- Mục đích: quá trình hoàn thiện sản phẩm sữa tiệt trùng gồm một số công đoạn như: in ngày sản xuất lên bao bì, gắn ống hút lên mỗi hộp sữa,
3.1.2 Các biến đổi hóa học và hóa sinh, phương pháp hạn chế các biến đổi.
các biến đổi.
Các biến đổi hóa học trong quá trinh bảo quản sữa nguyên liệu bao gồm những phản ứng giữa các chất có trong thành phần của sữa và tạo ra nhiều hợp chất mới.Biến đổi hóa học xảy ra nhờ xúc tác của các enzyme thì được gọi là biến đổi hóa sinh. Enzyme trong sữa xuất phát từ hai nguồn gốc: do tuyến vú tiết ra và do vi sinhvật nhiểm trong sữa tổng hợp nên. Như vậy, khi số lượng vi sinh vật trong sữa càng nhiều thì càng chứa nhiều loại enzyme khác nhau và hoạt tính của chúng sẽ càng cao.Từ đó, tốc độ biến đổi hóa sinh sẽ càng nhanh và thành phần hóa học của sữa sẽ thay đổi nhanh chóng trong quá trình bảo quản.
Một số phản ứng hóa sinh diễn ra bên ngoài các tế bào vi sinh vật. Tuy nhiên, phần lớn các phản ứng hóa sinh diễn ra bên trong tế bào. Chúng liên quan chặt chẻ đến quá trình trao đổi chất và sự tồn tại, sinh trưởng của vi sinh vật.
Khoảng 97- 98% khối lượng chất béo trong sữa thuộc về nhóm triglyceride. Các hợp chất này có thể bị thủy phân dưới xúc tác của hệ enzyme lipase tạo sản phẩm là các acid béo tự do, mono hoặc diglyceride. Enzyme này được tiết ra từ tuyến vú hoặc do Vi Sinh Vật tiết ra. Một số nhà nghiên cứu cho rằng quá trình thủy phần triglyceride trong sữa có thể tạo ra sản phẩm là glycerol nhưng điều này ít khi xảy ra.
Các acid béo là sản phẩm của quá trình thủy phân lipid có thể được tìm thấy dưới dạng tự do hoặc dạng muối.Khi các triglyceride tồn tại dưới dạng các hạt cầu béo, enzyme lipase rất khó tiếp xúc được với cơ chất, do đó quá trình thủy phân chất béo rất khó xảy ra hoặc xảy ra với tốc độ rật chậm. Ngược lại, khi một số hạt cầu béo bị phá hủy do quá trình bơm, khuấy trộn hoặc do các va chạm cơ học khác, sự tạo phức giữa enzyme lipase và cơ chất triglyceride sẽ được thúc đẩy, từ đó quá trình thủy phân lipid sẽ diễn ra nhanh hơn nhiều
Theo Luquet (1985), khi hàm lượng vi sinh vật trong sữa bò từ 5.000- 100.000 tế bào/ml, quá trình thủy phân triglyceride được xúc tác chủ yếu bởi
hệ lipase do tuyến vú động vật cho sữa tiết ra. Ngược lại khi lượng vi sinh vật trong sữa lên đến 100.000-10.000.000 tế bào/ml hệ lipase ngoại bào sẽ của các vi sinh vật trong sữa sẽ chiếm ưu thế va chúng đóng vai trò chủ lực trong việc xúc tác thủy phân lipid. Các vi khuẩn nhiểm vào sữa có khả năng sinh tổng hợp lipase ngoại bào thuộc nhóm Gram (-) như Pseudomonas, Archromobater, Alcaligenes, Enterobater,…Và cả nhóm Gram (+) như Bacillus, Micrococcus.
Nhiệt độ tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp lipase bởi các vi khuẩn trên là 20 -21oC. Khi bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp, nhìn chung tính xúc tác của enzyme giảm. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã chứng minh rằng vài loại lipase trong sữa có thể hoạt động ở nhiệt độ rất thấp, ngay cả ở 0oC. Bên cạnh đó, các lipase ngoại bào từ vi sinh vật là những enzyme bền nhiệt. Quá trình thanh trùng sữa đôi khi không ức chế được hoàn toàn hoạt tính của chúng. Cụ thể như để giảm 90% hoạt tính lipase của một số loại vi sinh vật thuộc Pseudomonas, quá trình thanh trùng sữa ở 74oC cần diễn ra trong thời gian tối thiểu là 54 phút; còn ở 130oC, thời gian xử lý nhiệt tối thiểu là 5,3 phút. Chỉ có phương pháp tiệt trùng sữa ở nhiệt độ cao trong khoảng thời gian xác định mới ức chế được hoàn toàn hoạt tích nhóm enzyme lipase.
Việc thủy phân chất béo, giải phóng các acid béo tự do, đặc biệt là các acid béo có phân tử lượng thấp như acid butyric, acid caproic… làm cho sữa có mùi ôi khét. Thông qua hàm lượng các acid béo tự do có trong sữa, ta có thể đánh giá mức độ quá trình thủy phân chất béo. Sữa tươi được xem là có hàm lượng chất béo tốt khi chỉ số acid không lớn hơn 0,5 - 0,8 meq/100g chất béo.
b) Oxy hóa chất béo:
Các acid béo không bảo hòa có trong sữa rất dễ bị oxy hóa tại vị trí các nối đôi trong phân tử của chúng. Kết quả của quá trình oxy hóa này là sẽ tạo ra các hydroperoxyde và làm cho sữa có mùi kim loại:
Các phản ứng oxy hóa chất béo không bão hòa càng được tăng cường khi có mặt muối sắt và đồng. Ngoài ra, khi để sữa tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, tốc độ phản ứng oxy hóa sẽ diễn ra nhanh hơn.
Để khống chế quá trình oxy hóa chất béo, ta cần hạn chế hàm lượng oxy hòa tan trong sữa bằng phương pháp bài khí trước khi bảo quản. Bên cạnh đó, trong quá trình bảo quản cần trình cho sữa tiếp xúc với oxy và ánh sáng mặt trời. Ta cũng có thể sử dụng các chất chống oxy hóa như dodecyl gallate:
Ngoài ra quá trình thanh trùng sữa ở nhiệt độ trên 80oC cũng hạn chế được quá trình oxy hóa chất béo.
c) Thủy phân protein:
Quá trình thủy phân protein được xúc tác bởi hệ enzyme protease. Các sản phẩm thu được sẽ phụ thuộc vào mức độ thủy phân và có thể là các polypeptide với phân tử lượng khác nhau, peptid hoăc acid amin. Một số peptid mạch ngắn làm cho sữa có vị đắng.
Một trong số những enzyme protease quan trọng do tuyến vú tiết ra là protease kiềm. Cơ chất xúc tác của nó thường là các β-casein. Quá trình thủy phân làm tăng hàm lượng γ-casein có trong sữa.Tuy nhiên, chính các protease do vi sinh vật nhiễm vào sữa tiết ra (chủ yếu là nhóm các vi khuẩn cận ưa lạnh) mới gây nên sự biến đổi sâu sắc về thành phần protein lẫn mùi vị của
sữa. Theo kết quả nghiên cứu trước đây, một số vi khuẩn như Pseudomonas
fluorescens có thể sinh tổng hợp protease ở nhiệt độ rất thấp (30C). Các enzyme này có pH tối ưu là 7 -8, nhiệt độ tối ưu trong khoảng 40 -500C. Tuy nhiên, chúng vẫn hoạt động ở giá trị pH và nhiệt độ thấp. Khả năng bền
nhiệt của các protease này còn cao hơn cả lipase. Ở 1500C cần đến 10s để vô hoạt được chúng.
Chính vì thế, trong sữa tươi thanh trùng hoặc tiệt trùng UHT, đôi khi người ta vẫn phát hiện thấy hoạt tính protease. Mức độ thủy phân protein càng nhiều thì mùi vị của sữa càng bị biến đổi. Thực tế cho thấy khi hàm lượng vi sinh vật nhiễm trong sữa từ 10.000.000 tế bào/ml hoặc caohơn, quá trình thủy phân protein sẽ được tăng cường. Đặt biệt nếu sử dụng sữa để sản xuất phomai, việc thủy phân protein làm giảm casein trong sữa nguyên liệu, từ đó làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm trong quá trình đông tụ và ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế của nhà máy. Để tránh các hiện tượng trên, ta cần xử lý nhiệt để vô hoạt các enzyme và tiêu diệt hệ vi sinh vật nhiễm vào sữa.
d) Phân hủy các acid amin:
Các phản ứng phân hủy acid amin thường gặp là desamin hóa (desamination), decarboxyl hóa (decarboxylation)…
Sản phẩm thu được từ các phản ứng trên là cetoacid, acid không bảo hòa, khí NH3, CO2
Yếu tố thúc đẩy: sự tiếp xúc của sữa với ánh sáng mặt trời, sự có mặt của oxy trong sữa, bảo quản sữa ở nhiệt độ cao…