Thành phần Casein Nồng độ trung bình (%) αs1 - Casein 1.1 αs2 - Casein 0.3 β - Casein 0.9 κ - Casein 0.3 β-Lactoglobulin 0.32 α-Lactalbumin 0.12
Serum albumin 0.04
Casein thể hiện một cấu trúc đặc biệt cũng như các đặc tính vật lý, sinh học và dinh dưỡng. Casein không phải là một protein hình cầu. Hạt keo casein chứa canxi và photphat dưới dạng các ion vô cơ. Micelle casein bao gồm khoảng 94% protein (dưới dạng submicelles) và 6% khoáng chất. Casein là hỗn hợp của αs1-, αs2-, β- và κ- casein. Tỷ lệ theo khối lượng của αs1-, αs2-, β- và k-casein là 3: 0,8: 3: 1 (P.C.K. Cheung và cộng sự, 2015).
Protein whey (hoặc huyết thanh) chiếm ~ 20% tổng lượng protein và bao gồm các protein không phải casein vẫn hòa tan khi casein được kết tủa ở pH đẳng điện 4,6. Whey protein là protein hình cầu và có cấu trúc bậc hai và bậc ba có tổ chức. Bốn loại whey protein chính bao gồm β-lactoglobulin (~ 50%), α-lactalbumin (~ 25%), immunoglobulin (~ 9%) và albumin huyết thanh bò (~ 6%) (P.C.K. Cheung và cộng sự, 2015).
Đường lactose
Đường chính trong sữa là lactose, là một disaccharide và bao gồm α-D-glucose (hoặc β-D-glucose) và β-D-galactose. Đường lactose chỉ ngọt bằng 25% đường sucrose. Lactose đóng góp chính vào các đặc tính keo tụ của sữa: áp suất thẩm thấu giảm điểm đóng băng và điểm sôi tăng lên. Đường lactose được lên men bởi vi khuẩn acid lactic thành axit lactic làm giảm độ pH của sữa. Khi ở nhiệt độ cao, đường này sẽ xuất hiện phản ứng Maillard dẫn đến sự thay đổi màu sắc trong sữa. Sự phân hủy nhiệt của đường lactose cũng dẫn đến sản sinh ra nhiều axit hữu cơ khác nhau ảnh hưởng đến tính ổn định nhiệt của sữa (P.C.K. Cheung và cộng sự, 2015).
Vitamin
Sữa là nguồn cung cấp các vitamin tan trong chất béo (A, D, E và K). Vitamin A là tiền chất của β-caroten là chất tạo nên màu vàng của sữa bò. Các vitamin tan trong nước B1, B2, B6, B12, axit pantothenic, niacin, biotin, axit folic và vitamin C cũng có mặt. Trong quá trình chế biến, các vitamin tan trong chất béo được giữ lại, trong khi các vitamin tan trong nước vẫn còn trong sữa tách béo hoặc váng sữa.
Các enzym trong sữa xuất hiện ở các trạng thái khác nhau: (1) ở dạng không liên kết trong dung dịch, (2) dạng liên kết hoặc là dạng một phần không thể thiếu của các phần màng, chẳng hạn như màng cầu chất béo hoặc túi màng sữa gầy, cả hai đều có nguồn gốc từ màng sinh chất của tế bào bài tiết, (3) liên kết với các micelle casein, và (4) như một phần của các hạt microomal. Sữa chứa một số lượng lớn các enzym (khoảng 60). Sự phân chia và phân bố của các enzyme này bị ảnh hưởng bởi các điều kiện chế biến và bảo quản sữa. Nguồn gốc của các enzym này trong sữa là từ sữa bò (enzym tổng hợp) hoặc từ các enzym vi khuẩn (nguồn vi khuẩn). Một số enzym trong sữa được kiểm tra để đảm bảo chất lượng sữa tươi nguyên liệu và chế biến các sản phẩm sữa. Một số enzyme nhỏ, chẳng hạn như aldolase, lactate dehydrogenase, arylsulfate, catalase, và N-acetyl-β-D- glucosaminidase có liên quan đến tế bào soma và do đó sự hiện diện của chúng có liên quan đến bệnh của tuyến vú, đặc biệt là viêm vú. Các enzym liên quan đến các phân đoạn màng sẽ xuất hiện trong cả sữa kem và sữa tách béo. Các túi màng sữa gầy có thể chuyển sang phần whey khi hình thành sữa đông casein. Các enzym có ý nghĩa công nghệ đã biết hoặc tiềm năng bao gồm plasmin, lipoprotein lipase, phosphatase kiềm, lactoperoxidase, sulfahydryl oxidase, Nacetyl-β-D-glucosaminidase, catalase, xanthine oxidase, superoxide dismutase, gamma-glutaryltransferase và lactose synthase.
Các muối khoáng
Khoáng chất trong sữa chủ yếu bao gồm bicarbonate, clorua, citrate và bicarbonate canxi, magiê, kali và natri. Tất cả các khoáng chất được phân bố giữa pha hòa tan và pha keo, và trong khi các ion đơn hóa trị tồn tại phần lớn hoặc toàn bộ trong pha hòa tan thì 66% canxi và 55% phốt pho có thể nằm trong pha keo. Sự phân bố của canxi, xitrat, magiê và photphat giữa pha hòa tan và pha keo (tức là liên kết với các micelle casein) và sự tương tác của chúng với protein sữa có những ảnh hưởng quan trọng đối với sự ổn định của sữa và các sản phẩm sữa (Bhavbhuti M. Mehta, 2015).
2.1.1.3. Một số phương pháp xác định các đặc tính cơ bản của sữa.
Đánh giá cảm quan
Màu sắc: Sữa tốt có màu vàng ngà đến màu vàng nhạt, có khi có ánh xanh lơ. Sữa càng vàng khi hàm lượng bơ càng nhiều. Sữa có màu xanh lơ có thể do lấy bớt đi hoặc
pha thêm nước. Sữa có màu xám hoặc đỏ nhạt có thể do vú bị viêm, hoặc do ảnh hưởng của thức ăn. Những vi sinh vật gây ô nhiễm sữa có thể làm thay đổi màu sắc sữa thẫm hơn hoặc nhạt đi.
Mùi vị: Mùi vị thơm ngon đặc biệt của sữa. Sữa có thể có vị đắng, mùi vị của hành tỏi... do thức ăn chăn nuôi gây nên, có thể có mùi vị của thuốc sát trùng do việc sát trùng dụng cụ, chuồng trại hoặc do để sữa gần nơi chứa thuốc sát trùng, có thể có mùi vị kim loại do dụng cụ bằng kim loại gây nên, có thể có mùi vị chua, cháy đắng... do vi sinh vật gây nên, có thể có vị mặn do lẫn sữa bò bị viêm vú, có thể có mùi vị ôi khét do lên men phân hủy chất béo... sữa đã đun nấu có mùi vị khác với sữa sống.
Độ sạch bẩn: Sữa phải không lẫn chất đất cát, rác rưởi và những chất bẩn khác. Hàm lượng những chất này trong một lít sữa, không được quá 3mg.
Cách thực hiện như sau: Rót 20-30 ml dung dịch sữa vào bercher 100, sau đó sử dụng ứng dụng “Colour grap” trên smartphone để đo được kết quả màu Lab của dung dịch sữa.
Tuy nhiên, nhược điểm chính là môi trường ánh sáng không chuẩn sẽ cho ra các kết quả đo màu khác nhau (ví dụ: kết quả đo ở nơi ánh sáng tốt sẽ khác với kết quả đo ở dưới ánh sang đèn,...).
Sau khi xác định màu sắc sữa thì ta sẽ tiến hành đánh giá mùi vị bằng cách ngửi trực tiếp mẫu sữa và đánh giá cảm nhận tùy theo từng thành viên trong nhóm. Cuối cùng, nghiêng bercher để xem sữa có đạt chỉ tiêu độ sạch bẩn hay chưa.
Xác định tỷ trọng
Mục đích: Phát hiện sữa bị pha trộn với nước. Hàm lượng chất béo trong sữa càng cao thì tỉ trọng của sữa sẽ càng thấp. Hàm lượng chất hòa tan trong sữa càng cao thì tỷ trọng của sữa càng lớn. Thêm nước vào sữa sẽ làm giảm khối lượng riêng của sữa (Lê Văn Việt Mẫn, 2010).
Cách thực hiện: Đổ 200ml sữa vào ống đong 250 ml, sau đó nhẹ nhàng thả tỉ trọng kế (Lactodensimeter) vào sao cho không chạm vào thành và đáy của ống đong và nổi trên mặt chất lỏng. Đọc giá trị trên đo được trên tỉ trọng kế.
Mục đích: Độ pH của sữa xác định xem nó được coi là axit hay bazơ. Sữa có tính axit nhẹ hoặc gần với độ pH trung tính. Sữa bò tươi thường có độ pH từ 6,5 đến 6,7. Độ pH của sữa thay đổi theo thời gian. Khi sữa chua, nó trở nên có tính axit hơn và độ pH thấp hơn. Điều này xảy ra khi vi khuẩn axit lactic trong sữa chuyển đổi đường lactose thành axit lactic (Ali A. S. Marouf và cộng sự, 2017).
Cách thực hiện: Nhúng trực tiếp pH kế vào dung dịch sữa cần đo lường sau khi đã lau sạch điện cực với nước cất.
Xác định hàm lượng acid
Mục đích: Việc định lượng acid lactic sản sinh từ việc lên men đường lactose bởi tác động của các vi khuẩn lên men lactic đồng hình hay dị hình trong sữa một mặt cho phép xác định độ acid của sữa (phát hiện sữa cho thêm nước hay sữa bất thường), mặt khác cho phép kiểm tra tiến trình lên men trong quá trình chế biến.
Phương pháp này chỉ được áp dụng cho sữa tươi bình thường. Sữa có chất bảo quản sẽ ảnh hưởng đến kết quả đo đạt nên không thể sử dụng phương pháp này được. Độ acid được tính bằng oDornic: 1oD = 0.1 g acid lactic/ lít sữa.
Nguyên tắc: Dùng NaOH 0.1 N với chất chỉ thị màu Phenolphtalein 1% trong cồn và chuẩn độ cho đến khi xuất hiện màu hồng ổn định trong 10 giây. 1 ml dung dịch NaOH 0.1 N tương ứng với 0.009 g acid lactic.
Cách thực hiện: Lấy 2 bình tam giác đánh dấu bình 1 và 2, cho vào mỗi bình 10 ml sữa và 2-3 giọt Phenolphtalein.
+ Bình 1: Chứa dung dịch mẫu sữa chuẩn + Bình 2: Chứa dung dịch mẫu sữa khảo sát
Chuẩn độ từng bình bằng dung dịch NaOH 0.1N cho đến khi xuất hiện màu hồng phấn bền trong 10 giây. Ghi nhận số ml NaOH 0.1N sử dụng. Tính toán kết quả. Độ acid đo được là:
a = VNaOH . 0.9 (g/l)
Thử nghiệm bằng cồn
Mục đích: Thử nghiệm bằng cồn đang được sử dụng ở một mức độ nào đó như một thử nghiệm để phân loại sữa. Thử nghiệm thường được thực hiện bằng cách thêm 2 cc.
sữa đến 2cc. của cồn trong ống nghiệm. Sau đó đậy ống nghiệm bằng nắp đậy, đảo ngược vài lần và kiểm tra. Nếu không hình thành kết tủa thì phép thử được cho là âm tính và nếu có kết tủa thì phép thử được cho là dương tính. Độ mạnh của cồn được sử dụng thường là 68 hoặc 70% theo thể tích (H.H.Sommer và cộng sự, 1923).
Nguyên tắc: Dựa trên nguyên lý chât đạm trong môi trường acid sẽ bị kết tủa sẽ bị kết tủa bằng cồn. Sữa chua có độ chua dưới mức quy định không bị kết tủa khi tiếp xúc với cồn nhưng nếu chua sẽ có vón tủa.
Cách thực hiện: Hút 5 ml sữa cho vào một ống nghiệm sạch rồi cho cùng thể tích lượng cồn 68o trung tính, lắc đều và theo dõi độ vón. Không thấy vón tủa là độ chua đạt yêu cầu. Sữa không bị vón chứng tỏ có độ acid thấp và độ ổn định nhiệt tốt.
Thử nghiệm bằng metylen blue
Mục đích: Đánh giá sơ bộ mức độ ô nhiễm vi sinh vật của sữa.
Nguyên tắc: Phần lớn vi sinh vật ô nhiễm sữa khi phát triển làm thay đổi hiệu thế oxy hóa khử. Nếu cho chất màu vào sữa, chất màu sẽ bị thay đổi màu. Dựa vào sự thay đổi màu và thời gian thay đổi màu, có thể đánh giá được mức độ nhiễm vi sinh vật của sữa.
Cách tiến hành: Hút 10ml sữa và 1ml dung dịch xanh metylen cho vào ống nghiệm vô trùng. Nút lại cẩn thận. Lắc bằng cách lật ống nghiệm lật đi lật lại 2 – 3 lần. Để vào tủ ấm 37oC. Cứ sau 1 giờ, lắc 1 lần và kiểm tra sự thay đổi màu theo thời gian sau:
- Lúc đầu cho vào tủ - Sau 15 phút - Sau 1 giờ - Sau 1 giờ 30 - Sau 2 giờ - Sau 2 giờ 30 phút - Sau 3 giờ
Không tính vòng xanh trên mặt sữa do sữa đã bị oxy hóa bề mặt. Đánh giá kết quả
- Mất màu sau 15 phút đến 1 giờ: Sữa bị ô nhiễm vi sinh vật nặng. - Mất màu sau 1 giờ đến 3 giờ: Sữa ô nhiễm nhẹ.
- Mất màu sau 3 giờ: Đạt tiêu chuẩn vệ sinh về mặt vi sinh vật.
Xác định hàm lượng chất khô sữa
Định nghĩa: Chất khô của sữa tươi là phần còn lại của sữa sau khi được sấy khô ở nhiệt độ 105oC đến trọng lượng không đổi và được biểu thị bằng gram trên 100g sản phẩm.
Mục đích: Xác đinh tỉ lệ hàm lượng chất khô trong sữa. Đánh giá được tỉ lệ hàm lượng chất khô trong sữa có nằm trong giới hạn cho phép hay không.
Nguyên tắc: Sấy mẫu dung dịch đến khối lượng không đổi. Khối lượng mẫu còn lại là khối lượng chất khô của dung dịch sữa.
Cách tiến hành:
- Bật công tắc và cài đặt nhiệt độ tủ sấy trước khi sử dụng khoảng 30 phút. Khi tủ sấy đạt
nhiệt độ 105 ± 2oC, đặt mẫu đã được chuẩn bị vào tủ và tiến hành quá trình sấy mẫu. - Chuẩn bị mẫu
- Cân và ghi nhận khối lượng đĩa sấy mẫu.
- Cân 5g dung dịch sữa và ghi nhận khối lượng của đĩa đã chứa sữa.
- Thử mẫu: Mở cửa tủ sấy, lấy nhanh đĩa sấy để vào bình hút ẩm, làm nguội ở nhiệt độ phòng khoảng 60 – 90 giây. Cân và ghi nhận số liệu.
Xác định nồng độ chất khô sữa
Mục đích: Xác định được nồng độ chất khô có trong sữa nguyên liệu. Từ đó đánh giá được lượng giá trị dinh dưỡng của mẫu sữa sử dụng.
Cách tiến hành: Cho 1-2 giọt sữa nguyên liệu lên khúc xạ kế, sau đó đọc chỉ số hiển thị trên khúc xạ kế.
2.1.2. Men giống
Để thực hiện quá trình lên men, công ty sử dụng chủng vi khuẩn lactic đồng hình. Hai loài phổ biến nhất là Streptococus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus.
Khi cùng nuôi cấy 2 chủng Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus trong môi trường sữa thì hiện tượng tương tác sinh học sẽ làm cho sự sinh trưởng của hai loài trở nên tốt hơn so với nuôi cấy mỗi loài trong từng môi trường riêng lẻ. Vi khuẩn Streptococcus thermophilus có hoạt tính enzyme protease rất thấp; trong khi đó, khả năng thủy phân protein bởi hệ protease của Lactobacillus bulgaricus thì tốt hơn. Do đó, sự sinh trưởng của trực khuẩn sẽ làm tăng nồng độ các peptide mạch ngắn và các acid amin tự do (đặc biệt là valine) trong sữa, từ đó cung cấp nguồn cơ chất có nito dễ hấp thu và thúc đẩy sinh trưởng của cầu khuẩn. Ngược lại, Streptococcus thermophilus sẽ thúc đẩy quá trình sinh trưởng của Lactobacillus bulgaricus thông qua việc hình thành axit formic.
2.2. Nguyên liệu phụ 2.2.1. Nước
Nước là một trong những nguyên liệu không thể thiếu trong quá trình sản xuất các sản phẩm từ sữa, nước được sử dụng chủ yếu để hòa tan phụ gia (pectin và gelatin). Nước sử dụng trong sản xuất phải đạt các chỉ tiêu chất lượng được quy định theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống, nước dùng cho các cơ sở để chế biến thực phẩm, cụ thể như sau:
Bảng 2. 6 Tiêu chuẩn chất lượng của nước (TCVN 01:2009/BYT)
Chỉ tiêu Tên chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn tối đa cho phép
Cảm quan
Màu sắc TCU 15
Mùi vị - Không có mùi, vị lạ
Độ đục NTU 2 Hóa lý Độ cứng, tính theo CaCO3 mg/l 300 pH - Trong khoảng 6,5 – 8,5 Tổng chất rắn hòa tan mg/l 1000 Hàm lượng nhôm mg/l 0,2 Hàm lượng Amoni mg/l 3 Hàm lượng Cadimi mg/l 0,01 Vi sinh Coliform tổng số Vi 0
khuẩn / 100ml E. coli hoặc Coliform chịu
nhiệt Vi khuẩn / 100ml 0 Nguồn: Bộ Y Tế, 2009
Lưu ý: TCU là True Color Unit là đơn vị đo màu sắc; NTU là Nephelometric Turbidity Unit là đơn vị đo độ đục.
2.2.2. Đường
Đường saccharose là một loại đường phổ biến nhất trong thực phẩm. Đường saccharose không phải đường khử và không giống như các loại đường khác được sử dụng trong bánh kẹo, vì vậy mà nó không trải qua phản ứng Maillard (Edwards, 2000). Đường saccharose được sử dụng hầu hết trong các sản phẩm thực phẩm với mục đích tạo ngọt, bởi giá thành rẻ và nguồn nguyên liệu sản xuất dồi dào.
2.2.3. Pectin
Pectin (E440) là một loại polysaccharide. Tùy theo tỉ lệ nhóm methoxyl nhiều hay ít mà pectin được chia thành hai loại chủ yếu: Low methoxyl pectin (LMP) với tỉ lệ nhóm methoxyl nhỏ hơn 50% và Hight methoxyl pectin (HMP) với tỉ lệ nhóm methoxyl 15 lớn hơn 50%. Pectin thương phẩm thường được sản xuất từ bã táo, vỏ citrus, có dạng bột hay vảy màu trắng đến vàng kem. Tùy theo độ dài mạch và mức độ methoxyl hóa mà pectin có thể chỉ tạo sệt, hay có thể tạo gel. Pectin có thể tạo gel khi có mặt của đường (saccharose) và acid (citric). LMP còn có thể tạo gel với ion Ca2+ ,gel tạo thành không mềm bằng gel được hình thành bởi đường và acid.
Các sản phẩm có độ pH thấp dễ bị lắng cặn và đóng váng. Pectin thường được sử dụng làm chất ổn định trong sữa chua uống, nước trái cây,... Pectin và các polysaccharide khác được ứng dụng kết hợp để cải thiện độ ổn định của đồ uống sữa đã axit hóa. Người