men lactic tạo axit lactic, kiểu trao đổi chất này đặc trưng cho nhóm vi khuẩn lactic (Uwe Sauer và cộng sự, 2005)
Glucose 2 Pyruvate 2 Lactic (1.2)
Nhìn chung, cả GDL và vi khuẩn lactic đều làm đông tụ sữa bằng cách tạo ra axit làm giảm pH.
Ở pH sữa bình thường (6,7 – 6,8), hầu hết các protein đều có giá trị điện tích âm gây ra lực đẩy tĩnh điện và lực đẩy hydrat hóa giữa các phân tử protein, giúp ổn định các micelle casein. Khi pH trong khoảng 6,7 – 6 điện tích âm trên các micelle casein bị hạ xuống dẫn đến giảm lực đẩy tĩnh điện. Kích thước của các micelle casein hầu như giống nhau, vì chỉ một lượng nhỏ canxi photphat bị hòa tan. Khi pH trong khoảng 6 – 5, các sợi lông tích điện có thể co lại, các micelle nhạy cảm thì tập hợp lại, canxi và photphat vô cơ bị chuyển dần từ micelle sang pha nước, nghĩa là, canxi photphat trong sữa bị hòa tan hoàn toàn ở pH khoảng 5. pH giảm xuống dưới 5 và tiến đến điểm đẳng điện, điện tích âm được trung hòa, do đó gây ra sự giảm tính chất lưỡng phần (có cả tính ưa nước và ưa béo) của β- casein và κ-casein. Nhờ quá trình hòa tan canxi photphat, tương tác tĩnh điện được tăng cường, trong khi đó lực đẩy tĩnh điện bị suy yếu, gây ra sự khử polyme của các αs-casein. Do đó, tương tác kỵ nước tăng lên, điều này gây ra sự tập hợp, hình thành các chuỗi liên kết với nhau như một mạng ba chiều, đây được gọi là gel sữa (Chanokphat Phadungath, 2005).
Qua quá trình tìm kiếm tài liệu, chúng tôi nhận thấy các tính chất vật lý của phô mai (cấu trúc, màu sắc,… cũng như hương vị) bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố: thành phần sữa, chất lượng sữa, nhiệt độ, tốc độ và mức độ axit hóa, pH của phô mai (Lucey và cộng sự, 2003). Tuy nhiên, có 2 yếu tố chính quan trọng nhất ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm là nhiệt độ lên men và tỷ lệ vi khuẩn: GDL cũng như tốc độ axit hoá.
Abd El Aziz và cộng sự (2013) đã nghiên cứu hiệu quả của việc sản xuất phô mai tươi Kareish bằng cách thay thế một phần giống vi khuẩn bằng GDL (0,5%; 1,0% và 1,5% trong sữa). Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tổng hàm lượng chất rắn, độ chua và tổng hàm lượng protein sẽ tăng lên khi tăng tỷ lệ sử dụng GDL, đồng thời hiệu suất sản xuất phô mai tươi Kareish cũng tăng lên khi sử dụng 1,0% GDL và giảm đi khi sử dụng tỷ lệ 1,5%.
Hamad và cộng sự (2015) đã nghiên cứu việc sử dụng GDL để sản xuất phô mai tươi Kareish. Kết quả chỉ ra rằng việc bổ sung GDL (không quá 0,5%) thu được phô mai Kareish với chất lượng tốt như được làm từ các giống khởi động sinh học.
Ismail và cộng sự (2007) đã nghiên cứu tác động của việc sử dụng GDL đến năng suất, thành phần của phô mai Mozzarella. Phô mai được làm từ trâu, sữa bò hoặc sữa dê sử dụng 0,5% giống vi khuẩn khởi đầu, 0,75% GDL hoặc 0,25% giống vi khuẩn khởi đầu và 0,37% GDL. Kết quả chỉ ra rằng, sử dụng kết hợp GDL và giống vi khuẩn ít ảnh hưởng đến thành phần của phô mai hơn là chỉ sử dụng GDL. Ngoài ra, đánh giá cảm quan cho thấy phô mai Mozzarella được làm bằng hỗn hợp 0,25% giống vi khuẩn khởi đầu và 0,37% GDL đạt điểm số cao nhất.
Nhiệt độ lên men giống thường trong khoảng 40°C đến 45°C. Nhìn chung, tốc độ tạo thành axit quá mức ở nhiệt độ ủ cao làm gel dễ bị khuyết tật và chất lượng gel kém. Gel sữa được tạo thành bằng GDL có độ tách whey giảm khi thực hiện ở nhiệt độ gel hóa thấp. Một số nhà nghiên cứu đã khuyến nghị hạ nhiệt độ ủ từ 44oC xuống 38oC để cải thiện độ tách whey (Lucey, 1998).